（机械设计及理论专业论文）基于条形码技术的铝壳体生产监控系统研究.pdf

摘要 = i = = 赢磊= = 孺鼎螋 学科名称：机械设计及理论 研究生：郭超敏 签名：叠壑墼 指导教师：王建平副教授签名： 羔吏丕 摘要 随着生产技术的高速发展，传统的生产模式已无法满足市场的需求，信息化生产已成 为现代生产技术的一个特色。随着监控系统从传统的安防监控向生产监控方向发展，制造 领域的生产模式也发生了很大的变化。为了提高铝壳体的自动化生产水平，迅速、准确的 采集生产信息，实时了解车间的生产现状，本文设计了基于条形码技术的生产监控系统。 近几年来，西开集团的铝壳体生产信息基本上还是采用人工方式进行采集，信息的实 时性、准确度和可靠性都不太高。本论文针对铝壳体生产原料品种繁多、焊接生产工艺复 杂、产品体积大等特点，通过对现今的几种数据采集方法的比较，提出了采用条形码技术 对铝壳体的整个生产过程中所产生的数据信息进行采集；通过对制造业中生产监控系统的 特点、结构及其功能的分析，利用生产监控系统中的信息采集技术、计算机网络技术和通 讯技术，将生产中所采集到的数据信息传输给上层的计算机网络系统；通过对铝壳体生产 中的库存、品类、加工设备、人员、工艺流程、生产环境等各种因素进行充分的考虑和划 分，使用s q ls e v e r 数据库软件建立了一个庞大的数据库管理系统，用于存储各类生产信 息；使用组态软件对铝壳体的生产过程中的入线、各个工位的生产管理、出线和故障管理 进行实时监控；在v i s u a lc 撑开发环境下设计了基础数据录入界面、实时信息监控界面、 故障分析处理界面、条形码打印管理界面等，完成数据的分析处理工作。 本文所设计的生产监控系统改变了过去人工采集生产信息的方式，采用了条形码自动 识别技术进行生产信息采集，这样不但提高了生产信息的采集速度和准确度，而且还建立 了一个敏捷化的生产处理环境，在很大程度上也提高了车间的自动化生产水平。该系统经 济、实用、高效，最终实现了铝壳体的整个生产过程的流程化、数字化和可视化，为企业 创造了一定的经济效益。 关键词：条形码技术；数据采集；生产监控；数据库 西安理工大学硕士学位论文 n a b s t r a c t t i t l e ：r e s e a r c ho fa l u m i n u mc a s ep r o d u c t i o nm o n i t o r i n gs y s t e m b a s e do nb a r c o d et e c h n o l o g y m a j o r - m e c h a n i c a ld e s i g na n dt h e o r y n a m e = g u oc h a o m i ns i g n a t u r e ：鱼丝鱼丝批 s u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f e s s o rj i a n p i n gw a n g s i g n a t u r e ：生心啤了 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fp r o d u c t i o nt e c h n o l o g y ，t h et r a d i t i o n a lm o d eo fp r o d u c t i o n h a sf a i l e dt om e e tt h ed e m a n do ft h em a r k e t ，i n f o r m a t i o np r o d u c t i o n h a sb e c o m ea c h a r a c t e r i s t i co ft h em o d e mp r o d u c t i o nt e c h n o l o g y a l o n gw i t ht h em o n i t o r i n gs y s t e mo f c h a n g eo ft h et r a d i t i o n a ls e c u r i t ym o n i t o r i n gt op r o d u c t i o nm o n i t o r i n g ，p r o d u c t i o np a t t e mo f m a n u f a c t u r i n gf i e l d a l s oh a dab i gc h a n g e i no r d e rt oi m p r o v et h el e v e lo fp r o d u c t i o no f a l u m i n u mc a s ea u t o m a t i o n 、q u i c k l ya n da c c u r a t e l yc o l l e c tp r o d u c t i o ni n f o r m a t i o na n dr e a l - t i m e u n d e r s t a n ds i t u a t i o no fp r o d u c t i o nw o r k s h o p ，t h i sp