一种元器件智能化检测生产管理系统及方法与流程

本发明属于元器件检测工程应用领域，涉及一种基于物联网和大数据分析的元器件智能化检测生产管理系统及方法。

背景技术：

航天产品具有品种多、批量小、产品构型和工艺复杂、研制更改频繁、产品质量要求高、研制全过程必须可追溯等特点，这给研制单位的组织管理带来一定的困难，但具有这些特点的企业生产条件正是当今市场对于产品的日益向多功能、专用化方向发展的要求。目前大多数航天研制单位都已实施企业资源管理系统(erp)，但其核心模块计划管理、生产过程中的质量管理、指挥控制系统等存在计划不合理、过程管控不透明、灵活性不够、责任不到位、人工参与过多等问题。元器件的二次补充筛选业务因其工艺流程的复杂、严格，尤其面临这样的难题。因此，实现检测业务的信息化、自动化、智能化对企业的发展能起到革命性的作用。

基于物联网和大数据分析的元器件智能化检测生产管理系统能将航天企业的元器件检测的全业务过程做到可视、可分析、可控，可以很好地解决上述问题。其检测过程中产生的海量数据，包括机器能耗、产品工艺、电气性能、传感器感应、检测环境、外观图形等，可通过物联网平台采集到系统中，减少人工录入系统的时间及带来的差错，通过大数据分析技术手段进行各类质量分析，实时提供检测进度、生产效率、生产瓶颈，达到提高产能、改进生产厂家、使用单位的设计、制造水平，提高航天产品的成功率的目标。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种元器件智能化检测生产管理系统，其特征在于，包括：指挥调度系统中心、科研生产管理系统、物联网系统平台、检测生产单元以及数据中心；其中：

所述指挥调度系统中心用于实现各维度智能检测示范线指挥调度与实时数据的图形化展示与分析；

所述科研生产管理系统用于实现元器件作业计划的调度、排产及执行控制；

所述物联网系统平台用于建立设备与系统之间的通讯机制，实现物联网设备智能互联、异构系统集成、数据采集、传输、存储、查询与数据分析，对设备运行状态动态监控，对异常情况进行实时预警；

所述检测生产单元包括智能物流模块以及自动化检测模块；其中，

所述智能物流模块用于通过无线通讯管理及信息传输与解析，实现agv行驶轨迹自动导引、agv运行速度、方向控制、agv作业节点自动寻址rfid、agv自动停车计时、agv运行状态反馈、agv运行故障检测与报警、agv自动避撞与报警功能；

所述自动化检测模块进行元器件的筛前初测和筛后终测检测；

所述数据中心用于处理所述科研生产管理系统和所述物联网系统平台的数据。

优选地，所述各维度包括：第一维度和第二维度，所述第一个维度为流程维度，用于查看任务执行过程、历史数据分析与统计分析信息，主要面向调度、筛选组长与普通筛选技术人员；所述第二个维度为时间维度，通过时间轴显示各个关键时间节点的任务执行数据，该维度主要面向部门与所主管领导。

优选地，所述自动化检测模块包括外观缺陷自动检测子模块和综合参数自动检测子模块；其中，所述外观缺陷检测检查子模块通过机器视觉技术实现对瓷介电容的外观缺陷检测；所述综合参数自动检测子模块用于自动检测元器件的外观、容量精度、损耗、绝缘电阻和介质耐压等参数。

优选地，所述智能物流系统包括自动化仓储模块、智能配送模块；所述自动化仓储模块通过接口与所述物联网平台下达的任务管理、流程管理、运行监控、作业执行及所述科研生产管理系统对接。

优选地，所述自动化仓储模块包含自动化立库仓储管理模块和agv任务管理模块；

所述自动化立库仓储管理模块用于元器件的库房状态管理、出入库动作执行管理、入库管理、出库管理、看板目视管理、库房信息查询管理等；

所述agv任务管理模块用于agv小车的呼叫、任务查询、状态查询、任务清除、运行路径优化规划等。

优选地，所述数据中心还包括hadoop数据平台；所述hadoop数据平台用于构建生产作业计划、仓储信息、测试数据、mes系统历史数据的大数据分析平台。

本发明另一个实施例还提供了一种元器件智能化检测生产管理方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1：检测准备阶段，所述检测准备阶段用于创建检测任务、分配相应库存位置；

