CN115591698A - 一种基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制方法及系统，所述控制方法包括入道路由控制和出方法道路由控制两部分，对前单线工艺段的线尾白车身利用顺序信息匹配度动态控制入道路由，对生产双线工艺段根据线尾白车身利用顺序信息匹配度动态控制出道路由，能够根据白车身的生产顺序号和生产队列动态判断车身入道路由和出道路由选择，从而能够有效降低生产异常对车身队列顺序的影响，有效提高在生产异常扰动情况下的生产顺序化率，满足多品种定制化生产需求。

Description

一种基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车整车涂装生产控制领域，具体为一种基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制方法及系统。

背景技术

汽车整车涂装车间由于生产工艺、成本、效率，需求车身按照相同喷涂颜色顺序生产，减少喷房喷漆切换带来的时间损耗、材料损耗，尽可能同一时间段内生产相同颜色车辆。故MES系统会依据车身颜色、配置等信息，给每一辆白车身赋予固定的顺序号，车身按照规定顺序进行生产。

汽车整车涂装车间部分生产工艺段受限于生产节拍，部分工位采取双线生产方式，采取双线交替车身放行的控制方法。设生产双线分别为1线、2线，车身放行方式为：1线车身放行、2线车身放行、1线车身放行、2线车身放行……。在当前汽车行业发展环境下，汽车生产更加追求批量定制化生产，且生产过程中存在停机、停线、车身离线重上线等异常因素，此时双线交替车身放行的控制方式会使生产队列大幅错乱，顺序化率降低，不满足定制化生产需求，导致喷涂工艺生产成本增加、生产效率降低的情况发生。

因此，为解决上述的汽车涂装生产双线车身放行控制的技术问题，提升生产技术水平，满足定制化生产需求，亟需提出一种新的技术手段加以解决。

发明内容：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制方法及系统，能够根据白车身的生产顺序号和生产队列动态判断车身入道路由和出道路由选择，从而能够有效降低生产异常对车身队列顺序的影响，有效提高在生产异常扰动情况下的生产顺序化率，满足多品种定制化生产需求。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明在第一方面提供一种基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制方法，所述方法包括入道路由控制，控制步骤如下：

S11.获取前单线工艺段线尾最后一辆白车身的生产顺序信息q₁，获取当前生产双线工艺段的车道的白车身顺序信息集合d₁,d₂。

S12.分别比较q₁与d₁,d₂的匹配度。

S13.比较生产双线实际的白车身数量n_i与车道最大允许白车身数量m_i的数量关系。

S14.根据优先级规则选择合适的生产双线i线车道，发送控制指令将白车身通过移行机运送至指定生产双线i线车道。

根据本发明的实施例，所述S11中，生产双线一线的车道的白车身顺序信息集合d₁{q₁，q₂，q₃，...，q_n}，其中q₁，q₂，q₃，...，q_n为双线一线车道上的n辆车的顺序号，车道最大车辆数为m₁；生产双线二线的车道信息d₂{q₁，q₂，q₃，...，q_n}。其中q₁，q₂，q₃，...，q_n为双线二线车道上的n辆车的顺序号,车道最大车辆数为m₂。

根据本发明的实施例，所述S12中包括：

创建目标白车身与车道的信息匹配度公式，用来比较q₁与d₁,d₂的匹配度，公式如下：

其中，i表示车道序号(1、2分别指代双线一线和双线二线)；f(i)表示车身与车道i的匹配程度，f(i)越小，则匹配程度越高；p表示车道内从工艺段的线首到线尾的车身相对位置，p＝1，2，3...n，p值越大，优先级越低；g(p)表示车身与车道信息匹配度的方法，有：

g(p)＝d_i，p-q₁

其中d_i，p表示第i车道的位置为p的车身的顺序号，q₁表示前单线工艺段的线尾的最后一辆白车身；g(p)判断车身顺序号与当前车道某一车身的顺序号相似程度。

根据本发明的实施例，所述S13比较生产双线实际的白车身数量n_i与车道最大允许白车身数量m_i的数量关系采用如下公式：

其中m_i表示生产双线i线车道允许的最大白车身数量，n_i表示i线车道的当前白车身数量。

根据本发明的实施例，所述S14的优先级规则如下：

优先级1：若任一车道的白车身数量小于最大白车身数量的一半时，优先进入白车身数量少的车道；

优先级2：选择匹配度最大的车道，在匹配度相同的情况下，选择车身数量较少的一条车道。

进一步，本方法还包括出道路由控制，包括如下步骤：

S21.分别获取生产双线线尾最后一辆白车身的生产顺序信息b₁和b₂，获取后单线工艺段的车道的白车身顺序信息d{q₁，q₂，q₃，...，q_n}。其中q₁，q₂，q₃，...，q_n为后单线工艺段车身的顺序号；

