CN109445397B - 智能数控车间设计验证*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了智能数控车间设计验证***，属于数控机床制造与设计技术领域，包括带有数据库、数据比对验证模组和通讯单元的处理中心，以及设置在车间中、用于采集智能数控设备数据的监控采集模组，所述监控采集模组也带有通讯单元并与处理中心数据通讯相连；所述数据库包含若干种智能数控设备的型号、类别、所在车间分布和生产流程数据；所述数据比对验证模组用于识别待验证的智能数控车间设计数据中所包含的智能数控设备，并调用数据库中和/或监控采集模组的数据，与智能数控车间设计里所包含的智能数控设备数据进行对比分析并输出验证结果。
Description
技术领域
本发明属于数控机床制造与设计技术领域，具体涉及智能数控车间设计验证***。
背景技术
数字化工厂（DF）是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。它的出现给基础制造业注入了新的活力，主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。数字化工厂以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。
而数控机床具有高度智能自动化的特点，是现代数字化工厂中重要的组成部分，现代数字化工厂的组建中，必然不会缺少对数控机床的使用，而为了实现对现有工厂进行产能升级、智能化改造，在引入数控机床的过程中就不得不考虑布局方式以及控制逻辑等问题，但是对于目前运行状态成熟的待升级改造工厂而言，如果为了升级改造而选择暂时停产，专门流出时间进行替换安装和调试，那么由于环境、技术等多方面的因素，基本上必然会出现需要耽误大量时间进行调试的情况，直接影响生产效率，并且，针对一项新的改造升级计划，其布局设计是否符合要求、能否达到预期效果、以及针对工厂实际还存在哪些可供调整的地方，这些都需要试验验证来明确，而出于实际考虑，不可能采取在工厂中进行实际布局改造后再慢慢验证和调整的策略，必须要找到一种能够在不影响实际生产的前提下、在最接近于实际运行的要求下提前进行验证的方法。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种在不影响实际生产的前提下，能够最接近于实际运行要求的智能数控车间设计验证***。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
智能数控车间设计验证***，其特征在于：包括带有数据库、数据比对验证模组和通讯单元的处理中心，以及设置在车间中、用于采集智能数控设备数据的监控采集模组，所述监控采集模组也带有通讯单元并与处理中心数据通讯相连；
所述数据库包含若干种智能数控设备的型号、类别、所在车间分布和生产流程数据；
所述数据比对验证模组用于识别待验证的智能数控车间设计数据中所包含的智能数控设备，并调用数据库中和/或监控采集模组的数据，与智能数控车间设计里所包含的智能数控设备数据进行对比分析并输出验证结果。
所述数据比对验证模组包括数据输入端、特征提取单元、数据调取单元、分析单元和数据输出端；所述待验证的智能数控车间设计数据、数据库以及监控采集模组的数据从数据输入端输入，所述特征提取单元识别并提取出待验证的智能数控车间设计数据中的智能数控设备数据并提供给分析单元，所述数据调取单元调取数据库以及监控采集模组的数据中的智能数控设备数据并提供给分析单元，所述分析单元将特征提取单元和数据调取单元的数据进行对比匹配，并通过数据输出端输出验证结果。
所述分析单元将特征提取单元和数据调取单元对比匹配的智能数控设备数据计算出对应智能数控设备的生产效率，并将生产效率根据待验证的智能数控车间设计中智能数控设备在车间分布的顺序排列，若各智能数控设备的生产效率呈现从小到大的顺序则判定待验证的智能数控车间设计符合生产要求，否则判定为不符合。
所述数据比对验证模组还设置有用于向数据库反馈数据的信道，若数据比对验证模组识别出待验证的智能数控车间设计数据中含有数据库里未保存数据的智能数控设备，则将该智能数控设备标记为新设备并将监控采集模组采集得到的数据反馈给数据库进行保存。
所述监控采集模组包括摄像单元，以及用于与车间中智能数控设备各个监控单元数据通讯的采集单元，所述监控单元包括计数器、限位感应器、计时器和流量监测单元。