a p e rd e s i g n sp r o d u c t i o nm o n i t o r i n gs y s t e m b a s e do nb a r c o d et e c h n o l o g y i nr e c e n ty e a r s a l u m i n u mc a s ep r o d u c t i o ni n f o r m a t i o nc o l l e c t i o no fx i k a ig r o u p c o m p a n i e si se s s e n t i a l l yu s i n g a r t i f i c i a l w a y ，t h er e a l - t i m e 、a c c u r a c y a n dr e l i a b i l i t yo f i n f o r m a t i o na l en o tt o oh i g h a c c o r d i n gt oa l u m i n u ms h e l lf e a t u r e s ，s u c ha st h ep r o d u c t i o n m a t e r i a lv a r i e t y 、w e l d i n gp r o d u c t i o np r o c e s sc o m p l e x 、b i gv o l u m ep r o d u c ta n ds oo n ，t h r o u g h t ot h ec u r r e n ts o m ed a t aa c q u i s i t i o nm e t h o dc o m p a r i s o n , t h ep a p e rp r o p o s e st h a td a t a i n f o r m a t i o ng e n e r a t e di nt h ew h o l ep r o c e s so fp r o d u c t i o ni sc o l l e c t e db a s e do nt h eb a rc o d e t e c h n o l o g y ；t h r o u g h t oa n a l y s i st h ec h a r a c t e r i s t i c s 、s t r u c t u r ea n df u n c t i o no ft h em a n u f a c t u r i n g p r o d u c t i o nm o n i t o r i n gs y s t e m ，u s i n g i n f o r m a t i o nc o l l e c t i o nt e c h n o l o g y 、c o m p u t e rn e t w o r k t e c h n o l o g ya n d c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yo fp r o d u c t i o nm o n i t o r i n ga n dc o n t r o ls y s t e m ，t h i s p a p e rp r o p o s e st h a t d a t ai n f o r m a t i o nc o l l e c t e di nt h ep r o d u c t i o ni st r a n s m i t t e dt ot 1 1 et o p c o m p u t e rn e t w o r ks y s t e m ；t h r o u g ht oc o n s i d e ra n d d i v i d et h ep r o d u c t i o no fa l u m i n u ms h e l lo f v a r i o u sf a c t o r s ，s u c ha si n v e n t o r y 、c a t e g o r y 、p r o c e s s i n ge q u i p m e n t 、p e r s o n n e l 、p r o c e s s 、 p r o d u c t i o ne n v i r o n m e n ta n ds oo n , u s i n gs q l s e v e rd a t a b a s es o f l - w a r ec r e a t e sah u g ed a t a b a s e m a n a g e m e n ts y s t e mw h i c hi su s e dt os t o r ea l lk i n d so fp r o d u c t i o ni n f o r m a t i o n ；c o n f i g u r a t i o n k i n gs o f t w a r ei su s e df o rt 1 1 er e a l - t i m em o n i t o r i n go ft h ep r o d u