S22.分别比较b₁和b₂与d的匹配度；

S23.比较生产双线实际的白车身数量n_i与车道最大允许白车身数量m_i的数量关系；

S24.根据优先级规则选择合适的生产双线i线车道，发送控制指令将生产双线i线车道的最后一辆白车身通过移行机运送至指定后单线工艺段车道。

根据本发明的实施例，所述S22包括：

创建目标白车身与车道的信息匹配度规则，分别比较b₁,b₂与d的匹配度，公式如下：

其中，i表示生产双线i线的线尾的最后一辆白车身(1、2分别指代双线一线、二线的线尾最后一辆白车身)；f(i)表示车身i与车道匹配程度，f(i)越小，则匹配程度越高；p表示车道内从工艺段的线首到线尾的车身相对位置，p＝1，2，3...n，p值越大，优先级越低；g(p，i)表示车身与车道信息匹配度的规则，判断车身顺序号与当前车道某一车身的顺序号相似程度，g(p，i)越小，则匹配程度越高，有：

g(p，i)＝b_i-d_p

其中，d_p表示后单线工艺段车道内位置为p的车身顺序号；b_i为生产双线工艺段第i线的线尾最后一辆白车身。

根据本发明的实施例，所述S23比较生产双线实际的白车身数量n_i与车道最大允许白车身数量m_i的数量关系采用如下公式：

其中m_i表示生产双线i线车道允许的最大白车身数量，n_i表示i线车道的当前白车身数量。

根据本发明的实施例，所述S24所述优先级规则如下：

优先级1：若生产双线任一车道的最大允许白车身数量与实际车身数量的白车身数量的差值小于等于1，则优先选择白车身数量较多的车道出车，车身数量相同时，选择匹配度较高的车道出车；

优先级2：选择匹配度最大的车道，在匹配度相同的情况下，选择车身数量较多的一条车道出车。

根据以上方法，本发明在第二方面，还提供一种基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制系统，所述系统包含前单线工艺段、后单线工艺段和由生产一线和生产二线组成的生产双线；

所述前单线工艺段的出口包含移行机，可按需将前单线工艺段线尾白车身运送至生产一线或生产二线；所述后单线工艺段的入口包含移行机，可按需接收到生产一线或生产二线的白车身，运送到后单线工艺段；所述的汽车涂装生产双线的车道均满足先入先出的规则；当单、双线生产工艺段的车道上的最后一辆车身出道后，该车道上的车身自动往前移动一位；

所述白车身上安装有电子标签，所述的前单线工艺段入口、前单线工艺段出口、双线一线入口、双线一线出口、双线二线入口、双线二线出口、后单线工艺段入口、后单线工艺段出口均安装有与所述电子标签相配合的电子标签读写器；通过电子标签读写器读取电子标签，获取单、双线生产工艺段内的代加工白车身的车身信息，通过现场控制器按照本发明的第一方面所述的方法对前单线工艺段线尾白车身、双线一线线尾白车身、双线二线线尾白车身进行路由选择控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、能够对前单线工艺段的线尾白车身利用顺序信息匹配度动态控制入道路由；对生产双线工艺段根据线尾白车身利用顺序信息匹配度动态控制出道路由，并且能够提升生产顺序化率，保持正常生产节拍，使得生产平稳化。

2、能够将上游工位车辆队列顺序转化为下游工位计划队列顺序，满足下游车辆的生产顺序约束条件(如通过改变生产双线白车身进出道路由选择规则，将上游工位已经错乱的队列顺序转换为下游工位计划队列顺序，可减少喷涂工艺段中车辆连续喷涂的颜色切换次数，无须频繁更换喷涂颜料、清洗设备，降低质量问题风险和生产成本，减少换洗时间提高生产效率)。

附图说明：

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明的车身入道路由控制流程图；

图2为本发明的车身出道路由控制流程图；

图3为本发明的一个实施例的前单线工艺段、生产双线工艺段、后单线工艺段的物理结构；

图4为根据汽车涂装生产双线的车身放行入道路由控制后，白车身序列分布示意图；

图5为根据汽车涂装生产双线的车身放行出道路由控制后，白车身序列分布示意图；

具体实施方式

如图1所示是基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制系统的实施例示意图，涂装生产双线包括生产双线前单线工艺段(简称：前单线工艺段)、生产双线后单线工艺段(简称：后单线工艺段)、生产双线一线(简称：生产一线)、生产双线二线(简称：生产二线)，下面分别对汽车涂装生产双线进行详细描述：

