基于物聯網技術的橡膠工業智能制造的發展

朱仕翻

（貴州輪胎股份有限公司，貴州 貴陽 550001）

經過長時間的發展與技術革新，物聯網已經越來越廣泛地應用到了生活的各個方面。加快物聯網的發展，有利于建設現代化的工業產業體系，其特點是注重產業結構的優化，使用先進技術，安全環保，具有較高的附加值并且可以提升就業率。物聯網本質上是通過在各個行業的生產中運用信息技術，從而將信息產業與現代工業相結合，促進經濟轉型和產業升級。對于橡膠制造業，物聯網的傳感網技術、射頻識別技術、產品電子碼的應用對智能制造起到了積極的促進作用。因此，本研究所討論的內容對于加速物聯網與橡膠工業智能制造的有機融合具有一定的指導意義。

1 物聯網技術概述

1.1 物聯網技術的概念

物聯網（Internet of Things，IoT）的概念最初在1999年提出，是物與物、人與物之間的信息傳遞與控制[1]。物聯網技術是指根據商定的協議，使用射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID）、紅外傳感器、全球定位系統、激光掃描儀和其他信息傳感設備把任何事物同互聯網連接起來，以便實現信息交互。物聯網是在互聯網技術的基礎上延伸出來的一種網絡技術，可以在任何物品之間使用，以實現智能化識別、定位追蹤以及管理監控。

物聯網應用的關鍵技術有3種：（1）傳感器技術，通過這種技術，人們可以實現模擬信號向數字信號的轉化功能。（2）RFID技術。RFID技術是無線射頻技術與嵌入式技術的結合[2]。目前，RFID已經廣泛應用于商品自動識別、商品物流管理等方面。（3）嵌入式系統技術，它是集計算機軟硬件技術、傳感器技術、集成電路技術、電子應用技術于一體的復雜技術。經過幾十年的發展，嵌入式系統正在逐步改變人們的生活，促進工業生產和國防工業的發展。

1.2 技術結構

從技術結構的角度看，物聯網可分為感知層、網絡層和應用層。感知層包括各種傳感器和傳感器網關，包括二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、二維代碼標簽、RFID標簽和讀寫器、照相機、GPS和其他傳感終端。感知層是物聯網中物體識別和信息收集的源頭。它的主要功能是識別對象和收集信息。網絡層由各種專用網絡、互聯網、有線和無線通信網絡、網絡管理系統和云計算平臺組成。它負責傳輸和處理由感知層獲取的信息。應用層是物聯網與用戶之間的接口，結合行業的需求，實現物聯網的智能化應用[3]。

1.3 物聯網技術的發展現狀

物聯網技術可以持續帶動社會經濟的智能化、清潔化的可持續性發展。隨著物聯網技術的不斷成熟，物聯網逐漸突顯出了它的發展潛力，在社會生產的各個環節當中，物聯網的介入和深度應用速度將會持續增加，其應用范圍也在逐步加大。物聯網的巨大市場潛力會逐步確立其市場化資源配置，通過與傳統產業不斷進行深度融合來對我們的生產和生活產生不可估量的影響[4]。

技術進步和產業的逐步成熟推動物聯網發展進入新階段。目前，物聯網技術充分運用在物流、交通、安防、能源、醫療、建筑、制造、家居、零售和農業等行業之中，簡而言之，就是在生產生活中的各種物品里裝入傳感器，如電網、橋梁、公路、水電站、自動化生產線等。然后再通過互聯網將物聯網進行整合，從而可以達到人類社會與物理系統有機融合的目的，在這個整合的網絡當中，網絡內部的人員、機器、設備和基礎設施的實時管理和控制都由網絡中的計算機群來實現，人類可以通過這個網絡實現對生產的精細化和動態化管理，及時解決生產中出現的各種問題，提高生產效率和資源利用率，促進人與自然的和諧發展。

2 物聯網技術在橡膠工業智能制造中的應用

在橡膠制造業轉型發展的過程中，物聯網是工業互聯網和智能制造發展的基礎。工業傳感器感知和工業物聯網數據平臺已成為橡膠工業智能制造發展不可缺少的能力，其重要性不斷凸顯。在橡膠工業的轉型升級過程中，越來越多的企業認識到物聯網的普遍性和重要性，使得物聯網技術成為企業轉型升級的基礎設施和關鍵要素。物聯網技術在橡膠工業智能制造中的應用越來越廣泛[5]。橡膠工業的智能化制造是實現橡膠生產的智能化，進一步促進信息化與工業化的整合。橡膠工業智能制造集信息技術、先進制造技術、自動化技術和人工智能技術于一體。目前，橡膠工業智能制造系統具有數據采集、數據處理和數據分析的能力，能夠準確執行指令，實現及時反饋，通過與物聯網的不斷融合，智能制造系統能夠實現自主學習、自主決策，不斷優化。

2.1 數據采集

為了實現物聯網在橡膠工業智能制造中的應用，應當首先實現物聯網在制造中的各個環節的數據采集。由于橡膠生產的特殊性，在整個物聯網數據采集管理當中，可采用抗金屬干擾的超高頻RFID技術，因為RFID技術的適應性極強，可以在實現加密的同時實現讀寫操作，在任何生產環節掃描商品，都可以查詢出商品信息，這無疑極大地增加了商品掃描的快速識別性，進而提高了多目標自動化識別的效率[6]。應用RFID技術采集產品信息，可以為今后橡膠制造企業的日常管理提供強大的數據支撐，便于橡膠生產企業各種決策的制定，促進企業的發展。

