CN108399438B - 一种智能式返修系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种智能式返修系统，包括工控机和设于返修中心各站位上的RFID读写器，工控机与RFID读写器进行通讯；各工件上均设有记录工件自身信息的RFID标签和二维码；工控机上设有：负责管理用户和分配用户权限的系统管理模块；负责管理不同类型工件的返修规则的返修管理模块；负责根据返修规则智能提示返修的返修智能控制模块；负责采集工件上RFID标签中数据的数据采集模块；负责分析采集到的返修数据的数据分析模块；数据采集模块连接所述RFID读写器。本发明还提供了一种智能式返修控制方法。本发明能够帮助操作工明确工作内容，降低了误操作率；具有成本低、更加智能、充分了利用了数据价值、防止返修误操作的优点。

Description

一种智能式返修系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种适用于发动机、变速箱装配线的具有智能返修提示和防错功能的返修系统，同时具备返修数据的价值分析功能，主要用于在发动机、变速箱生产过程中对不合格工件的处理，属于工业自动化返修控制技术领域。
背景技术
返修系统是针对动力总成领域中不合格工件处理研发的产品，命名为RMS。RMS系统通过自动化控制技术及计算机技术来实现不合格工件的返修处理，主要用于发动机和变速箱装配线。传统RMS系统其硬件部分由工控机、PLC、RFID读写器和扫码枪组成；其软件部分是基于.Net平台开发的应用软件，主要功能为显示每个工序的加工状态、设置返修上线的位置和修改Moby(RFID标签)内容。
为了更好理解返修流程，以图1所示的发动机返修场景为例进行展示，A所指区域为返修中心，是独立与总装线的单独区域，负责处理总装线下来的不合格发动机；B和C所指部分为返修岔道，负责不合格发动机的上线、下线。当发动机在工序OP070加工不合格时，发动机随托盘流入工序OP080，PLC读取OP070的加工状态为不合格，控制停止器放行，从B处返修岔道流出，通过返修小车运载到A处返修中心。RMS系统通过读取托盘上Moby的内容显示返修信息，进行返修，如拆解OP070所做的工作，返修完成后设定开始工作位置，如设定OP070为开始工作站位，将修改后的信息写入Moby中，通过返修小车将不合格发动机运输到C处返修岔道上线，到达OP070重新开始工作。RMS系统应用在A处返修中心，负责指导返修工作。
传统RMS系统架构如图2所示，PLC通过Profinet协议控制RFID读写器(RF180C)进行读写Moby，同时，工控机实时通过Tcp/ip协议和DB(数据块)接口的方式与PLC进行通讯。
传统RMS系统主要功能如下：应用程序启动默认为初始化界面，显示整个返修操作的流程；当有返修发动机进入返修中心，并将托盘推入RFID读写区域时，PLC控制RFID读写器读取Moby数据，传给工控机显示返修信息，显示界面中，每个方框代表一个工序，绿色代表合格，红色代表不合格，深灰色代表返修岔道，浅灰色代表未加工；操作工扫描缸体二维码与Moby中二维码信息进行比对，只有一致才可进行下一步操作；操作工根据显示的返修信息，从而根据经验做拆解工作，完成工作后，设定返修上线站位；最后将设定好的信息写入Moby中，通过返修小车运输到返修上线岔道进行上线。返修班组长定期通过RMS返修查询功能查询返修发动机信息。
传统RMS系统的优点在于：(1)使用简单；(2)实现了不合格发动机再上线生产，打通了装配线上和返修中心业务信息流；(3)可视化操作。但传统RMS系统也具有如下缺点：(1)成本高；(2)系统对返修操作起提示作用，但无法控制返修，如设错返修上线位置；(3)手动输入不合格原因，没有对返修记录的数据充分分析。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种成本低，能够控制返修、防止返修误操作，且能够充分利用返修数据价值的更加智能的返修系统。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种智能式返修系统，其特征在于：包括工控机和RFID读写器，工控机采用Tcp/ip协议与RFID读写器进行通讯；各工件上均设有记录工件自身信息的RFID标签和二维码；
工控机上设有控制系统，所述控制系统包括如下模块：
负责管理用户和分配用户权限的系统管理模块；
负责管理不同类型工件的返修规则的返修管理模块；
负责根据返修规则智能提示返修的返修智能控制模块；
负责采集工件上RFID标签中数据的数据采集模块；
负责分析采集到的返修数据的数据分析模块；
