一种用于智慧工厂的生产设备的管控方法
技术领域
本发明属于工业生产控制技术领域，特别涉及一种用于智慧工厂的生产设备的管控方法。
背景技术
随着信息技术在企业的深入应用，许多制造型企业都引入了MES系统(制造执行系统)，将生产计划同生产作业现场控制有效联系起来，对生产计划执行过程进行动态跟踪、监视和控制，对物料流动、质量管理、设备状态等进行有效管控，使整个生产过程得到有效管理和控制，实现智能制造车间数字化管理。
MES系统在一些制造企业得到有效应用的同时，在另一些制造企业却不尽人意，尤其是对于多品种少批量柔性生产型企业来说，MES既不能做到灵活排程，也不能通过自动化获取现场信息进行生产控制。
在公告号为“CN107831748A”，名称为“一种智能工厂MES系统”的中国发明专利中，公开了一种智能工厂MES系统，包括：业务流程、质检管理、产品质量追溯管理、设备监测管理、设备维修管理、软硬件或其他外部系统接口需求；本发明为工厂提供了完善的管理系统，同时减少了工厂不必要浪费，实现产品从来料对出厂进行全方位追溯管理，大大提高了产品的质量，保证了设备的安全长久的运行，为管理层对产品质量进行宏观的评估提供数据支持，提高质检人员的工作效率，使产品在整个生产过程中变得清晰、透明，很快发现出现质量问题的原因，制定针对措施解决质量瓶颈问题，降低质量成本，可快速对告警设备进行处理，系统完善，大大提高了工厂的智能化管理，大大减少了工厂的管理漏洞。
以上专利中，业务流程包括来料入库业务流程、来料质检业务流程、产品质检业务流程、产品追溯业务流程、设备监测业务流程，通过以上各流程的设置实现了对整个生产过程的管控，但是上述业务流程的各流程在配置过程中较为固定，在这种情况，如何实现对生产工艺流程进行灵活调整以满足不同产品的生产是现在智能工厂中一个需要迫切解决的问题。
另外，由于各厂商生产的设备可能设置有不同的控制系统，在这种情况，如何将不同控制系统的设备集成在一起，然后能够进行统一的配置和调用也是现在的系统模型中存在的一个需要迫切解决的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明的首要目的在于提供一种用于智慧工厂的生产设备的管控方法，该方法能够将现有的各种设备进行信息空间与物理空间的数据映射，对各种设备进行统一注册登记，保存到数据库中，并通过可视化界面对不同设备进行调度，以实现对不同厂商生产的设备的互联和管控。
本发明的另一个目的在于提供一种用于智慧工厂的生产设备的管控方法，该方法根据待加工的产品进行产品生产工艺流程、设备加工程序和生产加工方式的确定和建档，以便于后台控制中心根据建档文件调用关联设备实现不同产品的生产。
本发明的另一个目的在于提供一种用于智慧工厂的产品工艺建模的方法，该方法通过对工艺流程中变量名称和控制程序的调整实现产品生产流程的调整，实现产品生产流程的动态配置、柔性生产。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种用于智慧工厂的生产设备的管控方法，其特征在于，该方法将参与生产控制的每个设备与后台控制中心的数据库建立信息空间与物理空间的数据映射，便于实现后台控制中心对设备的调度；同时，根据待生产产品进行生产工艺流程的建档，并保存在后台控制中心的数据库中；所述数据库中的工艺与所述设备通过识别码或功能参数建立关联，所述后台控制中心根据生产工艺流程的建档文件，调用关联的设备完成产品的生产。通过将设备与后台控制中心建立数据映射，由后台控制中心实现对设备的调用，当更改设备的操作指令后，即可实现对设备执行操作的控制，通过对工艺生产流程的建档，后台控制中心对建档文件获取和解析后，即可获取产品的生产流程，同时由后台控制中心调用建档文件中设置的关联的设备，进行产品的生产流程的执行。
进一步地，所述设备与后台控制中心建立数据映射的具体步骤如下：
S21：后台控制中心通过与设备建立网络连接，获取设备信息和设备的控制程序，每个设备拥有一个独立的控制程序；
S22：将设备信息和设备的控制程序登记注册，保存到后台控制中心的数据库中，实现物理空间中设备信息和设备的控制程序与数据库中设备信息和设备的控制程序的映射；
S23：在设备信息和设备的控制程序登记注册过程中，对控制程序进行分类存储，对设备信息建立分类索引，并使设备信息与设备的控制程序进行关联；
