關(guān)于工業(yè)機(jī)器人的智能化生產(chǎn)管理服務(wù)平臺(tái)建設(shè)方案探究

魏文鋒

摘? ?要：信息技術(shù)以及機(jī)械加工一體化技術(shù)高速發(fā)展，促進(jìn)了我國(guó)制造產(chǎn)業(yè)的不斷革新，提升了生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化水平。企業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，從往常的單臺(tái)機(jī)床自動(dòng)化，向著多臺(tái)數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等設(shè)備過(guò)渡，設(shè)備都是自動(dòng)化的，這種發(fā)展屬于新型生產(chǎn)線方向，使得企業(yè)生產(chǎn)制造作業(yè)的工作流程更智能，顯示出了先進(jìn)的自動(dòng)化趨勢(shì)。當(dāng)前處于工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展時(shí)期，在管理工作中，人們廣泛應(yīng)用了智能化生產(chǎn)管理模式。文章探究了工業(yè)機(jī)器人的智能化生產(chǎn)管理服務(wù)平臺(tái)建設(shè)方案。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人;智能化;生產(chǎn)管理;服務(wù)平臺(tái);建設(shè)方案

工業(yè)機(jī)器人屬于一種關(guān)鍵性的現(xiàn)代制造業(yè)自動(dòng)化裝備，其中包括很多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，如電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及人工智能等，屬于自動(dòng)化工具，即自動(dòng)化工廠（Factory Automation，F(xiàn)A）、柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacture System，F(xiàn)MS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacturing Systems，CIMS）。工業(yè)機(jī)器人的利用，對(duì)于企業(yè)的人工成本進(jìn)行了良好的管控，同時(shí)保障了產(chǎn)品的質(zhì)量水平，各方面均能夠產(chǎn)生關(guān)鍵的作用。當(dāng)前，很多領(lǐng)域已經(jīng)在擴(kuò)大應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的范圍和數(shù)量，包括電子電氣行業(yè)、汽車產(chǎn)業(yè)、金屬加工、食品制造等。其中，在企業(yè)的管理環(huán)節(jié)，科學(xué)搭建工業(yè)機(jī)器人的智能化生產(chǎn)管理服務(wù)平臺(tái)是一項(xiàng)重要的內(nèi)容，下面進(jìn)行詳盡的分析。

1? ? 基于工業(yè)機(jī)器人的智能化生產(chǎn)管理服務(wù)平臺(tái)建設(shè)總體方案

建設(shè)基于工業(yè)機(jī)器人的智能化生產(chǎn)管理服務(wù)平臺(tái)，涵蓋了3個(gè)主要部分，分別是生產(chǎn)管理服務(wù)平臺(tái)、過(guò)程檢測(cè)服務(wù)平臺(tái)以及過(guò)程控制服務(wù)平臺(tái)。其中，生產(chǎn)管理服務(wù)平臺(tái)包含多樣化的共性技術(shù)，主要就是要加強(qiáng)分析研究，包括均衡化混流生產(chǎn)技術(shù)，常用的就是分布式智能管理等。可以了解到工件的相應(yīng)特征信息，同時(shí)掌握已經(jīng)優(yōu)化的工藝參數(shù)、自適應(yīng)調(diào)配的生產(chǎn)設(shè)備。過(guò)程檢測(cè)服務(wù)平臺(tái)主要是對(duì)數(shù)字化物流跟蹤技術(shù)、三維信息在線識(shí)別與位姿檢測(cè)技術(shù)展開(kāi)研究，對(duì)加工期間的工件部位以及狀態(tài)等實(shí)施檢測(cè)，獲取工件信息并記錄。過(guò)程控制服務(wù)平臺(tái)的功能，即對(duì)加工參數(shù)優(yōu)化技術(shù)的分析，優(yōu)化處理服務(wù)平臺(tái)參數(shù)，對(duì)加工環(huán)節(jié)的各項(xiàng)工作展開(kāi)控制，實(shí)施控制過(guò)程檢測(cè)服務(wù)。生產(chǎn)管理服務(wù)平臺(tái)、過(guò)程檢測(cè)服務(wù)平臺(tái)、過(guò)程控制服務(wù)平臺(tái)3個(gè)方面加強(qiáng)協(xié)作，應(yīng)用到裝備制造業(yè)典型的生產(chǎn)工藝中，常見(jiàn)的操作就是工件上下料、零部件搬運(yùn)、拋磨加工等，使得加工的發(fā)展更加先進(jìn)化以及智能化。圖1為基于工業(yè)機(jī)器人的智能化生產(chǎn)管理服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)總框圖。

