一种基于物联网的智能化电锯链条生产系统及生产方法
技术领域
本发明涉及工业物联网领域，更具体地来说涉及一种基于物联网的智能化电锯链条生产系统及生产方法。
背景技术
随着国策的提出和发展，智能工厂的建设走上了发展的快车道，全国各大中小生产企业，正在加速产品线升级改造，生产管理数据无纸化已经是发展的必然。如何将工业物联网应用到生产管理的全过程以实现生产更高质量的产品，提供更高质量的服务是本发明想要解决的技术问题，本发明提供的技术方案致力于通过系统的方式打通制造业供应链的各个环节，实现管理智能化，减少不必要的人工操作，提升管理效率，降低制造业成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网的智能化电锯链条生产系统，实现了生产管理过程中数据的互联互通，极大地提高了协同工作的效率。
本发明的另一目的在于提供一种基于物联网的智能化电锯链条生产方法，解决了传统人工监测所存在的繁琐和误差问题，显著提升了生产运作中监测的自动化程度，降低了产品监测的人工成本，提高了生产效率和生产质量。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于物联网的智能化电锯链条生产系统，包括：
研发制造协同交互模块、品质检验模块、生产制造模块、以及云端服务器，其中所述研发制造协同交互模块、所述品质检验模块、以及所述生产制造模块分别通信连接于所述云端服务器，所述研发制造协同交互模块、所述品质检验模块、以及所述生产制造模块三者之间可通过所述云端服务器进行信息交互；
所述研发制造协同交互模块适于录入并保存项目技术文档信息和生产改进建议信息，所述品质检验模块适于根据所述项目技术文档信息和所述生产改进建议信息对入库物料和出库产品进行检验，所述生产制造模块适于根据所述项目技术文档信息和所述生产改进建议信息对生产流程进行状态监测。
优选地，所述项目技术文档信息包括BOM、图纸、生产指导书、相应的软件，每个所述项目技术文档信息具有唯一的识别ID。
优选地，所述研发制造协同交互模块包括研发单元和生产制造单元，所述研发单元输出所述项目技术文档信息至所述云端服务器进行发布，所述生产制造单元可从所述云端服务器下载所述项目技术文档信息并对其进行测试，根据测试结果输出所述生产改进建议信息至所述云端服务器，从而对所述研发单元进行反馈。
优选地，所述品质检验模块包括进货检验单元和出厂抽样单元，所述进货检验单元根据所述项目技术文档信息和所述生产改进建议信息对入库物料进行验收和质检，并生成质检信息输出至所述云端服务器，所述出厂抽样单元根据所述项目技术文档信息和所述生产改进建议信息对出厂产品进行抽样检测，并生成检测信息输出至所述云端服务器。
优选地，所述生产制造模块包括协同制造单元和应用单元，所述协同制造单元包括控制装置、智能网关、以及适于设置在电锯链条生产线中的传感器，所述传感器适于对电锯链条生产线进行检测并通过控制装置与应用单元通信，并在显示装置上显示，所述控制装置根据所述项目技术文档信息和所述生产改进建议信息对接收到的检测信息进行校验，若所述检测信息与所述项目技术文档信息和所述生产改进建议信息不匹配，则所述控制装置自动根据所述项目技术文档信息和所述生产改进建议信息对电锯链条生产线进行控制调整；
所述应用单元通信连接于所述协同制造单元，所述应用单元包括显示装置，所述显示装置接收来自所述传感器的检测信息并进行实时展示，供操作人员查看。
优选地，所述电锯链条生产线包括高速冲压机、热处理设备、高频打磨设备、电镀设备、磨刀设备、自动化装配设备和包装设备，所述高速冲压机、所述热处理设备、所述高频打磨设备、所述电镀设备、所述磨刀设备、所述自动化装配设备和所述包装设备均设有传感器和智能网关，所述传感器用于检测所述电锯链条生产线的工作状态，并所述智能网关与所述云端服务器连接和数据交互。
优选地，所述品质检验模块包括若干单元检验模块，所述单元检验模块与所述电锯链条生产线关联。
优选地，所述自动化装配设备包括铆钉下料组件、若干工件下料组件和若干铆接机构，所述铆钉下料组件和若干所述工件下料组件依次排布在作业台架上，所述铆接机构设置在所述作业台架上，并位于所述工件下料组件的一侧；铆钉下料组件、若干工件下料组件都有计数传感器；所述铆接机构上设有位置传感器，用于检测所述工件下料组件落下的刀片是否到位，所述位置传感器通过所述智能网关与所述云端服务器连接和数据交互。
