一种柔性制造生产线多维指标体系可靠性评价方法和系统与流程

本发明涉及柔性制造，更具体的说是涉及一种柔性制造生产线多维指标体系可靠性评价方法和系统。

背景技术：

1、柔性制造系统(flexible manufacturing system，简称fms)是一种先进的生产系统，集成了计算机技术、自动化技术和信息技术，能够根据生产需求的变化，快速调整生产线的布局和工艺流程，以适应不同产品的生产。柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和数台数控设备组成的，能适应加工对象变换的智能自动化机电制造系统。柔性制造系统广泛应用于汽车、电子、航空航天、医疗器械等制造业领域。

2、航空航天复杂构件的制造质量与效率直接决定装备性能和规模化列装，现有的制造模式呈多品种、变批量、长流程等特点，为快速适应多品种变批量生产需求，基于现代工业互联网出现了面向制造业的柔性敏捷制造新模式，新模式下的柔性生产线具备可重构性、可扩展性以及智能决策能力，会根据产品需要进行生产计划变更、设备布局、工艺流程、资源调配、物流优化等及时响应与调整，涉及各方面资源计划等的动态变化，因此，对柔性生产线的可靠性提出了更高的要求。

3、现有的可靠性评价研究对象主要以设备为主，且聚焦研发设计阶段。对于产线及车间可靠性影响因素考虑不全面，且生产制造模式不同，导致方法有局限性。对新一代信息技术应用带来的影响，未进行系统性思考，并存在着：多产品共线生产、工艺动态多变且繁杂、成组集约化生产工艺、资源配置机理复杂、生产过程扰动多、分层跨域协同作业、系统集成度、可靠性要求高等多种问题，现有技术无法实现对柔性产线运行过程的系统进行可靠性评价，无法解决上述各类问题引起的柔性生产线异常状态快速响应、产线资源协同响应、系统故障快速定位、多工艺工序协同管控、系统重构可靠性评价等柔性生产线的关键核心要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于工业互联网新模式下的柔性制造生产线多维指标体系可靠性评价方法和系统，面向柔性制造生产线的可靠性评价问题，有效识别柔性制造生产流程的脆弱性，并采取相应措施提高系统运行的协同性、稳定性和可靠性。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种柔性制造生产线多维指标体系可靠性评价方法，包括以下步骤：

4、基于triz理论(theory ofinventive problem solving，发明问题解决理论)分析柔性制造多级系统的构成、系统功能以及资源映射，对柔性制造多级系统中各子系统之间具有可靠性影响的关联关系进行解耦分析；

5、基于柔性制造多级系统，从生产、工艺、资源、质量、环境、网络以及柔性重构七个维度经验抽象，确定柔性制造生产线的多维度可靠性评价指标；

6、以多维度可靠性评价指标为可靠性评价目标，确定相应的可靠性性能指标，并收集与可靠性性能指标相关的数据；

7、基于多维度可靠性评价指标，建立基于可靠性多维模糊综合评价的柔性制造系统可靠性表征评价模型；

8、获取柔性制造多级系统中各个维度内部的可靠性性能以及不同维度可靠性性能之间存在的物理矛盾，构建系统矛盾矩阵，并查找系统矛盾矩阵中物理矛盾所在的交点，对交点对应的发明原理进行分析，提出可靠性评价解决方法；

9、基于柔性制造系统可靠性表征评价模型和系统矛盾矩阵，对柔性制造多级系统的可靠性进行预测，并利用triz理论的进化法对柔性制造多级系统的可靠性发展趋势进行预测优化。

10、进一步地，所述柔性制造多级系统中各子系统之间具有可靠性影响的关联关系，具体包括：

11、现场设备与装配系统之间的关系、现场设备与物流系统之间的关系、装配系统与物流系统之间的关系、物流系统与信息系统之间的关系、控制系统与现场设备之间的关系、控制系统与装配系统之间的关系、控制系统与检测系统之间的关系、检测系统与信息系统之间的关系、检测系统与信息系统之间的关系以及支持系统与所有子系统之间的关系。

12、进一步地，所述从生产、工艺、资源、质量、环境、网络以及柔性重构七个维度经验抽象，确定柔性制造生产线的多维度可靠性评价指标，具体包括：生产可靠性维度指标、工艺可靠性维度指标、资源可靠性维度指标、质量可靠性维度指标、环境安全维度指标、网络可靠性维度指标以及柔性系统重构维度指标；

