Özet: Tarım makineleri imalat atölyelerinde mevcut geriye dönük veri toplama yöntemleri ve üretim durumu izleme yöntemlerinin eksikliği göz önüne alındığında, radyo frekanslı tanımlama teknolojisine (RFID) dayalı bir uygulama çözümü incelenmiştir. İlk olarak, işletmenin mevcut üretim durumu analiz edilerek, RFID teknolojisine dayalı bir veri toplama şeması ve ağ destek mimarisi önerilmiştir; ikinci olarak, Visual Studio 2017 platformu ve C# dili kullanılarak bir üretim süreci izleme sistemi geliştirilmiştir; son olarak, araştırma nesnesi olarak bir mısır doğrayıcı seçilerek üretim sahasında donanım kurulumu gerçekleştirilmiş ve üretim süreci üzerinde deneyler yapılmıştır; deneysel vakalar, sistemin hızlı ve istikrarlı bir şekilde çalışabildiğini, şirketin gerçek zamanlı veri toplama ve üretim durumunun görsel olarak izlenmesini sağladığını ve önerilen yöntemin uygulanabilirliğini ve etkinliğini doğruladığını göstermektedir. Anahtar Kelimeler: tarım makineleri imalat atölyesi; radyo frekanslı tanımlama; veri toplama; görsel izleme


Radyo Frekanslı Tanımlama (RFID), elektronik etiketlerle donatılmış sabit veya hareketli nesneleri otomatik olarak tanımlayabilen temassız otomatik tanımlama teknolojisidir. Nesnelerin İnterneti'nin önemli bir parçası olarak, yurt içinde ve yurt dışında büyük ilgi görmüş ve depo yönetimi, kimlik tanıma ve üretim kontrolü gibi alanlarda yerli ve yabancı bilim insanları tarafından derinlemesine incelenmiştir. Ayrıca, geleneksel barkod tarama teknolojisine kıyasla, RFID teknolojisi uzun mesafeli toplu tanımlama, hızlı bilgi işleme hızı ve çevreye güçlü uyum sağlama özelliklerine sahiptir; bu da imalat atölyesi veri toplama, üretim süreci izleme ve diğer alanlardaki uygulama avantajlarını giderek daha belirgin hale getirerek geleneksel ayrık imalatta bilgi işlemleşmenin gelişimine büyük bir etki sağlamıştır [1]. Şu anda, yerli ve yabancı bilim insanları RFID teknolojisinin uygulaması üzerine bazı teorik araştırmalar yapmışlardır: Literatür [2], RFID teknolojisinin ayrık imalattaki uygulama modelini özetlemektedir. Literatür [3], RFID'nin uygulama özünü özetlemektedir: imalat kaynaklarının durum değişikliklerini izlemek ve değişikliklerle ilgili verileri toplamak; ve RFID tabanlı bir iş akışı veri toplama modeli önermektedir. Elektronik etiketteki EPC kod yapısına göre, literatür [4], üretim kaynaklarının statik ve dinamik olarak ilişkilendirilmesini sağlamak için üretim kaynaklarını ilişkilendirmeye yönelik kodlama kuralları önermektedir. Literatür [5-6], sınırlı koşullar altında kullanılabilen ve mekân içindeki maksimum kapsama alanını elde eden bir RFID okuyucu optimizasyon dağıtım algoritması önermektedir. Literatür [7], RFID teknolojisi ve depo yönetim sisteminin birleştirilmesini önermiş ve malzeme taşıma verimliliğini en üst düzeye çıkarmak ve işletme maliyetlerini azaltmak için RFID envanter yönetim sisteminde bir seçim algoritması geliştirmiştir. Yukarıda belirtilen literatür, RFID teknolojisine dayalı çeşitli uygulama modelleri ve simülasyon algoritması araştırmaları önermektedir, ancak bunların tümü teorik araştırmalara odaklanmakta ve işletmelerin gerçek üretim sorunlarıyla birleştirilmiş araştırmalardan yoksundur. Bu nedenle, "uygulama araştırması teorik araştırmanın gerisinde kalıyor" fenomeni mevcuttur. Yukarıda belirtilen bilim insanlarının araştırmalarına dayanarak, Sincan'daki bir tarım makineleri işletmesinin üretim durumuyla birlikte, tarım makineleri imalat atölyeleri için bir RFID uygulama çözümü önerilmiştir. Üretim sürecindeki akış ve üretim partileri etrafında RFID'nin donanım yapılandırması ve gerçek zamanlı veri toplama sistemi uygulandı ve üretim sürecinin görsel olarak izlenmesini sağlamak için Visual Studio 2017 platformu üzerinden C/S mimarisine dayalı bir izleme platformu geliştirildi.

