产品智能生产系统及方法与流程

1.本发明涉及自动化控制领域，特别是涉及一种产品智能生产系统及方法。


背景技术：

2.随着当今消费升级，快消品生产和制造行业正面临着不能满足适应市场需求快速变化的痛点，给制造业带来商机和利润上的损失。特别是消费市场不断细化，小众影响力逐渐升级。因此，产品的独特性则一跃成为吸引小众人群的重要突破口。为了满足不同人群的多样化需求，个性化定制服务在消费品市场开始有序入场。
3.当前大多数的客户定制化需求系统，都存在一定的滞后性，从市场个性化到生产制造车间都存在延迟。客户的个性化需求，通过市场人员统计形成需求表格，到生成个性化订单。在反馈到工厂制造生产往往需要很长的周期，及时性不强。并且，生产制造工艺排程，比较落后，智能化程度不高。并且，现有的系列生产设备，存在信息孤岛，不能完成加工制造工序流和信息流的深度融合与高度集成，不能满足客户的大批量多品种的个性化定制需求。


技术实现要素：

4.鉴于上述状况，有必要针对现有技术中产品加工智能化程度不高，以及无法满足客户定制化需求的问题，提供一种产品智能生产系统及方法。
5.一种产品智能生产系统，包括：智能制造执行系统，以及与所述智能制造执行系统电性连接的用户终端、仓库管理系统、产品加工系统和复合机器人，其中，
6.所述用户终端用于获取用户的订单信息；
7.所述智能制造执行系统用于对所述仓库管理系统、产品加工系统和所述复合机器人进行智能化控制；
8.所述仓库管理系统用于对仓库进行管理，以及根据所述订单信息确定原材料信息，所述原材料信息包括原材料在所述仓库中的位置以及原材料的规格；
9.所述复合机器人用于根据所述原材料信息在所述仓库中调取原材料，并将调取的原材料运输至产品加工系统的对应工位，以及实现成品加工系统中的各个工位间的产品转运；
10.所述产品加工系统用于将所述原材料按照所述订单信息进行加工生产，以得到用户定制的产品成品。
11.进一步的，上述产品智能生产系统，其中，所述订单信息包括产品参数和照片，所述产品参数包括产品的尺寸、形状、颜色和材质，所述产品加工系统包括加工装置和打标装置，所述复合机器人用于将调取的原材料运输至所述加工装置的加工工位，以及将所述加工装置加工得到的产品毛坯运输至所述打标装置的打标工位，所述加工装置用于将所述原材料按照所述产品参数进行加工，以得到产品毛坯，所述打标装置用于将所述照片打印至所述产品毛坯上，以得到所述产品成品。
12.进一步的，上述产品智能生产系统，还包括与所述智能制造执行系统电性连接的装配装置，所述复合机器人还用于将所述产品成品发送至所述装配装置的装配工位，所述装配装置用于对所述产品成品进行装配，以得到成品包装盒。
13.进一步的，上述产品智能生产系统，所述装配装置包括机械臂和视觉检测器，所述机械臂在所述视觉检测器的引导下将所述产品成品装配到模具盒子里，得到所述成品包装盒。
14.进一步的，上述产品智能生产系统，所述订单信息还包括用户的地址信息，所述产品智能生产系统还包括与所述智能制造执行系统电性连接的物流机器人，所述物流机器人用于根据所述地址信息配送所述成品包装盒。
15.进一步的，上述产品智能生产系统，还包括与所述智能制造执行系统电性连接的显示装置，所述显示装置用于实时显示产品智能生产系统的生产信息和各个设备的状态信息以及产品生产任务信息。
16.本发明还公开了一种产品智能生产方法，应用于产品智能生产系统，所述产品智能生产系统包括用户终端、智能制造执行系统、仓库管理系统、产品加工系统和复合机器人，所述方法包括：
17.所述智能制造执行系统获取用户终端发送的用户的订单信息，并将所述订单信息分别发送至所述仓库管理系统和所述产品加工系统；
18.所述智能制造执行系统获取所述仓库管理系统基于所述订单信息确定的原材料信息，并将所述原材料信息发送至所述复合机器人，同时发送第一控制指令至所述复合机器人，以使所述复合机器人基于所述原材料信息在仓库中调取原材料，并将调取的所述原材料运输至所述产品加工系统的对应工位；
19.所述产品加工系统启动，以将所述原材料按照所述订单信息进行加工生产，以得到用户定制的产品成品。
20.进一步的，上述产品智能生产方法，其中，所述订单信息包括产品参数和照片，所述产品参数包括产品的尺寸、形状、颜色和材质，所述产品加工系统包括加工装置和打标装置，
21.所述智能制造执行系统将所述订单信息分别发送至所述仓库管理系统和产品加工系统的步骤包括：
22.所述智能制造执行系统将所述产品参数发送至所述仓库管理系统和所述加工装置，并将所述照片发送至所述打标装置；
23.所述产品加工系统启动，以上所述产品加工系统用于将所述原材料按照所述订单信息进行加工生产，以得到用户定制的产品成品的步骤包括：
