概要：農業機械製造工場におけるデータ収集方法の旧態依然とした現状と、生産状況監視方法の不足という問題を踏まえ、無線周波数識別（RFID）技術に基づく応用ソリューションを検討した。まず、企業の現在の生産状況を分析した上で、RFID技術に基づくデータ収集方式とネットワークサポートアーキテクチャを提案した。次に、Visual Studio 2017プラットフォームとC#言語を用いて、作業進捗状況追跡システムを開発した。最後に、トウモロコシ切断機を研究対象として選定し、生産現場へのハードウェア展開と生産工程における実験を行った。実験結果は、システムが迅速かつ安定して動作し、企業がリアルタイムのデータ収集と生産状況の視覚的監視を実現できることを示しており、提案手法の実現可能性と有効性を検証している。キーワード：農業機械製造工場、無線周波数識別、データ収集、視覚的監視


無線周波数識別（RFID）は、電子タグが取り付けられた静止または移動中の物体を自動的に識別できる非接触自動識別技術です。モノのインターネットの重要な部分として、国内外で大きな注目を集めており、倉庫管理、ID認識、生産管理などの側面で国内外の学者によって深く研究されています。さらに、従来のバーコードスキャン技術と比較して、RFID技術は長距離バッチ識別、高速情報処理速度、環境への高い適応性という特徴を持ち、製造工場のデータ収集、生産プロセス監視などの分野でその応用上の利点がますます明らかになり、従来の個別製造における情報化の発展に大きな影響を与えています[1]。現在、国内外の学者はRFID技術の応用についていくつかの理論的研究を行っています。文献[2]は、個別製造におけるRFID技術の応用モデルをまとめています。文献[3]は、RFIDの応用の本質、すなわち製造リソースの状態変化を監視し、変化に関連するデータを収集すること、およびRFIDに基づく作業中データ収集モデルを提案することをまとめています。電子タグのEPCコード構造に基づき、文献[4]では、製造リソース処理プロセスの静的関連付けと動的関連付けを実現するために、製造リソースを関連付けるためのコーディング規則を提案している。文献[5-6]では、限られた条件下で使用できるRFIDリーダーの最適化配置アルゴリズムを提案している。これにより、空間内で最大のカバー範囲が得られる。文献[7]では、RFID技術と倉庫管理システムの組み合わせを提案し、RFID在庫管理システムで選択アルゴリズムを開発して、資材処理の効率を最大化し、運用コストを削減している。上記の文献は、RFID技術に基づいたさまざまなアプリケーションモデルとシミュレーションアルゴリズムの研究を提案しているが、いずれも理論研究に重点を置いており、企業の実際の生産問題と組み合わせた研究が不足している。そのため、「応用研究が理論研究に遅れている」という現象が生じている。上記の研究者の研究に基づき、新疆の農業機械企業の生産状況と組み合わせ、農業機械製造工場向けのRFIDアプリケーションソリューションを提案する。 RFIDのハードウェア構成とリアルタイムデータ収集は、仕掛品生産プロセスのプロセスフローと生産バッチに合わせて実装され、生産プロセスの視覚的な監視を実現するために、Visual Studio 2017プラットフォームを通じてC/Sアーキテクチャに基づく監視プラットフォームが開発されました。

