CN115220412A - 一种氢燃料电池生产物料信息采集系统及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氢燃料电池生产物料信息采集系统及生产方法，涉及燃料电池系统技术领域，包括库存信息系统、订单信息处理系统、AGV小车综合管理系统，其中库存信息系统设有出入库信息管理模块和监测通讯模块，出入库信息管理模块用于记录并存储物料出入库信息，监测通讯模块用于保持和远程终端实时通讯；订单信息处理系统用于处理远程终端发送的订单信息；AGV小车综合管理系统设有物料装载卸货记录模块、工序指令调度模块、运送跟踪定位模块；本发明与现有技术相比，不仅可以监控燃料电池系统的生产状态，进行远程工厂管理和质量监测，而且实现装配进度的全数据化、全流程管理。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池系统技术领域，具体涉及一种氢燃料电池生产物料信息采集系统及生产方法。
背景技术
随着现代工业进程的加快，能源危机日渐显出，为了缓解能源资源短缺、生态环境恶化，采用氢燃料电池能源替代化石能源，优化传统社会能源结构，减少碳排放，得到国家大力支持。目前燃料电池系统在装配生产过程中的生产流程繁杂，包括电堆组装、燃料电池系统组装以及系统测试等工艺，现有的生产方式无法实现监控燃料电池系统产线的整体生产状态，特别是以产品整体生产进度为主要的控制、反馈和装配流程的数据化呈现，并且产品的质量控制无法得到保证。
为了适应能源市场对燃料电池系统生产速度和生产精度的更高要求，需要搭建智能生产产线，然后基于生产不同型号燃料电池系统的运行过程中生成的生产数据，调试制造的程序和参数。在实际生产中，既要对一些突发异常及时处理，也要对缓慢发生的异常准确预测，从而避免生产停机、停工带来的损失，而生产过程中，生产要素会随着时间发生变动造成制造过程不均匀。这种不均匀会导致原先均衡的生产线中出现空闲等待和在制品堵塞等情况，其原因如人员的操作时间、机器失效/修复时间、生产准备时间、产品质量等变化，并且变化的时间和大小存在着不确定性，因此将这些不确定性信息包含在系统性能评估过程中才能较为准确的评估系统的产出率、生产周期和制造进程等指标；并且加工设备、机器臂、物流运输小车(自动导向车，AGV)及相关的存储设施具有相互耦合作用，例如制造系统的输入、输出速率与物流运输系统的运输能力彼此关联；增大缓冲区既有积极影响，又对系统在制品数量和生产周期造成消极影响。因此，如何能够实时计算燃料电池生产系统的制造进程和整体数据化图表呈现，并实现对燃料电池系统生产的过程控制和数据化监测，成为现今急需解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种氢燃料电池生产物料信息采集系统及生产方法，旨在一定程度上解决相关技术中的技术问题。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种氢燃料电池生产物料信息采集系统，包括库存信息系统、订单信息处理系统、AGV小车综合管理系统，其中
库存信息系统设有出入库信息管理模块和监测通讯模块，出入库信息管理模块用于记录并存储物料出入库信息，监测通讯模块用于保持和远程终端实时通讯；
订单信息处理系统用于处理远程终端发送的订单信息，并选定燃料电池系统功率型号、生产工艺并通过预存数据库安排工序和质检标准；
AGV小车综合管理系统设有物料装载卸货记录模块、工序指令调度模块、运送跟踪定位模块；物料装载卸货记录模块用于记录并存储装配物料的实时进度数据；工序指令调度模块用于根据预设工序派送物料管理装配进度；运送跟踪定位模块用于实时定位和比较待装配物料和对应工位的信息。
在上述技术方案的基础上，信息采集系统还设有现场监测模块，现场监测模块用于录制现场实时影像，监控工厂生产加工环境。
