CN112418548B - 一种基于人工智能技术的智能车间管理方法和系统 - Google Patents

一种基于人工智能技术的智能车间管理方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于人工智能技术的智能车间管理方法和系统，所述方法包括：接收到车间针对产品的生产任务之后，对生产任务的作业计划进行编制，获得满足交期的作业计划；根据工位物料清单获取物料配送计划，并制定配送方案以及对物料流转过程进行跟踪；将产品生产过程中的质量检验信息进行记录，根据质量检验信息判定生产过程中的产品是否合格；对产品在生产过程中的生产设备进行日常点检、维修维护、设备备件信息和设备效能信息进行统计和管理，并对所述生产设备进行预防性维护等步骤。所述系统包括与所述方法步骤对应的模块。

Description

一种基于人工智能技术的智能车间管理方法和系统
技术领域
本发明提出了一种基于人工智能技术的智能车间管理方法和系统，属于生产监控技术领域。
背景技术
在生产执行管理的信息化领域目前已经有MES(制造执行系统)，该系统主要管理车间的数据采集、作业排程、生产质量等过程，在人员配合的条件下，可以实现对生产过程的人机料法环的管理。现有的MES系统的管理范围有限，好多车间的业务内容并没有涵盖在内，比如能源管理、设备备品备件管理，这就导致需要大量的数据信息不能统一到一个平台上，不利于业务优化；同时，MES系统对业务的管理主要还是对生产过程信息的记录，当业务需要优化时，仍需要大量的管理人员进行干预决策，影响决策效率。最终，导致在MES系统的管理下，工业企业生产过程中的人、机、料、法、环的协同较差。
发明内容
本发明提供了一种基于人工智能技术的智能车间管理方法和系统，用以解决工业企业生产过程中的人、机、料、法、环的协同较差的问题，所采取的技术方案如下：
一种基于人工智能技术的智能车间管理方法，所述方法包括：
接收到车间针对产品的生产任务之后，对生产任务的作业计划进行编制，获得满足交期的作业计划；
根据工位物料清单获取物料配送计划，并制定配送方案以及对物料流转过程进行跟踪；
将产品生产过程中的质量检验信息进行记录，根据质量检验信息判定生产过程中的产品是否合格；
对产品在生产过程中的生产设备进行日常点检、维修维护、设备备件信息和设备效能信息进行统计和管理，并对所述生产设备进行预防性维护；
记录车间在生产过程中的水、电和气资源的消耗情况，并根据所述水、电和气资源的消耗情况对生产设备的运行进行控制；
在生产过程中，实时监控生产进度、质量信息、能源消耗情况以及设备运行情况，当所述生产进度、质量信息、能源消耗情况以及设备运行情况中任一指标出现异常时，进行报警。
进一步地，所述接收到车间的生产任务之后，对生产任务的作业计划进行编制，获得满足交期的作业计划，包括：
根据生产车间的工序设备状态、生产人员班次日历信息、人员到岗信息以及工具工装数量信息，获取作业计划编制的资源约束条件；
根据生产任务对应的产品的交期以及资源约束条件对作业计划对应的模型进行迭代优化，获得满足所述交期的作业计划。
进一步地，根据工位物料清单获取物料配送计划，并制定配送方案以及对物料流转过程进行跟踪，包括：
根据所述作业计划获取每个生产线和工位的作业计划内容，并根据工位物料清单和所述每个生产线和工位的作业计划内容，获取每个工位对应的物料配送计划；所述物料配送计划包括物料配送时间、物料配送指定位置、物料号和物料配送数量；
根据车间现场的物料消耗情况，制定物料配送方案，并通过控制无人运输车将所述物料配送到指定位置，并将配送过程信息进行记录和存储；
从物料进入车间到转化为产品成品的过程中，针对物料的每个流转过程进行记录，并将物料的单件信息和批次信息与产品成品进行绑定。
进一步地，记录车间在生产过程中的水、电和气资源的消耗情况，并根据所述水、电和气资源的消耗情况对生产设备的运行进行控制，包括：
根据预设的资源监测采集间隔，实时监控车间在生产过程中的水、电和气资源的消耗情况，并判断所述水、电和气资源的消耗是否达到所述水、电和气资源各自对应的预设的第一阈值；
当水、电和气资源中出现消耗量超过所述水、电和气资源对应的第一阈值时，针对超过第一阈值的资源的消耗情况，结合第二阈值设定模型，获取所述超过第一阈值的资源对应的第二阈值；同时，检测生产设备的资源消耗情况，获取导致资源超过对应第一阈值的生产设备，并将所述导致资源超过对应第一阈值的生产设备标记为被观察设备；
根据预设的资源监测采集间隔，实时监测水、电和气资源的消耗量，当超过第一阈值的资源的消耗量降至所述第一阈值以下时，删除所述资源对应的第二阈值；当超过第一阈值的资源的消耗量超过第二阈值时，检测所述被观察设备的对应资源消耗量是否增加；
当所述被观察设备的对应资源消耗量增加时，对所述被观察设备的运行进行调控，降低其对应的资源消耗量直至生产过程中的车间的对应资源的消耗量降至第二阈值之下；
当所述被观察设备的对应资源消耗量没有增加时，检测生产过程中的所有生产设备的对应资源消耗情况，获取导致资源超过对应第二阈值的生产设备，并将所述导致资源超过对应第二阈值的生产设备标记为第二被观察设备；对所述第二被观察设备的运行进行调控，降低其对应的资源消耗量直至生产过程中的车间的对应资源的消耗量降至第二阈值之下。
