CN108062077B - 智能生产系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工业生产领域，公开了一种智能生产系统，实现生产现场的信息化、智能化和柔性化的智能制造管理。本发明包括云端数据处理系统、中心控制操作系统、智能配料模块、智能转运模块、智能拆分模块、智能插件模块、智能焊接模块、智能检测模块和智能包装模块；所述中心操作控制系统用于生产建模、计划排程、制程管控、质量计划、质量分析、文档管理以及生产数据处理；智能配料、智能转运、智能拆分、智能插件、智能焊接、智能检测、智能包装模块按照先后顺序依次配置，且均由中心操作控制系统检测控制，产生的生产数据均上报到中心控制操作系统，由中心控制操作系统处理后再上传到云端进行进一步处理分析。本发明适用于工业生产。

Description

智能生产系统
技术领域
本发明涉及工业生产领域，特别涉及智能生产系统。
背景技术
2013年4月，德国政府正式推出“工业4.0”战略。工业4.0，又称第四次工业革命，是指利用物联信息系统(Cyber—PhysicalSystem简称CPS)将生产中的供应，制造，销售信息数据化、智慧化，最后达到快速，有效，个人化的产品供应。该项目旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。
“工业4.0”项目其中包括两大主题：一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。“工业4.0”有一个关键点，是“原材料(物质)”＝“信息”。工厂内采购来的原材料，被“贴上”一个标签：这是给A客户生产的XX产品，XX项工艺中的原材料。准确来说，是智能工厂中使用了含有信息的“原材料”，实现了“原材料(物质)”＝“信息”，制造业终将成为信息产业的一部分。
中国工业转型在中国转变经济增长模式的过程中扮演着重要角色。中国工业需要从劳动密集型生产模式切换至高效的高科技生产模式，而系统应用、智能生产工艺和工业制造，并不是简单的一种生产过程，而是产品和机器的沟通交流，产品来告诉机器该怎么做。生产智能化，将工厂、产品和智能服务通联起来，是全球未来制造业时代的主要特征。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种智能生产系统，实现生产现场的信息化、智能化和柔性化的智能制造管理。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：智能生产系统，包括云端数据处理系统、中心控制操作系统、智能配料模块、智能转运模块、智能拆分模块、智能插件模块、智能焊接模块、智能检测模块和智能包装模块；
所述云端数据处理系统用于提供IASS，PASS，SASS三种服务；
所述中心控制操作系统用于生产建模、计划排程、制程管控、质量计划、质量分析、文档管理以及生产数据处理；
所述智能配料模块、智能转运模块、智能拆分模块、智能插件模块、智能焊接模块、智能检测模块、智能包装模块按照先后顺序依次配置，且均由中心控制操作系统检测控制，产生的生产数据均上报到中心控制操作系统，由中心控制操作系统处理后再上传到云端进行进一步处理分析；
所述智能配料模块包括智能仓储装置和智能传送装置，其中：所述智能仓储装置具备计算机控制功能，用于实时记录仓库的库存情况，记录物料信息，对物料进行智能分类及存放，同时根据需求发出指令，指引各个料箱做出相应动作；
所述智能传送模块包括RFID读写装置和智能传送装置，其中：所述智能传送装置用于根据中央控制系统的指令，将智能仓储装置发放的物料传送到智能转运模块；所述RFID读写装置用于将相应物料信息写入到物料盒RFID电子标签中；
