一种人工作业智能化生产系统及生产控制方法与流程

本发明涉及智能化生产技术，特别是涉及一种人工作业智能化生产系统及生产控制方法。

背景技术：

在传统的人工作业生产中，部件的挑选与安装全部由人根据图纸、手册或者习惯来进行，会有遗漏、装错等误操作发生，导致成品率下降，生产效率下降。

技术实现要素：

发明目的：为解决人工作业中的人工误操作问题，本发明提供一种人工作业智能化生产系统及生产控制方法。以使人工作业步骤标准化，提高生产效率，减少工人培训时间，且可实现多品种产品的柔性化生产。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种人工作业智能化生产系统，包括管理系统、作业指导系统和防错系统，管理系统用于管理控制作业指导系统和防错系统，作业指导系统用于指导各个作业台的多品种少量生产的单元的生产；防错系统用于提示防止错误操作。

可选的，管理系统用于实现整个生产系统的监控与调度，并生成新的作业指导手册，同步到各个操作台，便于操作人员及时更新生产工艺；该管理系统包括工具计算机和数据计算机，工具计算机用于创建作业指导手册，数据计算机接收作业指导系统和防错系统的操作记录数据和工具信息。

可选的，作业指导系统有多个，每个作业指导系统对应多个作业台，每个作业台均包括第一控制系统、上位机、扫码仪、第一指示部件、按钮部件和其他辅件，第一控制系统控制上位机和第一指示部件，上位机、扫码仪、按钮部件和其他辅件将作业指导系统信息反馈到第一控制系统，第一指示部件用于显示各零件盒取件、放件的指示，按钮部件包含了缺料按钮、作业完后按钮和复位按钮，操作人员根据具体流程进行按钮操作，其他辅件包括电动螺丝刀、电流和电压表，用于自动检测电流、电压和扭力值。

可选的，第一控制系统包括plc、电源、以太网和滤波电路，电源包括主电源和电源模块，通过一次和二次电源指示灯检查电路是否正常，当电路正常时，一次和二次指示灯正常亮，当电路出现短路问题，总空开跳，第二指示灯灭；滤波电路采用滤波器实现线路的滤波，保障plc的通讯稳定，电源模块实现220v的交流电转换为24v的直流电实现路由器的电源供电，通过以太网实现plc的网络连接。

可选的，第一指示部件包括模组指示灯，用于显示各零件盒取件、放件的指示。

可选的，防错系统包括第二控制系统、第二指示部件、输入开关、指示灯、蜂鸣器和扫码仪，第二控制系统用于控制第二指示部件、输入开关、指示灯、蜂鸣器和扫码仪，第二指示部件用于提示操作人员下一步该取出或放回的零部件。

可选的，第二指示部件包括模组指示灯，用于显示各零件取件的指示。

本发明还提供了一种人工作业智能化生产控制方法，包括以下步骤：

(1)根据生产需求，在管理系统编写作业指导手册；

(2)作业指导手册的流程反馈到触摸屏和作业指导系统的指示部件中，操作人员通过触摸屏和作业指导系统的指示部件了解生产作业计划及作业进度、标准作业说明、物料图样和各零件盒取件、放件等生产所需信息；

(3)进入流程，当需要对零件信息进行追溯时，操作人员通过扫码仪对物料码进行扫码，当需要对零件进行取回时，防错系统中的控制系统控制指示灯亮起，物料盒自动打开，操作人员进行零件的取回，当零件取回完毕后，通过门感应开关或者人工输入开关，物料盒自动关闭。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明利用图片、动画、声音、led灯等多功能作业指示引导操作人员，减少新人培训时间。

