一種機(jī)械加工生命周期信息錄入方式檢測(cè)算法

吳鵬

摘要：離散型加工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中信息錄入通常有手工錄入、掃描錄入兩種方式，精益化管理需要明確具體的信息錄入方式。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于偏方差的信息錄入方式檢測(cè)算法，與傳統(tǒng)的檢測(cè)方式相比，實(shí)現(xiàn)成本低、可靠性高。在某大型國(guó)有離散型機(jī)械加工企業(yè)中得到很好的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：離散型加工；信息錄入；檢測(cè)算法

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）11-2672-02

Abstract： Discrete processing enterprise information recorded in the process of production usually have two methods of manual entry and scanning input， the lean management need to clear the specific way of information entry. Design and implementation of remedies based on poor information input mode detection algorithm， compared with traditional testing methods to achieve low cost， high reliability. Well in a large state-owned enterprises in the discrete machining.

Key words： discrete processing； information input； detect algorithm

隨著新一代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展以及離散型加工企業(yè)的信息化的程度提升，傳統(tǒng)的離散型機(jī)械加工行業(yè)，原料信息、生產(chǎn)信息、報(bào)工信息、產(chǎn)品信息盡管都依靠ERP等系統(tǒng)進(jìn)行了自動(dòng)化信息管理，但是對(duì)于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的錄入幾乎都是依靠手工維護(hù)，同時(shí)為了提高了工作效率及信息錄入的準(zhǔn)確率，利用二維碼標(biāo)記并掃描進(jìn)行信息錄入的方式，也逐漸被引入[1]。

離散型機(jī)械加工行業(yè)的特殊性——某些精細(xì)加工產(chǎn)品不能使用二維碼，不同的外協(xié)廠家信息技術(shù)水平不一致，工人的操作習(xí)慣，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理的需要等多種因素，導(dǎo)致兩種信息錄入方式并存且會(huì)一直持續(xù)，兩種錄入方式各有優(yōu)缺點(diǎn)：手工錄入優(yōu)點(diǎn)是錄入修改方便靈活，可以根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的需要做及時(shí)的調(diào)整，符合傳統(tǒng)操作習(xí)慣，缺點(diǎn)是：信息可修改性隨意性大，不利于采集準(zhǔn)確數(shù)據(jù)；掃描信息錄入方式優(yōu)點(diǎn)是：速度快，準(zhǔn)確率高，缺點(diǎn)是：完全依賴二維碼標(biāo)記時(shí)候的信息，完全依賴生產(chǎn)原料或者產(chǎn)品當(dāng)前的位置，不方便修改調(diào)整[2][3]。

但對(duì)于生產(chǎn)信息統(tǒng)計(jì)匯總中，卻要明確卻分信息錄入的方式，從而來(lái)做精細(xì)化的管理。該文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了離散型生產(chǎn)加工生命周期中信息來(lái)源判別算法，通過(guò)分析手工信息錄入與掃描信息錄入的不同特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于偏方差的信息錄入檢測(cè)算法，在多種生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的測(cè)試應(yīng)用，驗(yàn)證了該算法的穩(wěn)定性及有效性。

1 傳統(tǒng)解決方法

對(duì)于如何區(qū)分信息錄入的方式，從不同的角度，有不同的解決辦法，常見(jiàn)的解決方式有如下幾種。

1）信息錄入根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的不同階段以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息化水平，采取分段式信息錄入方式，即某些生產(chǎn)過(guò)程采取掃描信息錄入，比如庫(kù)存，有些聲場(chǎng)過(guò)程采取手工信息錄入，比如報(bào)工，這樣可以很好的區(qū)分信息錄入的方式，但是具體哪些階段采取何種錄入方式的批判標(biāo)準(zhǔn)很難確定，且不能簡(jiǎn)單的設(shè)定某些階段采取固定的某種方式，多種錄入方式的目的是為了減少操作的難度，提升信息采集的效率。

2）信息錄入軟件設(shè)計(jì)中，在信息錄入前，必須手工指定信息錄入方式，之后提供不同的操作界面，在數(shù)據(jù)保存時(shí)候，記錄下當(dāng)前信息錄入的方式，這種方式能夠很好的判別信息錄入來(lái)源，但是是以犧牲信息錄入操作的簡(jiǎn)潔性為代價(jià)的，任何用戶的信息錄入，都需要先選擇錄入方式，增加操作步驟，另外由于離散型加工企業(yè)生產(chǎn)生命周期所使用到的軟件較多，通常都是不同的軟件提供商提供，且軟件企業(yè)提供的都是成熟的產(chǎn)品，都在軟件信息錄入之前提供錄入方式選擇在實(shí)際環(huán)境中基本不可能。