所述智能转运模块包括智能物料盒和智能运送小车；所述智能物料盒配置有RFID电子标签、重力感应装置和显示装置，其中：所述RFID电子标签用于记录物料盒内是物料信息；所述重力感应装置用于根据重量计算出物料盒所装物料个数；所述显示装置用于显示物料盒所装物料数量；所述智能运送小车包括升降平台及光学自动引导模块，其中：所述升降平台用于与不同高度自动化生产设备对接；所述光学自动引导模块用于引导小车沿规定路径行驶；
所述智能拆分模块包括智能拆分装置、智能清理装置、智能贴标装置，其中：所述智能拆分装置配置用于物料拆卸及分装；所述智能清理装置用于清理物料因拆分产生的附属物；所述智能贴标装置用于给相关物料粘贴用于生产识别的条形码；
所述智能插件模块包括RFID读写装置、条形码阅读装置和智能插件装置，其中：所述RFID读写装置位于智能插件模块物料接收处和插件后物料输出处，用于插件前读取智能物料盒RFID标签包含的物料信息，插件后改写智能物料盒RFID标签包含的物料信息；所述条形码阅读装置位于智能插件装置处，用于读取产品详细信息；所述智能插件装置具备高精度视觉识别系统用于元器件插入，用于根据物料信息、产品详细信息及中心控制操作系统的指令进行对应的自动化插件；
所述智能焊接模块包括RFID读写装置、条形码阅读装置和智能焊接装置，其中：所述RFID读写装置位于智能焊接模块物料接收处和焊接后物料输出处，用于焊接前读取智能物料盒RFID标签包含的物料信息，焊接后改写智能物料盒RFID标签包含的物料信息；所述条形码阅读装置位于智能焊接装置处，用于读取产品详细信息；所述智能焊接装置用于根据物料信息、产品详细信息及中心控制操作系统指令进行对应的自动化焊接；
所述智能检测模块包括RFID读写装置、条形码阅读装置、功能检测装置、性能检测装置和工艺外观检测装置，其中：所述RFID读写装置位于智能检测模块物料接收处和检测后物料输出处，用于检测前读取智能物料盒RFID标签包含的物料信息，检测后改写智能物料盒RFID标签包含的物料信息；所述条形码阅读装置位于各智能检测装置处，用于读取产品详细信息；所述功能检测装置用于根据物料信息、产品详细信息及中心控制操作系统的指令进行对应的自动化功能检测；所述性能检测装置用于根据物料信息、产品详细信息及中心控制操作系统的指令进行对应的自动化性能检测；所述工艺外观检测装置用于根据物料信息、产品详细信息及中心控制操作系统指令进行对应的自动化工艺外观检测；
所述智能包装模块包括RFID读写装置、条形码阅读装置、智能打包装置和智能贴标装置，其中：所述RFID读写装置位于智能包装模块物料接收处和检测后物料输出处，用于包装前读取智能物料盒RFID标签包含的物料信息，包装后改写智能物料盒RFID标签包含的物料信息；所述条形码阅读装置位于各智能打包装置处，用于读取产品详细信息；智能打包装置用于根据物料信息、产品详细信息及中心控制操作系统指令进行产品自动化打包；所述智能贴标装置用于根据中心控制指令给产品外包装上粘贴相应产品标识。
进一步的，上述的生产数据包括处理维修管理数据、测试数据、来料检验数据、成品检验数据。
进一步的，上述的物料信息包括报入库日期、数量、类型、来源、用途。
进一步的上述的条形码包含的信息有：物料制作为成品后所包含的元器件信息、产品MAC地址信息。
本发明的有益效果是：本发明通过自动配料，自动搬运，自动化生产设备、自动化检测设备与信息化控制中心及云端数据处理模块的集成，可实现对整个生产过程进行数据采集，过程监控，TPM设备管理、质量管理、生产调度及数据统计分析，从而实现生产现场的信息化、智能化和柔性化的智能制造管理。系统的数据采集覆盖对人、机、料、法、环、地理、产品等生产要素的管理。通过控制中心可轻松实现产品定制化生产流程，避免了因更换产品而导致的人、机、法、环等因素的频繁改变，提高了工厂精益生产策略。采购商可通过产品条形码，对产品组件，产品插件，组装，焊接测试等整个流程数据都一览无余，对于其产品整机开发过程中的问题定位及产品定制化生产具有非常重大的意义。本发明可以给同行业企业提供参考模板，对智能生产系统的标准化具有强大的推动作用。
