智能柔性製造系統的製作方法
2023-12-07 04:12:01 3
專利名稱：智能柔性製造系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於製造系統領域，具體涉及智能柔性製造系統。
背景技術：
隨著科技的進步和消費者需求的個性化發展，中國企業的生產製造模式正在由少品種、大批量的規模經濟模式轉變為多品種、小批量的定製化經濟模式。將存在中小批量與單件生產混合；產品規格繁多、結構複雜；產品物料需求量大；外購件、外協件和標準件多，物流管理複雜等特點。因此企業必須具備為多品種、小批量訂單提供快速執行和響應的能力。現有的製造系統，也有利用網際網路技術和計算技術的，但並沒有和物理設備進行傳感和互聯，沒有對二者進行系統整合，難以適應多品種、小批量訂單的快速執行和響應的 能力。要實現該目標，需要進ー步的發展優化家電製造系統現有的模型、操作體系、生產方式與管理體制。引入新的控制技術、通信技術、計算技術和傳感技術，實現信息系統、物理系統和現有製造系統有效緊密的融合與協作。
發明內容
為了解決現有技術的不足之處，本發明提出了一種新的系統解決方案，即智能柔性製造系統，它不僅能解決現有技術的不足，還具有其它許多有益效果。智能柔性製造系統，包含決策控制中心I、客戶訂單及市場分析2、分布式計算設備3、通信網絡4、物料信息網絡5、產品跟蹤控制網絡6、產品及配件加工網絡7，決策控制中心I是數據、信息及計算中心，它通過通信網絡4接收來自客戶訂單及市場分析2、分布式計算設備3、物料信息網絡5、產品跟蹤控制網絡6、產品及配件加工網絡7的信息進行計算分析，決策後發出指令再通過通信網絡4對客戶訂單及市場分析2、分布式計算設備3、物料信息網絡5、產品及配件加工網絡6、產品跟蹤控制網絡7進行系統控制。上述的分布式計算設備3包含各種異構計算設備30，並通過網格技術31和/或雲計算技術32和/或並行計算技術33整合成分布式分散控制的子系統。上述的通信網絡4為有線或無線傳輸網絡；通信網絡4還包含各種數據採集設備40和傳感器41，所述的數據採集設備40、傳感器41和物料信息網絡5、產品及配件加工網絡6、產品跟蹤控制網絡7進行數據交互傳輸。上述的物料信息網絡5包含庫存物料信息50、物料採購計劃51、供應商信息52等各種物料信息。上述的產品及配件加工網絡6包含若干個加工子任務60，所述的加工子任務60取決於決策控制中心I的指令控制及任務分解。上述的產品跟蹤控制網絡7包含產品信息70和產品狀態71，並通過通信網絡4把產品信息70和產品狀態71傳送給決策控制中心I。本發明的有益效果是通過新的控制技術、通信技術、計算技術和傳感技術，實現信息系統、物理系統和現有製造系統有效緊密的融合與協作，具備為多品種、小批量訂單提供快速執行和響應的能力。由於上述有益效果，本發明廣泛應用於各類製造系統中。
圖I是本發明的模塊示意圖；圖2是本發明分布式計算設備3的模塊示意圖；圖3是本發明通信網絡4的模塊示意圖；圖4是本發明物料信息網絡5的模塊示意圖；圖5是本發明決策控制中心I和分布式計算設備3的模塊示意圖；
圖6是本發明產品及配件加工網絡6的模塊示意圖；圖7是本發明產品跟蹤控制網絡7的模塊示意圖；圖8是本發明實施例的模塊示意圖。實施方式如圖I所示，智能柔性製造系統，包含決策控制中心I、客戶訂單及市場分析2、分布式計算設備3、通信網絡4、物料信息網絡5、產品跟蹤控制網絡6、產品及配件加工網絡7，決策控制中心I是數據、信息及計算中心，它通過通信網絡4接收來自客戶訂單及市場分析2、分布式計算設備3、物料信息網絡5、產品跟蹤控制網絡6、產品及配件加工網絡7的信息進行計算分析，決策後發出指令再通過通信網絡4對客戶訂單及市場分析2、分布式計算設備3、物料信息網絡5、產品及配件加工網絡6、產品跟蹤控制網絡7進行系統控制。