2 Üretim Durumu ve Uygulama Gereksinimlerinin Analizi 2.1 Üretim Durumunun Analizi Xinjiang M Şirketi, tarım ve hayvancılık makineleri imalatı yapan bir kuruluştur. Yapılan inceleme ve analiz sonucunda, mısır doğrayıcısının üretim sürecinin esas olarak fiziksel işleme ve montajdan oluştuğu tespit edilmiştir. Montaj süreci esas olarak dört iş bölümüne ayrılmıştır. Gövde çerçevesi önce montaj hattına yerleştirilir. Her montaj istasyonuna ulaştığında, işçiler ilgili montaj gereksinimlerine göre ilgili parçaları takar ve bu işlem hat dışına çıkana kadar devam eder. Montaj süreci karmaşıktır ve birçok malzeme türü kullanılmaktadır. İki ana sorun vardır: (1) Veri toplama yöntemi geriye dönüktür. Ekipman eski ve bilgi işlem seviyesi geridedir. İş bölümünden sorumlu kişi, ürün üretim hattından çıktığında montaj bilgilerini manuel olarak kaydetmek zorundadır. Üretim sürecinin gerçek zamanlı verilerini elde etmek mümkün değildir ve geçmiş verileri analiz ederek üretim kapasitesini analiz etmek mümkün değildir. Örneğin, işçilerin farklı yeterlilik seviyeleri, her sürecin tamamlanma süresinde büyük farklılıklara yol açarak üretim hattı operasyonlarında dengesizliğe neden olmaktadır. (2) Üretim ilerlemesinin gerçek zamanlı denetimi sorunları. Atölye yöneticileri, mevcut ürünlerin gerçek zamanlı üretim ilerleme bilgilerini anlayamıyor ve atölyenin ön hattının durumunu sürekli kontrol etmek zorunda kalıyor; bu da düşük iş verimliliğine ve zaman ve maliyet kaybına yol açıyor. 2.2 Uygulama talebi analizi Giderek daha fazla akademisyen ve işletme, teorik analizi işletme üretim koşullarıyla birleştirmenin önemini fark ediyor. Bu nedenle, burada RFID teknolojisi ve üretim sürecinin birleşimi yoluyla üretim sürecinin bilgi yönetimini inceliyoruz. Spesifik içerikler aşağıdaki gibidir: (1) Üretim sürecinde ürün verilerinin kağıtsız iletimini sağlamak için RFID teknolojisi aracılığıyla üretim sürecinin gerçek zamanlı verilerini toplamak, Bilgilendirme. Geleneksel manuel toplama yöntemlerinin zamansızlığını ve hata olasılığını ortadan kaldırmak. (2) İşçilerin farklı yeterlilik seviyeleri, işlem sürelerinde büyük farklılıklara yol açmakta ve her istasyonun işlem süresi standartlaştırılamamakta, bu da zaman ve maliyet kaybına neden olmaktadır. Gerçek zamanlı işlem süresi, RFID teknolojisi aracılığıyla gerçek zamanlı olarak elde edilmekte ve şirketin daha sonraki üretim kapasitesi analizine veri desteği sağlamaktadır. (3) Atölye ağı destek sistemi kurarak verilerin birleşik yönetimini gerçekleştirin, devam eden iş takibi platformu geliştirin ve üretim sürecinin görsel olarak izlenmesini sağlayın.

3 RFID tabanlı uygulama çözümü tasarımı
3.1 Veri toplama şeması tasarımı Gerçek zamanlı veri toplama, üretim sürecindeki ürünlerin gerçek zamanlı durum takibinin temelini oluşturur ve veri toplama süreci tüm üretim sürecine eşlik eder. Spesifik veri toplama fikirleri aşağıdaki gibidir:
3.1.1 Operasyon hazırlık aşaması Operasyona başlamadan önce, malzemeler ve RFID etiketleri birbirine bağlanmalıdır. İlk olarak, ürün bilgileri ve işlem akışı bilgileri RFID etiketine girilmeli, ürüne benzersiz tanımlama için geçici bir kimlik atanmalı ve RFID etiketinin başlatılması tamamlanmalıdır. Ardından, etiket ürün modeline yapıştırılmalıdır. Bilgiler başarıyla girildikten sonra, çevrimiçi operasyona hazırlanabilirsiniz.
