CN112859759A - 一种智能制造*** - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种智能制造***，包括：示范线现场层、网络传输与云服务层以及展示终端层；示范线现场层包括产品生产线和信息采集子***，产品生产线用于生产产品，信息采集子***用于采集产品生产线的生产信息；网络传输与云服务层用于获取信息采集子***采集的生产信息并进行传输；展示终端层用于接收生产信息并进行展示。本发明实施例中，智能制造***基于工业互联网概念，实现生产过程的监控和查看，提高了制造业的智能化，尤其是在工业生产制造过程中，生产设备不能正常工作时，管理人员可以立即得到故障信息，提高产能；以及产品生产完成后遇到质量问题时，也能够及时排查到具体工步，提高产品良率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及制造业技术，尤其涉及一种智能制造***。
背景技术
工业制造简称制造业。在中国，加工业制造是指对制造资源按照市场要求，通过制造过程，转化为可供人们使用和利用的工业品与生活消费品的行业。目前，作为我国国民经济的支柱产业，制造业是我国经济增长的主导部门和经济转型的基础，作为经济社会发展的重要依托，制造业是我国城镇就业的主要渠道和国际竞争力的集中体现。
然而，目前在工业生产制造过程中，生产设备不能正常工作时，管理人员无法立即得到故障信息，影响产能；产品生产完成后遇到质量问题时，也无法排查到具体工步，影响产品良率。
发明内容
本发明实施例提供一种智能制造***，以解决现有技术产能、产率差的问题。
本发明实施例提供了一种智能制造***，包括：示范线现场层、网络传输与云服务层以及展示终端层；
所述示范线现场层包括产品生产线和信息采集子***，所述产品生产线用于生产产品，所述信息采集子***用于采集所述产品生产线的生产信息；
所述网络传输与云服务层用于获取所述信息采集子***采集的所述生产信息并进行传输；
所述展示终端层用于接收所述生产信息并进行展示。
进一步地，所述示范线现场层还包括控制子***和监控子***，所述控制子***用于控制所述产品生产线进行生产，所述监控子***用于监控所述产品生产线的生产；
所述信息采集子***用于通过所述控制子***采集所述产品生产线的生产数据，还用于通过所述监控子***采集所述产品生产线的生产现场的生产视频数据。
进一步地，所述监控子***包括多个监控设备。
进一步地，智能制造***还包括：数据库，所述数据库用于存储数据以使不同子***之间进行数据同步和传递。
进一步地，所述展示终端层包括：信息展示模块和虚拟生产模块；
所述信息展示模块用于展示所述生产数据和所述生产视频数据；
所述虚拟生产模块用于根据所述生产数据和所述生产视频数据形成虚拟生产线模型并进行虚拟生产。
进一步地，所述展示终端层还包括***管理与扩展模块；
所述***管理与扩展模块用于通过用户管理，进行使用者注册、登陆和权限管理。
本发明实施例中，示范线现场层、网络传输与云服务层以及展示终端层构成了智能制造***，其中，示范线现场层通过产品生产线进行实时生产以及通过信息采集子***进行生产信息实时采集，网络传输与云服务层用于实时网络传输生产信息，最终展示终端层进行展示。本发明实施例中，智能制造***基于工业互联网概念，基于互联网技术实现生产制造过程中的智能信息化，管理人员可以在展示终端层实时查看示范线现场层中产品生产线的生产信息，实现生产过程的监控和查看，解决现有技术中人工管理繁琐的缺陷，提高了制造业的智能化。尤其是在工业生产制造过程中，生产设备不能正常工作时，管理人员可以立即得到故障信息，提高产能；以及产品生产完成后遇到质量问题时，也能够及时排查到具体工步，提高产品良率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种智能制造***的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种智能制造***的示意图；
图3是本发明实施例提供的一种智能制造***的示意图；
图4是本发明实施例中信息采集与传输模块的信息采集流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1所示，为本发明实施例提供的一种智能制造***的示意图。本实施例提供的智能制造***可基于工业互联网技术用于制造各种产品，如洗衣机、冰箱等电器产品，还能够基于工业互联网技术用于制造各种模型、纪念品以及具有简单功能的小产品。