进一步地，所述第二阈值设定模型为：
Figure BDA0002813525810000031
Figure BDA0002813525810000032
Figure BDA0002813525810000033
其中，S2、E2和Q2分别表示水、电和气资源的第二阈值；S1、E1和Q1分别表示水、电和气资源的预设的第一阈值；S、E和Q分别表示超过预设的第一阈值时，水、电和气资源的消耗量；n、m和k分别表示水、电和气资源的采集次数；Si表示第i次采集水资源消耗情况时，对应的水资源消耗量；Ei表示第i次采集电资源消耗情况时，对应的电资源消耗量；Qi表示第i次采集气资源消耗情况时，对应的气资源消耗量；Smax和Smin分别表示n次采集水资源消耗情况中，水资源消耗最大值和最小值；Emax和Emin分别表示m次采集电资源消耗情况中，电资源消耗最大值和最小值；Qmax和Qmin分别表示k次采集气资源消耗情况中，气资源消耗最大值和最小值。
一种基于人工智能技术的智能车间管理系统，所述系统包括：
编制模块，用于接收到车间针对产品的生产任务之后，对生产任务的作业计划进行编制，获得满足交期的作业计划；
车间物流管理模块，用于根据工位物料清单获取物料配送计划，并制定配送方案以及对物料流转过程进行跟踪；
过程质量管理模块，用于将产品生产过程中的质量检验信息进行记录，根据质量检验信息判定生产过程中的产品是否合格；
设备管理模块，用于对产品在生产过程中的生产设备进行日常点检、维修维护、设备备件信息和设备效能信息进行统计和管理，并对所述生产设备进行预防性维护；
能源管理模块，用于记录车间在生产过程中的水、电和气资源的消耗情况，并根据所述水、电和气资源的消耗情况对生产设备的运行进行控制；
异常管理模块，用于在生产过程中，实时监控生产进度、质量信息、能源消耗情况以及设备运行情况，当所述生产进度、质量信息、能源消耗情况以及设备运行情况中任一指标出现异常时，进行报警。
进一步地，所述编制模块包括：
资源约束模块，用于根据生产车间的工序设备状态、生产人员班次日历信息、人员到岗信息以及工具工装数量信息，获取作业计划编制的资源约束条件；
作业计划模块，用于根据生产任务对应的产品的交期以及资源约束条件对作业计划对应的模型进行迭代优化，获得满足所述交期的作业计划。
进一步地，所述车间物流管理模块包括；
物料配送计划编制模块，用于根据所述作业计划获取每个生产线和工位的作业计划内容，并根据工位物料清单和所述每个生产线和工位的作业计划内容，获取每个工位对应的物料配送计划；所述物料配送计划包括物料配送时间、物料配送指定位置、物料号和物料配送数量；
物料配送模块，用于根据车间现场的物料消耗情况，制定物料配送方案，并通过控制无人运输车将所述物料配送到指定位置，并将配送过程信息进行记录和存储；
物料跟踪模块，用于从物料进入车间到转化为产品成品的过程中，针对物料的每个流转过程进行记录，并将物料的单件信息和批次信息与产品成品进行绑定。
进一步地，所述能源管理模块包括：
第一监控模块，用于根据预设的资源监测采集间隔，实时监控车间在生产过程中的水、电和气资源的消耗情况，并判断所述水、电和气资源的消耗是否达到所述水、电和气资源各自对应的预设的第一阈值；
第二阈值生成模块，用于当水、电和气资源中出现消耗量超过所述水、电和气资源对应的第一阈值时，针对超过第一阈值的资源的消耗情况，结合第二阈值设定模型，获取所述超过第一阈值的资源对应的第二阈值；同时，检测生产设备的资源消耗情况，获取导致资源超过对应第一阈值的生产设备，并将所述导致资源超过对应第一阈值的生产设备标记为被观察设备；
第二监控模块，用于根据预设的资源监测采集间隔，实时监测水、电和气资源的消耗量，当超过第一阈值的资源的消耗量降至所述第一阈值以下时，删除所述资源对应的第二阈值；当超过第一阈值的资源的消耗量超过第二阈值时，检测所述被观察设备的对应资源消耗量是否增加；
第一调控模块，用于当所述被观察设备的对应资源消耗量增加时，对所述被观察设备的运行进行调控，降低其对应的资源消耗量直至生产过程中的车间的对应资源的消耗量降至第二阈值之下；
第二调控模块，用于当所述被观察设备的对应资源消耗量没有增加时，检测生产过程中的所有生产设备的对应资源消耗情况，获取导致资源超过对应第二阈值的生产设备，并将所述导致资源超过对应第二阈值的生产设备标记为第二被观察设备；对所述第二被观察设备的运行进行调控，降低其对应的资源消耗量直至生产过程中的车间的对应资源的消耗量降至第二阈值之下。
进一步地，所述第二阈值设定模型为：
Figure BDA0002813525810000051
Figure BDA0002813525810000052
Figure BDA0002813525810000053
其中，S2、E2和Q2分别表示水、电和气资源的第二阈值；S1、E1和Q1分别表示水、电和气资源的预设的第一阈值；S、E和Q分别表示超过预设的第一阈值时，水、电和气资源的消耗量；n、m和k分别表示水、电和气资源的采集次数；Si表示第i次采集水资源消耗情况时，对应的水资源消耗量；Ei表示第i次采集电资源消耗情况时，对应的电资源消耗量；Qi表示第i次采集气资源消耗情况时，对应的气资源消耗量；Smax和Smin分别表示n次采集水资源消耗情况中，水资源消耗最大值和最小值；Emax和Emin分别表示m次采集电资源消耗情况中，电资源消耗最大值和最小值；Qmax和Qmin分别表示k次采集气资源消耗情况中，气资源消耗最大值和最小值。