24.当所述加工装置检测到所述原材料时，进行启动，以将所述原材料按照所述产品参数进行加工，得到产品毛坯，并当加工完成时，发送加工完成信号至所述智能制造执行系统；
25.当所述智能制造执行系统接收到所述加工完成信号时，发送第二控制指令至所述复合机器人，以使所述复合机器人将所述产品毛坯运输至所述打标装置的打标工位；
26.当所述打标装置检测到打标工位上的产品毛坯时，进行启动，以将所述照片打印至所述产品毛坯上，以得到用户定制的产品成品。
27.进一步的，上述产品智能生产方法，其中，所述产品智能生产系统还包括装配装置，所述打标装置将所述照片打印至所述产品毛坯上的步骤之后还包括：
28.当打标完成时，所述打标装置发送打标完成信号至所述智能制造执行系统；
29.当所述智能制造执行系统接收到所述打标完成信号时，发送第三控制指令至所述复合机器人，以使所述复合机器人将所述打标工位上的产品成品运输至装配装置的装配工位；
30.当所述装配装置检测到所述产品成品时，进行启动，以对所述产品成品进行装配，以得到成品包装盒。
31.进一步的，上述产品智能生产方法，其中，所述订单信息还包括用户的地址信息，所述装配装置对所述产品成品进行装配，以得到成品包装盒的步骤之后还包括：
32.所述智能制造执行系统将所述地址信息发送至物流机器人，以使所述物流机器人根据所述地址信息配送所述成品包装盒。
33.该产品智能生产系统可通过用户终端进行自动下单，客户可以自主设计产品。且该系统的产品生成线集成了产品加工系统和复合机器人，通过mes系统的调度，使生产线在无人值守的情况下自动完成原材料供应、产品加工、产品转运等工序，完成加工制造工序流和信息流的深度融合与高度集成，是典型的柔性化工业生产场景，可以满足客户的大批量多品种的个性化定制需求。
附图说明
34.图1为本发明第一实施例中产品智能生产系统的结构框图；
35.图2为本发明第二实施例中产品智能生产系统的结构框图；
36.图3为本发明第二实施例中产品智能生产系统的生产线逻辑图；
37.图4为本发明第三实施例中产品智能生产方法的流程图。
具体实施方式
38.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
39.参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
40.请参阅图1，为本发明第一实施例中的产品智能生产系统，包括：智能制造执行系统10，以及与该智能制造执行系统10电性连接的用户终端20、仓库管理系统30、产品加工系统40和复合机器人50。该智能制造执行系统10即为mes系统，是一种实现人机交互、决策和执行的系统。该智能制造执行系统10用于对仓库管理系统30、产品加工系统40和复合机器人50进行智能化控制。具体实施时，该智能制造执行系统10可通过wifi、5g通信或有线网络等方式与仓库管理系统30、产品加工系统40和复合机器人50连接。
41.该用户终端20用于获取用户的订单信息，并将订单信息发送至智能制造执行系统
10。该用户终端20可以为个性化定制工业app终端触摸屏，也可以是安装有app的手机、平板电脑等移动终端。用户可通过用户终端20上的app进行下单。该订单信息包括但不限于定制的产品的参数信息，以及用户信息(如用户姓名、联系方式、地址等)。
42.该仓库管理系统30用于对仓库的材料进行管理，并且在接收到智能制造执行系统10发送的订单信息时，根据订单信息确定原材料信息。可以理解的，该原材料信息例如为原材料所在的位置和原材料数量等。
43.该复合机器人50用于根据原材料信息在仓库中调取原材料，并将调取的原材料运输至产品加工系统40的对应工位，以及实现成品加工系统中的各个工位间的产品转运。
44.该产品加工系统40用于将复合机器人50调取的原材料按照订单信息进行加工生产，以得到用户定制的产品成品。
45.具体的，该产品加工系统40可根据产品的类型和产品的加工过程来设置。例如对于针对纪念章、纪念牌或纪念币等类型的产品来说，该产品的加工工程可以分为两个工序，即产品加工和打标。该成品加工工序采用加工装置进行产品加工，该加工装置例如为数控机床，该打标工序采用打标装置对加工后的半成品进行图案打印，该打标装置例如为激光打标机。
46.该产品智能生产系统可通过用户终端进行自动下单，客户可以自主设计产品。且该系统的产品生成线集成了产品加工系统和复合机器人，通过mes系统的调度，使生产线在无人值守的情况下自动完成原材料供应、产品加工、产品转运等工序，完成加工制造工序流和信息流的深度融合与高度集成，是典型的柔性化工业生产场景，可以满足客户的大批量多品种的个性化定制需求。
