CN111562773B - 一种制造执行系统与产线一体化虚拟调试的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种制造执行系统与产线一体化虚拟调试的方法及系统，包括：步骤M1：根据真实产线的设计要求，编写虚拟PLC程序；步骤M2：利用虚拟调试的方式调试虚拟PLC程序；步骤M3：制造执行系统下发指令控制虚拟PLC程序；步骤M4：用虚拟PLC程序控制工厂产线的虚拟模型；步骤M5：根据设计的真实产线，判断工厂产线的虚拟模型的运行结果是否需要对制造执行系统进行调试和整改，直至工厂产线的虚拟模型的运行结果与设计的真实产线相一致；本发明使产线搭建与制造执行系统的调试可以并行进行，以达到缩短制造执行系统的调试周期，降低调试风险和成本的目的。

Description

一种制造执行系统与产线一体化虚拟调试的方法及系统
技术领域
本发明涉及加工制造领域，具体地，涉及一种制造执行系统与产线一体化虚拟调试的方法及系统。
背景技术
在机加工行业的自主管控系统中，制造执行系统主要帮助企业实现生产计划管理、生产过程控制、产品质量管理、车间库存管理、项目看板管理等，大幅度提高了企业制造执行能力。但是在自主管控系统搭建的过程中，对制造执行系统的调试往往在真实的工厂产线搭建完成之后进行，这就会造成产线的搭建到制造执行系统调试完成所花费的时间过长，且在调试制造执行系统过程中，可能造成设备的损坏，并且会使产线的开发成本大大增加。
专利文献CN110134082A（申请号：201910285264.9）公开了一种基于数字化工厂的汽车生产线的虚拟调试方法，包括以下步骤：根据生产工艺计划生产线所需设备数量、种类和布局；建立生产线各设备的三维模型，导入仿真系统，并以计划布局进行设置，搭建该生产线的线体模型；生成各设备三维模型的虚拟控制器，以及控制各虚拟控制器的控制核心；编写PLC程序，导入到PLC系统中，使PLC系统通过接口与所述控制核心连接，通过运行PLC程序，控制各设备三维模型的动作时序、间隔，模拟生产线的运行。
针对现有技术中传统工厂制造执行系统调试方式周期过长，调试过程可能造成设备的损坏且会造成成本的大大增加；现有技术的生产产线虚拟调试仅通过虚拟PLC程序对生产线进行模拟，本发明解决了通过判断虚拟产线与设计产线的产能、节拍等信息是否一致来虚拟调试该制造执行系统，以使产线搭建和制造执行系统调试可以并行进行，从而缩短制造执行系统的调试周期，降低调试风险和成本。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种制造执行系统与产线一体化虚拟调试的方法及系统。
根据本发明提供的一种制造执行系统与产线一体化虚拟调试的方法，包括：
步骤M1：根据真实产线的设计要求，编写虚拟PLC程序；
步骤M2：利用虚拟调试的方式调试虚拟PLC程序；
步骤M3：制造执行系统下发指令控制虚拟PLC程序；
步骤M4：用虚拟PLC程序控制工厂产线的虚拟模型；
步骤M5：根据设计的真实产线，判断工厂产线的虚拟模型的运行结果是否需要对制造执行系统进行调试和整改，直至工厂产线的虚拟模型的运行结果与设计的真实产线相一致；
所述工厂产线的虚拟模型是对工厂产线的各个设备包括设备的动作、设备的信号特性进行正确的定义，利用虚拟PLC程序控制所建立的工厂产线的虚拟模型；
所述步骤M2包括：判断虚拟PLC程序与真实的PLC程序控制效果是否相同，对虚拟PLC程序进行整改和调试；
所述步骤M5包括：虚拟测试软件与制造执行系统连接，判断工厂产线的虚拟模型的虚拟产线与所设计的真实产线信息是否相同，当虚拟产线与所设计的产线信息不相同时，则对制造执行系统进行整改和调试，重复执行步骤M3，直至虚拟产线与所设计的产线的信息相同。
优选地，所述步骤M2包括：根据工厂产线的虚拟模型的虚拟产线与设计的真实的产线信息是否相同，当虚拟产线与设计的真实的产线信息不相同时，则利用虚拟调试的方式调试虚拟PLC程序。
