基于物聯(lián)網(wǎng)和云環(huán)境的農(nóng)機數(shù)字化車間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

何芳明

摘要：黨的十九大報告明確提出鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，這就意味著在未來的發(fā)展過程中，國家將會在“三農(nóng)”問題解決方面進行更大的投入。本文對基于物聯(lián)網(wǎng)和云環(huán)境的農(nóng)機數(shù)字化車間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化車間;物聯(lián)網(wǎng);云環(huán)境

引言

無論是農(nóng)村產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，還是農(nóng)村業(yè)態(tài)模式的優(yōu)化，都需要對應(yīng)的農(nóng)機設(shè)備，這就需要農(nóng)機設(shè)計和制造技術(shù)能夠跟上時代發(fā)展的訴求。因此，積極加強對于農(nóng)機數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)的研究，是很有必要的。

1內(nèi)容

對于當前數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)的使用實踐進行歸結(jié)，其主要可以歸結(jié)到如下5個方面：1）三維建模方面，將計算機輔助設(shè)計（CAD）或者產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）或者計算機輔助工程（CAE）或者計算機輔助工藝過程設(shè)計（CAPP）融入其中，這樣可以生成產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享平臺，確保實際的三維建模效益得以發(fā)揮;2）異地協(xié)同設(shè)計方面，架構(gòu)對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行產(chǎn)品建模、設(shè)計、分析，不同機構(gòu)的設(shè)計人員可以在這樣的平臺上進行協(xié)同操作，以確保實際設(shè)計的資源更好地發(fā)揮自身的效能;3）基于知識的設(shè)計，作為產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)的工具，產(chǎn)品開發(fā)所使用到的各種知識或者資源都可以融入進去，由此確保實際的設(shè)計機制得以構(gòu)建;4）概念設(shè)計與工業(yè)設(shè)計，產(chǎn)品設(shè)計會經(jīng)歷產(chǎn)品需求分析、產(chǎn)品詳細設(shè)計等步驟，無論是概念設(shè)計，還是工業(yè)設(shè)計，都可以很好地發(fā)揮計算機的輔助效能，形成以知識為中心，完美實現(xiàn)形態(tài)和人性方面的優(yōu)化設(shè)計，這樣設(shè)計人員的創(chuàng)新能力、審美能力、計算機能力能夠不斷發(fā)展，繼而更好的在產(chǎn)品創(chuàng)新中發(fā)揮效能;5）綠色設(shè)計，就是以環(huán)保理念為引導(dǎo)，在資源優(yōu)化利用、資源回收等環(huán)節(jié)發(fā)揮效能，這樣可以使得污染行為得到管理和控制，繼而實現(xiàn)綠色產(chǎn)品的制造，由此引導(dǎo)社會朝著更加持續(xù)性的方向發(fā)展和進步。

2傳統(tǒng)農(nóng)機車間制造過程

傳統(tǒng)農(nóng)機車間制造過程是一個基于制造資源（包括工藝、刀具、治具、機器設(shè)備、工作人員等資源）實現(xiàn)農(nóng)機零部件生產(chǎn)的整個過程。對于生產(chǎn)企業(yè)而言，這個過程只是零部件從原材料到零部件的一個分支過程，但對其內(nèi)部的制造過程而言，這是一個比較完整、閉環(huán)的過程。農(nóng)機車間是農(nóng)機零部件制造過程的承擔(dān)者，由企業(yè)計劃部負責(zé)管理，主要職責(zé)是根據(jù)產(chǎn)品工藝流程，通過對產(chǎn)品的生產(chǎn)管理，整合制造資源，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)行為過程的監(jiān)控管理，從而完成產(chǎn)品的生產(chǎn)制造。（圖1）

3農(nóng)機數(shù)字化策略

3.1謀劃實施數(shù)字農(nóng)業(yè)重大項目

組織實施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域試驗工程、數(shù)字農(nóng)業(yè)試點項目等，推進數(shù)字農(nóng)業(yè)相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品集成應(yīng)用示范、中試熟化、標準驗證，逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。截至目前，累計建設(shè)9個農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范省、100個數(shù)字農(nóng)業(yè)試點項目。

3.2推動農(nóng)機數(shù)字化改造升級

通過農(nóng)機購置補貼，推廣使用智能終端和應(yīng)用智能作業(yè)模式，深化北斗系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用。截至目前，推動50余家農(nóng)機企業(yè)采用基于北斗的智能終端，帶動推廣應(yīng)用農(nóng)機北斗終端超過40萬臺套。

3.3強化市場監(jiān)測預(yù)警

建設(shè)重點農(nóng)產(chǎn)品市場信息服務(wù)平臺，匯聚農(nóng)產(chǎn)品市場信息，目前已接入數(shù)據(jù)約20億條，每天新增數(shù)據(jù)10萬余條，為公眾提供全面的農(nóng)產(chǎn)品市場信息服務(wù)。下一步，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部將會同有關(guān)部門，加快推動信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和升級改造，加強示范應(yīng)用推廣，實施一批具有技術(shù)先進性、產(chǎn)業(yè)帶動性，可規(guī)模化應(yīng)用的創(chuàng)新示范項目，推進大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)與農(nóng)業(yè)農(nóng)村各領(lǐng)域各環(huán)節(jié)深度融合。深入實施信息進村入戶，鼓勵各地創(chuàng)新運營模式，豐富益農(nóng)信息社服務(wù)內(nèi)容，推動與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)融合，依托益農(nóng)信息社助力農(nóng)產(chǎn)品上行，提升可持續(xù)運營能力。

