线路记录仪软件的解决方案优化建议

正如规范中已提及的那样，数据处理在RFID系统框架内扮演至关重要的角色。由识读器接收的信息会被传送到软件并在软件内经历过滤，然后被PPS继续处理。为了尽可能地降低在软件领域产品跟踪执行的成本，会优先考虑使用易福门子公司ifm datalink公司的“线路记录仪”这一软件的MES模块。如5.2.2小节所要求，所有线路记录仪软件内的连接都是以太网连接。

线路记录仪软件符合CPPS的多项要求。此外，针对之前代表“智慧产品和适应性强的智慧产品单元”的规范硬件：

• 在“线路记录仪代理”的应用中存在一个多代理系统（Multi-Agenten-System），该系统能够无需单独网络铺设的端口标准化而实现信息自由水平地互相交流。

• 通过线路记录仪代理能在垂直一体化中确保数据交流和数据通用性，也就是说，硬件数据连接从硬件一直到ERP（LR代理是在嵌入处理器中，线路记录仪代理CP对SAP）。

• 线路记录仪软件应用承接信息集合以及处理，在任务处理方面为人工提供决策辅助。

线路记录仪软件能应用到产品及材料追踪、检验及进程追踪、传感器参数化应用以及在应用交流层面的数值可视化。此外，协同器的计算也要被记录下来。任务分配程序和结果分配程序会作为“集市”在一个网络平台进行运行。公共基础数据也能在这个平台找到一席之地。

在线路记录仪软件中，公共基础数据和LR代理保持非常紧密的联系，LR代理承担软件和产品衔接的任务并以此直接扮演一个被要求代理的功能。对此，LR代理为句法上和语义上的机器和公共基础数据之间的翻译提供服务。

这里的代理就是一个数据网关，一个“数据吸尘器”。它的任务是实现不同数据处理系统之间的数据交换。通过通信端口，来自任意数据源的任意数据格式都会被收集并且转换成一种固定格式并传送到一个相关的数据库中。这些数据会被压缩打包，以至于尽管由于格式不同但仍然能够以一种统一的方式被调阅。这样，数据处理就完全和数据库以及通信端口相分离。LR代理并不生产及存储任何数据，它只能够接收、处理以及传输数据。

LR代理内部的数据处理是根据FIFO（先进先出）原则来完成事件管理的。在事件激活之前，信息处理任务等待由触发器指示的事件的到达。触发器通过识读器识读来自应答器新识读的系列号，当然也可能存在应答器在识读范围之外的情况。在这里，触发器通过用紧密排列的数值比较对数据的配置和周期性测量而产生触发。

所有特定端口的数据形式在被接收时均转换成.NET格式，在被发送时又还原至原来的特定格式。为了端口适配而编程是没有必要的，有必要的只是一个输入和输出通信端口的调试、数据格式化、数据选择以及转换。数据处理四个步骤（接收、选择、转换、传输）中的每一步都是独立可调试的：

• 数据接收：通过LR代理的一个调试过的端口使原始数据从数据源进入LR代理。

• 数据选择：LR代理筛选来自原始数据的数据，此数据格式和被筛选的数据区会被调试以及分析（数据结构分析和数据筛选）。

• 数据转换：LR代理格式化待输送数据。为了将数据转换成表格和产品数据库区域，LR代理会生成例如SQL指令，此数据格式以及即将执行的格式化会被作为规则调试。

• 数据传输：数据会通过LR代理的一个已调试的端口被输送至目的地。LR代理并不是为服务器设计的，因为在主机系统内它并不为其他部件提供服务，而是负责执行被调试过的任务。该代理要求Windows2000以下的（Linux系统以下嵌入式版本）或更高的执行系统。作为运行环境，要求用微软的.NET Framework 2.0作为为RFID服务的程序C#语言，并被LR代理所满足。

该代理允许网络系统中新安装机器的预先调试，尤其是作为Linux的变体，这样就能在网络系统中生成一种标准。在LR代理中很少会出现成本阻碍问题。当远程遥控数据不被允许时，该代理的主机能够经由SPS或工业PC（IPC）装入Windows嵌入式操作系统。在数据量庞大的情况下，为了更快更好地传输数据，该代理有必要被安装到由机器配置好的计算机中。在这种条件下，应答器刻录的传输速率可以达到758Mbit/s。这样一来，LR代理的传输速率不仅远高于NFC芯片（最高53Kbit/s），而且也能达到工业4.0（大数据）意义上的大量数据传输能力要求。

慢速远程控制（573Mbit/sRemote ProcedureCall）允许低价共用易福门有限责任公司的中央计算机。这样的主机系统可以同时允许多个LR代理共同运行。在一台机器计算机或者多台已配置好的计算机上安装LR代理意味着比将其安装在一台中央计算机上有更多的成本和更少的由机器控制适配带来的风险，并可以忽略慢速的劣势。

