一种数字化车间透明工厂系统的制作方法

1.本发明涉及数字化车间研究技术领域，尤其涉及一种数字化车间透明工厂系统。


背景技术：

2.数字化工厂以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。数字化工厂是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。它的出现给基础制造业注入了新的活力，主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。数字化工厂规划系统通过同一的数据平台，通过具体的规划设计和验证预见所有的制造任务，在进步质量的同时减少设计时间，加速产品开发周期，消除浪费，减少为了完成某项任务所需的资源数目等，实现主机厂内部、生产线供给商、工装夹具供给商等的并行工程。
3.数字化工厂是企业数字化辅助工程新的发展阶段，包括产品开发数字化、生产准备数字化、制造数字化、管理数字化、营销数字化。除了要对产品开发过程进行建模与仿真外，还要根据产品的变化对生产系统的重组和运行进行仿真，使生产系统在投入运行前就了解系统的使用性能，分析其可靠性、经济性、质量、工期等，为生产过程优化和网络制造提供支持。数字化车间是数字化、网络化技术在生产车间上的综合应用，它将数控车床与工艺设计系统、生产组织系统和其它管理系统的信息进行集成，形成综合信息流自动化的集成制造系统。从整体上改善生产的组织与管理，提高制造系统的柔性，提高数字化车床的效率。数控机床作为制造终端，直接承载着零件加工制造的任务。近年来伴随计算机网络技术的迅猛发展，数控机床的应用方式也逐步发生改变，借助于网络机床间可以实现加工程序的传输与共享，数控机床与企业服务器可以进行重要机床数据的备份，甚至车床运行状态监控、远程故障诊断与维修等工作。
4.然而，传统加工过程中对机床的故障处理存在明显不足，工程人员将海量的加工过程数据视为数据垃圾而丢弃，造成严重的数字浪费。其次，传统的数据传输处理不能够对数字化车间的工业数据进行实时同步处理，展示数字化车间的整体健康状况和数控机床的实时状态。因此，亟需一种较为专业的数字化车间系统，利用机床自身的数据建立有效的工业数据网络化传输框架，以实现传统制造业的真正数字化。


