CN117519039B - 一种金属零部件生产管理系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及自动化生产领域，公开了一种金属零部件生产管理系统，包括主系统模块，用于控制金属零部件的生产过程；监控模块，实时采集主系统的运行状态，并进行数据分析；备用系统模块，用于在监控模块监测到主系统故障时接管生产任务；数据缓冲模块，用于存储主系统模块生成的生产数据，且备用系统模块在接管生产任务时能从数据缓冲模块中读取生产数据进行同步。本发明备用系统模块能够在监测到主系统故障时快速接管生产任务，确保生产的连续性和稳定性，避免生产中断和损失，确保生产过程中数据的准确性和可靠性，提高了生产过程的稳定性和可靠性，有助于提高生产效率和质量。

Description

一种金属零部件生产管理系统

技术领域

本发明涉及自动化生产技术领域，具体为一种金属零部件生产管理系统。

背景技术

传统的金属零部件生产系统通常依赖于人工操作和经验判断，存在生产效率低下、故障率高以及监控和管理不及时等问题，且执行系统出现故障时，生产将会立即停止，导致加工中的金属零部件报废，浪费原材料。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种金属零部件生产管理系统，解决了传统金属零部件生产系统依赖于人工操作和经验判断，当生产因执行系统出现故障时，会立即停止生产，加工中的金属零部件会出现报废的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种金属零部件生产管理系统，包括：

主系统模块，用于控制金属零部件的生产过程；

监控模块，实时采集主系统的运行状态，并进行数据分析；

备用系统模块，用于在监控模块监测到主系统故障时接管生产任务；

数据缓冲模块，用于存储主系统模块生成的生产数据，且备用系统模块在接管生产任务时能从数据缓冲模块中读取生产数据进行同步。

优选的，所述主系统模块包括：

第一控制模块，用于执行生产任务的控制和协调；

第一执行模块，用于根据控制模块指令控制生产过程；

第一通信模块，与监控模块和数据缓冲区模块进行数据交换和通信。

优选的，所述监控模块包括：

数据采集模块，实时采集主系统的运行状态；

异常检测模型模块，通过机器学习和统计分析技术，实时监测主系统的运行状态，发现异常情况。

优选的，所述监控模块还包括：

日志流获取模块，用于实时采集主系统的日志流数据；

流处理引擎模块，用于对主系统的实时日志流进行处理和分析；

识别算法模块，用于对实时日志流进行智能分析，发现潜在的异常模式。

优选的，所述监控模块还包括：

心跳间隔模块，用于实时接收主系统发送的心跳信号；

故障处理模块，用于当心跳信号未按时到达时，输出主系统故障信号。

优选的，所述备用系统模块包括：

第二控制模块，用于在接管生产任务时，执行生产任务的控制和协调；

第二执行模块，用于在接管生产任务时，根据第二控制模块指令控制生产过程；

第二通信模块，与监控模块和数据缓冲区模块进行数据交换和通信。

优选的，所述数据缓冲区模块包括模块：

数据写入模块，用于接收主系统采集的生产数据，并将其写入缓冲区；

数据读取模块，用于备用系统从缓冲区读取生产数据进行生产任务；

一致性检查模块，用于确保主、备系统之间的生产数据保持一致性。

优选的，所述系统还包括:

故障报警模块，用于在主系统发生故障时触发报警信号；

故障溯源模块，用于对故障进行溯源和定位。

优选的，所述系统还包括：

数据库模块，用于存储实时监控数据和故障事件；

数据分析模块，用于对历史数据进行离线分析，用以后续对系统的改进。

优选的，所述系统还包括：

用户界面模块，用于展示主系统的实时状态、监控模块的分析结果和备用系统的运行情况。

本发明提供了一种金属零部件生产管理系统。具备以下有益效果：

本发明备用系统模块能够在监测到主系统故障时快速接管生产任务，确保生产的连续性和稳定性，避免生产中断和损失，且通过数据缓冲模块，主系统模块生成的生产数据能够被备用系统模块及时获取，保持数据的同步和一致性，确保生产过程中数据的准确性和可靠性，提高了生产过程的稳定性和可靠性，有助于提高生产效率和质量。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图；

