CN112904819A - 一种基于uwb的生产控制方法及系统 - Google Patents

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朱军有
王甜甜
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Abstract

本发明公开了一种基于UWB生产控制方法及系统，生产系统接到生产任务时生成订单，该订单与载具动态绑定，并将订单对应的物料放置到该载具上，将载具运输至第一个加工工序区域；载具运输到位后，载具向后台服务器反馈自身所处的加工工序区域，根据后台服务器下发信息确认载具是否进入到正确的加工工序区域；进行确定物料进入到正确的生产工序，则将载具上放置的物料卸下，并将载具移出该加工工序区域，移出加工工序区域后，将载具与订单进行解绑，载具进入加工工序；在上述过程中，实时将生产任务的状态推送至现场生产看板显示。本发明结构设计合理，对每个生产环境进行实时追踪定位，对整个生产过程实现全程监控以及管理。

Description

一种基于UWB的生产控制方法及系统
技术领域
本发明涉及智能生产技术领域，尤其涉及一种基于UWB的生产控制方法及系统。
背景技术
智能生产是智能制造的主线，而目前在工业场景下对于产品生产中生产流程长，品种多变，而且批量小、交期紧、工艺处理复杂多变的生产过程(例如纺织厂的布料印染)并没有科学有效的管理方案，生产实际场景中，生产信息需要管理人员现场收集后再做出安排(通过人工的方式进行排产的生产过程的跟踪)，信息不能及时汇总更新，计划排产难免出现滞后、拥堵、遗漏；同时现有的生产过程中所使用的工具车只是作为一种运输载具，不具备工具管理的能力，在生产时，用于运输的小车数量成百上千，生产区域的布车停放拥堵，在需要小车的时候，通过人工的方式进行小车的寻找，该方式费时、费力，采用人工方式效率低、标准化差，不易于现场的有效管理，经常导致生产工序的混乱，存在一定的缺陷。
发明内容
本发明提供了一种基于UWB的生产控制方法及系统，目的在于对每个生产环节进行实时追踪定位，对整个生产过程实现全程监控以及管理，提高生产效率。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
一种基于UWB的生产控制方法，包括如下步骤：
S100、生产系统接到生产任务时生成订单，该订单与载具动态绑定，并将订单对应的物料放置到该载具上，将载具运输至第一个加工工序区域，其中加工工序区域通过电子围栏进行划分；
S200、载具运输到位后，载具向后台服务器反馈自身所处的加工工序区域，确认载具是否进入到正确的加工工序区域；
S300、进行确定物料进入到正确的生产工序，则将载具上放置的物料卸下，并将载具移出该加工工序区域，移出加工工序区域后，将载具与订单进行解绑，载具等待指令参与下一加工工序。
优选地，上述一种基于UWB的生产控制方法中，所述步骤1至所述步骤3中，实时将生产任务的状态推送至现场生产看板显示。
优选地，上述一种基于UWB的生产控制方法中，在步骤S100中，订单与载具之间通过定位标签进行动态绑定，所述定位标签用于实时获取装载有后台服务器定位功能的载具的位置以及向后台服务器反馈载具自身所处的加工工序区域。
优选地，上述一种基于UWB的生产控制方法中，在步骤S200中，载具通过手动设置或电子围栏的方式向后台服务器反馈自身所处的加工工序区域。
优选地，上述一种基于UWB生产控制方法中，所述手动设置方式为通过按下装设在载具的按钮来向后台服务器反馈载具位于的加工工序区域；所述电子围栏的方式为通过定位标签触发预先设置的电子围栏规则，后台服务器根据所述规则确定定位标签所处的位置并向定位标签下发消息，根据下发消息确认载具是否进入正确区域。
优选地，上述一种基于UWB的生产控制方法中，在步骤S100以及步骤S300中，载具与订单之间通过人工方式或自动方式进行绑定和解绑，人工方式为手动按下按钮进行订单与载具之间的绑定和解绑，自动方式为载具进入区域并为空载时自动进行绑定，离开区域自动进行解绑。
优选地，上述一种基于UWB的生产控制方法中，所述载具的空载状态通过人工方式确认或者摄像头进行确认。
本发明还提供一种基于UWB的生产控制系统，包括后台服务器、ERP生产管理模块以及与所述ERP生产管理模块连接的定位系统、现场显示模块，所述ERP生产管理模块对生产任务进行监控，与定位系统进行对接，实现订单与装有定位标签的载具动态绑定，并派发生产任务，实现内部业务流程与生产运作的自动化控制；所述定位系统用于实时对载具的位置以及状态信息进行采集，并反馈到ERP生产管理模块，所述现场显示模块用于动态显示载具位置以及物料加工状态信息。
优选地，上述一种基于UWB的生产控制系统，所述定位系统包括实时显示、报警管理、视频联动、电子围栏、行为监测以及系统管理功能模块。
