物聯網智能控制的塑料擠出板材物料消耗與成品實時在線統計系統設計

摘 要：針對傳統統計方式結果不準確的問題，提出物聯網智能控制的塑料擠出板材物料消耗與成品實時在線統計系統設計。利用物聯網智能控制技術設計塑料擠出板材物料消耗與成品實時在線統計系統框架。設計數據采集及數據傳送層、中間層和在線統計應用層，構建數據庫。通過實驗結果得出，在線統計系統能夠精確地對塑料擠出板材物料消耗與成品進行統計，同時大大提高統計工作效率。

關鍵詞：物聯網；塑料擠出板；在線統計；物料消耗；智能控制

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

0 引言

我國改革開放的持續深入，促進了經濟市場的欣欣向榮，尤其在“一帶一路”的背景下，中國的企業空前地融入世界，琳瑯滿目的商品遠銷各地。對于生產制造業來說，是發展的好時機同時也是企業的生存挑戰。對于物料的消耗和制造成品的統計是生產制造業的企業日常工作中的重要內容，能否精準地對物料的消耗和制造成品進行統計，影響著企業是否能夠統籌把控生產節奏，與生產計劃相對應，降本增效，提升企業綜合競爭力[1]。另一方面，精確的統計能夠提高企業的管理科學化水平，大幅降低原材料的浪費，提高產品的利潤率，從而使得企業的經濟效益穩定提升。

傳統的物料的消耗和制造成品統計方法需要大量的人力資源進行統計，缺乏系統性，存在著統計結果與實際數量誤差較大的情況。這就使得許多企業在錯誤的統計結果的引導下，盲目地對產品投入資金，導致原材料、生產資源及資金等成本的浪費，企業的經濟效益被大打折扣[2]。

針對這些問題，本文提出了物聯網智能控制的塑料擠出板材物料消耗與成品實時在線統計系統設計。利用物聯網智能控制技術，實現塑料擠出板材物料消耗與成品統計的信息化和智能化，減少成本的消耗，提高企業的經濟效益。

1 物聯網智能控制的物料消耗與成品實時在線統計系統

1.1 物聯網智能控制的實時在線統計系統框架設計

基于物聯網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技術的在線統計系統。

基于物聯網智能控制的塑料擠出板材物料消耗與成品實時在線統計系統的整體框架共分為3層，其中包括：數據的收集與傳輸、 RFID的中介、實時統計的應用。在數據收集層和傳輸層，對現場的資料進行了簡單的處理，信息數據會被傳送到系統的中間層，系統的中間層在識別到信息數據后，會對數據進行進一步的處理和轉換。與此同時， RFID中間層會和實時統計系統的應用程序進行互動，將經過清洗、過濾和聚集的信息提供到應用程序，在接收到這些信息后，再由業務邏輯層面按照用戶的要求進行顯示。

1.2 數據采集及數據傳送層設計

數據采集及數據傳送層主要包括數據采集功能、事件檢測功能和數據傳輸功能這3個功能。3個功能模塊協同工作，實現RFID的中間層與整個系統的互動。

該系統主要針對 RFID標識和讀取設備，在 RFID標識和讀取設備激活時，具有貨物、機械作業等信息的即時收集能力。由于現場數據存在重復、錯誤和冗余等問題，數據收集系統將數據抽取并進行數據處理，將繁瑣的數據轉換為相對簡單的數據進行下一步操作[3]。在這些過程中，所采集的資料將不會經由資料傳送模組傳送至RFID中介，由RFID中介進行資料的加工，轉而會被傳送至事件偵測模組。

事件偵測模塊預先定義了事件偵測規則，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則的 RFID事件，則會將對應的議題告知資料傳送模組。事件探測規則與數據傳送模塊的主題一一對應，當消息被告知時，相關的 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、機械作業等特定的工作為主體，預先設定的議題與活動偵測模組一一對應，在資料傳輸層面上的議題被設定后，該議題便會將RFID資料傳輸到RFID中間層。

