CN109551141B - 一种多车型柔性焊装生产系统及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多车型柔性焊装生产系统及生产方法，其中多车型柔性焊装生产系统包括采集模块、备料控制模块、储料模块以及组装模块，多车型柔性焊装生产方法应用于该多车型柔性焊装生产系统中，解决了目前多车型柔性焊装生产中存储设备投资成本高、生产过程中抗停台能力差的问题。

Description

一种多车型柔性焊装生产系统及生产方法

技术领域

本发明涉及白车身柔性焊装生产的领域，尤其涉及一种基于改进FIFO的多车型柔性焊装生产系统及生产方法。

背景技术

当代，世界各国积极发展汽车制造业，焊装白车身作为汽车制造最复杂的工序，一直备受关注。白车身柔性焊装生产有很多优势，生产管理者可以根据销售情况及时调整各车型产量，避免资源浪费，降低投资风险。因此，采用何种生产系统以及如何制定多车型柔性焊装的控制方法，是必须要考虑的问题。

目前应用最广的多车型焊装控制方案是拉动式生产控制方法和FIFO预测控制方式，其中，拉动式生产控制方法主要是通过监控每种车型的存储料位来确定上件种类，但是该方法需要建造很长的存储料架来保证节拍，大大增加成本，造成空间浪费，也容易造成零件断供，抗停台能力很弱。传统的FIFO预测控制方式在多车型生产情况下，生产线内部的零件生产顺序不允许更改，一旦遇到零件报废等特殊情况，会造成顺序匹配错误，从而造成停台；并且一旦FIFO堆栈中没有数据，生产线将会停止生产，造成时间浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多车型柔性焊装生产系统及生产方法，以解决目前多车型柔性焊装生产中存储设备投资成本高、生产过程中抗停台能力差的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多车型柔性焊装生产系统，包括用于焊装车身的第一生产线和用于准备零件的第二生产线，还包括采集模块、备料控制模块、储料模块以及组装模块，其中，

所述采集模块，位于所述第一生产线的输入端，用于采集车身的车型信息，并发送给所述备料控制模块；

所述备料控制模块，用于按照FIFO方式存储所述车型信息，并根据所述车型信息控制所述第二生产线依次准备对应的零件；

所述储料模块，包括多个存储料架，用于将所述零件根据车型信息分别存储到对应车型的存储料架上；

所述组装模块，位于所述第一生产线的输出端，用于根据车型信息从对应车型的存储料架上抓取零件与所述车身进行组装，并将完成组装的车型信息反馈给所述备料控制模块。

优选地，所述多车型柔性焊装生产系统还包括初始控制模块，所述初始控制模块用于设置所述存储料架的存储最小值和存储最大值，并且利用所述备料控制模块控制所述第二生产线准备零件将每个所述存储料架填充至存储最小值。

具体地，所述备料控制模块包括FIFO存储器和备料控制器，所述FIFO存储器用于存储所述车型信息，并按照先入先出的顺序将所述车型信息输出给备料控制器，所述备料控制器用于根据所述车型信息控制所述第二生产线依次准备对应的零件。

优选地，所述备料控制器包括第一判断单元、FIFO式控制单元及拉动式控制单元，其中，

所述第一判断单元，用于判断所述FIFO存储器中是否有车型信息；

所述FIFO式控制单元用于在所述FIFO存储器中有车型信息时，根据所述车型信息控制所述第二生产线依次准备对应的零件；

所述拉动式控制单元用于在所述FIFO存储器中没有车型信息时，控制所述第二生产线准备零件。

优选地，所述储料模块还包括储料监控单元，所述储料监控单元用于采集每个所述存储料架上零件的存储数量，并发送给所述拉动式控制单元，所述拉动式控制单元根据所述存储数量控制第二生产线准备零件。

优选地，所述拉动式控制单元包括第二判断单元，所述第二判断单元用于判断每个所述存储料架上零件的存储数量是否达到存储最大值；

只有一个存储料架上零件的存储数量未达到存储最大值时，所述拉动式控制单元控制所述第二生产线准备与该存储料架对应车型信息的零件；

多于一个存储料架上零件的存储数量未达到存储最大值时，判断存储数量最少的存储料架，所述拉动式控制单元控制所述第二生产线准备与该存储料架对应车型信息的零件。

优选地，所述备料控制器还包括第三判断单元，所述第三判断单元用于判断第二生产线是否出现零件异常下件，当出现零件异常下件时，将异常下件的零件对应的车型信息重新登记到FIFO存储器中。

优选地，所述组装模块包括执行单元和车型反馈单元，所述执行单元用于根据车型信息从对应车型的存储料架抓取零件，与所述第一生产线上的车身进行组装配对；所述车型反馈单元用于记录装配车型信息，并将完成组装的车型信息反馈给所述FIFO存储器，消除FIFO存储器中对应车型信息。

