Android 環(huán)境下iMCS 智能制造采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)★

李 娜

（惠州經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 廣東 惠州 516000）

0 引言

智能工業(yè)4.0 作為工廠現(xiàn)代化升級(jí)的重要內(nèi)容，是時(shí)代發(fā)展進(jìn)程的必然趨勢。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，智能化工廠已經(jīng)由數(shù)字化工廠慢慢轉(zhuǎn)變。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也都融入了智能化工廠，從而為工廠的智能制造，特別是生產(chǎn)流程、生成工作人員、產(chǎn)線等智能技術(shù)的改進(jìn)和掌握，使得企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃和進(jìn)度更加的智能和合理，滿足企業(yè)的正常需求發(fā)展。智能制造的發(fā)展是在數(shù)字化管理的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，其中，最明顯的特點(diǎn)是有學(xué)習(xí)思考能力，對(duì)工作經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蜻M(jìn)行總結(jié)，生產(chǎn)工藝優(yōu)化，能夠在變化中快速地適應(yīng)發(fā)展。

現(xiàn)實(shí)中的智能制造產(chǎn)線主要有各種各樣的設(shè)備，其型號(hào)和功能不同，把他們組合起來可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間、生產(chǎn)線之間以及車間與車間之間的互相，從而使得整個(gè)制造產(chǎn)線能夠快速的聯(lián)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)起來，滿足企業(yè)的智能制造系統(tǒng)需求，如：智能化的分配、組合。

隨著工業(yè)4.0 在全球工業(yè)中的推廣，我國也提出了智能制造2025 的偉大夢(mèng)想。使得企業(yè)家們都在思考企業(yè)向智能制造邁進(jìn)，尋求智能制造環(huán)境下的企業(yè)生產(chǎn)需求。在智能制造中，最核心的是工業(yè)4.0，它具有以下特點(diǎn)：智能計(jì)算，能夠快速全面地對(duì)海量的大數(shù)據(jù)信息整理、分析并進(jìn)行查詢和計(jì)算），控制精準(zhǔn)（能夠?qū)χ悄苤圃鞂?shí)施過程進(jìn)行精準(zhǔn)化控制、決策管控），實(shí)時(shí)傳輸（通過有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)信息能夠快速的進(jìn)行傳遞和輸送，保證監(jiān)控端能夠得到實(shí)時(shí)有效的數(shù)據(jù)信息），信息服務(wù)（根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的多信息融合實(shí)現(xiàn)生成過程的動(dòng)態(tài)管理），可靠感知（傳輸信息的可靠性高）等。

智能制造需要復(fù)合技術(shù)集成，主要通過智能制造的核心與工業(yè)生產(chǎn)過程中用到的軟件組成。在工業(yè)生產(chǎn)過程中用到的軟件主要由：可編程邏輯控制器PLC、ERP 企業(yè)管理系統(tǒng)、MES 制造執(zhí)行系統(tǒng)等組成。而傳統(tǒng)的制造技術(shù)與工業(yè)軟件的運(yùn)用，主要體現(xiàn)在基礎(chǔ)生產(chǎn)、工業(yè)制造等方面；除了上面描述之外，還有工業(yè)中運(yùn)用到的傳感器、計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、RFID 無線識(shí)別等技術(shù)。

1 智能制造系統(tǒng)概述

智能制造采集系統(tǒng)是整個(gè)自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)，在大數(shù)據(jù)時(shí)代，對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的把控準(zhǔn)確，就能夠很好地預(yù)估把控市場，這個(gè)對(duì)于企業(yè)的發(fā)展顯得尤為重要。制造商在實(shí)際生產(chǎn)服裝的過程中，為了保證整個(gè)生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)穩(wěn)定、高效，一定會(huì)對(duì)生產(chǎn)過程中不同的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行隨時(shí)隨地采集和監(jiān)控?，F(xiàn)代制造模式以生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本等作為衡量企業(yè)制造能力和水平的主要標(biāo)志，然而由于企業(yè)規(guī)模擴(kuò)大、技術(shù)改造深入和市場競爭加快，造成具有多源異構(gòu)性、形式多樣性、復(fù)雜多變性等特征的車間制造過程信息急劇膨脹，而傳統(tǒng)的企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)中沒有辦法能夠快精準(zhǔn)地控制生產(chǎn)復(fù)雜、信息混亂的產(chǎn)線過程，從而使得企業(yè)的管理層很難快速且準(zhǔn)確地掌握到車間實(shí)施生產(chǎn)過程狀況。

