CN113095622A - 一种生产管控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生产管控系统及方法，其中生产管控方法包括以下步骤：获取订单信息和加工站的状态信息；根据所述订单信息生成零件加工信息；根据所述零件加工信息和所述加工站的状态信息控制调度设备调度零件；根据所述零件加工信息控制所述加工站加工零件。通过直接根据零件加工信息来完成零件的自动化生化生产，生产过程智能化，提高生产效率。

Description

一种生产管控系统及方法

技术领域

本发明涉及自动化生产领域，尤其涉及一种生产管控系统及方法。

背景技术

工业机器人自动化生产线集成了现代制造业的高新技术，将数控机床、工业机器人、智能控制等技术很好的融合在一起。由于工业机器人的出现代替了传统的人工工劳动，提高了企业的生产效率并减少了企业的劳动力成本。但是，企业的生产规模往往很大且产品较丰富，从而加大了工业机器人以及不同加工站之间的调度难度。此外，目前自动生产线功能简单，只能进行单一零件的自动加工，对于多个订单、多种零件同时在生产线上的加工仍然需要大量的劳动力介入去调配生产流程、匹配生产设备等，生产效率难以提高。

发明内容

为了解决上述技术问题的至少之一，本发明提出一种生产管控系统及方法，能够提高企业的生产效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种生产管控系统，包括：生产信息管理中心、调度设备以及多个加工站；

所述生产信息管理中心用于接收订单信息和所述加工站的状态信息，并根据所述订单信息生成零件加工信息；

所述加工站用于接收所述生产信息管理中心的零件加工信息，并根据所述零件加工信息加工零件；

所述调度设备用于接收所述生产信息管理中心的零件加工信息和加工站的状态信息，并根据所述零件加工信息和所述加工站的状态信息调度零件。

在一些实施例中，所述调度设备包括机器人和码垛机；

所述码垛机工作于生产库中，所述生产库包括库位、出库口和入库口，所述码垛机根据所述零件加工信息将所述库位中的零件调度至所述出库口，或者所述码垛机将所述入库口中的零件调度至所述库位中；

所述机器人用于根据所述零件加工信息和所述加工站的状态信息在多个所述加工站之间调度零件，或者所述机器人用于根据所述零件加工信息和所述加工站的状态信息在所述加工站与所述生产库之间调度零件。

在一些实施例中，所述加工站包括机床、上件缓存位和出件缓存位；

所述上件缓存位用于存放调度至所述加工站的待加工的零件；

所述机床用于加工待加工的零件；

所述出件缓存位用于存放所述机床加工完的零件。

第二方面，本发明实施例还提供了一种生产管控方法，所述生产管控方法包括以下步骤：

获取订单信息和加工站的状态信息；

根据所述订单信息生成零件加工信息；

根据所述零件加工信息和所述加工站的状态信息控制调度设备调度零件；

根据所述零件加工信息控制所述加工站加工零件。

在一些实施例中，所述根据所述订单信息生成零件加工信息包括以下步骤：

提取所述订单信息中的零件类型信息、零件数量信息以及交货时间信息；

根据所述零件类型信息从文档库中获取零件加工工序信息；

根据所述零件数量信息、所述交货时间信息以及所述零件加工工序信息生成所述零件加工信息。

在一些实施例中，所述加工站的状态信息包括空闲状态和占用状态，所述零件加工信息包括第一工序加工信息和第二工序加工信息，所述根据所述零件加工信息和所述加工站的状态信息控制调度设备调度零件包括以下步骤：

根据第一工序加工信息确定零件所在的第一加工站；

根据第二工序加工信息确定待加工零件的第二加工站；

当所述第二加工站为空闲状态控制调度设备将零件从所述第一加工站调度至所述第二加工站。

在一些实施例中，所述零件加工信息为零件的加工工序流转卡，所述加工工序流转卡上记录有零件编号、零件加工数量、交货日期、夹具安装图纸以及若干加工工序，其中，每一道加工工序中记录有加工工序的名称、机床号、程序号、工装夹具编号以及预计加工时间。

