Abstrak: Mengingat permasalahan terkini terkait metode pengumpulan data yang ketinggalan zaman dan kurangnya metode pemantauan status produksi di bengkel manufaktur mesin pertanian, sebuah solusi aplikasi berbasis teknologi identifikasi frekuensi radio (RFID) diteliti. Pertama, berdasarkan analisis status produksi perusahaan saat ini, diusulkan skema pengumpulan data dan arsitektur pendukung jaringan berbasis teknologi RFID; kedua, dikembangkan sistem pelacakan status pekerjaan yang sedang berlangsung melalui platform Visual Studio 2017 dan bahasa C#; terakhir, mesin pemotong jagung dipilih sebagai objek penelitian untuk mewujudkan penerapan perangkat keras di lokasi produksi dan melakukan eksperimen pada proses produksinya; kasus eksperimen menunjukkan bahwa sistem dapat bekerja dengan cepat dan stabil, membantu perusahaan mencapai pengumpulan data secara real-time dan pemantauan visual status produksi, memverifikasi kelayakan dan efektivitas metode yang diusulkan. Kata kunci: bengkel manufaktur mesin pertanian; identifikasi frekuensi radio; pengumpulan data; pemantauan visual


Radio Frequency Identification (RFID) adalah teknologi identifikasi otomatis tanpa kontak yang dapat secara otomatis mengidentifikasi objek diam atau bergerak yang dilengkapi dengan tag elektronik. Sebagai bagian penting dari Internet of Things, teknologi ini telah mendapat perhatian besar di dalam dan luar negeri, dan telah dipelajari secara mendalam oleh para sarjana dalam dan luar negeri dalam berbagai aspek seperti manajemen gudang, pengenalan identitas, dan pengendalian produksi. Selain itu, dibandingkan dengan teknologi pemindaian barcode tradisional, teknologi RFID memiliki karakteristik identifikasi massal jarak jauh, kecepatan pemrosesan informasi yang cepat, dan kemampuan adaptasi yang kuat terhadap lingkungan, sehingga keunggulan aplikasinya dalam pengumpulan data bengkel manufaktur, pemantauan proses produksi, dan bidang lainnya semakin jelas, memberikan dampak besar pada perkembangan informatisasi dalam manufaktur diskrit tradisional [1]. Saat ini, para sarjana dalam dan luar negeri telah melakukan beberapa penelitian teoritis tentang aplikasi teknologi RFID: Literatur [2] merangkum model aplikasi teknologi RFID dalam manufaktur diskrit. Literatur [3] merangkum esensi aplikasi RFID: memantau perubahan status sumber daya manufaktur dan mengumpulkan data terkait yang berhubungan dengan perubahan tersebut; dan mengusulkan model pengumpulan data proses kerja berdasarkan RFID. Menurut struktur kode EPC pada tag elektronik, literatur [4] mengusulkan aturan pengkodean untuk mengasosiasikan sumber daya manufaktur untuk mencapai asosiasi statis dan asosiasi dinamis dari proses pengolahan sumber daya manufaktur. Literatur [5-6] mengusulkan algoritma penyebaran optimasi pembaca RFID, yang dapat digunakan dalam kondisi terbatas. Mendapatkan area cakupan maksimum dalam ruang. Literatur [7] mengusulkan kombinasi teknologi RFID dan sistem manajemen gudang, dan mengembangkan algoritma seleksi dalam sistem manajemen inventaris RFID untuk memaksimalkan efisiensi penanganan material dan mengurangi biaya operasional. Literatur yang disebutkan di atas mengusulkan berbagai model aplikasi dan penelitian algoritma simulasi berdasarkan teknologi RFID, tetapi semuanya berfokus pada penelitian teoritis dan kurang penelitian yang dikombinasikan dengan masalah produksi aktual perusahaan. Oleh karena itu, terdapat fenomena bahwa "penelitian aplikasi tertinggal dari penelitian teoritis". Berdasarkan penelitian para sarjana yang disebutkan di atas, dikombinasikan dengan status produksi perusahaan mesin pertanian di Xinjiang, solusi aplikasi RFID untuk bengkel manufaktur mesin pertanian diusulkan. Konfigurasi perangkat keras dan pengumpulan data real-time RFID diimplementasikan di sekitar alur proses dan batch produksi dari proses produksi barang setengah jadi, dan platform pemantauan berbasis arsitektur C/S dikembangkan melalui platform Visual Studio 2017 untuk mencapai pemantauan visual proses produksi.

