蘇慶雙，王 輝，趙 巖，李 超

（1.上海飛機制造有限公司，上海200000；2.江蘇金陵智造研究院有限公司，江蘇 南京210000）

對于生產制造行業(yè)，工裝資產是維持企業(yè)正常運作的保障條件，企業(yè)每年都會投入大量的人力和資金去購買各種工裝產品，因此需要對這些工裝產品進行全面細致的管理[1]。

飛機制造工裝種類多、數(shù)量大，傳統(tǒng)的人工工裝盤點方式展現(xiàn)出很多弊端，主要表現(xiàn)為以下三個方面，其一，需投入大量人力物力以及時間進行數(shù)據(jù)錄入和核對；其二，人工錄入信息容易因為人為原因導致資產數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)錯亂，影響生產；其三，人工盤點會導致信息更新不及時，同時人員變動會使得資產的移動和調配顯現(xiàn)出滯后和對賬不清的情況[2]。

隨著科學技術的發(fā)展，越來越多的企業(yè)開始使用物聯(lián)網技術進行資產盤點。國網新疆機房基于RFID射頻識別技術管理了5個機房、400余個機柜，近3000臺設備，通過資產智能盤點，真正做到了賬實相符，實現(xiàn)了資產全生命周期管理[3]。國網四川自貢供電公司采用RFID技術手段，實現(xiàn)安全、快速、準確的資產盤點，有效解決了固定資產管理中的賬實不符、賬卡物不一致等問題，實現(xiàn)了“資產-設備”對應、價值與實物的統(tǒng)一管理[4]。集美大學圖書館建立了中國第一家RFID館藏管理系統(tǒng)，實現(xiàn)入庫歸類整理、自動借還、固定資產盤點、安全保密等功能，提高了圖書館的服務水平[5]。

物聯(lián)網技術的應用，很好的解決了工裝信息需要人工錄入的問題，但在大面積多區(qū)域的飛機制造生產環(huán)境中，工人手持RFID設備進行工裝盤點的情況仍然存在，這便產生了效率慢、人工成本高的問題。為解決此問題，本文基于物聯(lián)網技術，依托于5G高速度低延時的特性，以自動巡航機器人為載體，設計了一套智能工裝盤點系統(tǒng)。該系統(tǒng)由工裝巡檢機器人和工裝盤點平臺兩部分組成，巡檢機器人搭載RFID讀卡設備，能夠執(zhí)行自動工裝盤點任務；工裝盤點平臺對機器人上傳的工裝信息進行資產分析和統(tǒng)計，并在顯示大屏上實現(xiàn)盤點數(shù)據(jù)的可視化展示。

1 智能工裝盤點系統(tǒng)總體設計

1.1 系統(tǒng)總體架構圖

以物聯(lián)網RFID技術為主要信息采集手段，將每個工裝進行唯一編碼，搭建工廠工裝資產數(shù)據(jù)庫。通過移動機器人對標簽數(shù)據(jù)進行智能化、自動化采集，并利用可視化數(shù)據(jù)管理平臺，實現(xiàn)對工裝資產的智能化管控[6-7]。系統(tǒng)總體架構圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構圖

接入層為系統(tǒng)接入外部設備的功能模塊，包括協(xié)議轉換器和自動巡檢機器人軟件系統(tǒng)。協(xié)議轉換器將網絡攝像頭的視頻通過GB/T28181協(xié)議上傳至數(shù)據(jù)中臺；自動巡檢機器人軟件系統(tǒng)實現(xiàn)對機載控制器、RFID設備、升降桿的信息交互，并通過網絡接口上傳至數(shù)據(jù)中臺。

數(shù)據(jù)中臺為系統(tǒng)的核心功能模塊，提供核心應用服務，其中包括流媒體服務平臺、數(shù)據(jù)交互服務平臺、數(shù)據(jù)庫。流媒體服務平臺接收接入層推送的視頻流信息，并分發(fā)給前端調用；數(shù)據(jù)交互服務平臺實現(xiàn)自動巡檢機器人軟件系統(tǒng)與前端的信息交互。

業(yè)務層為系統(tǒng)所能實現(xiàn)的功能，包括視頻預覽、機器人狀態(tài)數(shù)據(jù)顯示、報表管理、現(xiàn)場遙控、調度指令、機載設備控制。