本发明有益效果：
本发明提供的一种基于人工智能技术的智能车间管理方法和系统能够生产执行编制的各项作业计划、物料需求、配送计划都是先后产生，并且物料需求以作业计划为前提，配送计划以物料需求为前提，具有较强的协同性；同时，本发明提出的基于人工智能技术的智能车间管理方法和系统在执行过程中，发现异常时，系统可以自动优化或者辅助人工进行业务调度，并且考虑各项约束条件，能保证异常发生后的业务协同。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程图；
图2为本发明所述系统的系统框图；
图3为本发明所述方法和系统的业务流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种基于人工智能技术的智能车间管理方法和系统，用以解决工业企业生产过程中的人、机、料、法、环的协同较差的问题。
本发明实施例提出了一种基于人工智能技术的智能车间管理方法，如图1所示，所述方法包括：
S1、接收到车间针对产品的生产任务之后，对生产任务的作业计划进行编制，获得满足交期的作业计划；
S2、根据工位物料清单获取物料配送计划，并制定配送方案以及对物料流转过程进行跟踪；
S3、将产品生产过程中的质量检验信息进行记录，根据质量检验信息判定生产过程中的产品是否合格；
S4、对产品在生产过程中的生产设备进行日常点检、维修维护、设备备件信息和设备效能信息进行统计和管理，并对所述生产设备进行预防性维护；
S5、记录车间在生产过程中的水、电和气资源的消耗情况，并根据所述水、电和气资源的消耗情况对生产设备的运行进行控制；
S6、在生产过程中，实时监控生产进度、质量信息、能源消耗情况以及设备运行情况，当所述生产进度、质量信息、能源消耗情况以及设备运行情况中任一指标出现异常时，进行报警。
上述技术方案的工作原理为：首先，接收到车间针对产品的生产任务之后，对生产任务的作业计划进行编制，获得满足交期的作业计划；然后，根据工位物料清单获取物料配送计划，并制定配送方案以及对物料流转过程进行跟踪；随后，将产品生产过程中的质量检验信息进行记录，根据质量检验信息判定生产过程中的产品是否合格，具体的，生产过程的质量检验信息记录到系统中，系统使用人工智能算法可以自动判定生产过程中的产品是否合格。采集工件生产过程中的质检数据，比如工件外观检验、探伤检验等，可以分为计量值和计数值两种类型数据。计数值：计产品件数，如不合格数等；计量值：产品须经由实际测量或测试而取得的实际值，并可对其作数理分析，以说明该产品在次测量特性的品质状况，如工件尺寸等。计数型数据只有两个值(合格/不合格，通过/不通过，有缺陷/无缺陷等)，但它们可以被计数，从而用来记录和分析；
之后，对产品在生产过程中的生产设备进行日常点检、维修维护、设备备件信息和设备效能信息进行统计和管理，并对所述生产设备进行预防性维护；设备管理包括设备的日常点检、设备的维修维护管理、设备的备件管理和效能统计等。通过设备长时间数据的统计分析，应用人工智能技术，可以对设备进行预防性维护，提高设备的综合稼动率。
然后，记录车间在生产过程中的水、电和气资源的消耗情况，并根据所述水、电和气资源的消耗情况对生产设备的运行进行控制；能源管理记录车间消耗的水电气等资源的消耗情况，通过与智能表的集成，可以获取表的读数信息，通过能源消耗的分析，可以准确的得知设备的应用情况，可以更加精确的控制设备的使用。
最后，在生产过程中，实时监控生产进度、质量信息、能源消耗情况以及设备运行情况，当所述生产进度、质量信息、能源消耗情况以及设备运行情况中任一指标出现异常时，进行报警。通过实时监控生产进度、质量信息、能源消耗、设备运行等情况，当任何资源要素出现异常时，可以迅速报警，提醒管理人员及时处理，实现异常的快速处置，降低对生产的影响。
上述技术方案的效果为：能够生产执行编制的各项作业计划、物料需求、配送计划都是先后产生，并且物料需求以作业计划为前提，配送计划以物料需求为前提，具有较强的协同性；同时，发现异常时，系统可以自动优化或者辅助人工进行业务调度，并且考虑各项约束条件，能保证异常发生后的业务协同。
本发明的一个实施例，所述接收到车间的生产任务之后，对生产任务的作业计划进行编制，获得满足交期的作业计划，包括：
S101、根据生产车间的工序设备状态、生产人员班次日历信息、人员到岗信息以及工具工装数量信息，获取作业计划编制的资源约束条件；
S102、根据生产任务对应的产品的交期以及资源约束条件对作业计划对应的模型进行迭代优化，获得满足所述交期的作业计划。
上述技术方案的工作原理为：首先，根据生产车间的工序设备状态、生产人员班次日历信息、人员到岗信息以及工具工装数量信息，获取作业计划编制的资源约束条件；具体的，本实施例中，根据生产资源建模的要求，考虑各个工序设备状态(去除故障、维修等状态设备能力)、班次日历、人员到岗率(人员实际考勤情况)和工具工装情况(计算车间工具工装实际可用数量)获取作业计划编制的资源约束条件，然后进行生产资源模型的建立。
