物聯(lián)網(wǎng)智能控制的塑料擠出板材物料消耗與成品實(shí)時(shí)在線統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：針對傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方式結(jié)果不準(zhǔn)確的問題，提出物聯(lián)網(wǎng)智能控制的塑料擠出板材物料消耗與成品實(shí)時(shí)在線統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。利用物聯(lián)網(wǎng)智能控制技術(shù)設(shè)計(jì)塑料擠出板材物料消耗與成品實(shí)時(shí)在線統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)框架。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)傳送層、中間層和在線統(tǒng)計(jì)應(yīng)用層，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，在線統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)能夠精確地對塑料擠出板材物料消耗與成品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)大大提高統(tǒng)計(jì)工作效率。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；塑料擠出板；在線統(tǒng)計(jì)；物料消耗；智能控制

中圖分類號：TP391.4 " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A " " " " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2022）10-0126-03

0 引言

我國改革開放的持續(xù)深入，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)市場的欣欣向榮，尤其在“一帶一路”的背景下，中國的企業(yè)空前地融入世界，琳瑯滿目的商品遠(yuǎn)銷各地。對于生產(chǎn)制造業(yè)來說，是發(fā)展的好時(shí)機(jī)同時(shí)也是企業(yè)的生存挑戰(zhàn)。對于物料的消耗和制造成品的統(tǒng)計(jì)是生產(chǎn)制造業(yè)的企業(yè)日常工作中的重要內(nèi)容，能否精準(zhǔn)地對物料的消耗和制造成品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，影響著企業(yè)是否能夠統(tǒng)籌把控生產(chǎn)節(jié)奏，與生產(chǎn)計(jì)劃相對應(yīng)，降本增效，提升企業(yè)綜合競爭力[1]。另一方面，精確的統(tǒng)計(jì)能夠提高企業(yè)的管理科學(xué)化水平，大幅降低原材料的浪費(fèi)，提高產(chǎn)品的利潤率，從而使得企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益穩(wěn)定提升。

傳統(tǒng)的物料的消耗和制造成品統(tǒng)計(jì)方法需要大量的人力資源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，缺乏系統(tǒng)性，存在著統(tǒng)計(jì)結(jié)果與實(shí)際數(shù)量誤差較大的情況。這就使得許多企業(yè)在錯(cuò)誤的統(tǒng)計(jì)結(jié)果的引導(dǎo)下，盲目地對產(chǎn)品投入資金，導(dǎo)致原材料、生產(chǎn)資源及資金等成本的浪費(fèi)，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益被大打折扣[2]。

針對這些問題，本文提出了物聯(lián)網(wǎng)智能控制的塑料擠出板材物料消耗與成品實(shí)時(shí)在線統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。利用物聯(lián)網(wǎng)智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)塑料擠出板材物料消耗與成品統(tǒng)計(jì)的信息化和智能化，減少成本的消耗，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 物聯(lián)網(wǎng)智能控制的物料消耗與成品實(shí)時(shí)在線統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)

1.1 物聯(lián)網(wǎng)智能控制的實(shí)時(shí)在線統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)智能控制的塑料擠出板材物料消耗與成品本研究提出了一種基于RFID技術(shù)的在線統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)。

基于物聯(lián)網(wǎng)智能控制的塑料擠出板材物料消耗與成品實(shí)時(shí)在線統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的整體框架共分為3層，其中包括：數(shù)據(jù)的收集與傳輸、 RFID的中介、實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)的應(yīng)用。在數(shù)據(jù)收集層和傳輸層，對現(xiàn)場的資料進(jìn)行了簡單的處理，信息數(shù)據(jù)會被傳送到系統(tǒng)的中間層，系統(tǒng)的中間層在識別到信息數(shù)據(jù)后，會對數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理和轉(zhuǎn)換。與此同時(shí)， RFID中間層會和實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的應(yīng)用程序進(jìn)行互動，將經(jīng)過清洗、過濾和聚集的信息提供到應(yīng)用程序，在接收到這些信息后，再由業(yè)務(wù)邏輯層面按照用戶的要求進(jìn)行顯示。

1.2 數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)傳送層設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)傳送層主要包括數(shù)據(jù)采集功能、事件檢測功能和數(shù)據(jù)傳輸功能這3個(gè)功能。3個(gè)功能模塊協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)RFID的中間層與整個(gè)系統(tǒng)的互動。