在一些实施例中，所述零件加工信息有多个，所述根据所述零件加工信息和所述加工站的状态信息控制调度设备调度零件包括以下步骤：

将多个所述零件加工信息按级排列生成调度设备的任务队列；

控制所述调度设备按照任务队列的顺序取出零件加工信息；

根据所述零件加工信息和所述加工站的状态信息控制调度设备调度零件。

在一些实施例中，所述调度设备包括码垛机和机器人，所述加工站状态包括空闲状态和占用状态，所述零件加工信息包括零件编号和第三加工工序信息，所述根据所述零件加工信息和所述加工站的状态信息控制调度设备调度零件包括以下步骤：

根据所述零件编号确定零件在生产库中的库位；

控制所述码垛机从所述库位中将零件调度至所述生产库的出库口；

根据所述第三加工工序信息确定待加工零件的第三加工站；

当所述加工站状态为空闲状态控制机器人将零件从所述出库口调度至所述第三加工站。

在一些实施例中，所述加工站包括机床、上件缓存位，所述根据所述零件加工信息和所述加工站的状态信息控制调度设备调度零件还包括以下步骤：

当所述第三加工站的机床为空闲状态则控制机器人将零件调度至所述第三加工站的机床；

当所述第三加工站的机床为占用状态且所述第三加工站的上件缓存位为空闲状态则控制机器人将零件调度至所述第三加工站的上件缓存位。

本发明上述的技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：本申请的生产管控系统集生产信息管理中心、调度设备以及多个加工站与一体，生产信息管理中心能够接收订单信息并根据订单信息自动生成零件的加工信息并且能实时获取加工站的状态信息，将获取到的信息进行处理来控制调度设备调度零件以及加工站加工零件，从而实现智能化加工，提高生产效率。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的生产管控方法流程图；

图2是根据本发明实施例提供的生产管控系统；

图3是根据本发明实施例提供的加工工序流转卡。

具体实施方式

本申请实施例所描述的实施例不应视为对本申请的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解,“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

对本申请实施例进行进一步详细说明之前，对本申请实施例中涉及的名词和术语进行说明，本申请实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。

PDM:(Product Data Management)产品数据管理,是一门用来管理所有与产品相关信息(包括零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等)和所有与产品相关过程(包括过程定义和管理)的技术。管理产品工序流转卡、存储产品图纸、机床程序、操作指导文件、零件夹具基础信息表等。

IMS:(Intelligent Management System)智能管理系统，从产品生产制造全生命周期管理的需求出发，涉及软件、硬件、现场环境、设备等综合为一体的信息管理系统，提供生产计划管理、提供生产计划管理、订单(工单)生产调度管理、半成品库存管理、过程追溯管理、生产可视化管理、基础数据管理、设备管理等功能:IMS能有效地解决制造行业日益重要的柔性化生产和精益化生产的业务要求，降低生产过程中的成本、提高生产信息的透明度，从信息化角度提高整个生产制造的精准化和系统化解决方案。

ERP:(Enterprise Resource Planning)企业资源计划，是指建立在信息技术基础上，集信息技术与先进管理思想于一身，以系统化的管理思想，为企业员工及决策层提供决策手段的管理平台。ERP是从MRP(物料需求计划)发展而来的新一代集成化管理信息系统，扩展了MRP的功能，其核心思想是供应链管理。ERP跳出了传统企业边界，从供应链范围去优化企业的资源，优化了现代企业的运行模式，反映了市场对企业合理调配资源的要求，对于改善企业业务流程、提高企业核心竞争力具有显著作用。

