CN107861490A - 基于工业云平台智能制造轴承装配生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及设计轴承装配生产线，具体说是基于工业云平台智能制造轴承装配生产线，包括云端设计制造***、MES***、可对轴承进行自动装配的智能生产***和零部件仓库管理WMS***，所述云端设计制造***实现协同设计并将优化的工艺程序输入所述智能生产***，所述MES***根据采集的WMS***的信息及输入的定单信息生成计划调度程序，所述智能生产***根据计划调度程序进行排产并进行轴承装配的自动生产和入库。本发明采用云端设计制造***、MES***、可对轴承进行自动装配的智能生产***和管理轴承的零部件仓库的WMS***实现了轴承的装配、检测、入库等，使得云端设计制造***与生产线有效结合，实现智能工厂，有效提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及轴承装配生产线，具体说是基于工业云平台智能制造轴承装配生产线。
背景技术
随着科技的发展，将传统制造升级为智能制造是一种趋势。由于智能制造的自动化程度高、生产效率高，各个企业竞相投入研发力量进行智能制造的开发。目前，对于轴承的装配来说，其生产线还比较落后，大多生产企业还是以人工装配为主，也有一些半自动化的生产企业，但这些生产线的生产效率不高，不能适应当前科技环境的发展。
发明内容
针对上述问题，本发明提供可大大提高生产效率的基于工业云平台智能制造轴承装配生产线。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：基于工业云平台智能制造轴承装配生产线，包括云端设计制造***、MES***、可对轴承进行自动装配的智能生产***和和零部件仓库管理WMS***，所述云端设计制造***实现协同设计并将优化的工艺程序输入所述智能生产***，所述MES***依据订单信息和采集的WMS***的信息生成计划调度程序，所述智能生产***根据计划调度程序进行排产并进行轴承装配的自动生产和入库。
作为优选，所述云端设计制造***包括协同数字化设计中心、CAE分析***、CAPP***、PLM***，工程师通过所述协同数字化设计中心可对自己负责项目中的零部件进行协同设计；所述CAE分析***对设计的零部件及整机反复进行分析计算；所述PLM***对整个产品的数据资料进行管理，工程师可以直接调用PLM***里面的数据进行加工制造程序的编制形成优化的工艺程序，并输入所述智能生产***；所述CAPP***对零部件进行工艺规程的制定。
作为优选，所述智能生产***包括零部件仓库、上料工作站、传送***、轴承装配工作站、视觉检测工作站、入库及分拣工作站，所述上料工作站将零部件仓库中的零部件放入传送***上，传送***将零件运输到轴承装配工作站，轴承装配工作站完成轴承装配，装配好的轴承放置在所述传送***上，传送***将其运送至视觉检测工作站，视觉检测工作站对轴承进行检测并将检测结果传送至云平台，所述入库及分拣工作站将检测的合格品和不合格品分开入库。
作为优选，所述上料工作站包括上料机器人、上料夹持机构、上料控制***，所述上料控制***控制上料机器人带动上料夹持机构对零件的抓取、搬运及上料。
作为优选，所述传送***包括传送带和定位夹具，传送带将零部件运送至各个工位，定位***对输送至各工位的零部件进行定位。
作为优选，所述轴承装配工作站包括工件抓取子***、定位子***、工件运送子***及外表支撑***，所述工件抓取子***将所述传送***上的工件抓取到定位子***中，定位子***对工件固定后，工件运送子***将零部件仓库中的轴承运送到指定位置，工件抓取子***将轴承抓取后由外表支撑***支撑并安装在定位好的工件，然后工件抓取子***将装配好的轴承抓出放置在所述传送***上。
作为优选，所述视觉检测工作站包括工业相机及控制***，工业相机对零部件进行图像采集，采集完之后由控制***对图像进行分析，并判断是否为合格品。
作为优选，所述入库及分拣工作站包括入库机器人、入库夹持机构、入库控制***，所述入库控制***控制入库机器人带动入库夹持机构对零件抓取、搬运、下料及接受到视觉检测工作站的检测信号后将合格品和不合格品入库分开放置。
