基于条形码的生产数据实时采集系统研究

摘要：条形码在物流、医药、商贸等行业中有着广泛的应用前景，对于数据的实时采集具有巨大贡献，然而在机加工行业中，由于复杂多变的工作环境与落后的管理制度使得其在我国的应用并不理想。本文尝试二维条形码系统通过激光蚀刻技术附着于机加工车间中，对于不同批量与规格的产品使用不同的附着管理方法。

关键词：二维条形码 机加工 采集

中图分类号：U652.1+2 文献标识码：A 文章编号：

前言

任何一个企业机构，无论其生产结构如何变化，无论其硬件设备如何更新，归根结底，它要做的只是减少成本，提高生产率。

机加工中，主要包括车、铣、刨、磨等工序，零件的生产需要经过多种步骤的连续运作才能完成。及时了解零件加工的程度，企业的高层能够快速作出相关反应。

一、工业中条形码的发展现状

条码技术已被广泛应用于工业生产、销售的各环节当中，成为对整个生产、销售流程所涉及到的各个环节的监控、追踪及管理的有效手段。随着应用的深入，条码技术装备也朝着多功能、远距离、小型化、软件硬件并举、安全可靠、经济适用等方向发展，出现了许多新型技术装备。具体表现为：条码识读设备向小型化与常规通用设备的集成化、复合化发展；条码数据采集终端设备向多功能、便携式、集成性发展；条码生成设备向专用和小批量印制方向发展。

二、国内条码技术发展现状与趋势

我国条码自动识别技术虽然发展较晚，但进展很快。1991年和1997年我国以中国物品编码中心和中国自动识别技术行业协会名义分别参加了国际物品编码协会和国际自动识别制造商协会，促使我国条码自动识别技术推广应用和条码自动识别技术装备生产得到了迅速发展。商品条码用户主要集中在食品和日化行业，在医疗保健、服装服饰、化工、建材、机械与电子等行业，条码应用仍有很大的发展空间。

三、问题提出与研究意义

本文针对机械加工行业执行信息不能及时反馈的问题提出基于条形码数据实时采集的系统研究。首先比较在车间在有无条形码技术应用时期的比较，介绍二维条形码相对于一维条形码的优点，介绍其基本工作原理。

机械加工行业的制造方法、周期要严格按照合同执行，而现今客户更加倾向于订单式个性化的生产方式。因此，企业车间的管理层就要更加及时地了解产品的生产情况，最简单有效的办法就是进行产品跟踪，条形码技术的普及更是给其提供了便利条件。如今很多企业还不能实现这种功能，原因如下：

信息的滞后性明显

在生产过程中信息的流通性差，反馈速度慢，难以根据现有信息进行有效的决策方案。

信息的准确性差

由于大量的人工作业使得信息的准确性发生偏差的可能性增大。

工作环境不利于实时采集

由于实时采集是在机加工车间完成，车间在加工中会出现火花、电弧等光干扰源，使得一般采集出现误差，甚至无法采集数据。

基于条形码实现生产过程的管理与控制能有效地跟踪、管理和控制生产所需的包括物料、设备、人员在内的所有工厂资源，与上层管理系统结合，合理地调度、管理这些资源来改善生产组织、缩短生产周期，提高产品的质量和降低人力资源消耗，提高企业市场竞争力。

四、条形码在机加工行业的应用

条形码的使用是为了能够及时采集现场加工信息，合理根据企业生产数据安排生产。

在MTS生产方式中，从接到订单到交货日期，企业将这段时间分段处理，确定采购计划，确定条码数据库与零件关联。根据生产计划及相关硬件条件合理制定相关时间段的作业计划，在各车间及检验部门设立条码扫描点，以此收集零件生产检验的信息，及时反馈生产状态，合理更改车间生产的平衡性、有效性。

五、二维条形码的优点

在机加工行业中，工作条件往往是复杂多变的，机床运作时产生的高温、火花、强光绝对会给条形码的扫描带来干扰甚至破坏条形码，所以我们要解决的问题有两点：一是如何将条形码贴在每个零件上并能保证不被破坏；二是如何使得在机加工的复杂条件下能够正常扫描条形码。