所述的前单线工艺段的出口包含移行机，可按需将前单线工艺段线尾白车身运送至生产一线或生产二线；所述的后单线工艺段的入口包含移行机，可按需接收到生产一线或生产二线的白车身，运送到后单线工艺段；移行机根据车身动态控制方法对应的PLC指令，将滑撬、滑撬上装载的白车身运送到对应的车道；所述的涂装生产双线的车道均满足先入先出(FIFO，First In First Out)的规则；当单、双线生产工艺段的车道上的最后一辆车身出道后，该车道上的车身自动往前移动一位。

白车身上安装有电子标签，所述的前单线工艺段入口、前单线工艺段出口、双线一线入口、双线一线出口、双线二线入口、双线二线出口、后单线工艺段入口、后单线工艺段的出口均安装有与所述电子标签相配合的电子标签读写器；通过电子标签读写器读取电子标签，获取单、双线生产工艺段内的代加工白车身的车身信息，然后根据现场控制器对前单线工艺段线尾白车身、双线一线线尾白车身、双线二线线尾白车身进行路由选择控制。其中涂装车间的电子标签通常采用RFID电子标签，电子标签读写器为与电子标签相配合的电子标签读写器；车身动态控制的调度控制器通常采用PLC；每辆白车身均配有电子标签，电子标签内置的车身属性包括涂装顺序号、各个工位的上线和下线时间等信息。

所述的白车身信息为顺序号；所述的双线一线、双线二线的车道信息为进入车道的车身信息的集合{顺序号，顺序号，……}。

下面结合上述汽车涂装生产双线工艺对基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制方法做详细介绍：

所述控制方法包括入道路由控制和出方法道路由控制两部分。

1、参见图1，入道路由控制方法步骤如下：

S11.获取前单线工艺段线尾最后一辆白车身的生产顺序信息q₁，获取当前生产双线工艺段的车道的白车身顺序信息集合d₁,d₂。具体包括：

获取前单线工艺段线尾最后一辆白车身的生产顺序信息q₁。

获取当前生产双线一线的车道信息d₁{q₁，q₂，q₃，...，q_n}。其中q₁，q₂，q₃，...，q_n为双线一线车道上的n辆车的顺序号，车道最大车辆数为m₁。

获取当前生产双线二线的车道信息d₂{q₁，q₂，q₃，...，q_n}。其中q₁，q₂，q₃，...，q_n为双线二线车道上的n辆车的顺序号,车道最大车辆数为m₂。

S12.分别比较q₁与d₁,d₂的匹配度；

创建目标白车身与车道的信息匹配度公式，用来比较q₁与d₁,d₂的匹配度，公式如下：

其中，i表示车道序号(1、2分别指代双线一线和双线二线)；f(i)表示车身与车道i的匹配程度，f(i)越小，则匹配程度越高；p表示车道内从工艺段的线首到线尾的车身相对位置，p＝1，2，3...n，p值越大，优先级越低；g(p)表示车身与车道信息匹配度的规则，判断车身顺序号与当前车道某一车身的顺序号相似程度，g(p)越小，则匹配程度越高，有：

g(p)＝d_i，p-q₁

其中d_i，p表示第i车道的位置为p的车身的顺序号，q₁表示前单线工艺段的线尾的最后一辆白车身。

S13.比较生产双线实际的白车身数量n_i与车道最大允许白车身数量m_i的数量关系；

生产双线工艺段的车道中白车身数量影响入道路由选择结果，有：

其中m_i表示生产双线i线车道允许的最大白车身数量，n_i表示i线车道的当前白车身数量。

S14.根据S12的匹配度结果、S13的白车身数量关系结果，根据优先级规则选择合适的生产双线i线车道，发送控制指令至PLC将白车身通过移行机运送至指定的生产双线i线车道。