2、本发明利用专业软件设定作业指示书，使作业步骤标准化。

3、本发明将智能化生产系统中的实时信息(电流，电压，扭力等)实现自动检测，避免了人工检测的误差。

4、本发明将作业指导系统与防错系统及c/s架构的智能生产系统结合，实现人工作业智能化生产线系统，提高生产效率。

附图说明

图1是本发明整体系统构成示意图；

图2是作业指导系统构成示意图；

图3是控制盒的电气原理图；

图4是防错系统构成示意图；

图5是控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

一种人工作业智能化生产系统，对于多品种少量生产的单元生产现场，可以实现工人作业指示、减少操作失误、改善生产节拍等智能化生产。该系统包括管理系统、作业指导系统和防错系统，管理系统用于管理控制作业指导系统和防错系统，作业指导系统用于指导各个作业台的多品种少量生产的单元的生产；防错系统用于提示防止错误操作。

其中，管理系统主要包括工具计算机和数据计算机，工具计算机用于创建作业指导手册，数据计算机接收作业指导系统和防错系统的操作记录数据和工具信息。

作业指导系统采用plc构成控制单元，主要包括第一控制系统、上位机、扫码仪、第一指示部件、按钮部件和其他辅件，第一控制系统包括plc(三菱的fx5u-80mr/es)、电源、以太网和滤波电路，具体控制电路图如图3所示，电源包括主电源和电源模块，主电源采用的是220v的交流电，通过一次和二次电源指示灯检查电路是否正常，当电路正常时，一次和二次指示灯正常亮，当电路出现短路问题，总空开跳，第二指示灯灭。滤波电路采用滤波器实现线路的滤波，保障plc的通讯稳定，电源模块实现220v的交流电转换为24v的直流电实现路由器的电源供电，通过以太网可实现plc的网络连接。上位机采用的是西门子ipc377e的工控机，扫码仪采用honeywell的1900ghd，第一指示部件包括模组指示灯(三菱的bl227xb-k02vn-p)，按钮部件包含了缺料按钮、作业完后按钮和复位按钮(采用和泉的yw1l的带灯按钮)；第一控制系统控制上位机和第一指示部件，上位机、扫码仪、按钮部件和其他辅件将作业指导系统信息反馈到第一控制系统，第一指示部件用于显示各零件盒取件、放件的指示，其他辅件包括电动螺丝刀(奇力速的skd-be519l)、电流和电压表，可以自动检测电流、电压和螺丝扭力值。

防错系统包括第二控制系统、第二指示部件、输入开关、指示灯、蜂鸣器和扫码仪，第二控制系统包括plc(三菱的fx5u-80mr/es)、以太网、电源和滤波电路，具体控制电路图如图3所示，输入开关采用的是和泉的yw1l带灯按钮，扫码仪采用honeywell的1900ghd，第二指示部件包括模组指示灯(三菱的bl227xb-k02vn-p)，指示灯采用的是patlite的les-302a-ryg的信号灯塔，蜂鸣器采用的是patlite的bm-202第二控制系统用于控制指示部件、指示灯和蜂鸣器，操作人员通过输入开关和扫码仪对防错系统流程进行操作，并将信息反馈到控制系统中。第二指示部件包括模组指示灯，用于显示各零件取件的指示，同时提示操作人员下一步该取出或放回的零部件，指示灯能够报警防止缺货，减少停机时间。

如图1所示，本发明的人工作业智能化生产系统，是基于c/s架构(客户端与服务器，技术人员只需在服务器(管理系统中的工具计算机)上编辑作业指导手册，发送到客户端，操作人员在客户端上对操作台进行操作的智能生产系统。顶层的管理系统包括工具计算机和数据库计算机，可以实现整个生产系统的监控与调度，研发人员可在该管理系统中通过专用的设定工具(编辑作业指导手册的软件)编辑生成新的作业指导手册，并及时同步到各个操作台，便于操作人员及时更新生产工艺，实现多品种的柔性生产。如图1所示的作业指导系统，在一套生产系统中可有多个。该生产系统配有防错系统。