c t i o np r o c e s s o fa l u m i n u mc a s e o ft h ei n l i n e ，e a c h l o c a t i o np r o d u c t i o nm a n a g e m e n t ，t h eo u t l i n ea n df a u l t m a n a g e m e n t ：i n v i s u a lc 群d e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t ，t h i sp a p e rd e s i g n st h ef o u n d a t i o nd a t a e n t r yi n t e r f a c e 、 r e a l t i m ei n f o r m a t i o nm o n i t o r i n gi n t e r f a c e 、f a u l ta n a l y s i sp r o c e s s i n gi n t e r f a c e 、b a rc o d e p r i n t i n g m a n a g e m e n ti n t e r f a c e 、e t c ，t h e s ei n t e r f a c e sa r eu s e dt oc o m p l e t ed a t ap r o c e s s i n gw o r k p r o d u c t i o n m o n i t o r i n gs y s t e md e s i g n e di nt h i sp a p e rc a nc h a n g et h ep a s ta r t i f f c i a l c o l l e c t i o np r o d u c t i o ni n f o r m a t i o nw a ya n du s et h eb a r c o d ea u t o m a t i ci d e n t i f i c a t i o nt e c h n 0 1 0 9 y f o rp r o d u c t i o ni n f o r m a t i o nc o l l e c t i o n i tc a l l i m p r o v et h ep r o d u c t i o ni i l f 0 肌a t i o nc o l l e c t i o n s p e e da n da c c u r a c y i ta l s oc a ne s t a b l i s ha g i l i z a t i o np r o d u c t i o n p r o c e s s i n ge n v i r o n m e n t i ta l s o c a ng r e a t l yi m p r o v et h ea u t o m a t i o np r o d u c t i o nl e v e lo fa l u m i n u mc a s e m a n u f a c t u r e f s t h e s y s t e ml se c o n o m y ，p r a c t i c a la n de f f i c i e n t ，a n df i n a l l yc a na c h i e v et h a tt h ew h o l e p r o d u c t i o n p r o c e s sf l o wo ft h ea l u m i n u mc a s ei ss t r e a m l i n e 、d i g i t a la n dv i s u a l i z a t i o n i ta l s oc a nc r e a t e s o m ee c o n o m i cb e n e f i t sf o re n t e r p r i s e k e yw o r d ：b a rc o d et e c h n o l o g y ；d a t ac o l l e c t i o n ；p r o d u c t i o nm o n i t o r i n g ；d a t a b a s e 1 绪论 1 绪论 1 1 研究背景及意义 随着社会经济的高速发展和市场竞争的日益激烈，工业生产将会面临一系列的挑战。 高效率、高品质、低成本等已经是工业生产所追求的共同目标，工业化时代已赋予新的竞 争对象，单位时间内生产的产品总量，已经不再是企业竞争力高低的主要体现，从产品开 发到产品上市的总时间，已经成为企业争夺市场和赢得顾客的关键，信息化生产已成为是 工业高技术生产的其中一个特色，信息已经是企业生存发展的决定性因素，目前，企业的 生产技术与组织管理在不断的发生着变化。 随着时代的发展，工业生产的管理规模在不断的壮大，其复杂的程度也在不断的递增， 工业的生产模式已经从大规模生产向精益生产的进行转变，这就使得工业自动化控制的要 求越来越高，随着计算机技术、通讯技术、智能传感技术及控制技术等的不断发展和在工 业控制领域的广泛应用，网络化监控系统也随之产生，并且已经成为自控领域的主流方向。 