基于智能手机的现场质量检验数据采集系统研发.docx
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基于智能手机的现场质量检验数据采集系统研发
上海电机学院
毕业设计(论文)
课题基于智能手机的现场质量检验
数据采集系统研发
学院商学院
专业工业工程
年级BE0907
学号0910********
姓名吴唐越
导师李成
定稿日期:
2013年5月5日
摘要
产品质量检验数据大量存在于生产加工现场,是质量管理和质量控制的基础。
其中,只有少量实现了自动检测或数字化检测,而大量的现场质量检验数据的采集方法仍然是传统的人工纸笔记录,存在不及时、不准确、辅助信息缺失、需要二次录入计算机系统等诸多问题。
本文是在上海大学生科学创新的课题基础下完成的,实现以Android智能手机为手持现场质量检验数据采集器、3G/WIFI网络为传输数据的现场质量检验数据采集方法,帮助质量检验人员非常方便的采集、处理现场质量检验数据。
与传统的人工采集方法相比,本方法具有很好的移动性、便捷性,较好的解决了现场质量数据采集的难题,为实现质量信息化管理奠定了坚实的基础。
现场质量检验数据采集方法是由智能手机端和后台服务器端两部分组成,使用本地或远程的通信方式(3G/WIFI)连接而成,与现有的管理信息系统(MIS)实现实现信息共享与集成。
弥补了原有纸笔采集的效率低下,无法可视化的缺点,将工业现场和后台管理连接起来,实现了实时化,数字化的操作。
本文从现场质量检验的背景和现状入手,总结已有方法数据采集的不及时、不准确等缺点,利用智能手机的信息交互便捷性和软件可扩张性,从技术上解决现场数据采集的不足。
之后,从智能手机的软件出发,从信息技术的角度,详细阐述现场质量检验数据采集系统的分析和设计,改进现场质量检验的不足。
尤其从:
软件结构,软件功能模块等方面描述软件的设计。
此外,本文还介绍了该系统的实现与应用,详细描述了该系统的使用方法与步骤,以及简要描述该系统拓展后的需求和应用领域。
关键字:
智能手机,android系统,现场质量检验,数据采集,软件结构
ABSTRACT
Productqualityinspectionsnumerouslyexistinthelocalmanufactories;theyarethebasicofqualitymanagementandqualitycontrol.Whilefewfactoriesusetheautomaticdetectionanddigitalmeasurement,mostofothersstillusethetraditionalpaper-pendatacollection.Thismethodcausesun-timely,incorrectly,lostofthesubsidyinformation.
ThesubjectoftheShanghaiUniversityStudents’ScientificInnovationauxiliarycompletesthispaper.Itusesandroidsmartphoneastheon-sitequalityinspectiondataacquisition、uses3G/WIFInetworktransmitstheon-sitedata.Thismethodhelpsthequalityinspectorcollecttheon-sitequalitydataconventanddealitrapidly.Incontrasttothetraditionalmethod,thiswayhasagoodmobilityandveracity.Itcandealthelocaldatacollectionproperly.Additionallyitlaysthefoundationforthequalitymanagementinformationsystem.
Themethodofon-sitequalityinspectiondatacollectioniscomposedwiththesmartphoneandserver-side.TheyconnectbytheInternetorIntranet.Inadditiontheyshareandintegrateinformationwiththeexistingmanagementinformationsystem(MIS).Itchangestheinefficientandun-visualizedatacollectionbyusingthetraditionalway.
Thispapercoversfromthebackgroundandcurrentstatusoftheon-sitequalityinspection.Summarizingtheexistingmethodsofdatacollectionisnottimely,inaccurate.Usingthesmartphoneinformationexchangeconvenienceandsoftwareexpansionarytocorrectshortcomingsoftheon-sitequalitydatainspection.Thenfromthesmartphonesoftware,elaborateon-sitequalityinspectionanddataacquisitionsystemsanalysisanddesignandimprovethelackofon-sitequalityinspection.Especiallyfromsoftwarestructureandsoftwarefeaturesdescribethesoftwaredesigning.Additionally,Thisarticlealsodescribestheimplementationofthesystemandapplication,detaileddescriptionofthemethodsandstepsoftheuseofthesystem,aswellasabriefdescriptionoftheexpansionofthesystemdemandandapplications.
