CN112101725A - 产品的数字化制造系统及方法、电子设备与存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种产品的数字化制造系统及方法、电子设备与存储介质;系统包括研发子系统、数字孪生子系统、数字化生产线及生产线指挥子系统、数据分析子系统;其中,研发子系统用于对产品进行需求分析,根据需求分析的结果设计产品,得到产品的数字化模型;数字孪生子系统根据产品的数字化模型对产品进行工艺仿真、生产线布局仿真以及对产品的工艺流程进行编程;数字化生产线及生产线指挥子系统构建数字化生产线,模拟产品的工艺流程,并对生产要素进行核算与控制;数据分析子系统确定是否需要对产品的设计方案和/或工艺参数和/或工艺流程和/或生产线布局进行改进。
Description
技术领域
本发明涉及智能制造技术领域,尤其涉及一种产品的数字化制造系统及方法、电子设备与存储介质。
背景技术
在现有技术中,新产品从研发到投放市场大致要经历研发、设计、工艺设计、生产试制、小批量试制、变更、大批量制造等多个周期。
由于新产品的研发具有不确定性,因此产品的形状、结构、功能、制造工艺等多个方面都有可能需要调整。一旦在与生产相关的环节对产品进行调整,很有可能需要对生产线进行相应调整,这就给现有的生产线批量生产带来较大冲击,直接影响生产、制造流程,带来高成本的试错。
现有技术中也存在利用虚拟仿真技术对上述过程中的某些环节进行虚拟仿真的教导,但这些虚拟仿真技术所产生的虚拟数据无法联动生产线的变更、调整。
此外,现有技术也存在着对市场需求响应周期长,无法快速应对市场变化等问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明实施例提供一种产品的数字化制造系统及方法、电子设备与存储介质。
本发明第一方面实施例提供一种产品的数字化制造系统,包括:研发子系统、数字孪生子系统、数字化生产线及生产线指挥子系统、数据分析子系统;其中,
所述研发子系统用于对产品进行需求分析,根据需求分析的结果设计产品,得到产品的数字化模型;
所述数字孪生子系统根据产品的数字化模型对产品进行工艺仿真、生产线布局仿真以及对产品的工艺流程进行编程;
所述数字化生产线及生产线指挥子系统根据仿真得到的产品的生产线布局构建数字化生产线,在所述数字化生产线上根据产品的工艺参数、所述编程的结果模拟产品的工艺流程,并对产品制造工艺流程中的生产要素进行核算与控制;其中,所述生产要素包括以下内容中的一项或多项:周期、成本、人员、工艺布局、质量、物料;
数据分析子系统根据所述生产要素的核算与控制的结果,确定是否需要对产品的设计方案和/或工艺参数和/或工艺流程和/或生产线布局进行改进,当需要改进时,向所述研发子系统和/或数字孪生子系统和/或数字化生产线及生产线指挥子系统发送对应的消息,当不需要改进时,将确定后的产品的设计方案、工艺参数、工艺流程以及生产线布局复制到实际生产线上。
上述技术方案中,所述数字孪生子系统包括工艺仿真模块、生产线布局仿真模块以及编程模块;其中,
所述工艺仿真模块用于对产品进行工艺仿真;
所述生产线布局仿真模块用于物流系统的设计,产品工艺流程变化后的工艺流程仿真推演,对生产线设备的编程,数字化生产线运行过程中的信息采集以及工序流程的计算;
所述编程模块用于对产品工艺流程进行编程。
上述技术方案中,所述工艺仿真模块包括焊接工艺仿真单元、电气调试仿真单元、装配仿真单元、电气联调仿真单元、特种工艺仿真单元、精密机械加工仿真单元以及人机工程仿真单元;其中,
所述焊接工艺仿真单元用于对产品在生产过程中所采用的焊接工艺进行仿真;
所述电气调试仿真单元用于对产品的电气调试过程进行仿真;
