專利名稱：智能柔性制造系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制造系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及智能柔性制造系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科技的進(jìn)步和消費(fèi)者需求的個(gè)性化發(fā)展，中國企業(yè)的生產(chǎn)制造模式正在由少品種、大批量的規(guī)模經(jīng)濟(jì)模式轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗥贩N、小批量的定制化經(jīng)濟(jì)模式。將存在中小批量與單件生產(chǎn)混合；產(chǎn)品規(guī)格繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜；產(chǎn)品物料需求量大；外購件、外協(xié)件和標(biāo)準(zhǔn)件多，物流管理復(fù)雜等特點(diǎn)。因此企業(yè)必須具備為多品種、小批量訂單提供快速執(zhí)行和響應(yīng)的能力。現(xiàn)有的制造系統(tǒng)，也有利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計(jì)算技術(shù)的，但并沒有和物理設(shè)備進(jìn)行傳感和互聯(lián)，沒有對(duì)二者進(jìn)行系統(tǒng)整合，難以適應(yīng)多品種、小批量訂單的快速執(zhí)行和響應(yīng)的 能力。要實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，需要進(jìn)ー步的發(fā)展優(yōu)化家電制造系統(tǒng)現(xiàn)有的模型、操作體系、生產(chǎn)方式與管理體制。引入新的控制技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算技術(shù)和傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)、物理系統(tǒng)和現(xiàn)有制造系統(tǒng)有效緊密的融合與協(xié)作。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出了一種新的系統(tǒng)解決方案，即智能柔性制造系統(tǒng)，它不僅能解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，還具有其它許多有益效果。智能柔性制造系統(tǒng)，包含決策控制中心I、客戶訂單及市場分析2、分布式計(jì)算設(shè)備3、通信網(wǎng)絡(luò)4、物料信息網(wǎng)絡(luò)5、產(chǎn)品跟蹤控制網(wǎng)絡(luò)6、產(chǎn)品及配件加工網(wǎng)絡(luò)7，決策控制中心I是數(shù)據(jù)、信息及計(jì)算中心，它通過通信網(wǎng)絡(luò)4接收來自客戶訂單及市場分析2、分布式計(jì)算設(shè)備3、物料信息網(wǎng)絡(luò)5、產(chǎn)品跟蹤控制網(wǎng)絡(luò)6、產(chǎn)品及配件加工網(wǎng)絡(luò)7的信息進(jìn)行計(jì)算分析，決策后發(fā)出指令再通過通信網(wǎng)絡(luò)4對(duì)客戶訂單及市場分析2、分布式計(jì)算設(shè)備3、物料信息網(wǎng)絡(luò)5、產(chǎn)品及配件加工網(wǎng)絡(luò)6、產(chǎn)品跟蹤控制網(wǎng)絡(luò)7進(jìn)行系統(tǒng)控制。上述的分布式計(jì)算設(shè)備3包含各種異構(gòu)計(jì)算設(shè)備30，并通過網(wǎng)格技術(shù)31和/或云計(jì)算技術(shù)32和/或并行計(jì)算技術(shù)33整合成分布式分散控制的子系統(tǒng)。上述的通信網(wǎng)絡(luò)4為有線或無線傳輸網(wǎng)絡(luò)；通信網(wǎng)絡(luò)4還包含各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備40和傳感器41，所述的數(shù)據(jù)采集設(shè)備40、傳感器41和物料信息網(wǎng)絡(luò)5、產(chǎn)品及配件加工網(wǎng)絡(luò)6、產(chǎn)品跟蹤控制網(wǎng)絡(luò)7進(jìn)行數(shù)據(jù)交互傳輸。上述的物料信息網(wǎng)絡(luò)5包含庫存物料信息50、物料采購計(jì)劃51、供應(yīng)商信息52等各種物料信息。