数字化多工位协同制造方法及系统与流程

1.本发明涉及船舶制造技术领域，具体涉及一种数字化多工位协同制造方法和系统。


背景技术：

2.我国船舶制造企业经历了一段时间的快速发展，取得了显著的成绩：一、在基础设施、制造装备、装备自动化等方面持续投入，建设了切割流水线、中小组立焊接流水线、大吨位船坞/船台等先进的硬件设施。二、国内骨干船舶企业大力推进“数字化造船”建设。实施了pdm系统，erp系统和mes系统，实现了船舶产品的数字化设计，制造过程的生产计划、物流和质量等的信息化管控，显著提高了船舶制造的效率和质量。
3.在船舶制造过程中，不同的船舶制造车间有众多的设备，而这些自动化设备又支持不同的网络协议。比如德国设备支持profinet/profibus协议，日本进口设备多支持modbus协议，而美国进口设备多支持device-net协议，这使得整体的网络互联互通十分困难，单一车间管理网络配置系统很难同时获取所有的设备数据。船厂生产制造系统具有多生产线、多工位、多设备、多工装、多中间产品、多管理信息化系统的复杂特征，这些对象的数据来源具有多数据源、异构的特点，这些数据与工艺要求、设计模型存在偏离差异和不能有效协同等现状，从而导致生产效率、质量和可靠性等方面的问题。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提出一种将协议命令进行汇集，并对调用的协议命令进行周期检查的数字化多工位协同制造方法，包括：汇集分类步骤，汇集各执行设备网络协议的协议命令，将该协议命令存储在数据库中，并对该协议命令进行分类；调用记录步骤，当调用任一该协议命令时，将经过调用的协议命令记录到日志中；检查步骤，按预设频率对该日志中的协议命令进行检查。
5.本发明所述的数字化多工位协同制造方法，其中该汇集分类步骤还包括：在该协议命令中添加与其对应的执行设备uid；提取该协议命令中的关键词；该关键词包括该执行设备uid、时间戳、协议类型；根据该关键词对该协议命令执行分类。
6.本发明所述的数字化多工位协同制造方法，其中该调用记录步骤具体包括：设置生产计划文件；该生产计划文件包括该执行设备uid、该执行设备对应的运行状态和运行时间信息；根据该生产计划文件调用该协议命令。
7.本发明所述的数字化多工位协同制造方法，其中该调用记录步骤还包括：每经过一预设时段之后，清空该日志。
8.本发明还提出一种数字化多工位协同制造系统，包括：汇集分类模块，用于汇集各执行设备网络协议的协议命令，将该协议命令存储在数据库中，并对该协议命令进行分类；调用记录模块，用于当调用任一该协议命令时，将经过调用的协议命令记录到日志中；检查模块，用于按预设频率对该日志中的协议命令进行检查。
9.本发明所述的数字化多工位协同制造系统，其中该汇集分类模块包括：预处理模块，用于在该协议命令中添加与其对应的执行设备uid；关键词提取模块，用于提取该协议命令中的关键词；该关键词包括该执行设备uid、时间戳、协议类型；分类模块，用于根据该关键词对该协议命令执行分类。
10.本发明所述的数字化多工位协同制造系统，其中该调用记录模块包括：计划模块，用于设置生产计划文件；该生产计划文件包括该执行设备uid、该执行设备对应的运行状态和运行时间信息；调用模块，用于根据该生产计划文件调用该协议命令。
11.本发明所述的数字化多工位协同制造系统，其中该调用记录模块还包括：日志释放模块，用于每经过一预设时段之后，清空该日志。
12.本发明还提出一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，当该计算机可执行指令被执行时，实现如前所述的数字化多工位协同制造方法。
13.本发明还提出一种数据处理装置，包括如前所述的计算机可读存储介质，该数据处理装置的处理器调取并执行该计算机可读存储介质中的计算机可执行指令，以实现数字化多工位协同制造方法。
14.本发明的数字化多工位协同制造方法将控制终端和执行设备之间产生的协议命令保存到一个数据库，通过调用从数据库中调用协议命令，并保存调用记录，使所有设备的运行状态可追溯查询和检查；并通过预先设置好生产计划文件，安排好所有的设备在一个生产周期内的运行计划，协调各个生产设备的运行状态及运行时间，以实现不同协议的生产设备之间的协同生产。
附图说明
15.图1是本发明实施例中一种数字化多工位协同制造方法的流程图。
16.图2是本发明实施例中一种数字化多工位协同制造装置的框图。
17.图3是本发明实施例中一种数字化多工位协同制造终端的结构图。
18.图4是本发明的数据处理装置示意图。
具体实施方式