1.3 系統中間層設計

在J2EE技術和 Web Service技術的基礎上，文本完成了RFID中間件的開發設計。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據進行進一步的分析和處理，從更高的位置輸入到讀取和寫入，從而達到對讀取和寫入的目的。

RFID中介模式的中介層：報文業務層級為總層級，其主要作用是整合和處理全系統的報文，并與其他各種不同的應用程序進行交互。

RFID中間件的頂層是一個底層的應用服務，它與RFID數據庫及外部的系統進行互動，并在此基礎上從RFID數據庫中抽取對應的數據[4]。該系統在與外界進行互動時，可以實現對數據流動的實時監控，對讀寫機的工作狀況進行控制，并實現了對數據庫的遠程開機和關閉等操作。它支持通用數據庫的功能，支持批量存儲和緩存，提供外部的Web Service界面。

1.4 在線統計應用層設計

根據塑料擠出板材物料消耗與成品統計工作的需求，基于物聯網智能控制的塑料擠出板材物料消耗與成品實時聯機數據分析的功能架構分為兩大類：數據檢索與內在統計。

固有統計：固有統計功能主要是滿足各個塑料擠出板材物料消耗與成品需求與需求統計報告。這一段的統一數據通常用“月”來計算。智能化的物聯網控制器塑料擠出板材物料消耗與成品與常規的統計方法相比，實時的聯機統計數據具有更高的精度。

信息查詢：基于物聯網智能控制的塑料擠出板材物料消耗與成品實時在線統計系統較之前的塑料擠出板材物料消耗與成品在數據檢索方面，統計體系的優越性表現在數據檢索方面。信息的檢索主要針對公司經理、貨主、貨代等，積極為用戶提供各種產品在制造和經營過程中的各種數據，以方便即時查詢。有助于企業經理做出合理、科學的管理決定，使運輸企業和其余企業的跟進工作得到快速有效的安排。

如圖1所示為應用層的功能結構，以下將詳述資訊檢索一節的設計。

1.4.1 機械管理查詢

機器器械管理查詢的首要特點是第一時間顯示塑料擠出板材物料消耗，以及成品應用的管理過程中的各項信息，便于經理進行設備的生產和保養。查詢的內容包括機械作業量查詢、機械作業效率查詢、機械修理情況查詢、機械使用情況查詢。

機器操作次數查詢：機器操作次數的查詢，主要是提供單一機器、團隊機器、工作臺機器、企業機器數量等。工作數量的信息是以單個的機械作為單個設備，其主體上有獨一無二的RFID標志。單一機器通常是一家公司所有的設備。

機械作業效能查詢：提供機械作業效率信息，提供單一機械、單種機械、班組機械、作業區機械、公司機械作業效率信息。生產效率的主要內容有：工時效率、機械利用率等。

機器維護顧問：機械維修查詢是提供單個機械、班組機械、作業區機械、公司機械作維修資料。維修資料主要有：故障發生時間、維修人員、維修地點、錯誤細節、失效結束、失效累積數和修理數量等。

機械使用情況查詢：提供設備使用情況，提供單一機器、團隊機器、有工作臺或無工作臺機器、企業機器使用情況等資料。

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、來貨數目、目標庫房、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：關于貨品堆放資料的詢問是為每一個堆位存放貨物的信息而設計的，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、卸貨班組、存放地點、庫存、負責人、貨物狀況等信息。

1.4.3 基礎信息查詢

基本卸貨，包括卸貨班存放地庫信息、負責人物料狀信息等，其中包含了各種基本的參數設定、堆位信息、RFID標牌信息等。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 數據庫設計

本文所設計的實時在線統計系統的數據庫分為顯示模塊、統計模塊、數據儲存模塊3個主要部分。這3個模塊是相對獨立存在的。使用者在使用系統統計端的時候不能夠通過網絡直接訪問終端數據庫，防止企業的數據被惡意泄露和篡改。統計端的使用者利用中間層特定的服務器進行綜合數據的訪問操作，但不能夠對終端數據進行修改。