一种多车型柔性焊装生产方法，应用于上述多车型柔性焊装生产系统，包括步骤：

S1、采集车身的车型信息；

S2、按照FIFO方式存储所述车型信息，并根据所述车型信息控制所述第二生产线依次准备对应的零件；

S3、将所述零件根据车型信息分别存储到对应车型的存储料架上；

S4、根据车型信息从对应车型的存储料架上抓取零件与车身进行组装，并将完成组装的车型信息反馈给备料控制模块。

进一步地，所述步骤S2包括：

S201、判断所述FIFO存储器中是否有车型信息；

S202、所述FIFO存储器中有车型信息时，利用FIFO式控制单元根据所述车型信息控制第二生产线依次准备对应的零件；

S203、所述FIFO存储器中没有车型信息时，利用拉动式控制单元根据存储料架上零件的存储数量控制第二生产线准备零件。

与现有技术相比，本发明提供的一种多车型柔性焊装生产系统及生产方法具有以下有益效果：

本发明提供的一种多车型柔性焊装生产系统，采集模块采集车身的车型信息，并发送给备料控制模块，备料控制模块按照FIFO方式存储车型信息，并根据车型信息控制第二生产线依次准备对应的零件，然后将零件根据车型信息分别存储到对应车型的存储料架上以被使用，节约生产时间；组装模块根据车型信息从对应车型的存储料架上抓取零件与车身进行组装，并将完成组装的车型信息反馈给备料控制模块。此多车型柔性焊装生产系统可以使第二生产线上的对应某一车型信息的零件数量与存储料架中对应该车型信息的零件数量之和大于对应该车型信息的存储料架的存储最大值，增加抗停台能力；此外，此多车型柔性焊装生产系统可以通过备料控制模块控制第二生产线更改生产顺序，从而增加第二生产线的容错能力。

本发明还提供了一种多车型柔性焊装生产方法，该生产方法采用上述多车型柔性焊装生产系统解决了目前多车型柔性焊装生产中存储设备投资成本高、生产过程中抗停台能力差的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例中一种多车型柔性焊装生产系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中一种多车型柔性焊装生产系统的模块示意图；

图3为本发明实施例中一种多车型柔性焊装生产方法的示意图。

附图标记：

1-第一生产线， 2-第二生产线；

3-采集模块， 4-备料控制模块；

5-储料模块， 51-存储料架；

6-组装模块， 7-反馈模块。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

请参阅图1或图2，本实施例提供的一种多车型柔性焊装生产系统，包括用于焊装车身的第一生产线1和用于准备零件的第二生产线2，还包括采集模块3、备料控制模块4、储料模块5、组装模块6以及初始控制模块。

在正式生产之前，通过初始控制模块设置存储料架51的存储最小值和存储最大值，并且利用备料控制模块4控制第二生产线2准备零件将每个存储料架51都填充至存储最小值，其中存储最大值优选设为与存储料架的饱和值保持一致。

生产开始后，位于第一生产线1输入端的采集模块3采集第一生产线1上待装配车身的车型信息，并将采集到的车型信息发送给备料控制模块4。备料控制模块4位于第一生产线1和第二生产线2之间，包括FIFO存储器和备料控制器，FIFO存储器按照FIFO方式存储车型信息，也按照FIFO方式将车型信息发送给备料控制器，备料控制器根据车型信息控制第二生产线2依次准备对应的零件；第二生产线2准备好的零件存储到储料模块5中，储料模块5包括多个存储料架51，零件被根据车型信息分别存储到对应车型的存储料架51上。位于第一生产线1输出端的组装模块6包括执行单元和车型反馈单元，执行单元根据车型信息从对应车型的存储料架51上抓取零件，与第一生产线1上的车身进行焊装，同时由车型反馈单元记录已焊装车型信息，并将完成焊装的车型信息反馈给FIFO存储器，消除FIFO存储器中对应车型信息。

此多车型柔性焊装生产系统可以将第一主生产线1上待装配车身的车型信号提前发给备料控制模块4，备料控制模块4通过第二生产线2提前铺线，节约生产时间。此外，此多车型柔性焊装生产系统可以通过备料控制模块4控制第二生产线2更改生产顺序，从而增加第二生产线2的容错能力。

具体地，备料控制器包括第一判断单元、FIFO式控制单元及拉动式控制单元，其中，第一判断单元判断FIFO存储器中是否有车型信息，根据判断结果，FIFO式控制单元及拉动式控制单元分别控制第二生产线2采用FIFO方式或拉动方式生产零件。

