CN111222785B - 精密铜管制造物流系统和执行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精密铜管制造物流的系统和方法。精密铜管制造物流系统包括一配置模块、一资源模块、一集成模块、一调度模块、一客户端模块以及一存储模块。配置模块用以提供物流规则；资源模块用以提供包括生产设备、生产任务、在制品、料筐等等在内的信息；集成模块用以连接MES、APS或者MRP，实现对制造状态的监控；调度模块用以提供优化的物流指令；客户端模块用以向物流人员提供可视化操作界面；存储模块用以保存所有相关物流数据。本发明公开的精密铜管制造物流的系统和方法支持多种物流模式，支持人工操作和自动化物流搬运系统，提升制造物流的准确性和效率，帮助企业向先进制造转型。

Description

精密铜管制造物流系统和执行方法

技术领域

本发明属于制造执行、物料控制、工厂自动化控制、信息科技等技术领域，涉及一种制造物流的系统和方法，尤其涉及一种精密铜管制造物流系统和执行方法。

背景技术

精密铜管制造属于流程型制造模式，物料(即在制品)按照工艺流程连续经过多个加工工序产生出一种或多种成品。在精密铜管制造车间内，在制品被从一个工序运送到下一个工序，为了避免设备待料影响生产效率，工序之间设置有在制品存放区(称之为待转区)，用于存放上道工序送来的未被使用的在制品。通常，在制品使用料筐、木托或木箱等载具进行流转，一个待转区可以为同一工序的多台生产设备提供在制品；未装有在制品的空料筐也会存放在待转区中。

精密铜管在制品在不同的加工阶段具有不同的形态，需要相应的载具进行流转，例如在铸造、铣面、轧制等前端工序在制品直接通过生产设备进行流转不需要载具，从联合拉拔工序开始到成盘或者切割为直管前使用料筐进行流转，成盘或者切割为直管后使用木托或者木箱进行流转。铜管料筐是一种圆形的、中心有可用于钩挂的装置，具有唯一的编号，是在制品流转过程中重要的、可重复利用的资源；通常，在制品与料筐有对应关系，一个料筐中存放一个生产编号的在制品或者同一来料且相同规格的多个生产编号的在制品，比如同一来料断成多段并放在同一下料筐中。木托或者木箱属于消耗品，一般与在制品没有对应关系；通常，几盘铜盘管摞放到一个木托上进行周转，一捆或者多捆铜直管放到一个木箱中进行周转。

在制品在成盘或者切割为直管前重500～1500公斤，通常在1吨左右，用于流转的料筐直径超过3000毫米、高度超过1400毫米、重量约1.2吨以上。因此，使用料筐进行在制品流转时，具有重量重、体积大等特点，需要使用特定的设施进行运输，如桥式起重机(即行车)、辊道、叉车等等。通常，使用料筐进行流转的在制品在待转区存放时采用堆叠的方式(除了使用辊道流转的情况)，为了保证物流的效率，相同规格的在制品尽量堆放在一起。

在制品流转过程中包括生产备料、生产卸料、在制品调拨以及载具周转等操作。生产备料是指将在制品及载具装载到生产设备上以备生产；生产卸料是指将在制品运从生产设备上卸载下来运送到其他地方，包括加工完成正常下料、不合格报废下料以及异常情况下未加工完成推迟加工下料等；在制品调拨是指将在制品从一个生产区域或者待转区运送到另一个生产区域或者待转区；载具周转是指将未装载在制品的空载具从一个地方运送到另一个地方，通常是指空料筐的周转，包括从生产设备上料区到下料区，从生产设备到待转区，从待转区到生产设备等等。

精密铜管制造过程中，在制品流转往往需要几个连续的操作(称之为联动操作)，比如使用料筐周转的工序生产备料操作可能包括：将空料筐运送到生产设备下料区工作位，将正确的来料在制品运送到生产设备上料区工作位；加工完成后的生产卸料操作可能包括：将加工完成的在制品从生产设备下料区工作位运走，将生产设备上料区工作位的空料筐运送到下料区工作位，将正确的来料在制品运送到生产设备加工区工作位；如果生产设备来料在制品和下料在制品不能通用料筐时，则需要将生产设备上料区加工位的空料筐运走，并为生产设备下料区工作位放置合适的空料筐。可能的情况是，上述的联动操作需要两台或更多物流设备相互配合完成。

在传统精密铜管制造过程中，生产人员或者专职物流人员自主决定在制品的去向，在制品流转的效率和准确性依赖于人员的经验。当生产负荷显著增加时(比如在生产旺季)，在制品的种类和数量大幅增加，在制品准确流转的难度和人员的劳动强度随之增加，上料错误率升高，制造效率下降。因此，自动化物料搬运系统(Automated MaterialHandling System，AMHS)正逐渐被应用到精密铜管制造工厂，用以完成比人工更高效、更准确的物流操作。

随着客户对产品个性化、质量保证和及时交付需求的日益强烈，传统精密铜管制造企业被迫向先进制造转型，以实现更高的制造效率、更低的制造成本和更大的利润。因此，制造执行系统(Manufacturing Execution System，MES)和高级计划与排程(AdvancedPlanning and Scheduling，APS)系统或者物料需求计划(Material RequirementPlanning，MRP)系统被引入到制造过程中来，帮助企业实现对产品质量和生产进度全面精准的控制。MES、APS或者MRP已经成为精密铜管先进制造过程不可或缺的管理系统。

但是现存的MES、APS或者MRP系统缺乏针对精密铜管制造物流的控制机制；虽然其他先进制造行业(比如晶片制造)存在物料控制系统(Material Control System，MCS)，但不适用于精密铜管制造行业。

