一种基于程序配方实现自动化产线多品种混线生产的方法与流程

1.本发明涉及全面工厂控制方法，具体涉及一种基于程序配方实现自动化产线多品种混线生产的方法。


背景技术：

2.由于多品种小批量定制生产模式能够更加契合客户需求，其成为了离散型制造企业越来越多选择的生产模式。但相对于传统的单一品种大批量生产模式，多品种小批量定制生产模式由于品种数量增多，对产品管理、工艺管理、产线设计、生产过程管理、库存管理都带来了很大挑战。
3.传统的装配线为了适应多品种装配，需要依靠人工切换夹具、程序，以及通过人工识别品种间差异并适应各种结构与装配方法的变化，进而导致自动化程度很难提升。随着人力成本升高、质量保证需求提升以及智能制造发展，离散型制造业产线自动化水平不断提升，先进装配线自动化水平提升至70％以上。
4.产线的自动化提升与适用多品种的柔性化存在比较大的矛盾，多数高自动化产线一般仅能兼容1种或5-6种产品，在切换品种时需按照预设的程序进行整线切换，如需增加品种，往往需要整线控制程序的调整与新增，以上模式在乘用车、家电等品种变化相对较少的行业比较适用，但很难应对高度定制化的生产模式。高定制化产品成百上千个品种混线生产且要实现高自动化水平，仍是行业难题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是解决现有多数高自动化产线一般仅能兼容1种或5-6种产品，在切换品种时需按照预设的程序进行整线切换，因此很难实现高自动化水平的高定制化产品成百上千个品种混线生产的不足之处，而提供一种基于程序配方实现自动化产线多品种混线生产的方法。
6.为了解决上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供了如下技术解决方案：
7.一种基于程序配方实现自动化产线多品种混线生产的方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：
8.步骤1、建立产线结构树；
9.建立多个产线，定义各产线的名称及编码；在产线下建立多个工位，定义各工位的名称及编码；在各工位下建立多个设备，定义各设备的名称及编号；在每个设备下定义该设备的程序清单，程序清单包括生产各品种产品时所需的不同程序，各程序的程序号和描述；
10.步骤2、对各产线建立产线超级程序配方结构树；
11.所述产线超级程序配方结构树用于组织该产线生产所有品种时所有工位程序配方；对各产线建立产线配方，在产线配方下建立多个工位程序配方组；在各工位程序配方组下建立多个工位程序配方，在各工位程序配方下设置编号、名称、适用品种、对应工位；
12.步骤3、定义各工位程序配方；
13.所述工位程序配方用于定义对应工位生产所有适用品种的产品时需执行的程序配方；各工位程序配方包括工序流程、驱动值、监控项、图示说明和坐标次序表；所述工序流程用于定义该工位程序配方的执行步骤，所述驱动值用于定义该工位程序配方能够通过数值驱动的参数，所述监控项用于定义该工位程序配方需要监控的过程参数，所述图示说明用于定位工序流程中每个工步的图片，并在图片中标识特殊关注要点，所述坐标次序表用于记录工序流程中同一工步中需要依次执行的多个操作步骤的对应坐标位置，以按照执行顺序标记所述多个操作步骤；
14.步骤4、设置各产品的编号，基于步骤3得到的产线超级程序配方结构树，对各产品定义产品程序配方结构树；所述产品程序配方结构树用于定义同一产线生产该产品时每个工位需执行的程序配方；
15.步骤5、将产品程序配方结构树下发至执行系统；
16.将步骤4得到的产品程序配方结构树下发至执行系统，执行系统根据计划生产产品的编号获取对应产品程序配方结构树完成产品生产。
17.进一步地，所述步骤4具体为：设置各产品的编号，基于步骤3得到的产线超级程序配方结构树，在各工位程序配方组中选择需使用的工位程序配方并粘贴在对应编号的产品程序配方结构树下；判断是否获得完整的产品程序配方结构树，若是，则执行步骤5，否则判断该产品是否需要添加新的程序号，若是，则返回步骤1，否则返回步骤2。
18.进一步地，所述步骤3具体为：
19.步骤3.1、定义工序流程；
20.所述工序流程包括工步顺序、工步名称、执行类型、工步类型、程序号、编号器号、设备号、数量；
