CN106249718B - 一种汽车车身智能柔性制造系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车车身智能柔性制造系统及方法，该制造方法采用生产资源中央控制系统向产品数据管理系统查询产品零件及工艺数据信息；生成各智能设备的作业指令，并通过物联网系统分别输出到各制造资源；各制造资源按制造资源代码接收对应的作业指令控制信号，启动相应程序完成加工；制造系统包括产品数据管理系统、物联网系统、智能盛具、模块化智能工装、工业机器人。本发明实现了盛具工装智能化，通过分布式数据管理与物联网系统中央控制，实现焊接机器人程序快速切换，实现不同配置、不同车型车身零件混线生产，可提高生产效率、降低差错，并通过减少专用焊接机器人数量提高了场地利用效率，进而降低了制造成本。

Description

一种汽车车身智能柔性制造系统及方法

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，尤其涉及一种汽车车身智能柔性制造系统及方法。

背景技术

目前，汽车车身制造系统主要包括冲压、焊接、涂装三大生产线，其中焊接生产线是汽车车身制造系统的重要组成部分。

目前大多数汽车制造企业焊接生产线采用的传统盛具和夹具基本不具备零件识别和调整功能，只适合大批量单一车型生产模式，而不适合正在兴起的批量化定制生产模式。当生产计划变得越来越多样化，往往包含多种近似车型混线生产，若使用传统盛具和夹具，容易出现相似零件混装、误装，而且更换盛具、夹具时间长，降低生产效率，此外，传统汽车车身制造系统各加工单元信息不互通，往往需要使用大量的专用机器人，造成场地利用效率低、制造成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车车身智能柔性制造系统及方法，旨在解决目前汽车制造企业的焊接生产线存在传统盛具和夹具基本不具备零件识别和调整功能，更换盛具、夹具时间长，降低生产效率；使用大量的专用机器人，造成场地利用效率低、制造成本较高的问题。

本发明是这样实现的，一种汽车车身智能柔性制造方法，所述汽车车身智能柔性制造方法包括：

生产资源中央控制系统接收外界(供应链管理系统)输入的订单生产计划、产品库存、零件库存等控制信息，向产品数据管理系统查询产品零件及工艺数据信息(含产品代码、物料明细BOM、工序代码、零件代码、零件定位要求、工艺要求等)，并根据来自物联网系统反馈的各制造资源(智能盛具、模块化智能工装、工业机器人等)作业状态信息，生成各智能设备作业指令(含制造资源代码、零件代码、工位代码、工序代码、零件定位要求、加工工艺要求等)，并通过物联网系统输出到各制造资源；

产品数据管理系统存储产品零件及工艺数据，接收来自生产资源中央控制系统的查询请求，反馈与产品代码相对应的产品零件及工艺数据信息；

物联网系统实现生产资源中央控制系统与各制造资源(智能盛具、模块化智能工装以及工业机器人)的信息交互。具体包括将来自各智能制造资源的作业状态上传给生产资源中央控制系统，并将来自生产资源中央控制系统的作业指令按制造资源代码下达到各制造资源；

智能盛具在指定工位间传递指定工件及其信息，信息处理过程包括：按制造资源代码接收对应的作业指令控制信号，启动移动程序，到达起始工位(指定冲压生产线或物流中转库房)后，录入工位代码、零件代码及数量信息并保存，发送给物联网后，启动移动程序，沿设定路线到达目的工位(焊接夹具平台)后，触发识别程序，发送识别信号(含零件代码)，待收到指定设备(模块化智能工装)确认信号后启动移交程序，移交完成后等待中央控制系统下一条作业指令。若过程中出现任何故障(如零件代码不相符)，触发报警程序，等待中央控制系统下一步指令或人工干预。

