CN107817770A - 一种自动化流水线拥塞或断流的预警方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自动化流水线拥塞或断流的预警方法，本发明可准确、快速地实时检测流水线产能波动，产线的波动可能由于上游设备故障或者缺料等导致上游产量减少，引起下游设备出现断流；也可能是本道工序设备故障或者投料速度降低，引起本道工序前出现拥塞；当工序产能不匹配时提前预判可能出现的断流或者拥塞，及时发现并告警，避免了产线发生异常。

Description

一种自动化流水线拥塞或断流的预警方法
技术领域
本发明涉及流水线生产技术领域，尤其涉及一种自动化流水线拥塞或断流的预警方法。
背景技术
传统的离散行业，通过人工搬运和在制品存储区控制产品在各个工序间的流转，上下游产能不匹配会导致在制品积压和降低设备OEE等问题。随着工业4.0在国内的推进，自动化输送线越来越多的应用在离散制造行业。不同的工序通过自动化输送线进行连接。
对于采用了自动化流水线的生产企业，在产线设计之初就需要考虑产线的平衡，上下游设备间的加工节拍需要严格匹配，上游节拍快会导致下游无法消耗上游的产能，导致产品积压，上游节拍小了，将导致下游设备利用率下降。设计时的产线平衡数据来源于理论数据，而且对于复杂的产线，柔性设备较多，多品种同时在线生产时，由于计划不合理或者生产过程本身的波动，极易导致上下游的实际产能不匹配，短暂的波动通过输送线自身的缓存可以内部消化，对于长时间或者剧烈的波动，极易导致整个输送线系统瘫。为此，需要一种能够实时检测自动化流水线波动，及时发出预警的方法是有必要的。
发明内容
本发明为克服上述的不足之处，目的在于提供一种自动化流水线拥塞或断流的预警方法，本发明可准确、快速地实时检测流水线产能波动，产线的波动可能由于上游设备故障或者缺料等导致上游产量减少，引起下游设备出现断流；也可能是本道工序设备故障或者投料速度降低，引起本道工序前出现拥塞；当工序产能不匹配时提前预判可能出现的断流或者拥塞，及时发现并告警，避免了产线发生异常。
本发明是通过以下技术方案达到上述目的：一种自动化流水线拥塞或断流的预警方法，包括如下步骤：
(1)利用感知设备与物联网技术实时获取生产信息并上报至产能分析模块；生产信息包括设备生产的产品型号和生产任务；
(2)产能分析模块分析计算各工序的状况，若发现异常则向事件模块发出报警，其中，分析计算任意一个工序的方法流程如下：
(2.1)设前道工序和后道工序间的流转时间为t，前道工序的当前节拍为A，后道工序的当前节拍为B，后道工序的额定节拍为B1；以下分两种情况讨论；若由于产线波动导致前道工序的产能上升，则执行步骤(2.2)，否则执行步骤(2.3)；
(2.2)若由于产线波动导致前道工序的产能上升，前道工序的节拍值减小变为A1，计算并判断下游是否可以应对前道工序的产能变化，方法如下所示：
(2.2.1)计算得出产能上升的量，设为a：a＝1/A1–1/A；计算后道工序的剩余产能b：b＝1/B1–1/B，a、b的单位为个/秒；
(2.2.2)如果前道工序增加的产能a大于后道工序的剩余产能b，则判定后道工序将随着时间的推移会发生拥塞，并计算出发生拥塞的时间T，计算方法为设后道工序的输送线可缓存产品的数量为N，则通过公式：t+N/(a–b)计算时间T；
(2.3)若由于产线波动导致前道工序的产能下降，节拍由A增长到A1，同上步骤(2.2)所述方法计算得出产能下降的量，设为a：a＝1/A–1/A1，如果前道工序下降的产能a大于后道工序的剩余产能b，则判定后道工序将随着时间的推移会发生断流，并计算出发生断流的时间T，计算方法为设后道工序的输送线可缓存产品的数量为N，则可计算出断流时间T＝t+N/a；
(3)事件模块预先设置有系统的预警时间阀值ti，单位为秒，当产线波动持续的时间超过阀值ti时，则发出告警通知管理人员后道工序在时间T-ti之后出现拥塞或断流。
作为优选，所述的感知设备包括视觉成像设备、RFID扫描设备、条码扫描设备中的任意一种。
作为优选，所述的t、A、B、B1的单位优选均为秒。
作为优选，所述在正常情况下，后道工序的额定节拍B1不大于B。
本发明的有益效果在于：本发明利用感知设备实时准确、快速的获取产线的生产信息，并结合产线本身的缓存能力和工序间的流转时间，实时计算产线工序间的产能平衡，可以提前预测生产中出现的拥塞或断流情况，降低了产线停产的损失。
附图说明
图1是本发明方法的流程示意图；
图2是本发明计算产线拥塞的方法流程示意图；
图3是本发明计算产线断流的方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例：如图1所示，一种自动化流水线拥塞或断流的预警方法，本方法可实时检测上下游工序间产能不匹配时，提前预警下游工序可能发生拥塞的方法，主要步骤如下所示：