現(xiàn)代制造企業(yè)的管理信息系統(tǒng)都是建立在自身的復(fù)雜性之上，而制造車間是信息來源的重要源頭，信息中有大量數(shù)據(jù)的無序排列、數(shù)據(jù)冗余過多、數(shù)據(jù)殘缺以及其他特點(diǎn)等。為了能夠克服生產(chǎn)線之間存在的信息交互的誤差，這就對(duì)生產(chǎn)線制造過程信息的采集和處理提出了更高的要求，需要對(duì)車間制造過程的集成性和企業(yè)信息系統(tǒng)的交互性方面進(jìn)行提升。因此，對(duì)于現(xiàn)在企業(yè)實(shí)施信息化戰(zhàn)略最為迫切的需求是生產(chǎn)線信息的采集和集成，只有能夠快精準(zhǔn)地將各個(gè)制造過程中不同信息進(jìn)行穩(wěn)快準(zhǔn)采集和有效集成，才能夠使得企業(yè)準(zhǔn)確掌握生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)效果，為提高生產(chǎn)效率和制造資源利用率提供了強(qiáng)有力的支持。

2 智能制造系統(tǒng)應(yīng)用場景

智能制造過程中最為重要的目標(biāo)是：通過在這合適時(shí)間段內(nèi)對(duì)信息數(shù)據(jù)的采集，將采集到的正確數(shù)據(jù)信息采用一定的傳輸方法傳送到系統(tǒng)或者管理人員，通過系統(tǒng)或管理人員的操作，做出正確的決策。

單件流是通過制定合理的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)流程，且在每個(gè)生產(chǎn)工序中安排每個(gè)工序的人員數(shù)量、設(shè)備數(shù)量，使每個(gè)工序在生產(chǎn)過程中耗時(shí)趨于一致，以達(dá)到縮短生產(chǎn)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少轉(zhuǎn)運(yùn)消耗的一種高效管理模式。我們根據(jù)單件流的要素以及實(shí)際情況研發(fā)了這款軟件，對(duì)服裝生產(chǎn)車間的工序：面料→前期輔料→后期輔料→紙樣→裁床→車縫→洗水→包裝→進(jìn)行細(xì)化生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)采集。全面提高工作效率，減少企業(yè)成本。見圖1。

圖1 服裝生產(chǎn)車間工序流程

3 設(shè)計(jì)思路

此APP 可以應(yīng)用于不同的生產(chǎn)工序在流水線上的生產(chǎn)數(shù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集?？梢酝ㄟ^移動(dòng)端和服務(wù)器的方式進(jìn)行使用。只需打開我們的采集系統(tǒng)，進(jìn)入登錄頁面并輸入賬號(hào)、密碼即可登陸。

在軟件初始化時(shí)，需要選擇模式為多租用模式從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)生產(chǎn)工序使用。設(shè)置完成后返回登錄頁，登錄進(jìn)入主頁面。主頁面主要功能劃分為生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集以及報(bào)表統(tǒng)計(jì)兩個(gè)類別，其中生產(chǎn)采集包括掃一掃，節(jié)點(diǎn)選擇兩個(gè)功能。其中掃一掃功能則是通過掃描每條流水線上對(duì)應(yīng)工序的條形碼，輸入當(dāng)前工序的生產(chǎn)數(shù)量。而節(jié)點(diǎn)功能則是對(duì)生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行選擇，選擇后的節(jié)點(diǎn)將激活生產(chǎn)信息中的節(jié)點(diǎn)并能輸入采集數(shù)量。兩者相輔相成從而精準(zhǔn)，迅速地完成生產(chǎn)采集。而報(bào)表統(tǒng)計(jì)則包含節(jié)點(diǎn)平衡表、日產(chǎn)量、月產(chǎn)量三個(gè)功能結(jié)構(gòu)。從而利用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，實(shí)時(shí)查看當(dāng)前流水線的所有工序的生產(chǎn)情況，管理人員根據(jù)各工序的匯總情況進(jìn)行人員的動(dòng)態(tài)調(diào)整，以使所有工序的用時(shí)平衡，從而提高整體的生產(chǎn)效率。見圖2。

