CN109676280B - 车身制造通用化系统和车身制造通用化智能工厂系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车身制造通用化系统和车身制造通用化智能工厂系统，涉及车身智能制造技术领域，该车身制造通用化系统包括：通用化制造模块、智能化物流运输模块、智能制造集成模块、仿真模块和大数据模块，通用化制造模块。本发明实施例提供的上述车身制造通用化系统，包括通用化制造模块、智能化物流运输模块、智能制造集成模块、仿真模块和大数据模块，创新的柔性智能集成的工作站生产方式，实现了通用设备与专用工装、物流的分离，可以进行多车型车身跨平台混线生产，使得汽车车身真正个性定制化生产成为可能，可以大幅缩短工厂建设及产品生产准备时间。

Description

车身制造通用化系统和车身制造通用化智能工厂系统

技术领域

本发明涉及车身智能制造技术领域，尤其是涉及一种车身制造通用化系统和车身制造通用化智能工厂系统。

背景技术

随着汽车供大于求、市场竞争激烈以及商业模式的进化，客户多样性、个性化的需求越来越突出。汽车模块化设计和研发能力的提升，尤其是新能源汽车技术的发展，使得汽车的结构更加简单、模块化集成更加成熟，从而使得未来汽车真正个性化定制生产C2M(Customer-to-Manufactory，顾客对工厂)成为可能。C2M将使消费者的个性化需求以最低的成本、最快的速度、更准确地反馈给汽车制造商。基于此种模式下的车身个性化定制生产技术将成为全球各整车生产企业战胜对手的核心竞争力之一。

现有汽车车身制造工厂的单车型自动化流水线作业的生产模式，生产线只能生产预先设定的车型，生产线不能自主移动或快速复制，新增车型或改款车型时需要新建或改造线体，周期很长，投入成本巨大。现有生产模式无法实现任意不同平台车身的混线生产，更无法实现车身个性化定制生产。

针对现有技术中车身生产模式中，无法在同一生产线上实现不同车型车身混线生产的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种车身制造通用化系统和车身制造通用化智能工厂系统，可以在同一生产线上跨平台混线生产多种车型的车身，使得汽车车身真正个性定制化生产成为可能，可以大幅缩短工厂建设及产品生产准备时间。