3）根據(jù)手工錄入與掃描錄入本身具有的不同特點(diǎn)，手工錄入一般采用鍵盤錄入，而掃描錄入一般采用條碼掃描槍，通過(guò)判斷信息錄入的硬件設(shè)備，來(lái)確定當(dāng)前信息錄入采取的是何種方式，這是最精確的信息錄入方式的判別，但是在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中，如何區(qū)分硬件是鍵盤，還是掃描槍是很困難的，首先生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的硬件是來(lái)自不同的常見(jiàn)，且更多的是采取USB模式的條碼掃描槍，從信息輸入的角度來(lái)講，條碼掃描槍類似于鍵盤設(shè)備。

2 基于偏方差的解決方案

本文為解決機(jī)械生產(chǎn)加工過(guò)程中信息錄入方式判別，認(rèn)真分析了手工信息錄入與掃描信息錄入的差異，提出了以時(shí)間間隔為基礎(chǔ)的信息錄入方式檢測(cè)，為提高其識(shí)別的準(zhǔn)確性，采取了數(shù)據(jù)預(yù)處理與基于方差的時(shí)間間隔統(tǒng)計(jì)法。

2.1 方案設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

手工信息錄入過(guò)程中，所有按鍵都是由人工手動(dòng)完成，通常而言按鍵所需的時(shí)間的比較長(zhǎng)，最重要的是其相鄰按鍵的時(shí)間間隔是有較大差異的，也即手工輸入信按鍵時(shí)間間隔不均勻；而條碼掃描槍的速度很快，并且相鄰按鍵的時(shí)間間隔比較均勻，該文的方案主要利用兩者輸入的時(shí)間長(zhǎng)短及相鄰健錄入間隔是否該均勻的特點(diǎn)。

對(duì)于簡(jiǎn)單的通過(guò)速度差異來(lái)實(shí)現(xiàn)的信息錄入方式的檢測(cè)，即通過(guò)設(shè)置時(shí)間閥值，超過(guò)閥值，認(rèn)為是人工輸入，而低于閥值認(rèn)為是掃描輸入，此方法在一定程度上解決了輸入方式識(shí)別的問(wèn)題，但是對(duì)于人工的快速輸入，將不能做準(zhǔn)確的檢測(cè)，該文在輸入速度的基礎(chǔ)上結(jié)合相鄰鍵錄入時(shí)間間隔是否均勻的特點(diǎn)，提出基于方差的檢測(cè)算法，在實(shí)驗(yàn)對(duì)比及實(shí)際檢測(cè)應(yīng)用中，得到了較好的應(yīng)用。endprint

2.2 基于方差的識(shí)別算法

從上述定義描述中可以看出，以平均偏方差作為信息錄入時(shí)間是否均勻的判斷的基本原則是：平均偏方差越小，信息錄入越均勻，判斷是條碼掃描槍錄入的可能性越大，若平均偏方差接近于0，且判斷一定是條碼掃描槍錄入，在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中，平均偏方差趨于0的可能性很小，故采取設(shè)置方差閥值的方式，來(lái)判別信息錄入的方式。

2.2.2 算法流程

該算法的最基本數(shù)據(jù)是在需要采集每次按鍵的時(shí)間，即每次信息錄入中每一個(gè)鍵從按下瞬間的時(shí)間，主要的原理是檢測(cè)鍵盤的按鍵每次按下動(dòng)作，利用該時(shí)間可以計(jì)算出連續(xù)兩次按鍵的時(shí)間間隔，而所有按鍵相鄰兩次的時(shí)間間隔，將作為判斷信息錄入方式的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；

對(duì)于采集到的數(shù)據(jù)，需要計(jì)算相鄰按鍵的時(shí)間間隔，計(jì)算過(guò)程中需要過(guò)濾掉某些異常的數(shù)據(jù)，首先掃描全部時(shí)間間隔數(shù)據(jù)，對(duì)于時(shí)間間隔明顯不合理的數(shù)據(jù)給除去，不參與后續(xù)計(jì)算。比如一次生產(chǎn)數(shù)據(jù)錄入過(guò)程中，兩兩按鍵之間的時(shí)間間基本都在100毫秒，而某次的時(shí)間間隔為60s，且將少量的異常數(shù)據(jù)排除，不作為后續(xù)計(jì)算依據(jù)；

