CN115254631A - 一种柔性生产现场智能分拣方法和分拣系统 - Google Patents

Abstract

一种柔性生产现场智能分拣方法和分拣系统，涉及生产环境工序间物流运输领域。本发明为了解决现有分拣系统需要依赖人工运输、运输及时性差、易产生无效运输的缺陷，采用物联监测模块对货架的货位状态进行监控并实时传输给数据处理模块；采用MES系统将目标工况信息发送给数据处理模块；数据处理模块根据目标工况和实时货位状态向分拣执行模块发送动作指令；分拣执行模块根据接收到的动作指令依次对货架上的料盒进行拿取和/或放置，并将动作结果回传至数据处理模块。本发明主要用于柔性生产现场的智能分拣。

Description

一种柔性生产现场智能分拣方法和分拣系统

技术领域

本发明涉及生产环境工序间物流运输领域，尤其涉及一种柔性生产现场智能分拣方法和分拣系统。

背景技术

目前现有的物流系统的搭建由AGV(Automated Guided Vehicle，简称AGV，搬运机器人)与MES系统(manufacturing execution system，简称MES，制造执行管理系统)集成的智能运输系统，该系统运用中央集散模式，来适应柔性生产现场运输需求。中央集散模式是指，所有序间的产品在由上一序送往下一序之前，会先回收到“集散中心”，进行集中分拣，分拣时参照各生产任务的工艺路线，来判断下一序去往的班组。目前智能运输系统和中央集散模式已得到成熟应用，但仍存在以下问题：

1、在线产品的回收需要依赖于人工观察，很难保障当前完工的产品被及时回收至集散中心，及时进行重新分拣，及时发往下一工序。

2、在集散中心分拣过程，目前依赖于人工判断和转移，查看产品标识、查询判断目的地，分拣到目的地的运输货架上，这样简单重复工作，占用人工。

3、班组生产任务到达班组时，依赖于人工搬运到待处理货架上，影响生产效率。

对于离散型制造工厂或采用柔性生产模式的生产工厂，没有固定流水线和固定工艺流程，整个加工过程，按照工序相似性分为不同的工序班组；不同产品从原材料到成品的制造过程，是按照不同的工艺路线在不同班组依次流转加工；加工期间根据质量、效率要求，可能调整工序前后顺序，可能会临时增加、删除、替换工序，工序完成后还可能穿插进行工序间检验，所以对于一个工序班组来说，产品的来源和去向各不相同，这就需要在当序完工后，向下工序流转时，通过查询检索工艺路线，来确定下一步去向，然后进行分拣转移。这种生产模式下，通常各个工序班组和检验部位，都会设有一个或多个货架，而且为了进一步区分产品状态，各班组和检验部位的货架还会细分不同的区域：急单处理、待处理、待转移等，用于对应一个货架的不同层，或者一个班组的不同货架。这样对于现场任意一个工序班组和检验部位，货架上待处理区域上的产品是来自不同的工序班组或者检验部位的，传统方法是人工分拣+人工搬运，或者人工分拣+AGV搬运。流程大致如下：工人从待处理区域取产品料盒进行加工或检验作业，完工后，放在本班组货架的待转移区，等待向下一工序班组或者检验部分转移；因为无法实时获取当前新完工的产品批次和所在班组，所以调度人员需要挨个班组货架进行巡检。

如公开号CN110414857A的专利申请所公开的搬运方法就是属于人工分拣+AGV搬运，是采用工序完成后交给检验，从检验集中返回集散中心，然后集中分拣的模式(班组现场货架－检验－集散中心－班组运输货架－班组现场货架)；而人工分拣+人工搬运就是班组到班组的直接转移(班组现场货架－班组现场货架)。拿取待转移区的产品，查询MES系统或者现行工艺指导文件，确定下一工序位置；送往下一工序所在位置对应货架的空余位置，此时要看下一工序待处理货架上是否有空余位置。有，则搬上去；无，则需要放回上一序原位置。

上述现状存在以下问题：

1、运输及时性的问题，采用巡检或者集散人工分拣的方式，势必会存在人员因素影响，无法及时处理完工需转移的产品，有可能会造成下序产能的浪费。

2、搬运动作有效性问题，在工序变更或者下一工序满载货架堆积时，若无法实时获取最新工序信息和班组货架信息，很容易出现“白跑腿”的现象。

因此，就需要一种无需人工运输、运输效率及时、不易产生无效运输的柔性生产现场智能分拣方法和分拣系统。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有分拣系统需要依赖人工判断分拣、运输及时性差、易产生无效运输的缺陷，提供了一种无需人工运输、运输效率及时、不易产生无效运输的柔性生产现场智能分拣方法和分拣系统。