根据ZVEI规定，线路记录仪软件是为追踪系统而生产建立的，它也会收集由ZVEI为产品跟踪系统并且由规范所要求服务的数据。这些数据有例如系列号，数据处理开始时刻和结束时刻那样的产品单元数据，如检测结果那样的测试特定数据，为工位和机器（设计的针对工具和辅助设备）参数和额定值的生产工艺特定数据以及为产品名称而设计的理想客户特定参数。有了这些数据才能量化产品和材料追踪、检测和生产过程追踪以及客户使用产品的情况。此外，对于过程定位的功能，LR代理不仅能识读数据，而且也能刻录数据。

特定要求的实现主要是通过LR代理的生产数据采集来保证的（见图5.12）。

图5.12 相对于其他MES数据交流的LR代理的参考数值

来源：作者依据德勤会计师事务所，2013。

• 在数据筛选和转换方面，产品性能是通过数据同步来确保的。该数据同步是通过不同的、独立分离的通信端口，事件控制的数据处理，以及数据选择和变换的逻辑分支和多线程来实现的。在数据同步传输情况下，多线程会在通信端口中停留到数据传输成功为止或者由于一个错误而中止（数据同步性）。非同步数据传输也是可行的。多线程技术有利于充分装载数据，降低失误率并促进进程。

• 代理的特殊融合能力或稳固性体现在关于处理器（DTE104）的来自上述规范识读器的数据传输可能性。LR代理被嵌入式安装到处理器上，而该代理又可确保和线路记录仪MES与SAP的连接。因为代理是和SAP的软件产品PCo（Plant Connectivity），LR代理CP绑定的，所以这个与SAP的通用交互交流是可行的（见图5.13）。同样，LR代理可作为嵌入式系统安装在Linux环境下的RFID处理器的硬件抽象层（＜50KB）之上。该过程得以在ifm处理器DTE104那里执行。并且，由此产生的“RFID广泛应用的最大障碍”与和MES和ERP世界中成本高昂且烦琐的硬件兼容问题也会得以解决。UHF所要求的进一步数据过滤在所示的应用中并非必要，因为可以通过与较小范围绑定的非接触式射频识别技术（NFC）来识读系列号。在详细说明中所要求的系统组件与数据传输的安全性是通过客户权限和问题处理在客户界面得以实现的，但也存在可扩展性。

• 可伸缩性（模块可扩展性）在没有重新编译的情况下，在借助模板连接和数据库模板以及硬件建设（主机系统）等多种可能性的帮助下，可以通过使用上级模块、通信接口的灵活配置来得以实现。

图5.13 通过SAP中的LR代理CP进行的传输

来源：Jahn，工业4.0中新的透明度创造了信任和附加价值，2015，第106页。

该代理拥有一个GUI配置。LR代理可以通过用户界面（甚至通过远程访问）来设置、调控和管理，有了该配置也可以在一个样例应用中放弃使用作为接口的编程。相反会运行数据筛选和转换规则，该运行会预先给予运行时间（至少2.6ms），并且为如给提取产品而设计的以系列号形式出现的产品标识提供绝对参考。在上述情况下，LR代理已被嵌入DTE104。因此该配置几乎被限制在共享数据库和应用程序交流的界面上。

“该LR代理是一个Windows应用程序，作为一个应用程序它具备框架窗口”（见图5.14）。如果有窗口被授权客户关闭，那么所有的任务都会结束，所有正在进行的连接都会断开，并且所有的通信接口都将被禁用。

在线路记录仪软件中或在LR代理中进行数据处理时，如果出现状态改变，那么在客户界面将会给出提示。这些措施包括视听信息（如报警），发送电子邮件以及功能和程序的执行。状态改变的触发和可视化是相互关联的，这样一来客户界面也可以通过远程访问对状态改变进行响应。

(https://www.xing528.com)

图5.14 带有连接点和数据缓冲器的LR代理屏幕截图

来源：ifm datalink有限责任公司，2012。

简单的算术运算可以在代理中就被执行。这使得通过代理检测回馈的大小数据成为可能（参见4.2.3小节）。在第4章中所描述的符合相应要求的应用通信在示例中仅被部分展现出来。因此，在ifm网络中，一个相应的更高的物流效率并不会被算在被实施的解决方案可带来的好处之内（参见5.2.3小节）。下面将介绍ifm的应用程序通信是如何达到这些要求的。

如今，分等级、跨网络的转向组件通过ERP（主要是SAP Advanced Planner&Optimizer，APO）成为易福门集团中的主导系统。在APO中，有关规划的数据会作为供应链管理的组成部分而得以处理。APO软件包含逐次规划的经典功能，即销售规划、粗略销售库存规划和资源规划、二次需求评估以及购置种类的分配。而与此同时，被需要的价格功能和目标规模在易福门有限责任公司中并没有被明确地确定，而是通过APO中现有的启发来实现的。不过，APO技术上为通过“SAP liveCache”只需几秒加速度的库存检查与生产规划的结合以及对这样的客户需求在考虑到生产边界条件的情况下，比SAPERP更快地进行确认提供了可能性。这尤其与客户单件生产息息相关。在APO中生成的规划会借助合同编号传输到MES线路记录仪软件中。