中国专利申请公布号CN 107301517 A申请公布日期2017.10.27的专利文件公布了一种铸轧铜管生产过程中的在制品物流导航系统和方法，利用智能移动终端向物流人员推荐在制品去向和定位所需要的在制品。但该公开的系统和方法是面向使用智能移动终端的物流人员，对于不使用智能移动终端进行在制品流转的情况缺乏支持，不能对自动化物料搬运系统提供有效支撑；同时，该公开的系统和方法缺少空料筐周转的管理，缺少对异常情况(如推迟加工)的物流操作，不支持在制品物流联动操作。

因此，传统精密铜管制造企业在向先进制造转型的过程中，低效的在制品物流逐渐成为其制约因素；特别是希望使用自动化物料搬运系统的精密铜管制造企业，更加渴望一种高效的制造物流系统。

发明内容

鉴于上述情况，本发明公开了一种用于精密铜管制造物流系统和执行方法，利用软件系统和技术通过对精密铜管制造过程的实时制造状态进行监控，向负责制造物流的人员或者自动化物料搬运系统发出合理化物流指令，提升制造物流的准确性和效率，保证生产过程高效、顺畅地进行。

本发明公开的一种制造物流系统适用于一精密铜管制造工厂，该工厂至少包括一个生产车间，其中每一生产车间至少包括一个生产区域，生产区域内分布着相应工序的生产设备、待转区以及相关在制品物流设施；该制造物流系统包括：物流配置模块，该模块用以提供在制品物流规则；物流资源模块，该模块用以提供生产设备、在制品、生产任务、待转区、载具(即料筐)、物流设施的信息；集成模块，该模块用以连接制造执行系统(MES)、高级计划与排程系统(APS)或者物料需求计划系统(MRP)；调度模块，该模块用以输出物流指令；客户端模块，该模块用以向物流人员提供可视化操作界面；以及存储模块，该模块用以存储上述模块中的相关物流数据。

优选地，上述的制造物流系统，所述的物流配置模块包括：工厂布局单元，该工厂布局单元用以提供工厂、车间、生产区域等参数；制造工艺单元，该制造工艺单元用以提供包括制造工序、产品类别、产品及工艺流程等工艺参数；物流参数单元，该物流参数单元用以提供生产设备的物流参数，包括上料和/或下料采用的物流方式、物流优先级类型(设备优先或者待转区优先)、优先级时间阈值等，其中物流方式包括辊道、专人驾驶行车、地面操作行车、自动化行车、无人搬运车(AGV)等等；堆放规则单元，该堆放规则单元用以提供在制品或者空料筐在待转区的堆放规则；物流路径单元，该物流路径单元用以提供在制品或者料筐的运输路径，路径信息包括路径端点位置(包含坐标信息)、路径长度、标准运输时间等信息，应该理解，路径端点坐标可以是相对于车间或者生产区域的；消息处理逻辑单元，该消息处理逻辑单元用以提供消息处理逻辑。

优选地，上述的制造物流系统，所述的物流资源模块包括：生产设备单元，该生产设备单元用以提供生产设备工作参数和状态信息，如安装位置、设备类型、所属工序、可上料数量、可加工产品范围、下料料筐类型、上料及下料位置(包括坐标信息)、下料区可存放数量、在加工生产任务、在加工在制品等等；在制品单元，该在制品单元用以提供在制品信息；生产任务单元，该生产任务单元用以提供生产任务信息；待转区单元，该待转区单元用以提供待转区和存储位信息，如待转区布局类型(层列或者行列，层列表示可以堆放，行列表示只能铺放)、存储位坐标、存储位是否禁用等等；物流设施单元，该物流设施单元用于提供物流设备及跨域运输设施的工作参数和状态信息，如物流设备关联的生产设备(关联方式包括上料、下料、上下料等)、工作状态等等；以及载具单元，该载具单元用于提供载具参数和状态信息，如适用工序、类型、是否有在制品、当前的位置等等。

优选地，上述的制造物流系统，所述的集成模块包括：制造系统适配单元，该制造系统适配单元用以连接MES获取实时制造状态，该制造系统适配单元还用以响应MES对物流资源信息及物流指令的请求；计划系统适配单元，该计划系统适配单元用以连接APS或者MRP用以获取实时生产任务状态并将其同步到所述物流资源模块中。应该理解，MES、APS或者MRP中的在制品和/或生产任务信息可能需要经过某些处理才能同步到该制造物流系统中。在某些实施例中，生产任务信息也是从MES中获取的。

优选地，上述的制造物流系统，所述的调度模块包括：生产任务监控单元，该生产任务监控单元用以提供正在加工中的生产任务；生产状态监控单元，该生产状态监控单元用以提供实时的生产状态；物流调度单元，该物流调度单元用以输出物流指令；消息处理单元，该消息处理单元用以接收消息并进行处理。应该理解，所述生产状态包括生产下料、生产异常、物料跨域流转、计划性停机等等。

优选地，上述的制造物流系统，所述的客户端模块向物流人员提供操作界面，可配置展示的信息，如可展示物流指令、在制品、待转区和空料筐等信息。

优选地，上述的制造物流系统，所述的存储模块可采用诸如文件系统、关系型数据或者结构化文件(如XML、JSON)等等技术来实现。

优选地，上述的制造物流系统，所述的生产任务信息包括生产设备、产品、来料产品、生产量、批次(或者轮次)、状态和优先级信息。

优选地，上述的制造物流系统，所述的在制品信息可包括：产品、生产工序、去向工序、生产任务、生产设备、制造状态(如加工中、待下料、已下料、推迟加工等等)、质量状态(如合格、不合格等等)、质量等级、使用的料筐和存放位置等等信息；特别地，加工中的在制品信息还包括预计剩余加工时间信息。

优选地，上述的制造物流系统，所述的物流指令可包括：物流设备、类型、来源、运载对象、起点对象、起点坐标、终点对象、终点坐标、指令状态、执行状态、生成时间、执行时间、结束时间等。其中，指令类型包括：在制品运输、载具运输、物流设施空负载运动等；指令来源为某个生产任务或者某个生产设备等；指令状态包括：待确认、待执行、执行中、执行中断、结束等；指令执行状态包括：等待物流设备就绪、等待运载对象就绪、等待终点对象就绪、执行中、执行完毕等。