所述装配仿真单元用于对产品的装配过程进行仿真;
所述电气联调仿真单元用于对产品间的电气联合调试进行仿真;
所述特种工艺仿真单元用于对产品生产过程中所涉及的特种工艺进行仿真;
所述精密机械加工仿真单元用于对需要精密机械加工的产品的加工工艺、加工所用的刀具进行选择,对加工过程进行仿真;
所述人机工程仿真单元用于作业姿态分析、工艺装备使用劳动强度分析、作业节拍最短化分析以及作业效率最高分析。
上述技术方案中,所述生产线布局仿真模块包括工序流程计算单元、物流系统设计单元、设备编程单元、信息采集单元以及仿真推演单元;其中,
所述工序流程计算单元根据所述工艺仿真模块所输出的工艺仿真结果进行工序流程计算;
所述物流系统设计单元用于对产品与物流做干涉分析,对空地运输物流进行编程分析,对物流干涉区域进行分析,根据分析结果设计物流系统;
所述设备编程单元用于对生产线中的设备的操作流程进行编程;
所述信息采集单元用于对数字化生产线在运行过程中的信息进行采集;
所述仿真推演单元用于对产品工艺流程变化后的工艺流程进行仿真推演。
上述技术方案中,所述编程模块包括焊接生产线编程单元以及加工生产线编程单元;其中,
所述焊接生产线编程单元用于对产品生产过程中所需焊接设备的加工作业进行编程;
所述加工生产线编程单元用于对产品加工过程中的加工设备的行进轨迹进行编程。
上述技术方案中,所述数字化生产线及生产线指挥子系统包括生产线物料单元、质量监控单元、过程虚拟记录单元、布局设计单元、人员配比单元、工艺耗材成本计算单元、动力用电消耗计算单元以及质量异常处理单元;其中,
所述生产线物料单元用于对物料流转过程以及工件流转过程进行控制;
所述质量监控单元用于对数字化生产线所生产的产品的质量进行监控;
所述过程虚拟记录单元用于对产品的虚拟生产过程进行记录;
所述布局设计单元用于厂区设备、装备、厂房的布局设计,以及对各生产线的工位、面积、设备加工布局、物料流转进行设计;
所述人员配比单元用于对生产过程中工作人员的分配情况进行设置;
所述工艺耗材成本计算单元用于计算在数字生产线上生产产品的工艺耗材成本;
所述动力用电消耗计算单元用于计算在数字生产线上生产所消耗产品的动力用电;
所述质量异常处理单元用于对数字生产线上所生产产品的质量异常情况进行处理。
本发明第二方面实施例提供基于本发明第一方面实施例所述的产品的数字化制造系统所实现的产品的数字化制造方法,包括:
步骤S1、对产品进行需求分析,根据需求分析的结果设计产品,得到产品的数字化模型;
步骤S2、根据产品的数字化模型对产品进行工艺仿真、生产线布局仿真以及对产品的工艺流程进行编程;
步骤S3、根据仿真得到的产品的生产线布局构建数字化生产线,在所述数字化生产线上根据产品的工艺参数、所述编程的结果模拟产品的工艺流程,并对产品制造工艺流程中的生产要素进行核算与控制;其中,所述生产要素包括以下内容中的一项或多项:周期、成本、人员、工艺布局、质量、物料;
步骤S4、根据所述生产要素的核算与控制的结果,确定是否需要对产品的设计方案和/或工艺参数和/或工艺流程和/或生产线布局进行改进,当需要改进时,重新执行步骤S1或步骤S2,直至不再需要对产品的设计方案和/或工艺参数和/或工艺流程和/或生产线布局进行改进。
上述技术方案中,还包括:
步骤S5、当不需要对产品的设计方案和/或工艺参数和/或工艺流程和/或生产线布局进行改进时,将确定后的产品的设计方案、工艺参数、工艺流程以及生产线布局复制到实际生产线上。
本发明第三方面实施例提供一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现如本发明第二方面实施例所述数字化制造方法的步骤。