2 Analisis Status Produksi dan Persyaratan Aplikasi 2.1 Analisis Status Produksi Perusahaan Xinjiang M adalah perusahaan yang bergerak di bidang manufaktur mesin pertanian dan peternakan. Setelah investigasi dan analisis, proses produksi mesin pemotong jagung terutama dilakukan melalui pemrosesan fisik dan perakitan. Proses perakitan terutama dibagi menjadi empat bagian kerja. Rangka cangkang pertama kali dipasang di jalur perakitan. Setiap kali mencapai stasiun perakitan, pekerja memasang bagian-bagian yang sesuai dengan persyaratan perakitan yang sesuai hingga keluar dari jalur produksi. Proses perakitan kompleks dan terdapat banyak jenis material. Terdapat dua masalah utama: (1) Metode pengumpulan data ketinggalan zaman. Peralatan sudah tua dan tingkat informatika masih tertinggal. Penanggung jawab bagian kerja perlu mencatat informasi perakitan secara manual ketika produk keluar dari jalur produksi. Tidak mungkin untuk mendapatkan data real-time dari proses produksi, dan tidak mungkin untuk menganalisis kapasitas produksi dengan menganalisis data historis. Misalnya, perbedaan tingkat keahlian pekerja menyebabkan perbedaan besar dalam waktu penyelesaian setiap proses, sehingga mengakibatkan operasi jalur produksi yang tidak seimbang. (2) Masalah pengawasan real-time terhadap kemajuan produksi. Manajer bengkel tidak dapat memahami informasi kemajuan produksi produk saat ini secara real-time dan perlu terus-menerus memeriksa status lini depan bengkel, sehingga mengakibatkan efisiensi kerja yang rendah serta pemborosan waktu dan biaya. 2.2 Analisis kebutuhan aplikasi Semakin banyak akademisi dan perusahaan menyadari pentingnya menggabungkan analisis teoritis dengan kondisi produksi perusahaan. Oleh karena itu, di sini kami mempelajari manajemen informasi proses produksi melalui kombinasi teknologi RFID dan proses produksi. Isi spesifiknya adalah sebagai berikut: (1) Mengumpulkan data real-time dari proses produksi melalui teknologi RFID untuk mencapai transmisi data produk tanpa kertas dalam proses produksi, dan menghilangkan ketidaktepatan waktu dan kerentanan kesalahan dari metode pengumpulan manual tradisional. (2) Tingkat keahlian pekerja yang berbeda menyebabkan perbedaan besar dalam waktu pemrosesan, dan waktu pemrosesan setiap stasiun tidak dapat distandarisasi, sehingga mengakibatkan pemborosan waktu dan biaya. Waktu pemrosesan real-time diperoleh melalui teknologi RFID secara real-time, memberikan dukungan data untuk analisis kapasitas produksi perusahaan di kemudian hari. (3) Mewujudkan pengelolaan data terpadu dengan membangun sistem pendukung jaringan bengkel, mengembangkan platform pelacakan kemajuan pekerjaan, dan mencapai pemantauan visual proses produksi.

3. Desain solusi aplikasi berbasis RFID
3.1 Desain skema pengumpulan data Pengumpulan data secara real-time merupakan dasar untuk pelacakan status produk secara real-time dalam proses produksi, dan proses pengumpulan data menyertai seluruh proses produksi. Gagasan pengumpulan data spesifik adalah sebagai berikut:
3.1.1 Tahap persiapan operasi Sebelum operasi, material dan tag RFID perlu dihubungkan. Pertama, tulis informasi produk dan informasi alur proses ke dalam tag RFID, tetapkan ID sementara pada produk untuk identifikasi unik, dan selesaikan inisialisasi tag RFID. Kemudian, tempelkan label pada model produk. Setelah berhasil memasukkan informasi, Anda dapat bersiap untuk operasi online.
