CN107577211A - 一种基于物联网技术的在制品物料拉动控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机群式混线生产环境下基于物联网技术的在制品物料拉动控制系统及方法。包括：工位控制单元、消息处理中心、物流调度中心、RFID读写器、储料器以及运输设备；工位控制单元包括机加工位控制单元、捡料工位控制单元、下料工位控制单元；消息处理中心通过网络接口完成消息接收工作；物流调度中心负责物料需求的产生与物流调度，包括准备装置、序列号生成装置、看板生成装置、时间确定装置、容量确定装置。本系统及方法满足自动化制造环境下，匹配生产线节拍，设备加工能力的在制品物料拉动控制，实现生产过程的透明化，自动化、平稳化。本系统根据现场生产的情况，自动产生捡料需求，减少人工成本，提高生产的效率。

Description

一种基于物联网技术的在制品物料拉动控制系统及方法

技术领域

本发明属于自动控制与制造业信息化技术领域，具体涉及3C行业金属制品机加工，特别涉及一种机群式混线生产环境下基于物联网技术的在制品物料拉动控制系统及方法。

背景技术

3C行业产品生命周期短，多样性增加，市场需求难以预测，精细化的生产方式已经得到广泛的重视。3C金属件加工工艺流程复杂，自动化生产车间通常以机群式的布局，进行多品种多工艺的混线生产，车间物流复杂，企业在生产产品时，只能根据计划计算物料的投入量，与产品的产出量，而自动化线上，频发堆积设备暂时加工不了的物料，或者设备加工能力富足时，又没有可供加工的物料。

要想及时准确的掌握车间的生产投料，加工状态，生产产出信息，需要现场人员和设备进行大量的数据反馈，太多的人工干预，极大影响了数据的及时性，准确性，不能真实反应在制品物流信息与数据信息的关联。

为了应对车间的制造物流，可视化看板等难点问题，RFID技术已有大量实际应用，但RFID更多用于生产过程的跟踪，而没有根据生产过程的变化，相应调整车间内的物流变化，可视化看板也只是提供目视化指导，而没有提供执行上的操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网技术的在制品物流拉动控制系统及方法，对生产现场的在制品跟踪和状态监控，有效减少车间在制品积压，减少生产系统管理的复杂性，提高流转效率，保证生产活动持续进行。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种基于物联网技术的在制品物流拉动控制系统，包括：工位控制单元、消息处理中心、物流调度中心、RFID读写器、储料器以及运输设备；