本发明第四方面实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现如本发明第二方面实施例所述数字化制造方法的步骤。
本发明实施例提供的产品的数字化制造系统及方法、电子设备与存储介质,通过将研发、工艺仿真、生产线布局仿真、工艺流程仿真、物流设计、成本计算等多个方面有机地结合起来,实现研发设计、工艺设计的实时化,极大地缩短了从研发设计到产品最终投入市场的周期,有利于降低成本,快速应对市场变化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的产品的数字化制造系统的示意图;
图2为本发明另一实施例提供的产品的数字化制造方法的流程图;
图3示例了一种电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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作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。
图1为本发明实施例提供的产品的数字化制造系统的示意图,如图1所示,本发明实施例提供的产品的数字化制造系统包括:研发子系统、数字孪生子系统、数字化生产线及生产线指挥子系统、数据分析子系统。
下面对各个子系统的功能做进一步的说明。
研发子系统用于对待研发的产品进行需求分析,并根据需求分析的结果设计产品,生成产品的数字化模型。
例如,待研发产品为轨道交通设备,根据所要研发的轨道交通设备的使用区域(如多雨地区还是沙漠地区,高温地区还是严寒地区)、采购商的需求(如是宽轨还是窄轨)、轨道交通设备使用区域所采用的技术标准等确定需求。对所确定的需求进行分析,从而确定轨道交通设备的尺寸、形状、结构、性能参数等各项指标。
研发子系统所设计的产品理论上应当是能够满足需求的最优产品,仍以轨道交通设备为例,其应当在人体学、噪声震动、空气与流体力学、结构强度、电磁兼容、弓网关系、材料等多个方面满足需求并达到最优效果。
研发子系统所生成的产品的数字化模型包括产品的尺寸、形状、结构、性能参数等数据。
数字孪生子系统用于对产品进行工艺仿真、生产线布局仿真以及对产品的制造工艺流程进行编程。数字孪生子系统包括工艺仿真模块、生产线布局仿真模块以及编程模块。
工艺仿真模块用于对产品进行工艺仿真。具体的说,工艺仿真模块可进一步包括焊接工艺仿真单元、电气调试仿真单元、装配仿真单元、电气联调仿真单元、特种工艺仿真单元、精密机械加工仿真单元以及人机工程仿真单元。
焊接工艺仿真单元用于对产品在生产过程中所采用的焊接工艺进行仿真模拟。
本领域技术人员都知道,焊接是许多产品在生产制造过程中不可或缺的一个步骤。焊接工艺的选取会决定产品的质量、产品的生产效率,还会决定产品的生产成本。因此焊接工艺仿真单元用于对产品在生产过程中所采用的焊接工艺进行仿真模拟,得到最优焊接顺序、焊接方向;用于分析焊接应力分布以优化现有工艺;用于利用焊接变形结果分析预制焊接反变形量,为工装设计提供数据支持。
电气调试仿真单元用于对产品的电气部分的调试进行仿真。
本领域技术人员都知道,一些产品中包含有电气部件,如照明灯。为了保证电气部件正常运行,在生产过程中需要对产品的电气部分进行调试。电气调试仿真单元用于对电气调试的过程进行仿真。具体包括:电磁兼容区域分析、强弱电信号干扰分析、电信号异常问题响应分析。
装配仿真单元用于对产品的装配过程进行仿真。
本领域技术人员都知道,产品一般由多个零部件装配而成。产品的装配过程会决定产品的质量、产品的生产效率,还会决定产品的生产成本。因此,装配仿真单元用于对产品的装配过程进行仿真,以得到最优的装配方案。装配仿真单元所输出的仿真结果包括装配生产线的标准化动作、转配系统的顺序流程、装配作业的工作时间与节拍、作业质量的分析与判定。
