CN115392853A - 一种透明化智能工厂的运营系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透明化智能工厂的运营系统，具体涉及智能工厂领域，包括3D可视化模块、MES模块、办公自动化模块、智能管理模块，网络DNC模块以及智能仓储模块，所述3D可视化模块利用3D建模技术对工厂园区、大楼、生产车间、生产设备以及监控设备进行建模，所述MES模块面向制造车间执行层的生产信息进行管理。在智能工厂中，人与设备通过数据建立了紧密的联系，各种生产数据可实时搜集、上传、分析，帮助决策者做决策，省去了大量的信息搜集、汇报的中间环节，在智慧工厂中，历史数据可随时调用并完善，设备也将通过传感器、大数据等软硬件系统达到实时监测，对可能发生的故障提前预警。

Description

一种透明化智能工厂的运营系统

技术领域

本发明涉及智能工厂技术领域，更具体地说，本发明涉及一种透明化智能工厂的运营系统。

背景技术

现有的技术利用数字化工厂技术对车间布局、产线水平与生产能力进行预判帮助企业进行风险评估与实施检验，有助于工厂各部门的协作作业，数字化工厂技术通过对设计、原料以及生产环节进行实施有效的监控把关、统筹调度，有效地降低了产品设计与生产制造之间的沟通障碍，提高产品参数的一致性，数字化生产线通过将数字化、自动化生产设备按照要求进行结合，按规定的程序或指令对生产过程进行操作或控制，自动完成产品或部分制造过程。

现有的数字化工厂不具备一线信息的准确收集，很多一线生产信息都是要通过整理汇总后二次处理传递给更高层的管理人员，软件孤岛效应，各个功能之间没有有效打通，数据不能及时共享，包括生产技术管理要求信息的接收，现场执行完成情况的反馈。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种透明化智能工厂的运营系统，通过MES模块以及办公自动化模块，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

在一个优选的实施方式中，包括3D可视化模块、MES模块、办公自动化模块、智能管理模块，网络DNC模块以及智能仓储模块，所述3D可视化模块利用3D建模技术对工厂园区、大楼、生产车间、生产设备以及监控设备进行建模，所述MES模块面向制造车间执行层的生产信息进行管理，所述办公自动化模块利用OA技术实现内部各级组织、各部门以及人员之间的协同、内外部各种资源的有效组合，所述智能管理模块对能源，设备以及仪表的动态管理和监控，能在3D模型上实时监控各用能设备和用能单元的能耗变化，所述网络DNC模块对车间生产设备进行联网通信以及管理，所述智能仓储模块利用智能立体仓储配合AGV，智能行车以及轨道链实现材料的自动配送。

在一个优选的实施方式中，所述3D可视化模块基于3D可视化技术利用快速建模技术对工厂园区、大楼、生产车间、生产设备以及监控设备进行3D建模，快速建模技术通过航空摄影和地面摄影结合的方式获取厂区的数字地面模型和厂区的数字表面模型，通过地面摄影获取厂区中建筑体侧面的影像资料，提取厂区的数字地面模型和建筑体屋顶的三维模型，通过地基的边界信息，按照地基边界向屋顶模型进行投影，生成墙面模型，通过地面摄影获得建筑体里面的精度，利用几何数据对建筑体里面进行三维重构，对接摄像头结合MES技术实行物理传感器到虚拟场景的对接，采集并存储监控设备的数据，设定监控属性预计阈值以及预警等级，实现不同预警等级用不同颜色进行展示，点击预警对象能显示预警信息，点击定位时能实现视角定位，可视化模块提供基于账号和设备组的综合权限管理功能，通过账号访问功能模块数据的权限。

在一个优选的实施方式中，所述MES模块采用大数据采集以及整合数据采集渠道覆盖整个厂区，保证现场数据的采集，采用RFID以及移动计算技术，打造从原材料供应、生产、销售物流闭环的条码系统，RFID是一种通信技术，能通过无线电讯号识别特定目标以及读写相关数据，无线电讯号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签传送出去，移动计算技术利用无线电频率技术使信息在无线环境下实现数据传输和资源共享，监测控制和对过程参数的验证，对生产过程中的不易测量的产品特性进行重点控制，保证所有设备及操作人员都能满足产品质量的需要，对生产过程的验证状态进行标识，根据产品标识的状态，执行控制程序，针对不合格品进行严格控制，对生产车间主要生产设备的使用频率、运行状况、工时、定额，消耗以及产能有关的信息进行采集和分析，对设备进行全面的运筹管理，保持设备完好率，充分发挥设备效能，支持移动端实现移动端的派工报工、接料发料、数据录入，生产进度跟踪以及实时统计分析展示，掌握各生产线的产量数据，能实时获得当前生产任务的进度，对现场异常情况进行通报，根据加工的工单及批量信息，选择条码生成规则，为每一块主板、外壳、外装盒、配件等生成唯一条码信息并打印，并记录这些条码与工单的关系，在后续过程中，需要在对每一块单板或部品条码扫描时，校验工单与条码的对应关系，防止生产加工过程中的错误。