然后，根据生产任务对应的产品的交期以及资源约束条件对作业计划对应的模型进行迭代优化，获得满足所述交期的作业计划。具体的，本实施例中，应用人工智能算法，可以根据产品的交期、工装等约束条件迭代优化作业计划，保证作业计划能满足交期要求。
上述技术方案的效果为：通过上述方式能够提高作业计划编制效率，提高生成的作业计划的优化程度，另一方面，整个作业计划过程中均采集实际生产的真实数据，无需人工参与，减少人为主观因素对生产作业规划的影响，能够有效提高作业计划与实际生产需求的匹配性。
本发明的一个实施例，根据工位物料清单获取物料配送计划，并制定配送方案以及对物料流转过程进行跟踪，包括：
S201、根据所述作业计划获取每个生产线和工位的作业计划内容，并根据工位物料清单和所述每个生产线和工位的作业计划内容，获取每个工位对应的物料配送计划；所述物料配送计划包括物料配送时间、物料配送指定位置、物料号和物料配送数量；
S202、根据车间现场的物料消耗情况，制定物料配送方案，并通过控制无人运输车将所述物料配送到指定位置，并将配送过程信息进行记录和存储；
S203、从物料进入车间到转化为产品成品的过程中，针对物料的每个流转过程进行记录，并将物料的单件信息和批次信息与产品成品进行绑定。
上述技术方案的工作原理为：首先，根据所述作业计划获取每个生产线和工位的作业计划内容，并根据工位物料清单和所述每个生产线和工位的作业计划内容，获取每个工位对应的物料配送计划；所述物料配送计划包括物料配送时间、物料配送指定位置、物料号和物料配送数量；然后，根据车间现场的物料消耗情况，制定物料配送方案，并通过控制无人运输车将所述物料配送到指定位置，并将配送过程信息进行记录和存储；最后，从物料进入车间到转化为产品成品的过程中，针对物料的每个流转过程进行记录，并将物料的单件信息和批次信息与产品成品进行绑定。
上述技术方案的效果为：生产执行系统经作业计划排程后，可以得到每个产线及工位的作业计划。根据工位物料清单可以精确生成基于工位的物料配送计划，包括时间、物料号、数量等信息。应用人工智能算法，可以根据现场物料的消耗情况，自动制定配送方案，并通过无人小车将物料配送到指定位置，配送过程的信息都记录到系统中。从物料进入车间到转化为成品的过程，系统记录下物料的流转过程，并将物料的单件信息或批次信息与产成品绑定，用于追溯。通过上述方式进行的物料配送和物料追踪，能够有效提高物料配送效率，节省物料配送时间，并且，通过上述方式进行物料追踪，能够提高每个流转过程的物料配送信息获取的详细度和全面性，使物料配送过程中的每个环节信息均被有效记录，方便后续进行查找和追溯。
本发明的一个实施例，记录车间在生产过程中的水、电和气资源的消耗情况，并根据所述水、电和气资源的消耗情况对生产设备的运行进行控制，包括：
S501、根据预设的资源监测采集间隔，实时监控车间在生产过程中的水、电和气资源的消耗情况，并判断所述水、电和气资源的消耗是否达到所述水、电和气资源各自对应的预设的第一阈值；
S502、当水、电和气资源中出现消耗量超过所述水、电和气资源对应的第一阈值时，针对超过第一阈值的资源的消耗情况，结合第二阈值设定模型，获取所述超过第一阈值的资源对应的第二阈值；同时，检测生产设备的资源消耗情况，获取导致资源超过对应第一阈值的生产设备，并将所述导致资源超过对应第一阈值的生产设备标记为被观察设备；
S503、根据预设的资源监测采集间隔，实时监测水、电和气资源的消耗量，当超过第一阈值的资源的消耗量降至所述第一阈值以下时，删除所述资源对应的第二阈值；当超过第一阈值的资源的消耗量超过第二阈值时，检测所述被观察设备的对应资源消耗量是否增加；
S504、当所述被观察设备的对应资源消耗量增加时，对所述被观察设备的运行进行调控，降低其对应的资源消耗量直至生产过程中的车间的对应资源的消耗量降至第二阈值之下；
S505、当所述被观察设备的对应资源消耗量没有增加时，检测生产过程中的所有生产设备的对应资源消耗情况，获取导致资源超过对应第二阈值的生产设备，并将所述导致资源超过对应第二阈值的生产设备标记为第二被观察设备；对所述第二被观察设备的运行进行调控，降低其对应的资源消耗量直至生产过程中的车间的对应资源的消耗量降至第二阈值之下。
其中，所述第二阈值设定模型为：
Figure BDA0002813525810000091
Figure BDA0002813525810000092
Figure BDA0002813525810000093
其中，S2、E2和Q2分别表示水、电和气资源的第二阈值；S1、E1和Q1分别表示水、电和气资源的预设的第一阈值；S、E和Q分别表示超过预设的第一阈值时，水、电和气资源的消耗量；n、m和k分别表示水、电和气资源的采集次数；Si表示第i次采集水资源消耗情况时，对应的水资源消耗量；Ei表示第i次采集电资源消耗情况时，对应的电资源消耗量；Qi表示第i次采集气资源消耗情况时，对应的气资源消耗量；Smax和Smin分别表示n次采集水资源消耗情况中，水资源消耗最大值和最小值；Emax和Emin分别表示m次采集电资源消耗情况中，电资源消耗最大值和最小值；Qmax和Qmin分别表示k次采集气资源消耗情况中，气资源消耗最大值和最小值。
