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落卷机器人数字孪生系统搭建及一对多作业效率优化

叶磊  
【摘要】:“中国制造2025”和“工业4.0”的相继推出,使得我国整体的制造业发生了质的转变,生产模式推向智能化,这将是制造业升级转型的重要时间点。如今,在前纺车间的生产中,一台双轴的落卷机器人,需要面对96台卷绕机进行搬运作业。按照现有的排队顺序,逻辑过于简单,效率出现瓶颈。以至于生产的各个环节联动能力弱,无法对后续生产进行必要的预判,不能充分满足智能制造发展的需求。数字孪生的特点:虚实结合、实时交互,吸引了广大学者的注意力。探索数字孪生在前纺车间的应用,对前纺车间搭建数字模型,实现数据实时通讯。主要研究工作如下:(1)数字孪生的前纺车间的运行机制和模型架构的研究。基于物联网、信息物理系统等相关理论,研究数字孪生在前纺车间的内涵和特征,得出数字孪生在前纺车间的概念及组成。之后进行深入研究:数字孪生在前纺车间的运行机制。前纺车间的模型架构是实现其数字孪生体的根基。(2)对前纺车间进行数字孪生体的搭建。使用直接面向对象的方式搭建前纺车间的物理车间的三维模型。从硬件系统出发再到软件平台交互,对生产资料、生产任务、生产过程三个维度做统一的数据抓取和数据下发,实现前纺车间的物理空间的和数字空间的信息实时交互,利于日后的数字孪生虚拟空间的智能化应用拓展。(3)在前纺车间数字孪生的基础之上,对落卷机器人的接丝效率进行优化。以设计出的数字孪生模型为基石,结合某企业的前纺车间生产线,采用递归全排列的算法对接丝逻辑进行优化。从原先的PLC直接执行顺序接丝,优化到根据路径判断最佳接丝方案,提高效率的同时,增加设备的使用寿命。


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