13、所述生产可靠性维度指标，用于评价生产计划调整和变更对柔性制造生产系统的可靠性影响；

14、所述工艺可靠性维度指标，用于评价产品生产工艺流程调整和变更对柔性制造生产系统的可靠性影响；

15、所述资源可靠性维度指标，用于评价柔性生产的资源配置和协调对柔性制造生产系统的可靠性影响；

16、所述质量可靠性维度指标，用于评价目标产品在生产制造过程中的质量检测及成品的质量检测可靠性；

17、所述环境安全维度指标，用于评价生产系统的环境安全可靠性；

18、所述网络可靠性维度指标，用于评价基于工业互联网的柔性产线网络可靠性；

19、所述柔性系统重构维度指标，用于评估从生产一种产品切换到另一种产品所需的时间。

20、进一步地，所述生产可靠性维度指标，具体包括：生产计划适应性指标、生产批量灵活性指标以及生产调度效率指标；

21、所述生产计划适应性指标：用于评估生产线对于生产计划变更的适应能力；

22、所述生产批量灵活性指标：用于评估生产线对于不同生产批量的适应能力；

23、所述生产调度效率指标：用于评估生产调度的及时性和准确性；

24、所述网络可靠性维度指标，具体包括：网络通信稳定性指标、网络数据安全性指标和网络协同效率指标；

25、所述网络通信稳定性指标，用于评估生产线网络通信的稳定性和可靠性；

26、所述网络数据安全性指标，用于评估生产线网络数据的安全性和完整性；

27、所述网络协同效率指标，用于评估生产线网络协同工作的效率。

28、进一步地，所述工艺可靠性维度指标，具体包括：工艺流程灵活性指标、工艺参数控制精度指标和工艺路径优化指标；

29、所述工艺流程灵活性指标，用于评估柔性制造多级系统中生产线对工艺流程变更的适应能力；

30、所述工艺参数控制精度指标，用于评估柔性制造多级系统中生产线对工艺参数的控制能力；

31、所述工艺路径优化指标，用于评估柔性制造多级系统中生产线对工艺路径的优化能力。

32、进一步地，所述资源可靠性维度指标，具体包括：设备资源利用率指标、人力资源配置指标、物料资源管理指标、物料供应可靠性指标、物流效率指标和供应链灵活性指标；

33、所述设备资源利用率指标，用于评估生产线设备资源的可利用效率；

34、所述人力资源配置指标，用于评估生产线人力资源的配置合理性；

35、所述物料资源管理指标，用于评估生产线物料资源的管理水平；

36、所述物料供应可靠性指标，用于评估物料供应的及时性和准确性；

37、所述物流效率指标，用于评估物料在生产线上的流动效率和存储效率；

38、所述供应链灵活性指标，用于评估供应链对生产需求变化的适应能力。

39、进一步地，所述质量可靠性维度指标，具体包括：产品过程质量可靠性指标、产品最终质量可靠性指标和质量改进机制指标；

40、所述产品过程质量可靠性指标，用于评估生产过程中各环节的质量风险及可靠性；

41、所述产品最终质量可靠性指标，用于评估产品最终质量的可靠性；

42、所述质量改进机制指标，用于评估生产线对质量问题的改进和预防能力。

43、进一步地，所述柔性系统重构维度指标，具体包括：产品切换时间指标、设备配置调整时间指标、生产工艺调整时间指标、产线布局调整时间指标、故障处理与恢复指标和系统重构能力指标；

44、所述产品切换时间指标，用于评估从生产一种产品切换到另一种产品所需的时间；

45、所述设备配置调整时间指标，用于评估设备从一种配置调整到另一种配置所需的时间；

46、所述生产工艺调整时间指标，用于评估生产工艺从一种工艺调整到另一种工艺所需的时间；

47、所述产线布局调整时间指标，用于评估产线从一种布局调整到另一种布局所需的时间；

48、所述故障处理与恢复指标，用于评估生产线对设备故障的处理和恢复正常运行的能力；

49、所述系统重构能力指标，用于评估系统适应新工艺或新配置的能力。

50、进一步地，所述收集与可靠性性能指标相关的数据，包括：生产可靠性数据、工艺可靠性数据、历史故障数据、维护记录以及运行参数。

51、本发明还提供了一种柔性制造生产线多维指标体系可靠性评价系统，所述系统包括：生产可靠性评价模块、工艺可靠性评价模块、资源可靠性评价模块、质量可靠性评价模块、环境安全可靠性评价模块、网络可靠性评价模块、柔性系统重构可靠性评价模块、数据管理模块、模型管理模块、权限管理模块。