對(duì)于處理過(guò)的數(shù)據(jù)按照標(biāo)準(zhǔn)方差及偏方差的計(jì)算公式，進(jìn)行數(shù)據(jù)的平均偏差計(jì)算，計(jì)算的結(jié)果與給定的閥值比較，如果計(jì)算結(jié)果在閥值范圍內(nèi)，將認(rèn)為是條碼掃描方式信息錄入，如果不在閥值范圍內(nèi)，將認(rèn)定為是手工方式信息錄入，這里可以看出閥值設(shè)定直接影響算法最終效果的一個(gè)關(guān)鍵因素，該文根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際中不同的條碼掃描槍及人工輸入的特點(diǎn)，固定閥值不能適應(yīng)復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境，該文采用了初試基本閥值+動(dòng)態(tài)閥值設(shè)置算法：根據(jù)通用條碼掃描槍的特點(diǎn)及生產(chǎn)環(huán)境實(shí)際情況，初始的基本閥值設(shè)置為2，每次計(jì)算過(guò)程中將采用如下計(jì)算公式：動(dòng)態(tài)閥值 = 基本閥值 + 固定范圍閥值 / 均值，動(dòng)態(tài)計(jì)算本次閥值，來(lái)適應(yīng)各種輸入條碼輸入設(shè)備錄入速度的差異，其中基本閥值為默認(rèn)閥值，固定范圍閥值為根據(jù)條碼掃描槍掃描信息錄入掃描速度而預(yù)估的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，生產(chǎn)環(huán)境中設(shè)置的為50毫秒，均值為當(dāng)次全部信息錄入的時(shí)間間隔的平均值。實(shí)踐證明，固定閥值+動(dòng)態(tài)修正閥值的計(jì)算方式效果較好。

3 結(jié)論

本文檢測(cè)算法在某大型國(guó)有離散型加工企業(yè)中，作為生產(chǎn)系統(tǒng)輔助系統(tǒng)得到了很好的應(yīng)用，從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的結(jié)果來(lái)看，完全符合其生產(chǎn)實(shí)際的需求。但該算法依賴于相對(duì)較多的信息錄入數(shù)據(jù)，對(duì)于一次信息錄入較少（比如3位及以下）的情況，鑒于人工信息錄入、條碼掃描槍信息錄入的特點(diǎn)以及方差檢測(cè)算法對(duì)樣本的量的要求（太少的信息方差計(jì)算將失去意義），此種情況下識(shí)別方面識(shí)別區(qū)分準(zhǔn)確率不高，還有待進(jìn)一步完善與改進(jìn)。 參考文獻(xiàn)：

[1] 陳麗珍，傅江成.探究離散制造業(yè)的數(shù)據(jù)采集之路[J].自動(dòng)化博覽，2013（5）：60-62.

[2] 張芬，杜朋，楊亞非.離散制造企業(yè)MES中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集實(shí)踐[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造， 2011（3）：245-247.

[3] 劉衛(wèi)寧，黃文雷，孫棣華，趙敏，鄭林江.基于射頻識(shí)別的離散制造業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]，計(jì)算機(jī)集成與制造系統(tǒng)，2007（10）：1886-1890.

[4] 袁軼，王新房.一種基于方差的文本特征選擇算法[J].計(jì)算機(jī)工程，2012（6）：156-161.endprint

2.2 基于方差的識(shí)別算法

從上述定義描述中可以看出，以平均偏方差作為信息錄入時(shí)間是否均勻的判斷的基本原則是：平均偏方差越小，信息錄入越均勻，判斷是條碼掃描槍錄入的可能性越大，若平均偏方差接近于0，且判斷一定是條碼掃描槍錄入，在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中，平均偏方差趨于0的可能性很小，故采取設(shè)置方差閥值的方式，來(lái)判別信息錄入的方式。

2.2.2 算法流程

該算法的最基本數(shù)據(jù)是在需要采集每次按鍵的時(shí)間，即每次信息錄入中每一個(gè)鍵從按下瞬間的時(shí)間，主要的原理是檢測(cè)鍵盤的按鍵每次按下動(dòng)作，利用該時(shí)間可以計(jì)算出連續(xù)兩次按鍵的時(shí)間間隔，而所有按鍵相鄰兩次的時(shí)間間隔，將作為判斷信息錄入方式的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；