本发明所述的一种柔性生产现场智能分拣方法，包括以下步骤：

S1、采用物联监测模块对货架的货位状态进行监控并实时传输给数据处理模块；

S2、采用MES系统将目标工况信息发送给数据处理模块；

S3、所述数据处理模块根据目标工况和实时货位状态向分拣执行模块发送动作指令；

S4、所述分拣执行模块根据接收到的动作指令依次对所述货架上的料盒进行拿取、放置和/或运输，并将动作结果回传至所述数据处理模块。

进一步地：在S1中，所述货架的货位状态包括每个货位是否有料盒，以及该料盒的基本信息。

进一步地：所述料盒的基本信息包括料盒的唯一识别号。

进一步地：所述物联监测模块包括AI摄像设备；所述分拣执行模块包括分拣机器人。

进一步地：在S2中，所述目标工况信息包括工艺路线、当前完工批次、当前工序和/或对应料盒的唯一识别号。

进一步地：在S3中，当所述物联监测模块在目标货架上检测到目标料盒时，所述数据处理模块会向所述分拣执行模块发送动作指令；所述动作指令包括根据当前完工批次和对应工艺路线的要求，依次将对应料盒从当前货架上拿取下来，运输并放置在目标货架上，从而完成料盒的转移。

进一步地：在S4中，所述数据处理模块接收到所述分拣执行模块的回传结果后，所述数据处理模块向通知提醒模块发送通知信息。

本发明所述的一种柔性生产现场智能分拣系统，包括分拣执行模块、数据处理模块、物联监测模块和MES系统，所述分拣执行模块与所述数据处理模块双向通讯连接，所述物联监测模块和MES系统的输出端与所述数据处理模块通讯连接；

所述分拣执行模块用于获取料盒基本信息，并将料盒信息实时回传给所述数据处理模块，所述分拣执行模块用于根据所述数据处理模块的动作指令进行拿取和放置料盒；

所述数据处理模块用于向所述分拣执行模块输出动作指令，所述数据处理模块用于接收所述MES系统发送的目标工况信息，并实时获取所述物联监测模块发送的货架货位状态；

所述物联监测模块用于对每个货架进行实时采集，识别每个货位状态，并将识别结果实时发送给所述数据处理模块；

所述MES系统用于发送目标工况信息。

进一步地：它还包括通知提醒模块，所述通知提醒模块的输入端与所述数据处理模块的输出端连接，所述通知提醒模块用于根据所述数据处理模块发出的信息进行通知提醒。

进一步地：所述分拣执行模块与所述数据处理模块的连接方式为无线连接。

本发明的有益效果是：

本发明所述的一种柔性生产现场智能分拣方法和分拣系统，适用于离散制造行业产品从上一个工序向下一个工序转移的智能化解决方案。本方案对于有的AGV集散运输系统在产品分拣与转移环节进行自动化升级，利用AI摄像头、AGV系统、CTU(CollectTransfer Unit，采集传输单元)机器人、MES系统的相互集成，来实现集散中心区域产品的自动分拣转移以及班组任务产品料盒的自动上架。

附图说明

图1是一种柔性生产现场智能分拣系统的功能框图；

图2是一种柔性生产现场智能分拣系统的模拟分拣示意图；

图3是一种柔性生产现场智能分拣系统的视频采集示意图。

具体实施方式

以下仅为本发明较佳的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。以下所述实施例仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。下面详细描述本发明的实施例，为了便于描述本发明和简化描述，本发明的说明书中使用的技术术语应当做广义解读，包括但不限于本申请未提及的常规替换方案，同时包括直接实现方式和间接实现方式。

实施例1

结合图1-图3说明本实施例，本实施例公开的一种柔性生产现场智能分拣方法，包括以下步骤：

S1、采用物联监测模块对货架的货位状态进行监控并实时传输给数据处理模块；所述物联监测模块包括AI摄像设备；以视频摄像头为主要手段，对每个货架进行实时视频采集，基于AI技术，识别货架上每个料盒货位的状态，即货位是否有料盒，并将识别结果实时更新到数据处理模块的货架状态表中；