优选地，上述的制造物流系统，所述的消息可包括：消息类型、消息数据、消息主体、消息状态、生成时间等。应该理解，消息数据包含处理逻辑所需要多种参数，如物流指令、在制品记录、生产任务、生产设备、物流设备、载具或者待转区等。

如果希望的话，可以根据实际需要调整生产任务、在制品、物流指令和消息的相关信息。

优选地，上述的制造物流系统，为了提升系统的运行效率，所述的物流配置信息、物流资源信息、物流指令信息等可以进行缓存或者加载到服务器内存中。

本发明还公开一种精密铜管制造物流系统的执行方法，涉及生产备料、生产卸料以及生产异常时清空在制品和空载具等情况，包括物流指令生成、物流指令执行和消息处理等。

本发明公开的精密铜管制造物流系统的执行方法在生产备料时的操作包括如下步骤：

M01，得到一个正在加工中的生产任务；

M02，得到该生产任务中的生产设备信息；

M03，生成该生产设备装载下料空载具的物流指令；

M04，生成该生产设备卸载上料区空载具的物流指令；

M05，生成该生产设备装载来料在制品的物流指令。

本发明公开的制造物流系统的执行方法在生产卸料时的操作包括如下步骤：

M06，得到一个等待流转的在制品；

M07，生成该在制品流转的物流指令。

本发明公开的制造物流系统的执行方法在生产异常时的清空操作包括如下步骤：

M08，获取一个待清空的生产设备；

M09，生成该生产设备卸载下料区在制品物流指令；

M10，生成该生产设备卸载下料区空载具物流指令；

M11，生成该生产设备卸载上料区在制品物流指令；

M12，生成该生产设备卸载上料区空载具物流指令。

优选地，本发明公开的生成物流指令的方法包括如下步骤：

C01，获取流转对象的约束条件；

C02，得到满足约束条件的可用流转对象集；

C03，得到可用流转对象集中最适合的流转对象；

C04，生成相应类型的待确认物流指令；

C05，设置该物流指令的运输对象为该流转对象；

C06，设置该物流指令的起点信息；

C07，获取流转对象目的地的约束条件；

C08，得到满足约束条件的可用目的地集；

C09，得到目的地集中最适合的目的地；

C10，设置该物流指令的终点信息；

C11，获取并设置该物流指令的物流设备；

C12，确认该物流指令，即设置指令状态为待执行。

在获取流转对象时，诸如卸载在制品和空载具等操作，其流转对象是确定的，不需要根据约束条件获取；装载在制品和空载具等操作，其目的地确定而来源不确定，需要根据约束条件进行查找。

根据约束条件获取流转对象时，不同的情况下还应遵循相应的获取顺序，一旦获取到可用流转对象集就停止获取。

优选地，步骤M03中获取待装载的空载具应满足的约束条件包括：适用工序、待加工产品要求的载具类型，并且不是某个未结束物流指令的运输对象；同时，其应遵循的获取顺序为：该生产设备上料区，该生产设备所在生产区域的跨域物流设施，最后是待转区。

优选地，步骤M05中获取来料在制品应满足的约束条件包括但不限于如下条件：

(1)产品是该生产任务指定产品的来料产品；

(2)去向工序是该生产任务的工序；

(3)质量等级不低于该生产任务指定的来料质量等级；

(4)质量状态为合格；

(5)制造状态为已下料或者推迟加工；

(6)不是某个未结束物流指令的运输对象。

优选地，步骤M05中获取来料在制品应根据生产设备的物流模式和物流优先级类型遵循相应的获取顺序。如果该生产设备的物流模式为辊道物流模式，默认辊道为跨域物流设施。如果该生产设备的物流优先级类型为设备优先，其应遵循的获取顺序为：

(1)跨域物流设施；

(2)上道工序生产设备、而且预计剩余加工时间与标准运输时间之和在优先级时间阈值之内的；

(3)同类型生产设备所关联的待转区；

否则，其应遵循的获取顺序为：

(1)跨域物流设施；

(2)同类型生产设备所关联的待转区；

(3)上道工序生产设备、而且剩余加工时间与标准运输时间之和在优先级时间阈值之内的。

优选地，步骤C03中，最适合的流转对象为到达目的地路径最短或者等流转的时间最短。

如果没有得到流转对象，则等待一段时间后再次获取。

优选地，步骤C06中，物流指令的起点信息包括起点对象，即该流转对象所在的设施，包括生产设备、待转区或者跨域物流设施，以及起点坐标，即该流转对象所在的坐标。

在获取流转对象的目的地时，即便是为特定生产设备上料的情况，其目的地也不一定是确定的，如该来料在制品与生产设备分别处于不同的生产区域时，其目的地就不是生产设备而是某个跨域物流设施。

根据约束条件获取流转对象的可用目的地集时，不同的情况下还应遵循相应的获取顺序，一旦获取到流转对象的可用目的地集就停止获取。

优选地，卸载生产设备上的空载具操作时，获取空载具的目的地的约束条件为：适用工序；其应遵循的获取顺序为：该生产设备下料区、当前生产区域未满的待转区、当前生产区域关联的跨域物流设施。应该理解，在生产设备清空操作时，其应遵循的获取顺序不包括该生产设备下料区。其最适合的目的地为到达路劲最短或者有相同类型空载具的待转区。