Keywords:
smartphone,Android,on-sitequalityinspection,datacollection,softwarestructure
目录
第一章绪论1
1.1现场质量检验数据采集概述1
1.2基于智能手机的现场质量检验数据采集系统的优势2
1.3论文主要工作3
第二章相关基础知识介绍5
2.1现场质量管理的作用5
2.2现场质量检验数据5
2.3设备选型7
第三章系统分析与设计11
3.1基于智能手机的现场质量检验数据采集系统开发模式11
3.2基于智能手机的现场质量检验数据采集系统结构13
3.3基于智能手机的现场质量检验数据采集功能模块15
第四章系统实现与应用17
4.1基于智能手机的现场质量检验数据采集系统的实现17
4.2基于智能手机的现场质量检验数据采集系统的应用19
第五章结束语20
参考文献21
致谢23
第一章绪论
1.1现场质量检验数据采集概述
1.1.1现场质量检验数据采集简述
现场质量检验数据采集是保证企业尤其是大型制造企业质量能力的基础工作和重要环节,通过采集加工现场的数据,通过后台管理系统加以判断就可以得到该批次产品合格有否,以保证合格品继续生产,而未达到标准的产品则需要根据加工守则返工。
保证产品质量达标,将企业的损失降低到最小。
为了起到强效监管和保证产品如期完成,现场质量检验员需要在每个产品加工完成后立即来到加工现场进行质量检验。
记录产品的加工数据,回到控制中心通过后台系统的分析给出产品的合格性能,同时后台信息系统将数据和结果存档。
现场质量检验员根据判断结果给出产品紧接的要求。
根据统计数据所得,现场检验完善的企业产品的质量一般普遍较高,反之亦然。
但是,由于现场质量检验检验周期长,检验步骤多,检验人员责任心良莠不齐,所以导致检验的结果可信度不高,甚至有些企业和人员基本放弃了现场质检。
所以,需要建立现场质量检验数据采集机制,开发一套软件,降低质量检验的难度,加快数据采集速度,减少人力在过程中的参与力度,可以保证现场质量检验在工业生产中有效的进行。
1.1.2现场质量检验数据采集产生背景
传统的现场质量检验是纸笔式的,即,质量检验员带着纸和笔来到加工现场,将加工数据用纸和笔记录下来,该方式存在着人为因素多、信息反映不及时、无法监督巡检人员工作状态等明显缺陷。
目前大多数大型装备制造企业都会使用该种方式采集现场质量检验数据。
为了保证这类企业现场质检可以顺利进行,减少不必要的经济损失,改革传统落后巡检方式变的越来越迫切了。
如今大部分具有些经济能力的制造业企业,可以利用测量仪器自动采集数据,但是数据采集仍然是个烦恼的问题,即使仪器已经具有RS232/485等接口,但仍然在使用一边测量,一边手工记录到纸张,最后再输入到PC中处理的方式,不但工作繁重,同时也无法保证数据的准确性,常常管理人员得到的数据已经是滞后了一两天的数据;而对于现场的不良产品信息及相关的产量数据,如何实现高效率、简洁、实时的数据采集更是一大难题。
在那些单间小批的半自动化大型件工业企业现场质检问题尤其突出。
这些企业加工部件不易运输,需要质量检验员来到现场拿着如图1所示的检验单,来到加工现场,记录下加工部件的加工数据,然后录入到控制中心才可以得出该部件合格与否。
这个过程中不仅浪费零件的加工时间,而且极易发生检验错误以及检验员的懈怠。
图1质量检验单
1.1.3现场质量检验数据采集的发展趋势
随着网络技术和微电子的发展,android,ios,windowsphone等一系列操作系统为手机智能软件的开发提供了很好的平台,使得手机从单一的通讯设备变为一个信息传递的中间媒体。
然而在工业现场使用到智能手机的应用还是比较少的。
实际上只要对智能系统稍加利用和开发,就可以很大程度上的代替原先效率低下的纸笔数据采集了。
智能手机手机的发展改变了原来工业现场的运转规则,基于“移动信息平台”的概念,通过本地和远程通信方式(3G/WIFI),将工业现场和后台管理信息系统(MIS)连接起来。
形成了工业现场和控制中心的实时信息交换。