附图说明
图1是本发明实施例的基于工业4.0的智能生产系统的结构示意图；
图2是本发明实施例的中心控制操作系统的结构示意图。
图3是本发明实施例的智能转运模块的结构示意图。
具体实施方式
鉴于目前传统制造业面临的挑战，实施例的主要目的在于将“工业4.0”这一战略落地，提出了一种基于“工业4.0”原理的智能生产系统，数据采集覆盖对人、机、料、法、环、地理、产品等生产要素的管理，通过自动仓储、自动搬运、自动化生产设备、自动化检测设备与信息化软件进行集成，对整个生产过程实现数据采集、过程监控、TPM设备管理、质量管理、生产调度以及数据统计分析，从而实现生产现场的信息化、智能化和柔性化的智能制造管理。
如图1所示，实施例包括云端数据处理系统、中心控制操作系统、智能配料模块、智能转运模块、智能拆分模块、智能插件模块、智能焊接模块、智能检测模块和智能包装模块；
所述云端数据处理系统可提供IASS，PASS，SASS三种服务；
如图2所示，所述中心控制操作系统包括生产建模模块、计划排程模块、制程管控模块、质量计划模块、质量分析模块、文档管理模块、数据处理模块，生产建模模块、计划排程模块、制程管控模块、质量计划模块、质量分析模块、文档管理模块、数据处理模块分别用于生产建模、计划排程、制程管控、质量计划、质量分析、文档管理以及生产数据处理；其中，所述生产数据包括处理维修管理数据、测试数据、来料检验数据、成品检验数据；
所述智能配料模块、智能转运模块、智能拆分模块、智能插件模块、智能焊接模块、智能检测模块、智能包装模块按照先后顺序依次配置，且均由中心控制操作系统检测控制，产生的生产数据均上报到中心控制操作系统，由中心控制操作系统处理后再上传到云端进行进一步处理分析；
所述智能配料模块包括智能仓储装置和智能传送装置，其中：所述智能仓储装置具备计算机控制功能，用于实时记录仓库的库存情况，记录物料信息，对物料进行智能分类及存放，同时根据需求发出指令，指引各个料箱做出相应动作；所述物料信息包括报入库日期、数量、类型、来源、用途；
所述智能传送模块包括RFID读写装置和智能传送装置，其中：所述智能传送装置用于根据中央控制系统的指令，将智能仓储装置发放的物料传送到智能转运模块；所述RFID读写装置用于将相应物料信息写入到物料盒RFID电子标签中；
如图3所示，所述智能转运模块包括智能物料盒和智能运送小车；所述智能物料盒配置有RFID电子标签、重力感应装置和显示装置，其中：所述RFID电子标签用于记录物料盒内是物料信息；所述重力感应装置用于根据重量计算出物料盒所装物料个数；所述显示装置用于显示物料盒所装物料数量；所述智能运送小车包括升降平台及光学自动引导模块，其中：所述升降平台用于与不同高度自动化生产设备对接；所述光学自动引导模块用于引导小车沿规定路径行驶；
所述智能拆分模块包括智能拆分装置、智能清理装置、智能贴标装置，其中：所述智能拆分装置配置用于物料拆卸及分装；所述智能清理装置用于清理物料因拆分产生的附属物；所述智能贴标装置用于给相关物料粘贴用于生产识别的条形码；所述条形码包含信息为产品详细信息，包括物料制作为成品后所包含的元器件信息，产品MAC地址信息等相关产品信息，用于指引后续生产及测试设备进行相应操作并作为客户了解产品详细信息的标识；