优选地，卸载生产设备上的在制品时，如步骤M07、M09、M11，获取在制品目的地的约束条件包括：

(1)所在工序为该在制品的去向工序；

(2)所能接受的质量状态包含该在制品的质量状态；

(3)如果是生产设备，其加工能力满足该在制品规格；

(4)容量未达到最大值。

优选地，上述在制品的目的地获取顺序为：

(1)当前生产区域所关联的跨域物流设施；

(2)物流优先级类型为设备优先的生产设备；

(3)待转区；

(4)物流优先级类型为非设备优先的生产设备。

优选地，最适合的流转在制品的目的地根据目的地类型不同而不同：

(1)目的地类型为生产设备或者跨域物流设施时：最适合的目的地为路径最短或者等待流转的时间最短者；

(2)目的地类型为待转区时：首先，按下面的顺畅获取待转区：存放有相同产品在制品的、未存放任何在制品的、存放有其他产品在制品的；其次，得到最先获取到的待转区中路径最短者为去向待转区；最后，根据堆放规则获取确定的存储位，该存储位为最适合的目的地。

如果没有得到流转对象的目的地，则等待一段时间后再次获取。

优选地，步骤C10中，物流指令的终点信息包括终点对象，即该流转对象的目的地，包括生产设备、待转区或者跨域物流设施，以及终点坐标，即该目的地与该流转对象处于同一生产区域的坐标。

优选地，步骤C11中，物流指令的物流设备根据操作场景以而不同。通用的原则是：物流指令的起点或者终点是生产设备上料区时，物流设备是该生产设备所关联的上料物流设备；物流指令的起点或者终点是生产设备下料区时，物流设备是该生产设备所关联的下料物流设备；物流指令的终点是待转区或者跨域物流设施时，物流设备是运输对象生产设备关联的下料物流设备或者离运输对象最近的物流设备。

本发明公开的制造物流系统的物流指令可能由人员或者自动化物料搬运系统(AMHS)操作物流设备来执行，一台物流设备可能有多条待执行的物流指令，可按照某种顺序逐一执行，执行过程中可以包括如下步骤：

E01，得到一个待执行物流指令；

E02，确认执行该物流指令；

E03，确认物流设备就绪；

E04，确认运输对象就绪；

E05，确认终点对象就绪；

E06，执行运输操作；

E07，确认物流指令执行结束。

优选地，步骤E02确认执行物流指令可将该物流指令状态设置为执行中。对于由人员执行物流指令的情况，该步骤允许人员有选择地执行某个物流指令。

当该物流指令被确认执行后，物流设备将从当前位置向运载对象位置移动，有效缩短等待物流设备的时间。

应该理解，物流设备、运载对象以及终点对象具有其特定的就绪条件。同时，物流指令执行的每一个步骤都涉及相应物流指令状态或者其执行状态的更改，以及相应消息的输出。使用AMHS执行物流指令时，该AMHS可向物流设备发送多重微指令使其执行特定操作，监控操作过程并返回消息。

优选地，步骤E07确认物流指令执行结束包括物流指令正确执行完毕，以及由于某种原因导致物流指令未能正确执行完毕的中断。无论哪种结果，该物流指令的状态都会被设置为结束，执行状态被设置为执行完毕，并有相应的消息输出。

应该理解，由人员操作物流设备执行物流指令时，可以省略一些确认过程。

本发明公开的制造物流系统接收物流指令生成和执行过程中返回的消息并进行处理，可以保证信息的一致性和物流顺畅。该消息处理方法包括如下步骤：

H01，获取一个待处理的消息；

H02，加载该消息处理逻辑；

H03，执行该消息处理逻辑；

H04，输出该处理逻辑的执行消息。

优选地，在消息处理逻辑中可以完成的操作包括：更新在制品、生产任务、生产设备、物流设施、待转区、载具等对象的状态，或者生成新的物流指令。比如生产下料操作的在制品运输物流指令执行完毕后，可以出发生成生产备料操作的相关物流指令。

优选地，消息处理逻辑返回的执行消息可能包括更进一步的处理逻辑。

本发明的有益效果:本发明所公开的精密铜管制造物流系统和执行方法支持多种物流模式，支持人员操作和使用自动化物料搬运系统的场景。借助于物流资源模块和集成模块对制造进程的制造状态进行实时监控，同时借助于物流配置模块和调度模块生成物流指令并处理各种返回的消息，可大幅提升精密铜管制造物流的准确性和效率，帮助精密铜管制造企业向先进制造转型。

附图说明

附图更详细地描述本发明的进一步优选的实施例。同样的引用数字代表各图中相同或相似部件或特征；另外，附图并非必须按比例绘制，其重点在于阐明本发明的主要思路。其中：

图1为示例性精密铜管制造工厂的简化示意图；该附图的标记说明如下：

100-精密铜管生产车间 102、104-第一、二生产区域

106-跨生产区域物流设施 108-行车(物流设备)

110-筐料待转区 110a-盘料待转区

112-料架 114-熔化铸造炉

116-铣面设备 118-轧制设备

120-联合拉拔设备 122-盘拉设备

124-在线退火设备 126-内螺纹成型设备

128-复绕设备

图2为示例性精密铜管生产车间内相关设备工作位的示意图。

图3为本发明制造物流系统的方块图。

图4为本发明制造物流系统的生产备料操作流程图。

图5为本发明制造物流系统的生产卸料操作流程图。

图6为本发明制造物流系统的清空生产设备操作流程图。

图7为本发明制造物流系统生成物流指令的流程图。

图8为本发明制造物流系统物流指令执行流程图。

图9为本发明制造物流系统的消息处理流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更加明显易懂，本文给出说明性实施列并配合附图进行详细阐述。

图1显示一依据本发明实施例的精密铜管生产车间100的简化示意图。如图1所示出的，精密铜管生产车间100包含一个车间，具有第一、二两个生产区域102、104。当其中包含如图1所示的多个第一、二两个生产区域102、104时，各生产区域之间运输在制品可能需要使用跨生产区域物流设施106。

第一、二生产区域102、104包括多个工序的多台生产设备。生产过程从熔化铸造炉114开始，生产出的铜管铸坯经过料架112为铣面设备116供料，铣面之后的铜管坯管经过料架112为轧制设备118供料，轧制设备产生的母管直接供应给联合拉拔设备120，联合拉拔设备120产生的在制品被放到料筐中往下流转，流转的方向包括下道工序的设备或者待转区，在制品经过复绕设备128之后变成盘料，存放在木托之上往下流转。

