CN111898979A - 一种基于互联网的工业创新实践中心系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于互联网的工业创新实践中心系统，包括实训管控层、设备层、智能网络层以及工厂云，实训管控层；其用于生成生产任务，设备层包括计划控制台、生产线体、模拟产品、物料配送单元、储存单元，用于生产任务的实施，智能网络层包括物联网单元、暗灯系统硬件、SPS分拣指示单元、SPS智能小车、传感数据终端以及产线看板单元，用于提供网络平台支撑，工厂云，工厂云包含生产组织单元、质量控制单元、仓储配送单元，用于执行生成的计划任务。本发明结融合制造执行系统、工业网络、物联网络以及智能装备，提供了基于工业互联网的创新实践中心，能够提供真实的教学模拟环境，具有良好的教学效果。
Description
技术领域
本发明涉及工业实训领域，尤其涉及一种基于互联网的工业创新实践中心系统。
背景技术
目前，随着智能制造、协同制造、云制造应用的深入，工业互联网日趋成为制造信息化的核心平台。一方面，工业互联网强化了与客户关系管理、供应链管理、产品生命周期管理等横向协同，一方面工业互联网深化了与企业资源计划、过程控制系统、物联网络、智能装备等的纵向连接。工业互联网越来越成为制造的信息枢纽，构成新制造的基础
工业互联网的网络化、智能化、柔性化优势，使之与制造工程、精益生产、供应链物流、云物大智等制造相关领域的专业技术融合越来越紧密。企业的工程设计、商务采购、生产组织、设备管理、质量控制、物流配送等，都融入了工业互联网体系与技术，不再是孤立的专业应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种型腔坩埚浇铸系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于互联网的工业创新实践中心系统，包括实训管控层、设备层、智能网络层以及工厂云。
实训管控层；其用于生成生产任务。
设备层包括计划控制台、生产线体、模拟产品、物料配送单元、储存单元，用于生产任务的实施。
智能网络层包括物联网单元、暗灯系统硬件、SPS分拣指示单元、SPS智能小车、传感数据终端以及产线看板单元，用于提供网络平台支撑。
工厂云，工厂云包含生产组织单元、质量控制单元、仓储配送单元，用于执行生成的计划任务。
其中，生产组织单元包含作业计划管理模块、产品跟踪模块、暗灯系统模块、自主保全模块、工位文档管理模块，用于实现生产计划内的分配。
质量控制单元，其用于质量确认作业、合格率分析、缺陷分析以及产品质量档案的生成。
仓储配送单元包括物料拉动模块、排序送料模块、SPS配送模块、物料存储模块以及产品存储模块；其用于实现物料的转移。
优选的，物联网单元基于LoRa技术的广域网络，以用于实现工业设备之间信息网络连接，其包含网络基站、电流、温度等数字传感终端。
SPS分拣指示单元基于PLC开发，以用于实现SPS配送物料的分拣控制。
SPS智能小车基于单片机开发，以用于模拟工业机器人AGV实现SPS物料上线运输。
产线看板单元基于android平台开发，以用于在线显示生产线工位暗灯、质量缺陷、自主点检等信息的看板系统。
优选的，所述物料配送单元包括线旁料架以及SPS排序配送平台，其中，SPS排序配送平台用于智能小车寻迹配送和存放。
优选的，所述储存单元包括物料接收配送架、产品存储架，分别用于接收物料和储存产品。
优选的，作业计划管理模块用于进行车间作业计划编排和生产派工的信息系统，以实现计划排程、产品条码管理、计划监控。
产品跟踪模块用于对产品生产进程进行跟踪的系统，以实现跟踪作业、生产进度、节拍管理，产品跟踪档案。
暗灯系统模块包含暗灯主控程序、看板管理程序以及暗灯管理APP程序，以实现发现问题时请求管理支持并快速做出响应。
自主保全管理模块用于预防性维护，预防性维护包括清洁、检查、润滑，以实现工位点检项目设置、点检信息查询功能。
工位文档管理模块用于对标准化操作单、全员生产维修操作单、工位质量检验标准、工位5S标准进行管理，以实现文档采编、文档查询等功。
优选的，质量控制单元包括质量确认模块以及统计模块，分别实现质量确认作业、合格率分析、缺陷分析以及生成产品质量档案。
优选的，物料拉动模块，用于按照缺件补充机制进行物料配送，以实现扫描功能、生成物料拉动配送清单和物料拣选清单等功能。
