CN112801459A - 用于5g智能生产线的执行系统及执行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于5G智能生产线的执行系统及执行方法，包括：自动化设备用于实现设备的加工，以及实现对加工机台的上下料区域进行操作；配送设备用于实现加工物料和熟料在立库仓库和上下料区域的周转与配送；立库仓库用于实现加工物料的中转、存放以及熟料的存放，并加入ISS实现物理逻辑判断功能；5G DTU用于实现无人化工厂的数据采集和数据通信；IT协同系统用于基于MES排产工单为驱动，实现无人化物料配送、无人化上下料和无人化加工。本发明所提出的5G智能生产线的执行系统，用于无人化工厂数据采集和数据通信，为自动化和信息化的融合提供高速、低时延、大带宽且具有连接多样性、性能差异化和通信多样化的通信管道和连接。

Description

用于5G智能生产线的执行系统及执行方法

技术领域

本发明涉及行业信息化技术领域，尤其涉及用于5G智能生产线的执行系统及执行方法。

背景技术

在传统的制造业中，企业工厂由于信息采集传递速度慢、延迟大以及传输的流量小，导致排产计划、生产执行、物流配送与自动化设备之间信息流未打通，形成生产工作协同不足，导致人力多、良率低等问题。

而现如今，面对5G、人工智能、工业物联网等高新技术的密集爆发，智能制造首当其冲地成为了制造业发展的重要驱动力，因此，需要提出新的面向5G智能生产线的系统以及相应执行方法。

发明内容

本发明提供用于5G智能生产线的执行系统及执行方法，用以解决现有技术中存在的缺陷。

第一方面，本发明提供用于5G智能生产线的执行系统，包括：

自动化设备、配送设备、立库仓库、5G DTU和IT协同系统；

所述自动化设备用于实现设备的加工，以及实现对加工机台的上下料区域进行操作；

所述配送设备用于实现加工物料和熟料在所述立库仓库和所述上下料区域的周转与配送；

所述立库仓库用于实现所述加工物料的中转、存放以及所述熟料的存放，并加入ISS实现物理逻辑判断功能；

所述5G DTU用于实现无人化工厂的数据采集和数据通信；

所述IT协同系统用于基于MES排产工单为驱动，实现无人化物料配送、无人化上下料和无人化加工。

进一步地，所述自动化设备包括若干加工产品设备、机械手臂和所述加工机台；

所述若干加工产品设备包括第一自动焊机和第二自动焊机，所述第一自动焊机用于自动焊接二功分产品，所述第二自动焊机用于自动焊接三功分产品；

所述加工机台包括第一料仓、第二料仓、第三料仓和第四料仓，所述第一料仓和所述第四料仓用于存放已加工的所述二功分产品和所述三功分产品，所述第二料仓和所述第三料仓用于存放待加工的所述二功分产品和所述三功分产品；

所述机械手臂用于将待加工的所述二功分产品从所述第二料仓和所述第三料仓中取出放入所述第一自动焊机内，将待加工的所述三功分产品从所述第二料仓和所述第三料仓中取出放入所述第二自动焊机内，并将加工完成的产品取出放入所述第一料仓和所述第四料仓中。