双线生产工艺段的白车身入道路由控制调度的规则如下：

优先级1：若任一车道的白车身数量小于最大白车身数量的一半时，优先进入白车身数量少的车道；

优先级2：选择匹配度最大的车道，在匹配度相同的情况下，选择车身数量较少的一条车道。

2、参见图2，所述的一种基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制系统的出道路由控制方法为：

S21.分别获取生产双线工艺段线尾最后一辆白车身顺序信息分别为b₁和b₂，获取后单线工艺段的车道的白车身顺序信息为d；

生产双线一线的线尾最后一辆白车身的生产顺序信息b₁。

生产双线二线的线尾最后一辆白车身的生产顺序信息b₂。

后单线工艺段的车道的白车身顺序信息为d{q₁，q₂，q₃，...，q_n}，其中q₁，q₂，q₃，...，q_n为后单线工艺段车身的顺序号。

S22.分别比较b₁,b₂与d的匹配度；

创建目标白车身与车道的信息匹配度规则，分别比较b₁,b₂与d的匹配度，公式如下：

其中，i表示生产双线i线的线尾的最后一辆白车身(1、2分别指代双线一线、二线的线尾最后一辆白车身)；f(i)表示车身i与车道匹配程度，f(i)越小，则匹配程度越高；p表示车道内从工艺段的线首到线尾的车身相对位置，p＝1，2，3...n，p值越大，优先级越低；g(p，i)表示车身与车道信息匹配度的规则，判断车身顺序号与当前车道某一车身的顺序号相似程度，g(p，i)越小，则匹配程度越高有：

g(p，i)＝b_i-d_p

其中，d_p表示后单线工艺段车道内位置为p的车身顺序号；b_i为生产双线工艺段第i线的线尾最后一辆白车身。

S23.比较生产双线实际的白车身数量n_i与最大允许白车身数量m_i的数量关系；

生产双线工艺段的车道中白车身数量影响出道路由选择结果，有：

其中m_i表示生产双线i线车道允许的最大白车身数量，n_i表示i线车道的当前白车身数量。

S24.根据S22的匹配度结果、S23的白车身数量关系结果，根据优先级规则选择合适的生产双线i线车道，发送控制指令至PLC将生产双线i线的最后一辆白车身通过移行机运送至后单线工艺段车道。

双线生产工艺段的白车身出道路由控制调度的优先级规则如下：

优先级1：若生产双线任一车道的最大允许白车身数量与实际车身数量的白车身数量的差值小于等于1，则优先选择白车身数量较多的车道出车，车身数量相同时，选择匹配度较高的车道出车；

优先级2：选择匹配度最大的车道，在匹配度相同的情况下，选择车身数量较多的一条车道出车。

下面结合具体实施例及附图对上述的一种基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制系统的效果进行说明：

汽车整车生产制定的排产计划队列通常是根据ERP系统订单中的下单时间，按照车型、配置、颜色信息进行计划排产。假设某一生产队列中有25辆白车身，在涂装车间的前单线工艺段的出口队列顺序为36,34,37,33，35，32,28，30,29,31,27,25,26,24,22,23，20，21,17,18,19,14,13，15,16。

根据汽车涂装生产双线的车身智能放行控制系统的入道路由控制方法，该序列的部分白车身通过前单线工艺段的线尾，进入生产双线工艺段的车身队列情况如图2所示；按照汽车涂装生产双线的车身智能放行控制系统的出道路由控制方法，该序列的部分白车身通过生产双线工艺段的出口，进入后单线工艺段的车身队列情况如图3所示。该批次车身通过前单线工艺段的出口队列的顺序化率为56％；该批次车身通过涂装生产双线车身动态控制后，后单线工艺段的入口队列顺序为37,35,36,34,32,33,31,30,28,29,27,26,25,24,22,20,21,23,19,18,17,16,14,15,13，车身队列顺序化率为72％。相较于前单线工艺段出口的顺序化率提升了16％，效果明显。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制方法，其特征在于，包括入道路由控制，控制步骤如下：

S11.获取前单线工艺段线尾最后一辆白车身的生产顺序信息q₁，获取当前生产双线工艺段的车道的白车身顺序信息集合d₁,d₂；

S12.分别比较q₁与d₁,d₂的匹配度；

S13.比较生产双线实际的白车身数量n_i与车道最大允许白车身数量m_i的数量关系；

S14.根据优先级规则选择合适的生产双线i线车道，发送控制指令将白车身通过移行机运送至指定生产双线i线车道。

2.根据权利要求1所述的基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制方法，其特征在于，所述S11中，

生产双线一线的车道的白车身顺序信息集合d₁{q₁，q₂，q₃，...，q_n}，其中q₁，q₂，q₃，...，q_n为双线一线车道上的n辆车的顺序号，车道最大车辆数为m₁；生产双线二线的车道信息d₂{q₁，q₂，q₃，...，q_n},其中q₁，q₂，q₃，...，q_n为双线二线车道上的n辆车的顺序号,车道最大车辆数为m₂。

3.根据权利要求1所述的基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制方法，其特征在于，所述S12中包括：