步骤2：检测阶段，所述检测阶段用于检测任务的分配、执行及出、入库；

步骤3：用户领样阶段，所述用户领样阶段用于成品的出库、检测任务的闭环。

优选地，所述步骤1具体包括：

步骤101：业务部门收到样品盒，样品盒右下角附带厂商二维码，业务人员扫描二维码，录入相关信息到erp系统，生成管理台帐；

步骤102：将元器件从厂商料盒换到立体仓库的标准物料盒里；

步骤103：通过erp相应功能模块打印带有生产任务信息二维码的任务单，将任务单放置在料盒上；

步骤104：agv小车运送料盒至立体库；

步骤105：将料盒从agv上搬到立库输送台上，移动料盒经过扫描仪扫描二维码及rfid获取元器件信息及物流信息，在管理软件界面设置相关库位信息，确定后回传相关信息至erp系统；

步骤106：料盒移动到堆垛机处，将料盒放置堆垛机上，堆垛机开始带料箱移动至相应库位，将料箱堆入库位。

优选地，所述步骤2具体包括：

201、外观检测工位收到erp任务委托提示,点击接受，点击agv呼叫系统货物领料出库信息传至立库，通过agv将待检元器件送至相应检测工位；

202、通过外观缺陷、综合参数自动检测装置，获取初测数据并传送至大数据分析平台；

203、检测过程中产生的管理信息、控制信息通过erp及物联网平台进行数据通讯；

204、经过高温贮存、温度冲击测试后，再次通过外观缺陷、综合参数自动检测装置，获取筛后检测数据并传送至大数据分析平台；

205、大数据分析平台对批次性检测目标进行质量分析。

优选地，所述步骤3具体包括：

步骤301：用户提交领样申请；

步骤302：根据领样条件查询erp系统；

步骤303：若所查样品已完成老化筛选检测工作，erp系统、立体仓库更新库房任务信息；

步骤304：根据领样信息，统一打印纸质证书，自动盖章；

步骤305：立库收到erp成品出库信息，通过agv将成品运输至接待大厅；

步骤306：用户领样，流程完成。

附图说明

图1为本发明中基于物联网和大数据分析的元器件智能化检测生产管理系统总体架构图。

图2为本发明实施例的元器件老化筛选流程的准备阶段。

图3为本发明实施例的元器件老化筛选流程的检测阶段。

图4为本发明实施例的元器件老化筛选流程的用户领样。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明目的在于帮助航天企业实现元器件补充二次筛选全过程实时跟踪、控制、分析，提供了一种元器件智能化检测的系统。

如图1所述，本发明实施例系统的结构图。具体为：

一种元器件智能化检测生产管理系统，包括：指挥调度系统中心、科研生产管理系统、物联网系统平台、检测生产单元以及数据中心。

其中：

所述指挥调度系统中心用于实现各维度智能检测示范线指挥调度与实时数据的图形化展示与分析。

在本发明的一个实施例中，指挥调度系统中心从功能设计面向部门主管领导、调度、筛选组长与普通筛选人员设计，指挥调度系统中心功能设计主要从两个维度出发，第一个维度为流程维度，该以“流程关键功能”节点为主线，查看任务执行过程、历史数据分析与统计分析信息，该功能节点主要面向调度、筛选组长与普通筛选技术人员。第二个维度为时间维度，通过该维度，系统以“今日”、“本月”、“上月”为关键时间节点，通过时间轴显示各个关键时间节点的任务执行数据。该维度主要面向部门与所主管领导。

所述科研生产管理系统用于实现元器件作业计划的调度、排产及执行控制。

所述物联网系统平台用于建立设备与系统之间的通讯机制，实现物联网设备智能互联、异构系统集成、数据采集、传输、存储、查询与数据分析，对设备运行状态动态监控，对异常情况进行实时预警。

所述检测生产单元包括智能物流模块以及自动化检测模块。

其中：

所述智能物流模块用于通过无线通讯管理及信息传输与解析，实现agv行驶轨迹自动导引、agv运行速度、方向控制、agv作业节点自动寻址rfid、agv自动停车计时、agv运行状态反馈、agv运行故障检测与报警、agv自动避撞与报警功能；

所述自动化检测模块用于进行元器件的筛前初测和筛后终测检测。在本发明的一个实施例中，自动化检测模块包括外观缺陷自动检测子模块和综合参数自动检测子模块，主要针对元器件的筛前初测和筛后终测检测业务。；其中，所述外观缺陷检测检查子模块通过机器视觉技术实现对瓷介电容的外观缺陷检测；所述综合参数自动检测子模块用于自动检测元器件的外观、容量精度、损耗、绝缘电阻和介质耐压等参数。

