美国防部供应链整合副秘书长Alan Estevez据说,射频技术的引入可以使国防部更好地支持前线的士兵,更好地管理军械仓库的储运,使各武器系统运行更加顺畅,发挥最大的攻击火力,武器库存最少。
一 执行构想
近年来,由于国军(注:台湾省部队)军事管理不当,少数不肖官兵心怀恶念,军事盗卖和外流事件频频发生,其中枪弹管理不当,影响了社会治安。运用现行RFID无线射频技术可有效管理国军机敏性军品、人员装备携带、归还、维修、物流管理、账户清点……等作为。通过先进的信息设备(后端伺服数据库)逐项记录,减少纸质记录的抄写,大大降低劳动力工时。在当今国家军队改进的政策和政策的指导下,它实际上是一个有效和可实施的管理概念和机制。
本案初期的系统规划实践以我校军械库储运管理的实施验证为基础,其规划实施理念如下:
(一)利用无线射频卡有效管理军械库管人员和学生的进出管制,开启军械库管系统的凭证和权限。
(二)枪枝设置射频标签,有效控制其携出和归还数量;收回和归还时间;枪枝维护和维护记录。
(3)使用可编程逻辑控制器(Programmerable Logical Controller)、极限开关(Limit Switch)、存储灯号系统,控制仓储枪支存储位置,自动存储位置清点操作和灯号指南。
(四)建立白金温度传感器,每天24小时实时监测仓储环境温度。
(五)利用射频卷标建立内存和后端数据库数据,促进设备e化教学(建立知识管理)。
(六)系统规划建设(如图1所示)。
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二 软硬件系统设备规划
(一)读取器(Reader)
采用可读取13.56MHz读取器的频段。
(二)无线射频标签(Tag)
采用频段13.56MHz之Philips研制之Mifare card。
(3)可编程逻辑控制器(Programmerable Logical Controller)
早期PLC随着机电工业的进步,发展的目的是取代传统的电路, PLC功能越来越强,体积越来越小,现在并不局限于取代工业配线的原始用途。除了阶梯图,功能还朝着多元化、高功能和集成的方向发展,如语法的多样化(Ladder Chart)此外,C语言或程序流程图也可以使用(Sequential Function Chart)程序设计。PLC为了迎合各种应用场合,已经成为世界各国所接受的泛用控制器之一。PLC还开发了温度控制、电机定位等多种模块。
演算控制部
即中央处理单位(CPU)解释和执行内存部读出程序的地方,CPU动作如下图所示。执行后,读取并执行下一步,直到程序完成并重复相同的工作。在这里读取、解释、执行等一致的操作称为周期,处理整个过程所需的时间称为周期时间或扫描时间,PLC的Scan Time通常也代表其等级,速度越快,价格越高。
内存部
存储程序和数据的地方。由于PLC动作由韧体阶梯图决定,因此内存的大小可以容纳Step计算,最大容量视PLC所能够寻址(Address)的Step决定,除了主机附着的内存外,还可以在插件上ROM扩大其容量和插件ROM还具有保护功能;内存提供RAM,EEPROM与EPROM用户选择三种,韧体也可以用来决定内存的部分块是断电还是非断电。
输入和输出模块
连接开关或传感器等控制机,处理内部输入状态,输出港是 连接指示灯或电机等控制机,并处理输出结果。输入规格取决于 不同机型之PLC不同通常是DC24V;在一般应用中,输出规格包括继电器输出,SSR输出晶体管(开集集回路)。
电源回路
PLC主机通常包含电源部分,供主机使用AC电源,或提供DC24V直流电源供应端提供DC电源用于光电、近接等检测器。
特殊模块