这种智能数控车间设计验证***的验证方法，其特征在于，包括设计输入步骤、数据识别步骤、数据采集步骤和设计验证步骤；
所述设计输入步骤，将包合智能数控设备信息的待验证的智能数控车间设计方案输入到处理中心；
所述数据识别步骤，识别出待验证的智能数控车间设计方案中包含的所有智能数控设备型号，并与数据库中存储的智能数控设备的数据里进行匹配，调用数据库中匹配结果一致的智能数控设备信息，将数据库中未保存的智能数控设备的设备信息作为新增数据项记入数据库中，并联网调取数据库中未保存的智能数控设备的数据记入对应的数据项中；
所述数据采集步骤，根据数据识别步骤的识别结果，调取数据库中存储的智能数控设备的数据，并联网调用智能数控设备所在车间的监控采集模组的监控数据；
所述设计验证步骤，根据数据识别步骤中的智能数控设备信息以及数据采集步骤中的监控和调取的数据，计算待验证的智能数控车间设计中各智能数控设备间生产数据是否满足生产要求。
所述设计输入步骤，是通过处理中心设置的带有输入***的PC将带有智能数控设备信息的智能数控车间设计方案数据输入至处理中心的。
所述智能数控设备信息包括设备型号、类别、数量和设备在车间中的分布位置数据。
所述数据库包含若干种智能数控设备的型号、类别、所在车间分布和生产流程数据。
所述生产流程数据包括智能数控设备的生产效率，以及智能数控设备上的计数器、限位感应器、计时器和流量监测单元在生产过程中记录的数据。
所述设计验证步骤，计算待验证的智能数控车间设计中各智能数控设备间生产数据是否满足生产要求的方法包括如下步骤：
根据数据识别步骤中识别出的智能数控设备数量，调取数据采集步骤中的监控和调取的数据计算出设计数量的智能数控设备的生产效率，并将生产效率根据待验证的智能数控车间设计中智能数控设备在车间分布的顺序排列，若各智能数控设备的生产效率呈现从小到大的顺序则判定待验证的智能数控车间设计符合生产要求，否则判定为不符合。
还包括数据库更新步骤，数据库调用数据采集步骤中联网调用的智能数控设备所在车间监控采集模组的监控数据并与数据库中对应存储的智能数控设备数据进行比对、修正和更新。
本技术方案的有益效果如下：
本技术方案的智能数控车间设计验证***，采用在线匹配、数据调用以及实施数据监测的结合手段，对需要验证可行性的智能数控车间设计进行数据模拟验证，拥有记录了各类智能数控设备的型号、类别、所在车间分布和生产流程数据等生产运用数据的数据库，数据比对验证模组可以识别出智能数控车间设计中涉及的智能数控设备并调用数据库中记载的对应设备的数据来作为模拟实验的赋值，并且还具有用于采集智能数控设备数据的监控采集模组可以联网实时采集在各个车间现场正在投入使用的对应智能数控设备的监控数据以进一步提高采样准确度，同时还能便于及时更新和修正数据库中的数据，具有在应用中不断自学习的能力。
分析单元将智能数控设备的生产效率根据待验证的智能数控车间设计中智能数控设备在车间分布的顺序排列，即将每个设备的实际生产效率数据进行对应位置排序，若各智能数控设备的生产效率呈现从小到大的顺序则判定待验证的智能数控车间设计符合生产要求，工序设置在前的设备生产效率低于在后的设备，例如前一设备的生产效率为10个/小时，后一个为12个/小时，就保证了生产流程中各个设备间不会因为效率差异产生产品堆积影响生产线运行，否则判定为不符合生产要求。
本技术方案的智能数控车间设计验证方法，通过直接的将待验证设计方案进行输入，然后由***自动完成对设计方案中设备的识别、数据库数据调用和比对以及车间生产实时监控数据的调取，并对这些数据按照设计方案中智能数控设备的分布顺序、数量等计算出在当前设计下是否能够顺利实现生产，在各个设备间会不会产生生产效率不匹配的问题，以及计算整体生产效率是否符合预期。
附图说明
本发明的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：
图1是本发明智能数控车间设计验证***一种优选方案的结构示意图；
图2是本发明验证方法一种优选方案的逻辑示意图；
图3是本发明待验证的智能数控车间设计方案的示例图示。
具体实施方式
下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本发明目的技术方案，需要说明的是，本发明要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。
实施例1