對(duì)于采集到的數(shù)據(jù)，需要計(jì)算相鄰按鍵的時(shí)間間隔，計(jì)算過(guò)程中需要過(guò)濾掉某些異常的數(shù)據(jù)，首先掃描全部時(shí)間間隔數(shù)據(jù)，對(duì)于時(shí)間間隔明顯不合理的數(shù)據(jù)給除去，不參與后續(xù)計(jì)算。比如一次生產(chǎn)數(shù)據(jù)錄入過(guò)程中，兩兩按鍵之間的時(shí)間間基本都在100毫秒，而某次的時(shí)間間隔為60s，且將少量的異常數(shù)據(jù)排除，不作為后續(xù)計(jì)算依據(jù)；

對(duì)于處理過(guò)的數(shù)據(jù)按照標(biāo)準(zhǔn)方差及偏方差的計(jì)算公式，進(jìn)行數(shù)據(jù)的平均偏差計(jì)算，計(jì)算的結(jié)果與給定的閥值比較，如果計(jì)算結(jié)果在閥值范圍內(nèi)，將認(rèn)為是條碼掃描方式信息錄入，如果不在閥值范圍內(nèi)，將認(rèn)定為是手工方式信息錄入，這里可以看出閥值設(shè)定直接影響算法最終效果的一個(gè)關(guān)鍵因素，該文根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際中不同的條碼掃描槍及人工輸入的特點(diǎn)，固定閥值不能適應(yīng)復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境，該文采用了初試基本閥值+動(dòng)態(tài)閥值設(shè)置算法：根據(jù)通用條碼掃描槍的特點(diǎn)及生產(chǎn)環(huán)境實(shí)際情況，初始的基本閥值設(shè)置為2，每次計(jì)算過(guò)程中將采用如下計(jì)算公式：動(dòng)態(tài)閥值 = 基本閥值 + 固定范圍閥值 / 均值，動(dòng)態(tài)計(jì)算本次閥值，來(lái)適應(yīng)各種輸入條碼輸入設(shè)備錄入速度的差異，其中基本閥值為默認(rèn)閥值，固定范圍閥值為根據(jù)條碼掃描槍掃描信息錄入掃描速度而預(yù)估的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，生產(chǎn)環(huán)境中設(shè)置的為50毫秒，均值為當(dāng)次全部信息錄入的時(shí)間間隔的平均值。實(shí)踐證明，固定閥值+動(dòng)態(tài)修正閥值的計(jì)算方式效果較好。

3 結(jié)論

本文檢測(cè)算法在某大型國(guó)有離散型加工企業(yè)中，作為生產(chǎn)系統(tǒng)輔助系統(tǒng)得到了很好的應(yīng)用，從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的結(jié)果來(lái)看，完全符合其生產(chǎn)實(shí)際的需求。但該算法依賴于相對(duì)較多的信息錄入數(shù)據(jù)，對(duì)于一次信息錄入較少（比如3位及以下）的情況，鑒于人工信息錄入、條碼掃描槍信息錄入的特點(diǎn)以及方差檢測(cè)算法對(duì)樣本的量的要求（太少的信息方差計(jì)算將失去意義），此種情況下識(shí)別方面識(shí)別區(qū)分準(zhǔn)確率不高，還有待進(jìn)一步完善與改進(jìn)。 參考文獻(xiàn)：

[1] 陳麗珍，傅江成.探究離散制造業(yè)的數(shù)據(jù)采集之路[J].自動(dòng)化博覽，2013（5）：60-62.

[2] 張芬，杜朋，楊亞非.離散制造企業(yè)MES中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集實(shí)踐[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造， 2011（3）：245-247.

[3] 劉衛(wèi)寧，黃文雷，孫棣華，趙敏，鄭林江.基于射頻識(shí)別的離散制造業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]，計(jì)算機(jī)集成與制造系統(tǒng)，2007（10）：1886-1890.

[4] 袁軼，王新房.一種基于方差的文本特征選擇算法[J].計(jì)算機(jī)工程，2012（6）：156-161.endprint

2.2 基于方差的識(shí)別算法

從上述定義描述中可以看出，以平均偏方差作為信息錄入時(shí)間是否均勻的判斷的基本原則是：平均偏方差越小，信息錄入越均勻，判斷是條碼掃描槍錄入的可能性越大，若平均偏方差接近于0，且判斷一定是條碼掃描槍錄入，在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中，平均偏方差趨于0的可能性很小，故采取設(shè)置方差閥值的方式，來(lái)判別信息錄入的方式。