4車間制造過程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

4.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件架構(gòu)設(shè)計

1）底層數(shù)據(jù)采集層主要是利用RFID手持設(shè)備獲取底層硬件信息。2）手持RFID設(shè)備中間層基于Linux操作環(huán)境，本身可以訪問讀寫器，獲取電子標簽的信息，也可以在后臺監(jiān)測特定的端口數(shù)據(jù)，將應(yīng)用層的采集請求轉(zhuǎn)為控制指令，驅(qū)使讀寫器獲取電子標簽的信息，再將信息返回給代理中間層，從而發(fā)送給數(shù)據(jù)處理層。3）代理中間層就好比一個代理服務(wù)器，向上為應(yīng)用層提供標準接口，向下搜集手持RFID設(shè)備中間層的數(shù)據(jù)信息，并轉(zhuǎn)發(fā)給應(yīng)用層。4）業(yè)務(wù)處理層是利用JSP和JavaScript搭建的Servlet服務(wù)器模型，用來完成應(yīng)用層的業(yè)務(wù)處理需求。5）Web/Android應(yīng)用層會直接和終端用戶進行信息交互，一般用于數(shù)據(jù)錄入與查詢、用戶操作、結(jié)果顯示等，可以向工作人員實時反饋車間生產(chǎn)狀況。

4.2自動識別技術(shù)

自動識別技術(shù)采用RFID射頻和條形碼技術(shù)等，通過無接觸式的方式，利用射頻信號獲取生產(chǎn)計劃范圍內(nèi)目標對象的信息，主要是獲取設(shè)備、物料、半成品、零部件生產(chǎn)和加工質(zhì)量等信息。

4.3設(shè)備聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

設(shè)備聯(lián)網(wǎng)是指將數(shù)控機床、測試設(shè)備、倉庫貨架等車間設(shè)備采用局域網(wǎng)連接起來，再利用通信網(wǎng)口采集設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，實時了解設(shè)備的工作狀態(tài)，避免因設(shè)備故障影響農(nóng)機零部件質(zhì)量。

5云環(huán)境設(shè)計

由于農(nóng)機數(shù)字化車間數(shù)據(jù)信息非常多，為了使采集到的信息能被有效處理，需要將零部件生產(chǎn)制造的信息發(fā)送給云端云環(huán)境進行分析和處理。通過云環(huán)境的分類與處理，可以實現(xiàn)整個農(nóng)機數(shù)字化車間的信息透明化，能夠?qū)崟r了解流水線及線邊物料的管理、庫存物料等信息，對生產(chǎn)和采購具有重要意義。

6農(nóng)機企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型成必然趨勢

6.1增材制造成工業(yè)數(shù)字重要抓手

作為工業(yè)數(shù)字發(fā)展的重要抓手，增材制造領(lǐng)域成為制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新和提升運營效率中不可或缺的板塊。相較于傳統(tǒng)的減材制造，增材制造更靈活地滿足了生產(chǎn)中綠色和高效等需求，既涉足焊接、熱噴涂等傳統(tǒng)行業(yè)，也是現(xiàn)在3D打印等先進領(lǐng)域的重要學(xué)科。國機集團首席專家、中國農(nóng)機院新材料技術(shù)與裝備研究所所長汪瑞軍在此次會議上介紹，隨著我國國力的發(fā)展，大飛機、船舶、高速列車等產(chǎn)業(yè)對壽命都提出了苛刻的要求，以高速列車為例，對材料提出了更高的要求。因此如何提質(zhì)增效，是目前高端裝備材料必須解決的問題。

6.2模塊設(shè)計實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期管理

針對企業(yè)存在的圖紙管理復(fù)雜、人員流動性大、統(tǒng)計匯總難、產(chǎn)品種類多、工作量大、標準不一等多重問題。上海思普信息技術(shù)有限公司的模塊化設(shè)計平臺將幫助企業(yè)用數(shù)字化解決這些難題。上海思普信息技術(shù)有限公司高級顧問謝興國介紹，產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)PLM可以幫助企業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)走向模塊化平臺化、實現(xiàn)研發(fā)組織和流程變革，大幅度提升企業(yè)研發(fā)效率和質(zhì)量，大幅度提升產(chǎn)品標準化、平臺化程度;致力于實現(xiàn)機電軟包（結(jié)構(gòu)設(shè)計、電子設(shè)計、軟件設(shè)計、包裝設(shè)計）多專業(yè)協(xié)同開發(fā);致力于實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品工藝一體化管理。

7農(nóng)機數(shù)字化零部件設(shè)計實例

UG三維建模軟件用于土地機械零件的設(shè)計，并利用UG提供的開發(fā)工具和接口匯編召回功能，實現(xiàn)基于模板的土地機械零件參數(shù)化設(shè)計。土地機械零件的參數(shù)化設(shè)計實際上是根據(jù)設(shè)計要求修改知識庫和案例數(shù)據(jù)庫中零件的尺寸參數(shù)，以便模板的形狀和尺寸能夠滿足新零件的設(shè)計要求。零件的參數(shù)化設(shè)計過程如圖2所示。

結(jié)束語

農(nóng)機數(shù)字化設(shè)計制作技術(shù)的發(fā)展，是農(nóng)業(yè)機械現(xiàn)代化發(fā)展的重要標志，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展中的重要環(huán)節(jié)，因此必須要正確看待此項技術(shù)的發(fā)展，積極建立持續(xù)的技術(shù)投入機制，生成良好的技術(shù)發(fā)展環(huán)境，確保此方面的技術(shù)可以更好地發(fā)揮效能，確保農(nóng)業(yè)機械的設(shè)計制造素質(zhì)朝著更加理想的方向進展。

參考文獻

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