工夾具智能制造全壽命智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

楊一帆 陳鑫 鄭琎輝 董德武 蒲智勇

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)算，智能化管理

引言

自2016年智能化系統(tǒng)概念的提出，智能化開(kāi)始逐漸滲透到各行各業(yè)以及我們生活中的方方面面，相繼出現(xiàn)了智能住宅小區(qū)，智能醫(yī)院等都以智能化為基點(diǎn)生發(fā)開(kāi)來(lái)。隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，由工夾具精度要求極高的行業(yè)特點(diǎn)所決定，流轉(zhuǎn)于各個(gè)工作部門之間的工夾具數(shù)量極為龐大傳統(tǒng)的人工記錄和追蹤方式已逐漸難以滿足企業(yè)對(duì)工夾具的精細(xì)化管理要求，工廠企業(yè)迫切需要一個(gè)全新的系統(tǒng)對(duì)每套工夾具可以進(jìn)行全壽命周期的智能化管理。

1 ?消毒機(jī)器人的設(shè)計(jì)來(lái)源與市場(chǎng)分析

1.1設(shè)計(jì)背景

隨著工業(yè)4.0的推進(jìn)，人工智能和數(shù)字經(jīng)濟(jì)概念不斷的融入到了當(dāng)今社會(huì)，工業(yè)流水線領(lǐng)域也不例外，傳統(tǒng)的人工崗位逐漸被智能化替代。智能分級(jí)管理系統(tǒng)是提高流水線作業(yè)的重要手段，也是時(shí)代的潮流和趨熱[1]。工夾具作為車間生產(chǎn)加工的重要工具，具有高成本、易損耗、類型相似、資源信息復(fù)雜等特點(diǎn)，而且隨著需求的增加，其種類和數(shù)量也不斷增加，隨之而來(lái)的一系列管理與資源浪費(fèi)問(wèn)題影響了數(shù)字化車間的建設(shè)進(jìn)程。為此，需要一種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)工夾具的數(shù)字化管理，以提高生產(chǎn)效率，減少制造成本。

1.2市場(chǎng)分析

基于工夾具管理系統(tǒng)的原理、創(chuàng)新思想與市場(chǎng)應(yīng)用前景的分析，將系統(tǒng)從目前行業(yè)的實(shí)際所需情況進(jìn)行優(yōu)化來(lái)提高實(shí)用率。解決原始手工數(shù)據(jù)的導(dǎo)入與新數(shù)據(jù)的導(dǎo)出繁瑣問(wèn)題，使得系統(tǒng)可以一鍵登錄日志表，和操作日志表，詳細(xì)記錄用戶的登錄信息、系統(tǒng)操作日志，做到數(shù)據(jù)的可查可追溯。目前國(guó)外同類工夾具智能化系統(tǒng)產(chǎn)品售價(jià)均在45萬(wàn)以上，而國(guó)內(nèi)同類=產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率極其微小。為大幅提升企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，及時(shí)根據(jù)市場(chǎng)及客戶需求迅速做出調(diào)整，夾具生產(chǎn)企業(yè)需要對(duì)工夾具進(jìn)行有效的全方位定位管理，因此有必要進(jìn)行這方面的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

2 工夾具系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)介紹及移動(dòng)端使用

2.1數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)介紹

工夾具系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)主要分為系統(tǒng)管理模塊數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)[2]和業(yè)務(wù)管理模塊數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)[3]。鑒于生產(chǎn)線工廠為階梯式管理，系統(tǒng)采用系統(tǒng)基礎(chǔ)信息及公共信息的管理方式，其主要分為機(jī)構(gòu)人管理、權(quán)限管理模塊、系統(tǒng)配置模塊、系統(tǒng)安全模塊。對(duì)于功能權(quán)限控制使用角色的訪問(wèn)控制問(wèn)題，采用訪問(wèn)邏輯表達(dá)式“誰(shuí)對(duì)什么怎么樣”的方式，它從內(nèi)到外的邏輯結(jié)構(gòu)這是結(jié)構(gòu)到角色再到用戶，就是一個(gè)角色對(duì)應(yīng)綁定多個(gè)權(quán)限，一個(gè)用戶對(duì)應(yīng)綁定多個(gè)角色，同時(shí)成功讓用戶通過(guò)成為適當(dāng)角色的成員而得到這些角色的權(quán)限，達(dá)到權(quán)限控制的目的，這樣可以很好的適用在目前各大行業(yè)工廠之中，其控制界面如圖1所示。

2.2移動(dòng)端使用

工夾具系統(tǒng)特地設(shè)計(jì)出移動(dòng)端APP[4]，確保了當(dāng)夾具上線后，通過(guò)產(chǎn)線的各個(gè)位置的移動(dòng)端掃描夾具二維碼進(jìn)行自動(dòng)上線登記，進(jìn)行夾具登記。每個(gè)移動(dòng)端都可以設(shè)置當(dāng)前使用的具體位置，當(dāng)進(jìn)行登記后就能鎖定夾具位置以及在線巡檢，方便系統(tǒng)進(jìn)行查詢。與此同時(shí)，當(dāng)夾具下線后同樣通過(guò)app掃描二維碼自動(dòng)進(jìn)行下線登記。此步不僅能詳細(xì)記錄夾具的使用時(shí)間，使用位置等信息，還方便用戶通過(guò)不同查詢?nèi)肟谶M(jìn)行查詢。當(dāng)生產(chǎn)線上有夾具需要報(bào)修或報(bào)廢處理可直接通過(guò)App進(jìn)行登記。