本实施例提供的智能制造***包括：示范线现场层1、网络传输与云服务层2以及展示终端层3；示范线现场层1包括产品生产线1a和信息采集子***1b，产品生产线1a用于生产产品，信息采集子***1b用于采集产品生产线1a的生产信息；网络传输与云服务层2用于获取信息采集子***1b采集的生产信息并进行传输；展示终端层3用于接收生产信息并进行展示。
本实施例中，示范线现场层1中的示范线具体是指智能制造***的产品生产线1a，示范线现场层1中的现场具体是指产品生产线1a的生产现场。示范线现场层1包括产品生产线1a及其相应生产结构，产品生产线1a用于生产产品。可选该产品生产线1a可以是生产洗衣机、冰箱、汽车等大型产品的生产线，也可以是生产纪念品、玩具等小型产品的生产线，还可以是用于示范产品生产过程的示范类生产线。
示范线现场层1还包括信息采集子***1b，信息采集子***1b用于采集产品生产线1a的生产信息。产品生产线1a生产产品，信息采集子***1b实时采集产品生产线1a的生产信息，该生产信息包括产品生产线1a中各个生产组件的运行状态、运行参数等各项数据，例如双臂机器人的运行状态和参数等，该生产信息还包括产品生产线1a中产品的生产状态和生产参数等各项数据，例如产品生产完成后的成品的各项参数。可以理解，信息采集子***1b可以基本获取产品生产线1a的各项数据，在此不再一一示例说明。可选生产信息包括产品生产线1a中各个生产组件的工作信息，如状态信息、故障信息等；还可选生产信息包括成品的质量信息等。示范线现场层1通过互联网技术实现生产和生产信息采集。
本实施例中，网络传输与云服务层2用于获取信息采集子***1b采集的生产信息并进行传输。具体的，信息采集子***1b实时采集产品生产线1a的生产信息并上传至数据库中，网络传输与云服务层2从数据库中获取信息采集子***1b存储的生产信息。可以理解，信息采集子***1b在数据库中存储的生产信息可以是分类存储，例如按照时间日期进行存储，如一个星期内的生产信息存储在一起，逾期视频按照月份分类存储，便于网络传输与云服务层2进行分类查询和数据提取。可以理解，网络传输与云服务层2将示范线现场层1的生产信息通过网络云传输至展示终端层3，传输方式保证了生产信息数据的传输安全性高和实时性高。可以理解，网络传输与云服务层2包括云服务器或云盘等网络服务器。网络传输与云服务层2基于互联网技术进行生产信息传输。
本实施例中，展示终端层3用于接收生产信息并进行展示。具体的，示范线现场层1生产产品并同时采集产品生产线1a的各项生产信息；网络传输与云服务层2提取产品生产线1a的生产信息并输出至展示终端层3；展示终端层3展示相关产品的生产信息。可以理解，展示终端层3可以在示范线现场层1实时生产的同时，实时在终端上展示示范线现场层1的生产信息，实现了生产信息的实时展示和查看。可以理解，展示终端层3包括展示终端和相应辅助展示设备，如展示终端为移动终端等等。具体的，展示终端层3展示生产信息，管理人员可通过生产信息，查询到生产设备是否正常工作，并在生产设备不能正常工作时根据生产信息可立即得到故障信息；管理人员还可以通过生产信息，查询产品生产完成后是否出现质量问题，若出现可通过查看历史生产信息排查问题工步；等等。展示终端层3基于互联网技术进行生产信息展示。
可选的，示范线现场层1实现了产品生产以及实时信号采集、信息***MES数据采集和现场监控数据采集等生产信息的采集，并通过时序数据库存储实时信号和信息***数据，通过网络存储高清视频数据。
可选的，网络传输与云服务层2中构建了VPN网络，能够提高数据传输的安全性，还通过UPD和TCP结合，提高数据传输的实时性和完整性。具体的，可选网络传输与云服务层2包括云服务器，云服务器上部署web服务，如此可降低服务器对数据传输管理的难度，提高智能制造***中数据传输的安全性，同时能够更好的适配其他云平台。或者，网络传输与云服务层2还可以借助萤石云服务，降低监控设备接入难度，方便进行监控***管理，同时由于萤石云配置弹性变化，能够更好地应对大并发访问。
可选的，展示终端层3为展示大屏、普通电脑或移动终端，其中基于互联网技术，用户可以通过展示终端层3中的浏览器实现对终端中数字双胞胎平台的访问，同时展示终端层3还可以借助所在场景中NVD硬解码设备提高其生产信息尤其是视频数据的解码速度和清晰度。