优选地，所述对虚拟PLC程序进行整改和调试包括用虚拟调试的方法根据不同点逐步修改虚拟PLC程序。
优选地，所述步骤M4包括：虚拟PLC程序根据制造执行系统的指令控制工厂产线的虚拟模型中每一台虚拟产线设备的运行。
优选地，所述与设计的产线信息相一致包括：与设计的产线信息包括节拍信息、产能信息、工艺信息。
根据本发明提供的一种制造执行系统与产线一体化虚拟调试的系统，包括：
模块M1：根据真实产线的设计要求，编写虚拟PLC程序；
模块M2：利用虚拟调试的方式调试虚拟PLC程序；
模块M3：制造执行系统下发指令控制虚拟PLC程序；
模块M4：用虚拟PLC程序控制工厂产线的虚拟模型；
模块M5：根据设计的真实产线，判断工厂产线的虚拟模型的运行结果是否需要对制造执行系统进行调试和整改，直至工厂产线的虚拟模型的运行结果与设计的真实产线相一致；
所述工厂产线的虚拟模型是对工厂产线的各个设备包括设备的动作、设备的信号特性进行正确的定义，利用虚拟PLC程序控制所建立的工厂产线的虚拟模型；
所述模块M2包括：判断虚拟PLC程序与真实的PLC程序控制效果是否相同，对虚拟PLC程序进行整改和调试；
所述模块M5包括：虚拟测试软件与制造执行系统连接，判断工厂产线的虚拟模型的虚拟产线与所设计的真实产线信息是否相同，当虚拟产线与所设计的产线信息不相同时，则对制造执行系统进行整改和调试，重复执行模块M3，直至虚拟产线与所设计的产线的信息相同。
优选地，所述模块M2包括：根据工厂产线的虚拟模型的虚拟产线与设计的真实的产线信息是否相同，当虚拟产线与设计的真实的产线信息不相同时，则利用虚拟调试的方式调试虚拟PLC程序。
优选地，所述对虚拟PLC程序进行整改和调试包括用虚拟调试的方法根据不同点逐步修改虚拟PLC程序。
优选地，所述模块M4包括：虚拟PLC程序根据制造执行系统的指令控制工厂产线的虚拟模型中每一台虚拟产线设备的运行。
优选地，所述与设计的产线信息相一致包括：与设计的产线信息包括节拍信息、产能信息、工艺信息。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、通过判断虚拟产线与设计产线的产能、节拍等信息是否一致来虚拟调试该制造执行系统的技术特征，实现了产线搭建和制造执行系统调试并行进行(如图6所示)，从而缩短了制造执行系统的调试周期，降低调试风险和成本；
2、本发明在虚拟调试的基础之上，用待调试的制造执行系统控制虚拟的PLC程序驱动虚拟的产线设备运行，通过判断虚拟PLC控制的虚拟产线与设计产线的产能、节拍等信息是否一致来调试PLC程序，可以缩短PLC程序开发周期和降低在实际产线中调试PLC程序的风险和成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为工艺路线建模方法的流程图；
图2为工艺路线建模方法中，第二步建立节点内的业务逻辑的流程图；
图3为调试虚拟PLC程序流程图；
图4为换产准备示例的流程图；
图5为整个加工换产的系统框架流程图；
图6为产线的数字孪生示意图；
图7为执行制造系统与产线一体化调试方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明针对在虚拟工厂模型的构建过程中对各个工位设备动作的设置，通过在虚拟测试软件内编程的方式设定每个工位的动作信息，再与设计产线工位的动作比对，如果出现不同，则进行修改程序。
实施例1
根据本发明提供的一种制造执行系统与产线一体化虚拟调试的方法，包括：如图7所示，
步骤M1：根据真实产线的设计要求，编写虚拟PLC程序；
步骤M2：利用虚拟调试的方式调试虚拟PLC程序；
所述步骤M2包括：判断虚拟PLC程序与真实的PLC程序控制效果是否相同，对虚拟PLC程序进行整改和调试；
具体地，所述步骤M2包括：根据工厂产线的虚拟模型的虚拟产线与设计的真实的产线信息是否相同，当虚拟产线与设计的真实的产线信息不相同时，则利用虚拟调试的方式调试虚拟PLC程序。