优选地，上述一种基于UWB的生产控制系统，所述电子围栏用于对生产车间各个工序进行区域划分，所述行为监测用于设置电子围栏规则，所述系统管理用于对生产车间的地图进行上传配置。
本发明的有益效果至少是：
(1)本发明采用了UWB室内定位技术，定位标签与载具绑定，精确定位载具的位置，工单与载具绑定，通过区域模块判定目前工单所处生产工序，并实时将生产状态推送给现场生产看板，采用该技术方案，可以实时跟踪工单的生产过程和进度，并且准确定位到空闲状态的载具及滞留状态的工单。
(2)本发明采用电子围栏划分，将每个区域划分为不同的工艺流程，结合定位标签实现一个完整的并且能够实时跟踪的生产工艺流程。采用该技术方案后，可实现对工单流程的全程监管，每个工序超过一定的生产时间会自动推送报警通知。
综上所述，本技术方案可以对每个生产环境进行实时追踪定位，包括工序超时、工序遗漏，并且可以对整个生产过程实现全程监控。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明一实施例的基于UWB的生产控制方法流程图；
图2为本发明一实施例的基于UWB的生产控制方法中自动寻车生产流程框图；
图3为本发明一实施例的基于UWB的生产控制方法中人工寻车生产流程框图；
图4为本发明一实施例的基于UWB的生产控制系统结构示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3所示，本实施例为一种基于UWB生产控制方法，包括如下步骤：
S100、生产系统接到生产任务时生成订单，该订单与载具动态绑定，并将订单对应的物料放置到该载具上，将载具运输至第一个加工工序区域，其中加工工序区域通过电子围栏进行划分；
S200、载具运输到位后，载具向后台服务器反馈自身所处的加工工序区域，确认载具是否进入到正确的加工工序区域；
S300、进行确定物料进入到正确的生产工序，则将载具上放置的物料卸下，并将载具移出该加工工序区域，移出加工工序区域后，将载具与订单进行解绑，载具等待指令参与下一加工工序。
在上述过程中，实时将生产任务的状态推送至现场生产看板显示。
下面结合附图对本发明的方法进行详细描述。
请参阅图2和图3，对于步骤S100：
在本方案中，通过载具(具体为小车或其它装置)来进行物料的运输，将生产区域中的载具分为两类，一类为一开始与工单进行动态绑定的载具，用于将物料运输至工作区域，一类为一开始未与工单进行绑定的载具(该载具视为没有参加生产过程)，所有的载具上都安装有定位标签和状态判断模块，定位标签用于后台服务器定位载具的位置(定位标签实时获取载具的位置信息，并将该信息发送给后台服务器，工单与载具的绑定为工单与载具上的定位标签进行绑定)，状态判断模块用于判断载具所处于的工作区域。
具体地，以纺织厂中的染布生产过程为应用场景。所述载具为小车，所述物料为布料，所述定位标签为定位卡。当生产系统接到生产任务时，将生成一个订单，此时将该订单与一个小车动态绑定，并将订单对应的布料放置在该小车上，将生产区域中的小车分为两类，一类为一开始与工单进行动态绑定的小车，用于将布料运输至染布区域，一类为一开始未与工单进行绑定的小车(该小车视为没有参加生产过程)，所有的小车上都安装有定位标签和状态判断模块，定位标签用于实时获取装载有后台服务器定位小车的位置，状态判断模块用于判断小车所处于的工作区域。
请参阅图2和图3，订单对应的生产任务指派具体操作工人(该操作工人可以是人工，也可以是机器人)，并通过可视化看板显示，操作工人看到自己对应的任务后，寻找对应订单的载具，随后将载具运输至对应工序的区域。
具体地，以纺织厂中的染布生产过程为应用场景。小车上装载有布料(小车上是否有布料是通过人工方式确认或者通过摄像头确认)，工人需要将装有布料的小车先运输至第一个工序区域(例如染布)，该任务会指派给具体的工人，并通过可视化看板显示，工人看到自己对应的任务后，将会根据定位标签信息，寻找对应订单绑定的装有布料的小车，然后将该小车运输至对应工序的区域，即布跟着订单走，订单绑定小车，即布料位于该小车上。
请参阅图2和图3，对于步骤S200：
操作工人将载具运输入到工序区域后，载具通过手动设置或电子围栏的方式向后台服务器反馈自身所处的加工工序区域，操作工人根据后台服务器下发信息确认载具是否进入到正确的加工工序区域。
具体地，以纺织厂中的染布生产过程为应用场景。当工人推小车进入对应工序的区域之后，通过状态判断模块向后台服务器反馈小车位于的区域；所述状态判断模块可以是一个设置在小车上的按钮，通过人工按按钮的方式向后台服务器反馈小车位于的区域。
另一种判断小车所处区域的方法可以是，通过区域判断模块中的电子围栏规则自动反馈小车所处于的区域，当小车进入电子围栏区域，此时定位标签(例如设置在小车上)会触发电子围栏规则(一般情况下，标签触发电子围栏规则会进行响动，后台服务器可以设置标签是否响动)，后台服务器根据所述规则确定定位标签所处的位置后发出警报并进行消息下发，该消息下发至定位标签，工人可以根据下发消息确认小车是否进入正确区域。