如何将网络技术与生产管理系统进行巧妙的融合，实现对生产过程中的产品进行一定范围 的控制和信息发布，这已经成为目前工业自动化控制领域的一个新热点，网络化的监控系 统，将下层的现场控制系统与上层的网络通信管理技术相融合，使得在高速的局域网以及 互联网上都能随时随地的对生产产品进行实时监控，企业的管理人员既可以了解到企业的 整体生产状况，又可以通过查询相关的细致数据，了解生产过程的生产细节，从而可以从 整体和局部两个方面来把握生产、计划、调度、管理，做到点面结合。 传统的工业生产方式常常存在以下几个问题：现场的物料配送不够及时，常常会出现 有的工位存在余量，而有的工位却处在缺料怠工状态；现场大量的生产相关数据都是采用 手工记录的方式，繁琐、费时且容易出错；无法统计订单的实际交付情况，无法及时的了 解订单的完成状况；由于无法精确统计生产计划的执行情况，所以生产计划较随机，无法 明确细化；管理者无法及时的了解车间的生产现状，所以不能及时获得各个产品的状态信 息。 针对存在的上述问题，生产厂家一直在不断的寻求新的解决方案，如何实现生产过程 的实时监控，产品及其质量的实时追踪在有效的生产管理中显得至关重要。信息的采集和 识别技术的发展在解决这一问题方面起到了关键性的作用，从而工业生产模式也发生了革 命性的变化。随着条形码技术的日益成熟，条形码技术在工业生产中受到了普遍的应用。 条形码技术能准确、及时完成信息的采集，实现精确控制。所以它可以对生产过程中产生 的大量的实时数据进行快速的采集，并且能将采集到信息快速、准确的上传给上层管理系 统，上层管理系统通过对收集到信息进行分析和处理，就可以及时了解到车间的生产现状， 并且还可以对实时的故障进行分析和处理，从而解决人工采集数据存在的问题，并且也实 现了生产的实时监控。条形码技术的应用有效的解决了工业生产工程中产品追踪和管理问 题，能够使企业更轻松、更有效的管理生产数据，提高了产品质量，并且减少了也避免了 西安理工大学硕士学位论文 产品积压问题，提高了企业的生产效率。 目前，铝壳体生产具有体积大、品种繁多和加工工艺复杂等特点，它具有批量生产和 多品种生产的特点，在设计生产加工工艺时，应该充分的考虑到批量生产这一特点，需要 对多种方案进行比较，从而选择最为合适的工艺流程，以保证产品质量的可靠性和较高的 生产效率。铝壳体焊接工艺流程一般主要包括下面几个流程：铝板剪裁下料一铣坡口一卷 筒一焊接一探伤一水压实验一气密实验。 壳体加工工艺的编制是及其灵活的，由于铝壳体品种繁多，结构复杂，对精度的要求 也较高，工艺流程也较复杂，因此对生产工艺的要求也叫高。但是由于工艺操作人员的水 平、素质都有所不同，所以对同一种零件的工艺要求也有所不同。目前，铝壳体工艺设计 主要由工艺人员手工完成，常常包括以下步骤：工艺管理人员设计工艺流程：填写工艺卡 片，绘制加工工序草图等；校对、审核、书写、制图、晒图、装订成册。除此之外，工艺 管理员还得进行大量的归纳总结工作，工作量大，也很费时。在设计工艺流程时，会产生 大量的工艺信息，由于这些工艺数据量大且很分散，故而分析处理起来也比较繁琐且易出 错。 随着数据库技术、计算机网络技术和通讯技术的快速发展和广泛应用，各个车间所产 生的生产数据都可以通过计算机进行数据交换和分享。但是，现如今，铝壳体生产车间大 多还是采用手工记录数据的方式，数据查询也采用人工方式，所以工作效率比较低且容易 出错，工艺数据也无法在各个部门之间进行交流与分享。同时，车间工作人员及其部门管 理人员也无法实时的了解车间的生产现状，零件加工也没办法实时跟踪。在生产计划安排 方面也无法做到细化，生产计划管理也较为混乱，比较随机。针对以上问题，本研究结合 铝壳体车间生产的实际状况，将条形码技术、数据库技术、计算机网络技术等结合为一体， 对铝壳体加工生产进行网络化管理，构建网络化管理系统，从而使得各个部门的管理人员 无论何时何地都能查询生产相关的数据，了解车间的加工现状，有效的改善了的壳体加工 车间的生产管理状况。 1 2 生产监控系统的发展过程 1 2 1 生产监控系统的历史与现状 在计算机技术不太发达的时候，企业管理人员需要依靠员工一级级的汇报才能了解到 车间的作业状况、设备的运行状态及运行参数、人员工作安排等信息，这些汇报一般都需 要借助电信手段或工具，而且较为费时，准确度相对也不太高，因此，也常常会耽误了处 理事故的时机，甚至有可能造成重大损失或者不可弥补的错误。随着计算机技术的提高和 制造行业的飞速发展，计算机监控系统也就应运而生，通过该系统，就可以技术了解车间 的现状、设备的运行状况和运行参数，使得企业管理人员能够及时的了解和处理整个工程 甚至是整个行业或者是更大范围内发生的任何事件。 世界上第一台电子计算机是在1 9 4 6 年诞生的，距离现在已经有半个多世纪了，然而 2 1 绪论 计算机系统的发展历程只经历了4 0 年。最早应用于军事上的计算机监控系统是由美国于 1 9 5 6 年研制并投入使用的，主要负责军事上的一些测试项目。因为这种系统具有优良的 性能、使用方便等优点，所以自此之后，计算机系统得到了迅猛的发展，很快的就应用 于自动的检测、采集、分析、处理数据信息和自动控制系统中。