虚拟电子智能制造工厂控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种虚拟电子智能制造工厂控制系统及其控制方法，系统包括产品定制系统、企业管理系统、车间管理系统、专家智能系统、质量控制专家系统、电子VR虚拟制造工厂以及将前述系统相互通信连接的互联网。本发明专利技术的系统和方法具有一定的智能性、通用性、简便性和可靠性，提供一个全新的可行的实现基于工业4.0的虚拟电子智能制造工厂的方法。适用于电子生产企业升级创新和高校职校培训教学。

Control System and Control Method of Virtual Electronic Intelligent Manufacturing Plant

The invention discloses a virtual electronic intelligent manufacturing plant control system and its control method. The system includes product customization system, enterprise management system, workshop management system, expert intelligence system, quality control expert system, electronic VR virtual manufacturing plant and the Internet connecting the above systems with each other. The system and method of the invention have certain intelligence, versatility, simplicity and reliability, and provide a new and feasible method for realizing virtual electronic intelligent manufacturing factory based on industry 4.0. It is suitable for the upgrading and innovation of electronic manufacturing enterprises and the training and teaching of Higher Vocational schools.

【技术实现步骤摘要】
虚拟电子智能制造工厂控制系统及其控制方法
本专利技术涉及一种虚拟电子智能制造工厂控制系统及其控制方法。
技术介绍
近年来，制造业已重新成为全球经济竞争的制高点，全世界都在思考如何应对新一轮工业革命。老牌制造业强国纷纷从国家战略高度提出未来发展的纲要，如德国“工业4.0”、美国“工业互联网”、日本“科技工业联盟”、英国“工业2050战略”等。我国于2015年5月也推出了《中国制造2025》发展战略。工业4.0的发展特征：工业1.0：机械化(设备与工具，少品种少批量)；工业2.0：电气化(流水线，少品种大批量)；工业3.0：自动化(电脑控制，多品种大批量)；工业4.0：智造化(自动化+物联化+信息化+智能化+协同化，多品种少批量)。电子工业4.0是为适应多品种少批量生产方式而横空出世的高新技术，是一个复杂的系统工程，主要包括：电子智能制造生产线、互联网+产品定制系统、VR虚拟仿真系统、工业物联网、生产与企业管理信息化和大数据云计算系统。实现主要步骤为：第一步自动化、第二步信息化、第三步互联化、第四步智能化。国外对工业4.0及相关技术的研发己进入应用阶段，主要集中在机械和汽车制造等，真正实现电子工业4.0的只有西门子成都工厂等少数企业。国内的电子工业4.0及相关技术的研发主要来自大型企业，如华为、中兴、海尔、格力、美的等企业均进行数字信息化EMS(ElectronicManufacturingSystem)的改造和物流工业物联网的更新，电子工业4.0个性化定制智能制造系统仍没有突破。国内高校和研究所对电子工业4.0及相关技术的研发还仅局限于工业4.0体系结构、智能控制理论和大数据云计算等上，还没有进入应用阶段。智能制造工厂是工业4.0的核心，国外已研制出机械和汽车的工业4.0个性化定制智能制造系统，但电子工业还没有。因电子产品千变万化，PCB设计的产品不一定符合大批量生产的要求，电子生产线及工业机器人的种类繁多且自动化程度高，电子智能制造工厂艰难形成统一标准化的制造工艺和运行流程。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种虚拟电子智能制造工厂控制系统及其控制方法。实现本专利技术目的的技术方案是虚拟电子智能制造工厂控制系统，包括产品定制系统、企业管理系统、车间管理系统、专家智能系统、质量控制专家系统、电子VR虚拟制造工厂以及将前述系统相互通信连接的互联网；所述产品定制系统，用于接收用户定制产品的PCB设计文档，再通过电子产品PCB设计分析算法自动分析定制产品的PCB设计的可制造性和制造工艺复杂性，完成定制产品的销售定单和物料单；所述企业管理系统，用于根据定制产品的销售定单和物料单，完成制定工厂级的销售、财务、物流计划；所述专家智能系统，包括产品制造工艺智能设计系统和设备智能编程系统，用于完成定制产品的制造工艺的智能设计和制造设备的智能编程，采用决策树算法自动确定定制产品的制造工艺流程和工艺参数，进行虚拟仿真验证，并输出包含定制产品的制造工艺流程和工艺参数的工艺文件；所述车间管理系统，用于根据企业管理系统制定的计划和工艺文件，完成制定车间级的产量、工艺流程、物流、质量、看板、监控计划；所述电子VR虚拟制造工厂，用于根据工艺文件、企业管理系统制定的计划和车间管理系统制定的计划，漫游找到每个工序设备，完成所选择的工序设备的交互操作，包括：生产准备、生产运行和生产故障处理；所述质量控制专家系统，用于接收电子VR虚拟制造工厂反馈的生产运行数据和生产故障处理数据，并生成质量文件传输给车间管理系统。