圖2 多租用模式生產(chǎn)流程

3.1 主要技術(shù)

該App 主要的技術(shù)棧是基于Quasar-cli 腳手架為基礎(chǔ)，使用Vue 的語法和Quasar 組件庫實(shí)現(xiàn)界面的搭建。并利用cordova 打包工具進(jìn)行cordova 插件的導(dǎo)入并進(jìn)行App 的打包，進(jìn)行App 的打包主要分為兩個(gè)平臺(tái)，Android 和IOS。

1）Android 端在通過cordova 進(jìn)行打包成apk 后，再使用Java 中的jdk 的keytool 程序?qū)ι傻腶pk 進(jìn)行簽名；簽名完成后就可進(jìn)行直接的安裝使用；

2）IOS 端需要申請(qǐng)IOS 的開發(fā)者賬號(hào)，并在mac系統(tǒng)中使用xcode 編譯器進(jìn)行打包上傳即可，該方式需要等IOS 方的審核（一般需要在1 個(gè)工作日左右），審核成功后，便可在蘋果的應(yīng)用市場上對(duì)該App 進(jìn)行下載使用；

3）作品使用H5 開發(fā)展示頁面，考慮到需要調(diào)用攝像頭，選用安卓原生開發(fā)掃一掃功能；

4）采用了quasar 組件框架進(jìn)行頁面的構(gòu)造并利用cordova 進(jìn)行APK 的打包，解決了不同移動(dòng)端的兼容性。

3.2 系統(tǒng)操作流程

該APP 是針對(duì)智能制造過程開發(fā)的一款數(shù)據(jù)采集并提供決策支持，是當(dāng)前軟件應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)特殊角度，因之前有接觸過一些ERP 系統(tǒng)，但在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集這方面普遍都較弱，均存在一定的滯后性，往往生產(chǎn)主管需要在第二天才能看到前一天的生產(chǎn)進(jìn)度情況，車間生產(chǎn)員工一般也不大關(guān)注或參與生產(chǎn)進(jìn)度的跟進(jìn)工作，從而為找到提升生產(chǎn)效率的方法提供了機(jī)會(huì)。

智能制造決策平臺(tái)支持大部分服裝服飾類生產(chǎn)企業(yè)，可以通過對(duì)每個(gè)工序的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，加快工作效率與進(jìn)程。打破傳統(tǒng)靜態(tài)生產(chǎn)采集模式。不僅實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)采集數(shù)據(jù)的形式，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)生產(chǎn)信息化管理，解決了如何將生產(chǎn)過程中大量物料、半成品、人員、設(shè)備等底層狀態(tài)信息實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確采集并提供給管理層。

移動(dòng)端安裝說明：

第一步，安卓端手機(jī)情況下，通過提供的智能制造決策支持平臺(tái).apk，點(diǎn)擊安裝即可（注意需要在安卓4.0 以上版本）。

第二步：移動(dòng)端在正式使用前需要選擇租戶內(nèi)容和配置服務(wù)器地址。請(qǐng)?jiān)诎惭b程序之后，在登錄頁（首個(gè)頁面）的右上角設(shè)置按鍵，打開設(shè)置頁面（注意配置地址已經(jīng)默認(rèn)，請(qǐng)勿更改）。請(qǐng)選擇“接口模式”的“多租客模式”，選擇“租客”的“EMFS 開發(fā)mysql8”，點(diǎn)擊保存。見圖3。

圖3 接口設(shè)置

第三步：返回登錄頁，輸入賬號(hào)“admin”，輸入密碼“123456”，即可正常使用。見圖4。

圖4 登錄界面

3.3 數(shù)據(jù)采集分析

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集來源于某公司服裝生產(chǎn)系統(tǒng)，通過實(shí)際數(shù)據(jù)采集，并通過系統(tǒng)分析，可以清楚地看到在服裝生產(chǎn)過程中每日以及每月生產(chǎn)的總量。

3.3.1 生產(chǎn)采集過程

3.3.1.1 節(jié)點(diǎn)選擇功能說明

登錄系統(tǒng)之后，對(duì)生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行選擇，選擇后的節(jié)點(diǎn)將激活生產(chǎn)信息中的節(jié)點(diǎn)并能輸入采集數(shù)量（只可單選節(jié)點(diǎn)）。見圖5。

