可重構(gòu)的生產(chǎn)制造系統(tǒng)及方法的實(shí)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(gè)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(shí)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(shí)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(shí)，操作簡(jiǎn)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(diǎn)，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(shí)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(gè)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(shí)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(shí)，操作簡(jiǎn)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(diǎn)，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(cāng)儲(chǔ)模塊、入庫(kù)平臺(tái)、RFID模塊、出庫(kù)平臺(tái)、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(kù)平臺(tái)把所需要待加工品添加到立體倉(cāng)儲(chǔ)模塊的待加工品碼放區(qū)域，進(jìn)行入庫(kù)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(tái)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(cāng)儲(chǔ)模塊發(fā)出取料指令，立體倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)把指定的待加工品放置到出庫(kù)平臺(tái)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(kù)平臺(tái)上指定的待加工品送到工作站；

（6）工作站對(duì)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(kù)平臺(tái)，入庫(kù)平臺(tái)將成品運(yùn)送至立體倉(cāng)儲(chǔ)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(shí)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(jì)，在基礎(chǔ)臺(tái)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(shí)現(xiàn)專業(yè)功能單元快速可更換，從而實(shí)現(xiàn)在同一工作站平臺(tái)上的多種功能，提高工作站的柔性和利用率，實(shí)現(xiàn)工作站的可重構(gòu)性。同時(shí)，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(tái)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(duì)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(shí)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(gè)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(duì)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(shí)時(shí)顯示，從設(shè)備和裝置內(nèi)部“直接”、“實(shí)時(shí)”獲取生產(chǎn)實(shí)績(jī)、運(yùn)行實(shí)績(jī)、質(zhì)量信息等生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)，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(shí)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(shí)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(shí)，操作簡(jiǎn)便，大大提高生產(chǎn)制造的利用率，節(jié)約投資成本的特點(diǎn)，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(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：李向陽(yáng)（1979-），男，河南郟縣人，碩士，工程師，研究方向：工業(yè)自動(dòng)化。