优选地，所述应用单元进一步包括报警装置，若所述检测信息与所述项目技术文档信息和所述生产改进建议信息不匹配，则所述报警装置会进行报警；所述报警装置通过声或光的形式进行报警。
为了实现上述目的，本发明还提供一种基于物联网的电锯链条生产方法，包括如下步骤，
S1：初始化检查，对控制装置、智能网关、显示装置以及生产线进行系统状态检查，查看是否存在异常，若存在异常，需维修处理；若不存在异常，进入步骤S2；
S2：生产制造模块协同制造单元的控制装置与智能网关通过以太网的方式连接，电锯链条生产的流水线，包含以下几个部分：高速冲压机、热处理设备、高频打磨设备、电镀设备、磨刀设备以及自动化装配设备和包装设备；自动化装配设备包含铆钉下料组件、若干工件下料组件和若干铆接机构；
铆钉下料组件、若干工件下料组件都有计数传感器，当有零件或铆钉下料时，计数传感器检测并与控制装置通信，使零件或铆钉计数指令内容加1；铆接机构设置在作业台上，并设有位置传感器，当检测工件下料组件落下的刀片到位时，则显示铆钉状态为正常输出指令1，反之，异常输出指令0；控制装置上连接控制电机、转换轨道、门开关，若检测状态正常，输出指令1，若检测状态异常，输出0；当一根电锯链条生产完成后，控制装置输出计数器指令内容加1；
以上电锯链条生产流水线所需采集的变量信息需在智能网关的WEB界面配置，包含工件数、零件数、铆钉数、控制电机状态，转换轨道状态、门开关状态以及相应的地址；同时在智能网关的WEB界面配置连接云服务器的IP，应用单元的显示装置通过485通讯方式连接控制装置，用来显示传感器检测电锯链条生产线上每个流程的状态；
在电锯链条生产的各个环节中，若出现异常，显示装置上会显示报警状态；在以上步骤完成后开始链条生产工作，启动电锯链条生产系统，完成每个流程，云服务器获取数据库中电锯链条生产线上每个流程所需要采集的变量信息；
S3：在S2步骤完成后，电锯链条生产完成后，进行品质检验，将完整的链条放置在检测机上，检测机的主控制器为台达PLC，智能网关以485通讯方式连接控制器，检测机上设有第二显示装置，以485通讯方式连接台达PLC控制器；同样，在网关WEB界面配置如下信息：规格、订单号、拉力显示、合格数以及不合格数，同时还需配置云服务器IP；在以上步骤完成后开始链条检测工作，启动检测机，将链条固定在两端齿轮上进行拉力测试，测试结果则是PLC 控制器与威纶屏通信在屏幕界面显示出来；若进行拉力显示过程中，出现链条断裂，则表示不合格，反之，合格；检测过程中，云服务器可获取数据库中检验电锯链条的信息；
S4：研发制造协同交互模块采用大屏模式，首先需要获取服务器的IP，再进入登录界面，登录界面分不同层级的人员；操作人员可从云端服务器下载项目技术文档信息，包括物料清单、图纸、生产指导书、相应的软件，每个所述项目技术文档信息具有唯一的识别ID；同时大屏还用于显示当天、每个季度的电锯链条订单、产量、合格数与不合格数；
S5：智能网关与云端服务器连接，云端服务器与云平台连接，云平台通过配置服务器订阅，可在云平台上实时获取电锯链条生产、检测的数据。
本发明的上述以及其它目的、特征、优点将通过下面的详细说明和附图进一步明确。
附图说明
图1是根据本发明优选实施例的基于物联网的智能化电锯链条生产系统的框架示意图；
图2是根据本发明优选实施例的电锯链条生产线的生产流程图。
图3是电锯链条生产、检测、数据传输流程图
图中：研发制造协同交互模块10；研发单元11；生产制造单元12；品质检验模块20；进货检验单元21；出厂抽样单元22；生产制造模块30；协同制造单元31；应用单元32；云端服务器40。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
参看附图之图1，根据本发明优选实施例的基于物联网的智能化电锯链条生产系统将在接下来的描述中被阐明，其包括研发制造协同交互模块10、品质检验模块20、生产制造模块30、以及云端服务器40。
