CN110060820A - 数字化电气成套产品的线束生产装配系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数字化电气成套产品的线束生产装配系统，包括MES系统，MES系统连接有对电气成套产品进行布线设计的产品设计系统以及用于生产电气成套产品内需要的线束的生产执行系统，还包括存储各类型线束布线工艺的工艺参数库，产品设计系统与工艺参数库之间通过数字孪生系统连接，在设计阶段就可以进行电气成套产品的最终装配仿真，并且可以将电气设备中的各个电气元件的摆放到最佳位置，不需要后期扎线工人进行二次布设，降低了扎线工人的专业要求，降低了用人成本，同时实现了线束的自动配给生产，按需下线，可以有效的避免出现线束浪费的现象，节约原材料，降低生产成本。实现传统手工作业的电气行业制造向数字化智能化制造的转变。

Description

数字化电气成套产品的线束生产装配系统

技术领域

本发明涉及电气成套产品制造技术领域，尤其是涉及一种数字化电气成套产品的线束生产装配系统。

背景技术

随着社会的发展，电气成套设备在社会各个领域的使用量大大增加，电气成套产业已经成为基础产业。

由于电气成套设备可以应用的领域十分广，因此具有多品种，小批量的特点，很少可以进行批量生产，因此，现有的电气成套设备在生产过程中，生产过程大致如下，首先设计人员设计出电路图纸，扎线工人根据电气图纸以及个人操作经验，将电气元件装配到配电柜中，再由扎线工手工进行二次线的制作。

上述制造过程中，最为繁琐的步骤即是二次线的制作，目前虽然已经存在电气设计软件，可以进行电气成套设备的布线设计，但是在实际设计时，只有一小部分与控制面板对应的电气元件在配电柜内的位置是固定的，剩余电气元件的位置均由设计人员自由操作，如何将电气元件摆放到配电柜内合适的位置就十分重要，因为电器元件位置摆放合适，可以节约线束用量，合理利用空间，现有设计过程中，电气元件在配电柜内的摆放位置，均由设计人员经验来决定，对设计人员要求较高，同时现有的电气设计软件，无法模拟电气元件在配电柜中的最终装配情况，这样就无法根据电气成套产品的设计进行线束生产，因为在实际安装过程中会出现较大的误差，导致返工以及原料浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种数字化电气成套产品的线束生产装配系统，将数字化技术应用到线束制造和装配中，降低扎线工人技能要求和劳动强度，节约原材料成本，解决了电气成套行业制造的瓶颈和痛点工序，将生产效率提升4到10倍以上。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种数字化电气成套产品的线束生产装配系统，包括对电气成套产品进行布线设计的产品设计系统以及用于生产电气成套产品内需要的线束的生产执行系统，所述产品设计系统包括三维布线仿真软件，所述生产执行系统包括全自动双压双穿号码管机，所述三维布线仿真软件输出全自动双压双穿号码管机可读取的生产工单，还包括存储各类型线束布线工艺的工艺参数库，所述产品设计系统与工艺参数库之间通过数字孪生系统连接。

通过采用上述技术方案，在设计过程中，当产品设计系统中确定了电气元件的种类和数量之后，数字孪生技术可以从工艺参数库中匹配出这些电气元件在配电柜中最优的布局位置，从而辅助设计人员进行设计，并且工艺数据库可以辅助计算线束的长度，减少线束的设计误差，避免线束生产工程中出现浪费，通过采用建立工艺参数库以及数字孪生技术作为连接，可以辅助电气设计人员在进行三维布线仿真设计的过程中，将电气设备中的各个电气元件的摆放到最佳位置，不需要后期扎线工人进行二次布设，降低了扎线工人的专业要求，降低了用人成本，同时实现了线束的自动配给生产，按需下线，可以有效的避免出现线束浪费的现象，节约原材料，降低生产成本。通过建立工艺参数库以及数字孪生技术，可以最大限度的仿真出电气成套产品中电气元件的最终安装状态，可以直接将所有需要的线束直接生产出来，不需要一边装配一边生产，极大的提高了生产效率。此外，由于仿真度高，因此在设计端就会发现设计错误，避免返工，避免出现材料浪费的情况。实现传统手工作业的电气行业制造向数字化智能化制造的转变。