具体的作业指导系统构成如图2所示，包括a、b、c等多个作业台，每个作业台由第一控制系统、上位机、扫码仪、第一指示部件、按钮部件和其他辅件构成，通过第一控制系统将作业指导手册的流程发送到上位机(用于显示作业进度和生产信息，现场人员也可以通过上位机对作业指导系统进行流程的操作)、扫码仪和第一指示部件，操作人员可以通过上位机、扫码仪和第一指示部件实时了解生产作业计划及作业进度、标准作业说明、物料图样和各零件盒取件和放件、实时的电流、电压和螺丝扭力等生产所需信息，操作人员也可以通过上位机、扫码仪和按钮部件将生产的一些信息反馈到第一控制系统中。第一控制系统包含了cpu(即plc)、电源、以太网、滤波电路等，其电气原理图如图3所示，组成该作业指导系统的中央控制系统(第一控制系统构成的控制中心)。第一指示部件为模组指示灯，用于显示各零件盒取件、放件的指示。按钮部件包含了缺料按钮、作业完后按钮和复位按钮等。其他辅件包括电动螺丝刀、电流和电压检测表。作业指导系统可以为多品种少量生产的单元生产现场提供操作引导与提示，每一个操作台都配有该作业指导系统，可减少操作员培训时间，增加生产效率。

总之，通过作业指导系统，操作人员可从身边的可视化设备中了解生产作业计划及作业进度、标准作业说明、物料图样等生产所需信息，可防止人为过失，可让操作人员对自己负责的工序进度有所掌握。

如图4所示的防错系统构成示意图，防错系统包括第二控制系统、第二指示部件、输入开关、指示灯、蜂鸣器和扫码仪，第二控制系统用于控制第二指示部件、指示灯和蜂鸣器，第二指示部件为模组指示灯，用于显示各零件取件的指示，同时提示操作人员下一步该取出或放回的零部件，指示灯能够报警防止缺货，减少停机时间。操作人员需要取回零件时，第二控制系统发出指令给第二指示部件，提示操作人员下一步要取回的零件，并自动打开零件盒，当操作人员取回零件时，按下输入开关，反馈取回完成的信息到第二控制系统，完成零件取回的流程。当操作人员需要对零件信息进行追溯时，通过扫码仪对物料码进行扫码，当零件存数变少时，第二控制系统发出指令给指示灯，指示灯闪烁通知零部件供应者。

防错系统主要是通过第二指示部件、扫码仪对零部件进行取出或放回，使得新手也可像熟练工一样操作。同时指示灯的报警防止缺货，减少停机时间。通过输入开关、第二指示部件和蜂鸣器来提示操作人员。当操作人员需要取回零部件的时候，该物料盒的指示灯亮起，当零部件变少时，点亮指示灯，发出警报提醒操作人员。在各零部件架上带有门式传感器，防止放错；零部件架上有条形码，通过读取零部件架的条形码，打开对应的零部件的门，防止放错。

该防错系统可以实现物料管理优化，降低对熟练工作的依赖，提升组装线的生产效率和产品质量。

如图5所示一种人工作业智能化生产控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据生产需求，在管理系统编写作业指导手册；

(2)作业指导手册的流程反馈到上位机和作业指导系统的指示部件中，操作人员通过上位机和作业指导系统的指示部件了解生产作业计划及作业进度、标准作业说明、物料图样和各零件盒取件、放件等生产所需信息，当需要对零件信息进行追溯时，操作人员可以通过扫码仪和其他辅件得到零件的相关信息。

(3)进入流程，当需要对零件进行取回时，防错系统中的第二控制系统控制第二指示部件亮起，操作人员通过扫码仪扫零件盒的物料码打开物料盒进行零件的取回，当零件取回完毕后，通过门式传感器或者人工输入开关，物料盒自动关闭，当出现零部件缺少时，指示灯和蜂鸣器自动发出报警。

总之，本发明的一种人工作业智能化生产系统及生产控制方法，是以作业指导系统、防错系统和c/s架构的作业指导系统为核心，配套相关硬件组成的智能化生产系统。面对多品种少量生产的单元生产现场，包含多个操作台，在每个操作台上使用作业指导系统，整条产线配套防错系统，同时由c/s架构的作业指导系统来产生作业指导书同步到各个操作台，及时指导生产。该智能化系统可以使工序生产标准化，减少新人培训时间，使新人可直接按照作业指示来生产，避免出错，从而可以大大提高人工作业的生产效率。