浅谈一种机械加工生命周期信息录入方式检测算法

发布时间：2015-02-09 12:07

　　摘要：离散型加工企业生产过程中信息录入通常有手工录入、扫描录入两种方式，精益化管理需要明确具体的信息录入方式。设计并实现了基于偏方差的信息录入方式检测算法，与传统的检测方式相比，实现成本低、可靠性高。在某大型国有离散型机械加工企业中得到很好的应用。

　　关键词：离散型加工；信息录入；检测算法

　　中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）11-2672-02

　　Abstract： Discrete processing enterprise information recorded in the process of production usually have two methods of manual entry and scanning input， the lean management need to clear the specific way of information entry. Design and implementation of remedies based on poor information input mode detection algorithm， compared with traditional testing methods to achieve low cost， high reliability. Well in a large state-owned enterprises in the discrete machining.
　　Key words： discrete processing； information input； detect algorithm
　　随着新一代计算机信息技术的发展以及离散型加工企业的信息化的程度提升，传统的离散型机械加工行业，原料信息、生产信息、报工信息、产品信息尽管都依靠ERP等系统进行了自动化信息管理，但是对于基础数据的录入几乎都是依靠手工维护，同时为了提高了工作效率及信息录入的准确率，利用二维码标记并扫描进行信息录入的方式，也逐渐被引入。
　　离散型机械加工行业的特殊性——某些精细加工产品不能使用二维码，不同的外协厂家信息技术水平不一致，工人的操作习惯，生产现场管理的需要等多种因素，导致两种信息录入方式并存且会一直持续，两种录入方式各有优缺点：手工录入优点是录入修改方便灵活，可以根据生产现场的需要做及时的调整，符合传统操作习惯，缺点是：信息可修改性随意性大，不利于采集准确数据；扫描信息录入方式优点是：速度快，准确率高，缺点是：完全依赖二维码标记时候的信息，完全依赖生产原料或者产品当前的位置，不方便修改调整。
　　但对于生产信息统计汇总中，却要明确却分信息录入的方式，从而来做精细化的管理。该文设计并实现了离散型生产加工生命周期中信息来源判别算法，通过分析手工信息录入与扫描信息录入的不同特点，设计了基于偏方差的信息录入检测算法，在多种生产现场环境中的测试应用，验证了该算法的稳定性及有效性。
　　1 传统解决方法
　　对于如何区分信息录入的方式，从不同的角度，有不同的解决办法，常见的解决方式有如下几种。
　　1）信息录入根据生产过程的不同阶段以及生产现场的信息化水平，采取分段式信息录入方式，即某些生产过程采取扫描信息录入，比如库存，有些声场过程采取手工信息录入，比如报工，这样可以很好的区分信息录入的方式，但是具体哪些阶段采取何种录入方式的批判标准很难确定，且不能简单的设定某些阶段采取固定的某种方式，多种录入方式的目的是为了减少操作的难度，提升信息采集的效率。
　　2）信息录入软件设计中，在信息录入前，必须手工指定信息录入方式，之后提供不同的操作界面，在数据保存时候，记录下当前信息录入的方式，这种方式能够很好的判别信息录入来源，但是是以牺牲信息录入操作的简洁性为代价的，任何用户的信息录入，都需要先选择录入方式，增加操作步骤，另外由于离散型加工企业生产生命周期所使用到的软件较多，通常都是不同的软件提供商提供，且软件企业提供的都是成熟的产品，都在软件信息录入之前提供录入方式选择在实际环境中基本不可能。
　　3）根据手工录入与扫描录入本身具有的不同特点，手工录入一般采用键盘录入，而扫描录入一般采用条码扫描枪，通过判断信息录入的硬件设备，来确定当前信息录入采取的是何种方式，这是最精确的信息录入方式的判别，但是在实际生产环境中，如何区分硬件是键盘，还是扫描枪是很困难的，首先生产现场的硬件是来自不同的常见，且更多的是采取USB模式的条码扫描枪，从信息输入的角度来讲，条码扫描枪类似于键盘设备。
　　2 基于偏方差的解决方案
　　本文为解决机械生产加工过程中信息录入方式判别，认真分析了手工信息录入与扫描信息录入的差异，提出了以时间间隔为基础的信息录入方式检测，为提高其识别的准确性，采取了数据预处理与基于方差的时间间隔统计法。
　　2.1 方案设计基础
　　手工信息录入过程中，所有按键都是由人工手动完成，通常而言按键所需的时间的比较长，最重要的是其相邻按键的时间间隔是有较大差异的，也即手工输入信按键时间间隔不均匀；而条码扫描枪的速度很快，并且相邻按键的时间间隔比较均匀，该文的方案主要利用两者输入的时间长短及相邻健录入间隔是否该均匀的特点。
　　对于简单的通过速度差异来实现的信息录入方式的检测，即通过设置时间阀值，超过阀值，认为是人工输入，而低于阀值认为是扫描输入，此方法在一定程度上解决了输入方式识别的问题，但是对于人工的快速输入，将不能做准确的检测，该文在输入速度的基础上结合相邻键录入时间间隔是否均匀的特点，提出基于方差的检测算法，在实验对比及实际检测应用中，得到了较好的应用。