21.其中，所述工步顺序为工步的执行次序；所述执行类型具体为：人工执行标记为0，自动执行标记为1；所述工步类型包括拧紧、压装、防错、气密、喷涂，所述拧紧标记为1，所述压装标记为2，所述防错标记为3，所述气密标记为4，所述喷涂标记为5；所述程序号为步骤1中定义的各产品的程序号，用于驱动设备执行相应程序；所述编号器号用于驱动各类电机编号器执行相应动作抵达相应位置；所述设备号用于指定程序号执行的设备；所述数量用于定义程序执行的次数；
22.步骤3.2、定义驱动值；
23.所述驱动值包括顺序号、数值描述、标准值；
24.步骤3.3、定义监控项；
25.所述监控项包括顺序号、数值描述、监控下限、监控上限；
26.步骤3.4、定义图示说明与坐标次序表。
27.进一步地，步骤3.4中，所述坐标次序表包含操作位置、顺序号、x坐标、y坐标；所述x坐标、y坐标指对应图片上操作位置自左下角为原点的像素位置。
28.进一步地，步骤5中，所述执行系统根据计划生产产品的编号获取对应产品程序配方结构树完成产品生产具体为：执行系统根据计划生产产品的编号获取对应产品程序配方结构树后，将工位程序配方分发至各工位，产品流转至工位后，依据工位程序配方中的工序流程与驱动值执行，依据监控项监控执行过程参数，依据图示说明与坐标次序表指导人工操作，完成产品生产。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
30.本发明一种基于程序配方实现自动化产线多品种混线生产的方法,首先将产线控制的颗粒度细化至工步与设备程序号，之后将不同的工步与程序号进行组合应对不同的品种，这种模式下能够保证设备程序的数量相对受控，同时满足不同增长的产品数量的装配需求；本发明实现了以数据驱动产线各设备按照对应产品切换对应程序，执行相应参数，并对执行过程进行监控确保过程受控，即高自动化产线数据驱动的高柔性生产模式，以支撑多品种小批量定制化生产。
附图说明
31.图1为本发明一种基于程序配方实现自动化产线多品种混线生产的方法的流程示意图；图2为本发明实施例中步骤1产线结构树的示意图；图3为本发明实施例中步骤2产线超级程序配方结构树的示意图；图4为本发明实施例中步骤3.1工序流程的示意图；图5本发明实施例中步骤3.2驱动值的示意图；图6为本发明实施例中步骤3.3监控项的示意图；图7为本发明实施例中步骤3.4图示说明与坐标次序表的示意图；图8为本发明实施例中步骤4产品程序配方结构树的示意图。
[0032][0033][0034][0035][0036][0037][0038][0039]
附图标记说明如下：1-产线；2-工位；3-设备；4-程序清单；5-工位程序配方组；6-工位程序配方；7-图示说明；8-坐标次序表。
具体实施方式
[0040]
下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地说明。
[0041]
参照图1，一种基于程序配方实现自动化产线多品种混线生产的方法，包括如下步骤：
[0042]
步骤1、建立产线结构树，如图2所示；
[0043]
步骤1.1、建立多个产线11，定义各产线1的名称及编码；
[0044]
步骤1.2、在产线11下建立多个工位2，定义各工位2的名称及编码；
[0045]
步骤1.3、在各工位2下建立多个设备3，定义各设备3的名称及编号；
[0046]
步骤1.4、在每个设备3下定义该设备3的程序清单4，程序清单4包括生产各品种产品时所需的不同程序，各程序的程序号和描述；
[0047]
步骤2、对各产线1建立产线超级程序配方结构树；
[0048]
参照图3，所述产线超级程序配方结构树用于组织该产线1生产所有品种时所有工
位程序配方6；
[0049]
步骤2.1、对各产线1建立产线配方，在产线配方下建立多个工位程序配方组5；
[0050]
步骤2.2、在各工位程序配方组5下建立多个工位程序配方6；
[0051]
步骤2.3、在各工位程序配方6下设置编号、名称、适用品种、对应工位2；
[0052]
步骤3、定义各工位程序配方6；
[0053]
所述工位程序配方6用于定义对应工位2生产所有适用品种的产品时需执行的程序配方；各工位程序配方6包括工序流程、驱动值、监控项、图示说明7和坐标次序表8；