图2为本发明的主系统模块示意图；

图3为本发明的监控模块示意图；

图4为本发明的监控模块另一实施方式示意图；

图5为本发明的监控模块另一实施方式示意图；

图6为本发明的备用系统模块示意图；

图7为本发明的数据缓冲区模块示意图；

图8为本发明的系统另一实施方式示意图；

图9为本发明的系统另一实施方式示意图；

图10为本发明的系统另一实施方式示意图。

其中，10、主系统模块；11、第一控制模块；12、第一执行模块；13、第一通信模块；20、监控模块；21、数据采集模块；22、异常检测模型模块；23、日志流获取模块；24、流处理引擎模块；25、识别算法模块；26、心跳间隔模块；27、故障处理模块；30、备用系统模块；31、第二控制模块；32、第二执行模块；33、第二通信模块；40、数据缓冲模块；41、数据写入模块；42、数据读取模块；43、一致性检查模块；50、故障报警模块；60、故障溯源模块；70、数据库模块；80、数据分析模块；90、用户界面模块。

具体实施方式

下面将结合本发明说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅附图1-附图10，本发明实施例提供一种金属零部件生产管理系统，包括：

主系统模块：主系统模块用于控制金属零部件的生产过程。它包括控制单元、传感器和执行器等组件，用于执行生产任务的控制和协调。主系统模块负责监测生产线上的设备状态、生产参数和工艺流程，并相应地控制执行器以确保生产过程的顺利进行。

监控模块：监控模块实时采集主系统的运行状态，并进行数据分析。它通过与主系统模块的通信接口获取主系统的运行数据，包括设备状态、传感器数据、生产参数等。监控模块利用数据分析算法对这些数据进行处理和分析，以监测生产过程的稳定性和效率，并生成相应的报告和警报。

备用系统模块：备用系统模块用于在监控模块监测到主系统故障时接管生产任务。它具备与主系统相同的功能和能力，包括控制单元、执行器等。当监控模块检测到主系统发生故障或异常情况时，备用系统模块会自动接管生产任务，确保生产过程的连续性和稳定性。

数据缓冲模块：数据缓冲模块用于存储主系统模块生成的生产数据，并确保备用系统模块在接管生产任务时能够从数据缓冲模块中读取生产数据进行同步。主系统模块生成的生产数据会被写入数据缓冲模块，而备用系统模块在接管生产任务时会从数据缓冲模块中读取最新的生产数据，以保持数据的一致性和准确性。

主系统模块负责实际的生产控制和任务执行，监控模块实时监测主系统的运行状态，并对数据进行分析和处理。当监控模块检测到主系统故障时，备用系统模块会接管生产任务，确保生产的连续性。同时，主系统模块会将生成的生产数据写入数据缓冲模块，备用系统模块在接管任务时会读取数据缓冲模块中的数据，以保持生产数据的同步和一致性。

本发明备用系统模块能够在监测到主系统故障时快速接管生产任务，确保生产的连续性和稳定性，避免生产中断和损失，且通过数据缓冲模块，主系统模块生成的生产数据能够被备用系统模块及时获取，保持数据的同步和一致性，确保生产过程中数据的准确性和可靠性，提高了生产过程的稳定性和可靠性，有助于提高生产效率和质量。

作为本发明的一种实施方式，主系统模块包括：

第一控制模块：第一控制模块是主系统模块的核心控制单元，负责执行生产任务的控制和协调。它接收来自监控模块的指令和生产参数，并根据这些信息制定生产计划和控制策略。第一控制模块根据预设的生产流程和工艺要求，对生产过程中各个执行模块进行协调和调度，确保生产任务按照规定的顺序和要求进行。