排序送料模块，用于根据产品上线信息计算相应的装配物料，通知配送员按序装箱并送往对应工位、显示配送完成情况。
SPS配送模块，用于根据产品上线信息计算并生成物料拣选配送清单，提示配送员及时拣货，并由SPS运输工具按序送到工位，以实现物料拣选清单显示、物料拣选状态确认、配送工位信息显示。
物料存储模块，用于扫描物料码以获取物料存储位置信息，物料存储位置信息至少包含有物料名称，装箱数，地址、入库数量、出库数量。
产品存储模块，用于与产品跟踪单元结合，以自动实现产品出入库。
优选的，计划控制台用于生成计划的编制、发布以及监控，以实现实训作业计划排程、生产排工以及执行监督，其至少包含有计划排程电脑、产品二维码打印机、质量跟踪看板、生产跟踪看板。
优选的，设置于一室内场地内。
本发明的有益效果是：
本发明是一个以工厂云为核心，融合制造执行系统、工业网络、物联网络，以及智能装备等应用，以提供基于工业互联网的创新实践中心。本发明的制造执行系统采用基于云技术的工厂云平台，涵盖生产组织、质量控制，以及物流等业务领域。
本发明物联技术是工业互联网的基础。集成了基于LoRa技术的广域网络、PLC技术、单片机技术等，搭建智能网络系统，为基于工业互联网的智能制造应用提供平台支撑。
本发明为体现所学即所用的原则，创新中心的工业互联网核心系统工厂云源自企业实应用的互联网软件，应用场景、系统结构、软件功能等都完全从企业应用移植。从而保障学习过程与企业实践的无缝链接。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的图1的局部结构示意图；
具体实施方式
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。
实施例
参见图1、图2，一种基于互联网的工业创新实践中心系统，包括实训管控层、设备层、智能网络层以及工厂云。
实训管控层；其用于生成生产任务。其中，实训管控层利用设备层中的计划控制台进行工作。计划控制中心用于实训作业计划排程、生产排工，以及执行监督。主要包含计划排程电脑、产品二维码打印机、质量跟踪看板、生产跟踪看板等。
设备层包括计划控制台、生产线体、模拟产品、物料配送单元、储存单元，用于生产任务的实施。其中，模拟产品根据行业特点提供模拟小车、模拟手机、迷你风扇等。
本装置中，生产线体用于模拟产品装配过程。主要硬件包括：1.生产工位；2.上线工位、质量确认工位；3.流水线；4.工位栏板。
智能网络层包括物联网单元、暗灯系统硬件、SPS分拣指示单元、SPS智能小车、传感数据终端以及产线看板单元，用于提供网络平台支撑。
其中，传感数据终端用于采集工厂现场温度、湿度、电源电压、电流的传感装置。1.交流电流变送器传感器：电压电量输出4-20mA(支持数模转换)；2.直流电压变送器传感器：电压电量输出4-20mA(支持数模转换)；3.温湿度变送器rs485：支持数模转换。
工厂云，工厂云包含生产组织单元、质量控制单元、仓储配送单元，用于执行生成的计划任务。
工厂云是工业互联网的核心软件，贯彻从生产计划下达到产品交付全过程。实现现场管理数字化、标准化、流程化，从而支持高效的现场控制、数据决策，以及持续改进的数字工厂实训系统。
其中，生产组织单元包含作业计划管理模块、产品跟踪模块、暗灯系统模块、自主保全模块、工位文档管理模块，用于实现生产计划内的分配。
本方案中的工厂云系统，可以实际运用于生产制造企业生产与物流管理，同时也可以用于学生实训。学生可以完成制造企业基础数据的设定，通过实训数据的设定与管理，让学生全面掌握精益生产工位应用的方法和流程。
内容如下：
1.基础数据设置与管理
(1)生产流程：可以根据不同生产企业的实际流程和工艺，创建完整的生产流程，让学生掌握不同类型生产企业的生产流程；(2)车间/部门：可以根据不同生产企业的车间和部门设置，创建生产车间和部门，让学生掌握现代制造企业的组织结构；(3)跟踪结点：可以根据不同生产企业数据采集和质量控制的要求，完成跟踪结点的设置，让学生掌握跟踪设置的必要性和技巧；(4)产品族/汽车零部件/包装：可以根据汽车制造企业生产的产品族及汽车零部件使用情况，完成产品族和汽车零部件的设置、完成生产制造企业工业包装设置，让学生掌握工业包装标准化及原理。