[0054]
步骤3.1、定义工序流程；
[0055]
参照图4，所述工序流程用于定义该工位程序配方6的执行步骤，工序流程包括工步顺序、工步名称、执行类型、工步类型、程序号、编号器号、设备号、数量；
[0056]
其中，所述工步顺序为工步的执行次序；所述执行类型具体为：人工执行标记为0，自动执行标记为1；所述工步类型包括拧紧、压装、防错、气密、喷涂，所述拧紧标记为1，所述压装标记为2，所述防错标记为3，所述气密标记为4，所述喷涂标记为5；所述程序号为步骤1中定义的各产品的程序号，用于驱动设备3执行相应程序；所述编号器号用于驱动各类电机编号器执行相应动作抵达相应位置；所述设备号用于指定程序号执行的设备3；所述数量用于定义程序执行的次数；
[0057]
步骤3.2、定义驱动值；
[0058]
参照图5，所述驱动值用于定义该工位程序配方6能够通过数值驱动的参数，驱动值包括顺序号、数值描述、标准值；
[0059]
步骤3.3、定义监控项；
[0060]
参照图6，所述监控项用于定义该工位程序配方6需要监控的过程参数，监控项包括顺序号、数值描述、监控下限、监控上限；
[0061]
步骤3.4、定义图示说明7与坐标次序表8；
[0062]
参照图7，所述图示说明7用于定位工序流程中每个工步的图片，并在图片中标识特殊关注要点，方便操作人员理解工步内容与按要点执行；
[0063]
所述坐标次序表8用于记录工序流程中同一工步中需要依次执行的多个操作步骤的对应坐标位置，以按照执行顺序标记所述多个操作步骤；例如可以在图片上不同位置定义按照执行步骤依次高亮的圆圈标记，相比静态图片能起到更好的指导效果；所述坐标次序表8包含操作位置、顺序号、x坐标、y坐标；所述x坐标、y坐标指对应图片上操作位置自左下角为原点的像素位置；
[0064]
若需在图片中，依次标记螺栓的拧紧顺序，则对应坐标次序表8包含螺栓位置、顺序号、x坐标、y坐标；所述x坐标、y坐标指的是图片上螺栓位置自左下角为原点的像素位置；
[0065]
步骤4、将产品程序配方结构树下发至执行系统；
[0066]
参照图8，所述产品程序配方结构树用于定义同一产线1生产该产品时每个工位2需执行的程序配方；
[0067]
步骤4.1、设置各产品的编号，基于步骤3得到的产线超级程序配方结构树，在各工位程序配方组5中选择需使用的工位程序配方6并粘贴在产品程序配方结构树下；
[0068]
步骤4.2、判断是否获得完整的产品程序配方结构树，若是，则执行步骤5，否则判断该产品是否需要添加新的程序号，若是，则返回步骤1.4，否则返回步骤2.3；
[0069]
步骤5、产品程序配方结构树下发予执行系统；
[0070]
将步骤4得到的产品程序配方结构树下发至执行系统，执行系统根据计划生产产品的编号获取对应产品程序配方结构树后，将工位程序配方6分发至各工位2，产品流转至工位2后，依据工位程序配方6中的工序流程与驱动值执行，依据监控项监控执行过程参数，依据图示说明7与坐标次序表8指导人工操作，完成产品生产。
[0071]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述各实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。

技术特征：
1.一种基于程序配方实现自动化产线多品种混线生产的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、建立产线结构树；建立多个产线(1)，定义各产线(1)的名称及编码；在产线(1)下建立多个工位(2)，定义各工位(2)的名称及编码；在各工位(2)下建立多个设备(3)，定义各设备(3)的名称及编号；在每个设备(3)下定义该设备(3)的程序清单(4)，程序清单(4)包括生产各品种产品时所需的不同程序，各程序的程序号和描述；步骤2、对各产线(1)建立产线超级程序配方结构树；所述产线超级程序配方结构树用于组织该产线(1)生产所有品种时所有工位程序配方(6)；对各产线(1)建立产线配方，在产线配方下建立多个工位程序配方组(5)；在各工位程序配方组(5)下建立多个工位程序配方(6)，在各工位程序配方(6)下设置编号、名称、适用品种、对应工位(2)；步骤3、定义各工位程序配