2.2.2 算法流程

該算法的最基本數(shù)據(jù)是在需要采集每次按鍵的時(shí)間，即每次信息錄入中每一個(gè)鍵從按下瞬間的時(shí)間，主要的原理是檢測(cè)鍵盤的按鍵每次按下動(dòng)作，利用該時(shí)間可以計(jì)算出連續(xù)兩次按鍵的時(shí)間間隔，而所有按鍵相鄰兩次的時(shí)間間隔，將作為判斷信息錄入方式的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；

對(duì)于采集到的數(shù)據(jù)，需要計(jì)算相鄰按鍵的時(shí)間間隔，計(jì)算過(guò)程中需要過(guò)濾掉某些異常的數(shù)據(jù)，首先掃描全部時(shí)間間隔數(shù)據(jù)，對(duì)于時(shí)間間隔明顯不合理的數(shù)據(jù)給除去，不參與后續(xù)計(jì)算。比如一次生產(chǎn)數(shù)據(jù)錄入過(guò)程中，兩兩按鍵之間的時(shí)間間基本都在100毫秒，而某次的時(shí)間間隔為60s，且將少量的異常數(shù)據(jù)排除，不作為后續(xù)計(jì)算依據(jù)；

對(duì)于處理過(guò)的數(shù)據(jù)按照標(biāo)準(zhǔn)方差及偏方差的計(jì)算公式，進(jìn)行數(shù)據(jù)的平均偏差計(jì)算，計(jì)算的結(jié)果與給定的閥值比較，如果計(jì)算結(jié)果在閥值范圍內(nèi)，將認(rèn)為是條碼掃描方式信息錄入，如果不在閥值范圍內(nèi)，將認(rèn)定為是手工方式信息錄入，這里可以看出閥值設(shè)定直接影響算法最終效果的一個(gè)關(guān)鍵因素，該文根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際中不同的條碼掃描槍及人工輸入的特點(diǎn)，固定閥值不能適應(yīng)復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境，該文采用了初試基本閥值+動(dòng)態(tài)閥值設(shè)置算法：根據(jù)通用條碼掃描槍的特點(diǎn)及生產(chǎn)環(huán)境實(shí)際情況，初始的基本閥值設(shè)置為2，每次計(jì)算過(guò)程中將采用如下計(jì)算公式：動(dòng)態(tài)閥值 = 基本閥值 + 固定范圍閥值 / 均值，動(dòng)態(tài)計(jì)算本次閥值，來(lái)適應(yīng)各種輸入條碼輸入設(shè)備錄入速度的差異，其中基本閥值為默認(rèn)閥值，固定范圍閥值為根據(jù)條碼掃描槍掃描信息錄入掃描速度而預(yù)估的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，生產(chǎn)環(huán)境中設(shè)置的為50毫秒，均值為當(dāng)次全部信息錄入的時(shí)間間隔的平均值。實(shí)踐證明，固定閥值+動(dòng)態(tài)修正閥值的計(jì)算方式效果較好。

3 結(jié)論

本文檢測(cè)算法在某大型國(guó)有離散型加工企業(yè)中，作為生產(chǎn)系統(tǒng)輔助系統(tǒng)得到了很好的應(yīng)用，從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的結(jié)果來(lái)看，完全符合其生產(chǎn)實(shí)際的需求。但該算法依賴于相對(duì)較多的信息錄入數(shù)據(jù)，對(duì)于一次信息錄入較少（比如3位及以下）的情況，鑒于人工信息錄入、條碼掃描槍信息錄入的特點(diǎn)以及方差檢測(cè)算法對(duì)樣本的量的要求（太少的信息方差計(jì)算將失去意義），此種情況下識(shí)別方面識(shí)別區(qū)分準(zhǔn)確率不高，還有待進(jìn)一步完善與改進(jìn)。 參考文獻(xiàn)：

[1] 陳麗珍，傅江成.探究離散制造業(yè)的數(shù)據(jù)采集之路[J].自動(dòng)化博覽，2013（5）：60-62.

[2] 張芬，杜朋，楊亞非.離散制造企業(yè)MES中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集實(shí)踐[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造， 2011（3）：245-247.

[3] 劉衛(wèi)寧，黃文雷，孫棣華，趙敏，鄭林江.基于射頻識(shí)別的離散制造業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]，計(jì)算機(jī)集成與制造系統(tǒng)，2007（10）：1886-1890.

[4] 袁軼，王新房.一種基于方差的文本特征選擇算法[J].計(jì)算機(jī)工程，2012（6）：156-161.endprint