3.1.2 Montaj İşlem Aşaması Her işlemde veri toplama noktaları oluşturulur, yani RFID antenleri takılır. İşlem aşamasındaki ürünler montaj istasyonuna ulaştığında, okuyucu RFID anteni aracılığıyla etiketteki işlem bilgilerini okur ve mevcut işlem durumu bilgilerini elde eder. İşçi işlemi tamamladığında ve kalite kontrol sonucu "kalifiye" olduğunda, etiketteki veriler işlem bilgilerine göre otomatik olarak güncellenir. Tüm işlemler tamamlanana kadar yukarıdaki işlem tekrarlanır ve hata ayıklama bölümüne geçilir. 3.1.3 Hata Ayıklama Aşaması İşlem aşamasındaki ürünün montaj işlemi tamamlandıktan sonra, tüm makine hata ayıklama aşamasına girilir. Hata ayıklama başarısız olursa, işlem aşamasındaki ürünün işlem durumu "Yeniden İşleme" olarak güncellenir. Yeniden işleme tamamlandıktan sonra, hata ayıklama başarılı olana kadar hata ayıklama aşamasına girilir; hata ayıklama başarılı olursa, işlem durumu bilgisi "Hata Ayıklama Başarılı" olarak güncellenir.
3.1.4 İşin Sonu Tüm montaj işlemleri tamamlandıktan ve tüm makine başarıyla hata ayıklama işleminden geçtikten sonra, veriler depolama için ara yazılım aracılığıyla otomatik olarak veritabanı sunucusuna iletilir. Tüm etiketler kurtarılır ve etiket bilgileri aynı anda geri dönüşüm için temizlenir.

3.2 Malzeme durumu izleme prensibi Malzeme durumu izleme bilgileri [8], temel malzeme bilgileri ve malzeme durumu bilgilerini içerir. Temel malzeme bilgileri; malzeme adı, malzeme kodu, spesifikasyon modeli, üretim partisi vb.; malzeme durumu bilgileri; montaj durumu bilgileri, iş istasyonu bilgileri, işlemi tamamlamak için gereken süre vb. Her iş istasyonuna RFID veri toplama noktaları yerleştirilerek, o iş istasyonunda üretim sırasında ürünün değişen durum bilgileri, tüm işlemler tamamlanana kadar yakalanabilir. Tüm süreç, fiziksel akış ve bilgi akışının senkronizasyonunu gerçekleştirir.

3.3 Sistem ağ destek mimarisi RFID veri toplama şemasına dayalı olarak, Şekil 3'te gösterildiği gibi sistem ağ destek mimarisi tasarlanmıştır [9]. Veri toplama katmanı, üretim verilerinin toplanmasını ve depolanmasını gerçekleştirmek için RFID veri toplama terminalleri aracılığıyla doğrudan atölye üretim sahasına bakar. Temel veriler daha sonra RFID ara yazılımı ve atölye LAN'ı aracılığıyla veritabanı sunucusuna yüklenir; veri işleme katmanı, orijinal verilerin işlenmesi tamamlandıktan sonra uygulama katmanı için veri desteği sağlar; kurumsal uygulama katmanı, üretim süreci izleme ve geçmiş bilgi sorgulama gibi fonksiyonel modülleri desteklemek için kullanılır. Üretim süreci verileri, Web Servisi veya Genişletilebilir İşaretleme Dili (XML) aracılığıyla diğer sistemlere de sağlanabilir. Kurumsal yöneticiler, MES sistemleriyle entegrasyon yoluyla gerçek zamanlı üretim bilgilerini doğrudan veya dolaylı olarak elde edebilirler. 272 ​​Fan Yuxin vd.: Tarım Makineleri İmalat Atölyelerinde Radyo Frekansı Tanımlama Teknolojisinin Uygulanması Üzerine Araştırma Sayı 5 Şekil 3 Sistem Ağ Destek Mimarisi Şekil 3 Sistem Ağ Destek Mimarisi

4. Sistem Uygulaması Yukarıdaki veri toplama şeması ve sistem yapısına dayanarak, Visual Studio dio2017 platformu ve C# programlama dili aracılığıyla ve ekipman geliştiricisi tarafından sağlanan API yapılandırma dosyasına [10] referansla, üretim ve imalat verilerini depolamak için SQL Server veritabanı kullanan bir tarım makineleri imalat atölyesi devam eden iş durumu izleme platformu geliştirilmiştir. Verilerin gerçek zamanlılığını ve güvenliğini sağlamak için sistem, C/S mimarisi kullanılarak geliştirilmiştir. Şekil 4'te gösterildiği gibi, sistem fonksiyonel modül tasarımı esas olarak veri toplama modülü, üretim durumu izleme, gerçek zamanlı bilgi istatistikleri ve geçmiş veri sorgulamayı içerir. Şekil 4 Sistem Fonksiyonel Mimari Diyagramı 4.1 Veri toplama modülü Veri toplama, etiket başlatma ve veri edinimi de dahil olmak üzere sistemin çekirdeğidir. Yani, toplanan veriler veri toplama cihazı aracılığıyla veritabanına kaydedilir ve daha sonra verilerin analizi ve işlenmesi yoluyla üretim durumu izleme için veri desteği sağlanır. 