2? ? 生產(chǎn)管理服務(wù)平臺(tái)建設(shè)

基于分布式智能管理技術(shù)，采取MES/ERP管理以及均衡化混流生產(chǎn)技術(shù)期間，諸多生產(chǎn)管理有關(guān)技術(shù)的研究服務(wù)平臺(tái)在實(shí)踐中大量運(yùn)用。

智能化生產(chǎn)線中，分布式控制方案應(yīng)用甚為廣泛，這種方案能夠獨(dú)立應(yīng)用，不會(huì)對(duì)數(shù)控裝置產(chǎn)生嚴(yán)重的依賴性，其結(jié)構(gòu)模塊是獨(dú)立的，同時(shí)結(jié)構(gòu)擁有分段實(shí)時(shí)性的特征，其系統(tǒng)各模塊間界面相對(duì)清晰，可以達(dá)到并行開(kāi)發(fā)的目標(biāo)，方便維護(hù)，不繁瑣，提升了維護(hù)的效率。機(jī)器人柔性生產(chǎn)線控制方案中，控制結(jié)構(gòu)的方面多種多樣，關(guān)鍵的就是控制管理層、單元控制層、設(shè)備控制層?？刂乒芾韺訉儆谌嵝陨a(chǎn)線的主數(shù)控裝置，遵循相應(yīng)的作業(yè)計(jì)劃，產(chǎn)生有關(guān)命令，下載到單元機(jī)中以及獲取單元機(jī)的反饋信息，確保系統(tǒng)可以順暢地工作，達(dá)到協(xié)調(diào)運(yùn)行的目標(biāo)。單元管理層對(duì)按工藝要求形成的生產(chǎn)單元加以管控和監(jiān)督，各單元設(shè)備中，機(jī)床、機(jī)器人的數(shù)量較多;單元數(shù)控裝置中，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）設(shè)備的運(yùn)用較多，也是先進(jìn)的模式，PLC通信采取強(qiáng)穩(wěn)定的總線方式。設(shè)備控制層對(duì)于單個(gè)設(shè)備，即機(jī)器人數(shù)控裝置、機(jī)床數(shù)控裝置（Computerized Numerical Control Machine，CNC）、傳感器等進(jìn)行管控。

一般制造業(yè)企業(yè)常產(chǎn)生的問(wèn)題就是庫(kù)存積壓嚴(yán)重、生產(chǎn)效率低下等，應(yīng)用均衡化混流生產(chǎn)技術(shù)尤為關(guān)鍵。均衡化混流生產(chǎn)需要把一些基本一致的工藝流程，在同一流水線上面進(jìn)行編排，使其處于均衡的狀態(tài)中，可以按比例生產(chǎn)，讓混合連續(xù)流水生產(chǎn)更具節(jié)奏性。這樣一方面能夠滿足市場(chǎng)大批量的需求，另一方面可以進(jìn)行多種產(chǎn)品的同時(shí)生產(chǎn)，滿足客戶的多樣化要求。