S2、采用MES系统将目标工况信息发送给数据处理模块；所述目标工况信息包括工艺路线、当前完工批次、当前工序和/或对应料盒的唯一识别号；数据处理模块与MES系统(制造执行管理系统)或者其他系统集成，获取工序查询结果和物联监测模块反馈结果；

S3、所述数据处理模块根据目标工况和实时货位状态向分拣执行模块发送动作指令；数据处理模块与分拣执行模块通讯，下发任务、获取结果；与MES系统或其他业务系统集成获取当前完工批次、对应料盒、工序、现行工艺路线等信息；与物联监测模块集成，获取各货架货位状态；工作人员只需要扫描料盒上的唯一标识号(本实施例中为二维码)，和产品批次号，即可完成产品批次号与料盒的解绑或绑定，且数据处理模块基于料盒二维码或产品批次号被扫码的动作所产生的时间和位置(扫码设备固定设于不同的班组，故可以通过扫码设备的编号得知当前扫码动作所在位置)，结合产品生产工艺，设置产品当处于哪个加工环节，系统会记录当前这个产品开始或完成当前的工序，并默认为此料盒被放置在了现场的待转移货架上，如果此盒产品的批次号在当前工序第一次被扫码或是MES系统中开始加工环节的扫码，则认为是抵达当前工序，此次扫码是卸货，并开始处理当前工序，产品批次与料盒实现解绑；若是此盒产品的批次号在当前工序第二次被扫码或是MES系统中的完成加工环节的扫码，则认为是此盒产品完成了此工序的加工处理，被装盒准备送往下一工序，此次产品批次与料盒实现绑定。随后工作人员应该及时将料盒放在货架上，但是实际生产中或许会有时间差。由于CTU机器人与数据处理模块实时进行数据通信，所以CTU机器人可以实时获取现场各个区域料盒二维码被扫码的情况，结合系统中记录的产品工序，则CTU实时获知现场料盒的转移任务，即实时获知需要转移的料盒的当前所在地和目的地，不需要人工挨个班组轮流询问。

为了规避工作人员扫码后未及时将料盒放至指定货架上，CTU跑来找不到料盒导致白跑一趟的情况，CTU在前往待转移料盒所在始发货架之前，会经数据处理模块查询物联监测模块对始发地货架货位的监测结果，即物联监测模块监测目标货架上的货位处确实有待运输的目标料盒时，CTU才真正前往执行转移工作，避免无效运输，此处，物联监测模块仅仅是检测货架上料盒的数量，并不识别料盒的身份ID，由于每个工序都需要一定的时间，所以结合货架上料盒的数量以及MES系统中记载的加工工序的进展，在绝大多数情况下，只要货架上有对应数量的料盒，就可以认为目标料盒就在其中，比如，若原来货架上有2个待运输的料盒，系统检测到有第3个承载着完工产品的料盒(假设为3号料盒)被扫码，若物联监测模块检测到货架上有3个料盒，则可以认为3号料盒在目标货架上，但具体是不是3号料盒，要待CTU前来目标货架后，再逐一扫描料盒的二维码进行确认。同样的，CTU在前往目的地货架前，也会经物联监测模块监测下目标货架上是否真的有空余货位，在到达目的地货架时，CTU机器人在向对应货位上摆放时，会识别货位状态，若货位上非空，比对下一空余货位状态，直至找到空闲的货物，将料盒摆放进入，物联监测模块检测到货位变化后，实时更新货架的货位状态。

S4、所述分拣执行模块根据接收到的动作指令依次对所述货架上的料盒进行拿取、放置和/或运输，并将动作结果回传至所述数据处理模块；所述分拣执行模块包括分拣机器人，即CTU机器人，可完成取料盒、读取料盒ID识别号、转移运输、放置料盒的动作，CTU机器人与数据处理模块通过无线网络通讯，向数据处理模块回传位置坐标、站点抵达结果、读取的料盒IP识别号、取料、放料动作结果等信息，从数据处理模块获取动作任务。CTU机器人到班组后，依次取货，每次插取料盒前会自动扫料盒二维码，确认是待运输的目标料盒，同时，由于是柔性生产系统，产品的工序路线会根据现场实际加工情况实时调整，所以CTU在扫码插取料盒后，会经MES系统查询当前批次产品最新的工序路线，此时CTU机器人获取的是MES系统当前执行的工艺路线，并确定目标货架所在地，所以本系统针对工序临时调整的情况，也可以很好地适配，CTU机器人自动查询获取目的地班组货架，及应该存放的货位，然后依次将该货架上的所有料盒分发到各目的地货架的待处理货位。