作为优选，所述MES***包括资源分配和状态管理模块、工序详细调度模块、生产单元分配模块、文档控制模块、数据采集模块、过程管理模块，所述资源分配和状态管理模块管理机床、工具、人员、物料；工序详细调度模块提供与指定生产单元相关的优先级、属性、特征以及处方的作业排序功能；生产单元分配模块以作业、订单、批量、成批和工作单形式管理生产单元间的工作流；文档控制模块控制、管理并传递与生产单元有关的信息文档，包括工作指令、配方、工程图纸、标准工艺规程、零件的数控加工程序、批量加工记录、工程更改通知以及各种转换操作间的通讯记录，并提供信息编辑功能；数据采集模块通过数据采集接口获取并更新WMS***的信息以及与生产管理功能相关的各种数据和参数，包括产品跟踪、维护产品历史记录；过程管理模块监控生产过程、自动纠正生产中的错误，并向用户提供决策支持。
作为优选，所述WMS***包括基本信息管理模块、上架管理模块、拣选管理模块、库存管理模块，所述基本信息管理模块对包括品名、规格、生产厂家、产品批号、生产日期、有效期、箱包装的商品基本信息进行设置，并对所有货位进行编码并存储在数据库中；上架管理模块自动计算最佳上架货位，提供已存放同品种的货位、剩余空间，且根据避免存储空间浪费的原则给出建议的上架货位并按优先度排序；拣选管理模块拣选指令中包含位置信息和最优路径，根据货位布局和确定拣选指导顺序，并自动在RF终端的界面中根据任务所涉及的货位给出指导性路径；库存管理模块采用自动补货算法对货位通过深度信息进行逻辑细分和动态设置。
从以上技术方案可知，本发明采用云端设计制造***、MES***、可对轴承进行自动装配的智能生产***和管理轴承的零部件仓库的WMS***实现了轴承的装配、检测、入库等，使得云端设计制造***与生产线有效结合，实现智能工厂，有效提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
具体实施方式
下面将结合图1详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
基于工业云平台智能制造轴承装配生产线，包括云端设计制造***1、MES***2、可对轴承进行自动装配的智能生产***3和零部件仓库管理WMS***4，所述云端设计制造***实现协同设计并将优化的工艺程序输入所述智能生产***，所述MES***依据订单信息和采集得WMS***的信息生成计划调度程序，所述智能生产***根据计划调度程序进行排产并进行轴承装配的自动生产和入库。在实施过程中，云端设计制造***上实行数字化设计，输入工艺条件，***自动从其的PLM***中调取模型进行离线仿真并产生离线程序和仿真视频，工程师可在云平台上面观看仿真视频并对程序进行优化，优化完后将程序输入生产***，生产***依据MES***中计划调度子***进行排产，排产完成后，生产***开始生产。
本发明的云端设计制造***1包括协同数字化设计中心11、CAE分析***12、CAPP***13、PLM***14，工程师通过所述协同数字化设计中心可对自己负责项目中的零部件进行设计，同一项目的多个零部件能够同时进行设计，有效缩短设计周期，同时提高设计质量和设计效率；所述CAE分析***对设计的零部件及整机反复进行分析计算，通过服务器进行分析计算，服务器强大的计算能力能够大幅缩短计算时间，提高计算准确度。由于分析***和数字设计中心相互独立，不影响设计中心的设计工作，在分析时工程师可以进行设计工作，不在像原来本地分析模式，需要占用本地资源来进行分析，这样大大提高了工作效率，缩短设计周期。同时对单机配置要求没那么高，有效节约成本；所述PLM***对整个产品的数据资料进行管理，工程师可以直接调用PLM***里面的数据进行加工制造程序的编制形成优化的工艺程序，并输入所述智能生产***；所述CAPP***对零部件进行工艺规程的制定。
本发明的智能生产***3包括零部件仓库31、上料工作站32、传送***33、轴承装配工作站34、视觉检测工作站35、入库及分拣工作站36，所述上料工作站将零部件仓库中的零部件放入传送***上，具体是由轴承装配工作站上的机械手将零件放入轴承装配工作站中里面完成轴承装配。传送***将零件运输到轴承装配工作站，轴承装配工作站完成轴承装配，装配好的轴承放置在所述传送***上，传送***将其运送至视觉检测工作站，视觉检测工作站对轴承进行检测并将检测结果传送至云平台，所述入库及分拣工作站将检测的合格品和不合格品分开入库；MES***根据产品结果重新生成计划调度程序，再次排产，并且记录结果。
在实施过程中，上料工作站包括上料机器人、上料夹持机构、上料控制***，所述上料控制***控制上料机器人带动上料夹持机构对零件的抓取、搬运及上料。传送***包括传送带和定位夹具，传送带将零部件运送至各个工位，定位***对输送至各工位的零部件进行定位。轴承装配工作站包括工件抓取子***、定位子***、工件运送子***及外表支撑***，所述工件抓取子***将所述传送***上的工件抓取到定位子***中，定位子***对工件固定后，工件运送子***将零部件仓库中的轴承运送到指定位置，工件抓取子***将轴承抓取后由外表支撑***支撑并安装在定位好的工件，然后工件抓取子***将装配好的轴承抓出放置在所述传送***上，有效提高装配进度。
