痛點(diǎn)問(wèn)題

當(dāng)前柔性制造產(chǎn)線存在的技術(shù)難點(diǎn)：

· 設(shè)備信息孤島問(wèn)題：柔性制造產(chǎn)線涉及到機(jī)床、機(jī)器人、傳感器、裝卸站、料庫(kù)等多種設(shè)備，設(shè)備通信協(xié)議不統(tǒng)一，要做到產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集需要花費(fèi)大量的接口開(kāi)發(fā)時(shí)間；

· 多工站協(xié)同效率問(wèn)題：柔性制造產(chǎn)線是多個(gè)工作站之間協(xié)同工作，怎樣讓工作展之間協(xié)作與協(xié)調(diào)，確保整體生產(chǎn)效率最大且各工作站高度協(xié)同，提供設(shè)備的利用率，對(duì)產(chǎn)線總控系統(tǒng)的排產(chǎn)調(diào)度能力提出較高要求；

· 可靠性及安全性問(wèn)題：產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程中，在機(jī)床故障，生產(chǎn)被迫停止，工單怎么執(zhí)行？機(jī)床刀具壽命到期無(wú)法生產(chǎn)怎么預(yù)防？人員闖入工作區(qū)如何處理？各種安全問(wèn)題和突發(fā)狀況對(duì)產(chǎn)線總控系統(tǒng)的容錯(cuò)能力提出要求；

· 平臺(tái)化軟件集成：目前產(chǎn)線配套總控系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)線生產(chǎn)的設(shè)備組成、產(chǎn)品組成、工藝流程等，有大量的定制開(kāi)發(fā)工作，造成交付周期長(zhǎng)、開(kāi)發(fā)成本高、調(diào)試周期長(zhǎng)。這些問(wèn)題需要將智能產(chǎn)線總控系統(tǒng)軟件做成平臺(tái)化軟件，減少開(kāi)發(fā)投入及調(diào)試周期。

解決方案

智能產(chǎn)線總控系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱iPLCS）是面向智能制造生產(chǎn)線的管控平臺(tái)。系統(tǒng)針對(duì)多品種、少批量的混流加工模式的柔性生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)建模、工單下發(fā)、排產(chǎn)調(diào)度、物料配送、數(shù)控加工、刀具調(diào)度、程序下發(fā)、質(zhì)量管控、生產(chǎn)過(guò)程可視化的全過(guò)程管控。支持由機(jī)床、清洗站、檢測(cè)站、打標(biāo)站、裝載臺(tái)、線邊庫(kù)、刀具庫(kù)、物流等多模塊組成的加工產(chǎn)線的生產(chǎn)管控。

圖 1 業(yè)務(wù)架構(gòu)

iPLCS系統(tǒng)是基于微服務(wù)架構(gòu)的分布式控制系統(tǒng)，可為產(chǎn)線提供產(chǎn)線控制服務(wù)、產(chǎn)線大看板、產(chǎn)線裝卸站等終端；iPLCS采用B/S架構(gòu)，可提供產(chǎn)線邊、計(jì)劃室、工藝室、管理辦公室等多端訪問(wèn)，方便管理人員、工藝人員、操作員進(jìn)行協(xié)同管理；iPLCS系統(tǒng)可作為獨(dú)立產(chǎn)線管理系統(tǒng)，提供產(chǎn)品生產(chǎn)所需要的所有數(shù)據(jù)，獨(dú)立完成產(chǎn)線的信息化管理和生產(chǎn)管控，也可與ERP、PLM等集成，接受ERP和PLM的生產(chǎn)計(jì)劃和工藝數(shù)據(jù)。

圖 2 產(chǎn)線拓?fù)鋱D

系統(tǒng)建模功能：包括工藝建模、產(chǎn)線建模、產(chǎn)品管理、用戶權(quán)限管理等功能，可在產(chǎn)線邊建立產(chǎn)線的基礎(chǔ)產(chǎn)線模型和工藝模型，也可以從PLM、ERP等系統(tǒng)導(dǎo)入模型數(shù)據(jù)。

工單排程功能：包括工單管理、智能排程、工單跟蹤等功能，可在系統(tǒng)內(nèi)建立生產(chǎn)工單后者從ERP等系統(tǒng)導(dǎo)入生產(chǎn)工單，進(jìn)行產(chǎn)線生產(chǎn)排程、生產(chǎn)執(zhí)行、生產(chǎn)情況跟蹤。

提供生產(chǎn)管理功能：包括任務(wù)管理、質(zhì)量管理、異常管理、設(shè)備調(diào)度、刀具調(diào)度、線邊庫(kù)調(diào)度等，可解析工單排程下發(fā)的生產(chǎn)任務(wù)，完成產(chǎn)線各個(gè)設(shè)備的協(xié)同調(diào)度，完成生產(chǎn)任務(wù)。

數(shù)據(jù)可視化功能：包括首頁(yè)看板、生產(chǎn)進(jìn)度看板、產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)、設(shè)備監(jiān)控、日志記錄等功能，可以從產(chǎn)線、產(chǎn)品、設(shè)備等多個(gè)維度提供數(shù)據(jù)可視化支持。