1．信息容量

二维条形码相对于以为条形码的优点最明显的就在于它的信息容量，多数以为条形码只能通过明暗交替来表达数字，但二维条形码确有能力容纳数千的字母或数百汉字，是一维条码信息容量的上百倍。

2.容错能力强

采用ECC200编码标准的二维条形码可以在损毁面积达60%的情况下正常读取信息。这使得二维条形码可以在发生穿孔、破损后正常使用。

3.二维条形码标识

进行机加工前通过激光蚀刻、化学腐蚀、喷墨或机械打标的方式直接将条码标识在物体表面，本文根据加工条件的多变性着重考虑激光蚀刻技术。大中型工件、零件应预留一平面为非加工面，利用激光蚀刻技术将二维条形码里在工件表面。

4.数据库

二维条形码的应用不代表否认数据库的存在性。二维条形码的大容量信息主要应用于关键序号的多元化，以为条形码只有一个KEY，二维条形码可以拥有多个甚至是组合KEY，这种多元化KEY与数据库关联无疑是非常安全的，即使在加工中条形码被破坏了大部分，只要还存在一个或者多个残破的KEY依旧能采集到数据。

六、基于条形码采集系统在生产中的功能模块

基于条形码采集系统在生产中的功能重要包括：条形码采集系统管理、条形码采集系统配置、数据采集、数据查询、信息反馈。

1. 条形码采集系统管理

条形码管理：制定对应不同零件信息的条形码，使之与对应零件关联。

条码枪管理：设置条码枪与设备的对应关系。

2. 条形码采集系统配置

数据采集方式：制定合理的采集时间，根据零件不同的加工时间、加工步骤选择合适的扫描时机。

3. 数据采集

生产时间数据采集：包括零件的加工用时、待机用时、开始时间、结束时间、加工步骤、所用设备、人员配置等。

检测数据采集：零件的总数量、合格数量及不合格数量、返工车间、返工机床及人员。

4. 数据查询

时间查询：各零件的生产用时，及时分析反馈。

生产状态查询：查询各零件的加工状态。

5. 信息反馈

更改作业时间：根据采集到的作业信息，分析不合理的地方加以改正，提高效率。

追踪指定产品：应对客户要求对指定产品的生产状态及加工进度进行快速查询。

七、基于条形码技术数据采集方法

目前，我国车间布置主要采用机群式布置，即车、铣、刨、磨、特种加工等工作中心设备按其用途的不同分类放置。

为了及时并合理的安排好上述工序，使之处于最佳工作状态，需要实时监控以下几个生产过程：

员工监控：包括对其岗位、工作状态、工作时间的监控。

生产监控：零件的生产状况包括工件的品种、数量、加工时间、待机时间等。

设备监控：包括设备种类，运行时间、利用率。

返工品及包废品监控：包括数量、百分比、加工设备操作人员等。

八、条形码在生产数据实时采集的实施方案

由于机加工中产品的形状大小规格数量不一，所以我们将条码技术仅仅局限于是到底跟踪一批零件还是某个零件，虽然跟踪一批工件会比较简单，成本也相对低廉，但是这还不能达到对某一工件进行实时数据采集的目的。为避免以上问题，采用分类跟踪法。

设计工件新型规格：大中型工件、零件应预留一平面为非加工面，利用激光蚀刻技术将二维条形码里在工件表面。进行单一跟踪注意，所预留平面应为非承重受力等工作面。

对于同一图纸的一批小型或微星零件，显然激光蚀刻技术的应用已经没有必要，则用一个工序卡进行批量跟踪。

成本考虑，工序卡片应进行回收，粘贴不同二维条码可以关联其他零件生产中。

在工序卡片中不再包含工艺信息，经过工件或工序卡的扫描工艺信息将从数据库调出，在工作台电子看板上显示。

每台机床上固定拥有一台二维条码扫描枪，并与数据库关联；电子看板与相应设备关联。

总结

提出大批量小型零件与中小批量零件分规格贴码思想。对于大批量小型零件需配置工序卡片，条形码置于卡片上；中小批量非小型零件直接用激光蚀刻在其表面刻出条形码。条形码技术在不久的将来能快捷而高效地服务于我国加工行业中。