先进制造模拟工厂的构建方法

摘要

本发明公开了一种先进制造模拟工厂的构建方法，包括模拟生产线的构建，信息工程系统的构建和总装暗灯系统的构建，本发明设计巧妙，合理，根据本发明说明书的先进制造模拟工厂的构建方法设立出的模拟工厂，可以有效的利用模拟模具对学生，工人进行生产线培训，起到既不阻碍生产线，又避免产品损坏的优势效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟生产线设备的设计方法，具体的说，是涉及到一种先进制造模拟工厂的构建方法。

背景技术

面对日益激烈的全球化经济竞争形势，工业发达国家迅速调整其科技政策，将先进制造技术视为提高产业竞争力和增强综合国力的根本保证，纷纷制定各自的制造技术发展计划。近年来，我国的制造业不断采用先进制造技术和先进制造管理理念，但与工业发达国家相比，仍然存在一个阶段性的整体上的差距，其发展趋势是：全球化、网络化、虚拟化、自动化、绿色化。同时，我国的研究机构和企业已经投入大量的资源进行先进制造的研究和应用，相对于研究和应用方面的热忱，国内尚未形成先进制造服务体系的整体概念，专业期刊上的有关论文非常少，从网络上可以搜索到的信息也非常稀缺。

目前企业和学校中，对一线工人进行培训，所采用的方式，均是采用金工实习，带学生入企业的方式进行实体培训，然后，由于实训学生对于操作流程和方式不是很熟练，因此容易造成工件和产品的损坏，也容易发生安全事故。因此，这就需要一种可靠性强，操作方便，便于实训用的产品或方法以解决上述问题。

而本公司于2012年申请了提名为一种模拟工厂的实用新型专利，其公开了一种模拟工厂，它是在一个建筑物内，包括有由隔离物分隔出的班组园地区域，物料存储发运区域，产品存储发运区域，综合质量评审的质量审计室和生产线等。该实用新型与采用现实工厂对职员培训相比，可以解决在实际生产工厂现场培训人员所造成培训成本高，存在安全隐患，难于实现多种生产组织形式的变换培训的问题，但是该实用新型并没有将MES电子地图等先进的方法融入其中，因此存在一定的缺陷。

发明内容

本发明针对现有生产线管理不科学，实训员工不便的缺点，通过公开一种先进制造模拟工厂的构建方法，使得可以通过构建成的模拟工厂达到方便培训员工，提高生产线效率的目的。

本发明的方案是通过这样实现的：一种先进制造模拟工厂的构建方法，包括以下步骤：

步骤一，模拟生产线的构建：在厂房内设置一套模拟生产线，模拟生产线包括传送装置和工程设备，并在传送装置上设置模拟模具，再将传送装置分为多个作业工位，并在作业工位侧设有物料超市、工程设备、传送装置急停按钮和暗灯系统，在模拟生产线的尾部设置有产品出料检测系统；

步骤二，信息工程系统的构建：设置一个用于展示模拟生产线概况情况的电子看板和用于显示模拟生产线具体运行数据、任务的MES电子地图，并将电子看板和MES电子地图分别通过通讯装置与传送装置、总装暗灯系统和产品出料检测系统连接；

步骤三，总装暗灯系统的构建：在总装暗灯系统上设置与各作业工位一一对应的工位暗灯、每个工位暗灯均连接有对应的暗灯发声装置和暗灯操控装置，再在总装暗灯系统中设置暗灯显示板和暗灯服务器，将各个工位暗灯与暗灯服务器连接，暗灯服务器将工位暗灯情况反映在暗灯显示板上。

本发明方案的技术原理是：通过采用工程设备和模拟模具，以及采用先进的模拟工厂生产线，让培训学员在不接触现有设备，避免设备损坏的情况下，能够让学员对先进生产线有着直观的认识。通过模拟模具在传送装置上流水运行，培训人员可以在作业工位上通过物料超市选取零件或者工具对模拟模具进行模拟装配或者修理，而总装暗灯系统能够使得学员了解到暗灯系统中的作用，产品出料检测系统可以识别出料的时间和速度，而电子看板可以让学员直观的从电子看板上了解生产线基本信息，而暗灯系统作为一个可视化的管理工具，能够让学员及时了解现场工作状况，并且在有异常状况发出信号时，通过识别暗灯，及时解决问题，使得生产线不因为某一环节的失误从而影响下一环节。