技术实现要素：

5.本发明克服了现有技术的不足，提供一种数字化车间透明工厂系统。
6.为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种数字化车间透明工厂系统，包括：数据采集模块、用户终端模块以及数据传输处理模块，所述数据采集模块包括：设备状态管理单元、质量分析单元、排产单元、数据分析单元以及工艺下达单元。
7.所述设备状态管理单元包括：当前设备状态单元和历史设备状态单元，当前设备状态单元用于实时显示当前车间所有设备的运行、休息两种状态，以当前有无电流值分别
代表运行和休息，并分别对电流值大于0和等于0的状态进行记录，统计持续的时间；历史设备状态单元按秒、分、时统计各台车床运行、休息两种状态的时间并通过显示单元将数据转换进行显示。
8.所述数据传输处理模块包括：若干个运算子模块，所述运算子模块通过lambda流式数据架构和hadoop分布式系统实现采集数据的同步实时处理。
9.本发明一个较佳实施例中，所述数据采集模块用于实时采集车间的数据信息，并将实时采集数据传输至数据处理层。
10.本发明一个较佳实施例中，所述质量分析单元用于分析产品质量情况，同时对产品缺陷进行监测。
11.本发明一个较佳实施例中，所述数据处理层用于处理所述数据采集模块的数据并将结果传输至用户终端模块。
12.本发明一个较佳实施例中，所述用户终端模块用于显示所述数据采集模块和数据传输处理模块的输出，实时监测车间的实时状态。
13.本发明一个较佳实施例中，所述数据传输处理模块还包括：与所述数据采集模块连接的kafka信息中间件子单元、运算子模块及web子单元。
14.本发明一个较佳实施例中，所述设备状态管理单元用于获取并显示车床的当前工作状态和历史工作状态。
15.本发明一个较佳实施例中，所述排产单元用于将现有订单进行排序，确定每个任务进行的时间。
16.本发明一个较佳实施例中，所述工艺下达单元用于将人工输入的工艺参数下达给车床。
17.本发明一个较佳实施例中，所述数据分析单元用于实时分析所述设备状态管理单元获取的数据。
18.本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
19.(1)本发明基于lambda流式数据架构，不仅可对数字化车间数控机床进行实时数据采集传输处理，还可以对数字化车间整体数据进行处理诊断，保证数据采集与传输过程的安全性，实现数字化车间数控机床实际运转时的加工历史数据的充分利用，以此来进行数字化车间数控机床数据实时采集传输处理，还可以对数字化车间整体数据进行处理诊断，实现了兼并数字化车间实时性与整体性的目的。
20.(2)本发明中的排产单元把繁杂的产品加工过程进行拆解，并按照一定规则安排到具体车床，提高了企业生产效率，避免了工期延误等情况的发生；
21.(3)本发明实现了产品质量稳定性评价以及产品缺陷在线监测功能，增加了质量分析系统的实用性。
22.(4)本发明中用户终端模块能够接收来自数据传输处理模块的机床加工过程数据，以显示数字化车间的实时加工状态，将各车间数控机床的实时数据进行呈现，将采集的数据实时发送到网页端显示，并实时显示数控机床的数据运转状态，将数据传输处理模块的输出以直观的方式展现给最终用户。
23.(5)本发明中的工艺下达单元固定了产品工艺参数，避免了人工调节的非规范作业，提高了车间的数字化程度和生产效率，使得车间的生产过程更规范、更合理，从而管理
者对于车间的管理更轻松。
具体实施方式
24.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
26.一种数字化车间透明工厂系统，包括：数据采集模块、用户终端模块以及数据传输处理模块，数据采集模块包括：设备状态管理单元、质量分析单元、排产单元、数据分析单元以及工艺下达单元。
27.设备状态管理单元包括：当前设备状态单元和历史设备状态单元，当前设备状态单元用于实时显示当前车间所有设备的运行、休息两种状态，以当前有无电流值分别代表运行和休息，并分别对电流值大于0和等于0的状态进行记录，统计持续的时间；历史设备状态单元按秒、分、时统计各台车床运行、休息两种状态的时间并通过显示单元将数据转换进行显示。
28.本发明一个较佳实施例中，数据采集模块用于实时采集车间的数据信息，并将实时采集数据传输至数据处理层。数据处理层用于处理数据采集模块的数据并将结果传输至用户终端模块。数据传输处理模块还包括：与数据采集模块连接的kafka信息中间件子单元、运算子模块及web子单元。
29.本发明一个较佳实施例中，排产单元用于将现有订单进行排序，确定每个任务进行的时间。工艺下达单元用于将人工输入的工艺参数下达给车床。工艺下达单元固定了产品工艺参数，避免了人工调节的非规范作业，提高了车间的数字化程度和生产效率，使得车间的生产过程更规范、更合理，从而管理者对于车间的管理更轻松。
30.本发明一个较佳实施例中，数据分析单元用于实时分析设备状态管理单元获取的数据。通过排产单元把繁杂的产品加工过程进行拆解，并按照一定规则安排到具体车床，提高了企业生产效率，避免了工期延误等情况的发生。
31.本发明一个较佳实施例中，数据传输处理模块包括：若干个运算子模块，运算子模块通过lambda流式数据架构和hadoop分布式系统实现采集数据的同步实时处理；基于lambda流式数据架构，不仅可对数字化车间数控机床进行实时数据采集传输处理，还可以对数字化车间整体数据进行处理诊断，保证数据采集与传输过程的安全性，实现数字化车间数控机床实际运转时的加工历史数据的充分利用，以此来进行数字化车间数控机床数据实时采集传输处理，还可以对数字化车间整体数据进行处理诊断，实现了兼并数字化车间实时性与整体性的目的。
32.本发明一个较佳实施例中，质量分析单元用于分析产品质量情况，同时对产品缺陷进行监测。实现了产品质量稳定性评价以及产品缺陷在线监测功能，增加了质量分析系统的实用性。
33.本发明一个较佳实施例中，用户终端模块用于显示数据采集模块和数据传输处理
模块的输出，实时监测车间的实时状态。设备状态管理单元用于获取并显示车床的当前工作状态和历史工作状态。用户终端模块能够接收来自数据传输处理模块的机床加工过程数据，以显示数字化车间的实时加工状态，将各车间数控机床的实时数据进行呈现，将采集的数据实时发送到网页端显示，并实时显示数控机床的数据运转状态，将数据传输处理模块的输出以直观的方式展现给最终用户。
34.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
35.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。