基于开放式的静态智能物流系统自我编程无纠缠减位算法

技术领域

本发明涉及物流技术领域，尤其是涉及一种基于开放式的静态智能物流系统自我编程无纠缠减位算法。

背景技术

目前瓦楞包装的市场上虽然也有号称自动化作业的工厂，但仅限于水印行业，而胶印瓦楞包装行业在全球范围内一直还没有人敢涉及。水印行业的自动化物流由于工艺简单，同时生产的产品也很单一，其产品物流几乎都是两点一线进行物流。因此，不需要对产品进行身份定位就可以采用人员开着穿梭车进行动力式物流。但这种物流模式只适合于点对点之间的物流，对于胶印瓦楞包装来说是绝对不能胜任的。因为胶印瓦楞包装行业的车间内都是多种产品多道工序多台设备同步进行加工的，通常情况下，一个年产值亿元的车间里，胶印瓦楞包装一款产品的加工工序多达6-7个，每一个工序的加工设备又多达3-6台，而且又都是4款以上的产品同时在线生产。所以，车间内的半成品五花八门，要想实现自动化的智能物流，就必须解决如何对如此多的产品进行身份的精准认定且还要实现产品的准确物流，同时还要对每款产品的合格数量进行精准统计、同步上传。

发明内容

本发明目的在于针对自动化的智能物流，提出了一种适用于任何产品在起点、终点之间自动规划物流路线，并实时将移动目标（产品）的工艺状态信息上传到到MES系统的物流算法，即提供一种基于开放式的静态智能物流系统自我编程无纠缠减位算法。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述的一种基于开放式的静态智能物流系统自我编程无纠缠减位算法，通过减位的方式使任意两点间建立起来的编程程序始终保持其独立性，保证其控制程序编辑时不受任何方位、坐标和长短的影响；运行中又能确保其整个程序的唯一性不受任何其他程序的干扰和纠缠，在一个空间里可以同时建立起多条程序控制链，但相互之间又都能自然地保持绝对的相互独立性；

所述任意两点间建立起来的编程程序是基于布局在车间上下工序间的静态智能物流系统，在自我编程的控制系统控制下执行运行；

所述独立性是基于建立在所述静态智能物流系统中的若干物流部：包括若干出料缓存辊道部、多功能转向输送平台部、过桥辊道部、储存辊道部、进料缓存辊道部构成的硬件物流体系，在各物流部中均设置有独立的通信控制信道和感应联动装置，所述通信控制信道和感应联动装置共同形成一个网络，按照自我编程的算法控制其运行：上述各物流部在整个物流系统网格中同时建立起若干条由通信信道构成的临时物流通道，所有的临时物流通道均通过减位法来确保每条通道既可以同步运行，但相互之间又互不干扰，使得每条临时物流通道在完成物流任务后都能够自然同步灭失，始终保持各自的唯一性；

所述算法按照减位法的编程方式，根据待流转产品的物流通道，将起点到终点间的所有物流部串联为一条临时物流通道，使待流转产品沿着该临时物流通道运行时，每到达一个物流部，同时启动下一物流部，以此来保证产品的正确流向，当产品经过该物流部时，则该物流部随即从该临时物流通道中被释放掉，直至临时物流通道中的全部物流部被释放完后，该临时物流通道自然灭失，该程序的所有物流部被全部减完。

本发明可实现多点对多点进行同步物流的一种全新智能控制模式。物流的方式虽然是盲流（指没有事先规划好的点对点的特定路线，可以随机、任意、自由地物流），但所有产品的运行路线都是临时规划的，众多产品从前到后依次在多个工序的众多工位之间无需赋予专门的身份信息再按序流动，且能将每一款产品的实时位置信息和实际数量信息及时回传到指挥中心的平台上。

当多条临时通道同时在所述静态全息智能物流系统中运行时，可自我编程控制系统在其独立区域内，按照两点之间独有的路径特征建立各自的临时通道独自运行，并依照前行一步减一步的方式进行自我通道的保持和控制；