步骤一：所述产品定制系统接收用户定制产品的PCB设计文档，再通过电子产品PCB设计分析算法自动分析定制产品的PCB设计的可制造性和制造工艺复杂性，完成定制产品的销售定单和物料单；步骤二：所述企业管理系统根据定制产品的销售定单和物料单，完成制定工厂级的销售、财务、物流计划；步骤三：所述专家智能系统完成定制产品的制造工艺的智能设计和制造设备的智能编程，采用决策树算法自动确定定制产品的制造工艺流程和工艺参数，进行虚拟仿真验证，并输出包含定制产品的制造工艺流程和工艺参数的工艺文件；步骤四：所述车间管理系统根据企业管理系统制定的计划和工艺文件，完成制定车间级的产量、工艺流程、物流、质量、看板、监控计划；步骤五：所述电子VR虚拟制造工厂根据工艺文件、企业管理系统制定的计划和车间管理系统制定的计划，漫游找到每个工序设备，完成所选择的工序设备的交互操作，包括：生产准备、生产运行和生产故障处理；步骤六：所述质量控制专家系统接收电子VR虚拟制造工厂反馈的生产运行数据和生产故障处理数据，并生成质量文件传输给车间管理系统，再反馈给企业管理系统。所述步骤一中，通过电子产品PCB设计分析算法自动分析定制产品的PCB设计的可制造性和制造工艺复杂性：先根据企业标准设定所述的PCB设计的物理和结构参数的特征规则值，然后所述的电子产品PCB设计分析算法自动分析定制产品所有PCB设计的物理和结构参数是否符合特征规则值的要求；所述的PCB设计的物理和结构参数包括：焊盘间最小间距(CX，CY)、焊盘与过孔最小间距(FX，FY)、焊盘与通孔最小间距(IX，IY)、标号与PCB板边缘最小间距(KX，KY)、定位孔与PCB板边缘最小间距(NX，NY)。所述焊盘间最小间距焊盘与过孔最小间距焊盘与通孔最小间距标号与PCB板边缘最小间距定位孔与PCB板边缘最小间距其中，(Aix，Aiy)为第i个焊盘的中心坐标，(Bix，Biy)为第i个焊盘的焊盘尺寸，(Dix，Diy)为第i个过孔的中心坐标，(Фid)为第i个过孔的直径，(Gix，Giy)为第i个通孔的中心坐标，(Фig)为第i个通孔的直径，标号中心坐标(Jix，Jiy)为第i个标号的中心坐标，(Фij)为第i个标号的直径，(Px，Py)为PCB板尺寸，(Mix，Miy)为第i个定位孔的中心坐标，标号尺寸(Фim)为第i个定位孔的直径。所述专家智能系统包括产品制造工艺智能设计系统和设备智能编程系统；所述产品制造工艺智能设计系统采用决策树算法自动确定定制产品的制造工艺流程和工艺参数，并通过虚拟仿真系统进行验证。所述产品制造工艺智能设计系统的方法为：先基于组装工艺类型和主次芯片类型，建立工艺专家规则库；再根据定制产品的组装工艺类型和主次芯片类型，采用决策树算法自动确定定制产品的制造工艺流程的每个工序和相应设备，并且3D动画仿真演示所设计的工艺流程，验证工艺流程的正确性和合理性；最后自动优化设置制造工艺流程的每个工序的工艺参数。所述组装工艺类型包括：FC手机像机、BGA电脑、QFP家电、BGA/QFP工控、BGA/QFN汽车电子、SOP家电、PoP手机通信产品、MCM军工；所述主次芯片类型包括：FC、BGA、QFP、QFP、QFN、SOP、PoP、MCM、CHIP；所述工艺专家规则库包括：典型组装工艺类型的工艺流程规则、VR虚拟制造工厂的生产线配置规则、典型组装工艺类型的主次芯片类型的工艺参数规则；所述决策树算法为：利用树的形式，按照组装工艺类型和主次芯片类型的特征，根据特征划分子树，按照子树特征查找，直到滿足度为1时停止查找特征，并调用工艺专家规则库中的规则参数；函数为：其中，D为定制产品的组装工艺类型和主次芯片类型，A为定义的组装工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.虚拟电子智能制造工厂控制系统，其特征在于：包括产品定制系统、企业管理系统、车间管理系统、专家智能系统、质量控制专家系统、电子VR虚拟制造工厂以及将前述系统相互通信连接的互联网；所述产品定制系统，用于接收用户定制产品的PCB设计文档，再通过电子产品PCB设计分析算法自动分析定制产品的PCB设计的可制造性和制造工艺复杂性，完成定制产品的销售定单和物料单；所述企业管理系统，用于根据定制产品的销售定单和物料单，完成制定工厂级的销售、财务、物流计划；所述专家智能系统，包括产品制造工艺智能设计系统和设备智能编程系统，用于完成定制产品的制造工艺的智能设计和制造设备的智能编程，采用决策树算法自动确定定制产品的制造工艺流程和工艺参数，进行虚拟仿真验证，并输出包含定制产品的制造工艺流程和工艺参数的工艺文件；所述车间管理系统，用于根据企业管理系统制定的计划和工艺文件，完成制定车间级的产量、工艺流程、物流、质量、看板、监控计划；所述电子VR虚拟制造工厂，用于根据工艺文件、企业管理系统制定的计划和车间管理系统制定的计划，漫游找到每个工序设备，完成所选择的工序设备的交互操作，包括：生产准备、生产运行和生产故障处理；所述质量控制专家系统，用于接收电子VR虚拟制造工厂反馈的生产运行数据和生产故障处理数据，并生成质量文件传输给车间管理系统。...