所述工位控制单元包括机加工位控制单元、捡料工位控制单元、下料工位控制单元，在工位控制单元中建立工序与设备的关联关系；

所述消息处理中心通过网络接口完成消息接收工作，根据消息内容解析消息类型，调用对应的处理方式，针对定时事件，定时进行消息发送；

所述物流调度中心设置物料调度模块，所述物料调度模块包括准备装置、序列号生产装置、看板生产装置、时间确定装置、容量确定装置；

在机加工位的料盘上安装RFID读写器，在捡料工位的料盘上安装RFID读写器。

具体地，所述加工位控制单元读取料盘RFID读写器的待加工信息、记录RFID读写器料盘的进入设备时间、转入设备时间。

具体地，所述捡料工位控制单元，按照规划地址在RFID读写器写入信息，包含产品编码、产品序列号、待加工工序。

具体地，所述下料工位控制单元读取捡料工位料盘RFID读写器信息，按指定顺序获取料盘内物料，根据RFID内关联的产品序列号单件光刻二维码。

具体地，所述准备装置配置料盘与物料的装载关系。

具体地，所述序列号生产装置，根据配置的序列号生成规则，给每个物料生成一个唯一的序列号，通过绑定RFID用于跟踪物料。

具体地，所述看板生产装置，用于生成各生产线的物料需求。

具体地，所述时间确定装置，用于计算物料看板的配送时间，配送时间到达后下达给捡料工位控制单元。

具体地，所述容量确定装置，根据运输设备的容量约束，计算物料看板满运输设备的能力约束时，自动下达物料看板到捡料工位控制单元。

一种基于物联网技术的在制品物流拉动控制方法，其步骤包括：

步骤1：上层生产系统下达生产任务；

步骤2：物流调度中心判断当前车间原料库存是否满足生产要求，不满足向ERP发送领料单申请；

步骤3：初始化物料需求，形成初始配送任务；

步骤4：物料需求是否满足配送条件，满足则下达配送任务至捡料工位；

步骤5：捡料工位写入RFID标签，进入运输设备至生产工位；

步骤6：生产工位反馈采集信息，生成新的物料需求；

步骤7：满足生产任务后，生产过程结束。

本发明的有益效果是：本系统管理在制品在各设备之间的移动，避免生产线内部的在制品积压，和多条生产线间的在制品不平衡；同时每个物料提供唯一的序列号，便于进行现场的生产信息，质量信息的追溯。本系统满足自动化制造环境下，匹配生产线节拍，设备加工能力的在制品物料拉动控制，实现生产过程的透明化，自动化、平稳化。本系统根据现场生产的情况，自动产生捡料需求，从而拉动在制品将捡料信息记录到RFID芯片，送到生产线进行可持续的生产；减少人工成本，加快生产的节拍，从而提高生产的效率。

附图说明

图1是一种基于物联网技术的在制品物流拉动控制系统结构框图。

图2是捡料工位控制单元界面图。

图3是一种基于物联网技术的在制品物流拉动控制方法流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，一种基于物联网技术的在制品物流拉动控制系统，按照系统规则，进行现场的物流配送，通过RFID的关联将生产的进行与物流的拉动结合起来，有效进行生产过程的跟踪与物流控制。

系统包括：工位控制单元、消息处理中心、物流调度中心、RFID读写器、储料器以及运输设备。

系统通过对不同产品的工艺路线和工序进行分析，按上层生产系统的要求，在工位控制单元中建立工序与设备的关联关系，从硬件层面上保证能够跟踪到RFID的设备与工序信息，跟踪RFID的位置与加工状态。每个工序提供三种状态转换：产前，产中，产后。工位控制单元根据料盘上的RFID标签流入设备的时间，流出设备的时间，得到每个在制品的状态转换，加工时间，以及各工序间的运输和等待时间。

机加工位控制单元：

(1)根据料盘RFID的待加工信息，判断与设备工序匹配，允许加工；否则继续自动线流转；

(2)记录RFID料盘进入设备的时间，当前工序加工过程开始；

(3)记录RFID料盘转出设备的时间，当前工序加工过程完成；

(4)料盘流入，流出的事件，触发更新RFID信息，同时消息发送到消息处理中心。

捡料工位控制单元：

(1)通过消息处理中心请求物流调度模块，初始化物料需求看板；

(2)根据看板内容组合物料与料盘，从储料器抓取物料放入料盘；

(3)按规划地址位写入RFID信息，包含产品编码，产品序列号，待加工工序。

下料工位控制单元：

(1)读取料盘RFID信息，按指定顺序获取料盘内物料，根据RFID内关联的产品序列号单件光刻二维码；(2)回收料盘，重置RFID内加工信息，空盘转入捡料工位，供下次使用。

消息处理中心：

(1)消息处理中心通过网络接口完成消息接收工作；

(2)根据消息内容解析消息类型，调用对应的处理方式；

(3)针对定时事件，定时进行消息发送。

物流调度模块：

(1)准备装置，配置料盘与物料的装载关系，不同规格料盘可以装载不同数量的物料；

(2)序列号生成装置，根据配置的序列号生成规则，给每个物料生成一个唯一的序列号，通过绑定RFID用于跟踪物料；

(3)看板生成装置，根据上位生产系统的计划，生成各生产线的物料需求；根据加工工位控制器的生产信息，形成各生产线的物料需求；

(4)时间确定装置，根据生产系统计划时间和配送提前期，计算物料看板的配送时间，配送时间到达后下达给捡料工位控制单元；

(5)容量确定装置，根据运输设备的容量约束，计算物料看板满运输设备的能力约束时，自动下达物料看板到捡料工位控制单元。

如图2所示，物流调度系统产生多个生产线的配送需求，捡料工位控制器根据消息过滤得到当前捡料工位的配送任务，并显示在工位上的捡料客户端上，方便巡视人员检查生产任务和配送情况，控制设备按照配送任务，抓取物料放入料盘，并写入RFID的标签信息。每个料盘允许装载多个物料，按顺序号放入料盘和写入标签信息。

