CN111695853A - 一种面向模具智能生产的物料信息追踪方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向模具智能生产的物料信息追踪方法，该方法通过以下步骤实现：结合模具智能生产线的离散加工特点设计构建模具物料信息追踪系统，系统包含被检测模块、读写模块、检测模块和回收模块；根据模具制造工艺和生产管理需求制定RFID标签编码规则；建立模具动态信息数据库和模具入库数据库用于存储与管理信息；开发模具物料追踪系统的上位机软件设置相应的读写与分析功能；基于上述步骤制定模具物料信息追踪的操作流程；采用本发明所述的方法，可以实现模具智能生产线中模具信息的动态追踪，从而为生产调度以及动态扰动信息提供数据支持，提高生产效率并降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及车间动态管理领域，具体涉及一种面向模具智能生产的物料信息追踪方法。
背景技术
在过去的几十年里，随着经济的快速发展，模具行业发展迅速，产值持续增长。模具为家电、电子、通讯、医疗、航空航天等领域提供了重要的产品和配件，应用领域广阔。随着产业结构逐步转型升级、高档产品比重逐步加大、基础配套服务功能不断完善，模具车间的正朝着智能化的方向发展。
模具智能生产模型属于典型的非连续、多工序、跨工位的离散制造模式，由于生产过程工艺复杂、模具物料规格繁多，模具在制品会流经于车间的不同机床与工位之间。对于智能化车间来说，传统的以人工记录为主的信息采集法显然无法实现物料信息追踪的实时性，严重影响智能化车间生产管控。对于趋向于个性化服务的制造业，更是无法应对订单需求扰动等动态因素。
RFID技术在各个领域已存在广泛的应用，如仓库、工厂、停车场、办公室等。但工厂中往往采用工人手持RFID扫描枪的形式进行物料的识别，往往不能将数据合理的利用。如何利用RFID技术进行物料动态信息的追踪，并服务于生产管控中心的物流调度成为了研究的重点内容。
发明内容
本发明提出的一种面向模具智能生产的物料信息追踪方法在考虑了物料追踪所需要构建的各模块组成的基础上，提出了基于TCP/IP的网络架设方法，并结合模具生产的特点设计了动态标签编码。
一种面向模具智能生产的物料信息追踪方法，主要包含以下的步骤：
步骤1：结合模具智能生产线的特点设计构建模具物料信息追踪系统
结合模具智能生产线的离散加工的特点、生产管理对于物料追踪的需求和生产车间的物流与设备的情况，基于RFID技术设计构建模具物料信息追踪系统。所述模具物料信息追踪系统包含被检测模块、读写模块、检测模块与回收模块。所述被检测模块包括模具物料与RFID抗金属标签。所述读写模块包含RFID读写器、高频天线、工控机、以及上位机软件。所述检测模块包含模具加工设备、RFID扫描仪、工控机、数据分析软件以及模具动态信息数据库。所述回收模块包含RFID读写器、工控机、模具入库数据库以及回收人员。所述各RFID相关设备通过网线集线器连接至同一台工控机中，通过TCP/IP协议进行通讯。
步骤2：根据模具制造工艺和生产管理需求制定RFID标签编码规则
根据模具制造工艺特点与生产管理需求，整理所需追踪的数据名称及数据类型，设计模具材料编码表、模具类型编码表、机床设备编码表。由于RFID标签的可写入位数为24位，设计编码组成包括订单号(包含日期、材料和类型)、模具加工数量、所需加工机器、质检人员编号、质检合格编号共计24位。其中一个编码示例为：03220502 01 010307090 0501。
步骤3：建立模具动态信息数据库和模具入库数据库用于存储与管理信息
建立模具动态信息数据库和模具入库数据库，所述模具动态信息数据库作为物料追踪系统与生产管理平台之间的数据桥梁，其负责动态信息的存储与管理，并提供重要生产信息用于上层生产管理系统。所述模具入库数据库用于存放已加工完成的模具信息，用于后期查询与调用。
步骤4：开发模具物料追踪系统的上位机软件并设置相应的读写与分析功能