本发明实施例提供了一种生产管控系统，本发明实施例的生产管控系统属于IMS系统中的一部分，能够自动化管理和控制企业生产线内的生产流程，对生产的各个过程进行监控和记录。生产管控系统包括生产信息管理中心、调度设备以及多个加工站，生产信息管理中心是整个生产线内的处理中心，具备人家交互界面从而方便管理人员查看生产线中的工作状况，生产信息管理中心主要负责从ERP系统或者透明工厂中获取订单信息以及获取生产线内各个加工站的状态信息，生产信息管理中获取订单信息后能够根据订单信息的内容从PDM系统中获取所需的零件数据、图纸文档、程序文档、物料清单、工艺文档等信息，根据从PDM系统中获取到的信息生成多个零件加工信息，将零件加工信息和加工站的状态信息发送至调度设备使得调度设备能够将零件调度到加工站中，加工站从生产信息管理中心获取对应的零件加工信息，根据零件加工信息去加工零件。

根据本发明一些具体实施例，参照图2，图2是生产管控系统的分布示意图，生管控系统主要应用在企业生产线中，生产线中设置有生产库130，生产库130包含出库口、入库口以及多个库位，其中，出库口包括第一出库口134和第二出库口131，入库口包括第一入库口133和第二入库口132。生产线中所需要用到的零件或者夹具可以对应存放在生产线的库位中，第一入库口133为生产线外的零件或者夹具进入到生产库130的入口，第一出库口134为生产库130中的成品零件送出生产线外的位置，第二出库口131为生产库130中的待加工零件进入加工站的出口，第二入库口132为在加工站110中加完工的零件送入生产库130中存放的入口。调度设备包括机器人120和码垛机140，码垛机140工作在生产库130中，码垛机140能够接收生产信息管理中心发送的零件加工信息，根据零件加工信息中的零件类型识别第一入库口133的零件，并零件存放在对应的库位中，也能够根据零件加工信息从库位中找到对应的零件送至第二出库口131以等待机器人将第二出库口131的零件送至加工站110加工。机器人120可以按照轨道移动，加工站110分布在轨道两边，机器人120运动至相应的加工站110面前即停下并把零件放置加工站110上加工，零件加完工之后机器人120可以将零件送至下一个加工站110加工，当下一个加工站110有其他零件在加工时可以先将零件送至第二入库口132中，码垛机140将第二入库口132中的零件存放进生产库130以等待下一个加工站110空闲时再送出，零件完成所有工序成为成品之后由码垛机140通过第一出库口134调度至生产库外。

需要说明的是，为提升机器人和码垛机之间的协调性和配合度，可以设置两个第二出库口和两个第二入库口，例如，码垛机可以将机器人需要调度的两个零件分别放置在两个第二出库口，然后去执行其他任务而不影响机器人的调度。而在码垛机执行其他任务时机器人也可以将加完工的两个零件暂放在两个第二入库口，待码垛机执行完其他任务在去第二入库口将零件调度回库位。

需要说明的是，调度设备也可以不分成在生产库中工作码垛机和在加工站之间工作的机器人，调度设备也可以直接是一部机器人，能够直接根据生产信息管理中心的零件加工信息直接将加工站中零件调度至生产库相应的库位中，只需要分析出加工站的位置以及相应的库位位置然后规划路径即可。

根据本发明一些具体实施例，参照图2，每一个加工站110包括机床111、上件缓存位112和出件缓存位113，机床111用于根据零件加工信息去加工零件，上件缓存位112用于存放调度至加工站的零件，出件缓存位113用于存放机床加完的零件。具体地，当有零件要调度至加工站110时，加工站110的机床111正在加工其他零件，而该加工站的上件缓存位112没有放置其他零件时，可以将零件先放置在上件缓存位112中，待机床111加工完其他零件之后再将零件调度至机床111加工。

本发明实施例还提供一种生产管控方法，生产管控方法主要应用于生产管控系统中，生产管控系统在上述实施例中已经进行说明，在此不再赘述。参照图1，本发明实施例的方法包括但不限于步骤S110、步骤S120、步骤S130和步骤S140。

步骤S110，获取订单信息和加工站的状态信息。

在一些实施例中，订单信息可以从ERP或者透明工厂中获取，一般地，订单信息信息包括零件类型信息、零件数量信息以及交货时间信息等。加工站的状态信息可以直接从加工站中获取，加工站的状态信息包括空闲状态和占用状态，加工站的放置零件的位置了设置红外传感器或者重力传感器来检测加工站的状态信息，加工站的状态信息可以直接发送至调度设备也可以先发送至生产信息管理中心，通过生产信息管理中心将加工站的状态信息发送给调度设备。

