物联网在汽车生产过程中的应用

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1、1 引言随着网络科学技术的发展，为了更好的利用互联网技，为人们提供更多的便利，国际电信联盟（ITU）于2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上引用“物联网”这一概念，ITU在报告中指出世界上所有的物体都可以通过因特网行交换信息，无论是从轮胎到牙刷，还是从房屋到纸巾都可以进行信息交流。形象地说，就是将各种感应器嵌入和装备到铁路、隧道、公路、供水系统、桥梁、大坝、油气管道、建筑、电网、房屋、人员等各种你可以想的到的事物中，并且通过互联网普遍连接在一起就组成了物联网1。传统的互联网与物联网相比，物联网有有着显著的特征。第一，物联网系统上用了各种传感器技术3。一个传感器就是

2、一个信息源，不同的信息内容与信息格式是由不同类型的传感器获取的。第二，物联网是建立在互联网技术上的。互联网仍然是物联网的重要基础和核心，物联网必须通过各种网络与互联网相结合之后，才能将事物的信息准确的传输出去，只有当物联网可以适应各种协议和不同架构的网络，才能保证数据的及时性和准确性。除此之外，物联网可以进行智能处理，能够智能控制相应事物。要实以上功能，被纳入物联网的事物一要有信息接收器，二要有传输数据通路，三要有存储功能，四要有CPU，五要有操作系统，六要有应用程序，七要有数据发送器，八要遵循物联网的通信协议，九要有可被识别的唯一编号3。只有符合以上条件事物，才能组成物联网。才能应用在我们生

3、活生产中的各个领域，在环境的监测方面，如二氧化碳浓度的检测；在城市管理方面，如电力系统的控制与管理；交通的智能管理；在生活管理方面，物联网可以应用在智能房屋的建设，个人健康管理，老人的护理，医院对病人的检测等等；在工业生产中，物联网可以将生产过程中产品在各个工位中的信息及时反馈，跟踪处理，以及进行更好的售后服务。物联网还可以应用到产品的生产管理，将传感节点在产品中引入，便可以全程传递产品信息，进而可以精确地了解和掌握产品从原料采购到生产制造，再到包装、运输、销售以及服务的整个供应链上的每一个环节，进而能够将服务实现信息化的管理， 最终降低成本，提高效率和效益2。物联网能够有效实现智能调度管理产

4、品，使生产管理合理化，使消耗降低，从而降低成本，降低运输费用，进而增加企业利润，同时也实现了产品从生产到售后服务的可控性和可视性2。将物联网有效地应用到我们的生活中，需要有几个关键的科学技术，其中最主要的有 RFID射频识别技术；传感网；M2M即Machine To Machine；两化融合，四个关键的科学技术1。 建立一个综合的物联网管理平台，对各种传感信息进行收集，进行分门别类的管理，进行有指向性的传输，与指导，会给我们的生活带来巨大的商机，将物联网应用在生产管理过程中，将会使产品从生产到销售以及售后服务成为一体，将产品的每一个零件，每一步加工信息记录在射频卡中，这将使产品的质量更高，产品

5、的售后服务质量更高。一个有效的真正的物联网要有规模性和流动性，只有具备了一定的规模，物品的智能管理才能发挥作用。由于物品通常都不是静止的，而是运动的，甚至是高速运动的，只有保证物联网具有流动性才能随时实现对事物的监测，并且可以实现与事物的对话以及信息的交流。在现代社会中汽车正逐步成为我们生活不可分割的一部分，我国汽车工业面对加入WTO后的冲击，发展仍然非常迅速。同时在汽车生产过程中也存在着一部分问题。随着近些年的快速发展和汽车应用量得加大,同时有关汽车质量的投诉也在不断增加，6065%是关于产品质量的投诉，35%左右是关于服务方面，就是汽车售后服务的投诉。因而如果想增强我们国家在汽车生产方面的