2 生産状況と適用要件の分析 2.1 生産状況の分析 新疆M社は農業および畜産機械の製造に従事する企業です。調査と分析の結果、トウモロコシチョッパーの生産プロセスは主に物理的な加工と組み立てによって完了します。組み立てプロセスは主に4つの作業セクションに分かれています。シェルフレームは最初に組み立てラインにオンラインに置かれます。組み立てステーションに到達するたびに、作業員は対応する組み立て要件に従って対応する部品を取り付け、オフラインになるまで続けます。組み立てプロセスは複雑で、多くの種類の材料があります。主な問題は2つあります。(1) データ収集方法が遅れている。設備が古く、情報化レベルが遅れています。作業セクションの担当者は、製品が生産ラインから出てきたときに組み立て情報を手動で記録する必要があります。生産プロセスのリアルタイムデータを取得することは不可能であり、履歴データを分析して生産能力を分析することも不可能です。たとえば、作業員の熟練度レベルが異なると、各プロセスの完了時間に大きな差が生じ、生産ラインの運用が不均衡になります。(2) 生産進捗のリアルタイム監視の問題。作業場管理者は、現在の製品のリアルタイムの生産進捗情報をリアルタイムで把握できず、作業場の最前線の状況を常に確認する必要があるため、作業効率が低下し、時間とコストが無駄になります。 2.2 アプリケーション需要分析 理論分析と企業の生産条件を組み合わせることの重要性を、ますます多くの学者や企業が認識しています。そこで、ここでは、RFID技術と生産プロセスを組み合わせることによって、生産プロセスの情報管理を研究します。具体的な内容は次のとおりです。 (1) RFID技術を使用して生産プロセスのリアルタイムデータを収集し、生産プロセスにおける製品データのペーパーレス伝送、情報化を実現します。従来の手動収集方法の不適時性とエラーの発生しやすさを排除します。 (2) 作業員の熟練度レベルの違いにより、処理時間に大きな差が生じ、各ステーションの処理時間を標準化できないため、時間とコストが無駄になります。RFID技術を使用してリアルタイムの処理時間を取得し、企業のその後の生産能力分析のためのデータサポートを提供します。 （３）ワークショップネットワークサポートシステムを構築し、作業進捗状況追跡プラットフォームを開発し、生産プロセスの視覚的監視を実現することで、データの統一管理を実現する。

3. RFIDベースのアプリケーションソリューション設計
3.1 データ収集スキームの設計 リアルタイムデータ収集は、製造工程における製品のリアルタイム状態追跡の基礎であり、データ収集プロセスは生産プロセス全体に付随する。具体的なデータ収集の考え方は以下のとおりである。
3.1.1 操作準備段階 操作を開始する前に、材料とRFIDタグを紐付ける必要があります。まず、製品情報とプロセスフロー情報をRFIDタグに書き込み、製品に固有の識別用の一時IDを割り当て、RFIDタグの初期化を完了します。次に、ラベルを製品モデルに貼り付けます。情報の入力が完了したら、オンライン操作の準備ができます。
3.1.2 組立作業段階 各工程にデータ収集ポイントを設定します。つまり、RFIDアンテナを設置します。工程中の製品が組立ステーションに到着すると、リーダーはRFIDアンテナを介してタグ内の工程情報を読み取り、現在の処理状況情報を取得します。作業者が工程を完了し、品質検査結果が「合格」になると、ラベル内のデータは工程情報に従って自動的に更新されます。上記のプロセスは、すべての工程が完了するまで繰り返され、デバッグセクションに入るのを待ちます。 3.1.3 デバッグ段階 仕掛品の組立作業が完了すると、機械全体のデバッグ段階に入ります。デバッグが失敗した場合、仕掛品の処理状況は「再作業」に更新されます。再作業が完了すると、デバッグが合格するまでデバッグ段階に入ります。デバッグが合格すると、処理状況情報は「デバッグ合格」に更新されます。
3.1.4 ジョブの終了 すべてのアセンブリ操作が完了し、機械全体のデバッグが正常に完了すると、データはミドルウェアを介してデータベースサーバーに自動的に送信され、保存されます。すべてのタグが復元され、タグ情報は同時にクリアされてリサイクルされます。具体的なプロセス、

3.2 材料状態追跡の原則 材料状態追跡情報[8]には、基本材料情報と材料状態情報が含まれます。基本材料情報には、材料名、材料コード、仕様モデル、生産ロットなどが含まれます。材料状態情報には、組立状態情報、作業ステーション情報、工程完了に必要な時間などが含まれます。各作業ステーションにRFIDデータ収集ポイントを設置することで、その作業ステーションでの生産中の製品の変化する状態情報を、すべての工程が完了するまで捕捉できます。プロセス全体で、物理的な流れと情報の流れの同期が実現されます。

3.3 システムネットワークサポートアーキテクチャ RFIDデータ収集方式に基づき、図3に示すようなシステムネットワークサポートアーキテクチャを設計した[9]。データ収集層は、RFIDデータ収集端末を介して作業場の生産現場に直接接続し、生産データの収集と保存を実現する。収集されたデータは、RFIDミドルウェアと作業場LANを介してデータベースサーバーにアップロードされる。データ処理層は、元のデータの処理を完了した後、アプリケーション層にデータサポートを提供する。エンタープライズアプリケーション層は、生産プロセス監視や履歴情報照会などの機能モジュールをサポートするために使用される。生産プロセスデータは、WebサービスまたはXML（Extensible Markup Language）を介して他のシステムにも提供できる。企業管理者は、MESシステムとの統合により、リアルタイムの生産情報を直接的または間接的に取得できる。 272 Fan Yuxin 他: 農業機械製造工場における無線周波数識別技術の応用に関する研究 第5号 図3 システムネットワークサポートアーキテクチャ 図3 システムネットワークサポートアーキテクチャ

