基于RFID的船體結(jié)構(gòu)散件安裝完整性自動檢測

    傳統(tǒng)的船體分段結(jié)構(gòu)散件安裝檢測是南人工完成的，由于一些船體分段結(jié)構(gòu)散件數(shù)量眾多，尺寸偏小，造成檢驗工作效率低，容易發(fā)生漏裝漏檢現(xiàn)象；尤其是某些復(fù)雜的雙底、雙殼分段，結(jié)構(gòu)特殊，檢驗人員用肉眼難以判斷散件是否安裝，這也客觀導(dǎo)致了漏檢現(xiàn)象的發(fā)生。這些漏裝漏檢的結(jié)構(gòu)散件成為影響船舶質(zhì)量的安全隱患。如何防止結(jié)構(gòu)散件的漏裝漏檢，提高船舶制造質(zhì)量是船舶制造業(yè)必須面對的問題。針對傳統(tǒng)人工檢測的缺陷，筆者改造了船廠傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)散件安裝和檢驗流程，應(yīng)用RFID技術(shù)采集散件安裝信息。運朋Delphi和SQL Server軟件開發(fā)相應(yīng)的船體分段結(jié)構(gòu)散裝件安裝完整性自動檢測系統(tǒng)，一旦漏裝，系統(tǒng)馬上發(fā)出預(yù)警提示，并用i維圖像顯示漏裝件的型號和位置，提示工作人員及時補裝，可有效保證船體分段散件安裝的完整性。
   
    1. RFID技術(shù)
   
    RFID(radio frequency identification)技術(shù)是一種非接觸式自動識別技術(shù)，通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，可同時識別多個標(biāo)簽．瀆取距離遠，存儲數(shù)量大，無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。
   
    射頻識別系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、閱讀器和天線組成。電子標(biāo)簽是南耦合元件及芯片組成的，每個標(biāo)簽具有惟一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象。閱讀器可以瀆取(有時還可以寫入)設(shè)備上的標(biāo)簽信息，可設(shè)計為便攜式或同定式。天線用來在標(biāo)簽和讀取器問傳遞射頻信號。
   
    根據(jù)識別距離的長短，RFID系統(tǒng)有中頻、高頻和超高頻3種類型，頻率越高，識別距離越長。電子標(biāo)簽分有源和無源兩種類型，其中無源標(biāo)簽不含電源，但識別距離有限 。目前，RFID技術(shù)的典型應(yīng)用主要在以下幾方面 ：① 車輛自動識別；②高速公路收費和停車場收費；③貨物跟蹤、管理及監(jiān)控；④射頻卡應(yīng)用，如公交卡、電子飛機票和二代身份證；⑤生產(chǎn)線的自動化及過程控制；⑥供應(yīng)鏈管理，但在造船生產(chǎn)物流中應(yīng)用較少。
   
    2. 傳統(tǒng)的散件安裝與檢驗流程
   
    船廠傳統(tǒng)的船體分段結(jié)構(gòu)散件安裝和檢驗流程如圖1所示。根據(jù)工藝部門提供的設(shè)計圖紙，如果散件需要組裝，則裝配組裝、打砂后再上船臺安裝；如果不需組裝，則進入下料車間制成散件后直接上船臺安裝。然后，由檢驗人員上船臺檢驗，根據(jù)人工檢驗結(jié)果出具檢驗完整性安裝表，確認(rèn)安裝完整的，則進入下道工序；確認(rèn)不完整的，則進行補裝。這種傳統(tǒng)的人工檢測方法，很容易造成分段結(jié)構(gòu)散件的漏裝現(xiàn)象，影響船舶的安全行駛。

圖1 傳統(tǒng)的散件安裝與檢驗流程

    3. 系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理
   
    針對造船企業(yè)傳統(tǒng)人工檢測方法的不足，在分段散件中置入電子標(biāo)簽，采用RFID技術(shù)采集散件安裝信息，應(yīng)用SQL Server、Delphi和CAD軟件開發(fā)船體結(jié)構(gòu)散件安裝完整性自動檢測系統(tǒng)。船體結(jié)構(gòu)散件安裝完整l生自動檢測系統(tǒng)由計算機、自動檢測軟件、RFID電子標(biāo)簽(置于分段散件，記載有散件電子編碼、船廠散件編號、分段號、剖面位置、名稱、規(guī)格、數(shù)量和材料批號等信息)、天線、便攜式RFID識別器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口模塊組成。

圖2 船體結(jié)構(gòu)散件漏裝預(yù)警提示界面

    系統(tǒng)的工作原理為，在電子標(biāo)簽中輸入分段散件的相關(guān)信息，包括散件電子編碼、船廠散件編號、分段號和散件規(guī)格型號等，這些貼上電子標(biāo)簽的分段散件在分段完工前上船臺安裝，安裝前，由RFID便攜式識別器自動讀取位置信息，快速顯示散件的安裝位置，工作人員根據(jù)安裝位置的不同進行快速分揀；安裝后，RFID識別器在船臺上再次采集安裝信息，并快速傳輸?shù)?strong>自動檢測系統(tǒng)，如果有漏裝現(xiàn)象，系統(tǒng)會馬上給出預(yù)警提示，如圖2所示，并根據(jù)需要顯示漏裝件的數(shù)量、規(guī)格型號以及漏裝位置，并通過CAD軟件以三維仿真圖像直觀顯示漏裝件所在位置。某船體結(jié)構(gòu)分段安裝智能檢測結(jié)果仿真圖如圖3所示。