具体地，如图3所示，所述对虚拟PLC程序进行整改和调试包括用虚拟调试的方法根据不同点逐步修改虚拟PLC程序。
所述根据不同点逐步修改虚拟PLC程序是指从虚拟产线开始工位到产线结束工位，对每一个用虚拟PLC控制的工位进行测试，与设计产线的该点的产能、节拍等信息进行比较，如果有差别，则根据差别修改该工位的虚拟PLC程序，如无差别，则调试下一个点。
步骤M3：制造执行系统下发指令控制虚拟PLC程序；
步骤M4：用虚拟PLC程序控制工厂产线的虚拟模型；
具体地，所述步骤M4包括：虚拟PLC程序根据制造执行系统的指令控制工厂产线的虚拟模型中每一台虚拟产线设备的运行。
步骤M5：根据设计的真实产线，判断工厂产线的虚拟模型的运行结果是否需要对制造执行系统进行调试和整改，直至工厂产线的虚拟模型的运行结果与设计的真实产线相一致；
所述工厂产线的虚拟模型是在虚拟测试软件中建立所设计的工厂产线的虚拟模型，对工厂产线的各个设备包括设备的动作、设备的信号特性进行正确的定义，利用虚拟PLC程序控制所建立的工厂产线的虚拟模型；
所述步骤M5包括：虚拟测试软件与制造执行系统连接，判断工厂产线的虚拟模型的虚拟产线与所设计的真实产线信息是否相同，当虚拟产线与所设计的产线信息不相同时，则对制造执行系统进行整改和调试，重复执行步骤M3，直至虚拟产线与所设计的产线的信息相同。
具体地，所述与设计的产线信息相一致包括：与设计的产线信息包括节拍信息、产能信息、工艺信息。
一种制造执行系统的工艺路线建模方法，包括：
步骤N1：将生产线中的每一个设备映射成一个节点，明确每个节点的生产范围及生产参数，保证生产设备在确定的参数范围内使用；
步骤N2：建立节点内的业务逻辑，完成节点内任务流程的逻辑判定及节点内的流转；
步骤N3：通过加工产品的特点及要求，选取相应的节点组合，根据每个节点的生产范围、生产参数以及节点内的业务逻辑，构建相应的工艺路线。
所述节点组合是指不同工件有不同的加工过程；例如：元件1的工艺路线包括节点123，工件2的工艺路线包括节点134；
具体地，所述步骤N1中的节点的生产参数包括：设备的运行参数、设备的采集参数和设备的控制参数。
具体地，所述步骤N2中节点内任务流程包括：
步骤N2.1：当前节点准备就绪，根据当前任务与当前节点的规则关系确认下一节点任务；
所述节点的规则是根据节点内的任务类型，确定任务类型对应的工艺路线及节点流转顺序，然后确定工艺路线下一节点对应的设备；
步骤N2.2：确认下一节点任务后，对当前生产任务与上一条生产工艺配方中的要素进行匹配，完成换产检查；
所述生产工艺配方中的要素包括生产工艺对应的程序、设备参数如压力温度扭矩转速加速度等、工装、夹具、刀具、物料、辅料；
步骤N2.3：进行换产检查后，对生产类型与当前节点工艺配方进行匹配，完成齐套检查；
步骤N2.4：齐套检查通过后，调度输送设备运送工件，同时管控系统将生产任务下发给自动化系统；
所述齐套检查的参数包括：刀具匹配和刀具寿命、NC程序匹配和工装匹配；
步骤N2.5：生产任务下发后，自动化系统完成发送进站信号和物料号给管控系统；管控系统进行加工就绪校验，检验物料是否匹配；
步骤N2.6：加工就绪校验成功后，根据产线任务列表进行换产准备校验，完成换产准备校验，同时自动化系统给管控系统开始作业信号开始作业；
步骤N2.7：完成作业后，获取下一节点信息；
步骤N2,8：判定下一节点信息，当下一节点存在缓存区，则调度物流输送到缓存区；当下一节点不存在缓存区，则等待下一节点调度物流设备拉取物料；根据下一个节点信息，将工件运送至不同的地方，完成工件出站；
步骤N2.9：工件出站后，更新任务状态，确认下一节点。
具体地，如图4所示，所述换产准备的逻辑判定包括：按照时间排序，优先获取上一条生产任务物料号相同的数据，如果列表中没有相同物料号数据，则返回第一条数据(查询任务规则待定)。
当前生产任务与上一条生产任务工艺配方中的换产要素进行匹配，当不匹配时，则生成换产任务，并执行换产任务，同时查询对应的换产准备是否生成并已经执行完成，同时更新节点状态；当匹配时，则不需要生成换产任务，执行齐套检查；