在上述技术方案的基础上，信息采集系统还设有云端互联模块，云端互联模块用于和云端进行实时通讯并上传下载数据，保持和远程终端的控制通讯。
在上述技术方案的基础上，库存信息系统还包括燃料电池堆模块、氢气供给系统模块、空气供给系统模块、水热管理系统模块、电控系统模块、管路组件模块、紧固密封件模块，且分别用于监测和记录燃料电池堆、氢气供给系统、空气供给系统、水热管理系统、电控系统、管路组件和紧固密封件物料信息。
在上述技术方案的基础上，基于氢燃料电池生产物料信息采集系统的生产方法，包括以下步骤：
S1、采集系统启动；
S2、设定燃料电池的电气部件、空气路、氢气路、水路、紧固件、密封件工序流程时间占比，并按工时耗费形成量化数据；
S3、判断电气部件是否按照预定工序装配，如果不是，发送校验警告，如果是，读取电器设备进度，将电器部件剩余物料及消耗进度经数据处理，得出电器部件实际工时，并进入下一步以及S7；
S4、根据不同工件装配工时耗费大小以及不同组装流程在整体生产系统的占比，进行耦合形成数据化生产进度，进入下一步；
S5、数据处理，形成可视化的生产进度图表，进入下一步；
S6、向云平台进行数据提交、校验更新，发送校验警告及修改生产工艺工序预设数据，重新计算工序流程时间占比，返回S2；
S7、判断空气路、氢气路、水路是否按照预定工序装配，如果不是，发送校验警告，如果是，读取空气路、氢气路、水路进度，将空气路、氢气路、水路剩余物料及消耗进度经数据处理，得出该工序物料实际工时，进入S4；
S8、判断紧固件数量变化是否符合预定工序要求，如果不是，发送校验警告，如果是，读取紧固件进度，将紧固件剩余物料及消耗进度经数据处理，得出紧固件实际工时，进入S4；
S9、判断密封件是否按照预定工序装配，如果不是，发送校验警告，如果是，读取密封件进度，将密封件件剩余物料及消耗进度经数据处理，得出密封件实际工时，进入S4。
在上述技术方案的基础上，步骤S2中电气部件、空气路、氢气路、水路、紧固件、密封件按工时耗费占总装配工时比例形成总体进度，其中，电气部件取值20%、空气路20%、氢气路20%、水路20%、紧固件15%、密封件5%。
在上述技术方案的基础上，步骤S7中空气路、氢气路、水路管路部件按需要安装零部件数量形成工时占比。
在上述技术方案的基础上，步骤S8中紧固件实际装配数量占所需紧固件比例提取实时装配进度，再按紧固件总体工时占比形成总体装配进度，步骤S9中密封件实际装配数量占所需密封件比例提取实时装配进度，再按密封件总体工时占比形成总体装配进度。
在上述技术方案的基础上，步骤S4中数据化生产进度以柱状图、折线图、漏斗图、热力图等形式解析。
在上述技术方案的基础上，步骤S6中使用5G通讯设备向云平台进行实时数据交换和更新。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明中的一种氢燃料电池生产物料信息采集系统与现有技术相比，不仅可以监控燃料电池系统产线的整体生产状态，进行远程工厂管理和质量控制，而且实现装配进度的全数据化、全流程管理。
（2）本发明中的基于氢燃料电池生产物料信息采集系统的生产方法，能够准确地评估生产系统性能，简单明了地呈现产出率、生产周期和制造进程等指标，极大方便了工厂远程终端管理的信息化程度。
附图说明
图1为本发明实施例中一种基于氢燃料电池生产物料信息采集系统的生产方法的原理框图；
图2为本发明实施例中的库存信息系统的结构示图；
图3为本发明实施例中的订单信息处理系统的结构示意图；
图4为本发明实施例中的AGV小车综合管理系统的结构示意图；
图5为本发明实施例中的生产工艺流程原理框图。
图中：1-空气过滤器，21-流量计，22-流量计，3-空压机，41-温压传感器，42-温压传感器，43-温压传感器，5-中冷器，61-电控阀，62-电控阀，7-增湿器，8-电堆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
