面向終端客戶的海綿FMS系統(tǒng)研究

朱柯杰 呂林峰 徐殷建

摘要：海綿發(fā)泡和加工行業(yè)是勞動(dòng)密集型和高風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)型企業(yè)，在未來人工的成本將會(huì)上升還有國家對(duì)安全生產(chǎn)的把控等因素，而且從事于海綿產(chǎn)線自動(dòng)化與智能化的企業(yè)也相當(dāng)少。從安全角度考慮，并且在未來自動(dòng)智能工廠的大趨勢(shì)下，通過線上線下相結(jié)合并配合自動(dòng)化生產(chǎn)線的方式，建立起全新的高度自動(dòng)化的海綿生產(chǎn)線。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化工廠;云服務(wù);智能終端;MES

1、前言

由于海綿生產(chǎn)本身的特殊性，存在諸多不安全因素，以及在倉儲(chǔ)、制造等方面的智能化、信息化程度過低，考慮在未來人工的成本將會(huì)上升還有國家對(duì)安全生產(chǎn)的把控等因素，我們計(jì)劃建設(shè)以云計(jì)算為核心，以物聯(lián)網(wǎng)為管道，依托云服務(wù)和工廠自動(dòng)化加工系統(tǒng)，對(duì)海綿產(chǎn)線進(jìn)行智能化改造升級(jí)，將原始的加工手段替換為以工業(yè)機(jī)器人為核心的柔性加工系統(tǒng)，最大程度的降低人工作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù);提升加工產(chǎn)線的靈活性，使產(chǎn)線能夠加工各式各樣的海綿形狀，實(shí)現(xiàn)客戶到產(chǎn)品之間的無縫銜接。

2.智能立體倉庫的概念

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化工廠的目的是減少人工成本，提高生產(chǎn)效率，“倉儲(chǔ)—制造一體化”、網(wǎng)格化尤為重要，倉儲(chǔ)包括原料儲(chǔ)存和成品儲(chǔ)存，實(shí)現(xiàn)其智能化是提高原料快速下線、產(chǎn)品快速上線、自動(dòng)分區(qū)堆放、物流識(shí)別的關(guān)鍵一步，也是最快速最便捷進(jìn)行倉庫管理的方式。

項(xiàng)目引入了標(biāo)記與識(shí)別系統(tǒng)，利用數(shù)據(jù)標(biāo)簽識(shí)別，實(shí)時(shí)掌握倉儲(chǔ)容量、產(chǎn)品位置、訂單詳情等內(nèi)容。通過RFID射頻識(shí)別標(biāo)簽方案結(jié)合數(shù)據(jù)訪問技術(shù)，然后連接數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，加以實(shí)現(xiàn)非接觸式的雙向通信，從而達(dá)到了識(shí)別的目的。主要用于入庫時(shí)快速匹配訂單信息，對(duì)海綿進(jìn)行精確生產(chǎn)和分區(qū)。生產(chǎn)結(jié)束后，自動(dòng)噴碼機(jī)在裝載箱體內(nèi)部噴涂二維碼，寫入生產(chǎn)批次、訂單編號(hào)等防偽信息供買家查詢及提供售后。

發(fā)泡海綿經(jīng)過發(fā)泡機(jī)發(fā)泡生成后通過切斷機(jī)進(jìn)行定長切割，當(dāng)切斷機(jī)啟動(dòng)切割時(shí)“切斷機(jī)客戶端”收到啟動(dòng)信號(hào)后生成一序列號(hào)，通過“切斷機(jī)客戶端”所輸入的海綿信息并使用標(biāo)簽打印機(jī)進(jìn)行標(biāo)簽打印，將已經(jīng)打印好信息的RFID標(biāo)簽放置“RFID寫卡器”上進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入;完成寫入后“切斷客戶端”將已寫入完成的信息發(fā)送至服務(wù)器集群進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

3.自動(dòng)化海綿生產(chǎn)立體車間

1）長泡海綿在線溫度檢測(cè)

經(jīng)原料發(fā)泡后產(chǎn)生的長泡海綿，由于原料化學(xué)反應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，而海綿又屬于易燃品，為防止環(huán)境溫度和長泡海綿內(nèi)部溫度過高，需要將發(fā)泡機(jī)生產(chǎn)處理的長泡海綿進(jìn)行在線溫度檢測(cè)，一旦出現(xiàn)溫度過高可提醒工作人員降低環(huán)境溫度或停止生產(chǎn)。

2）長泡海綿在線尺寸檢測(cè)