第一方面，本发明实施例提供了一种车身制造通用化系统，包括：通用化制造模块、智能化物流运输模块、智能制造集成模块、仿真模块和大数据模块，通用化制造模块，包括多个具有通用工装定位装置的工作站，通用工装定位装置与不同车型工装夹具的定位机构匹配；智能化物流运输模块，包括运输车和运输车控制系统；运输车包括电子标签和识别电子标签的读写器，运输车控制系统用于控制运输车的行走路径和搬运目标；智能制造集成模块，用于智能识别和调度工装及物料、匹配生产工艺方案、生产过程参数实时采集和生产任务智能调度；仿真模块，用于验证生产线的实际三维信息和生产线的理论三维信息是否一致；大数据模块，用于采集车身的焊接性能数据和车身尺寸数据。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，通用化制造模块包括多个串联或并联的工作站；工作站包括工艺通用设备和工艺专用设备；工艺通用设备和工艺专用设备共同用于执行工作站被分配的当前生产工艺。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，运输车控制系统包括运输车服务器和工作站控制系统；运输车服务器用于接收生产执行系统发送的调度指令，根据调度指令向运输车发送调度信号，对运输车进行调度，以使运输车行驶至工作站；其中，调度指令携带有生产任务，以及生产任务匹配的工作站节拍表；工作站节拍表包括生产任务所需的工作站的标识，以及工作站的站点信息和生产数据；运输车服务器还用于当运输车行驶至工作站时，向工作站控制系统发送交互信息；工作站控制系统包括工作站服务器，工作站服务器用于接收交互信息，根据交互信息控制工作站的状态，并将工作站的状态信息发送至服务器；工作站服务器还用于根据状态信息控制运输车进行物流运输。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，智能制造集成模块包括上位机；上位机用于向工作站下达生产工艺任务和与生产工艺任务相应的调度任务，并接收和存储工作站上传的生产过程参数；生产工艺任务包括待生产的部件的生产过程号和上线流水号；调度任务包括匹配生产工艺任务的原料调度和夹具调度；工作站用于接收上位机下达的生产工艺任务和与生产工艺任务相应的调度任务，并核对生产线上调度的原料及夹具是否与生产工艺任务匹配。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，仿真模块包括数据获取单元、理论三维信息生成单元、实际三维信息获取单元和验证单元；数据获取单元，用于获取待处理的车身数据；理论三维信息生成单元，用于根据车身数据建立生产线模型，并根据生产线模型得到生产线的理论三维信息；实际三维信息获取单元，用于获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息；验证单元，用于验证生产线的实际三维信息和生产线的理论三维信息的一致性。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，实际三维信息获取模块，包括：几何信息获取单元，用于采用三维激光扫描仪获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线所包括的各个生产线设备的几何信息；纹理信息获取单元，用于采用图像采集设备获取各个生产线设备的纹理信息；实际三维信息生成单元，用于根据几何信息和纹理信息，生成生产线的实际三维信息。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，实际三维信息获取模块还包括：坐标系建立单元，用于按照预设的坐标系参考靶点，采用三坐标测量仪建立车间坐标系；确定单元，用于通过激光划线方式，根据生产线的理论三维信息确定生产线所包括的各个生产线设备的现场位置；布置单元，用于根据各个生产线设备的现场位置布置生产线。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，大数据模块包括在线测量单元、统计分析单元和对比单元；在线测量单元，用于根据当前车身的型号调取测量程序进行车身尺寸自动测量；统计分析单元，用于对测量得到的车身尺寸数据进行统计分析，生成分析大数据；对比单元，用于对分析大数据与预先存储的仿真分析数据进行对比验证，以获得对比结果。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，大数据模块包括参数确定单元和参数采集单元；参数确定单元，用于通过实验焊接和拆解确定最佳生产焊接工艺参数；参数采集单元，用于在焊接过程中实时采集焊接工艺参数和焊接性能数据。

第二方面，本发明实施例还提供了一种车身制造通用化智能工厂系统，包括管理系统和上述第一方面及其各可能的实施方式之一的车身制造通用化系统，管理系统与车身制造通用化系统通信连接；

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的车身制造通用化系统和车身制造通用化智能工厂系统，包括通用化制造模块、智能化物流运输模块、智能制造集成模块、仿真模块和大数据模块，创新的柔性智能集成的工作站生产方式，实现了通用设备与专用工装、物流的分离，可以进行多车型车身跨平台混线生产，使得汽车车身真正个性定制化生产成为可能，可以大幅缩短工厂建设及产品生产准备时间。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种车身制造通用化系统的结构框图；

图2为本发明实施例提供的另一种车身制造通用化系统的结构框图；

图3为本发明实施例提供的另一种车身制造通用化系统的结构框图；

图4为本发明实施例提供的另一种车身制造通用化系统的结构框图；

图5为本发明实施例提供的通用化智能工厂系统架构图；

图6为本发明实施例提供的智能化物流运输系统工作流程示意图；

图7为本发明实施例提供的智能制造集成系统工作流程示意图；

图8为本发明实施例提供的通用工作站的布局示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

车身是汽车的核心部件之一，是由数百种薄板冲压件经焊接、铆接、机械连接等方法联结而成的复杂壳体，其中焊接是最主要的联结方式。据统计一辆轿车白车身有400～450个零部件之多，其焊点有4800～5500个之多。作为汽车的基体，车身不仅要承受来自汽车内、外部的所有力和力矩，为乘客和货物提供保护，而且还要满足用户对汽车外观质量日益苛刻的高要求。因此，车身焊接技术水平和质量直接影响车身尺寸精度、结构强度和安全性。为保证车身焊接质量和尺寸精度，同时满足高可靠性、高节拍的生产需求，现代化的车身制作工厂设备投资巨大，生产线布置复杂，生产工艺要求严格，生产自动化水平高。与涂装、总装相比，车身焊装线体的刚性最强，产品通过性也最差，新车型投产时生产准备周期最长。