3 ?夾具預(yù)警分析數(shù)據(jù)駕駛艙平臺(tái)

依照現(xiàn)在本行業(yè)的工廠情況，特地設(shè)計(jì)出一款專門為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的指標(biāo)分析系統(tǒng)——管理駕駛艙。其打破數(shù)據(jù)隔離，實(shí)現(xiàn)指標(biāo)分析及決策場(chǎng)景落地，通過(guò)詳盡的指標(biāo)體系，實(shí)時(shí)反應(yīng)夾具的使用狀態(tài)，將采集的數(shù)據(jù)形象化、直觀化、具體化。“管理駕駛艙[5]”充分融合了人腦科學(xué)、管理科學(xué)和信息科學(xué)的精華，以人為產(chǎn)品的核心，從管理者的決策環(huán)境、企業(yè)管理綜合指標(biāo)的定義以及信息的表述，都圍繞著激發(fā)人的智能、有利于思維連貫和有效思維判斷為目的。將企業(yè)管理決策提升到一個(gè)新的高度。最大化地發(fā)揮高層經(jīng)理了解、領(lǐng)導(dǎo)和控制公司業(yè)務(wù)的管理室，可以很好的成為一個(gè)為高層管理層提供的一站式?jīng)Q策支持的管理信息中心系統(tǒng)。總統(tǒng)分析是對(duì)當(dāng)前工作單元內(nèi)所有夾具和產(chǎn)線的總統(tǒng)分析和監(jiān)控，以便于領(lǐng)導(dǎo)者查看當(dāng)前上下線夾具數(shù)據(jù)、今日上下線夾具、預(yù)警數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，與此同時(shí)，其優(yōu)勢(shì)則可以通過(guò)查看各個(gè)生產(chǎn)線當(dāng)前正常、故障夾具直方圖對(duì)比，可直觀了解各個(gè)生產(chǎn)線當(dāng)前夾具狀況，也方便各生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)對(duì)比。在維修提示方面，可以展示出當(dāng)前產(chǎn)線的夾具報(bào)廢報(bào)修月數(shù)量統(tǒng)計(jì)，并對(duì)故障率進(jìn)行折線圖方式展示，避免了人工的數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出的繁瑣操作。

在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，出現(xiàn)過(guò)很多的難題，比如系統(tǒng)版面設(shè)計(jì)、APP的開(kāi)發(fā)、程序的編寫以及對(duì)實(shí)用性和便捷性的處理等，都在查閱相關(guān)資料以及請(qǐng)教程序員的幫助下順利解決了，最終工夾具全壽命智能管理系統(tǒng)基礎(chǔ)功能大致基本完善。但該系統(tǒng)仍有不足之處：因?yàn)槠脚_(tái)的局限性，時(shí)間緊任務(wù)重的情況下，移動(dòng)端app功能并不全面，PC端系統(tǒng)也有一些細(xì)節(jié)需要改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張光龍.基于芒果流水線的智能化檢測(cè)分級(jí)系統(tǒng)研究[J].成都大學(xué)四川省. [2]曹德強(qiáng).一種基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)模型設(shè)計(jì)方法[D].廣東通信技術(shù). 2021，41（08）

[3]賈冰，郎婷婷.生產(chǎn)管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)集成模型分析研究[J].成組技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化. 2020，37（01）.

[4]肖亮，戴燦煌，許冬瑾等.基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的移動(dòng)終端軟件自適應(yīng)優(yōu)化調(diào)度方法[J].

[5]劉玉建，軒陽(yáng)，張思齊.一種液晶裝置與BIM可視化模型關(guān)聯(lián)的建設(shè)管理駕駛艙[J].

[作者簡(jiǎn)介]：

1.楊一帆，武漢商學(xué)院機(jī)器人工程專業(yè)學(xué)生，研究方向：機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制。

2.鄭琎輝，武漢商學(xué)院機(jī)器人工程專業(yè)學(xué)生，研究方向：智能機(jī)器人設(shè)計(jì)。

3.董德武，武漢商學(xué)院機(jī)器人工程專業(yè)學(xué)生，研究方向：智能機(jī)器人設(shè)計(jì)。

4.蒲智勇，武漢商學(xué)院機(jī)器人工程專業(yè)學(xué)生，研究方向：智能機(jī)器人設(shè)計(jì)。

5.魏欣，武漢商學(xué)院機(jī)器人工程專業(yè)學(xué)生，研究方向：智能機(jī)器人設(shè)計(jì)。

[通訊作者] 陳鑫（1988-），男，湖北武漢人，碩士，武漢商學(xué)院教師，工程師;主要研究方向：工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)仿真，視覺(jué)識(shí)別。

[項(xiàng)目基金]：武漢商學(xué)院2021年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃，項(xiàng)目編號(hào)：202111654036，項(xiàng)目名稱：一種工夾具智能化制造全壽命智能管理系統(tǒng)