近几年来，随着计算机技 术的进一步发展，计算机监控系统应用的领域也越来越广，现如今，其含义也变得比较广 泛了，通常所说的计算机系统都具有数据采集、监视和控制功能。目前为止，s c a d a ( s u p e r v i s o r yc o n t r o la n dd a t a a c q u i s i t i o n ) 系统是监控和数据采集系统系列产品中最为典 型和最具有代表性的。 通信技术和网络技术的发展促进了s c a d a 系统的发展和提高，它们的发展历程也很 相似且紧密相关，大致包括以下几个阶段： 第一代集中式监控系统是出现于7 0 年代初之前，从网络的发展历程来看，这期间属 于网络发展的初始阶段，也称之为远程联机系统阶段，第二代微型计算机监控系统出现于 7 0 年代中期到8 0 年代中期，这期间其系统的机构基本上还是属于集中式的。 从8 0 年代中期至今属于第三代监控系统时期，这一阶段整个系统具有分层分散的特 点，例如d c s 系统，这类系统是将微型计算机技术、通信技术、网络技术等进行很好的 结合，在整个生产过程中，每一个设备都配有其相应的微型机测设备，既可以对生产设备 进行独立的监控，又可以借助于通信网络与上层的监控计算机进行相互的通信。 第四代监控系统的最大特点就是开放式，如s c a d a 系统，它的问世与网络技术的进 一步发展和广泛应用密不可分，有的系统甚至采用了符合t c p i p 协议的e t h e m e t 、互联 网、广域网、局域网l i , z j 。 计算机监控系统是计算机检测控制系统的简称，它是将用于检测和控制的计算机作为 主体，再将其与执行机构和检测装置组合起来，这些与被监测控制的对象也就是生产过程 一起组成了一个整体，在这个整体中，对于监控对象的监督、检测和控制工作都是由计算 机直接参与完成，具体来说，包括以下几个功能： ( a ) 数据信息的采集、处理 为了方便企业对生产过程的管理且能对生产状况做出及时的分析和处理，实时的了解 加工现状，需要对监控的对象进行实时监控，检测整个生产流程，并将生产先关的数据进 行采集、分析和处理，并将分析的结果按照所需的形式输出，为其所需的部门提供详细的 数据信息，为生产改进提供参考依据。 ( b ) 监视 该系统能够将生产过程中所采集到的实时数据和提前通过人工录入信息综合一起进 行分析、处理、归纳、总结等再次加工，并将所有的信息存入到数据库中。各个车间根据 其各自的状况对生产状况进行监控，并将分析处理的结果以文字、图像、声音等形式输出， 还可以进行指导操作、故障报警等。监视系统的输出结果一般要通过人工判断、分析和干 预才能用于监控操作。 西安理工大学硕士学位论文 ( c ) 控制 通过对监控对象进行检测后，该系统再将其检测结果进行处理加工，然后将预先制定 好的操作流程形成控制系统，这样就可以对其生产过程进行直接监控。 一个完整的监控系统都具备上面三个功能，并将这三个功能进行综合集成，再结合计 算机的容量大、速度高和只能化的优点，就可以形成一个系统、完整、全面、高效、自动 化程度高的整体。然而，也可以根据具体情况和实际要求，使得系统只具备上述一个或两 个功能，或者是侧重其中一种功能，并与其它功能协作完成，这样就可以降低系统的成本， 其复杂性也会减少很多，以后维修起来也会方便很多。 1 2 - 2 生产监控系统的发展趋势 传统的集散式控制系统( d c s ，d i s t r i b u t e dc o n t r o ls y s t e m ) 的成本一般较高，其 开放性也明显的不足，由于其所使用的软件、控制设备及网络都是专用的，所以给以后的 维修或者升级都造成了很大的不便。近几年来，监控系统逐渐开始使用现场总线和工业以 太网，这已成为现今其发展的趋势。 由于p l c 的一些优点，例如抗干扰能力强、可靠性能高、操作和使用方便等，所以 在制造行业中它的使用也较为广泛。当然，p l c 也存在着一些不足，例如就其显示功能 而言，一些中小型的p l c 相对来说还是比较差的，有些它的人机交互能力也较差，操作 起来也不太方便，但是p l c 的向下分布式i o 能力即它支持现场现场总线网络模式和远 程的i o 操作，其向上的连接能力也较为高速即支持高速网络，所以生产监控系统逐步将 p c 和p l c 相互结合，使它们之间的优势得到互补，从而使得工业监控系统的性能得到 了极大的提高，所以这种模式也越来越受欢迎了一1 。 随着一些相关技术的发展，制造行业的需求也变得越来越多样化，许多行业也越来越 多的开始使用监控技术，它也开始向以下几个方向发展： a 一体化的监控管理和扁平的体系结构 b 整个系统开始向网络化和大型化发展 c 越来越多的使用多媒体技术 d 整个系统开始向系统化、智能化和开放化的方向发展 e 追求全球化性能 随着监控系统的发展，监控软件的功能也越来越强大，它不但能够将各类信号和设备 进行有效的控制，还能够将一些其它系统的功能合并起来，从而监控软件的数据、信息和 资源的获取、处理、管理、组织能力，就像集合信息管理系统那样。为了能够提升监控系 统的实况再现能力，并围绕着此能力，制定一套完整的、合理的监控系统解决方案，为此， 就需要将系统的图像生产能力得以大步提高。 