智能產(chǎn)線總控系統(tǒng)核心功能介紹：

1. 自動(dòng)化控制流程：從計(jì)劃排程、過(guò)程控制、數(shù)據(jù)可視化、計(jì)劃交付的一站式自動(dòng)化解決方案。

圖 3 自動(dòng)化控制流程

2. 產(chǎn)線建模：對(duì)產(chǎn)品、物料、人員、設(shè)備進(jìn)行建模，搭建產(chǎn)線設(shè)備、托盤、工裝、刀具等物理模型，搭建產(chǎn)線生產(chǎn)組織模型。

· 資源類模型：建立機(jī)床、托盤、工裝、機(jī)器人等基礎(chǔ)資源模型。

· 建立單元模型：支持單元與設(shè)備之間的組織建模。

· 建立產(chǎn)線模型：支持產(chǎn)線、單元、設(shè)備之間的組織建模。

· 產(chǎn)品建模：包括產(chǎn)品BOM、編碼、模型數(shù)據(jù)。

· 線邊庫(kù)建模：包括庫(kù)位、托盤、工裝等數(shù)據(jù)。

圖 4 產(chǎn)線建模

3. 工藝建模：建立工藝模型，產(chǎn)品及產(chǎn)品在產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程中關(guān)聯(lián)的的工藝路線、工藝文件、質(zhì)量要求。

· 支持從CAPP、DNC等系統(tǒng)獲取工藝數(shù)據(jù)，支持工藝包自動(dòng)解析。

· 工藝路線可分解為多道工序，將工序用指令來(lái)抽象描述。

· 工藝模板，可基于模板快速創(chuàng)建新的工藝路線。

· 工藝參數(shù)設(shè)置，可關(guān)聯(lián)的設(shè)備、托盤、工裝、物料、刀具、作業(yè)指導(dǎo)、加工程序、質(zhì)檢要求等參數(shù)。

· 支持產(chǎn)品與工藝路線一對(duì)多管理。

圖 5 工藝建模

4. 工單排程：導(dǎo)入或者創(chuàng)建生產(chǎn)工單，提供工單信息維護(hù)、生產(chǎn)齊套檢查、工單排程、排程結(jié)果展示及工單跟蹤功能。

· 能根據(jù)接收MES/ERP等外部系統(tǒng)下發(fā)生產(chǎn)工單信息

· 能建立和維護(hù)產(chǎn)線生產(chǎn)工單，包括鏟平、工藝路線、數(shù)量、優(yōu)先級(jí)、開(kāi)始時(shí)間、需求時(shí)間等。

· 生產(chǎn)準(zhǔn)備，根據(jù)工單產(chǎn)品生產(chǎn)的人機(jī)料法環(huán)等各方面的準(zhǔn)備情況，檢查和確認(rèn)工藝文件、物料齊套、設(shè)備、工裝、刀具等情況，在缺乏支持時(shí)可給出提示。

· 能根據(jù)工單、工單優(yōu)先級(jí)、需求時(shí)間、工藝路線、工時(shí)、設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備維護(hù)計(jì)劃、物料數(shù)量、產(chǎn)線資源情況進(jìn)行綜合排產(chǎn)。

· 排產(chǎn)調(diào)整，能夠人工修改、調(diào)整、維護(hù)排產(chǎn)計(jì)劃。

· 工單跟蹤，能夠?qū)崟r(shí)展示和更新工單信息，包括工單信息、實(shí)時(shí)狀態(tài)、計(jì)劃數(shù)量、生產(chǎn)數(shù)量、完工數(shù)量。

圖 6 工單排程

5. 調(diào)度執(zhí)行：實(shí)現(xiàn)指令分發(fā)與監(jiān)控功能，對(duì)工單模塊排產(chǎn)拆分生成的工步指令進(jìn)行進(jìn)一步的資源校驗(yàn)與指令級(jí)排產(chǎn)，自動(dòng)將指令分配至不同的控制器執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。

· 能夠解析排產(chǎn)生成的指令，結(jié)合指令執(zhí)行所需要的資源及當(dāng)前資源狀態(tài)情況，能根據(jù)指令和指令資源，生成實(shí)例化的指令，并將執(zhí)行下發(fā)致設(shè)備控制系統(tǒng)；

· 能解析加工指令并驅(qū)動(dòng)機(jī)床加工，并檢測(cè)任務(wù)完成；能解析搬運(yùn)指令并PLC控制機(jī)器人進(jìn)行搬運(yùn)，并檢測(cè)任務(wù)完成；能夠解析出入庫(kù)任務(wù)，計(jì)算出入庫(kù)位置信息，并檢測(cè)任務(wù)完成；能解析裝夾任務(wù)，并檢測(cè)裝夾完成；能夠解析裝刀、上刀、下刀等指令，并通知桁架或者人員進(jìn)行操作，并檢測(cè)任務(wù)完成；