进一步地，所述配送设备包括所述机械手臂、置物台、驱动轮、激光雷达传感器和摄像头；

所述机械手臂用于从所述置物台上放置或取走置物箱；

所述置物台用于存放所述置物箱；

所述驱动轮用于驱动所述配送设备；

所述激光雷达传感器用于路径识别；

所述摄像头用于识别所述置物箱对应的唯一编码。

进一步地，所述立库仓库包括中转台、生料仓、熟料仓和所述加工机台；

所述中转台用于完成物料、工单信息和周转箱的绑定任务；

所述生料仓用于接收所述配送设备从所述中转台运送过来的所述周转箱；

所述加工机台的所述第二料仓和所述第三料仓分别用于接收所述配送设备从所述生料仓运送过来的所述周转箱；

所述熟料仓用于接收所述配送设备从所述加工机台的所述第一料仓和所述第四料仓运送过来的所述周转箱。

进一步地，所述立库仓库还包括ISS，所述ISS用于物理逻辑判断立库类型是否被占用，所述立库类型包括中转区立库、物料区立库和熟料区立库。

进一步地，所述5G DTU具体用于：

所述自动化设备加工信息的采集和控制信息的传输、所述配送设备信息的采集和控制信息的传输和所述立库仓库信息的采集。

进一步地，所述IT协同系统具体用于：

监控MES系统的排产信息，若检测到所述MES系统中存在对应的排产工单，则启动所述排产工单和所述自动化设备；

待所述自动化设备启动后，返回机台状态，根据所述机台状态通知系统进行上料或下料；

所述系统接收到所述上料或所述下料的信息后，根据立库状态给所述配送设备发送配送任务。

进一步地，所述IT协同系统还用于：

若所述配送设备有多台时，则在下发任务时判断是否存在空闲的配送设备进行任务分配；

若生产环境无法满足云端部署条件，则进行离线本地部署。

第二方面，本发明还提供用于5G智能生产线的执行方法，包括：

获取MES系统中的排产工单，由所述排产工单启动自动化设备；

所述自动化设备启动后检查加工机台状态，当检测到第二料仓和第三料仓没有周转箱时，则系统进行上料处理，当检测到第一料仓和第四料仓存在已加工产品，则所述系统进行下料处理；

当所述系统收到上料信息，若判断物料立库存在所述周转箱，则给配送设备发送从所述立库运送物料到所述加工机台，否则从周转区进行取料；

当所述系统收到下料信息，若判断熟料立库不存在空的立库，则下发指令解绑所述熟料立库，否则给所述配送设备下发从所述加工机台运送物料至所述物料立库的指令；

待加工工单数量达到系统预设工单数量时，结束加工工单，并等待待完成的工单。

本发明提供的用于5G智能生产线的执行系统及执行方法，通过所提出的5G智能生产线的执行系统，用于无人化工厂数据采集和数据通信，为自动化和信息化的融合提供高速、低时延、大带宽且具有连接多样性、性能差异化和通信多样化的通信管道和连接。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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是本发明提供的5G智能生产线的执行系统总体结构图；

图2是本发明提供的自动化设备示意图；

图3是本发明提供的立库仓库示意图；

图4是本发明提供的IT协同系统示意图；

图5是本发明提供的5G智能生产线的执行方法流程图；

附图标记：

10：整体执行方法； 11：电脑终端； 12：IT协同系统；

13：加工中台； 14：立库仓库； 15：配送设备；

16：自动化设备； 17：5G DTU； 18：MES系统；

19：云服务器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。

本发明的目的是实现产线的全自动化生产，显著减少人力，提升良率，为解决上述技术问题，本发明提供一种用于5G智能生产线的执行系统，如图1所示，包括:

自动化设备、配送设备、立库仓库、5G DTU和IT协同系统；

所述自动化设备用于实现设备的加工，以及实现对加工机台的上下料区域进行操作；

所述配送设备用于实现加工物料和熟料在所述立库仓库和所述上下料区域的周转与配送；

所述立库仓库用于实现所述加工物料的中转、存放以及所述熟料的存放，并加入ISS实现物理逻辑判断功能；

所述5G DTU用于实现无人化工厂的数据采集和数据通信；

所述IT协同系统用于基于MES排产工单为驱动，实现无人化物料配送、无人化上下料和无人化加工。

具体地，加工物料的自动化设备16，用于实现设备的加工以及加工机台的上下料区域；配送设备15，用于实现加工物料和熟料的配送；立库仓库14，用于实现物料的中转、存放以及熟料的存放，并加入ISS实现物理逻辑判断；5G DTU设备17，用于无人化工厂数据采集和数据通信，为自动化和信息化的融合提供高速、低时延、大带宽且具有连接多样性、性能差异化和通信多样；IT协同系统12，用于实现以MES系统18排产工单为驱动，实现配送设备15物料的配送、自动化设备16的上下料以及加工，同时保障无人化生产稳定、高效运行。

本发明通过所提出的5G智能生产线的执行系统，用于无人化工厂数据采集和数据通信，为自动化和信息化的融合提供高速、低时延、大带宽且具有连接多样性、性能差异化和通信多样化的通信管道和连接。

基于上述实施例，所述自动化设备包括若干加工产品设备、机械手臂和所述加工机台；

所述若干加工产品设备包括第一自动焊机和第二自动焊机，所述第一自动焊机用于自动焊接二功分产品，所述第二自动焊机用于自动焊接三功分产品；

所述加工机台包括第一料仓、第二料仓、第三料仓和第四料仓，所述第一料仓和所述第四料仓用于存放已加工的所述二功分产品和所述三功分产品，所述第二料仓和所述第三料仓用于存放待加工的所述二功分产品和所述三功分产品；