19.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.图1是本发明实施例中一种数字化多工位协同制造方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提供了一种数字化多工位协同制造方法，包括：
21.步骤s10，将协议命令存储在数据库中。
22.在本实施例中，将所有船舶制造过程中自动化设备产生的协议命令均存储在同一个数据库中。在具体实施例中，在车间设备运行的同时，备份期间产生的协议命令至数据库，采集所有的协议命令。
23.步骤s20，对协议命令进行分类。
24.在本实施例中，例如按照profinet/profibus协议、modbus协议和device-net协议
等进行分类，或者按照相关设备进行分类。
25.步骤s30，调用协议命令。
26.在本实施例中，从数据库中调取协议命令，保留调取的时间信息。在具体实施例中，每次调用多条协议命令，确保车间内的设备可以同时运行。
27.步骤s40，将经过调用的协议命令记录到日志中。
28.在本实施例中，将调用的协议命令完整地记录到日志中。在具体实施例中，按时间顺序记录这些协议命令。
29.步骤s50，按预设频率对日志进行检查。
30.在本实施例中，设置检查程序，每30秒对日志进行检查。在具体实施例中，若本次检查结果未发现异常，则在本次检查的日志末尾设置检查中断点，下次检查程序从检查中断点开始检查。在具体实施方式中，若连续两次检查结果均为正常，清除上一次的检查中断点，保留本次的检查中断点。
31.将控制终端和执行设备之间产生的协议命令保存到一个数据库，通过调用从数据库中调用协议命令，并保存调用记录，使所有设备的运行状态可追溯查询；实时数据在确定的时刻以确定的顺序发送，在交换机中建立一个时间表格，通过该时间表格，控制终端就可以知道在什么时间来传送实时信息，信息的转发几乎没有延时。如果有发生冲突的危险，标准的tcp/ip信息就暂时保存在交换机中，在下一个开放通信周期再发送。由同一控制终端下发命令，使得车间内所有设备能够协同运作。
32.作为可选的实施方式，在步骤s10之前，还包括：
33.步骤s01，在协议命令中添加与之对应的执行设备uid。
34.在本实施例中，在协议命令语句的前端或后端，添加对应执行设备的uid。在具体实施例中，通过uid对协议命令进行分类。
35.作为可选的实施方式，步骤s20包括：
36.步骤s201，根据协议命令的类型执行分类。
37.在本实施例中，将不同协议中的相同类型指令进行分类，例如暂停命令，结合步骤s01，当该类别的协议命令被调用时，控制终端可以立即获取到该协议命令对应的设备将要执行哪种类型的操作。
38.作为可选的实施方式，步骤s201包括：
39.步骤s2011，提取协议命令中的关键词。
40.在本实施例中，关键词包括执行动作、设备uid、执行时间、设定的变量参数等。
41.步骤s2012，根据关键词执行分类。
42.在本实施例中，根据执行动作、设备uid(useridentification，用户身份证明)或执行时间其中的一种或多种进行分类，例如，首先将同一设备uid的协议命令挑选出来，再根据时间先后顺序进行排序，保存在同一存储空间。在具体实施例中，控制终端中的检查程序对日志进行检查。在具体实施方式中，控制终端的检查程序可以设置关键词查询，例如查询某段时间内的所有设备操作，或者某段时间内的单个设备操作。
43.作为可选的实施方式，步骤s20还包括：
44.步骤s202，对数据库进行分区。
45.在本实施例中，根据每个设备一个生产周期产生的协议命令语句长度及语句总数
对数据库进行固定分区：把内存固定地划分为若干个大小不等的分区，创建分区表，该表包括每个分区的起始地址、大小及状态。当协议命令语句装入内存的时候，根据执行设备uid进行分配分区。
46.执行设备大小(kb)起址(k)状态uid1640已分配uid26464未分配uid3128128已分配
47.表1分区分配表
48.在具体实施例中，当有一用户程序要装入时，由内存分配程序检索如表1所示的分区分配表，从中找出一个能满足要求的、尚未分配的分区，将之分配给该程序，然后将该表项中的状态置为“已分配”。
49.步骤s203，将相同类别的协议命令存储在同一分区中。
50.在本实施例中，相同类别的协议命令的分类依据为：相同的协议，例如，profinet/profibus协议的命令语句在第一分区，modbus协议的命令语句在第二分区，device-net协议的命令语句在第三分区。
51.步骤s204，将协议命令与对应的分区地址绑定。
52.在本实施例中，根据每个设备对数据库的存储器进行内存分区，在调用存储器分区的时候，可以根据地址范围来确定执行命令的是哪一个设备，不需要分析命令语句属于哪一种协议，只需要分析命令语句执行的是什么操作。