· 能解析程序和工藝參數(shù)下達(dá)任務(wù)，并將程序和工藝文件下發(fā)致目標(biāo)設(shè)備，并檢測(cè)任務(wù)完成；

· 能夠解析質(zhì)量提取任務(wù)，并通知檢測(cè)控制器提取質(zhì)量報(bào)告，并檢測(cè)任務(wù)完成；

· 指令監(jiān)控，在檢測(cè)到指令執(zhí)行遇到的異常，比如設(shè)備報(bào)警、傳感器異常時(shí)將異常狀態(tài)反饋致排產(chǎn)系統(tǒng)；

· 指令重排，在檢測(cè)到指令執(zhí)行遇到的異常時(shí)，能夠根據(jù)異常指令及當(dāng)前資源狀態(tài)進(jìn)行指令重排；

圖 7 調(diào)度執(zhí)行

6. 全閉環(huán)質(zhì)量管控：支持機(jī)內(nèi)自動(dòng)檢測(cè)、機(jī)外自動(dòng)檢測(cè)、人工檢等多種質(zhì)量過(guò)程控制；支持檢驗(yàn)要求配置；支持檢驗(yàn)流程自動(dòng)執(zhí)行及檢驗(yàn)結(jié)果自動(dòng)獲取；支持質(zhì)檢報(bào)告查看及質(zhì)量數(shù)據(jù)分析。

· 配置不同產(chǎn)品類型的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

· 支持檢驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集。

· 支持檢驗(yàn)數(shù)據(jù)手動(dòng)填報(bào)。

· 檢測(cè)結(jié)果判定并反饋，執(zhí)行產(chǎn)品合格或者不合格流程。

· 支持檢驗(yàn)結(jié)果記錄、質(zhì)量報(bào)告查詢、質(zhì)量數(shù)據(jù)分析。

圖 8 全閉環(huán)質(zhì)量管控

7. 設(shè)備管理：管理產(chǎn)線設(shè)備，提供設(shè)備臺(tái)賬管理及點(diǎn)檢保養(yǎng)功能。

· 設(shè)備臺(tái)賬管理，建立產(chǎn)線設(shè)備臺(tái)賬信息。

· 點(diǎn)檢保養(yǎng)項(xiàng)目管理，錄入可點(diǎn)檢保養(yǎng)的項(xiàng)目信息。

· 配置點(diǎn)檢保養(yǎng)計(jì)劃，配置保養(yǎng)期限。

· 點(diǎn)檢保養(yǎng)計(jì)劃執(zhí)行與數(shù)據(jù)錄入。

· 設(shè)備維修信息管理。

· 保養(yǎng)信息查詢，維修記錄查詢。

圖 9 設(shè)備管理

8. 線邊庫(kù)管理：提供產(chǎn)線邊線邊庫(kù)管理，包括線邊庫(kù)建模、托盤夾具建模、托盤出入庫(kù)管理及線邊庫(kù)信息管理。

· 支持料架建模，支持料架、庫(kù)位信息配置。

· 支持托盤、夾具創(chuàng)建，支持托盤與夾具關(guān)系綁定與解綁，支持一對(duì)多關(guān)系配置。

· 支持庫(kù)位手動(dòng)盤點(diǎn)。

· 支持托盤入庫(kù)、出庫(kù)操作。

· 支持出入庫(kù)信息記錄。

· 支持庫(kù)位信息實(shí)時(shí)更新及可視化監(jiān)控

圖 10 線邊庫(kù)管理

9. 刀具管理：針對(duì)包含中央刀具庫(kù)、刀具機(jī)械手的柔性化生產(chǎn)制造線，刀庫(kù)管理模塊的信息管理與調(diào)度能有效的提高產(chǎn)線換刀效率。

· 刀具位置實(shí)時(shí)跟蹤動(dòng)態(tài)展示。

· 刀具壽命自動(dòng)獲取與更新。

· 刀具信息圖形化配置界面。

· 刀具加工參數(shù)自動(dòng)、手動(dòng)寫入機(jī)床。

· 刀具自動(dòng)以及手動(dòng)出入庫(kù)。

· 機(jī)床加工中自動(dòng)換刀，實(shí)時(shí)調(diào)配可用刀具。

· 壽命不足刀具自動(dòng)鎖定。

圖 11 刀具管理

10. 數(shù)據(jù)互聯(lián)互通：通過(guò)NC-Link協(xié)議接入車間各種設(shè)備，融合工業(yè)大數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)、分析等，為生產(chǎn)可視化提供設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)等多維數(shù)據(jù)。

圖 12 數(shù)據(jù)互聯(lián)互通

11. 數(shù)據(jù)可視化：生產(chǎn)可視化提供生產(chǎn)進(jìn)度、異常消息、設(shè)備監(jiān)控、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、三維同步運(yùn)行等看板。支持在車間管理端、產(chǎn)線操作端、Web、移動(dòng)端、大屏等多種可視化方式。

技術(shù)指標(biāo)

表 1 總控系統(tǒng)功能模塊表