模块化智能工装首先按制造资源代码接收对应的作业指令控制信号，待收到智能盛具发送的识别信号后启动识别程序，若与作业指令要求的零件代码相符，发送确认信号，启动移交程序，将工件从智能盛具移到模块化智能工装，程序完成后触发定位夹持程序(按作业指令的零件定位要求必要时调整定位基准与夹持范围)，完成后发送就位信号，等待中央控制系统指令，启动加工程序，完成后等待中央控制系统下一条作业指令。若过程中出现任何故障，触发报警程序，等待中央控制系统下一步指令或人工干预。

工业机器人首先按制造资源代码接收对应的作业指令控制信号，待收到模块化智能工装发送的就位信号后启动识别程序，若与作业指令要求的零件代码相符，发送确认信号，启动加工程序，完成后发送完成信号，等待中央控制系统下一条作业指令。若过程中出现任何故障，触发报警程序，等待中央控制系统下一步指令或人工干预。

本发明的另一目的在于提供一种所述的汽车车身智能柔性制造方法的车车身智能柔性制造系统，所述汽车车身智能柔性制造系统包括：

生产资源中央控制系统，与供应链管理系统和产品数据管理系统连接，用于根据供应链管理系统的订单与库存要求制定生产计划；根据产品数据管理系统的产品零件及工艺数据库要求通过物联网系统控制智能盛具、模块化智能工装以及工业机器人，并与各数据库交换信息；

产品数据管理系统，用于存储产品零件及工艺数据；

物联网系统，与生产资源中央控制系统连接，用于实现生产资源中央控制系统与智能盛具、模块化智能工装以及工业机器人的信息交互；

智能盛具，与物联网系统连接，用于传递工件及其信息；

模块化智能工装，与物联网系统和智能盛具连接，用于对到达指定工位的所述智能盛具中的车身零件进行定位、夹持；

工业机器人，与物联网系统连接，用于对到达指定工位的车身零件进行加工。

进一步，所述智能盛具设置有计算机和用于车身零件代码识别及录入的录入模块，所述计算机包括：零件代码存储器和无线通讯终端；

零件代码存储器，用于存储零件的代码；

无线通讯终端，用于将信息反馈给生产资源中央控制系统。

进一步，所述工业机器人设置有实时与汽车车身智能柔性制造系统互联并交换信息的通讯模块。

本发明提供的汽车车身智能柔性制造系统及方法，适合批量化定制生产模式，可提高生产效率、降低差错率、减少专用机器人的使用数量、提高场地利用效率；

由于传统盛具及夹具缺少自动识别防错功能，一旦发生近似零件混装误焊接，可能造成焊接总成半成品甚至白车身报废，单次事故损失数百元至数千元。本发明通过在传统盛具及模块化柔性夹具上附加具有零件代码标识和通讯功能的计算机，实现了盛具工装智能化，具有自动识别防错功能，可有效降低差错几率；

此外，传统焊接生产线难以实现不同配置、不同车型车身零件混线生产，往往需要设置多条专线，不仅场地利用效率低，而且近似工装及专用焊接机器人重复投入浪费大；即使采用模块化夹具，因为没有联网，不能自动识别与切换，往往需要停线人工干预，降低了生产效率，且容易出错，都会导致成本增加。本发明通过分布式数据管理与物联网系统的中央控制，以及焊接工装智能化、模块化改造，不仅实现了近似零件定位夹持基准自动切换，还实现了焊接机器人程序自动快速切换，从而实现不同配置、不同车型车身零件混线生产，可提高生产效率、降低差错，并通过减少专用夹具以及焊接机器人数量提高了场地利用效率，进而降低了制造成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的汽车车身智能柔性制造方法流程图；

图2是本发明实施例提供的汽车车身智能柔性制造系统结构示意图；

图中：1、生产资源中央控制系统；2、产品数据管理系统；3、物联网系统；4、智能盛具；5、模块化智能工装；6、工业机器人。

图3是本发明实施例提供的智能盛具信息方法框图；

图4是本发明实施例提供的模块化智能工装信息处理方法框图；

图5是本发明实施例提供的工业机器人信息处理方法框图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1、3、4、5所示，本发明实施例提供的汽车车身智能柔性制造方法，所述汽车车身智能柔性制造方法包括以下步骤：

