一種用於汽車製造的數位化柔性系統及管理方法與流程
2023-06-13 23:44:16 1
本發明涉及汽車製造和信息管理技術領域，特別涉及一種用於汽車製造的數位化柔性系統及管理方法。
背景技術：
當前利用先進的自動化技術、計算機技術，對製造過程實施檢測、控制、優化、調度、管理和決策，實現增加產量、提高質量、降低成本、減少對資源消耗是所有製造業的大趨勢。同時隨著世界製造業的更新換代，傳統人工由於技術缺乏，無法完成更高質量，更高級別的加工任務，正在慢慢地被數位化的設備所取代。如何使數位化的製造橫向貫穿工廠的業務流程，並與生產現場的各種異構的數據源實現數據集成和信息傳輸，將執行情況反饋給相應部門及單位，形成一個閉環的生產信息流傳輸過程，為生產管理人員和決策者呈現一個真實的生產過程，搭建一個從辦公室到生產現場的綠色通道，從而在第一時間下達指導生產的正確指令顯得尤為重要。
企業目前存在sap(systemapplicationsandproducts)、mrp(materialrequirementplanning)、dcs(distributedcontrolsystem)、srm(supplierrelationshipmanagement)等著多套信息管理系統，但是這些系統大都相互獨立，每個系統中都存在著重要的信息資源，各系統的重要數據無法得到及時的共享，企業的信息流沒有完全打通。
技術實現要素：
針對現有技術的問題，本發明提出一種用於汽車製造的數位化柔性系統及管理方法，通過生產製造現場控制數據，三維仿真模型以及現場數據採集三者聯立互通，同時通過與外部管理系統的數據連通實現企業的信息流的完全打通，有效縮短總裝車間的生產製造預備時間，提高總裝車間工藝規劃的效率和質量。
本發明為解決上述技術問題所採用的技術方案是：
本發明一方面提供一種用於汽車製造的數位化柔性系統，包括：信息集成單元，計劃管理單元，生產控制單元，設備管理單元，生產過程管理單元，物料配送管理單元，信息展示單元；
所述信息集成單元一方面與系統外部資料庫或伺服器進行通信，獲取生產計劃、bom和/或成本收集器數據，並將其發送給計劃管理單元；另一方面與現場生產線設備進行通信，用於採集生產過程中各設備狀態信息並將其發送給生產控制單元、設備管理單元和生產過程管理單元；
所述計劃管理單元收到生產計劃後，根據車型、焊裝線產能、資源分配情況對計劃進行分解，形成一個虛擬的待上線車身隊列，其車身數量與焊裝線的固化數量保持一致；
所述生產控制單元與計劃管理單元連接，用於根據分解後的生產計劃進行生產隊列控制、車輛路由控制；
所述設備管理單元與現場作業設備的控制系統通信，用於根據計劃管理單元分解生產計劃得到的上線隊列信息、車身信息按照標準的通信格式傳送給控制系統，實現自動化操作；
所述生成過程管理單元用於實現基於現場實時信息的產品生產過程跟蹤、裝配線各工位生成節拍計算、裝配線生產跟蹤信息的發布和產量統計及生產效率統計，包括：根據生產區間的不同，系統在建模時配置的分布在現場的多個控制點，多個所述控制點存在上下遊關係和生產路徑，用於確保現場掃描車身時不會出現由於錯掃而發生隊列持續錯誤，並用於對車身狀態校驗，維護生產隊列的前後一致性；
所述物料配送管理單元與計劃管理單元連接，通過對生產計劃、車身隊列和車身類型的監控和識別，獲取車輛生產過程中所需的物料信息並將其傳遞給物料系統；
所述信息展示單元與生產控制單元、設備管理單元、生成過程管理單元和物料配送管理單元連接，採集生產製造過程中的計劃、生產、質量和物料信息，獲取實時和歷史數據生成數據報表以及分析圖表用於展示。
基於上述系統，本發明另一方面提供一種用於汽車製造的數位化柔性管理方法，包括以下步驟：
s1，對工廠進行三維建模，對工廠的生產要素進行測繪以ug形成三維仿真模型；構建工藝線，完成工藝定義、零部件分配、裝配順序、部件規劃、工時計算、操作平衡、以及裝配驗證；
s2，配置設備操作終端以及數據採集裝置，設立生產線控制點；所述設備操作終端、數據採集裝置與三維仿真模型進行三方聯立，保證系統運作中三者處於聯動狀態；
s3，從sap、mps、dcs、srm系統中獲取生產計劃，並根據車型、焊裝線產能、資源分配情況對計劃進行分解，形成一個虛擬的待上線車身隊列，其車身數量與焊裝線的固化數量保持一致；
s4，通過對生產計劃、車身隊列和車身類型的監控和識別，獲取車輛生產過程中所需的物料信息並將其傳遞給物料系統，物料系統根據物料信息向各生產線配送物料；
s5，根據生產線控制點的數據採集分析，對生產過程進行質量、設備以及工藝進行管理，並用資料庫處理仿真過程中的信息流，為用戶提供決策時所需的相關數據與資料。