所述齐套检查的逻辑判定包括：根据当前节点任务队列查询，生产类型与当前节点工艺配方是否匹配；当不匹配时，则需要等待设备就绪或者进行人工干预，再进行齐套检查；当匹配时，则完成了齐套检查。
具体地，所述换产准备校验的逻辑判定包括：节点执行当前任务时，需要根据产线任务列表判定是否需要执行换产，获取产线列表中与当前执行任务物料号不相同的下一个任务进行判定，判定当前执行的任务节点是否在下一个任务的工艺路线中，如果存在，则当前任务节点与下一个任务节点配置的工艺配方中的换产要素进行匹配，当换产要素不匹配时，则需要进行换产；
当需要换产时，则根据换产准备时间和当前节点的生产节拍时间，配置动态规则触发换产准备；换产准备时间/生产节拍时间=提前任务数；获取提前任务数所对应的任务号与当前的任务号进行匹配，当一致时，则启动换产准备；当不一致时，则完成作业，并获取下一个节点信息；
所述获取下一节点信息的逻辑判定包括：判断当前生产任务是否为抽检件，当当前生产任务属于抽检件时，则属于抽检流程；当当前生产任务不属于抽检件时，则根据预设的工艺模型获取下一节点，同时插入一条数据到下一节点的生产队列。
所述工艺模型是根据所制造的工件任务类型，在满足节拍、质量等工艺要求下，制定工艺路线及选取所需要的设备、工装、夹具、刀具、物料辅料，组成工艺模型；
具体地，换产的提前准备生产队列数是基于动态重构的柔性换产的计算算法，整条生产加工流程及换产准备的判定条件而定；
换产准备校验步骤S1：当整条产线的管控系统中出现不同的生产队列时，进行换产准备校验；
提前准备生产队列个数步骤S2：当完成换产准备校验成功后，基于动态重构的柔性换产的计算算法，得到换产的提前准备生产队列个数，可以豁免节拍与节拍之间的等待时间；
调用换产指令步骤S3：根据换产的提前准备生产队列个数，管控系统提前发出换产准备指令，调用换产指令，例如：当前一个工位加工序列达到指定的步数时，调用AGV小车提前搬运对应工艺参数中夹具等，完成柔性换产生产线构建；
所述提前准备的生产队列个数即提前的换产准备出发的时间。
具体地，所述换产准备校验步骤S1中整条产线的管控系统包括预设数量的生产序列，生产序列中包括不同的零件；
所述换产准备校验包括：当当前生产队列中零件的指针地址与下一个生产队列的首地址的距离个数等于预设值时，换产准备校验成功；当当前生产队列中零件的指针地址与下一个生产队列的首地址的距离个数大于预设值时，换产准备校验失败，继续正常的生产作业，进行下一个节点生产任务队列，更新任务状态，继续循环。
具体地，所述提前准备生产队列个数步骤S2中动态重构的柔性换产的计算算法包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
提前准备的生产队列个数就是提前准备的时间，在管控系统的生产队列中，提前在前一个工件生产队列对应计算的个数发出换产准备指令；
换产的提前准备生产队列数可以通过生产队列个数来刻画提前准备的时间，如果只是利用生产经验固化提前准备时间，不符合所述的柔性生产；
具体地，所述提前准备的生产队列个数在（n-1）A和nA之间，管控系统会在结束产品A批次之前n个生产等待序列数发出换产准备指令；
当提前准备的生产队列个数非常小（小到与实际不相符合时）可以考虑给它增加到某个固定值来确保与实际的可行性相符合。
具体地，所述调用换产指令步骤S3包括：根据换产的提前准备生产队列个数，管控系统根据前一个工位加工序列达到预设的步数时，发出换产准备指令，管控系统调用PLC系统和WMS系统进行换产准备。
我们的管控系统是整条产线的控制中心，但是，我们的PLC系统和WMS系统（用于管理AGV）两个系统是独立的，但是均和管控系统进行通讯，具体的一些操作指令我们不会在管控系统中进行发出，而是大致告诉PLC或者WMS一些需求，然后两个系统进行详细的操作。
根据本发明提供的一种制造执行系统与产线一体化虚拟调试的系统，包括：