S101：生产资源中央控制系统接收外界供应链管理系统输入的订单生产计划、产品库存、零件库存的控制信息，向产品数据管理系统查询产品零件及含产品代码、物料明细BOM、工序代码、零件代码、零件定位要求、工艺要求的工艺数据信息；

S102：生产资源中央控制系统根据来自物联网系统反馈的各制造资源的作业状态信息，生成各智能设备的含制造资源代码、零件代码、工位代码、工序代码、零件定位要求、加工工艺要求的作业指令信息，并通过物联网系统分别输出到各制造资源，所述的各制造资源为智能盛具、模块化智能工装、工业机器人；

S103：产品数据管理系统存储产品零件及工艺数据，接收来自生产资源中央控制系统的查询请求，反馈与产品代码相对应的产品零件及工艺数据信息；

S104：智能盛具在指定工位间传递指定工件及工件信息，按制造资源代码接收对应的作业指令控制信号，启动移动程序后，触发识别程序，发送识别信号，确认信号后启动移交程序，将工件从智能盛具移到模块化智能工装，移交完成后等待中央控制系统下一条作业指令；

S105：模块化智能工装按制造资源代码接收对应的作业指令控制信号，对工件从智能盛具移到模块化智能工装后，模块化智能工装触发定位夹持程序，完成后发送就位信号，等待中央控制系统指令，再启动加工程序，完成后等待中央控制系统下一条作业指令；

S106：工业机器人首先按制造资源代码接收对应的作业指令控制信号，待收到模块化智能工装发送的就位信号后启动识别程序和启动加工程序，完成后发送完成信号，等待中央控制系统下一条作业指令。

智能盛具信息处理方法包括：

按制造资源代码接收对应的作业指令控制信号，启动移动程序，到达指定冲压生产线或物流中转库房的起始工位后，录入工位代码、零件代码及数量信息并保存，发送给物联网后，启动移动程序，沿设定路线到达焊接夹具平台目的工位后，触发识别程序，发送含零件代码的识别信号，待收到模块化智能工装确认信号后启动移交程序，移交完成后等待中央控制系统下一条作业指令；若过程中出现故障，触发报警程序，等待中央控制系统下一步指令或进行人工干预。

模块化智能工装信息处理方法包括：

首先按制造资源代码接收对应的作业指令控制信号，待收到智能盛具发送的识别信号后启动识别程序，若与作业指令要求的零件代码相符，发送确认信号，启动移交程序，将工件从智能盛具移到模块化智能工装，程序完成后触发定位夹持程序，完成后发送就位信号，等待中央控制系统指令，启动加工程序，完成后等待中央控制系统下一条作业指令；若过程中出现故障，触发报警程序，等待中央控制系统下一步指令或进行人工干预。

工业机器人信息处理方法包括：

首先按制造资源代码接收对应的作业指令控制信号，待收到模块化智能工装发送的就位信号后启动识别程序，若与作业指令要求的零件代码相符，发送确认信号，启动加工程序，完成后发送完成信号，等待中央控制系统下一条作业指令；若过程中出现故障，触发报警程序，等待中央控制系统下一步指令或进行人工干预。

所述程序完成后触发定位夹持程序中按作业指令的零件定位要求需进行调整定位基准与夹持范围。

如图2所示：本发明实施例提供的汽车车身智能柔性制造系统包括：生产资源中央控制系统1、产品数据管理系统2、物联网系统3、智能盛具4、模块化智能工装5、工业机器人6。