1 2 3 国内外生产监控系统的发展状况 随着计算机技术、传感技术、网络技术和通信技术的提高与发展，监控技术也得到了 4 1 绪论 迅猛的发展，这几种技术之间相互影响，密不可分，如果它们中有一种技术有了突破，那 么监控系统就会有进一步的提升和改进。 监控系统的监测范围和作用能力的大小往往会受到检测系统所检测到的信息的多少 的影响，而监控系统往往采用专业的摄像机、传感器等设备来完成检测信息功能的，所以 这就需要这些设备朝着多功能、智能化、集成化等方向发展，为了利于开放式s c a d a 系 统的组成，常常需要采用智能型的控制器、智能型的仪表仪器等设备，以方便其联网。 随着网络技术第四阶段的到来，也就是9 0 年代以后，开始进入了信息网络和网络电 脑时代，及其计算机网络系统自身而言，它本身就属于一个既复杂又庞大的网络系统，其 综合性也比较强，所以它需要借助于一个网络监控管理系统。在第四代网络监控系统中， 常常会发现设备监控系统、现况图像监控系统、服务监控系统等，所以这一代的监控系统 既可以作为一个庞大的监控系统单独运行，又可以将几种监控系统组合起来，使它们连接 在一个环形网、星形网或者是总线网上，而网上结点的个数是可以改变的。而这几个监控 系统需要采用什么样的结构组合，这就需要根据实际的状况而定，几个系统之间既可以采 用平等的结构，又可以采用分层式的结构。总而言之，智能型执行器、传感器等设备的迅 猛发展，使得监控系统积极的朝着微型化、网络化和智能化的方向发展。 1 3 本课题的主要研究内容 本文主要对中型铝壳体焊接生产过程监控系统进行设计，该系统能够实现对生产信息 的采集、处理、传送和分析功能，同时还可以对整个生产过程进行实时监控和远程控制。 该系统优化了铝壳体加工车问的生产作业方式，保证了生产信息的准确度和可靠性，提高 的车间的自动化生产水平和企业的生产效率。 本课题研究的主要内容包括以下几个方面： 阅读并参考国内外的相关资料，分析制造业中生产监控系统的构成和功能特点，初 步确定适合铝壳体焊接生产监控系统的一般流程； 分析各类自动识别技术的特点和应用情况，根据铝壳体焊接生产的特点，确定生产 信息的采集方案； 通过对西开集团的中型铝壳体加工车间的生产设备和工艺流程的分析研究，提出生 产监控系统的总体方案，主要是对系统组成和操作方式的设计； 对生产监控系统的整个硬件部分进行分析与设计，详细确定硬件系统的连接方案。 分析铝壳体焊接生产信息的特点，对整个数据库系统进行分析与设计，确定生产加 工流程。 1 4 本章小结 本章首先简单介绍了制造行业中生产监控系统的发展历史和研究现状，然后对国内外 铝壳体的生产情况进行了分析，针对现今铝壳体生产存在的一些问题，阐述了本文研究的 意义。最后，确定课题研究的主要内容。 西安理工大学硕士学位论文 2 条形码识别技术的分析 随着制造技术的不断发展和生产自动化水平的不断提高，制造生产效率正在逐步提 高，尽管如此，自动识别技术在制造业中的应用还是，多数企业的生产管理方式还是比较 保守和传统，生产信息的采集大多还是采用人工记录的方式，而信息的传送方式也是以传 真和电话的方式，这就大大的降低了信息的传递速度，其准确度也不太高，实时性也比较 低。随着现今生产规模的不断扩大，市场需求也千变万化，这就给生产线的管理提出了很 多要求，例如生产线的不断延长、流水线中各个环节的高度配合、仓库的高效管理等，而 这些问题的解决与企业信息管理水平的高低密切相关。随着计算机技术和自动识别技术的 不断发展，人们逐步将二者进行紧密的结合，从而用于完善企业的信息管理问题。自动识 别技术能够大幅度的提高生产信息采集的准确度，而计算机管理系统又可以将采集的信息 准确、迅速的传送给上层的服务器，通过服务器的分析处理，再将其结果显示到管理界面 上，方便管理者进行各项操作和制定决策。信息化系统彻底的改变了生产作业方式，大大 提高的企业的生产效率。 2 1 条形码识别技术的发展现状 近几十年来，由于高科技的得到了迅猛的发展，整个国际的市场经济竞争也越来越激 烈，市场经济逐步向一体化靠拢，信息化生产也就随之产生和发展。随着计算机技术的不 断提高，集成电路也逐步向超大规模的方向发展，其技术也有了突破，手工采集生产信息 的方式已经慢慢不在满足当前市场的需求，所以改变生产信息方式的问题越来越多的受到 人们的关注。正是在这种条件下，条形码识别技术随之诞生，它的发展与计算机技术、通 讯技术和光电技术等的发展是密切相关的，是现今信息采集、识别、传输、录入的重要方 法和手段。 条形码识别技术是自动识别技术其中之一，他与4 0 年代开始进行研究开发，在7 0 年 代逐步形成了一定的规模，在近3 0 年的时间，它去得得了长足的发展。自动识别技术是 识读、采集信息数据并将其自动输入到计算机的重要手段和方法。 条形码自动识别技术涉及到很多与计算机管理有关的领域，包括工业、商业、物流管 理、电子通讯、运输、安检、医疗业、餐饮业、旅游业、股市、军事等各行各业，它几乎 涉及到人民日常生活的方方面面，也给人们的各项工作带来了很多方便。 在二次世界大战期间，条形码识别技术基本上只应用于后勤保障工作，随着该技术的 应用的不断成熟，人们开始将它应用于物流领域、商流领域和信息流领域，利用条形码识 别技术改变物料传送方式和生产管理方式，极大的扩大了物料的流通领域和市场范围，进 一步使得条形码技术在世界范围内得到了迅猛的发展。 