53.在具体实施例中，预先对所有协议命令语句备注执行的操作内容，在调用协议命令语句的同时，根据存储器的地址范围快速获取相应的执行设备uid，再根据备注中的执行操作，在日志中记录协议命令的调用时间、执行设备uid及其执行操作内容。
54.作为可选的实施方式，步骤s40包括：
55.步骤s401，将关键词转换为二进制数据的长字符串。
56.在本实施例中，将协议命令语句中的有效信息设置为关键词，例如执行动作、设备uid、执行时间和设定的变量参数，按照固定顺序排列，或在每个关键词前端或后端添加前缀或后缀，作为每个关键词的标注，将关键词字符串转换为二进制数据的长字符串。
57.步骤s402，将字符串分成每四位一组的短字符串。
58.在本实施例中，将二进制的长字符串转换为十六进制的短字符串，减少文本量，节省内存空间。
59.步骤s403，根据短字符串生成令牌。
60.在本实施例中，根据短字符串中特定位置的几个字符生成令牌，例如设备uid对应转换的得到的字符串，将其作为令牌，该令牌由服务端允许的情况下，由客户端通过某种方式向服务端发出请求，由服务端向客户端发出，客户端使用访问令牌访问由资源服务器承载的受保护的资源。在一般情况下，客户端在访问受保护的资源之前，必须首先从资源所有者获得授权，然后将授权交换为访问令牌。访问令牌表示授权授予授予的范围、持续时间和其他属性。客户端通过向资源服务器显示访问令牌来访问受保护的资源。在某些情况下，客户端可以直接向服务端显示的发送自己的凭证。通过设置令牌，限制了日志的用户访问权限，降低出现日志被人误操作增删记录的风险，同时缩小了负责管理日志的人员范围。
61.作为可选的实施方式，在步骤s40之前，还包括：
62.步骤s301，获取协议命令的长度信息。
63.在本实施例中，预先获取协议命令的长度信息，匹配存储区域，分配合适的内存空间。
64.步骤s302，根据长度信息分配协议命令在数据库中的存储区域。
65.在本实施例中，为每个执行设备分配一个存储区域，根据设备的运行频率划分内存区域大小，而该设备的内存分配策略采用动态分区，分区大小不是预先固定的，而是按作业需求量来划分的；分区的个数和位置也不是预先确定的。它有效地克服了固定分区方式中，由于分区内部剩余内存空置造成浪费的问题。在具体实施例中，当语句装入时，根据语句对内存需求量，从空闲区中划出一个与语句大小一致的分区来装入该作业，剩余部分仍为空闲区。当空闲区能满足需求时(即空闲区长度》＝语句长度)，语句可装入；否则，语句暂时不能装入。在具体实施方式中，为每个设备预设出每日满载运行产生语句内存大小的10％空闲区，以确保协议命令语句可以实时装入内存。
66.作为可选的实施方式，在步骤s40之前，还包括：
67.步骤s303，提取协议命令中关键词。其中，关键词包括执行设备uid、时间戳、协议类型。
68.在本实施例中，日志文本中仅记录协议命令中的关键词。
69.在步骤s40之后，还包括：
70.步骤s404，在预设时间之后，清除日志。
71.在本实施例中，预设时间为5-10天。通过有频率的清除日志文件，释放数据库中的内存空间。
72.作为可选的实施方式，在步骤s40之前，还包括：
73.步骤s304，采用api算法对数据库中的协议命令进行预处理；预处理包括分页、过流、授权和访问控制。
74.在本实施例中，mysql客户端/服务器协议提供了预处理语句。该功能采用了由mysql_stmt_init()初始化函数返回的mysql_stmt语句处理程序数据结构。对于多次执行的语句，预处理执行是一种有效的方式。首先对语句进行解析，为执行作好准备。接下来，在以后使用初始化函数返回的语句句柄执行一次或多次。
75.预处理语句的另一个优点是，它采用了二进制协议，从而使得客户端和服务器之间的数据传输更有效率。
76.执行步骤如下：
77.1.用msyql_stmt_init()创建预处理语句句柄。要想在服务器上准备预处理语句，可调用mysql_stmt_prepare()，并为其传递包含sql语句的字符串。
78.2.如果语句生成了结果集，调用mysql_stmt_result_metadata()以获得结果集元数据。虽然与包含查询返回列的结果集不同，该元数据本身也采用了结果集的形式。元数据结果集指明了结果中包含多少列，并包含每一列的信息。
79.3.使用mysql_stmt_bind_param()设置任何参数的值。必须设置所有参数。否则，语句执行将返回错误，或生成无法预料的结果。
80.4.调用mysql_stmt_execute()执行语句。
81.5.如果语句生成了结果集，捆绑数据缓冲，通过调用mysql_stmt_bind_result()，检索行值。
82.6.通过重复调用mysql_stmt_fetch()，按行将数据提取到缓冲区，直至未发现更多行为止。
83.7.通过更改参数值并再次执行语句，重复步骤3到步骤6。