　　2.2 基于方差的识别算法
　　从上述定义描述中可以看出，以平均偏方差作为信息录入时间是否均匀的判断的基本原则是：平均偏方差越小，信息录入越均匀，判断是条码扫描枪录入的可能性越大，若平均偏方差接近于0，且判断一定是条码扫描枪录入，在实际生产环境中，平均偏方差趋于0的可能性很小，故采取设置方差阀值的方式，来判别信息录入的方式。

　　2.2.2 算法流程
　　该算法的最基本数据是在需要采集每次按键的时间，即每次信息录入中每一个键从按下瞬间的时间，主要的原理是检测键盘的按键每次按下动作，利用该时间可以计算出连续两次按键的时间间隔，，而所有按键相邻两次的时间间隔，将作为判断信息录入方式的基础数据；
　　对于采集到的数据，需要计算相邻按键的时间间隔，计算过程中需要过滤掉某些异常的数据，首先扫描全部时间间隔数据，对于时间间隔明显不合理的数据给除去，不参与后续计算。比如一次生产数据录入过程中，两两按键之间的时间间基本都在100毫秒，而某次的时间间隔为60s，且将少量的异常数据排除，不作为后续计算依据；
　　对于处理过的数据按照标准方差及偏方差的计算公式，进行数据的平均偏差计算，计算的结果与给定的阀值比较，如果计算结果在阀值范围内，将认为是条码扫描方式信息录入，如果不在阀值范围内，将认定为是手工方式信息录入，这里可以看出阀值设定直接影响算法最终效果的一个关键因素，该文根据生产实际中不同的条码扫描枪及人工输入的特点，固定阀值不能适应复杂生产环境，该文采用了初试基本阀值+动态阀值设置算法：根据通用条码扫描枪的特点及生产环境实际情况，初始的基本阀值设置为2，每次计算过程中将采用如下计算公式：动态阀值 = 基本阀值 + 固定范围阀值 / 均值，动态计算本次阀值，来适应各种输入条码输入设备录入速度的差异，其中基本阀值为默认阀值，固定范围阀值为根据条码扫描枪扫描信息录入扫描速度而预估的一个经验值，生产环境中设置的为50毫秒，均值为当次全部信息录入的时间间隔的平均值。实践证明，固定阀值+动态修正阀值的计算方式效果较好。
　　3 结论
　　本文检测算法在某大型国有离散型加工企业中，作为生产系统辅助系统得到了很好的应用，从生产现场的结果来看，完全符合其生产实际的需求。但该算法依赖于相对较多的信息录入数据，对于一次信息录入较少（比如3位及以下）的情况，鉴于人工信息录入、条码扫描枪信息录入的特点以及方差检测算法对样本的量的要求（太少的信息方差计算将失去意义），此种情况下识别方面识别区分准确率不高，还有待进一步完善与改进。

 

 

本文编号：13586