一种模块化可重构柔性生产方法及系统与流程

本发明涉及工业控制领域，具体地，涉及一种模块化可重构柔性生产方法及系统。

背景技术：

传统的工业制造领域中，如图1所示，厂房中的各个工作台被划分为多个不同的流水线，从而制造不同的产品。这种固定流水线式的生产方式的优点在于适合大批量的产品生产加工，且生产速度快。然而，对于一些生产批量小，或者多种不同产品的生产加工的小企业来说，这种生产方式的灵活性低，无法实现个性化的定制，容易带来设备利用率低的缺陷(如图1中两个流水线外闲置的两个工作台)，从而限制企业盈利。同时，某一条流水线上的工作台故障、损坏，就会导致整条流水线停产等待维修。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种模块化可重构柔性生产方法及系统。

根据本发明提供的一种模块化可重构柔性生产方法，包括：

订单排产步骤：根据新订单的信息，结合当前加工情况和工厂资源进行排产；

路线规划步骤：根据排产结果，规划得到生产加工工艺路线，并选择加工工艺路线上的工作台加工所需的模块或构件；

重构步骤：根据新的生产加工工艺路线切换工作台对应的模块、构件和控制程序等；

加工步骤：根据新的生产加工工艺路线控制工作台执行加工。

较佳的，所述加工步骤通过agv根据新的生产加工工艺路线运输所述模块或构件，以及运输待加工的物料至对应的工作台。

较佳的，所述订单排产步骤根据新订单的紧急程度进行排产，所述当前加工情况和工厂资源包括库存物料、工作台的工作现状及性能、在制物料物流、工装夹具等信息在内的数据。

较佳的，所述重构步骤包括：通过网络化接口接收或选择并切换工作台对应的控制程序。

较佳的，所述加工步骤还包括：实时采集和分析当前加工情况和工厂资源，并实时接收新订单。

根据本发明提供的一种模块化可重构柔性生产系统，包括：

订单排产模块：根据新订单的信息，结合当前加工情况和工厂资源进行排产；

路线规划模块：根据排产结果，规划得到生产加工工艺路线，并选择加工工艺路线上的工作台加工所需的模块或构件；

重构模块：根据新的生产加工工艺路线切换工作台对应的模块、构件和控制程序等；

加工模块：根据新的生产加工工艺路线控制工作台执行加工。

较佳的，所述加工模块通过agv根据新的生产加工工艺路线运输所述模块或构件，以及运输待加工的物料至对应的工作台。

较佳的，所述订单排产模块根据新订单的紧急程度进行排产，所述当前加工情况和工厂资源包括库存物料、工作台的工作现状及性能、在制物料物流、工装夹具等信息在内的数据。

较佳的，所述重构模块包括：通过网络化接口接收或选择并切换工作台对应的控制程序。

较佳的，所述加工模块还包括：实时采集和分析当前加工情况和工厂资源，并实时接收新订单。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

通过本发明可以实时对整个生产系统进行重构得到新的构型，更新过程，变化功能或改变系统的输出量以实现柔性定制化生产要求。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为现有加工流水线的工作示意图；

图2为本发明的工作流程图。

图3为本发明实施例优化后的加工流水线的工作示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图2所示，本发明提供的一种模块化可重构柔性生产方法，包括：

订单排产步骤：根据新订单的信息，结合当前加工情况和工厂资源进行排产；订单排产步骤根据新订单的紧急程度进行排产，当前加工情况和工厂资源包括库存物料、工作台的工作现状及性能、在制物料物流、工装夹具等信息在内的数据。

路线规划步骤：根据排产结果，规划得到生产加工工艺路线如图3所示，并选择加工工艺路线上的工作台加工所需的模块或构件；

重构步骤：根据新的生产加工工艺路线通过网络化接口接收或选择并切换工作台对应的控制程序；

加工步骤：根据新的生产加工工艺路线控制工作台执行加工，同时实时采集和分析当前加工情况和工厂资源，并实时接收新订单。

在本发明中，加工步骤通过agv根据新的生产加工工艺路线运输模块或构件，以及运输待加工的物料至对应的工作台。

本发明还提供一种模块化可重构柔性生产方法，包括：

订单排产模块：根据新订单的信息，结合当前加工情况和工厂资源进行排产；订单排产模块根据新订单的紧急程度进行排产，当前加工情况和工厂资源包括库存物料、工作台的工作现状及性能、在制物料物流、工装夹具等信息在内的数据。

路线规划模块：根据排产结果，规划得到生产加工工艺路线，并选择加工工艺路线上的工作台加工所需的模块或构件；

重构模块：根据新的生产加工工艺路线切换对应的模块、构件，通过网络化接口接收或选择并切换工作台对应的控制程序；

加工模块：根据新的生产加工工艺路线控制工作台执行加工，同时实时采集和分析当前加工情况和工厂资源，并实时接收新订单。

在本发明中，加工模块通过agv根据新的生产加工工艺路线运输模块或构件，以及运输待加工的物料至对应的工作台。

可重构制造模式是一种指导和管理制造系统进行重构的制造模式，它使制造系统(企业)通过内部自身变化来快速响应外部的市场环境变化。因此，可重构制造模式首先发展一种制造战略，指导如何组织、控制、管理和运作制造系统。其次，它提供了一种全局的框架包容新涌现的各种技术。第三，它把可重构性作为一种核心能力，统一地集成制造系统的各个方面。具有较高可重构性的企业能在难以预测的环境中，在竞争对手中脱颖而出。