【技术特征摘要】
1.虚拟电子智能制造工厂控制系统，其特征在于：包括产品定制系统、企业管理系统、车间管理系统、专家智能系统、质量控制专家系统、电子VR虚拟制造工厂以及将前述系统相互通信连接的互联网；所述产品定制系统，用于接收用户定制产品的PCB设计文档，再通过电子产品PCB设计分析算法自动分析定制产品的PCB设计的可制造性和制造工艺复杂性，完成定制产品的销售定单和物料单；所述企业管理系统，用于根据定制产品的销售定单和物料单，完成制定工厂级的销售、财务、物流计划；所述专家智能系统，包括产品制造工艺智能设计系统和设备智能编程系统，用于完成定制产品的制造工艺的智能设计和制造设备的智能编程，采用决策树算法自动确定定制产品的制造工艺流程和工艺参数，进行虚拟仿真验证，并输出包含定制产品的制造工艺流程和工艺参数的工艺文件；所述车间管理系统，用于根据企业管理系统制定的计划和工艺文件，完成制定车间级的产量、工艺流程、物流、质量、看板、监控计划；所述电子VR虚拟制造工厂，用于根据工艺文件、企业管理系统制定的计划和车间管理系统制定的计划，漫游找到每个工序设备，完成所选择的工序设备的交互操作，包括：生产准备、生产运行和生产故障处理；所述质量控制专家系统，用于接收电子VR虚拟制造工厂反馈的生产运行数据和生产故障处理数据，并生成质量文件传输给车间管理系统。2.根据权利要求1所述的虚拟电子智能制造工厂控制系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：所述产品定制系统接收用户定制产品的PCB设计文档，再通过电子产品PCB设计分析算法自动分析定制产品的PCB设计的可制造性和制造工艺复杂性，完成定制产品的销售定单和物料单；步骤二：所述企业管理系统根据定制产品的销售定单和物料单，完成制定工厂级的销售、财务、物流计划；步骤三：所述专家智能系统完成定制产品的制造工艺的智能设计和制造设备的智能编程，采用决策树算法自动确定定制产品的制造工艺流程和工艺参数，进行虚拟仿真验证，并输出包含定制产品的制造工艺流程和工艺参数的工艺文件；步骤四：所述车间管理系统根据企业管理系统制定的计划和工艺文件，完成制定车间级的产量、工艺流程、物流、质量、看板、监控计划；步骤五：所述电子VR虚拟制造工厂根据工艺文件、企业管理系统制定的计划和车间管理系统制定的计划，漫游找到每个工序设备，完成所选择的工序设备的交互操作，包括：生产准备、生产运行和生产故障处理；步骤六：所述质量控制专家系统接收电子VR虚拟制造工厂反馈的生产运行数据和生产故障处理数据，并生成质量文件传输给车间管理系统，再反馈给企业管理系统。3.根据权利要求2所述的虚拟电子智能制造工厂控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤一中，通过电子产品PCB设计分析算法自动分析定制产品的PCB设计的可制造性和制造工艺复杂性：先根据企业标准设定所述的PCB设计的物理和结构参数的特征规则值，然后所述的电子产品PCB设计分析算法自动分析定制产品所有PCB设计的物理和结构参数是否符合特征规则值的要求；所述的PCB设计的物理和结构参数包括：焊盘间最小间距(CX，CY)、焊盘与过孔最小间距(FX，FY)、焊盘与通孔最小间距(IX，IY)、标号与PCB板边缘最小间距(KX，KY)、定位孔与PCB板边缘最小间距(NX，NY)。4.根据权利要求3所述的虚拟电子智能制造工厂控制系统的控制方法，其特征在于：所述焊盘间最小间距焊盘与过孔最小间距焊盘与通孔最小间距标号与PCB板边缘最小间距定位孔与PCB板边缘最小间距其中，(Aix，Aiy)为第i个焊盘的中心坐标，(Bix，Biy)为第i个焊盘的焊盘尺寸，(Dix，Diy)为第i个过孔的中心坐标，(Фid)为第i个过孔的直径，(Gix，Giy)为第i个通孔的中心坐标，(Фig)为第i个通孔的直径，标号中心坐标(Jix，Jiy)为第i个标号的中心坐标，(Фij)为第i个标号的直径，(Px，Py)为PCB板尺寸，(Mix，Miy)为第i个定位孔的中心坐标，标号尺寸(Фim)为第i个定位孔的直径。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙绪明，闫明，李巍俊，黄昊，龙震，詹明涛，曹宏耀，董健腾，胡少华，吕文强，刘习尧，郭凌飞，
申请(专利权)人：常州奥施特信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32