本發明的有益效果是：
1、能夠讓用戶通過可視化界面更清楚的看到生產中的各類數據。
2、可以讓整個生產過程通過仿真的方法呈現給用戶。
3、能夠從上端控制生產的每個部分。
附圖說明
圖1為本發明提供的一種用於汽車製造的數位化柔性系統結構框圖
圖2為本發明系統中質量管理單元結構框圖
圖3為本發明提供的一種用於汽車製造的數位化柔性管理方法流程圖
具體實施方式
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
如圖1所示，一種用於汽車製造的數位化柔性系統，該系統包括：信息集成單元1，計劃管理單元2，生產控制單元3，設備管理單元4，生產過程管理單元5，物料配送管理單元6，信息展示單元7；
所述信息集成單元1一方面與系統外部資料庫或伺服器進行通信，獲取生產計劃、bom和/或成本收集器數據，並將其發送給計劃管理單元2；另一方面與現場生產線設備進行通信，用於採集生產過程中各設備狀態信息並將其發送給生產控制單元3、設備管理單元4和生產過程管理單元5；
企業目前存在sap、mrp、dcs、srm等著多套信息管理系統，但是這些系統大都相互獨立，每個系統中都存在著重要的信息資源，各系統的重要數據無法得到及時的共享，企業的信息流沒有完全打通。這樣就催生了企業應用集成(eai)的應用，通過eai來疏通企業的信息流，把分散的系統整合起來，形成打破信息系統的孤島。在製造數位化柔性系統項目中，通過使用數位化柔性系統的企業連接器(enterpriseconnector)和biztalkserver實現了對包括sap、mps、dcs、srm和第三方檢測系統等數據源和製造數位化柔性系統的無縫銜接。信息流分向為接收和發送兩個方向。
接收的信息：
生產計劃信息－從mrp系統中獲取各個整車廠焊裝線的周上線計劃，計劃包含了車型、批次信息、上線順序、整車物料編號、計劃開始時間等，以及整車入庫計劃等。
產品定義信息－從sap系統中實時獲取每條計劃包含車型的物料清單bom。
成本收集器－從sap系統獲取用於成本結算的物料信息，在整車總裝完成後通過和成本收集器的校驗，把結算物料統計後上傳回sap用於財務結算。
產品定義信息－從sap和mrp系統獲取每種整車物料類型對應的焊裝物料號和塗裝物料號，根據焊裝、塗裝物料信息獲取在相應製造工位的生產指導數據。
數據字典信息－包括了產生vin號碼的集成數據、顏色編碼、裝配配置表、合格證配置數據等。
存儲區隊列信息－wbs和pbs每個道次的車輛排序信息和車輛路由信息。
發送的信息：計劃執行信息－每個上線計劃的車身上線情況、完工情況，計劃執行進度，細化到每臺車身的狀態信息。
車身隊列信息－從焊裝上線到總裝下線的全流程車身隊列信息，包括每條旱裝線、百車身存儲區、調撥區、返修區、塗裝線、油漆車身存儲區、總裝線、檢測線等物理空間的實時和歷史車身隊列，以及車身在每個工位的製造信息。
生產能力信息－集成了現場設備和機運鏈的運行狀態，各個暫存區的車身數量，各條產線的加工能力、原材料消耗和總體性能信息。
產品質量信息－從焊裝開始就對發生異常情況的車身進行全流程跟蹤，對引起的原因進行收集、統計和分析，並通過和檢測系統的接口獲取每輛車的檢測數據和合格證列印系統進行數據交換，實現合格證、免檢單的自動列印。
所述計劃管理單元2收到生產計劃後，根據車型、焊裝線產能、資源分配情況對計劃進行分解，形成一個虛擬的待上線車身隊列，其車身數量與焊裝線的固化數量保持一致；
由於大部分生產線都是混流模式生產，如果後續製造工位不能提前獲取上線車身隊列信息，經常出現缺件、誤操作等情況，給生產帶來很大的波動，很難實現穩態生產。系統接收到生產計劃後，根據車型、旱裝線產能、資源分配情況對計劃進行分解，形成一個虛擬的待上線車身隊列，其車身數量與旱裝線的固化數量保持一致，旱裝線必須按照這個隊列的前後順序進行車身上線操作。這樣車間生產人員就可預知將要生產什麼類型的車，需要準備哪些物料，車身大概在什麼時候能夠到達。同時，生產調度人員也可以根據現場情況對計劃進行幹預，比如調整計劃的優先級別，插入緊急計劃，計劃狀態修改等操作。
所述生產控制單元3與計劃管理單元1連接，用於根據分解後的生產計劃進行生產隊列控制、車輛路由控制；
生產隊列控制具體指：當每臺車身經過關鍵的控制節點時，系統都會進行記錄，當車身出現異常情況需要抬出生產隊列時，將此車身從系統隊列移出，當車身需要重新歸隊的時候，把車身插入相應的位置，保證系統隊列和實際隊列一致；系統根據車身信息自動判別是否已經經過某個安裝工位，若再次經過此工位時，系統會提示現場人員不需要進行操作，當到達第一個未安裝工位時，系統會把此車身當成正常車身，提示現場人員進行整車操作。