決策控制中心I是本系統的核心，主要完成以下工作通過網絡收集所有採集設備所採集的系統的諸如物料信息、採購信息、生產加工信息、銷售信息、客戶訂單信息等；根據所採集的信息及時的調整修正系統模型並進行各種分析；根據分析結果修正設計方案、調整物料採集、優化生產結構、調整營銷策略等；同吋，決策控制中心I通過通信網絡與運輸交通等其它子系統互聯實現整個系統高效、有序、優化的協作；並且通過無線或傳感網絡即時接收產品的使用、運輸等相關信息並實施相關的控制策略。如圖2所示，分布式計算設備3包含各種異構計算設備30，並通過網格技術31和/或雲計算技術32和/或並行計算技術33整合成分布式分散控制的子系統。圖3中，用不同的符號來表徵異構計算設備30，是為了反映其異構性。本系統需要實時處理海量多源動態製造業數據流，實現生產過程精確、最優控制，強大的計算和信息處理能力是實現這一目標的關鍵。已有的EDI (Electronic Data Interchange)技術等無法滿足其計算需求,通過計算機系統中的網格技術、雲計算、並行計算等技術構建新的計算平臺，通過整合系統中各種異構計算設備以滿足分布式分散控制和高效計算的特性，同時獲得強大的存儲能力。如圖3所示，通信網絡4為有線或無線傳輸網絡；通信網絡4還包含各種數據採集設備40和傳感器41，所述的數據採集設備40、傳感器41和物料信息網絡5、產品跟蹤控制網絡6、產品及配件加工網絡7進行數據交互傳輸。通信網絡主要包括有線傳輸網絡和無線通信網絡。它是本系統的重要基礎。下一代網際網路(NGI)和下一代網絡(NGN)為通信網絡提供重要的支撐，其中的核心技術IPv6可以提供豐富的地址資源，可以為接入系統的物理設備分配唯一的網絡地址，從而實現對物理設備的自動識別和搜索，使本系統的產品、物料、生產設備等眾多物理對象實現網絡互聯。無線網絡通信用於連接生產設備的無線傳感設備、物料和產品的射頻傳感設備及部分活動設備諸如運輸等的狀況，為決策控制中心I提供即時有效的檢測數據。如圖4所示，物料信息網絡5包含庫存物料信息50、物料採購計劃51、供應商信息52等各種物料信息。這些信息通過網絡即時、動態的傳送給決策控制中心1，決策控制中心I根據物料信息，在生產需求、市場需求、訂單需求的基礎上動態的定製採購計劃，並通過物料信息採集與調度控制系統進行相關的分配，實現物料、採購、生產的優化組合，節約人力、物理，通過優化組合實現物料的智能調度，在一定程度上實現零庫存。如圖5所示，分布式計算設備3包含各種異構計算設備30，圖中用不同的符號來表徵異構計算設備30，是為了反映其異構性。所述的異構計算設備30取決於決策控制中心I的指令控制。
如圖6所示，產品及配件加工網絡6包含若干個加工子任務60，所述的加工子任務60取決於決策控制中心I的指令控制及任務分解。圖中，用不同的符號來表徵子任務60，是為了說明子任務的差異性。決策控制中心I根據實時信息制定生產計劃並分解成若干加エ子任務60井信息傳送給全局資料庫。加工網絡數據採集與控制系統從資料庫中即使提取信息並將子任務60分配給相應的生產者，一旦該子任務60被生產者結點接受，相應生產設備的代理人將被允許從全局資料庫讀取必要的數據，並將這些數據傳給加工中心，加工中心根據數據和相應命令完成加工子任務60，並將運行狀態信息送給代理人，向任務規劃結點返回結果，提交該子任務60。由於產品加工要經過不同的エ序，各個エ序的生產能力通常並不平衡，現存的製造系統在生產上容易出現木桶效應，生產被關鍵的瓶頸資源所制約，而本系統通過實時的信息傳輸與有效的協調控制決策，有效的克服了這一點，使生產過程達到全局最優化。如圖7所示，產品跟蹤控制網絡7包含產品信息70和產品狀態71，並通過通信網絡4把產品信息70和產品狀態71傳送給決策控制中心I。通過下一代無線通信網絡實現產品跟蹤及有效控制，對遍布全球的相應產品，即時採集使用信息、使用狀態，為決策控制中心的生產計劃調整提供依據，同時提高產品的有效服務水平，優化售後服務網絡，對部分功能可通過內嵌的具有有傳感與執行功能的傳感器進行控制修復，實現家電產品的自我協調和自主控制。如圖8所示，是本發明的ー種較佳實施方式，它主要由大量物理設備(各類產品生產線及零件加工中心)、計算設備(計算機、伺服器、嵌入式計算設備等)、數據採集設備(RFID、各類傳感器、嵌入式數據採集設備等)構成。這些設備分屬於本發明決策控制中心