在FIFO存储器中有车型信息时，FIFO式控制单元根据FIFO存储器发出的车型信息控制第二生产线2依次准备对应的零件并根据车型信息存储到对应的存储料架51上，如果第二生产线2准备的零件与FIFO存储器发送的车型信息无法匹配，则重新准备零件，直至准备的零件与FIFO存储器发送的车型信息匹配。执行单元根据车型信息从对应车型的存储料架51上抓取零件，与第一生产线1上的车身进行焊装，同时由车型反馈单元记录已焊装车型信息，并将完成焊装的车型信息反馈给FIFO存储器，消除FIFO存储器中对应车型信息。在FIFO式生产过程中，备料控制器通过内部的第三判断单元判断第二生产线2是否出现零件异常下件，当出现零件异常下件时，需要将异常下件的零件所对应的车型信息重新登记到FIFO存储器中，即，可以允许备料控制器更改第二生产线2的生产顺序，从而增加第二生产线的容错能力。通过此种FIFO式控制单元控制第二生产线2准备零件，最终达到的状态为：

生产线中车型数量+存储链中车型数量>存储链储备最大值。

本发明实施例多车型柔性焊装生产系统可以使第二生产线2上的对应某一车型信息的零件数量与存储料架51中对应该车型信息的零件数量之和大于对应该车型信息的存储料架51的存储最大值，增加抗停台能力，同时，用长度较短的存储料架实现较大的存储效果，节约成本和空间。

在FIFO存储器中没有车型信息时，由储料模块5中的储料监控单元采集每个存储料架上零件的存储数量并发送给拉动式控制单元，拉动式控制单元根据存储数量控制第二生产线准备零件。拉动式控制单元根据存储料架51的存储数量控制第二生产线2准备零件。在拉动式控制单元控制第二生产线2准备零件过程中，拉动式控制单元通过内部的第二判断单元判断每个存储料架51上零件的存储数量是否达到存储最大值；当只有一个存储料架51上零件的存储数量未达到存储最大值时，拉动式控制单元控制第二生产线2准备与该存储料架对应车型信息的零件；当多于一个存储料架51上零件的存储数量未达到存储最大值时，则由第二判断单元进一步判断存储数量最少的存储料架51，拉动式控制单元控制第二生产线准备与该存储数量最少的存储料架51对应车型信息的零件。通过拉动式控制单元控制第二生产线2准备零件时，最终达到的状态为：

生产线中车型数量+存储链中车型数量＝存储链储备最大值。

与传统拉动式生产控制的生产系统相比，本实施例提供的多车型柔性焊装生产系统可以用长度较短的存储链实现相同的控制效果，节约成本和空间；与传统FIFO预测控制的生产系统相比，在FIFO存储器中有车型信息时，FIFO式控制单元根据FIFO存储器发出的车型信息控制第二生产线2依次准备对应的零件，在FIFO存储器中没有车型信息时，拉动式控制单元根据存储数量控制第二生产线准备零件，生产方式更加灵活。

优选地，本发明实施例提供的一种多车型柔性焊装生产系统，控制器/控制单元可以采用使用西门子的PLC，型号优选为319F，各个控制器/控制单元之间的PLC通过PN耦合器进行数据传输。该系统还包括操作显示模块，该操作显示模块的操作界面在Winccflexible上显示，采用Profinet协议。储料模块5中的储料监控单元采集到的每个存储料架上零件的存储数量可通过该操作显示模块显示出来；此外，在焊装前，组装模块6的执行单元会识别确认工位车身的车型信息与零件是否匹配成功，如果不成功，通过操作显示模块显示相应报警文本，并且人工进行，使得系统更加安全可靠。

实施例二

请参阅图3，本发明实施例提供的一种多车型柔性焊装生产方法，应用于上述实施例中的多车型柔性焊装生产系统，包括步骤：

S1、采集车身的车型信息；

S2、按照FIFO方式存储车型信息，并根据车型信息控制第二生产线依次准备对应的零件；

S3、将零件根据车型信息分别存储到对应车型的存储料架上；

S4、根据车型信息从对应车型的存储料架上抓取零件与车身进行组装，并将完成组装的车型信息反馈给备料控制模块。

进一步地，步骤S2包括：

S201、判断FIFO存储器中是否有车型信息；

S202、FIFO存储器中有车型信息时，利用FIFO式控制单元根据车型信息控制第二生产线依次准备对应的零件；

S203、FIFO存储器中没有车型信息时，利用拉动式控制单元根据存储料架上零件的存储数量控制第二生产线准备零件。

该多车型柔性焊装生产方法采用上述多车型柔性焊装生产系统该解决了目前多车型柔性焊装生产中存储设备投资成本高、生产过程中抗停台能力差的问题。与现有技术相比，本发明实施例提供的多车型柔性焊装生产方法的有益效果与上述实施例一提供的多车型柔性焊装生产系统的有益效果相同，且该方法中的其他技术特征与上述实施例系统公开的特征相同，在此不做赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种多车型柔性焊装生产系统，包括用于焊装车身的第一生产线和用于准备零件的第二生产线，其特征在于，所述多车型柔性焊装生产系统还包括采集模块、备料控制模块、储料模块以及组装模块，其中，

