一种用于铝型材的生产线规划系统的制作方法

1.本发明属于自动化制造领域，涉及一种用于铝型材的生产线规划技术，具体是一种用于铝型材的生产线规划系统。


背景技术：

2.为了满足铝型材的应用需求，铝型材生产厂家需要不断扩大生产规模。生产规模的扩张主要包括两个方面，一是提升原有生产线的效率，二是增加生产线，而高效合理的规划能够为生产线的增加提供帮助。
3.现有技术(申请号为2011103291880的发明专利)公开了一种用于规划生产线的方法和装置，建立生产线各组成部分的虚拟模型并定义运动属性，通过虚拟模型组合的虚拟生产线模拟生产，减少调试时间，节约资源。现有技术在生产线规划过程中，仅考虑了生产线的生产效率，而没有综合考虑生产线的设置环境，导致规划的生产线不合理，无法满足生产需求；因此，亟须一种用于铝型材的生产线规划系统。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种用于铝型材的生产线规划系统，用于解决现有技术在生产线规划过程中，仅考虑了生产线的生产效率，而没有综合考虑生产线的设置环境，导致规划的生产线不合理，无法满足生产需求的技术问题。
5.本发明根据基础环境数据建立外围空间模型，根据基础建模数据建立产线虚拟模型，通过外围空间模型和产线虚拟模型的适配性验证来判断规划的生产线尺寸是否合理；通过对模拟生产获取的虚拟产品进行质检实现对产线虚拟模型的优化调整，保证生产线的合理性，满足生产需求。
6.为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种用于铝型材的生产线规划系统，包括模型构建模块以及与之相连接的数据收集模块和模拟展示模块；
7.数据收集模块：通过智能终端获取基础环境数据和基础建模数据；其中，所述基础建模数据包括产线部件以及对应运行参数；以及
8.结合产线知识图谱对所述基础建模数据进行校验补充，将所述基础环境数据和补充之后的所述基础建模数据发送至所述模型构建模块；
9.模型构建模块：根据所述基础环境数据建立外围空间模型，同时根据所述基础建模数据建立产线虚拟模型，并对所述外围空间模型和所述产线虚拟模型进行适配性验证；以及
10.基于所述产线虚拟模型进行模拟生产，将模拟生产过程通过所述模拟展示模块进行实时展示；同时对模拟生产获取的虚拟产品进行质检，根据质检结果对所述产线虚拟模型进行优化调整。
11.优选的，所述模型构建模块分别与所述数据收集模块和所述模拟展示模块通信
和/或电气连接；
12.所述数据收集模块与所述智能终端通信和/或电气连接；其中，所述智能终端包括智能手机和电脑。
13.优选的，所述数据收集模块在接收到所述基础建模数据之后，对其进行校验补充，包括：
14.调取所述产线知识图谱；其中，所述产线知识图谱通过所述模型构建模块生成；
15.通过所述产线知识图谱验证所述基础建模数据是否缺失；当所述基础建模数据中数据缺失时，则基于缺失数据生成数据补充信号；
16.工作人员根据所述数据补充信号补充对应数据。
17.优选的，所述模型构建模块根据经验数据生成所述产线知识图谱，包括：
18.根据产线规划提取产线实体，根据经验数据提取若干所述产线实体之间的关联关系；
19.根据所述产线实体以及若干所述产线实体之间的关联关系建立产线知识图谱，并对所述产线知识图谱进行更新存储。
20.优选的，在接收到所述基础建模数据之后，所述模型构建模块根据所述基础建模数据建立所述产线虚拟模型，包括：
21.提取所述产线部件以及对应的运行参数；其中，所述产线部件包括生产设备和工艺辅助工具，且所述运行参数包括速度、方向和轨迹；
22.建立所述产线部件的虚拟模型，并标记为部件虚拟模型；
23.将所述部件虚拟模型按照生产顺序连接生成所述产线虚拟模型，同时为所述产线虚拟模型中各相邻所述部件虚拟模型设置配合时间。
24.优选的，在所述产线虚拟模型和所述外围空间模型构建完成之后，所述模型构建模块对所述外围空间模型和所述产线虚拟模型进行适配性验证，包括：
25.按照设定位置将所述产线虚拟模型安装在所述外围空间模型中，生成适配验证模型；
26.在考虑所述运行参数的情况下，提取所述适配验证模型中的工人操作空间，当工人操作空间的位置和尺寸满足要求时，则适配性验证通过。
27.优选的，所述模型构建模块在所述产线虚拟模型的基础上进行模拟生产，并对模拟生产获取的虚拟产品进行质检，包括：