如图3所示，一种基于物联网技术的在制品物流拉动控制方法，包括如下步骤：

步骤1：上层生产系统下达生产任务；

步骤2：物流调度中心判断当前车间原料库存是否满足生产要求，不满足向ERP发送领料单申请；

步骤3：初始化物料需求，形成初始配送任务；

步骤4：物料需求是否满足配送条件，满足则下达配送任务至捡料工位；

步骤5：捡料工位写入RFID标签，进入运输设备至生产工位；

步骤6：生产工位反馈采集信息，生成新的物料需求；

步骤7：满足生产任务后，生产过程结束。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于物联网技术的在制品物流拉动控制系统，其特征在于所述系统包括：工位控制单元、消息处理中心、物流调度中心、RFID读写器、储料器以及运输设备；

所述工位控制单元包括机加工位控制单元、捡料工位控制单元、下料工位控制单元，在工位控制单元中建立工序与设备的关联关系；

所述消息处理中心通过网络接口完成消息接收工作，根据消息内容解析消息类型，调用对应的处理方式，针对定时事件，定时进行消息发送；

所述物流调度中心负责物料需求的产生与物流调度，所述物料调度模块包括准备装置、序列号生成装置、看板生成装置、时间确定装置、容量确定装置；

在机加工位的料盘上安装RFID读写器，在捡料工位的料盘上安装RFID读写器，在下料工位安装RFID读写器和条码光刻机。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的在制品物流拉动控制系统，其特征在于所述机加工位控制单元读取料盘RFID标签的待加工信息、记录料盘RFID标签的进入设备时间、流出设备时间。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的在制品物流拉动控制系统，其特征在于所述捡料工位控制单元，通过RFID读写器，按照规划地址在RFID标签写入信息，包含产品编码、产品序列号、待加工工序。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的在制品物流拉动控制系统，其特征在于所述下料工位控制单元读取捡料工位料盘RFID标签信息，按指定顺序获取料盘内物料，根据RFID内关联的产品序列号单件光刻二维码。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的在制品物流拉动控制系统，其特征在于所述准备装置配置料盘与物料的装载关系。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的在制品物流拉动控制系统，其特征在于所述序列号生产装置，根据配置的序列号生成规则，给每个物料生成一个唯一的序列号，通过绑定RFID用于跟踪物料。

7.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的在制品物流拉动控制系统，其特征在于所述看板生产装置，用于生成各生产线的物料需求。

8.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的在制品物流拉动控制系统，其特征在于所述时间确定装置，用于计算物料看板的配送时间，配送时间到达后下达给捡料工位控制单元。

9.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的在制品物流拉动控制系统，其特征在于所述容量确定装置，根据运输设备的容量约束，计算物料看板满运输设备的能力约束时，自动下达物料看板到捡料工位控制单元。

10.采用权利要求1-9任一项所述系统的一种基于物联网技术的在制品物流拉动控制方法，其特征步骤包括：

步骤1：上层生产系统下达生产任务；

步骤2：物流调度中心判断当前车间原料库存是否满足生产要求，不满足向ERP发送领料单申请；

步骤3：初始化物料需求，形成初始配送任务；

步骤4：物料需求是否满足配送条件，满足则下达配送任务至捡料工位；

步骤5：捡料工位写入RFID标签，进入运输设备至生产工位；

步骤6：生产工位反馈采集信息，生成新的物料需求；

步骤7：满足生产任务后，生产过程结束。