PLC随着不同应用场合的出现,它的弹性开始被设计的一般类型所取代,因此PLC除了主机,制造商还将生产各种不同用途的模块,以便用户可以根据需要扩展,如模拟输入/输出模块、温度模块、脉波输出、单轴NC、特殊模块,如旋钮输入、七段显示输出等。从PLC在应用层面,广泛应用于小型机械、输送机、包装机等生产机械;中型机械:自动储存、三维停车场;大型系统:铁路号、地铁等。PLC已成为世界各国可接受的标准行控制器之一。除了传统的序编写方面,除了传统的书写器,近年来逐渐改为由计算机编写的阶梯图PLC制造商有相应的阶梯图编写软件,如MITSUBISHI公司的FXGP软件与OMRON公司的CX-P软件。PLC生命周期有几十年的历史,稳定性和耐久性远远超过快速变化PC在设计安全性高的系统时,系统和简单的单芯片系统往往将其放置在工作现场的一线,与外部电路配合,形成强大的控制核心,PLC可编程逻辑控制机组(如图2所示)。
(4)白金温度传感器
温度是许多控制系统中非常重要的环境参数,温度感知也随着工业的发展而发展 有多种测量组件,常用的温度传感方法有热敏电阻、热电耦合、温度传感 IC、白金温度传感器PT石英温度传感器等。根据不同的使用场合选择不同的感温组件。以下介绍温度感测组件PT100。PT100又称白金温度传感器,是用细白金制成的(Pt)金属丝缠绕而成。由于金属导体的电阻与其截面积成反比,与长度成正比,白金温度传感器内的材料必须又细又长,这样电阻才会大,对温度的敏感性才会增加。白金温度传感器被称为PT100是指白金温度传感器0℃当时缠绕的细长白金属丝的双端电阻值正好是100Ω,PT100的电阻值会随着外部温度的升高而增加,称为正温度系数,即当温度升高时,其电阻也会增加,因此可以利用这一特性来感知温度,PT100内部结构和实体图(如图3所示)。
(5)图形监控系统
图形监控系统是指通过图形操作接口达到监控机器的目的。在工业革命初期,人们直接操作机器进行生产,直到自动化生产。在此期间,人们面临着控制器的操作面板。今天的电子信息革命结果完全改变了生产形式,人们面临的界面已经被电脑取代。图形监控在现代自动化中的地位可以通过计算机与机器的沟通来看出。广义的人机接口应该是指人与机器之间的接口关系和通信管道。例如操作面板、指示灯、人机接口软件MMI(Man-Machine Interface)等等,都属于人机界面。十分之八九的工作成分是处理人与控制器之间的关系。现阶段在台湾市场比较普遍MMI软件有Intouch、Lookout、FIX与Genie等。这些PC-based图形监控规划软件不需要编写程序语言,规划简单,可以轻松快速地执行。然而,在应用程序中,它将受到使用控制器的标志和控制场合的限制,成本很高,通常是点数(tag name)论价格。若软件数量不限,往往要新台币二三十万以上。本研究采用了自己的方式Borland C++ Builder(BCB6.0)为发展MMI为了满足实际应用需求,工具在整个系统的集成中也更具弹性。
三、后端数据(软硬件)系统研发
我校军械、仓储、运输管理试验软硬件设计以武器系统课程组为导向验证对象(一队40名学生,保修组实践课程分为8组,每组5名)。验证项目的区别如下:
人员进出
运用RFID无线射频系统.56MHz),区分仓库管理人员门禁权限,全时记录人员登录注销记录(如图4所示)。
借还军械枪枝
运用RFID无线射频系统,极限开关(Limit Switch)、PLC程序逻辑控制器和各种灯号系统可以全时记录和数据备份军用枪支借出、归还记录、枪支仓库存储定位和清点(如图5所示)。
仓储温度控制
采用白金温度传感器系统,全时记录军品(弹药)储存环境的干球温度 湿球温度及相对湿度(如图6所示)。
管理程序系统
运用Borland C++ Builder(BCB6.0)软件,开发本系统的人机接口,有效记录和控制上述(1)、(2)、(3)项的所有动作过程和时间。
e化教学
运用RFID无线射频系统,射频卷标(Tag)内部内存功能,或与后端数据库数据链路,可以实时登录和更新各种仓储军品的性能、诸元、结构、功能和装备记录(如图7所示)。
四 系统导入的效益评估
人员进出