需要说明的是，当加工站中的机床或者上件缓存位其中一处没有被占用时则认为加工站为空闲状态，只有当机床和上件缓存位被同时占用时才认为加工站为占用状态。

步骤S120，根据订单信息生成零件加工信息。

在一些实施例中，根据订单信息中的零件类型信息对应地从文档库，即PDM系统中获取零件加工工序信息，零件加工工序信息主要包括加工工序的名称、机床号、程序号、工装夹具编号以及预计加工时间等，将从订单信息和文档库中获取的信息以及零件类型信息、零件数量信息、交货时间信息整合成零件加工信息。具体地，参照图3，可以将零件加工信息记录在一张加工工序流转卡中，方便管理人员查看和操作。

需要说明的是，订单信息中一般包括多个零件的加工需求，因此订单信息中会包括多个零件类型信息，相应地会生成多个零件加工信息，以及多张加工工序流转卡。

步骤S130，根据零件加工信息和加工站的状态信息控制调度设备调度零件。

在一些实施例中，生产信息管理中心接收到零件加工任务之后，根据零件加工信息中的第三加工工序信息中的机床号判断第三加工站是否为空闲状态，若第三加工站为空闲状态则将零件类型信息发送至码垛机，码垛机根据零件类型信息即零件编号从生产库中取出对应的零件放置在第二出库口，同时生产信息管理中心将零件类型信息以及第三加工工序信息的机床号发送至机器人，机器人从第二出库口的位置取出零件并根据机床号将零件送至第三加工站加工。若生产信息管理中心根据零件加工信息中的机床号判断第三加工站为占用状态，则将零件加工任务暂存执行其他零件的加工任务，直到检测到第三加工站变为空闲状态时取出零件加工任务，控制机器人进行调度。

在一些实施例中，生产信息管理中心接收到零件加工任务之后，生产信息管理中心将零件加工信息发送机器人。机器人根据零件加工信息的第一加工工序信息的机床号确定第一加工站并获取第一加工站的状态信息，当第一加工站为空闲状态时，机器人从零件加工信息中获取零件类型信息并将零件类型信息发送至码垛机，码垛机接收到信息后将相应的零件送至第二出库口，机器人从第二出库口取出零件并根据第一加工工序的机床号确定第一加工站的位置将零件送往第一加工站，机器人根据第一加工站的预计加工时间判断是否加工完成，当加工完成后机器人根据零件加工信息中的第二加工工序的机床号判断下一道加工工序所在的第二加工站位置，并获取第二加工站的状态，当第二加工站为空闲状态时则将零件从第一加工站送至第二加工站加工。当第二加工站的状态为占用状态时则将零件从第一加工站送至第二入库口并发消息告知码垛机，码垛机取回零件放回相应的库位中暂放，而机器人则先执行其他零件的加工任务。

需要说明的是，当机器人将零件送至第二入库口时，机器人可以发消息给码垛机告知码垛机目前第二入库口上的零件编号，码垛机接收到消息后根据零件编号将第二入库口的零件送回相应的库位中。机器人也可以直接将零件加工信息发送给码垛机，码垛机从零件加工信息中提取零件类型。机器人也可以直接将零件放在第二入库口的位置上，第二入库口设置有识别设备，能够识别零件获取零件编号，然后识别设备发消息通知码垛机取回零件，具体地，识别设备可以是射频阅读器，零件设置RFID射频芯片；识别设备也可以是摄像头，零件上粘贴有条形码或者二维码。

需要说明的是，当生产线中需要加工多种零件时，机器人可以将获取到的多个零件加工信息根据交货日期按级排列生成任务队列，然后按照任务队列的顺序去执行零件加工任务，若由于加工站状态或者其他原因导致当前零件加工任务中断，机器人可以提取任务队列中的下一个零件加工信息执行下一个加工任务。

