ملخص: نظرًا للمشاكل الحالية المتعلقة بأساليب جمع البيانات التقليدية ونقص أساليب مراقبة حالة الإنتاج في ورش تصنيع الآلات الزراعية، تمّت دراسة حل تطبيقي قائم على تقنية تحديد الهوية بترددات الراديو (RFID). أولًا، بناءً على تحليل حالة الإنتاج الحالية للمؤسسة، تمّ اقتراح مخطط لجمع البيانات وبنية دعم شبكية تعتمد على تقنية RFID. ثانيًا، تمّ تطوير نظام لتتبع حالة العمل الجاري باستخدام منصة Visual Studio 2017 ولغة C#. أخيرًا، تمّ اختيار آلة تقطيع الذرة كعينة للدراسة، حيث تمّ نشر النظام في موقع الإنتاج وإجراء تجارب على عملية الإنتاج. تُظهر التجارب أن النظام يعمل بسرعة وثبات، مما يساعد الشركة على جمع البيانات في الوقت الفعلي والمراقبة المرئية لحالة الإنتاج، ما يُثبت جدوى وفعالية الطريقة المقترحة. الكلمات المفتاحية: ورشة تصنيع الآلات الزراعية؛ تحديد الهوية بترددات الراديو؛ جمع البيانات؛ المراقبة المرئية


تُعدّ تقنية تحديد الهوية باستخدام الترددات الراديوية (RFID) تقنية تعريف تلقائي لا تلامسية، قادرة على تحديد الأجسام الثابتة أو المتحركة المزودة بعلامات إلكترونية. وباعتبارها جزءًا هامًا من إنترنت الأشياء، فقد حظيت باهتمام كبير محليًا وعالميًا، وخضعت لدراسات معمقة من قبل الباحثين المحليين والأجانب في مجالات مثل إدارة المستودعات، والتعرف على الهوية، ومراقبة الإنتاج. إضافةً إلى ذلك، تتميز تقنية RFID، مقارنةً بتقنية مسح الباركود التقليدية، بقدرتها على تحديد الدفعات عن بُعد، وسرعة معالجة المعلومات، وقدرتها العالية على التكيف مع البيئة، مما يجعل مزايا تطبيقها في جمع بيانات ورش التصنيع، ومراقبة عمليات الإنتاج، وغيرها من المجالات أكثر وضوحًا، مما يُسهم بشكل كبير في تطوير المعلوماتية في التصنيع المنفصل التقليدي [1]. في الوقت الراهن، أجرى باحثون محليون وأجانب بعض الدراسات النظرية حول تطبيق تقنية RFID: يلخص المرجع [2] نموذج تطبيق تقنية RFID في التصنيع المنفصل. ويلخص المرجع [3] جوهر تطبيق RFID: مراقبة تغيرات حالة موارد التصنيع وجمع البيانات ذات الصلة بهذه التغيرات. ويقترح نموذجًا لجمع بيانات العمل قيد التنفيذ قائمًا على تقنية تحديد الهوية بموجات الراديو (RFID). وفقًا لبنية رمز EPC في البطاقة الإلكترونية، يقترح المرجع [4] قواعد ترميز لربط موارد التصنيع لتحقيق الربط الثابت والديناميكي لعملية معالجة موارد التصنيع. ويقترح المرجعان [5-6] خوارزمية نشر مُحسِّنة لقارئات RFID، والتي يمكن استخدامها في ظل ظروف محدودة، للحصول على أقصى تغطية ممكنة ضمن المساحة المتاحة. ويقترح المرجع [7] دمج تقنية RFID مع نظام إدارة المستودعات، ويطور خوارزمية اختيار في نظام إدارة مخزون RFID لزيادة كفاءة مناولة المواد إلى أقصى حد وتقليل تكاليف التشغيل. تقترح المراجع المذكورة أعلاه نماذج تطبيقية متنوعة وأبحاثًا حول خوارزميات المحاكاة القائمة على تقنية RFID، لكنها جميعًا تركز على البحث النظري وتفتقر إلى البحث المرتبط بمشاكل الإنتاج الفعلية للمؤسسات. لذلك، هناك ظاهرة "تأخر البحث التطبيقي عن البحث النظري". بناءً على أبحاث الباحثين المذكورين أعلاه، وبالاقتران مع حالة الإنتاج في مؤسسة لتصنيع الآلات الزراعية في شينجيانغ، يُقترح حل تطبيقي لتقنية RFID لورش تصنيع الآلات الزراعية. تم تنفيذ تكوين الأجهزة وجمع البيانات في الوقت الحقيقي لتقنية RFID حول تدفق العملية ودفعات الإنتاج لعملية الإنتاج قيد التنفيذ، وتم تطوير منصة مراقبة تعتمد على بنية C/S من خلال منصة Visual Studio 2017 لتحقيق المراقبة المرئية لعملية الإنتاج.