圖3 某船體交媾分段安裝智能檢測結(jié)果方針圖界面

如何在防止數(shù)據(jù)外泄的前提下實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸也是系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵問題之一。文獻針對神龍汽車公司JIT供應(yīng)中物料信息采集的特點，提出了采用基于RFID技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集方式實現(xiàn)物料信息的自動采集，有效地提高了信息采集的速度與準(zhǔn)確度，但由于無線網(wǎng)絡(luò)的運用，也大大提高了數(shù)據(jù)采集的成本。為此，筆者選用自帶無線傳輸發(fā)送模塊的便攜式RFID識別器，能以經(jīng)濟、簡單的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，同時通過無線傳輸距離的控制以及傳輸數(shù)據(jù)的加密，保證數(shù)據(jù)的保密性。
   
    圖3顯示的是某船體分段散件安裝情況的三維圖像仿真界面圖，其中漏裝散件(肘板)的位置和形狀在綠色結(jié)構(gòu)背景下以紅色突出顯示，只要該位置該型號的散件有漏裝，這個位置同型號的所有散件都以紅色顯示。
   
    4. 系統(tǒng)功能
   
    系統(tǒng)具有7大功能，其邏輯功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)邏輯功能結(jié)構(gòu)圖

    其中各個子系統(tǒng)主要的功能如下：
   
    (1) 船體結(jié)構(gòu)散件編碼子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)主要處理船體結(jié)構(gòu)散件的編碼工作，其中包括根據(jù)船體安裝生產(chǎn)工序流程對各個安裝結(jié)構(gòu)散件進行編碼規(guī)則的設(shè)計、校驗和實施工作。其主要功能有，編碼規(guī)則的制訂、散件編碼的生成和編碼有效性的驗證。
   
    (2) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護子系統(tǒng) 該子系統(tǒng)主要處理系統(tǒng)運行昕需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護工作，內(nèi)容包括用戶信息維護、船體結(jié)構(gòu)散件信息維護和RFID終端信息維護。其主要功能有數(shù)據(jù)添加、修改和刪除。
   
    (3) RFID終端數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)主要處理RFID設(shè)備中業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的提取工作，內(nèi)容包括對RFID設(shè)備中業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的有效性驗證、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的讀取和歷史數(shù)據(jù)的清除等T作。其主要功能有數(shù)據(jù)校驗、數(shù)據(jù)提取和歷史數(shù)據(jù)清除。
   
    (4) 數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)主要處理船體結(jié)構(gòu)散件安裝進度的總體監(jiān)控工作，內(nèi)容包括船體各個階段安裝T作進度情況分析、結(jié)構(gòu)散件生產(chǎn)使州情況分析等。其主要功能有船體結(jié)構(gòu)散件數(shù)據(jù)查詢、匯總處理和數(shù)據(jù)分析。
   
    (5) 預(yù)警子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)主要處理對漏裝結(jié)構(gòu)散件的安裝提示l_L作，其內(nèi)容包括：根據(jù)RFID終端采集的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的對比，提示相關(guān)結(jié)構(gòu)散件的補裝工作，并給出具體的安裝提示信息，包括安置的結(jié)構(gòu)散件和安裝位置等。它的主要功能有漏裝結(jié)構(gòu)散件預(yù)警提示以及部件安裝信息提示。
   
    (6) 信息查詢子系統(tǒng) 它主要用于相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息的查詢T作，內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)散件安裝情況查詢、各RFID終端運行情況查詢、生產(chǎn)安裝進度查詢以及漏裝部件信息查詢等。其主要功能有數(shù)據(jù)錄入、存儲和查詢。
   
    (7) 報表生成子系統(tǒng)。它主要用于船體結(jié)構(gòu)散件安裝數(shù)據(jù)報表的統(tǒng)計工作，內(nèi)容包括根據(jù)相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計生成散件安裝完整性數(shù)據(jù)報表和檢驗表。其主要功能有數(shù)據(jù)錄入、報表和檢驗表生成、報表和檢驗表打印。
   
    5. 系統(tǒng)接口描述
   
    (1) Delphi前臺開發(fā)與SQL Server后臺數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)接口 Delphi作為當(dāng)今開發(fā)企業(yè)信息管理系統(tǒng)軟件的主流開發(fā)工具軟件，為各種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件提供了良好的接口支持；SQL　Server作為微軟公司的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件領(lǐng)域的主打產(chǎn)品對其提出的ODBC(開放數(shù)據(jù)庫連接)數(shù)據(jù)庫連接接口協(xié)議給出了標(biāo)準(zhǔn)的實現(xiàn)。因此，該系統(tǒng)軟件的開發(fā)對于此部分的接口采用ODBC數(shù)據(jù)源連接的方式予以實現(xiàn)。

   
    
    (2) Delphi前臺開發(fā)與AutoCAD-I 具軟件的接口。AutoCAD從R14版開始引入了Automation技術(shù)，它把全部的系統(tǒng)功能和函數(shù)打包成為一個名為AutoCAD．Application．1 4的Automation Server對象。通過這個對象，應(yīng)用程序可以訪問Auto—CAD全部功能。本系統(tǒng)軟件的開發(fā)對于此部分的接口擬采用該種方式予以實現(xiàn)。

   
    
    其中，通過Delphi前臺控制AutoCAD工具軟件讀取船體結(jié)構(gòu)散件安裝信息的是通過ADODB數(shù)據(jù)源連接方式。
   
    6. 結(jié) 論
   
    船舶質(zhì)量是造船企業(yè)的生命，提高船舶質(zhì)量是提高造船企業(yè)競爭力的重要手段。船體結(jié)構(gòu)分段散件安裝的智能檢測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)散件的快速識別、分階段快速分揀以及快速檢測，有效提高了檢測效率，保證了散件安裝的完整性。開發(fā)和應(yīng)用船體結(jié)構(gòu)散件安裝完整性智能監(jiān)測系統(tǒng)也將成為船舶制造業(yè)必然的發(fā)展趨勢。