4.2 Üretim Durumu İzleme: Etiketli bir ürün anten tarama alanına girdiğinde, ürünün temel bilgileri ve üretim durumu bilgileri alınır ve işleme aşamasındaki ürünün üretim durumu gerçek zamanlı olarak izlenir; işleme aşamasındaki ürünün üretim parti numarası aracılığıyla üretim planı gerçek zamanlı olarak geri beslenir. Tam program oluşturulur. 4.3 Gerçek Zamanlı Bilgi İstatistikleri: Tüm montaj hattının toplam çevrimiçi işlem sayısı, tamamlanan miktar ve montaj aşamasındaki miktar hakkında gerçek zamanlı istatistikler; iş istasyonlarına, ürün kategorilerine ve üretim planlarına göre çeşitli ürünlerin miktar istatistikleri. 4.4 Geçmiş Veri Sorgulama: Tamamlama zamanı, ürün özellikleri ve modelleri, plan numaraları ve ürün kodlarına göre üretilen ürünlerin geçmiş verilerinin istatistikleri. 5 Örnek Uygulama: Deneyde mısır makinesi doğrayıcı montaj süreci örnek olarak alınmıştır. Üretim hattının RFID donanım konfigürasyonu Şekil 5'te gösterilmiştir. Okuyucu, RFID antenine bağlanarak etikete veri toplar ve yazar, ardından yerel alan ağı oluşturmak için ana bilgisayara bağlanır. Ana bilgisayar, RFID donanım cihazı parametrelerinin ayarlanmasını ve okuyucu ile veri iletişimini gerçekleştirir. RFID okuyucu/yazıcı RFID etiketi Ana bilgisayar Mısır doğrayıcı RFID anteni Şekil 5 RFID saha konfigürasyon şeması Şekil 5 RFID Saha Yerleşimi Mısır doğrayıcı dört montaj bölümünden oluşmaktadır ve her bölüm bir RFID anteni ile donatılmıştır. Doğrayıcının montaj sürecini araştırma nesnesi olarak ele alırsak, doğrayıcıya karşılık gelen malzeme kodu 202031506250001, spesifikasyon modeli QS-3150 ve üretim planı 202006-01'dir. İlgili işlem rota tablosu Şekil 6'da gösterilmiştir. Saha ortamının karmaşıklığı nedeniyle, RFID ekipmanının konfigürasyonunun etkileneceği unutulmamalıdır. RFID anteninin okuma verimliliğini sağlamak için, her montaj sürecinin okunabilmesini sağlamak amacıyla antene yakın gövdenin yan tarafına elektronik etiket yapıştırılmıştır. Şekil 6 Mısır Doğrayıcı Montaj Süreci Akış Şeması Şekil 6 Mısır Doğrayıcı Montaj Süreci Şekil 7 Sistem Çalışma Arayüzü Şekil 7 Sistem Çalışma Arayüzü Doğrayıcıyı monte etmeden önce, bir RFID etiketi takın ve ürün adı, kodlama, üretim planı numarası vb. gibi başlangıç ​​bilgilerini girin. Etiket başlatma işlemi tamamlandıktan sonra, çevrimiçi üretime hazırdır. Ürün ilk işleme girdiğinde, RFID etiket bilgilerini okur ve mevcut konum bilgilerini ve durum bilgilerini alır. Aynı zamanda, başlangıç ​​zamanını kaydeder. Doğrayıcı işlemi tamamladığında, etiket bilgileri otomatik olarak güncellenir ve tamamlanma zamanı kaydedilir ve bu şekilde hata ayıklama tamamlanana kadar devam eder. Aynı zamanda, toplanan veriler veritabanına kaydedilir ve etiketler son olarak geri dönüşüm için geri dönüştürülür. Program çalıştırma arayüzü, yukarıda belirtilen tüm süreci gerçek zamanlı olarak görüntüler ve ayrıca mevcut işlemin ve üretim planının tamamlanma durumunu doğru bir şekilde görüntüleyebilir ve her işlemin tamamlanma süresini, her ürün modelinin çevrimiçi miktarını, tamamlanan miktarı ve diğer bilgileri sayabilir.