一种柔性制造输送系统控制方法及柔性制造输送系统与流程

1.本发明涉及柔性制造技术领域，特别是涉及一种柔性制造输送系统控制方法及柔性制造输送系统。


背景技术：

2.刚性生产，体现在产品的规模化生产方面，满足的是社会对大量工业品的需求。而伴随着消费结构升级，买方市场和消费者个性化、定制化、时效性要求的步步紧逼，“多样化、小规模、周期可控”的柔性化生产、柔性制造，才是企业未来生存和制胜的关键。柔性制造主要体现在两方面：第一方面是系统适应外部环境变化的能力，可以用系统满足新产品要求的程度来衡量。第二方面是系统适应内部变化的能力，可以用在有干扰(如机器出现故障)情况下，系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量。
3.对于上述第二方面，要实现制造系统的柔性，一个重要的方向是提高输送系统吸收波动的能力。在生产制造中，物料或者半成品在一个生产环节与另一个生产环节之间的输送需要依靠输送系统，输送系统完成简单输送功能之外，还需要协调物料或者半成品的暂存、分配等，如何减少物料或者半成品的暂存量，提高输送系统吸收输送量波动的能力是需要解决的问题。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述的问题，提供一种柔性制造输送系统控制方法及柔性制造输送系统。
5.本发明实施例是这样实现的，一种柔性制造输送系统控制方法，所述柔性制造输送系统控制方法包括：
6.接收到故障信号，获取故障设备故障前的产品处理速度，确定通往故障设备的关联输送路线；
7.根据故障设备的产品处理速度，按照单一输送路线输送量变动最小原则，改变各关联输送路线的输送量；
8.获取用户输入的故障排除时长，将所述故障排除时长划分为产品的积累期以及消纳期；
9.根据划分出的积累期以及消纳期控制各关联输送路线的输送速度，使到达故障排除时间时输送系统恢复故障前一刻的输送状态。
10.在其中一个实施例中，本发明提供了一种柔性制造输送系统，所述柔性制造输送系统包括：
11.输送装置，用于从供应设备处获取产品，并将产品输送到处理设备处；
12.计算机设备，所述计算机设备与所述输送装置连接，用于执行如本发明所述的柔性制造输送系统控制方法以控制所述输送装置的工作。
13.本发明提供的柔性制造输送系统控制方法通过获取故障设备故障前的处理速度，
并确定通往故障设备的关联输送路线，对关联输送路线的输送速度进行调整，从而利用输送路线本身的冗余量实现产品的暂存，尤其适用于短暂的故障检修以及厂房内长距离输送的情形。本发明提供的方法利用输送系统吸收故障波动，起到了稳定生产的效果，且不完全依赖于暂存站，可以减小暂存站的容量，简化暂存站的结构以及体积。
附图说明
14.图1为一个实施例提供的柔性制造输送系统控制方法的流程图；
15.图2为一个实施例提供的柔性制造输送系统的结构框图；
16.图3为一个实施例中计算机设备的内部结构框图。
具体实施方式
17.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
18.可以理解，本发明所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本发明的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。
19.如图1所示，在一个实施例中，提出了一种柔性制造输送系统控制方法，具体可以包括以下步骤：
20.步骤s100，接收到故障信号，获取故障设备故障前的产品处理速度，确定通往故障设备的关联输送路线；
21.步骤s200，根据故障设备的产品处理速度，按照单一输送路线输送量变动最小原则，改变各关联输送路线的输送量；
22.步骤s300，获取用户输入的故障排除时长，将所述故障排除时长划分为产品的积累期以及消纳期；
23.步骤s400，根据划分出的积累期以及消纳期控制各关联输送路线的输送速度，使到达故障排除时间时输送系统恢复故障前一刻的输送状态。
24.本发明实施例提供的方法应用于工厂生产制造中的输送系统，输送系统负责产品在不同设备之间的输送，本发明通过给定的算法控制输送系统的输送量，从而利用输送系统的冗余设计实现产品的暂存。
25.在本实施例中，故障信号由故障设备产生，接收到设备的故障信号，则输送系统需要处理由于故障设备无法工作导致的输送线上多余的产品，以及处理由于供应设备不变导致的供应量大于处理量的问题。本发明是利用输送线的冗余设计实现多余产品的暂存的。
26.在本实施例中，这里的通信故障设备的关联路线是指，该路线至少有一个产品是送往故障设备的。在工厂输送系统中，要实现产品在不同楼层、不同加工环节之间的转运，故输送路线包括主路线以及子路线，对于不同类型的路线，本发明提供了不同的处理方法。
