可重構的生產制造系統及方法的實踐應用

摘 要：可重構的生產制造系統及方法，是通過各功能模塊與整個系統構架下的機械、電氣和軟件等采用標準化接口，根據不同加工產品和（或）不同的生產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量等來實現構建不同產品的生產制造系統，所以在同一生產制造系統構架下進行可實現產品多樣化生產，且生產工藝可調，生產工序可調，切換工作站模塊時，操作簡便，充分體現設備的可重構理念，大大提高生產制造的利用率，節約投資成本的特點，可適用于在教學培訓和生產制造領域，具有良好的應用前景。

關鍵詞：可重構；生產制造系統；工藝可調；工序可調

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

可重構的生產制造系統及方法，在實際應用中是通過生產過程執行系統根據生產訂單制定的生產工藝路線，通過傳送運輸單元連接多功能工作站，運送工作站所需要的待加工產品，各功能單元與整個系統構架下的機械、電氣及軟件等采取標準化接口，并根據不同產品或不同的生產工藝要求，來配置工作站的不同功能模塊的組合、先后順序或不同數量的工作站等來實現構建不同的生產制造系統，在同一生產制造系統構架下進行可產品多樣化生產，且生產工藝可調，生產工序可調，切換工作站模塊時，操作簡便，充分體現設備的可重構理念，大大提高生產制造的利用率，節約投資成本的特點，可適用于在教學培訓和生產制造領域。

1 可重構生產制造系統的主要組成

可重構生產制造系統主要由系統管理軟件（如MES、ERP、WMS ）、立體倉儲模塊、入庫平臺、RFID模塊、出庫平臺、傳送運輸單元（AGV小車）、多功能可重構工作站、信息展示單元和總控單元等組成，如圖1.1所示為兩工作站結構的各重構系統示例。可重構生產制造系統的生產流程包括以下：

（1）根據生產訂單，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域，進行入庫操作，并通過RFID模塊定義待加工品的編碼；

（2）根據生產訂單，在工作站的相應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管理軟件制定生產訂單并確定工藝路線和內容；

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

（5）總控單元通過生產管理向傳送運輸單元AGV發出取料指令和送料指令，傳送運輸單元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行加工，完成加工內容后，反饋給總控單元；

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

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

2 可重構生產制造系統的機械功能可重構

可重構生產制造系統的機械功能可重構體現在在同一制造系統下可實現多種類產品的生產，其采用的多功能可重構工作站采用模塊化設計，在基礎臺架、電控單元、功能模塊固定工裝等必配基本功能單元的基礎上，實現專業功能單元快速可更換，從而實現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，實現工作站的可重構性。同時，由于系統采用AGV連接各加工工作站，各工作站的位置有更多的柔性調整空間。多功能可重構工作站示意圖如圖1.2所示。

3 可重構生產制造系統的加工工藝可重構

可重構生產制造系統的加工可重構體現在，通過工作站更換相適應的專業功能模塊，在上位軟件控制下，同一產品的生產工藝或生產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（需要更換對應的專業功能模塊），生產工序可以按照需要或要求的順序執行，即加工工藝可重構，在同一生產制造系統構架下實現產品多樣化生產，且生產工藝可調，生產工序可調。

4 可重構生產制造系統的信息可視化

可重構生產制造系統各功能模塊與整個系統構架下的機械、電氣和軟件等采用標準化接口，通過系統管理軟件如MES、ERP、WMS等及RFID模塊對系統的生產訂單、生產信息、物料信息、及加工過

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程跟蹤記錄等信息進行通過工控網絡和設備進行采集處理，并通過信息展示單元實時顯示，從設備和裝置內部“直接”、“實時”獲取生產實績、運行實績、質量信息等生產現場的各類數據，并在系統中靈活運用，從而解決各種問題，這與“工業4.0”和“e-F@ctory”的功能與框架相適應。

5 總結

通過以上分析，可重構生產制造系統的軟硬件相結合其功能和框架適應了“工業4.0”和“e-F@ctory”的基本要求，克服了現有的生產制造系統，根據生產工藝采用固定結構，導致所生產的產品單一，在生產工藝需要調整時，各生產制造單元調整困難，排布安裝不便，出現費時費力的問題。其在同一生產制造系統構架下進行可實現產品多樣化生產，且生產工藝可調，生產工序可調的制造系統重構，且切換工作站模塊時，操作簡便，大大提高生產制造的利用率，節約投資成本的特點，在教學培訓和生產制造領域，具有良好的應用前景和參考價值。

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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：工業自動化。