在信息技術(shù)高速發(fā)展的背景下，企業(yè)制造信息化同樣在向前發(fā)展。車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System，MES）作為關(guān)鍵的工具，具備較高的現(xiàn)代化與先進(jìn)性，涵蓋了計(jì)算機(jī)輔助管理思想，能夠?qū)④囬g管理水平提升。MES系統(tǒng)能夠按照交貨期的前后以及生產(chǎn)優(yōu)先級(jí)原則，基于物資需求計(jì)劃（Material Requirement Planning，MRP）產(chǎn)生的加工制造訂單的前提下，按照訂單的模式，傳送零部件的生產(chǎn)計(jì)劃給車間。在車間的內(nèi)部，制定車間日計(jì)劃方案時(shí)需要遵循零部件的工藝路線等綜合的考量，展開(kāi)有針對(duì)性的生產(chǎn)工作。也能于訂單生產(chǎn)期間及時(shí)掌握車間的生產(chǎn)狀態(tài)，如有不良問(wèn)題可以盡早處理。

3? ? 過(guò)程控制服務(wù)平臺(tái)建設(shè)

過(guò)程控制服務(wù)平臺(tái)的主要功效是控制生產(chǎn)管理服務(wù)平臺(tái)、過(guò)程檢測(cè)服務(wù)平臺(tái)的工件加工過(guò)程，同時(shí)優(yōu)化相應(yīng)的參數(shù)。加工參數(shù)優(yōu)化技術(shù)合理選取數(shù)控加工中的切削參數(shù)，同時(shí)科學(xué)地處理好加工的質(zhì)量以及效率、生產(chǎn)成本等構(gòu)成影響的因素。在建設(shè)過(guò)程控制服務(wù)平臺(tái)時(shí)，需要全面考慮構(gòu)建最佳的加工數(shù)學(xué)模型，提出科學(xué)的變量約束規(guī)則，運(yùn)用有效的參數(shù)優(yōu)化方法以及形成優(yōu)化的工藝參數(shù)庫(kù)等。

4? ? 過(guò)程檢測(cè)服務(wù)平臺(tái)建設(shè)

在生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制中，至關(guān)重要的內(nèi)容之一就是過(guò)程檢測(cè)。通過(guò)研究以及運(yùn)用數(shù)字化物流跟蹤技術(shù)、三維信息在線識(shí)別與位姿檢測(cè)技術(shù)，對(duì)加工環(huán)節(jié)的各種參數(shù)信息加以檢測(cè)，主要涉及工件的部位、特點(diǎn)等。

首先，基于三維信息的在線工件識(shí)別與位姿檢測(cè)，針對(duì)在線工件的三維信息檢測(cè)進(jìn)行分析，探究其匹配技術(shù)，進(jìn)行三維形貌檢測(cè)，通過(guò)所獲數(shù)據(jù)科學(xué)的辨別工件，了解相應(yīng)部位等重要的工件信息。另外，工件的軌跡規(guī)劃、工件三維信息檢測(cè)系統(tǒng)研究、信息的三維匹配技術(shù)研究屬于關(guān)鍵的內(nèi)容，必須要加以考慮。其次，數(shù)字化物流的重要基礎(chǔ)是信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)的對(duì)象，得到數(shù)據(jù)信息不用進(jìn)行人工的干預(yù)，能夠在惡劣的環(huán)境狀態(tài)中運(yùn)用識(shí)別技術(shù)。需要對(duì)現(xiàn)下物流跟蹤管理主要識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)、缺陷等加強(qiáng)分析，提出科學(xué)的制造業(yè)物流管理框架體系，對(duì)比觀察無(wú)線射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)跟傳統(tǒng)的標(biāo)簽識(shí)別技術(shù)，找到滿足企業(yè)物流管理發(fā)展要求的數(shù)字化物流跟蹤應(yīng)用體系。

5? ? 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人在我國(guó)具有廣闊的發(fā)展前景，但是提出綜合性的應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)依然是全新的概念。怎樣科學(xué)、合理地設(shè)定服務(wù)平臺(tái)的對(duì)象、服務(wù)目標(biāo)以及研究共性技術(shù)怎樣有效地結(jié)合企業(yè)的實(shí)際需求，怎樣基于裝備制造業(yè)需求，在其他工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化行業(yè)推廣實(shí)踐，均是建立以工業(yè)機(jī)器人為基礎(chǔ)的智能化生產(chǎn)管理服務(wù)平臺(tái)中需要研究的問(wèn)題。

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