Resumen: En vista de los problemas actuales de los métodos de recopilación de datos atrasados ​​y la falta de métodos de monitoreo del estado de producción en los talleres de fabricación de maquinaria agrícola, se estudió una solución de aplicación basada en la tecnología de identificación por radiofrecuencia (RFID). En primer lugar, sobre la base del análisis del estado de producción actual de la empresa, se propuso un esquema de recopilación de datos y una arquitectura de soporte de red basada en tecnología RFID; en segundo lugar, se desarrolló un sistema de seguimiento del estado del trabajo en progreso a través de la plataforma Visual Studio 2017 y lenguaje C#; finalmente se seleccionó como objeto de investigación una picadora de maíz. El objeto de investigación realiza el despliegue del hardware en el sitio de producción y realiza experimentos sobre su proceso productivo; Los casos experimentales muestran que el sistema puede funcionar de forma rápida y estable, ayudando a la empresa a lograr la recopilación de datos en tiempo real y el seguimiento visual del estado de producción, verificando la viabilidad propuesta y la eficacia del método. Palabras clave: taller de fabricación de maquinaria agrícola; identificación de frecuencia de radio; recopilación de datos; monitoreo visual


La identificación por radiofrecuencia (RFID) es una tecnología de identificación automática sin contacto que puede identificar automáticamente objetos estacionarios o en movimiento sujetos con etiquetas electrónicas. Como parte importante de Internet de las cosas, ha recibido gran atención en el país y en el extranjero, y ha sido profundamente estudiado por académicos nacionales y extranjeros en aspectos como la gestión de almacenes, el reconocimiento de identidad y el control de producción. Además, en comparación con la tecnología tradicional de escaneo de códigos de barras, la tecnología RFID tiene las características de identificación de lotes a larga distancia, rápida velocidad de procesamiento de información y gran adaptabilidad al medio ambiente, lo que hace que su aplicación tenga ventajas en la recopilación de datos de talleres de fabricación, el monitoreo de procesos de producción y otros campos. cada vez más obvio, dando El desarrollo de la informatización en la fabricación discreta tradicional ha tenido un enorme impacto [1]. En la actualidad, académicos nacionales y extranjeros han realizado algunas investigaciones teóricas sobre la aplicación de la tecnología RFID: La literatura [2] resume el modelo de aplicación de la tecnología RFID en la fabricación discreta. La literatura [3] resume la esencia de la aplicación de RFID: monitorear los cambios de estado de los recursos de fabricación y recopilar datos relacionados asociados con los cambios; y propone un modelo de recopilación de datos de trabajo en proceso basado en RFID. De acuerdo con la estructura del código EPC en la etiqueta electrónica, la literatura [4] propone reglas de codificación para asociar recursos de fabricación para lograr una asociación estática y una asociación dinámica del proceso de procesamiento de recursos de fabricación. La literatura [5-6] propone un algoritmo de implementación de optimización del lector RFID, que puede usarse en condiciones limitadas. Obtenga el área de cobertura máxima dentro del espacio. La literatura [7] propuso la combinación de tecnología RFID y un sistema de gestión de almacén, y desarrolló un algoritmo de selección en el sistema de gestión de inventario RFID para maximizar la eficiencia del manejo de materiales y reducir los costos operativos. La literatura mencionada anteriormente propone varios modelos de aplicación e investigación de algoritmos de simulación basados ​​en la tecnología RFID, pero todos se centran en la investigación teórica y carecen de investigación combinada con los problemas de producción reales de las empresas. Por lo tanto, existe el fenómeno de que "la investigación de aplicaciones va por detrás de la investigación teórica". . Sobre la base de la investigación de los académicos antes mencionados, combinada con el estado de producción de una empresa de maquinaria agrícola en Xinjiang, se propone una solución de aplicación RFID para talleres de fabricación de maquinaria agrícola. La configuración de hardware y la recopilación de datos en tiempo real de RFID se implementaron alrededor del flujo de proceso y los lotes de producción del proceso de producción de trabajo en proceso, y se desarrolló una plataforma de monitoreo basada en la arquitectura C/S a través de la plataforma Visual Studio 2017 para lograr Seguimiento visual del proceso de producción.