該系統(tǒng)主要針對 RFID標(biāo)識和讀取設(shè)備，在 RFID標(biāo)識和讀取設(shè)備激活時(shí)，具有貨物、機(jī)械作業(yè)等信息的即時(shí)收集能力。由于現(xiàn)場數(shù)據(jù)存在重復(fù)、錯(cuò)誤和冗余等問題，數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)將數(shù)據(jù)抽取并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將繁瑣的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為相對簡單的數(shù)據(jù)進(jìn)行下一步操作[3]。在這些過程中，所采集的資料將不會經(jīng)由資料傳送模組傳送至RFID中介，由RFID中介進(jìn)行資料的加工，轉(zhuǎn)而會被傳送至事件偵測模組。

事件偵測模塊預(yù)先定義了事件偵測規(guī)則，并偵測到資料收集模組所傳送的資訊，若偵測到符合事件偵測準(zhǔn)則的 RFID事件，則會將對應(yīng)的議題告知資料傳送模組。事件探測規(guī)則與數(shù)據(jù)傳送模塊的主題一一對應(yīng)，當(dāng)消息被告知時(shí)，相關(guān)的 RFID事件會被傳送至頂層的 RFID中間層。

在資料傳輸層，以物料入料、物料出料、機(jī)械作業(yè)等特定的工作為主體，預(yù)先設(shè)定的議題與活動偵測模組一一對應(yīng)，在資料傳輸層面上的議題被設(shè)定后，該議題便會將RFID資料傳輸?shù)絉FID中間層。

1.3 系統(tǒng)中間層設(shè)計(jì)

在J2EE技術(shù)和 Web Service技術(shù)的基礎(chǔ)上，文本完成了RFID中間件的開發(fā)設(shè)計(jì)。它的主要作用是讀取和寫入，是 RFID的核心部分，可以對 RFID的硬件和傳輸層的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和處理，從更高的位置輸入到讀取和寫入，從而達(dá)到對讀取和寫入的目的。

RFID中介模式的中介層：報(bào)文業(yè)務(wù)層級為總層級，其主要作用是整合和處理全系統(tǒng)的報(bào)文，并與其他各種不同的應(yīng)用程序進(jìn)行交互。

RFID中間件的頂層是一個(gè)底層的應(yīng)用服務(wù)，它與RFID數(shù)據(jù)庫及外部的系統(tǒng)進(jìn)行互動，并在此基礎(chǔ)上從RFID數(shù)據(jù)庫中抽取對應(yīng)的數(shù)據(jù)[4]。該系統(tǒng)在與外界進(jìn)行互動時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)流動的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對讀寫機(jī)的工作狀況進(jìn)行控制，并實(shí)現(xiàn)了對數(shù)據(jù)庫的遠(yuǎn)程開機(jī)和關(guān)閉等操作。它支持通用數(shù)據(jù)庫的功能，支持批量存儲和緩存，提供外部的Web Service界面。

1.4 在線統(tǒng)計(jì)應(yīng)用層設(shè)計(jì)

根據(jù)塑料擠出板材物料消耗與成品統(tǒng)計(jì)工作的需求，基于物聯(lián)網(wǎng)智能控制的塑料擠出板材物料消耗與成品實(shí)時(shí)聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)分析的功能架構(gòu)分為兩大類：數(shù)據(jù)檢索與內(nèi)在統(tǒng)計(jì)。

固有統(tǒng)計(jì)：固有統(tǒng)計(jì)功能主要是滿足各個(gè)塑料擠出板材物料消耗與成品需求與需求統(tǒng)計(jì)報(bào)告。這一段的統(tǒng)一數(shù)據(jù)通常用“月”來計(jì)算。智能化的物聯(lián)網(wǎng)控制器塑料擠出板材物料消耗與成品與常規(guī)的統(tǒng)計(jì)方法相比，實(shí)時(shí)的聯(lián)機(jī)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)具有更高的精度。

信息查詢：基于物聯(lián)網(wǎng)智能控制的塑料擠出板材物料消耗與成品實(shí)時(shí)在線統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)較之前的塑料擠出板材物料消耗與成品在數(shù)據(jù)檢索方面，統(tǒng)計(jì)體系的優(yōu)越性表現(xiàn)在數(shù)據(jù)檢索方面。信息的檢索主要針對公司經(jīng)理、貨主、貨代等，積極為用戶提供各種產(chǎn)品在制造和經(jīng)營過程中的各種數(shù)據(jù)，以方便即時(shí)查詢。有助于企業(yè)經(jīng)理做出合理、科學(xué)的管理決定，使運(yùn)輸企業(yè)和其余企業(yè)的跟進(jìn)工作得到快速有效的安排。

