一种制衣车间数字化集成系统

技术领域

本发明属于生产流水线系统领域，更具体地说，涉及一种制衣车间数字化集成系统。

背景技术

服装、家纺、毛绒玩具、鞋、帽、箱包等行业都有缝制流水线，其流水线是在进行了细分之后的多工序流水化连续作业生产线，由于作业分工，每道工序都由专门的工位、专门的人完成，而每个工位上只需要设定一种参数即可，例如压脚参数、针参数、线参数等，避免了反复调整参数带来的时间上的浪费，简化了作业难度，提高了工作效率。

然而，经过了这样的作业细分化之后，由于各个工序的操作难度不同，员工对于各个工序的加工速度也不相同，例如瓶颈工序的操作难度大，作业时间长，这将导致各个工序之间很难实现供应平衡，闲忙不均，出现瓶颈的现象；两个工序人数相同的情况下，当在先的工序难度大于在后的工序时，就会导致在先的工序处理物料慢，以使在后的工序没有足够的物料处理，在后的工序的工位闲置，带来了劳动力资源和时间上的浪费；而在先的工序难度小于在后的工序时，就会导致在先的工序处理物料快，以使在后的工序需要处理过多的物料，大量物料在在后的工序上堆叠，处理效率低下；

因此往往两个工序人数是不相同的，这种情况下目前主要还是靠人工进行估算、拼凑，以使在先的工序和在后的工序间尽量实现供应平衡，但是这种方法既费时间又很难做到相对最优，往往导致流水线不均衡，生产设备和劳动力得不到充分的利用，且同一个工序区域内员工的加工速度也并不相同，目前的计算方法并不会根据劳动力的实际情况进行估算，没有考虑到不同劳动力之间的工作效率的差异性，仍然存在一定的局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种制衣车间数字化集成系统，它可以实现令在先的工序和在后的工序间实现供应平衡，以使在后的工序能够消化在先的工序所加工完的物料，避免了生产设备和劳动力的闲置和浪费。

本发明的一种制衣车间数字化集成系统，包括运输流水线和管理规划模块；

运输流水线上至少存在工序区域A和工序区域B，工序区域A所加工的工序为工序区域B所加工的工序的在后工序，工序区域A与工序区域B之间通过运输流水线实现物料的运输；工序区域内设置有多个加工工位，每个加工工位用于一个员工对物料的加工作业；

管理规划模块根据当前处理的制衣订单和下一个处理的制衣订单，对工序区域A和工序区域B内的员工进行分配，以规划每个工序区域内技能生疏的员工和技能熟练的员工的比例，以使工序区域B内的供应量始终满足工序区域A内的加工量。

作为本发明的进一步改进，每个工序区域内技能生疏的员工和技能熟练的员工的比例规划满足下列条件：

Q1:令工序区域B向工序区域A的最初供应速度=相同时间内工序区域A所能达到的最初加工速度*（1+a%），即V

Q2:令工序区域B向工序区域A的最初供应速度=相同时间内工序区域A所能达到的最后加工速度，即V

Q3:令工序区域B向工序区域A的最后供应速度=相同时间内工序区域A所能达到的最后加工速度*（1+b%），即V

Q4:工序区域A内工位数、工序区域B内工位数、技能生疏或技能熟练的员工关于对应工序的平均加工速度均已知。

作为本发明的进一步改进，管理规划模块对工序区域A和工序区域B内的员工进行分配的步骤包括：

S1：从等待队列中获取制衣订单，所述制衣订单为两个，作为当前处理的制衣订单和下一个处理的制衣订单；得到其中两道工序有先后属性的制衣工序，令在先加工的工序在工序区域B内被加工，令在后加工的工序在工序区域A内被加工；

S2：管理规划模块根据当前处理的制衣订单，对工序区域A和工序区域B内的员工进行分配，以规划每个工序区域内技能生疏的员工和技能熟练的员工的比例；

S3：针对当前处理的制衣订单，工序区域B内安排员工进行先行加工，以为工序区域A提供物料；

S4：当工序区域A内的每个工位对应的存储轨道内运输有两个固定有待加工的物料的挂架时，工序区域A内的员工进行对应工序的物料的加工。

作为本发明的进一步改进，当当前处理的制衣订单和下一个处理的制衣订单为不同的订单时，步骤S2还包括管理规划模块根据下一个处理的制衣订单对工序区域A、工序区域B进行员工的预分配，以得到处理下一个处理的制衣订单时，工序区域A和工序区域B内技能生疏的员工和技能熟练的员工的比例；