透过RFID无线射频系统认证,系统登录密码认证,非法使用枪支声光报警……加强管制可以有效区分各级仓库管理人员进出仓库门禁的权限,借还枪支的权限,全时记录系统注销和记录。配合国军现行各项仓库管理的行动和规定,可以大大提高各种敏感军品仓库管理的安全性,减少仓库管理人员填写控制表和纸质文件的麻烦。
借还军械枪枝
透过PLC可编程逻辑控制器(Programmerable Logical Controller)、极限开关(Limit Switch)、使用各种灯号系统,其优点如下:
可将现行RFID无线射频系统对金属环境或水的不利影响已经完全消除。大大提高了系统借出、归还记录、储存定位、清点等敏感军用产品的稳定性。
过去,由于不熟悉储存位置或装备项目,人们会对军品借款和归还操作造成很多不便,并花费寻找时间。通过系统灯号的指导,上述情况所花费的时间可以大大降低,使仓储操作更快、更高效(如图8所示)。
计算机全时记录和计算机实时数据备份也可以减少人员每次填写大量窗口和数据的时间。
仓储温度控制
台湾省位于亚热带地区,海岛气候高温高湿,沿海盐害,多台及丰雨效应,年平均相对湿度(Relative Humidity)高达80%;由于湿害,国军各地的仓储环境也会对装备产生许多不良变化,影响适当性,如材料膨胀、绝缘退化、电导短路、物理强度减弱、化学强度减弱 性质变化、润滑油污浊卡死、金属氧化腐蚀、材料塑性丧失、弹药高温热解、湿水解、自动催化爆燃等,使精密武器功能下降,适当率降低,仓储环境危险。通过白金温度传感器系统,可以全时记录军品(弹药)仓储环境的相对温湿度,有效降低现有人力每天抄写的记录温湿度数据,至少可以监控和控制所有仓储设施的温湿度。通过白金温度传感器系统,可以全时记录军品(弹药)储存环境的相对温度和湿度,有效降低现有人力每天入库抄写的记录温度和湿度数据,至少可以监控和控制所有储存设施的温度和湿度。大大提高机敏军品(弹药)储存环境的适宜性和安全性,减少和节省仓库管理人员的时间。
本案讨论了弹药库存储管理部分,考虑到无线射频产生的频率波可能会对电击发弹体造成电磁幅射危害(Hazards of Electromagnetic Radiation to Ordnance,HERO),因此,仅研究系统对其储存温度的控制,弹药本体没有进行RFID无线射频标签插件测试。在2005年11月美国国防部的研究报告中,RFID无线射频主动标签、读取器与爆炸物保持至少一英尺的距离。在2005年11月美国国防部的研究报告中,RFID无线射频主动标签、读取器与爆炸物保持至少一英尺的距离。然而,被动标签和读取器之间的距离尚未确定。由于读取器必须释放更多的能量来启动被动标签,预计读取器与爆炸物之间的距离将超过一英尺。
管理程序系统
使用Borland C++ Builder(BCB6.0)软件,开发本系统的人机接口,有效记录和控制上述(1)、(2)项的所有动作过程和时间。
建立知识管理
透过RFID无线射频系统可以实时登录和更新库存的军事性能、元素、结构、功能和设备保修记录。整合和分享各级长官和维修(维修)操作人员的教学经验和知识管理,充分加强国家军事装备的重要信息和E化管理的可追溯性跟踪能力(Trace ability)。
结语
本案研究RFID无线射频识别技术引入军械仓库管理,大大节省了仓储人员设备的清点时间、设备的还款时间,减少了表簿抄写作业时间的人力。有效控制仓储环境的温湿度,减少仓储设备的防潮、锈蚀(腐蚀)腐蚀。这对国家军队合作组织再造和人员改进造成的管理缺口有很大帮助。
对于各先进国家RFID无线射频识别技术的应用也迅速全面地引入了人们的日常生活。它不仅将取代条形码,在物流领域掀起旋风,还将在智能商店购物、动物芯片、电子货币等领域看到RFID大规模革命性应用。利用RFID技术提升企业竞争力已成为世界重要产业的主流。国军还需要对这一问题进行深入研究和分析,选择最佳导入进行验证。然而,如何有效地引入和应用这个系统在国家军队管理的各个环节,我们仍然需要依靠人的精心规划和反复验证测试,以实现所需的目标,提高军队的战斗力,朝着科技管理和军队建设的目标前进。