S24：后台控制中心将关联后的设备信息和设备的控制程序展示在计算机的可视化界面中，通过计算机的可视化界面对设备的控制程序中的变量名称进行编辑，进而实现对设备执行操作的控制。后台控制中心的数据库与设备信息建立数据映射后，通过计算机的可视化界面即可实现对设备信息的编辑，当编辑设备的控制程序后，即可控制具体的生产设备执行生产操作。
进一步地，所述生产工艺流程建档的具体步骤如下：
S31：根据产品确定生产的工艺路径，进行工艺路径名称的添加，并对工艺路径名称进行编号；
S32：根据各工艺路径确定各路径的物料清单，并进行产品的工艺路径与物料清单的绑定；
S33：针对各工艺路径，确定产品生产的设备的控制程序，实现工艺路径与设备的控制程序的绑定；每个设备拥有一个独立的控制程序，工艺路径与控制程序绑定即相当于工艺路径与设备进行绑定，其中，工艺路径通过设备的识别码或者功能参数进行与设备的绑定；
S34：针对产品及工艺路径，确定控制程序的加工程序文件，实现将控制程序与加工程序文件的绑定，其中每种控制程序可以包含一个以上的加工程序文件，当加工程序文件为两个以上时，加工程序文件以分号隔开；
S35：设置生产流程，确定生产流程的流程名称及入库信息和出库信息，并对流程名称进行编号；
S36：根据工艺路径选择相应的生产流程，使每个工艺路径形成一个完整的生产流程；
S37：上述产品的生产工艺流程均在计算机的可视化界面中完成构建，并进行存档，后台控制中心对建档文件获取和解析后，调用关联的设备完成产品的生产过程的执行。通过对产品的工艺路径、控制程序、加工程序文件和生产流程中流程名称、入库信息和出库信息的编辑，实现了产品生产工艺流程的建立，建档后，由后台控制中心对该文档进行获取和解析，并调用关联的生产设备完成产品的生产，在建档过程中，通过对工艺路径、控制程序等信息的修改实现对不同产品的生产工艺流程的建立，该过程通过生产工艺流程的建档，即可满足不同产品的生产流程的确定，方便快捷。
进一步地，上述建档后的生产工艺流程文件被后台控制中心获取和解析后，后台控制中心调度相应的设备进行产品的生产加工。
进一步地，上述后台控制中心在获取和解析生产工艺流程的文档过程中，仍可对产品的生产工艺流程的建档文件进行修改，通过对工艺路径对应的控制程序的变更，实现动态的为产品工艺配置具体的生产设备，其中每个设备对应一个控制程序，工艺路径更改绑定的控制程序即可实现对生产设备的更换。在建档过程中，通过添加新的工艺路径，并建立对应的控制程序和加工程序文件，控制程序通过新的加工程序文件即可实现新产品的生产加工。
进一步地，所述步骤S22中，在设备信息存储于后台控制中心的数据库的过程中，以设备信息中的控制系统是否属于OPC UA服务器而进行分类存储，当控制系统不属于OPCUA服务器时，则需要对该设备进行预先定义，从而确保不同厂商设备的不同的控制系统均可与该后台数据中心建立互联互通。当设备的控制系统属于OPC UA服务器时，则利用OPCUA协议本身通用的特性，以及通信范围广和通信性能高的特点进行统一的数据传输，当控制系统的类型不属于OPC UA服务器时，则对控制系统进行预先定义，使其能够满足与后台控制中心的互联互通，该对设备信息进行预先定义的过程，满足了不同厂商设备中不同的控制系统均可实现与该后台控制中心进行互联互通的连接方式，解决了现有应用中因不同厂商的设备中携带的控制系统类型不同而不能进行统一协调调度的不便局面。
进一步地，所述设备信息包括控制系统类型、设备序号、控制系统名称、UA服务器终结点URL、是否UA服务器、IP地址、TCP端口、组件URL、组件类型全限定名；当设备的控制系统类型属于UA服务器时，该设备的必要信息包括设备序号、控制系统名称、UA服务器终结点URL；当控制系统类型不属于UA服务器时，则该设备的必要信息包括设备序号、控制系统名称、IP地址、TCP端口、组件URL和组件类型全限定名。当控制系统的类型不属于OPC UA服务器时，对设备的预先定义的具体方式为记录设备的IP地址、TCP端口、组件URL和组件类型全限定名，通过上述设备信息的记录，确保实现将设备与后台控制中心进行数据关联。