4 システム実装 上記のデータ収集スキームとシステム構造に基づいて、Visual Studio dio2017 プラットフォームと C# プログラミング言語を使用し、機器開発者から提供された API 構成ファイル [10] を参照して、生産および製造データを格納する SQL Server データベースを使用する農業機械製造ワークショップの作業進捗状況追跡プラットフォームを開発しました。データのリアルタイム性とセキュリティを確保するために、システムは C/S アーキテクチャを使用して開発されています。システムの機能モジュール設計を図 4 に示します。これは主に、データ収集モジュール、生産状況監視、リアルタイム情報統計、および履歴データクエリを含みます。図 4 システム機能アーキテクチャ図 4.1 データ収集モジュール データ収集はシステムの中核であり、タグの初期化とデータ取得を含みます。つまり、収集されたデータはデータ収集デバイスを介してデータベースに格納され、その後、データの分析と処理を通じて、生産状況監視のためのデータサポートが提供されます。 4.2 生産状況の監視 タグ付き製品がアンテナスキャンエリアに入ると、製品の基本情報と生産状況情報が取得され、進行中の作業の生産状況がリアルタイムで監視されます。進行中の作業の生産バッチ番号を通じて、生産計画がリアルタイムでフィードバックされます。完全なスケジュール。 4.3 リアルタイム情報統計: 組立ライン全体のオンライン作業の総数、完了数量、組立中の数量のリアルタイム統計。作業ステーション、製品カテゴリ、生産計画による各種製品の数量の統計。 4.4 履歴データ照会 完了時間、製品仕様とモデル、計画番号、製品コードに基づいて、生産された製品の履歴データの統計。 5 事例検証 実験では、トウモロコシ機械のチョッパー組立プロセスを例にとります。生産ラインの RFID ハードウェア構成を図 5 に示します。リーダーは、RFID アンテナに接続してタグにデータを収集して書き込み、ホストコンピュータに接続してローカルエリアネットワークを形成します。ホストコンピュータは、RFIDハードウェアデバイスのパラメータ設定とリーダーとのデータ通信を実行します。 RFIDリーダー/ライター RFIDタグ ホストコンピュータ トウモロコシ機械チョッパー RFIDアンテナ 図5 RFIDサイト構成図 図5 RFIDサイトレイアウト トウモロコシ機械チョッパーには4つの組立セクションがあり、各セクションにはRFIDアンテナが装備されています。チョッパーの組立プロセスを研究対象とすると、チョッパーに対応する材料コードは202031506250001、仕様モデルはQS-3150、生産計画は202006-01です。対応するプロセスルート表を図6に示します。現場環境の複雑さにより、RFID機器の構成に影響が出ることに注意してください。RFIDアンテナの読み取り効率を確保するために、各組立プロセスが読み取り可能であることを保証するため、アンテナに近いハウジングの側面に電子ラベルを貼り付けます。図 6 トウモロコシ加工機 Mhopper 組立工程フローチャート 図 6 トウモロコシ加工機 Mhopper 組立工程 図 7 システム操作インターフェース 図 7 システム操作インターフェース チョッパーを組み立てる前に、RFID タグを取り付け、製品名、コーディング、生産計画番号などの初期情報を入力します。タグの初期化が完了すると、オンライン生産の準備が整います。製品が最初の工程に入ると、RFID はタグ情報を読み取り、現在の位置情報とステータス情報を取得します。同時に、開始時刻を記録します。チョッパーが工程を完了すると、自動的に更新されます。ラベル情報と完了時刻が記録され、デバッグが完了するまでこれを繰り返します。同時に、収集されたデータはデータベースに保存され、タグは最終的にリサイクルされます。プログラム実行インターフェースは、上記の全工程をリアルタイムで表示し、現在の工程と生産計画の完了ステータスを正確に表示し、各工程の完了時刻、各製品モデルのオンライン数量、完了数量などの情報をカウントすることもできます。