上述的產(chǎn)品及配件加工網(wǎng)絡(luò)6包含若干個(gè)加工子任務(wù)60，所述的加工子任務(wù)60取決于決策控制中心I的指令控制及任務(wù)分解。上述的產(chǎn)品跟蹤控制網(wǎng)絡(luò)7包含產(chǎn)品信息70和產(chǎn)品狀態(tài)71，并通過通信網(wǎng)絡(luò)4把產(chǎn)品信息70和產(chǎn)品狀態(tài)71傳送給決策控制中心I。本發(fā)明的有益效果是通過新的控制技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算技術(shù)和傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)、物理系統(tǒng)和現(xiàn)有制造系統(tǒng)有效緊密的融合與協(xié)作，具備為多品種、小批量訂單提供快速執(zhí)行和響應(yīng)的能力。由于上述有益效果，本發(fā)明廣泛應(yīng)用于各類制造系統(tǒng)中。


圖I是本發(fā)明的模塊示意圖；圖2是本發(fā)明分布式計(jì)算設(shè)備3的模塊示意圖；圖3是本發(fā)明通信網(wǎng)絡(luò)4的模塊示意圖；圖4是本發(fā)明物料信息網(wǎng)絡(luò)5的模塊示意圖；圖5是本發(fā)明決策控制中心I和分布式計(jì)算設(shè)備3的模塊示意圖；
圖6是本發(fā)明產(chǎn)品及配件加工網(wǎng)絡(luò)6的模塊示意圖；圖7是本發(fā)明產(chǎn)品跟蹤控制網(wǎng)絡(luò)7的模塊示意圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例的模塊示意圖。實(shí)施方式如圖I所示，智能柔性制造系統(tǒng)，包含決策控制中心I、客戶訂單及市場分析2、分布式計(jì)算設(shè)備3、通信網(wǎng)絡(luò)4、物料信息網(wǎng)絡(luò)5、產(chǎn)品跟蹤控制網(wǎng)絡(luò)6、產(chǎn)品及配件加工網(wǎng)絡(luò)7，決策控制中心I是數(shù)據(jù)、信息及計(jì)算中心，它通過通信網(wǎng)絡(luò)4接收來自客戶訂單及市場分析2、分布式計(jì)算設(shè)備3、物料信息網(wǎng)絡(luò)5、產(chǎn)品跟蹤控制網(wǎng)絡(luò)6、產(chǎn)品及配件加工網(wǎng)絡(luò)7的信息進(jìn)行計(jì)算分析，決策后發(fā)出指令再通過通信網(wǎng)絡(luò)4對(duì)客戶訂單及市場分析2、分布式計(jì)算設(shè)備3、物料信息網(wǎng)絡(luò)5、產(chǎn)品及配件加工網(wǎng)絡(luò)6、產(chǎn)品跟蹤控制網(wǎng)絡(luò)7進(jìn)行系統(tǒng)控制。決策控制中心I是本系統(tǒng)的核心，主要完成以下工作通過網(wǎng)絡(luò)收集所有采集設(shè)備所采集的系統(tǒng)的諸如物料信息、采購信息、生產(chǎn)加工信息、銷售信息、客戶訂單信息等；根據(jù)所采集的信息及時(shí)的調(diào)整修正系統(tǒng)模型并進(jìn)行各種分析；根據(jù)分析結(jié)果修正設(shè)計(jì)方案、調(diào)整物料采集、優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、調(diào)整營銷策略等；同吋，決策控制中心I通過通信網(wǎng)絡(luò)與運(yùn)輸交通等其它子系統(tǒng)互聯(lián)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)高效、有序、優(yōu)化的協(xié)作；并且通過無線或傳感網(wǎng)絡(luò)即時(shí)接收產(chǎn)品的使用、運(yùn)輸?shù)认嚓P(guān)信息并實(shí)施相關(guān)的控制策略。如圖2所示，分布式計(jì)算設(shè)備3包含各種異構(gòu)計(jì)算設(shè)備30，并通過網(wǎng)格技術(shù)31和/或云計(jì)算技術(shù)32和/或并行計(jì)算技術(shù)33整合成分布式分散控制的子系統(tǒng)。圖3中，用不同的符號(hào)來表征異構(gòu)計(jì)算設(shè)備30，是為了反映其異構(gòu)性。本系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)處理海量多源動(dòng)態(tài)制造業(yè)數(shù)據(jù)流，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程精確、最優(yōu)控制，強(qiáng)大的計(jì)算和信息處理能力是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵。已有的EDI (Electronic Data Interchange)技術(shù)等無法滿足其計(jì)算需求,通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的網(wǎng)格技術(shù)、云計(jì)算、并行計(jì)算等技術(shù)構(gòu)建新的計(jì)算平臺(tái)，通過整合系統(tǒng)中各種異構(gòu)計(jì)算設(shè)備以滿足分布式分散控制和高效計(jì)算的特性，同時(shí)獲得強(qiáng)大的存儲(chǔ)能力。如圖3所示，通信網(wǎng)絡(luò)4為有線或無線傳輸網(wǎng)絡(luò)；通信網(wǎng)絡(luò)4還包含各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備40和傳感器41，所述的數(shù)據(jù)采集設(shè)備40、傳感器41和物料信息網(wǎng)絡(luò)5、產(chǎn)品跟蹤控制網(wǎng)絡(luò)6、產(chǎn)品及配件加工網(wǎng)絡(luò)7進(jìn)行數(shù)據(jù)交互傳輸。通信網(wǎng)絡(luò)主要包括有線傳輸網(wǎng)絡(luò)和無線通信網(wǎng)絡(luò)。它是本系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。下一代互聯(lián)網(wǎng)(NGI)和下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)為通信網(wǎng)絡(luò)提供重要的支撐，其中的核心技術(shù)IPv6可以提供豐富的地址資源，可以為接入系統(tǒng)的物理設(shè)備分配唯一的網(wǎng)絡(luò)地址，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物理設(shè)備的自動(dòng)識(shí)別和搜索，使本系統(tǒng)的產(chǎn)品、物料、生產(chǎn)設(shè)備等眾多物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。無線網(wǎng)絡(luò)通信用于連接生產(chǎn)設(shè)備的無線傳感設(shè)備、物料和產(chǎn)品的射頻傳感設(shè)備及部分活動(dòng)設(shè)備諸如運(yùn)輸?shù)鹊臓顩r，為決策控制中心I提供即時(shí)有效的檢測(cè)數(shù)據(jù)。如圖4所示，物料信息網(wǎng)絡(luò)5包含庫存物料信息50、物料采購計(jì)劃51、供應(yīng)商信息52等各種物料信息。這些信息通過網(wǎng)絡(luò)即時(shí)、動(dòng)態(tài)的傳送給決策控制中心1，決策控制中心I根據(jù)物料信息，在生產(chǎn)需求、市場需求、訂單需求的基礎(chǔ)上動(dòng)態(tài)的定制采購計(jì)劃，并通過物料信息采集與調(diào)度控制系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的分配，實(shí)現(xiàn)物料、采購、生產(chǎn)的優(yōu)化組合，節(jié)約人力、物理，通過優(yōu)化組合實(shí)現(xiàn)物料的智能調(diào)度，在一定程度上實(shí)現(xiàn)零庫存。如圖5所示，分布式計(jì)算設(shè)備3包含各種異構(gòu)計(jì)算設(shè)備30，圖中用不同的符號(hào)來表征異構(gòu)計(jì)算設(shè)備30，是為了反映其異構(gòu)性。所述的異構(gòu)計(jì)算設(shè)備30取決于決策控制中心I的指令控制。
如圖6所示，產(chǎn)品及配件加工網(wǎng)絡(luò)6包含若干個(gè)加工子任務(wù)60，所述的加工子任務(wù)60取決于決策控制中心I的指令控制及任務(wù)分解。圖中，用不同的符號(hào)來表征子任務(wù)60，是為了說明子任務(wù)的差異性。決策控制中心I根據(jù)實(shí)時(shí)信息制定生產(chǎn)計(jì)劃并分解成若干加エ子任務(wù)60井信息傳送給全局?jǐn)?shù)據(jù)庫。加工網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中即使提取信息并將子任務(wù)60分配給相應(yīng)的生產(chǎn)者，一旦該子任務(wù)60被生產(chǎn)者結(jié)點(diǎn)接受，相應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備的代理人將被允許從全局?jǐn)?shù)據(jù)庫讀取必要的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳給加工中心，加工中心根據(jù)數(shù)據(jù)和相應(yīng)命令完成加工子任務(wù)60，并將運(yùn)行狀態(tài)信息送給代理人，向任務(wù)規(guī)劃結(jié)點(diǎn)返回結(jié)果，提交該子任務(wù)60。