6、竞争力,我们就必须应用更先进的管理技术与控制技术手段将在汽车生产过程中存在的问题一一解决。因此将物联网有效的应用在汽车生产过程中，不仅有可以提高汽车生产的质量，而且可以有效地进行汽车的售后服务。汽车在生产过程中利用射频技术将生产过程的信息写入射频卡中，记录汽车的各个参数，在生产过程中可以进行远程的管理，一旦参数出现问题，就可以根据相关技术进行改善。将物联网应用在汽车生产过程中，还可以将汽车生产实行责任制，每一辆汽车的射频卡中都有当时生产过程中操作员的相关记录，一旦车辆出现质量问题，可以直接查到相关责任人，这样不仅可以提高售后服务水平，而且提高了生产者的责任心，从而提高了汽车的质量，进而增强了在

7、汽车行业的竞争力。2 射频识别技术在物联网的应用2.1射频识别技术的相关概念2.1.1射频识别技术的定义射频识别技术即RFID（Radio Frequency IDentification）技术，是通过无线电讯号来识别特定的目标并读写相关数据，无需识别系统便可以与特定目标之间建立机械或光学接触的一种通信技术3。2.1.2射频识别技术的原理射频识别技术的工作原理是：当标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊的射频信号，标签就能凭借感应到的电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，或者可以主动发送某一频率的信号，当阅读器读取到信息并进行解码后，将信息送至中央信息系统进行有关数据的处理3。2.

8、1.3射频技术的组成射频识别系统通常由电子标签和阅读器组成。电子标签内存有一定格式的电子数据，作为待识别物品的标识性信息。应用中将电子标签附着在待识别物品上，作为待识别物品的电子标记3。阅读器与电子标签可以按照约定的通信协议互传信息，在通常情况下是由阅读器向电子标签发送命令，当电子标签根据收到的阅读器的命令后，便将内存的标识性数据回传给阅读器3。3物联网在汽车生产过程中的应用3.1汽车总装生产过程图1汽车总装过程图车身从涂装车间传送至总装车间,把车身传送至4号链上,由4号链带动车身向前移动7。汽车在1号链上完成一次内饰的部分装配, 2号链上完成动力总成间歇装配,在3号链上完成二次内饰的连续装配

9、,整车经下线升降机卸至板式带上7。空吊具经5号链与原线空吊具合线输送至高跨处,在高跨处由分流道叉完成空吊具分离,然后由各自输送线送回涂装车间7。在整个装配线上安装有各种信号开关、指示灯以及坡段、超载、急停等保护开关7。在生产线上布置了大量的安全性检测开关, 如驱动站张紧过松或过紧、压力异常等7。图1汽车总装过程图只画出了部分执行器和信号开关。3.2物联网在汽车生产过程中的应用通过对汽车生产总装过程的了解与认识将物联网相关技术与汽车生产总装过程相结合，做出一个简单的架构如图2物联网在汽车生产过程中的应用所示。图2物联网在汽车生产过程中的应用在汽车总装生产过程中，当汽车从涂装车间送入总装车间后，将

10、整个生产流程简单的分为五个工位，每一个工位均有射频识别装置采集信息，工人的信息通过个人的ID卡打卡识别，汽车的先关信息通过无线射频技术进行采集并写入，每一个工位生产的信息，以及生产操作员的信息将全部写入汽车的射频卡中，以便进行信息检索。当整个过程结束后通过后台数据库，可以将生产过程的信息及时传递到上层管理系统中，各个部门根据数据库中的各种数据选择所需数据，进行相关的核算以及做出相关的生产计划，进而控制生产。将生产过程中的人员信息记录到汽车射频卡中，一是为了确保公司生产制度的有效实行，确保生产人员不迟到不早退，按时生产，便于公司对人员进行有效的管理。进而使员工做到不迟到，不早退，不擅自离岗，不串

11、岗，二是将生产实现责任制，在生产过程中汽车无论是在哪一个部位出现问题，都可以查处该工序的操作员，实现生产的问责制，从而增强生产操作者以及生产管理者的责任心。将生产时每一个工序开始操作的时间与完成操作的时间记录采集，一是可以控制整个生产过程，对每一个生产工序进行管理，提高生产效率，减少人员投入，从而降低生产成本，提高生产效率，同时，这样也符合工业工程寻找更快，更好，更省时，更环保的思想。二是通过时间的记录可以简单的测出每一个工位生产所需时间，以及整个生产流程的生产时间，以便进行生产优化。以上是公司内部后台管理所需的数据和一些软件，物联网它是在互联网的基础之上建立的广泛网络，所以互联网仍然是物联网