52、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明可实现柔性制造产线的全面感知、动态评价、辅助决策、精细管理，提升柔性构造的合理性，进一步解决柔性生产线异常状态快速响应、产线资源协同响应、系统故障快速定位、多工艺工序协同管控、系统重构等柔性生产线的可靠性评价关键核心技术。

技术特征：

1.一种柔性制造生产线多维指标体系可靠性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的柔性制造生产线多维指标体系可靠性评价方法，其特征在于，所述柔性制造多级系统中各子系统之间具有可靠性影响的关联关系，具体包括：

3.根据权利要求1所述的柔性制造生产线多维指标体系可靠性评价方法，其特征在于，所述从生产、工艺、资源、质量、环境、网络以及柔性重构七个维度经验抽象，确定柔性制造生产线的多维度可靠性评价指标，具体包括：生产可靠性维度指标、工艺可靠性维度指标、资源可靠性维度指标、质量可靠性维度指标、环境安全维度指标、网络可靠性维度指标以及柔性系统重构维度指标；

4.根据权利要求3所述的柔性制造生产线多维指标体系可靠性评价方法，其特征在于，所述生产可靠性维度指标，具体包括：生产计划适应性指标、生产批量灵活性指标以及生产调度效率指标；

5.根据权利要求3所述的柔性制造生产线多维指标体系可靠性评价方法，其特征在于，所述工艺可靠性维度指标，具体包括：工艺流程灵活性指标、工艺参数控制精度指标和工艺路径优化指标；

6.根据权利要求3所述的柔性制造生产线多维指标体系可靠性评价方法，其特征在于，所述资源可靠性维度指标，具体包括：设备资源利用率指标、人力资源配置指标、物料资源管理指标、物料供应可靠性指标、物流效率指标和供应链灵活性指标；

7.根据权利要求3所述的柔性制造生产线多维指标体系可靠性评价方法，其特征在于，所述质量可靠性维度指标，具体包括：产品过程质量可靠性指标、产品最终质量可靠性指标和质量改进机制指标；

8.根据权利要求3所述的柔性制造生产线多维指标体系可靠性评价方法，其特征在于，所述柔性系统重构维度指标，具体包括：产品切换时间指标、设备配置调整时间指标、生产工艺调整时间指标、产线布局调整时间指标、故障处理与恢复指标和系统重构能力指标；

9.根据权利要求1所述的柔性制造生产线多维指标体系可靠性评价方法，其特征在于，所述收集与可靠性性能指标相关的数据，包括：生产可靠性数据、工艺可靠性数据、历史故障数据、维护记录以及运行参数。

10.一种柔性制造生产线多维指标体系可靠性评价系统，用于执行权利要求1-9任一项所述的柔性制造生产线多维指标体系可靠性评价方法，其特征在于，所述系统包括生产可靠性评价模块、工艺可靠性评价模块、资源可靠性评价模块、质量可靠性评价模块、环境安全可靠性评价模块、网络可靠性评价模块、柔性系统重构可靠性评价模块、数据管理模块、模型管理模块、权限管理模块。

技术总结
本发明涉及柔性制造技术领域，公开了一种柔性制造生产线多维指标体系可靠性评价方法和系统，该方法包括：基于TRIZ理论对柔性制造多级系统中各子系统之间具有可靠性影响的关联关系进行解耦分析；确定柔性制造生产线的多维度可靠性评价指标；建立柔性制造系统可靠性表征评价模型；获取各个维度内部的可靠性性能以及不同维度可靠性性能之间存在的物理矛盾，构建系统矛盾矩阵，提出解决方法；基于柔性制造系统可靠性表征评价模型和系统矛盾矩阵，利用TRIZ理论的进化法对柔性制造多级系统的可靠性发展趋势进行预测优化，本发明实现了对柔性生产线异常状态快速响应、产线资源协同响应、系统故障快速定位、产线重构系统可靠性评价。

技术研发人员：张倩,杨万然,吴乐,王炳集,潘俊辰,赵博,郭晓珂,王博雅
受保护的技术使用者：北京机科国创轻量化科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5