流水线工序的控制方法和装置研究报告

流水线工序的控制方法和装置
技术领域
本发明涉及工业控制技术领域，特别是一种单任务下可按需调整的流水线工序的控制方法和装置。

背景技术
流水线生产是按照一定的顺序制定不同的工序，合理地把工作分配给每一个工作站，例如整个服装生产可看成是工作站以串联形式连接的流水线。

传统的离散流水线上各工序所对应的工作站站点调配涉及设备、人员调整，十分麻烦。

在出现人员的调整或设备的故障时需要对工序进行调整，如当生产线上的工人请假，导致无法找到和该工人完成的工序完全匹配的新的人员进行加工，需要将该工人完成的工序拆分成两个或多个工序由不同的工人共同完成；或者在生产的过程中，发现原有的工序设置不合理，如工序划分过度细化，工件轮转时间的浪费导致整体的工作效率降低，需要将原有的两个或者多个工序合并成一个新的工序；或者由于工艺的调整，需要将原来的部分工序删除，增加新的工序；对于这些情况，目前的做法往往是创建一个新的任务，按照新的需求为该任务分配新的工序流程，原有已经上线的工件按照旧的工序流程继续加工，新上线的工件则按照新的工序流程进行加工。

这种处理方式，一方面使同一批次的任务被人为的拆分成多个任务，造成管理的不便和工人操作的混乱；另一方面，频繁的创建新的任务，给工件的上线、管理带来额外的工作，也无法达到对设备、人员的灵活有效的重组、调整，造成生产效率的低下和资源的浪费。

发明内容
本发明针对现有的流水线工序无法根据实际情况的需要对人员、设备进行灵活调整、重新分配的问题，提供一种新型的流水线工序的控制方法，该方法能够根据实际需要实现单任务下的流水线工序如增加、删除和合并等在线变更，灵活方便地调整流水线工序，提高了流水线生产的效率，降低了成本。

本发明还涉及一种流水线工序的控制装置。

本发明的技术方案如下：
一种流水线工序的控制方法，其特征在于，先通过上位机为流水线工序设定各自唯一的工序信息同时为各工序分配一个或多个加工站点，上位机根据工件的流水线加工任务选择特
定工序并生成工序列表，上位机再根据工件的流水线加工任务的工序变更需求将工序列表进行更新；上位机在接收到待加工工件的站点信息后，按照已经更新的工序列表中的工序和分配的加工站点向控制器发送工件动作控制指令，再由控制器控制工件在流水线上的传输。

流水线工序的控制方法中的所述流水线优选为服装加工流水线。

所述流水线加工任务的工序变更包括删除某一个工序，此时上位机将工序列表中的欲删除工序删除，获取该删除工序的后续工序和前置工序，同时将该删除工序的前置工序在工序列表中的后续工序设置为删除工序的后续工序，将该删除工序的后续工序在工序列表中的前置工序设置为该删除工序的前置工序。

所述流水线加工任务的工序变更包括增加一个或多个工序，在特定位置增加某一个工序时，所述上位机为该增加工序分配站点并将该增加的工序信息添加到工序列表中，获取该增加工序的后续工序和前置工序，同时将该增加工序的前置工序在工序列表中的后续工序设置为该增加的工序，将该增加工序的后续工序在工序列表中的前置工序设置为该增加的工序。

所述流水线加工任务的工序变更包括合并相邻的工序，此时上位机将工序列表中要合并的工序删除，同时创建一个新的工序并分配站点。

所述流水线加工任务的工序变更包括拆分一个或多个工序，在一个工序拆分成多个工序序列时，所述上位机将工序列表中该拆分前的工序后面依次增加拆分后的工序序列并依次为各拆分后的工序序列分配站点，同时删除所述拆分前的工序，将拆分前的工序的前置工序在工序列表中的后续工序设置为拆分后的工序序列的第一个工序。

一种流水线工序的控制装置，包括设置在流水线中的工件上或工件的运送装置上的身份识别标签，在各加工站点的进站口分别设置的入口读写器以及各出站口分别设置的出口读写器，其特征在于，还包括上位机和控制器，所述上位机为流水线工序设定各自唯一的工序信息同时为各工序分配一个或多个加工站点，上位机根据工件的流水线加工任务选择特定工序并生成工序列表，上位机再根据工件的流水线加工任务的工序变更需求将工序列表进行更新；所述入口读写器和出口读写器读取到工件或工件的运送装置上的身份识别标签的信息后将其传输至上位机，上位机根据已更新的工序列表中的工序和分配的加工站点向控制器发送工件动作控制指令，再由控制器控制工件在流水线上的传输。

