以工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建混凝土智能生產(chǎn)系統(tǒng)

孟新成

摘 要：混凝土行業(yè)飛速發(fā)展的同時，也帶來了一系列復(fù)雜的問題。而其中一個困擾企業(yè)發(fā)展的重要問題就是，雖然生產(chǎn)能力不斷提升，市場總需求量在不斷擴(kuò)大，但混凝土制品行業(yè)總體技術(shù)含量還不高，新技術(shù)、新工藝、新材料的開發(fā)應(yīng)用步伐還不夠快，市場無序競爭情況比較嚴(yán)重，而通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠在非常有效的解決這一問題，故在本文中主要對以工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建混凝土智能生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了簡單的分析與探討。

關(guān)鍵詞：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)；技術(shù)構(gòu)建；混凝土；智能生產(chǎn)系統(tǒng)

一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的應(yīng)用的基礎(chǔ)上，不斷延伸擴(kuò)展形成的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不同的是，物聯(lián)網(wǎng)是利用互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)，來實現(xiàn)物與物相連的技術(shù)，因此，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的定義在世界上比較公認(rèn)的是：利用無線傳感器和無線射頻技術(shù)、納米技術(shù)以及智能技術(shù)的傳感設(shè)備，利用互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)搭建的能夠進(jìn)行定位、跟蹤和追溯管理的網(wǎng)絡(luò)。因此，物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)關(guān)鍵就在于通過無線傳感器和無線射頻技術(shù)、納米技術(shù)以及智能技術(shù)的傳感設(shè)備獲取物品的各種信息，然后利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

二、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在混凝土智能生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）整體系統(tǒng)的構(gòu)建

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能生產(chǎn)管理系統(tǒng)的整體架構(gòu)中，首先要確保將信息化管理全程覆蓋

混凝土制品的生產(chǎn)管理和物流管理流程，令公司各級管理人員能實時掌握原材料的MRP采購，生產(chǎn)工序上的在制品狀態(tài)，成品庫中多種類產(chǎn)品的型號、數(shù)量、所有者、儲位和監(jiān)管負(fù)責(zé)人；同時，確保生產(chǎn)管理系統(tǒng)還可以將倉儲功能進(jìn)一步延伸到整個供應(yīng)鏈的上下游，使之與物流系統(tǒng)的揀貨、出貨、配送的數(shù)據(jù)信息對接，并能夠根據(jù)庫存狀況與訂單狀況實施調(diào)整生產(chǎn)計劃，使生產(chǎn)信息能配合自動化生產(chǎn)線的作業(yè)流程。系統(tǒng)由傳感和工控處理兩個部分組成，前者以信息采集和智能交互系統(tǒng)組成傳感網(wǎng)絡(luò)部分，并將得到的信息傳送至后臺信息處理中心，分別發(fā)往工控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫。

（二）各功能分區(qū)的組建

1、傳感系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組建

傳感系統(tǒng)主要針對原材料庫、成品堆場和在制品蒸養(yǎng)、水養(yǎng)加工等生產(chǎn)車間進(jìn)行產(chǎn)品身份識別、入庫登記、生產(chǎn)監(jiān)控等進(jìn)行標(biāo)識感應(yīng)記錄管理，讓企業(yè)所生產(chǎn)的每一件產(chǎn)品都帶上獨一無二的身份標(biāo)識，并將標(biāo)識記錄傳輸至現(xiàn)場管理平臺，使帶有身份標(biāo)識的每一件產(chǎn)品在堆場中的具體位置能以坐標(biāo)或二維（三維）模型的方式顯示在現(xiàn)場管理平臺上。當(dāng)產(chǎn)品發(fā)生位移時，只需要通過簡單的現(xiàn)場確認(rèn)，就可以在軟件管控平臺上實時顯示出來。另外，每一批生產(chǎn)日期相同的產(chǎn)品有一個倒計時仿真顯示，當(dāng)發(fā)生物權(quán)轉(zhuǎn)移時，平臺將發(fā)出通知信息，并以醒目的顏色加以區(qū)別。同時，成品庫存信息將經(jīng)由現(xiàn)場管控平臺軟件與公司原有的K3財務(wù)管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對接，而數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)則可將過去的實地盤存制改為永續(xù)盤存制，無需在期末重新清點整個堆場中數(shù)以十萬計的產(chǎn)品，只需根據(jù)堆場中產(chǎn)品數(shù)量的實時變化來決定客戶的訂單量和安排生產(chǎn)計劃。

2、智能工控調(diào)度系統(tǒng)