创建目标白车身与车道的信息匹配度公式，用来比较q₁与d₁,d₂的匹配度，公式如下：

其中，i表示车道序号(1、2分别指代双线一线和双线二线)；f(i)表示车身与车道i的匹配程度，f(i)越小，则匹配程度越高；p表示车道内从工艺段的线首到线尾的车身相对位置，p＝1，2，3...n，p值越大，优先级越低；g(p)表示车身与车道信息匹配度的方法，有：

g(p)＝d_i，p-q₁

其中d_i，p表示第i车道的位置为p的车身的顺序号，q₁表示前单线工艺段的线尾的最后一辆白车身；g(p)判断车身顺序号与当前车道某一车身的顺序号相似程度。

4.根据权利要求1所述的基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制方法，其特征在于，所述S13比较生产双线实际的白车身数量n_i与车道最大允许白车身数量m_i的数量关系采用如下公式：

其中m_i表示生产双线i线车道允许的最大白车身数量，n_i表示i线车道的当前白车身数量。

5.根据权利要求1所述的基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制方法，其特征在于，所述S14的优先级规则如下：

优先级1：若任一车道的白车身数量小于最大白车身数量的一半时，优先进入白车身数量少的车道；

优先级2：选择匹配度最大的车道，在匹配度相同的情况下，选择车身数量较少的一条车道。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制方法，其特征在于，还包括出道路由控制，包括如下步骤：

S21.分别获取生产双线线尾最后一辆白车身的生产顺序信息b₁和b₂，获取后单线工艺段的车道的白车身顺序信息d{q₁，q₂，q₃，...，q_n}。其中q₁，q₂，q₃，...，q_n为后单线工艺段车身的顺序号；

S22.分别比较b₁和b₂与d的匹配度；

S23.比较生产双线实际的白车身数量n_i与车道最大允许白车身数量m_i的数量关系；

S24.根据优先级规则选择合适的生产双线i线车道，发送控制指令将生产双线i线车道的最后一辆白车身通过移行机运送至指定后单线工艺段车道。

7.根据权利要求6所述的基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制方法，其特征在于，所述S22包括：

创建目标白车身与车道的信息匹配度规则，分别比较b₁,b₂与d的匹配度，公式如下：

其中，i表示生产双线i线的线尾的最后一辆白车身(1、2分别指代双线一线、二线的线尾最后一辆白车身)；f(i)表示车身i与车道匹配程度，f(i)越小，则匹配程度越高；p表示车道内从工艺段的线首到线尾的车身相对位置，p＝1，2，3...n，p值越大，优先级越低；g(p，i)表示车身与车道信息匹配度的规则，判断车身顺序号与当前车道某一车身的顺序号相似程度，g(p，i)越小，则匹配程度越高有：

g(p，i)＝b_i-d_p

其中，d_p表示后单线工艺段车道内位置为p的车身顺序号；b_i为生产双线工艺段第i线的线尾最后一辆白车身。

8.根据权利要求6所述的基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制方法，其特征在于，所述S23比较生产双线实际的白车身数量n_i与车道最大允许白车身数量m_i的数量关系采用如下公式：

其中m_i表示生产双线i线车道允许的最大白车身数量，n_i表示i线车道的当前白车身数量。

9.根据权利要求6所述的基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制方法，其特征在于，所述S24所述优先级规则如下：

优先级1：若生产双线任一车道的最大允许白车身数量与实际车身数量的白车身数量的差值小于等于1，则优先选择白车身数量较多的车道出车，车身数量相同时，选择匹配度较高的车道出车；

优先级2：选择匹配度最大的车道，在匹配度相同的情况下，选择车身数量较多的一条车道出车。

10.一种基于汽车涂装生产双线的车身智能放行控制系统，其特征在于，包含前单线工艺段、后单线工艺段和由生产一线和生产二线组成的生产双线；

所述前单线工艺段的出口包含移行机，可按需将前单线工艺段线尾白车身运送至生产一线或生产二线；所述后单线工艺段的入口包含移行机，可按需接收到生产一线或生产二线的白车身，运送到后单线工艺段；所述的汽车涂装生产双线的车道均满足先入先出的规则；当单、双线生产工艺段的车道上的最后一辆车身出道后，该车道上的车身自动往前移动一位；

所述白车身上安装有电子标签，所述的前单线工艺段入口、前单线工艺段出口、双线一线入口、双线一线出口、双线二线入口、双线二线出口、后单线工艺段入口、后单线工艺段出口均安装有与所述电子标签相配合的电子标签读写器；通过电子标签读写器读取电子标签，获取单、双线生产工艺段内的代加工白车身的车身信息，通过现场控制器按照权利要求1-9任一项所示的方法对前单线工艺段线尾白车身、双线一线线尾白车身、双线二线线尾白车身进行路由选择控制。

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