84.对于多次执行的语句，预处理执行比直接执行快，主要原因在于，仅对查询执行一次解析操作。在直接执行的情况下，每次执行语句时，均将进行查询。此外，由于每次执行预处理语句时仅需发送参数的数据，从而减少了网络通信量。
85.本发明实施例还提供了一种数字化多工位协同制造装置，如图2所示，包括：
86.存储模块201、分类模块202、调用模块203、记录模块204、检查模块205、存储器206和处理器207，分类模块202、调用模块203、记录模块204、检查模块205、存储器206和处理器207之间互相通信连接，存储器206中存储有计算机指令，处理器207通过执行计算机指令，从而上述数字化多工位协同制造方法。如图3所示，其中处理器207和存储器206可以通过总线或者其他方式连接。
87.作为可选的实施方式，步骤s30还包括：
88.步骤s305，设置生产计划文件。生产计划文件包括执行设备uid、执行设备对应的运行状态和运行时间信息；
89.步骤s306，根据生产计划文件调用协议命令。
90.在本实施例中，可以预先设置好生产计划文件，安排好所有的设备在一个生产周期内的运行计划，由处理器207对该生产计划文件进行指令分析，再由调用模块203从存储器206(即数据库)中调用协议命令语句，发送至各个生产设备，协调各个生产设备的运行状态及运行时间，以实现不同协议的生产设备之间的协同生产。
91.处理器207可以为中央处理器(centralprocessingunit，cpu)。处理器207还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
92.存储器206作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的车载显示装置按键屏蔽方法对应的程序指令/模块。处理器207通过运行存储在存储器206中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的数字化多工位协同制造方法。
93.存储器206可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器207所创建的数据等。此外，存储器206可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器206可选包括相对于处理器207远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器207。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
94.所述一个或者多个模块存储在所述存储器206中，当被所述处理器207执行时，执
行如图1所示实施例中的数字化多工位协同制造方法。
95.图4是本发明的数据处理装置示意图。如图4所示，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，以及一种数据处理装置。本发明的计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令被数据处理装置的处理器执行时，实现上述数字化多工位协同制造方法。本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)、随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(harddiskdrive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
96.本发明的数字化多工位协同制造方法实施例的有益效果：
97.1、将控制终端和执行设备之间产生的协议命令保存到一个数据库，通过调用从数据库中调用协议命令，并保存调用记录，使所有设备的运行状态可追溯查询；实时数据在确定的时刻以确定的顺序发送，在交换机中建立一个时间表格，通过该时间表格，控制终端就可以知道在什么时间来传送实时信息，信息的转发几乎没有延时。如果有发生冲突的危险，标准的tcp/ip信息就暂时保存在交换机中，在下一个开放通信周期再发送。由同一控制终端下发命令，使得车间内所有设备能够协同运作。
98.2、预先设置好生产计划文件，安排好所有的设备在一个生产周期内的运行计划，由处理器对该生产计划文件进行指令分析，再由调用模块从存储器即数据库)中调用协议命令语句，发送至各个生产设备，协调各个生产设备的运行状态及运行时间，以实现不同协议的生产设备之间的协同生产。
99.虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。