步骤S140，根据零件加工信息控制加工站加工零件。

在一些实施例中，零件加工信息中包括了每一道加工工序机床所需要执行的程序，当机器人根据零件加工工序信息将另加送至对应的工作站时，生产信息管理中心或者机器人将正在执行的零件加工工序信息中的程序号发送至加工站，加工站从文档库中获取程序代码，并将程序代码加载到工作站的处理部件中以按照程序的控制方法去对零件进行加工。需要说明的是，生产信息管理中心也可以在生成零件加工信息时将相关的程序代码存储在生产信息管理中心中，当机器人将零件调度至加工站时，加工站直接从生产信息管理中心获取程序代码，而不需要从生产线外的文档库获取。

根据本发明一些具体实施例，对生产线自动化加工流程进行示例性说明:

生产信息管理中心从ERP系统中接收订单信息，根据订单信息可以提取到第一零件的类型信息和第二零件的类型信息，生产信息管理中心根据提取到的第一零件类型信息从PDM系统中获取第一零件的图纸文件、程序文件以及工艺文档等信息，根据获取到信息以及订单上记录的零件数量、交货日期生成第一零件加工信息，并将第一零件加工信息以第一加工工序流转卡的形式表示，第一加工工序流转卡如图3所示，同样地，根据第二零件类型也可以生成第二加工工序流转卡。操作人员在第一入库口处的装载站查看加工工序流转卡，根据加工工序流转上的图纸和工装夹具型号将零件安装在工装夹具上后放置在第一入库口，码垛机识别第一入库口的零件类型将零件放置在相应的库位上，生产信息管理中心将第一加工工序流转卡和第二加工工序流转卡发送中机器人，机器人将接收的两个加工工序流转卡加入任务队列，先执行第一加工工序流转卡中的加工任务。首先，机器人获取到机床号为“AM01”的加工站为空闲状态，机器人将零件编号发送给码垛机，码垛机从库位中取出第一零件放置在第二出库口，机器人从第二出库口出取出零件并将零件送至机床号为“AM01”的3轴立加机床进行“OP01”的工序加工，此时IMS还将程序“0001.nc”发送给3轴立加机床，3轴立加机床根据程序号获取程序代码进行加工，并标记工序开始时间。待235秒之后，机器人从3轴立加机床取出第一零件并标记工序结束时间，然后获取到机床号为“MM01”的加工站状态为占用状态，机器人将第一零件送至第二入库口并发消息通知码垛机将第一零件放回库位。机器人调取第二加工工序卡以同样的方式进行第二零件的加工，待“MM01”的加工站状态为空闲状态则将第二零件的加工任务暂停，继续从生产库取出第一零件送至机床号为“MM01”的加工站进行检测，检测合格后会发信息更新生产信息管理中心和机器人中的第一加工工序流转卡，将“OP20”工序的检测结果标注为“合格”。在加工完最后一道“OP05”工序之后，机器人将第一零件送回生产库并发送消息至生产信息管理中心完成第一零件的加工任务。生产信息管理中心撤销机器人生产队列中的第一加工工序流程卡，并控制码垛机将第一零件从第一出库口送出生产线，从而完成第一零件在自动化生产线内的所有加工。需要说明的是，当不同加工工序所用的工装夹具不同时，在完成上一道工序之后机器人需要将零件送回生产库，码垛机将送回的零件送到第一入库口的装载站，并发消息至装载站通知操作人员更换工装夹具。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种生产管控系统，其特征在于，包括：生产信息管理中心、调度设备以及多个加工站；

所述生产信息管理中心用于接收订单信息和所述加工站的状态信息，并根据所述订单信息生成零件加工信息；

所述加工站用于接收所述生产信息管理中心的零件加工信息，并根据所述零件加工信息加工零件；

所述调度设备用于接收所述生产信息管理中心的零件加工信息和加工站的状态信息，并根据所述零件加工信息和所述加工站的状态信息调度零件。

2.根据权利要求1所述的生产管控系统，其特征在于，所述调度设备包括机器人和码垛机；

所述码垛机工作于生产库中，所述生产库包括库位、出库口和入库口，所述码垛机根据所述零件加工信息将所述库位中的零件调度至所述出库口，或者所述码垛机将所述入库口中的零件调度至所述库位中；