  2 Análisis del estado de producción y requisitos de solicitud 2.1 Análisis del estado de producción Xinjiang M Company es una empresa dedicada a la fabricación de maquinaria agrícola y ganadera. Después de la investigación y el análisis, el proceso de producción de la picadora de maíz se completa principalmente con el procesamiento físico y el ensamblaje. El proceso de montaje se divide principalmente en cuatro secciones de trabajo. El marco de la carcasa se pone primero en línea en la línea de montaje. Cada vez que llega a una estación de ensamblaje, los trabajadores instalan las piezas correspondientes de acuerdo con los requisitos de ensamblaje correspondientes hasta que se desconecta. El proceso de montaje es complejo y existen muchos tipos de materiales. Hay dos problemas principales: (1) El método de recopilación de datos está al revés. El equipamiento es antiguo y el nivel de informatización está atrasado. La persona a cargo de la sección de trabajo debe registrar manualmente la información de ensamblaje cuando el producto sale de la línea de producción. Es imposible obtener datos en tiempo real del proceso de producción y es imposible analizar la capacidad de producción analizando datos históricos. Por ejemplo, los diferentes niveles de competencia de los trabajadores generan grandes diferencias en el tiempo de finalización de cada proceso, lo que resulta en operaciones desequilibradas en la línea de producción. (2) Supervisión en tiempo real de los problemas de progreso de la producción. Los gerentes de taller no pueden comprender la información del progreso de producción de los productos actuales en tiempo real y necesitan verificar constantemente el estado de la primera línea del taller, lo que resulta en una baja eficiencia del trabajo y una pérdida de tiempo y costos. 2.2 Análisis de la demanda de aplicaciones Cada vez más académicos y empresas se dan cuenta de la importancia de combinar el análisis teórico con las condiciones de producción empresarial. Por ello, aquí estudiamos la gestión de la información del proceso productivo mediante la combinación de la tecnología RFID y el proceso productivo. Los contenidos específicos son los siguientes: (1) Recopilar datos en tiempo real del proceso de producción a través de tecnología RFID para lograr la transmisión sin papel de los datos del producto en el proceso de producción. , Informatización. Eliminar la extemporaneidad y la propensión a errores de los métodos tradicionales de recopilación manual. (2) Los diferentes niveles de competencia de los trabajadores dan lugar a grandes diferencias en el tiempo de procesamiento, y el tiempo de procesamiento de cada estación no se puede estandarizar, lo que resulta en una pérdida de tiempo y costos. El tiempo de procesamiento en tiempo real se obtiene mediante tecnología RFID en tiempo real, brindando soporte de datos para el posterior análisis de la capacidad de producción de la empresa. (3) Lograr una gestión unificada de datos mediante la construcción de un sistema de soporte de red de talleres, desarrollar una plataforma de seguimiento del trabajo en progreso y lograr un monitoreo visual del proceso de producción.

3 Diseño de soluciones de aplicaciones basadas en RFID
3.1 Diseño del esquema de recopilación de datos La recopilación de datos en tiempo real es la base para el seguimiento del estado en tiempo real de los productos en proceso, y el proceso de recopilación de datos acompaña a todo el proceso de producción. Las ideas específicas de recopilación de datos son las siguientes:
3.1.1 Etapa de preparación de la operación Antes de la operación, es necesario unir los materiales y las etiquetas RFID. Primero, escriba la información del producto y la información del flujo del proceso en la etiqueta RFID, asigne una identificación temporal al producto para una identificación única y complete la inicialización de la etiqueta RFID. Luego, pegue la etiqueta en el modelo del producto. Después de ingresar correctamente la información, puede prepararse para la operación en línea.