28.设定模拟生产时长，获取所述产线虚拟模型在模拟生产时长中生产的虚拟产品；
29.对若干所述虚拟产品进行质检，获取异常率；
30.将异常率与异常阈值进行比较，根据比较结果对所述产线虚拟模型进行优化调整；其中，优化调整的措施包括调整配合时间和合并产线部件。
31.优选的，所述模型构建模块通过质检要素对所述虚拟产品进行质检，包括：
32.分析提取历史数据中产品异常位置；
33.根据产品异常位置出现频次确定质检要素，基于质检要素对所述虚拟产品进行质检。
34.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
35.1、本发明在生产线规划过程中建立了外围环境模型，将外围环境模型与产线虚拟
模型进行适配性验证，保证规划的生产线在安装完成之后留有充足的工作空间以便于工作人员能够进行必要的人工操作，同时以外围环境模型为基准，对产线虚拟模型进行灵活布局，保证所规划生产线的合理性。
36.2、本发明基于产线虚拟模型进行模拟生产获取虚拟产品，对虚拟产品的加工异常进行统计，根据统计结果能够对产线虚拟模型进行及时优化，保证生产效率和产品质量。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为本发明的工作步骤示意图；
39.图2为本发明的系统原理示意图。
具体实施方式
40.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
41.现有技术在生产线规划过程中，仅考虑了生产线的生产效率，整个规划过程都是围绕提高生产线的生产效率进行，而没有综合考虑生产线的设置环境以及多条生产线之间的交互，导致规划的生产线不合理，无法满足生产需求。
42.本发明在生产线规划过程中考虑了对应的环境，将外围环境模型与产线虚拟模型进行适配性验证，保证规划的生产线在安装完成之后留有充足的工作空间以便于工作人员能够进行必要的人工操作；本发明基于产线虚拟模型进行模拟生产获取虚拟产品，根据虚拟产品对产线虚拟模型进行优化，保证生产效率和产品质量。
43.请参阅图1-图2，本发明第一方面实施例提供了一种用于铝型材的生产线规划系统，包括模型构建模块以及与之相连接的数据收集模块和模拟展示模块；
44.数据收集模块：通过智能终端获取基础环境数据和基础建模数据；其中，基础建模数据包括产线部件以及对应运行参数；以及结合产线知识图谱对基础建模数据进行校验补充，将基础环境数据和补充之后的基础建模数据发送至模型构建模块；
45.模型构建模块：根据基础环境数据建立外围空间模型，同时根据基础建模数据建立产线虚拟模型，并对外围空间模型和产线虚拟模型进行适配性验证；以及基于产线虚拟模型进行模拟生产，将模拟生产过程通过模拟展示模块进行实时展示；同时对模拟生产获取的虚拟产品进行质检，根据质检结果对产线虚拟模型进行优化调整。
46.本发明申请基于虚拟模型进行生产线的规划，即将生产线中必要的产线部件虚拟化，将若干个虚拟后的产线部件连接起来生成产线虚拟模型，然后在产线虚拟模型的模拟生产中寻找问题并优化问题，以保证规划的生产线合理高效。
47.本发明申请中的模型构建模块分别与数据收集模块和模拟展示模块通信和/或电
气连接；数据收集模块与智能终端通信和/或电气连接；其中，智能终端包括智能手机和电脑。
48.数据收集模块主要用于采集用于构建虚拟模型的数据，如基础环境数据和基础建模数据，在某些情况下还需要对采集的数据进行核验，避免数据错误。模型构建模块用于构建虚拟模型，并进行虚拟模型的模拟生产。模拟展示模块用于对产线虚拟模型和模拟生产过程进行展示。数据收集模块主要通过智能手机、电脑等智能终端获取数据；当然模拟展示模块也可以与智能终端相连接，并通过智能终端进行展示。
49.本发明申请中数据收集模块在接收到基础建模数据之后，对其进行校验补充，包括：
50.调取产线知识图谱；通过产线知识图谱验证基础建模数据是否缺失；当基础建模数据中数据缺失时，则基于缺失数据生成数据补充信号；工作人员根据数据补充信号补充对应数据。
51.基础建模数据是否完整，关乎着对应产线虚拟模型是否可行，因此数据收集模块在接收到基础建模数据之后对其进行验证，本发明申请通过知识图谱技术来分析基础建模数据。调用对应的产线知识图谱，根据产线知识图谱来验证基础建模数据中是否存在必要数据(即产线虚拟模型构建必须的数据)的缺失，如果必要数据缺失则生成数据补充信号，以便工作人员可以及时补充相关数据。