12、的重要组成部分，是实现物联网的基础。因此，需要在公司内部建立一个网络平台，可以让公司领导在任何时候，任何地点，及时查到公司产品的相关内部资料，及时处理先关事宜。因此需要进行一下的软件制作，包括公司网页的制作，利用VB开发公司生产车间的数据采集软件，以及选择一个合理合适的现场总线平台。4软件开发4.1公司网页的制作4.1.1公司主页图3公司首页如图3公司首页所示公司首页设置了公司简介，公司文化，公司发展，产品展示，后台管理几个部分。公司首页的公司简介，公司文化，公司发展，产品展示，是为公司进行外部宣传，顾客以及浏览网页的网民可以在网页中找到所需产品信息，框架中的视频为公司最新产品的广告，可以适时

13、的进行改变，及时为公司产品进行良好的宣传，同时内部人员可以点击进入后台管理系统，进行公司内部资料的查询以及管理。公司主页的制作编程代码见附录第29页。4.1.2公司简介图4公司简介利用一个很简洁的表格为整个网页做一个简单的布局，后面的背景为自己用PS做的图片，公司的简介可以用很简洁的方式呈献给浏览者。阅读完毕之后可以点击网页右下角的返回主页继续阅读。格式如图4所示。公司简介的制作编程代码见附录第1015页。4.1.3公司发展图5公司发展与公司简介一样采用的同样的网页布局，也是阅读完毕后在网页右下角有一个返回主页，可以继续查询相关资料。该网页的制作编程代码见附录第2129页。4.1.3旗下产品展

14、示图6旗下产品介绍该网页采取的框架比较复杂，开始在制作时用无框表格将网页布局在中间然后再再在小的表格中嵌入同等大小的边框为一得同等尺寸的小边框，然后将图片插入有框表格之中，然后再进行图片以及文字的连接。该网页的制作编程代码在附录第3041页。4.1.4公司后台管理点击进入后台管理会出现一个界面，里面有一个生产流程管理系统，和一个信号反馈数据系统，以生产流程管理系统为例，点击进入之后会出现一个界面如图7所示当进入系统之后出现的界面如图8所示，内部有各个汽车相应的ID号码以及这辆车的负责人和检验员以及各个工位的操作时间，便于上层对流程的改进，以及控制流水线的响应速度。图7后台管理系统登入系统的界面

15、是有两个表格以及一个嵌套表格制作的，它是一个ASP动态网页，它与一个特定的数据库相连，数据库内部有一个特定的管理人群的用户名和密码，由于该系统不可以对外界进行公开，所以该系统没有用户注册这一选项，在登入系统的左边有一个公告栏，公告栏内可以放入登入该系统的相关注意事项，也可以将各个注意事项进行超链接，进行详细阅读。该网页代码见附录第4249页。进入该系统以后可以查到相关数据，进行统计，管理运行后如图8生产数据反馈所示，该动态网页代码见附录第5058页。图8生产数据反馈4.2现场数据采集软件的制作4.2.1数据库的设计为了实现数据的采集，利用VB语言进行编程，需要建立一个数据库。在此选用的数据库用

16、ACCESS创建。（1）新建一个新的ACCESS数据库，改名为汽车生产信息管理表。打开数据库然后点击创建。（2）进入数据库设计界面，编辑各个字段的名称，数据类型，包括数据的字段类型，格式，标题等。如图9汽车生产信息设计展示图表所示：图9汽车生产信息设计展示图表（3）设置完成以后点击“文件”中的保存，会出现另存为字样，然后再输入汽车生产信息管理。（4）输入相应信息如表1所示表1汽车生产信息表名称型号ID号生产时间负责人质检员工位1操作员工位1操作时间工位2操作员工位2操作时间工位3操作员工位3操作时间工位4操作员工位4操作时间工位5操作员工位5操作时间威驰ZSP92L-BEMHKC1111120

