服裝加工數(shù)字化生產(chǎn)線構(gòu)建

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摘要：論文介紹了服裝加工數(shù)字化生產(chǎn)線的構(gòu)建方案，包括總體技術(shù)方案、數(shù)字化生產(chǎn)線組成、生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，以及生產(chǎn)線數(shù)字化管控系統(tǒng)軟件的功能模塊、工作流程、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。

關(guān)鍵詞：服裝加工；生產(chǎn)線；聯(lián)網(wǎng)；管控系統(tǒng)

0引言

隨著工業(yè)4.0的來臨，國內(nèi)各制造企業(yè)面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)的壓力，各行業(yè)已經(jīng)意識(shí)到只有建立數(shù)字化生產(chǎn)線，貫通車間生產(chǎn)現(xiàn)場各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)鏈，提供連續(xù)的制造過程數(shù)據(jù)流，真正實(shí)現(xiàn)制造過程的透明化管控，才能支撐上層精益化管理、智能化決策。這是邁向數(shù)字化車間、智能化工廠的第一步。服裝加工行業(yè)數(shù)字化生產(chǎn)線的構(gòu)建，圍繞數(shù)字化生產(chǎn)線建設(shè)及運(yùn)行管控需求，綜合采用自動(dòng)化、數(shù)字化、制造物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，對(duì)縫紉設(shè)備、物流設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化、數(shù)字化改造。通過現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)對(duì)縫紉設(shè)備、物流設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，通過縫紉生產(chǎn)線數(shù)字化管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)縫紉生產(chǎn)線設(shè)備數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、生產(chǎn)線現(xiàn)場要素（進(jìn)度、設(shè)備、人員、物流等）的集中監(jiān)控、生產(chǎn)任務(wù)優(yōu)化排產(chǎn)和動(dòng)態(tài)調(diào)度、生產(chǎn)線關(guān)鍵管控指標(biāo)（工作量、產(chǎn)量）的統(tǒng)計(jì)分析，充分保障生產(chǎn)線的順利運(yùn)行，提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，為服裝加工企業(yè)數(shù)字化、智能化系統(tǒng)的建設(shè)提供底層支撐。

1技術(shù)方案

1.1總體技術(shù)方案

系統(tǒng)采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化設(shè)計(jì)，以方便用戶根據(jù)實(shí)情進(jìn)行配置和組合。系統(tǒng)體系采用開放式架構(gòu)，預(yù)留接口，便于系統(tǒng)擴(kuò)展和升級(jí)。本方案針對(duì)服裝行業(yè)生產(chǎn)線現(xiàn)狀和數(shù)字化生產(chǎn)線建設(shè)要求，建設(shè)包括縫紉設(shè)備數(shù)字化和吊掛系統(tǒng)數(shù)字化改造、生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)線數(shù)字化管控、數(shù)據(jù)采集和信息顯示系統(tǒng)。總體技術(shù)方案如圖1所示。生產(chǎn)線的所有設(shè)備通過現(xiàn)場總線進(jìn)行物理聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)的采集、管理和共享。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)服裝加工生產(chǎn)線的管控模式和業(yè)務(wù)流程，研發(fā)生產(chǎn)線數(shù)字化管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)服裝加工生產(chǎn)線設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、任務(wù)數(shù)據(jù)、物流數(shù)據(jù)的采集與分類處理，提供包括生產(chǎn)任務(wù)協(xié)調(diào)平衡、任務(wù)執(zhí)行過程監(jiān)控、生產(chǎn)狀況電子看板、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控、人員加工監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等功能，完成與外部生產(chǎn)管理系統(tǒng)（ERP/MES/PDM）的集成，為服裝加工生產(chǎn)線平穩(wěn)運(yùn)行和任務(wù)準(zhǔn)時(shí)執(zhí)行打造一個(gè)數(shù)字化的協(xié)同管控平臺(tái)，為管理人員隨時(shí)隨地掌控生產(chǎn)現(xiàn)場狀況，科學(xué)決策、高效管理提供支撐。

1.2數(shù)字化生產(chǎn)線組成

縫紉生產(chǎn)線由地面生產(chǎn)線與吊掛物流線兩部分組成，見圖2。地面生產(chǎn)線一般包含幾條生產(chǎn)流水線，每條流水線由20~30個(gè)工位組成。其中花樣機(jī)、平鎖機(jī)、套結(jié)機(jī)等系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)底層的單機(jī)縫紉，電控系統(tǒng)可提供WIFI接口通信，為生產(chǎn)管理提供相關(guān)數(shù)據(jù)。對(duì)于一般的平車系統(tǒng)需要增加數(shù)據(jù)采集裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)外通信和數(shù)據(jù)輸出。吊掛物流系統(tǒng)指布料、裁片、工具等由懸空吊架進(jìn)行傳輸?shù)牧魉€物流系統(tǒng)。硬件部分由吊架導(dǎo)軌和物流吊架組成。吊架導(dǎo)軌將縫紉生產(chǎn)線的所有加工工位橋接起來，吊架在不同的工位之間傳輸物料。吊架由上位機(jī)控制，帶有不同編碼，可以接收來自物料配送控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度指令，實(shí)現(xiàn)物料的高效、精準(zhǔn)配送。吊掛物流系統(tǒng)示意圖如圖3所示。

1.3數(shù)字化生產(chǎn)線設(shè)備聯(lián)網(wǎng)

