一种结合物联网的智能制造管理系统及方法与流程

本发明涉及智能生产制造技术领域，尤其涉及一种结合物联网的智能制造管理系统及方法。

背景技术：

机械加工行业中的中小型企业，主要从事单件、小批量生产的离散制造。由于产品的工艺过程经常变更，它们需要具有良好的计划能力。另外，对于按订单组织生产的企业，生产需求存在极大的不确定性，因此，对采购和生产车间的计划就需要很好的生产计划系统，特别需要计算机来参与计划系统的工作。

在具备一定规模的企业中，通常会用各种计算机管理软件，诸如企业资源计划(erp)、制造执行系统(mes)、设备管理系统(ems)等来辅助管理。但是这些系统的一次性投入成本、时间，以及对于运维的持续投入，对于中小企业来说都是不堪承受的负担。同时，对于这些企业来说，他们没有足够的能力去选择合适的系统集成商，并与他们一起完成系统上线，以及持续的运维工作。另外，对于这些企业来说，往往只需要这些系统中很少一部分功能，而过多的冗余功能所引起的业务复杂度、对硬件设备的性能要求，都是企业需要额外付出的代价。相对来说，一个轻量级的、能覆盖到这些业务范围、部署更简单、运维更轻松、相对的费用能承受的软件产品更适合这些中小型机械加工企业。

另外，随着整个社会信息化程度的不断提高，市场要求企业具备更快的生产响应速度，因此企业需要实时地去了解每个订单的生产情况，以及具体到车间内部的每个设备的运行情况，这是传统的制造执行系统(mes)等无法满足的。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种结合物联网的智能制造管理系统及方法。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种结合物联网的智能制造管理方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤s101：获取生产加工车间的设备运行数据；

步骤s102：将设备运行数据发送至云端，以根据数据来源的设备进行归档存储并展示；

步骤s103：通过接入服务以及编写逻辑运算规则，把满足一定条件的数据输出到特定的数据库；

步骤s104：构建集群服务器方式，使用负载均衡把用户浏览器的请求，分发到不同的服务器处理相应用户的请求；

步骤s105：用户通过终端浏览器，根据需要在智能制造管理系统中查看相关结果；

步骤s106：在智能制造管理系统中定义加工部件的工艺流程，每个流程定义参考的加工时间，可以关联加工程序和其他操作资料，通过关联加工程序名，即可实时掌握当前设备加工的工艺，然后通过历史数据沉淀后来分析加工工艺对于部件质量的影响。

作为对上述方案的进一步改进，所述设备运行数据包括数控车床的运行状态、当前刀号、主轴转速、进给率、主轴倍率以及当前加工程序名。

进一步，同一个零件使用不同工艺流程、工艺参数和该工艺流程所产出的产品质量做关联，从而判断出工艺流程中的参数与产品质量呈相关性，以提高产品质量。

一种结合物联网的智能制造管理系统，其特征在于包括：

数据采集终端模块，所述数据采集终端模块与生产加工车间的设备连接，用于获取设备的运行数据；

云端，所述云端与所述数据采集终端模块相连，用于根据数据来源的设备进行归档存储并展示；

接入服务模块，所述接入服务模块与所述云端相连，用于维护和保持所述云端和硬件设备的连接，包括认证鉴权、连接保持和消息透传功能；

规则引擎模块，所述规则引擎模块与所述接入服务模块相连；

数据库，所述数据库与所述规则引擎模块相连，用于存储满足逻辑运算规则的数据；

负载均衡模块，所述负载均衡模块与所述数据库相连，采用多台服务器构建集群服务器的方式，使用负载均衡把用户浏览器的请求，分发到不同的服务器处理相应用户的请求，以降低单台服务器的压力；

其中，所述规则引擎模块通过编写逻辑运算规则，把满足一定条件的数据输出到特定的数据库。

进一步，所述设备的运行数据包括数控车床的运行状态、当前刀号、主轴转速、进给率、主轴倍率以及当前加工程序名。

进一步，这些设备的运行数据通过无线网络2g/3g/4g或wifi的方式发送到云端。

进一步，智能制造管理系统中，在可视化车间中定义一设备孪生，关联到真实的设备编号，以便在智能制造管理系统中实时查看上传的数据。

进一步，规则引擎模块是利用输入数据源、逻辑运算规则以及输出数据源的方式组成的模块。

进一步，所述数据库包括关系型数据库和时序性数据库，其中，对于物联网的时间流数据，采用时序数据库来存储设备的运行数据，关系型数据库用于存储与业务相关的数据，包括设备信息、用户信息、零件产品信息以及工艺信息。

此外，数据格式采用键值对的json格式，把key映射到后端的存储数据库列或文件上。

本发明的有益效果是：本发明作为一种结合物联网的智能制造管理系统及方法，系统主要包括数据采集终端模块、云端、接入服务模块、规则引擎模块、数据库以及负载均衡模块，本发明使用物联网技术，把传统的工业系统打通，强化数据的时效性和真实性，提高企业的管理规范和生产质量，克服了传统的制造执行系统所存在的缺陷，因此具备良好的应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明系统原理示意图的第一部分；