由于產(chǎn)品加工要經(jīng)過不同的エ序，各個(gè)エ序的生產(chǎn)能力通常并不平衡，現(xiàn)存的制造系統(tǒng)在生產(chǎn)上容易出現(xiàn)木桶效應(yīng)，生產(chǎn)被關(guān)鍵的瓶頸資源所制約，而本系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)的信息傳輸與有效的協(xié)調(diào)控制決策，有效的克服了這一點(diǎn)，使生產(chǎn)過程達(dá)到全局最優(yōu)化。如圖7所示，產(chǎn)品跟蹤控制網(wǎng)絡(luò)7包含產(chǎn)品信息70和產(chǎn)品狀態(tài)71，并通過通信網(wǎng)絡(luò)4把產(chǎn)品信息70和產(chǎn)品狀態(tài)71傳送給決策控制中心I。通過下一代無線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品跟蹤及有效控制，對(duì)遍布全球的相應(yīng)產(chǎn)品，即時(shí)采集使用信息、使用狀態(tài)，為決策控制中心的生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)整提供依據(jù)，同時(shí)提高產(chǎn)品的有效服務(wù)水平，優(yōu)化售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)部分功能可通過內(nèi)嵌的具有有傳感與執(zhí)行功能的傳感器進(jìn)行控制修復(fù)，實(shí)現(xiàn)家電產(chǎn)品的自我協(xié)調(diào)和自主控制。如圖8所示，是本發(fā)明的ー種較佳實(shí)施方式，它主要由大量物理設(shè)備(各類產(chǎn)品生產(chǎn)線及零件加工中心)、計(jì)算設(shè)備(計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、嵌入式計(jì)算設(shè)備等)、數(shù)據(jù)采集設(shè)備(RFID、各類傳感器、嵌入式數(shù)據(jù)采集設(shè)備等)構(gòu)成。這些設(shè)備分屬于本發(fā)明決策控制中心
I、客戶訂單及市場分析2、分布式計(jì)算設(shè)備3、物料信息網(wǎng)絡(luò)5、產(chǎn)品跟蹤控制網(wǎng)絡(luò)6、產(chǎn)品及配件加工網(wǎng)絡(luò)7，但在圖中不再標(biāo)注。它們的計(jì)算、傳感、控制等信息通過通信網(wǎng)絡(luò)4連接起來，而物料、產(chǎn)品零件、產(chǎn)品銷售等的流通通過各級(jí)、各類控制中心采用現(xiàn)代物流流通連接起來。該系統(tǒng)不同于現(xiàn)有的離散制造系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是該系統(tǒng)中存在大量的分布式計(jì)算設(shè)備；具有比現(xiàn)存系統(tǒng)完善的信息采集系統(tǒng)；將有線網(wǎng)絡(luò)與無線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合；通過全局優(yōu)化，能對(duì)物流、資金流、信息流的實(shí)時(shí)、集成、同步地控制；能對(duì)有效協(xié)調(diào)和優(yōu)化處理供應(yīng)鏈范圍內(nèi)所有業(yè)務(wù)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)全球采購、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)的業(yè)務(wù)處理。
權(quán)利要求