17、08/2/1 9:00:00张进孙圆李明新8:00:00曾天宇8:04:00张雨泽8:08:00李英伟8:12:00赵天旭8:16:00威驰ZSP92L-BEMHKC111122008/2/1 9:04:00张进孙圆李明新8:04:00曾天宇8:08:00张雨泽8:12:00李英伟8:16:00赵天旭8:20:00威驰ZSP92L-BEMHKC111132008/2/2 13:45:00张进孙圆李明新13:41:00曾天宇13:45:00张雨泽13:49:00李英伟13:53:00赵天旭13:57:00威驰 ZSP92L-BEPHKC111212008/2/3 10:11:00张进孙圆李明新8

18、:00:00曾天宇8:04:00张雨泽8:08:00李英伟8:12:00赵天旭8:16:004.2.2利用VB软件进行生产信息管理软件的编程 （1）进行控制页面的布局，由于要利用射频技术对汽车的生产信息进行获取，因此信息应该包括唯一可以识别该汽车的ID号码，车的名称，型号，以及生产时间，由于在生产管理过程中要控制生产流程的时间因此要对每一个工位的操作时间进行采集，以确定整个生产过程所需时间，每一个工位完成工作所需要的时间，以便进行生产线的优化。 （2）在控件集中选择Data1，Data1的设置是为了与已建好的数据库进行数据连接。 （3）然后布置各个按钮，搜索，添加，修改，删除，取消，保存，退出

19、。 （4）进行编程设置Data1的属性值，在Connect属性中，选择数据库类型，ACCESS2000。 （5）设置DataName的属性选择数据库存储路径。 （6）设置RecordSource的属性为数据库中新建表的名称汽车生产信息管理表。 （7）然后设置其他文本框的属性值如ID号对应的文本属性名称设为txt_ID，DataSource的属性设为Data1，DataField的属性设为ID,Text的属性设为空。 （8）最后重要的一步进行各个按钮的控制编程，程序位于附录5762页。 （9）编写完成程序之后，运行程序并且调试程序，运行之后如图10所示。图10汽车生产信息采集管理程序运行图4.2

20、.3利用VB语言进行工位信号采集软件的编程为了便于工程师对生产过程中各个工位汽车的压力，张紧力等各种信号进行检测，可以利用该软件结合射频技术把各个工位的信号采集并存入到数据库，其编程过程与生产管理信息采集软件的相似，通过对Textbox控件的Connect、DataName、RecordSource三个属性进行设置，使其与后台数据库进行连接。通过对程序的调试，运行无错误之后进行打包生成.EXE格式，然后进行安装，安装完成后运行图如图11所示。图11工位信号采集4.3射频技术在汽车生产过程中的使用说明在设计过程中，射频识别是整个系统获取数据最总要的一步，将已有的非接触式读写器安放在各个工位，并将

21、接触器与上述用VB语言编写的软件结合使用同一个数据库，形成一个综合的自动添加信息的一个信息管理软件。当汽车在流水线上行驶到相应的工位时，读写器可以直接读出在汽车内射频卡的信息，如汽车的ID号码，汽车的生产负责人，汽车在相应工位的操作时间和操作人员，以及汽车生产过程中的电压信号和张紧力信号，并可以及时的写入该汽车的射频卡内，记录汽车的生产状况，以便及时反馈信息，及时查找信息以保证汽车的生产质量。设备T5557的实验过程：（1） 将非接触型射频设备的USB与电脑相连，将T5557设备的程序打开，进行设备的初始化；（2） 初始化完成后，选择所需要读卡的频率；（3） 设置频率成功以后进行ID卡的搜寻；

22、（4） 寻卡结束后利用已编好的程序进行读卡，读出汽车ID卡内部所带的信息；（5） 读卡完成之后确认信息，此时检验员可以进行相关参数的对照看其是否合格；（6） 读卡完成后开始写卡，在写卡过程中要确保信息的时事性，以便于以后车辆的检测，因为卡的内存是有限的，不可以随便进行写信息这一过程。4.4生产现场的现场总线的选择4.4.1以现场总线为基础的企业管理控制系统的结构在一个现代的企业当中，通信技术已经在市场销售，生产管理，办公室自动化，自动控制等方面承担了很多任务。一个企业的管理控制系统包括包括控制信息，决策信息，市场信息，生产经营信息等。企业控制系统分为三个层次：管理层，控制层和现场层14。如图1