3.1.2 Etapa de operación de ensamblaje Configurar puntos de recolección de datos en cada proceso, es decir instalar antenas RFID. Cuando los productos en proceso llegan a la estación de ensamblaje, el lector lee la información del proceso en la etiqueta a través de la antena RFID y obtiene la información del estado de procesamiento actual. Cuando el trabajador complete el proceso y el resultado de la inspección de calidad sea "calificado", los datos de la etiqueta se actualizarán automáticamente de acuerdo con la información del proceso. El proceso anterior se repetirá hasta completar todos los procesos, esperando ingresar a la sección de depuración. 3.1.3 Etapa de depuración Una vez completado el trabajo de ensamblaje del trabajo en progreso, se ingresará a toda la etapa de depuración de la máquina. Si la depuración falla, el estado de procesamiento del trabajo en progreso se actualizará a "Reelaborar". Una vez completada la reelaboración, se ingresará a la etapa de depuración hasta que pase la depuración; si la depuración pasa, la información del estado de procesamiento se actualizará a "Depuración aprobada".
3.1.4 Fin del trabajo Una vez completadas todas las operaciones de ensamblaje y toda la máquina depurada exitosamente, los datos se transmiten automáticamente al servidor de la base de datos a través del middleware para su almacenamiento. Todas las etiquetas se recuperan y la información de las etiquetas se borra al mismo tiempo para su reciclaje. proceso específico,

3.2 Principio de seguimiento del estado del material La información de seguimiento del estado del material [8] incluye información básica del material e información del estado del material. Información básica del material, como nombre del material, código del material, modelo de especificación, lote de producción, etc.; información del estado del material, como información del estado del ensamblaje, información de la estación de trabajo, tiempo requerido para completar el proceso, etc. Al instalar puntos de recopilación de datos RFID en cada estación de trabajo, la información de estado cambiante del producto durante la producción en esa estación de trabajo se puede capturar hasta todos los procesos están completos. Todo el proceso realiza la sincronización del flujo físico y el flujo de información.

  3.3 Arquitectura de soporte de red del sistema Con base en el esquema de recolección de datos RFID, se diseña la arquitectura de soporte de red del sistema [9], como se muestra en la Figura 3. La capa de recolección de datos mira directamente al sitio de producción del taller a través de terminales de recolección de datos RFID para realizar la recolección y almacenamiento de datos de producción. Luego, los datos subyacentes se cargan en el servidor de la base de datos a través del middleware RFID y la LAN del taller; la capa de procesamiento de datos proporciona soporte de datos para la capa de aplicación después de completar el procesamiento de los datos originales; la capa de aplicación empresarial se utiliza para admitir módulos funcionales como el monitoreo del proceso de producción y la consulta de información histórica. Los datos del proceso de producción también se pueden proporcionar a otros sistemas a través de un servicio web o un lenguaje de marcado extensible (XML). Los administradores de empresas pueden obtener directa o indirectamente información de producción en tiempo real mediante la integración con sistemas MES. 272 Fan Yuxin et al.: Investigación sobre la aplicación de la tecnología de identificación por radiofrecuencia en talleres de fabricación de maquinaria agrícola Número 5 Figura 3 Arquitectura de soporte de red del sistema Fig.3 Arquitectura de soporte de red del sistema

  4 Implementación del sistema Con base en el esquema de recopilación de datos y la estructura del sistema anteriores, a través de la plataforma Visual Studio dio2017 y el lenguaje de programación C#, y con referencia al archivo de configuración API proporcionado por el desarrollador del equipo [10], un taller de fabricación de maquinaria agrícola trabaja en -Se desarrolló una plataforma de seguimiento del estado del progreso, utilizando la base de datos SQL Server para almacenar datos de producción y fabricación. Para garantizar el tiempo real y la seguridad de los datos, el sistema se desarrolla utilizando la arquitectura C/S. Diseño del módulo funcional del