上述技术方案的工作原理为：首先，根据预设的资源监测采集间隔，实时监控车间在生产过程中的水、电和气资源的消耗情况，并判断所述水、电和气资源的消耗是否达到所述水、电和气资源各自对应的预设的第一阈值；然后，当水、电和气资源中出现消耗量超过所述水、电和气资源对应的第一阈值时，针对超过第一阈值的资源的消耗情况，结合第二阈值设定模型，获取所述超过第一阈值的资源对应的第二阈值；同时，检测生产设备的资源消耗情况，获取导致资源超过对应第一阈值的生产设备，并将所述导致资源超过对应第一阈值的生产设备标记为被观察设备；随后，根据预设的资源监测采集间隔，实时监测水、电和气资源的消耗量，当超过第一阈值的资源的消耗量降至所述第一阈值以下时，删除所述资源对应的第二阈值；当超过第一阈值的资源的消耗量超过第二阈值时，检测所述被观察设备的对应资源消耗量是否增加；之后，当所述被观察设备的对应资源消耗量增加时，对所述被观察设备的运行进行调控，降低其对应的资源消耗量直至生产过程中的车间的对应资源的消耗量降至第二阈值之下；最后，当所述被观察设备的对应资源消耗量没有增加时，检测生产过程中的所有生产设备的对应资源消耗情况，获取导致资源超过对应第二阈值的生产设备，并将所述导致资源超过对应第二阈值的生产设备标记为第二被观察设备；对所述第二被观察设备的运行进行调控，降低其对应的资源消耗量直至生产过程中的车间的对应资源的消耗量降至第二阈值之下。
上述技术方案的效果为：通过水、电和气资源用量的监控的实际用量与每个资源对应的预设的第一阈值来获取第二阈值，能够有效提高第二阈值与实际生产需求的匹配度，同时，通过两个层级的阈值设置，能够有效提高能源消耗的预警性，防止只设置一个阈值时出现的资源调整不及时产生的资源延时浪费，能够进一步提高能源管控精确度，并进一步减低资源消耗量。同时，通过上述公式获取的第二阈值，有效提高第二阈值与第一阈值之间的资源消耗预警量与实际生产需求的匹配性，能够保证与第一阈值之间产生足够的资源消耗预警量的同时，防止因预警量过多导致的资源浪费。
本发明实施例提出了一种基于人工智能技术的智能车间管理系统，如图2所示，所述系统包括：
编制模块，用于接收到车间针对产品的生产任务之后，对生产任务的作业计划进行编制，获得满足交期的作业计划；
车间物流管理模块，用于根据工位物料清单获取物料配送计划，并制定配送方案以及对物料流转过程进行跟踪；
过程质量管理模块，用于将产品生产过程中的质量检验信息进行记录，根据质量检验信息判定生产过程中的产品是否合格；
设备管理模块，用于对产品在生产过程中的生产设备进行日常点检、维修维护、设备备件信息和设备效能信息进行统计和管理，并对所述生产设备进行预防性维护；
能源管理模块，用于记录车间在生产过程中的水、电和气资源的消耗情况，并根据所述水、电和气资源的消耗情况对生产设备的运行进行控制；
异常管理模块，用于在生产过程中，实时监控生产进度、质量信息、能源消耗情况以及设备运行情况，当所述生产进度、质量信息、能源消耗情况以及设备运行情况中任一指标出现异常时，进行报警。
上述技术方案的工作原理为：首先，通过编制模块接收到车间针对产品的生产任务之后，对生产任务的作业计划进行编制，获得满足交期的作业计划；然后，利用车间物流管理模块根据工位物料清单获取物料配送计划，并制定配送方案以及对物料流转过程进行跟踪；之后，通过过程质量管理模块将产品生产过程中的质量检验信息进行记录，根据质量检验信息判定生产过程中的产品是否合格；随后，采用设备管理模块对产品在生产过程中的生产设备进行日常点检、维修维护、设备备件信息和设备效能信息进行统计和管理，并对所述生产设备进行预防性维护；之后，通过能源管理模块记录车间在生产过程中的水、电和气资源的消耗情况，并根据所述水、电和气资源的消耗情况对生产设备的运行进行控制；最后，利用异常管理模块在生产过程中，实时监控生产进度、质量信息、能源消耗情况以及设备运行情况，当所述生产进度、质量信息、能源消耗情况以及设备运行情况中任一指标出现异常时，进行报警。
上述技术方案的效果为：能够生产执行编制的各项作业计划、物料需求、配送计划都是先后产生，并且物料需求以作业计划为前提，配送计划以物料需求为前提，具有较强的协同性；同时，发现异常时，系统可以自动优化或者辅助人工进行业务调度，并且考虑各项约束条件，能保证异常发生后的业务协同。
本发明的一个实施例，所述编制模块包括：
资源约束模块，用于根据生产车间的工序设备状态、生产人员班次日历信息、人员到岗信息以及工具工装数量信息，获取作业计划编制的资源约束条件；
作业计划模块，用于根据生产任务对应的产品的交期以及资源约束条件对作业计划对应的模型进行迭代优化，获得满足所述交期的作业计划。
上述技术方案的工作原理为：首先，通过资源约束模块根据生产车间的工序设备状态、生产人员班次日历信息、人员到岗信息以及工具工装数量信息，获取作业计划编制的资源约束条件；然后，利用作业计划模块根据生产任务对应的产品的交期以及资源约束条件对作业计划对应的模型进行迭代优化，获得满足所述交期的作业计划。
上述技术方案的效果为：通过上述方式能够提高作业计划编制效率，提高生成的作业计划的优化程度，另一方面，整个作业计划过程中均采集实际生产的真实数据，无需人工参与，减少人为主观因素对生产作业规划的影响，能够有效提高作业计划与实际生产需求的匹配性。
本发明的一个实施例，所述车间物流管理模块包括；
物料配送计划编制模块，用于根据所述作业计划获取每个生产线和工位的作业计划内容，并根据工位物料清单和所述每个生产线和工位的作业计划内容，获取每个工位对应的物料配送计划；所述物料配送计划包括物料配送时间、物料配送指定位置、物料号和物料配送数量；