٢. تحليل حالة الإنتاج ومتطلبات التطبيق ٢.١ تحليل حالة الإنتاج شركة شينجيانغ إم هي شركة تعمل في تصنيع الآلات الزراعية وآلات تربية الحيوانات. بعد البحث والتحليل، تبين أن عملية إنتاج آلة تقطيع الذرة تتم بشكل أساسي من خلال المعالجة والتجميع اليدويين. تنقسم عملية التجميع إلى أربعة أقسام عمل رئيسية. يتم أولاً وضع الهيكل الخارجي على خط التجميع. في كل مرة يصل فيها إلى محطة تجميع، يقوم العمال بتركيب الأجزاء المناسبة وفقًا لمتطلبات التجميع حتى يتم إيقاف تشغيله. عملية التجميع معقدة وتتضمن أنواعًا عديدة من المواد. هناك مشكلتان رئيسيتان: (١) طريقة جمع البيانات قديمة. المعدات قديمة ومستوى المعلوماتية متخلف. يحتاج الشخص المسؤول عن قسم العمل إلى تسجيل معلومات التجميع يدويًا عند خروج المنتج من خط الإنتاج. من المستحيل الحصول على بيانات في الوقت الفعلي لعملية الإنتاج، ومن المستحيل تحليل الطاقة الإنتاجية من خلال تحليل البيانات التاريخية. على سبيل المثال، تؤدي مستويات الكفاءة المختلفة للعمال إلى اختلافات كبيرة في وقت إنجاز كل عملية، مما يؤدي إلى عدم توازن عمليات خط الإنتاج. (٢) مشاكل الإشراف في الوقت الفعلي على تقدم الإنتاج. لا يستطيع مديرو ورش العمل فهم معلومات تقدم الإنتاج في الوقت الفعلي للمنتجات الحالية، ويحتاجون إلى التحقق باستمرار من حالة خط الإنتاج الأمامي، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة العمل وإهدار الوقت والمال. 2.2 تحليل متطلبات التطبيق: يدرك المزيد من الباحثين والشركات أهمية الجمع بين التحليل النظري وظروف الإنتاج في المؤسسة. لذلك، ندرس هنا إدارة معلومات عملية الإنتاج من خلال دمج تقنية RFID مع عملية الإنتاج. وفيما يلي المحتويات المحددة: (1) جمع بيانات عملية الإنتاج في الوقت الفعلي باستخدام تقنية RFID لتحقيق نقل بيانات المنتج إلكترونيًا بالكامل، مما يساهم في التخلص من عدم دقة وسرعة طرق الجمع اليدوية التقليدية. (2) يؤدي اختلاف مستويات كفاءة العمال إلى تباينات كبيرة في وقت المعالجة، ولا يمكن توحيد وقت المعالجة في كل محطة، مما يؤدي إلى إهدار الوقت والمال. يتم الحصول على وقت المعالجة في الوقت الفعلي من خلال تقنية RFID، مما يوفر بيانات داعمة لتحليل قدرة الشركة الإنتاجية لاحقًا. (3) تحقيق إدارة موحدة للبيانات من خلال بناء نظام دعم شبكة ورشة العمل، وتطوير منصة لتتبع العمل الجاري، وتحقيق المراقبة المرئية لعملية الإنتاج.

3. تصميم حلول التطبيقات القائمة على تقنية RFID
3.1 تصميم مخطط جمع البيانات: يُعد جمع البيانات في الوقت الفعلي أساسًا لتتبع حالة المنتجات أثناء عملية الإنتاج، وترافق عملية جمع البيانات عملية الإنتاج بأكملها. وفيما يلي أفكار محددة لجمع البيانات:
3.1.1 مرحلة التحضير للتشغيل: قبل بدء التشغيل، يجب ربط المواد وبطاقات RFID. أولًا، أدخل معلومات المنتج ومعلومات سير العمل في بطاقة RFID، ثم خصص مُعرّفًا مؤقتًا للمنتج لضمان تعريفه بشكل فريد، وأكمل عملية تهيئة بطاقة RFID. بعد ذلك، ألصق البطاقة على نموذج المنتج. بعد إدخال المعلومات بنجاح، يمكنك البدء بالتشغيل عبر الإنترنت.