电气联调仿真单元用于对产品间的电气联合调试过程进行仿真。
本领域技术人员都知道,产品与产品之间存在电气配合。例如,列车中的蓄电池用于为牵引电机提供电能。为了保证产品的正常运行,需要对产品之间的电气配合进行联合调试。电气联调仿真单元用于对产品间电气配合的联合调试过程进行仿真。电气联调仿真具体包括电器元器件信号联通、车厢之间的连接信号稳定性、整车运行信号传输的准确性。
特种工艺仿真单元用于对产品生产过程中所涉及的特种工艺进行仿真。所述特种工艺包括涂装、粘接、压接等工艺。对特种工艺的仿真包括特种工艺类型的选取、特种工艺流程的仿真。
精密机械加工仿真单元用于对需要精密机械加工的产品的加工工艺、加工所用的刀具进行选择,对加工过程进行仿真。例如,对轨道交通设备中的车轮、车轴、构架大件等产品的加工过程的编程与刀具、工艺的选择,实现加工质量、效率、效益的最大化。
人机工程仿真单元用于作业姿态分析、工艺装备使用劳动强度分析、作业节拍最短化分析、作业效率最高分析。
通过工艺仿真模块中的各个单元之间的协同配合,可得到产品的带有工艺参数的三维模型。
生产线布局仿真模块用于物流系统的设计,产品工艺流程变化后的工艺流程仿真推演,对生产线设备的编程,数字化生产线运行过程中的信息采集以及工序流程的计算等内容。具体的说,生产线布局仿真模块包括工序流程计算单元、物流系统设计单元、设备编程单元、信息采集单元以及仿真推演单元。
工序流程计算单元根据工艺仿真模块中各个仿真单元所输出的工艺仿真结果进行工序流程计算,所述工序流程计算包括:计算既有工艺流程中的瓶颈工序、根据设备生产能力测算相匹配的物流、全物流生产要素的生产模拟分析。
物流系统设计单元在设计物流系统时,需要对产品与物流做干涉分析,对空地运输物流进行编程分析,对物流干涉区域进行分析,根据上述分析结果设计物流系统。
设备编程单元用于对生产线中的设备的操作流程进行编程,例如对焊接机器人进行编程,对物流工艺流程进行编程,对机械加工过程进行编程,对VR装配进行编程。需要说明的是,设备编程单元主要用于实现对单个生产设备的编程,而本申请中的编程模块则是对产品在生产线上的整体制造流程进行编程。
信息采集单元用于对数字化生产线在运行过程中的信息进行采集,包括工位信息、作业时间、人员信息以及动作信息的采集,还包括对制造工艺执行准确性信息以及工序节拍的采集。
仿真推演单元用于对产品工艺流程变化后的工艺流程进行仿真推演,包括瓶颈工艺优化后的推演,工艺开发迭代的物流推演,以及装配与人员信息化分析的推演。
需要说明的是,生产线布局仿真模块所完成的生产线布局仿真是一个迭代的过程。在初始时,允许生产线布局仿真模块按照历史数据进行初步的仿真,在数字化生产线按照生产线布局仿真模块所生成的初步仿真结果运行后,根据数字化生产线运行过程中所采集的数据更新产品的设计和/或工艺,进而对生产线布局进行重新仿真,新得到的仿真结果继续提供给数字化生产线。
通过生产线布局仿真模块中的各个单元之间的配合,可得到产品的工艺流程。
编程模块用于对产品制造工艺流程进行编程。目前对产品的制造普遍采用数字机床、机器人等现代化生产设备,利用这些设备制造产品时需要通过编程的方式设定工艺流程、工艺参数等。具体的说,编程模块进一步包括:焊接生产线编程单元以及加工生产线编程单元。
焊接生产线编程单元用于对产品生产过程中所需焊接设备的加工作业进行编程。具体的说,该单元完成3D环境下的离线编程,设计焊接参数、数据库封包、焊接顺序与方向,设计工序工艺。