数据采集模块连接所述RFID读写器；工控机中具有系统管理模块、返修管理模块、返修智能控制模块、数据采集模块和数据分析模块，根据返修业务由返修系统进行统一的协调管理。
优选地，所述返修管理模块中，返修规则存储在关系型数据库中；关系型数据库中设计三张表，分别用于：存储不同类型工件的基本信息、存储生产装配线上不同站位的基本信息、存储不同类型工件对应的返修规则。
优选地，所述返修智能控制模块的控制规则如下：
当不合格工件托盘进入RFID读写区域，工控机控制RFID读写器自动读取RFID标签信息，根据RFID标签信息解析各站位的加工状态，判断是否有不合格站位信息；若没有，则判定为合格工件，不需要返修操作；若有，则判定为不合格工件，需记录其不合格信息，并根据RFID标签中的信息从返修管理模块中索引返修规则，结合各站位的加工状态显示返修画面，使操作工清楚地知道该工件的状态；
操作工在操作之前，必须先扫描工件上的二维码，系统自动与RFID标签中信息比对，只有一致才可操作，确保操作为同一工件；当比对成功后，系统使能“启动返修”按钮，操作工启动该按钮进入自动返修流程；通过RFID标签中不合格站位NOKStationID和该站位对应的上线站位OnlineStationID比较来判断是否到达上线站位，若NOKStationID＜OnlineStationID，根据返修规则弹出相应的提示框，只有确认之后才可进行下一步操作；当NOKStationID＝OnlineStationID时，弹出上线站位对话框；根据返修规则进行操作；所有返修完成后，修改RFID标签信息并将修改后的RFID标签信息写入RFID标签中；写入成功后重新读取RFID标签信息进行确认，确定修改信息无误后，将工件运输到相应返修岔道进行上线。
优选地，所述数据分析模块通过解析工件上RFID标签中的数据，将工件基本信息、不合格信息记录到数据库表中。
更优选地，所述工件基本信息包括工件号、生产装配线流水号、对应的零件号、工件短代码、工件类型二维码。
更优选地，所述不合格信息包括不合格站位、不合格类型、返修上线站位、返修上线岔道、存储时间、返修上线时间和操作工信息。
优选地，所述数据分析模块从三个视角进行分析：不合格站位统计、不合格工件类型统计和不合格数据列表；并根据分析结果得出哪些站位故障率高、哪些不合格原因高以及不合格的具体数据列表。
本发明还提供了一种智能式返修控制方法，其特征在于：该方法由如下7个步骤组成：
步骤1：建立上述的智能式返修系统；
步骤2：根据实际的返修业务流程，在智能式返修系统中配置每种类型工件的返修规则；
步骤3：总装线上下来的不合格工件托盘运输到返修中心，并进入RFID读写区域，工控机自动读取RFID标签信息获得各工序的加工状态，同时自动采集不合格信息，并显示；
步骤4：操作工根据工控机显示的返修界面明确哪个站位不合格以及对应的上线站位；
步骤5：操作工在工作之前，必须扫描工件二维码，与RFID标签中的信息进行匹配，若相等，才可进行返修操作；
步骤6：操作工根据返修提示，进行返修操作，必须人工确认才可进行下一步操作；
步骤7：所有返修完成后，修改RFID标签信息并将修改后的RFID标签信息写入RFID标签中；写入成功后重新读取RFID标签信息进行确认，确定修改信息无误后，将工件运输到相应返修岔道进行上线。
本发明为发动机和变速箱装配线不合格件返修提供了一套灵活的、智能的返修系统；同时也提供了一套智能返修控制方法，帮助操作工明确工作内容，降低了误操作率；具有成本低、更加智能、充分了利用了数据价值、防止返修误操作的优点。
附图说明
图1为发动机装配线部分场景图；
图2为传统RMS系统架构图；
图3为本实施例提供的智能式返修系统架构图；
图4为存储返修规则的表结构图；
图5为存储返修记录的表结构图；
图6为返修控制流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
本发明在传统RMS系统基础上进行了如下改进：
(1)去掉了PLC，使用工控机采用Tcp/ip协议与RFID读写器(由原来的RF180C换成RF182C)进行通讯，从而减少了硬件的配置和相应的电气柜；
(2)增加了返修管理模块，对返修规则进行管理，从而形成了返修标准；
(3)根据返修标准智能提示返修内容以及注意事项，由操作工确认之后，才可进行下一步操作，通过此种方法解决了操作工误操作的问题，同时返修标准中规定了不合格站位对应的上线站位，也防止了设错上线站位的情况；
(4)增加了不合格原因的自动数据采集，去掉人工手动输入不合格原因；
(5)丰富了数据分析模块，增加了不合格站位统计、不合格原因统计，使工艺人员知道哪种不合格原因最高，哪个站位不合格工件最多，以方便后续工艺的优化。
