張洪雷 李靜 李春華

摘要

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)應(yīng)用于汽車生產(chǎn)線，能夠解決汽車生產(chǎn)線多種信息化系統(tǒng)，包括系統(tǒng)功能固化、更新業(yè)務(wù)需求頻繁、專業(yè)人才要求高等問題。物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)整條路徑的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)汽車生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)管理，快速響應(yīng)多變的業(yè)務(wù)需求，高效率開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái);汽車生產(chǎn)線;應(yīng)用

0 前言

在信息時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)遍布于我們生活的各個(gè)角落。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的革新，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)得到發(fā)展，社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域都注重與時(shí)代接軌，運(yùn)用高科技手段來優(yōu)化生產(chǎn)服務(wù)品質(zhì)。汽車行業(yè)發(fā)展的勢(shì)頭非常迅猛，為了占據(jù)市場(chǎng)有利地位，汽車企業(yè)積極將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到汽車生產(chǎn)線中，以促進(jìn)汽車行業(yè)的智能化發(fā)展。

1 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的作用

在現(xiàn)代信息技術(shù)快速發(fā)展的背景下，物聯(lián)網(wǎng)成為人們探討的熱點(diǎn)詞匯。尤其是作為信息化發(fā)展的趨勢(shì)，物聯(lián)網(wǎng)有著非常廣泛的應(yīng)用，在眾多領(lǐng)域都進(jìn)行覆蓋。物聯(lián)網(wǎng)是通過信息傳感設(shè)備，如無線射頻識(shí)別、全球定位系統(tǒng)、紅外傳感器、激光掃描器等，依照約定協(xié)議，將包含其信息的智能芯片物品與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)信息的交換、識(shí)別、跟蹤、定位、監(jiān)管的智能化管理。物聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展的過程中，還推動(dòng)了視覺識(shí)別、傳感器等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高了集群產(chǎn)業(yè)效益。物聯(lián)網(wǎng)是新的技術(shù)革命，對(duì)社會(huì)變革起到極大的推動(dòng)作用。在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的過程中，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)作為載體，在社會(huì)各領(lǐng)域得到了一定的應(yīng)用[1]。

汽車生產(chǎn)線是1種離散型流水作業(yè)方式，有著較高的自動(dòng)化水平。生產(chǎn)線應(yīng)用了大量的智能裝備，如無線射頻識(shí)別技術(shù)、在線檢測(cè)技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù)等。在生產(chǎn)過程中，這些智能設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，若企業(yè)不能合理地利用這些數(shù)據(jù)，就會(huì)產(chǎn)生巨大的浪費(fèi)，且這種浪費(fèi)是隱形的。對(duì)于傳統(tǒng)車間信息化系統(tǒng)來說，生產(chǎn)的執(zhí)行指導(dǎo)缺乏集中處理和深層分析數(shù)據(jù)，生產(chǎn)過程中的監(jiān)控和指標(biāo)量化缺乏可視化。在通常情況下，系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)用招投標(biāo)的方式，由專門的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（IT）公司設(shè)計(jì)成型，并對(duì)功能進(jìn)行固化，造成系統(tǒng)功能缺乏靈活性。物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的應(yīng)用，能夠?yàn)檫@些問題的解決提供思路，為IT架構(gòu)的轉(zhuǎn)型提供支持，并能夠應(yīng)用于設(shè)備與端點(diǎn)管理、數(shù)據(jù)管理、安全性管理、應(yīng)用程序開發(fā)等[2]。

2 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)在汽車生產(chǎn)線上的應(yīng)用研究

2.1 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)應(yīng)用的總體邏輯

在汽車生產(chǎn)線中，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)大致上可劃分為生產(chǎn)線數(shù)據(jù)的集中管理、業(yè)務(wù)微服務(wù)管理和工廠系統(tǒng)的可視化界面開發(fā)。其中，業(yè)務(wù)微服務(wù)管理是將數(shù)據(jù)與可視化界面進(jìn)行連接的核心。