请参阅图2和图3，对于步骤S300：
后台服务器确定进入加工工序后，向操作人员进行消息推送，操作工人确定物料进入到该生产工序后，操作工人将载具上放置物料卸下，并将载具移出加工工序区域，移出加工工序区域后，将载具与订单进行解绑。
具体地，以纺织厂中的染布生产过程为应用场景。后台服务器可以根据小车绑定的工单查看上面布的生产状态，后台服务器确定进入染布工序后，定位管理系统会进行消息推送，将该确认信息反馈给工人，该反馈可以是通过定位标签发出提醒，或者手机等移动终端接收到消息，进一步的，所述定位标签可以为带有显示模块的标签，所述显示模块用于显示后台服务器反馈的消息信息以及载具下一步应该进入的加工工序区域信息，工人可以根据显示模块上的信息确定载具是否进入正确工序，以及了解载具下一步应该去的加工工序区域。
若确定布料此时该进行该工序，则工人将布放下，然后小车为空，工人将小车运输出区域，出区域之后，将小车与工单进行解绑，其中，解绑和绑定方式可理解为：当空车进入区域拉取货物时会将空车与生产工序的工单进行绑定，当装有货物的小车卸下货物时离开区域与工单进行解绑。
在本发明实施例中，载具与工单(订单)解绑和绑定的方式可分为两种：
一是小车进入区域通过人工按按钮的方式就行绑定，当离开区域再通过按钮进行解绑；另一种是通过区域判断及状态判断模块，当小车进入区域且小车为空时自动进行绑定，离开区域自动完成解绑操作。或者通过在手机上安装相关的程序，进行小车状态的反馈以及进行绑定解绑操作。
当染布完成后，需要状态为空的小车去取染布，并运输到下一个工序区域，该任务会指派给具体的工人，并通过可视化看板显示，工人看到自己对应的任务后，将会去找空车，其中空车的寻找方式有两种：第一种方式为工人通过定位系统展示的实时定位信息中查找装有定位标签并且未装有货物(判断小车中是否有货物可以通过摄像头进行判断)的小车；第二种方式为工人收到生产系统派发的任务，去寻找空车，此时不需要通过定位标签的信息进行空车的寻找，工人根据自己方便选择一个空载具，并将该空车运输往加工区域。工人将空车输运至染布区域，当进入染布区域之后，通过工人按按钮向后台服务器反馈小车位于的区域以及小车的状态，若小车位于正确区域且小车状态为空，则将该布料对应的工单与小车进行动态绑定(工人操作)，将布料放置在小车上，小车将该布料运输至下一工序区域(例如脱水)，之后工序的步骤同上，最后直至使用小车将染布运输至物资存放处。最后小车为空时，通过工人反馈小车的状态以及对小车进行解绑。
在上述实施例中，所述定位标签可以为UWB定位标签，在整个生产区域中布置有合适数量(数量由具体情况决定)的定位基站，采用UWB定位方式(包括但不限于TOA测距、TDOA测距)进行载具的定位。
如图4所示，本发明还提供了一种基于UWB生产控制系统，包括ERP生产管理模块以及与所述ERP生产管理模块连接的定位系统、现场显示模块，所述ERP生产管理模块对生产任务进行管理，与定位系统进行对接，实现订单与装有定位标签的载具动态绑定，并向工人派发生产任务，实现内部业务流程与生产运作的自动化控制，所述定位系统用于实时对载具的位置以及状态信息进行采集，并反馈到ERP生产管理模块，所述现场显示模块用于动态显示载具位置以及物料加工状态信息。
所述定位系统包括载具定位模块(包括定位标签和定位基站)，实时显示、报警管理、视频联动、电子围栏、行为监测以及系统管理功能模块。
所述电子围栏用于对生产车间各个工序进行区域划分，所述行为监测用于设置电子围栏规则，所述系统管理功能模块中的地图管理模块用于对生产车间的地图进行上传配置。
其中，系统管理模块主要对生产车间的地图进行上传配置，此处上传的地图可以实时在现场显示模块中展示；在行为监测模块中可以设置电子围栏规则，该规则会在创建电子围栏时进行添加，当设有定位标签的载具进入或者离开工序区域时，则会触发该规则，并且消息推送该定位标签已经进入或离开某个工序区域；在电子围栏模块中可以对生产车间各个工序进行区域划分，在划分的每个区域中添加如上所述的电子围栏规则。通过划分的区域能够有效的检测排产工序的问题，先进入该工序区域的订单若比后进入该工序区域的订单还要晚进入到下一步的工序流程，那么将会触发报警提醒。
定位标签进出电子围栏划分的区域完成工单绑定和解绑操作，在进入区域时可以是人工按按钮将工单与定位标签进行绑定，并且根据小车所处的区域将工序状态返回给现场生产计划看板中，在现场生产计划看板中能够明确每个工单的生产状态；当卸下货物的载具离开工序区域时通过按钮将其与工单进行解绑。
视频联动模块中可以添加生产车间的摄像机，在实时显示的地图上通过视频能够实时查看小车的状态；实时显示中还能快速找到定位标签所处的位置，当工人收到生产任务时，通过该实时信息页面准确找到需要的载具。
本发明可以对每个生产环境进行实时追踪定位，包括工序超时、工序遗漏，并且可以对整个生产过程实现全程监控。本发明不限于上文举例的纺织领域，可广泛应用于生产工序复杂的各类生产行业当中。
