自动抽屉线柔性生产调度方法及系统与流程

1.本公开涉及自动化产线控制技术领域，尤其涉及一种自动抽屉线柔性生产调度方法及系统。


背景技术：

2.制造执行系统(manufacturing execution system，简称mes)旨在加强mrp 计划的执行功能，把mrp计划同车间作业现场控制，通过执行系统联系起来。这里的现场控制包括plc程控器、数据采集器、条型码、各种计量及检测仪器、机械手等。制造执行系统mes能够帮助企业实现生产计划管理、生产过程控制、产品质量管理、车间库存管理、项目看板管理等，提高企业制造执行能力。
3.现有技术中，目前技术在涉及小批量多品种混线生产时需把产品代码、工单代码、工艺信息、材料信息等内容提前写入plc影响plc运行速度及稳定性。新产品导入时需要停机调试plc/伺服等参数造成工时损失。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本公开的目的在于提出一种自动抽屉线柔性生产调度方法，能够在产线上随时调整生产参数、即时加入小批量/单件的混流生产，而不需要停机。
5.本公开的目的在于提出一种自动抽屉线柔性生产调度系统，能够形成 mes系统模块、plc模块和执行机构的闭环，方便随时调整系统参数并防止工序的遗漏；能够在不需要停机输入参数的情况下，实现加入小批量/单件的混流生产。
6.基于上述目的，本公开提供了一种自动抽屉线柔性生产调度方法，包括：
7.步骤一、在mes系统模块中预存或即时写入产品生产数据；
8.步骤二、在需要添加目标产品的生产时，对目标产品进行扫码识别，plc 模块根据扫码识别的信息向mes系统模块发出相应触发指令，请求执行目标产品的生产加工数据；
9.步骤三、所述mes系统模块收到触发指令后将生产加工数据发送给plc 模块，plc模块接收来自所述mes系统模块的生产加工数据，并将所述生产加工数据转换为所述plc模块可识别与执行的指令，然后向执行机构发出信号；
10.步骤四、执行机构接受来自所述plc模块的信号，进行生产活动直至完成；
11.当即时需要调整一个产品进行生产时，plc模块向mes系统模块发出新的触发指令，然后按照步骤三、四进行；
12.其中，所述步骤一中，在mes系统模块中即时写入产品生产数据时，写入过程中不需要plc模块及执行机构停机。
13.上述的自动抽屉线柔性生产调度方法中，优选的，所述mes系统模块收到触发指令后将生产加工数据发送给plc模块的步骤包括：
14.当mes系统模块收到触发指令后，将mes系统存储的执行机构参数数据、当前生产产品的生产加工数据与目标产品的产品生产数据进行整合，形成新的生产加工数据，并发
送给plc模块。
15.上述的自动抽屉线柔性生产调度方法中，优选的，所述产品生产数据包括：产品类型、产品数量、产品工艺流程、产品生产要求、产品交付时间、产品质量要求；
16.所述生产加工数据包括：生产计划、材料清单、作业规范。
17.上述的自动抽屉线柔性生产调度方法中，优选的，该柔性生产调度方法还包括在步骤四的进行生产活动直至完成的过程中，反馈实际生产数据给 plc模块，plc模块将反馈的实际生产数据再反馈给mes系统模块的步骤。
18.上述的自动抽屉线柔性生产调度方法中，优选的，该柔性生产调度方法还包括在plc模块将反馈的实际生产数据再反馈给mes系统模块之后， mes系统模块对数据进行管理，并将管理后的调整数据重新发送给plc模块的步骤。
19.上述的自动抽屉线柔性生产调度方法中，优选的，所述实际生产数据包括：操作人员信息、生产关键参数、产品信息、产品检测信息和物理位置。
20.本公开还提供一种自动抽屉线柔性生产调度系统，包括：
21.mes系统模块，所述mes系统模块包括：产品信息存储模块，用于保存产品的基本信息；工艺信息存储模块，用于保存产品的生产工艺数据；系统控制信息存储模块，保存生产工艺所对应的执行机构控制指令；
22.所述mes系统模块用于调取所述产品信息存储模块、工艺信息存储模块和系统控制信息存储模块中的数据并进行管理，完成与plc模块之间的数据交互；
23.至少一个的plc模块，所述plc模块用于将来自mes系统的数据进行转换，形成plc模块可识别与执行的指令，并与执行机构完成数据交互；
24.至少一个的执行机构，所述执行机构接受来自所述plc模块的信号，进行生产活动，并向plc模块反馈生产活动的结果数据；