模块M1：根据真实产线的设计要求，编写虚拟PLC程序；
模块M2：利用虚拟调试的方式调试虚拟PLC程序；
所述模块M2包括：判断虚拟PLC程序与真实的PLC程序控制效果是否相同，对虚拟PLC程序进行整改和调试；
具体地，所述模块M2包括：根据工厂产线的虚拟模型的虚拟产线与设计的真实的产线信息是否相同，当虚拟产线与设计的真实的产线信息不相同时，则利用虚拟调试的方式调试虚拟PLC程序。
具体地，如图3所示，所述对虚拟PLC程序进行整改和调试包括用虚拟调试的方法根据不同点逐步修改虚拟PLC程序。
所述根据不同点逐步修改虚拟PLC程序是指从虚拟产线开始工位到产线结束工位，对每一个用虚拟PLC控制的工位进行测试，与设计产线的该点的产能、节拍等信息进行比较，如果有差别，则根据差别修改该工位的虚拟PLC程序，如无差别，则调试下一个点。
模块M3：制造执行系统下发指令控制虚拟PLC程序；
模块M4：用虚拟PLC程序控制工厂产线的虚拟模型；
具体地，所述模块M4包括：虚拟PLC程序根据制造执行系统的指令控制工厂产线的虚拟模型中每一台虚拟产线设备的运行。
模块M5：根据设计的真实产线，判断工厂产线的虚拟模型的运行结果是否需要对制造执行系统进行调试和整改，直至工厂产线的虚拟模型的运行结果与设计的真实产线相一致；
所述工厂产线的虚拟模型是在虚拟测试软件中建立所设计的工厂产线的虚拟模型，对工厂产线的各个设备包括设备的动作、设备的信号特性进行正确的定义，利用虚拟PLC程序控制所建立的工厂产线的虚拟模型；
所述模块M5包括：虚拟测试软件与制造执行系统连接，判断工厂产线的虚拟模型的虚拟产线与所设计的真实产线信息是否相同，当虚拟产线与所设计的产线信息不相同时，则对制造执行系统进行整改和调试，重复触发模块M3执行，直至虚拟产线与所设计的产线的信息相同。
具体地，所述与设计的产线信息相一致包括：与设计的产线信息包括节拍信息、产能信息、工艺信息。
一种制造执行系统的工艺路线建模系统，包括：如图1所示，
模块N1：将生产线中的每一个设备映射成一个节点，明确每个节点的生产范围及生产参数，保证生产设备在确定的参数范围内使用；
模块N2：建立节点内的业务逻辑，完成节点内任务流程的逻辑判定及节点内的流转；
模块N3：通过加工产品的特点及要求，选取相应的节点组合，根据每个节点的生产范围、生产参数以及节点内的业务逻辑，构建相应的工艺路线。
所述节点组合是指不同工件有不同的加工过程；例如：元件1的工艺路线包括节点123，工件2的工艺路线是134；
具体地，所述模块N1中的节点的生产参数包括：设备的运行参数、设备的采集参数和设备的控制参数。
具体地，所述模块N2中节点内任务流程包括：如图2所示，
模块N2.1：当前节点准备就绪，根据当前任务与当前节点的规则关系确认下一节点任务；
所述节点的规则是根据节点内的任务类型，确定任务类型对应的工艺路线及节点流转顺序，然后确定工艺路线下一节点对应的设备；
模块N2.2：确认下一节点任务后，对当前生产任务与上一条生产工艺配方中的要素进行匹配，完成换产检查；
所述生产工艺配方中的要素包括生产工艺对应的程序、设备参数如压力温度扭矩转速加速度等、工装、夹具、刀具、物料、辅料；
模块N2.3：进行换产检查后，对生产类型与当前节点工艺配方进行匹配，完成齐套检查；
模块N2.4：齐套检查通过后，调度输送设备运送工件，同时管控系统将生产任务下发给自动化系统；
所述齐套检查的参数包括：刀具匹配和刀具寿命、NC程序匹配和工装匹配；
模块N2.5：生产任务下发后，自动化系统完成发送进站信号和物料号给管控系统；管控系统进行加工就绪校验，检验物料是否匹配；
模块N2.6：加工就绪校验成功后，根据产线任务列表进行换产准备校验，完成换产准备校验，同时自动化系统给管控系统开始作业信号开始作业；
模块N2.7：完成作业后，获取下一节点信息；
模块N2,8：判定下一节点信息，当下一节点存在缓存区，则调度物流输送到缓存区；当下一节点不存在缓存区，则等待下一节点调度物流设备拉取物料；根据下一个节点信息，将工件运送至不同的地方，完成工件出站；