开发物料追踪系统的上位机软件，所述上位机软件包含设备通讯模块、信息读写模块、动态分析模块和综合设置模块。所述通讯模块通过TCP/IP协议连接工控机与RFID读写设备，用户将通过设备IP、端口号、DNS地址等信息将RFID设备与工控机成功通讯。所述信息读写模块用于显示与修改所检测物料上标签的存储信息，读写类功能采用ASC2码的形式进行数据的收发与修改。所述动态分析模块具有工位超时分析与工位压货分析的主要功能，通过相邻工序设备上扫描仪的检测时间和读取次数分别判断工位是否超过最长逗留时间和工位是否出现在制品堆积数量。所述综合设置模块主要用于用户调整RFID设备功能，包含识别模式、识别频率、识别位数等设置。
步骤5：基于上述步骤制定模具物料信息追踪的操作流程
将所述物料追踪系统各模块中的设备安装在车间中，其中在车间的出入口各安装一台RFID读写器，RFID扫描仪安装于机床设备的床体侧面，工控机放置于车间的管控中心，物料追踪上位机软件安装于工控机内。各设备进行通讯，设置RFID读写器和扫描仪的主要参数。
模具物料进入加工车间之前，工作人员将抗金属标签粘贴在模具物料的表面，形成被检测系统后进入车间。
模具物料经过车间入口的读写系统，RFID读写器识别模具物料上的抗金属标签并进行标签值的写入。
模具加工开始，当物料经过各工序机床时通过RFID扫描仪识别物料上的抗金属标签并读取信息存储于动态追踪数据库中，通过物料追踪上位机软件可查看物料在车间中的具体位置信息以及物流分析信息。
模具加工完成后进行质量检测并通过车间出口处的回收模块，对于质检合格的模具，RFID读写器将读取完整加工信息并存储于模具入库数据库，随后进行标签内信息的清洗并由工作人员回收模具标签，模具离开车间后入库存储。对于质检不合格的模具，RFID将次品标记信息写入标签，模具将单独存放，进行返工修整时可再次识别标签信息进行决策。
本发明通过分析模具智能化生产过程的特点，创建了用于物料动态追踪的各模块、架设了车间网络系统、制定了追踪编码规则并设计了上位机软件的功能和界面。与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
(1)根据模具智能化生产车间的特点，设计创建了用于物料信息追踪的被检测模块、读写模块、检测模块与回收模块。基于TCP/IP协议，构建了模具智能化车间用于物料信息追踪的网络系统，说明了各组件间的连线方式。
(2)建立用于存储和管理的模具动态信息数据库和模具入库数据库作为物料追踪系统与生产管理平台之间的桥梁。
(3)结合模具在制品的特点，制定所追踪物料信息的编码规则及内容，可以实时识别模具材料、类型、加工机器、质量等关键信息。
(4)结合模具智能化车间的管控需求，设计了用于模具物料追踪的上位机软件功能及界面，可用于模具智能化车间的生产分析与扰动检测，数据还可用于生产调度。
(5)结合物料追踪系统、车间网络架设、上位机软件和数据库等内容制定模具物料信息追踪流程。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对于本发明进一步阐述。
图1是面向模具智能生产的物料信息追踪方法的流程图；
图2是模具物料信息追踪系统的组成图；
图3是模具物料信息追踪系统的网络架设图；
图4是RFID标签的编码规则图；
图5是模具物料信息追踪流程图；
具体实施方式
本发明中不仅结合模具智能化车间设计构建了模具物料信息追踪系统、车间网络架设，还建立了用于数据存储与管理的数据库，制定了RIFD标签编码内容及规则，开发了用于信息分析与处理的上位机软件，以很好地实现车间调度排产的管理。下面结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述。
如图1所示，本发明所提出的一种面向模具智能生产的物料信息追踪方法主要分为五个步骤：
步骤1：结合模具智能生产线的特点设计构建模具物料信息追踪系统