本发明进一步设置为：还包括MES系统，所述产品设计系统以及生产执行系统均与MES系统连接，所述生产工单通过MES系统与生产执行系统互联。

通过采用上述技术方案，三维布线仿真软件输出的生产工单可以直接通过MES系统传输到全自动双压双穿号码管机，全自动双压双穿号码管机可以根据生产工单上的线束信息，生产出后续装配过程中需要的线束。三维布线仿真软件与全自动双压双穿号码管机通过MES系统连接，这样线束的设计和生产可以分开进行，提高了生产过程的灵活性，降低生产成本。

本发明进一步设置为：还包括用于将线束安装到对应电气元件上的装配生产线，所述装配生产线包括根据布线工艺生成装配指导信息的线束装配指导系统，所述线束装配指导系统与MES系统连接。

通过采用上述技术方案，线束装配指导系统会根据工艺数据，显示对应的线束以及电气元件的安装信息，线束装配指导系统可以直接指导工人对线束进行装配接线操作，将线束以及对应的电气元件正确的装配在一起，这样既可以降低对接线工人的专业要求，同时也可以降低接线过程的误差，提高了生产和设计的协同能力，进一步降低生产成本，提高产品质量。

本发明进一步设置为：所述线束装配指导系统包括设置在装配生产线上的电子工艺看板以及用于扫描电气元件以及线束上二维码的条码枪，所述电气工艺看板与三维布线仿真软件以及工艺参数库相连。

通过采用上述技术方案，在三维布线仿真软件设计完毕之后，工艺参数库会自动将需要用到的电气元件的装配工艺信息发送到电子工艺看板上，电子工艺看板可以直接显示当前电气产品的装配信息，方便观看，同时采用电子工艺看板进行信息显示变换方便，可以同时适应不同型号、功能的配电柜的组装。条码枪可以录入电气元件以及线束的信息，完全实现数字化生产。

本发明进一步设置为：还包括用于存储生产好的成套电气产品的存储库，所述存储库与装配生产线之间设有若干AGV自动引导运输小车。

通过采用上述技术方案， AGV自动引导运输小车可以按照仓储规划，实现成套电气产品的的自动运输，进一步降低生产过程的人工成本以及出错率，提高生产效率。AGV自动引导运输小车操控方便，准确性高，作为物流运输系统的末端执行组件，可以十分准确高效的实现线束的配送。

本发明进一步设置为：所述工艺参数库内存储有各型号电气元器件的布线路径数据、线束长度数据以及线束尾端修正数据。

通过采用上述技术方案，布线路径数据、线束长度数据以及线束尾端修正数据是电气元件装配过程中需要用到的装配工艺参数，这些数据确定之后，即可实现电器元件在配电柜内的安装。

本发明进一步设置为：所述MES系统还连接有用于提供生产排程的人力资源系统。

通过采用上述技术方案，人力资源系统可以根据工厂内部现有的人力资源情况，对线束的生产以及装配进程进行相应的安排，避免人力资源出现浪费，合理安排生产工期，提高生产效率。

本发明进一步设置为：所述产品设计系统通过MES系统输出有物料采购清单。

通过采用上述技术方案，在设计完毕之后，产品设计系统会通过MES系统输出物料采购清单，并将物料采购清单发送到采购部门，采购部门会根据生产需要进行按需采购，由于在设计时已经高度仿真出安装完毕之后的电气成套产品模型，因此可以完全按照设计需要进行采购，不会出现材料浪费，有效的控制了生产成本。

本发明进一步设置为：所述生产执行系统包括对生产设备进行故障报警的安灯系统，所述安灯系统与MES系统连接。

通过采用上述技术方案，安灯系统对生产设备进行监控，当生产设备出现故障时，安灯系统可以进行报警并且将报警信号通过MES系统输送给对应的设备负责人，及时进行设备的维修。

本发明进一步设置为：所述生产执行系统与装配生产线之间设有用于运输生产好的线束的精益物流配送系统。

通过采用上述技术方案，精益物流配送系统可以实现线束的精确、自动配送，从而实现线束的生产和装配的连接，提高了生产过程的自动化程度，并且采用精益物流配送系统自动配送，可以有效的提高工作效率，降低出错率。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.可以有效的避免生产材料出现浪费，节约成本；

