[發明專利]一種實時信息驅動的生產設備端制造活動智能導航方法

有效

• 申請號: 201310058948.8
• 申請日: 2013-02-25
• 公開（公告）號: CN103116813A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 張映鋒;楊騰;孫樹棟;王軍強;楊宏安
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發明涉及一種實時信息驅動的生產設備端制造活動智能導航方法，通過對生產設備實時制造信息的動態采集與處理，為設備端提供實時操作引導和任務隊列實時優化的導航服務。

背景技術

近年來，盡管以企業資源規劃（Enterprise?Resource?Planning，ERP）、制造資源規劃（Manufacturing?Resource?Planning，MRPⅡ）、制造執行系統（ManufacturingExecution?System，MES）等為代表的管理系統和以數控加工單元、分布式數控（Distributed?Numerical?Control，DNC）等為代表的自動化技術在制造工業中的推廣和應用取得了一定的績效，但是，在實際生產過程中，依然存在因加急任務不斷、計劃頻頻變更等帶來執行系統運作效率低下、工序流程周轉不暢、在制品量缺乏有效控制、庫存積壓等嚴重現象，造成這些現象的根源在于上層管理系統難于在第一時間把握生產執行過程中的變化信息，進而難于準確預測生產執行過程中潛在的異常；而且異常一旦發生，由于缺乏上下游加工工序間實時制造信息的共享能力，使得工序的異常逐步向整個上下游工序流上擴散，進一步加劇了生產現場的混亂與擾動。

隨著自動識別技術的迅猛發展，面向制造車間的實時制造信息采集方法和動態優化技術得到了學術界和工業界的廣泛關注。麻省理工學院Auto-ID實驗室研究用RFID/無線傳感網等技術構建全球范圍內物品實時跟蹤系統；香港大學George?Huang教授等提出了采用RFID技術實現生產過程物料的實時跟蹤和監控的體系構架；華中科技大學饒運清等提出了一種基于Agent技術的車間生產任務動態優化方法；廣東工業大學戴青云教授等提出了一種基于RFID的車間生產任務動態調度模型。

盡管上述研究對生產過程的監控和優化具有較好地促進作用，但難于解決當前制造企業在生產過程優化管理方面面臨的以下問題：1）現代生產對產品質量的要求愈來愈高，由于缺乏全面的設備端實時生產狀態信息和正確的生產操作引導，難于從根本上杜絕因操作不當或物料錯裝而引起的質量問題；2）由于制造系統缺乏全面的設備端實時生產信息，當設備端出現異常時，難于及時協調與設備端加工任務關聯的上下游工序所在的加工設備集的制造活動，進而使得生產異常進一步向上級制造系統擴散，產生更大的異常；3）由于從車間級優化問題所涉及的制造資源種類和數量多，使得動態優化難度大，優化時間長等問題，不利于動態優化結果的執行。

發明內容

要解決的技術問題

為解決現有技術存在的問題，本發明提出了一種實時信息驅動的生產設備端制造活動智能導航方法，目的在于輔助加工過程更加順利的進行，通過應用物聯技術于制造設備端，形成各類制造資源物物互聯、互感，改變原有制造資源及加工過程的信息獲取方式，提高數據的時效性、規范性和準確性，并根據所獲取的實時信息為設備端提供實時操作引導服務和任務隊列優化服務：提供全面的設備端實時生產狀態信息和正確的生產操作引導，從根本上杜絕因操作不當或物料錯裝而引起的質量問題；基于所獲取的多源實時狀態信息，快速的優化設備端待加工任務的序列，降低動態優化的難度，縮短優化時間。

技術方案

本發明的技術方案為：

所述一種實時信息驅動的生產設備端制造活動智能導航方法，其特征在于：采用以下步驟：

步驟1：生產設備端接收來自車間管理層分配的任務隊列，并按照隊列順序開始進行生產；生產過程中的員工、零部件和承載物料的容器配備有電子標簽，生產設備端安裝有RFID讀寫器，采集生產過程中員工、物料、在制品和成品的實時信息；

步驟2：為操作員工提供實時信息驅動的加工過程可視化操作引導，具體包括以下步驟：

步驟2.1：基于當前任務的加工工藝信息和Petri網技術對生產任務的加工過程進行建模，建立生產任務在設備端操作集的時序關系和約束關系；

步驟2.2：建立與設備端上的操作集相關的多媒體信息庫，多媒體信息庫包括視頻演示、工藝圖紙、文字描述，并依據步驟2.1建立的時序關系將多媒體信息庫與步驟2.1建立的加工過程Petri模型進行關聯；

步驟2.3：依據采集的在制品實時信息，基于該任務的Petri網模型，捕獲當前時刻操作進程，調用多媒體信息庫中的該操作的多媒體信息，為操作員工提供加工過程可視化操作引導；

步驟3：依據當前隊列中的加工任務工藝流程信息，找到每項任務上游工序和下游工序所在的設備，獲取每項任務上游工序的完工時間以及下游工序的開工時間