本实施例中，示范线现场层、网络传输与云服务层以及展示终端层构成了智能制造***，其中，示范线现场层通过产品生产线进行实时生产以及通过信息采集子***进行生产信息实时采集，网络传输与云服务层用于实时网络传输生产信息，最终展示终端层进行展示。本实施例中，智能制造***基于工业互联网概念，基于互联网技术实现生产制造过程中的智能信息化，管理人员可以在展示终端层实时查看示范线现场层中产品生产线的生产信息，实现生产过程的监控和查看，解决现有技术中人工管理繁琐的缺陷，提高了制造业的智能化。尤其是在工业生产制造过程中，生产设备不能正常工作时，管理人员可以立即得到故障信息，提高产能；以及产品生产完成后遇到质量问题时，也能够及时排查到具体工步，提高产品良率。
示例性的，在上述技术方案的基础上，如图2所示可选示范线现场层1还包括控制子***1c和监控子***1d，控制子***1c用于控制产品生产线1a进行生产，监控子***1d用于监控产品生产线1a的生产；信息采集子***1b用于通过控制子***1c采集产品生产线1a的生产数据，还用于通过监控子***1d采集产品生产线1a的生产现场的生产视频数据。可选监控子***1d包括多个监控设备。
本实施例中，示范线现场层1用于实现产品生产以及信号采集。具体的，产品生产线1a实现产品生产；控制子***1c控制产品生产线1a进行产品生产；监控子***1d进行生产现场监控视频采集；信息采集子***1b进行实时信号采集、信息***数据采集和现场监控视频采集。可选的，信息采集子***1b可以实时通过控制子***1c采集产品生产线1a的生产数据，信息采集子***1b还集成有信息管理模块MES以采集产品生产线1a的信息***管理数据，信息采集子模块1b还与监控子***1d连接以获取产品生产线1a的生产视频数据。信息采集子***1b将采集的产品生产线1a的实时数据等信息和MES数据等信息存放在时序数据库中，以及信息采集子***1b还通过监控子***1d获取其采集的高清生产视频数据并存储在数据库中。
可以理解，监控子***1d包括多个监控设备，可选监控设备为联网的监控摄像头，分布在产品生产线1a的各个亮点工位和重要工序位置，以便于监控产品生产线1a的生产过程。
可选的，智能制造***还包括：数据库，数据库用于存储数据以使不同子***之间进行数据同步和传递。
已知信息采集子***1b将生产信息通过网络传输与云服务层2传输至展示终端层3，在此智能制造***还包括数据库。信息采集子***1b具体是将生产信息传输至数据库中，然后网络传输与云服务层2从数据库中提取生产信息并传输至展示终端层3进行展示。优选数据库为依托于云服务器的数据库。存储在数据库中的数据可以分类存储，如按照时间日期分类存储，以便于网络传输与云服务层2提取数据。
如图2所示可选的展示终端层3包括：信息展示模块3a和虚拟生产模块3b；信息展示模块3a用于展示生产数据和生产视频数据；虚拟生产模块3b用于根据生产数据和生产视频数据形成虚拟生产线模型并进行虚拟生产。
本实施例中，展示终端层3可以直接对生产数据进行展示，以便于管理人员根据生产数据判断产品生产线1a及其生产的产品的状态，例如排查产品设备的工作状态、异常工作状态下产品设备的故障信息、产品的完成度、产品完成后存在质量问题时对问题工序进行排查，等等。
本实施例中，展示终端层3不仅可以直接对生产数据进行展示，还能够根据生成数据和生产视频数据在展示终端上建立与示范线现场层1的产品生产线1a完全对应的虚拟生产线模型。展示终端层3上的虚拟生产线模型由展示终端3接收的生产数据和生产视频数据进行驱动。具体的，示范线现场层1的产品生产线1a实时运行，信息采集子***1b实时采集的生产数据和生产视频数据等生产信息通过网络传输与云服务层2传输至展示终端层3，展示终端层3的展示终端上的虚拟生产线模型同步运行，基于互联网技术，展示终端层3的虚拟生产线模型实现与示范线现场层1的产品生产线1a的延迟同步运行并模拟生产过程，实现了虚实融合的生产。管理人员通过展示终端层3可以查询产品生产线1a的生产信息，还能够查看产品生产线1a的虚拟生产过程和工序。由此，实现了实时监控。
可选的，展示终端层3还包括***管理与扩展模块3c；***管理与扩展模块3c用于通过用户管理，进行使用者注册、登陆和权限管理。***管理与扩展模块3c的作用在于可以增加***安全性，避免外部其他人员对***的修改和查看，保障产品内容的安全性和稳定性。
