CN112508377A - 基于物联网的车间生产系统及其实施方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了基于物联网的车间生产系统及其实施方法,构建一个集、制造计划、生产过程管理为一体的智能化、柔性化系统。该集成系统通过软硬件的集成,有效提升生产效率,传统制造业搭建一个易操作、易管理、高效率的和生产平台,改变传统的产业格局和粗犷式的发展模,通过软硬件集成可实现生产过程的三维数字化,从而提高生产效率、减少人工需求、缩短生产周期、保证产品质量。

Description

基于物联网的车间生产系统及其实施方法
技术领域
本发明属于物联网服务技术领域,具体涉及基于物联网的车间生 产系统及其实施方法。
背景技术
在网络和信息技术高速发展的当代,制造业已经发生了根本性的 变化。全球范围内企业间的竞争与合作已经成为当前制造业发展的主 题。用户对制造产品的高要求使制造企业从只关注产品转移到更加关 注产品全生命周期中整体服务的提供。为了适应新形势下制造业的发 展趋势,中国的制造业正从以产品为中心向以服务为中心转化。过去 单一的产品模式已经不足以满足现今用户对产品全生命周期中服务 质量,包括产品的交货期、价格、质量、售后等各方面的严荀要求。 以服务为中心的企业生产模式成为应对制造业挑战的关键解决方案。
目前生产制造管理信息化手段不足、自动化水平较低:虽然ERP 信息化建设已经推行多年,但ERP只能进行资源的规划和结果的核 算,而对影响生产效率和成本的生产过程没法控制,车间生产过程仍 使用传统的手工方法进行管理,信息反映不及时,各部门协作水平差, 生产效率低,资源浪费大,成本虚高严重,特别对生产环节要求较高 的电缆、变压器、铁塔行业,生产流程信息化显得尤为重要。劳动用 工成本居高不下:例如,按每个生产车间配备2名统计员来算,每名 统计员年薪7万左右,每个车间统计工作人工费就高达14万,5个 车间,就高达70万的费用,目前部分特高压产品毛利不足15%,再 加部分企业贷款较多,企业提高生产效率和降本增效就显得特别急迫。
近几年提出的物联网是基于制造业中的资源共享,借助先进的信 息技术,实现对产品开发、生产、销售、使用等全生命周期的相关资 源的整合,提供标准、规范、可共享的制造服务的模式。物联网服务 简称云服务,是构成物联网的基本要素,是服务化的制造资源和制造 能力,可以通过网络为用户提供产品全生命周期应用。云服务形成过 程,也就是资源的虚拟化、服务化过程,通过采用物联网、虚拟化等 技术,首先对分散的资源进行感知,然后将资源虚拟接入到物联网平 台,从而形成虚拟资源并聚集在一个能按需使用资源的虚拟资源池中, 最终通过对虚拟资源进行服务化封装、发布及注册,形成云服务。与 传统网络化制造模式中的资源服务相比,除去数字化、网络化等共同 特点,云服务具有面向服务和需求、不确定性制造、用户参与、透明 和集成、基于能力共享与交易,且融合了云计算的互操作性、自组织、 自适应性和支持按需使用和付费等特点,为构建基于知识的高效、智能化物联网平台提供了条件。
当前制造业正在向服务化生产转型,加上网络信息技术的强大支 持,制造资源的使用更倾向于以服务为单位组织生产,强调以用户需求 为基准组织制造资源。面对在这一过程中,所有的制造资源的组织、 制造方案的制定都应该是动态的。而当前的网络化制造模式,其实现 核心仍以固定数量的资源或既定的解决方案为用户提供服务。在应对 动态制造问题时仍然缺乏良好的解决方案,面对制造资源的动态发布、 智能匹配、自动组合等关键技术问题仍然需要寻找行之有效的技术方 案。
发明内容
本发明的目的在于提供基于物联网的车间生产系统,解决了现有 技术中存在制造业生产车间多采用二维数字化沟通依赖人工,效率低 下的问题。
本发明的目的还在于,提供一种基于物联网的车间生产系统的实 施方法。
本发明采用的技术方案为:
基于物联网的车间生产系统,包括无线通讯终端、电脑主控端, 无线通讯终端和电脑主控端通过无线信号连接,电脑主控端包括SAP 系统和条码系统;电脑横机上安装有无线通讯终端,所述无线通讯终 端与条码系统通过无线信号连接,条码系统与SAP系统连接。
基于物联网的车间生产系统的实施方法,在基于物联网的车间生 产系统的基础上进行实施,具体步骤包括:
步骤1:通过无线通讯终端扫描订单,识别订单信息,将订单信 息发送至SAP系统,SAP系统将信息发送至电脑横机进行存储;
步骤2:SAP系统按客户需求制定进度计划,并根据需求量的大 小选择的供应链;