52.本发明申请中的模型构建模块根据经验数据生成产线知识图谱，包括：
53.根据产线规划提取产线实体，根据经验数据提取若干产线实体之间的关联关系；根据产线实体以及若干产线实体之间的关联关系建立产线知识图谱，并对产线知识图谱进行更新存储。
54.从产线规划中确定需要哪些设备以及各设备对应的参数，这些设备和参数可以作为产线实体，然后从经验数据中获取这些产线实体间的关系，进而完成产线知识图谱的构建。可以理解的是，产线实体还包括其他可能涉及到的参数或者设备，即产线知识图谱包括生产线中所有设备以及设备对应的参数。
55.以铝型材生产线为例建立对应的产线知识图谱：
56.铝型材生产线包括铝型材挤压机、长棒热剪炉、时效炉、牵引机和冷床，且各设备均有对应的运行参数以及铭牌参数；
57.各设备，以及对应的运行参数和铭牌参数均作为产线实体，各设备与运行参数、铭牌参数之间的关系作为关联关系，构建对应的产线知识图谱；
58.根据产线知识图谱即可确定基础建模数据是否缺失；如基础建模数据中包括铝型材挤压机和对应的铭牌参数，则判定基础建模数据中至少缺失铝型材挤压机的运行参数；如基础建模数据中其他数据正常，且包括铝型材挤压机和对应的运行参数，则判定基础建模数据中不存在数据缺失情况。
59.本发明申请在接收到基础建模数据之后，模型构建模块根据基础建模数据建立产线虚拟模型，包括：
60.提取产线部件以及对应的运行参数；建立产线部件的虚拟模型，并标记为部件虚拟模型；将部件虚拟模型按照生产顺序连接生成产线虚拟模型，同时为产线虚拟模型中各相邻部件虚拟模型设置配合时间。
61.产线部件表示在产品生产制造过程中不可缺少的设备或者部件，包括生产设备和工艺辅助工具等，且运行参数包括速度、方向和轨迹等。建立每个产线部件对应的部件虚拟模型，按照产品加工顺序即可组成产业虚拟模型。为了保证产线虚拟模型能够正常模拟生产，在各相邻的部件虚拟模型中可以设置配合时间，即上一产线部件加工完成之后，半成品经过配合时间之后达到下一产线部件。
62.本发明申请在产线虚拟模型和外围空间模型构建完成之后，模型构建模块对外围空间模型和产线虚拟模型进行适配性验证，包括：
63.按照设定位置将产线虚拟模型安装在外围空间模型中，生成适配验证模型；在考虑运行参数的情况下，提取适配验证模型中的工人操作空间，当工人操作空间的位置和尺寸满足要求时，则适配性验证通过。
64.适配性验证主要是验证产线虚拟模型是否能够安装在外围空间模型中，以及在顺利安装之后是否可以空余出足够的空间供工作人员操作。目前进行生产线规划时，一般都是默认智能化产线，但是智能化产线在某些情况下也需要工作人员进行手工操作，比如产线部件的保养维护等，因此应该预留足够的操作空间。
65.本发明申请中模型构建模块在产线虚拟模型的基础上进行模拟生产，并对模拟生产获取的虚拟产品进行质检，包括：
66.设定模拟生产时长，获取产线虚拟模型在模拟生产时长中生产的虚拟产品；对若干虚拟产品进行质检，获取异常率；将异常率与异常阈值进行比较，根据比较结果对产线虚拟模型进行优化调整。
67.通过分析历史数据中产品哪些位置容易加工异常，在进行质检的时候对这些位置进行检测来实现质检，当异常率不合格时，则对产线虚拟模型进行优化调整。
68.本发明申请中对产线虚拟模型的优化调整主要是为了在保证产品质量的基础上提高生产效率。当某个质检要素(即产品异常位置)对应的异常率过高时，则可以检索到对应的产线部件，对该产线部件的运行参数进行调节以保证该环节的加工质量。当产线虚拟模型的整体生产效率偏低时，可以缩短各相邻产线虚拟模型之间的配合时间。当产线虚拟模型的成本较高时，则可以让多条产线虚拟模型中的通用产线部件共用，以降低成本。
69.本发明的工作原理：
70.数据收集模块通过智能终端获取基础环境数据和基础建模数据，结合产线知识图谱对基础建模数据进行校验补充，将基础环境数据和补充之后的基础建模数据发送至模型构建模块。
71.模型构建模块根据基础环境数据建立外围空间模型，同时根据基础建模数据建立产线虚拟模型，并对外围空间模型和产线虚拟模型进行适配性验证。
72.模型构建模块基于产线虚拟模型进行模拟生产，将模拟生产过程通过模拟展示模块进行实时展示；同时对模拟生产获取的虚拟产品进行质检，根据质检结果对产线虚拟模型进行优化调整。
73.以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。