一种氢燃料电池生产物料信息采集系统，包括库存信息系统、订单信息处理系统、AGV小车综合管理系统，参见图2所示为本发明实施例中的库存信息系统的结构示图，其中库存信息系统设有出入库信息管理模块和监测通讯模块，出入库信息管理模块用于记录并存储物料出入库信息，监测通讯模块用于保持和远程终端实时通讯；
参见如图3所示为本发明实施例中的订单信息处理系统的结构示意图，订单信息处理系统用于处理远程终端发送的订单信息，并选定燃料电池系统功率型号、生产工艺并通过预存数据库安排工序和质检标准；
参见如图4所示为本发明实施例中的AGV小车综合管理系统的结构示意图，AGV小车综合管理系统设有物料装载卸货记录模块、工序指令调度模块、运送跟踪定位模块；物料装载卸货记录模块用于记录并存储装配物料的实时进度数据；工序指令调度模块用于根据预设工序派送物料管理装配进度；运送跟踪定位模块用于实时定位和比较待装配物料和对应工位的信息。
信息采集系统还设有现场监测模块，现场监测模块用于录制现场实时影像，监控工厂生产加工环境。
信息采集系统还设有云端互联模块，云端互联模块用于和云端进行实时通讯并上传下载数据，保持和远程终端的控制通讯。
库存信息系统还包括燃料电池堆模块、氢气供给系统模块、空气供给系统模块、水热管理系统模块、电控系统模块、管路组件模块、紧固密封件模块，且分别用于监测和记录燃料电池堆、氢气供给系统、空气供给系统、水热管理系统、电控系统、管路组件和紧固密封件物料信息。
参照如图1所示为本发明实施例中一种基于氢燃料电池生产物料信息采集系统的生产方法的原理框图，一种基于氢燃料电池生产物料信息采集系统的生产方法，包括以下步骤：
S1、采集系统启动；
S2、设定燃料电池的电气部件、空气路、氢气路、水路、紧固件、密封件工序流程时间占比，并按工时耗费形成量化数据；
S3、判断电气部件是否按照预定工序装配，如果不是，发送校验警告，如果是，读取电器设备进度，将电器部件剩余物料及消耗进度经数据处理，得出电器部件实际工时，并进入下一步以及S7；
S4、根据不同工件装配工时耗费大小以及不同组装流程在整体生产系统的占比，进行耦合形成数据化生产进度，进入下一步；
S5、数据处理，形成可视化的生产进度图表，进入下一步；
S6、向云平台进行数据提交、校验更新，发送校验警告及修改生产工艺工序预设数据，重新计算工序流程时间占比，返回S2；由于燃料电池本身的装配特性和工艺，进行返工检修时，需要进行关联零部件的整体拆卸，因此会对装配工艺顺序产生较大影响，特别是事实进度的可视化发生重大调整，因而需要修改生产工艺工序预设数据，并重新计算工序流程时间占比。本申请在中通过建立云服务器进行实时信息校对和更新，保持监控和信息更新的准确性，并作为无线信号递送枢纽，记录和存储数据，供远程控制终端的调用。
S7、判断空气路、氢气路、水路是否按照预定工序装配，如果不是，发送校验警告，如果是，读取空气路、氢气路、水路进度，将空气路、氢气路、水路剩余物料及消耗进度经数据处理，得出该工序物料实际工时，进入S4；
S8、判断紧固件数量变化是否符合预定工序要求，如果不是，发送校验警告，如果是，读取紧固件进度，将紧固件剩余物料及消耗进度经数据处理，得出紧固件实际工时，进入S4；
S9、判断密封件是否按照预定工序装配，如果不是，发送校验警告，如果是，读取密封件进度，将密封件件剩余物料及消耗进度经数据处理，得出密封件实际工时，进入S4。
特别地，在本实施例中，步骤S2中电气部件、空气路、氢气路、水路、紧固件、密封件按工时耗费占总装配工时比例形成总体进度，总体工时为100%，其中电气部件取值20%、空气路20%、氢气路20%、水路20%、紧固件15%、密封件5%。此外可以根据工艺和产品型号，适时调整各个装配物料的整体工时占比，以实现贴合实践的最佳进度呈现，做到柔性生产和柔性管理。