模块N2.9：工件出站后，更新任务状态，确认下一节点。
具体地，如图4所示，所述换产准备的逻辑判定包括：按照时间排序，优先获取上一条生产任务物料号相同的数据，如果列表中没有相同物料号数据，则返回第一条数据(查询任务规则待定)。
当前生产任务与上一条生产任务工艺配方中的换产要素进行匹配，当不匹配时，则生成换产任务，并执行换产任务，同时查询对应的换产准备是否生成并已经执行完成，同时更新节点状态；当匹配时，则不需要生成换产任务，执行齐套检查；
所述齐套检查的逻辑判定包括：根据当前节点任务队列查询，生产类型与当前节点工艺配方是否匹配；当不匹配时，则需要等待设备就绪或者进行人工干预，再进行齐套检查；当匹配时，则完成了齐套检查。
具体地，所述换产准备校验的逻辑判定包括：节点执行当前任务时，需要根据产线任务列表判定是否需要执行换产，获取产线列表中与当前执行任务物料号不相同的下一个任务进行判定，判定当前执行的任务节点是否在下一个任务的工艺路线中，如果存在，则当前任务节点与下一个任务节点配置的工艺配方中的换产要素进行匹配，当换产要素不匹配时，则需要进行换产；
当需要换产时，则根据换产准备时间和当前节点的生产节拍时间，配置动态规则触发换产准备；换产准备时间/生产节拍时间=提前任务数；获取提前任务数所对应的任务号与当前的任务号进行匹配，当一致时，则启动换产准备；当不一致时，则完成作业，并获取下一个节点信息；
所述获取下一节点信息的逻辑判定包括：判断当前生产任务是否为抽检件，当当前生产任务属于抽检件时，则属于抽检流程；当当前生产任务不属于抽检件时，则根据预设的工艺模型获取下一节点，同时插入一条数据到下一节点的生产队列。
所述工艺模型是根据所制造的工件任务类型，在满足节拍、质量等工艺要求下，制定工艺路线及选取所需要的设备、工装、夹具、刀具、物料辅料，组成工艺模型；
具体地，换产的提前准备生产队列数是基于动态重构的柔性换产的计算算法，整条生产加工流程及换产准备的判定条件而定；
换产准备校验模块S1：当整条产线的管控系统中出现不同的生产队列时，进行换产准备校验；
提前准备生产队列个数模块S2：当完成换产准备校验成功后，基于动态重构的柔性换产的计算算法，得到换产的提前准备生产队列个数，可以豁免节拍与节拍之间的等待时间；
调用换产指令模块S3：根据换产的提前准备生产队列个数，管控系统提前发出换产准备指令，调用换产指令，例如：当前一个工位加工序列达到指定的步数时，调用AGV小车提前搬运对应工艺参数中夹具等，完成柔性换产生产线构建；
所述提前准备的生产队列个数即提前的换产准备出发的时间。
具体地，所述换产准备校验模块S1中整条产线的管控系统包括预设数量的生产序列，生产序列中包括不同的零件；
所述换产准备校验包括：当当前生产队列中零件的指针地址与下一个生产队列的首地址的距离个数等于预设值时，换产准备校验成功；当当前生产队列中零件的指针地址与下一个生产队列的首地址的距离个数大于预设值时，换产准备校验失败，继续正常的生产作业，进行下一个节点生产任务队列，更新任务状态，继续循环。
具体地，所述提前准备生产队列个数模块S2中动态重构的柔性换产的计算算法包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
（1）。
提前准备的生产队列个数就是提前准备的时间，在管控系统的生产队列中，提前在前一个工件生产队列对应计算的个数发出换产准备指令；
换产的提前准备生产队列数可以通过生产队列个数来刻画提前准备的时间，如果只是利用生产经验固化提前准备时间，不符合所述的柔性生产；
具体地，所述提前准备的生产队列个数在（n-1）A和nA之间，管控系统会在结束产品A批次之前n个生产等待序列数发出换产准备指令；
当提前准备的生产队列个数非常小（小到与实际不相符合时）可以考虑给它增加到某个固定值来确保与实际的可行性相符合。