所述机械手臂用于将待加工的所述二功分产品从所述第二料仓和所述第三料仓中取出放入所述第一自动焊机内，将待加工的所述三功分产品从所述第二料仓和所述第三料仓中取出放入所述第二自动焊机内，并将加工完成的产品取出放入所述第一料仓和所述第四料仓中。

具体地，如图2所示，所述自动化设备16包含自动焊机、机械手臂、料仓。焊机有自动焊机1和自动焊机2，分别用于自动焊接二功分和三功分产品；机台由料仓1、料仓2、料仓3和料仓4组成，料仓2和料仓3分别为待加工的二功分和三功分产品；料仓1和料仓4分别为已加工的二功分和三功分产品；机械手臂负责将待加工的产品从料仓2和料仓3放入自动焊机内，并将焊机内完成的产品取出放在料仓1和料仓4上。

基于上述任一实施例，所述配送设备包括所述机械手臂、置物台、驱动轮、激光雷达传感器和摄像头；

所述机械手臂用于从所述置物台上放置或取走置物箱；

所述置物台用于存放所述置物箱；

所述驱动轮用于驱动所述配送设备；

所述激光雷达传感器用于路径识别；

所述摄像头用于识别所述置物箱对应的唯一编码。

具体地，加工物料的自动化设备包含了各类自动化加工设备，配送设备15包含机械手臂、置物台、驱动轮、激光雷达传感器、摄像头。机械手臂主要用于将装有产品或者物料的箱子取走将其放置到置物台上并实现从置物台拿出放入到对应的位置上；置物台主要用来临时存放需要配送的箱子；驱动轮用于驱动配送设备15；激光雷达传感器主要用于路径的识别；摄像头用于识别箱子的唯一编码。

可以理解的是，配送设备是指装备有电磁或光学等自动导航装置，能够沿规定的导航路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，通常也称为AGV小车。

基于上述任一实施例，所述立库仓库包括中转台、生料仓、熟料仓和所述加工机台；

所述中转台用于完成物料、工单信息和周转箱的绑定任务；

所述生料仓用于接收所述配送设备从所述中转台运送过来的所述周转箱；

所述加工机台的所述第二料仓和所述第三料仓分别用于接收所述配送设备从所述生料仓运送过来的所述周转箱；

所述熟料仓用于接收所述配送设备从所述加工机台的所述第一料仓和所述第四料仓运送过来的所述周转箱。

具体地，如图3所示，所述立库仓库14由四部分构成：中转台、生料仓、加工机台和熟料仓。中转台主要用于完成物料、工单信息和周转箱的绑定任务，生料仓接收配送设备从中转台运送过来的周转箱；加工机台的料仓2和料仓3则接收配送设备从生料仓运送过来的装有物料的周转箱，熟料仓则接收配送设备从加工机台的料仓1和料仓4运送过来的装有熟料的周转箱。所有的立库位置都加入了ISS，其主要用于实现物理逻辑判断。

基于上述任一实施例，所述立库仓库还包括ISS，所述ISS用于物理逻辑判断立库类型是否被占用，所述立库类型包括中转区立库、物料区立库和熟料区立库。

此处，立库仓库分为三类：中转区立库、物料区立库、熟料区立库，每个立库都包含了ISS，用于物理逻辑判断立库是否被占用。

基于上述任一实施例，所述5G DTU具体用于：

所述自动化设备加工信息的采集和控制信息的传输、所述配送设备信息的采集和控制信息的传输和所述立库仓库信息的采集。

具体地，本发明所使用的5G DTU设备17作为信息传输的管道，结合其大带宽、低延时的特性，主要用于实现：自动化设备16加工信息的采集、控制信息的传输；配送设备15信息的采集、控制信息的传输；立库仓库14信息的采集。