2.2 生產(chǎn)線數(shù)據(jù)的集中管理

在應(yīng)用數(shù)據(jù)的過程中，采集數(shù)據(jù)、過濾數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)，選擇使用的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)有數(shù)據(jù)接口靈活、配置簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，這使得來源的數(shù)據(jù)都有相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口來獲取，如來源于可編程邏輯控制器（PLC）的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)或過程數(shù)據(jù)，可使多源頭的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)集成管理。對(duì)來源于PLC的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流向來說，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)通過對(duì)工業(yè)連接對(duì)象、密匙的配置，與數(shù)據(jù)采集站進(jìn)行接通。在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的內(nèi)部，主要通過3步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成操作。第1步，提前建好設(shè)備模板。在這一模板下，“屬性”是指每類設(shè)備包含共有的數(shù)據(jù)項(xiàng)。第2步，通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)當(dāng)中的實(shí)物連接對(duì)象，利用對(duì)設(shè)備模板繼承的方式，對(duì)設(shè)備的數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行繼承。第3步，實(shí)物連接對(duì)象主要通過對(duì)工業(yè)連接對(duì)象的選取，來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集站與實(shí)物連接對(duì)象的連通，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綁定。具體來說，就是把實(shí)物連接對(duì)象當(dāng)中的“屬性”通過拖拉拽的方式，逐一綁定數(shù)據(jù)采集站中的數(shù)據(jù)標(biāo)簽。對(duì)于來源于第三方數(shù)據(jù)庫的過程數(shù)據(jù)來說，主要通過2步來進(jìn)行。第1步，通過數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)來對(duì)需要采集的第三方數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)的抽取-轉(zhuǎn)換-加載（ETL）等，將需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，形成1個(gè)中間數(shù)據(jù)庫，對(duì)需求數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的管理;第2步，通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)庫信息的配置，對(duì)中間數(shù)據(jù)庫進(jìn)行連接，達(dá)到數(shù)據(jù)的集成。在運(yùn)用傳統(tǒng)各信息化系統(tǒng)的時(shí)候，只對(duì)系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，當(dāng)需要系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互時(shí)，通過運(yùn)用WebService軟件、數(shù)據(jù)庫交互等手段，來對(duì)數(shù)據(jù)交互進(jìn)行臨時(shí)的搭建。物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)與傳統(tǒng)的各信息化系統(tǒng)相比，其特點(diǎn)是對(duì)數(shù)據(jù)的集中管理，這樣能夠更加方便和快捷地進(jìn)行數(shù)據(jù)的后期應(yīng)用[3]。

2.3 業(yè)務(wù)的微服務(wù)管理

在對(duì)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行選擇的時(shí)候，為了符合業(yè)務(wù)靈活多變的需求，開發(fā)人員需要利用微服務(wù)的形式，使不同功能模塊實(shí)現(xiàn)封裝。微服務(wù)的物理所屬是實(shí)物連接對(duì)象、業(yè)務(wù)對(duì)象和數(shù)據(jù)庫連接對(duì)象，這些對(duì)象都能夠進(jìn)行微服務(wù)的編寫。界面的開發(fā)主要是為了滿足業(yè)務(wù)的需求，這就使得微服務(wù)主要存在于業(yè)務(wù)對(duì)象中。微服務(wù)是可視化界面與銜接數(shù)據(jù)的核心，通過綁定相應(yīng)的微服務(wù)，來獲取可視化界面所需要的數(shù)據(jù)，通常不能直接使用實(shí)物連接對(duì)象、數(shù)據(jù)庫連接對(duì)象中的數(shù)據(jù)，需要通過新建微服務(wù)于業(yè)務(wù)對(duì)象之中，進(jìn)行二次數(shù)據(jù)處理，才能與可視化界面進(jìn)行綁定應(yīng)用。只有很少的設(shè)備狀態(tài)信息和過點(diǎn)數(shù)據(jù)，僅需要進(jìn)行一次處理就能夠使用。

常規(guī)服務(wù)依據(jù)實(shí)際的業(yè)務(wù)需求來對(duì)業(yè)務(wù)對(duì)象進(jìn)行新建和刪除，而微服務(wù)可依據(jù)業(yè)務(wù)的需求來進(jìn)行調(diào)整和更新。比如，通過分析工藝參數(shù)，服務(wù)對(duì)象可以構(gòu)建1個(gè)工藝參數(shù)的專業(yè)業(yè)務(wù)對(duì)象，在其下對(duì)不同的微服務(wù)進(jìn)行編寫，使業(yè)務(wù)的計(jì)算和展示能夠得到實(shí)現(xiàn)，如建立依據(jù)工件號(hào)來對(duì)不同參數(shù)的歷史統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行查詢，建立按照時(shí)間來對(duì)工藝參數(shù)異常的次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)等。在業(yè)務(wù)微服務(wù)管理的情況下，開發(fā)人員能夠?qū)Σ粩喑霈F(xiàn)的新需求進(jìn)行靈活應(yīng)對(duì)[4]。