所述智能插件模块包括RFID读写装置、条形码阅读装置和智能插件装置，其中：所述RFID读写装置位于智能插件模块物料接收处和插件后物料输出处，用于插件前读取智能物料盒RFID标签包含的物料信息，插件后改写智能物料盒RFID标签包含的物料信息；所述条形码阅读装置位于智能插件装置处，用于读取产品详细信息；所述智能插件装置具备高精度视觉识别系统用于元器件插入，用于根据物料信息、产品详细信息及中心控制操作系统的指令进行对应的自动化插件；
所述智能焊接模块包括RFID读写装置、条形码阅读装置和智能焊接装置，其中：所述RFID读写装置位于智能焊接模块物料接收处和焊接后物料输出处，用于焊接前读取智能物料盒RFID标签包含的物料信息，焊接后改写智能物料盒RFID标签包含的物料信息；所述条形码阅读装置位于智能焊接装置处，用于读取产品详细信息；所述智能焊接装置用于根据物料信息、产品详细信息及中心控制操作系统指令进行对应的自动化焊接；
所述智能检测模块包括RFID读写装置、条形码阅读装置、功能检测装置、性能检测装置和工艺外观检测装置，其中：所述RFID读写装置位于智能检测模块物料接收处和检测后物料输出处，用于检测前读取智能物料盒RFID标签包含的物料信息，检测后改写智能物料盒RFID标签包含的物料信息；所述条形码阅读装置位于各智能检测装置处，用于读取产品详细信息；所述功能检测装置用于根据物料信息、产品详细信息及中心控制操作系统的指令进行对应的自动化功能检测；所述性能检测装置用于根据物料信息、产品详细信息及中心控制操作系统的指令进行对应的自动化性能检测；所述工艺外观检测装置用于根据物料信息、产品详细信息及中心控制操作系统指令进行对应的自动化工艺外观检测；
所述智能包装模块包括RFID读写装置、条形码阅读装置、智能打包装置和智能贴标装置，其中：所述RFID读写装置位于智能包装模块物料接收处和检测后物料输出处，用于包装前读取智能物料盒RFID标签包含的物料信息，包装后改写智能物料盒RFID标签包含的物料信息；所述条形码阅读装置位于各智能打包装置处，用于读取产品详细信息；智能打包装置用于根据物料信息、产品详细信息及中心控制操作系统指令进行产品自动化打包；所述智能贴标装置用于根据中心控制指令给产品外包装上粘贴相应产品标识。
综上，实施例将“工业4.0”原理落地，智能生产系统的数据采集覆盖对人、机、料、法、环、地理、产品等生产要素的管理。通过控制中心可轻松实现产品定制化生产流程，避免了因更换产品而导致的人、机、法、环等因素的频繁改变，提高了工厂精益生产策略。采购商可通过产品标识，对产品组件，产品插件，组装，焊接测试等整个流程数据都一览无余，对于其产品整机开发过程中的问题定位及产品定制化生产具有非常重大的意义。本系统给同行业企业提供了参照模板，对智能生产系统的标准化具有强大的推动作用。
以上描述了本发明的基本原理和主要的特征，说明书的描述只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (4)

1.智能生产系统，其特征在于，包括云端数据处理系统、中心控制操作系统、智能配料模块、智能传送模块、智能转运模块、智能拆分模块、智能插件模块、智能焊接模块、智能检测模块和智能包装模块；
所述中心控制操作系统用于生产建模、计划排程、制程管控、质量计划、质量分析、文档管理以及生产数据处理；
所述智能配料模块、智能转运模块、智能拆分模块、智能插件模块、智能焊接模块、智能检测模块、智能包装模块按照先后顺序依次配置，且均由中心控制操作系统检测控制，产生的生产数据均上报到中心控制操作系统，由中心控制操作系统处理后再上传到云端进行进一步处理分析；
所述智能配料模块包括智能仓储装置和智能传送装置，其中：所述智能仓储装置具备计算机控制功能，用于实时记录仓库的库存情况，记录物料信息，对物料进行智能分类及存放，同时根据需求发出指令，指引各个料箱做出相应动作；
