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AGV 智能制造平台的系统架构

发布时间:2020-05-11来源:恺胜点击数:95


  AGV平台在国内正在不断壮大,不断发展,逐渐地,AGV产品开始出现在各大工厂,替代人工进行工作。

  系统架构方案设计是对已经确定的需求做出技术实现的规划。好的系统架构具备可靠性、安全性、可扩展性、可维护性、可定制性等性质。进行 AGV 智能制造平台的系统架构方案设计前,需要确定五个基本需求:一是该平台要与当前企业内部生产管理特点、信息化水平相适应;二是该平台能适应智能制造技术未来发展方向,增加功能或模块时能够顺利接入原有平台;三是该平台具有制造业服务化转型的一些初级功能;四是该平台的对“智能”的落地并非人工智能,而是着力提升系统的柔性和精益性,但保留可接入人工智能技术的扩展性;五是若有外包,系统要最佳适应该组织特点并开放外部 internet 网络接入的接口。根据这五个基本需求,结合对国内智能制造项目系统架构资料的研究,提出AGV 智能制造平台的系统架构。

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  AGV 智能制造平台总共分为 6 个层级,最底一层是执行层,最顶一层是决策层。制造 AGV 涉及的底层人员物料的信息,通过上一层的传感器、数据采集控制系统、人机接口传递到再上一层即数字化层。数字化层包括订单管理系统 OMS、产品数据管理系统 PDM、资源管理系统 ERP、仓库管理系统 WMS以及制造执行管理系统 MES。在这一层级中,MES 是本 AGV 智能制造平台一期建设的核心对象,因为如图2所示 MES 在整个 AGV 智能制造的平台中起到承上启下的作用。

  数字层往上的 L3 云技术层和 L2 应用层中除服务化管理以外的应用是本 AGV 智能制造平台二期建设的对象,利用云平台技术不仅其本身有诸多先进性和优势,未来扩展建设专家系统和知识库模块进行企业知识管理的智能化提升也更加方便。在应用层内的服务管理模块中,服务化管理对应平台建设的服务化转型功能需求。为了探索 AGV 制造企业服务化转型之路,服务化管理的应用功能放在 AGV 智能制造平台的一期建设时进行。而该公司AGV智能制造平台的商务智能层,设定在三期建设时进行。特别说明的是,传统的智能制造平台架构中,通常都会有计算机辅助工艺规划模块CAPP,由于本企业的生产特点是加工外包,仅保留装配工艺部分,企业内部工艺路线较普通制造企业大大缩短,因此,将工艺设计和管理需求集成至PDM中实现。

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  建设AGV 智能制造平台时,需要把握住以下四个要点:一是分步实施原则,将平台的建设分为三个阶段进行。每一阶段建设前就设立好建设质量评估指标体系,阶段建设完成后对照指标体系进行全面评估,保证每一阶段的建设质量。二是把 MES 建设作为平台建设的重点。MES建设要充分考虑AGV产品生产制造关键业务流程的特点。AGV 生产的一大特点是涉及物料种类多、尺寸小、物料生产过程准确追踪难度大。另外,AGV产品在出厂前必须要进行厂内调试,大批量AGV产品的出厂调试质量纳入MES的有效监控也是一个关键环节。三是服务化管理模块的设计要依靠自身的技术优势,以丰富给客户提供服务的种类和层次为方向,不断探索和提升保障设备有效运行的能力,提高客户的满意度。四是始终关注数据的打通和有效交互问题。由于信息化建设方面的历史原因,国内企业推广智能制造系统时都会多少遇到各功能模块间的数据交互不通畅的困难,因此,该AGV智能制造平台建设从一开始就要关注各功能单元间数据的无缝对接问题。

  实现 AGV 智能制造平台的关键技术

  经过对该AGV 智能制造平台的系统架构进行论证研究后可以发现,实现该平台主要涉及四个关键技术:智能生产管控技术、现场数据采集技术、大数据技术和云计算技术。智能生产管控技术主要实现以下目的:自动生产排程,根据订单情况,自动输出排产计划,充分调动企业生产资源的最大化利用;自动物料调度优化,减少生产装配各环节停工待料的时间,该功能往往和车间智能物流系统协同工作发挥巨大威力;快速响应订单变化,在实际生产中常见因为客户紧急需求而改变原有排产计划的情形,此功能可以充分识别排产变化带来的影响,确保更改后的排产计划能够使各项目均按时交货。

  数据采集是实现 AGV 智能制造平台的基础,只有在有效解决了底层设备的采集问题后,才能实现智能化控制的需求。目前数据采集的最大难点是底层设备数据格式和通讯协议各家相差较大,互不兼容。对这一矛盾可以通过建立设备互通的联网系统,实现设备分布式网络通讯,程序集中式管理,使设备方便地接入整个系统。由于该 AGV 智能制造平台对于数据采集的实时性要求低,此方法相对于另一条解决数据采集问题的技术路线制造数据采集系统MDC更加适合。由于 AGV的装配目前还不可避免的有一定人工参与的工作量,因此把手持终端或手机 APP手动上报数据的功能纳入数据采集系统非常有必要。

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  由于大数据计算对硬件要求高,选择云计算技术对于建立 AGV 智能制造平台就是一个经济选择。云计算技术不仅使复杂的数据计算变得更高效、更廉价,云计算技术还能提供丰富的应用工具,使 AGV 智能制造平台的应用功能开发变得更加容易和快速。

  智能制造技术是“中国制造 2025”战略中的一个重要推广方向。本AGV智能制造平台从制造业企业传统车间的常见问题入手,立足信息互联与数据共享,可改变以往外购物料交付进度追踪不及时,生产程与实际进度出现偏差时不能及时发现,质量数据收集与分析缺乏,实施阶段发现设计缺陷或制造缺陷不能及时反馈的问题等,最终实现 AGV 产品设计制造与实施,由业务驱动转变为数据驱动、服务化驱动。在AGV 智能制造平台方案设计与研究过程中,注重项目实施的先进性与经济性平衡,力求快速解决当前AGV产品生产的主要矛盾又兼顾智能制造未来的技术发展趋势和制造业服务化转型的行业发展趋势,为其他中小企业导入智能制造平台时提供了一点有益的参考和借鉴。

  AGV平台的不断扩大,使得每个工厂的效率也在不断提高,如果您还有什么疑惑的话,欢迎咨询wo