47.请参阅图2和图3，为本发明第二实施例中的产品智能生产系统，包括：智能制造执行系统(mes系统)10，以及与智能制造执行系统10电性连接的用户终端20、仓库管理系统30、产品加工系统40、复合机器人50、装配装置60和物流机器人70。
48.该用户终端20用于获取用户的订单信息，并将订单信息发送至智能制造执行系统10。其中，该订单信息包括用户的地址信息、产品参数和照片。该产品参数包括产品的尺寸、形状、颜色和材质。该用户终端20例如为个性化定制工业app操作显示屏，用户在该操作显示屏上输入或选择产品参数，并填写用户信息。
49.该智能制造执行系统10用于对仓库管理系统30、产品加工系统40、复合机器人50、装配装置60和物流机器人70进行智能化控制。
50.该仓库管理系统30用于对参考进行管理，以及根据订单信息确定原材料信息。具体实施时，该仓库管理系统30根据产品的颜色和材质查询原材料的品种，以及在仓库中的位置，并根据产品的尺寸确定原材料的规格。该原材料的位置信息以及原材料的规格即为原材料信息。
51.该复合机器人50根据原材料信息在仓库中调取原材料，并将调取的原材料运输至产品加工系统40的对应工位，以及实现成品加工系统中的各个工位间的产品转运。具体的，该产品加工系统40包括加工装置41和打标装置42，复合机器人50将调取的原材料运输至加工装置41的加工工位，以及将加工装置41加工得到的产品毛坯运输至打标装置42的打标工位。该加工装置41用于将原材料按照产品参数进行加工，以得到产品毛坯。该打标装置42将照片打印至产品毛坯上，以得到用户定制的产品成品。
52.当打标装置42完成产品打标，复合机器人50将该产品成品发送至装配装置60的装配工位，该装配装置60用于对该产品成品进行装配，以得到成品包装盒。该装配装置60包括机械臂和视觉检测器，在视觉检测器的引导下通过控制机械臂将该产品成品装配到模具盒子里，以得到成品包装盒。产品成品装配完成后，该物流机器人70根据该地址信息配送该成品包装盒。
53.进一步的，该产品智能生产系统还包括与所述智能制造执行系统10电性连接的显示装置80，该显示装置80用于实时显示产品智能生产系统的生产信息和各个设备的状态信息以及产品生产任务信息。
54.需要说明的是，本实施例中的产品智能生产系统主要用于印章、纪念章、纪念币、徽章等产品的智能化生产。下面以纪念章为例来说明本实施例中，该产品智能生产系统运行流程。
55.首先客户在用户终端20的app操作界面上根据自己的个性需求输入订单信息，具体实施时，用户可根据操作界面上提供的参数选项选择所需要的产品参数，例如选择纪念章的尺寸、形状、颜色和材质等，并在屏幕前端摄像区域拍摄自己的头像照片，用来定制个人专属的纪念章完成下单。订单信息传输到mes系统10，并由mes系统10执行整个工业柔性生产智能制造产线协调工作。仓库管理系统30根据客户选择的产品参数确定原材料信息，并由mes系统10通知复合机器人50进行取原材料操作。复合机器人50把取得的原材料运送到加工装置41进行数控加工，以生产成客户需要形状的纪念章毛坯。复合机器人50接到加工完成信号后，把纪念章毛坯转运到打标工位，打标装置42根据客户个性化订单信息的头像照片打印到纪念章毛坯上。装配工位的机械臂在视觉引导下将纪念章装到模具盒子里面，最后包装完毕的纪念章礼盒由物流机器人70运输给客户完成交付，以完成整个客户个性化定制的纪念章产品制造和交付。
56.本实施例中的产品智能生产系统的产品生产线集成了加工装置、打标装置，复合机器人、物流机器人等智能装备，通过mes系统的调度，使车间在无人值守的情况下自动完成原材料供应、机床自动上下料、生产制程(纪念章雕刻)、自动包装和产品转运等工序。实现了加工制造工序流、物料流、信息流三个系统深度融合与高度集成，是典型的柔性化工业生产场景，可以满足客户的大批量多品种的个性化定制需求。该系统还可承担客户个性化定制数据采集与分析、生产任务一键式下发、生产信息化实时显示、设备状态实时监控、生产任务详细进度实时显示。
57.请参阅图4，为本发明第三实施例中的产品智能生产方法，包括步骤s11～s16。
58.步骤s11，智能制造执行系统获取用户终端发送的用户的订单信息，所述订单信息包括产品参数和照片，所述产品参数包括产品的尺寸、形状、颜色和材质。
59.本发明中的产品智能生产方法应用产品智能生产系统，该产品智能生产系统包括智能制造执行系统、用户终端、仓库管理系统、产品加工系统和复合机器人。该智能制造执行系统与用户终端、仓库管理系统、加工装置、打标装置和复合机器人通过无线或有线网络实现电性连接。