以上所述工位暗灯包括是操作暗灯、质量暗灯或物流暗灯、设备暗灯中的一种或其组合。操作暗灯是人们通常所看到的暗灯，主要是用于操作密集的流水线式的车间或生产线，当生产线发生问题，工人可以通过拉暗灯，来让生产线暂停，待问题解决后继续启动，避免一个工位的问题扩散;质量暗灯是用于反映操作质量的暗灯，主要是发现前端加工/装配的质量问题，及时对问题进行反馈并需-要前端人员的协助解决；物料暗灯主要用于提醒管理人员使用物料缺少需补充的一种暗灯；设备暗灯主要用于设备和工具发生故障时所使用的暗灯。

本发明中，作为进一步的改进，还公开了上述步骤二中MES电子地图构建方法，其步骤包括如下：

第一步，建立MES电子地图现场控制服务器和显示器，并在现场控制服务器中加装工程监控分析模块和工程处理模块；现场控制服务器作为电子地图的控制大脑，而显示器作为人机交互界面，工程监控分析模块和工程处理模块作为数字处理模块。

第二步，在现场控制服务器中加装编辑软件，使得显示器中形成用户界面，通过编辑软件在电子地图用户界面中设置与模拟生产线、总装暗灯系统和产品出料检测系统一一对应的控件，并将控件通过关联线连接成拓扑关系图；拖过拓扑管系统可以系统的了解现场控制服务器情况。

第三步，在各个控件中插入标示图片，这些标示图片包括工程监控识别图片，负荷图、运行时间图和试用次数图，所述负荷图、运行时间图和试用次数图用于及时反映对应传送装置、工程设备和产品出料检测系统的运行状态和数据；

第四步：在现场控制服务器中分别设有对应传送装置、各个工程设备和产品出料检测系统的独立网址，传送装置、各个工程设备和产品出料检测系统的监控信息储存在对应的独立网址中，各个对应的控件与对应的独立网址存在链接关系，控件上设有进入对应独立网址的按键；

第五步，将现场控制服务器通过传感器与模拟生产线上的传送装置、各个工程设备、总装暗灯系统和产品出料检测系统的数据接口模块连接，实施收集模拟生产线的各项参数，总装暗灯系统和产品出料检测系统的变化并进行数据储存；工程监控分析模块将模拟生产线、总装暗灯系统和产品出料检测系统上的运作信息传送至工程处理模块后进行处理后，将工程设备的概况信息及时显示在所对应控件中；电子看板与现场服务器连接，及时显示模拟生产线具体运行概况。

本发明的改进原理是：通过在用户界面中设置控件及其拓扑关系，用来表示对应的模拟生产线和总装暗灯系统，从而方便管理人员通过电脑屏幕了解整条生产线的运转情况。例如，模拟生产线控件可以显示出模拟生产线的转速，工位控件可以显示对应工位的暗灯情况以及工程设备的运转情况。这样方便操控人员了解到各个工位的工作状态，而电子看板也与现场服务器连接，其可以显示出一些必要的信息，例如，生产线运转速度，时间，已经完成工作量，完成率等直观的数据，以便方便流水线人员了解工作信息。

通过在控件中插入上述图片，可以便于工程人员对各个控件进行识别、了解工况和设备状况等，其中，上述的用户界面以及控件设置，可以采用包括visual graph、InTouch或者基于高级语言编辑而成，而上述工具中均可以插入反应控件内容的识别图和列表等。

在控件中插入表示图片，由于控件所反应的信息均为及时信息，因此，当工程人员需要了解某个工段的具体运行数据时，可以进入对应的网址进行数据了解，从而能对整条生产有更清晰的认识。

本发明中，所述工程设备包括模拟生产线上用于焊接、拆装、安装的机械设备，例如焊接机，自动拆装机等，而模拟模具包括模拟车辆、模拟工件和模拟设备，这些模拟模具可以用木具、塑料或者铁制品制成，起到模拟操作的效果。

本发明的有益效果是：

1.本发明设计巧妙，合理，根据本发明说明书的先进模拟工厂的构建方法设立出的模拟工厂，可以有效的利用模拟模具对学生，工人进行生产线培训，起到既不阻碍生产线，又避免产品损坏的优势效果。

2.本发明理念先进，通过设置暗灯系统，起到快速现场响应功能，促进流水线顺畅运行，掌控生产线生产质量的目的。

3.本发明采用独创的MES电子地图，可以通过控件显示整条模拟生产线的详细情况，便于直观的了解生产线动态，另外，本发明通过设置现场控制服务器，可以使得将模拟生产线的详细信息记录在各个控件的独立网页制中，便于工程人员进行查档了解生产情况。