制造系统的可重构性是指一种可以按照规划和设计规定的变化，利用子系统，模块或构件的重排、更替、剪裁和革新等手段对系统进行重新构形，更新过程，变化功能或改变系统的输出量以快速响应市场变化。

加工模块具有以下几类构件：加工基本模块、模块化驱动单元、模块化的刀具和夹具、可配置控制系统单元。通过从构件目录中选取适当的构件就能建立适应范围宽的自动化、集成化的生产系统。

(1)加工基本模块：主要用于加工和改变原材料的状态。基本模块的功能是与现有的加工设备相类似，但对模块来讲，最强调的是遵循精确、预定义、示范性和可控制的标准。(2)模块化驱动单元：主要用于完成执行任务部件的运动。(3)模块化的刀具和夹具：这是与加工基本模块和模块化驱动单元相匹配的刀具和夹具模块。(4)可配置控制系统单元：包括各种模块化制造系统子系统的程序、指令和同步化的信息网络。

通过模块化制造，建立基于模块化理论的模块化制造模型。利用该模型，将模块化制造系统与虚拟制造联系起来，可以在虚拟环境下构造制造系统，产品设计、制造装备设计和制造系统设计均采用模块化设计方法，把产品和制造系统设计有机地统一起来。通过制造特定的产品完成对制造系统的再设计，使部件、产品、制造设备，连同设计、操作活动都以模块为单位进行描述，以模块的组合来构造和运行制造系统。

通过模块化制造系统技术可以有效提升生产效率和对产品变化的适应性，可以显著减少成本，因为零件的运输成本常常要占到零件成本的20％。

加工模块是完成物料任务转换的具有可重构性的执行系统，其加工设备在工件、刀具和控制三个方面均具有与其他子系统相关联的接口—加工设备间通过控制系统作用下的物流系统相关联。在系统级重构中，加工设备为普通加工设备，当该类设备被认为是可移动的构件时，重构主要通过物理重构的方式来实现；当该类设备被认为是不可移动的构件时，重构主要通过逻辑重构的方式来实现。在设备级重构中，加工设备为可重构加工设备，该类设备由多个可分离、独立和规模化的不同硬件和软件构件构成，针对具体生产需求可对这些构件重新装配、配置、调整和运行。

工作台的工业机器人是智能制造中非常重要的智能柔性设备，可根据生产任务不同，快速切换工装夹具(硬件)和控制程序(软件)，重新规划机器人控制轨迹，用于完成不同工件的上下料、焊接、打磨、搬运和装配等多任务可重构柔性生产工作。核心研制内容：机器人控制系统模块化可配置研究，柔性工装夹具设计和对接技术研究，基于ccd视觉的手眼协同作业研究基于激光检测的焊接路径自适应规划研究。

智能agv物流系统与加工系统的构形、运行等直接相关，主要用于建立加工设备间的联系，在整个系统运行过程中一直处于可进行随机调度的工作状态，而且其工作状态可随时被调整。据mes下单的任务订单，通过agv调度管理系统，进行物料的配送流转，通过rfid物联网技术实时反馈运行站号信息和自动停靠，并调整规划最优路径，配置无线通信系统，实现多agv之间的自主调度与协同控制。

关键核心研制内容：基于a*算法的agv运行路径合理规划，多agv协同工作的路径规划及调度算法，基于pid算法的agv机器人运动伺服控制，激光导航技术，rfid物联网检测技术，无线网络组建和通信技术等。

存储待加工物料，以及工作台加工所需的模块或构件通过rfid读写器等智能识别装置实现原材料、成品出入库管理，还可以对产品品类、库存数量、库存总价等信息进行统计并发送企业erp系统；能自动选择最优的出入库货位，优化作业路径，提高仓库运行效率；能为仓库作业全过程提供自动化和全面的记录，提高工作效率；能为仓库的所有活动、资源和库存水平提供及时的正确信息，提高了工作效率且能够对工厂内所有的资源进行数字化管理。关键核心研制内容：堆垛机的精确定位闭环控制、激光位置检测定位、rfid物料编码检测、红外无线通信、智能库位分配算法、智能调度及路径规划算法、库存管理、盘库、出入库规则等。

本发明可快速响应各种变化，及时调整系统运行状态，以保证加工系统中不同加工设备间、加工系统与物流系统间自动协调工作。它基于多规划的正确的信息流而工作，使系统中各子系统间的信息有效、合理的流动，从而保证rms的计划、管理、控制、调度和监控等功能有条不紊的运行。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。