先進制造模擬工廠的構建方法
【專利摘要】本發明公開了一種先進制造模擬工廠的構建方法，包括模擬生產線的構建，信息工程系統的構建和總裝暗燈系統的構建，本發明設計巧妙，合理，根據本發明說明書的先進制造模擬工廠的構建方法設立出的模擬工廠，可以有效的利用模擬模具對學生，工人進行生產線培訓，起到既不阻礙生產線，又避免產品損壞的優勢效果。
【專利說明】先進制造模擬工廠的構建方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種模擬生產線設備的設計方法，具體的說，是涉及到一種先進制造模擬工廠的構建方法。
【背景技術】
[0002]面對日益激烈的全球化經濟競爭形勢，工業發達國家迅速調整其科技政策，將先進制造技術視為提高產業競爭力和增強綜合國力的根本保證，紛紛制定各自的制造技術發展計劃。近年來，我國的制造業不斷采用先進制造技術和先進制造管理理念，但與工業發達國家相比，仍然存在一個階段性的整體上的差距，其發展趨勢是:全球化、網絡化、虛擬化、自動化、綠色化。同時，我國的研究機構和企業已經投入大量的資源進行先進制造的研究和應用，相對于研究和應用方面的熱忱，國內尚未形成先進制造服務體系的整體概念，專業期刊上的有關論文非常少，從網絡上可以搜索到的信息也非常稀缺。
[0003]目前企業和學校中，對一線工人進行培訓，所采用的方式，均是采用金工實習，帶學生入企業的方式進行實體培訓，然后，由于實訓學生對于操作流程和方式不是很熟練，因此容易造成工件和產品的損壞，也容易發生安全事故。因此，這就需要一種可靠性強，操作方便，便于實訓用的產品或方法以解決上述問題。
[0004]而本公司于2012年申請了提名為一種模擬工廠的實用新型專利，其公開了一種模擬工廠，它是在一個建筑物內，包括有由隔離物分隔出的班組園地區域，物料存儲發運區域，產品存儲發運區域，綜合質量評審的質量審計室和生產線等。該實用新型與采用現實工廠對職員培訓相比，可以解決在實際生產工廠現場培訓人員所造成培訓成本高，存在安全隱患，難于實現多種生產組織形式的變換培訓的問題，但是該實用新型并沒有將MES電子地圖等先進的方法融入其中，因此存在一定的缺陷。

【發明內容】

[0005]本發明針對現有生產線管理不科學，實訓員工不便的缺點，通過公開一種先進制造模擬工廠的構建方法，使得可以通過構建成的模擬工廠達到方便培訓員工，提高生產線效率的目的。
[0006]本發明的方案是通過這樣實現的:一種先進制造模擬工廠的構建方法，包括以下步驟:
步驟一，模擬生產線的構建:在廠房內設置一套模擬生產線，模擬生產線包括傳送裝置和工程設備，并在傳送裝置上設置模擬模具，再將傳送裝置分為多個作業工位，并在作業工位側設有物料超市、工程設備、傳送裝置急停按鈕和暗燈系統，在模擬生產線的尾部設置有產品出料檢測系統；
步驟二，信息工程系統的構建:設置一個用于展示模擬生產線概況情況的電子看板和用于顯示模擬生產線具體運行數據、任務的MES電子地圖，并將電子看板和MES電子地圖分別通過通訊裝置與傳送裝置、總裝暗燈系統和產品出料檢測系統連接； 步驟三，總裝暗燈系統的構建:在總裝暗燈系統上設置與各作業工位一一對應的工位暗燈、每個工位暗燈均連接有對應的暗燈發聲裝置和暗燈操控裝置，再在總裝暗燈系統中設置暗燈顯示板和暗燈服務器，將各個工位暗燈與暗燈服務器連接，暗燈服務器將工位暗燈情況反映在暗燈顯示板上。
[0007]本發明方案的技術原理是:通過采用工程設備和模擬模具，以及采用先進的模擬工廠生產線，讓培訓學員在不接觸現有設備，避免設備損壞的情況下，能夠讓學員對先進生產線有著直觀的認識。通過模擬模具在傳送裝置上流水運行，培訓人員可以在作業工位上通過物料超市選取零件或者工具對模擬模具進行模擬裝配或者修理，而總裝暗燈系統能夠使得學員了解到暗燈系統中的作用，產品出料檢測系統可以識別出料的時間和速度，而電子看板可以讓學員直觀的從電子看板上了解生產線基本信息，而暗燈系統作為一個可視化的管理工具，能夠讓學員及時了解現場工作狀況，并且在有異常狀況發出信號時，通過識別暗燈，及時解決問題，使得生產線不因為某一環節的失誤從而影響下一環節。