2.4 開發(fā)可視化界面

為了解決具備IT專業(yè)能力和較強(qiáng)業(yè)務(wù)開發(fā)能力的復(fù)合型人才短缺的問題，開發(fā)人員可以通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)來對(duì)常用界面開發(fā)控件進(jìn)行內(nèi)置的方式，大幅度減少界面開發(fā)的編程量。物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中內(nèi)置了很多常用的空間，如日期選取器、連接控件、表格等，系統(tǒng)開發(fā)人員在對(duì)界面進(jìn)行開發(fā)時(shí)，利用拖拽方式對(duì)適當(dāng)?shù)目丶M(jìn)行選取，對(duì)相應(yīng)的微服務(wù)進(jìn)行綁定，使數(shù)據(jù)和控件實(shí)現(xiàn)連接。當(dāng)平臺(tái)內(nèi)置控件不能滿足需求時(shí)，開發(fā)人員還能夠利用二次開發(fā)，來對(duì)需求控件進(jìn)行有針對(duì)性的開發(fā)，導(dǎo)入平臺(tái)中，使控件在使用的時(shí)候具有一定的可擴(kuò)展性。物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)內(nèi)置控件的方式，與之前編碼的方式相比，有著更強(qiáng)的操作性和更快的掌握速度，能夠有效彌補(bǔ)企業(yè)業(yè)務(wù)人員IT技能不足的問題。

3 實(shí)際應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化管理和開發(fā)業(yè)務(wù)微服務(wù)

對(duì)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化管理來說，如分析焊接車間的焊核大小、實(shí)時(shí)監(jiān)控焊核的深度，可以在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)先建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表，用來對(duì)焊核大小、實(shí)時(shí)的焊核深度值、數(shù)據(jù)采集時(shí)間等進(jìn)行存儲(chǔ)。在建立好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表之后，開發(fā)人員要新建1個(gè)專用的工藝參數(shù)業(yè)務(wù)對(duì)象，并編寫微服務(wù)，使數(shù)據(jù)處理得以實(shí)現(xiàn)[5]。

3.2 界面設(shè)計(jì)

在處理好數(shù)據(jù)后，開發(fā)人員需要設(shè)計(jì)界面，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綁定。在這其中，頁面效果設(shè)計(jì)的中心是界面設(shè)計(jì)（UI）區(qū)，它能夠?qū)丶^(qū)的控件進(jìn)行拖取，有著比較短的設(shè)計(jì)周期和較快的成型效率。在數(shù)據(jù)綁定區(qū)，開發(fā)人員能夠?qū)ξ⒎?wù)進(jìn)行選擇，來綁定控件。在數(shù)據(jù)邏輯區(qū)，控件與數(shù)據(jù)間的關(guān)系可進(jìn)行清晰直觀地展示，便于開發(fā)者對(duì)界面問題進(jìn)行排查，使系統(tǒng)開發(fā)的效率得到很大程度地提高。系統(tǒng)利用前期設(shè)置，通過微信等方式將異常波動(dòng)的數(shù)據(jù)發(fā)送給相關(guān)工程師，提醒其對(duì)數(shù)據(jù)異常進(jìn)行及時(shí)的關(guān)注，并對(duì)工藝的優(yōu)化進(jìn)行指導(dǎo)。同時(shí)，系統(tǒng)利用時(shí)間關(guān)聯(lián)，能夠?qū)υ摃r(shí)間段的車輛識(shí)別號(hào)碼（VIN）進(jìn)行查詢，能夠?qū)ν蛔冎邓鶎?duì)應(yīng)的車輛進(jìn)行精準(zhǔn)地追溯，對(duì)車輛的質(zhì)量問題進(jìn)行及時(shí)的檢查，提高檢查問題的精準(zhǔn)度，有效提高車輛的生產(chǎn)質(zhì)量[2]。

3.3 大數(shù)據(jù)分析與自控制反饋

通過對(duì)設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)，系統(tǒng)可以通過大數(shù)據(jù)分析控制自反饋。依據(jù)實(shí)際需求，開發(fā)人員對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行封裝，關(guān)聯(lián)分析連接的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)趨勢(shì)進(jìn)行分析，為設(shè)備工程師自動(dòng)進(jìn)行異常點(diǎn)的推送，通過核實(shí)分析的結(jié)果和設(shè)備運(yùn)行的狀況，對(duì)設(shè)備是否需要進(jìn)行調(diào)校、維護(hù)等進(jìn)行確定，并對(duì)維護(hù)之后的效果進(jìn)行跟蹤，依據(jù)反饋的情況來優(yōu)化預(yù)測(cè)分析模型。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)已經(jīng)對(duì)整車沖壓、焊接、涂裝、機(jī)加工等車間進(jìn)行了覆蓋，且各車間能夠進(jìn)行縱向移植，也就是能夠達(dá)到一次開發(fā)、多次使用的效果，減少了開發(fā)成本，并且能夠不斷完善公司的功能模塊庫。

4 結(jié)語

對(duì)于當(dāng)前汽車生產(chǎn)線存在的問題，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)靈活開發(fā)的數(shù)據(jù)接口，簡(jiǎn)潔易封裝的開發(fā)程序，操作簡(jiǎn)單直觀的可視化界面開發(fā)模式，能夠?qū)芏鄦栴}進(jìn)行有效的解決。但是，相關(guān)開發(fā)人員還須進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的研究，促進(jìn)汽車行業(yè)的發(fā)展。

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