步骤3:被选中的供应链进行产品的生产,生产完成的产品通过 无线通讯终端录入电脑横机中进行记录。
步骤4:将生产进度与步骤2中进度计划中的进度比对,调整生 产速度;
步骤5:通过电脑横机核对产品数量,入仓发货。
步骤1中电脑横机采用SQL数据库进行数据存储,SAP系统与 电脑横机中的SQL数据库之间的数据传输方法为:
1)在SAP系统中构建提取SAP系统数据的SAP信息集查询;
2)在SQL数据库中设定从SAP信息集查询接收SAP系统数据的 参数;
3)建立含有数据传输事件的SSIS执行包,运行SSIS执行包将 SAP系统数据传输到SQL数据库中。
步骤1)包括以下步骤:
1.1)定义SAP信息集查询从SAP系统中的数据表、视图、逻辑 数据库中提取的SAP系统数据;
1.2)定义SAP信息集提取SAP系统数据的方式,其包括数据的 筛选条件和输出形式。
步骤2)包括以下步骤:
2.1)设定SQL数据库与SAP系统的连接属性;
2.2)创建查询记录文件,并定义该查询记录文件调用的SAP信 息集查询,以及接收SAP信息集查询输出数据的SQL数据库表;
2.3)根据查询记录文件的定义生成SQL数据库表,所述SQL数 据库表包括中间表和全镜像表,并定义全镜像表的主键字段。
步骤3)包括以下步骤:
3.1)创建SSIS执行包;
3.2)定义SSIS执行包内的数据传输事件以及各事件中的变量, 所述数据传输事件包括中间表数据传输、全镜像表数据传输;
3.3)运行SSIS执行包,将SAP系统数据传输到SQL数据库表 中。
步骤2中SAP系统对供应链选择具体为:根据各个供应链完成 任务的比例,构建协同任务调度模型;根据原有制造任务和可选的制 造服务,在新任务到来时产生初始种群作为当前种群,将当前种群划 分成若干子种群进行后续迭代,并将当前种群中每个协同任务调度方 案用矩阵编码表示;判断是否满足终止条件,若满足条件则停止迭代, 并输出最优协同任务调度方案,否则返回继续进行迭代。
构建协同任务调度模型,具体包括:
计算时间跨度CT,即先分别计算每一条供应链上所有调用的服 务所花费的时间,即固定启动时间、服务完成的相应比例的执行时间 和产生的运输时间,再算出所有供应链的时间跨度的最大值;
计算总成本C,即计算所有供应链上调用的服务的固定启动成本、 服务完成的相应比例的执行成本和产生的运输成本;
计算可靠性R,即计算所有供应链上调用的服务所花费的固定启 动时间和完成的相应比例的执行时间内的可靠性;
对调度方案的时间跨度、总成本、可靠性进行标准化,并赋权相 加,从而求得最大的综合QoS。
步骤4生产步骤具体为:
步骤3.1电脑横机发出启动命令;
步骤3.2供应料开始进行下料工序,并通过无线通信终端扫描记 录已下料的信息;
步骤3.3下料工序进行完毕之后,制孔工序执行,并通过无线终 端扫描记录制孔工序的信息;
步骤3.4制孔工序进行完毕之后,切角工序执行,并通过无线终 端扫描记录切角工序的信息。
步骤7具体为:通过SAP对实时生产情况的记录随时查看订单进 展状况,然后与步骤2中制定好的进度计划表对比,把控订单的生产 进度,及时调整。
本发明的有益效果是:
(1)本系统可实现产品从到制造的三维数字化,从而提高生产效 率、节约人力成本、缩短生产周期;
(2)通过物联网将生产资源紧密联系,有利于保证成产过程的集 成。
(3)将人工操作环节改用自动化设备进行替代,有利于减少对工 人的需求,减轻人的劳动强度,通过软硬件集成可实现产品从—制造 的三维数字化,从而提高生产效率、减少人工需求、缩短生产周期、 保证产品质量。
附图说明
图1是本发明的一种基于物联网的制造集成方法的流程图;
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的描述。
基于物联网的车间生产系统,如图1所示,包括无线通讯终端、 电脑主控端,无线通讯终端和电脑主控端通过无线信号连接,电脑主 控端包括SAP系统和条码系统;电脑横机上安装有无线通讯终端, 所述无线通讯终端与条码系统通过无线信号连接,条码系统与SAP 系统连接。
基于物联网的车间生产系统的实施方法,在基于物联网的车间生 产系统的基础上进行实施,具体步骤包括:
步骤1:通过无线通讯终端扫描订单,识别订单信息,将订单信 息发送至SAP系统,SAP系统将信息发送至电脑横机进行存储;
步骤2:SAP系统按客户需求制定进度计划,并根据需求量的大 小选择的供应链;