sistema, como se muestra en la Figura 4. Incluye principalmente módulo de recopilación de datos, monitoreo del estado de producción, estadísticas de información en tiempo real y consulta de datos históricos. Figura 4 Diagrama de arquitectura de funciones del sistema 4.1 Módulo de recopilación de datos La recopilación de datos es el núcleo del sistema, incluida la inicialización de etiquetas y la adquisición de datos. Es decir, los datos recopilados se almacenan en la base de datos a través del dispositivo de recopilación de datos y luego, mediante el análisis y procesamiento de datos, se proporciona soporte de datos para el monitoreo del estado de producción. 4.2 Monitoreo del estado de producción Cuando un producto etiquetado ingresa al área de escaneo de la antena, se obtiene la información básica y la información del estado de producción del producto, y el estado de producción del trabajo en proceso se monitorea en tiempo real; el plan de producción se retroalimenta en tiempo real a través del número de lote de producción del trabajo en proceso. Agenda completa. 4.3 Estadísticas de información en tiempo real: Estadísticas en tiempo real sobre el número total de operaciones en línea, cantidad completada y cantidad en ensamblaje de toda la línea de ensamblaje; Estadísticas sobre la cantidad de diversos productos según estaciones de trabajo, categorías de productos y planes de producción. 4.4 Consulta de datos históricos Estadísticas de datos históricos de productos producidos según el tiempo de finalización, especificaciones y modelos de productos, números de plan y códigos de producto. 5 Verificación del caso El experimento toma como ejemplo el proceso de ensamblaje de la picadora de la máquina de maíz. La configuración del hardware RFID de la línea de producción se muestra en la Figura 5. El lector recopila y escribe datos en la etiqueta conectándose a la antena RFID y luego se conecta a la computadora host para formar una red de área local. La computadora host implementa la configuración de los parámetros del dispositivo de hardware RFID y la comunicación de datos con el lector. Lector/escritor de RFID Etiqueta RFID Computadora host Picadora de maíz Antena RFID Figura 5 Diagrama de configuración del sitio RFID Fig.5 Diseño del sitio RFID La picadora de maíz tiene cuatro secciones de ensamblaje y cada sección está equipada con una antena RFID. Tomando como objeto de investigación el proceso de ensamblaje de la picadora, el código de material correspondiente a la picadora es 202031506250001, el modelo de especificación es QS-3150 y el plan de producción es 202006-01. La tabla de ruta del proceso correspondiente se muestra en la Figura 6. Cabe señalar que debido a la complejidad del entorno en el sitio, la configuración del equipo RFID se verá afectada. Para garantizar la eficiencia de lectura de la antena RFID, la etiqueta electrónica se coloca en el costado de la carcasa cerca de la antena para garantizar que se pueda leer cada proceso de ensamblaje. Obtenido. Figura 6 Diagrama de flujo del proceso de ensamblaje de la picadora de la máquina de maíz Fig.6 Proceso de ensamblaje de la picadora de la máquina de maíz Figura 7 Interfaz de operación del sistema Fig.7 Interfaz de operación del sistema Antes de ensamblar la picadora, coloque una etiqueta RFID e ingrese la información inicial, como el nombre del producto, la codificación, el número del plan de producción, etc. Una vez completada la inicialización de la etiqueta, estará lista para la producción en línea. Cuando el producto ingresa al primer proceso, la RFID lee la información de la etiqueta y obtiene la información de ubicación actual y la información de estado. Al mismo tiempo, registra la hora de inicio. Cuando el helicóptero completa el proceso, se actualiza automáticamente. Etiquete la información y registre el tiempo de finalización, y así sucesivamente hasta que se complete la depuración. Al mismo tiempo, los datos recopilados se almacenan en la base de datos y las etiquetas finalmente se reciclan para su reciclaje. La interfaz de ejecución del programa muestra todo el proceso mencionado anteriormente en tiempo real y también puede mostrar con precisión el estado de finalización del proceso actual y el plan de producción, y contar el tiempo de finalización de cada proceso, la cantidad en línea de cada modelo de producto, el cantidad completada y otra información.