到达共用物流部时，控制共用的物流部按照待流转产品先后到达的顺序进行物流，通过一条减一条，直至所有临时物流通道全部完成。

当相同的起点和终点之间先后连续建立多条临时通道时，所有的临时通道均会根据各自通道上的物流部点的多少来区别各自的路线。

所述通信控制信道用于控制所述临时物流通道中各物流部的组织；所述感应联动装置用于采集所述物流通道中各物流部以及物流部上流转产品的信息以及该物流部的关闭，为所述算法提供控制依据。所述静态智能物流系统为由各物流部构成的网格状坐标点，为物流管理系统提供自由路径的编程依据，使之能根据被物流产品的任意起点和终点将该路径上的各个坐标点编辑串联起来，成为一条专用的程序通道，并随着被物流产品物流的脚步将串联的坐标点从后向前依次减除。

所述无纠缠功能是指每条通道的唯一性功能和多条通道同步物流时的独立性保持功能，所有功能均是通过减法的编辑模式来自然实现。

本发明的优点在于：

被物流的所有产品都可以在没有特定身份标注和没有任何特定物流路线干预的前提下，实现多款产品自由的朝着自己的目标同时有序的进行自动物流。

将本申请的静态智能物流系统布设于车间内上、下工序之间，被物流产品即可沿着该算法程序编辑的物流路径进行转移，所有物流设施均原地不动。同时，产品沿着该算法程序编辑的物流路径进行转移的过程也是产品自身信息的移动过程，从而实现了整个生产加工过程都不需要人工参与产品信息的登记和统计工作，同时产品的数据又与产品的位置捆绑，自动及时地反馈到控制平台，实现全自动化的生产组织。

需要说明的是，在本发明中， 所述“开放式”是指整个物流系统的所有在列物流部对所有工位的所有产品100%开绿灯，都可以随意利用；“静态”是指在整个物流过程中没有任何物流设施在车间内移动，只有需要被物流的产品在物流系统上移动；“无纠缠”是指所有被物流的产品都不需要外加任何限制手段，任由被物流的产品执行自己的运行计划进行物流，且在任务完成后，在物流系统上不留任何痕迹，只在生产管理系统MES系统中体现产品的信息位置外，物流系统中该物流过程一切归零；“自我编程”是指所有产品在需要物流的时候，都能调动物流系统在起点和自己需要到达的目的地之间编辑一条临时通道路径，并保证该产品在物流过程中不会出现错误，包括走完之后路径随即消零的程序控制方法；“减位算法”是通过对规划的路线采取走一步消一步的方法来保持自己的路线始终不被改变的方法，而且还可以与其他产品的物流路径不会相互干扰。

附图说明

图1是本发明静态智能物流系统中一个物流单元的结构图。

图2是本发明纵向模式的静态智能物流系统示意图。

图3是图1中多功能转向输送平台的结构图。

图4是本发明横向模式的静态智能物流系统示意图。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行更加清楚、完整地描述，以便于本领域技术人员的理解。

在胶印瓦楞包装企业的管理中，当运营中心接到量产或备产任务时，会在ERP系统（企业运营管理系统）中将备产或量产任务进行登记和备案，将产品的名称、规格、配材、工艺指标、质量标准、批量数量、交货时间等进行登记并保存。在确认无误后会下发到生产中心的MES系统上。新产品信息首次生产可由运营部门负责录入，再产信息由运营系统直接下达生产任务，智能工厂中也可以由客户直接下达生产数量和技术资料直接录入ERP的运营管理系统中下发生产任务。

在确认产品信息无误后，ERP系统会把待产指令发送到生产中心MES系统（生产管理系统）上，当然，该指令包含了该批产品的全部身份信息。

MES系统在接到待产指令后，会根据该产品的各项技术指标的生产需求，对应生产系统的设备指标和性能，结合生产状态分析，进行排产，将生产任务按工艺步骤直接分配到各工序以及对应的合适机台，如此也就同时将产品的身份信息同步带到了各工序和对应的机台上。