3.1.2 مرحلة عملية التجميع: يتم إعداد نقاط جمع البيانات في كل عملية، أي تركيب هوائيات RFID. عند وصول المنتجات قيد التصنيع إلى محطة التجميع، يقرأ الجهاز معلومات العملية الموجودة على البطاقة من خلال هوائي RFID، ويحصل على معلومات حالة المعالجة الحالية. عند إتمام العامل للعملية واجتياز فحص الجودة، يتم تحديث البيانات الموجودة على البطاقة تلقائيًا وفقًا لمعلومات العملية. تُكرر العملية المذكورة أعلاه حتى اكتمال جميع العمليات، ثم يتم الانتقال إلى قسم تصحيح الأخطاء. 3.1.3 مرحلة تصحيح الأخطاء: بعد اكتمال عملية تجميع المنتج قيد التصنيع، يتم الانتقال إلى مرحلة تصحيح الأخطاء للآلة بأكملها. في حال فشل تصحيح الأخطاء، يتم تحديث حالة معالجة المنتج قيد التصنيع إلى "إعادة العمل". بعد اكتمال إعادة العمل، يتم الانتقال إلى مرحلة تصحيح الأخطاء حتى يتم اجتيازها بنجاح؛ في حال اجتيازها بنجاح، يتم تحديث معلومات حالة المعالجة إلى "تم اجتياز تصحيح الأخطاء".
3.1.4 نهاية المهمة: بعد اكتمال جميع عمليات التجميع وتصحيح أخطاء الجهاز بالكامل بنجاح، تُنقل البيانات تلقائيًا إلى خادم قاعدة البيانات عبر برنامج وسيط للتخزين. تُستعاد جميع العلامات وتُمسح معلوماتها في الوقت نفسه لإعادة استخدامها. عملية محددة.

3.2 مبدأ تتبع حالة المواد: تتضمن معلومات تتبع حالة المواد [8] معلومات أساسية عن المواد ومعلومات عن حالتها. تشمل المعلومات الأساسية عن المواد اسم المادة، ورمزها، ومواصفاتها، ونموذجها، ودفعة إنتاجها، وما إلى ذلك؛ بينما تشمل معلومات حالة المواد حالة التجميع، ومعلومات محطة العمل، والوقت اللازم لإتمام العملية، وما إلى ذلك. من خلال تثبيت نقاط تجميع بيانات RFID في كل محطة عمل، يمكن رصد معلومات حالة المنتج المتغيرة أثناء الإنتاج في تلك المحطة حتى اكتمال جميع العمليات. تحقق هذه العملية تزامنًا بين التدفق المادي وتدفق المعلومات.

3.3 بنية دعم شبكة النظام: استنادًا إلى مخطط جمع بيانات RFID، تم تصميم بنية دعم شبكة النظام [9]، كما هو موضح في الشكل 3. تتصل طبقة جمع البيانات مباشرةً بموقع الإنتاج في الورشة من خلال محطات جمع بيانات RFID لتحقيق جمع بيانات الإنتاج وتخزينها. ثم يتم تحميل البيانات الأساسية إلى خادم قاعدة البيانات من خلال برنامج وسيط RFID وشبكة LAN الخاصة بالورشة؛ وتوفر طبقة معالجة البيانات دعمًا لطبقة التطبيق بعد إتمام معالجة البيانات الأصلية؛ وتُستخدم طبقة تطبيق المؤسسة لدعم الوحدات الوظيفية مثل مراقبة عملية الإنتاج والاستعلام عن المعلومات التاريخية. كما يمكن توفير بيانات عملية الإنتاج لأنظمة أخرى من خلال خدمة الويب أو لغة الترميز القابلة للتوسيع (XML). ويمكن لمديري المؤسسة الحصول على معلومات الإنتاج في الوقت الفعلي بشكل مباشر أو غير مباشر من خلال التكامل مع أنظمة MES. 272 ​​فان يوكسين وآخرون: بحث حول تطبيق تقنية تحديد الترددات الراديوية في ورش تصنيع الآلات الزراعية، العدد 5، الشكل 3: بنية دعم شبكة النظام.