图3为本实施例提供的智能式返修系统架构图，所述的智能式返修系统硬件部分主要由工控机和RFID读写器组成(RF182C)，采用Tcp/ip协议进行连接。其软件部分是在.Net平台下开发的(可以用其他开发平台进行开发)，主要功能模块有：系统管理模块、返修管理模块、返修智能控制模块、数据采集模块和数据分析模块。
其中，系统管理模块负责管理用户和分配用户权限；返修管理模块负责管理机型的返修规则；返修智能控制模块主要负责根据返修规则智能提示返修；数据采集模块主要负责采集Moby中的数据；数据分析模块主要负责分析采集到的返修数据；工控机中具有系统管理模块、返修管理模块、返修智能控制模块、数据采集模块和数据分析模块，根据返修业务由返修系统进行统一的协调管理。
本发明重点是如何实现返修的智能控制以及返修数据潜在价值的最大化，涉及的重要功能模块为返修管理模块、返修智能控制模块和数据分析模块，下面就这三个功能模块的实现过程加以详述：
一、返修规则的数据库设计与实现
返修规则存储在关系型数据库中，本发明采用Microsoft SQL Server 2008R2数据库。由于每种机型有自己的返修规则，因此设计三张表(Map，Station，Map_Station)用于返修规则的存储，其中Map存储机型的基本信息；Station存储站位的基本信息；Map_Station存储返修规则。具体数据库表结构如图4所示。
二、智能返修控制方法设计与实现
下面结合图6对智能返修控制方法进行详细叙述：
当不合格发动机托盘进入RFID读写区域，IPC(工控机)控制RF182C自动读取Moby信息，系统根据Moby信息解析各站位的加工状态，判断是否有不合格站位信息。若没有，则判定为合格发动机，不需要返修操作。若有，则判定为不合格发动机，需记录其不合格信息，并根据Moby中的机型信息从表Map、Station和Map_Station中索引返修规则，结合各站位的加工状态显示返修画面，使操作工清楚地知道该发动机托盘的状态。
操作工在操作之前，必须先扫描缸体二维码，系统自动与Moby中信息比对，只有一致才可操作，确保操作为同一台发动机。当比对成功后，系统使能“启动返修”按钮，操作工启动返修即可进入自动返修流程，程序通过Moby中不合格站位ID(NOKStationID)和该站位对应的上线站位ID(OnlineStationID)比较来判断是否到达上线站位，若NOKStationID＜OnlineStationID，根据返修规则弹出相应的提示框，只有确认之后才可进行下一步操作；当NOKStationID＝OnlineStationID时，弹出上线站位对话框；根据返修规则进行操作，所有返修完成后，将修改后的Moby信息写入Moby中；写入成功后重新读取Moby信息进行确认，确定修改信息无误后，通过返修小车运输到相应返修岔道进行上线。
三、数据分析的设计与实现
系统通过解析Moby中的数据，将发动机基本信息、不合格信息等记录到数据库表rec_RepairEngineList中，其表结构如图5所示。记录的信息有发动机号、流水号、零件号、短代码、机型二维码、不合格站位、不合格类型、返修上线站位、返修上线岔道、存储时间、返修上线时间和操作工。
本发明针对采集到的数据，采用echarts技术从三个视角进行分析：不合格站位统计、不合格类型统计和不合格数据列表。根据这些分析结果可以得出哪些站位故障率高、哪些不合格原因高以及不合格的具体数据列表，方便工艺人员优化工艺。
本实施例还提供了一种智能式返修控制方法，包括以下步骤：
步骤1：建立上述的智能式返修系统，该系统主要包括返修规则配置模块、返修业务控制模块、数据采集模块和数据分析模块。
步骤2：根据实际的返修业务流程，在返修系统中配置每种机型的返修规则，如OP0760不合格，需要拆解到OP0750，那么系统中设置OP0760的返修上线站位为OP0750，每个站位都会配置返修描述及返修注意事项，如OP0760返修描述：反松螺栓，拆解下油底壳；OP0750返修描述：擦掉缸体的黑胶。
步骤3：总装线上下来不合格发动机托盘通过返修小车运输到返修中心，并进入RFID读写区域，工控机自动读取Moby信息显示各工序的加工状态，同时自动采集不合格信息，如不合格站位、不合格类型等。
步骤4：操作工根据工控机显示的返修界面可以知道哪个站位不合格以及对于的上线站位。
步骤5：操作工在工作之前，必须通过扫码枪扫描缸体二维码，系统自动与Moby中二维码信息进行匹配，若相等，才可进行返修操作。
步骤6：返修操作使能后，点击“开始返修”按钮，进入返修流程，操作工根据返修提示，进行返修操作，必须人工确认才可进行下一步操作。