27.在本实施例中，按照单一输送路线输送量变动最小原则，针对的是存在多条并行路线的情况，对于单条主路线，其改变量是一样的，不存在此问题。
28.在本实施例中，改变输送路线的输送速度，主要是通过降低输送路线的速度实现的，当输送速度降低后，虽然供应设备提供的产品数量不变，但是由于输送速度减小，相同时间内供给每台处理设备的产品的数量不变，因此部分产品(对应故障设备的处理量)将被暂留在输送线上，利用输送线实现了产品的短暂存储。在本实施例中，故障排除时长由用户输入；积累期是指产品在输送路线上增加的时段，而消纳期是指输送路线上的产品总量减小的时段，可以理由，在本实施例中，对于整个故障排除时长，前一段时间由于某设备的故障，使得输送路线上的产品逐渐增加；而在后期，通过调整各设备的工作频率，使设备的工作频率(处理产品的速度)略高于额定频率，从而将输送路线上积累的产品逐渐消耗，且通过计算使故障设备恢复时输送路线上产品的数量恢复故障发生时刻的状态。
29.本发明提供的柔性制造输送系统控制方法通过获取故障设备故障前的处理速度，并确定通往故障设备的关联输送路线，对关联输送路线的输送速度进行调整，从而利用输送路线本身的冗余量实现产品的暂存，尤其适用于短暂的故障检修以及厂房内长距离输送的情形。本发明提供的方法利用输送系统吸收故障波动，起到了稳定生产的效果，且不完全依赖于暂存站，可以减小暂存站的容量，简化暂存站的结构以及体积。
30.作为本发明的一个可选实施例，所述根据故障设备故障前的产品处理速度，按照输送量变动最小原则，改变关联输送路线的输送量，包括：
31.判断各输送路线为主路线还是子路线；
32.对于主路线，根据故障设备的产品处理速度等量降低传输速度；
33.对于子路线，确定各子路线的当前输送速度，根据各子路线的当前输送速度等比例摊分故障设备的处理量得到各子路线的输送量增量，根据确定出的各子路线的输送量增量降低各子输送路线的传输速度；
34.其中，主路线是指通往故障设备的单一输送路线，不存在并行路线；子路线是指通往主路线的非单一输送路线，存在并行路线。
35.在本实施例中，对于主路线，故障设备的产品处理速度等量降低传输速度，例如故障设备的处理速度为10个/min，则主路线的输送速度同样降低10个/min。
36.在本实施例名，以三条子路线为例，三条子路线的原输送速度分别是30个/min，50个/min以及20个/min，则分别降低30/(30 50 20)*10＝3个/min、50/(30 50 20)*10＝5个/min以及20/(30 50 20)*10＝2个/min，得到27个/min、45个/min以及18个/min。
37.作为本发明的一个可选实施例，所述将所述故障排除时长划分为产品的积累期以及消纳期，包括：
38.获取输送系统的当前输送速度以及最大输送速度；
39.将当前输送速度以及最大输送速度归一化处理；
40.根据归一化处理的结果交叉分配所述故障排除时长得到积累期以及消纳期。
41.在本实施例中，需要理解，这里的最大输送速度是不计故障设备的条件下的最大输送速度；这里的当前是指本发明的方法执行到该步骤时输送系统此时的情况，若非特别说明，本发明实施例中所有的当前均按此方式理解。在本实施例中，例如当前输送速度为n个/min，而最大输送速度为m个/min(m》n)，归一化后得到n/(n m)以及m/(n m)，则积累其为h*m/(n m)，消纳期为h*n/(n m)，这里的h为故障排除时长；可见，可以得到一个较长的积累期以及一个较短的消纳期，这种方式可以缩短消纳期，即缩短设备超负荷工作的时长，起到
保护设备的作用。
42.作为本发明的一个可选实施例，所述根据划分出的积累期以及消纳期控制各关联输送路线的输送速度，包括：
43.积累期：
44.对于每条输送路线的末端设备，获取末端设备的处理速度以及输送路线上末端两个产品的间距，根据获取的输送路线末端设备的处理速度以及末端两个产品的间距调整对应输送路线的输送速度以使最后一个产品被末端设备处理；
45.对于每条输送路线的非末端设备，根据输送线上与该设备对应的产品的间距调节非末端设备的工作频率；
46.对于消纳期：
47.保持积累期末端设备的工作状态；
48.对于每条输送路线的前端设备，获取前端设备的处理速度以及输送路线上两个目标产品的间距，根据获取的输送路线前端设备的处理速度以及两个目标产品的间距调整输送路线的输送速度以使最后一个产品被末端设备处理；
49.对于每条输送路线的非前端设备，根据输送线上与该设备对应的产品的间距调节非前端设备的工作频率；
50.其中，目标产品是指与所述前端设备对应的产品以及与故障设备对应的产品。