25.所述mes系统模块、所述plc模块与所述执行机构构成闭环系统。
26.上述的自动抽屉线柔性生产调度系统中，优选的，所述plc模块设有触发机制，当需要进行生产时，plc模块根据目标产品的基础信息向mes系统模块发出触发指令，mes系统模块根据触发指令，直接调用存储在mes 系统中的数据并传递给plc模块；plc模块用于将来自mes系统的数据进行转换，形成plc模块可识别与执行的指令，并与执行机构完成数据交互。
27.上述的自动抽屉线柔性生产调度系统中，优选的，所述mes系统模块、所述plc模块与所述执行机构构成闭环系统被设置为：所述mes系统模块将生产加工数据发送给plc模块；plc模块将来自mes系统的数据进行转换，形成plc模块可识别与执行的指令，并将指令发送给执行机构；执行机构按照指令进行生产，并将生产过程中的数据和生产完成的数据反馈给plc 模块，plc模块将反馈的生产过程中的数据和生产完成的数据发送给mes 系统模块；mes系统模块对反馈的生产过程中的数据和生产完成的数据进行管理，形成调整数据，再次发给plc模块。
28.上述的自动抽屉线柔性生产调度系统中，优选的，所述执行机构被设置为：
29.所述执行机构中设有产品检测模块，用于对生产的产品进行实时监测，并将得到的数据反馈给所述plc模块；
30.所述执行机构设有至少一个工位，所述工位用于进行单个或多个加工工序，根据
生产计划，所述工位进行加工工序切换，完成一个产品或多个产品的生产。
31.从上面所述可以看出，本公开提供的自动抽屉线柔性生产调度方法，能够在产线上随时调整生产参数、即时加入小批量/单件的混流生产，而不需要停机。
32.本公开的自动抽屉线柔性生产调度系统，能够形成mes系统模块、plc 模块和执行机构的闭环，方便随时调整系统参数并防止工序的遗漏；能够在不需要停机输入参数的情况下，实现加入小批量/单件的混流生产。
附图说明
33.为了更清楚地说明本公开或相关技术中的技术方案，下面将对实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本公开实施方式的自动抽屉线柔性生产调度方法的流程示意图；
35.图2为本公开实施方式的工序关系图；
36.图3为本公开实施方式的闭环系统数据传输示意图。
具体实施方式
37.结合附图和本公开具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本公开的细节。但是，在此描述的本公开的具体实施方式，仅用于解释本公开的目的，而不能以任何方式理解成是对本公开的限制。在本公开的教导下，技术人员可以构想基于本公开的任意可能的变形，这些都应被视为属于本公开的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本公开所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
38.除非另有定义，本公开所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本公开中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本公开所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
39.需要说明的是，本公开实施方式的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施方式的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本公开实施方式的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
40.需要说明的是，上述对本公开的一些实施方式进行了描述。其它实施方式在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施方式中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任
务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