步骤7：当返修到达上线站位时，系统自动提示：“返修结束，请将返修结果写入Moby中，进行上线”。
步骤8：通过返修小车将已经返修好的发动机运输到相应的返修上线岔道口进行上线，在上线之前PLC控制RFID读写器读取Moby内容判断是否为上线岔道口，若是，执行上线；若否，在此岔道口不能上线，运输到相应的岔道口进行上线。
步骤9：通过连续辊道线体运输到上线站位重新加工，从而实现了整个返修过程。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种智能式返修系统，其特征在于：包括工控机和RFID读写器，工控机采用Tcp/ip协议与RFID读写器进行通讯；各工件上均设有记录工件自身信息的RFID标签和二维码；
工控机上设有控制系统，所述控制系统包括如下模块：
负责管理用户和分配用户权限的系统管理模块；
负责管理不同类型工件的返修规则的返修管理模块；
负责根据返修规则智能提示返修的返修智能控制模块；
负责采集工件上RFID标签中数据的数据采集模块；
负责分析采集到的返修数据的数据分析模块；
数据采集模块连接所述RFID读写器；
所述返修智能控制模块的控制规则如下：
当不合格工件托盘进入RFID读写区域，工控机控制RFID读写器自动读取RFID标签信息，根据RFID标签信息解析各站位的加工状态，判断是否有不合格站位信息；若没有，则判定为合格工件，不需要返修操作；若有，则判定为不合格工件，需记录其不合格信息，并根据RFID标签中的信息从返修管理模块中索引返修规则，结合各站位的加工状态显示返修画面，使操作工清楚地知道该工件的状态；
操作工在操作之前，必须先扫描工件上的二维码，系统自动与RFID标签中信息比对，只有一致才可操作，确保操作为同一工件；当比对成功后，系统使能“启动返修”按钮，操作工启动该按钮进入自动返修流程；通过RFID标签中不合格站位NOKStationID和该站位对应的上线站位OnlineStationID比较来判断是否到达上线站位，若NOKStationID<OnlineStationID，根据返修规则弹出相应的提示框，只有确认之后才可进行下一步操作；当NOKStationID＝OnlineStationID时，弹出上线站位对话框；根据返修规则进行操作；所有返修完成后，修改RFID标签信息并将修改后的RFID标签信息写入RFID标签中；写入成功后重新读取RFID标签信息进行确认，确定修改信息无误后，将工件运输到相应返修岔道进行上线。
2.如权利要求1所述的一种智能式返修系统，其特征在于：所述返修管理模块中，返修规则存储在关系型数据库中；关系型数据库中设计三张表，分别用于：存储不同类型工件的基本信息、存储生产装配线上不同站位的基本信息、存储不同类型工件对应的返修规则。
3.如权利要求1所述的一种智能式返修系统，其特征在于：所述数据分析模块通过解析工件上RFID标签中的数据，将工件基本信息、不合格信息记录到数据库表中。
4.如权利要求3所述的一种智能式返修系统，其特征在于：所述工件基本信息包括工件号、生产装配线流水号、对应的零件号、工件短代码、工件类型二维码。
5.如权利要求3所述的一种智能式返修系统，其特征在于：所述不合格信息包括不合格站位、不合格类型、返修上线站位、返修上线岔道、存储时间、返修上线时间和操作工信息。
6.如权利要求1或3所述的一种智能式返修系统，其特征在于：所述数据分析模块从三个视角进行分析：不合格站位统计、不合格工件类型统计和不合格数据列表；并根据分析结果得出哪些站位故障率高、哪些不合格原因高以及不合格的具体数据列表。
7.一种智能式返修控制方法，其特征在于：该方法由如下7个步骤组成：
步骤1：建立如权利要求1～5任一项所述的智能式返修系统；
步骤2：根据实际的返修业务流程，在智能式返修系统中配置每种类型工件的返修规则；
步骤3：总装线上下来的不合格工件托盘运输到返修中心，并进入RFID读写区域，工控机自动读取RFID标签信息获得各工序的加工状态，同时自动采集不合格信息，并显示；
步骤4：操作工根据工控机显示的返修界面明确哪个站位不合格以及对应的上线站位；
步骤5：操作工在工作之前，必须扫描工件二维码，与RFID标签中的信息进行匹配，若相等，才可进行返修操作；
步骤6：操作工根据返修提示，进行返修操作，必须人工确认才可进行下一步操作；
步骤7：所有返修完成后，修改RFID标签信息并将修改后的RFID标签信息写入RFID标签中；写入成功后重新读取RFID标签信息进行确认，确定修改信息无误后，将工件运输到相应返修岔道进行上线。
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