需要说明的是，应理解以上系统的各个单元或者模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些单元或者模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分单元或者模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分单元或者模块通过硬件的形式实现。例如，x模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述系统的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述系统的存储器中，由上述系统的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它单元或者模块的实现与之类似。此外这些单元或者模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个单元或者模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如，以上这些单元或者模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)，或，一个或多个数字信号处理器(Digital Singnal Processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些单元或者模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种基于UWB的生产控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100、生产系统接到生产任务时生成订单，该订单与载具动态绑定，并将订单对应的物料放置到该载具上，将载具运输至第一个加工工序区域，其中加工工序区域通过电子围栏进行划分；
S200、载具运输到位后，载具向后台服务器反馈自身所处的加工工序区域，确认载具是否进入到正确的加工工序区域；
S300、进行确定物料进入到正确的生产工序，则将载具上放置的物料卸下，并将载具移出该加工工序区域，移出加工工序区域后，将载具与订单进行解绑，载具等待指令参与下一加工工序。
2.根据权利要求1所述的一种基于UWB的生产控制方法，其特征在于：所述步骤S100至所述步骤S300中，实时将生产任务的状态推送至现场生产看板显示。
3.根据权利要求1所述的一种基于UWB的生产控制方法，其特征在于：在步骤S100中，订单与载具之间通过定位标签进行动态绑定，所述定位标签用于实时获取所述载具的位置以及向后台服务器反馈载具自身所处的加工工序区域。
4.根据权利要求3所述的一种基于UWB的生产控制方法，其特征在于：在步骤S200中，所述载具通过手动设置或电子围栏的方式向后台服务器反馈自身所处的加工工序区域。
5.根据权利要求4所述的一种基于UWB的生产控制方法，其特征在于：所述手动设置方式为通过按下装设在载具的按钮来向后台服务器反馈载具位于的加工工序区域；所述电子围栏的方式为通过定位标签触发预先设置的电子围栏规则，后台服务器根据所述规则确定定位标签所处的位置并向定位标签下发消息，根据下发消息确认载具是否进入正确区域。
6.根据权利要求1所述的一种基于UWB的生产控制方法，其特征在于：在步骤S100以及步骤S300中，载具与订单之间通过人工方式或自动方式进行绑定和解绑，人工方式为手动按下按钮进行订单与载具之间的绑定和解绑，自动方式为载具进入区域并为空载时自动进行绑定，离开区域自动进行解绑。
7.根据权利要求6所述的一种基于UWB的生产控制方法，其特征在于：所述载具的空载状态通过人工方式确认或者摄像头进行确认。
8.一种基于UWB的生产控制系统，其特征在于：包括后台服务器、ERP生产管理模块以及与所述ERP生产管理模块连接的定位系统、现场显示模块，所述ERP生产管理模块对生产任务进行监控，与定位系统进行对接，实现订单与装有定位标签的载具动态绑定，并派发生产任务，实现内部业务流程与生产运作的自动化控制；所述定位系统用于实时对载具的位置以及状态信息进行采集，并反馈到ERP生产管理模块，所述现场显示模块用于动态显示载具位置以及物料加工状态信息。
9.根据权利要求8所述的一种基于UWB的生产控制系统，其特征在于：所述定位系统包括实时显示、报警管理、视频联动、电子围栏、行为监测以及系统管理功能模块。
10.根据权利要求9所述的一种基于UWB的生产控制系统，其特征在于：所述电子围栏用于对生产车间各个工序进行区域划分，所述行为监测用于设置电子围栏规则，所述系统管理用于对生产车间的地图进行上传配置。
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