物料配送模块，用于根据车间现场的物料消耗情况，制定物料配送方案，并通过控制无人运输车将所述物料配送到指定位置，并将配送过程信息进行记录和存储；
物料跟踪模块，用于从物料进入车间到转化为产品成品的过程中，针对物料的每个流转过程进行记录，并将物料的单件信息和批次信息与产品成品进行绑定。
上述技术方案的工作原理为：首先，利用物料配送计划编制模块根据所述作业计划获取每个生产线和工位的作业计划内容，并根据工位物料清单和所述每个生产线和工位的作业计划内容，获取每个工位对应的物料配送计划；所述物料配送计划包括物料配送时间、物料配送指定位置、物料号和物料配送数量；然后，通过物料配送模块根据车间现场的物料消耗情况，制定物料配送方案，并通过控制无人运输车将所述物料配送到指定位置，并将配送过程信息进行记录和存储；最后，采用物料跟踪模块从物料进入车间到转化为产品成品的过程中，针对物料的每个流转过程进行记录，并将物料的单件信息和批次信息与产品成品进行绑定。
上述技术方案的效果为：生产执行系统经作业计划排程后，可以得到每个产线及工位的作业计划。根据工位物料清单可以精确生成基于工位的物料配送计划，包括时间、物料号、数量等信息。应用人工智能算法，可以根据现场物料的消耗情况，自动制定配送方案，并通过无人小车将物料配送到指定位置，配送过程的信息都记录到系统中。从物料进入车间到转化为成品的过程，系统记录下物料的流转过程，并将物料的单件信息或批次信息与产成品绑定，用于追溯。通过上述方式进行的物料配送和物料追踪，能够有效提高物料配送效率，节省物料配送时间，并且，通过上述方式进行物料追踪，能够提高每个流转过程的物料配送信息获取的详细度和全面性，使物料配送过程中的每个环节信息均被有效记录，方便后续进行查找和追溯。
本发明的一个实施例，所述能源管理模块包括：
第一监控模块，用于根据预设的资源监测采集间隔，实时监控车间在生产过程中的水、电和气资源的消耗情况，并判断所述水、电和气资源的消耗是否达到所述水、电和气资源各自对应的预设的第一阈值；
第二阈值生成模块，用于当水、电和气资源中出现消耗量超过所述水、电和气资源对应的第一阈值时，针对超过第一阈值的资源的消耗情况，结合第二阈值设定模型，获取所述超过第一阈值的资源对应的第二阈值；同时，检测生产设备的资源消耗情况，获取导致资源超过对应第一阈值的生产设备，并将所述导致资源超过对应第一阈值的生产设备标记为被观察设备；
第二监控模块，用于根据预设的资源监测采集间隔，实时监测水、电和气资源的消耗量，当超过第一阈值的资源的消耗量降至所述第一阈值以下时，删除所述资源对应的第二阈值；当超过第一阈值的资源的消耗量超过第二阈值时，检测所述被观察设备的对应资源消耗量是否增加；
第一调控模块，用于当所述被观察设备的对应资源消耗量增加时，对所述被观察设备的运行进行调控，降低其对应的资源消耗量直至生产过程中的车间的对应资源的消耗量降至第二阈值之下；
第二调控模块，用于当所述被观察设备的对应资源消耗量没有增加时，检测生产过程中的所有生产设备的对应资源消耗情况，获取导致资源超过对应第二阈值的生产设备，并将所述导致资源超过对应第二阈值的生产设备标记为第二被观察设备；对所述第二被观察设备的运行进行调控，降低其对应的资源消耗量直至生产过程中的车间的对应资源的消耗量降至第二阈值之下。
其中，所述第二阈值设定模型为：
Figure BDA0002813525810000131
Figure BDA0002813525810000132
Figure BDA0002813525810000133
其中，S2、E2和Q2分别表示水、电和气资源的第二阈值；S1、E1和Q1分别表示水、电和气资源的预设的第一阈值；S、E和Q分别表示超过预设的第一阈值时，水、电和气资源的消耗量；n、m和k分别表示水、电和气资源的采集次数；Si表示第i次采集水资源消耗情况时，对应的水资源消耗量；Ei表示第i次采集电资源消耗情况时，对应的电资源消耗量；Qi表示第i次采集气资源消耗情况时，对应的气资源消耗量；Smax和Smin分别表示n次采集水资源消耗情况中，水资源消耗最大值和最小值；Emax和Emin分别表示m次采集电资源消耗情况中，电资源消耗最大值和最小值；Qmax和Qmin分别表示k次采集气资源消耗情况中，气资源消耗最大值和最小值。
上述技术方案的工作原理为：首先，通过第一监控模块根据预设的资源监测采集间隔，实时监控车间在生产过程中的水、电和气资源的消耗情况，并判断所述水、电和气资源的消耗是否达到所述水、电和气资源各自对应的预设的第一阈值；然后，采用第二阈值生成模块当水、电和气资源中出现消耗量超过所述水、电和气资源对应的第一阈值时，针对超过第一阈值的资源的消耗情况，结合第二阈值设定模型，获取所述超过第一阈值的资源对应的第二阈值；同时，检测生产设备的资源消耗情况，获取导致资源超过对应第一阈值的生产设备，并将所述导致资源超过对应第一阈值的生产设备标记为被观察设备；随后，通过第二监控模块根据预设的资源监测采集间隔，实时监测水、电和气资源的消耗量，当超过第一阈值的资源的消耗量降至所述第一阈值以下时，删除所述资源对应的第二阈值；当超过第一阈值的资源的消耗量超过第二阈值时，检测所述被观察设备的对应资源消耗量是否增加；之后，采用第一调控模块当所述被观察设备的对应资源消耗量增加时，对所述被观察设备的运行进行调控，降低其对应的资源消耗量直至生产过程中的车间的对应资源的消耗量降至第二阈值之下；最后，利用第二调控模块在当所述被观察设备的对应资源消耗量没有增加时，检测生产过程中的所有生产设备的对应资源消耗情况，获取导致资源超过对应第二阈值的生产设备，并将所述导致资源超过对应第二阈值的生产设备标记为第二被观察设备；对所述第二被观察设备的运行进行调控，降低其对应的资源消耗量直至生产过程中的车间的对应资源的消耗量降至第二阈值之下。