根据下一个处理的制衣订单中，工序区域A、工序区域B内员工的预分配信息，得到工序区域B内员工加工的平均速度与时间之间的关系，令工序区域B内员工（t2-t1）的时间内所加工的量尽可能靠近2F

作为本发明的进一步改进，当当前处理的制衣订单和下一个处理的制衣订单为相同的订单时，步骤S2还包括：当工序区域B完成对当前处理的制衣订单的加工后，工序区域B可以直接进入对下一个处理的制衣订单的加工，令工序区域A内完成制衣订单规定的加工量的情况下，工序区域B内多余加工的供应量尽可能与靠近2F

作为本发明的进一步改进，管理规划模块对工序区域A和工序区域B内的规划还包括：

加工过程中，获取下一个处理的制衣订单的信息，当当前处理的制衣订单和下一个处理的制衣订单为不同的订单时，当工序区域B完成当前制衣订单所规定的量时，工序区域A还在加工中；根据步骤S2中得到的预分配结果先安排工序区域B内的员工，并在工序区域A还在进行当前处理的制衣订单的加工时，工序区域B完成下一个处理的制衣订单中对工序区域A的部分供应量的加工；以使后续制衣订单的加工都尽可能避免步骤S3的情况带来的工位空闲；

当工序区域B内加工量达到2F

作为本发明的进一步改进，管理规划模块对工序区域A和工序区域B内的规划还包括：

加工过程中，获取下一个处理的制衣订单的信息，当当前处理的制衣订单和下一个处理的制衣订单为相同的订单时，当工序区域B完成当前制衣订单所规定的量时，工序区域A还在加工中；工序区域B内员工继续进行加工，以使工序区域A关于当前处理的制衣订单的加工完成时，工序区域B内加工量达到2F

作为本发明的进一步改进，运输流水线内设置有轨道；轨道呈环状分布于制衣车间内，沿着环形主动方向在环形轨道的两侧分布加工工位；轨道上滑动连接有挂架，以使待加工的物料可以通过挂架挂接在轨道上并沿着轨道运动，以使待加工的物料依次经过轨道路径上的各工位；挂架在轨道上的运动速度可调；

管理规划模块根据不同员工自身的加工速度控制挂架移速的步骤包括：

Z1：管理规划模块获取每个工序区域内每个工位上员工的加工速度，从而得到每个工位上员工加工一份物料的时间；

Z2：管理规划模块计算每个工位上员工加工完正在加工的物料和工位上存储的物料的时间并实时进行排序，时间越短的，排名越靠前；

Z3：管理规划模块获取距离最近的挂架与排名最前的工位之间的距离，计算所述挂架以当前速度是否能够在员工加工完成前进入对应的工位，以对对应工位的储存轨道完成补充；

Z4：若可以，挂架保持当前速度；若不可以，管理规划模块控制挂架加速。

作为本发明的进一步改进，挂架内部设置有芯片，芯片内记录有挂架当前夹持的物料信息，所述物料信息可以通过人工输入；挂架包括挂架主体、挂架拉杆、电机轮；电机轮与轨道配合连接，以使电机轮可沿轨道滑动；电机轮连接有变频器，变频器与管理规划模块电性连接，以使管理规划模块通过变频器控制电机轮在轨道上的运动速度；电机轮上设置有电机定子，所述电机定子与挂架拉杆的一端固定连接；挂架拉杆的另一端与挂架主体固定连接；挂架主体用于固定物料，以使物料随挂架主体同步运动。

作为本发明的进一步改进，每个加工工位上设置有信息屏，信息屏用于显示对应工位上需要处理的物料的信息；信息屏还具有检测并显示员工所加工的物料的件数的能力，信息屏根据员工加工两件物料之间的时间间隔实时计算员工加工一件物料所耗费的时间。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

在管理规划模块的规划下，得到每个工序区域内技能生疏的员工和技能熟练的员工的比例，管理规划模块的规划参照每个员工的加工速度，并考虑到其从技能生疏到技能熟练的转换，以使在先的工序和在后的工序间始终实现供应平衡，实现了按照制衣订单定量生产，避免了原材料的浪费和堆积冗余；

由于工序区域B内的供应速度始终大于或等于工序区域A内的加工速度，相同时间内工序区域B内所加工完成的物料始终大于工序区域A的加工量，以使工序区域B对于工序区域A的供料始终是充足的；且同时考虑到工序区域A和工序区域B内员工技能熟练度的增长情况，避免了工序区域A内员工熟练度高、工序区域B内员工熟练度低，而导致的工序区域B内的供应量无法跟上工序区域A内的加工量的情况发生，避免了工位的闲置，提高了加工效率和工位的利用率；