第一执行模块：第一执行模块是主系统模块的执行器，用于根据第一控制模块的指令控制生产过程。它可以是一组机械装置、机器人、传动系统或其他自动化设备，用于执行具体的生产操作，例如切割、焊接、加工等。第一执行模块根据第一控制模块的指令，按照预定的方式和参数进行操作，完成相应的生产任务。

第一通信模块：第一通信模块负责与监控模块和数据缓冲区模块进行数据交换和通信。它通过与监控模块的通信接口，实时接收监控模块传输的指令、生产参数和设备状态等信息，以便第一控制模块进行生产任务的调度和控制。同时，第一通信模块也与数据缓冲区模块进行通信，将生成的生产数据写入数据缓冲区，以确保备用系统模块能够从数据缓冲区读取最新的生产数据进行同步。

具体的，主系统模块通过第一控制模块、第一执行模块和第一通信模块的协同工作，实现了对生产任务的控制和协调，确保生产过程按照预定的计划和要求进行。同时，通过与监控模块和数据缓冲区模块的数据交换和通信，实现了与其他模块的协同作业和生产数据的同步。这样的设计可以提高生产过程的效率、稳定性和可靠性，从而增强金属零部件生产管理系统的整体性能。

作为本发明的一种实施方式，监控模块包括：

数据采集模块：数据采集模块负责实时采集主系统的运行状态。它与主系统模块的第一通信模块进行通信，获取主系统传输的数据，包括设备状态、传感器数据、生产参数等。数据采集模块可以使用传感器、仪表、监测设备等，对主系统的各个方面进行实时监测和数据采集。采集的数据可以是温度、压力、速度、电流等各种参数，用于评估主系统的运行状况。

异常检测模型模块：异常检测模型模块利用机器学习和统计分析技术，实时监测主系统的运行状态，并发现异常情况。它通过对数据采集模块获取的数据进行分析和处理，构建异常检测模型。该模型可以是基于规则的模型、统计模型、机器学习模型等。异常检测模型模块会将采集到的数据与模型进行比对和分析，如果检测到与正常运行情况不符的异常数据或行为，就会触发警报或报告，以便操作人员及时采取相应的措施。

具体的，监控模块通过数据采集模块实时获取主系统的运行状态，并通过异常检测模型模块进行实时监测和异常检测。这样的设计能够帮助及时发现主系统的异常情况，如设备故障、生产过程异常等，从而减少生产损失和质量问题。同时，监控模块还可以生成报告和警报，提供给操作人员参考，以便他们能够及时采取措施，保持生产过程的稳定性和可靠性。

作为本发明的一种实施方式，监控模块还包括：

日志流获取模块：日志流获取模块用于实时采集主系统的日志流数据。它可以监听主系统中产生的各种日志事件，包括操作日志、错误日志、异常日志等。通过获取这些日志流数据，可以全面了解主系统的运行情况和事件记录。日志流获取模块可以使用日志管理系统、日志收集器等工具，将主系统的日志信息实时传输到监控模块。

流处理引擎模块：流处理引擎模块用于对主系统的实时日志流进行处理和分析。它接收来自日志流获取模块的日志数据，并进行实时的流式处理。流处理引擎模块可以使用流处理框架或流处理平台，如Apache Kafka、Apache Flink等，对日志数据进行过滤、转换、聚合等操作，以便后续的异常检测和分析。

识别算法模块：识别算法模块用于对实时日志流进行智能分析，发现潜在的异常模式。它可以基于机器学习、深度学习或其他相关技术，对日志数据进行模式识别和异常检测。通过训练和优化的识别算法，可以自动识别出与正常运行不符的异常日志模式，包括异常操作、错误事件等。识别算法模块可以根据实际需求选择适合的算法和模型，以提高异常检测的准确性和效率。

具体的，监控模块的日志流获取模块、流处理引擎模块和识别算法模块的组合，可以实现对主系统的实时日志数据进行采集、处理和智能分析。这样的设计能够帮助及时发现潜在的异常模式和问题，提高生产过程的可靠性和稳定性。操作人员可以根据监控模块提供的日志流分析结果，及时采取相应的措施，避免潜在的生产故障和损失。