在一个优选的实施方式中，所述办公自动化模块采用OA技术实现内部各级组织、各部门以及人员之间的协同，它的结构是Intranet网的结构，把整个内部网看成是一个整体，这个整体的对象是网上所有用户，基础为内网平台，内网平台负责所有用户对象的管理、负责所有网络资源的管理、网络资源的分层授权、网络资源的开放标准和提供常用的网络服务，用户通过统一的浏览器界面入网，网络根据用户的权限提供相应的信息、功能和服务，使用户在网络环境下办公，提高了员工高效协作。

在一个优选的实施方式中，所述智能管理模块集成3D建模技术和GIS定位技术，在3D工厂模型上实现能源，设备以及仪表的动态管理和监控，能在3D模型上实时监控各用能设备和用能单元的能耗变化，通过输入相关设备和仪表编号实现设备和仪表定位，结合设备的运行参数曲线变化以及点检定修实绩实现设备的全生命周期管理，通过SCADA技术进行设备运行监视，SCADA分为两个层面，客户和服务器体系结构，服务器与硬件设备通信，进行数据处理和运算，客户用于人机交互，用文字、动画显示现场的状态，对现场的开关、阀门进行操作，硬件设备通过点到点方式连接，以总线方式连接到服务器上，点到点连接一般通过串口，总线方式可以是RS485，以太网等连接方式。

在一个优选的实施方式中，所述网络DNC模块是对车间生产设备进行联网通信以及管理，使用计算机对具有数控装置的机床群直接进行程序传输和管理，为不同车间生产搭建多样的车间网络，消除车间射孔折别之间的信息孤岛。

在一个优选的实施方式中，所述智能仓储模块利用智能立体仓储配合AGV，智能行车以及轨道链实现材料的自动配送，智能立体仓储由硬件设备和软件系统组，硬件设备主要是由存储单元、物料转运单元以及辅助设施单元组成，存储单元主要是指存储货架，是钢结构、钢筋混凝土结构的建筑物结构体，货架内是标准尺寸的货位空间，用以存储货物单元，存储单元上会配置相应的RFID标签，来标识存储单元内的货物信息、存储环境等内容，并通过WMS实现库内管理等功能，物料转运单元，物料转运单元的作用是将物料在库位与库位、库位与工位之间进行流转，根据使用场景可分为库内转运以及库外转运，辅助设施单元包含消防设施、照明设施、通风及采暖设施、动力设施，给排水设施以及环保设施，保证立库硬件设施的正常运行以及物料的存储环境需求，WMS主要控制仓储设备的运作和任务，记录库内的作业变化以及货物的收发情况，掌握库存情况，追溯产品的生产过程，采用自动识别技术整合数据采集渠道，覆盖整个仓库，自动识别技术是利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递，通过传递的信息达到自动识别的目的，读写器通过天线发送频率信号，当标签进入磁场范围时产生感应电流获得能量，标签将编码信息传递给读写器，将读写器读取信息送至电脑主机进行处理。

本发明的技术效果和优点：

在智能工厂中，人与设备通过数据建立了紧密的联系，人与人、设备与设备、人与设备之间，已不是信息孤岛，各种生产数据可实时搜集、上传、分析，帮助决策者做决策，省去了大量的信息搜集、汇报的中间环节，在智慧工厂中，历史数据可随时调用并完善，设备也将通过传感器、大数据等软硬件系统达到实时监测，对可能发生的故障提前预警，智慧工厂中全部生产活动将由自动化生产集成系统控制，生产第一线配有自动化生产设备或智能机器人，按照预设的机械动作、既定的生产计划自动化生产，智能工厂通过数据实时采集、多端多角色实时协同、大数据可视化呈现、深度学习智能决策，帮助生产型企业效率低下、生产过程不透明等问题，从而提高生产率、打通信息孤岛，真正实现数据驱动制造。

附图说明

图1为本发明的系统流程图。

图2为本发明的系统结构框图。

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做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。