加工生产线编程单元用于对产品加工过程中的加工设备的行进轨迹进行编程设置。以轨道交通设备为例,加工生产线用于加工大型结构件,如车轮、车轴、车体等部件。加工工作主要依赖于加工设备,通过对加工设备行进轨迹的编程可实现对产品的加工。
数字化生产线及生产线指挥子系统根据仿真得到的产品的工艺参数、产品的生产线布局,构建数字化生产线,并对数字化生产线生产产品的周期、成本、人员、工艺布局、质量监控、物料等多个方面进行核算与控制。具体的说,数字化生产线及生产线指挥子系统进一步包括:生产线物料单元、质量监控单元、过程虚拟记录单元、布局设计单元、人员配比单元、工艺耗材成本计算单元、动力用电消耗计算单元、质量异常处理单元。
生产线物料单元用于对物料流转过程以及工件流转过程进行控制。物料是指未组成整体件的加工最小件,物料在流转过程中依靠物料编码进行传递;工件是指已经完成部分制造的部件,工件在流转过程中采用工件产品子集代号进行传递。
质量监控单元用于对数字化生产线所生产的产品的质量进行监控。在本发明实施例中,质量监控单元可用于加工刀具视觉监控、焊接尺寸质量监控、装配动作标准化对比等。
过程虚拟记录单元用于对产品的虚拟生产过程进行记录。在数字化生产线上生产产品的过程是一个虚拟的过程,过程虚拟记录单元记录这一虚拟的过程。
布局设计单元用于厂区设备、装备、厂房等布局设计,同时对各生产线的工位、面积、设备加工布局、物料流转等进行设计。
人员配比单元用于对生产过程中工作人员的分配情况进行设置。人员配比包括:工作人员数量的配置、工作人员工作时间段的配置、工作人员工作岗位的配置等。
工艺耗材成本计算单元用于计算在数字生产线上生产产品的工艺耗材成本。本领域技术人员可以理解,在计算工艺耗材成本时应当计算产品的平均工艺耗材成本。工艺耗材成本的具体计算方式为公知常识,因此不在此处做进一步描述。
动力用电消耗计算单元用于计算在数字生产线上生产所消耗产品的动力用电。本领域技术人员可以理解,在计算动力用电消耗时应当计算产品的平均动力用电消耗。动力用电消耗的具体计算方式为公知常识,因此不在此处做进一步描述。
质量异常处理单元用于对数字生产线上所生产产品的质量异常情况进行处理。所述质量异常包括焊接质量气孔、夹渣、裂纹等缺陷,以及加工过程中的扎刀、加工质量划痕、组装顺序错误、扭力不准确等内容。
数据分析子系统用于对研发子系统、数字孪生子系统、数字化生产线及生产线指挥子系统所输出的数据进行分析,根据分析结果确定是否要对产品的设计方案和/或工艺参数和/或工艺流程和/或生产线布局进行改进,当需要改进时,向研发子系统和/或数字孪生子系统和/或数字化生产线及生产线指挥子系统发送对应的消息,当不需要改进时,可将确定后的数据复制到实际生产线上。
在之前的描述中已经提到:在研发子系统中对产品的形状、结构等进行设计,得到产品的数字化模型;在数字孪生子系统中,对产品进行了工艺仿真,得到产品的工艺参数;在数字化生产线及生产线指挥子系统中,对产品进行了虚拟生产,得到虚拟生产过程中的成本数据、质量数据、异常情况数据等。
数据分析子系统对这些子系统所输出的数据进行分析,通过数据分析在确保最优的产品结构条件下,对现有的装备系统进行最小的变更,实现制造效益的最大化,以及在保证产品质量最容易实现的条件下,产品的功能性获得最好效果。
具体的说,数据分析子系统在对数据进行分析后,根据分析结果可对产品的设计图纸、工艺参数、生产计划、物流计划、物料规划等进行调整。例如,若发现产品的最终成本高于预期,可向研发子系统发送相应的消息,研发子系统收到消息后,可重新设计产品,以降低产品的成本;也可向数字孪生子系统发送相应的消息,数字孪生子系统收到消息后,可对产品生产过程中所采用的工艺方法进行替换,以降低产品的成本。又如,若发现产品的生产周期超出了客户的需要,可向数字化生产线及生产线指挥子系统发送相应的消息,数字化生产线及生产线指挥子系统接收到消息后,调整生产计划,以缩短产品的生产周期。