圖5 系統(tǒng)主頁

在系統(tǒng)首頁中進(jìn)入節(jié)點(diǎn)選擇功能，即可對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行選擇（單選），可在節(jié)點(diǎn)選擇中重新選擇節(jié)點(diǎn)；也可利用序號(hào)或節(jié)點(diǎn)名稱搜索節(jié)點(diǎn)。在此系統(tǒng)中，當(dāng)前選擇的節(jié)點(diǎn)為：前期輔料。如圖6 所示。

圖6 節(jié)點(diǎn)選擇

用掃一掃對(duì)當(dāng)前機(jī)床條形碼進(jìn)行掃描，以獲取生產(chǎn)制單數(shù)據(jù)；點(diǎn)擊主頁中生產(chǎn)采集的掃一掃功能，對(duì)示例中的二維碼掃一下。掃描條形碼，獲取數(shù)據(jù)并跳轉(zhuǎn)到生產(chǎn)信息界面，可對(duì)已選節(jié)點(diǎn)名稱輸入當(dāng)天生產(chǎn)數(shù)量進(jìn)行采集。如圖7 所示。

圖7 生產(chǎn)信息

3.3.1.2 報(bào)表分析

進(jìn)入系統(tǒng)首頁界面；點(diǎn)擊主頁中報(bào)表統(tǒng)計(jì)的節(jié)點(diǎn)平衡表功能；在節(jié)點(diǎn)平衡表中查詢生產(chǎn)機(jī)床號(hào)。

3.3.2 日產(chǎn)量功能說明

本功能用圖表顯示所有采集床號(hào)對(duì)應(yīng)的當(dāng)日生產(chǎn)數(shù)量總和。進(jìn)入系統(tǒng)首頁界面，點(diǎn)擊主頁中報(bào)表統(tǒng)計(jì)的日產(chǎn)量功能，在日產(chǎn)量功能中可看到當(dāng)日所有采集床號(hào)的生產(chǎn)數(shù)量總和圖表，同時(shí)可對(duì)日期進(jìn)行選擇。如圖8 所示，在下圖中通過數(shù)據(jù)采集可以看到當(dāng)天裁床和車縫的生產(chǎn)量分別為175 件和150 件等。

圖8 日產(chǎn)量

3.3.3 月產(chǎn)量功能說明

本功能用圖表顯示所有采集床號(hào)對(duì)應(yīng)的當(dāng)月生產(chǎn)數(shù)量總和。進(jìn)入系統(tǒng)首頁界面，點(diǎn)擊主頁中報(bào)表統(tǒng)計(jì)的月產(chǎn)量功能，在月產(chǎn)量功能中可看到當(dāng)月所有采集床號(hào)的生產(chǎn)數(shù)量總和圖表，同時(shí)可對(duì)月份進(jìn)行選擇。如圖9 所示，通過下圖可以看到在2021 年12 月份，裁床、車縫、洗水以及包裝的月生產(chǎn)量分別為10 000件、8 232 件、7 608 件、7 350 件等。

圖9 月產(chǎn)量

通過iMCS 智能制造采集系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集到相關(guān)制造系統(tǒng)數(shù)據(jù)，可以將生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)、不同車間生產(chǎn)情況、生產(chǎn)數(shù)據(jù)予以采集、傳遞、分析等，最大程度滿足智能工廠中生產(chǎn)管理需要等，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)生產(chǎn)制造過程數(shù)字化、信息化、智能化等。

4 結(jié)語

我國制造業(yè)正在向著中國制造2025 的夢(mèng)想不斷邁進(jìn)，從底層生產(chǎn)信息采集開始，一步一步地實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)等的掌控，重在克服企業(yè)在生產(chǎn)管理中遇到的發(fā)展瓶頸，將企業(yè)智能化制造推向更高層次。iMCS 智能制造系統(tǒng)通過對(duì)制造過程中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方法，為智能制造現(xiàn)代化企業(yè)提供了現(xiàn)場信息的實(shí)時(shí)詳盡采集技術(shù)支持，為企業(yè)智能制造生產(chǎn)的決策、調(diào)度等提供有利可靠參照依據(jù)。通過實(shí)際項(xiàng)目中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的運(yùn)行，智能化工廠實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、智能制造的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，完美解決了底層設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)了智能生產(chǎn)管控的較高程度。