[0008]以上所述工位暗燈包括是操作暗燈、質量暗燈或物流暗燈、設備暗燈中的一種或其組合。操作暗燈是人們通常所看到的暗燈，主要是用于操作密集的流水線式的車間或生產線，當生產線發生問題，工人可以通過拉暗燈，來讓生產線暫停，待問題解決后繼續啟動，避免一個工位的問題擴散；質量暗燈是用于反映操作質量的暗燈，主要是發現前端加工/裝配的質量問題，及時對問題進行反饋并需-要前端人員的協助解決；物料暗燈主要用于提醒管理人員使用物料缺少需補充的一種暗燈；設備暗燈主要用于設備和工具發生故障時所使用的暗燈。
[0009]本發明中，作為進一步的改進，還公開了上述步驟二中MES電子地圖構建方法，其步驟包括如下:
第一步，建立MES電子地圖現場控制服務器和顯示器，并在現場控制服務器中加裝工程監控分析模塊和工程處理模塊；現場控制服務器作為電子地圖的控制大腦，而顯示器作為人機交互界面，工程監控分析模塊和工程處理模塊作為數字處理模塊。
[0010]第二步，在現場控制服務器中加裝編輯軟件，使得顯示器中形成用戶界面，通過編輯軟件在電子地圖用戶界面中設置與模擬生產線、總裝暗燈系統和產品出料檢測系統一一對應的控件，并將控件通過關聯線連接成拓撲關系圖；拖過拓撲管系統可以系統的了解現場控制服務器情況。
[0011]第三步，在各個控件中插入標示圖片，這些標示圖片包括工程監控識別圖片，負荷圖、運行時間圖和試用次數圖,所述負荷圖、運行時間圖和試用次數圖用于及時反映對應傳送裝置、工程設備和產品出料檢測系統的運行狀態和數據；
第四步:在現場控制服務器中分別設有對應傳送裝置、各個工程設備和產品出料檢測系統的獨立網址，傳送裝置、各個工程設備和產品出料檢測系統的監控信息儲存在對應的獨立網址中，各個對應的控件與對應的獨立網址存在鏈接關系，控件上設有進入對應獨立網址的按鍵；
第五步，將現場控制服務器通過傳感器與模擬生產線上的傳送裝置、各個工程設備、總裝暗燈系統和產品出料檢測系統的數據接口模塊連接，實施收集模擬生產線的各項參數，總裝暗燈系統和產品出料檢測系統的變化并進行數據儲存；工程監控分析模塊將模擬生產線、總裝暗燈系統和產品出料檢測系統上的運作信息傳送至工程處理模塊后進行處理后，將工程設備的概況信息及時顯示在所對應控件中；電子看板與現場服務器連接，及時顯示模擬生產線具體運行概況。
[0012]本發明的改進原理是:通過在用戶界面中設置控件及其拓撲關系，用來表示對應的模擬生產線和總裝暗燈系統，從而方便管理人員通過電腦屏幕了解整條生產線的運轉情況。例如，模擬生產線控件可以顯示出模擬生產線的轉速，工位控件可以顯示對應工位的暗燈情況以及工程設備的運轉情況。這樣方便操控人員了解到各個工位的工作狀態，而電子看板也與現場服務器連接，其可以顯示出一些必要的信息，例如，生產線運轉速度，時間，已經完成工作量，完成率等直觀的數據，以便方便流水線人員了解工作信息。
[0013]通過在控件中插入上述圖片，可以便于工程人員對各個控件進行識別、了解工況和設備狀況等，其中，上述的用戶界面以及控件設置，可以采用包括visual graph、InTouch或者基于高級語言編輯而成，而上述工具中均可以插入反應控件內容的識別圖和列表等。
[0014]在控件中插入表示圖片，由于控件所反應的信息均為及時信息，因此，當工程人員需要了解某個工段的具體運行數據時，可以進入對應的網址進行數據了解，從而能對整條生產有更清晰的認識。
[0015]本發明中，所述工程設備包括模擬生產線上用于焊接、拆裝、安裝的機械設備，例如焊接機，自動拆裝機等，而模擬模具包括模擬車輛、模擬工件和模擬設備，這些模擬模具可以用木具、塑料或者鐵制品制成，起到模擬操作的效果。
[0016]本發明的有益效果是:
1.本發明設計巧妙，合理，根據本發明說明書的先進模擬工廠的構建方法設立出的模擬工廠，可以有效的利用模擬模具對學生，工人進行生產線培訓，起到既不阻礙生產線，又避免產品損壞的優勢效果。
[0017]2.本發明理念先進，通過設置暗燈系統，起到快速現場響應功能，促進流水線順暢運行，掌控生產線生產質量的目的。