基于上述任一实施例，IT协同系统具体用于：

监控MES系统的排产信息，若检测到所述MES系统中存在对应的排产工单，则启动所述排产工单和所述自动化设备；

待所述自动化设备启动后，返回机台状态，根据所述机台状态通知系统进行上料或下料；

所述系统接收到所述上料或所述下料的信息后，根据立库状态给所述配送设备发送配送任务。

其中，所述IT协同系统还用于：

若所述配送设备有多台时，则在下发任务时判断是否存在空闲的配送设备进行任务分配；

若生产环境无法满足云端部署条件，则进行离线本地部署。

具体地，如图4所示，IT协同系统12，是部署在云服务器上的一套基于无人化生产业务模式而开发的功能系统，其可以实现以排产为驱动自动化作业流。IT协同系统会监控MES系统的排产信息，一旦检测到MES中有对应的排产工单，就是启动该工单并启动自动化设备16；自动化设备16启动后，就会机台状态，根据机台状态通知IT系统12上料或下料；IT协同系统接收到上料(下料)信息，会根据立库情况给配送设备15发送配送任务。

此处，本发明提供了一种IT协同无人化生产模式管理平台，它是无人化生产模式中的“大脑和中枢”。该平台是一个集成应用系统管理软件，采用前后端分离的开发模式，运用springboot、websocket等技术，其将数据库管理、5G与配送设备、货架ISS采集系统、焊接设备主控系统等有效结合与互联，以5G DTU为媒介通过上下行数据交互对设备进行状态监测和控制。以MES排产工单为驱动，实现无人化物料配送、无人化上下料、无人化焊接，同时保障无人化生产稳定、高效运行，提升工厂的生产效率。

除此之外，当配送设备15有两台时，相应的，IT协同系统12在下发任务时就会判断是否有空闲的配送设备15，如有，则优先给空闲的配送设备15下发任务指令。又或者，当生产环境不满足云端部署系统的条件时，可离线本地部署。本发明对上述适配场景不做任何限制。

本发明通过端、管、云的网络架构实现设备从人工到自主运行及远程可管可控的演进；5G低时延下的智慧化生产，实现人力减少80％，以及良率提升35％。

基于上述任一实施例，图5是本发明提供的5G智能生产线的执行方法流程图，包括：

S1，获取MES系统中的排产工单，由所述排产工单启动自动化设备；

S2，所述自动化设备启动后检查加工机台状态，当检测到第二料仓和第三料仓没有周转箱时，则系统进行上料处理，当检测到第一料仓和第四料仓存在已加工产品，则所述系统进行下料处理；

S3，当所述系统收到上料信息，若判断物料立库存在所述周转箱，则给配送设备发送从所述立库运送物料到所述加工机台，否则从周转区进行取料；

S4，当所述系统收到下料信息，若判断熟料立库不存在空的立库，则下发指令解绑所述熟料立库，否则给所述配送设备下发从所述加工机台运送物料至所述物料立库的指令；

S5，待加工工单数量达到系统预设工单数量时，结束加工工单，并等待待完成的工单。

具体地，在5G智能生产线的生产制造系统和整体执行方法10运行时，本发明按照以下方式运行，按照图1部署生成执行环境：

IT协同系统12监控MES系统的排产信息，检测到MES中有对应的排产工单，就会启动待排产的工单；工单的启动会触发自动化设备16启动；

自动化设备16启动后会检测机台的状态，当检测到料仓2和料仓3没有物料周转箱时，就会通知IT协同系统12上料，当检测到料仓1和料仓4有已完成加工的产品时，就会通知IT协同系统12下料；

IT系统收到上料信息，首先判断物料立库是否有对应的物料周转箱：有，则给AGV小车下发运送指令(从物料立库运送到机台)；无，则从周转区取料；

IT系统收到下料信息，首先判断熟料立库是否有空的立库：无，下发指令，解绑熟料立库；有，则给AGV小车下发运送指令(从机台运送到物料立库)；

IT系统检测加工中的工单，当加工数量达到工单要求数量的时，会结束该工单，并等待待完成的工单；

以此类推，5G智能生产线的生产制造系统和执行方法会以此完成待完成的工单。

本发明用于无人化工厂数据采集和数据通信，为自动化和信息化的融合提供高速、低时延、大带宽且具有连接多样性、性能差异化和通信多样化的通信管道和连接。

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 (9)