筐料在制品的周转需要使用行车108，盘料在制品的周转可使用人员操作的叉车或者使用无人搬运车(AGV)。筐料在制品可以存放在筐料待转区110中，盘料在制品可以存放在盘料待转区110a中；其中，筐料待转区110是层列类型的待转区，可用于堆放在制品，盘料待转区110a是行列类型的待转区，可用于铺放在制品。应该理解，在本实施例中行车108可以由专职物流人员操作，或者由地面生产人员操作；行车108甚至可以采用自动化行车。在一些实施例中，筐料在制品的周转使用辊道或者其他物流设备。

图2示出了精密铜管制造车间100内相关设备的工作位。如图2所示出的，联合拉拔设备120下料区有两个存放位，其中一个是工作位；由于其加工物料直接来自于上道工序的设备不需要物流设备运输，所以没有设置上料区工作位。如图2所示出的，盘拉设备122有八个存放位，其中一个是工作位、一个是上下料工作位，在制品和空料筐通过上下料工作位被放置到设备上；在制品根据制造工艺要求在设备上逆时针循环加工多次，每一次成为一个道次；每一加工道次开始前，工作位放置一空料筐用于存放加工过的在制品，一道次加工结束后所有在制品和空出来的料筐逆时针运动，直到空料筐处于加工位；所有道次都加工完成后，该在制品按顺序移动到上下料工作位，行车108从该位置将其吊走。如图2所示出的，在线退火设备124具有上料区和下料区，每一区都有两个存放位和一个工作位；上料区可以同时存放两个筐在制品以缩短物料运输时间；下料区可以存放两个空筐或者存放两筐加工完成的在制品，以缩短周转时间或保证生产顺畅。如图2所示出的，内螺纹成型设备126具有上料区和下料区，每区都有一个存放位，都是都是工作位。如图2所示出的，复绕设备128上料区有两个存放位，其中一个是工作位；由于物料经过其加工之后变为盘料在制品，不需要跟载具建立对应关系，所以没有设置下料区工作位。如图2所示出的，跨生产区域物流设施106可双向运输，具有两个上下料端点，当一段有运载物时就向另一端运功(往往由人员控制)。图2所示出的工作位以及上下料端点，在本发明所公开的制造物流系统200中都具有坐标信息；优选地，坐标信息是三维坐标。

图3为本发明公开的制造物流系统200的方块图，可实现于如图1所示的精密铜管生产车间100中。制造物流系统200包括物流配置模块210、物流资源模块220、集成模块230、物流调度模块240、物流客户端模块250和存储模块260。其中，物流配置模块210包括工厂布局单元211、制造工艺单元212、物流参数单元213、堆放规则单元214、物流路径单元215和消息处理逻辑单元216；物流物流资源模块220包括生产设备单元221、在制品单元222、物流设施单元223、生产任务单元224、待转区单元225和载具单元226；集成模块230包括计划系统适配单元231和制造系统适配单元232；物流调度模块240包括生产任务监控单元241、生产状态监控单元242、物流调度单元243和消息处理单元244。

如图3所示出的，集成模块230的计划系统适配单元231与计划管理系统30双向连接，实时获取生产任务状态并更新任务状态；应该理解，计划管理系统30可以是高级计划与排程系统(APS)或者物料需求计划系统(MRP)。集成模块230的制造系统适配单元232与制造执行系统(MES)40双向连接，获取实时的包括在制品在信息在内的制造状态信息并更新相关信息，或者响应制造执行系统(MES)40的请求输入相关物流指令。如图3所示出的，集成模块230与物流资源模块220连接，将实施获取的生产任务和制造状态信息输出到物流资源模块220，自制品信息可输出到物流资源模块220的在制品单元222，生产任务信息可输出到物流资源模块220的生产任务单元224。

如图3所示出的，物流调度模块240与物流资源模块220双向连接实时监控制造状态并获取相关资源信息，与物流配置模块210连接获取相关物流参数，与物流客户端模块250以及自动化物料搬运系统(AMHS)60连接输出物流指令并接收消息。图3中所未直接绘示的，物流调度模块240的生产任务监控单元241与物流资源模块220的生产任务单元224连接，获取实时生产任务信息；物流调度模块240的生产状态监控单元242与物流资源模块220的生产设备单元221以及在制品单元222连接，获取实时的在制品和生产设备状态信息。如图3所示出的，物流调度模块240的生产任务监控单元241以及生产状态监控单元242与物流调度单元243连接，用以输出实时获取的在制品、生产任务以及生产设备状态信息；物流调度单元243接收到相关的生产状态信息后，借助于相关物流资源信息和物流配置信息产生对应的物流指令。如图3所示出的，物流调度模块240的物流调度单元243将生成的物流指令输出到与之相连的集成模块230的制造系统适配单元232以及自动化物料搬运系统(AMHS)60，并获取物流指令执行返回的消息；应该理解，有些实施例中，物流指令只输出到物流客户端模块250。如果图3所示出的，物流调度模块240的物流调度单元243与消息处理单元244双向连接，用以输出接收到的消息并结束消息处理后输出的消息；其中所未直接绘示的，消息处理单元244与物流配置模块210的消息处理逻辑单元216连接，用以获取相应的消息处理逻辑。