4.本发明结构简单,通过现有的设备和软件均可以通过本方案进行实施,便于本行业推广运用。

附图说明

图1是本发明先进制造模拟工厂的构建方法所构成的先进制造模拟工厂结构示意图；

图2是本发明中MES电子地图中用户界面的结构示意图;

图3是本发明中独立网址网页的结构示意图;

图4是本发明电子看板的结构式意图

图中零部件名称及序号：

传送装置1、作业工位2、工位暗灯3、物料超市4、产品出料检测系统 5、电子看板 6、MES电子地图显示器7。 

具体实施方式

以下结合附图和实施例描述本发明，以下实施例以发明最优效果进行解释说明。

实施例1：

本发先进制造模拟工厂的构建方法，包括以下步骤：

首先进行模拟生产线的构建：在厂房内设置一套模拟生产线，模拟生产线包括传送装置1和工程设备，并在传送装置上设置模拟模具，再将传送装置分为多个作业工位2，并在作业工2位侧设有物料超市4、工程设备、传送装置急停按钮和暗灯系统，在模拟生产线的尾部设置有产品出料检测系统5。

其次进行信息工程系统的构建：设置一个用于展示模拟生产线概况情况的电子看板6和支持所有MES应用功能，如暗灯系统、产品跟踪系统等有效运行的MES电子地图，并将电子看板和MES电子地图分别通过通讯装置与传送装置、暗灯系统和产品出料检测系统连接，然后可进行总装暗灯系统的构建：在总装暗灯系统上设置与各作业工位一一对应的工位暗灯3、每个工位暗灯3均连接有对应的暗灯发声装置和暗灯操控装置，再在总装暗灯系统中设置暗灯显示板和暗灯服务器，将各个工位暗灯3与暗灯服务器连接，暗灯服务器将工位暗灯3情况反映在暗灯显示板上。

其中上述的MES电子地图构建可穿插在整个模拟工厂的建设过程中，其方法如下：

第一步，建立MES电子地图现场控制服务器和MES电子地图显示器7，并在现场控制服务器中加装工程监控分析模块和工程处理模块；

第二步，在现场控制服务器中加装编辑软件，使得MES电子地图显示器7形成用户界面，通过编辑软件在电子地图用户界面中设置与模拟生产线、总装暗灯系统和产品出料检测系统一一对应的控件，并将控件通过关联线连接成拓扑关系图；

第三步，在各个控件中插入标示图片，这些标示图片包括工程监控识别图片，负荷图、运行时间图和试用次数图，所述负荷图、运行时间图和试用次数图用于及时反映对应传送装置、工程设备和产品出料检测系统的运行状态和数据；

第四步：在现场控制服务器中分别设有对应传送装置1、各个工程设备和产品出料检测系统5的独立网址，传送装置1、各个工程设备和产品出料检测系统5的监控信息储存在对应的独立网址中，各个对应的控件与对应的独立网址存在链接关系，控件上设有进入对应独立网址的按键；

第五步，将现场控制服务器通过传感器与模拟生产线上的传送装置1、各个工程设备、总装暗灯系统和产品出料检测系统5的数据接口模块连接，实施收集模拟生产线的各项参数，总装暗灯系统和产品出料检测系统5的变化并进行数据储存；工程监控分析模块将模拟生产线、总装暗灯系统和产品出料检测系统5上的运作信息传送至工程处理模块后进行处理后，将工程设备的概况信息及时显示在所对应控件中；电子看板与现场服务器连接，及时显示模拟生产线具体运行概况。

其中，上面所说的所述工位暗灯3包括是操作暗灯，模拟模具是木质的模拟车辆。

以下通过构建好的模拟工厂作为本实施例的进一步说明。

如图1-4所示，包括模拟生产线和信息工程系统，模拟生产线上包括传送装置1和工程设备，其中，传送装置1上设置有模拟模具，这些模拟模具包括是木质的模拟车辆，其可以供给实训学员进行模拟拆装用，在传送装置1分为7个作为工位2，在7个作业工位2侧设有装有各种零件的物料超市4，和工程设备，这些工程设备包括电焊机、电钻、自动螺丝上紧机等用于拆装、焊接、安装的机械设备。另外，在每个工位还设有传送装置急停按钮和总装暗灯系统，在模拟生产线的尾部设置有产品出料检测系统；总装暗灯系统包括与各作业工位一一对应的工位暗灯3、每个工位暗灯3均连接有对应的暗灯发声装置和暗灯操控装置，总装暗灯系统还包括暗灯显示板和暗灯服务器，各个工位暗灯3与暗灯服务器连接，暗灯服务器将工位暗灯3情况反映在暗灯显示板上，其中，实施例中的工位暗灯3是操作暗灯；产品出料检测系统7是一种带有接触板的检测系统，当模拟模具通过传送装置尾部时，产品出料检测系统7会进行记录，从而记录模拟模具的出料量。信息工程系统，包括用于展示模拟生产线概况情况的电子看板6和用于显示模拟生产线具体运行数据、任务的MES电子地图，所述电子看板和MES电子地图分别通过通讯装置与传送装置1、总装暗灯系统和产品出料检测系统7连接。