数据分析子系统在对数据进行分析后,若根据分析结果确定产品满足各项要求,可将与产品制造相关的所有数据,如虚拟环境运行的程序、工艺、设计图纸、生产计划、物流计划、物料规划等,全面复制到实际生产线,达到数据驱动生产,最终实现面向设计的透明制造、面向制造的熄灯工厂。
本发明实施例提供的产品的数字化制造系统通过将研发、工艺仿真、生产线布局仿真、工艺流程仿真、物流设计、成本计算等多个方面有机地结合起来,实现研发设计、工艺设计的实时化,极大地缩短了从研发设计到产品最终投入市场的周期,有利于降低成本,快速应对市场变化。
图2为本发明另一实施例提供的产品的数字化制造方法的流程图,该方法是基于本发明前一实施例中所述的产品的数字化制造系统实现的,如图2所示,方法包括:
步骤201、对产品进行需求分析,根据需求分析的结果设计产品,得到产品的数字化模型;
步骤202、根据产品的数字化模型对产品进行工艺仿真、生产线布局仿真以及对产品的工艺流程进行编程;
步骤203、根据仿真得到的产品的生产线布局构建数字化生产线,在所述数字化生产线上根据产品的工艺参数、所述编程的结果模拟产品的工艺流程,并对产品制造工艺流程中的生产要素进行核算与控制;其中,所述生产要素包括以下内容中的一项或多项:周期、成本、人员、工艺布局、质量、物料;
步骤204、根据所述生产要素的核算与控制的结果,确定是否需要对产品的设计方案和/或工艺参数和/或工艺流程和/或生产线布局进行改进,当需要改进时,重新执行步骤201或步骤202,直至不再需要对产品的设计方案和/或工艺参数和/或工艺流程和/或生产线布局进行改进。
本发明实施例提供的产品的数字化制造方法通过将研发、工艺仿真、生产线布局仿真、工艺流程仿真、物流设计、成本计算等多个方面有机地结合起来,实现研发设计、工艺设计的实时化,极大地缩短了从研发设计到产品最终投入市场的周期,有利于降低成本,快速应对市场变化。
基于上述任一实施例,在本发明实施例中,方法还包括:
当不需要对产品的设计方案和/或工艺参数和/或工艺流程和/或生产线布局进行改进时,将确定后的产品的设计方案、工艺参数、工艺流程以及生产线布局复制到实际生产线上。
本发明实施例提供的产品的数字化制造方法通过将研发、工艺仿真、生产线布局仿真、工艺流程仿真、物流设计、成本计算等多个方面有机地结合起来,实现研发设计、工艺设计的实时化,极大地缩短了从研发设计到产品最终投入市场的周期,有利于降低成本,快速应对市场变化。
图3示例了一种电子设备的实体结构示意图,如图3所示,该电子设备可以包括:处理器(processor)310、通信接口(Communications Interface)320、存储器(memory)330和通信总线340,其中,处理器310,通信接口320,存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储器330中的逻辑指令,以执行如下方法:对产品进行需求分析,根据需求分析的结果设计产品,得到产品的数字化模型;根据产品的数字化模型对产品进行工艺仿真、生产线布局仿真以及对产品的工艺流程进行编程;根据仿真得到的产品的生产线布局构建数字化生产线,在所述数字化生产线上根据产品的工艺参数、所述编程的结果模拟产品的工艺流程,并对产品制造工艺流程中的生产要素进行核算与控制;其中,所述生产要素包括以下内容中的一项或多项:周期、成本、人员、工艺布局、质量、物料;根据所述生产要素的核算与控制的结果,确定是否需要对产品的设计方案和/或工艺参数和/或工艺流程和/或生产线布局进行改进,当需要改进时,重新执行之前的步骤,直至不再需要对产品的设计方案和/或工艺参数和/或工艺流程和/或生产线布局进行改进。
