關于工業機器人的智能化生產管理服務平臺建設方案探究

魏文鋒

摘? ?要：信息技術以及機械加工一體化技術高速發展，促進了我國制造產業的不斷革新，提升了生產過程的自動化水平。企業自動化的發展，從往常的單臺機床自動化，向著多臺數控機床、工業機器人等設備過渡，設備都是自動化的，這種發展屬于新型生產線方向，使得企業生產制造作業的工作流程更智能，顯示出了先進的自動化趨勢。當前處于工業機器人的發展時期，在管理工作中，人們廣泛應用了智能化生產管理模式。文章探究了工業機器人的智能化生產管理服務平臺建設方案。

關鍵詞：工業機器人;智能化;生產管理;服務平臺;建設方案

工業機器人屬于一種關鍵性的現代制造業自動化裝備，其中包括很多先進的科學技術，如電子技術、機械技術、計算機技術以及人工智能等，屬于自動化工具，即自動化工廠（Factory Automation，FA）、柔性制造系統（Flexible Manufacture System，FMS）、計算機集成制造系統（Computer Integrated Manufacturing Systems，CIMS）。工業機器人的利用，對于企業的人工成本進行了良好的管控，同時保障了產品的質量水平，各方面均能夠產生關鍵的作用。當前，很多領域已經在擴大應用工業機器人的范圍和數量，包括電子電氣行業、汽車產業、金屬加工、食品制造等。其中，在企業的管理環節，科學搭建工業機器人的智能化生產管理服務平臺是一項重要的內容，下面進行詳盡的分析。

1? ? 基于工業機器人的智能化生產管理服務平臺建設總體方案

建設基于工業機器人的智能化生產管理服務平臺，涵蓋了3個主要部分，分別是生產管理服務平臺、過程檢測服務平臺以及過程控制服務平臺。其中，生產管理服務平臺包含多樣化的共性技術，主要就是要加強分析研究，包括均衡化混流生產技術，常用的就是分布式智能管理等。可以了解到工件的相應特征信息，同時掌握已經優化的工藝參數、自適應調配的生產設備。過程檢測服務平臺主要是對數字化物流跟蹤技術、三維信息在線識別與位姿檢測技術展開研究，對加工期間的工件部位以及狀態等實施檢測，獲取工件信息并記錄。過程控制服務平臺的功能，即對加工參數優化技術的分析，優化處理服務平臺參數，對加工環節的各項工作展開控制，實施控制過程檢測服務。生產管理服務平臺、過程檢測服務平臺、過程控制服務平臺3個方面加強協作，應用到裝備制造業典型的生產工藝中，常見的操作就是工件上下料、零部件搬運、拋磨加工等，使得加工的發展更加先進化以及智能化。圖1為基于工業機器人的智能化生產管理服務平臺的建設總框圖。

2? ? 生產管理服務平臺建設

基于分布式智能管理技術，采取MES/ERP管理以及均衡化混流生產技術期間，諸多生產管理有關技術的研究服務平臺在實踐中大量運用。

智能化生產線中，分布式控制方案應用甚為廣泛，這種方案能夠獨立應用，不會對數控裝置產生嚴重的依賴性，其結構模塊是獨立的，同時結構擁有分段實時性的特征，其系統各模塊間界面相對清晰，可以達到并行開發的目標，方便維護，不繁瑣，提升了維護的效率。機器人柔性生產線控制方案中，控制結構的方面多種多樣，關鍵的就是控制管理層、單元控制層、設備控制層。控制管理層屬于柔性生產線的主數控裝置，遵循相應的作業計劃，產生有關命令，下載到單元機中以及獲取單元機的反饋信息，確保系統可以順暢地工作，達到協調運行的目標。單元管理層對按工藝要求形成的生產單元加以管控和監督，各單元設備中，機床、機器人的數量較多;單元數控裝置中，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）設備的運用較多，也是先進的模式，PLC通信采取強穩定的總線方式。設備控制層對于單個設備，即機器人數控裝置、機床數控裝置（Computerized Numerical Control Machine，CNC）、傳感器等進行管控。

一般制造業企業常產生的問題就是庫存積壓嚴重、生產效率低下等，應用均衡化混流生產技術尤為關鍵。均衡化混流生產需要把一些基本一致的工藝流程，在同一流水線上面進行編排，使其處于均衡的狀態中，可以按比例生產，讓混合連續流水生產更具節奏性。這樣一方面能夠滿足市場大批量的需求，另一方面可以進行多種產品的同時生產，滿足客戶的多樣化要求。

在信息技術高速發展的背景下，企業制造信息化同樣在向前發展。車間制造執行系統（Manufacturing Execution System，MES）作為關鍵的工具，具備較高的現代化與先進性，涵蓋了計算機輔助管理思想，能夠將車間管理水平提升。MES系統能夠按照交貨期的前后以及生產優先級原則，基于物資需求計劃（Material Requirement Planning，MRP）產生的加工制造訂單的前提下，按照訂單的模式，傳送零部件的生產計劃給車間。在車間的內部，制定車間日計劃方案時需要遵循零部件的工藝路線等綜合的考量，展開有針對性的生產工作。也能于訂單生產期間及時掌握車間的生產狀態，如有不良問題可以盡早處理。

3? ? 過程控制服務平臺建設

過程控制服務平臺的主要功效是控制生產管理服務平臺、過程檢測服務平臺的工件加工過程，同時優化相應的參數。加工參數優化技術合理選取數控加工中的切削參數，同時科學地處理好加工的質量以及效率、生產成本等構成影響的因素。在建設過程控制服務平臺時，需要全面考慮構建最佳的加工數學模型，提出科學的變量約束規則，運用有效的參數優化方法以及形成優化的工藝參數庫等。

4? ? 過程檢測服務平臺建設

在生產過程的質量控制中，至關重要的內容之一就是過程檢測。通過研究以及運用數字化物流跟蹤技術、三維信息在線識別與位姿檢測技術，對加工環節的各種參數信息加以檢測，主要涉及工件的部位、特點等。

首先，基于三維信息的在線工件識別與位姿檢測，針對在線工件的三維信息檢測進行分析，探究其匹配技術，進行三維形貌檢測，通過所獲數據科學的辨別工件，了解相應部位等重要的工件信息。另外，工件的軌跡規劃、工件三維信息檢測系統研究、信息的三維匹配技術研究屬于關鍵的內容，必須要加以考慮。其次，數字化物流的重要基礎是信號自動識別目標的對象，得到數據信息不用進行人工的干預，能夠在惡劣的環境狀態中運用識別技術。需要對現下物流跟蹤管理主要識別技術的特點、優勢、缺陷等加強分析，提出科學的制造業物流管理框架體系，對比觀察無線射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術跟傳統的標簽識別技術，找到滿足企業物流管理發展要求的數字化物流跟蹤應用體系。

5? ? 結語

應用工業機器人在我國具有廣闊的發展前景，但是提出綜合性的應用服務平臺依然是全新的概念。怎樣科學、合理地設定服務平臺的對象、服務目標以及研究共性技術怎樣有效地結合企業的實際需求，怎樣基于裝備制造業需求，在其他工業生產自動化行業推廣實踐，均是建立以工業機器人為基礎的智能化生產管理服務平臺中需要研究的問題。

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