41.为在不停机输入参数的情况下，实现加入小批量/单件的混流生产，本公开提供一种可行的具体实施方式，涉及一种自动抽屉线柔性生产调度方法，流程如图1所示，包括：
42.步骤一、在mes系统模块中预存或即时写入产品生产数据；
43.步骤二、在需要添加目标产品的生产时，对目标产品进行扫码识别，plc 模块根据扫码识别的信息向mes系统模块发出相应触发指令，请求执行目标产品的生产加工数据；
44.步骤三、所述mes系统模块收到触发指令后将生产加工数据发送给plc 模块，plc模块接收来自所述mes系统模块的生产加工数据，并将所述生产加工数据转换为所述plc模块可识别与执行的指令，然后向执行机构发出信号；
45.步骤四、执行机构接受来自所述plc模块的信号，进行生产活动直至完成；
46.当即时需要调整一个产品进行生产时，plc模块向mes系统模块发出新的触发指令，然后按照步骤三、四进行；
47.其中，所述步骤一中，在mes系统模块中即时写入产品生产数据时，写入过程中不需要plc模块及执行机构停机。
48.本实施方式中，使用自动生产线对产品进行生产。产品可以是多样的，包括不同尺寸、不同重量、不同型号的抽屉的生产。自动生产线也包括托盘流转生产线等。所述自动生产线的生产过程包括：确定目标产品，确保mes 系统模块中存储有所述目标产品的产品生产数据，若没有存入目标产品的产品生产数据，或者需要对已经存入的产品生产数据进行修改，将新的产品生产信息写入mes系统模块；确定目标产品后，产品上线；产品上带有可识别的信息码，mes系统模块通过扫码，识别产品类型，从而调取该产品的产品生产数据；通过产品识别，mes系统模块调取产品相关产品生产数据，获取产品的生产工艺要求、所需工序等信息；mes系统模块综合分析各项信息，生成生产加工数据，将生产加工数据发送plc模块，进而控制执行机构按照生产加工数据进行加工。其中，所述自动生产线可以增加产线能够承载的产品类型，并根据不同类型的产品、产品数量，识别其工艺流程、生产及质量的要求，形成生产计划，并根据生产计划，控制制造中的产品，自动在产线上在各个工位上进行流转。如本实施方式中，选用的抽屉生产线所用的生产工艺；工艺分为：抽屉上线、一次元器件装配、二次元器件装配、一次线装配、二次线装配、质量检验、抽屉下线。在生产过程中，使用plc模块向mes 系统模块发出触发指令，mes系统模块收到触发指令后形成新的生产加工数据，并将所述生产加工数据发送给plc模块。plc模块接受来自所述mes 系统模块的生产加工数据，并将所述生产加工数据转换为所述plc模块可识别与执行的指令，然后向执行机构发出信号；执行机构接受来自所述plc模块的信号，按照工艺流程进行生产活动直至完成。
49.若自动生产线需要调整或添加另一种抽屉时，首先对目标产品进行扫码，获知目标产品的基本参数如产品名称、序列号、数量、加工时限要求等；plc 模块获取扫码识别到的信息后，向mes系统模块发出相应的新的触发指令， plc获取扫码识别到的信息主要可以是用于产品触发指令，赋予触发指令关于产品的特征信息，便于mes系统正确调取的产品信息。mes系统模块收到触发指令后，调用所述抽屉的产品生产数据，结合现有自动生产线运行的生产加工数据，对数据加以分析整合，得到加工效率更高、工序工位分配更合理的生产计划。生产计划可以通过一些现有的算法进行计算安排。产品的加工工艺多有重合，但不同
产品所需的加工时间不同，可以通过增加执行所述工序的执行机构的方法增加产品生产的加工效率。若不增加新的执行机构，可以例如采用以不同产品在该工序进行加工所需的时间为依据，结合其他工序所需时间、执行机构执行不同工序的效率等因素综合分析，将不同产品在该工序划分优先级；级别高的先加工，级别低的延后加工，提高加工效率。确定好生产加工数据后，将新抽屉生产线生产工艺的生产加工数据发送给 plc模块，中途不停机。如在先的抽屉生产进入二次元器件装配阶段，则新抽屉的生产线生产工艺的生产数据传达给plc模块，plc模块控制部分的执行机构按照二次元器件装配阶段后的工艺继续进行，另一部分执行机构则可以开始按照新的生产加工数据进行加工。等按照之前的生产加工数据的执行机构完成加工后，也按照新的生产加工数据进行抽屉生产，在不停机的情况下，完成加工任务的更新替换。