同时，随着汽车供大于求、市场竞争激烈，以及商业模式的进化，客户多样性、个性化的需求越来越突出。加之汽车模块化设计和研发能力的提升，尤其是新能源汽车技术的发展，使得汽车的结构更加简单、模块化集成更加成熟，从而使得未来汽车真正个性化定制生产成为可能。

当前，各大汽车生产商都在积极研究探索跨平台多车型柔性混线生产的技术。如何在同一生产线上实现任意不同平台车型车身的混线生产，在现阶段仍是一项未解的难题。

基于此，本发明实施例提供的一种车身制造通用化系统和车身制造通用化智能工厂系统，可以在同一生产线上跨平台混线生产多种车型的车身，使得汽车车身真正个性定制化生产成为可能，可以大幅缩短工厂建设及产品生产准备时间。为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种车身制造通用化系统进行详细介绍。

实施例1

参见图1所示的车身制造通用化系统的结构框图，其中示出了车身制造通用化系统包括：通用化制造模块11、智能化物流运输模块12、智能制造集成模块13、仿真模块14和大数据模块15。

其中，通用化制造模块11，包括多个具有通用工装定位装置的工作站，通用工装定位装置与不同车型工装夹具的定位机构匹配。通用化制造模块可以包括多个串联或并联的工作站；该工作站包括工艺通用设备和工艺专用设备；工艺通用设备和工艺专用设备共同用于执行工作站被分配的当前生产工艺。

通过将通用生产设备与专用工装、物流分离，各生产单元都是独立的工作站形式，各生产单元之间可以任意串联、并联组合，且各生产单元可以同步执行不同产品的生产任务。可以处理串联型任务或并联型任务，并且可以根据需要生产各种车型的产品，字啊同一生产线上可以插入或者删除各种生产单元或生产工艺。

智能化物流运输模块12，包括运输车和运输车控制系统；运输车包括电子标签和识别电子标签的读写器，运输车控制系统用于控制运输车的行走路径和搬运目标。

其中，运输车控制系统包括运输车服务器和工作站控制系统；运输车服务器用于接收生产执行系统发送的调度指令，根据调度指令向运输车发送调度信号，对运输车进行调度，以使运输车行驶至工作站。

上述调度指令携带有生产任务，以及生产任务匹配的工作站节拍表；该工作站节拍表包括生产任务所需的工作站的标识，以及工作站的站点信息和生产数据。运输车服务器还用于当运输车行驶至工作站时，向工作站控制系统发送交互信息。工作站控制系统包括工作站服务器，工作站服务器用于接收交互信息，根据交互信息控制工作站的状态，并将工作站的状态信息发送至服务器；工作站服务器还用于根据状态信息控制运输车进行物流运输。

在各个独立的工作站、仓库、中转库等生产单元之间，通过自动引导运输车高效连通形成完整的生产体系。同时，基于互联互通，柔性协同集成原则，将自动引导运输车控制系统集成在工厂生产过程执行管理系统中，根据上位系统下达的任务，统筹调度车辆完成生产任务，可以实现工厂物流运输智能化，大幅度降低人工操作的参与，提升工厂物流运输效率。

智能制造集成模块13，用于智能识别和调度工装及物料、匹配生产工艺方案、生产过程参数实时采集和生产任务智能调度。

该智能制造集成模块包括上位机；该上位机用于向工作站下达生产工艺任务和与生产工艺任务相应的调度任务，并接收和存储工作站上传的生产过程参数。上述生产工艺任务包括待生产的部件的生产过程号和上线流水号，上述调度任务包括匹配生产工艺任务的原料调度和夹具调度。工作站用于接收上位机下达的生产工艺任务和与生产工艺任务相应的调度任务，并核对生产线上调度的原料及夹具是否与生产工艺任务匹配。

