電子裝配行業(yè)的多信息系統(tǒng)協(xié)作平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

陳大偉

摘 要 當(dāng)前電裝行業(yè)正在快速發(fā)展智能制造技術(shù)，本文旨在探索通過(guò)設(shè)計(jì)合理科學(xué)的多信息系統(tǒng)協(xié)作平臺(tái)來(lái)推動(dòng)電裝行業(yè)的智能制造發(fā)展進(jìn)程。多信息系統(tǒng)協(xié)作平臺(tái)將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)融合，以端到端數(shù)據(jù)流為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，可有效縮短產(chǎn)品研制周期、提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低資源能源消耗，對(duì)推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】電子裝配 智能制造 大數(shù)據(jù) 智能機(jī)器人 多系統(tǒng)協(xié)作

智能生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)是實(shí)現(xiàn)全部生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字化，將現(xiàn)實(shí)當(dāng)中所有的生產(chǎn)過(guò)程全部映射到虛擬的數(shù)字世界里。通過(guò)構(gòu)建數(shù)字化工廠，從而實(shí)現(xiàn)智能制造。電子裝配行業(yè)在轉(zhuǎn)型升級(jí)的過(guò)程中會(huì)不斷導(dǎo)入大量的信息系統(tǒng)，為了打破各系統(tǒng)之間的信息孤島，必須在頂層完成多系統(tǒng)協(xié)作平臺(tái)方案設(shè)計(jì)。

本文介紹通過(guò)構(gòu)建多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)電裝智能生產(chǎn)方案，本方案主要包含了機(jī)器人控制及信息交換系統(tǒng)、頂層IT系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)。在統(tǒng)一的業(yè)務(wù)協(xié)作平臺(tái)上，對(duì)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)全生命周期管理，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)反饋指導(dǎo)產(chǎn)線的智能優(yōu)化。

1 系統(tǒng)整體架構(gòu)方案

智能的電子裝配生產(chǎn)線系統(tǒng)構(gòu)架分為三個(gè)部分（圖1）：

（1）利用多機(jī)器人聯(lián)動(dòng)技術(shù)將各個(gè)工位的作業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)相互聯(lián)動(dòng)，形成自動(dòng)化的生產(chǎn)線；

（2）物料系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)的無(wú)縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人系統(tǒng)與生產(chǎn)信息系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)；

（3）實(shí)現(xiàn)驅(qū)控一體化的多機(jī)器人線體內(nèi)、線體間聯(lián)動(dòng)和機(jī)器人系統(tǒng)與生產(chǎn)信息系統(tǒng)對(duì)接聯(lián)動(dòng)，形成面向電子產(chǎn)品制造的機(jī)器人裝配生產(chǎn)線。

2 基于機(jī)器人信息系統(tǒng)的智能生產(chǎn)線設(shè)計(jì)方案

該生產(chǎn)線包括傳送線和高精度的搬運(yùn)、打螺絲和裝配機(jī)器人等。各功能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)工作（圖2），生產(chǎn)線傳送帶將空殼體傳送至該工位，裝配機(jī)器人將殼體固定于裝配工位，并將零件逐一安裝在殼體上，而后通過(guò)傳送帶將其傳送至打螺絲工位，打螺絲機(jī)器人從螺絲振動(dòng)盤(pán)上抓取螺絲安裝于殼體上，并進(jìn)行固定；完成安裝后傳送帶將殼體運(yùn)送到下一個(gè)工位。

3 IT系統(tǒng)建設(shè)方案

建立在3D視覺(jué)引導(dǎo)下的，機(jī)器人與機(jī)器人間，機(jī)器人與供料機(jī)構(gòu)間的定位聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以機(jī)器人為主體，供料機(jī)構(gòu)與機(jī)器人可任意組合。采用手眼識(shí)別的定位原理，首先通過(guò)CCD攝像機(jī)、圖像信號(hào)接收與A/D轉(zhuǎn)換模塊、圖像處理模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像信息的獲取、采集、轉(zhuǎn)化、分析、提取和邊界特征識(shí)別，分析出供料機(jī)構(gòu)的空間坐標(biāo)信息，并傳送給總控模塊，總控模塊做出智能判斷并指導(dǎo)控制執(zhí)行模塊，將供料機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)系與自己建立的坐標(biāo)系關(guān)聯(lián)。通過(guò)供料機(jī)構(gòu)的電路接口與主控機(jī)器人的電路接口，由機(jī)器人控制供料機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)。