作为本发明的一种实施方式，监控模块还包括：

心跳间隔模块：心跳间隔模块用于实时接收主系统发送的心跳信号。心跳信号是主系统周期性发送的一种信号，用于表明主系统的正常运行状态。心跳间隔模块在与主系统通信的过程中，定期接收并记录心跳信号的到达时间。通过监控心跳信号的到达情况，可以判断主系统是否正常工作，以及是否存在通信故障或主系统故障等异常情况。

故障处理模块：故障处理模块用于当心跳信号未按时到达时，输出主系统故障信号。如果心跳信号未按照预定的时间间隔到达监控模块，故障处理模块会判断主系统存在故障，并生成相应的故障信号。这个故障信号可以是警报、报警灯、故障通知等，用于提醒操作人员主系统的异常状态。故障处理模块可以与其他系统或设备进行通信，以便及时通知相关人员并采取相应的故障处理措施。

具体的，心跳间隔模块和故障处理模块的组合，可以实现对主系统运行状态的实时监控和故障处理。通过监控心跳信号的到达情况，可以及时发现主系统的故障或通信异常，并通过故障处理模块输出相应的故障信号，以便及时采取故障处理措施。这样的设计能够提高主系统的可靠性和稳定性，减少生产中断和损失。

作为本发明的一种实施方式，备用系统模块包括：

第二控制模块：第二控制模块用于在接管生产任务时，执行生产任务的控制和协调。当主系统发生故障或异常时，备用系统通过第二控制模块接管主系统的生产任务。第二控制模块具备与主系统相似的功能和接口，可以对生产过程进行控制和调度。它可以监控生产任务的进度、分配资源、调整生产参数等，以保证生产任务的顺利执行。

第二执行模块：第二执行模块用于在接管生产任务时，根据第二控制模块指令控制生产过程。它根据第二控制模块的指令，执行具体的生产操作和动作。第二执行模块可以包括各种设备、机器人、传感器等，用于实际的生产操作。它能够接收指令并按照指令执行相应的动作，以完成生产任务。

第二通信模块：第二通信模块用于与监控模块和数据缓冲区模块进行数据交换和通信。它与监控模块进行实时数据交互，将备用系统的状态、生产数据等信息传输给监控模块，以便监控和记录备用系统的运行情况。同时，第二通信模块也可以接收监控模块的指令和控制信息，以便对备用系统进行远程控制和调度。此外，它还可以与数据缓冲区模块进行数据传输，将备用系统产生的数据存储到数据缓冲区中，以供后续的数据分析和处理。

具体的，备用系统模块的第二控制模块、第二执行模块和第二通信模块的组合，可以实现在主系统故障或异常情况下的生产任务接管和执行。备用系统能够通过第二控制模块对生产任务进行控制和协调，通过第二执行模块执行实际的生产操作，通过第二通信模块与监控模块和数据缓冲区模块进行数据交换和通信。这样的设计能够提高生产系统的可靠性和稳定性，减少生产中断和损失，并保证生产任务的顺利完成。

作为本发明的一种实施方式，数据缓冲区模块包括模块：

数据写入模块：数据写入模块用于接收主系统采集的生产数据，并将其写入缓冲区。主系统通过数据采集模块获取生产过程中的各种数据，例如传感器数据、设备状态、生产参数等。数据写入模块接收这些数据，并将其存储到缓冲区中。数据写入模块可以采用高效的数据存储方式，例如数据库、内存缓存等，以确保数据的高速写入和存储。

数据读取模块：数据读取模块用于备用系统从缓冲区读取生产数据进行生产任务。当备用系统接管主系统的生产任务时，它需要读取之前采集的生产数据以了解当前的生产状态。数据读取模块从缓冲区中读取相应的生产数据，并将其提供给备用系统的其他组件使用。这样，备用系统可以基于最新的生产数据进行生产任务的执行和控制。