仿真模块14，用于验证生产线的实际三维信息和生产线的理论三维信息是否一致。以往生产模式中，离线仿真机器人离线程序输出到生产线，人工在线进行PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)的调试，调试周期长，且一条生产线只能同时调试一款车型。不同车型在同一生产线上混线生产时，人工无法进行在线PLC的调试。上述仿真模块在虚拟仿真技术应用及仿真调试软件(例如Teamcenter软件)的基础上，利用同一种自动化标准(例如西门子SICAR标准)进行智能化集成，独立单元的SICAR程序进行封装，以SICAR标准为各模块信号的标准接口，自动生成PLC程序。

在新车型研发阶段，生产与虚拟调试同步进行，新车型的仿真信息与自动生成的PLC程序结合，进行虚拟调试、虚拟验证后，再导入到现场进行验证，现场再反馈问题，进行实时通信互联，程序信息交互，缩短生产调试周期。生产阶段，每天生产前根据生产排序进行PLC仿真，PLC信号通过虚拟调试进行虚拟验证，确认程序无误，再导入到现场PLC，进行生产。确保每天生产车型的信号切换无误，调用工艺及程序无误，保证生产的顺利进行。

大数据模块15，用于采集车身的焊接性能数据和车身尺寸数据。

车身焊接质量是车身整体强度、车辆安全性能的基础，车身尺寸精度是保证车身制造工艺稳定性，提升车身一致性及感知质量的重要前提。现阶段车身制造过程中的焊接质量及尺寸精度控制仍主要靠员工的经验，过程中较少使用专业数字化的工具及软件对过程数据进行搜集整理分析。大数据模块基于焊接群控、尺寸在线监测、产品及工艺数据全寿命周期管理的车身制造大数据搜集分析系统，能够实现车身制造工艺数据的发布、生产过程的实时监控及事后数据的追溯，最终可实现车身制造数据一车一档管理。

本发明实施例提供的上述车身制造通用化系统，包括通用化制造模块、智能化物流运输模块、智能制造集成模块、仿真模块和大数据模块，创新的柔性智能集成的工作站生产方式，实现了通用设备与专用工装、物流的分离，可以进行多车型车身跨平台混线生产，使得汽车车身真正个性定制化生产成为可能，可以大幅缩短工厂建设及产品生产准备时间。

参见图2所示的车身制造通用化系统的结构框图，上述仿真模块14包括数据获取单元141、理论三维信息生成单元142、实际三维信息获取单元143和验证单元144。

数据获取单元141，用于获取待处理的车身数据。具体可以从记录有各车身数据的数据管理系统中导出待处理的车身数据；其中，待处理的车身数据可以包括：汽车白车身数据、焊点数据、涂胶数据、激光焊数据等。在实际应用中待处理的车身数据还可为其他数据，在此不再赘述。

理论三维信息生成单元142，用于根据车身数据建立生产线模型，并根据生产线模型得到生产线的理论三维信息。将车身数据导入数据管理软件平台进行处理，具体的，可利用CATIA和SOLID建模软件将车身数据转变为数据模型，利用Process Simulate和Processdesign软件对数据模型进行仿真验证检查设备动态干涉，在线模拟设备在生产过程中的运行状态，并根据模拟状态选择正确的工具如焊枪等，通过数据模拟和仿真可缩小安装误差，使安装误差缩小至理论值附近甚至达到理论值。然后根据各个设备的模拟数据整合建立生产线模型，根据生产线模型得到生产线的理论三维信息，生产线的理论三维信息可以包括生产线设备的3D布局、生产线设备的工艺规划、生产线整体物流信息和生产线部分物流信息中的多种。应当注意的是，此生产线的理论三维信息为虚拟信息，并非实际落位后生产线的现场信息。