现场质量检验数据采集信息系统的建立则可以达到一下三点,第一是可以使用通信功能,将加工现场和后续处理连接,减少数据传递中的时间浪费。
第二是减少数据录入的步骤,将原来的记录质量检验单直接去除,将质量检验数据直接分析。
第三是降低质量检验员在质量检验中的参与时间,降低人情绪化对于质量检验的可靠性。
达到此三点,现场质量检验数据采集基本可以落实到生产中去。
1.2基于智能手机的现场质量检验数据采集系统的优势
与传统巡检形式相比,基于智能手机的现场质量检验数据采集具有几大优势:
减少现场质量检验数据采集的缺勤率,减少录入工作量,减少系统成本。
通过android智能手机记录现场质量检验数据,使得现场质量检验员的考勤变成了子化、信息化、标准化。
控制中心通过3G/WIFI接收智能手机传来的现场采集得的数据,完成判断,将原始数据和判断结果储存,并将判断结果和后续操作,通过3G/WIFI发送回手机。
因此,整个现场质量检验完全可以通过一个手机和后台管理信息系统得到解决。
系统安装简单,连接方便。
由于采用的是本地和远程通信方式(3G/WIFI),因此,不需要额外的安排管线支持系统的运行。
在维护时也不需要对原有MIS大作修改,只需要使得原有的控制中心收集通信信息即可。
增加过程中的及时性和准确性。
通过智能手机的一次录入,降低了原先需要纸笔采集的录入次数,辅助以网络系统的介入。
基于智能手机的现场质量检验数据采集系统的推广和应用,必将大大提高现场质检的及时性和可靠性,切实的提高了现场质量检验的效率和保证了检验的准确性,保障整个生产环节的质量可靠度。
与传统的检验相比,基于智能手机的现场质量检验数据采集系统在实现原理、可靠性、实用性和可扩展性等诸多方面存在显著优势,如表1所示:
表1基于智能手机的现场质量检验数据采集的优势
基于智能手机的现场质量检验数据采集
纸笔现场质量检验数据采集
基本原理
利用智能手机识别产品,录入现场采集数据,通过3G/WIFI发送至控制中心MIS系统,经过处理、储存,将后续操作要求传回手机。
质检员携带纸笔来到采集现场,记录现场采集数据,回到控制中心,录入MIS,MIS得出数据的合格性能,质检员根据回馈结果和操作守则,确定该批次产品的后续操作,回到现场再下达命令。
先进性
集成了智能手机,3G/WIFI网络和MIS系统,无缝的连接了加工现场和控制中心,实现了无纸化办公。
虽然数据判断由MIS完成,但是仍然需要带着纸笔去往现场采集数据,工作繁杂,易出错,效率低下等问题。
可靠性
基于智能手机完成现场采集,产品自动识别,数据传输安全,可靠性高。
纸笔检验需要人力资源大,产品识别依靠人,数据传输缓慢,易产生检验人员的厌烦感,可靠性低。
扩展性
基于智能手机开发,扩展性大。
使用纸和笔记录,扩展性能差。
经济性
智能手机价格以十分低廉,且一次投入,长期使用,软件可安装多台手机。
人力投入大,效率低,纸张浪费。
1.3论文主要工作
基于目前大型装备制造成为中国的大力发展之一,将先进的技术和实际情况结合起来,本论文主要讨论一下几点:
1)对现场质量检的历史进行介绍,分析对比新一代现场质检和历史上的不同之处。
2)对现场质量检验数据采集系统进行分析,阐述相关的开发技术和开发模式,同时阐述设备选型的要求。
3)阐述现场质量检验数据采集系统方案与实现,分析系统结构,明确系统模块。
4)运用现场质量检验数据采集系统,展望其未来在工业现场中的应用。
第二章相关基础知识介绍
2.1现场质量管理的作用
现场质量管理又称制造过程质量管理、生产过程质量管理,是全面质量管理中一种重要的方法。
它从原材料投入到产品形成整个生产现场所进行的质量管理。
由于生产现场是影响产品质量的5M1E(人、机器、材料、方法、环境、测量)诸要素的集中点,因此搞好现场质量管理可以确保生产现场生产出稳定和高质量的产品,使企业增加产量,降低消耗,提高经济效益。
国内外许多企业应用现场质量管理这一方法,取得了稳定和提高产品的效果。
现场质量管理主要内容是:
建立质量指标控制体系;加强生产原料及工序在制品质量的管理;根据生产现场的实际需要设置管理点;做好生产现场的质量检测工作;加强现场信息管理。