在本发明的一个实施例中，所述智能物流系统包括自动化仓储模块、智能配送模块；所述自动化仓储模块通过接口与所述物联网平台下达的任务管理、流程管理、运行监控、作业执行及所述科研生产管理系统对接。

其中，所述自动化仓储模块包含自动化立库仓储管理模块和agv任务管理模块；

所述自动化立库仓储管理模块用于元器件的库房状态管理、出入库动作执行管理、入库管理、出库管理、看板目视管理、库房信息查询管理等。具体的，自动化立库仓储管理模块具备以下功能：

①.系统状态(入库、出库)由thingworx下达指令；系统一旦进入某一状态，就将屏蔽其它状态的执行动作。

②.检测元器件送存批次编号及其他相关信息由thingworx负责统一生成和管理。

③.储位由wms负责管理和优化，并提供给thingworx库存信息查询、某批次物品的存储信息等多种信息查询接口。

④.thingworx负责提供某批次物品、数量、配送地点等必要信息，wms负责按照某些优化方式(比如，先进先出，先整后散)自行安排出库，并通过agv小车送到某地点结束整个出库作业。

⑤.入库管理

★入库货物由人工搬上出入货台

★出入货台装有一光电传感器

★出入货台装有rfid读写器(注意：应装有金属屏蔽罩，以免误读库内外不该获取的物料箱信息)

a.thingworx首先生成“检测报告”并将相关信息按批次附在检测元件上送达仓库,wms管理人员通过“检测报告”上的二维码获取相关信息且将该物品信息与某物流盒的rfid号码绑定。

b.wms将绑定好的物流盒与空仓位自动匹配(或人工指定)，并生成入库单，当人员将物流盒放在出入货台上，安装在出入货台上的rfid设备将对物流盒上的rfid卡号进行检验。如果检测该物流盒符合入库单相关信息则会调动堆垛机执行入库作业。

c.储位管理分“人工指派”和“自动分配”两种模式。

d.wms提供webservice入库信息查询接口，thingworx推送任务字段，包含批次号。wms反馈true或flase，同时反馈入库单号，入库货位、物料箱编号、数量、入库时间以及执行人等信息。

e.thingworx提供webservice货品查询接口，wms推送任务字段，包含批次号。thingworx返回物品名称、物品编号、规格、单位、生产厂家等信息。

⑥.出库管理

★出入货台前端装有一回库按键

★出入货台末端装有一agv召唤和运行启动按键

★仓储监控计算机应被置于出入货台附近的某个合适位置，以便连接与该计算机usb口上的条码枪能便于拆盘操作

★出库物料箱/盒由人工搬离出入货台

★接受来自thingworx的货品出库信息：

a.wms提供webservice出库请求接口，thingworx推送任务字段，包含货品名称、货品编号、出库数量、配送地点等信息。wms反馈true或flase(注：可能附带查错编码反馈如缺货、查找不到货品等信息),并反馈出库单号、货品名称、货品编号、预分配出库货位、物料箱编号、数量、散/整出状态等。

b.wms提供webservice出库查询接口，thingworx推送任务字段，包含出库单号。wms反馈true或flase,并反馈查错编码(如代表缺货、查找不到货品等信息)、货品名称、货品编号、出库货位、物料箱编号、数量、散/整出状态、执行状态、出库时间、执行人等。

⑦.看板目视管理

a.堆垛机实时运行状态、位置的动图信息；

b.当前入库信息(物料盒编码、库位位置)；

c.当前出库信息(物料盒编码、库位位置、整箱还是拆箱、拆箱物料盒编码和数量)；

d.检测台工作状态；

e.agv小车当前位置及状态；

f.由于显示信息量较大，看板分为多画面显示各相关信息，并可通过仓储电脑上的按键自由切换。

所述agv任务管理模块用于agv小车的呼叫、任务查询、状态查询、任务清除、运行路径优化规划等。agv任务管理模块具备以下功能：

①.在各检验台上的电脑上均提供召唤agv小车的软按钮。wms提供webservice小车召唤接口，thingworx推送任务字段，包含配送地点(检验台召唤或入库点)。wms反馈true或flase,并形成排队机制，等小车空闲时按顺序依次运行；

②.wms提供webserviceagv小车任务查询接口，thingworx无需推送任务字段。wms反馈agv小车任务排队状态信息；

③.wms提供webserviceagv小车状态查询接口，thingworx无需推送任务字段。wms反馈agv小车的如是否在线、作业状态、当前地址、预到达地址以及当前任务等信息；