[0018]3.本發明采用獨創的MES電子地圖，可以通過控件顯示整條模擬生產線的詳細情況，便于直觀的了解生產線動態，另外，本發明通過設置現場控制服務器，可以使得將模擬生產線的詳細信息記錄在各個控件的獨立網頁制中，便于工程人員進行查檔了解生產情況。
[0019]4.本發明結構簡單，通過現有的設備和軟件均可以通過本方案進行實施，便于本行業推廣運用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發明先進制造模擬工廠的構建方法所構成的先進制造模擬工廠結構示意圖；
圖2是本發明中MES電子地圖中用戶界面的結構示意圖；
圖3是本發明中獨立網址網頁的結構示意圖；
圖4是本發明電子看板的結構式意圖 圖中零部件名稱及序號:
傳送裝置1、作業工位2、工位暗燈3、物料超市4、產品出料檢測系統5、電子看板6、MES電子地圖顯示器7。【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖和實施例描述本發明，以下實施例以發明最優效果進行解釋說明。
[0022]實施例1:
本發先進制造模擬工廠的構建方法，包括以下步驟:
首先進行模擬生產線的構建:在廠房內設置一套模擬生產線，模擬生產線包括傳送裝置I和工程設備，并在傳送裝置上設置模擬模具，再將傳送裝置分為多個作業工位2，并在作業工2位側設有物料超市4、工程設備、傳送裝置急停按鈕和暗燈系統，在模擬生產線的尾部設置有產品出料檢測系統5。
[0023]其次進行信息工程系統的構建:設置一個用于展示模擬生產線概況情況的電子看板6和支持所有MES應用功能，如暗燈系統、產品跟蹤系統等有效運行的MES電子地圖，并將電子看板和MES電子地圖分別通過通訊裝置與傳送裝置、暗燈系統和產品出料檢測系統連接，然后可進行總裝暗燈系統的構建:在總裝暗燈系統上設置與各作業工位一一對應的工位暗燈3、每個工位暗燈3均連接有對應的暗燈發聲裝置和暗燈操控裝置，再在總裝暗燈系統中設置暗燈顯示板和暗燈服務器，將各個工位暗燈3與暗燈服務器連接，暗燈服務器將工位暗燈3情況反映在暗燈顯示板上。
[0024]其中上述的MES電子地圖構建可穿插在整個模擬工廠的建設過程中，其方法如下:
第一步，建立MES電子地圖現場控制服務器和MES電子地圖顯示器7，并在現場控制服務器中加裝工程監控分析模塊和工程處理模塊；
第二步，在現場控制服務器中加裝編輯軟件，使得MES電子地圖顯示器7形成用戶界面，通過編輯軟件在電子地圖用戶界面中設置與模擬生產線、總裝暗燈系統和產品出料檢測系統一一對應的控件，并將控件通過關聯線連接成拓撲關系圖；
第三步，在各個控件中插入標示圖片，這些標示圖片包括工程監控識別圖片，負荷圖、運行時間圖和試用次數圖，所述負荷圖、運行時間圖和試用次數圖用于及時反映對應傳送裝置、工程設備和產品出料檢測系統的運行狀態和數據；
第四步:在現場控制服務器中分別設有對應傳送裝置1、各個工程設備和產品出料檢測系統5的獨立網址，傳送裝置1、各個工程設備和產品出料檢測系統5的監控信息儲存在對應的獨立網址中，各個對應的控件與對應的獨立網址存在鏈接關系，控件上設有進入對應獨立網址的按鍵；
第五步，將現場控制服務器通過傳感器與模擬生產線上的傳送裝置1、各個工程設備、總裝暗燈系統和產品出料檢測系統5的數據接口模塊連接，實施收集模擬生產線的各項參數，總裝暗燈系統和產品出料檢測系統5的變化并進行數據儲存；工程監控分析模塊將模擬生產線、總裝暗燈系統和產品出料檢測系統5上的運作信息傳送至工程處理模塊后進行處理后，將工程設備的概況信息及時顯示在所對應控件中；電子看板與現場服務器連接，及時顯示模擬生產線具體運行概況。
[0025]其中，上面所說的所述工位暗燈3包括是操作暗燈，模擬模具是木質的模擬車輛。
[0026]以下通過構建好的模擬工廠作為本實施例的進一步說明。