所述采集模块，位于所述第一生产线的输入端，用于采集车身的车型信息，并发送给所述备料控制模块；

所述备料控制模块，用于按照FIFO方式存储所述车型信息，并根据所述车型信息控制所述第二生产线依次准备对应的零件；所述备料控制模块包括FIFO存储器和备料控制器，所述FIFO存储器用于存储所述车型信息，并按照先入先出的顺序将所述车型信息输出给备料控制器，所述备料控制器用于根据所述车型信息控制所述第二生产线依次准备对应的零件；所述备料控制器包括第一判断单元、FIFO式控制单元及拉动式控制单元，其中，所述第一判断单元，用于判断所述FIFO存储器中是否有车型信息；所述FIFO式控制单元用于在所述FIFO存储器中有车型信息时，根据所述车型信息控制所述第二生产线依次准备对应的零件；所述拉动式控制单元用于在所述FIFO存储器中没有车型信息时，控制所述第二生产线准备零件；

所述储料模块，包括多个存储料架，用于将所述零件根据车型信息分别存储到对应车型的存储料架上；

所述组装模块，位于所述第一生产线的输出端，用于根据车型信息从对应车型的存储料架上抓取零件与所述车身进行组装，并将完成组装的车型信息反馈给所述备料控制模块。

2.根据权利要求1所述的多车型柔性焊装生产系统，其特征在于，所述多车型柔性焊装生产系统还包括初始控制模块，所述初始控制模块用于设置所述存储料架的存储最小值和存储最大值，并且利用所述备料控制模块控制所述第二生产线准备零件将每个所述存储料架填充至存储最小值。

3.根据权利要求1所述的多车型柔性焊装生产系统，其特征在于，所述储料模块还包括储料监控单元，所述储料监控单元用于采集每个所述存储料架上零件的存储数量，并发送给所述拉动式控制单元，所述拉动式控制单元根据所述存储数量控制第二生产线准备零件。

4.根据权利要求3所述的多车型柔性焊装生产系统，其特征在于，所述拉动式控制单元包括第二判断单元，所述第二判断单元用于判断每个所述存储料架上零件的存储数量是否达到存储最大值；

只有一个存储料架上零件的存储数量未达到存储最大值时，所述拉动式控制单元控制所述第二生产线准备与该存储料架对应车型信息的零件；

多于一个存储料架上零件的存储数量未达到存储最大值时，判断存储数量最少的存储料架，所述拉动式控制单元控制所述第二生产线准备与该存储料架对应车型信息的零件。

5.根据权利要求1所述的多车型柔性焊装生产系统，其特征在于，所述备料控制器还包括第三判断单元，所述第三判断单元用于判断第二生产线是否出现零件异常下件，当出现零件异常下件时，将异常下件的零件对应的车型信息重新登记到FIFO存储器中。

6.根据权利要求1所述的多车型柔性焊装生产系统，其特征在于，所述组装模块包括执行单元和车型反馈单元，所述执行单元用于根据车型信息从对应车型的存储料架抓取零件，与所述第一生产线上的车身进行组装配对；所述车型反馈单元用于记录装配车型信息，并将完成组装的车型信息反馈给所述FIFO存储器，消除FIFO存储器中对应车型信息。

7.一种多车型柔性焊装生产方法，应用于权利要求1-6中任一权利要求所述的多车型柔性焊装生产系统，其特征在于，包括步骤：

S1、采集车身的车型信息；

S2、按照FIFO方式存储所述车型信息，并根据所述车型信息控制所述第二生产线依次准备对应的零件；

S3、将所述零件根据车型信息分别存储到对应车型的存储料架上；

S4、根据车型信息从对应车型的存储料架上抓取零件与车身进行组装，并将完成组装的车型信息反馈给备料控制模块；

其中，所述步骤S2包括：

S201、判断所述FIFO存储器中是否有车型信息；

S202、所述FIFO存储器中有车型信息时，利用FIFO式控制单元根据所述车型信息控制第二生产线依次准备对应的零件；

S203、所述FIFO存储器中没有车型信息时，利用拉动式控制单元根据存储料架上零件的存储数量控制第二生产线准备零件。

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