方(6)；所述工位程序配方(6)用于定义对应工位(2)生产所有适用品种的产品时需执行的程序配方；各工位程序配方(6)包括工序流程、驱动值、监控项、图示说明(7)和坐标次序表(8)；所述工序流程用于定义该工位程序配方(6)的执行步骤，所述驱动值用于定义该工位程序配方(6)能够通过数值驱动的参数，所述监控项用于定义该工位程序配方(6)需要监控的过程参数，所述图示说明(7)用于定位工序流程中每个工步的图片，并在图片中标识特殊关注要点，所述坐标次序表(8)用于记录工序流程中同一工步中需要依次执行的多个操作步骤的对应坐标位置，以按照执行顺序标记所述多个操作步骤；步骤4、设置各产品的编号，基于步骤3得到的产线超级程序配方结构树，对各产品定义产品程序配方结构树；所述产品程序配方结构树用于定义同一产线(1)生产该产品时每个工位(2)需执行的程序配方；步骤5、将产品程序配方结构树下发至执行系统；将步骤4得到的产品程序配方结构树下发至执行系统，执行系统根据计划生产产品的编号获取对应产品程序配方结构树完成产品生产。2.根据权利要求1所述的一种基于程序配方实现自动化产线多品种混线生产的方法，其特征在于，所述步骤4具体为：设置各产品的编号，基于步骤3得到的产线超级程序配方结构树，在各工位程序配方组(5)中选择需使用的工位程序配方(6)并粘贴在对应编号的产品程序配方结构树下；判断是否获得完整的产品程序配方结构树，若是，则执行步骤5，否则判断该产品是否需要添加新的程序号，若是，则返回步骤1，否则返回步骤2。3.根据权利要求2所述的一种基于程序配方实现自动化产线多品种混线生产的方法，其特征在于，所述步骤3具体为：步骤3.1、定义工序流程；所述工序流程包括工步顺序、工步名称、执行类型、工步类型、程序号、编号器号、设备号及数量；其中，所述工步顺序为工步的执行次序；所述执行类型具体为：人工执行标记为0，自动执行标记为1；所述工步类型包括拧紧、压装、防错、气密及喷涂，所述拧紧标记为1，所述压装标记为2，所述防错标记为3，所述气密标记为4，所述喷涂标记为5；所述程序号为步骤1中
定义的各产品的程序号，用于驱动设备(3)执行相应程序；所述编号器号用于驱动各类电机编号器执行相应动作抵达相应位置；所述设备号用于指定程序号执行的设备(3)；所述数量用于定义程序执行的次数；步骤3.2、定义驱动值；所述驱动值包括顺序号、数值描述及标准值；步骤3.3、定义监控项；所述监控项包括顺序号、数值描述、监控下限及监控上限；步骤3.4、定义图示说明(7)与坐标次序表(8)。4.根据权利要求3所述的一种基于程序配方实现自动化产线多品种混线生产的方法，其特征在于：步骤3.4中，所述坐标次序表(8)包含操作位置、顺序号、x坐标、y坐标；所述x坐标、y坐标指对应图示说明(7)的图片上操作位置自左下角为原点的像素位置。5.根据权利要求1至4任一所述的一种基于程序配方实现自动化产线多品种混线生产的方法，其特征在于：步骤5中，所述执行系统根据计划生产产品的编号获取对应产品程序配方结构树完成产品生产具体为：执行系统根据计划生产产品的编号获取对应产品程序配方结构树后，将工位程序配方(6)分发至各工位(2)，产品流转至工位(2)后，依据工位程序配方(6)中的工序流程与驱动值执行，依据监控项监控执行过程参数，依据图示说明(7)与坐标次序表(8)指导人工操作，完成产品生产。

技术总结
本发明涉及全面工厂控制方法，具体涉及一种基于程序配方实现自动化产线多品种混线生产的方法，用于解决现有多数高自动化产线一般仅能兼容1种或5-6种产品，在切换品种时需按照预设的程序进行整线切换，因此很难实现高自动化水平的高定制化产品成百上千个品种混线生产的不足之处。该基于程序配方实现自动化产线多品种混线生产的方法,首先将产线控制的颗粒度细化至工步与设备程序号，之后将不同的工步与程序号进行组合应对不同的品种，这种模式下能够保证设备程序的数量相对受控，同时满足不同增长的产品数量的装配需求。同增长的产品数量的装配需求。同增长的产品数量的装配需求。


技术研发人员：刘立明 严鉴铂 寇植达 邵世杰 梅雪丰 耿艳彪 王波
受保护的技术使用者：陕西法士特齿轮有限责任公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/7/21