实际三维信息获取单元143，用于获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息。在具体实施时，根据生成的生产线的理论三维信息布置厂房内的生产线，也即根据生产线模型的理论三维位置信息指导生产线建设。具体的，当设备落位后采用高精度光学设备现场测量，激光设备自身精度能达到0.01mm的误差，具体的，可使用激光三坐标测量仪进行画线和安装，按照理论值来指导设备安装落位，在安装过程中采用高精度三坐标仪器配合，使设备的安装误差和仿真模型中的理论位置一致。在生产线建设完成之后，通过点云技术获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息。可以实现设备的全方位扫描定位，辅助检查仿真环境中的位置偏差。

验证单元144，用于验证生产线的实际三维信息和生产线的理论三维信息的一致性。利用点云扫描技术可以帮助快速生成工厂的三维模型，协同仿真软件与实现数据的同步，验证虚、实数据的一致性。具体的，可通过对比仿真建模得到的虚拟生产线的理论三维信息的具体数据和实际的生产线三维信息数据，若数据一致，则完成验证。

上述实际三维信息获取模块143，包括：几何信息获取单元，用于采用三维激光扫描仪获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线所包括的各个生产线设备的几何信息；纹理信息获取单元，用于采用图像采集设备获取各个生产线设备的纹理信息；实际三维信息生成单元，用于根据几何信息和纹理信息，生成生产线的实际三维信息。

上述实际三维信息获取模块143还包括：坐标系建立单元，用于按照预设的坐标系参考靶点，采用三坐标测量仪建立车间坐标系；确定单元，用于通过激光划线方式，根据生产线的理论三维信息确定生产线所包括的各个生产线设备的现场位置；布置单元，用于根据各个生产线设备的现场位置布置生产线。

参见图3所示的车身制造通用化系统的结构框图，上述大数据模块15包括在线测量单元151、统计分析单元152和对比单元153。在线测量单元151，用于根据当前车身的型号调取测量程序进行车身尺寸自动测量；统计分析单元152，用于对测量得到的车身尺寸数据进行统计分析，生成分析大数据；对比单元153，用于对分析大数据与预先存储的仿真分析数据进行对比验证，以获得对比结果。

参见图4所示的车身制造通用化系统的结构框图，上述大数据模块15还可以包括参数确定单元154和参数采集单元155；参数确定单元154，用于通过实验焊接和拆解确定最佳生产焊接工艺参数；参数采集单元155，用于在焊接过程中实时采集焊接工艺参数和焊接性能数据。

车身制造大数据主要包含焊接性能参数和车身尺寸数据两大部分。焊接性能工艺大数据搜集分析方法如下：试片实验：按照不同材料/厚度的试片组合进行焊接；镜像分析：通过在性能实验室进行焊接断面的镜像分析；参数确认：根据分析结果，选取合适的焊接参数；群控分布：参数录入群控系统，同时发布到焊机；车身焊接：根据产品定义的材料组合，选取已录入的参数进行焊接；拆解验证：对车身焊点进行拆解，同时记录拆解结果；参数确认：根据拆解结果对参数进行确认和优化，最终固化为生产焊接工艺参数；生产控制：按照验证合格的工艺参数焊接车身；采集监控：通过群控系统对焊接过程的工艺参数实时监控和采集；一车一档：群控系统采集的参数，与MES系统交互，形成车身制造过程的大数据，建立一车一档，便于事后问题的追溯。

车身尺寸大数据搜集分析及尺寸验证管理方法如下：在线测量室测量程序根据识别车型自行调取测量程序，实现车身自动化测量；应用统计分析及数据管理软件CM4D对生产过程测量数据的实时采集和分析技术，生成测量分析大数据；应用尺寸分析软件RDnT对实际测量数据与前期设计定义仿真分析数据进行对比验证，实现问题快速发现并提供整改方案。

参见图5所示的通用化智能工厂系统架构图，示出了一种车身制造通用化系统，包括五大核心模块组成，分别为通用化柔性生产制造单元、智能化物流运输系统、智能制造管理系统、虚拟制造仿真系统和车身制造大数据搜集分析系统。上述模块涵盖了车身制造通用化智能工厂的关键硬件及软件设施。

