基于多工件并行生产的离散型柔性机加生产线控制方法技术

本发明专利技术涉及离散型柔性机加生产线并行控制领域，提供一种基于多工件并行生产的离散型柔性机加生产线控制方法。包括以下步骤：针对单个工件的生产线，构建单工件生产工序流程控制方法；根据每一个工件的单工件生产工序流程控制方法，构建多工件并行生产线控制方法，实现多工件并行生产的生产需求。生产线的生产设备呈一字型平行排布，分列在地轨两侧，地轨上载有两个六轴机器人R1和R2，负责工件生产过程中的搬运操作，完成工件在不同生产设备上的上料和下料。本发明专利技术采用本方法进行多工件的生产排产和实际运行，能够对生产线最大生产能力、生产设备利用率给出有效评估和分析，得出当前生产线的生产瓶颈因素，为进一步提高产线效率指出方向。指出方向。指出方向。

【技术实现步骤摘要】
基于多工件并行生产的离散型柔性机加生产线控制方法


[0001]本专利技术涉及离散型柔性机加生产线并行控制领域，提供一种基于多工件并行生产的离散型柔性机加生产线控制方法。

技术介绍

[0002]生产线涉及的生产设备包括：4台立式机床、1台三坐标机、1台清洗机、1个上料台、1个对接台、2个缓存台、2个立式扫码机、2个翻转台、2个异常出口、2个下料台，生产设备呈一字型平行排布，分列在地轨两侧，地轨上载有两个六轴机器人R1和R2，负责工件生产过程中的搬运操作，完成工件在不同生产设备上的上料和下料，如附图1所示。
[0003]由于R1和R2在同一个地轨上只能进行单向的往返运行，活动区域有限，分为“R1活动区”和“R2活动区”，彼此不能跨越区域搬运，所以生产设备的排布尽量采用对称分布，包括“缓存”、“扫码”、“翻转”、“机床”等。但是，涉及到的三坐标测量机和清洗机由于都仅有1台且占地面积较大，无法同时被两个机器人共用，分别放置于“R1活动区”和“R2活动区”。当需要进行三坐标测量和清洗机清洗时，采用中间的“公共区”进行三坐标测量和清洗机清洗的工件“对接”，实现工件交换，继续完成特定的处理操作。同时，为了使产线上料尽可能集中，也将“上料台”安排在“公共区”。R1和R2在“上料台”或者“对接台”进行取料、放料时，需要进行公共区域的判断、申请，执行结束后，立即离开“公共区”。
[0004]现有生产模式为人工操作，在离散的生产设备间，采用推车搬运和人工上下料的方式生产。生产设备分散，人工搬运劳动强度大；对于机床等精密设备的上料加工，装卡一致性差；生产过程中人工干预过多，产品质量难以有效保证；采用工艺流转卡片记录生产过程，无法对产品进行有效记录和实时追溯。企业生产面临着生产效率低，产品质量一致性差，劳动力成本投入过高，企业自动化信息化水平制约等的问题。