研发制造协同交互模块10、品质检验模块20、以及生产制造模块30分别通过电子通讯网络通信连接于云端服务器40，研发制造协同交互模块10、品质检验模块20、以及生产制造模块30三者之间可通过云端服务器40进行信息交互。
本领域技术人员容易理解的是，电子通讯网络可以是任何实现云端服务器 40分别与研发制造协同交互模块10、品质检验模块20、以及生产制造模块30 之间通信的电子通讯网络。例如，电子通讯网络可为一局域网(LAN)，一城域网 (MAN)，一广域网(WAN)，等互联网网络的一种。电子通讯网络也可以是其它能够实现通信的通讯网络，如GSM、3G移动通讯网络(CDMA、CDMA 200、 TD-CDMA、WCDMA等)、4G移动通信网络(TD-LTE、FDD-LTE等)、5G移动通讯网络、卫星通讯等通讯网络等。另外，研发制造协同交互模块10、品质检验模块20、以及生产制造模块30也可通过先接入无线局域网(WLAN)、蓝牙传输(Bluetooth)或热点(HotPoint)等网络，然后再通过这些无线通讯网络接入或连接至电子通讯网络的方式，实现与云端服务器40之间通讯。或者，研发制造协同交互模块10、品质检验模块20、以及生产制造模块30也可以通过预先设定的自定义通信数据协议与云端服务器40进行通信。
研发制造协同交互模块10适于录入并保存项目技术文档信息和生产改进建议信息，品质检验模块20适于根据项目技术文档信息和生产改进建议信息对入库物料和出库产品进行检验，生产制造模块30适于根据项目技术文档信息和生产改进建议信息对生产流程进行状态监测。
具体地来说，项目技术文档信息包括BOM、图纸、生产指导书、相应的软件。每个项目技术文档信息具有唯一的识别ID，操作人员可以根据识别ID在云端服务器40查询到与该识别ID相关联的BOM、图纸、生产指导书、以及相应的软件。
产品线的生产制造环节通过生产制造模块30和云端服务器40互联。为了提高效率，电锯链条生产线均为多产品复用产品线。当电锯链条生产线切换产品时，生产制造模块30通过产品ID快速在云端服务器40检索、输出对应产品的BOM等资料。生产制造模块30可以通过云端服务器40做到无缝切换电锯链条生产线，极大提高了工作效率。
进一步地，研发制造协同交互模块10包括研发单元11和生产制造单元12。研发项目经过设计开发、验证、测试后，研发单元11输出项目技术文档信息至云端服务器40进行发布。生产制造单元12可从云端服务器40下载项目技术文档信息并对其进行测试，根据测试结果输出生产改进建议信息至云端服务器40，从而对研发单元11进行反馈。
通过上述的技术手段，生产制造单元12如果在生产制造过程中发现设计问题，或者在正常制造过程中发现一些提高生产效率的方式方法，则可以发布到云端服务器40。同时云端服务器40上针对不同的产品有不同的测试用例和方案，根据相关测试案例和方案进行测试，可以大大提高测试效率。研发单元11会及时的得到反馈，在后续版本发布中会考虑上一次反馈的问题，或者一些提高效率的方法。研发单元11和生产制造单元12通过云端服务器40进行数据交互，形成一个一体化工作的闭环系统，直到产品稳定和满足产品定义，这样的模式极大提高了一体化协同的工作效率。
另外，研发端内部可以通过云端服务器40来进行协同工作，研发中心的所有人员均有不同权限的云端服务器40的账号。云端服务器40上有不同的项目，每个项目里面有不同的进度状态、反馈问题、解决程度等相关项。每个研发人员开发工作、处理反馈情况等均及时迅速的同步到云端服务器40。通过云端协作，使所有的研发人员以云端服务器40为核心，建立一个丝丝入扣的、紧密协作的工作体。
进一步地，云端服务器40具有强大的存储能力，研发数据随时备份，每一次同步均有备份，使研发数据更安全，防丢失性能更强。另外，云端服务器40 具有强大的分支管理能力，对每一个软硬件、结构等相关图纸设计文档，每一个版本的提交均可以设置一个分支，从而可以追溯到每一个历史版本，而且当时版本备注均可呈现，历史追溯性极强。通过云端服务器40，可以有效协同本部门的同步工作，推进工作计划，及时更新反馈信息，及时处理问题。在企业不同部门之间的更大范围内同样能够快速反应，及时处理部门间反馈，使研发、制造、品质等部门有序推进产品生产，大大提高了工作效率。