在各机台的生产管理系统中，开始生产时首先会进入MES系统的执行程序，此时生产管理系统会将该产品的生产指令进行运行。跟据生产线上的在产进度，指令对应的各机台何时开始结束上一单生产，何时启动下一单生产。按照工艺顺序安排各工序的启动时间和结束时间。并将每台设备的加工量都明确了，按照质量标准，每台设备的半成品上机数量和完成数量都有指标的。同时，各机台也会对上机量、出纸量都有自动记录；进去的是何种产品，出来的是何种产品也都有自动管控；只要没有进行新产品切换，该产品指令没有完结，所出来的产品的身份就不会发生变化。

本发明算法的独立性是基于建立在静态智能物流系统中的若干物流部：包括若干出料缓存辊道部、多功能转向输送平台部、过桥辊道部、储存辊道部、进料缓存辊道部构成的硬件物流体系，在各物流部中均设置有独立的通信控制信道和感应联动装置，通信控制信道和感应联动装置共同形成一个网络，按照自我编程的算法控制其运行：

当上道工序机台的收纸台收纸高度达到设定高度后，收纸台便会将该件产品送出收纸台。机台的收纸台在将产品送出的同时，向物流管理系统发出出货转移请求，并同步将需要转移的产品信息一并发送到物流管理系统上。与此同时，物流管理系统跟据该产品的信息对应MES系统的安排，确定好该产品需要存储的位置。随即，在机台出纸台的出纸缓存辊道和存储位置的辊道之间将该路径上的所有出纸缓存辊道部、过桥辊道部、多功能转向输送平台部和储存辊道部串联起来，建立起一条专用的临时物流通道，出纸缓存辊道上的产品便开始沿着该临时通道物流转移到储存区的储存辊道上；

当MES系统发现下工序机台已完成上一款产品，需要加工下一款产品时，在确认该机台已经做好准备工作，便通知物流管理系统进行该款产品的输送。物流管理系统跟据MES系统指令的产品信息，在该产品所在的储存辊道和该机台的进纸缓冲辊道之间将该路径上的所有出纸缓存辊道部、过桥辊道部、多功能转向输送平台部和储存辊道部串联起来，建立起一条临时物流通道，目的产品便会立即沿着该通道自动物流到该机台的进纸缓冲辊道上待机；

上、下工序无论进纸还是出纸，都需要经过一个共用通道，该共用通道上会根据该工序设置的机台数量同步设置有配套组数的转向平台和过桥辊道。

在本发明中，每个工序的加工过程和暂存资料都是实时存入MES系统管理中心的，无论是产品从机台的出纸缓存区向工序暂存区转移，还是从工序暂存区向下一道工序机台的进纸区转移，该系统都会自己对需要移动的产品规划一通临时的物流通道。每台加工设备需要提取加工材料（半成品产品）时，在该批产品加工启动前都会向物流管理系统发出请求，物流管理系统会通知该批产品所在的区域存储的辊道进行应答：

本发明的算法按照减位法的编程方式，根据待流转产品的物流通道，将起点到终点间的所有物流部串联为一条专用的临时物流通道，使待流转产品沿着该临时物流通道运行时，每到达一个物流部，同时启动下一物流部，在通过该物流部时，则该物流部即从该临时物流通道中被释放掉，物流路线的距离在不断缩短，直至临时物流通道中的全部物流部被释放后，该临时物流通道自然灭失，即该程序的所有物流部被全部减完，任务完成。由于该条通道始终在不断地变化中保持着自己的特征，所以，该条通道永远不会受到其他通道的干扰。如果多个机台同时出现产品跨单元区物流时，就有可能出现多条临时物流通道需要交叉，会出现多个产品同时到达交叉点（共用物流部处），此时，被物流的产品在经过该处时，系统会采用先来后到的顺序进行排序和控制，按照先到的先走，后到的要等待前面的产品腾出该物流部后再继续进行物流，保证每条物流路线不会发生意外改变。