流水线工序的控制装置中的所述流水线优选为服装加工流水线。

流水线工序的控制装置中的所述流水线加工任务的工序变更是删除一个或多个工序；或者是合并相邻的工序；或者是拆分一个或多个工序；或者是增加一个或多个工序。

当流水线加工任务的工序变更是删除某一个工序时，上位机将工序列表中的欲删除工序
删除，获取该删除工序的后续工序和前置工序，同时将该删除工序的前置工序在工序列表中的后续工序设置为删除工序的后续工序，将该删除工序的后续工序在工序列表中的前置工序设置为该删除工序的前置工序；
当流水线加工任务的工序变更是在特定位置增加某一个工序时，上位机为该增加工序分配站点并将该增加的工序信息添加到工序列表中，获取该增加工序的后续工序和前置工序，同时将该增加工序的前置工序在工序列表中的后续工序设置为该增加的工序，将该增加工序的后续工序在工序列表中的前置工序设置为该增加的工序；
当流水线加工任务的工序变更是合并相邻的工序时，上位机将工序列表中要合并的工序删除，同时创建一个新的工序并分配站点；
当流水线加工任务的工序变更是将一个工序拆分成多个工序时，上位机将工序列表中该拆分前的工序后面依次增加拆分后的工序序列并依次为各拆分后的工序序列分配站点，同时删除所述拆分前的工序，将拆分前的工序的前置工序在工序列表中的后续工序设置为拆分后的工序序列的第一个工序。

当流水线加工任务的工序变更是删除某一个工序并且所述删除的工序所分配的站点包含工件时，当删除的工序是最后一个工序，所述上位机将工件的待加工工序设置为所述删除工序的前置工序；当删除的工序没有前置工序也没有后续工序时，所述上位机将删除的工序对应的工件信息初始化；
当流水线加工任务的工序变更是合并相邻的工序时，所述删除的要合并的工序所在站点的工件的待加工工序设置为所述创建的作为合并工序的工序。

本发明的技术效果如下：
本发明所述的流水线工序的控制方法，先通过上位机为流水线工序设定各自唯一的工序信息同时为各工序分配一个或多个加工站点，上位机根据工件所属的加工任务选择特定工序并生成工序列表，同时设定各自唯一的工序信息使各道工序能够在上位机中被识别；上位机根据流水线加工任务的工序变更需求将工序列表进行更新，并根据更新的工序列表中的工序和分配的加工站点向控制器发送工件动作控制指令，这样就能够根据实际情况在发生人员调动、设备调整等变动时进行流水线工序的增加、删除、拆分和合并等在线变更，灵活方便的调整流水线工序，解决了现有的流水线工序所对应的站点在设备、人员调整时频繁创建的新的任务造成的生产效率低下以及资源浪费的问题，并避免了现有的流水线工序由于创建的新的任务下的工序流程以及原有的工序的流程同时存在使得同一批次的任务被人为的拆分成多
个任务造成管理不便和工人操作混乱的问题，本发明的该方法能够根据实际需要实现单任务下的流水线工序在发生变更时，实现了对流水线中工序的在线更新和灵活控制，实现资源的最优配置，提高了流水线生产的效率，降低了成本。

优选流水线为服装加工流水线，这样本发明所述方法为服装加工流水线工序的控制方法，服装加工具有流水线的特点，整个服装生产是工作以串联形式连接的流水线，该服装加工流水线工序如订扣、订袖等均是按照一定的顺序制定不同的工序，合理地把各工序分配给一个或多个加工站点。

所述服装加工流水线适用于本发明所述控制方法，服装加工流水线工序所对应的加工站点在设备、人员调整时进行服装加工流水线工序的变更需求，由上位机更新内部工序列表再对控制器发送工件动作控制指令，从而灵活调整服装加工流水线工序。