在部署研发制造协同交互模块10之前，生产制造过程中存在信息孤岛，设备的状态只能通过使用过程中的抽验或离线调试来获取，无法记录产品的制造过程信息，无法形成制造档案，更无法通过大数据分析法来优化制造过程，生产过程相对孤立。通过研发制造协同交互模块10，能够有效的优化研发、生产等各个环节，形成真正的联动、协同的制造系统。
进一步地，品质检验模块20包括进货检验单元21和出厂抽样单元22。进货检验单元21根据项目技术文档信息和生产改进建议信息对入库物料进行验收和质检，并生成质检信息输出至云端服务器40。出厂抽样单元22根据项目技术文档信息和生产改进建议信息对出厂产品进行抽样检测，并生成检测信息输出至云端服务器40。
进一步地，生产制造模块30包括协同制造单元31和应用单元32。协同制造单元31包括控制装置、智能网关、以及适于设置在电锯链条生产线中的传感器。传感器适于对电锯链条生产线进行检测并通过智能网关将检测信息发送至控制装置，控制装置根据项目技术文档信息和生产改进建议信息对接收到的检测信息进行校验，若检测信息与项目技术文档信息和生产改进建议信息不匹配，则控制装置自动根据项目技术文档信息和生产改进建议信息对电锯链条生产线进行控制调整。控制装置为MC403控制器，智能网关为MQTT智能网关，显示装置为威纶触摸屏。
更具体地说，如附图2所示，电锯链条生产线包括高速冲压机、热处理设备、高频打磨设备、电镀设备、磨刀设备、自动化装配设备和包装设备，高速冲压机、热处理设备、高频打磨设备、电镀设备、磨刀设备、自动化装配设备和包装设备均设有传感器和智能网关，传感器用于检测电锯链条生产线的工作状态，并智能网关与云端服务器连接和数据交互。这些关键设备上都装有数字传感器等数据采集装置和智能网关、嵌入式系统控制装置多个，已达到实时状态检测和控制的目的。其中，磨刀设备为端面磨刀机，其结构主要为龙门式，主要针对车刀、钻头、铣刀、雕刻刀、电脑雕刻机、刻模铣床、加工中心、CNC 加工设备、刻字机、刻线机、打标机等金属设备的磨削。磨头加工进刀时采用了自动进刀设计，提高了自动化程度，有效的节约了手动进给所必须的人力和时间，改善了操作者的劳动程度。
为了记录每个生产环节的加工情况，如附图2所示，每个加工步骤之后均均有检测环节，因此，品质检验模块包括若干单元检验模块，单元检验模块与电锯链条生产线关联，用于在产品冲压、热处理、电镀、高频打磨等工艺之后对相应产品进行检测，并记录相关数据、上传至云端服务器，记录链条生产的整个过程，方便溯源和改进工艺。值得注意的是，单元检验单元所包括的具体检测设备根据每个工艺的不同检测标准设置，在本实施例中不受限制。
优选地，自动化装配设备包括铆钉下料组件、若干工件下料组件和若干铆接机构，铆钉下料组件和若干工件下料组件依次排布在作业台架上；铆钉下料组件和若干工件下料组件包括计数传感器，用于记录下料的铆钉和工件数量，铆接机构设置在作业台架上，并位于工件下料组件的一侧；铆接机构上设有位置传感器，用于检测工件下料组件落下的刀片是否到位，位置传感器通过智能网关与云端服务器连接和数据交互。
在生产加工时，铆钉下料组件使铆钉依次下落至作业台架上的铆钉卡槽中，至少两个铆钉相邻设置，而后工件下料组件使刀片或者刀片连接片下落至工件卡槽中，并套设在铆钉上，铆钉的上部位于刀片或连接片的铆接通孔中，而后通过作业台架的移动，使刀片或连接片带着铆钉移动至铆接机构下方，通过铆接机构对铆钉进行铆接，从而使刀片或连接片与铆钉连接，通过这样持续的铆钉，从而实现电锯链条的加工。此时，铆接机构上的位置传感器与作业台架的连接机构联动，当作业台架移动一个位置时，铆接机构对应一个未铆接的刀片或连接片，位置传感器检测刀片或连接片到位之后，铆接机构下压铆接，并将相关数据通过通讯装置上传至云端服务器进行记录，从而提高铆接的准确率，保证电锯链条连接的稳定性，减少误操作。
容易理解的是，传感器的种类和数量可以根据不同工序和不同设备进行针对性地布置，在本实施例中不受限制。
应用单元32通信连接于协同制造单元31，应用单元32包括显示装置，显示装置接收来自传感器的检测信息并进行实时展示，供操作人员查看。品质检测模块使用的主控制器为台达PLC，链条检测的信息通过通信装置MQTT智能网关上传至云服务器。