對(duì)已經(jīng)熟化完成后的長泡海綿，在出庫加工前進(jìn)行三坐標(biāo)測(cè)量，可方便排單人員進(jìn)行切割設(shè)計(jì)、產(chǎn)品數(shù)量統(tǒng)計(jì)等要求。在線尺寸測(cè)量包括兩大部分：輸送帶編碼器測(cè)長、三維視覺傳感器測(cè)寬和厚兩部分組成。同時(shí)系統(tǒng)將所測(cè)量的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給服務(wù)器進(jìn)行對(duì)應(yīng)產(chǎn)品編號(hào)的儲(chǔ)存和查找，為后續(xù)切割加工等工藝提供原料數(shù)據(jù)的物理尺寸信息。

3）薄片海綿在線厚度檢測(cè)

對(duì)長泡海綿進(jìn)行切薄片處理后，通過工業(yè)視覺傳感器結(jié)合上位機(jī)實(shí)現(xiàn)在線薄片海綿厚度檢測(cè)。本系統(tǒng)使用康耐視IN-SIGHT 7000系列視覺檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在線厚度檢測(cè)、西門子S7-1200系列PLC作為系統(tǒng)控制核心處理器，通過檢測(cè)編碼器數(shù)值檢測(cè)海綿長度，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)讀取視覺相機(jī)中檢測(cè)值，同時(shí)記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)并通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至MES系統(tǒng)中做儲(chǔ)存。

4）AGV小車智能化調(diào)度

海綿深加工車間需要對(duì)進(jìn)行切片的海綿進(jìn)行橫向打孔、壓花、切割等工藝，在各工藝環(huán)節(jié)中需要大量的人工進(jìn)行產(chǎn)品的搬運(yùn)、周轉(zhuǎn)等。為此需要通過搬運(yùn)式AGV小車進(jìn)行物料的搬運(yùn)。同時(shí)AGV小車通過MES系統(tǒng)和車輛調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車輛的調(diào)取、出貨等工序，同時(shí)結(jié)合智能倉庫管理系統(tǒng)與AGV小車的調(diào)取系統(tǒng)配合，結(jié)合半成品庫實(shí)現(xiàn)智能倉儲(chǔ)管理。在海綿深加工車間中，有大量的加工設(shè)備需要不斷的進(jìn)行原料上夾具、成品搬出等工作，為此通過工業(yè)機(jī)器人將原有的人工搬運(yùn)改成從AGV小車的物料車上搬運(yùn)，省去大量人工操作。同時(shí)也為后期車間升級(jí)改造預(yù)留基礎(chǔ)。

4.面向客戶的云工廠

數(shù)據(jù)可視化已經(jīng)深入各行各業(yè)，將傳統(tǒng)的電話、電子郵件等下單方式進(jìn)行升級(jí)，借助移動(dòng)設(shè)備的便攜性和5G的傳輸優(yōu)勢(shì)，打造系統(tǒng)核心——云服務(wù)策略，采用數(shù)據(jù)庫集群+云數(shù)據(jù)庫的方式，來實(shí)現(xiàn)用戶訂單數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)快速錄入、生產(chǎn)設(shè)備端傳輸、數(shù)據(jù)備份以及服務(wù)器故障時(shí)主從服務(wù)器的迅速應(yīng)急切換，利用主數(shù)據(jù)庫發(fā)布、集群數(shù)據(jù)庫訂閱的方式進(jìn)行，當(dāng)主服務(wù)器數(shù)據(jù)發(fā)生變更時(shí)，立即備份到從服務(wù)器或云服務(wù)器中。用戶端部署了包括web、客戶端，并且實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前訂單進(jìn)度。使用Web端的方式，無需部署客戶端，可以減少部署和維護(hù)工作。通過云服務(wù)，不僅完成了工廠的自我管理，建立起了異地容錯(cuò)機(jī)制，也鏈接各個(gè)子系統(tǒng)，打通終端與工廠的大動(dòng)脈，聯(lián)動(dòng)倉儲(chǔ)和車間進(jìn)行高效率生產(chǎn)。

5.結(jié)論

本文首先介紹了智能立體倉庫的概念，并從智能化海綿工廠的背景出發(fā)，介紹了智能制造技術(shù)作用于傳統(tǒng)海綿行業(yè)的改造點(diǎn)。將原始的加工手段替換為以工業(yè)機(jī)器人為核心的柔性加工系統(tǒng)，這樣能夠最大程度的降低人工作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù);提升加工產(chǎn)線的靈活性，使產(chǎn)線能夠加工各式各樣的海綿形狀。加上面向客戶的下單系統(tǒng)，能最大程度上減少客戶與企業(yè)的溝通成本。能夠在大大減少企業(yè)的人力和運(yùn)行成本。提高海綿的產(chǎn)能和生產(chǎn)效率。

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