实施例1

本实施例提供了如图2所示的一种透明化智能工厂的运营系统，包括3D可视化模块、MES模块、办公自动化模块、智能管理模块，网络DNC模块以及智能仓储模块，所述3D可视化模块利用3D建模技术对工厂园区、大楼、生产车间、生产设备以及监控设备进行建模，所述MES模块面向制造车间执行层的生产信息进行管理，所述办公自动化模块利用OA技术实现内部各级组织、各部门以及人员之间的协同、内外部各种资源的有效组合，所述智能管理模块对能源，设备以及仪表的动态管理和监控，能在3D模型上实时监控各用能设备和用能单元的能耗变化，所述网络DNC模块对车间生产设备进行联网通信以及管理，所述智能仓储模块利用智能立体仓储配合AGV，智能行车以及轨道链实现材料的自动配送。

如图2本实施例提供一种透明化智能工厂的运营系统，具体包括下列步骤：

101、基于3D可视化技术利用3D建模技术对工厂园区、大楼、生产车间、生产设备以及监控设备进行建模；

本实施例中，具体需要说明的是3D可视化模块，所述3D可视化模块基于3D可视化技术利用快速建模技术对工厂园区、大楼、生产车间、生产设备以及监控设备进行3D建模，快速建模技术通过航空摄影和地面摄影结合的方式获取厂区的数字地面模型和厂区的数字表面模型，通过地面摄影获取厂区中建筑体侧面的影像资料，提取厂区的数字地面模型和建筑体屋顶的三维模型，通过地基的边界信息，按照地基边界向屋顶模型进行投影，生成墙面模型，通过地面摄影获得建筑体里面的精度，利用几何数据对建筑体里面进行三维重构，对接摄像头结合MES技术实行物理传感器到虚拟场景的对接，采集并存储监控设备的数据，设定监控属性预计阈值以及预警等级，实现不同预警等级用不同颜色进行展示，点击预警对象能显示预警信息，点击定位时能实现视角定位，可视化模块提供基于账号和设备组的综合权限管理功能，通过账号访问功能模块数据的权限。

102、采用大数据采集以及整合数据采集渠道覆盖整个厂区，保证现场数据的采集；

本实施例中，具体需要说明的是MES模块，所述MES模块采用大数据采集以及整合数据采集渠道覆盖整个厂区，保证现场数据的采集，采用RFID以及移动计算技术，打造从原材料供应、生产、销售物流闭环的条码系统，RFID是一种通信技术，能通过无线电讯号识别特定目标以及读写相关数据，无线电讯号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签传送出去，移动计算技术利用无线电频率技术使信息在无线环境下实现数据传输和资源共享，监测控制和对过程参数的验证，对生产过程中的不易测量的产品特性进行重点控制，保证所有设备及操作人员都能满足产品质量的需要，对生产过程的验证状态进行标识，根据产品标识的状态，执行控制程序，针对不合格品进行严格控制，对生产车间主要生产设备的使用频率、运行状况、工时、定额，消耗以及产能有关的信息进行采集和分析，对设备进行全面的运筹管理，保持设备完好率，充分发挥设备效能，支持移动端实现移动端的派工报工、接料发料、数据录入，生产进度跟踪以及实时统计分析展示，掌握各生产线的产量数据，能实时获得当前生产任务的进度，对现场异常情况进行通报，根据加工的工单及批量信息，选择条码生成规则，为每一块主板、外壳、外装盒、配件等生成唯一条码信息并打印，并记录这些条码与工单的关系，在后续过程中，需要在对每一块单板或部品条码扫描时，校验工单与条码的对应关系，防止生产加工过程中的错误。

103、利用OA技术实现内部各级组织、各部门以及人员之间的协同、内外部各种资源的有效组合，提高了员工高效协作；

本实施例中，具体需要说明的是办公自动化模块，所述办公自动化模块采用OA技术实现内部各级组织、各部门以及人员之间的协同，它的结构是Intranet网的结构，把整个内部网看成是一个整体，这个整体的对象是网上所有用户，基础为内网平台，内网平台负责所有用户对象的管理、负责所有网络资源的管理、网络资源的分层授权、网络资源的开放标准和提供常用的网络服务，用户通过统一的浏览器界面入网，网络根据用户的权限提供相应的信息、功能和服务，使用户在网络环境下办公，提高了员工高效协作。