进一步地，所述控制程序均用于控制对应的设备执行相关的操作和对设备进行数据的采集；当控制程序的变量名称发生改变时，设备的执行动作发生变化，使生产流程实现的具体功能发生改变，当采集到所述的控制程序的变量名称时，可判断设备的某一执行动作结束。每台设备的控制程序用于控制该设备完成相应的操作任务，通过对控制程序中操作指令即变量名称的修改实现对设备控制程序的修改，进而实现对设备操作任务的调控。
进一步地，所述变量名称还包括终止变量，终止变量用于控制生产工艺流程的终止，当变量名称满足终止变量的值时，即可实现生产工艺流程的终止。通过终止变量的设置，当达到终止变量的值时，即意味着本生产流程结束。
进一步地，所述变量名称还包括生产流程控制变量，用于控制生产流程执行的先后循序，当上一生产流程执行终止时，控制下一生产流程的开始。生产流程程控制变量用于控制生产流程的执行先后顺序，当一个生产流程满足终止变量的值时，即本流程结束时，由生产流程控制变量控制下一生产流程开始。
本发明通过建立设备信息与后台控制中心的数据映射，实现后台控制中心对设备信息的管控，即变更设备的控制程序的变量后，即可实现对设备的操作任务的把控，通过对产品的生产工艺流程的建档，并由后台控制中心调度后，后台控制中心即可按照建档文件对关联设备进行调度，实现产品的生产流程的执行，在产品的生产工艺流程的建档过程中，通过对工艺路径、控制程序、加工程序文件等的修改编辑，即可实现对不同产品的生产流程的建立，当后台控制中心对该建档文件获取和解析后，按照建档文件对不同产品进行加工，该过程满足了不同产品的生产和加工。
附图说明
图1是本发明的设备与后台控制中心的数据库的数据映射的流程图。
图2是本发明的控制程序的变量名称的修改的示意图。
图3是本发明的产品工艺建模的示意图。
图4是本发明的工艺路径的示意图。
图5是本发明的工艺路径对应的控制程序及加工程序文件的示意图。
图6是本发明的工艺路径及对应的生产流程的示意图。
图7是本发明的产品工艺的生产流程中控制程序的变量修改过程的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种用于智慧工厂的生产设备的管控方法，该方法将参与生产控制的每个设备与后台控制中心的数据库建立信息空间与物理空间的数据映射，便于实现后台控制中心对设备的调度；同时，根据待生产产品进行生产工艺流程的建档，并保存在后台控制中心的数据库中；所述数据库中的工艺与所述设备通过识别码或功能参数建立关联，所述后台控制中心根据生产工艺流程的建档文件，调用关联的设备完成产品的生产。通过将设备与后台控制中心建立数据映射，由后台控制中心实现对设备的调用，当更改设备的操作指令后，即可实现对设备执行操作的控制，通过对工艺生产流程的建档，后台控制中心对建档文件获取和解析后，即可获取产品的生产流程，同时由后台控制中心调用建档文件中设置的关联的设备，进行产品的生产流程的执行。
在本实施例中，所述设备与后台控制中心建立数据映射的具体步骤如下：
S21：后台控制中心通过与设备建立网络连接，获取设备信息和设备的控制程序，每个设备拥有一个独立的控制程序；
S22：将设备信息和设备的控制程序登记注册，保存到后台控制中心的数据库中，实现物理空间中设备信息和设备的控制程序与数据库中设备信息和设备的控制程序的映射；
S23：在设备信息和设备的控制程序登记注册过程中，对控制程序进行分类存储，对设备信息建立分类索引，并使设备信息与设备的控制程序进行关联；
S24：后台控制中心将关联后的设备信息和设备的控制程序展示在计算机的可视化界面中，通过计算机的可视化界面对设备的控制程序中的变量名称进行编辑，进而实现对设备执行操作的控制。后台控制中心的数据库与设备信息建立数据映射后，通过计算机的可视化界面即可实现对设备信息的编辑，当编辑设备的控制程序后，即可控制具体的生产设备执行生产操作。
在本实施例中，所述生产工艺流程建档的具体步骤如下：
S31：根据产品确定生产的工艺路径，进行工艺路径名称的添加，并对工艺路径名称进行编号；
S32：根据各工艺路径确定各路径的物料清单，并进行产品的工艺路径与物料清单的绑定；
S33：针对各工艺路径，确定产品生产的设备的控制程序，实现工艺路径与设备的控制程序的绑定；每个设备拥有一个独立的控制程序，工艺路径与控制程序绑定即相当于工艺路径与设备进行绑定，其中，工艺路径通过设备的识别码或者功能参数进行与设备的绑定；
