[發明專利]模塊化產線智能自治生產系統

在審

• 申請號: 202110592681.5
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113428540A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 唐敦兵;朱海華;郭羽;張澤群;王立平;聶慶瑋;劉長春
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B65G1/04
• 分類號: B65G1/04;B65G1/137
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 徐曉鷺

本發明提供一種模塊化產線智能自治生產系統，其包含加工模塊、運輸模塊和倉儲模塊，各模塊分別由對應的加工設備、運輸設備、立體倉庫物理實體及對應的虛擬智能體組成；加工模塊對工件按照相應的工藝進行加工，采集加工中各傳感器數據并對設備故障、刀具磨損進行分析預測；運輸模塊在加工設備之間或加工設備和倉庫間運輸工件；倉儲模塊根據承載工件的類型進行分類存儲，響應物流調度系統的運輸指令，完成物料的輸送、檢測和識別，對倉儲信息進行分析和管理。該系統主要對生產單元進行模塊化和智能化封裝，使其具備自組織和自協作的能力，方便系統的快速重構，更好的應對車間的不確定性干擾，提高系統柔性和對環境變化的適應能力。

技術領域

本發明涉及生產單元構建和智能制造領域，尤其涉及產線中生產單元智能化和模塊化的整體系統。

背景技術

隨著當今科技的進步和消費模式的轉變，多品種、小批量、個性化的生產模式逐漸取代了傳統的大批量、單一品種的生產模式。生產單元制造模式是將加工設備在一定的生產面積上按工藝流程的順序和要求進行布置，由一個制造團隊負責完成從原材料準備導成品產出的一系列生產與管理過程。相對于傳統的生產模式，生產單元能夠有效的提高設備的利用率、縮短完工時間、增加系統柔性，因此成為當下制造業主流的生產模式之一。

目前的生產單元系統在面對產量變化、設備故障、訂單需求變化等方面存在柔性不足、智能化程度不高、無法處理車間擾動的問題。因此需要一種可以將當前生產單元進行模塊化和智能化封裝的生產系統，既使得不同或相同生產單元之間能夠快速配合，便于產線的擴大，又能賦予生產單元自學習能力，增加設備自治性，從而有效面對車間復雜的不確定性干擾帶來的影響，提升生產單元中各成員間的協作能力。

發明內容

為了解決上述本領域中存在的技術問題，本發明提供一種模塊化產線智能自治生產單元系統，該系統主要對生產單元進行模塊化和智能化封裝，使其具備自組織和自協作的能力，方便系統的快速重構，更好的應對車間的不確定性干擾，提高系統柔性和對環境變化的適應能力。

為了實現以上目的，本發明采用以下技術方案：

模塊化產線智能自治生產系統，所述生產系統包含加工模塊、運輸模塊和倉儲模塊，各模塊分別由對應的加工設備、運輸設備、立體倉庫物理實體及對應的虛擬智能體組成；物理實體具備設備通信、數據采集、設備監控和數據處理功能，虛擬智能體具備狀態感知、協作、決策和學習功能；

所述加工模塊對工件按照相應的工藝進行加工，采集加工中各傳感器數據并對設備故障、刀具磨損進行分析預測；

所述運輸模塊在加工設備之間或加工設備和倉庫間運輸工件，采用自動化運輸設備實現物料搬運功能，自主完成路徑規劃、沖突解決；

所述倉儲模塊根據承載工件的類型進行分類存儲，響應物流調度系統的運輸指令，完成物料的輸送、檢測和識別，對倉儲信息進行分析和管理。

進一步的，所述加工設備的物理實體包括加工機床車床、銑床、磨床、加工中心；

所述運輸設備的物理實體包括AGV、移載設備、機械手設備；

所述立體倉庫物理實體包括帶有倉儲功能、材料管理功能、自動控制功能的倉庫設備；

所述虛擬智能體，其功能是對各物理實體進行智能化封裝，將物理實體映射為對應的智能體，使對應物理實體具備協作、學習、自組織、自決策的能力，與各物理實體共同組成對應的加工模塊、運輸模塊和倉儲模塊。

進一步的，各物理實體上設有統一的適配層接口和數據格式，便于設備的信息交互和數據傳輸；

各物理實體利用設備自身的數據采集接口或外設傳感器對加工過程中的工況指標進行采集；

各物理實體對采集到的數據進行分類、清洗和預處理，得到能夠用于分析的數據；

各物理實體基于所述用于分析的數據進行設備故障預測、系統運行時間統計、質量信息統計和訂單信息統計，實現對生產周期全流程進行監控，提高應對突發狀況的能力和生產效率。