针对当前处理的制衣订单，工序区域B内安排员工进行先行加工，以为工序区域A提供物料；避免工序区域A和工序区域B同时开始加工情况下，工序区域A内一开始没有物料而导致劳动力和工位同时闲置的情况发生；

当工序区域A内的每个工位对应的存储轨道内运输有两个固定有待加工的物料的挂架时，工序区域A内的员工进行对应工序的物料的加工；而工序区域B内安排员工进行先行加工的时间段内，工序区域A内的员工可以在对应工位完成尚未完成的加工工作，一方面使得工序区域A和工序区域B内的员工开始工作的时间不必相同，减少了对工序区域A和工序区域B内的员工完成上一个工作的时间限制，另一方面提高了工位上劳动力的利用率；

管理规划模块根据当前处理的制衣订单和下一个处理的制衣订单，对当前处理的制衣订单中工序区域A和工序区域B的比例进行再一次限定，以使工序区域B内可多余加工的量尽可能靠近2F

由于每个工位的员工自身的加工速度不同，而来自上一工序的供应量是一定的，因此管理规划模块实时监测工序区域A和工序区域B内各工位上的员工的加工速度，以控制挂架速度与各个工位上员工的加工速度相匹配，以保证每个员工均能分配到物料；避免对每个员工定量分配而导致加工速度快的员工无事可做、加工速度慢的员工工位上物料堆积的情况发生，同时每个员工工位上均只储存一至二件物料，有利于激发员工的积极性。

附图说明

图1为本发明的流水线分布示意图；

图2为本发明的工位的结构和运输路线示意图；

图3为本发明的运输装置的结构示意图；

图4为本发明的运输装置的结构示意图；

图5为本发明工序区域A和工序区域B的工作状态图；

图6为本发明工序区域A和工序区域B的工作状态图；

图7为本发明的管理规划模块工作流程示意图；

图8为本发明的管理规划模块工作原理图；

图9为本发明的管理规划模块的部分工作流程示意图。

图中标号说明：

11挂架主体、12挂架拉杆、2电机轮、3轨道、4电源线、41导电条、5绝缘嵌条。

具体实施方式

具体实施例一：一种制衣车间数字化集成系统，包括运输流水线、终端显示屏、管理规划模块。

运输流水线的一端固定设置有用于投放待加工的物料（例如衣料裁片）的工位，作为运输流水线的起始端；运输流水线的结束端固定设置有用于检测加工完成的物料是否合格的工位，所述工位筛选出符合要求的物料并作为成品或半成品输出，并筛去不符合要求的物料，以确保产品的良品率；

然而，待加工的物料的处理加工往往需要经过多道加工工序，每道加工工序对设备的参数要求均不相同，所述参数包括压脚参数、针参数、线参数等；由于对设备的参数调节会耗费时间，频繁地调节设备的参数会带来加工效率的下降，因此将运输流水线分成多个工序区域，每个工序区域负责同一道加工工序的进行，此时每个工序区域内的设备的参数是不会轻易改变的，避免了参数调节带来的不必要的时间上的浪费；

如图1所示，运输流水线上至少存在工序区域A和工序区域B，工序区域A和工序区域B分别负责两道不同的加工工序的加工，且令工序区域A所加工的工序为工序区域B所加工的工序的在后工序，即经过工序区域B内加工后的物料会进入工序区域A被加工。

运输流水线内设置有轨道3；轨道3呈环状分布于制衣车间内，沿着环形主动方向在环形轨道3的两侧分布有加工工位；

轨道3上滑动连接有挂架，以使待加工的物料可以通过挂架挂接在轨道3上并沿着轨道3运动，以使待加工的物料依次经过轨道3路径上的各工位，达到对应加工工位时，从轨道3进入加工工位进行加工；加工好的物料也能够从工位再次挂接入轨道3，以沿着轨道3进入到下一个工位；

每个加工工位用于一个员工对物料的加工作业；每个加工工位上设置有存储轨道，存储轨道用于暂时储存从轨道3上进入对应工位的挂架及物料；如图2所示，所述存储轨道与轨道3连接，以使轨道3上的挂架可以保持在轨道3上运行，也可以从轨道3进入存储轨道，以进入对应的工位被加工；