服裝加工生產(chǎn)線由縫紉平車、吊掛小車組成，采用工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，為數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)分析及其業(yè)務(wù)管理提供基礎(chǔ)支撐。網(wǎng)絡(luò)采用開放式體系架構(gòu)，可與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，便于生產(chǎn)線系統(tǒng)與企業(yè)其他信息系統(tǒng)的集成。生產(chǎn)線設(shè)備聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示?？p紉生產(chǎn)線設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)功能：①采集縫紉設(shè)備數(shù)據(jù)，包括開關(guān)機(jī)、故障、停機(jī)、加工時(shí)間、加工數(shù)量等；②生產(chǎn)管控工作站實(shí)時(shí)監(jiān)控縫紉生產(chǎn)線上的采集數(shù)據(jù)，分析各工位的生產(chǎn)狀態(tài)和效率，掌控生產(chǎn)線運(yùn)行情況，進(jìn)行物料補(bǔ)充或任務(wù)調(diào)配；③物料配送控制工作站接收各工位的生產(chǎn)狀態(tài)作為吊掛物流系統(tǒng)的調(diào)度依據(jù)。物料配送控制系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中獲取生產(chǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析及配送決策，生成控制指令下發(fā)給各物流吊掛小車，指揮物流系統(tǒng)運(yùn)行；④電子看板顯示生產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)、物流系統(tǒng)狀態(tài)、設(shè)備加工狀態(tài)、人員工作狀態(tài)、生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)度等信息；⑤數(shù)據(jù)庫服務(wù)器集中存儲(chǔ)所有數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息共享。

2生產(chǎn)線數(shù)字化管控系統(tǒng)軟件

2.1生產(chǎn)線數(shù)字化管控系統(tǒng)軟件功能模塊

生產(chǎn)線數(shù)字化管控系統(tǒng)軟件功能模塊：①車間數(shù)字化建模：車間設(shè)備、人員、工作日歷和工藝路線等基本信息的數(shù)字化建模；②生產(chǎn)任務(wù)管理：實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線生產(chǎn)任務(wù)接收、安排、執(zhí)行、統(tǒng)計(jì)等，保證生產(chǎn)線上設(shè)備協(xié)調(diào)平衡運(yùn)行；③動(dòng)態(tài)調(diào)度管理：實(shí)時(shí)查詢設(shè)備狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)線內(nèi)同一工序的不同工位的動(dòng)態(tài)調(diào)度，以及線與線之間的任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)配、插單管理；④物流自動(dòng)配送：根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場任務(wù)執(zhí)行情況，采用吊掛系統(tǒng)自動(dòng)、準(zhǔn)確、及時(shí)配送各個(gè)工位的物料；⑤人員管理：人員基本信息管理、生產(chǎn)件數(shù)統(tǒng)計(jì)、工時(shí)統(tǒng)計(jì)、人員調(diào)配等；⑥生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)電子看板：在聯(lián)網(wǎng)PC機(jī)上監(jiān)控所有生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行情況；⑦生產(chǎn)線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理：現(xiàn)場生產(chǎn)、設(shè)備、物料等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、導(dǎo)出、備份、恢復(fù)等；⑧數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析：統(tǒng)計(jì)分析設(shè)備的運(yùn)行狀況和生產(chǎn)計(jì)劃完成情況，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果以報(bào)告和圖表的方式呈現(xiàn)；⑨設(shè)備故障分析及預(yù)測：包括歷史故障查詢、故障時(shí)間分布、故障概率分布、故障概率趨勢、全部設(shè)備故障對(duì)比圖等；⑩提供與MES、ERP、PDM等各類管理系統(tǒng)集成接口。

2.2生產(chǎn)線數(shù)字化管控系統(tǒng)工作流程

生產(chǎn)線管控系統(tǒng)根據(jù)來自上層系統(tǒng)（如ERP、MES）的任務(wù)工單進(jìn)行細(xì)化分解，分配生產(chǎn)資源，將生產(chǎn)指令傳遞給底層控制層（PCS）；管控系統(tǒng)還要采集生產(chǎn)線設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)、完工數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控底層設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和加工情況，通過生產(chǎn)線數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算與處理，及時(shí)掌握生產(chǎn)線的運(yùn)行情況，將控制系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)整合在一起。生產(chǎn)線管控系統(tǒng)工作流程如圖5所示。

2.3生產(chǎn)線數(shù)字化管控軟件體系結(jié)構(gòu)

生產(chǎn)線管控系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)如圖6所示，該結(jié)構(gòu)分為4層。

3結(jié)束語

數(shù)字化生產(chǎn)線以提供核心控制系統(tǒng)和產(chǎn)品集成服務(wù)來實(shí)現(xiàn)縫制行業(yè)的技術(shù)跨越，即用先進(jìn)制造技術(shù)改造傳統(tǒng)縫制技術(shù)，提高該行業(yè)的整體工業(yè)自動(dòng)化水平。數(shù)字化生產(chǎn)線的成功實(shí)施并推廣應(yīng)用，在傳統(tǒng)服裝加工行業(yè)運(yùn)用數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化進(jìn)行技術(shù)提升，為提高縫紉設(shè)備生產(chǎn)效率和服裝加工業(yè)建設(shè)及技術(shù)升級(jí)提供保障，大幅提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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作者:楊奕昕 賀思橋 張健 單位:綿陽市維博電子有限責(zé)任公司