此外,上述的存储器330中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面,本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的方法,例如包括:对产品进行需求分析,根据需求分析的结果设计产品,得到产品的数字化模型;根据产品的数字化模型对产品进行工艺仿真、生产线布局仿真以及对产品的工艺流程进行编程;根据仿真得到的产品的生产线布局构建数字化生产线,在所述数字化生产线上根据产品的工艺参数、所述编程的结果模拟产品的工艺流程,并对产品制造工艺流程中的生产要素进行核算与控制;其中,所述生产要素包括以下内容中的一项或多项:周期、成本、人员、工艺布局、质量、物料;根据所述生产要素的核算与控制的结果,确定是否需要对产品的设计方案和/或工艺参数和/或工艺流程和/或生产线布局进行改进,当需要改进时,重新执行之前的步骤,直至不再需要对产品的设计方案和/或工艺参数和/或工艺流程和/或生产线布局进行改进。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种产品的数字化制造系统,其特征在于,包括:研发子系统、数字孪生子系统、数字化生产线及生产线指挥子系统、数据分析子系统;其中,
所述研发子系统用于对产品进行需求分析,根据需求分析的结果设计产品,得到产品的数字化模型;
所述数字孪生子系统根据产品的数字化模型对产品进行工艺仿真、生产线布局仿真以及对产品的工艺流程进行编程;
所述数字化生产线及生产线指挥子系统根据仿真得到的产品的生产线布局构建数字化生产线,在所述数字化生产线上根据产品的工艺参数、所述编程的结果模拟产品的工艺流程,并对产品制造工艺流程中的生产要素进行核算与控制;其中,所述生产要素包括以下内容中的一项或多项:周期、成本、人员、工艺布局、质量、物料;
数据分析子系统根据所述生产要素的核算与控制的结果,确定是否需要对产品的设计方案和/或工艺参数和/或工艺流程和/或生产线布局进行改进,当需要改进时,向所述研发子系统和/或数字孪生子系统和/或数字化生产线及生产线指挥子系统发送对应的消息,当不需要改进时,将确定后的产品的设计方案、工艺参数、工艺流程以及生产线布局复制到实际生产线上。
2.根据权利要求1所述的产品的数字化制造系统,其特征在于,所述数字孪生子系统包括工艺仿真模块、生产线布局仿真模块以及编程模块;其中,
所述工艺仿真模块用于对产品进行工艺仿真;
所述生产线布局仿真模块用于物流系统的设计,产品工艺流程变化后的工艺流程仿真推演,对生产线设备的编程,数字化生产线运行过程中的信息采集以及工序流程的计算;
所述编程模块用于对产品工艺流程进行编程。
3.根据权利要求2所述的产品的数字化制造系统,其特征在于,所述工艺仿真模块包括焊接工艺仿真单元、电气调试仿真单元、装配仿真单元、电气联调仿真单元、特种工艺仿真单元、精密机械加工仿真单元以及人机工程仿真单元;其中,
所述焊接工艺仿真单元用于对产品在生产过程中所采用的焊接工艺进行仿真;
所述电气调试仿真单元用于对产品的电气调试过程进行仿真;
所述装配仿真单元用于对产品的装配过程进行仿真;
所述电气联调仿真单元用于对产品间的电气联合调试进行仿真;
所述特种工艺仿真单元用于对产品生产过程中所涉及的特种工艺进行仿真;
所述精密机械加工仿真单元用于对需要精密机械加工的产品的加工工艺、加工所用的刀具进行选择,对加工过程进行仿真;