3.1.2 Tahap Operasi Perakitan Siapkan titik pengumpulan data di setiap proses, yaitu, pasang antena RFID. Ketika produk dalam proses tiba di stasiun perakitan, pembaca membaca informasi proses pada tag melalui antena RFID dan memperoleh informasi status pemrosesan saat ini. Ketika pekerja menyelesaikan proses dan hasil pemeriksaan kualitas "memenuhi syarat", data pada label akan diperbarui secara otomatis sesuai dengan informasi proses. Proses di atas akan diulang sampai semua proses selesai, menunggu untuk memasuki bagian debugging. 3.1.3 Tahap Debugging Setelah pekerjaan perakitan produk dalam proses selesai, tahap debugging seluruh mesin akan dimulai. Jika debugging gagal, status pemrosesan produk dalam proses akan diperbarui menjadi "Pengerjaan Ulang". Setelah pengerjaan ulang selesai, tahap debugging akan dimulai sampai debugging berhasil; jika debugging berhasil, informasi status pemrosesan akan diperbarui menjadi "Debugging Berhasil".
3.1.4 Akhir pekerjaan Setelah semua operasi perakitan selesai dan seluruh mesin berhasil di-debug, data secara otomatis dikirimkan ke server basis data melalui middleware untuk penyimpanan. Semua tag dipulihkan dan informasi tag dihapus secara bersamaan untuk proses daur ulang tertentu.

3.2 Prinsip pelacakan status material Informasi pelacakan status material [8] mencakup informasi material dasar dan informasi status material. Informasi material dasar seperti nama material, kode material, model spesifikasi, batch produksi, dll.; informasi status material seperti informasi status perakitan, informasi stasiun kerja, waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan proses, dll. Dengan memasang titik pengumpulan data RFID di setiap stasiun kerja, informasi perubahan status produk selama produksi di stasiun kerja tersebut dapat ditangkap hingga semua proses selesai. Seluruh proses mewujudkan sinkronisasi aliran fisik dan aliran informasi.

3.3 Arsitektur Pendukung Jaringan Sistem Berdasarkan skema pengumpulan data RFID, arsitektur pendukung jaringan sistem dirancang [9], seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Lapisan pengumpulan data langsung berhadapan dengan lokasi produksi bengkel melalui terminal pengumpulan data RFID untuk mewujudkan pengumpulan dan penyimpanan data produksi. Data yang mendasarinya kemudian diunggah ke server basis data melalui middleware RFID dan LAN bengkel; lapisan pemrosesan data menyediakan dukungan data untuk lapisan aplikasi setelah menyelesaikan pemrosesan data asli; lapisan aplikasi perusahaan digunakan untuk mendukung modul fungsional seperti pemantauan proses produksi dan kueri informasi historis. Data proses produksi juga dapat diberikan ke sistem lain melalui Web Service atau Extensible Markup Language (XML). Manajer perusahaan dapat secara langsung atau tidak langsung memperoleh informasi produksi secara real-time melalui integrasi dengan sistem MES. 272 ​​Fan Yuxin dkk.: Penelitian tentang Aplikasi Teknologi Identifikasi Frekuensi Radio di Bengkel Manufaktur Mesin Pertanian Edisi 5 Gambar 3 Arsitektur Pendukung Jaringan Sistem Gambar 3 Arsitektur Pendukung Jaringan Sistem