④.wms提供webserviceagv小车任务清除接口，thingworx无需推送任务字段。wms反馈true或flase。并将agv小车任务排队清除；

⑤.agv运行的数字地图建模；

⑥.agv运行路径优化规划；

⑦.在入库岗位安装有召唤按键(兼agv运行启动按键)。

(3)wms库存及其他查询功能

①.wms提供webservice仓库状态信息查询接口，thingworx无需推送任务字段。wms反馈各货位如是否空闲，批次号、存放物料箱编号、物品名称、物品编号、数量、货位最后入库时间、货位最后出库时间、最后入库执行人、最后出库执行人等信息；

②.wms提供webservice批次查询接口。thingworx推送任务字段，包含批次号。wms反馈存放货位、存放物料箱编号、物品名称、物品编号、数量、最后入库时间、最后出库时间、最后入库执行人、最后出库执行人等信息；

③.wms提供webservice仓库查询接口。thingworx推送任务字段，包含仓库号(这里只有一个仓库所以为1)。wms反馈仓库运行状态如正常、故障、作业状态(待机、正在入库、正在出库)、故障原因等信息。

所述数据中心用于处理所述科研生产管理系统和所述物联网系统平台的数据。基于hadoop数据平台构建生产作业计划、仓储信息、测试数据、mes系统历史数据的大数据分析平台。按航天电子元器件质量保证体系要求，利用元器件生产阶段的性能测试数据挖掘元器件固有质量隐患信息，提供一种高质量、低成本、快速精准的质保能力。

本发明实施例还提供了一种元器件智能化检测生产管理方法，包括：

步骤1：测试准备阶段，所述测试准备阶段用于创建检测任务、分配相应库存位置。

根据本发明的一个实施例，步骤1的具体方法如图2所示：

步骤101：业务部门收到样品盒，样品盒右下角附带厂商二维码，业务人员扫描二维码，录入相关信息到erp系统，生成管理台帐；

步骤102：将元器件从厂商料盒换到立体仓库的标准物料盒里；

步骤103：通过erp相应功能模块打印带有生产任务信息二维码的任务单，将任务单放置在料盒上；

步骤104：agv小车运送料盒至立体库；

步骤105：将料盒从agv上搬到立库输送台上，移动料盒经过扫描仪扫描二维码及rfid获取元器件信息及物流信息，在管理软件界面设置相关库位信息，确定后回传相关信息至erp系统；

步骤106：料盒移动到堆垛机处，将料盒放置堆垛机上，堆垛机开始带料箱移动至相应库位，将料箱堆入库位。

步骤2：检测阶段，所述检测阶段用于检测任务的分配、执行及出、入库，可以按如下流程实施：外观检测工位收到erp任务委托提示,点击接受，点击agv呼叫系统货物领料出库信息传至立库，通过agv将待检元器件送至相应检测工位；通过外观缺陷、综合参数自动检测装置，获取初测数据并传送至大数据分析平台；检测过程中产生的管理信息、控制信息通过erp及物联网平台进行数据通讯；经过高温贮存、温度冲击测试后，再次通过外观缺陷、综合参数自动检测装置，获取筛后检测数据并传送至大数据分析平台；大数据分析平台对批次性检测目标进行质量分析。

根据本发明的一个实施例，步骤2的具体方法如图3所示：

步骤201：外观检测工位收到erp任务委托提示,点击接受，点击agv呼叫系统货物领料出库信息传至立库，agv移动到立库待料；

步骤202：立库点击接受erp任务委托(包含元器件信息、物流信息等)，堆垛机按照信息自动运行取到相关库位料盒，从堆垛机上搬下料盒，到立库输送台，移动料盒经过扫描仪扫描二维码及rfid记录相关信息并回传erp系统。扫描完后，移动料盒到agv上；

步骤203：待料盒放置在agv上，agv开始移动至工位；

步骤204：agv到达工位，将料盒搬上工作台，扫描二维码读取相关信息，回传erp系统；

步骤205：将料盒中元器件拆包投入震动盘，震动盘运转工作将电容自动上料，输送至外观检测机料盘；

步骤206：自动外观检测开始运转，料盘转动，三只高速摄像机抓拍电容器件外观，拍摄的画面输入工控机与标准图像对比分析，ok的拨入良品盒，ng的拨入次品盒，相关检测数据输送给大数据分析平台；