104、在3D工厂模型上实现能源，设备以及仪表的动态管理和监控，能在3D模型上实时监控各用能设备和用能单元的能耗变化；

本实施例中，具体需要说明的是智能管理模块，所述智能管理模块集成3D建模技术和GIS定位技术，在3D工厂模型上实现能源，设备以及仪表的动态管理和监控，能在3D模型上实时监控各用能设备和用能单元的能耗变化，通过输入相关设备和仪表编号实现设备和仪表定位，结合设备的运行参数曲线变化以及点检定修实绩实现设备的全生命周期管理，通过SCADA技术进行设备运行监视，SCADA分为两个层面，客户和服务器体系结构，服务器与硬件设备通信，进行数据处理和运算，客户用于人机交互，用文字、动画显示现场的状态，对现场的开关、阀门进行操作，硬件设备通过点到点方式连接，以总线方式连接到服务器上，点到点连接一般通过串口，总线方式可以是RS485，以太网等连接方式。

105、对车间生产设备进行联网通信以及管理；

本实施例中，具体需要说明的是网络DNC模块，所述网络DNC模块是对车间生产设备进行联网通信以及管理，使用计算机对具有数控装置的机床群直接进行程序传输和管理，为不同车间生产搭建多样的车间网络，消除车间射孔折别之间的信息孤岛。

106、利用智能立体仓储配合AGV，智能行车以及轨道链实现材料的自动配送；

本实施例中，具体需要说明的是智能仓储模块，所述智能仓储模块利用智能立体仓储配合AGV，智能行车以及轨道链实现材料的自动配送，智能立体仓储由硬件设备和软件系统组，硬件设备主要是由存储单元、物料转运单元以及辅助设施单元组成，存储单元主要是指存储货架，是钢结构、钢筋混凝土结构的建筑物结构体，货架内是标准尺寸的货位空间，用以存储货物单元，存储单元上会配置相应的RFID标签，来标识存储单元内的货物信息、存储环境等内容，并通过WMS实现库内管理等功能，物料转运单元，物料转运单元的作用是将物料在库位与库位、库位与工位之间进行流转，根据使用场景可分为库内转运以及库外转运，辅助设施单元包含消防设施、照明设施、通风及采暖设施、动力设施，给排水设施以及环保设施，保证立库硬件设施的正常运行以及物料的存储环境需求，WMS主要控制仓储设备的运作和任务，记录库内的作业变化以及货物的收发情况，掌握库存情况，追溯产品的生产过程，采用自动识别技术整合数据采集渠道，覆盖整个仓库，自动识别技术是利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递，通过传递的信息达到自动识别的目的，读写器通过天线发送频率信号，当标签进入磁场范围时产生感应电流获得能量，标签将编码信息传递给读写器，将读写器读取信息送至电脑主机进行处理。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种透明化智能工厂的运营系统，其特征在于：包括3D可视化模块、MES模块、办公自动化模块、智能管理模块，网络DNC模块以及智能仓储模块，所述3D可视化模块利用3D建模技术对工厂园区、大楼、生产车间、生产设备以及监控设备进行建模，所述MES模块面向制造车间执行层的生产信息进行管理，所述办公自动化模块利用OA技术实现内部各级组织、各部门以及人员之间的协同、内外部各种资源的有效组合，所述智能管理模块对能源，设备以及仪表的动态管理和监控，能在3D模型上实时监控各用能设备和用能单元的能耗变化，所述网络DNC模块对车间生产设备进行联网通信以及管理，所述智能仓储模块利用智能立体仓储配合AGV，智能行车以及轨道链实现材料的自动配送。

2.根据权利要求1所述的一种透明化智能工厂的运营系统，其特征在于：所述3D可视化模块基于3D可视化技术利用快速建模技术对工厂园区、大楼、生产车间、生产设备以及监控设备进行3D建模，快速建模技术通过航空摄影和地面摄影结合的方式获取厂区的数字地面模型和厂区的数字表面模型，通过地面摄影获取厂区中建筑体侧面的影像资料，提取厂区的数字地面模型和建筑体屋顶的三维模型，通过地基的边界信息，按照地基边界向屋顶模型进行投影，生成墙面模型，通过地面摄影获得建筑体里面的精度，利用几何数据对建筑体里面进行三维重构，对接摄像头结合MES技术实行物理传感器到虚拟场景的对接，采集并存储监控设备的数据，设定监控属性预计阈值以及预警等级，实现不同预警等级用不同颜色进行展示，点击预警对象能显示预警信息，点击定位时能实现视角定位，可视化模块提供基于账号和设备组的综合权限管理功能，通过账号访问功能模块数据的权限。