所述智能传送模块包括RFID读写装置和智能传送装置，其中：所述智能传送装置用于根据中央控制系统的指令，将智能仓储装置发放的物料传送到智能转运模块；所述RFID读写装置用于将相应物料信息写入到物料盒RFID电子标签中；
所述智能转运模块包括智能物料盒和智能运送小车；所述智能物料盒配置有RFID电子标签、重力感应装置和显示装置，其中：所述RFID电子标签用于记录物料盒内是物料信息；所述重力感应装置用于根据重量计算出物料盒所装物料个数；所述显示装置用于显示物料盒所装物料数量；所述智能运送小车包括升降平台及光学自动引导模块，其中：所述升降平台用于与不同高度自动化生产设备对接；所述光学自动引导模块用于引导小车沿规定路径行驶；
所述智能拆分模块包括智能拆分装置、智能清理装置、智能贴标装置，其中：所述智能拆分装置配置用于物料拆卸及分装；所述智能清理装置用于清理物料因拆分产生的附属物；所述智能贴标装置用于给物料粘贴用于生产识别的条形码；
所述智能插件模块包括RFID读写装置、条形码阅读装置和智能插件装置，其中：所述RFID读写装置位于智能插件模块物料接收处和插件后物料输出处，用于插件前读取智能物料盒RFID标签包含的物料信息，插件后改写智能物料盒RFID标签包含的物料信息；所述条形码阅读装置位于智能插件装置处，用于读取产品信息；所述智能插件装置具备高精度视觉识别系统用于元器件插入，用于根据物料信息、产品信息及中心控制操作系统的指令进行对应的自动化插件；
所述智能焊接模块包括RFID读写装置、条形码阅读装置和智能焊接装置，其中：所述RFID读写装置位于智能焊接模块物料接收处和焊接后物料输出处，用于焊接前读取智能物料盒RFID标签包含的物料信息，焊接后改写智能物料盒RFID标签包含的物料信息；所述条形码阅读装置位于智能焊接装置处，用于读取产品信息；所述智能焊接装置用于根据物料信息、产品信息及中心控制操作系统指令进行对应的自动化焊接；
所述智能检测模块包括RFID读写装置、条形码阅读装置、功能检测装置、性能检测装置和工艺外观检测装置，其中：所述RFID读写装置位于智能检测模块物料接收处和检测后物料输出处，用于检测前读取智能物料盒RFID标签包含的物料信息，检测后改写智能物料盒RFID标签包含的物料信息；所述条形码阅读装置位于各智能检测装置处，用于读取产品信息；所述功能检测装置用于根据物料信息、产品信息及中心控制操作系统的指令进行对应的自动化功能检测；所述性能检测装置用于根据物料信息、产品信息及中心控制操作系统的指令进行对应的自动化性能检测；所述工艺外观检测装置用于根据物料信息、产品信息及中心控制操作系统指令进行对应的自动化工艺外观检测；
所述智能包装模块包括RFID读写装置、条形码阅读装置、智能打包装置和智能贴标装置，其中：所述RFID读写装置位于智能包装模块物料接收处和检测后物料输出处，用于包装前读取智能物料盒RFID标签包含的物料信息，包装后改写智能物料盒RFID标签包含的物料信息；所述条形码阅读装置位于各智能打包装置处，用于读取产品信息；智能打包装置用于根据物料信息、产品信息及中心控制操作系统指令进行产品自动化打包；所述智能贴标装置用于根据中心控制指令给产品外包装上粘贴相应产品标识。
2.如权利要求1所述的智能生产系统，其特征在于，所述生产数据包括处理维修管理数据、测试数据、来料检验数据、成品检验数据。
3.如权利要求1所述的智能生产系统，其特征在于，所述物料信息包括报入库日期、数量、类型、来源、用途。
4.如权利要求1所述的智能生产系统，其特征在于，所述条形码包含的信息有：物料制作为成品后所包含的元器件信息、产品MAC地址信息。
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