23、2企业管理控制系统图所示。图12企业管理控制系统管理层要实现工厂的生产调度、计划、销售、库存、财务、人事的管理，并且要通过多种途径与外界信息实现数据共享。控制层要将从一线获取的信息进行筛选总结，然后进行调度，改良，优化设计，然后再将信息传送到管理层或者现场。现场层由于要直接和各种设备打交道，要传输各种设备的参数，状态，故障信息等，因此必须保证传输信息的准确性，有效性以及数据的可靠性和时效性。根据各个层次的不同要求必须保证根据对不同的数据量，不同的传输的时间要求，来选择不同的传输媒介。根据表2所示对不同的层次选用不同的通信媒介。表2 不同层次下对通信的要求层 次不同层次下对通信提出的要求传输数据

24、量传输时间管 理 层MbyteMins控 制 层Byte-Kbytesms现 场 层Byte-bitems4.4.2现场总线存在的问题（1） 如何确保通信的实时性与确定性现场的的监督与控制系统应该能够及时的在规定时间内传输现场过程信息和操作管理信息，根据不同的应用要求影响时间也不同，工业控制中的影响时间通常在毫秒量级 4。（2）确保系统具有高质量的可靠性 按照一般的要求现场总线的数据误码率应该小于十的负八次方，而且应该有较强的检测和纠错能力，关键的软硬件应该有必要的冗余，发生故障时可以在线切换4。 （3）如何保证系统有较好的可扩展性 包括网络的应用扩充，网络容量扩充，以及网络配置灵活等4 。（

25、4） 如何保证系统具有较强的环境适应能力 工业环境下，干扰包括电源干扰，电磁干扰，雷电干扰，地电位干扰等等，要求现场总线在恶劣的环境下仍能正常工作4。4.4.3选择现场总线艾默生公司旗下有最佳的智能交流驱动器unidrive sp，它有标配的安全功能，符合全球EMC滤波器标准，有保证生产线连续运行的备用电源方案，有集成的智能性和灵活性提供高性能的自动化，整个系统可以提供一个控制平台以及现场总线通信，包括工业以太网、现场总线网络以及伺服网络通信。5总 结物联网与其关键技术诸如物体标识及标识追踪、无线定位等新型信息技术应用，能够有效实现生产的智能调度管理、整合生产核心业务流程，加强生产管理的合理化

26、，降低生产消耗，从而降低生产成本，增加利润。物联网将加快现代汽车生产技术的发展，增强生产的可视性和可控性。通过在汽车生产中引入物联网技术。对生产装配全程传递和服务实现信息化的管理，最终提高生产效率和效益。在整个毕业设计的过程中这次毕业设计让我更加熟悉了从理论到实践的跨越。从当初的查阅图书，到现在的网站以及软件的成功运行，这中间有很多值得回味的地方。这次的设计，从选题到实现，几乎都是自己独立完成的。从前台网页设计的实现，到后台代码的编辑，我用到的软件主要有word、photoshop、dreamweaver、Visual Basic等，并首次运用Visual Basic语言，开发了这个简单的现场

27、信息系统。在系统的开发过程中，多门以前感觉很抽象的课程，如数据库，网络技术与应用，在脑海中逐步形成系统。整个过程中，我都力求规范化和文档化，努力让自己以前学的知识运用到毕业设计中，尽量保证整个设计的进度和质量，顺利完成这次的毕业设计，为自己的大学生涯画上一个完美的句号。虽然很多错误被克服了，但是系统中难免还有很多不足之处，希望各位评委老师和同学给予指正与建议。我相信，只要肯努力钻研，就可以掌握自己想要学习的一切知识。参 考 文 献1 李航， 陈后金。物联网的关键技术及其应用前景J .中国科技论坛，2011. 1(1) :81852 郝中超， 论物联网时代电子商务有形商品物流过程的优化管理J.

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