(1)数据通过物联网采集软件与设备的PLC和感知设备对接，读取生产现场的数据并发送给产能分析模块，数据包括设备生产的产品型号和生产任务，对于专线生产的工序，每台设备一次换装后只能固定生产一种型号的产品。此种场景，可以通过设备获取设备的生产任务和设备的实时加工数。对于柔性线工序，设备通常是通过视觉成像或者条码技术来区分产品。因此，可以通过与视觉成像系统或者条码系统对接实时获取设备生产的产品信息。
(2)产能分析模块分析计算各工序的状况，若发现异常则向事件模块发出报警，其中，分析计算任意一个工序的方法流程如下：
(2.1)设前道工序和后道工序间的流转时间为t，前道工序的当前节拍为A，后道工序的当前节拍为B，后道工序的额定节拍为B1，单位均为秒，正常情况下，B1<＝B；以下分两种情况讨论；若由于产线波动导致前道工序的产能上升，则执行步骤(2.2)，否则执行步骤(2.3)；
(2.2)若由于产线波动导致前道工序的产能上升，前道工序的节拍值减小变为A1，计算并判断下游是否可以应对前道工序的产能变化，方法如下所示，如图2所示：
(2.2.1)计算得出产能上升的量，设为a：a＝1/A1–1/A；计算后道工序的剩余产能b：b＝1/B1–1/B，a、b的单位为个/秒；
(2.2.2)如果前道工序增加的产能a大于后道工序的剩余产能b，则判定后道工序将随着时间的推移会发生拥塞，并计算出发生拥塞的时间T，计算方法为设后道工序的输送线可缓存产品的数量为N，则通过公式：t+N/(a–b)计算时间T，即在时间T后，下游工序将出现产线拥塞；
(2.3)若由于产线波动导致前道工序的产能下降，节拍由A增长到A1，同上步骤(2.2)所述方法计算得出产能下降的量，设为a：a＝1/A–1/A1，如果前道工序下降的产能a大于后道工序的剩余产能b，则判定后道工序将随着时间的推移会发生断流，并计算出发生断流的时间T，计算方法为设后道工序的输送线可缓存产品的数量为N，则可计算出断流时间T＝t+N/a，即在时间T后，下游工序将出现产线断流，如图3所示；
(3)事件模块预先设置有系统的预警时间阀值ti，单位为秒，当产线波动持续的时间超过阀值ti时，则发出告警通知管理人员后道工序在时间T-ti之后出现拥塞或断流。
综上所示，利用本发明的计算方法，提前预判产线可能出现的断流和拥塞。
以上的所述乃是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，若依本发明的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种自动化流水线拥塞或断流的预警方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)利用感知设备与物联网技术实时获取生产信息并上报至产能分析模块；生产信息包括设备生产的产品型号和生产任务；
(2)产能分析模块分析计算各工序的状况，若发现异常则向事件模块发出报警，其中，分析计算任意一个工序的方法流程如下：
(2.1)设前道工序和后道工序间的流转时间为t，前道工序的当前节拍为A，后道工序的当前节拍为B，后道工序的额定节拍为B1；以下分两种情况讨论；若由于产线波动导致前道工序的产能上升，则执行步骤(2.2)，否则执行步骤(2.3)；
(2.2)若由于产线波动导致前道工序的产能上升，前道工序的节拍值减小变为A1，计算并判断下游是否可以应对前道工序的产能变化，方法如下所示：
(2.2.1)计算得出产能上升的量，设为a：a＝1/A1–1/A；计算后道工序的剩余产能b：b＝1/B1–1/B，a、b的单位为个/秒；(2.2.2)如果前道工序增加的产能a大于后道工序的剩余产能b，则判定后道工序将随着时间的推移会发生拥塞，并计算出发生拥塞的时间T，计算方法为设后道工序的输送线可缓存产品的数量为N，则通过公式：t+N/(a–b)计算时间T；
(2.3)若由于产线波动导致前道工序的产能下降，节拍由A增长到A1，同上步骤(2.2)所述方法计算得出产能下降的量，设为a：a＝1/A–1/A1，如果前道工序下降的产能a大于后道工序的剩余产能b，则判定后道工序将随着时间的推移会发生断流，并计算出发生断流的时间T，计算方法为设后道工序的输送线可缓存产品的数量为N，则可计算出断流时间T＝t+N/a；
(3)事件模块预先设置有系统的预警时间阀值ti，单位为秒，当产线波动持续的时间超过阀值ti时，则发出告警通知管理人员后道工序在时间T-ti之后出现拥塞或断流。
2.根据权利要求1所述的一种自动化流水线拥塞或断流的预警方法，其特征在于：所述的感知设备包括视觉成像设备、RFID扫描设备、条码扫描设备中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种自动化流水线拥塞或断流的预警方法，其特征在于：所述的t、A、B、B1的单位优选均为秒。
4.根据权利要求1所述的一种自动化流水线拥塞或断流的预警方法，其特征在于：所述在正常情况下，后道工序的额定节拍B1不大于B。
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