展示層為業(yè)務層的前端顯示途徑，包括電腦、Pad、展示大屏、手機。

1.2 系統(tǒng)網絡拓撲圖

智能工裝盤點系統(tǒng)以5G網絡為中心，構建高速、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)交互通道。系統(tǒng)網絡拓撲圖如圖2所示。其中，服務器安裝在公網服務器中，提供必要的數(shù)據(jù)轉發(fā)和視頻推流；5G CPE為機器人和攝像頭提供互聯(lián)網。

圖2 系統(tǒng)網絡拓撲圖

2 關鍵技術研究

2.1 工裝信息采集和位置判別

自動巡檢機器人上安裝RFID探測器，在工裝上安裝能接收信息探測器的電子標簽，每個電子標簽中記錄了工裝詳細信息。機器人在車間內固定的巡航路線上自主移動，當機器人經過電子標簽時，RFID探測器讀取到標簽的編號，并獲取到探測器與標簽之間的距離值RSSI。自動巡檢機器人配備激光定位裝置，不間斷的為機器人提供位置坐標，結合三點定位原理，電子標簽的位置坐標即可被確定。定位原理圖如圖3所示。

圖3 電子標簽定位原理圖

式中：（x，y）為電子標簽的位置坐標；（x1，y1），（x2，y2），（x3，y3）分別表示連續(xù)三個探測點的機器人坐標值；RSSI1，RSSI2，RSSI3分別表示連續(xù)三個探測點的機器人與電子標簽之間的距離值。

根據(jù)式（1）可計算出電子標簽的位置坐標，將此坐標值與后臺數(shù)據(jù)庫中工裝正確位置區(qū)域做比對，即可判別工裝是否誤擺、丟失或移位。

2.2 現(xiàn)場取證

在發(fā)現(xiàn)工裝誤擺、丟失、移位等非正?，F(xiàn)象時，除了要將異常數(shù)據(jù)進行上傳外，現(xiàn)場拍照或錄像取證是必不可少的。機器人搭載網絡攝像頭，將現(xiàn)場視頻實時推送到數(shù)據(jù)中臺，供終端軟件調用。

視頻推流方案架構如圖4所示，其中，終端層為一系列網絡攝像頭設備，通過GB/T28181協(xié)議注冊服務；服務層包含SIP中心信令管理服務和流媒體服務，實現(xiàn)信令管理和視頻推流；應用層調用服務層的網絡接口，實現(xiàn)攝像頭設備管理、視頻預覽、現(xiàn)場截圖、錄像等功能。

圖4 視頻推流方案架構圖

2.3 工裝盤點平臺設計

工裝盤點平臺用于接收自動巡檢機器人上傳的工裝位置數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)進行分析處理，將處理的結果展現(xiàn)在前端界面上，從而提升工裝盤點的效率和便捷性；同時工裝盤點平臺還可以向機器人發(fā)送指令數(shù)據(jù)，控制機器人執(zhí)行相應的任務。裝盤點平臺分采用B/S結構，用于服務器的管理以及工裝盤點報表的統(tǒng)計分析與展示。

3 應用

智能工裝盤點系統(tǒng)應用于上海飛機制造有限公司總裝車間，對車間的工裝進行自動盤點，利用智能分析算法，真正做到了賬實相符，實現(xiàn)了工裝的位置跟蹤和全生命周期管理。采用人工方式進行工裝盤點，周期為數(shù)日到數(shù)周，容易出現(xiàn)人為盤點誤差；并且需要數(shù)分鐘到幾小時的時間定位資產，人工盤點費時費力，準確率低。采用智能工裝盤點系統(tǒng)進行工裝盤點，可進行實時盤點，盤點準確率高達100%，并可對盤點數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與展示，實現(xiàn)管理操作全自動化，無需人工干預。

4 結束語

總之，傳統(tǒng)的人工工裝盤點存在諸多問題。上文中的基于5G物聯(lián)網技術的智能工裝盤點系統(tǒng)能夠有效地解決人工工裝盤點存在的各種問題，并且該系統(tǒng)還可以進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析以及個性化展示，可以為使用者提供有力的幫助。同時，該系統(tǒng)已經在上海飛機制造有限公司總裝車間進行了實踐應用，通過實踐結果可知該系統(tǒng)可以進行可進行實時盤點，其盤點準確率高達100%，并且還能夠實現(xiàn)操作全自動化，有效的節(jié)約了人力物力，可以進行推廣。