上述技术方案的效果为：通过水、电和气资源用量的监控的实际用量与每个资源对应的预设的第一阈值来获取第二阈值，能够有效提高第二阈值与实际生产需求的匹配度，同时，通过两个层级的阈值设置，能够有效提高能源消耗的预警性，防止只设置一个阈值时出现的资源调整不及时产生的资源延时浪费，能够进一步提高能源管控精确度，并进一步减低资源消耗量。同时，通过上述公式获取的第二阈值，有效提高第二阈值与第一阈值之间的资源消耗预警量与实际生产需求的匹配性，能够保证与第一阈值之间产生足够的资源消耗预警量的同时，防止因预警量过多导致的资源浪费。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种基于人工智能技术的智能车间管理方法，其特征在于，所述方法包括：
接收到车间针对产品的生产任务之后，对生产任务的作业计划进行编制，获得满足交期的作业计划；
根据工位物料清单获取物料配送计划，并制定配送方案以及对物料流转过程进行跟踪；
将产品生产过程中的质量检验信息进行记录，根据质量检验信息判定生产过程中的产品是否合格；
对产品在生产过程中的生产设备进行日常点检、维修维护、设备备件信息和设备效能信息进行统计和管理，并对所述生产设备进行预防性维护；
记录车间在生产过程中的水、电和气资源的消耗情况，并根据所述水、电和气资源的消耗情况对生产设备的运行进行控制；
在生产过程中，实时监控生产进度、质量信息、能源消耗情况以及设备运行情况，当所述生产进度、质量信息、能源消耗情况以及设备运行情况中任一指标出现异常时，进行报警；
记录车间在生产过程中的水、电和气资源的消耗情况，并根据所述水、电和气资源的消耗情况对生产设备的运行进行控制，包括：
根据预设的资源监测采集间隔，实时监控车间在生产过程中的水、电和气资源的消耗情况，并判断所述水、电和气资源的消耗是否达到所述水、电和气资源各自对应的预设的第一阈值；
当水、电和气资源中出现消耗量超过所述水、电和气资源对应的第一阈值时，针对超过第一阈值的资源的消耗情况，结合第二阈值设定模型，获取所述超过第一阈值的资源对应的第二阈值；同时，检测生产设备的资源消耗情况，获取导致资源超过对应第一阈值的生产设备，并将所述导致资源超过对应第一阈值的生产设备标记为被观察设备；
根据预设的资源监测采集间隔，实时监测水、电和气资源的消耗量，当超过第一阈值的资源的消耗量降至所述第一阈值以下时，删除所述资源对应的第二阈值；当超过第一阈值的资源的消耗量超过第二阈值时，检测所述被观察设备的对应资源消耗量是否增加；
当所述被观察设备的对应资源消耗量增加时，对所述被观察设备的运行进行调控，降低其对应的资源消耗量直至生产过程中的车间的对应资源的消耗量降至第二阈值之下；
当所述被观察设备的对应资源消耗量没有增加时，检测生产过程中的所有生产设备的对应资源消耗情况，获取导致资源超过对应第二阈值的生产设备，并将所述导致资源超过对应第二阈值的生产设备标记为第二被观察设备；对所述第二被观察设备的运行进行调控，降低其对应的资源消耗量直至生产过程中的车间的对应资源的消耗量降至第二阈值之下。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述接收到车间的生产任务之后，对生产任务的作业计划进行编制，获得满足交期的作业计划，包括：
根据生产车间的工序设备状态、生产人员班次日历信息、人员到岗信息以及工具工装数量信息，获取作业计划编制的资源约束条件；
根据生产任务对应的产品的交期以及资源约束条件对作业计划对应的模型进行迭代优化，获得满足所述交期的作业计划。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，根据工位物料清单获取物料配送计划，并制定配送方案以及对物料流转过程进行跟踪，包括：
根据所述作业计划获取每个生产线和工位的作业计划内容，并根据工位物料清单和所述每个生产线和工位的作业计划内容，获取每个工位对应的物料配送计划；
根据车间现场的物料消耗情况，制定物料配送方案，并通过控制无人运输车将所述物料配送到指定位置，并将配送过程信息进行记录和存储；
从物料进入车间到转化为产品成品的过程中，针对物料的每个流转过程进行记录，并将物料的单件信息和批次信息与产品成品进行绑定。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述第二阈值设定模型为：
Figure FDA0003048681740000021
Figure FDA0003048681740000022
Figure FDA0003048681740000023