為了能夠充分利用製造資源，提高投資回報率和生產效率，不同整車廠的車身允許調撥到其他整車廠進行噴吐、總裝。目前存在著大量的車輛調撥業務，在沒有製造數位化柔性系統之前，簡單的靠人工駁運經常出現錯拉、出入不平現象發生。製造數位化柔性系統中，可以靈活的配置車輛生產路徑，在每個控制點，系統會根據車型、當前車身狀態提示用戶該車身允許的去向。調度人員也可根據從系統中統計的現場情況為每臺車身定義去向，這樣，生產就嚴格按照配置的路由規則執行，同時監控到每個生產區域的車輛明細情況。
所述設備管理單元4與現場作業設備的控制系統通信，用於根據計劃管理單元2分解生產計劃得到的上線隊列信息、車身信息按照標準的通信格式傳送給控制系統，實現自動化操作；包括對打號機、噴塗機器人、配置表印表機、銘牌列印設備、合格證列印設備等系統的自動控制。降低了現場人員的勞動強度，同時避免了一些人為因素造成的誤操作。
所述生成過程管理單元5用於實現基於現場實時信息的產品生產過程跟蹤、裝配線各工位生成節拍計算、裝配線生產跟蹤信息的發布和產量統計及生產效率統計，包括：根據生產區間的不同，系統在建模時配置的分布在現場的多個控制點，多個所述控制點存在上下遊關係和生產路徑，用於確保現場掃描車身時不會出現由於錯掃而發生隊列持續錯誤，並用於對車身狀態校驗，維護生產隊列的前後一致性；
所述物料配送管理單元6與計劃管理單元1連接，通過對生產計劃、車身隊列和車身類型的監控和識別，獲取車輛生產過程中所需的物料信息並將其傳遞給物料系統；
對於混線生產，一方面生產具有連續性，另外需要物料種類多，對物料的配送要求非常高，為了減少物料的中間庫存數量，降低資金佔用率，必須實現物料供應的精確配送，要求在準確的時間、把準確數量的物料送達正確的安裝工位，通過對生產隊列和車身類型的監控和識別，及時把要料信息傳遞給物流系統，實現物料精確配送。另外發動機和變速箱廠、分裝工位需要按照實際的車身隊列進行組織生產，系統把車身隊列和對應的發動機、變速箱型號等信息按照隊列順序傳遞給發動機、變速箱廠以及分裝工位，實現不同產線和工位的協同生產。
所述信息展示單元7與生產控制單元3、設備管理單元4、生成過程管理單元5和物料配送管理單元6連接，採集生產製造過程中的計劃、生產、質量和物料信息，獲取實時和歷史數據生成數據報表以及分析圖表用於展示。
該系統還包括質量管理單元8，如圖2所示，所述質量管理單元8包括質量檢測數據採集模塊81、關鍵零部件信息採集模塊82、裝配質量信息採集模塊83、質量數據追溯模塊84、防錯漏裝管理模塊85和產品檔案管理模塊86；
如圖3所示，本發明另一方面提供一種用於汽車製造的數位化柔性管理方法，包括以下步驟：
s1，對工廠進行三維建模，對工廠的生產要素進行測繪以ug形成三維仿真模型；構建工藝線，完成工藝定義、零部件分配、裝配順序、部件規劃、工時計算、操作平衡、以及裝配驗證；
s2，配置設備操作終端以及數據採集裝置，設立生產線控制點；所述設備操作終端、數據採集裝置與三維仿真模型進行三方聯立，保證系統運作中三者處於聯動狀態；所述的設備操作終端包括pad、觸控螢幕或pc終端，步驟s2中所述的數據採集裝置包括數控設備的數據採集網口、用於非數控設備數據採集的電流傳感器和計數器。
s3，從sap、mps、dcs、srm系統中獲取生產計劃，並根據車型、焊裝線產能、資源分配情況對計劃進行分解，形成一個虛擬的待上線車身隊列，其車身數量與焊裝線的固化數量保持一致；
s4，通過對生產計劃、車身隊列和車身類型的監控和識別，獲取車輛生產過程中所需的物料信息並將其傳遞給物料系統，物料系統根據物料信息向各生產線配送物料；
s5，根據生產線控制點的數據採集分析，對生產過程進行質量、設備以及工藝進行管理，並用資料庫處理仿真過程中的信息流，為用戶提供決策時所需的相關數據與資料。
目前汽車產品越來越複雜，不但零件的外形多樣，且產品中包含的零件個數非常多，零件之間的裝配關係複雜，而生產設備日益趨向複雜和昂貴，總裝車間設備的布局和配置是否適應現有和後期產品，都將直接影響公司利益。為了縮短總裝車間的生產製造預備時間，提高總裝車間工藝規劃的效率和質量，儘早發現和減少總裝的生產製造中的錯誤，加快新車型上市，應用數位化製造技術是最好的解決方案。
說明書中未闡述的部分均為現有技術或公知常識。本實施例僅用於說明該發明，而不用於限制本發明的範圍，本領域技術人員對於本發明所做的等價置換等修改均認為是落入該發明權利要求書所保護範圍內。