流水线加工任务的工序变更可以是删除一个或多个工序；或者是合并相邻的工序；或者是拆分一个或多个工序；或者是增加一个或多个工序等等，上位机根据不同的流水线加工任务的工序变更需求将工序列表进行更新，如在删除某一工序时，上位机获取该删除工序的前后工序并将该删除工序从工序列表中删除，同时将该删除工序的前后工序在工序列表中分别对应的后续工序和前置工序进行调整设置，从而自动更新工序列表，并从更新的工序列表中的工序选择站点来加工被删除的工序的待加工工件，上位机在接收到站点的工件信息后可以根据已更新的工序列表中的相关工序信息来向控制器发送指令，这样，控制器就能够直接根据接收到的上位机的命令控制工件的进站和出站动作，从而整体实现对流水线工序的在线修改和灵活控制，实现对某一加工任务生产流程的动态调整，进而实现资源的最优配置和效率的最大化。

本发明所述的流水线工序的控制装置，通过设置上位机和控制器，上位机根据工件的流水线加工任务选择特定工序并生成工序列表，上位机还根据工件的流水线加工任务的工序变更需求将工序列表进行更新，通过入口读写器和出口读写器读取到身份识别标签的信息并将该信息传输至上位机，上位机根据内部的已更新的工序列表中的各相关的工序信息向控制器发送指令，最终由控制器控制工件在流水线上的传输。

当需要变更某加工任务的工序时，通过上位机进行生产工艺和生产资源的优化配置，更新维护的工序列表中的相关信息，然后修改流水线上仍在生产的工件的待加工工序信息，并通过控制器实际控制工件的加工流程，使其符合最新的工序设置，保证工件加工的正确性，从而本发明的控制装置能够根据实际需求实现单任务下的流水线工序在发生如增加、删除、合并和拆分等变更时的灵活控制，具体如删除一个或多个工序、合并相邻的工序、拆分一个或多个工序、增加一个或多个工序等在线变更，解决现有的流水线工序存在的问题，实现流水线工序的在线动态调整，无需停工即可
根据实际生产情况调整生产流程，进行生产资源的再分配，提高了流水线生产的效率。

所述控制装置硬件实现简单，成本低，操作过程简单合理。

附图说明
图1是本发明流水线工序的控制装置的优选结构示意图。

图2是本发明流水线工序的控制装置在删除某流水线工序时的工作流程图。

图3是本发明流水线工序的控制装置在增加某流水线工序时的工作流程图。

图4是本发明流水线工序的控制装置在合并相邻流水线工序时的工作流程图。

图5是本发明流水线工序的控制装置在拆分流水线工序时的工作流程图。

图6是本发明流水线工序的控制方法的流程图。

图中各标号列示如下：
1－上位机；2－控制器；3－物料传输线路；4－数据通信线路。

具体实施方式
下面结合附图对本发明进行说明。

本发明涉及一种流水线工序的控制装置，该装置优选结构示意图如图1所示，在该实施例中，以服装加工流水线为例进行说明，则本发明所述装置为服装加工流水线工序的控制装置，是一种实现单任务下可按需调整的流水线工序的控制装置。

服装加工流水线中的一个加工任务一般为了完成某一种款型、尺码或颜色的服装从原料片到成衣的加工过程。

这一加工过程由多个有序的加工工序组成，如上领子、上袖子、缝口袋等。

在服装加工流水线上，需要将这些工序分别分配给一个或多个加工站点，具体分配的站点个数需要根据实际的加工效率来确定。

如图1所示，待加工的服装（即工件）在流水线上沿物料传输线路3进行轨道传输，该轨道包括环形的主轨道和连接各加工站点（或简称为站点）的进站口、出站口（或称为站点入口、出口）的支轨道。

各站点沿所述主轨道分布设置，工件能够经由主轨道上的站点进站口沿支轨道进入某一加工站点进行加工，加工完成后，工件能够从支轨道经由所述站点的出站口回到主轨道继续传送，进而根据对工件的加工流程的设置，进入到下一工序所分配的加工站点。

本发明所述的流水线工序的控制装置包括设置在流水线中的工件上或工件的运送装置上的身份识别标签（或称为工件ID标签），该工件ID标签可以是RFID标签，用于唯一标识此工件；在每个加工站点的进站口和出站口分别设置入口读写器和出口读写器，本发明的控
制装置还包括上位机1和控制器2，上位机1用于设置工件的具体的加工流程，监控工件的具体传送路径，并统计分析每个站点的加工效率。