其中，S2、E2和Q2分别表示水、电和气资源的第二阈值；S1、E1和g1分别表示水、电和气资源的预设的第一阈值；S、E和g分别表示超过预设的第一阈值时，水、电和气资源的消耗量；n、m和k分别表示水、电和气资源的采集次数；Si表示第i次采集水资源消耗情况时，对应的水资源消耗量；Ei表示第i次采集电资源消耗情况时，对应的电资源消耗量；Qi表示第i次采集气资源消耗情况时，对应的气资源消耗量；Smax和Smin分别表示n次采集水资源消耗情况中，水资源消耗最大值和最小值；Emax和Emin分别表示m次采集电资源消耗情况中，电资源消耗最大值和最小值；Qmax和Qmin分别表示k次采集气资源消耗情况中，气资源消耗最大值和最小值。
5.一种基于人工智能技术的智能车间管理系统，其特征在于，所述系统包括：
编制模块，用于接收到车间针对产品的生产任务之后，对生产任务的作业计划进行编制，获得满足交期的作业计划；
车间物流管理模块，用于根据工位物料清单获取物料配送计划，并制定配送方案以及对物料流转过程进行跟踪；
过程质量管理模块，用于将产品生产过程中的质量检验信息进行记录，根据质量检验信息判定生产过程中的产品是否合格；
设备管理模块，用于对产品在生产过程中的生产设备进行日常点检、维修维护、设备备件信息和设备效能信息进行统计和管理，并对所述生产设备进行预防性维护；
能源管理模块，用于记录车间在生产过程中的水、电和气资源的消耗情况，并根据所述水、电和气资源的消耗情况对生产设备的运行进行控制；
异常管理模块，用于在生产过程中，实时监控生产进度、质量信息、能源消耗情况以及设备运行情况，当所述生产进度、质量信息、能源消耗情况以及设备运行情况中任一指标出现异常时，进行报警；
所述能源管理模块包括：
第一监控模块，用于根据预设的资源监测采集间隔，实时监控车间在生产过程中的水、电和气资源的消耗情况，并判断所述水、电和气资源的消耗是否达到所述水、电和气资源各自对应的预设的第一阈值；
第二阈值生成模块，用于当水、电和气资源中出现消耗量超过所述水、电和气资源对应的第一阈值时，针对超过第一阈值的资源的消耗情况，结合第二阈值设定模型，获取所述超过第一阈值的资源对应的第二阈值；同时，检测生产设备的资源消耗情况，获取导致资源超过对应第一阈值的生产设备，并将所述导致资源超过对应第一阈值的生产设备标记为被观察设备；
第二监控模块，用于根据预设的资源监测采集间隔，实时监测水、电和气资源的消耗量，当超过第一阈值的资源的消耗量降至所述第一阈值以下时，删除所述资源对应的第二阈值；当超过第一阈值的资源的消耗量超过第二阈值时，检测所述被观察设备的对应资源消耗量是否增加；
第一调控模块，用于当所述被观察设备的对应资源消耗量增加时，对所述被观察设备的运行进行调控，降低其对应的资源消耗量直至生产过程中的车间的对应资源的消耗量降至第二阈值之下；
第二调控模块，用于当所述被观察设备的对应资源消耗量没有增加时，检测生产过程中的所有生产设备的对应资源消耗情况，获取导致资源超过对应第二阈值的生产设备，并将所述导致资源超过对应第二阈值的生产设备标记为第二被观察设备；对所述第二被观察设备的运行进行调控，降低其对应的资源消耗量直至生产过程中的车间的对应资源的消耗量降至第二阈值之下。
6.根据权利要求5所述系统，其特征在于，所述编制模块包括：
资源约束模块，用于根据生产车间的工序设备状态、生产人员班次日历信息、人员到岗信息以及工具工装数量信息，获取作业计划编制的资源约束条件；
作业计划模块，用于根据生产任务对应的产品的交期以及资源约束条件对作业计划对应的模型进行迭代优化，获得满足所述交期的作业计划。
7.根据权利要求5所述系统，其特征在于，所述车间物流管理模块包括；
物料配送计划编制模块，用于根据所述作业计划获取每个生产线和工位的作业计划内容，并根据工位物料清单和所述每个生产线和工位的作业计划内容，获取每个工位对应的物料配送计划；
物料配送模块，用于根据车间现场的物料消耗情况，制定物料配送方案，并通过控制无人运输车将所述物料配送到指定位置，并将配送过程信息进行记录和存储；
物料跟踪模块，用于从物料进入车间到转化为产品成品的过程中，针对物料的每个流转过程进行记录，并将物料的单件信息和批次信息与产品成品进行绑定。
8.根据权利要求5所述系统，其特征在于，所述第二阈值设定模型为：
Figure FDA0003048681740000041
Figure FDA0003048681740000042
Figure FDA0003048681740000043
其中，S2、E2和Q2分别表示水、电和气资源的第二阈值；S1、E1和g1分别表示水、电和气资源的预设的第一阈值；S、E和g分别表示超过预设的第一阈值时，水、电和气资源的消耗量；n、m和k分别表示水、电和气资源的采集次数；Si表示第i次采集水资源消耗情况时，对应的水资源消耗量；Ei表示第i次采集电资源消耗情况时，对应的电资源消耗量；Qi表示第i次采集气资源消耗情况时，对应的气资源消耗量；Smax和Smin分别表示n次采集水资源消耗情况中，水资源消耗最大值和最小值；Emax和Emin分别表示m次采集电资源消耗情况中，电资源消耗最大值和最小值；gmax和gmin分别表示k次采集气资源消耗情况中，气资源消耗最大值和最小值。
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