51.在本实施例中，末端设备是指位于输送路线输送方向末端的一台设备，而前端设置是指位于输送路线输送方向前端的一台设备。在本实施例中，可以理解，根据获取的输送路线末端设备的处理速度以及末端两个产品的间距调整对应输送路线的输送速度以使最后一个产品被末端设备处理，例如末端两个产品的间距为l，而输送速度为v，末端设备处理一个产品后，后一个产品距离末端设备为l，若此时l/vmin(vmin为v的最小值，这里的最小值是指保证其它设备正常工作的最小值，而不是调速范围下的最小值)大于等于末端设备处理单个产品的耗时，则下一个产品由末端设备处理，通过控制输送速度使该产品在末端设备处理完前一个产品时恰好输送到该设备处；若l/vmin小于末端设备处理单个产品的耗时，则此时末端产品输送到下一输送路线，由下一输送路线按同样的方式确定是否对其进行处理。通过这种方式，产品在输送路线上的积累是从输送路线的前端开始的，后端的处理压力较小。当故障设备的处理速度不高时，利用这种方式可以有效防止产品积累传递到最后一条输送路线的末端。
52.在本实施例中，对于每条输送路线的非末端设备，根据输送线上与该设备对应的产品的间距调节非末端设备的工作频率，可以理解，在输送线上，每台设备均有对应的产品要处理，例如一条设置了三台处理设置的输送线，对于第一台设备，该设备处理的产品为输送路线上的第1、4、7、10、13
……
个产品，但是由于故障设备的出现以及输送速度的改变，上述第1、4、7、10、13
……
个产品的间距发生了改变，此时需要根据各个设备的对应产品的位置调整各设备的工作频率或者工作时间点。
53.在本实施例中，消纳期与积累期的不同在于针对前端设备进行调整，使前端设备承担了本设备以及故障设备的处理量，并且当两个产品的间距过小时，将之输送到下一输送线，此可以参考积累期的说明，本实施例对此不再赘述。
54.作为本发明的一个可选实施例，所述柔性制造输送系统控制方法还包括：
55.监测故障设备的启动信号，根据监测结果判断是否出现故障提前排除或者故障延迟排除；
56.若判断为故障提前排除：
57.对于每一条输送路线，确定各设备的取料时间点，得到各设备的取料时间点的时间分布序列；
58.确定距当前时刻最接近的取料时间及与最接近取料时间对应的设备的位置；
59.获取输送线路上各产品的实时位置，根据确定出的与最接近取料时间对应的设备的位置，提升输送线的输送速度，为最接近取料时间对应的设备供料；
60.最接近取料时间对应的设备完成取料，重复以上步骤直至输送路线上任意两个产品的间距等于故障发生前的默认间距；
61.若判断为故障延迟排除：
62.获取输送线路上各产品的实时位置，判断相邻产品的间距是否均小于设定阈值，若是，调用暂存站，将新输入来的与故障设备对的产品存入暂存站。
63.在本实施例中，故障提前排除，即故障设备恢复工作，此时，对于任意一条输送路线，按各设备的工作时间点在时间轴上的排列，得到一系列周期分布的取料点，而输送线上的产品在不断输送，对于整条输送路线上的所有产品，通过提升输送速度为下一个取料的设备供料，速度提升的量与下一个产品与该设备的距离相关。需要理解的是，当提速后，设备取到产品后，输送路线的速度降至提速前的速度，并再次判断一个取料的设备，为该设备供料，直至输送线上任意两个产品的间距等于故障发生前的默认间距。此过程充分利用了故障设备恢复后的处理能力，加速了堆积的产品的消耗，使传输线尽快恢复到正常状态。
64.在本实施例中，对于故障延迟排除的情况，当输送线上无法再吸纳多余产品时，需要调用暂存站，将新输送来的与本应由故障设备处理的产品存入暂存站。
65.作为本发明的一个可选实施例，所述柔性制造输送系统控制方法还包括：
66.监测是否有新故障发生，若是，调用暂存站，将新故障设备对应的产品存入暂存站。
67.在本实施例中，由于输送线吸纳波动的能力有限，当一个故障设备未恢复又发生新故障，这种情况下需要调用暂存站对本应由新故障设备处理的产品进行暂存。暂存站是一种产品的存储结构，具体可以设置为货架、料罐等形式，此视具体产品的形态而定，本发明实施例对此不作具体限定。在暂存站处，可以设置机械手等机构，实现产品从输送路线到暂存站的转移。
68.作为本发明的一个可选实施例，所述根据故障设备的产品处理速度，按照单一输送路线输送量变动最小原则，改变各关联输送路线的输送量，之前还包括：
69.判断柔性制造输送系统输送的产品是否为单一型号，若否，减小故障设备对应的产品型号的输送速度，并增加非故障设备对应的产品型号的输送速度。
70.在本实施例中，对于多种型号同时产生的混合生产线，还可以将故障设备对应的生产量调换到其它型号产品，实现波动的吸收，这种方式不降低产品的总产量，波动吸收能力更强。
71.作为本发明的一个可选实施例，所述获取用户输入的故障排除时长之后，将所述故障排除时长划分为产品的积累期以及消纳期之前，还包括：
72.判断获取的故障排除时长是否大于设定的最大时长，若是，获取暂存站的存储量；
73.若暂存站的存储量大于设定的存储值，则根据故障设备故障前的产品处理速度减小同型号产品的输送速度，并等幅度增加其它型号产品的输送速度。