S34：针对产品及工艺路径，确定控制程序的加工程序文件，实现将控制程序与加工程序文件的绑定，其中每种控制程序可以包含一个以上的加工程序文件，当加工程序文件为两个以上时，加工程序文件以分号隔开；
S35：设置生产流程，确定生产流程的流程名称及入库信息和出库信息，并对流程名称进行编号；
S36：根据工艺路径选择相应的生产流程，使每个工艺路径形成一个完整的生产流程；
S37：上述产品的生产工艺流程均在计算机的可视化界面中完成构建，并进行存档，后台控制中心对建档文件获取和解析后，调用关联的设备完成产品的生产过程的执行。通过对产品的工艺路径、控制程序、加工程序文件和生产流程中流程名称、入库信息和出库信息的编辑，实现了产品生产工艺流程的建立，建档后，由后台控制中心对该文档进行获取和解析，并调用关联的生产设备完成产品的生产，在建档过程中，通过对工艺路径、控制程序等信息的修改实现对不同产品的生产工艺流程的建立，该过程通过生产工艺流程的建档，即可满足不同产品的生产流程的确定，方便快捷。
在本实施例中，上述建档后的生产工艺流程文件被后台控制中心获取和解析后，后台控制中心调度相应的设备进行产品的生产加工。
在本实施例中，上述后台控制中心在获取和解析生产工艺流程的文档过程中，仍可对产品的生产工艺流程的建档文件进行修改，通过对工艺路径对应的控制程序的变更，实现动态的为产品工艺配置具体的生产设备，其中每个设备对应一个控制程序，工艺路径更改绑定的控制程序即可实现对生产设备的更换。在建档过程中，通过添加新的工艺路径，并建立对应的控制程序和加工程序文件，控制程序通过新的加工程序文件即可实现新产品的生产加工。
在本实施例中，所述步骤S22中，在设备信息存储于后台控制中心的数据库的过程中，以设备信息中的控制系统是否属于OPC UA服务器而进行分类存储，当控制系统不属于OPC UA服务器时，则需要对该设备进行预先定义，从而确保不同厂商设备的不同的控制系统均可与该后台数据中心建立互联互通。当设备的控制系统属于OPC UA服务器时，则利用OPC UA协议本身通用的特性，以及通信范围广和通信性能高的特点进行统一的数据传输，当控制系统的类型不属于OPC UA服务器时，则对控制系统进行预先定义，使其能够满足与后台控制中心的互联互通，该对设备信息进行预先定义的过程，满足了不同厂商设备中不同的控制系统均可实现与该后台控制中心进行互联互通的连接方式，解决了现有应用中因不同厂商的设备中携带的控制系统类型不同而不能进行统一协调调度的不便局面。
在本实施例中，所述设备信息包括控制系统类型、设备序号、控制系统名称、UA服务器终结点URL、是否UA服务器、IP地址、TCP端口、组件URL、组件类型全限定名；当设备的控制系统类型属于UA服务器时，该设备的必要信息包括设备序号、控制系统名称、UA服务器终结点URL；当控制系统类型不属于UA服务器时，则该设备的必要信息包括设备序号、控制系统名称、IP地址、TCP端口、组件URL和组件类型全限定名。当控制系统的类型不属于OPC UA服务器时，对设备的预先定义的具体方式为记录设备的IP地址、TCP端口、组件URL和组件类型全限定名，通过上述设备信息的记录，确保实现将设备与后台控制中心进行数据关联。
在本实施例中，所述控制程序均用于控制对应的设备执行相关的操作和对设备进行数据的采集；当控制程序的变量名称发生改变时，设备的执行动作发生变化，使生产流程实现的具体功能发生改变，当采集到所述的控制程序的变量名称时，可判断设备的某一执行动作结束。每台设备的控制程序用于控制该设备完成相应的操作任务，通过对控制程序中操作指令即变量名称的修改实现对设备控制程序的修改，进而实现对设备操作任务的调控。
在本实施例中，所述变量名称还包括终止变量，终止变量用于控制生产工艺流程的终止，当变量名称满足终止变量的值时，即可实现生产工艺流程的终止。通过终止变量的设置，当达到终止变量的值时，即意味着本生产流程结束。
在本实施例中，所述变量名称还包括生产流程控制变量，用于控制生产流程执行的先后循序，当上一生产流程执行终止时，控制下一生产流程的开始。生产流程程控制变量用于控制生产流程的执行先后顺序，当一个生产流程满足终止变量的值时，即本流程结束时，由生产流程控制变量控制下一生产流程开始。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