条形码标识几乎涉及到所有的产品，这也使得很多物料运输中心、超市、各种连锁店 的管理方式采用条形码管理。近几十年来，在国际范围内，条形码自动识别技术在多个领 域都得到了很好的发展，例如生产自动化、信息安全化和数字化、运输现代化。条形码的 6 2 条形码识别技术的分析 种类也多种多样，而目前应用最为普遍的是1 3 位商品条形码。制作条形码的材料除了纸 质种类外，还有金属条码、纤维织物条码、隐形条码等，从而扩大了条形码标识的应用领 域，也使其能在更多工作环境下得到可靠的应用。 国际物品编码协会( e a n ) 成立于2 0 世纪7 0 年代，它主要负责世界范围内物料编码 和条形码标识标准化的开发和制定。为了促进贸易国际化，该协会将建立世界统一标识系 统作为工作目标，对各个国家的标识系统进行协调，以保证各项规划和步调能够一致。 为了建立一个国际化的电子数据交互系统，以提高现今的管理水平和国际市场上的竞 争能力，许多国家和地区已经为其投入了大量的资金。我国物品编码中心积极跟踪国际条 码自动识别技术的最新动态，先后制定了条码、二维条码、商贸e d i 等方面的4 0 多项国 家标准。在中国，为了保证条形码标识及其运作系统的标准化、国际化和信息化，中国物 品编码中心努力将标准化、研发和系统服务结合为一起，将自身建立成一个具有国际一流 水平的并能够提供公共的信息服务平台和标准化的信息解决方案的专门机构。 现如今，中国的商品条形码系统的发展速度是最快的，其组成成员也已经超过十万多 家，应用条形码标识的商品已经达到百万种，而条形码自动识别技术的超市也已经上万家。 自从我国对外开放以来，中国的经济面临着巨大的挑战，同时对外开放也给中国的经 济发展带来了很多机遇。在条形码技术未出现之前，每个产品在其所在的生产流水线上， 需要人工记录各个工序的相关信息，整个过程中，其工作量非常大、操作复杂、准确度也 不太高，更加无法及时的反馈生产线上的生产状况，生产计划较为盲目，产品质量不够平 稳，生产效率低下。随着条形码技术与其它技术的相互融合、相互促进，我国工业领域的 生产模式已经发生了巨大的改变，生产过程管理模式正在向数字化、自动化、批量化方向 发展，它的好坏已经决定了一个企业产品的好坏。利用条形码技术，生产部门可以迅速并 准确的采集产品的加工信息，实时了解加工现状，轻松的进行生产管理。 2 2 条形码技术与其它自动识别技术 ( 一) 条形码技术 条形码自动识别技术是一种快速、实时、准确采集、存储、分析处理信息的高科技技 术，它可以极大的提高国民经济的现代化水平、方便的进行物流管理、很好的扩展经济贸 易、组建信息网络、快速并准确的进行电子数据交换、安全检测等，所以它是增强市场竞 争力必不可少的工具和手段。 条形码标识是将一些条、空及相关的字符按一定的规则排列起来，以此来表示一些信 息，尤其是在物品的标识上应用最为普遍。条形码技术主要研究的是编码规则、符号表示 技术、识读技术、生成与印制技术和应用系统设计等五大部分。在信息输入技术中，自动 识别技术的类型是多种多样，作为种图形识别技术，条形码自动识别技术与其他识别相 比，它具有以下几个特点： a ) 简便：条形码标识制作容易，扫描操作简单易行； 7 西安理工大学硕士学位论文 b ) 信息采集迅速：通过扫描条形码标识获取信息的速度是一般计算机键盘录入速度的 2 0 倍； c ) 信息含量大：条形码标识是由几十位字符的信息组成，条形码的码制不同，其字符 的密度也不同，通过增加字符的密度，就可以是录入的信息量成倍的增加； d ) 可靠性高：采用条形码扫描录入数据信息，它的误码率交之于其他录入方式是最低 的，它仅有百万分之一。而键盘录入信息数据的误码率几乎为最高的，接近三百分之一； e ) 使用灵活：条形码标识也是自动识别手段中的一种，它不但可以单独使用，还可以 与其他相关的设备结合起来组成一种自动识别系统，实现自动识别功能和自动化管理功 能。同时，条形码标识还可以采用人工输入的方式录入。 f ) 自由度大：识别装置与条形码标签相对位置有一定的范围，与光学字符识别标签比 较起来，它的自由度要大的多。条形码标签所表示的信息是连续的，通常是在一维方向上 表示信息，所以即使标签上的条形码标识有所残缺，仍可以从其它部分识别出正确的信息。 g ) 设备结构简单、成本低：条形码标识的识别设备机构比较简单，操作起来也比较容 易，工人无需专门进行培训就可以使用。与其他自动识别技术比较起来，条形码技术应用 最广泛，所需费用也比较低。 ( 二) 其它几种自动识别技术 除了条形码技术外，现今的自动识别技术还包括射频识别技术( r a d i of r e q u e n c y i d e n t i f i c a t i o n ，r f i d ) 、磁条卡识别技术、i c 卡识别技术、声音识别技术、光学字符 识别o c r 、视觉识别技术等叫1 。在壳体加工车间，制造过程中需要焊接的零件品种繁多， 加工的环境也较为复杂，所以现场不易安装设备，接触式的光学自动识别技术、声控识别 技术、视觉识别技术等都不太适合在壳体加工车间使用，所以比较适合的除了条码技术外， 还包括下面三种： a ) 射频识别技术 8 图2 - 1 射频识别系统原理图 f i g 2 - 1r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o ns y s t e ms c h e m a t i cd i a g r a m 2 条形码识别技术的分析 射频识别和条形码都属于非接触式的自动识别技术，r f i d 射频识别系统采用射频信号 来自动识别目标对象并获取与之相关数据信息，无需人工干预就可以完成自动识别功能， 它的标签不怕污渍、灰尘等污染，所以可以在各种恶劣环境工作。