基于OEE指标的柔性生产线的自组织制造技术

本发明专利技术公开了一种基于OEE指标的柔性生产线的自组织，包括软件和硬件两方面，其特征在于，软件方面，系统采集各工序状态，计算生产路径；硬件方面，工序装置交叉使用，实现硬件环境冗余；通过实时调整空桶供桶系统的供桶速度、实时分配包装生产线的生产任务和实时搭建重桶出桶系统的输送路径，制造执行系统调度多条生产线，实时统计各工序OEE指标，通过自组织方法，搭建出包装生产路径，建立一条产能最高的柔性生产线。

【技术实现步骤摘要】
基于OEE指标的柔性生产线的自组织
本专利技术属于电气自动化专业，化工包装行业，涉及一种基于OEE指标的柔性生产线的自组织。
技术介绍
现有技术下，化工厂包装车间多采用多条生产线提高生产效率。某条生产线的某个工序单元效率低或损坏会导致整条生产线产能降低，甚至停工。由于包装工序对生产线的硬件环境依赖性大，控制系统不能立刻做出调整，无法再组织一条具有相同工序的生产线，或将生产任务再次分摊至其他生产线，严重制约着包装车间的整体生产能力。
技术实现思路
针对现有技术存在的某条生产线的某个工序单元效率低或损坏会导致整条生产线产能降低的问题，本专利技术提供一种基于OEE指标的柔性生产线的自组织，制造执行系统调度多条生产线，实时统计各工序OEE指标，建立一条产能最高的柔性生产线。本专利技术具体内容如下。一种基于OEE指标的柔性生产线的自组织，包括软件和硬件两方面，其特征在于，软件方面，系统采集各工序状态，计算生产路径；硬件方面，工序装置交叉使用，实现硬件环境冗余；通过实时调整空桶供桶系统的供桶速度、实时分配包装生产线的生产任务和实时搭建重桶出桶系统的输送路径，制造执行系统调度多条生产线，实时统计各工序OEE指标，通过自组织方法，搭建出包装生产路径，实现柔性生产线。进一步地，所述实时调整空桶供桶系统的供桶速度，过程包括下述步骤，第一步，计算各条生产线的OEE指标、表现性；第二步，计算生产线理论表现性和实际表现性的差值；第三步，根据上述差值对空桶供桶系统的进桶时间间隔进行调整。进一步地，所述实时分配包装生产线的生产任务，过程包括下述步骤，第一步，计算各条生产线的可用率、质量指数；第二步，判断可用率或质量指数的数值；若可用率或质量指数小于某一预设值，将该条生产线的全部任务分配给其他生产线；若可用率或质量指数在合理范围内变化，将对每条生产线的任务进行再分配。进一步地，所述实时搭建重桶出桶系统的输送路径，过程包括下述步骤，第一步，计算重桶出桶系统各工序单元的可用率、表现性；第二步，根据可用率和表现性，实时搭建出一条速度最快的重桶出桶路径。进一步地，所述基于OEE指标的柔性生产线的自组织应用于钢桶的全自动包装生产线。进一步地，还需配备空桶供桶系统、包装生产系统、重桶出桶系统和实时采集数据。进一步地，所述空桶供桶系统利用一条供桶辊道对多条生产线进行空桶输送。进一步地，所述包装生产系统包括多条流水式生产线，按照生产能力对各条生产线的生产任务进行实时分配。进一步地，所述重桶出桶系统将多条包装生产线的产品进行汇集，统一输送到码垛复检单元，系统中输送辊道可交叉使用。进一步地，所述实时采集数据中，控制系统对空桶供桶系统、包装生产系统、重桶输送系统的信号数据进行实时采集，数据包括：物料管道压力、物料管道流速、包装生产线进桶光电信号、包装生产线出桶光电信号、包装生产线运行状态、重桶出桶系统运行状态、重桶出桶系统的出料速度。本专利技术具有以下优点：本专利技术的基于OEE指标的柔性生产线的自组织，制造执行系统调度多条生产线，实时统计各工序OEE指标，建立一条产能最高的柔性生产线。附图说明图1为车间设备布置；图2为包装生产路径；其中，1-包装生产路径1，2-包装生产路径2，3-包装生产路径3，4-包装生产路径4。具体实施方式下面通过具体实施方式并结合附图对本专利技术作进一步详细的描述。本专利技术实施所需条件如下。1.1）空桶供桶系统：空桶供桶系统利用一条供桶辊道对多条生产线进行空桶输送。1.2）包装生产系统：包装生产系统包括多条流水式生产线，按照生产能力对各条生产线的生产任务进行实时分配。本实施例中：1）空桶输送路径从下向上；2）空桶包装生产路径从右向左；3）重桶出桶路径从右向左；4）线1、线2、线3、线4分别代表4条包装生产路径。具体如下：空桶供桶系统包括A区、B区等2个供桶口，负责向A、B区输送空桶；包装生产系统包括A1、A2、A3、B1、B2、B3等6条生产线，负责向空桶内灌装化工物料；重桶出桶系统包括A区、B区、AB区交叉辊道等3个模块，负责将重桶输送至下游区域。1.3）重桶出桶系统重桶出桶系统将多条包装生产线的产品进行汇集，统一输送到码垛复检单元，系统中输送辊道可交叉使用。1.4）实时采集数据：控制系统对空桶供桶系统、包装生产系统、重桶输送系统的信号数据进行实时采集，数据包括：物料管道压力、物料管道流速、包装生产线进桶光电信号、包装生产线出桶光电信号、包装生产线运行状态、重桶出桶系统运行状态、重桶出桶系统的出料速度。根据图1所示，以本专利技术应用于200L钢桶的全自动包装生产线为例，该实施方案包括1个空桶供桶系统、6个包装生产系统和2个重桶出桶系统，产品依次经过：空桶供桶、包装生产和重桶出桶等3个流程，一条完整生产包括1条空桶供桶线、1条包装生产线和1条重桶出桶线，本专利提出的基于OEE指标的柔性生产线的自组织方法作用于整条生产线，统一调度各个工序单元。整条生产线运行时，不同工序单元的效率会变化，制造执行系统(MES)可以利用本专利提出的自组织方法，计算各个工序单元的OEE指标，统计出一条效率最高的空桶供桶线、一条产能最高的包装生产线、一条速度最快的重桶出桶线，共同组织出一条生产效率最优的柔性生产线。假设A1原计划运行时间T原计划运行时间=8h，A1班前计划停机时间T班前计划停机时间=20min，A1故障停机时间T故障停机时间=30min，A1设备调整时间T设备调整时间=30min，A1理论加工周期C理论加工周期=0.75min/桶，A1实际加工周期C实际加工周期=0.93min/桶，其他生产线实际加工周期与理论加工周期相等，表现性合理范围：0.55～0.869，每条生产线被分配800桶任务，依据上述参数，统计每个工序单元的OEE指标，计算公式如下：1、OEE指标=可用性×表现性×质量指数2、可用率=实际操作时间/计划工作时间3、表现性=实际产能/理论产能=可用率×(理论加工周期/实际加工周期)=(实际操作时间/实际加工周期)/(计划工作时间/理论加工周期)4、质量指数=良品/总产量(一)自组织方法作用于空桶供桶系统将某条生产线加工1件产品的全部用时定义为实际加工周期，分别是：TA1实际加工周期、TA2实际加工周期、TA3实际加工周期、TB1实际加工周期、TB2实际加工周期、TB3实际加工周期，实际加工周期介于最大理论加工周期TMax理论加工周期和最小理论加工周期TMin理论加工周期之间，统计某条生产线的各工序的完成用时，可得出该条生产线的实际加工周期。参照图1中的实时方案，计算每条生产线的表现性(OEE指标)，如果实际表现性与理论表现性的变化幅度大于0.1，则重新计算空桶供桶间隔，具体如下：A1计划运行时间：T计划运行时间=T原计划运行时间-T班前计划停机时间=8×60-20=460minA1实际操作时间：T实际操作时间=T计划运行时间-T故障停机时间-T设备调整时间=460-30-30=400minA1理论表现性：P理论表现性=(实际操作时间/理论加工周期)/(计划工作时间/理论加工周期)=实际操作时间/计划工作时间=400/460=0.869A1实际表现性：P实际表现性=(实际操作时间/实际加工周期)/(计划工作时间/理论加工周期)=(400/0.93)本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于OEE指标的柔性生产线的自组织，包括软件和硬件两方面，其特征在于，软件方面，系统采集各工序状态，计算生产路径；硬件方面，工序装置交叉使用，实现硬件环境冗余；通过实时调整空桶供桶系统的供桶速度、实时分配包装生产线的生产任务和实时搭建重桶出桶系统的输送路径，制造执行系统调度多条生产线，实时统计各工序OEE指标，通过自组织方法，搭建出包装生产路径，实现柔性生产线。