1.用于5G智能生产线的执行系统，其特征在于，包括：自动化设备、配送设备、立库仓库、5G DTU和IT协同系统；

所述自动化设备用于实现设备的加工，以及实现对加工机台的上下料区域进行操作；

所述配送设备用于实现加工物料和熟料在所述立库仓库和所述上下料区域的周转与配送；

所述立库仓库用于实现所述加工物料的中转、存放以及所述熟料的存放，并加入ISS实现物理逻辑判断功能；

所述5G DTU用于实现无人化工厂的数据采集和数据通信；

所述IT协同系统用于基于MES排产工单为驱动，实现无人化物料配送、无人化上下料和无人化加工。

2.根据权利要求1所述的用于5G智能生产线的执行系统，其特征在于，所述自动化设备包括若干加工产品设备、机械手臂和所述加工机台；

所述若干加工产品设备包括第一自动焊机和第二自动焊机，所述第一自动焊机用于自动焊接二功分产品，所述第二自动焊机用于自动焊接三功分产品；

所述加工机台包括第一料仓、第二料仓、第三料仓和第四料仓，所述第一料仓和所述第四料仓用于存放已加工的所述二功分产品和所述三功分产品，所述第二料仓和所述第三料仓用于存放待加工的所述二功分产品和所述三功分产品；

所述机械手臂用于将待加工的所述二功分产品从所述第二料仓和所述第三料仓中取出放入所述第一自动焊机内，将待加工的所述三功分产品从所述第二料仓和所述第三料仓中取出放入所述第二自动焊机内，并将加工完成的产品取出放入所述第一料仓和所述第四料仓中。

3.根据权利要求2所述的用于5G智能生产线的执行系统，其特征在于，所述配送设备包括所述机械手臂、置物台、驱动轮、激光雷达传感器和摄像头；

所述机械手臂用于从所述置物台上放置或取走置物箱；

所述置物台用于存放所述置物箱；

所述驱动轮用于驱动所述配送设备；

所述激光雷达传感器用于路径识别；

所述摄像头用于识别所述置物箱对应的唯一编码。

4.根据权利要求2所述的用于5G智能生产线的执行系统，其特征在于，所述立库仓库包括中转台、生料仓、熟料仓和所述加工机台；

所述中转台用于完成物料、工单信息和周转箱的绑定任务；

所述生料仓用于接收所述配送设备从所述中转台运送过来的所述周转箱；

所述加工机台的所述第二料仓和所述第三料仓分别用于接收所述配送设备从所述生料仓运送过来的所述周转箱；

所述熟料仓用于接收所述配送设备从所述加工机台的所述第一料仓和所述第四料仓运送过来的所述周转箱。

5.根据权利要求4所述的用于5G智能生产线的执行系统，其特征在于，所述立库仓库还包括ISS，所述ISS用于物理逻辑判断立库类型是否被占用，所述立库类型包括中转区立库、物料区立库和熟料区立库。

6.根据权利要求1所述的用于5G智能生产线的执行系统，其特征在于，所述5G DTU具体用于：

所述自动化设备加工信息的采集和控制信息的传输、所述配送设备信息的采集和控制信息的传输和所述立库仓库信息的采集。

7.根据权利要求1所述的用于5G智能生产线的执行系统，其特征在于，所述IT协同系统具体用于：

监控MES系统的排产信息，若检测到所述MES系统中存在对应的排产工单，则启动所述排产工单和所述自动化设备；

待所述自动化设备启动后，返回机台状态，根据所述机台状态通知系统进行上料或下料；

所述系统接收到所述上料或所述下料的信息后，根据立库状态给所述配送设备发送配送任务。

8.根据权利要求1所述的用于5G智能生产线的执行系统，其特征在于，所述IT协同系统还用于：

若所述配送设备有多台时，则在下发任务时判断是否存在空闲的配送设备进行任务分配；

若生产环境无法满足云端部署条件，则进行离线本地部署。

9.基于权利要求1至8中任一权利要求所述用于5G智能生产线的执行系统的执行方法，其特征在于，包括：

获取MES系统中的排产工单，由所述排产工单启动自动化设备；

所述自动化设备启动后检查加工机台状态，当检测到第二料仓和第三料仓没有周转箱时，则系统进行上料处理，当检测到第一料仓和第四料仓存在已加工产品，则所述系统进行下料处理；

当所述系统收到上料信息，若判断物料立库存在所述周转箱，则给配送设备发送从所述立库运送物料到所述加工机台，否则从周转区进行取料；

当所述系统收到下料信息，若判断熟料立库不存在空的立库，则下发指令解绑所述熟料立库，否则给所述配送设备下发从所述加工机台运送物料至所述物料立库的指令；

待加工工单数量达到系统预设工单数量时，结束加工工单，并等待待完成的工单。

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