以工業物聯網技術構建混凝土智能生產系統

孟新成

摘 要：混凝土行業飛速發展的同時，也帶來了一系列復雜的問題。而其中一個困擾企業發展的重要問題就是，雖然生產能力不斷提升，市場總需求量在不斷擴大，但混凝土制品行業總體技術含量還不高，新技術、新工藝、新材料的開發應用步伐還不夠快，市場無序競爭情況比較嚴重，而通過物聯網技術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物聯網技術構建混凝土智能生產系統進行了簡單的分析與探討。

關鍵詞：工業物聯網；技術構建；混凝土；智能生產系統

一、物聯網技術的概述

物聯網技術是在互聯網發展的應用的基礎上，不斷延伸擴展形成的網絡技術，和互聯網技術不同的是，物聯網是利用互聯網的架構，來實現物與物相連的技術，因此，物聯網的核心和基礎是互聯網。物聯網的定義在世界上比較公認的是：利用無線傳感器和無線射頻技術、納米技術以及智能技術的傳感設備，利用互聯網架構搭建的能夠進行定位、跟蹤和追溯管理的網絡。因此，物聯網的技術關鍵就在于通過無線傳感器和無線射頻技術、納米技術以及智能技術的傳感設備獲取物品的各種信息，然后利用互聯網進行數據交互。

二、工業物聯網技術在混凝土智能生產系統中的應用

（一）整體系統的構建

在工業物聯網技術的智能生產管理系統的整體架構中，首先要確保將信息化管理全程覆蓋

混凝土制品的生產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，生產工序上的在制品狀態，成品庫中多種類產品的型號、數量、所有者、儲位和監管負責人；同時，確保生產管理系統還可以將倉儲功能進一步延伸到整個供應鏈的上下游，使之與物流系統的揀貨、出貨、配送的數據信息對接，并能夠根據庫存狀況與訂單狀況實施調整生產計劃，使生產信息能配合自動化生產線的作業流程。系統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組成傳感網絡部分，并將得到的信息傳送至后臺信息處理中心，分別發往工控系統和數據庫。

（二）各功能分區的組建

1、傳感系統與數據庫系統的組建

傳感系統主要針對原材料庫、成品堆場和在制品蒸養、水養加工等生產車間進行產品身份識別、入庫登記、生產監控等進行標識感應記錄管理，讓企業所生產的每一件產品都帶上獨一無二的身份標識，并將標識記錄傳輸至現場管理平臺，使帶有身份標識的每一件產品在堆場中的具體位置能以坐標或二維（三維）模型的方式顯示在現場管理平臺上。當產品發生位移時，只需要通過簡單的現場確認，就可以在軟件管控平臺上實時顯示出來。另外，每一批生產日期相同的產品有一個倒計時仿真顯示，當發生物權轉移時，平臺將發出通知信息，并以醒目的顏色加以區別。同時，成品庫存信息將經由現場管控平臺軟件與公司原有的K3財務管理數據庫系統對接，而數據庫系統則可將過去的實地盤存制改為永續盤存制，無需在期末重新清點整個堆場中數以十萬計的產品，只需根據堆場中產品數量的實時變化來決定客戶的訂單量和安排生產計劃。

2、智能工控調度系統

該系統模塊主要針對現場采集的生產信息進行生產步驟和生產節拍上的調整，消除生產瓶頸，使工序間的配合更有效率。同時，現場信息實時采集，匯集中央數據平臺進行分析，將分析結果與決策發往各層級管理人員（通常是各車間主任與生產工段段長），再傳輸到各基層現場工人手中；基層現場工人在手持機中得到清晰而具體的指令，結合現場情況靈活處理，調整工序，從而在極大程度上消除信息孤島效應帶來的不利影響，使生產調動走向一體化。

（三）以產成品庫遠距信息化管理為范例的完整流程分解

1、標簽初始化

初次使用的標簽，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、生產廠家信息、物權所有者等；回收再次使用的標簽，須將上一輪循環中的信息全部復位重置后，方可輸入新的信息。此外，對于相同生產批次與相同型號的產品，可以堆放在同一個區域，將這個區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，通過卷標的ID號與數據庫中的信息綁定，并可在標簽的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、卷標植入產品

管片生產完畢后，將電子標簽固定到管片端頭板或混凝土管片內側，具體要求如下：第一，電子標簽帶強磁體并粘貼牢固，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簽（如抗高溫的石棉網等）；第二，植入卷標的位置，必須在RFID手持感應器容易讀取且不易引起標簽信息間相互干擾的范圍內，遠離金屬部件，盡量避免風吹雨淋或日光暴曬。

3、身份錄入

將代表管樁或管片信息的卷標錄入數據庫。這個環節是在管樁或管片已經放在指定的堆場位置、卷標安裝到管片上之后，進入管片水養環節之前進行，也可以在安裝標簽后馬上進行。此環節完成后，每個管片在數據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進行，基本信息可從EEPROM中讀取，或操作計算機批量設置示意圖。

4、倉儲堆放

此環節在管片水養護完成后，進入倉儲時進行。存入數據庫的信息除了有管片標簽的ID外，還有所在貨架的標簽ID號。此時每個管片都與電子貨架綁定在一起，可通過查詢管片標簽獲知其所在位置。電子貨架與管片自身的ID構成了現場管理平臺的3D模型結構，便于管理人員直觀掌握產品的存放位置與歸屬權。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簽進行讀取。根據現場的情況，選用計算機或嵌入式控制器對讀寫器進行控制。

總之，工業物聯網技術是傳統制造業革新的重要方向，擁有非常廣闊的應用前景，也是多學科交叉綜合應用的前沿領域。特別是在工業化4.0開始起步的今天，物聯網技術對于智能生產管理領域的促進作用更加顯著。而傳統制造業利用工業物聯網技術進行改造升級，能在保證現有設備不進行大規模升級、現有工序不進行大范圍調整的前提下，顯著提升生產經營的效率，同時充分發揮多品種小批量的柔性制造、敏捷制造的優勢，更好地應對市場的挑戰。

參考文獻：

[1]董新平.物聯網產業成長研究[D].華中師范大學，2012.

[2]魏星.工業遠程控制與物聯網技術[D].內蒙古科技大學，2012.