步骤S7中空气路、氢气路、水路管路部件按需要安装零部件数量形成工时占比，即将空气路、氢气路、水路所有零部件按数量记录工时占比，进而形成总体工时占比，得出实际装配进度，最终实现实时动态更新的可视化装配生产进度图表。
步骤S8中紧固件实际装配数量占所需紧固件比例提取实时装配进度，再按紧固件总体工时占比形成总体装配进度，步骤S9中密封件实际装配数量占所需密封件比例提取实时装配进度，再按密封件总体工时占比形成总体装配进度。
步骤S4中数据化生产进度以柱状图、折线图、漏斗图、热力图等形式解析。步骤S6中使用5G通讯设备向云平台进行实时数据交换和更新，5G通讯具有很好的实时性和高可靠性，是本实施例中进行工厂生产物联网管理地通讯手段之一。
参见如图5所示为本发明实施例中的生产工艺流程原理框图，其中显示控制终端、云端互联平台、AGV小车综合管理系统、任务调度、物料匹配、分拨、质检反馈中心、成品交付依次开展进行，远程显示控制终端根据订单情况控制生产进程，通过云端互联平台实现工厂的远程信息传送，AGV小车综合管理系统接收云端互联平台的指令信息并组织物料上装和配送，根据显示控制终端的指令控制进行任务调度、物料匹配、分拨，最后通过质检反馈中心的质量检查后进行成品交付，实现入库后发货。
其中，AGV小车综合管理系统将工装板运送到产线头，根据燃料电池系统功率型号选择不同的生产工艺，合理安排工序和装配内容，产线下线是燃料电池系统装配完成后AGV小车综合管理系统将产品运行至高低温实验室，经过测试质量检验后，将质量合格的产品运送至成品仓。
在燃料电池系统装配生产过程中，通过远程控制终端对整个生产过程实时监控，远程控制终端为一台服务器，安装有基于labview的上位机监控程序，包括生产装配物料管理和装配进度信息采集系统，生产装配物料管理可以进行库存物料信息的查询，也能根据物料实际消耗实时更新物料信息。
远程控制终端与AGV小车综合管理系统之间进行TCP/IP通信，AGV小车综合管理系统按照铺设磁条进行生产巡线，上面装有检测组件，远程控制终端可以给AGV小车综合管理系统发送控制指令，也可以读取AGV小车综合管理系统发送回来的信息从而进行物料消耗进度判别，并按工时耗费形成量化数据，对生产进度进行可视化显示。
本发明中的一种氢燃料电池生产物料信息采集系统与现有技术相比，不仅可以监控燃料电池系统产线的整体生产状态，进行远程工厂管理和质量控制，而且实现装配进度的全数据化、全流程管理，。
本发明中的基于氢燃料电池生产物料信息采集系统的生产方法，能够准确地评估生产系统性能，简单明了地呈现产出率、生产周期和制造进程等指标，极大方便了工厂远程终端管理的信息化程度。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种氢燃料电池生产物料信息采集系统，其特征在于：包括库存信息系统、订单信息处理系统、AGV小车综合管理系统，其中库存信息系统设有出入库信息管理模块和监测通讯模块，出入库信息管理模块用于记录并存储物料出入库信息，监测通讯模块用于保持和远程终端实时通讯；订单信息处理系统用于处理远程终端发送的订单信息，并选定燃料电池系统功率型号、生产工艺并通过预存数据库安排工序和质检标准；AGV小车综合管理系统设有物料装载卸货记录模块、工序指令调度模块、运送跟踪定位模块；物料装载卸货记录模块用于记录并存储装配物料的实时进度数据；工序指令调度模块用于根据预设工序派送物料管理装配进度；运送跟踪定位模块用于实时定位和比较待装配物料和对应工位的信息。
2.如权利要求1所述的一种氢燃料电池生产物料信息采集系统，其特征在于：所述信息采集系统还设有现场监测模块，现场监测模块用于录制现场实时影像，监控工厂生产加工环境。