实施例2

结合实施例1说明本实施例，本实施例公开的一种柔性生产现场智能分拣方法，在S1中，所述货架的货位状态包括每个货位是否有料盒，以及该料盒的基本信息，所述料盒的基本信息包括料盒的唯一识别号。料盒均具有全局唯一的ID识别号，可以是二维码、条码、NFC形式，附在料盒上，二维码的抗污损、维护成本低。料盒的唯一ID是扫描二维码后识别的。

实施例3

结合实施例1说明本实施例，本实施例公开的一种柔性生产现场智能分拣方法，在S3中，所述动作指令包括根据当前完工批次和对应工艺路线的要求，依次将对应料盒从当前货架上拿取下来，运输并放置在目标货架上，从而完成料盒的转移。

实施例4

结合实施例1说明本实施例，本实施例公开的一种柔性生产现场智能分拣方法，在S4中，所述数据处理模块接收到所述分拣执行模块的回传结果后，所述数据处理模块向通知提醒模块发送通知信息。所述通知提醒模块可以采用短信网关或者微信信息服务，所述数据处理模块与短信网关或者微信信息服务集成，发送到达提醒信息，或者在找不到目标料盒或者目标货架上没有空余货位时，发送异常报警信息。

实施例5

结合实施例1说明本实施例，本实施例公开的一种柔性生产现场智能分拣系统，包括分拣执行模块、数据处理模块、物联监测模块和MES系统，所述分拣执行模块与所述数据处理模块双向连接，所述物联监测模块和MES系统的输出端与所述数据处理模块的输入端连接；所述分拣执行模块与所述数据处理模块的连接方式为无线连接。

所述分拣执行模块用于获取料盒基本信息，并将料盒信息实时回传给所述数据处理模块，所述分拣执行模块用于根据所述数据处理模块的动作指令进行拿取和放置料盒；料盒带有二维码，克服现场污损影响，检验扫码报工自动完成料盒与产品批次的绑定，产品回到集散中心后，自动进入分拣过程。由CTU机器人插取料盒，识别二维码，从MES系统获取目的货位，自主完成分拣、上架，这种架构设计可适应各种工艺路线与产线形态。利用二维码关联生产工序和起始位置，用于控制AGV(搬运机器人)或CTU(分拣机器人)抓取货物并运输到指定位置。

所述数据处理模块用于向所述分拣执行模块输出动作指令，所述数据处理模块用于接收所述MES系统发送的目标工况信息，并实时获取所述物联监测模块发送的货架货位状态；AGV运输检验货架到达集散中心后，MES系统自动分派分拣任务给CTU机器人，根据上述AI摄像头识别的货位状态，逐货位插取料盒进行分拣转移，插取料盒时自动识别料盒二维码，并根据MES系统料盒－批次－工艺路线的关系，获取下一工序及对应工序运输货架各货位情况。执行搬运后，上传MES当前货位状态，结束分拣任务。后续由MES系统根据生产调度要求，调取AGV将各班组运输货架运送到班组现场。班组运输货架到达班组现场时，MES调取CTU机器人来班组现场，将运达的班组运输货架上的料盒逐一搬运至班组各待处理货架上。现场工人取料盒直接加工即可。班组各待处理货架的空余货位由现场AI摄像头实时监控，用于下次生产任务抵达时CTU机器人搬运上架。

所述物联监测模块用于对每个货架进行实时采集，识别每个货位状态，并将识别结果实时发送给所述数据处理模块；基于AI摄像头，通过图像识别AI算法，自动识别、监测，检验和班组货架的货位状态，满足会后条件自动触发检验货架回收，检验货架到达集散中心后自动进入分拣环节，班组货架到达现场自动进入上架环节，排除了人为延迟影响，缩短现场物流响应时间。系统在搬运动作方面，采用软件、硬件结合方案来确保安全。多个系统进行信息通讯，满足设定条件后自动执行。货架货位状态确认是由AI摄像头识别、CTU机器人红外扫描来共同完成。