视觉检测工作站包括工业相机及控制***，工业相机对零部件进行图像采集，采集完之后由控制***对图像进行分析，并判断是否为合格品，有效降低人为参与的漏检和误检的出现，提高产品的质量。入库及分拣工作站包括入库机器人、入库夹持机构、入库控制***，所述入库控制***控制入库机器人带动入库夹持机构对零件抓取、搬运、下料及接受到视觉检测工作站的检测信号后将合格品和不合格品入库分开放置。
本发明的MES***2包括资源分配和状态管理模块21、工序详细调度模块22、生产单元分配模块23、文档控制模块24、数据采集模块25、过程管理模块26，管理机床、工具、人员、物料、其它设备以及其它生产实体，用以保证生产的正常进行。它还要提供资源使用情况的历史记录，确保设备能够正确安装和运转，同时提供资源的实时状态信息。对这些资源的管理，还包括为满足生产计划的要求对其所作的预定和调度。在编制生产作业计划中，工序详细调度模块提供与指定生产单元相关的优先级、属性、特征以及处方的作业排序功能。其目标是通过良好的作业顺序最大限度减少生产过程中的准备时间。 这种调度，是基于有限能力的调度并通过考虑生产中的交错、重叠和并行操作来准确计算出设备上下料和调整时间。
生产单元分配模块以作业、订单、批量、成批和工作单等形式管理生产单元间的工作流。当车间有事件发生时，要提供一定顺序的调度信息并按此进行相关的实时操作。生产单元分配模块还能够调整车间已制订的生产进度，对返修品和废品进行处理，用缓冲管理的方法控制任意位置的在制品数量。文档控制模块控制、管理并传递与生产单元有关的信息文档，包括工作指令、配方、工程图纸、标准工艺规程、零件的数控加工程序、批量加工记录、工程更改通知以及各种转换操作间的通讯记录，并提供了信息编辑功能。文档控制模块将各种指令下达给操作层，包括向操作者提供操作数据或向设备控制层提供生产配方。此外，它还包括对其它重要数据（例如与环境、健康和安全制度有关的数据以及ISO信息）的控制与完整性维护。当然，还有存储历史数据功能。数据采集模块通过数据采集接口获取并更新WMS***的信息以及与生产管理功能相关的各种数据和参数，包括产品跟踪、维护产品历史记录以及其它参数。这些现场数据，可以从车间手工方式录入或由各种自动方式获取。数据采集的时间间隔差别很大，有时可达到分钟一级的精度。过程管理模块监控生产过程、自动纠正生产中的错误，并向用户提供决策支持，以提高生产效率。这些活动可能是针对一些比较底层的操作，主要集中在被监视和被控制的机器上，需要连续跟踪生产操作流程。 过程管理模块还应包括报警功能，使车间人员能够及时察觉到出现了超出允许误差的加工过程。通过数据采集接口，过程管理可以实现智能设备与制造执行***之间的数据交换。
本发明的WMS***4包括基本信息管理模块41、上架管理模块42、拣选管理模块43、库存管理模块44，所述基本信息管理模块不仅支持对包括品名、规格、生产厂家、产品批号、生产日期、有效期和箱包装等商品基本信息进行设置，而且货位管理功能对所有货位进行编码并存储在***的数据库中，使***能有效的追踪商品所处位置，也便于操作人员根据货位号迅速定位到目标货位在仓库中的物理位置；上架管理模块在自动计算最佳上架货位的基础上，支持人工干预，提供已存放同品种的货位、剩余空间，并根据避免存储空间浪费的原则给出建议的上架货位并按优先度排序，操作人员可以直接确认或人工调整；拣选管理模块拣选指令中包含位置信息和最优路径，根据货位布局和确定拣选指导顺序，***自动在RF终端的界面等相关设备中根据任务所涉及的货位给出指导性路径，避免无效穿梭和商品找寻，提高了单位时间内的拣选量；库存管理模块支持自动补货，通过自动补货算法，不仅确保了拣选面存货量，也能提高仓储空间利用率，降低货位蜂窝化现象出现的概率。***能够对货位通过深度信息进行逻辑细分和动态设置，在不影响自动补货算法的同时，有效的提高了空间利用率和对控制精度。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.基于工业云平台智能制造轴承装配生产线，其特征在于：包括云端设计制造***、MES***、可对轴承进行自动装配的智能生产***和零部件仓库管理WMS***，所述云端设计制造***实现协同设计并将优化的工艺程序输入所述智能生产***，所述MES***依据订单信息和采集的WMS***的信息生成计划调度程序，所述智能生产***根据计划调度程序进行排产并进行轴承装配的自动生产和入库。