2.生产控制数据设置
(1)自主保全：根据实训室实际点检项目，完成点检类别、点检项目、阶段、频次、频数、操作方法的设置；(2)暗灯系统：根据实训室暗灯实际，完成暗灯服务器及工位物料、设备、操作、质量、急停的暗灯类型设置；(3)统计过程控制：根据实训室实际控制参数，完成装配内容、统计过程控制名称、单位、上限、下限、样本容量、子组数目、目标Cpk相关数据设置；(4)工位文档管理：根据工位具体情形设置工位5S、标准化操作、安全人、一分钟质检等数据设置。
工位文档管理模块是基于互联网+工位文档管理模式，无需工位专门安装电脑，学生现场用手机扫描工位二维码，管理工位文档。其主要包括：1.工位文档管理后台设置：将《安全人》、《标准化操作单》、《工位5S标准》等文档按照一定的数据格式录入系统；2.工位文档管理功能：实现工位现场扫码学习工位文档，所见即所得。
3.物流数据设置
(1)BOM设置：完成产品物料清单设置，让学生了解BOM结构原理；(2)仓储及包装的设置，让学生掌握仓储及包装基本信息和运作流程；(3)物料拉动系统设置：设置工位物料需求、物料拣选、物料配送等作业基础信息设置，了解拉动系统基本要素及流程；(4)排序送料：完成物料种类、需求地址、距上线点和提前量的设置，让学生掌握排序送料方式的内涵、应用场景和运作流程(5)SPS配送：完成SPS配送点、配送清单和拣选区物料的
本方案中的质量控制单元，其用于质量确认作业、合格率分析、缺陷分析以及产品质量档案的生成。
本方案中的仓储配送单元包括物料拉动模块、排序送料模块、SPS配送模块、物料存储模块以及产品存储模块；其用于实现物料的转移。
本方案中的物料拉动模块，用于按照缺件补充机制进行物料配送，以实现扫描功能、生成物料拉动配送清单和物料拣选清单等功能。
其中，物料拉动模块是一种根据生产消耗，补充物料的配送方式。物料拉动模块是基于物料拉动的原理开发的实训系统，可以实现物料拉动需求、物料拉动拣选、物料拉动配送实训管理，让学生掌握物料拉动方式的内涵、应用场景和运作流程。其主要包括：1.物料拉动需求，学生根据岗位装配内容及物料消耗情况，发出物料需求指令，让学生掌握发出物料需求指令的操作方法。2.物料拉动拣选，物料拣选岗位根据物料拉动操作岗位发出的物料需求指令，进行相应的物料拣选。让学生掌握快速响应物料需求信息，进行相应的物料拣选操作处理。3.物料拉动配送，物料配送岗位根据拣选岗位拣选的物料，根据生产操作岗位的物料需求信息，将物料配送至相应岗位。让学生掌握快速识别物料配送信息，进行相应岗位物料拉动配送的操作方法。
本方案中的排序送料是按照产品上线顺序，单件拣选物料，配送到生产线旁的配送方式。排序送料实训系统是根据排序送料原理开发的实训系统，可以实现产品上线、物料排序配送操作实训管理，让学生掌握排序送料方式的内涵、应用场景和运作流程。其主要包括：1.产品上线工业互联网创新实践中心解决方案产品上线点根据产品生产计划，对产品进行上线操作。让学生掌握产品上线的具体操作。2.物料排序配送根据产品上线顺序，进行物料拣选，配送到相应工位的生产线旁
本方案中的SPS配送是按照产品上线顺序，成套拣选、随线配送物料的配送方式。SPS配送实训系统是基于SPS配送原理开发的实训系统，可以实现产品上线、SPS拣选配送操作实训管理，让学生掌握SPS配送方式的内涵、应用场景和运作流程。1.产品上线产品上线点根据产品上线顺序，扫描车上二维码，进行产品上线扫描，完成产品上线操作，系统后台根据BOM自动生成配送清单。让学生掌握产品上线的具体操作。2.SPS拣选配送，SPS配送员根据拣选清单从拣选料架拣选物料，完成拣选后，点击配送按钮完成拣选配送操作。让学生掌握SPS配送的运用原理、运作流程、操作方法等。
本方案中的物料存储模块以及产品存储模块是对物料打包、物料申请、仓储管理等操作进行实训管理的系统，可以让学生对制造型企业的仓储管理的流程、操作方法等进行了解掌握。其主要包括：1.物料打包，根据生产节拍将物料或者产品进行打包，让学生掌握物料打包的具体操作方法。2.物料申请，根据生产计划，对大、小件物料进行申请，满足生产物料需求。让学生掌握物料申请的前提及相应的操作流程等。3.仓储管理，对大、小件物料及成品物料的仓储管理。让学生掌握制造型企业仓储管理的要求、管理方法及操作流程等。