如图3所示出的，物流配置模块210、物流资源模块220以及物流调度模块240与存储模块260连接，用以存储配置信息、资源信息、物流指令以及消息等等。

图4为本发明制造物流系统200的生产备料操作流程图，显示生产备料的联动操作方法300的实施例。在图1所示的精密铜管生产车间100中，按照生产计划进行生产，并从生产备料开始。联动操作方法300首先于步骤302得到一个加工中的生产任务。生产任务指定在哪台生产设备上生产哪种产品、使用哪种来料、生产量是多少、使用什么样的载具等。基于得到的生产任务，于步骤304，得到生产设备信息，制造物流系统200得到该生产设备信息，包括生产设备的工作参数和状态信息。生产设备的工作参数包括设备类型、所属工序、可上料数量、可加工产品范围、上下料位置的坐标信息、下料区可存放数量等等；生产设备的状态信息包括上料区的空载具、下料区的空载具、上料区在制品、在加工生产任务等等。基于得到的生产任务和生产设备信息，于步骤306，生成装载下料空载具物流指令。要装载的空载具的需求根据生产任务中要生产的产品来确定。在一些实施例中，下料区所需要的空载具与上料区的空载具可以通用，该步骤可以率先将上料区的空料筐运送到下料区，有利于提升效率。在一些实施例中，下料区不需要显式装载空载具。基于得到的生产任务和生产设备信息，于步骤308，生成卸载上料区空载具物流指令。步骤306没有或者没有全部将上料区空载具用掉，制造物流系统200会生成一条或多条载具运输的物流指令。基于得到的生产任务和生产设备信息，于步骤310，生成装载待加工在制品物流指令。待加工在制品的需求根据生产任务中来料在制品需求来确定，满足需求的在制品可能来自于上道工序的生产设备，这是最理想的情况，减少了物料周转的时间。

图5为本发明制造物流系统200的生产卸料操作流程图，显示生产卸料操作方法400的实施例。制造物流系统200实时监控制造状态，当生产设备正常加工完成时，或者出现不合格产品时，或者生产异常需要将在加工中的在制品推迟加工时，执行生产卸料操作方法400。生产卸料操作方法400首先于步骤402得到一个待流转的在制品。根据该在制品的质量状态和生产状态，于步骤404生成在制品流转物流指令。

图6为本发明制造物流系统200的清空生产设备操作流程图，显示清空生产设备的联动操作方法500的实施例。制造物流系统200实时监控生产设备的状态，当生产设备发生异常需要清空设备上在制品和空载具时，执行联动操作方法500。联动操作方法500首先于步骤502获取一个待清空的生产设备。获取生产设备同时也获取了生产设备的状态信息，如同在联动操作方法300中所描述的。基于获取到的生产设备的状态信息，依次于步骤504生成卸载下料区在制品物流指令，于步骤506生成卸载下料区空载具物流指令，于步骤508生成卸载上料区在制品物流指令，于步骤510生成卸载上料区空载具物流指令。可能的情况是，卸载的在制品是不合格或者需要推迟加工的；还可能的情况是，每一个步骤都生成多条物流指令。

图7为本发明制造物流系统200的生成物流指令的流程图，显示物流指令生成方法600的实施例。在图1所示的精密铜管生产车间100中，生产的进行涉及到在制品和载具的运输，在本发明所公开的制造物流系统200中通过物流指令来实现。物流指令用于告诉物流人员或者自动化搬运系统(AMHS)用什么物流设备运输什么物品到什么地方，其中的关键因素包括运输对象(即流转对象)、物流设备、起点和目的地。物流指令生成方法600首先于步骤602获取流转对象的约束条件。如前所述，生产备料时，需要根据生产任务确定所需要的来料在制品和下料载具，流转对象的约束条件用于获取正确的流转对象。基于流转对象的约束条件，于步骤604得到满足约束条件的可用流转对象集。如同满足生产任务需求的来料在制品可能有多个一样，得到的可用流转对象可能是包含多个对象的集合。根据设定的或者默认的物流规则，于步骤606得到可用流转对象集中最适合的流转对象。在实际制造过程中，根据约束条件获取流转对象往往是目的地确定的情况，这时最适合的流转对象是到目的地最近或者等待流转时间最短者。在实际制造过程中，可能出现找不到流转对象的情况，可等等一段时间后继续查找。在特定的情况下，比如生产卸料或者清空生产设备时，流转对象是确定的，可以跳过这几个步骤。一旦流转对象确定，于步骤608生成待确认物流指令。待确认物流指令生成时，根据流转对象的性质设置物流指令的类型，如在制品运输或者在家运输等；根据应用的场景设置物流指令的来源，比如生产任务或者生产设备。物流指令生成后，于步骤610将流转对象设置为物流指令的运输对象。基于流转对象的信息，于步骤612设置物流指令的起点信息，包括起点对象、起点坐标等。基于流转对象的信息，于步骤614获取流转对象目的地的约束条件。如前所述，在生产卸料或者情况生产设备时，根据流转对象的适用工序、去向工序、质量状态、制造状态或者加工能力来确定目的地，流转对象目的地的约束条件用于获取正确的目的地。基于流转对象目的地的约束条件，于步骤616得到满足约束条件的可用目的地集。比如生产卸料，一个下料在制品往往有多个可能的去向。根据设定的或者默认的物流规则，于步骤618得到可用目的地集中最适合的目的地。在实际制造过程中，目的地为生产设备或者跨域物流设施时，最适合的目的地往往是路径最短或者等待流转时间最短者；目的地为待转区时，先获取适合存放的待转区，优先顺序是存放有相同产品在制品的、未存放任何在制品的、存放有其他产品在制品的，然后确定路径最短的待转区，最后根据堆放规则确定最适合的目的地。在实际制造过程中，可能出现找不到流转对象的目的地的情况，可等等一段时间后继续查找。目的地一旦确定，于步骤620设置物流指令的终点信息。物流指令终点信息包括终点对象和终点坐标，终点对象包括生产设备、跨域物流设施、待转区等。基于运输对象、起点信息和终点信息，于步骤622获取并设置物流指令的物流设备。获取物流指令的物流设备遵循通用的原则：物流指令的起点或者终点是生产设备上料区时，物流设备是该生产设备所关联的上料物流设备；物流指令的起点或者终点是生产设备下料区时，物流设备是该生产设备所关联的下料物流设备；物流指令的终点是待转区或者跨域物流设施时，物流设备是运输对象生产设备关联的下料物流设备或者离运输对象最近的物流设备。一旦确定并设置了物流设备，于步骤624确认物流指令。确认物流指令是将物流指令的状态设置为待执行。在本发明的制造物流系统200中，待确认的物流指令是不会被执行的，只有处于待执行状态的物流指令可被执行，一旦执行完毕将不可再次执行。