控制过程由上位机1通过控制器2完成，该实施例中控制器2优选为PLC（可编程逻辑控制器）。

其中，各站点的分别设置的入口读写器以及出口读写器用来读取工件上的工件ID标签，工件在主轨道上传输，当其通过某加工站点的入口读写器时，入口读写器读取的工件上的工件ID标签信息会传送给上位机，由上位机判断工件是否进入该站点进行加工；当工件在某站点加工完成后，工件上的工件ID标签信息也会通过该站点的出口设置的出口读写器传送给上位机，上位机更新该工件下一道工序要去的站点。

各入口读写器和出口读写器均通过数据通信线路4与上位机相连，优选数据通信线路4为CAN总线或以太网，上位机1与控制器2相连，控制器2与设置在站点入口的入口开关以及站点出口的出口开关相连，如图1虚线所示电连接，上位机1与PLC相连，PLC控制所述入口开关和出口开关。

本发明中上位机为流水线的各工序均设定各自唯一的工序信息同时为各工序分配一个或多个加工站点，假设流水线加工共有N道工序，上位机为每个工序分配一个唯一的工序信息，这些唯一的工序信息又称为工序ID，即每个工序都有一个工序ID，此ID在系统范围内是唯一的，依次为A1, A2, …，An，可以将所有工序的集合称为工序库，工序库中的各工序都有自己对应的工序名称和上位机为各工序分配的一个或多个加工站点。

例如，工序库中的工序A1的工序名称为XXX，分配的站点是站点1、3和5，工序A2的工序名称为YYY，分配的站点是站点2、4和5，工序An的工序名称为，分配的站点是站点18。

上位机根据工件的流水线加工任务选择特定工序并生成工序列表，也就是说，上位机根据加工工艺为工件的生产任务设置流水线加工流程，流水线加工流程由有序的特定的工序组成，并对应生成一个工序列表。

上位机根据工件的流水线加工任务从工序库中选择特定的加工工序，工序是可以复用的，也就是说同一工序可以存在于不同流水线加工任务对应的工序列表中；但对于给定的一个流水线加工任务，其对应的工序列表中的工序是唯一的。

当某一工序用于一个加工任务，也就是进入到一个工序列表中时，上位机还可以为其设置一个顺序序号，该顺序序号表示工序在工序列表的位置，用于标明该工序的加工次序。

这里将某工序相邻的前一个工序称为该工序的前置工序，后一个工序称为后续工序，上位机能够维护生成的有序的工序列表，对于在工序列表中的任意一个工序，上位机能够获取到其前置工序和后续工序，或者说能够获取其前置工序ID和后续工序ID。

例如，某种工件的加工任务1是加工衬衫，上位机为其选择特定工序并生成的工序列表为有序的A1、A4、A6和A2等，另一种工件的加工任务2是加工西裤，上位机为其选择特定工序并生成的工序列表为有序的A2、
A5、A6和A7等。

当某一加工任务的加工流程发生变化，或是为了生产的平衡，实现生产效率的优化，需要对加工工序进行调整，此时上位机先根据工件的流水线加工任务的工序变更需求将工序列表进行更新。

该加工任务所属的工件在流水线上传输，当其通过某站点的入口读写器或出口读写器时，工件或工件的运送装置上的工件ID标签信息（也就是工件信息）会传送给上位机进行处理，上位机会根据该工件目前的加工情况，例如确定已完成的工序以及待加工的工序，结合已更新的工序列表中的工序信息，对工件的后续的加工过程进行调整，上位机控制工件按照新调整的加工工序以及分配的加工站点进行传输和加工，即上位机根据已更新的工序列表中的工序和分配的加工站点向控制器发送工件动作控制指令，再由控制器控制工件在流水线上的传输。

流水线上在线的加工工序的变更包括工序的增加、删除、合并和拆分等，下面主要描述流水线工序在删除一个或多个工序、合并相邻的工序、拆分一个或多个工序以及增加一个或多个工序时本发明所述装置的工作过程。

当流水线某加工任务的工序变更是删除某一加工任务中的某一个工序时，上位机根据流水线工序的变更需求将工序列表进行更新。

具体包括：上位机将工序列表中的该欲删除工序删除，获取该删除工序的后续工序和前置工序，同时将该删除工序的前置工序在工序列表中的后续工序设置为删除工序的后续工序，将该删除工序的后续工序在工序列表中的前置工序设置为该删除工序的前置工序。