【技术特征摘要】
1.基于OEE指标的柔性生产线的自组织，包括软件和硬件两方面，其特征在于，软件方面，系统采集各工序状态，计算生产路径；硬件方面，工序装置交叉使用，实现硬件环境冗余；通过实时调整空桶供桶系统的供桶速度、实时分配包装生产线的生产任务和实时搭建重桶出桶系统的输送路径，制造执行系统调度多条生产线，实时统计各工序OEE指标，通过自组织方法，搭建出包装生产路径，实现柔性生产线。2.如权利要求1所述的基于OEE指标的柔性生产线的自组织，其特征在于，所述实时调整空桶供桶系统的供桶速度，过程包括下述步骤，第一步，计算各条生产线的OEE指标、表现性；第二步，计算生产线理论表现性和实际表现性的差值；第三步，根据上述差值对空桶供桶系统的进桶时间间隔进行调整。3.如权利要求1所述的基于OEE指标的柔性生产线的自组织，其特征在于，所述实时分配包装生产线的生产任务，过程包括下述步骤，第一步，计算各条生产线的可用率、质量指数；第二步，判断可用率或质量指数的数值；若可用率或质量指数小于某一预设值，将该条生产线的全部任务分配给其他生产线；若可用率或质量指数在合理范围内变化，将对每条生产线的任务进行再分配。4.如权利要求1所述的一种基于OEE指标的柔性生产线的自组织，其特征在于，所述实时搭建重桶出桶系统的输送路径，过程包括下述步骤，第一步，计算重桶出桶系统各工...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建民，邓坤，李光远，张宇航，
申请(专利权)人：长春北方化工灌装设备股份有限公司，长春蓝舟科技有限公司，长春知和智能包装设备有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22