步骤3:被选中的供应链进行产品的生产,生产完成的产品通过 无线通讯终端录入电脑横机中进行记录。
步骤4:将生产进度与步骤2中进度计划中的进度比对,调整生 产速度;
步骤5:通过电脑横机核对产品数量,入仓发货。
步骤1中电脑横机采用SQL数据库进行数据存储,SAP系统与 电脑横机中的SQL数据库之间的数据传输方法为:
1)在SAP系统中构建提取SAP系统数据的SAP信息集查询;
2)在SQL数据库中设定从SAP信息集查询接收SAP系统数据的 参数;
3)建立含有数据传输事件的SSIS执行包,运行SSIS执行包将SAP系统数据传输到SQL数据库中。
步骤1)包括以下步骤:
1.1)定义SAP信息集查询从SAP系统中的数据表、视图、逻辑 数据库中提取的SAP系统数据;
1.2)定义SAP信息集提取SAP系统数据的方式,其包括数据的 筛选条件和输出形式。
步骤2)包括以下步骤:
2.1)设定SQL数据库与SAP系统的连接属性;
2.2)创建查询记录文件,并定义该查询记录文件调用的SAP信 息集查询,以及接收SAP信息集查询输出数据的SQL数据库表;
2.3)根据查询记录文件的定义生成SQL数据库表,所述SQL数 据库表包括中间表和全镜像表,并定义全镜像表的主键字段。
步骤3)包括以下步骤:
3.1)创建SSIS执行包;
3.2)定义SSIS执行包内的数据传输事件以及各事件中的变量, 所述数据传输事件包括中间表数据传输、全镜像表数据传输;
3.3)运行SSIS执行包,将SAP系统数据传输到SQL数据库表 中。
步骤2中SAP系统对供应链选择具体为:根据各个供应链完成 任务的比例,构建协同任务调度模型;根据原有制造任务和可选的制 造服务,在新任务到来时产生初始种群作为当前种群,将当前种群划 分成若干子种群进行后续迭代,并将当前种群中每个协同任务调度方 案用矩阵编码表示;判断是否满足终止条件,若满足条件则停止迭代, 并输出最优协同任务调度方案,否则返回继续进行迭代。
构建协同任务调度模型,具体包括:
计算时间跨度CT,即先分别计算每一条供应链上所有调用的服 务所花费的时间,即固定启动时间、服务完成的相应比例的执行时间 和产生的运输时间,再算出所有供应链的时间跨度的最大值;
计算总成本C,即计算所有供应链上调用的服务的固定启动成本、 服务完成的相应比例的执行成本和产生的运输成本;
计算可靠性R,即计算所有供应链上调用的服务所花费的固定启 动时间和完成的相应比例的执行时间内的可靠性;
对调度方案的时间跨度、总成本、可靠性进行标准化,并赋权相 加,从而求得最大的综合QoS。
步骤4生产步骤具体为:
步骤3.1电脑横机发出启动命令;
步骤3.2供应料开始进行下料工序,并通过无线通信终端扫描记 录已下料的信息;
步骤3.3下料工序进行完毕之后,制孔工序执行,并通过无线终 端扫描记录制孔工序的信息;
步骤3.4制孔工序进行完毕之后,切角工序执行,并通过无线终 端扫描记录切角工序的信息。
步骤7具体为:通过SAP对实时生产情况的记录随时查看订单进 展状况,然后与步骤2中制定好的进度计划表对比,把控订单的生产 进度,及时调整。
在生产流程中,由物联网支撑管理每个环节,包括:1)订单文 件的管理;2)订单扫描输入;3)生产环节的管理,指设备规划配比 和生产备料等生产工艺的计算等;4)仓库的管理:包括物料和备货 的管理;5)产品的管理,包括产品数量、存放情况、以及详细参数 的管理。
最后说明的是,以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非 限制,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进 行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均 应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
本发明通过物联网技术的支持,有效提升制造的和生产效率,为 制造业搭建一个易操作、易管理、高效率的和生产平台,改变传统的 产业格局和粗犷式的发展模,实现了产品生产的三维数字化,从而提 高生产效率、减少人工需求、缩短生产周期、保证产品质量。

Claims (10)

1.基于物联网的车间生产系统,其特征在于,包括无线通讯终端、电脑主控端,无线通讯终端和电脑主控端通过无线信号连接,电脑主控端包括SAP系统和条码系统;电脑横机上安装有无线通讯终端,所述无线通讯终端与条码系统通过无线信号连接,条码系统与SAP系统连接。