图8为本发明制造物流系统200的物流指令执行流程图，显示执行物流指令方法700的实施例。在图1所示精密铜管生产车间100中，物流人员使用物流客户端，或者操控物流设备的生产人员通过其MES客户端，或者自动化物料搬运系统(AMHS)，都可以执行物流指令，都需要遵循物流指令执行的流程。执行物流指令方法700首先于步骤702得到一个待执行物流指令。物流指令包含了起点、终点、物流设备、运输对象等。得到物流指令后，与步骤704确认执行物流指令。确认过程即将指令状态设置为执行中。由人员执行物流指令的情况，表现为人员在其界面选择物流指令，对于使用AMHS的情况可控制物流设备向运输对象移动，以缩短等待物流设备的时间。确认执行物流指令后，依次于步骤706确认物流设备就绪，于步骤708确认运输对象就绪，于步骤710确认终点对象就绪。所有确认通过后，于步骤712执行运输操作。在一些实施例中，对于由人员执行物流指令的情况，可以省略一些确认过程。在另外一些实施例中，使用AMHS执行物流指令时，AMHS系统可向物流设备发送多重微指令使其按设定的路径运行。运输操作结束后，于步骤714确认物流指令执行结束。确认过程包括将物流指令状态设置为结束，并输出相应的执行消息。在某些异常情况下，诸如物流设备就位超时等，导致物流指令不能正确执行完毕，可跳过后续的确认步骤，将物流指令状态设置为结束，并输出相应的消息。

图9为本发明制造物流系统200的消息处理的流程图，显示消息处理方法800的实施例。制造物流系统200的消息处理单元244接收所有物流指令生成或执行时产生的消息，并存储到其消息队列中，并按顺序逐一进行处理。消息初理方法800首先于步骤802获取一个待处理的消息。制造物流系统200中消息包括类型、数据、主体、状态等等信息；其中，消息数据包括多种参数，如在制品、生产任务、生产设备、物流设备、载具或者待转区等等信息。根据消息的类型，于步骤804加载消息处理逻辑。消息处理逻辑在物流配置模块210的消息处理逻辑单元216中按照消息类型进行定义。一旦加载消息处理逻辑，于步骤806执行消息处理逻辑。消息处理逻辑根据消息数据进行处理，比如生产卸料操作的物流指令执行完毕后，根据消息数据中的物流指令、在制品、生产设备、待转区等信息进行处理，处理的结果包括将物流指令状态设置为结束、更改在制品状态、更改生产设备状态等等。一旦消息处理逻辑执行完毕，于步骤808输出处理逻辑的执行消息。消息处理逻辑的执行消息同样进入消息队列中，可能需要更进一步的处理。比如在制品通过跨域物流设施进行流转，从一端到另一端之后，该物流指令执行完毕，可根据执行消息可生成在制品运输物流指令，将该在制品运输到合适的去处；特别地，在使用自动化物料搬运系统(AMHS)的情况下，诸如等待物流设备超时而造成物流指令未能正常执行完毕的消息，处理逻辑会报告物流设备故障并生成新的物流指令，以便保证生产的正常进行。

Claims (9)

1.一种精密铜管制造物流系统，其特征是：适用于一精密铜管制造工厂，该工厂至少包括一个生产车间，其中每一生产车间至少包括一个生产区域，生产区域内分布着相应工序的生产设备、待转区以及相关在制品物流设施；该制造物流系统包括：物流配置模块，该模块用以提供在制品物流规则；物流资源模块，该模块用以提供生产设备、在制品、生产任务、待转区、载具、物流设施的信息；集成模块，该模块用以连接制造执行系统、高级计划与排程系统或者物料需求计划系统；调度模块，该模块用以输出物流指令；客户端模块，该模块用以向物流人员提供可视化操作界面；以及存储模块，该模块用以存储上述模块中的相关物流数据；

所述的集成模块包括：制造系统适配单元，该制造系统适配单元用以连接制造执行系统获取实时制造状态，该制造系统适配单元还用以响应制造执行系统对物流资源信息及物流指令的请求；计划系统适配单元，该计划系统适配单元用以连接高级计划与排程系统或者物料需求计划用以获取实时生产任务状态并将其同步到所述物流资源模块中；

所述物流系统应用于一种精密铜管制造物流系统的执行方法，

所述方法在生产备料时的操作包括如下步骤：

M01，得到一个正在加工中的生产任务；

M02，得到该生产任务中的生产设备信息；

M03，生成该生产设备装载下料空载具的物流指令；

M04，生成该生产设备卸载上料区空载具的物流指令；

M05，生成该生产设备装载来料在制品的物流指令；

其中，在生成装载下料空载具物流指令后，要装载的空载具的需求根据生产任务中要生产的产品来确定，下料区所需要的空载具与上料区的空载具通用，并且先将上料区的空料筐运送到下料区；