具体地，所述调用换产指令模块S3包括：根据换产的提前准备生产队列个数，管控系统根据前一个工位加工序列达到预设的步数时，发出换产准备指令，管控系统调用PLC系统和WMS系统进行换产准备。
我们的管控系统是整条产线的控制中心，但是，我们的PLC系统和WMS系统（用于管理AGV）两个系统是独立的，但是均和管控系统进行通讯，具体的一些操作指令我们不会在管控系统中进行发出，而是大致告诉PLC或者WMS一些需求，然后两个系统进行详细的操作，如图6所示。
实施例2
实施例2是实施例1的变化例
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种制造执行系统与产线一体化虚拟调试方法，参见图1所示，该方法包括：
步骤S01:判断虚拟PLC程序是否与真实的PLC程序的控制结果相同,参见图2所示；
步骤S02:用编写的虚拟PLC程序控制虚拟产线运行，如果虚拟产线的产能、节拍和工艺等信息与设计产线的相同，则说明所述的虚拟PLC程序与真实的PLC程序控制结果相同；
步骤S03:若制造执行系统控制下的虚拟产线的产能、节拍和工艺等信息与所设计的产线不同，则根据不同点逐步修改虚拟PLC程序，完成后转到步骤S02,直到所述的虚拟PLC程序与真实的PLC程序控制结果相同时转到步骤S04;
由此可见，在本实施例中，调试虚拟PLC程序的前提时所搭建的虚拟工厂产线必须与所设计的产线的所有特性一致。
步骤S04:用上述调试好的虚拟PLC程序调试制造执行系统；
参见图1所示，上一实施例步骤S04具体可以下面步骤S05～S09，具体如下：
步骤SO4:利用虚拟调试软件中已经定义好的接口，连接待调试的制造执行系统与所用的虚拟调试软件；
步骤S05:待调试的制造执行系统向虚拟PLC程序下发加工指令；
步骤S06:虚拟PLC程序接收到加工指令后控制虚拟产线模型运行；
步骤S07:判断虚拟产线与所设计的产线的产能、节拍和工艺等信息是否相同；
步骤S08:若虚拟产线与所设计的产线的产能、节拍和工艺等信息相同，则待调试的智能制造系统符合生产管理的要求，可用于对实际生产线的控制管理；
步骤S09:若虚拟产线与所设计的产线的产能、节拍和工艺等信息不相同，则，则对制造执行系统进行整改，完成后转到步骤S08,直到虚拟产线与所设计的产线的产能、节拍和工艺等信息相同为止。
实施例3
实施例3是实施例1的变化例
针对柔性换产生产线制造执行系统生产队列，以所述动态重构的形式对生产序列进行构建，提高生产效率。如图5所示，
进一步地，所述的根本做法在于，所述的整条产线的管控系统中有若干的生产序列，这些生产序列中有不同的零件A、B等。
进一步地，当加工完A的时候再加工B，我们就需要小幅度更换生产工艺配方，如果是人为更换，可能对于笨重的夹具人力不可及，我们就需要AGV来搬运夹具等换产准备。
进一步地，如果只是等待A产品的加工完毕，再在管控系统中发出换产准备指令，两个节拍之间就会增加无效等待时间，降低生产效率。
进一步地，本发明内容就是消除所述的这个节拍之间的无效时间，具体的公式是：
提前的生产序列数=换产准备时间T/生产当前产品的节拍时间
进一步地，这样提前在所述的管控系统中，在提前的生产序列数时发出换产准备指令，调用AGV换产指令。进一步地，当提前的生产序列数在（n-1）A和nA之间，管控系统就会在结束产品A批次之前n个生产等待序列数发出换产准备指令。
这其中不排除所述的提前的生产序列数小于1的情况，进一步地，当在生产A批次最后一个生产序列时，就要发出换产准备指令了，我们需要提前知道这个换产准备的时间t，然后在生产加工A结束前时间t管控系统发出指令开始换产准备，这样刚好做到正好，不会散耗节拍之间的时间，也不占用AGV在换产准备时的无效等待，提高AGV的利用率。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种制造执行系统与产线一体化虚拟调试的方法，其特征在于，包括：
步骤M1：根据真实产线的设计要求，编写虚拟PLC程序；