4. تنفيذ النظام: استنادًا إلى مخطط جمع البيانات وبنية النظام المذكورين أعلاه، ومن خلال منصة Visual Studio dio2017 ولغة البرمجة C#، وبالرجوع إلى ملف تكوين واجهة برمجة التطبيقات (API) المقدم من مطور المعدات [10]، تم تطوير منصة لتتبع حالة سير العمل في ورشة تصنيع الآلات الزراعية، باستخدام قاعدة بيانات SQL Server لتخزين بيانات الإنتاج والتصنيع. ولضمان أمان البيانات وتحديثها في الوقت الفعلي، تم تطوير النظام باستخدام بنية العميل/الخادم (C/S). يوضح الشكل 4 تصميم الوحدات الوظيفية للنظام، والتي تشمل بشكل أساسي وحدة جمع البيانات، ومراقبة حالة الإنتاج، وإحصاءات المعلومات في الوقت الفعلي، والاستعلام عن البيانات التاريخية. الشكل 4: مخطط بنية وظائف النظام. 4.1 وحدة جمع البيانات: يُعد جمع البيانات جوهر النظام، ويشمل تهيئة العلامات واكتساب البيانات. أي أنه يتم تخزين البيانات المجمعة في قاعدة البيانات من خلال جهاز جمع البيانات، ثم من خلال تحليل البيانات ومعالجتها، يتم توفير دعم البيانات لمراقبة حالة الإنتاج. 4.2 مراقبة حالة الإنتاج: عند دخول منتج مُوسَم إلى منطقة مسح الهوائي، يتم الحصول على المعلومات الأساسية ومعلومات حالة الإنتاج الخاصة به، وتُراقَب حالة الإنتاج في الوقت الفعلي. كما يتم تحديث خطة الإنتاج في الوقت الفعلي من خلال رقم دفعة الإنتاج الخاصة بالمنتج قيد التصنيع. 4.3 إحصائيات المعلومات في الوقت الفعلي: إحصائيات في الوقت الفعلي حول إجمالي عدد العمليات الجارية، والكمية المكتملة، والكمية قيد التجميع لخط التجميع بأكمله؛ وإحصائيات حول كمية المنتجات المختلفة وفقًا لمحطات العمل، وفئات المنتجات، وخطط الإنتاج. 4.4 استعلام عن البيانات التاريخية: إحصائيات البيانات التاريخية للمنتجات المنتجة بناءً على وقت الإنجاز، ومواصفات المنتج ونماذجه، وأرقام الخطط، ورموز المنتجات. 5 التحقق من الحالة: تُجرى التجربة على عملية تجميع آلة تقطيع الذرة كمثال. يوضح الشكل 5 تكوين أجهزة RFID لخط الإنتاج. يقوم القارئ بجمع البيانات وكتابتها على الوسم عن طريق الاتصال بهوائي RFID، ثم يتصل بالكمبيوتر المضيف لتشكيل شبكة محلية. يقوم الحاسوب المضيف بضبط معلمات جهاز RFID ونقل البيانات مع القارئ. قارئ/كاتب RFID، بطاقة RFID، الحاسوب المضيف، آلة تقطيع الذرة، هوائي RFID، الشكل 5: مخطط تكوين موقع RFID، الشكل 5: تخطيط موقع RFID. تتكون آلة تقطيع الذرة من أربعة أقسام تجميع، كل قسم منها مزود بهوائي RFID. باعتبار عملية تجميع آلة التقطيع موضوع البحث، فإن رمز المادة الخاص بها هو 202031506250001، وطراز المواصفات هو QS-3150، وخطة الإنتاج هي 202006-01. يوضح الشكل 6 جدول مسار العملية المقابل. تجدر الإشارة إلى أنه نظرًا لتعقيد بيئة الموقع، سيتأثر تكوين معدات RFID. ولضمان كفاءة قراءة هوائي RFID، يتم تثبيت الملصق الإلكتروني على جانب الهيكل بالقرب من الهوائي لضمان إمكانية قراءة كل عملية تجميع. الشكل 6: مخطط انسيابي لعملية تجميع مفرمة الذرة. الشكل 7: واجهة تشغيل النظام. قبل تجميع المفرمة، يتم تثبيت بطاقة RFID وإدخال المعلومات الأولية، مثل اسم المنتج، والرمز، ورقم خطة الإنتاج، وما إلى ذلك. بعد اكتمال تهيئة البطاقة، تصبح جاهزة للإنتاج. عند دخول المنتج في العملية الأولى، تقرأ بطاقة RFID معلومات البطاقة وتحصل على معلومات الموقع الحالي ومعلومات الحالة. في الوقت نفسه، تسجل وقت البدء. عند اكتمال عملية المفرمة، يتم تحديث معلومات البطاقة تلقائيًا، ويتم تسجيل وقت الانتهاء، وهكذا حتى اكتمال عملية التصحيح. في الوقت نفسه، يتم تخزين البيانات المجمعة في قاعدة البيانات، ويتم إعادة تدوير البطاقات. تعرض واجهة تشغيل البرنامج العملية المذكورة أعلاه بالكامل في الوقت الفعلي، ويمكنها أيضًا عرض حالة اكتمال العملية الحالية وخطة الإنتاج بدقة، وحساب وقت اكتمال كل عملية، والكمية المتاحة لكل طراز من المنتجات، والكمية المكتملة، وغيرها من المعلومات.