每个加工工位上设置有信息屏，信息屏用于显示对应工位上需要处理的物料的信息（例如颜色、尺码、工序描述等）；信息屏还具有检测并显示员工所加工的物料的件数的能力，信息屏根据员工加工两件物料之间的时间间隔实时计算员工加工一件物料所耗费的时间。

挂架内部设置有芯片，芯片内记录有挂架当前夹持的物料信息，所述物料信息可以通过人工输入；挂架包括挂架主体11、挂架拉杆12、电机轮2；

电机轮2与轨道3配合连接，以使电机轮2沿轨道3滑动；电机轮2上设置有电机定子，所述电机定子与挂架拉杆12的一端固定连接，以使挂架拉杆12与电机轮2同步滑动；

挂架拉杆12的另一端与挂架主体11固定连接，以使挂架主体11与挂架拉杆12同步滑动；挂架主体11用于固定物料，以使物料随挂架主体11同步运动。

轨道3内开设有轨道槽，所述轨道槽内设置有绝缘嵌条5；绝缘嵌条5的底端设置有电源线4，电源线4通过导电条41与电机轮2连接；

电源线4包括正、负极电源线，导电条41包括正、负极导电条；正极电源线与正极导电条连接，负极电源线与负极导电条连接，正、负极的导电条分别与电机轮2上设有的正电极环、负电极环相抵；以使正、负极的导电条供电时，正电极环、负电极环得电，驱使电机轮2在轨道3上带动挂架主体11在轨道3上滑动；

需要说明的是，电机轮2还连接有变频器，以使变频器工作以控制电机轮2在轨道3上的滑动速度。

终端显示屏用于显示运输流水线上各个工序区域和工位的工作状态，由于终端显示屏的工作原理和工作方法属于现有技术，因此在本申请中不加以赘述。

管理规划模块分别与每个工位上的信息屏电性连接，以使管理规划模块实时获取信息屏内信息；管理规划模块与挂架内的芯片电性连接，管理规划模块根据所述芯片内的信息控制挂架的运行路线；管理规划模块还与变频器电性连接，以使管理规划模块通过变频器控制电机轮2的运动，以控制挂架在轨道3上的滑动速度。

管理规划模块的工作方法包括以下步骤：

S1：从等待队列中获取制衣订单，所述制衣订单为两个，作为当前处理的制衣订单和下一个处理的制衣订单；所述制衣订单内包含有：结构信息、工艺信息、面料信息、纹样信息，根据所述工艺信息为当前处理的制衣订单生成制衣工序；得到其中两道工序有先后属性的制衣工序，令在先加工的工序在工序区域B内被加工，令在后加工的工序在工序区域A内被加工。

S2：一般情况下，工序区域A和工序区域B内的工位数量不相同，且避免工位被闲置，每个工位内均安排有一位员工进行加工步骤；

令工序区域A内工位数为F

令工序区域B内工位数为F

则工序区域B向工序区域A的最初供应速度：V

随着技能生疏的员工逐渐成为技能熟练的员工，工序区域B向工序区域A的最后供应速度：V

而相同时间内工序区域A所能达到的最初加工速度：V

随着技能生疏的员工逐渐成为技能熟练的员工，相同时间内工序区域A所能达到的最后加工速度：V

则工序区域A和工序区域B内的员工的分布满足下列条件：

令工序区域B向工序区域A的最初供应速度=相同时间内工序区域A所能达到的最初加工速度*（1+a%），即V

令工序区域B向工序区域A的最初供应速度=相同时间内工序区域A所能达到的最后加工速度，即V

令工序区域B向工序区域A的最后供应速度=相同时间内工序区域A所能达到的最后加工速度*（1+b%），即V

由于工序区域B内的供应速度始终大于或等于工序区域A内的加工速度，相同时间内工序区域B内所加工完成的物料始终大于工序区域A的加工量，以使工序区域B对于工序区域A的供料始终是充足的；且同时考虑到工序区域A和工序区域B内员工技能熟练度的增长情况，避免了工序区域A内员工熟练度高、工序区域B内员工熟练度低，而导致的工序区域B内的供应量无法跟上工序区域A内的加工量的情况发生，避免了工位的闲置，提高了加工效率和工位的利用率。

需要说明的是，为了提高当前处理的制衣订单和下一个处理的制衣订单之间衔接转换的流畅度，工序区域A和工序区域B内的员工的分布还需满足下列条件：

（1）当当前处理的制衣订单和下一个处理的制衣订单为不同的订单时，需要进行的工序也不相同，而由于员工关于不同工序的熟练度也不同，因此进行步骤S2，根据下一个处理的制衣订单的信息对工序区域A、工序区域B内进行员工的预分配，以使工序区域A和工序区域B内技能生疏的员工和技能熟练的员工的比例符合要求；

