家具生產的二維碼信息平臺設計思考

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摘要:為了切實解決家具特別是家居生產鏈所在貫穿到客戶需求、物資、生產管理等多個生產關鍵鏈節數之間無法有效便捷地同時實現各種數據資源的實時關聯互通應用和進行有效數據集成管理的問題，有必要建立一個通過二維碼信息交流的生產平臺。因此，本文提出一個定制家具生產的二維碼信息平臺和針對附著灰塵的二維碼識別提供解決方案。該方案以二維碼數據技術為中心，記錄下客戶需求、工業與設計制造生產、物流運輸與快速配送倉儲運輸物流等各種業務產品形態中的各類高價值附加價值數據。實踐的結果表明，二維碼作為信息的媒介貫徹到消費者需求、執行消費者需求、完成產品、產品配送、消費者獲得產品于一體，進一步提高了定制化家具生產的效率和透明度。

關鍵詞:二維碼；智能工廠；互聯網；定制化家具；去噪

1引言

家具智能化工廠是以家具為主要生產對象，將智能化覆蓋到每一個生產流程，實現部件標準化、生產自動化、管理信息化的制造工廠。每一關鍵制造流通環節都以高效、精準、便捷、快速高效的技術實現了企業制造過程信息流的精準控制輸送，實現智能化管理和制造[1]。家具業是世界木材生產加工專業領域的一位佼佼者，一直在國際木材的加工市場中占據著相當重要的地位。因此家具業要通過吸收國外木材加工取得的新技術新產品來提高國內家具業現有的木材加工制造技術水平。隨著世界家具制造業經濟的進一步快速健康發展，家具產業的生產木材與加工方法技術體系也在不斷得到創新、提高與完善。生產商已不再只是生產一些較為傳統粗糙的簡單手工家具，而是逐漸采用機械化技術來進行統一的生產[2]。但在用戶和生產工廠之間仍缺乏充分和快捷的信息交流，導致用戶需求和成品之間出現矛盾，生產效率相對較低。在這種背景下，本文提出了建設基于二維碼的定制化家具生產平臺，目的在于解決工件信息混亂的問題，減輕庫存壓力，提高工件裝配速度，從而提高定制化家具生產效率。針對每條消費者的訂單生產二維碼，二維碼中存儲有對應訂單信息，通過直方圖雙峰法前串入直方圖均衡化的方法，解決在工業生產中識別附著灰塵的二維碼問題。

2系統概論

二維碼信息平臺主要分為三部分：自動化生產線基礎數據管理系統、客戶需求信息錄入與生產進度反饋系統以及二維碼生產打印粘貼系統。其中基礎數據管理系統包括客戶要求產品類型、客戶要求尺寸和工序生產進度。通過客戶需求信息錄入與生產進度反饋系統，建立產品檔案。該系統實現產品類型、尺寸以及產品生產進度的增刪改查等基礎功能。增加產品類型與產品類型代號的對應關系，并將產品類型對應三位的產品類型代號存儲在數據庫系統中。二維碼信息系統在自動化生產車間的具體應用流程如圖1所示。客戶在終端選擇自己需要的產品類型以及產品尺寸等自定義選項。自動化生產線的物料儲存車間根據該用戶的需求信息選取對應數量和材料的板材，并生產二維碼粘貼在板材上，完成板材出庫的預備工作。出庫后，進入板材切割生產線，攝像頭掃描板材上的二維碼獲取尺寸信息并根據尺寸進行切割。進入板材雕刻生產線，同樣掃描二維碼獲取用戶所選的圖案信息，雕刻機根據用戶所選圖案調用該圖案的程序完成雕刻流程。以上兩步工序后均自動更新產品生產進度并反饋到生產線主控室和消費者的終端。當所有板材處理完畢后，組裝工人對板材進行組裝。裝載完成后，裝配工人通過移動終端掃描板材上的二維碼確認裝配完成并反饋信息到生產線主控制室和消費者。最終進入配送環節。

3系統概論

3.1二維碼編碼標準

在綜合考慮二維碼對編碼的要求以及自動化生產車間的實際情況后，參考自動化生產車間關鍵配件追溯系統的編碼采用統一的18位編碼標準[3]。其中前三位為產品類型代號，4-9位編碼為板材尺寸代號，10-15位編碼為板材的材料代號，最后三位為板材序列號。考慮自動化生產線具體情況，在同一批次不存在同一類型板材超過999件的情況，故采用三位編碼存儲零部件序列號即可保證編碼的唯一性。系統將根據規則生成相應的編碼序列，具體編碼格式如圖2所示。