數據庫設計具體步驟如下：

第一，定義目標。收集需要統計的原材料和成品的基本信息。根據企業的需求對采集目標進行自定義。將采集來的數據分類儲存。數據采集后根據企業的需求撰寫報告，為下一次數據采集提供根據。

第二，邏輯設計。根據企業的使用需求對數據庫的使用邏輯進行設計，分析統計者的統計目的，將統計數據進行分類處理。通過物聯網建立抽象型的數據模型。通過數據模型對數據庫的邏輯進行優化。將統計后的數據通過聚類分析進行模塊概括操作。

第三，物理設計。對數據庫的邏輯實際完成后，進行數據演練，將抽象模型轉換為實際模型。通過硬件和軟件的合作，使得系統在對物料進行統計的時候更加精確。

第四，物理實現。將所需要采集的塑料擠出板材物料消耗與成品進行分類編號。根據不同種類的原材料和成品進行統計代碼的編寫。根據種類的不同創建不同儲存文件夾。

第五，復查。構建完成的數據庫需要進行反復的迭代訓練。選取一定數量的原材料和成品數據輸入進數據庫，進行迭代訓練。訓練過程中不完善修改數據庫中存在的問題。

1.6 固有統計

固有統計模塊是一個面向管理的功能設計。物料消耗一方面關聯了成品數量，另一方面也體現了質量管控能力、成品合格率，以及降本增效的成果，其數據是未來調整生產工藝，完善物料配比，優化生產流程的關鍵信息。因此在固有統計模塊設計中，按照不同的產品型號，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、天、周、月、季度、年的時間刻度進行統計。統計結果以數據記錄表、物料消耗統計曲線圖、物料與成品對應關系圖等多種形式，將物料消耗、成品量、成品率、能源消耗、輔材消耗、單件工時等信息立體呈現。為方便查詢調閱，設計中增加了顯示模式選擇菜單，用戶可以選擇統計時段、單位、單一物料或幾種物料消耗曲線，以報告、統計表、柱狀圖、折線圖等方式顯示、打印。

2 實驗論證分析

為了驗證本文所設計的基于物聯網智能控制的塑料擠出板材物料消耗與成品實時在線統計系統是否能夠對塑料擠出板材物料的消耗和成品精確地進行統計，針對某塑料廠實地實驗。利用本文所設計出的在線統計系統對該塑料廠的物料進行統計，同時設置對照組，采用傳統人工記錄的方法進行統計。

如表1所示的結果可以看出，本文所設計的基于物聯網智能控制的塑料擠出板材物料消耗與成品實時在線統計系統能夠精確地對物料的消耗和成品的個數進行統計，而傳統的統計方式在對物料的消耗和成品個數的統計時存在較大的誤差。另一方面，采用本文所設計出的在線統計系統能夠大大縮短統計時間，在保證統計質量的同時提高工作效率。

3 結語

基于物聯網智能控制的塑料擠出板材物料消耗與成品實時在線統計系統，利用物聯網智能控制技術實現統計信息化和智能化。對塑料擠出板材物料進行管理統計，減少原材料的浪費。同時對成品進行儲存記錄，全面準確地將塑料擠出板在生產過程中的原材料消耗和成品進行統計，核算人員能夠通過準確的統計結果對下一次投資進行預測。大大減少了成本的消耗，提高了企業的核心競爭力，但由于時間限制，本文沒有進行多次試驗，還需在今后的研究中不斷完善。

參考文獻

[1] 朱萬浩，章盼梅，孔令棚.基于工業物聯網的造紙廢水控制系統升級改造[J].儀表技術與傳感器，2022（3）：63-67+73.

[2] 田禛，王明睿，劉振國，等.基于智能展示線二維碼識別系統的研究與設計[J].制造業自動化，2022，44（2）：159-163.

[3] 汪雁.芻議計算機物聯網關鍵技術與應用路徑[J].網絡安全技術與應用，2022（4）：171-172.

[4] 王志敏，宋榮方.面向工業物聯網的無小區巨連接大規模MIMO研究[J].軟件導刊，2022，21（4）：126-130.