2.基于物联网的车间生产系统的实施方法,其特征在于,在基于物联网的车间生产系统的基础上进行实施,具体步骤包括:
步骤1:通过无线通讯终端扫描订单,识别订单信息,将订单信息发送至SAP系统,SAP系统将信息发送至电脑横机进行存储;
步骤2:SAP系统按客户需求制定进度计划,并根据需求量的大小选择的供应链;
步骤3:被选中的供应链进行产品的生产,生产完成的产品通过无线通讯终端录入电脑横机中进行记录。
步骤4:将生产进度与步骤2中进度计划中的进度比对,调整生产速度;
步骤5:通过电脑横机核对产品数量,入仓发货。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的车间生产系统的实施方法,其特征在于,所述步骤1中电脑横机采用SQL数据库进行数据存储,SAP系统与电脑横机中的SQL数据库之间的数据传输方法为:
1)在SAP系统中构建提取SAP系统数据的SAP信息集查询;
2)在SQL数据库中设定从SAP信息集查询接收SAP系统数据的参数;
3)建立含有数据传输事件的SSIS执行包,运行SSIS执行包将SAP系统数据传输到SQL数据库中。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的车间生产系统的实施方法,其特征在于,所述步骤1)包括以下步骤:
1.1)定义SAP信息集查询从SAP系统中的数据表、视图、逻辑数据库中提取的SAP系统数据;
1.2)定义SAP信息集提取SAP系统数据的方式,其包括数据的筛选条件和输出形式。
5.根据权利要求3所述的基于物联网的车间生产系统的实施方法,其特征在于,所述步骤2)包括以下步骤:
2.1)设定SQL数据库与SAP系统的连接属性;
2.2)创建查询记录文件,并定义该查询记录文件调用的SAP信息集查询,以及接收SAP信息集查询输出数据的SQL数据库表;
2.3)根据查询记录文件的定义生成SQL数据库表,所述SQL数据库表包括中间表和全镜像表,并定义全镜像表的主键字段。
6.根据权利要求3所述的基于物联网的车间生产系统的实施方法,其特征在于,所述步骤3)包括以下步骤:
3.1)创建SSIS执行包;
3.2)定义SSIS执行包内的数据传输事件以及各事件中的变量,所述数据传输事件包括中间表数据传输、全镜像表数据传输;
3.3)运行SSIS执行包,将SAP系统数据传输到SQL数据库表中。
7.根据权利要求2所述的基于物联网的车间生产系统的实施方法,其特征在于,所述步骤2中SAP系统对供应链选择具体为:根据各个供应链完成任务的比例,构建协同任务调度模型;根据原有制造任务和可选的制造服务,在新任务到来时产生初始种群作为当前种群,将当前种群划分成若干子种群进行后续迭代,并将当前种群中每个协同任务调度方案用矩阵编码表示;判断是否满足终止条件,若满足条件则停止迭代,并输出最优协同任务调度方案,否则返回继续进行迭代。
8.根据权利要求7所述的基于物联网的车间生产系统的实施方法,其特征在于,所述构建协同任务调度模型,具体包括:
计算时间跨度CT,即先分别计算每一条供应链上所有调用的服务所花费的时间,即固定启动时间、服务完成的相应比例的执行时间和产生的运输时间,再算出所有供应链的时间跨度的最大值;
计算总成本C,即计算所有供应链上调用的服务的固定启动成本、服务完成的相应比例的执行成本和产生的运输成本;
计算可靠性R,即计算所有供应链上调用的服务所花费的固定启动时间和完成的相应比例的执行时间内的可靠性;
对调度方案的时间跨度、总成本、可靠性进行标准化,并赋权相加,从而求得最大的综合QoS。
9.根据权利要求2所述的基于物联网的车间生产系统的实施方法,其特征在于,所述步骤4生产步骤具体为:
步骤3.1电脑横机发出启动命令;
步骤3.2供应料开始进行下料工序,并通过无线通信终端扫描记录已下料的信息;
步骤3.3下料工序进行完毕之后,制孔工序执行,并通过无线终端扫描记录制孔工序的信息;
步骤3.4制孔工序进行完毕之后,切角工序执行,并通过无线终端扫描记录切角工序的信息。
10.根据权利要求2所述的基于物联网的车间生产系统的实施方法,其特征在于,所述步骤7具体为:通过SAP对实时生产情况的记录随时查看订单进展状况,然后与步骤2中制定好的进度计划表对比,把控订单的生产进度,及时调整。
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