结合模具智能生产线的离散加工的特点、生产管理对于物料追踪的需求和生产车间的物流与设备的情况，基于RFID技术设计构建实现模具物料信息追踪系统。模具物料信息追踪系统如图2所示，包含被检测模块、读写模块、检测模块与回收模块。所述被检测模块作为物料信息追踪的载体用于物料信息的存储与发送，包括模具物料与RFID抗金属标签，RFID抗金属标签采用粘贴的方式附着于模具物料的表面。所述读写模块包含RFID读写器、高频天线、工控机、以及上位机软件，RFID读写器与连接高频连接以发送指令。所述检测模块包含模具加工设备、RFID扫描仪、工控机、数据分析软件以及模具动态信息数据库。所述回收模块包含RFID读写器、工控机、模具入库数据库以及回收人员。模具物料信息追踪系统的网络架设如图3所示，各RFID读写器、RFID扫描仪通过网线连接至工控机并通过TCP/IP协议进行通讯连接，其中工控机的网线通过集线器后连接至各设备。
步骤2：根据模具制造工艺和生产管理需求制定RFID标签编码规则
根据模具制造工艺特点与生产管理需求，整理所需追踪的数据名称及数据类型，将所需数据按照一定规则进行编码以便写入RFID标签中以供识别。为便于识别，设计模具材料编码表(如01代表钢、02代表铝合金)、模具类型编码表(如01代表塑胶桶、02代码手机壳)、机床设备编码表(如01代表开粗机、03代表精加工机)。由于RFID标签的可写入位数为24位，如图4所示，设计编码组成包括订单号(由日、材料、类型组成)、模具加工数量、所需加工机器、质检人员编号、质检合格编号共计24位。其中一个编码示例为：03220505 010103070900 0501。
步骤3：建立模具动态信息数据库和模具入库数据库用于存储与管理信息
建立模具动态信息数据库和模具入库数据库，所述模具动态信息数据库作为物料追踪系统与生产管理平台之间的数据桥梁，其负责动态信息的存储与管理，并提供重要生产信息用于上层生产管理系统。所述模具入库数据库用于存放已加工完成的模具信息，用于后期查询与调用。模具动态信息数据库字段包含：订单编号、模具材料、模具种类、模具所需加工机床、模具的编号、模具各机床加工时间、模具各机床加工参数。模具入库数据库字段包含：订单编号、模具材料、模具种类、模具的编号、模具质量、加工完工时间、交货期。
步骤4：开发模具物料追踪系统的上位机软件并设置相应的读写与分析功能
开发基于RFID技术的物料追踪系统的上位机软件，所述上位机软件包含设备通讯模块、信息读写模块、动态分析模块和综合设置模块。所述通讯模块通过TCP/IP协议连接工控机与RFID读写设备，用户将通过设备ID、端口号、DNS地址等信息将RFID设备与工控机成功通讯。所述信息读写模块用于显示与修改所检测物料上标签的存储信息，读写类功能采用ASC2码的形式进行数据的收发与修改。所述动态分析模块具有工位超时分析与工位压货分析主要功能，通过相邻工序设备上读写器的检测时间和读取次数分别判断工位是否超过最长逗留时间和工位是否出现在制品堆积数量。所述综合设置模块主要用于用户调整RFID设备功能，包含识别模式、识别频率、识别位数等设置。
步骤5：依照上述步骤的成果制定模具物料信息追踪的操作流程
将所述物料追踪系统各模块中的设备安装在车间中，其中在车间的出入口各安装一台RFID读写器，RFID扫描仪安装于机床设备的床体侧面，工控机放置于车间的管控中心，物料追踪上位机软件安装于工控机内。各设备进行通讯，设置RFID读写器和扫描仪的主要参数。
如图5所示，模具物料信息追踪的流程为：
模具物料进入加工车间之前，工作人员将抗金属标签粘贴在模具物料的表面，形成被检测系统后进入车间。
模具物料经过车间入口的读写系统，RFID读写器识别模具物料上的抗金属标签并进行标签值的写入。
模具加工开始，当物料经过各工序机床时通过RFID扫描仪识别物料上的抗金属标签并将标签信息存储于动态追踪数据库中，通过物料追踪上位机软件可查看物料在车间中的具体位置信息以及物流动态。当模具离开机床时，将加工信息简码写入标签内。
模具加工完成后进行质量检测并通过车间出口处的回收模块，对于质检合格的模具，RFID读写器将读取完整加工信息并存储于模具入库数据库，随后进行标签内信息的清洗并由工作人员回收模具标签，模具离开车间后入库存储。对于质检不合格的模具，RFID将次品标记信息写入标签，模具将单独存放，进行返工修整时可再次识别标签信息进行决策。
Claims (7)
1.一种面向模具智能生产的物料信息追踪方法，其特征在于：实现该方法包含如下步骤
步骤1：结合模具智能生产线的特点设计构建模具物料信息追踪系统；
步骤2：根据模具制造工艺和生产管理需求制定RFID标签编码规则；