图2为本发明系统原理示意图的第二部分。

具体实施方式

一种结合物联网的智能制造管理方法，其包括以下步骤：步骤s101：获取生产加工车间的设备运行数据；步骤s102：将设备运行数据发送至云端，以根据数据来源的设备进行归档存储并展示；步骤s103：通过接入服务以及编写逻辑运算规则，把满足一定条件的数据输出到特定的数据库；步骤s104：构建集群服务器方式，使用负载均衡把用户浏览器的请求，分发到不同的服务器处理相应用户的请求；步骤s105：用户通过终端浏览器，根据需要在智能制造管理系统中查看相关结果；步骤s106：在智能制造管理系统中定义加工部件的工艺流程，每个流程定义参考的加工时间，可以关联加工程序和其他操作资料，通过关联加工程序名，即可实时掌握当前设备加工的工艺，然后通过历史数据沉淀后来分析加工工艺对于部件质量的影响。其中，设备运行数据包括数控车床的运行状态、当前刀号、主轴转速、进给率、主轴倍率以及当前加工程序名。例如，同一个零件使用不同工艺流程、工艺参数和该工艺流程所产出的产品质量做关联，从而判断出工艺流程中的参数与产品质量呈相关性，以提高产品质量。

参考图1和图2，一种结合物联网的智能制造管理系统，其包括：数据采集终端模块1，所述数据采集终端模块与生产加工车间的设备连接，用于获取设备的运行数据；云端2，所述云端2与所述数据采集终端模块1相连，用于根据数据来源的设备进行归档存储并展示；接入服务模块3，所述接入服务模块3与所述云端2相连，用于维护和保持所述云端2和硬件设备的连接，包括认证鉴权、连接保持和消息透传功能；规则引擎模块4，所述规则引擎模块与所述接入服务模块3相连；数据库，所述数据库与所述规则引擎模块相连，用于存储满足逻辑运算规则的数据，数据库包括关系型数据库51和时序性数据库52，其中，对于物联网的时间流数据，采用时序数据库52来存储设备的运行数据，关系型数据库51用于存储与业务相关的数据，包括设备信息、用户信息、零件产品信息以及工艺信息，数据格式采用键值对的json格式，把key映射到后端的存储数据库列或文件上；负载均衡模块6，所述负载均衡模块6与所述数据库相连，采用多台服务器构建集群服务器的方式，使用负载均衡把用户浏览器的请求，分发到不同的服务器处理相应用户的请求，以降低单台服务器的压力；其中，所述规则引擎模块4通过编写逻辑运算规则，把满足一定条件的数据输出到特定的数据库。设备的运行数据包括数控车床的运行状态、当前刀号、主轴转速、进给率、主轴倍率以及当前加工程序名。这些设备的运行数据通过无线网络2g/3g/4g或wifi的方式发送到云端。智能制造管理系统中，在可视化车间中定义一设备孪生，关联到真实的设备编号，以便在智能制造管理系统中实时查看上传的数据。规则引擎模块4是利用输入数据源、逻辑运算规则以及输出数据源的方式组成的模块。

具体而言，本发明从数据源头把企业加工车间的设备数据接入。通过数据采集终端，连接到设备获取设备的运行数据，如数控车床的运行状态、当前刀号、主轴转速、进给率、主轴倍率当前加工程序名等信息。这些数据通过无线网络2g/3g/4g或wifi的方式发送到云端，云端根据数据来源的设备进行归档存储并展示。在智能制造管理平台中，在可视化车间中定义一个设备孪生，关联到真实的设备编号，即可在管理平台中实时查看上传的数据。一旦设备发送到云端，我们可以通过定义规则引擎的规则，把数据从接入服务(iothub)传到后端的存储服务。接入服务主要负责维护和保持云端和硬件设备的连接，包括认证鉴权、连接保持和消息透传等功能。规则引擎是利用输入数据源+逻辑运算规则+输出数据源的方式组成的组件。我们通过编写逻辑运算规则，把满足某种条件的数据输出到特定的目的地，例如文件存储服务、队列存储服务、关系型数据库或时序性数据库，数据格式一般采用键值对的json格式，把key映射到后端的存储数据库列或文件上。对于物联网的时间流数据，我们采用时序数据库来存储设备的运行数据，时序数据库在时间序列上做了优化，对于物联网的海量时序性数据查询有较高的性能，这样我们的平台应用可以通过接口从时序数据库获取到上传的设备数据。关系型数据库主要负责保持一些与业务相关的数据，如何设备信息、用户信息、零件产品信息和工艺信息等，这些数据通过需要做一些关联性查询展示。用户通过浏览器访问智能制造平台的网站，即可查询到当前设备上传的状态数据。为了减少单点服务器的压力和性能的瓶颈，我们采用多台服务器构建集群服务器的方式，使用负载均衡，把用户浏览器的请求，分发到不同的服务器处理相应用户的请求，降低单台服务器的压力，让系统更加稳定。

以上对本发明的较佳实施进行了具体说明，当然，本发明还可以采用与上述实施方式不同的形式，以及相近的领域，这些都不构成对本实施方式的任何限制，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动，都应该属于本发明的保护范围内。