I、客戶訂單及市場分析2、分布式計算設備3、物料信息網絡5、產品跟蹤控制網絡6、產品及配件加工網絡7，但在圖中不再標註。它們的計算、傳感、控制等信息通過通信網絡4連接起來，而物料、產品零件、產品銷售等的流通通過各級、各類控制中心採用現代物流流通連接起來。該系統不同於現有的離散製造系統，其主要特點是該系統中存在大量的分布式計算設備；具有比現存系統完善的信息採集系統；將有線網絡與無線網絡相結合；通過全局優化，能對物流、資金流、信息流的實時、集成、同步地控制；能對有效協調和優化處理供應鏈範圍內所有業務活動，實現全球採購、生產、銷售和服務的業務處理。
權利要求
1.智能柔性製造系統，其特徵在於包含決策控制中心(I)、客戶訂單及市場分析(2)、分布式計算設備(3)、通信網絡(4)、物料信息網絡(5)、產品跟蹤控制網絡(6)、產品及配件加工網絡(7)，所述的決策控制中心(I)是數據、信息及計算中心，所述的決策控制中心(I)通過所述的通信網絡(4)接收來自所述的客戶訂單及市場分析(2)、分布式計算設備(3)、物料信息網絡(5 )、產品跟蹤控制網絡(6 )、產品及配件加工網絡(7 )的信息進行計算分析，決策後發出指令再通過所述的通信網絡(4)對所述的客戶訂單及市場分析(2)、分布式計算設備(3)、物料信息網絡(5)、產品及配件加工網絡(6)、產品跟蹤控制網絡(7)進行系統控制。
2.根據權利要求I所述的智能柔性製造系統，其特徵在於所述的分布式計算設備(3)包含各種異構計算設備(30)，並通過網格技術(31)和/或雲計算技術(32)和/或並行計算技術(33)整合成分布式分散控制的子系統。
3.根據權利要求I所述的智能柔性製造系統，其特徵在於所述的通信網絡(4)為有線或無線傳輸網絡；所述的通信網絡(4)還包含各種數據採集設備(40)和傳感器(41)，所述的數據採集設備(40)、傳感器(41)和所述的物料信息網絡(5)、產品跟蹤控制網絡(6)、產品及配件加工網絡(7)進行數據交互傳輸。
4.根據權利要求I所述的智能柔性製造系統，其特徵在於所述的物料信息網絡(5)包含庫存物料信息(50 )、物料採購計劃(51)、供應商信息(52 )等各種物料信息。
5.根據權利要求I所述的智能柔性製造系統，其特徵在於所述的產品及配件加工網絡(6)包含若干個加工子任務(60)，所述的加工子任務(60)取決於所述的決策控制中心(I)的指令控制及任務分解。
6.根據權利要求I所述的智能柔性製造系統，其特徵在於所述的產品跟蹤控制網絡(7)包含產品信息(70)和產品狀態(71)，並通過所述的通信網絡(4)把所述的產品信息(70 )和產品狀態(71)傳送給所述的決策控制中心(I)。
全文摘要
本發明公開了智能柔性製造系統，包含決策控制中心1、客戶訂單及市場分析2、分布式計算設備3、通信網絡4、物料信息網絡5、產品跟蹤控制網絡6、產品及配件加工網絡7，決策控制中心1是數據、信息及計算中心，它通過通信網絡4接收來自客戶訂單及市場分析2、分布式計算設備3、物料信息網絡5、產品跟蹤控制網絡6、產品及配件加工網絡7的信息進行計算分析，決策後發出指令再通過通信網絡4對客戶訂單及市場分析2、分布式計算設備3、物料信息網絡5、產品及配件加工網絡6、產品跟蹤控制網絡7進行系統控制。本發明具備為多品種、小批量訂單提供快速執行和響應的能力。本發明廣泛應用於各類製造系統中。
文檔編號G05B19/418GK102650880SQ20121012348
公開日2012年8月29日 申請日期2012年4月24日 優先權日2012年4月24日
發明者張彩霞 申請人:佛山科學技術學院