下面以一个印刷车间为例对本发明的算法进行详细说明。

为降低制造成本，该静态智能物流系统中的所有物流部均可以设计为模块结构，根据实际面积和车间工位的具体排布，先将所用的物流部对接成独立的物流单元，本发明拼接完成的物流单元结构如图1所示；然后将结构相同的多个物流单元按照纵向物流模式进行组合（采用过桥辊道进行联结），即形成布设在印刷车间上、下工序之间的静态智能物流系统，其结构如图2所示，与上工序各工位相对应的出纸缓存辊道分别标记为Hi，i=1,2,3，……，n（本申请中的n=5），与下工序各工位相对应的进纸缓存辊道分别标记为Xi，i=1,2,3，……，n（本申请中的n=5）；

单个物流单元的结构见图1，以排布在最左侧的物流单元为例进行具体说明，包括：

出纸缓存辊道H1，上工序多功能转向输送平台（包括与出纸缓存辊道H1直线连接的主转向平台H1.z1，以及分别设置在主转向平台两侧的左转向平台H1.z2和右转向平台H1.z3），上工序左侧过桥辊道H1.gq1和上工序右侧过桥辊道H1.gq2；

产品存储区内的三条储存辊道（与主转向平台H1.z1直线连接的主存储辊道H1.cz1，与左转向平台H1.z2直线连接的左辅助存储辊道H1.cz2，与右转向平台H1.z3直线连接的右辅助存储辊道H1.cz3）；

进纸缓存辊道X1，下工序多功能转向输送平台（与进纸缓存辊道X1直线连接的主转向平台X1.z1，以及分别设置在主转向平台两侧的左转向平台X1.z2，右转向平台X1.z3），下工序左侧过桥辊道X1.gq1和上工序右侧过桥辊道X1.gq2；

上工序左转向平台H1.z2，左侧过桥辊道H1.gq1，主转向平台H1.z1，右侧过桥辊道H1.gq2，右转向平台H1.z3依次联结，形成出纸共用通道；

下工序的左转向平台X1.z2，左侧过桥辊道X1.gq1，主转向平台X1.z1，右转向平台X1.z3，右侧过桥辊道X1.gq2依次联结，形成进纸共用通道；

相邻两物流单元的出纸共用通道之间通过过桥辊道GH相连通，进纸共用通道之间通过过桥辊道GX相连通，构成整个静态智能物流系统的出纸共用通道CZTD和进纸共用通道JZTD。

需要说明的是，本申请中所用的上、下工序多功能转向输送平台结构相同，如图3所示，由升降式纵向输送模块和固定结构的横向输送模块组合而成，纵向输送模块的输送带z和横向输送模块的输送辊道h呈间隔嵌入式布置，在纵向输送模块下方设置有升降机构，该升降机构可使纵向输送模块进行整体升降；物流过程中，产品需要直行时，纵向输送模块升起，被物流产品沿纵向输送模块的输送带z直行，如果被物流产品需要左转或右转，则将纵向输送模块下落，使纵向输送模块的输送带z低于横向输送模块的输送辊道h，在动力源作用下，输送辊道h将被物流产品向左（或右）转送出去，满足了纸板类产品裸体物流（不使用托盘，产品直接放置在物流通道上进行输送）的需要。如果被物流的不是纸板类产品（如本申请产品纸堆），且不易损坏，常规的转向平台已足以满足使用要求。

本申请物流单元的三条储存辊道均有五节（根据实际需要可以增加或减少）短辊道对接而成。

在各物流单元的每个辊道、每个转向输送平台及每个过桥辊道等位置处均设置有独立的通信控制信道和感应联动装置，通信控制信道和感应联动装置共同形成一个网络，按照自我编程的算法控制其运行：

1、从上工序机台出来的纸堆Z1移动到接近出纸缓存辊道H1的末端时，出纸缓存辊道H1便立即和主存储辊道H1.cz1建立临时通道，将出纸缓存辊道H1、主转向平台H1.z1和主存储辊道H1.cz1串联起来；