2.相比于采用纯手工进行二次线的生产加工，可以提高4-10倍生产效率；

3.采用数字化生产方式，可以保证各个节点之间的衔接以及过渡的准确性，降低产品的出错率，有效的提高产品质量；

4.线束设计以及装配均采用相应系统进行设计，可以有效交底操作人员的专业要求，人员成本可以极大降低；

5.利用数字化技术等创新性的线束制造和装配技术用于电气成套行业制造的瓶颈工序，实现传统手工作业的电气行业制造向数字化智能化制造的转变。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种数字化电气成套产品的线束生产装配系统，包括MES系统，MES系统连接有对电气成套产品进行布线设计的产品设计系统，产品设计系统包括三维布线仿真软件，本发明中，三维布线仿真软件可以采用立驰公司的Superworks，三维布线仿真软件可以根据电气设计图纸，将电器元件在配电柜内的安装位置以及相应的布线连接进行设计，从而知道所需要的线束的规格以及线束两端端子的型号。

MES系统还连接有用于生产电气成套产品内需要的线束的生产执行系统，生产执行系统包括全自动双压双穿号码管机，全自动双压双穿号码管机可以实现线束的全自动生产，根据需要的线束的规格以及线束两端的端子型号，生产出相应的需要的线束，在设计时，三维布线仿真软件会根据设计图纸，生成线束生产工单，线束生产工单是一个可以在MES系统中传输的数据表格，表格中可以记录线束生产过程中需要的型号，线束的长度、直径以及端子型号等数据，全自动双压双穿号码管机可以读取线束生产工单，按照线束生产工单上的要求，自动生产出相应的线束，并且每根线束上均带有二维码或者其他辨识编号，方便在装配过程中系统指导装配。

为了方便生产执行系统接收数字信号，三维布线仿真软件与全自动双压双穿号码管机之间通过物联网连接，这样线束的设计和生产可以分开进行，提高了生产过程的灵活性，降低生产成本，此外，三维布线仿真软件与全自动双压双穿号码管机之间还可以通过5G模块等其他方式进行线束生产工单的无线传输，这样可以进一步扩大设计和生产之间的距离，提高生产过程的适应性。

为了方便指导设计人员进行电气元件的布线设计，还包括存储各类型线束的布线工艺的工艺参数库，包括线束在布设时的路径规划、布设工艺，工艺参数库中的存储的数据均是在实际生产过程中录入的，即记录了企业在线束方面的全部生产经验，录入的数据是是各型号的电气元件的最优的布线路径数据、线束长度数据以及线束尾端修正数据，这些是经验丰富的扎线工人给出的最优的电气元件装配工艺。三维布线仿真软件与工艺参数库之间通过数字孪生系统连接，在设计过程中，当三维布线仿真软件中确定了电气元件的种类和数量之后，数字映射系统可以从工艺参数库中调出这些电气元件在配电柜中最优的布局位置，并且工艺数据库可以辅助计算线束的长度，减少线束的设计误差，避免线束生产工程中出现浪费，通过采用建立工艺参数库以及数字孪生技术作为连接，可以辅助电气设计人员在进行三维布线仿真设计的过程中，将电气设备中的各个电气元件的摆放到最佳位置，不需要后期扎线工人进行二次布设，降低了扎线工人的专业要求，降低了用人成本，同时实现了线束的自动配给生产，按需下线，可以有效的避免出现线束浪费的现象，节约原材料，降低生产成本。由于采用了数字孪生技术以及工艺参数库，在设计阶段，可以高度仿真出最终电气成套产品内的线束布设结构，这样可以按照需要安排后续的生产以及装配，由于可以对最终的电气成套产品的结构进行模拟，在设计阶段即可反馈生产阶段有可能遇到的技术问题，这样在设计过程中就可以对这些问题进行修正，避免后续生产过程中因为设计失误导致出现返工的现象。

当线束生产完毕之后，需要将线束以及电气元件安装到的配电柜内，即需要进行上线操作，因此还包括将线束安装到对应电气元件上的装配生产线，装配生产线包括根据工艺参数库内的工艺数据生成装配指导信息的线束装配指导系统，线束装配指导系统与MES系统连接，当产品设计完毕之后，工艺参数库内的相关工艺参数即可输送到对应的线束装配指导系统内，显示对应的线束以及电气元件的安装信息，线束装配指导系统可以直接指导工人对线束进行装配接线操作，将线束以及对应的电气元件正确的装配在一起，这样既可以降低对接线工人的专业要求，同时也可以降低接线过程的误差，进一步降低生产成本，提高产品质量。