示例性的，在上述技术方案的基础上，如图3所示可选智能制造***是示范线数字双胞胎可视化虚拟展示***。需要说明的是，上述实施例是从信息传输流程上对智能制造***的划分和简述。本实施例中，主要从功能架构上简述数字双胞胎可视化虚拟展示***，其功能架构主要分为四个核心模块，分别为信号采集与传输模块101、视频监控***102、Web集成展示***103以及***管理与扩展104，还包括数字双胞胎展示平台105。可选数字双胞胎展示平台105为移动终端、显示大屏或计算机显示终端。
对于信号采集与传输模块101，在数字双胞胎展示平台105中，虚拟产品生产线的运动和信息界面显示的内容，均是由示范线现场层实时的控制信号和信息***(MES)数据动态驱动，即示范线现场层的生产信息驱动虚拟产品生产线工作。为实现数字双生(虚实结合)的数字双胞胎展示平台，信号采集与传输模块101将示范线现场层的有关于生产的信号和信息数据，实时、完整和安全的传送到展示现场和展示终端。具体的，信号采集与传输模块101的功能包括：对产品生产线的实时信号进行采集，还对产品生产线的信息***数据进行采集，再对采集的大数据进行存储和数据传输，其中，实时信号为产品生产线的实时生产相关信号，信息***数据也称为信息数据具体是指监控产品生产线的信息***的相关数据。
如图4所示为信号采集与传输模块101的信号和信息数据采集流程图。
信号采集与传输模块101主要通过OPC-UA技术进行实时信号采集，具体的通过采用国际标准的OPC接口作为信息传输的基本途径，以实现数字双胞胎展示平台和示范线现场层之间的有效数据传输。其中，OPC-UA(Unified Architecture，统一架构)是新一代的工业标准，通过提供一个完整的、安全的和可靠的跨平台的架构，以获取实时和历史数据的时间。
信号采集与传输模块101主要通过Web service和共享数据库的方式进行信息***数据采集，以此实现不同***之间数据的同步和传递。
此外，为适应较高频率采集实时信号和信息***数据，信号采集与传输模块101主要采用分布式的、面向列的开源时序数据库Hbase进行数据存储。数字双胞胎展示平台的业务数据采用了开源的关系型数据库MySQL进行数据存储。
为提高数据传输的效率和准确性，信号采集与传输模块101主要采用UDP和TCP相结合的数据传输方式进行数据传输。为提高网络传输安全，对传输内容采用AES加密，并建立VPN虚拟链路。
可以理解，以上仅是具体示例。信号采集与传输模块101的信号与信息数据采集的标准、协议和方式并不限于此，以及信号采集与传输模块101的数据存储和传输的方式也不限于此。
对于视频监控***102，其为基于Web的视频监控***，能够为数字双胞胎展示平台提供示范线现场层的实时状态的画面，如此，通过示范线现场层的产品生产线与数字双胞胎展示平台的虚拟产品生产线进行同步对比，实现生产管理者能够不受地域限制，实时在展示终端上全面掌握示范线状态，同时也为企业宣传和未来教育平台建设提供基础和数据资源。其具体划分为四部分，分别为监控设备布置、监控视频传输、视频存储和设备远程控制。
可选，示范线现场部署有多个500万像素级别以上的网络摄像头，可选通过枪机摄像头监控亮点工位，通过球机摄像头监控整个生产线。示范线现场还可部署NVR网络视频刻录机，借助示范线现场的千兆级别的局域网，实现对示范线现场的生产视频的高清记录。
同时，通过云视频服务器，实现对多地监控摄像头接入网络，同时为多人同时在线观看提供支持。可选云视频服务器为萤石云视频服务器，借助萤石云视频服务器丰富的外部接口，可以为计算机终端、移动端APP、各种展示平台和流媒体平台提供视频资源。
此外，监控视频可以进行分布式存储。示范线现场的NVR网络视频刻录机中可以存储最近1至3个月的视频数据，逾期视频转存至网络云盘；萤石云视频服务器中可以存储最近七日的视频数据，用于近期视频回放；网络云服务器内可以放置一段完整工艺过程的视频，用于示范线现场断网或者停机时使用；展示终端层的展示终端中可以存放最近三日的视频数据和一段完整工艺过程的视频，用于示范线现场断网或者停机时使用。
基于web开发，示范线现场监控产品生产线的控制子***，以实现监控产品生产线的设备启动、停止和云台控制等。