一致性检查模块：一致性检查模块用于确保主系统和备用系统之间的生产数据保持一致性。由于主系统和备用系统同时操作着同一个生产任务，为了避免数据冲突和不一致的情况发生，需要进行一致性检查。一致性检查模块比较主系统和备用系统的数据，并检查是否存在差异或冲突。如果发现数据不一致，一致性检查模块可以触发相应的处理机制，例如数据同步、数据合并或数据回滚等，以确保主、备系统之间的数据保持一致。

具体的，数据缓冲区模块的数据写入模块、数据读取模块和一致性检查模块的组合，实现了主系统和备用系统之间的数据交换和一致性保证。数据写入模块接收主系统采集的生产数据并存储到缓冲区，数据读取模块从缓冲区中读取生产数据供备用系统使用，一致性检查模块确保主、备系统之间的数据保持一致。这样的设计能够提高数据的可靠性和一致性，确保主、备系统在进行生产任务时能够基于准确和一致的数据进行操作。

作为本发明的一种实施方式，系统还包括:

故障报警模块：故障报警模块用于在主系统发生故障时触发报警信号。当主系统发生故障或异常情况时，故障报警模块能够检测到该故障，并及时产生相应的报警信号。报警信号可以采用多种形式，例如声音警报、视觉指示、短信通知等，以便操作人员或相关人员能够及时获知主系统的故障情况。通过故障报警模块，可以快速发现主系统的故障，并及时采取相应的措施来处理和修复故障，以减少生产中断和损失。

故障溯源模块：故障溯源模块用于对故障进行溯源和定位。当主系统发生故障时，故障溯源模块能够对故障进行分析和追踪，以确定故障的原因和位置。故障溯源模块可以通过监控和记录系统的各种状态和操作信息，例如日志记录、异常数据采集等，以帮助分析和定位故障。通过故障溯源模块，可以更快地找到故障的源头，并采取相应的修复措施，以减少故障对生产任务的影响。

具体的，故障报警模块和故障溯源模块的组合，可以提高系统的故障处理能力和可靠性。故障报警模块能够及时发出故障信号，以便操作人员或相关人员能够迅速响应并处理故障。故障溯源模块则提供了对故障进行分析、追踪和定位的能力，以便更快地找到故障的原因和位置，并采取相应的修复措施。这样的设计能够减少故障对生产任务的影响，提高系统的可用性和稳定性。

作为本发明的一种实施方式，系统还包括：

数据库模块：数据库模块用于存储实时监控数据和故障事件。该模块可以采用关系型数据库或其他适合的数据库技术，用于持久化地存储系统的实时监控数据和故障事件。实时监控数据可以包括传感器数据、设备状态、生产参数等，这些数据在生产过程中不断采集和更新。故障事件包括主系统故障、备用系统故障、报警事件等。数据库模块能够将这些数据进行可靠的存储和管理，以便后续的查询、分析和回溯。

数据分析模块：数据分析模块用于对历史数据进行离线分析，以便对系统进行改进和优化。该模块可以利用数据库中的历史数据进行各种分析和挖掘，例如趋势分析、异常检测、性能评估等。通过对历史数据的分析，可以发现潜在的问题和改进点，并提供有针对性的建议和决策支持。数据分析模块可以采用各种数据分析技术和算法，例如统计分析、机器学习、人工智能等，以从大量的历史数据中提取有价值的信息和知识。

具体的，数据库模块和数据分析模块的组合，提供了对实时监控数据和故障事件的存储和管理，以及对历史数据的离线分析和挖掘。数据库模块可以确保实时监控数据和故障事件的可靠存储，并提供快速的数据访问和查询能力。数据分析模块则通过对历史数据的分析，帮助发现系统的潜在问题和改进点，为系统的优化和升级提供有力支持。这样的设计能够提高系统的可靠性和性能，为系统的持续改进和优化提供基础。