r f i d 技术可以识别高 速运动物体，它还可以同时识别多个标签，操作快捷方便。一套完整的r f i d 系统由阅读 器( r e a d e r ) 、电子标签( t a g ) 即应答器和应用软件系统三个部份组成，如图2 - 1 所示，其 基本工作原理是利用射频信号通过空间耦合( 交变磁场或电磁场) 实现无接触信息传递并 通过所传递的信息达到识别目的。 r f i d 技术主要应用于物流管理、生产制造与装配、文档追踪、身份识别、运动计时、 门禁控制、一卡通等领域。 r f i d 识别技术与条形码识别技术相比而言，r f i d 技术的有点是可以容纳较多的信息、 通讯距离长、不易复制、对环境变化有较高的忍受能力、可以同时读取多个标签等；它的 缺点是购置成本较高。 b ) 磁条卡识别技术 磁条卡是一种卡片状的磁性记录介质，经常与各类读卡器及其与之相关的配套系统组 合使用。磁条技术主要应用了物理学和磁力学的基本原理，利用磁性材料或磁条来记录了 一些信息。根据其材料的不同可以分为p e t 卡、p v c 卡和纸卡三种；根据磁层构造的不同 分为磁条卡和全涂磁卡两种。 磁条卡作为识别卡中的一种，可以录入、存储、改写信息内容。它的用途非常广泛， 已经设计到了许多领域，如医疗、教育、交通、通讯、金融、财务、邮电、旅游、宾馆等。 磁条卡技术具有使用方便、造价便宜、具有一定的可靠性、信息量能够满足大多数需 求、误读率低、录入和读取的速度快等优点。但是磁条卡信息存储量相对来说比较小，磁 条容易读取且方便伪造，保密性比较差，一般需要计算机网络或者数据库的支持。 c ) i c 卡识别技术 i c 卡是1 9 7 0 年由法国人r o l a n dm o r e n o 发明的，它的外形与磁卡较为相似，但是他 们的数据存储的媒体不同。i c 卡是将集成电路芯片嵌入到塑料基片中，并将其封装成卡 片形式，从而实现存储信息的功能。i c 卡具有以下特点： 信息存储容量比磁卡的大，应用方便，容易管理； 安全保密性好。可以读取、改写、擦除i c 卡片上的数据信息，但是这些操作都需 要密码； i c 卡拥有一定的数据处理能力。为了保证交换数据的可靠性和准确度，在与读卡器 进行数据交换时，需要对数据信息进行解密和加密操作，所以它便于人、机和卡之间的会 话，而磁卡是没有此功能的； i c 卡的使用寿命比较长，安全性能较高，但是它的价格比磁卡要高。 9 西安理工大学硕士学位论文 i c 卡带来了全新的交易概念，广泛应用于金融、身份识别、电话、商务、医疗保健、 路禁控制和门锁控制等系统中。 2 3 条形码技术在铝壳体生产中应用 2 3 1 铝壳体生产现状分析 铝壳体的焊接工艺是相当复杂的，随着国内机械工业的快速发展，铝壳体的焊接生产 技术已经有了大幅度的提高，铝壳体的焊接生产工艺也在不断的完善。然而，由于铝壳体 的品种繁多、加工工艺复杂，目前铝壳体的生产过程管理自动化水平还不太高，需要投入 大量的人力、物力和财力，生产数据大多还是采用人工记录的方式，这就给车间的生产带 来了好多问题，也直接的影响着产品的生产质量和公司的生产效率。 生产管理信息化就是采用电子信息技术，将产品的设计、加工、生产控制、质检、生 产管理和售后服务等产品的各种活动的信息进行信息化处理，为的就是实现自动化管理。 所谓生产管理信息化一般包括两个方面：一是生产过程的管理。主要指对生产过程的监控 和对车间现场设备的管理；二是生产和经营的管理。它包括生产计划的管理、人员管理、 物料管理、成本核算、各种生产时间的统计与分析、生产效率的分析与评估和产品数据统 计和分析1 1 0 - 1 4 | 。从上面两个方面可以清楚的看到：生产管理信息化包含了大量的车间生 产实时信息，如生产过程监控、生产计划、设备管理、人员管理、生产时间的统计、动态 成本的核算、物料管理和工艺管理。因此，生产管理信息化在企业的信息化管理和自动化 生产中具有重要作用和地位。 铝壳体生产车间作为生产管理过程中的重要环节，而车间的生产管理又涉及到方方面 面，从最初的生产原料的入库检验、库存管理、订单安排、生产计划、设备管理、人员管 理、工艺管理、零件管理、生产过程监控、故障分析和生产效率分析等，这些都给车间的 生产管理带来了很大的压力和困难 5 - 1 6 。为了解决这些问题，提高企业生产效率和市场 竞争力，方便企业内部信息的交流，采用先进的信息化技术来改善车间的生产管理模式已 经迫切的需要了。 自动识别技术为信息化生产提供的技术支持，目前，在制造业中应用最广的一个自动 识别技术就是条形码识别计划。为了提高铝壳体焊接的自动化生产水平，保证焊接产品质 量的稳定性，提高焊接生产效率，达n d , 批量、多种类生产的目的，本论文提出了利用条 形码自动识别技术对中型铝壳体生产车间进行生产自动的管理。 为了达到零件系统管理，方便生产过程中的零件追踪，需要将零件的一些基本信息提 前录入到数