优选的，物联网单元基于LoRa技术的广域网络，以用于实现工业设备之间信息网络连接，其包含网络基站、电流、温度等数字传感终端。用于实现物物相连的网络系统。其中可采用如下硬件：(1、PLC smart200 ST2010输入；8输出；2、lora集中器无线网关自组网全网通：有私人协议，USR-LG220五模；3.PLC200smart模拟量模块AM03：2路模拟量输入；4.UT-201B工业级RS232转RS485；5.信号扩展板SB COM1：6ES7288-5CM01-0AA0；6.网络设备控制箱：总规格长800*宽600*厚200mm；冷轧钢板，厚度1.0mm，磷化酸洗、表面喷塑、工业灰色、内部安装底板、带锁；7.控制程序：组态程序及通讯控制程序)。
SPS分拣指示单元基于PLC开发，以用于实现SPS配送物料的分拣控制。其中，用于指导员工进行SPS配送物料分拣的指示装置,基于PLC开发。硬件：1.PLC：PLC smart200-ST20，CPU ST2012输入/8输出DC24V供电、晶体管输出；
SPS智能小车基于单片机开发，以用于模拟工业机器人AGV实现SPS物料上线运输。
智能小车，用于SPS物料配送的智能小车及循迹，其具体硬件如下：1.智能小车，尺寸规格：200*115*105mm，主要用于：(1)循迹；沿着指定寻迹线行走；(2)避障：前方遇到障碍物，自动停止，障碍消除后，自动继续循迹行走；(3)断停：循迹线中断，小车自动停止。2.寻迹线：宽16mm黑色胶条，背裱强力粘胶。
产线看板单元基于android平台开发，以用于在线显示生产线工位暗灯、质量缺陷、自主点检等信息的看板系统。
本方案中，所述物料配送单元包括线旁料架以及SPS排序配送平台，其中，SPS排序配送平台用于智能小车寻迹配送和存放。
优选的，所述储存单元包括物料接收配送架、产品存储架，分别用于接收物料和储存产品。
优选的，作业计划管理模块用于进行车间作业计划编排和生产派工的信息系统，以实现计划排程、产品条码管理、计划监控。
产品跟踪模块用于对产品生产进程进行跟踪的系统，以实现跟踪作业、生产进度、节拍管理，产品跟踪档案。
暗灯系统模块包含暗灯主控程序、看板管理程序以及暗灯管理APP程序，以实现发现问题时请求管理支持并快速做出响应。
暗灯系统模块中主要包含：1、暗灯控制箱服务器，其包括主机、显示器、PLC(采用了低功耗Intel Quark处理器，带有多个接口：Intel Quark x1020(+安全启动)、1GB RAM、2个以太网端口、2个RS232/485接口、带后备电池的实时时钟)；2、工业网络，主要参数:(1)采用Arduino Shields和miniPCIe方便扩展；(2)IO模块：IO点数(含PLC)，DI≥40点/DO≥40点，电压DC24V；(3)通讯方式：有线。3、电源模块：电源模块包括电源和电源开关；电源采用480W单组输出工业用DIN导轨型有PFC功能电源。
暗灯控制箱服务器控制程序，其工作流程如下：(1)启停生产线；(2)开启工位暗灯，发送信息到服务器，驱动暗灯看板更新；(3)在暗灯期间，探测固定停止装置，如生产线到达固定停止位，指示生产线停止；(4)关闭工位暗灯，关闭暗灯指示灯；判断所有暗灯关闭，恢复生产线运行。
自主保全管理模块用于预防性维护，预防性维护包括清洁、检查、润滑，以实现工位点检项目设置、点检信息查询功能。
工位文档管理模块用于对标准化操作单、全员生产维修操作单、工位质量检验标准、工位5S标准进行管理，以实现文档采编、文档查询等功。
优选的，质量控制单元包括质量确认模块以及统计模块，分别实现质量确认作业、合格率分析、缺陷分析以及生成产品质量档案。
排序送料模块，用于根据产品上线信息计算相应的装配物料，通知配送员按序装箱并送往对应工位、显示配送完成情况。
SPS配送模块，用于根据产品上线信息计算并生成物料拣选配送清单，提示配送员及时拣货，并由SPS运输工具按序送到工位，以实现物料拣选清单显示、物料拣选状态确认、配送工位信息显示。
物料存储模块，用于扫描物料码以获取物料存储位置信息，物料存储位置信息至少包含有物料名称，装箱数，地址、入库数量、出库数量。
产品存储模块，用于与产品跟踪单元结合，以自动实现产品出入库。
优选的，计划控制台用于生成计划的编制、发布以及监控，以实现实训作业计划排程、生产排工以及执行监督，其至少包含有计划排程电脑、产品二维码打印机、质量跟踪看板、生产跟踪看板。