所述机器人用于根据所述零件加工信息和所述加工站的状态信息在多个所述加工站之间调度零件，或者所述机器人用于根据所述零件加工信息和所述加工站的状态信息在所述加工站与所述生产库之间调度零件。

3.根据权利要2所述的生产管控系统，其特征在于，所述加工站包括机床、上件缓存位和出件缓存位；

所述上件缓存位用于存放调度至所述加工站的待加工的零件；

所述机床用于加工待加工的零件；

所述出件缓存位用于存放所述机床加工完的零件。

4.一种生产管控方法，应用于权利要求1～3任一项所述的生产管控系统，其特征在于，所述生产管控方法包括以下步骤：

获取订单信息和加工站的状态信息；

根据所述订单信息生成零件加工信息；

根据所述零件加工信息和所述加工站的状态信息控制调度设备调度零件；

根据所述零件加工信息控制所述加工站加工零件。

5.根据权利要求4所述的生产管控方法，其特征在于，所述根据所述订单信息生成零件加工信息包括以下步骤：

提取所述订单信息中的零件类型信息、零件数量信息以及交货时间信息；

根据所述零件类型信息从文档库中获取零件加工工序信息；

根据所述零件数量信息、所述交货时间信息以及所述零件加工工序信息生成所述零件加工信息。

6.根据权利要求4所述的生产管控方法，其特征在于，所述加工站的状态信息包括空闲状态和占用状态，所述零件加工信息包括第一工序加工信息和第二工序加工信息，所述根据所述零件加工信息和所述加工站的状态信息控制调度设备调度零件包括以下步骤：

根据第一工序加工信息确定零件所在的第一加工站；

根据第二工序加工信息确定待加工零件的第二加工站；

当所述第二加工站为空闲状态控制调度设备将零件从所述第一加工站调度至所述第二加工站。

7.根据权利要求4所述的生产管控方法，其特征在于，所述零件加工信息为零件的加工工序流转卡，所述加工工序流转卡上记录有零件编号、零件加工数量、交货日期、夹具安装图纸以及若干加工工序，其中，每一道加工工序中记录有加工工序的名称、机床号、程序号、工装夹具编号以及预计加工时间。

8.根据权利要求4所述的生产管控方法，其特征在于，所述零件加工信息有多个，所述根据所述零件加工信息和所述加工站的状态信息控制调度设备调度零件包括以下步骤：

将多个所述零件加工信息按级排列生成调度设备的任务队列；

控制所述调度设备按照任务队列的顺序取出零件加工信息；

根据所述零件加工信息和所述加工站的状态信息控制调度设备调度零件。

9.根据权利要求4所述的生产管控方法，其特征在于，所述调度设备包括码垛机和机器人，所述加工站状态包括空闲状态和占用状态，所述零件加工信息包括零件编号和第三加工工序信息，所述根据所述零件加工信息和所述加工站的状态信息控制调度设备调度零件包括以下步骤：

根据所述零件编号确定零件在生产库中的库位；

控制所述码垛机从所述库位中将零件调度至所述生产库的出库口；

根据所述第三加工工序信息确定待加工零件的第三加工站；

当所述加工站状态为空闲状态控制机器人将零件从所述出库口调度至所述第三加工站。

10.根据权利要求9所述的生产管控方法，其特征在于，所述加工站包括机床、上件缓存位，所述根据所述零件加工信息和所述加工站的状态信息控制调度设备调度零件还包括以下步骤：

当所述第三加工站的机床为空闲状态则控制机器人将零件调度至所述第三加工站的机床；

当所述第三加工站的机床为占用状态且所述第三加工站的上件缓存位为空闲状态则控制机器人将零件调度至所述第三加工站的上件缓存位。

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