上述通用化柔性生产制造单元，是整个通用化智能工厂的核心硬件组成部分。区别于传统自动化流水线各车型专用工装夹具与机器人、焊钳等通用设备都是集成在一起，各工位之间都是按工序串联起来的模式。通用化柔性生产制造单元将各个工序分割成独立的工作站，工作站内只包含机器人、七轴、转台、通用工装定位装置、焊钳、PLC、护栏、安全门、安全光栅等通用的软硬件设备。不同车型工装夹具的基础框架上均设计与工作站内通用工装定位装置相同的定位机构，基于此任意车型工装夹具均可放置到该工作站内进行该工序焊点的焊接作业。对于涂胶、激光焊、阿普拉斯焊、螺柱焊、辊边等非点焊工艺均在其对应工作站内增加对应的涂胶设备、激光设备、阿普拉斯焊接设备、螺柱焊枪、辊头等对应工艺所用到的设备，基于此能够实现不同车型不同工艺的生产。

根据机舱、底板、侧围、下车体、车身总拼等车身各总成零件的焊接分级结构及零件搭接方式，各独立工作站可以通过串联、并联组成不同的生产单元，各生产单元可以根据生产需求同步执行不同产品的生产任务。这种组合方式彻底解决了传统自动化流水线只能处理串联型的生产任务，只能生产预先设定的产品，无法在同一生产线上随意插入删除不同的生产单元及生产工艺的技术难题。

上述智能化物流运输系统，可以解决各独立生产单元之间涉及各车型专用工装、物料的运输问题。整个智能物流运输系统主要包括多台AGV(Automated Guided Vehicle，自动导引运输车)以及AGV控制系统，以及布置在工装、物料、AGV上的电子标签及相应位置的读写器。

参见图6所示的智能化物流运输系统工作流程示意图，AGV控制系统接收工作任务，将该工作任务对应的作业指令下达至AGV，AGV接收作业指令并移动至作业区域，AGV的读写器识别工装或物料上的电子标签信息。在确认正确后电子标签信息确认后，进行工装、物料的装载；在确认不正确后进行报错并反馈AGV控制系统等待指令。在装载工装、物料后移动到目的工作站，读写器识别电子标签信息，在确认后进行工装、物料的移交，若未确认正确则进行报错并反馈AGV控制系统等待指令。在移交工装、物料后发送完成信号给AGV控制系统，并等待指令。

为解决在车身个性化定制生产模式下，多车型混线生产、生产流程多变、生产工艺复杂、车间作业调度和过程控制繁琐等问题。本发明实施例搭建了基于RFID(RadioFrequency Identification，射频识别)的数据采集与处理以及MES(制造企业生产过程执行管理系统)与ERP(Enterprise Resource Planning，企业资源计划管理系统)、PLC集成的智能制造系统。

参见图7所示的智能制造集成系统工作流程示意图，ERP将生产计划、产品库存信息发送至MES，由MES下达生产任务至工作站PLC和AGV控制台PLC，该生产任务包括分总成物料号、工装夹具号、工艺流程号、过程状态和检验号等。工作站PLC和AGV控制台PLC与工序1、工序2、工序n的RFID读写器连接，以进行任务调度和信息匹配，各工序与MES确认计划，如果确认正确则进行投料生产，如果错误则反馈错误信息。在生产过程中以及完成后将生产过程数据反馈至MES。

上述仿真系统，可以利用软件平台使产品数据能够在一个统一的平台上进行整理和发布，同时结合传统的建模软件建立数据模型，利用目前市场上先进的公共软件进行仿真验证，检查动态干涉，同时也可以帮助机器人选择正确的工具如焊枪等，验证工艺参数，分析工位的节拍等。同时可以利用仿真软件替代人工手动在线编辑机器人离线程序和机器人运动轨迹。只需在软件里进行操作即可完成对机器人的编程。编写PLC控制器程序，利用Simatic.NET软件、OPC-UA软件技术、Simulation unit硬件单元协同Process Simulate仿真软件建立数据通讯，然后用真实PLC控制器输出信号控制仿真数模中的数学模型，同时通过I/O信号驱动机器人模型，气缸模型，转台模型等仿真软件中涉及机械动作的设备，通过这种模拟真实信号交互的过程来验证机器人动作与设备以及设备与设备之间干涉以及碰撞问题，在生产线集成前把可能存在的风险消除掉，在保证交付生产线质量的同时也能保证智能制造平台输出机器人程序和轨迹以及PLC程序的质量。最终把高质量的生产线数据和程序交付给现场设备使用，实现了数据流从虚拟到现实的互通。

