工夾具智能制造全壽命智能管理系統(tǒng)設計與研究

楊一帆 陳鑫 鄭琎輝 董德武 蒲智勇

關鍵詞：數(shù)據(jù)庫運算，智能化管理

引言

自2016年智能化系統(tǒng)概念的提出，智能化開始逐漸滲透到各行各業(yè)以及我們生活中的方方面面，相繼出現(xiàn)了智能住宅小區(qū)，智能醫(yī)院等都以智能化為基點生發(fā)開來。隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益擴大，由工夾具精度要求極高的行業(yè)特點所決定，流轉于各個工作部門之間的工夾具數(shù)量極為龐大傳統(tǒng)的人工記錄和追蹤方式已逐漸難以滿足企業(yè)對工夾具的精細化管理要求，工廠企業(yè)迫切需要一個全新的系統(tǒng)對每套工夾具可以進行全壽命周期的智能化管理。

1 ?消毒機器人的設計來源與市場分析

1.1設計背景

隨著工業(yè)4.0的推進，人工智能和數(shù)字經(jīng)濟概念不斷的融入到了當今社會，工業(yè)流水線領域也不例外，傳統(tǒng)的人工崗位逐漸被智能化替代。智能分級管理系統(tǒng)是提高流水線作業(yè)的重要手段，也是時代的潮流和趨熱[1]。工夾具作為車間生產(chǎn)加工的重要工具，具有高成本、易損耗、類型相似、資源信息復雜等特點，而且隨著需求的增加，其種類和數(shù)量也不斷增加，隨之而來的一系列管理與資源浪費問題影響了數(shù)字化車間的建設進程。為此，需要一種方式來實現(xiàn)工夾具的數(shù)字化管理，以提高生產(chǎn)效率，減少制造成本。

1.2市場分析

基于工夾具管理系統(tǒng)的原理、創(chuàng)新思想與市場應用前景的分析，將系統(tǒng)從目前行業(yè)的實際所需情況進行優(yōu)化來提高實用率。解決原始手工數(shù)據(jù)的導入與新數(shù)據(jù)的導出繁瑣問題，使得系統(tǒng)可以一鍵登錄日志表，和操作日志表，詳細記錄用戶的登錄信息、系統(tǒng)操作日志，做到數(shù)據(jù)的可查可追溯。目前國外同類工夾具智能化系統(tǒng)產(chǎn)品售價均在45萬以上，而國內(nèi)同類=產(chǎn)品的市場占有率極其微小。為大幅提升企業(yè)市場競爭力，及時根據(jù)市場及客戶需求迅速做出調整，夾具生產(chǎn)企業(yè)需要對工夾具進行有效的全方位定位管理，因此有必要進行這方面的系統(tǒng)開發(fā)。

2 工夾具系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫結構介紹及移動端使用

2.1數(shù)據(jù)庫結構介紹

工夾具系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫主要分為系統(tǒng)管理模塊數(shù)據(jù)庫結構[2]和業(yè)務管理模塊數(shù)據(jù)庫結構[3]。鑒于生產(chǎn)線工廠為階梯式管理，系統(tǒng)采用系統(tǒng)基礎信息及公共信息的管理方式，其主要分為機構人管理、權限管理模塊、系統(tǒng)配置模塊、系統(tǒng)安全模塊。對于功能權限控制使用角色的訪問控制問題，采用訪問邏輯表達式“誰對什么怎么樣”的方式，它從內(nèi)到外的邏輯結構這是結構到角色再到用戶，就是一個角色對應綁定多個權限，一個用戶對應綁定多個角色，同時成功讓用戶通過成為適當角色的成員而得到這些角色的權限，達到權限控制的目的，這樣可以很好的適用在目前各大行業(yè)工廠之中，其控制界面如圖1所示。

2.2移動端使用

工夾具系統(tǒng)特地設計出移動端APP[4]，確保了當夾具上線后，通過產(chǎn)線的各個位置的移動端掃描夾具二維碼進行自動上線登記，進行夾具登記。每個移動端都可以設置當前使用的具體位置，當進行登記后就能鎖定夾具位置以及在線巡檢，方便系統(tǒng)進行查詢。與此同時，當夾具下線后同樣通過app掃描二維碼自動進行下線登記。此步不僅能詳細記錄夾具的使用時間，使用位置等信息，還方便用戶通過不同查詢?nèi)肟谶M行查詢。當生產(chǎn)線上有夾具需要報修或報廢處理可直接通過App進行登記。