具体地，在当前处理的制衣订单中，由于工序区域B内的供应速度始终大于或等于工序区域A内的加工速度，因此工序区域B会先于工序区域A完成制衣订单所规定的量；如图5所示，在工序区域A内完成制衣订单规定的加工量的情况下，工序区域B达到规定量够仍然进行加工工作；

规划管理模块根据工序区域A和工序区域B内员工比例及其加工速度，得到工序区域A和工序区域B内平均加工速度与时间变化关系，如图5所示；图5中的斜线部分面积表示加工t1时间下，工序区域B内多余加工的供应量；图5中格线部分面积表示，工序区域A从t1时刻开始到结束（即t2时刻）的加工量；令斜线部分面积=格线部分面积，即可得到工序区域B加工完成的时间点t1；

此时工序区域B可以先于工序区域A对下一个处理的制衣订单加工（t2-t1）的时间；

根据下一个处理的制衣订单中，工序区域A、工序区域B内员工的预分配信息，得到工序区域B内员工加工的平均速度与时间之间的关系，以得到工序区域B内员工（t2-t1）的时间内所加工的量，令工序区域B内员工（t2-t1）的时间内所加工的量尽可能靠近2F

（2）当当前处理的制衣订单和下一个处理的制衣订单为相同的订单时，需要进行的工序均相同，因此可以直接进入对下一个处理的制衣订单的加工；规划管理模块根据工序区域A和工序区域B内员工比例及其加工速度，得到工序区域A和工序区域B内平均加工速度与时间变化关系，如图6所示，图6中的斜线部分面积表示在工序区域A内完成制衣订单规定的加工量的情况下，工序区域B内多余加工的供应量；此时令图6中的斜线部分面积表示的量尽可能与靠近2F

S3：针对当前处理的制衣订单，工序区域B内安排员工进行先行加工，以为工序区域A提供物料；避免工序区域A和工序区域B同时开始加工情况下，工序区域A内一开始没有物料而导致劳动力和工位同时闲置的情况发生。

S4：当工序区域A内的每个工位对应的存储轨道内运输有两个固定有待加工的物料的挂架时，工序区域A内的员工进行对应工序的物料的加工；而工序区域B内安排员工进行先行加工的时间段内，工序区域A内的员工可以在对应工位完成尚未完成的加工工作，一方面使得工序区域A和工序区域B内的员工开始工作的时间不必相同，减少了对工序区域A和工序区域B内的员工完成上一个工作的时间限制，另一方面提高了工位了劳动力的利用率。

S5：加工过程中，获取下一个处理的制衣订单的信息，当当前处理的制衣订单和下一个处理的制衣订单为不同的订单时，进行S6；当当前处理的制衣订单和下一个处理的制衣订单为相同的订单时，进行S8。

S6：当工序区域B完成当前制衣订单所规定的量时，工序区域A还在加工中；根据步骤S2中得到的预分配结果先安排工序区域B内的员工，并在工序区域A还在进行上一个制衣订单的加工时，工序区域B完成部分供应量的加工；以使后续制衣订单的加工都尽可能避免步骤S3的情况带来的工位空闲，提高了加工效率；进行S7。

S7：当工序区域B内加工量达到2F

S8：当工序区域B完成当前制衣订单所规定的量时，工序区域A还在加工中；工序区域B内员工继续进行加工，以使工序区域A关于当前处理的制衣订单的加工完成时，工序区域B内加工量达到2F

需要说明的是，工序区域A和工序区域B加工过程中，由于每个工位的员工自身的加工速度不同，而来自上一工序的供应量是一定的，因此实时监测工序区域A和工序区域B内各工位上的员工的加工速度，

以工序区域A为例，具体地，包括以下步骤：

Z1：管理规划模块获取每个工位上的信息屏内的数据，以记录工序区域A内每个工位上员工的加工速度，从而得到每个工位上员工加工一份物料的时间。

Z2：管理规划模块计算每个工位上员工加工完正在加工的物料和储存轨道上物料的时间并实时进行排序，时间越短的，排名越靠前。

Z3：管理规划模块获取距离最近的挂架与排名最前的工位之间的距离，计算所述挂架以当前速度是否能够在加工完成前进入对应的工位，以对对应工位的储存轨道完成补充。

Z4：若可以，挂架保持当前速度；若不可以，管理规划模块控制变频器工作，以控制挂架加速。