现场质量管理是全面质量管理中一种重要的方法,它是从原材料投入到产品形成整个生产现场所进行的质量管理。
由于生产现场是影响产品质量的5MIE(人、机器、材料、方法、环境、测量)诸要素的集中点,是产品形成过程最直接的第一线质量管理,对产品的一致性影响最大、最直接,如果管理不好,一些低级的错误,都会导致致命的故障。
因此,搞好现场质量管理是确保生产出稳定和高质量产品的关键,必须引起重视,其重要性主要有:
1)是提高产品的符合性,确保产品一致性;
2)是实现产品零缺陷的基本手段;
3)是形成产品质量的第一道关,跳过了它,就会出现劣质产品;
4)是以预防为主,最经济、稳定地保证工序质量的一种好方法;
5)能促进全员参与、改善工作环境和提高员工素质;
6)能提高效率和降低成本;
7)是展示企业水平和良好形象的重要手段。
2.2现场质量检验数据
2.2.1现场质量检验
现场质量检验是对现场实体的一个或各个特性进行的,诸如测量、检查、试验和度量,并将结果与规定的要求相比较,以及确定每项特性合格情况等所进行的活动。
现场质量检验可以对生产中的产品具有以下职能:
鉴别职能、把关职能、预防职能、报告职能、改进职能、监督检验职能。
现场质量检验步骤:
1)根据产品技术标准明确检验项目和各个项目质量要求;
2)规定适当的方法和手段,借助一般量具或使用机械、电子仪器设备等测定产品;
3)把测试得到的数据同标准和规定的质量要求相比较;
4)根据比较的结果,判断单个产品或批量产品是否合格;
5)记录所得到的数据,并把判定结果反馈给有关部门,以便促使其改进质量。
然而,现场质量检验在企业中的重视程度普遍较低,一方面现场质量检验耗时较大,对于企业的生产加工的进度会带来一定的增加。
从现在比较普遍的执笔现场质量检验来看,一般需要花费不少于1/8的工时完成一道加工工序的现场检验。
所以,从经济利益考虑,企业一般不愿意对于每一道工序都提供现场质检。
现场质量检验需要花费的人力较大,企业一般对于一道工序一般花费不少于2个人次。
此外,即使企业愿意花费时间和人力资源用于现场质量检验,但是质量检验员的资质也存在着参差不齐,每个人对于现场质量检验的熟悉程度不同,对于这项工作的投入不同,会导致现场质量检验的效果产生质的区别。
从而,更容易使得企业进入产品质量无法保障的程度。
2.2.2现场质量检验数据
现场质量检验数据是现场质量检验中的一个重要测量环节。
现场质量检验数据的采集,可以定量化的现场质量检验,帮助质量检验员和管理人员从数据中有效的判断产品质量,为后期加工提出意见。
现场质量检验数据的采集为科学化的质量管理的基础。
企业现场质量检验数据的作用有:
1)企业最高管理者实施科学决策的基础;
2)企业质量把关的根据;
3)调节控制产品质量的手段;
4)质量管理奖惩的依据;
5)有利于质量管理档案的建立。
现场质量检验数据在生产加工中起到了非常大的作用,无论从提供合格产品质量合格性的依据还是提供产品设计的辅助都是加强企业管理的最基础的参考数据。
然而,在现场质量检验数据采集的全面性;及时性;准确性;适用性;统一性却非常难保证。
一方面,现场质量检验数据采集需要仪器支持,此外,还需要即时将采集数据传输并分析。
这两个部分都需要一定的支持。
现场质量检验数据要求:
全面性;及时性;准确性;适用性;统一性。
因此,现场质量检验数据的采集就变的十分重要了。
2.3设备选型
2.3.1智能手机的发展史
智能手机的兴起需要回溯到上个世纪末叶。
手机巨头摩托罗拉在1999年岁末推出了一款名为天拓A6188的手机,可不要小看这款A6188,它正是现在如日中天的智能手机的鼻祖。
A6188集两大纪录于一身:
它是全球第一部具有触摸屏的手机,它同时也是第一部中文手写识别输入的手机,该设备作为拥有wap1.1的PDA设备,突破性的解决了掌上设备的信息传输问题。
时隔一年之后,来自北欧的爱立信推出了R380sc手机。
R380sc采用基于Symbian平台的EPOC操作系统,同样支持WAP上网,支持手写识别输入。
诺基亚公司加入智能手机市场的战团是在2001年1月,那时诺基亚第一款PDA手机9110呱呱坠地了,诺基亚9110采用了正在高速发展的AMD公司所出品的内嵌式CPU,操作系统代号GEOS,内置8M存储空间。