60.具体实施时，用户在用户终端上进行下单，根据自己的个性需求填写订单信息后，发送至智能制造执行系统，订单信息传输到智能制造执行系统(mes系统)，并由mes系统执行整个产品智能生产线的协调工作。
61.步骤s12，所述智能制造执行系统将所述产品参数发送至所述仓库管理系统和加工装置，并将所述图片发送至打标装置。
62.步骤s13，所述智能制造执行系统获取所述仓库管理系统基于所述产品参数确定的原材料信息，并将所述原材料信息发送至复合机器人，同时发送第一控制指令至所述复合机器人，以使所述复合机器人基于所述原材料信息在仓库中调取原材料，并将所述原材料运输至所述加工装置的加工工位。
63.具体的，mes系统获取到订单信息后，将订单信息中的产品参数发送至仓库管理系统和加工装置，并将该图片发送至打标装置。仓库管理系统接收到mes系统发送的产品参数后，根据该产品参数确定原材料在仓库中的位置和原材料的规格，并将确定的原材料的位置信息以及原材料的规格作为原材料信息发送至mes系统。mes系统将该原材料信息发送至复合机器人，同时发送第一控制指令至该复合机器人。该复合机器人接收到该第一控制指令后，根据该原材料信息在仓库中调取原材料，并将调取的原材料运输至加工装置的加工工位。
64.步骤s14，当所述加工装置检测到所述原材料时，进行启动，以将所述原材料按照所述产品参数进行加工，得到产品毛坯，并当加工完成时，发送加工完成信号至所述智能制造执行系统。
65.当加工装置检测到加工工位上的原材料时，调取该产品参数，并根据该产品参数加工原材料，以得到产品毛坯。加工装置完成产品毛坯后，发送加工完成信号至mes系统。
66.步骤s15，当所述智能制造执行系统接收到所述加工完成信号时，发送第二控制指令至所述复合机器人，以使所述复合机器人将所述产品毛坯运输至打标装置的打标工位。
67.mes系统检测到该检测到加工装置发送的加工完成信号时，发送第二控制指令至复合机器人。该复合机器人接收到该第二控制指令后，从加工工位取下产品毛坯，并将产品毛坯运输至打标装置的打标工位。
68.步骤s16，当所述打标装置检测到所述产品毛坯时，进行启动，以将所述照片打印至所述产品毛坯上，以得到用户定制的产品成品。
69.当打标装置检测到打标工位上的产品毛坯时，调取该照片，并将该照片的内容打印到该产品毛坯上，从而得到产品成品。
70.进一步的，所述打标装置将所述照片打印至所述产品毛坯上的步骤之后还包括：
71.当打标完成时，所述打标装置发送打标完成信号至所述智能制造执行系统；
72.当所述智能制造执行系统接收到所述打标完成信号时，发送第三控制指令至所述复合机器人，以使所述复合机器人将所述打标工位上的产品成品运输至装配装置的装配工位；
73.当所述装配装置检测到所述产品成品时，进行启动，以对所述产品成品进行装配，以得到成品包装盒。
74.即当打标装置完成产品毛坯的打标工作后，发送打标完成信号至mes系统。mes系统发送第三控制指令至复合机器人。复合机器人接收到该第三控制指令后，将打标工位上的产品成品运输至装配装置的装配工位。该装配装置检测到该产品成品时进行启动，并在视觉引导下通过装配工位上的机械臂将产品成品装到模具盒子里面。
75.当装配装置完成成品包装盒装配后，发送装配完成信号至mes系统，mes系统系统
将该地址信息发送至物流机器人，该物流机器人从装配工位取得成品包装盒，并按照该地址信息运输给用户，以完成产品交付。
76.本领域技术人员可以理解，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或装置(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或装置取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或装置而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或装置或结合这些指令执行系统、装置或装置而使用的装置。
77.计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
78.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或它们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
79.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
80.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。