生产资源中央控制系统1，与产品数据管理系统2连接，用于根据订单与库存要求制定作业指令；根据产品数据管理系统2(PDM)的产品零件及工艺数据库要求通过物联网系统控制智能盛具4、模块化智能工装5以及工业机器人6，并与各数据库交换信息。

产品数据管理系统2，用于存储产品零件及工艺数据。

物联网系统3，与生产资源中央控制系统1连接，用于实现生产资源中央控制系统1与智能盛具4、模块化智能工装5以及工业机器人6的信息交互。

智能盛具4，与物联网系统3连接，用于传递工件及其信息，设置有车身零件代码识别及录入功能，并具有通讯功能，智能盛具4接收来自生产资源中央控制系统1指令后到指定冲压生产线或物流中转库房，在装载代加工车身零件(工件)同时扫描录入车身零件代码，存入零件代码存储器，通过无线通讯网络将信息反馈生产资源中央控制系统1，再根据生产资源中央控制系统1指令将工件传输到指定焊接工位，将零件代码传递给模块化智能工装5。

模块化智能工装5，与物联网系统3和智能盛具4连接，用于对到达指定工位的所述智能盛具4中的车身零件进行定位、夹持。与传统工装不同，智能工装具有模块化结构，可根据ERP指令快速重构定位基准与夹持范围，适应不同工件定位要求。智能工装配置的计算机与分布式数据管理与物联网系统互联并交换信息，根据存储在PDM中的最新产品及工艺数据库识别智能盛具5送来的工件，必要时调整定位基准与夹持范围。

工业机器人6，与物联网系统3连接，用于对到达指定工位的车身零件进行加工。在传统通用焊接机器人计算机基础上增加通讯模块，实时与分布式数据管理与物联网系统互联并交换信息，便于后者科学调配资源。

本发明提供的汽车车身智能柔性制造系统及方法，适合批量化定制生产模式，可提高生产效率、降低差错率、减少专用机器人的使用数量、提高场地利用效率；

由于传统盛具及夹具缺少自动识别防错功能，一旦发生近似零件混装误焊接，可能造成焊接总成半成品甚至白车身报废，单次事故损失数百元至数千元。本发明通过在传统盛具及模块化柔性夹具上附加具有零件代码标识和通讯功能的计算机，实现了盛具工装智能化，具有自动识别防错功能，可有效降低差错几率；

此外，传统焊接生产线难以实现不同配置、不同车型车身零件混线生产，往往需要设置多条专线，不仅场地利用效率低，而且近似工装及专用焊接机器人重复投入浪费大；即使采用模块化夹具，因为没有联网，不能自动识别与切换，往往需要停线人工干预，降低了生产效率，且容易出错，都会导致成本增加。本发明通过分布式数据管理与物联网系统的中央控制，以及焊接工装智能化、模块化改造，不仅实现了近似零件定位夹持基准自动切换，还实现了焊接机器人程序自动快速切换，从而实现不同配置、不同车型车身零件混线生产，可提高生产效率、降低差错，并通过减少专用夹具以及焊接机器人数量提高了场地利用效率，进而降低了制造成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种汽车车身智能柔性制造方法，其特征在于，所述汽车车身智能柔性制造方法包括以下步骤：

生产资源中央控制系统接收外界供应链管理系统输入的订单生产计划、产品库存、零件库存的控制信息，向产品数据管理系统查询产品零件及含产品代码、物料明细BOM、工序代码、零件代码、零件定位要求、工艺要求的工艺数据信息；

生产资源中央控制系统根据来自物联网系统反馈的各制造资源的作业状态信息，生成各智能设备的含制造资源代码、零件代码、工位代码、工序代码、零件定位要求、加工工艺要求的作业指令信息，并通过物联网系统分别输出到各制造资源，所述的各制造资源为智能盛具、模块化智能工装、工业机器人；