所述方法在生产卸料时的操作包括如下步骤：

M06，得到一个等待流转的在制品；

M07，生成该在制品流转的物流指令；

所述方法在生产异常时的清空操作包括如下步骤：

M08，获取一个待清空的生产设备；

M09，生成该生产设备卸载下料区在制品物流指令；

M10，生成该生产设备卸载下料区空载具物流指令；

M11，生成该生产设备卸载上料区在制品物流指令；

M12，生成该生产设备卸载上料区空载具物流指令。

2.根据权利要求1所述的一种精密铜管制造物流系统，其特征是：所述的物流配置模块包括：工厂布局单元，该工厂布局单元用以提供包括工厂、车间和生产区域参数；制造工艺单元，该制造工艺单元用以提供包括制造工序、产品类别、产品及工艺流程的工艺参数；物流参数单元，该物流参数单元用以提供生产设备的物流参数，包括上料、下料采用的物流方式、物流优先级类型、优先级时间阈值，其中物流方式包括辊道、专人驾驶行车、地面操作行车、自动化行车和无人搬运车；堆放规则单元，该堆放规则单元用以提供在制品或者空料筐在待转区的堆放规则；物流路径单元，该物流路径单元用以提供在制品或者料筐的运输路径，路径信息包括路径端点位置、路径长度、标准运输时间的信息；消息处理逻辑单元，该消息处理逻辑单元用以提供消息处理逻辑。

3.根据权利要求1所述的一种精密铜管制造物流系统，其特征是：所述的物流资源模块包括：生产设备单元，该生产设备单元用以提供生产设备工作参数和状态信息；在制品单元，该在制品单元用以提供在制品信息；生产任务单元，该生产任务单元用以提供生产任务信息；待转区单元，该待转区单元用以提供待转区和存储位信息；物流设施单元，该物流设施单元用于提供物流设备及跨域运输设施的工作参数和状态信息；以及载具单元，该载具单元用于提供载具参数和状态信息；

所述的生产任务信息包括生产设备、产品、来料产品、生产量、批次、状态和优先级信息；

所述的在制品信息包括：产品、生产工序、去向工序、生产任务、生产设备、制造状态、质量状态、质量等级、使用的料筐和存放位置的信息；加工中的在制品信息还包括预计剩余加工时间信息。

4.根据权利要求1所述的一种精密铜管制造物流系统，其特征是：所述的调度模块包括：生产任务监控单元，该生产任务监控单元用以提供正在加工中的生产任务；生产状态监控单元，该生产状态监控单元用以提供实时的生产状态；物流调度单元，该物流调度单元用以输出物流指令；消息处理单元，该消息处理单元用以接收消息并进行处理；

所述的物流指令包括：物流设备、类型、来源、运载对象、起点对象、起点坐标、终点对象、终点坐标、指令状态、执行状态、生成时间、执行时间和结束时间；其中，指令类型包括：在制品运输、载具运输和物流设施空负载运动；指令来源包括某个生产任务、某个生产设备；指令状态包括：待确认、待执行、执行中、执行中断和结束；指令执行状态包括：等待物流设备就绪、等待运载对象就绪、等待终点对象就绪、执行中和执行完毕；

所述的消息包括：消息类型、消息数据、消息主体、消息状态和生成时间。

5.根据权利要求1所述的一种精密铜管制造物流系统，其特征是：所述的客户端模块向物流人员提供操作界面，配置展示的信息。

6.根据权利要求1所述的一种精密铜管制造物流系统，其特征是：所述的存储模块包括采用文件系统、关系型数据和结构化文件来实现。

7.根据权利要求1所述的一种精密铜管制造物流系统，其特征是：生成物流指令的方法包括如下步骤：

C01，获取流转对象的约束条件；

C02，得到满足约束条件的可用流转对象集；

C03，得到可用流转对象集中最适合的流转对象；

C04，生成相应类型的待确认物流指令；

C05，设置该物流指令的运输对象为该流转对象；

C06，设置该物流指令的起点信息；

C07，获取流转对象目的地的约束条件；

C08，得到满足约束条件的可用目的地集；

C09，得到目的地集中最适合的目的地；

C10，设置该物流指令的终点信息；

C11，获取并设置该物流指令的物流设备；

C12，确认该物流指令，即设置指令状态为待执行；

所述步骤C01中，不同的流转对象有不同的约束条件；

所述步骤C02中，不同的流转对象或者不同的物流配置有不同的获取顺序；

所述步骤C03中，流转对象为到达目的地路径最短或者等待流转的时间最短者；

所述步骤C11中，物流指令的物流设备根据操作场景以而不同，通用的原则是：物流指令的起点或者终点是生产设备上料区时，物流设备是该生产设备所关联的上料物流设备；物流指令的起点或者终点是生产设备下料区时，物流设备是该生产设备所关联的下料物流设备；物流指令的终点是待转区或者跨域物流设施时，物流设备是运输对象生产设备关联的下料物流设备或者离运输对象最近的物流设备。

8.根据权利要求7所述的一种精密铜管制造物流系统，其特征是：

物流指令由人员或者自动化物料搬运系统操作物流设备来执行，一台物流设备能够有多条待执行的物流指令，能按照某种顺序逐一执行，执行过程中可以包括如下步骤：

E01，得到一个待执行物流指令；

E02，确认执行该物流指令；

E03，确认物流设备就绪；

E04，确认运输对象就绪；

E05，确认终点对象就绪；

E06，执行运输操作；

E07，确认物流指令执行结束；

当该物流指令被确认执行后，物流设备将从当前位置向运载对象位置移动，有效缩短等待物流设备的时间；

物流设备、运载对象以及终点对象具有其特定的就绪条件；同时，物流指令执行的每一个步骤都涉及相应物流指令状态或者其执行状态的更改，以及相应消息的输出；使用自动化物料搬运系统执行物流指令时，该自动化物料搬运系统可向物流设备发送多重微指令使其执行特定操作，监控操作过程并返回消息。

9.根据权利要求8所述的一种精密铜管制造物流系统，其特征是：

接收物流指令生成和执行过程中返回的消息并进行处理，能保证信息的一致性和物流顺畅，该消息处理方法包括如下步骤：

H01，获取一个待处理的消息；

H02，加载该消息处理逻辑；

H03，执行该消息处理逻辑；

H04，输出该处理逻辑的执行消息；

在消息处理逻辑中可以完成的操作包括：更新在制品、生产任务、生产设备、物流设施、待转区和载具对象的状态，或者生成新的物流指令；

消息处理逻辑返回的执行消息可能包括更进一步的处理逻辑。