50.在实际生产中，一个抽屉上线后，对抽屉上的产品进行一次元器件装配、一次线装配、二次元器件装配、二次线装配后，以上工序完成后，进行质量检验，最后下线。生产过程中，不同工序之间的关系如图2所示，需要先进行元器件装配，后进行相应的线装配，但一次元器件装配与二次元器件装配没有严格的先后顺序。故而，在同一条生产线上，多个抽屉可以同时运转。 mes系统在生产活动中，实时监测不同工位以及控制抽屉运转的plc模块的反馈信息，进行分析，决定抽屉的下一个运转位置，在完成所有工序后，控制抽屉下线。
51.在上述的具体实施方式中，当即时需要换一个产品进行生产时，还包括在plc模块向mes系统模块发出新的触发指令前，向mes系统模块中即时写入生产数据的步骤，写入过程中不需要plc模块及执行机构停机。这里在进行产品更换生产时，因为plc在执行生产指令，不需要mes系统模块的持续关注，这时可以写入新的生产数据，不需要plc模块及执行机构停机。能够无缝对接混流生产切换，减少产品切换的时间。
52.在一个进一步的实施方式中，所述mes系统模块收到触发指令后将生产加工数据发送给plc模块的步骤包括：
53.当mes系统模块收到触发指令后，将mes系统存储的执行机构参数数据、当前生产产品的生产加工数据与目标产品的产品生产数据进行整合，形成新的生产加工数据，并发送给plc模块。
54.在本实施方式中，所述mes系统中预先存储有执行机构参数数据，所述执行机构参数数据用以表示所述执行机构的工位信息、可执行工艺信息等于执行机构相关的信息。当mes系统接收到触发指令后，mes系统调用目标产品的产品生产数据，结合生产线当前生产产品的生产加工数据和执行机构参数数据，形成新的生产加工数据，对自动生产线做出调整，在现有产品生产加工的基础上，增加新产品的加工工序。执行机构参数数据、当前生产产品的生产加工数据包括当前工位正在生产的产品的工艺、加工时间、加工数量，产品的状态；还包括当前正在生产的产品及新增产品的工艺参数、工段划分、工位分配、所需时间等。当前生产产品的生产加工数据还包括当前产品例如本实施方式中抽屉线的状态、负荷、工位上抽屉的当前生产阶段、抽屉的检测结果等。mes体统形成新的生产加工数据，包括产品的工位分配，产品的工序间、工位间的传输，抽屉产品进入工位的方向、速度、适合生产的抽屉生产角度等。
55.在一个进一步的实施方式中，所述产品生产数据包括：产品类型、产品数量、产品工艺流程、产品生产要求、产品交付时间、产品质量要求；
56.所述生产加工数据包括：生产计划、材料清单、作业规范。
57.具体的，所述生产计划主要涉及产品生产时需要进行哪些工艺，需要调用哪些执行机构，以及当某一个执行机构需要执行多个产品的加工时，按照先进先出的原则进行加工。材料清单主要包括材料品牌规格、材料数量、客户指定批次等信息，作业规范主要包括作业方法及顺序、关键参数、检验标准等信息。
58.在一个进一步的实施方式中，该柔性生产调度方法还包括在步骤四的进行生产活动直至完成的过程中，反馈实际生产数据给plc模块，plc模块将反馈的实际生产数据再反馈给mes系统模块的步骤。
59.plc模块会实施收集执行机构的信息并反馈给mes系统；执行机构会将当前产品的生产情况进行收集，如生产当前的产品为抽屉，执行机构会收集当前生产的产品的状态，如当前进行的步骤，下一步所需要的工序工艺、附件材料、检验要求等，并如实反馈当前产品抽屉的产品情况，如安装方向、安装角度、出现的问题，预测到的问题等；plc模块收集这些信息后反馈给 mes系统，mes系统经过分析，调整新一轮生产的工位、工序、产品进入各工位的方向、角度等。
60.在一个进一步的实施方式中，该柔性生产调度方法还包括在plc模块将反馈的实际生产数据再反馈给mes系统模块之后，mes系统模块对数据进行管理，并将管理后的调整数据重新发送给plc模块的步骤。这里的mes 系统模块对数据进行管理，是指将plc反馈的信息进行识别和分析，将获得的信息与生产计划、生产工艺、工位的分布、执行工位的当前状态、产品抽屉的工位安装实况等进行综合考虑，得到调整后的新的工位工序、工艺、产品进入工位的状态、角度等；并将这些信息发送给plc模块进行执行。
61.在一个更进一步的实施方式中，所述实际生产数据包括：操作人员信息、生产关键参数、产品信息、产品检测信息和物理位置。实际生产数据由执行结构在产品生产的过程中产生，包括正常生产数据和异常生产数据等，可以给mes系统进行生产计划制定时提供信息依据。