技术实现思路

[0005]生产线的控制涉及到工件的完整生产流程，而生产过程从工件上线到加工生产、再到产品下线，都需要自动化搬运和生产状态的判定。工件在生产过程中，机器人会存在空闲等待情况，此时可以进行其他工件的继续搬运，实现并行生产。为了使生产线尽可能提高效率、减小故障、缩减待机时长，增加智能产线的可控可观性，本专利技术提出了一种采用基于多工件并行生产的离散型柔性机加生产线控制方法。
[0006]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
[0007]基于多工件并行生产的离散型柔性机加生产线控制方法，包括以下步骤：
[0008]针对单个工件的生产线，构建单工件生产工序流程控制方法；
[0009]根据每一个工件的单工件生产工序流程控制方法，构建多工件并行生产线控制方法，实现多工件并行生产的生产需求。
[0010]所述构建单工件生产工序流程控制方法，包括以下步骤：
[0011]根据工序节点对工件的生产流程进行分割，分割为不同的生产工序，记为工序圆，
使用工序号对其进行标记，工序圆之间串行连接；
[0012]工序圆内部包含有多个生产工步，生产工步伴随着状态机进行着内部循环调度；
[0013]当单个工序圆完成时，进入下一工序，所有工序圆执行完毕后，产品下线；
[0014]当出现测量异常或识别错误发生时，将工件生产流程中断，通过异常出口将问题工件排出。
[0015]所述工序节点为两个相邻工序的衔接点。
[0016]所述工序圆内部包含有多个生产工步，生产工步伴随着状态机进行着内部循环调度，包括以下步骤：
[0017]a)采用状态机模式对工步的状态进行划分，分为等待、搬运、处理、完成四个状态；
[0018]b)当工件从上一工序进入到本工序时，为等待状态；
[0019]c)当搬运机器人空闲，且当前生产工步对应的生产设备也空闲时，即可执行本工件的搬运，即为搬运状态；
[0020]d)当工件搬运至生产单元且机器人撤回时，生产设备进行操作，即为处理状态；
[0021]e)当生产设备完成操作，搬运机器人空闲，且下一工步对应的生产设备也空闲时，再次进入搬运状态；
[0022]f)循环步骤b)到步骤e)，工件在搬运和处理状态下，不断完成对应的加工工步，最终完成所有工步，进入到完成状态，完成本工序圆的循环调度，即将流入下一工序。
[0023]所述构建多工件并行生产线控制方法，包括以下步骤：
[0024]根据生产设备工作时长，将生产设备分为耗时设备和非耗时设备，非耗时设备在工序圆内进行工作，耗时设备在工序节点处进行工作；
[0025]当耗时设备对某一工件进行处理时，搬运机器人处于空闲状态，此时，搬运机器人配合非耗时设备根据单工件生产工序流程控制方法对其他工件的工序圆进行处理，直至完成该工序圆的循环调度；
[0026]当出现多个工件调用同一机器人进行工序圆执行时，按照生产优先级进行调度，优先级低的工件暂时处于等待状态，待搬运机器人执行完高优先级的工序圆，再执行低优先级的工件调度。
[0027]所述耗时设备执行的任务包括：机床加工、三坐标测量、清洗机清洗。
[0028]所述非耗时设备执行的任务包括：缓存、扫码、翻转、对接、上料、下料。
[0029]本专利技术具有以下有益效果及优点：
[0030]1、本专利技术采用“工序圆”和“工序节点”重组工件生产流程，实现生产设备与搬运设备的自动运行，通过状态机和工序号，实时反映生产状态。
[0031]2、本专利技术在生产运行初期，即可实现对多工件机加生产的有效排产，通过合理调度多工件“工序圆”在生产时间轴上的分布，实现高效率并行生产。
[0032]3、本专利技术采用本方法进行多工件的生产排产和实际运行，能够得出当前生产线的生产瓶颈因素，为进一步提高产线效率指出方向。
[0033]4、本专利技术通过对在线工件数量和生产设备状态的统计分析，可以对生产线的生产能力以及生产设备的利用率进行有效评估和分析。
附图说明
[0034]图1为生产线设备分布、组成示意图；
[0035]图2为基于状态机的单工件生产工序流程示意图；
[0036]图3为多工件并行生产示意图；
[0037]图4为多工件并行生产时序图。
具体实施方式
[0038]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。
[0039]本方法依据工件的特定生产工艺，在自动化产线下，重新进行工件生产工序的划分。不同工序之间利用机加、测量、清洗等比较耗时的生产环节作为“工序节点”进行工序分割，分割为多个“工序圆”，重新组成完整的生产流程。“工序圆”内部采用状态机模式进行工件搬运和工件处理，通过按照特定“工序号”串联各“工序圆”，从而搭建起完整的单工件可观可控的生产工序流程，如附图2所示。
[0040]对于多工件的并行生产，可以将单工件比作“能量球”，生产设备和搬运设备比作“加工池”，增加目标对象(工件)的数量，即是在“加工池”内投入多个“能量球”，增加了生产控制调度的维度，如附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多工件并行生产的离散型柔性机加生产线控制方法，其特征在于，包括以下步骤：针对单个工件的生产线，构建单工件生产工序流程控制方法；根据每一个工件的单工件生产工序流程控制方法，构建多工件并行生产线控制方法，实现多工件并行生产的生产需求。2.根据权利要求1所述的基于多工件并行生产的离散型柔性机加生产线控制方法，其特征在于，所述构建单工件生产工序流程控制方法，包括以下步骤：根据工序节点对工件的生产流程进行分割，分割为不同的生产工序，记为工序圆，使用工序号对其进行标记，工序圆之间串行连接；工序圆内部包含有多个生产工步，生产工步伴随着状态机进行着内部循环调度；当单个工序圆完成时，进入下一工序，所有工序圆执行完毕后，产品下线；当出现测量异常或识别错误发生时，将工件生产流程中断，通过异常出口将问题工件排出。3.根据权利要求2所述的基于多工件并行生产的离散型柔性机加生产线控制方法，其特征在于，所述工序节点为两个相邻工序的衔接点。4.根据权利要求2所述的基于多工件并行生产的离散型柔性机加生产线控制方法，其特征在于，所述工序圆内部包含有多个生产工步，生产工步伴随着状态机进行着内部循环调度，包括以下步骤：a)采用状态机模式对工步的状态进行划分，分为等待、搬运、处理、完成四个状态；b)当工件从上一工序进入到本工序时，为等待状态；c)当搬运机器人空闲，且当前生产工步对应的生产设备也空闲时，即可执行本工件的搬运，即为搬运状态；d)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜劲松，杨旭，张清石，姜宇，宋亚丽，屈新河，孔令斌，李想，王伟，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：