可重構(gòu)的生產(chǎn)制造系統(tǒng)及方法的實踐應(yīng)用

摘 要：可重構(gòu)的生產(chǎn)制造系統(tǒng)及方法，是通過各功能模塊與整個系統(tǒng)構(gòu)架下的機(jī)械、電氣和軟件等采用標(biāo)準(zhǔn)化接口，根據(jù)不同加工產(chǎn)品和（或）不同的生產(chǎn)工藝要求來配置不同功能模塊，通過組合各功能模塊的先后順序以及數(shù)量等來實現(xiàn)構(gòu)建不同產(chǎn)品的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，所以在同一生產(chǎn)制造系統(tǒng)構(gòu)架下進(jìn)行可實現(xiàn)產(chǎn)品多樣化生產(chǎn)，且生產(chǎn)工藝可調(diào)，生產(chǎn)工序可調(diào)，切換工作站模塊時，操作簡便，充分體現(xiàn)設(shè)備的可重構(gòu)理念，大大提高生產(chǎn)制造的利用率，節(jié)約投資成本的特點，可適用于在教學(xué)培訓(xùn)和生產(chǎn)制造領(lǐng)域，具有良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：可重構(gòu)；生產(chǎn)制造系統(tǒng)；工藝可調(diào)；工序可調(diào)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.026

可重構(gòu)的生產(chǎn)制造系統(tǒng)及方法，在實際應(yīng)用中是通過生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)訂單制定的生產(chǎn)工藝路線，通過傳送運(yùn)輸單元連接多功能工作站，運(yùn)送工作站所需要的待加工產(chǎn)品，各功能單元與整個系統(tǒng)構(gòu)架下的機(jī)械、電氣及軟件等采取標(biāo)準(zhǔn)化接口，并根據(jù)不同產(chǎn)品或不同的生產(chǎn)工藝要求，來配置工作站的不同功能模塊的組合、先后順序或不同數(shù)量的工作站等來實現(xiàn)構(gòu)建不同的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，在同一生產(chǎn)制造系統(tǒng)構(gòu)架下進(jìn)行可產(chǎn)品多樣化生產(chǎn)，且生產(chǎn)工藝可調(diào)，生產(chǎn)工序可調(diào)，切換工作站模塊時，操作簡便，充分體現(xiàn)設(shè)備的可重構(gòu)理念，大大提高生產(chǎn)制造的利用率，節(jié)約投資成本的特點，可適用于在教學(xué)培訓(xùn)和生產(chǎn)制造領(lǐng)域。

1 可重構(gòu)生產(chǎn)制造系統(tǒng)的主要組成

可重構(gòu)生產(chǎn)制造系統(tǒng)主要由系統(tǒng)管理軟件（如MES、ERP、WMS ）、立體倉儲模塊、入庫平臺、RFID模塊、出庫平臺、傳送運(yùn)輸單元（AGV小車）、多功能可重構(gòu)工作站、信息展示單元和總控單元等組成，如圖1.1所示為兩工作站結(jié)構(gòu)的各重構(gòu)系統(tǒng)示例。可重構(gòu)生產(chǎn)制造系統(tǒng)的生產(chǎn)流程包括以下：

（1）根據(jù)生產(chǎn)訂單，通過入庫平臺把所需要待加工品添加到立體倉儲模塊的待加工品碼放區(qū)域，進(jìn)行入庫操作，并通過RFID模塊定義待加工品的編碼；

（2）根據(jù)生產(chǎn)訂單，在工作站的相應(yīng)工作臺上更換所需要的功能模塊；

（3）通過總控單元上的生產(chǎn)管理軟件制定生產(chǎn)訂單并確定工藝路線和內(nèi)容；

（4）總控單元通過生產(chǎn)管理軟件向立體倉儲模塊發(fā)出取料指令，立體倉儲系統(tǒng)把指定的待加工品放置到出庫平臺上；

（5）總控單元通過生產(chǎn)管理向傳送運(yùn)輸單元AGV發(fā)出取料指令和送料指令，傳送運(yùn)輸單元AGV將出庫平臺上指定的待加工品送到工作站；

（6）工作站對待加工品進(jìn)行加工，完成加工內(nèi)容后，反饋給總控單元；

（7）根據(jù)工藝路線，總控單元向傳送運(yùn)輸單元（AGV小車）發(fā)送到工作站接已加工產(chǎn)品指令，傳送運(yùn)輸單元（AGV小車）根據(jù)工藝路線，把上一步加工完成的待加工品送至下一工作站，重復(fù)步驟（6），直到完成成品加工；