該系統(tǒng)模塊主要針對現(xiàn)場采集的生產(chǎn)信息進(jìn)行生產(chǎn)步驟和生產(chǎn)節(jié)拍上的調(diào)整，消除生產(chǎn)瓶頸，使工序間的配合更有效率。同時，現(xiàn)場信息實時采集，匯集中央數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行分析，將分析結(jié)果與決策發(fā)往各層級管理人員（通常是各車間主任與生產(chǎn)工段段長），再傳輸?shù)礁骰鶎蝇F(xiàn)場工人手中；基層現(xiàn)場工人在手持機(jī)中得到清晰而具體的指令，結(jié)合現(xiàn)場情況靈活處理，調(diào)整工序，從而在極大程度上消除信息孤島效應(yīng)帶來的不利影響，使生產(chǎn)調(diào)動走向一體化。

（三）以產(chǎn)成品庫遠(yuǎn)距信息化管理為范例的完整流程分解

1、標(biāo)簽初始化

初次使用的標(biāo)簽，可在EEPROM中寫入針對所有管片都相同的信息項目，如管片工藝、生產(chǎn)廠家信息、物權(quán)所有者等；回收再次使用的標(biāo)簽，須將上一輪循環(huán)中的信息全部復(fù)位重置后，方可輸入新的信息。此外，對于相同生產(chǎn)批次與相同型號的產(chǎn)品，可以堆放在同一個區(qū)域，將這個區(qū)域定義為一個電子貨架。在這個電子貨架上，另行安置一個電子卷標(biāo)，通過卷標(biāo)的ID號與數(shù)據(jù)庫中的信息綁定，并可在標(biāo)簽的EEPROM中寫入貨架信息。這個操作完成后，信息將不再改變，無論讀寫器是否連接后臺，都能獲取貨架信息。

2、卷標(biāo)植入產(chǎn)品

管片生產(chǎn)完畢后，將電子標(biāo)簽固定到管片端頭板或混凝土管片內(nèi)側(cè)，具體要求如下：第一，電子標(biāo)簽帶強(qiáng)磁體并粘貼牢固，固定膠帶需有防水功能，在某些特定的條件下需要另外使用隔絕材料包裹電子標(biāo)簽（如抗高溫的石棉網(wǎng)等）；第二，植入卷標(biāo)的位置，必須在RFID手持感應(yīng)器容易讀取且不易引起標(biāo)簽信息間相互干擾的范圍內(nèi)，遠(yuǎn)離金屬部件，盡量避免風(fēng)吹雨淋或日光暴曬。

3、身份錄入

將代表管樁或管片信息的卷標(biāo)錄入數(shù)據(jù)庫。這個環(huán)節(jié)是在管樁或管片已經(jīng)放在指定的堆場位置、卷標(biāo)安裝到管片上之后，進(jìn)入管片水養(yǎng)環(huán)節(jié)之前進(jìn)行，也可以在安裝標(biāo)簽后馬上進(jìn)行。此環(huán)節(jié)完成后，每個管片在數(shù)據(jù)庫中都有了一個獨一無二的名字。讀寫器選用簡易讀寫器連接計算機(jī)進(jìn)行，基本信息可從EEPROM中讀取，或操作計算機(jī)批量設(shè)置示意圖。

4、倉儲堆放

此環(huán)節(jié)在管片水養(yǎng)護(hù)完成后，進(jìn)入倉儲時進(jìn)行。存入數(shù)據(jù)庫的信息除了有管片標(biāo)簽的ID外，還有所在貨架的標(biāo)簽ID號。此時每個管片都與電子貨架綁定在一起，可通過查詢管片標(biāo)簽獲知其所在位置。電子貨架與管片自身的ID構(gòu)成了現(xiàn)場管理平臺的3D模型結(jié)構(gòu)，便于管理人員直觀掌握產(chǎn)品的存放位置與歸屬權(quán)。此過程中讀寫器選用大天線、長距讀寫器，以便快捷地對管片標(biāo)簽進(jìn)行讀取。根據(jù)現(xiàn)場的情況，選用計算機(jī)或嵌入式控制器對讀寫器進(jìn)行控制。

總之，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是傳統(tǒng)制造業(yè)革新的重要方向，擁有非常廣闊的應(yīng)用前景，也是多學(xué)科交叉綜合應(yīng)用的前沿領(lǐng)域。特別是在工業(yè)化4.0開始起步的今天，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對于智能生產(chǎn)管理領(lǐng)域的促進(jìn)作用更加顯著。而傳統(tǒng)制造業(yè)利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行改造升級，能在保證現(xiàn)有設(shè)備不進(jìn)行大規(guī)模升級、現(xiàn)有工序不進(jìn)行大范圍調(diào)整的前提下，顯著提升生產(chǎn)經(jīng)營的效率，同時充分發(fā)揮多品種小批量的柔性制造、敏捷制造的優(yōu)勢，更好地應(yīng)對市場的挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]董新平.物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)成長研究[D].華中師范大學(xué)，2012.

[2]魏星.工業(yè)遠(yuǎn)程控制與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[D].內(nèi)蒙古科技大學(xué)，2012.