装配生产线包括若干装配工位，线束装配指导系统包括设置在装配生产线上的电子工艺看板以及用于扫描电气元件以及线束上二维码的条码枪，电气工艺看板与三维布线仿真软件以及工艺参数库相连，在三维布线仿真软件设计完毕之后，工艺参数库会自动将需要用到的电气元件的装配工艺信息发送到电子工艺看板上，电子工艺看板可以直接显示当前电气产品的装配信息，方便观看，同时采用电子工艺看板进行信息显示变换方便，可以同时适应不同型号、功能的配电柜的组装。条码枪可以录入电气元件以及线束的信息，完全实现数字化生产。

为了方便对生产好的线束进行运输，在生产执行系统与装配生产线之间设有用于运输生产好的线束的精益物流配送系统，精益物流配送系统包括RFID标签或者二维码标签，这样可以将生产好的线束运输到装配生产线上对应的位置，采用RFID标签时可以运用AGV小车进行输送，可以实现线束的自动运输。

此外，为了方便将生产好的成套电气产品运送到存储库内，在存储库与装配生产线之间设有将生产完毕的成套电气产品运输到存储库内的AGV自动引导运输小车，AGV自动引导运输小车可以按照仓储规划，实现成套电气产品的的自动运输，进一步降低生产过程的人工成本以及出错率，提高生产效率。AGV自动引导运输小车操控方便，准确性高，作为物流运输系统的末端执行组件，可以十分准确高效的实现线束的配送。

此外，产品设计系统通过MES系统输出有物料采购清单，当产品设计系统设计完毕之后，会向MES系统输出物料采购清单，MES系统将物料采购清单发送给采购部门，采购部门采购对应的原材料，由于设计时已经进行了仿真操作，在采购时，可以做到按需采购，从而有效的避免出现浪费。

生产执行系统包括对生产设备进行故障报警的安灯系统，安灯系统与MES系统连接，安灯系统设置在相应生产设备上，当生产设备出现故障时，安灯系统可以进行报警，报警信息通过MES系统进行传输，提示操作人员进行维护。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数字化电气成套产品的线束生产装配系统，包括对电气成套产品进行布线设计的产品设计系统以及用于生产电气成套产品内需要的线束的生产执行系统，其特征在于：所述产品设计系统包括三维布线仿真软件，所述生产执行系统包括全自动双压双穿号码管机，所述三维布线仿真软件输出全自动双压双穿号码管机可读取的生产工单，还包括存储各类型线束布线工艺的工艺参数库，所述产品设计系统与工艺参数库之间通过数字孪生系统连接。

2.根据权利要求1所述的数字化电气成套产品的线束生产装配系统，其特征在于：还包括MES系统，所述产品设计系统以及生产执行系统均与MES系统连接，所述生产工单通过MES系统与生产执行系统互联。

3.根据权利要求1或2所述的数字化电气成套产品的线束生产装配系统，其特征在于：还包括用于将线束安装到对应电气元件上的装配生产线，所述装配生产线包括根据布线工艺生成装配指导信息的线束装配指导系统，所述线束装配指导系统与MES系统连接。

4.根据权利要求3所述的数字化电气成套产品的线束生产装配系统，其特征在于：所述线束装配指导系统包括设置在装配生产线上的电子工艺看板以及用于扫描电气元件以及线束上二维码的条码枪，所述电气工艺看板与三维布线仿真软件以及工艺参数库相连。

5.根据权利要求4所述的数字化电气成套产品的线束生产装配系统，其特征在于：还包括用于存储生产好的成套电气产品的存储库，所述存储库与装配生产线之间设有若干AGV自动引导运输小车。

6.根据权利要求1所述的数字化电气成套产品的线束生产装配系统，其特征在于：所述工艺参数库内存储有各型号电气元器件的布线路径数据、线束长度数据以及线束尾端修正数据。

7.根据权利要求1所述的数字化电气成套产品的线束生产装配系统，其特征在于：所述MES系统还连接有用于提供生产排程的人力资源系统。

8.根据权利要求7所述的数字化电气成套产品的线束生产装配系统，其特征在于：所述产品设计系统通过MES系统输出有物料采购清单。

9.根据权利要求8所述的数字化电气成套产品的线束生产装配系统，其特征在于：所述生产执行系统包括对生产设备进行故障报警的安灯系统，所述安灯系统与MES系统连接。

10.根据权利要求3所述的数字化电气成套产品的线束生产装配系统，其特征在于：所述生产执行系统与装配生产线之间设有用于运输生产好的线束的精益物流配送系统。