1.智能柔性制造系統(tǒng)，其特征在于包含決策控制中心(I)、客戶訂單及市場分析(2)、分布式計(jì)算設(shè)備(3)、通信網(wǎng)絡(luò)(4)、物料信息網(wǎng)絡(luò)(5)、產(chǎn)品跟蹤控制網(wǎng)絡(luò)(6)、產(chǎn)品及配件加工網(wǎng)絡(luò)(7)，所述的決策控制中心(I)是數(shù)據(jù)、信息及計(jì)算中心，所述的決策控制中心(I)通過所述的通信網(wǎng)絡(luò)(4)接收來自所述的客戶訂單及市場分析(2)、分布式計(jì)算設(shè)備(3)、物料信息網(wǎng)絡(luò)(5 )、產(chǎn)品跟蹤控制網(wǎng)絡(luò)(6 )、產(chǎn)品及配件加工網(wǎng)絡(luò)(7 )的信息進(jìn)行計(jì)算分析，決策后發(fā)出指令再通過所述的通信網(wǎng)絡(luò)(4)對(duì)所述的客戶訂單及市場分析(2)、分布式計(jì)算設(shè)備(3)、物料信息網(wǎng)絡(luò)(5)、產(chǎn)品及配件加工網(wǎng)絡(luò)(6)、產(chǎn)品跟蹤控制網(wǎng)絡(luò)(7)進(jìn)行系統(tǒng)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能柔性制造系統(tǒng)，其特征在于所述的分布式計(jì)算設(shè)備(3)包含各種異構(gòu)計(jì)算設(shè)備(30)，并通過網(wǎng)格技術(shù)(31)和/或云計(jì)算技術(shù)(32)和/或并行計(jì)算技術(shù)(33)整合成分布式分散控制的子系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能柔性制造系統(tǒng)，其特征在于所述的通信網(wǎng)絡(luò)(4)為有線或無線傳輸網(wǎng)絡(luò)；所述的通信網(wǎng)絡(luò)(4)還包含各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備(40)和傳感器(41)，所述的數(shù)據(jù)采集設(shè)備(40)、傳感器(41)和所述的物料信息網(wǎng)絡(luò)(5)、產(chǎn)品跟蹤控制網(wǎng)絡(luò)(6)、產(chǎn)品及配件加工網(wǎng)絡(luò)(7)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能柔性制造系統(tǒng)，其特征在于所述的物料信息網(wǎng)絡(luò)(5)包含庫存物料信息(50 )、物料采購計(jì)劃(51)、供應(yīng)商信息(52 )等各種物料信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能柔性制造系統(tǒng)，其特征在于所述的產(chǎn)品及配件加工網(wǎng)絡(luò)(6)包含若干個(gè)加工子任務(wù)(60)，所述的加工子任務(wù)(60)取決于所述的決策控制中心(I)的指令控制及任務(wù)分解。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能柔性制造系統(tǒng)，其特征在于所述的產(chǎn)品跟蹤控制網(wǎng)絡(luò)(7)包含產(chǎn)品信息(70)和產(chǎn)品狀態(tài)(71)，并通過所述的通信網(wǎng)絡(luò)(4)把所述的產(chǎn)品信息(70 )和產(chǎn)品狀態(tài)(71)傳送給所述的決策控制中心(I)。
全文摘要
本發(fā)明公開了智能柔性制造系統(tǒng)，包含決策控制中心1、客戶訂單及市場分析2、分布式計(jì)算設(shè)備3、通信網(wǎng)絡(luò)4、物料信息網(wǎng)絡(luò)5、產(chǎn)品跟蹤控制網(wǎng)絡(luò)6、產(chǎn)品及配件加工網(wǎng)絡(luò)7，決策控制中心1是數(shù)據(jù)、信息及計(jì)算中心，它通過通信網(wǎng)絡(luò)4接收來自客戶訂單及市場分析2、分布式計(jì)算設(shè)備3、物料信息網(wǎng)絡(luò)5、產(chǎn)品跟蹤控制網(wǎng)絡(luò)6、產(chǎn)品及配件加工網(wǎng)絡(luò)7的信息進(jìn)行計(jì)算分析，決策后發(fā)出指令再通過通信網(wǎng)絡(luò)4對(duì)客戶訂單及市場分析2、分布式計(jì)算設(shè)備3、物料信息網(wǎng)絡(luò)5、產(chǎn)品及配件加工網(wǎng)絡(luò)6、產(chǎn)品跟蹤控制網(wǎng)絡(luò)7進(jìn)行系統(tǒng)控制。本發(fā)明具備為多品種、小批量訂單提供快速執(zhí)行和響應(yīng)的能力。本發(fā)明廣泛應(yīng)用于各類制造系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102650880SQ20121012348
公開日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者張彩霞 申請(qǐng)人:佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院