如圖1所示為應(yīng)用層的功能結(jié)構(gòu)，以下將詳述資訊檢索一節(jié)的設(shè)計(jì)。

1.4.1 機(jī)械管理查詢

機(jī)器器械管理查詢的首要特點(diǎn)是第一時(shí)間顯示塑料擠出板材物料消耗，以及成品應(yīng)用的管理過程中的各項(xiàng)信息，便于經(jīng)理進(jìn)行設(shè)備的生產(chǎn)和保養(yǎng)。查詢的內(nèi)容包括機(jī)械作業(yè)量查詢、機(jī)械作業(yè)效率查詢、機(jī)械修理情況查詢、機(jī)械使用情況查詢。

機(jī)器操作次數(shù)查詢：機(jī)器操作次數(shù)的查詢，主要是提供單一機(jī)器、團(tuán)隊(duì)機(jī)器、工作臺機(jī)器、企業(yè)機(jī)器數(shù)量等。工作數(shù)量的信息是以單個(gè)的機(jī)械作為單個(gè)設(shè)備，其主體上有獨(dú)一無二的RFID標(biāo)志。單一機(jī)器通常是一家公司所有的設(shè)備。

機(jī)械作業(yè)效能查詢：提供機(jī)械作業(yè)效率信息，提供單一機(jī)械、單種機(jī)械、班組機(jī)械、作業(yè)區(qū)機(jī)械、公司機(jī)械作業(yè)效率信息。生產(chǎn)效率的主要內(nèi)容有：工時(shí)效率、機(jī)械利用率等。

機(jī)器維護(hù)顧問：機(jī)械維修查詢是提供單個(gè)機(jī)械、班組機(jī)械、作業(yè)區(qū)機(jī)械、公司機(jī)械作維修資料。維修資料主要有：故障發(fā)生時(shí)間、維修人員、維修地點(diǎn)、錯(cuò)誤細(xì)節(jié)、失效結(jié)束、失效累積數(shù)和修理數(shù)量等。

機(jī)械使用情況查詢：提供設(shè)備使用情況，提供單一機(jī)器、團(tuán)隊(duì)機(jī)器、有工作臺或無工作臺機(jī)器、企業(yè)機(jī)器使用情況等資料。

1.4.2 塑料擠出板材物料查詢

塑料擠出板材物料查詢其中包括查詢裝載、裝卸、倉儲、存貨的查詢、取走貨物的查詢、商品狀況的調(diào)查。

上貨狀況查詢：裝貨資料查詢，包括商品名、來貨方法、收貨方法、來貨數(shù)目、目標(biāo)庫房、操作模式、裝箱、裝船重量、裝卸碼頭、裝卸班次等信息。

貨品堆放資料：關(guān)于貨品堆放資料的詢問是為每一個(gè)堆位存放貨物的信息而設(shè)計(jì)的，包括堆位信息、堆位貨物總重量、堆位存放貨物種類、每種貨物在不同堆位的庫存信息。

庫存信息：庫存信息的咨詢，為用戶提供各類庫存信息。包括貨品、貨品類別、貨品總稱、倉位資訊、倉儲期、貨位資訊等。

商品狀況查詢：商品狀況的詢問是以貨主或代理為對象，可以為貨代公司提供卸貨地點(diǎn)、卸貨班組、存放地點(diǎn)、庫存、負(fù)責(zé)人、貨物狀況等信息。

1.4.3 基礎(chǔ)信息查詢

基本卸貨，包括卸貨班存放地庫信息、負(fù)責(zé)人物料狀信息等，其中包含了各種基本的參數(shù)設(shè)定、堆位信息、RFID標(biāo)牌信息等。在基本信息的管理中，除此之外還提供了倉儲人員基本信息、班組信息、常用裝卸工藝及使用方式等信息。

1.5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)在線統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫分為顯示模塊、統(tǒng)計(jì)模塊、數(shù)據(jù)儲存模塊3個(gè)主要部分。這3個(gè)模塊是相對獨(dú)立存在的。使用者在使用系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)端的時(shí)候不能夠通過網(wǎng)絡(luò)直接訪問終端數(shù)據(jù)庫，防止企業(yè)的數(shù)據(jù)被惡意泄露和篡改。統(tǒng)計(jì)端的使用者利用中間層特定的服務(wù)器進(jìn)行綜合數(shù)據(jù)的訪問操作，但不能夠?qū)K端數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)具體步驟如下：

第一，定義目標(biāo)。收集需要統(tǒng)計(jì)的原材料和成品的基本信息。根據(jù)企業(yè)的需求對采集目標(biāo)進(jìn)行自定義。將采集來的數(shù)據(jù)分類儲存。數(shù)據(jù)采集后根據(jù)企業(yè)的需求撰寫報(bào)告，為下一次數(shù)據(jù)采集提供根據(jù)。