所述人机工程仿真单元用于作业姿态分析、工艺装备使用劳动强度分析、作业节拍最短化分析以及作业效率最高分析。
4.根据权利要求2所述的产品的数字化制造系统,其特征在于,所述生产线布局仿真模块包括工序流程计算单元、物流系统设计单元、设备编程单元、信息采集单元以及仿真推演单元;其中,
所述工序流程计算单元根据所述工艺仿真模块所输出的工艺仿真结果进行工序流程计算;
所述物流系统设计单元用于对产品与物流做干涉分析,对空地运输物流进行编程分析,对物流干涉区域进行分析,根据分析结果设计物流系统;
所述设备编程单元用于对生产线中的设备的操作流程进行编程;
所述信息采集单元用于对数字化生产线在运行过程中的信息进行采集;
所述仿真推演单元用于对产品工艺流程变化后的工艺流程进行仿真推演。
5.根据权利要求2所述的产品的数字化制造系统,其特征在于,所述编程模块包括焊接生产线编程单元以及加工生产线编程单元;其中,
所述焊接生产线编程单元用于对产品生产过程中所需焊接设备的加工作业进行编程;
所述加工生产线编程单元用于对产品加工过程中的加工设备的行进轨迹进行编程。
6.根据权利要求1所述的产品的数字化制造系统,其特征在于,所述数字化生产线及生产线指挥子系统包括生产线物料单元、质量监控单元、过程虚拟记录单元、布局设计单元、人员配比单元、工艺耗材成本计算单元、动力用电消耗计算单元以及质量异常处理单元;其中,
所述生产线物料单元用于对物料流转过程以及工件流转过程进行控制;
所述质量监控单元用于对数字化生产线所生产的产品的质量进行监控;
所述过程虚拟记录单元用于对产品的虚拟生产过程进行记录;
所述布局设计单元用于厂区设备、装备、厂房的布局设计,以及对各生产线的工位、面积、设备加工布局、物料流转进行设计;
所述人员配比单元用于对生产过程中工作人员的分配情况进行设置;
所述工艺耗材成本计算单元用于计算在数字生产线上生产产品的工艺耗材成本;
所述动力用电消耗计算单元用于计算在数字生产线上生产所消耗产品的动力用电;
所述质量异常处理单元用于对数字生产线上所生产产品的质量异常情况进行处理。
7.基于权利要求1至6任一项所述的产品的数字化制造系统所实现的产品的数字化制造方法,其特征在于,包括:
步骤S1、对产品进行需求分析,根据需求分析的结果设计产品,得到产品的数字化模型;
步骤S2、根据产品的数字化模型对产品进行工艺仿真、生产线布局仿真以及对产品的工艺流程进行编程;
步骤S3、根据仿真得到的产品的生产线布局构建数字化生产线,在所述数字化生产线上根据产品的工艺参数、所述编程的结果模拟产品的工艺流程,并对产品制造工艺流程中的生产要素进行核算与控制;其中,所述生产要素包括以下内容中的一项或多项:周期、成本、人员、工艺布局、质量、物料;
步骤S4、根据所述生产要素的核算与控制的结果,确定是否需要对产品的设计方案和/或工艺参数和/或工艺流程和/或生产线布局进行改进,当需要改进时,重新执行步骤S1或步骤S2,直至不再需要对产品的设计方案和/或工艺参数和/或工艺流程和/或生产线布局进行改进。
8.根据权利要求7所述的产品的数字化制造方法,其特征在于,还包括:
步骤S5、当不需要对产品的设计方案和/或工艺参数和/或工艺流程和/或生产线布局进行改进时,将确定后的产品的设计方案、工艺参数、工艺流程以及生产线布局复制到实际生产线上。
9.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求7或8所述数字化制造方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7或8所述数字化制造方法的步骤。
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