优选的，将本系统集成设设置于一室内场地内，以便于在室内进行实践教学使用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种基于互联网的工业创新实践中心系统,其特征在于：包括实训管控层、设备层、智能网络层以及工厂云；
实训管控层；其用于生成生产任务；
设备层包括计划控制台、生产线体、模拟产品、物料配送单元以及储存单元，用于生产任务的实施；
智能网络层包括物联网单元、暗灯系统硬件、SPS分拣指示单元、SPS智能小车、传感数据终端以及产线看板单元，用于提供网络平台支撑；
工厂云，工厂云包含生产组织单元、质量控制单元、仓储配送单元，用于执行生成的计划任务；
其中，生产组织单元包含作业计划管理模块、产品跟踪模块、暗灯系统模块、自主保全模块、工位文档管理模块，用于实现生产计划内的分配；
质量控制单元，其用于质量确认作业、合格率分析、缺陷分析以及产品质量档案的生成；
仓储配送单元包括物料拉动模块、排序送料模块、SPS配送模块、物料存储模块以及产品存储模块；其用于实现物料的转移。
2.根据权利要求1所述的一种基于互联网的工业创新实践中心系统，其特征在于：物联网单元基于LoRa技术的广域网络，以用于实现工业设备之间信息网络连接，其包含网络基站、电流、温度等数字传感终端；
SPS分拣指示单元用于实现SPS配送物料的分拣控制；
SPS智能小车用于模拟工业机器人AGV实现SPS物料上线运输；
产线看板单元用于在线显示生产线工位暗灯、质量缺陷、自主点检等信息的看板系统。
3.根据权利要求1所述的一种基于互联网的工业创新实践中心系统，其特征在于：所述物料配送单元包括线旁料架以及SPS排序配送平台，其中，SPS排序配送平台用于智能小车寻迹配送和存放。
4.根据权利要求1所述的一种基于互联网的工业创新实践中心系统，其特征在于：所述储存单元包括物料接收配送架、产品存储架，分别用于接收物料和储存产品。
5.根据权利要求1所述的一种基于互联网的工业创新实践中心系统，其特征在于：作业计划管理模块用于进行车间作业计划编排和生产派工的信息系统，以实现计划排程、产品条码管理、计划监控；
产品跟踪模块用于对产品生产进程进行跟踪的系统，以实现跟踪作业、生产进度、节拍管理，产品跟踪档案；
暗灯系统模块包含暗灯主控程序、看板管理程序以及暗灯管理APP程序，以实现发现问题时请求管理支持并快速做出响应；
自主保全管理模块用于预防性维护，预防性维护包括清洁、检查、润滑，以实现工位点检项目设置、点检信息查询功能；
工位文档管理模块用于对标准化操作单、全员生产维修操作单、工位质量检验标准、工位5S标准进行管理，以实现文档采编、文档查询等功。
6.根据权利要求1所述的一种基于互联网的工业创新实践中心系统，其特征在于：质量控制单元包括质量确认模块以及统计模块，分别实现质量确认作业、合格率分析、缺陷分析以及生成产品质量档案。
7.根据权利要求1所述的一种基于互联网的工业创新实践中心系统，其特征在于：物料拉动模块，用于按照缺件补充机制进行物料配送，以实现扫描功能、生成物料拉动配送清单和物料拣选清单等功能。
排序送料模块，用于根据产品上线信息计算相应的装配物料，通知配送员按序装箱并送往对应工位、显示配送完成情况。
SPS配送模块，用于根据产品上线信息计算并生成物料拣选配送清单，提示配送员及时拣货，并由SPS运输工具按序送到工位，以实现物料拣选清单显示、物料拣选状态确认、配送工位信息显示。
物料存储模块，用于扫描物料码以获取物料存储位置信息，物料存储位置信息至少包含有物料名称，装箱数，地址、入库数量、出库数量；
产品存储模块，用于与产品跟踪单元结合，以自动实现产品出入库。
8.根据权利要求1所述的一种基于互联网的工业创新实践中心系统，其特征在于：计划控制台用于生成计划的编制、发布以及监控，以实现实训作业计划排程、生产排工以及执行监督，其至少包含有计划排程电脑、产品二维码打印机、质量跟踪看板、生产跟踪看板。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种基于互联网的工业创新实践中心系统，其特征在于：设置于一室内场地内。
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