4 Implementasi Sistem Berdasarkan skema pengumpulan data dan struktur sistem di atas, melalui platform Visual Studio dio2017 dan bahasa pemrograman C#, dan dengan mengacu pada file konfigurasi API yang disediakan oleh pengembang peralatan [10], sebuah platform pelacakan status pekerjaan bengkel manufaktur mesin pertanian dikembangkan, menggunakan basis data SQL Server untuk menyimpan data produksi dan manufaktur. Untuk memastikan real-time dan keamanan data, sistem dikembangkan menggunakan arsitektur C/S. Desain modul fungsional sistem, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Ini terutama mencakup modul pengumpulan data, pemantauan status produksi, statistik informasi real-time, dan kueri data historis. Gambar 4 Diagram Arsitektur Fungsional Sistem 4.1 Modul pengumpulan data Pengumpulan data adalah inti dari sistem, termasuk inisialisasi tag dan akuisisi data. Artinya, data yang dikumpulkan disimpan dalam basis data melalui perangkat pengumpulan data, dan kemudian melalui analisis dan pemrosesan data, dukungan data diberikan untuk pemantauan status produksi. 4.2 Pemantauan status produksi: Ketika produk yang diberi tag memasuki area pemindaian antena, informasi dasar dan informasi status produksi produk diperoleh, dan status produksi barang dalam proses dipantau secara real-time; rencana produksi diumpan balik secara real-time melalui nomor batch produksi barang dalam proses. Jadwal penyelesaian. 4.3 Statistik informasi real-time: Statistik real-time tentang jumlah total operasi online, kuantitas yang selesai, dan kuantitas yang sedang dirakit dari seluruh jalur perakitan; statistik tentang kuantitas berbagai produk menurut stasiun kerja, kategori produk, dan rencana produksi. 4.4 Kueri data historis: Statistik data historis produk yang diproduksi berdasarkan waktu penyelesaian, spesifikasi dan model produk, nomor rencana, dan kode produk. 5 Verifikasi kasus: Percobaan ini mengambil proses perakitan mesin pemotong jagung sebagai contoh. Konfigurasi perangkat keras RFID dari jalur produksi ditunjukkan pada Gambar 5. Pembaca mengumpulkan dan menulis data ke tag dengan menghubungkan ke antena RFID, dan kemudian terhubung ke komputer host untuk membentuk jaringan area lokal. Komputer host menerapkan pengaturan parameter perangkat keras RFID dan komunikasi data dengan pembaca. Pembaca/penulis RFID, tag RFID, komputer host, mesin pemotong jagung, antena RFID. Gambar 5 Diagram konfigurasi lokasi RFID. Gambar 5 Tata Letak Lokasi RFID. Mesin pemotong jagung memiliki empat bagian perakitan, dan setiap bagian dilengkapi dengan antena RFID. Dengan mengambil proses perakitan mesin pemotong sebagai objek penelitian, kode material yang sesuai dengan mesin pemotong adalah 202031506250001, model spesifikasi adalah QS-3150, dan rencana produksi adalah 202006-01. Tabel rute proses yang sesuai ditunjukkan pada Gambar 6. Perlu dicatat bahwa karena kompleksitas lingkungan di lokasi, konfigurasi peralatan RFID akan terpengaruh. Untuk memastikan efisiensi pembacaan antena RFID, label elektronik ditempelkan di sisi casing yang dekat dengan antena untuk memastikan bahwa setiap proses perakitan dapat dibaca. Gambar 6 Bagan Alur Proses Perakitan Mesin Pemotong Jagung Mhopper Gambar 7 Antarmuka Operasi Sistem Sebelum merakit pemotong, pasang tag RFID dan masukkan informasi awal, seperti nama produk, kode, nomor rencana produksi, dll. Setelah inisialisasi tag selesai, siap untuk produksi online. Ketika produk memasuki proses pertama, RFID membaca informasi tag dan memperoleh informasi lokasi saat ini dan informasi status. Pada saat yang sama, ia mencatat waktu mulai. Ketika pemotong menyelesaikan proses, ia secara otomatis memperbarui informasi label dan mencatat waktu penyelesaian, dan seterusnya hingga debugging selesai. Pada saat yang sama, data yang dikumpulkan disimpan dalam basis data, dan tag akhirnya didaur ulang. Antarmuka program menampilkan seluruh proses yang disebutkan di atas secara real-time, dan juga dapat secara akurat menampilkan status penyelesaian proses saat ini dan rencana produksi, serta menghitung waktu penyelesaian setiap proses, jumlah online setiap model produk, jumlah yang selesai, dan informasi lainnya.