第二，邏輯設(shè)計(jì)。根據(jù)企業(yè)的使用需求對數(shù)據(jù)庫的使用邏輯進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析統(tǒng)計(jì)者的統(tǒng)計(jì)目的，將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理。通過物聯(lián)網(wǎng)建立抽象型的數(shù)據(jù)模型。通過數(shù)據(jù)模型對數(shù)據(jù)庫的邏輯進(jìn)行優(yōu)化。將統(tǒng)計(jì)后的數(shù)據(jù)通過聚類分析進(jìn)行模塊概括操作。

第三，物理設(shè)計(jì)。對數(shù)據(jù)庫的邏輯實(shí)際完成后，進(jìn)行數(shù)據(jù)演練，將抽象模型轉(zhuǎn)換為實(shí)際模型。通過硬件和軟件的合作，使得系統(tǒng)在對物料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的時(shí)候更加精確。

第四，物理實(shí)現(xiàn)。將所需要采集的塑料擠出板材物料消耗與成品進(jìn)行分類編號。根據(jù)不同種類的原材料和成品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)代碼的編寫。根據(jù)種類的不同創(chuàng)建不同儲存文件夾。

第五，復(fù)查。構(gòu)建完成的數(shù)據(jù)庫需要進(jìn)行反復(fù)的迭代訓(xùn)練。選取一定數(shù)量的原材料和成品數(shù)據(jù)輸入進(jìn)數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行迭代訓(xùn)練。訓(xùn)練過程中不完善修改數(shù)據(jù)庫中存在的問題。

1.6 固有統(tǒng)計(jì)

固有統(tǒng)計(jì)模塊是一個(gè)面向管理的功能設(shè)計(jì)。物料消耗一方面關(guān)聯(lián)了成品數(shù)量，另一方面也體現(xiàn)了質(zhì)量管控能力、成品合格率，以及降本增效的成果，其數(shù)據(jù)是未來調(diào)整生產(chǎn)工藝，完善物料配比，優(yōu)化生產(chǎn)流程的關(guān)鍵信息。因此在固有統(tǒng)計(jì)模塊設(shè)計(jì)中，按照不同的產(chǎn)品型號，分類建立物料清單，并對每一種物料的消耗情況分別按照小時(shí)、天、周、月、季度、年的時(shí)間刻度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果以數(shù)據(jù)記錄表、物料消耗統(tǒng)計(jì)曲線圖、物料與成品對應(yīng)關(guān)系圖等多種形式，將物料消耗、成品量、成品率、能源消耗、輔材消耗、單件工時(shí)等信息立體呈現(xiàn)。為方便查詢調(diào)閱，設(shè)計(jì)中增加了顯示模式選擇菜單，用戶可以選擇統(tǒng)計(jì)時(shí)段、單位、單一物料或幾種物料消耗曲線，以報(bào)告、統(tǒng)計(jì)表、柱狀圖、折線圖等方式顯示、打印。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

為了驗(yàn)證本文所設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)智能控制的塑料擠出板材物料消耗與成品實(shí)時(shí)在線統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)是否能夠?qū)λ芰蠑D出板材物料的消耗和成品精確地進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，針對某塑料廠實(shí)地實(shí)驗(yàn)。利用本文所設(shè)計(jì)出的在線統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)對該塑料廠的物料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)設(shè)置對照組，采用傳統(tǒng)人工記錄的方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

如表1所示的結(jié)果可以看出，本文所設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)智能控制的塑料擠出板材物料消耗與成品實(shí)時(shí)在線統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)能夠精確地對物料的消耗和成品的個(gè)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，而傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方式在對物料的消耗和成品個(gè)數(shù)的統(tǒng)計(jì)時(shí)存在較大的誤差。另一方面，采用本文所設(shè)計(jì)出的在線統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)能夠大大縮短統(tǒng)計(jì)時(shí)間，在保證統(tǒng)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)提高工作效率。

3 結(jié)語

基于物聯(lián)網(wǎng)智能控制的塑料擠出板材物料消耗與成品實(shí)時(shí)在線統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，利用物聯(lián)網(wǎng)智能控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)信息化和智能化。對塑料擠出板材物料進(jìn)行管理統(tǒng)計(jì)，減少原材料的浪費(fèi)。同時(shí)對成品進(jìn)行儲存記錄，全面準(zhǔn)確地將塑料擠出板在生產(chǎn)過程中的原材料消耗和成品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，核算人員能夠通過準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)結(jié)果對下一次投資進(jìn)行預(yù)測。大大減少了成本的消耗，提高了企業(yè)的核心競爭力，但由于時(shí)間限制，本文沒有進(jìn)行多次試驗(yàn)，還需在今后的研究中不斷完善。

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