产品数据管理系统存储产品零件及工艺数据，接收来自生产资源中央控制系统的查询请求，反馈与产品代码相对应的产品零件及工艺数据信息；

智能盛具在指定工位间传递指定工件及工件信息，按制造资源代码接收对应的作业指令控制信号，启动移动程序后，触发识别程序，发送识别信号，确认信号后启动移交程序，将工件从智能盛具移到模块化智能工装，移交完成后等待中央控制系统下一条作业指令；

模块化智能工装按制造资源代码接收对应的作业指令控制信号，对工件从智能盛具移到模块化智能工装后，模块化智能工装触发定位夹持程序，完成后发送就位信号，等待中央控制系统指令，再启动加工程序，完成后等待中央控制系统下一条作业指令；

工业机器人首先按制造资源代码接收对应的作业指令控制信号，待收到模块化智能工装发送的就位信号后启动识别程序和启动加工程序，完成后发送完成信号，等待中央控制系统下一条作业指令；

智能盛具信息处理方法包括：

按制造资源代码接收对应的作业指令控制信号，启动移动程序，到达指定冲压生产线或物流中转库房的起始工位后，录入工位代码、零件代码及数量信息并保存，发送给物联网后，启动移动程序，沿设定路线到达焊接夹具平台目的工位后，触发识别程序，发送含零件代码的识别信号，待收到模块化智能工装确认信号后启动移交程序，移交完成后等待中央控制系统下一条作业指令；若过程中出现故障，触发报警程序，等待中央控制系统下一步指令或进行人工干预。

2.如权利要求1所述的汽车车身智能柔性制造方法，其特征在于，模块化智能工装信息处理方法包括：

首先按制造资源代码接收对应的作业指令控制信号，待收到智能盛具发送的识别信号后启动识别程序，若与作业指令要求的零件代码相符，发送确认信号，启动移交程序，将工件从智能盛具移到模块化智能工装，程序完成后触发定位夹持程序，完成后发送就位信号，等待中央控制系统指令，启动加工程序，完成后等待中央控制系统下一条作业指令；若过程中出现故障，触发报警程序，等待中央控制系统下一步指令或进行人工干预。

3.如权利要求1所述的汽车车身智能柔性制造方法，其特征在于，工业机器人信息处理方法包括：

首先按制造资源代码接收对应的作业指令控制信号，待收到模块化智能工装发送的就位信号后启动识别程序，若与作业指令要求的零件代码相符，发送确认信号，启动加工程序，完成后发送完成信号，等待中央控制系统下一条作业指令；若过程中出现故障，触发报警程序，等待中央控制系统下一步指令或进行人工干预。

4.如权利要求2所述的汽车车身智能柔性制造方法，其特征在于，所述程序完成后触发定位夹持程序中按作业指令的零件定位要求需进行调整定位基准与夹持范围。

5.一种如权利要求1所述制造方法的汽车车身智能柔性制造系统，其特征在于，所述汽车车身智能柔性制造系统包括：

产品数据管理系统，用于存储产品零件及工艺数据；

物联网系统，与生产资源中央控制系统连接，用于实现生产资源中央控制系统与智能盛具、模块化智能工装以及工业机器人的信息交互；

智能盛具，与物联网系统连接，用于传递工件及工件信息；

模块化智能工装，与物联网系统和智能盛具连接，用于对到达指定工位的所述智能盛具中的车身零件进行定位、夹持；

工业机器人，与物联网系统连接，用于对到达指定工位的车身零件进行加工。

6.如权利要求5所述的汽车车身智能柔性制造系统，其特征在于，所述智能盛具设置有计算机和用于车身零件代码识别及录入的录入模块，所述计算机包括：零件代码存储器和无线通讯终端；

零件代码存储器，用于存储零件的代码；

无线通讯终端，用于将信息反馈给生产资源中央控制系统。

7.如权利要求5所述的汽车车身智能柔性制造系统，其特征在于，所述工业机器人设置有实时与汽车车身智能柔性制造系统互联并交换信息的通讯模块。