随着电子设备的发展,手机的体积越趋变小,而处理能力却变的越来越强大。
处理速度由原来的兆赫兹变成了现在基本与PC机相同的处理速度,内存由原来的8M增长成如今的百G。
因此,智能手机的发展将掌上处理便捷度带入新的高度。
从手机未来的发展来看,手机技术的发展方向将是“3C融合”(计算机、通信产品、消费电子产品)与“3网融合”(互联网、电信网、广电网)。
日后的手机市场竞争将会越来越激烈,而具有先天优势的智能手机正好符合“3C融合”和“3网融合”的发展趋势,它在未来手机市场中的霸主地位将无法动摇。
相信会有越来越多的手机厂商更加清晰地看到手机技术和产品的智能化发展趋势,从而更好地把握手机产业的现在和未来。
2.3.2流行智能手机系统
与曾经的PDA相比,如今智能手机已经十分普遍,系统的用户体验越来越好,而系统的操作难度却越来越低,从原来需要专业人员指导的PDA设备到现在老少皆宜的平板电脑、智能手机都将智能系统普及到个各方面。
智能手机按系统分,主流的有android、ios、windowsphone。
1)android系统
Android是Google基于Linux平台的开源移动操作系统的名称,该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成。
它采用软件堆层的架构,主要分为三部分。
底层以Linux内核工作为基础,中间层包括函数库Library和虚拟机VirtualMachine,最上层是各种应用软件,包括通话程序,短信程序等,应用软件则由各公司自行开发,以Java作为编写程序的一部分。
系统具有开发特点。
2)ios系统
苹果ios是由苹果公司开发的手持设备操作系统,原本这个系统名为iPhoneOS。
ios与苹果的MacOSX操作系统一样,它也是以Darwin为基础的,因此同样属于类Unix的商业操作系统。
Objective-C是ios的开发语言。
ios的系统结构分为以下四个层次:
核心操作系统(theCoreOSlayer),核心服务层(theCoreServiceslayer),媒体层(theMedialayer),Cocoa触摸框架层(theCocoaTouchlayer)。
3)windowsphone
微软公司正式发布了智能手机操作系统WindowsPhone,同时将谷歌的Android和苹果的ios列为主要竞争对手。
WindowsPhone8放弃WinCE内核,改用与Windows8相同的NT内核,这标志着移动版WindowsPhone将提前与Windows系统同步。
表3主要对比了安卓,苹果和微软操作系统的特点。
表3android、ios、windowsphone的特点
是否开源
内核
支持框架
编程语言
原生API
android
是
Linux
ARM/x86
Java
允许,使用NDK
ios
否
Unix
ARM
Objective-C
允许
windowsphone8
否
WindowsNT
ARM
.Net语言
不允许
从上述表格的特点来看,android的开源性的特点最好。
而且基于Linux系统开发内核的特性,软件设计的难度相对其他系统来看也是相对比较小的的。
因此,选择android作为手机软件的开发系统。
2.3.3android智能系统
1)Android智能手机发展简介和历程
Android一词的本义指“机器人”,同时也是Google于2007年11月5日宣布的基于Linux平台的开源手机操作系统的名称,该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成。
2003年10月,AndyRubin等人创建Android公司,并组建Android团队。
2005年8月17日,Google低调收购了成立仅22个月的高科技企业Android及其团队。
安迪鲁宾成为Go
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