3 ?夾具預警分析數(shù)據(jù)駕駛艙平臺

依照現(xiàn)在本行業(yè)的工廠情況，特地設計出一款專門為企業(yè)領導者的指標分析系統(tǒng)——管理駕駛艙。其打破數(shù)據(jù)隔離，實現(xiàn)指標分析及決策場景落地，通過詳盡的指標體系，實時反應夾具的使用狀態(tài)，將采集的數(shù)據(jù)形象化、直觀化、具體化?！肮芾眈{駛艙[5]”充分融合了人腦科學、管理科學和信息科學的精華，以人為產(chǎn)品的核心，從管理者的決策環(huán)境、企業(yè)管理綜合指標的定義以及信息的表述，都圍繞著激發(fā)人的智能、有利于思維連貫和有效思維判斷為目的。將企業(yè)管理決策提升到一個新的高度。最大化地發(fā)揮高層經(jīng)理了解、領導和控制公司業(yè)務的管理室，可以很好的成為一個為高層管理層提供的一站式?jīng)Q策支持的管理信息中心系統(tǒng)。總統(tǒng)分析是對當前工作單元內(nèi)所有夾具和產(chǎn)線的總統(tǒng)分析和監(jiān)控，以便于領導者查看當前上下線夾具數(shù)據(jù)、今日上下線夾具、預警數(shù)據(jù)統(tǒng)計，與此同時，其優(yōu)勢則可以通過查看各個生產(chǎn)線當前正常、故障夾具直方圖對比，可直觀了解各個生產(chǎn)線當前夾具狀況，也方便各生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)對比。在維修提示方面，可以展示出當前產(chǎn)線的夾具報廢報修月數(shù)量統(tǒng)計，并對故障率進行折線圖方式展示，避免了人工的數(shù)據(jù)導入導出的繁瑣操作。

在整個設計過程中，出現(xiàn)過很多的難題，比如系統(tǒng)版面設計、APP的開發(fā)、程序的編寫以及對實用性和便捷性的處理等，都在查閱相關資料以及請教程序員的幫助下順利解決了，最終工夾具全壽命智能管理系統(tǒng)基礎功能大致基本完善。但該系統(tǒng)仍有不足之處：因為平臺的局限性，時間緊任務重的情況下，移動端app功能并不全面，PC端系統(tǒng)也有一些細節(jié)需要改進。

參考文獻：

[1]張光龍.基于芒果流水線的智能化檢測分級系統(tǒng)研究[J].成都大學四川省. [2]曹德強.一種基于移動網(wǎng)絡拓撲結構的數(shù)據(jù)庫模型設計方法[D].廣東通信技術. 2021，41（08）

[3]賈冰，郎婷婷.生產(chǎn)管理系統(tǒng)業(yè)務集成模型分析研究[J].成組技術與生產(chǎn)現(xiàn)代化. 2020，37（01）.

[4]肖亮，戴燦煌，許冬瑾等.基于深度強化學習的移動終端軟件自適應優(yōu)化調度方法[J].

[5]劉玉建，軒陽，張思齊.一種液晶裝置與BIM可視化模型關聯(lián)的建設管理駕駛艙[J].

[作者簡介]：

1.楊一帆，武漢商學院機器人工程專業(yè)學生，研究方向：機器人運動控制。

2.鄭琎輝，武漢商學院機器人工程專業(yè)學生，研究方向：智能機器人設計。

3.董德武，武漢商學院機器人工程專業(yè)學生，研究方向：智能機器人設計。

4.蒲智勇，武漢商學院機器人工程專業(yè)學生，研究方向：智能機器人設計。

5.魏欣，武漢商學院機器人工程專業(yè)學生，研究方向：智能機器人設計。

[通訊作者] 陳鑫（1988-），男，湖北武漢人，碩士，武漢商學院教師，工程師;主要研究方向：工業(yè)機器人系統(tǒng)仿真，視覺識別。

[項目基金]：武漢商學院2021年大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃，項目編號：202111654036，項目名稱：一種工夾具智能化制造全壽命智能管理系統(tǒng)