优选地，应用单元32进一步包括报警装置，若检测信息与项目技术文档信息和生产改进建议信息不匹配，则报警装置会进行报警。
优选地，报警装置通过声或光的形式进行报警。
一种基于物联网的电锯链条生产方法，其特征在于：包括如下步骤，
S1：初始化检查，对控制装置、智能网关、显示装置以及生产线进行系统状态检查，查看是否存在异常，若存在异常，需维修处理；若不存在异常，进入步骤S2；
S2：生产制造模块协同制造单元的控制装置与智能网关通过以太网的方式连接，电锯链条生产的流水线，包含以下几个部分：高速冲压机、热处理设备、高频打磨设备、电镀设备、磨刀设备以及自动化装配设备和包装设备；自动化装配设备包含铆钉下料组件、若干工件下料组件和若干铆接机构；
铆钉下料组件、若干工件下料组件都有计数传感器，当有零件或铆钉下料时，计数传感器检测并与控制装置通信，使零件或铆钉计数指令内容加1；铆接机构设置在作业台上，并设有位置传感器，当检测工件下料组件落下的刀片到位时，则显示铆钉状态为正常输出指令1，反之，异常输出指令0；控制装置上连接控制电机、转换轨道、门开关，若检测状态正常，输出指令1，若检测状态异常，输出0；当一根电锯链条生产完成后，控制装置输出计数器指令内容加1；
以上电锯链条生产流水线所需采集的变量信息需在智能网关的WEB界面配置，包含工件数、零件数、铆钉数、控制电机状态，转换轨道状态、门开关状态以及相应的地址；同时在智能网关的WEB界面配置连接云服务器的IP，应用单元的显示装置通过485通讯方式连接控制装置，用来显示传感器检测电锯链条生产线上每个流程的状态；
在电锯链条生产的各个环节中，若出现异常，显示装置上会显示报警状态；在以上步骤完成后开始链条生产工作，启动电锯链条生产系统，完成每个流程，云服务器获取数据库中电锯链条生产线上每个流程所需要采集的变量信息；
S3：在S2步骤完成后，电锯链条生产完成后，进行品质检验，将完整的链条放置在检测机上，检测机的主控制器为台达PLC，智能网关以485通讯方式连接控制器，检测机上设有第二显示装置，以485通讯方式连接台达PLC控制器；同样，在网关WEB界面配置如下信息：规格、订单号、拉力显示、合格数以及不合格数，同时还需配置云服务器IP；在以上步骤完成后开始链条检测工作，启动检测机，将链条固定在两端齿轮上进行拉力测试，测试结果则是PLC 控制器与威纶屏通信在屏幕界面显示出来；若进行拉力显示过程中，出现链条断裂，则表示不合格，反之，合格；检测过程中，云服务器可获取数据库中检验电锯链条的信息；
S4：研发制造协同交互模块采用大屏模式，首先需要获取服务器的IP，再进入登录界面，登录界面分不同层级的人员；操作人员可从云端服务器下载项目技术文档信息，包括物料清单、图纸、生产指导书、相应的软件，每个项目技术文档信息具有唯一的识别ID；同时大屏还用于显示当天、每个季度的电锯链条订单、产量、合格数与不合格数；
S5：智能网关与云端服务器连接，云端服务器与云平台连接，云平台通过配置服务器订阅，可在云平台上实时获取电锯链条生产、检测的数据。
除了上述步骤，研发制造协同交互模块还可以对项目技术文档进行测试，根据测试结果输出生产改进建议信息至云端服务器，从而对研发单元进行反馈。主管人员可对项目技术文档进行发布至云端服务器。
在本发明中，研发制造协同交互模块10、品质检验模块20、以及生产制造模块30三者之间通过云端服务器40实现了数据信息的交互和共享，提高了工作效率和信息流通效率；其中研发制造协同交互模块10能够提高研发端和生产制造端的协同配合效率，能够加快产品的定型时间；品质检验模块20能够确保入库物料和出库产品都能符合项目技术文档信息和生产改进建议信息所确定的标准和要求；生产制造模块30能够通过自动化的手段实现对对生产过程全方位全过程实时监测和控制，由机器监测代替人工监测，很大程度上减少了生产过程中管理人员直接接触生产设备，显著提升了生产运作中的监测自动化程度和管理效率，解决了人工监测过程中繁琐的问题，后续的数据管理与分析也得到更加安全可靠的保障，车间生产计划得以更加高效的开展生产。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