3.根据权利要求1所述的一种透明化智能工厂的运营系统，其特征在于：所述MES模块采用大数据采集以及整合数据采集渠道覆盖整个厂区，保证现场数据的采集，采用RFID以及移动计算技术，打造从原材料供应、生产、销售物流闭环的条码系统，RFID是一种通信技术，能通过无线电讯号识别特定目标以及读写相关数据，无线电讯号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签传送出去，移动计算技术利用无线电频率技术使信息在无线环境下实现数据传输和资源共享，监测控制和对过程参数的验证，对生产过程中的不易测量的产品特性进行重点控制，保证所有设备及操作人员都能满足产品质量的需要，对生产过程的验证状态进行标识，根据产品标识的状态，执行控制程序，针对不合格品进行严格控制，对生产车间主要生产设备的使用频率、运行状况、工时、定额，消耗以及产能有关的信息进行采集和分析，对设备进行全面的运筹管理，保持设备完好率，充分发挥设备效能，支持移动端实现移动端的派工报工、接料发料、数据录入，生产进度跟踪以及实时统计分析展示，掌握各生产线的产量数据，能实时获得当前生产任务的进度，对现场异常情况进行通报，根据加工的工单及批量信息，选择条码生成规则，为每一块主板、外壳、外装盒、配件等生成唯一条码信息并打印，并记录这些条码与工单的关系，在后续过程中，需要在对每一块单板或部品条码扫描时，校验工单与条码的对应关系，防止生产加工过程中的错误。

4.根据权利要求1所述的一种透明化智能工厂的运营系统，其特征在于：所述办公自动化模块采用OA技术实现内部各级组织、各部门以及人员之间的协同，它的结构是Intranet网的结构，把整个内部网看成是一个整体，这个整体的对象是网上所有用户，基础为内网平台，内网平台负责所有用户对象的管理、负责所有网络资源的管理、网络资源的分层授权、网络资源的开放标准和提供常用的网络服务，用户通过统一的浏览器界面入网，网络根据用户的权限提供相应的信息、功能和服务，使用户在网络环境下办公，提高了员工高效协作。

5.根据权利要求1所述的一种透明化智能工厂的运营系统，其特征在于：所述智能管理模块集成3D建模技术和GIS定位技术，在3D工厂模型上实现能源，设备以及仪表的动态管理和监控，能在3D模型上实时监控各用能设备和用能单元的能耗变化，通过输入相关设备和仪表编号实现设备和仪表定位，结合设备的运行参数曲线变化以及点检定修实绩实现设备的全生命周期管理，通过SCADA技术进行设备运行监视，SCADA分为两个层面，客户和服务器体系结构，服务器与硬件设备通信，进行数据处理和运算，客户用于人机交互，用文字、动画显示现场的状态，对现场的开关、阀门进行操作，硬件设备通过点到点方式连接，以总线方式连接到服务器上，点到点连接一般通过串口，总线方式可以是RS485，以太网等连接方式。

6.据权利要求1所述的一种透明化智能工厂的运营系统，其特征在于：所述网络DNC模块是对车间生产设备进行联网通信以及管理，使用计算机对具有数控装置的机床群直接进行程序传输和管理，为不同车间生产搭建多样的车间网络，消除车间射孔折别之间的信息孤岛。

7.根据权利要求1所述的一种透明化智能工厂的运营系统，其特征在于：所述智能仓储模块利用智能立体仓储配合AGV，智能行车以及轨道链实现材料的自动配送，智能立体仓储由硬件设备和软件系统组，硬件设备主要是由存储单元、物料转运单元以及辅助设施单元组成，存储单元主要是指存储货架，是钢结构、钢筋混凝土结构的建筑物结构体，货架内是标准尺寸的货位空间，用以存储货物单元，存储单元上会配置相应的RFID标签，来标识存储单元内的货物信息、存储环境等内容，并通过WMS实现库内管理等功能，物料转运单元，物料转运单元的作用是将物料在库位与库位、库位与工位之间进行流转，根据使用场景可分为库内转运以及库外转运，辅助设施单元包含消防设施、照明设施、通风及采暖设施、动力设施，给排水设施以及环保设施，保证立库硬件设施的正常运行以及物料的存储环境需求，WMS主要控制仓储设备的运作和任务，记录库内的作业变化以及货物的收发情况，掌握库存情况，追溯产品的生产过程，采用自动识别技术整合数据采集渠道，覆盖整个仓库，自动识别技术是利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递，通过传递的信息达到自动识别的目的，读写器通过天线发送频率信号，当标签进入磁场范围时产生感应电流获得能量，标签将编码信息传递给读写器，将读写器读取信息送至电脑主机进行处理。

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