实施例2

参见图8所示的通用工作站的布局示意图，其中左侧为带七轴、自动安全门的全封闭通用工作站，右侧作为带转台、安全扫描仪光栅的半封闭通用工作站。

在图8中示出了带七轴、自动安全门的全封闭通用工作站包括：自动安全门81，防护栏82，机器人焊钳83(带存放架)，工业机器人84，通用工装定位装置85，机器人七轴86，PLC87，HMI88；在图8中还示出了带转台、安全扫描仪光栅的半封闭通用工作站包括：安全扫描仪光栅91和带转台的通用工装定位装置92。

带七轴、自动安全门的全封闭通用工作站中，自动安全门81位于防护栏82的前部正中位置，多个机器人焊钳(带存放架)83成左右对称分布在防护栏82内部的两侧，通用工装定位装置85居中放置在防护栏82内部的中心，两套机器人七轴86分布在通用工装定位装置85的两侧，两台工业机器人84安装在机器人七轴86上，PLC87及HMI(Human MachineInterface，人机界面)88放置在防护栏82的外侧便于操作区域。

带转台、安全扫描仪光栅的半封闭通用工作站中，安全扫描仪光栅91成左右对称分布在防护栏82的前部正中位置，多个机器人焊钳83(带存放架)成左右对称分布在防护栏82内部的两侧，带转台的通用工装定位装置91居中放置在防护栏82内部的中心，工业机器人84布置在带转台的通用工装定位装置91后部居中区域，PLC87及HMI88放置在防护栏82的外侧便于操作区域。

根据实际生产需要，带七轴、自动安全门的全封闭通用工作站和带转台、安全扫描仪光栅的半封闭通用工作站可以布置成多个通用工作站并联的生产单元或多个通用工作站串联的生产单元，根据生产任务MES系统自动下达任务安排AGV通过RFID自动在仓库(周转库)中识别对应车型的工装、物料，带工装、物料的AGV将工装、物料运至对应工作站中，该工作站PLC系统根据MES系统指定自动调取对应车型工艺参数并传输给机器人进行作业，作业完成后AGV自动运输该工作站内的产品到下一序工作站中进行生产。本实施例的车身制造工厂，各通用工作站内部的设备及布局相同，各车型的专用工装及物料与各生产单元设备完全分离，从而实现不同配置、不同车型车身零件混线生产模式，应用该生产模式下的车身制造工厂软硬件设施都是相同的，生产布局是可以快速切换的。可大幅减少新建工厂的过度投资，大幅缩短工厂建设及产品生产准备时间。

实施例2

本发明实施例提供了一种车身制造通用化智能工厂系统，包括管理系统和上述实施例提供的车身制造通用化系统，该管理系统与车身制造通用化系统通信连接；管理系统用于接收用户输入的管理指令，并将管理指令传输至车身制造通用化系统。

本实施例所提供的系统，其实现原理及产生的技术效果和前述实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种车身制造通用化系统，其特征在于，包括：