作为本发明一种最基本的实施方案，如图1，公开了智能数控车间设计验证***，包括带有数据库、数据比对验证模组和通讯单元的处理中心，以及设置在车间中、用于采集智能数控设备数据的监控采集模组，所述监控采集模组也带有通讯单元并与处理中心数据通讯相连；所述数据库包含若干种智能数控设备的型号、类别、所在车间分布和生产流程数据；所述数据比对验证模组用于识别待验证的智能数控车间设计数据中所包含的智能数控设备，并调用数据库中和/或监控采集模组的数据，与智能数控车间设计里所包含的智能数控设备数据进行对比分析并输出验证结果。采用在线匹配、数据调用以及实施数据监测的结合手段，对需要验证可行性的智能数控车间设计进行数据模拟验证，拥有记录了各类智能数控设备的型号、类别、所在车间分布和生产流程数据等生产运用数据的数据库，数据比对验证模组可以识别出智能数控车间设计中涉及的智能数控设备并调用数据库中记载的对应设备的数据来作为模拟实验的赋值，并且还具有用于采集智能数控设备数据的监控采集模组可以联网实时采集在各个车间现场正在投入使用的对应智能数控设备的监控数据以进一步提高采样准确度，同时还能便于及时更新和修正数据库中的数据，具有在应用中不断自学习的能力。
实施例2
作为本发明一种优选的实施方案，如图1，公开了智能数控车间设计验证***，包括带有数据库、数据比对验证模组和通讯单元的处理中心，以及设置在车间中、用于采集智能数控设备数据的监控采集模组，所述监控采集模组也带有通讯单元并与处理中心数据通讯相连；所述数据库包含若干种智能数控设备的型号、类别、所在车间分布和生产流程数据；所述数据比对验证模组用于识别待验证的智能数控车间设计数据中所包含的智能数控设备，并调用数据库中和/或监控采集模组的数据，与智能数控车间设计里所包含的智能数控设备数据进行对比分析并输出验证结果。
所述数据比对验证模组包括数据输入端、特征提取单元、数据调取单元、分析单元和数据输出端；所述待验证的智能数控车间设计数据、数据库以及监控采集模组的数据从数据输入端输入，所述特征提取单元识别并提取出待验证的智能数控车间设计数据中的智能数控设备数据并提供给分析单元，所述数据调取单元调取数据库以及监控采集模组的数据中的智能数控设备数据并提供给分析单元，所述分析单元将特征提取单元和数据调取单元进行对比匹配，并通过数据输出端输出验证结果。
所述分析单元将特征提取单元和数据调取单元对比匹配的智能数控设备数据计算出对应智能数控设备的生产效率，并将生产效率根据待验证的智能数控车间设计中智能数控设备在车间分布的顺序排列，若各智能数控设备的生产效率呈现从小到大的顺序则判定待验证的智能数控车间设计符合生产要求，否则判定为不符合。
所述数据比对验证模组还设置有用于向数据库反馈数据的信道，若数据比对验证模组识别出待验证的智能数控车间设计数据中含有数据库里未保存数据的智能数控设备，则将该智能数控设备标记为新设备并将监控采集模组采集得到的数据反馈给数据库进行保存。
所述监控采集模组包括摄像单元，以及用于与车间中智能数控设备各个监控单元数据通讯的采集单元，所述监控单元包括计数器、限位感应器、计时器和流量监测单元。
如图2，这种智能数控车间设计验证***的验证方法，其特征在于，包括设计输入步骤、数据识别步骤、数据采集步骤和设计验证步骤；
所述设计输入步骤，将包合智能数控设备信息的待验证的智能数控车间设计方案输入到处理中心；优选地，如图3，组建四个试验验证平台，对机床箱体制造数字化车间标准（草案）的***架构、互联互通要求、生产单元与集成要求、刀具、夹具、量具管理、标识***和物流***要求、管理功能、可视化要求及数据字典（对应实施方案中的智能生产管理、智能物流管理、智能数控装备、工业互联网接口的硬件建设和软件搭建）开展实验验证。具体标准试验验证平台如下：
（1）、智能数控装备的试验验证平台：主要验证设备运行数据和报警信息采集、设备管理；
（2）、智能物流管理的试验验证平台：主要验证物流识别和管理；
（3）、智能生产管理的试验验证平台：主要验证程序和刀具管理、物流管理、刀具配送、计划管理和计划调度；
（4）、工业互联网的试验验证平台：主要验证制造执行***与上层软件（ERP、PDM、CAPP）互联互通、与智能数控装备等硬件互联互通、与物流智能设备（立体库）互联互通。
具体设计方案中，识别得到具有：
2套FMS柔性制造***，分别由4台630mm×630mm 和4台800mm×800mm的卧式加工中心组成；
1台倒置式数控车床集成上下料机器人和物料储存***；
2台精密卧式加工中心，1台TH6363A和1台THMC6350集成物料储存***；
1台RB-３NM数控龙门双台面五面加工中心（人工配送料）；