步骤M2：利用虚拟调试的方式调试虚拟PLC程序；
步骤M3：制造执行系统下发指令控制虚拟PLC程序；
步骤M4：用虚拟PLC程序控制工厂产线的虚拟模型；
步骤M5：根据设计的真实产线，判断工厂产线的虚拟模型的运行结果是否需要对制造执行系统进行调试和整改，直至工厂产线的虚拟模型的运行结果与设计的真实产线相一致；
所述工厂产线的虚拟模型是对工厂产线的各个设备包括设备的动作、设备的信号特性进行正确的定义，利用虚拟PLC程序控制所建立的工厂产线的虚拟模型；
所述步骤M2包括：判断虚拟PLC程序与真实的PLC程序控制效果是否相同，对虚拟PLC程序进行整改和调试；
所述步骤M5包括：虚拟测试软件与制造执行系统连接，判断工厂产线的虚拟模型的虚拟产线与所设计的真实产线信息是否相同，当虚拟产线与所设计的真实产线信息不相同时，则对制造执行系统进行整改和调试，重复执行步骤M3，直至虚拟产线与所设计的产线的信息相同。
2.根据权利要求1所述的制造执行系统与产线一体化虚拟调试的方法，其特征在于，所述步骤M2包括：根据工厂产线的虚拟模型的虚拟产线与设计的真实产线信息是否相同，当虚拟产线与设计的真实产线信息不相同时，则利用虚拟调试的方式调试虚拟PLC程序。
3.根据权利要求1所述的制造执行系统与产线一体化虚拟调试的方法，其特征在于，所述对虚拟PLC程序进行整改和调试包括用虚拟调试的方法根据不同点逐步修改虚拟PLC程序。
4.根据权利要求1所述的制造执行系统与产线一体化虚拟调试的方法，其特征在于，所述步骤M4包括：虚拟PLC程序根据制造执行系统的指令控制工厂产线的虚拟模型中每一台虚拟产线设备的运行。
5.根据权利要求1所述的制造执行系统与产线一体化虚拟调试的方法，其特征在于，虚拟模型的运行结果与设计的真实产线相一致包括：与设计的真实产线信息的节拍信息、产能信息、工艺信息相一致。
6.一种制造执行系统与产线一体化虚拟调试的系统，其特征在于，包括：
模块M1：根据真实产线的设计要求，编写虚拟PLC程序；
模块M2：利用虚拟调试的方式调试虚拟PLC程序；
模块M3：制造执行系统下发指令控制虚拟PLC程序；
模块M4：用虚拟PLC程序控制工厂产线的虚拟模型；
模块M5：根据设计的真实产线，判断工厂产线的虚拟模型的运行结果是否需要对制造执行系统进行调试和整改，直至工厂产线的虚拟模型的运行结果与设计的真实产线相一致；
所述工厂产线的虚拟模型是对工厂产线的各个设备包括设备的动作、设备的信号特性进行正确的定义，利用虚拟PLC程序控制所建立的工厂产线的虚拟模型；
所述模块M2包括：判断虚拟PLC程序与真实的PLC程序控制效果是否相同，对虚拟PLC程序进行整改和调试；
所述模块M5包括：虚拟测试软件与制造执行系统连接，判断工厂产线的虚拟模型的虚拟产线与所设计的真实产线信息是否相同，当虚拟产线与所设计的真实产线信息不相同时，则对制造执行系统进行整改和调试，重复执行模块M3，直至虚拟产线与所设计的产线的信息相同。
7.根据权利要求6所述的制造执行系统与产线一体化虚拟调试的系统，其特征在于，所述模块M2包括：根据工厂产线的虚拟模型的虚拟产线与设计的真实产线信息是否相同，当虚拟产线与设计的真实产线信息不相同时，则利用虚拟调试的方式调试虚拟PLC程序。
8.根据权利要求6所述的制造执行系统与产线一体化虚拟调试的系统，其特征在于，所述对虚拟PLC程序进行整改和调试包括用虚拟调试的方法根据不同点逐步修改虚拟PLC程序。
9.根据权利要求6所述的制造执行系统与产线一体化虚拟调试的系统，其特征在于，所述模块M4包括：虚拟PLC程序根据制造执行系统的指令控制工厂产线的虚拟模型中每一台虚拟产线设备的运行。
10.根据权利要求6所述的制造执行系统与产线一体化虚拟调试的系统，其特征在于，虚拟模型的运行结果与设计的真实产线相一致包括：与设计的真实产线信息的节拍信息、产能信息、工艺信息相一致。
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