MES电子地图作为一个电脑智能系统，包括工程监控分析模块、工程处理模块、用户界面和现场控制服务器，用户界面通过MES电子地图显示7显示在显示屏中。

如图2所示，用户界面通过多个控件及其组成的拓扑关系一一对应模拟生产线、总装暗灯系统和产品出料检测7系统，现场控制服务器通过传感器与模拟生产线上的传送装置1、各个工程设备、总装暗灯系统和产品出料检测系统7的数据接口模块连接，实施收集模拟生产线的各项参数，总装暗灯系统和产品出料检测系统的变化并进行数据储存；工程监控分析模块将模拟生产线、总装暗灯系统和产品出料检测系统上的运作信息传送至工程处理模块后进行处理后，将工程设备的概况信息及时显示在所对应控件中；电子看板6与现场服务器连接，及时显示模拟生产线具体运行概况，本实施例中，根据不同工位和采用不同形状的控件来表示，在控件上，设置有用于表示不同显示内容的识别图片，在控件内，还设置有柱状的负荷显示图，以及运作时间，操作工号，暗灯显示状况、工程设备使用情况，这样可以便于了解当前工位的情况。例如，传送装置1控件用正方形表示，中间设有传送装置1相对应的图标，侧部的条形柱状图表示负荷率,且用数据表示出负荷为40%；第一工位控件采用带有倒角的正方形表示，其中间采用与电焊机相关的图片表示该控件，控件内设置有操作暗灯现实图，用于表示操作暗灯的状况，如第一工位控件中所示，该工位目前已经运行1小时，使用者工号为A12，电焊机使用次数为90次，其中，电焊机的使用次数可以根据不同情况进行计算，可以是计算电焊机点焊次数，或者是启动次数等。如第二工位控件中所示，该工位操作暗灯点亮，工位属于暂停状况，需要等待人进行问题处理；如第四工位中控件所示，该工位处于停工状态，无人进行操作。

现场控制服务器中分别设有对应传送装置、各个工程设备和产品出料检测系统的独立网址，传送装置、各个工程设备和产品出料检测系统的监控信息储存在对应的独立网址中，各个对应的控件与对应的独立网址存在链接关系，控件上设有进入对应独立网址的按键。

以第一工段作为举例，在现场控制服务器中设置第一工段的网络地址为：http://localhost:2020/diyigongduan/DispatchServlet/action=thermal-1

然后在该网址中加设定时器，刷新时间为1秒，当第一工段中的设备运行时，数据通过如下方式送至该独立网址的网页中，如：10：21分，员工A12对在第一工段进行刷卡进入操作，信息发送http，经过服务器请求函数处理，服务器端使用servlet接受HTTP请求，将数据传送至网页中，另外，如电焊机开动，和暗灯的开关，也是采用同样的原理显示在独立的网页中，每隔1分钟网页可以刷新一次，刷新时间由定时器而定。

另外，不同的工段在不同的独立网址中，可以显示不同的内容， 例如在，产品出料检测系统 5的独立网页中，可以显示出料的数量等。

如图4所述，为电子看板的结构式意图，其从大体上反映出生产线的时间，效率和要求，其内容可以通过对现场控制服务器进行设置。

实施例2：

与实施例1不同之处在于，总装暗灯系统中的工位暗灯3是质量暗灯，模拟工具是木质的机械设备，而其余工作原理与实施例1相同。

上述实施例中，通过现场服务器与模拟生产线与工程设备的数据接口连接可以采用现有的技术加装而成，而没有数据接口的设备，可以通过加装触电设备和常规的电路板制作完成，从而实现操作与服务器连接的效果。另外，服务器的独立网址建设可以采用现有的协议实现。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为了清楚的说明本发明所作的举例，而并非对实施的限定。对于所述领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式子以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。