根据模具制造工艺特点与生产管理需求，整理所需追踪的数据名称及数据类型，设计模具材料编码表、模具类型编码表、机床设备编码表；由于RFID标签的可写入位数为24位，设计编码组成包括订单号、模具加工数量、所需加工机器、质检人员编号、质检合格编号共计24位；
步骤3：建立模具动态信息数据库和模具入库数据库用于存储与管理信息；
建立模具动态信息数据库和模具入库数据库，所述模具动态信息数据库作为物料追踪系统与生产管理平台之间的数据桥梁，负责动态信息的存储与管理，并提供生产信息用于上层生产管理系统；所述模具入库数据库用于存放已加工完成的模具信息，用于后期查询与调用；
步骤4：开发模具物料追踪系统的上位机软件并设置相应的读写与分析功能；
开发物料追踪系统的上位机软件，所述上位机软件包含设备通讯模块、信息读写模块、动态分析模块和综合设置模块；
步骤5：基于上述步骤制定模具物料信息追踪的操作流程；
将所述物料追踪系统各模块中的设备安装在车间中，其中在车间的出入口各安装一台RFID读写器，RFID扫描仪安装于机床设备的床体侧面，工控机放置于车间的管控中心，物料追踪上位机软件安装于工控机内；各设备进行通讯，设置RFID读写器和扫描器的参数。
2.根据权利要求1所述的一种面向模具智能生产的物料信息追踪方法，其特征在于：模具物料信息追踪系统包含被检测模块、读写模块、检测模块与回收模块；所述被检测模块包括模具物料与RFID抗金属标签；所述读写模块包含RFID读写器、高频天线、工控机、以及上位机软件，RFID读写器通过射频连接器连接高频天线，工控机通过网线连接RFID读写器，上位机软件配置于工控机中；所述检测模块包含模具加工设备、RFID扫描仪、工控机、数据分析软件以及模具动态信息数据库，工控机通过网线连接RFID扫描器，数据分析软件以及模具动态信息数据库配置于工控机中；所述回收模块包含高频天线、RFID读写器、工控机、模具入库数据库以及回收人员RFID读写器通过射频连接器连接高频天线，工控机通过网线连接RFID读写器，模具入库数据库配置于工控机中；所述各RFID相关设备通过网线集线器连接至同一台工控机中，通过TCP/IP协议进行通讯。
3.根据权利要求1所述的一种面向模具智能生产的物料信息追踪方法，其特征在于：步骤5中，模具物料进入加工车间之前，工作人员将抗金属标签粘贴在模具物料的表面，形成被检测系统后进入车间。
4.根据权利要求1所述的一种面向模具智能生产的物料信息追踪方法，其特征在于：步骤5中，模具物料经过车间入口的读写系统，RFID读写器识别模具物料上的抗金属标签并进行标签值的写入。
5.根据权利要求1所述的一种面向模具智能生产的物料信息追踪方法，其特征在于：步骤5中，模具加工开始，当物料经过各工序机床时通过RFID扫描仪识别物料上的抗金属标签并读取信息存储于动态追踪数据库中，通过物料追踪上位机软件可查看物料在车间中的具体位置信息以及物流动态。
6.根据权利要求1所述的一种面向模具智能生产的物料信息追踪方法，其特征在于：步骤5中，模具加工完成后进行质量检测并通过车间出口处的回收模块，对于质检合格的模具，RFID读写器将读取完整加工信息并存储于模具入库数据库，随后进行标签内信息的清洗并由工作人员回收模具标签，模具离开车间后入库存储；对于质检不合格的模具，RFID将次品标记信息写入标签，模具将单独存放，进行返工修整时可再次识别标签信息进行决策。
7.根据权利要求1所述的一种面向模具智能生产的物料信息追踪方法，其特征在于：步骤4中，所述通讯模块通过TCP/IP协议连接工控机与RFID设备，用户将通过设备IP、端口号、DNS地址信息将RFID设备与工控机成功通讯；所述信息读写模块用于显示与修改所检测物料上标签的存储信息，读写类功能采用ASC2码的形式进行数据的收发与修改；所述动态分析模块具有工位超时分析与工位压货分析功能，通过相邻工序设备上扫描仪的检测时间和读取次数分别判断工位是否超过最长逗留时间和工位是否出现在制品堆积数量；所述综合设置模块用于用户调整RFID设备功能，包含识别模式、识别频率、识别位数设置。
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