作为本发明的一种实施方式，系统还包括：

用户界面模块：用户界面模块用于展示主系统的实时状态、监控模块的分析结果和备用系统的运行情况。该模块提供了一个直观和易于操作的界面，供操作人员或相关人员查看系统的运行情况和状态。用户界面可以采用图形化界面或文本界面，以适应不同用户的需求和操作习惯。

主要功能如下：

实时状态展示：用户界面模块可以显示主系统的实时状态，包括设备状态、生产参数、传感器数据等。通过直观的界面展示，操作人员可以实时了解主系统的运行情况，及时发现异常和问题。

监控模块分析结果展示：用户界面模块可以展示监控模块对实时数据进行的分析结果。监控模块可以对实时数据进行实时监测和分析，发现异常情况和趋势，例如设备故障预警、生产质量异常等。用户界面可以将这些分析结果以易于理解和查看的方式展示给操作人员，以便他们能够及时采取相应的措施。

备用系统运行情况展示：用户界面模块可以展示备用系统的运行情况和状态。备用系统在主系统故障时接管任务，并进行控制、协调和通信。用户界面可以显示备用系统的运行状态、故障恢复情况等信息，以便操作人员了解备用系统的工作情况。

具体的，通过用户界面模块，操作人员或相关人员可以直观地了解主系统的实时状态、监控模块的分析结果和备用系统的运行情况。这样的设计使得系统的运行和管理更加方便和可视化，提高了操作人员对系统的掌控能力，有助于及时发现和处理异常情况，确保系统的稳定运行。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种金属零部件生产管理系统，其特征在于，包括：

主系统模块，用于控制金属零部件的生产过程；

监控模块，实时采集主系统的运行状态，并进行数据分析；

备用系统模块，用于在监控模块监测到主系统故障时接管生产任务；

数据缓冲模块，用于存储主系统模块生成的生产数据，且备用系统模块在接管生产任务时能从数据缓冲模块中读取生产数据进行同步；

所述主系统模块包括：

第一控制模块，用于执行生产任务的控制和协调；

第一执行模块，用于根据控制模块指令控制生产过程；

第一通信模块，与监控模块和数据缓冲区模块进行数据交换和通信；

所述监控模块包括：

数据采集模块，实时采集主系统的运行状态；

异常检测模型模块，通过机器学习和统计分析技术，实时监测主系统的运行状态，发现异常情况；

所述监控模块还包括：

日志流获取模块，用于实时采集主系统的日志流数据；

流处理引擎模块，用于对主系统的实时日志流进行处理和分析；

识别算法模块，用于对实时日志流进行智能分析，发现潜在的异常模式；

所述监控模块还包括：

心跳间隔模块，用于实时接收主系统发送的心跳信号；

故障处理模块，用于当心跳信号未按时到达时，输出主系统故障信号；

所述备用系统模块包括：

第二控制模块，用于在接管生产任务时，执行生产任务的控制和协调；

第二执行模块，用于在接管生产任务时，根据第二控制模块指令控制生产过程；

第二通信模块，与监控模块和数据缓冲区模块进行数据交换和通信；

所述数据缓冲区模块包括模块：

数据写入模块，用于接收主系统采集的生产数据，并将其写入缓冲区；

数据读取模块，用于备用系统从缓冲区读取生产数据进行生产任务；

一致性检查模块，用于确保主、备系统之间的生产数据保持一致性。

2.根据权利要求1所述的一种金属零部件生产管理系统，其特征在于，还包括:

故障报警模块，用于在主系统发生故障时触发报警信号；

故障溯源模块，用于对故障进行溯源和定位。

3.根据权利要求1所述的一种金属零部件生产管理系统，其特征在于，还包括：

数据库模块，用于存储实时监控数据和故障事件；

数据分析模块，用于对历史数据进行离线分析，用以后续对系统的改进。

4.根据权利要求1所述的一种金属零部件生产管理系统，其特征在于，还包括：

用户界面模块，用于展示主系统的实时状态、监控模块的分析结果和备用系统的运行情况。