物聯(lián)網(wǎng)RFID,智能車間讓生產(chǎn)智能化

物聯(lián)網(wǎng)RFID,智能車間讓生產(chǎn)智能化

　　物聯(lián)網(wǎng)技術是制造業(yè)轉型升級，實現(xiàn)智能制造的基礎。在推動智能制造實施過程中，物聯(lián)網(wǎng)正從工業(yè)領域的局部工序擴展到車間、工廠，從提質增效擴大到推動制造和物流業(yè)務模式的轉變。物聯(lián)網(wǎng)RFID智能車間生產(chǎn)物流調度讓生產(chǎn)智能化。

　　通過設備上裝配傳感器、RFID讀寫器和通信模塊，輸送線和RGV/AGV上安裝傳感器和通信模塊等物聯(lián)網(wǎng)技術，面向智能車間的自動生產(chǎn)調度和自動物流調度需求，海得控制研發(fā)了智能車間生產(chǎn)物流調度系統(tǒng)，實現(xiàn)了智能制造和智能物流的集成。該系統(tǒng)已在某口服液生產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)了示范應用，是國內制藥行業(yè)第一個智能車間生產(chǎn)物流調度系統(tǒng)項目，該車間已于2017年5月投產(chǎn)。海得控制正在開發(fā)實施的第二個智能車間生產(chǎn)物流調度系統(tǒng)項目，預計2018年5月實施完成。

　　其中目標包括三個方面：最大化資源利用率、最小化庫存、最小化生產(chǎn)周期。由于這些目標之間存在沖突，不可能同時達到各個目標的最佳狀態(tài)，因此需要在各個目標之間取得平衡。

　　除了以上三方面目標以外，還要滿足智能車間的生產(chǎn)調度和物流調度需求，主要包括三方面特點和需求：柔性、多約束和變動性。

　　基于物聯(lián)網(wǎng)的智能車間生產(chǎn)物流調度方案采用三層系統(tǒng)架構：調度層、監(jiān)控層和執(zhí)行層。其中調度層進行生產(chǎn)調度、路徑規(guī)劃和指令解析等，下發(fā)生產(chǎn)和運輸任務到PLC執(zhí)行層;執(zhí)行層接收來自調度層的任務，將在制品從起點運往終點;監(jiān)控層負責數(shù)據(jù)的采集和傳輸，同時對生產(chǎn)物流系統(tǒng)進行動態(tài)監(jiān)控。

　　智能車間生產(chǎn)物流調度系統(tǒng)的關鍵技術包括車間生產(chǎn)調度理論和模型、生產(chǎn)調度方法、路徑規(guī)劃算法、基于單節(jié)輥道控制的輥道控制方法、AGV/RGV調度方法、緩沖區(qū)動態(tài)構建方法、故障重調度方法、批次約束滿足算法等。

　　(1)車間生產(chǎn)和物流模型

　　基于圖論和擴展的事件驅動過程鏈，對智能車間的生產(chǎn)、物流進行建模，包括設備元素、物流元素、載運工具元素、人員元素、邏輯元素等，建立起多維度多視圖的集成模型，全方位認識車間生產(chǎn)和物流狀況，為生產(chǎn)調度和物流調度提供模型和數(shù)據(jù)支持。

　　(2)生產(chǎn)調度方法

　　基于約束理論和拉式生產(chǎn)等生產(chǎn)調度思想，考慮各個工序生產(chǎn)節(jié)拍，提出適合智能車間的生產(chǎn)調度方法。采用動態(tài)實時調度方法和動態(tài)重調度方法，結合動態(tài)規(guī)劃模型，針對智能車間生產(chǎn)調度需求，進行生產(chǎn)任務最優(yōu)指派。

　　(3)基于單節(jié)輥道控制的柔性輥道控制方法

　　針對輥道運輸場景，為提高運輸系統(tǒng)的靈活性，采用基于單節(jié)輥道控制的方法，即每個運輸任務通過路徑規(guī)劃和指令解析模塊，給出其所有的指令序列，交由PLC執(zhí)行模塊執(zhí)行，且在上層避免路徑?jīng)_突。該方法可以靈活實現(xiàn)各種調度和運輸需求。

　　(4)AGV/RGV調度方法

　　對于直線往復式輥道上的多臺RGV，為提高RGV利用率，提高運輸效率，根據(jù)生產(chǎn)設備的位置，以及RGV的實際位置動態(tài)計算安全區(qū)間，確保兩臺RGV在各自的區(qū)域間內各自裝載、卸載，提高RGV的利用率或運輸能力。