尽管线路记录仪软件的构建是分散的、模块化的，但是它并不能记录第4章中所要求的算法，但它却完全可以搜集校核值。这将会在下文中借助线路记录仪的模块来阐述。

被转换的RFID数据的可视化组件和报告组件是线路记录仪模块的组成部分，它们也是用于产品跟踪的标准软件组件。线路记录仪的应用是完全模块化的，也就是说，这些应用可以但不是必须分散地分布在每个工位上。

为了借助线路记录仪来明确产品跟踪的可能性，应用服务器的内容就是应用“产品跟踪”。为了解释过程锁定，“追踪过程”和过程控制会被展示出来。最后结果会呈现在“传感器App”上，这款App是作为“线路记录仪传感器”，由ifm datalink gmbh于2012年为实现IO-Link参数化而研制的。

在产品跟踪应用中，所有所需的、预先要被配置并与系列编号相关的数据都会被录入生产数据库。这些数据也能以表格的形式作为一份报告呈现出来或者是根据不同条件被调阅（见图5.15）。通过这个产品跟踪模块，所有与产品相关的数据都能可视化和数值量化。

除了序列号和其附属的输出数据，追踪过程也记录了在生产期间的机器数据（过程参数及其额定值偏差、机器状态、超过界限值、最小值和最大值时的警报），在生产期间内，相应的序列号会在对应的机器中完成。从机器数据和检查结果可以检测和确定其质量衡量标准，例如来自生产控制的时控表（见图4.16和图5.16）。

图5.15 线路记录仪在产品跟踪中使用的外观

来源：ifm datalink有限责任公司，2012。

生产过程控制使表3.8中所需的相互连接的结构成为可能。它不仅可以像在产品跟踪应用中一样识读信息，还可以使信息自动回刻在某个工位。由此，在生产控制中得以实现尽可能的自动化生产过程（参见4.2.2小节）。此外，通过尽早确定失误点来自动切断生产过程的方式，生产控制可以保证随着10%增长点的一次通过率（FYP）而实现所追求的失误率的降低（参见5.2.2小节）。

图5.16 线路记录仪在流程跟踪使用中的外观

来源：ifm datalink有限责任公司，2012。

在过程控制中会通过所谓的“路线图”为每个产品确认各自的工位并按需求锁定该工位，这样就能把产品固定在一个位置上。为了避免在缺失部分继续执行价值生产或者更好地在更高效率的工位上达到期限规定的目标，可以通过由质量原因而忽略为不同产品服务的机器或工位或者封闭生产过程来降低失误。有了所述的应用通信程序，可以随时考虑在不同工位的产品生产。此外，零件清单、设置信息和生产指令可以自动转移到机器和工作场所中来，因为产品（如案例分析中定义的那样）会在升级之前被确认。这种体系的中央管理和维护在易福门有限责任公司中由SAP执行。我们借助这个程序所追求的一次通过率（FPY）会达到什么程度是不会被检测的，因为要生产的设备中还没有广泛安装RFID解决方案。

为了查询工作系统的状态（Condition Monitoring，见图5.17），数据可以借助LR智能观察仪为订单规则直接被应用于工作系统。当关闭时，会相应地警报提示并对即将到来的维护任务提供线索。意外停机和意外时间更改将由计划过的替换，这也会在网络中通过成功分布被嘉奖。

图5.17 线路记录仪在智能观察应用中的外观

来源：Jahn，2015，第107页。

为了生成一个在AC5225中待储存的，为一个已连接或待连接的IO-Link传感器服务的参数，我们会使用线路记录仪传感器。这个传感器是由线路记录仪中常规运行环境转换成作为“传感器App”的安卓智能手机的运行环境而来的，目的是使用在样机中已安装的三星Galaxy Nexus移动手机中的NFC功能。传感器App会作为Java小程序储存在手机的内存中并运行。手机的应用控制器为Java编程提供相应的APIs支持。有了这个控制器，可以访问从Java小程序到所有手机部件，当然也包括NFC接口。

传感器App的界面，即该参数化在手机页面中会如图5.18所示，相应地缩减呈现内容。该App可以确保仓库方或者客户方未连接设备的参数化。当传感器已连接时，测量值就能呈现在智能手机上（见图5.19）。

图5.18 借助传感器App的打印传感器的参数设定

来源：ifm electronic有限责任公司，2012A。

图5.19 打印传感器中测量数据的可视化

来源：ifm electronic有限责任公司，2012A。