步骤207：外观检测完毕，将良品装入料盒，扫描二维码上传相关信息至erp，开启下一道工序任务，任务发送至四参数检测(容量精度、损耗、绝缘电阻和介质耐压)工位。扫描完毕的料盒放上agv，agv运送料盒至四参数检测工位；

步骤208：四参数检测工位接收erp任务，从agv上搬下料盒放置工作台，扫描二维码读取相关信息，回传erp系统；

步骤209：将料盒中元器件拆包投入震动盘，震动盘运转工作将电容自动上料，输送至四参数检测机械臂，机械臂吸盘吸住电容移动到四参数检测工装处，执行四参数检测程序，工控机显示相关测量数据并进行对比分析，ok的拨入良品盒，ng的拨入次品盒，相关检测数据输送给大数据分析平台；

步骤210：四参数检测完毕，将良品装入料盒，扫描二维码上传相关信息至erp，开启下一道工序任务，任务发送至高温贮存工位。扫描完毕的料盒放上agv，agv运送料盒至高温贮存工位；

步骤211：四参数检测完毕，将良品装入料盒，扫描二维码上传相关信息至erp，开启下一道工序任务，任务发送至高温贮存工位。扫描完毕的料盒放上agv，agv运送料盒至高温贮存工位；

步骤212：高温贮存工位接收erp任务，agv运送料盒至工位，将器件放置高温贮存箱进行高温贮存(箱体外显示屏显示120±2度，时间显示96小时，数据动态变化)，检测完成将任务传送至下一工位

步骤213：温度冲击工位接收erp任务，agv运送料盒至工位，将器件放置温度冲击箱进行温度冲击(箱体显示屏显示温度-55±3度，125±2度；时间显示30分钟；次数显示5；数据动态变化)，检测完成将任务传送至下一工位；

步骤214：电老炼工位接收erp任务，agv运送料盒至工位，将器件放置老炼箱内进行电老炼(箱体显示屏显示温度125±2度，时间显示168小时)，检测完成将任务传送至下一工位；

步骤215：筛后终测四参数检测工位接收erp任务，agv运送料盒至工位，从agv上搬下料盒放置工作台，扫描二维码读取相关信息，回传erp系统；

步骤216：将料盒中元器件拆包投入震动盘，震动盘运转工作将电容自动上料，输送至四参数检测机械臂，机械臂吸盘吸住电容移动到四参数检测工装处，执行四参数检测程序，工控机显示相关测量数据并进行对比分析，ok的拨入良品盒，ng的拨入次品盒，相关检测数据输送给大数据分析平台；

步骤217：四参数检测完毕，将良品装入料盒，扫描二维码上传相关信息至erp，开启下一道工序任务，任务发送至筛后外观检测工位。扫描完毕的料盒放上agv，agv运送料盒至筛后外观检测工位；

步骤218：筛后外观检测工位接收erp任务，agv运送料盒至工位，从agv上搬下料盒放置工作台，扫描二维码读取相关信息，回传erp系统；

步骤219：将料盒中元器件拆包投入震动盘，震动盘运转工作将电容自动上料，输送至外观检测机料盘；

步骤220：自动外观检测开始运转，料盘转动，三只高速摄像机抓拍电容器件外观，拍摄的画面输入工控机与标准图像对比分析，ok的拨入良品盒，ng的拨入次品盒，相关检测数据输送给大数据分析平台；

步骤221：筛后外观检测完毕，将良品装入料盒，扫描二维码上传相关信息至erp，进行良品入库程序。扫描完毕的料盒放上agv，agv运送料盒至立库；

步骤222：立库收到erp良品入库任务,agv运送料盒至工位，将料盒搬上输送台，移动经过扫描二维码及rfid，记录相关信息并回传erp系统；

步骤223：扫描后将料盒搬上堆垛机，堆垛机携料盒运行至指定库位将料盒入库。

步骤3：用户领样阶段，所述用户领样阶段用于成品的出库、检测任务的闭环。

根据本发明的一个实施例，步骤3的具体方法如图4所示：

步骤301：用户提交领样申请；

步骤302：根据领样条件查询erp系统；

步骤303：若所查样品已完成老化筛选检测工作，erp系统、立体仓库更新库房任务信息；

步骤304：根据领样信息，统一打印纸质证书，自动盖章；

步骤305：立库收到erp成品出库信息，通过agv将成品运输至接待大厅；

步骤306：用户领样，流程完成。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。