2套FMS柔性制造***及2台精密卧式加工中心加工区各配置一套监控摄像头；
倒置数控车和数控龙门双台面五面加工中心通过区域云台摄像头监控。
四个生产区域（两条柔性制造***、三台单机生产、数控龙门双台面五面加工中心四个区域）各配置一套计算机终端、一套监控大屏、一套ANDON报警***。
所述数据识别步骤，识别出待验证的智能数控车间设计方案中包含的所有智能数控设备型号，并与数据库中存储的智能数控设备的数据里进行匹配，调用数据库中匹配结果一致的智能数控设备信息，将数据库中未保存的智能数控设备的设备信息作为新增数据项记入数据库中，并联网调取数据库中未保存的智能数控设备的数据记入对应的数据项中；
所述数据采集步骤，根据数据识别步骤的识别结果，调取数据库中存储的智能数控设备的数据，并联网调用智能数控设备所在车间的监控采集模组的监控数据；
所述设计验证步骤，根据数据识别步骤中的智能数控设备信息以及数据采集步骤中的监控和调取的数据，计算待验证的智能数控车间设计中各智能数控设备间生产数据是否满足生产要求。
所述设计输入步骤，是通过处理中心设置的带有输入***的PC将带有智能数控设备信息的智能数控车间设计方案数据输入至处理中心的。
所述智能数控设备信息包括设备型号、类别、数量和设备在车间中的分布位置数据。
所述数据库包含若干种智能数控设备的型号、类别、所在车间分布和生产流程数据。
所述生产流程数据包括智能数控设备的生产效率，以及智能数控设备上的计数器、限位感应器、计时器和流量监测单元在生产过程中记录的数据。
所述设计验证步骤，计算待验证的智能数控车间设计中各智能数控设备间生产数据是否满足生产要求的方法包括如下步骤：
根据数据识别步骤中识别出的智能数控设备数量，调取数据采集步骤中的监控和调取的数据计算出设计数量的智能数控设备的生产效率，并将生产效率根据待验证的智能数控车间设计中智能数控设备在车间分布的顺序排列，若各智能数控设备的生产效率呈现从小到大的顺序则判定待验证的智能数控车间设计符合生产要求，否则判定为不符合。
还包括数据库更新步骤，数据库调用数据采集步骤中联网调用的智能数控设备所在车间监控采集模组的监控数据并与数据库中对应存储的智能数控设备数据进行比对、修正和更新。
Claims (3)
1.智能数控车间设计验证***，其特征在于：包括带有数据库、数据比对验证模组和通讯单元的处理中心，以及设置在车间中、用于采集智能数控设备数据的监控采集模组，所述监控采集模组也带有通讯单元并与处理中心数据通讯相连；
所述数据库包含若干种智能数控设备的型号、类别、所在车间分布和生产流程数据；
所述数据比对验证模组用于识别待验证的智能数控车间设计数据中所包含的智能数控设备，并调用数据库中和/或监控采集模组的数据，与智能数控车间设计里所包含的智能数控设备数据进行对比分析并输出验证结果；
所述数据比对验证模组包括数据输入端、特征提取单元、数据调取单元、分析单元和数据输出端；所述待验证的智能数控车间设计数据、数据库以及监控采集模组的数据从数据输入端输入，所述特征提取单元识别并提取出待验证的智能数控车间设计数据中的智能数控设备数据并提供给分析单元，所述数据调取单元调取数据库以及监控采集模组的数据中的智能数控设备数据并提供给分析单元，所述分析单元将特征提取单元和数据调取单元的数据进行对比匹配，并通过数据输出端输出验证结果；
所述分析单元将特征提取单元和数据调取单元对比匹配的智能数控设备数据计算出对应智能数控设备的生产效率，并将生产效率根据待验证的智能数控车间设计中智能数控设备在车间分布的顺序排列，若各智能数控设备的生产效率呈现从小到大的顺序则判定待验证的智能数控车间设计符合生产要求，否则判定为不符合。
2.如权利要求1所述的智能数控车间设计验证***，其特征在于：所述数据比对验证模组还设置有用于向数据库反馈数据的信道，若数据比对验证模组识别出待验证的智能数控车间设计数据中含有数据库里未保存数据的智能数控设备，则将该智能数控设备标记为新设备并将监控采集模组采集得到的数据反馈给数据库进行保存。
3.如权利要求1所述的智能数控车间设计验证***，其特征在于：所述监控采集模组包括摄像单元，以及用于与车间中智能数控设备各个监控单元数据通讯的采集单元，所述监控单元包括计数器、限位感应器、计时器和流量监测单元。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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