（8）通過總控單元控制傳送運(yùn)輸單元（AGV小車），將成品送到入庫平臺，入庫平臺將成品運(yùn)送至立體倉儲系統(tǒng)的成品碼放區(qū)域，返回步驟（4），進(jìn)行下一編碼的待加工品處理。

2 可重構(gòu)生產(chǎn)制造系統(tǒng)的機(jī)械功能可重構(gòu)

可重構(gòu)生產(chǎn)制造系統(tǒng)的機(jī)械功能可重構(gòu)體現(xiàn)在在同一制造系統(tǒng)下可實現(xiàn)多種類產(chǎn)品的生產(chǎn)，其采用的多功能可重構(gòu)工作站采用模塊化設(shè)計，在基礎(chǔ)臺架、電控單元、功能模塊固定工裝等必配基本功能單元的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)專業(yè)功能單元快速可更換，從而實現(xiàn)在同一工作站平臺上的多種功能，提高工作站的柔性和利用率，實現(xiàn)工作站的可重構(gòu)性。同時，由于系統(tǒng)采用AGV連接各加工工作站，各工作站的位置有更多的柔性調(diào)整空間。多功能可重構(gòu)工作站示意圖如圖1.2所示。

3 可重構(gòu)生產(chǎn)制造系統(tǒng)的加工工藝可重構(gòu)

可重構(gòu)生產(chǎn)制造系統(tǒng)的加工可重構(gòu)體現(xiàn)在，通過工作站更換相適應(yīng)的專業(yè)功能模塊，在上位軟件控制下，同一產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝或生產(chǎn)工序即可以同一臺工作站上完成也可以分步在不同的工作站完成（需要更換對應(yīng)的專業(yè)功能模塊），生產(chǎn)工序可以按照需要或要求的順序執(zhí)行，即加工工藝可重構(gòu)，在同一生產(chǎn)制造系統(tǒng)構(gòu)架下實現(xiàn)產(chǎn)品多樣化生產(chǎn)，且生產(chǎn)工藝可調(diào)，生產(chǎn)工序可調(diào)。

4 可重構(gòu)生產(chǎn)制造系統(tǒng)的信息可視化

可重構(gòu)生產(chǎn)制造系統(tǒng)各功能模塊與整個系統(tǒng)構(gòu)架下的機(jī)械、電氣和軟件等采用標(biāo)準(zhǔn)化接口，通過系統(tǒng)管理軟件如MES、ERP、WMS等及RFID模塊對系統(tǒng)的生產(chǎn)訂單、生產(chǎn)信息、物料信息、及加工過

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程跟蹤記錄等信息進(jìn)行通過工控網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備進(jìn)行采集處理，并通過信息展示單元實時顯示，從設(shè)備和裝置內(nèi)部“直接”、“實時”獲取生產(chǎn)實績、運(yùn)行實績、質(zhì)量信息等生產(chǎn)現(xiàn)場的各類數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)中靈活運(yùn)用，從而解決各種問題，這與“工業(yè)4.0”和“e-F@ctory”的功能與框架相適應(yīng)。

5 總結(jié)

通過以上分析，可重構(gòu)生產(chǎn)制造系統(tǒng)的軟硬件相結(jié)合其功能和框架適應(yīng)了“工業(yè)4.0”和“e-F@ctory”的基本要求，克服了現(xiàn)有的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)工藝采用固定結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致所生產(chǎn)的產(chǎn)品單一，在生產(chǎn)工藝需要調(diào)整時，各生產(chǎn)制造單元調(diào)整困難，排布安裝不便，出現(xiàn)費(fèi)時費(fèi)力的問題。其在同一生產(chǎn)制造系統(tǒng)構(gòu)架下進(jìn)行可實現(xiàn)產(chǎn)品多樣化生產(chǎn)，且生產(chǎn)工藝可調(diào)，生產(chǎn)工序可調(diào)的制造系統(tǒng)重構(gòu)，且切換工作站模塊時，操作簡便，大大提高生產(chǎn)制造的利用率，節(jié)約投資成本的特點，在教學(xué)培訓(xùn)和生產(chǎn)制造領(lǐng)域，具有良好的應(yīng)用前景和參考價值。

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作者簡介：李向陽（1979-），男，河南郟縣人，碩士，工程師，研究方向：工業(yè)自動化。