　　(5)緩沖區(qū)動態(tài)構建方法

　　針對需要在制品托盤的生產(chǎn)設備，動態(tài)建立和維護在制品托盤的緩沖區(qū)，任意狀態(tài)和任意時刻，均能實現(xiàn)在制品托盤的合理、及時供應，確保不斷供，不擁堵。

　　(6)設備故障/下線/上線自適應

　　設備故障時，對相關在制品進行重調度;同時增加系統(tǒng)的適應能力，允許設備下線，脫離系統(tǒng)自行維修;設備上線時，系統(tǒng)自動接納設備進入。

　　(7)批次約束滿足算法

　　針對批次約束要求嚴格的智能車間，將批次約束加入生產(chǎn)調度和物流調度中，確保滿足批次切換時新舊批次分割、混批生產(chǎn)時確保批次分離等。

　　(8)手動規(guī)劃自適應

　　針對用戶人工干預需求，增加系統(tǒng)適應能力，允許在系統(tǒng)自動運行過程中，人工進行生產(chǎn)任務指派、路徑規(guī)劃等，并自動規(guī)避路徑?jīng)_突、實現(xiàn)負載均衡。

　　基于物聯(lián)網(wǎng)技術，智能車間生產(chǎn)物流調度系統(tǒng)實現(xiàn)了智能生產(chǎn)和智能物流。與傳統(tǒng)制造車間的生產(chǎn)和物流相比，主要創(chuàng)新點包括以下幾點：

　　(1)緩沖區(qū)動態(tài)調度：為避免在制品托盤斷供，距離在制品托盤入口較遠的生產(chǎn)設備動態(tài)建立緩沖區(qū)，確保在制品托盤及時供應和均衡分配;

　　(2)路徑?jīng)_突重調度：在制品托盤在路徑上產(chǎn)生路徑?jīng)_突時，可對相關在制品托盤進行重調度，以消解沖突;

　　(3)設備故障自適應：需要在制品托盤的生產(chǎn)設備故障后，不再對其供應在制品托盤;其它生產(chǎn)設備故障后，輸送線上運往該生產(chǎn)設備的在制品重調度到其它可用的并行生產(chǎn)設備;

　　(4)設備上線/下線自適應：生產(chǎn)設備下線后，輸送線上運往該生產(chǎn)設備的在制品重調度到其它可用的并行生產(chǎn)設備;

　　(5)手動規(guī)劃自適應：可接受手動調度目標點，并自動消解路徑?jīng)_突;

　　(6)批次控制：生產(chǎn)設備批次切換時，完成舊批次清場并進入下一工序的生產(chǎn)設備后，再調度新批次在制品，確保兩個批次的在制品不混批;

　　(7)電子地圖：以“電子地圖”呈現(xiàn)整個車間狀態(tài)，對生產(chǎn)設備上線狀態(tài)、重要交互信號以及所有設備重要參數(shù)和報警信息進行實時動態(tài)顯示;

　　(8)基于電子標簽的信息追溯：通過電子標簽，記錄每個在制品托盤經(jīng)過的生產(chǎn)設備編號、進入時間、離開時間等，實現(xiàn)全流程追溯。

　　物聯(lián)網(wǎng)RFID在制造業(yè)的貢獻越來越大。為提高制造業(yè)信息化水平，以信息化帶動工業(yè)化，在企業(yè)原材料供貨、生產(chǎn)計劃管理、生產(chǎn)過程控制、精益制造等方面，使用RFID技術可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的實時數(shù)據(jù)采集可視化、準時化以及業(yè)務協(xié)同和產(chǎn)品信息可追溯。

　　曉網(wǎng)科技打造的物聯(lián)網(wǎng)基礎平臺曉網(wǎng)云，打通物聯(lián)網(wǎng)傳輸層，實現(xiàn)ZigBee、NB-IOT、Wi-Fi、Ethenet、2G/3G/4G、TTL、RS232、RS485、USB等協(xié)議接口數(shù)據(jù)互通，可進行各種無線數(shù)據(jù)的采集、傳輸、監(jiān)控，廣泛應用于智能照明（含道路照明，商業(yè)照明，農(nóng)業(yè)照明）、工廠自動化數(shù)據(jù)采集、溫濕度監(jiān)控、RFID人員物資定位等領域。

　　在智能制造國家戰(zhàn)略背景下，我們的目標是：通過為客戶企業(yè)注入物聯(lián)網(wǎng)技術，提升生產(chǎn)管理效率，幫助客戶實現(xiàn)企業(yè)的科技躍遷。

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