如欲删除工序A，上位机先获取欲删除工序A的前置工序A-和后续工序A+，然后将工序A-的后续工序设置为A+，工序A+的前置工序设置为A-。

具体工作流程图如图2所示，在获取欲删除工序的前后工序时，可增加其前后工序是否存在的判断步骤，若前后工序存在则上位机完成上述操作，更新工序列表中的工序信息，再执行该欲删除工序所分配的站点是否包含工件的判断步骤；或前后工序均不存在则进行欲删除工序所分配的站点是否包含待加工工件的判断步骤。

当欲删除工序所分配的站点没有工件时，该工序删除完毕；当欲删除工序所分配的站点包含工件时，如果欲删除工序的后续工序存在，上位机将工件的待加工工序设置为欲删除工序的后续工序并选择一个为该后续工序分配的站点进行加工；如果欲删除工序是最后一个工序，即其没有后续工序，上位机就将工件的待加工工序设置为欲删除工序的前置工序，并选择该前置工序的一个加工站点分配给待加工工件；如果欲删除的工序没有前置工序也没有后续工序时，上位机将该加工任务所对应的工件信息初始化。

具体实施例一：在包含10道加工工序的某任务中，上位机工序列表包括各工序ID：A1,
A2, …，A10，当删除第三道工序时，即删除工序ID为A3所对应的工序。

在工序列表中删除工序A3，即上位机将工序列表中的工序信息A3删除，同时更新A3前置工序A2的信息，把A2的后续工序设置为A3的后续工序A4，并且将A4的前置工序设置为A3的前置工序A2。

如果A3分配的站点没有待加工工件，则删除过程结束。

如果A3分配的站点中包含待加工的工件，获取这些工件的信息，并将这些工件的待加工工序修改成A3的后续工序A4，并从A4分配的站点中选择一个站点作为工件的后续加工站点。

同时待加工工序为A3的这些工件被重新放入主轨中运转，某站点的入口读写器读取到工件ID标签的信息并传送给上位机，上位机根据工件ID标签的信息获取工件对应的加工任务信息，并根据已更新的工序列表中的工件的待加工工序及其分配的加工站点的相关信息，判断工件是否进站，若进站则向PLC发送进站指令，由PLC控制工件在流水线上的传输。

从工序A2新加工完毕的工件，则按照新的工序列表，选择A4作为新的待加工工序，并从为工序A4分配的站点中选择一个站点作为后续加工站点。

具体实施例二：当删除第十道工序时，即删除工序ID为A10所对应的工序。

由于工序A10是结束工序，没有下一个工序。

所以上位机将工序A10从工序列表删除之后，需要将工序列表中工序A9的后续工序设置为空。

对于流水线上待加工工序为A10中的工件，将其待加工工序修改成A10的前置工序，即工序A9，并从为工序A9分配的站点中选择一个站点作为新的后续加工站点。

这些工件被放入主轨中重新运转，并重新进入到工序A9的加工站点中，由A9决定是进入新的后继工序（如果删除A10之后在最后又加入新的工序），或者完工（删除A9之后不再加入新的工序）。

当流水线上加工任务的工序的变更是增加某一个工序时，上位机根据流水线工序的变更需求将工序列表进行更新。

当流水线上加工任务的工序变更是在特定位置增加某一个工序时，首先通过上位机添加该工序A的信息（唯一的工序ID、工序名称等），然后为此工序分配加工站点，如果欲增加的工序A已经存在于工序库中则无需再次添加，之后上位机将工序A加入到某任务的功序列表中，其位置按照加工工艺的需要设定。

上位机获取该增加工序A的前置工序A-和后续工序A+，同时将该增加工序A的前置工序A-在工序列表中的后续工序设置为该增加的工序A，将该增加工序A的后续工序A+在工序列表中的前置工序设置为该增加的工序A。

具体工作流程图如图3所示，在获取增加工序（或者是新增工序A）的前后工序时，可增设其前后工序是否存在的判断步骤，若其前后工序存在则上位机完成上述操作，更新加工任务对应工序列表中的工序信息；若其前后工序均不存在则工序增加完毕。

对于生产线上待。