4 業(yè)務(wù)協(xié)作平臺(tái)設(shè)計(jì)方案

組裝單元線內(nèi)多個(gè)驅(qū)控一體機(jī)器人之間通過(guò)IP或CAN總線進(jìn)行通信，形成聯(lián)動(dòng)；同時(shí)設(shè)置總控服務(wù)器協(xié)調(diào)各線體間的機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人線體間聯(lián)動(dòng)；總控服務(wù)器收集機(jī)器人的生產(chǎn)信息，并與生產(chǎn)信息系統(tǒng)建立聯(lián)接，將生產(chǎn)數(shù)、材料消耗數(shù)等提供給生產(chǎn)信息系統(tǒng)，形成聯(lián)動(dòng)。

5 智能產(chǎn)線大數(shù)據(jù)管理體系

該電子裝配線不管是各個(gè)信息系統(tǒng)還是大量傳感器獲取實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，無(wú)疑會(huì)形成海量的數(shù)據(jù)庫(kù)，所以應(yīng)該擺脫以系統(tǒng)帶動(dòng)的局面，而是應(yīng)回歸到數(shù)據(jù)價(jià)值本身，圍繞價(jià)值流梳理、規(guī)劃構(gòu)建大數(shù)據(jù)管理體系。圍繞大數(shù)據(jù)管理體系，本協(xié)作平臺(tái)需要逐步完成以下四點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容：

5.1 建立科學(xué)、完整的數(shù)據(jù)收集體系

企業(yè)要明確哪些數(shù)據(jù)是對(duì)企業(yè)經(jīng)營(yíng)有用的，在擁有這些數(shù)據(jù)后管理決策者可以掌握了解企業(yè)現(xiàn)狀，并可依據(jù)數(shù)據(jù)做出決定。企業(yè)需要建立明確的數(shù)據(jù)收集范圍、規(guī)范和數(shù)據(jù)收集保障制度。

5.2 找到可靠的數(shù)據(jù)來(lái)源和采集方法

例如：企業(yè)要找到可靠的市場(chǎng)數(shù)據(jù)來(lái)源從而做到對(duì)市場(chǎng)的準(zhǔn)確、及時(shí)把握，可以是專業(yè)的市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)，也可能是大數(shù)據(jù)供應(yīng)商；生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，如設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)的生產(chǎn)狀況等，需要考慮建立生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，利用RFID、設(shè)備接口等技術(shù)獲取。這些數(shù)據(jù)來(lái)源要能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地提供數(shù)據(jù)。

5.3 建立統(tǒng)一、高效的數(shù)據(jù)處理平臺(tái)

企業(yè)所有的數(shù)據(jù)要在統(tǒng)一的平臺(tái)下進(jìn)行分析，要根據(jù)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)需要建立科學(xué)的數(shù)據(jù)分析模型。數(shù)據(jù)量大而且復(fù)雜的企業(yè)要考慮使用云計(jì)算技術(shù)以提高數(shù)據(jù)分析速度。

5.4 要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)處理和價(jià)值展現(xiàn)

數(shù)據(jù)在能及時(shí)獲取的情況下才是最有價(jià)值的。隨著制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，管理者需要實(shí)時(shí)地掌握企業(yè)的現(xiàn)狀，這就需要做好幾方面工作：一方面要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)通路，無(wú)論是底層的設(shè)備數(shù)據(jù)，還是財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)，都要能實(shí)時(shí)被搜索和傳輸；另一方面，要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)客戶端的數(shù)據(jù)查看，管理者可以不受地域、時(shí)間的約束。

6 結(jié)束語(yǔ)

在電子制造行業(yè)里，通過(guò)構(gòu)建基于機(jī)器人的多信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)協(xié)作平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的精密化、自動(dòng)化、信息化、柔性化、智能化、可視化業(yè)態(tài)。機(jī)器人裝配生產(chǎn)線已經(jīng)在部分企業(yè)試運(yùn)行，生產(chǎn)效率顯著提升，產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高。

參考文獻(xiàn)

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