2、当纸堆Z1到达出纸缓存辊道H1的末端时，主转向平台H1.z1的纵向输送带z启动，将纸堆Z1接过来；

3、当纸堆Z1到达主转向平台H1.z1的中间位置时，产品存储区内的主存储辊道H1.cz1立即启动，和主转向平台H1.z1的纵向输送带z一起同步将纸堆Z1接过来并向后送出去；出纸缓存辊道H1和主转向平台H1.z1（纵向输送带z）的执勤信息关闭；

4、当纸堆Z1到达主存储辊道H1.cz1的最后一节辊道上时停下暂存；

5、当后面继续有纸堆到达时，便会连同前面的纸堆一起向后移动，直到本节辊道放满，再到的纸堆将停放到前一节辊道上；

6、当主存储辊道H1.cz1被放满后，再有纸堆Z1需要向产品存储区内物流时，出纸缓存辊道H1便会和左辅助存储辊道H1.cz2建立物流通道，此时，出纸缓存辊道H1、主转向平台H1.z1的纵向输送带z、主转向平台H1.z1的横向输送辊h、左侧过桥辊道H1.gq1、左转向平台H1.z2的横向输送辊h，左转向平台H1.z2的纵向输送带z，和左辅助存储辊道H1.cz2顺序串联起来，纸堆Z1便开始一步一步的物流；

7、当纸堆Z1到达出纸缓存辊道H1的末端时，主转向平台H1.z1的纵向输送带z启动，将纸堆Z1物流到主转向平台H1.z1的中心位置停下，出纸缓存辊道H1的执勤信息关闭；主转向平台H1.z1的纵向输送带z下落，纸堆Z1被放到横向输送辊道h上，横向输送辊道h和左侧过桥辊道H1.gq1同步工作，将纸堆Z1物流到左侧过桥辊道H1.gq1上，主转向平台横向输送辊道h的执勤信息关闭，左转向平台H1.z2的横向输送辊道h启动，将纸堆Z1物流到左转向平台H1.z2的中心位置停下，左转向平台H1.z2的纵向输送带z升起，将纸堆Z1顶起，左转向平台H1.z2横向输送辊道组h的执勤信息关闭，左转向平台H1.z2的纵向输送带z和左辅助存储辊道H1.cz2同步启动，将纸堆Z1物流到左辅助存储辊道H1.cz2上，左转向平台H1.z2纵向输送带z的执勤信息关闭，纸堆Z1继续向下运动到左辅助存储辊道H1.cz2的最后一节上，左辅助存储辊道H1.cz2的执勤信息关闭，该临时通道任务完成，所有物流单元均恢复到待命状态；

8、当左辅助存储辊道H1.cz2放满后，继续物流的纸堆Z1的物流通道被镜像到右边，被送至右边的右辅助存储辊道H1.cz3上，依序完成所需要的物流。

依照上述物流方式，每一个工序的每一个机台的工位都可以按此方式、按此顺序复制执行，而且可以同步进行各自的物流任务，互不干扰。

当需要跨单元执行物流任务时，起点和终点之间所有关联的物流单元之间的执勤点全部串联起来建立一条临时通道，同步执勤待命，产品每向前走一步，走过的执勤点立即关闭执勤信息，在腾出单元执勤点的信息的同时，还对定义和保持该通道的独立性进行固定。

下工序提取纸堆Z1的控制流程和上工序送出纸堆Z1的流程相同，此处不再赘述。

产品存储区内的三条储存辊道（主存储辊道H1.cz1，左辅助存储辊道H1.cz2，右辅助存储辊道H1.cz3）的末端均设有终点感应探头，在上工序暂存产品时，用于限制产品流动出储存辊道；当下工序发出提取产品的信息时，自动解除该限制。

如果将多个物流单元按照横向物流模式进行组合，静态智能物流系统的结构如图4所示，对比纵向物流模式，只是将上、下工序之间的产品存储区分解成了两个存储区，这样一来，就会多出两条共用通道和一条转场通道ZC.GD，上工序的送出物流和下工序的提取物流模式即和纵向物流模式一样，因此建立临时通道的编程方式和通过减位方法来固定临时通道的方式是没有变化的。