3.2二維碼信息平臺硬件部署

主要產品組成產品由數據庫系統設備及應用系統的應用服務器、交換機、管理端、工業總線以太網、切割生產線終端、雕刻工藝生產線終端、組裝和加工生產線終端以及用戶終端數據接口設備等基本單元產品組成。其中數據庫系統設備產品及應用服務系統的應用服務器功能主要用途是提供用于分析存儲加工生產線設備運行中實時運行數據信息功能及調用系統應用服務程序功能；生產管理端主要負責如何對整個企業的生產流程提供生產計劃過程進行解析、基礎數據的跟蹤與管理、數據在線查詢、報表分析及統計等。以切割生產線終端為例，切割生產線終端通常由工業攝像頭、條碼槍、可編程控制器等構成。安裝在切割等候區的條碼槍和工業攝像頭，自動掃描板材上的二維碼并獲取板材的板材形狀、用戶所選產品種類、所選產品的尺寸、板材種類等信息，并將當前的工序步驟返回給主控室和消費者的個人終端。二維碼信息平臺硬件部署及網絡拓樸如圖3所示。

3.3二維碼去噪

缺少無塵工藝處理的定制化家具生產工廠充滿了粉塵。這些粉塵附著在板材的二維碼上，如圖4所示。在粉塵附著較多的情況下將導致二維碼無法識別，從而影響了整個工業生產的進程。通過bernsen算法處理后的圖像丟失的細節過多[4]，二維碼被無法識別；通過大津法處理后的圖像不能去除大部分灰塵在圖像空白處造成的斑點，當圖像的位置探測圖形被大部分涂抹時，導致二維碼無法被確定位置，從而無法被識別；使用直方圖雙峰法處理后的圖像既能去除遮擋在位置探測圖形上的斑點也保留了編碼區域的細節[5]，達到了二維碼能被識別的程度，如圖5所示。通過圖5各成效圖對比發現，通過在直方圖雙峰法前串聯直方圖均衡化的算法得到的圖像接近二維碼原圖，并且能實現二維碼識別，本文設計的圖像預處理算法有效如圖6與圖7對比所示。

3.4系統功能

在消費者通過計算機或移動設備登陸網站，選取家具類型、尺寸、圖案以及用料并發送到二維碼信息平臺。二維碼信息平臺整合用戶信息，將信息傳輸到倉庫，選取與客戶要求相匹配的板材材料。粘貼包含消費者需要的信息的二維碼并通過流水線送往板材切割生產線，固定在板材切割等待區的條碼槍掃描板材上二維碼，提取板材尺寸信息。切割機收到指令后對板材進行切割，同時告知自動化生產線基礎數據管理系統工序生產進度。二維碼信息平臺告知消費者產品生產進度。完成切割工藝后，被切割板材運送到雕刻等候區，條碼槍掃描二維碼獲取雕刻圖案數據，雕刻機接受到數據后進行雕刻。完成雕刻工序后，流水線將同一個產品的各個部件傳輸送到指定的裝配工人工位上。工人安裝完畢后，通過掃描槍掃描產品二維碼確認安裝完成。然后進入產品配送流程。產品送到消費者后，消費者通過手機掃描產品保證二維碼確認收貨并支付。

4結語

二維碼在定制化家具生產中的應用，反映了定制化家具生產工業管水平在不斷提高，同時有效解決了生產信息管理混亂、生產進程緩慢等諸多問題，實現了定制化家具生產的板材能夠及時生產、及時運輸以及材料充分調配和使用，大大增加了板材的利用率，減小了倉儲壓力。本文針對如何在定制化家具生產車間運用二維碼信息平臺提供一套完整的信息方案，消除了消費者和工廠之間的障礙，使得生產廠家能夠更快捷地了解并執行消費者的需求。消費者能夠實時了解產品的生產進度，通過二維碼作為信息的媒介，能夠將消費者需求、執行消費者需求、完成產品、產品配送、消費者獲得產品集成為一體，進一步提高了定制化家具生產的效率和透明度。

作者：伍思潮 華才健 單位：四川輕化工大學計算機科學與工程學院