74.在本实施例中，还包括判断故障排除期的长短是否大于设定的最大时长的步骤，此最大时长对应输送路线是的产品积累到最大最并且暂存站的容量用完的时长。当暂存站的存储量大于设定的存储值，暂存站还能存储产品，则通过减小同型号产品的输送速度，并等幅度增加其它型号产品的输送速度减小暂存站的使用量；若暂存站的存储量小于等于设定的存储值，则这种波动是输送系统无法吸收的，需要停机处理。
75.如图2所示，本发明实施例还提供了一种柔性制造输送系统，所述柔性制造输送系统包括：
76.输送装置，用于从供应设备处获取产品，并将产品输送到处理设备处；
77.计算机设备，所述计算机设备与所述输送装置连接，用于执行如本发明实施例所述的柔性制造输送系统控制方法以控制所述输送装置的工作。
78.在本实施例中，对于输送装置的形态以及具体构成，本发明实施例不作具体限定，本发明适用于流水线式自动化生产过程中的波动吸收。计算机设备通过与输送装置的动力设备(如电机等)电连接，控制输送路线的输送速度，从而实现本发明的方法。可以理解，输送装置上设置有用于检测产品位置的传感器，由于输送路线的速度是受控的，只需要知道产品何时进入到的输送路线，即可以计算出任意时刻整个输送路线上的所有产品的位置，此属于现有技术的内容，本发明实施例对此不作具体限定。
79.本发明提供的柔性制造输送系统通过获取故障设备故障前的处理速度，并确定通往故障设备的关联输送路线，对关联输送路线的输送速度进行调整，从而利用输送路线本身的冗余量实现产品的暂存，尤其适用于短暂的故障检修以及厂房内长距离输送的情形。本发明提供的方法利用输送系统吸收故障波动，起到了稳定生产的效果，且不完全依赖于暂存站，可以减小暂存站的容量，简化暂存站的结构以及体积。
80.图3示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备具体可以是图2中的计算机设备。如图3所示，该计算机设备包括该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、输入装置和显示屏。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现本发明实施例提供的柔性制造输送系统控制方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行本发明实施例提供的柔性制造输送系统控制方法。计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
81.本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
82.在一个实施例中，提出了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
83.接收到故障信号，获取故障设备故障前的产品处理速度，确定通往故障设备的关联输送路线；
84.根据故障设备的产品处理速度，按照单一输送路线输送量变动最小原则，改变各关联输送路线的输送量；
85.获取用户输入的故障排除时长，将所述故障排除时长划分为产品的积累期以及消纳期；
86.根据划分出的积累期以及消纳期控制各关联输送路线的输送速度，使到达故障排除时间时输送系统恢复故障前一刻的输送状态。
87.在一个实施例中，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行以下步骤：
88.接收到故障信号，获取故障设备故障前的产品处理速度，确定通往故障设备的关联输送路线；
89.根据故障设备的产品处理速度，按照单一输送路线输送量变动最小原则，改变各关联输送路线的输送量；
90.获取用户输入的故障排除时长，将所述故障排除时长划分为产品的积累期以及消纳期；
91.根据划分出的积累期以及消纳期控制各关联输送路线的输送速度，使到达故障排除时间时输送系统恢复故障前一刻的输送状态。
92.应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
93.本领域普通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非易失性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，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
94.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
95.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并
不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。