[0027]如圖1-4所示，包括模擬生產線和信息工程系統，模擬生產線上包括傳送裝置I和工程設備，其中，傳送裝置I上設置有模擬模具，這些模擬模具包括是木質的模擬車輛，其可以供給實訓學員進行模擬拆裝用，在傳送裝置I分為7個作為工位2，在7個作業工位2側設有裝有各種零件的物料超市4，和工程設備，這些工程設備包括電焊機、電鉆、自動螺絲上緊機等用于拆裝、焊接、安裝的機械設備。另外，在每個工位還設有傳送裝置急停按鈕和總裝暗燈系統，在模擬生產線的尾部設置有產品出料檢測系統；總裝暗燈系統包括與各作業工位一一對應的工位暗燈3、每個工位暗燈3均連接有對應的暗燈發聲裝置和暗燈操控裝置，總裝暗燈系統還包括暗燈顯示板和暗燈服務器，各個工位暗燈3與暗燈服務器連接，暗燈服務器將工位暗燈3情況反映在暗燈顯示板上，其中，實施例中的工位暗燈3是操作暗燈；產品出料檢測系統7是一種帶有接觸板的檢測系統，當模擬模具通過傳送裝置尾部時，產品出料檢測系統7會進行記錄，從而記錄模擬模具的出料量。信息工程系統，包括用于展示模擬生產線概況情況的電子看板6和用于顯示模擬生產線具體運行數據、任務的MES電子地圖，所述電子看板和MES電子地圖分別通過通訊裝置與傳送裝置1、總裝暗燈系統和產品出料檢測系統7連接。
[0028]MES電子地圖作為一個電腦智能系統，包括工程監控分析模塊、工程處理模塊、用戶界面和現場控制服務器，用戶界面通過MES電子地圖顯示7顯示在顯示屏中。
[0029]如圖2所示，用戶界面通過多個控件及其組成的拓撲關系一一對應模擬生產線、總裝暗燈系統和產品出料檢測7系統，現場控制服務器通過傳感器與模擬生產線上的傳送裝置1、各個工程設備、總裝暗燈系統和產品出料檢測系統7的數據接口模塊連接，實施收集模擬生產線的各項參數，總裝暗燈系統和產品出料檢測系統的變化并進行數據儲存；工程監控分析模塊將模擬生產線、總裝暗燈系統和產品出料檢測系統上的運作信息傳送至工程處理模塊后進行處理后，將工程設備的概況信息及時顯示在所對應控件中；電子看板6與現場服務器連接，及時顯示模擬生產線具體運行概況，本實施例中，根據不同工位和采用不同形狀的控件來表示，在控件上，設置有用于表示不同顯示內容的識別圖片，在控件內，還設置有柱狀的負荷顯示圖，以及運作時間，操作工號，暗燈顯示狀況、工程設備使用情況，這樣可以便于了解當前工位的情況。例如，傳送裝置I控件用正方形表示，中間設有傳送裝置I相對應的圖標，側部的條形柱狀圖表示負荷率，且用數據表示出負荷為40% ;第一工位控件采用帶有倒角的正方形表示，其中間采用與電焊機相關的圖片表示該控件，控件內設置有操作暗燈現實圖，用于表示操作暗燈的狀況，如第一工位控件中所示，該工位目前已經運行I小時，使用者工號為A12，電焊機使用次數為90次，其中，電焊機的使用次數可以根據不同情況進行計算，可以是計算電焊機點焊次數，或者是啟動次數等。如第二工位控件中所示，該工位操作暗燈點亮，工位屬于暫停狀況，需要等待人進行問題處理；如第四工位中控件所示，該工位處于停工狀態，無人進行操作。
[0030]現場控制服務器中分別設有對應傳送裝置、各個工程設備和產品出料檢測系統的獨立網址，傳送裝置、各個工程設備和產品出料檢測系統的監控信息儲存在對應的獨立網址中，各個對應的控件與對應的獨立網址存在鏈接關系，控件上設有進入對應獨立網址的按鍵。
[0031]以第一工段作為舉例，在現場控制服務器中設置第一工段的網絡地址為:http://1calhost:2020/diyigongduan/DispatchServlet/action=thermal-l
然后在該網址中加設定時器，刷新時間為I秒，當第一工段中的設備運行時，數據通過如下方式送至該獨立網址的網頁中，如:10:21分，員工A12對在第一工段進行刷卡進入操作，信息發送http，經過服務器請求函數處理，服務器端使用servlet接受HTTP請求，將數據傳送至網頁中，另外，如電焊機開動，和暗燈的開關，也是采用同樣的原理顯示在獨立的網頁中，每隔I分鐘網頁可以刷新一次，刷新時間由定時器而定。
[0032]另外，不同的工段在不同的獨立網址中，可以顯示不同的內容，例如在，產品出料檢測系統5的獨立網頁中，可以顯示出料的數量等。
[0033]如圖4所述，為電子看板的結構式意圖，其從大體上反映出生產線的時間，效率和要求，其內容可以通過對現場控制服務器進行設置。
[0034]實施例2:
與實施例1不同之處在于，總裝暗燈系統中的工位暗燈3是質量暗燈，模擬工具是木質的機械設備，而其余工作原理與實施例1相同。
[0035]上述實施例中，通過現場服務器與模擬生產線與工程設備的數據接口連接可以采用現有的技術加裝而成，而沒有數據接口的設備，可以通過加裝觸電設備和常規的電路板制作完成，從而實現操作與服務器連接的效果。另外，服務器的獨立網址建設可以采用現有的協議實現。
[0036]最后應說明的是:顯然，上述實施例僅僅是為了清楚的說明本發明所作的舉例，而并非對實施的限定。對于所述領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式子以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。
【權利要求】
1.一種先進制造模擬工廠的構建方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一，模擬生產線的構建:在廠房內設置一套模擬生產線，模擬生產線包括傳送裝置和工程設備，并在傳送裝置上設置模擬模具，再將傳送裝置分為多個作業工位，并在作業工位側設有物料超市、工程設備、傳送裝置急停按鈕和總裝暗燈系統，在模擬生產線的尾部設置有產品出料檢測系統； 步驟二，信息工程系統的構建:設置一個用于在線、直觀反映工廠管理信息的電子看板和用于支持所有MES應用功能，如暗燈系統、產品跟蹤系統等有效運行的MES電子地圖，并將電子看板和MES電子地圖分別通過通訊裝置與傳送裝置、總裝暗燈系統和產品出料檢測系統連接； 步驟三，暗燈系統的構建:在暗燈系統上設置與各作業工位一一對應的工位暗燈、每個工位暗燈均連接有對應的暗燈發聲裝置和暗燈操控裝置，通過暗燈服務器將各個工位暗燈與暗燈系統連接，并將相關信息反映在暗燈顯示屏和電子看板上。
2.根據權利要求1所述的先進制造模擬工廠的構建方法，其特征在于:所述工位暗燈包括是操作暗燈、質量暗燈或物料暗燈、設備暗燈中的一種或其組合。
3.根據權利要求1所述的先進制造模擬工廠的構建方法，其特征在于:所述步驟二中的MES電子地圖構建方法如下， 第一步，建立MES電子地圖現場控制服務器和顯示器，并在現場控制服務器中加裝工程監控分析模塊和工程處理模塊； 第二步，在現場控制服務器中加裝編輯軟件，使得顯示器中形成用戶界面，通過編輯軟件在電子地圖用戶界面中設置與模擬生產線、總裝暗燈系統和產品出料檢測系統一一對應的控件，并將控件通過關聯線連接成拓撲關系圖； 第三步，在各個控件中插入標示圖片，這些標示圖片包括工程監控識別圖片，負荷圖、運行時間圖和試用次數圖，所述負荷圖、運行時間圖和試用次數圖用于及時反映對應傳送裝置、工程設備和產品出料檢測系統的運行狀態和數據； 第四步:在現場控制服務器中分別設有對應傳送裝置(I)、各個工程設備和產品出料檢測系統(5)的獨立網址，傳送裝置、各個工程設備和產品出料檢測系統(5)的監控信息儲存在對應的獨立網址中，各個對應的控件與對應的獨立網址存在鏈接關系，控件上設有進入對應獨立網址的按鍵； 第五步，將現場控制服務器通過傳感器與模擬生產線上的傳送裝置、各個工程設備、總裝暗燈系統和產品出料檢測系統的數據接口模塊連接，實施收集模擬生產線的各項參數，總裝暗燈系統和產品出料檢測系統(5)的變化并進行數據儲存；工程監控分析模塊將模擬生產線、總裝暗燈系統和產品出料檢測系統上的運作信息傳送至工程處理模塊后進行處理后，將工程設備的概況信息及時顯示在所對應控件中；電子看板與現場服務器連接，及時顯示模擬生產線具體運行概況。
4.根據權利要求1所述的先進制造模擬工廠，其特征在于:所述工程設備包括模擬生產線上用于焊接、拆裝、安裝的機械設備。
5.根據權利要求1所述的先進制造模擬工廠，其特征在于:所述模擬模具包括模擬車輛、模擬工件和模擬設備。
【文檔編號】G09B25/02GK103544874SQ201310551848
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月10日 優先權日:2013年11月10日
【發明者】林杰, 毛清華 申請人:廣西柳工路創制造科技有限公司