对于Web集成展示***103，是基于web的数字双胞胎展示***，部署在高性能云服务器中，能够在没有公网IP的情况下，进行域名关联，无需借助VPN实现远程登陆和展示，同时也能够适配各个厂商的平台和后期扩展。数字双胞胎展示平台采用B/S(Browser/Server，浏览器/服务器)结构。其具体划分为四部分，分别为云服务器布置、虚拟环境建立、UI界面设计和人机交互。
基于当下最流行的Unity 3D引擎，进行WEBGL版三维虚拟环境建立。WEBGL中包含虚拟产品生产线的实时运动和信息***界面的展示，并且通过带有WEBGL的网页，可以使虚拟产品生产线在普通配置计算机上流畅运行。
基于html5、css3、echarts、Photoshop等网页前端技术，实现web界面设计和开发。如此，不仅能够展示示范线现场层的实时和历史数据，也能展示cosmoPlat平台能力。
在网页和WEBGL中，可以进行人机交互操作。具体的人机交互操作包括：三维漫游，视角切换，信息界面弹出，网页中不同元素之间的切换，不同网页间的切换等等。
对于***管理与扩展模块104，可以通过用户管理，进行使用者注册、登陆、修改密码和权限管理，提高数字双胞胎展示平台的推广性和安全性。通过虚拟产品生产线的虚实结合方式，实现对示范线产能分析和挖掘，提高示范线生产线设计质量。还能够进行平台的扩展性，主要体现在可以进行深度的开发，也能够和其他云服务进行融合，实现平台负载均衡、高并发和响应及时，也能够适配各个厂商的Cosmoplat平台。
本实施例基于智能制造工业互联网平台领域，提供了使用虚实融合技术的智能制造示范线可视化展示***，主要提供了智能制造***的整体控制流程和***的布局界面设计。
本实施例中，通过采集智能制造示范线实时的生产、设备、用户等数据和示范线实时监控视频，在展示终端构建示范线数字双胞胎模型，搭建示范线虚实结合展示***。整体***的架构稳定高效，信息展示全面，数据传输安全，实时性高，仿真模型展示兼容性强，界面设计简洁明了，有效提升了智能制造生产过程管控力的用户体验。
本实施例中，智能制造***包括示范线现场层的产品生产线以及展示终端层的虚拟产品生产线。在此虚拟产品生产线和实际的产品生产线可以理解为是基于示范线现场层的实际场景的双胞胎生产线，具体的，智能制造***可以理解为是通过监控子***构建具备实时三维监控和监控视频展示，以及通过展示终端层构建具备信息展示和工艺仿真功能的示范线数字双胞胎可视化平台虚拟展示***，能够达到虚实融合的展示和交互示范线的效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (6)
1.一种智能制造***，其特征在于，包括：示范线现场层、网络传输与云服务层以及展示终端层；
所述示范线现场层包括产品生产线和信息采集子***，所述产品生产线用于生产产品，所述信息采集子***用于采集所述产品生产线的生产信息；
所述网络传输与云服务层用于获取所述信息采集子***采集的所述生产信息并进行传输；
所述展示终端层用于接收所述生产信息并进行展示。
2.根据权利要求1所述的智能制造***，其特征在于，所述示范线现场层还包括控制子***和监控子***，所述控制子***用于控制所述产品生产线进行生产，所述监控子***用于监控所述产品生产线的生产；
所述信息采集子***用于通过所述控制子***采集所述产品生产线的生产数据，还用于通过所述监控子***采集所述产品生产线的生产现场的生产视频数据。
3.根据权利要求2所述的智能制造***，其特征在于，所述监控子***包括多个监控设备。
4.根据权利要求2所述的智能制造***，其特征在于，还包括：数据库，所述数据库用于存储数据以使不同子***之间进行数据同步和传递。
5.根据权利要求2所述的智能制造***，其特征在于，所述展示终端层包括：信息展示模块和虚拟生产模块；
所述信息展示模块用于展示所述生产数据和所述生产视频数据；
所述虚拟生产模块用于根据所述生产数据和所述生产视频数据形成虚拟生产线模型并进行虚拟生产。
6.根据权利要求1所述的智能制造***，其特征在于，所述展示终端层还包括***管理与扩展模块；
所述***管理与扩展模块用于通过用户管理，进行使用者注册、登陆和权限管理。
Priority Applications (4)
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