2.2 生產管理

2.2.1 物聯網監控系統

通過物聯網，在橡膠工業智能制造的各個環節建立監控管理系統，可以通過在信息采集的區域安裝高清陣列紅外視頻監控系統，以保證24 h不間斷對橡膠智能制造的生產環節、運輸環節、存儲環節進行有效監控，通過電子看板，實時反饋生產過程的各個環節以及突發狀況。加裝安燈系統，以便設備故障及時報警，得到檢修。除此以外，通過控制器與組態設計，方便通過事件和時間點方式調出查詢錄像資料。管理人員通過制造企業生產過程執行系統（MES）客戶端，進行遠程操控和監測，對于一些突發狀況進行必要的處理操作。

建立物聯網監控系統的同時，要建立監控中心，監控中心由硬件設備和應用軟件組成。硬件設備配置的前提是要滿足網絡功能的各種需求，通過數據的云計算，在服務器上完成所需要的操作。良好的硬件設施配備可以使物聯網系統的安全性和可靠性得到極大的提升。應用系統軟件需要通過網絡傳輸，在物聯網的終端對整個物聯網作用下的生產各環節進行有效干預。在物聯網與橡膠制造業的融合的過程中，各種軟件應當支持PDA、智能手機作為操作終端，這樣會極大提升物聯網系統的監控范圍，讓工作人員可以做到隨時隨地掌控生產各環節的所有狀況。除此之外，物聯網監控系統的服務對象是橡膠制造企業當中的各個部門的不同員工，這就需要應用系統軟件提供多種權限支持。

2.2.2 產品可追溯系統

在實際管理的過程中，橡膠制造企業應當建立原材料倉儲監管軟硬件平臺，對原材料通過質量追溯系統的RFID標簽進行出入庫電子登記，在生產環節的末端，將生產追溯系統與產品電子監管碼系統融合[7]。這樣可以通過產品的監管碼追溯到橡膠制品原材料所有信息，同時，企業所生產的橡膠產品質量也得到了保證。為了滿足不同用戶的使用需求，可以在客戶端中將以本地應用為主的C/S架構和以瀏覽器為基礎的B/S架構進行融合，通過查詢終端直觀地獲取橡膠制品原料來源、生產歷史、產品數據等信息，提高橡膠制造企業的管理效率。

2.3 質量管理

在橡膠工業智能制造的質量管理環節，通過物聯網技術的應用，可以實現質量檢測的智能化。產品樣品、檢測設備、服務器和終端設備的相互關聯，在物聯網技術下只需通過條碼、射頻技術和互聯網就可以完成。

2.3.1 樣品受理

橡膠制品樣品受理的目的是為了交接實物樣品以及確認樣品信息，在這個過程中，編碼技術發揮了重要的作用。通過編碼技術，賦予不同類別以及型號的產品一個特定的編碼，相同型號的樣品只需要在第一次受理時輸入產品的信息，在以后的過程中并不需要進行重復輸入，而是通過編碼識別器來進行確認，這樣會最大限度地減少受理樣品的時間[8]。樣品被受理后，樣品的信息會存入業務系統，樣品受理人員通過掃描確認來生成報告編號，而且還可按產品類別、檢驗類別等信息進行統計和分析工作，實現自動化、信息化受理樣品。

2.3.2 樣品流轉與檢測

在完成受理橡膠制品樣品后，樣品通過輸送帶被送達檢驗區，在這個過程中，通過使用射頻技術，樣品流轉的時間、數量等信息會被自動記錄下來，并傳輸至業務系統，一旦有樣品沒有經過流轉，工作人員將會收到系統發出的警告提示，并根據提示來進行有效核查。

檢驗人員收到橡膠制品樣品后，通過掃描條碼的方式確定樣品信息并送入檢驗設備，檢驗設備根據質量標準要求進行計算，完畢后，檢測結果會自動生成并且上傳至業務系統中保存，這樣既可以減少檢驗的流程和工序，節省時間，提升樣品檢測效率，又可以最大限度地保證檢測結果的準確性和及時性。檢測完畢后，檢測設備將自動記錄檢測相關信息，并且發送到業務系統，匯編原始記錄，并電子存檔。

2.3.3 報告打印和查詢

工作人員通過使用報表打印機，在登陸業務系統后可以進行對檢驗報告的打印。同時，業務系統還會生成橡膠制品的質量分析報告和業務分析報告。工作人員可以隨時登錄到業務系統查看相關的統計分析報告和檢查情況，以便及時安排檢查工作，還可以通過服務器將所有的檢測信息匯總發送到網站進行遠程查詢。

3 結語

目前，物聯網在各個領域都有著廣泛的應用。在橡膠工業智能制造中，通過物聯網，使用超高頻RFID技術對橡膠制造的各個環節進行數據采集，通過遠程監控系統，操作人員可以有效對生產的各環節進行監督，通過手持終端對各種突發狀況進行處理，提升生產效率。建立產品可追溯系統來保障橡膠制品的質量。通過自動化的產品檢測流程，減少人為因素干擾，確保質量管理體系的客觀性和公正性。物聯網技術的應用，為橡膠制造過程的自動化和智能化提供了強大的技術支持，提升了管理效率，能夠為橡膠制造企業創造更大的經濟效益，促進橡膠制造業的可持續發展。