2.根据权利要求1所述基于工业云平台智能制造轴承装配生产线，其特征在于：所述云端设计制造***包括协同数字化设计中心、CAE分析***、CAPP***、PLM***，工程师通过所述协同数字化设计中心可对自己负责项目中的零部件进行协同设计；所述CAE分析***对设计的零部件及整机反复进行分析计算；所述PLM***对整个产品的数据资料进行管理，工程师可以直接调用PLM***里面的数据进行加工制造程序的编制形成优化的工艺程序，并输入所述智能生产***；所述CAPP***对零部件进行工艺规程的制定。
3.根据权利要求1所述基于工业云平台智能制造轴承装配生产线，其特征在于：所述智能生产***包括零部件仓库、上料工作站、传送***、轴承装配工作站、视觉检测工作站、入库及分拣工作站，所述上料工作站将零部件仓库中的零部件放入传送***上，传送***将零件运输到轴承装配工作站，轴承装配工作站完成轴承装配，装配好的轴承放置在所述传送***上，传送***将其运送至视觉检测工作站，视觉检测工作站对轴承进行检测并将检测结果传送至云平台，所述入库及分拣工作站将检测的合格品和不合格品分开入库。
4.根据权利要求3所述基于工业云平台智能制造轴承装配生产线，其特征在于：所述上料工作站包括上料机器人、上料夹持机构、上料控制***，所述上料控制***控制上料机器人带动上料夹持机构对零件的抓取、搬运及上料。
5.根据权利要求3所述基于工业云平台智能制造轴承装配生产线，其特征在于：所述传送***包括传送带和定位夹具，传送带将零部件运送至各个工位，定位***对输送至各工位的零部件进行定位。
6.根据权利要求3所述基于工业云平台智能制造轴承装配生产线，其特征在于：所述轴承装配工作站包括工件抓取子***、定位子***、工件运送子***及外表支撑***，所述工件抓取子***将所述传送***上的工件抓取到定位子***中，定位子***对工件固定后，工件运送子***将零部件仓库中的轴承运送到指定位置，工件抓取子***将轴承抓取后由外表支撑***支撑并安装在定位好的工件，然后工件抓取子***将装配好的轴承抓出放置在所述传送***上。
7.根据权利要求3所述基于工业云平台智能制造轴承装配生产线，其特征在于：所述视觉检测工作站包括工业相机及控制***，工业相机对零部件进行图像采集，采集完之后由控制***对图像进行分析，并判断是否为合格品。
8.根据权利要求3所述基于工业云平台智能制造轴承装配生产线，其特征在于：所述入库及分拣工作站包括入库机器人、入库夹持机构、入库控制***，所述入库控制***控制入库机器人带动入库夹持机构对零件抓取、搬运、下料及接受到视觉检测工作站的检测信号后将合格品和不合格品入库分开放置。
9.根据权利要求1所述基于工业云平台智能制造轴承装配生产线，其特征在于：所述MES***包括资源分配和状态管理模块、工序详细调度模块、生产单元分配模块、文档控制模块、数据采集模块、过程管理模块，所述资源分配和状态管理模块管理机床、工具、人员、物料；工序详细调度模块提供与指定生产单元相关的优先级、属性、特征以及处方的作业排序功能；生产单元分配模块以作业、订单、批量、成批和工作单形式管理生产单元间的工作流；文档控制模块控制、管理并传递与生产单元有关的信息文档，包括工作指令、配方、工程图纸、标准工艺规程、零件的数控加工程序、批量加工记录、工程更改通知以及各种转换操作间的通讯记录，并提供信息编辑功能；数据采集模块通过数据采集接口获取并更新WMS***的信息以及与生产管理功能相关的各种数据和参数，包括产品跟踪、维护产品历史记录；过程管理模块监控生产过程、自动纠正生产中的错误，并向用户提供决策支持。
10.根据权利要求1所述基于工业云平台智能制造轴承装配生产线，其特征在于：所述WMS***包括基本信息管理模块、上架管理模块、拣选管理模块、库存管理模块，所述基本信息管理模块对包括品名、规格、生产厂家、产品批号、生产日期、有效期、箱包装的商品基本信息进行设置，并对所有货位进行编码并存储在数据库中；上架管理模块自动计算最佳上架货位，提供已存放同品种的货位、剩余空间，且根据避免存储空间浪费的原则给出建议的上架货位并按优先度排序；拣选管理模块拣选指令中包含位置信息和最优路径，根据货位布局和确定拣选指导顺序，并自动在RF终端的界面中根据任务所涉及的货位给出指导性路径；库存管理模块采用自动补货算法对货位通过深度信息进行逻辑细分和动态设置。
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