3.如权利要求1所述的一种氢燃料电池生产物料信息采集系统，其特征在于：所述信息采集系统还设有云端互联模块，云端互联模块用于和云端进行实时通讯并上传下载数据，保持和远程终端的控制通讯。
4.如权利要求1所述的一种氢燃料电池生产物料信息采集系统，其特征在于：所述库存信息系统还包括燃料电池堆模块、氢气供给系统模块、空气供给系统模块、水热管理系统模块、电控系统模块、管路组件模块、紧固密封件模块，且分别用于监测和记录燃料电池堆、氢气供给系统、空气供给系统、水热管理系统、电控系统、管路组件和紧固密封件物料信息。
5.基于氢燃料电池生产物料信息采集系统的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采集系统启动；
S2、设定燃料电池的电气部件、空气路、氢气路、水路、紧固件、密封件工序流程时间占比，并按工时耗费形成量化数据；
S3、判断电气部件是否按照预定工序装配，如果不是，发送校验警告，如果是，读取电器设备进度，将电器部件剩余物料及消耗进度经数据处理，得出电器部件实际工时，并进入下一步以及S7；
S4、根据不同工件装配工时耗费大小以及不同组装流程在整体生产系统的占比，进行耦合形成数据化生产进度，进入下一步；
S5、数据处理，形成可视化的生产进度图表，进入下一步；
S6、向云平台进行数据提交、校验更新，发送校验警告及修改生产工艺工序预设数据，重新计算工序流程时间占比，返回S2；
S7、判断空气路、氢气路、水路是否按照预定工序装配，如果不是，发送校验警告，如果是，读取空气路、氢气路、水路进度，将空气路、氢气路、水路剩余物料及消耗进度经数据处理，得出该工序物料实际工时，进入S4；
S8、判断紧固件数量变化是否符合预定工序要求，如果不是，发送校验警告，如果是，读取紧固件进度，将紧固件剩余物料及消耗进度经数据处理，得出紧固件实际工时，进入S4；
S9、判断密封件是否按照预定工序装配，如果不是，发送校验警告，如果是，读取密封件进度，将密封件件剩余物料及消耗进度经数据处理，得出密封件实际工时，进入S4。
6.如权利要求5所述的一种基于氢燃料电池生产物料信息采集系统的生产方法，其特征在于：所述步骤S2中电气部件、空气路、氢气路、水路、紧固件、密封件按工时耗费占总装配工时比例形成总体进度，其中，电气部件取值20%、空气路取值20%、氢气路取值20%、水路取值20%、紧固件取值15%、密封件取值5%。
7.如权利要求5所述的基于氢燃料电池生产物料信息采集系统的生产方法，其特征在于：所述步骤S7中空气路、氢气路、水路管路部件按需要安装零部件数量形成工时占比。
8.如权利要求5所述的基于氢燃料电池生产物料信息采集系统的生产方法，其特征在于：所述步骤S8中紧固件实际装配数量占所需紧固件比例提取实时装配进度，再按紧固件总体工时占比形成总体装配进度，步骤S9中密封件实际装配数量占所需密封件比例提取实时装配进度，再按密封件总体工时占比形成总体装配进度。
9.如权利要求5所述的基于氢燃料电池生产物料信息采集系统的生产方法，其特征在于：所述步骤S4中数据化生产进度以柱状图、折线图、漏斗图、热力图等形式解析。
10.如权利要求5所述的基于氢燃料电池生产物料信息采集系统的生产方法，其特征在于：所述步骤S6中使用5G通讯设备向云平台进行实时数据交换和更新。
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| CN107705029A (zh) * | 2017-10-17 | 2018-02-16 | 北京恒华龙信数据科技有限公司 | 一种工程施工进度的计算方法及系统 |
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2022
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