62.基于同一发明构思，与上述任意实施方式方法相对应的，本公开还提供了一种自动抽屉线柔性生产调度系统的具体实施方式，包括：
63.mes系统模块，所述mes系统模块包括：产品信息存储模块，用于保存产品的基本信息；工艺信息存储模块，用于保存产品的生产工艺数据；系统控制信息存储模块，保存生产工艺所对应的执行机构控制指令；
64.所述mes系统模块用于调取所述产品信息存储模块、工艺信息存储模块和系统控制信息存储模块中的数据并进行管理，完成与plc模块之间的数据交互；
65.至少一个的plc模块，所述plc模块用于将来自mes系统的数据进行转换，形成plc模块可识别与执行的指令，并与执行机构完成数据交互；
66.至少一个的执行机构，所述执行机构接受来自所述plc模块的信号，进行生产活动，并向plc模块反馈生产活动的结果数据；
67.所述mes系统模块、所述plc模块与所述执行机构构成闭环系统。
68.其中，产品信息存储模块，保存可以进行生产的产品的id、种类、尺寸、重量等基本信息。工艺信息存储模块，保存不同产品的生产工艺数据，包括：作业流程、质检指标、标准工时等。系统控制信息存储模块：保存不同生产工艺所对应的自动产线硬件控制指令，包
括：提示信息输出、产品承载模块如：托盘；控制信息输出，不同工艺流程中，不同的作业面转向，产品流转模块，如：传送带；控制信息输出，衔接系统的通信信号输出等等。
69.闭环系统包括正反馈过程与负反馈过程，数据交互关系如图3所示：
70.正反馈过程为所述mes系统模块向所述plc模块传递数据，所述plc 模块根据所述数据向所述执行机构发送信号，所述执行机构根据所述plc模块的信号进行生产活动；
71.负反馈过程为所述执行机构根据生产过程和结果生成反馈数据，将所述反馈数据反馈至所述plc模块，所述plc模块将数据传递给所述mes系统模块。
72.在一个进一步的实施方式中，所述plc模块设有触发机制，当需要进行生产时，plc模块根据目标产品的基础信息向mes系统模块发出触发指令， mes系统模块根据触发指令，直接调用存储在mes系统中的数据并传递给 plc模块；plc模块用于将来自mes系统的数据进行转换，形成plc模块可识别与执行的指令，并与执行机构完成数据交互。
73.在本具体实施方式中，所述plc模块中，内部存储器没有大量数据的存储功能，仅相当于缓存的角色存在，在生产活动中，只需触发需求，直接调用存储在mes系统模块中的指令数据，保证所述plc模块的内部存储空间不被占用，不会因为需要预先写入数据而使得plc模块运行速度降低或影响其稳定性。
74.在一个进一步的实施方式中，所述mes系统模块、所述plc模块与所述执行机构构成闭环系统被设置为：所述mes系统模块将生产加工数据发送给plc模块；plc模块将来自mes系统的数据进行转换，形成plc模块可识别与执行的指令，并将指令发送给执行机构；执行机构按照指令进行生产，并将生产过程中的数据和生产完成的数据反馈给plc模块，plc模块将反馈的生产过程中的数据和生产完成的数据发送给mes系统模块；mes系统模块对反馈的生产过程中的数据和生产完成的数据进行管理，形成调整数据，再次发给plc模块。
75.在一个进一步的实施方式中，所述执行机构被设置为：
76.所述执行机构中设有产品检测模块，用于对生产的产品进行实时监测，并将得到的数据反馈给所述plc模块；
77.所述执行机构设有至少一个工位，所述工位用于进行单个或多个加工工序，根据生产计划，所述工位进行加工工序切换，完成一个产品或多个产品的生产。
78.在本实施方式中，一条自动生产线会加工不同类型的产品，需要用到不同的工艺及工序，通过mes系统统一调度，可实现兼容多类型产品在同一产线上进行自动生产，实现柔性的生产控制和调度。
79.在一条生产线上，通常一个工位完成一个生产工艺步骤，但是，部分工位可以同时完成多个生产工艺因此，系统可以根据系统中生产工单数量，及产线的能力/效率等，转变部分工位的生产内容，以适应生产数量的波动。
80.本公开的各个实施方式均采用递进的方式描述，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处，各个实施方式之间相同相似的部分互相参见即可。上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。