通用化制造模块、智能化物流运输模块、智能制造集成模块、仿真模块和大数据模块；

所述通用化制造模块，包括多个具有通用工装定位装置的工作站，所述通用工装定位装置与不同车型工装夹具的定位机构匹配；

所述智能化物流运输模块，包括运输车和运输车控制系统；所述运输车包括电子标签和识别电子标签的读写器，所述运输车控制系统用于控制所述运输车的行走路径和搬运目标；

所述智能制造集成模块，用于智能识别和调度工装及物料、匹配生产工艺方案、生产过程参数实时采集和生产任务智能调度；

所述仿真模块，用于验证生产线的实际三维信息和所述生产线的理论三维信息是否一致；

所述大数据模块，用于采集车身的焊接性能数据和车身尺寸数据；

所述仿真模块包括数据获取单元、理论三维信息生成单元、实际三维信息获取单元和验证单元；

数据获取单元，用于获取待处理的车身数据；

理论三维信息生成单元，用于根据所述车身数据建立生产线模型，并根据所述生产线模型得到生产线的理论三维信息；

实际三维信息获取单元，用于获取按照所述生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息；

验证单元，用于验证所述生产线的实际三维信息和所述生产线的理论三维信息的一致性。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通用化制造模块包括多个串联或并联的所述工作站；

所述工作站包括工艺通用设备和工艺专用设备；所述工艺通用设备和所述工艺专用设备共同用于执行所述工作站被分配的当前生产工艺。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运输车控制系统包括运输车服务器和工作站控制系统；

所述运输车服务器用于接收生产执行系统发送的调度指令，根据所述调度指令向所述运输车发送调度信号，对所述运输车进行调度，以使所述运输车行驶至所述工作站；其中，所述调度指令携带有生产任务，以及所述生产任务匹配的工作站节拍表；所述工作站节拍表包括所述生产任务所需的所述工作站的标识，以及所述工作站的站点信息和生产数据；

所述运输车服务器还用于当所述运输车行驶至所述工作站时，向所述工作站控制系统发送交互信息；

所述工作站控制系统包括工作站服务器，所述工作站服务器用于接收所述交互信息，根据所述交互信息控制所述工作站的状态，并将所述工作站的状态信息发送至所述服务器；

所述工作站服务器还用于根据所述状态信息控制所述运输车进行物流运输。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能制造集成模块包括上位机；

所述上位机用于向所述工作站下达生产工艺任务和与所述生产工艺任务相应的调度任务，并接收和存储所述工作站上传的生产过程参数；所述生产工艺任务包括待生产的部件的生产过程号和上线流水号；所述调度任务包括匹配所述生产工艺任务的原料调度和夹具调度；

所述工作站用于接收所述上位机下达的所述生产工艺任务和与所述生产工艺任务相应的调度任务，并核对生产线上调度的原料及夹具是否与所述生产工艺任务匹配。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述实际三维信息获取模块，包括：

几何信息获取单元，用于采用三维激光扫描仪获取按照所述生产线的理论三维信息进行布置的生产线所包括的各个生产线设备的几何信息；

纹理信息获取单元，用于采用图像采集设备获取各个所述生产线设备的纹理信息；

实际三维信息生成单元，用于根据所述几何信息和所述纹理信息，生成所述生产线的实际三维信息。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述实际三维信息获取模块还包括：

坐标系建立单元，用于按照预设的坐标系参考靶点，采用三坐标测量仪建立车间坐标系；

确定单元，用于通过激光划线方式，根据所述生产线的理论三维信息确定生产线所包括的各个生产线设备的现场位置；

布置单元，用于根据各个所述生产线设备的现场位置布置生产线。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述大数据模块包括在线测量单元、统计分析单元和对比单元；

所述在线测量单元，用于根据当前车身的型号调取测量程序进行车身尺寸自动测量；

所述统计分析单元，用于对测量得到的车身尺寸数据进行统计分析，生成分析大数据；

所述对比单元，用于对所述分析大数据与预先存储的仿真分析数据进行对比验证，以获得对比结果。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述大数据模块包括参数确定单元和参数采集单元；

所述参数确定单元，用于通过实验焊接和拆解确定最佳生产焊接工艺参数；

所述参数采集单元，用于在焊接过程中实时采集焊接工艺参数和所述焊接性能数据。

9.一种车身制造通用化智能工厂系统，其特征在于，包括管理系统和权利要求1～8任一项所述的车身制造通用化系统，所述管理系统与所述车身制造通用化系统通信连接；

所述管理系统用于接收管理指令，并将所述管理指令传输至所述车身制造通用化系统。

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