所述MES系统用于发送目标工况信息。多系统集成，数据共享。MES系统中存有所有货架货位状态、批次数据。与CTU机器人系统集成，分拣、搬运前获取货位状态，搬运后更新货位状态；与AI摄像头集成，实时监控班组、检验货架人员取、放动作，实时更新货位状态，代替人工检查。多系统集成形成适用于柔性生产现场的自动分拣能力。实现检验货架自动回收，本实施例在检验MES系统报工阶段，将料盒与生产任务对应物料进行绑定，完成检验后，检验员只需要将料盒放置在检验货架的任意空余货位即可。AI摄像头持续识别、监控检验货架，并上报MES系统各货位状态，满足回收触发条件，MES立即发起货架任务给AGV。

实施例6

结合实施例1说明本实施例，本实施例公开的一种柔性生产现场智能分拣系统，它还包括通知提醒模块，所述通知提醒模块的输入端与所述数据处理模块的输出端连接，所述通知提醒模块用于根据所述数据处理模块发出的信息进行通知提醒。利用AI摄像头自动识别货位情况，达到阈值后向外界发送指令，从而通过短信网关或者微信信息服务发送到达提醒信息。

Claims (10)

1.一种柔性生产现场智能分拣方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用物联监测模块对货架的货位状态进行监控并实时传输给数据处理模块；

S2、采用MES系统将目标工况信息发送给数据处理模块；

S3、所述数据处理模块根据目标工况和实时货位状态向分拣执行模块发送动作指令；

S4、所述分拣执行模块根据接收到的动作指令依次对所述货架上的料盒进行拿取、放置和/或运输，并将动作结果回传至所述数据处理模块。

2.根据权利要求1所述的一种柔性生产现场智能分拣方法，其特征在于，在S1中，所述货架的货位状态包括每个货位是否有料盒，以及该料盒的基本信息。

3.根据权利要求2所述的一种柔性生产现场智能分拣方法，其特征在于，所述料盒的基本信息包括料盒的唯一识别号。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种柔性生产现场智能分拣方法，其特征在于，所述物联监测模块包括AI摄像设备；所述分拣执行模块包括分拣机器人。

5.根据权利要求1所述的一种柔性生产现场智能分拣方法，其特征在于，在S2中，所述目标工况信息包括工艺路线、当前完工批次、当前工序和/或对应料盒的唯一识别号。

6.根据权利要求1所述的一种柔性生产现场智能分拣方法，其特征在于，在S3中，在S3中，当所述物联监测模块在目标货架上检测到目标料盒时，所述数据处理模块会向所述分拣执行模块发送动作指令；所述动作指令包括根据当前完工批次和对应工艺路线的要求，依次将对应料盒从当前货架上拿取下来，运输并放置在目标货架上，从而完成料盒的转移。

7.根据权利要求1所述的一种柔性生产现场智能分拣方法，其特征在于，在S4中，所述数据处理模块接收到所述分拣执行模块的回传结果后，所述数据处理模块向通知提醒模块发送通知信息。

8.一种柔性生产现场智能分拣系统，其特征在于，包括分拣执行模块、数据处理模块、物联监测模块和MES系统，所述分拣执行模块与所述数据处理模块双向通讯连接，所述物联监测模块和MES系统的输出端与所述数据处理模块通讯连接；

所述分拣执行模块用于获取料盒基本信息，并将料盒信息实时回传给所述数据处理模块，所述分拣执行模块用于根据所述数据处理模块的动作指令进行拿取和放置料盒；

所述数据处理模块用于向所述分拣执行模块输出动作指令，所述数据处理模块用于接收所述MES系统发送的目标工况信息，并实时获取所述物联监测模块发送的货架货位状态；

所述物联监测模块用于对每个货架进行实时采集，识别每个货位状态，并将识别结果实时发送给所述数据处理模块；

所述MES系统用于发送目标工况信息。

9.根据权利要求8所述的一种柔性生产现场智能分拣系统，其特征在于，它还包括通知提醒模块，所述通知提醒模块的输入端与所述数据处理模块的输出端连接，所述通知提醒模块用于根据所述数据处理模块发出的信息进行通知提醒。

10.根据权利要求8所述的一种柔性生产现场智能分拣系统，其特征在于，所述分拣执行模块与所述数据处理模块的连接方式为无线连接。

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