[发明专利]一种数字能源产品智造生产系统及生产线制定方法

权利要求书

1.一种数字能源产品智造生产系统，其特征在于，包括安装测试模块、数据采集模块、数据分析模块、数据库、比对模块、控制器以及评估模块；

所述安装测试模块用于根据生产系统在安装前后的设备总能耗差，将生产系统的设备调整至正常工作状态；

所述数据采集模块用于每隔预设时长监测该生产系统设备当前的状态；所述状态为停机状态、待机状态和运行状态中的一种；具体采集过程包括：

S21：每隔预设时长监测该生产系统设备当前的状态，将本次监测到的状态确定为该生产系统设备在当前的时间区间的状态，所述时间区间的长度为预设时长；

S22：根据该生产系统设备在多个连续的时间区间的状态，确定多个时间子区间，从而在同一时间子区间内生产系统设备的状态相同；且不同时间子区间内的状态一定是不同的；

S23：通过能耗监测单元获取该生产系统设备在每个时间子区间的能耗监测数据，并确定该生产系统设备在每个时间子区间的平均能耗；

S24：所述数据采集模块将该生产系统设备在每个时间子区间的状态和平均能耗传输到数据分析模块；

所述数据分析模块根据该生产系统设备在每个时间子区间的状态和平均能耗对该生产系统设备的运行时间和能耗进行分析，具体分析步骤如下：

S31：预设分析的时间区间T；

S32：在时间区间T内，根据该生产系统设备在每个时间子区间的状态统计该生产系统设备处于停机状态的时长T1、处于待机状态的时长T2和处于运行状态的时长T3；T1+T2+T3＝T；计算每个状态的时长占总时长的比例并可视化；

S33：在时间区间T内，根据该生产系统设备在每个时间子区间的平均能耗，计算该生产系统设备处于待机状态的能耗EP2和处于运行状态的能耗EP3；EP2为时间区间T内，该生产系统设备所有处于待机状态的时间子区间的平均能耗之和；EP3为时间区间T内，该生产系统设备所有处于运行状态的时间子区间的平均能耗之和；

S34：计算该生产系统设备的总能耗EP＝EP2+EP3；若EP≠0，计算EP并可视化；

S35：所述数据分析模块将总能耗EP传输到比对模块；

所述比对模块对该生产系统设备的能耗状态进行诊断，包括：

S41：按照生产系统的生产流程，识别典型生产过程，这种典型生产过程是循环、重复出现的；

S42：将已知的典型生产过程的异常模式编码存储在数据库中，每一个编码对应且只对应一种异常模式；所述异常模式由编码、文字描述和能耗时间序列数据共同描述；

S43：检测某个典型生产过程在最近一段时间内的能耗是否发生异常，从数据库中获取典型生产过程的能耗时间序列数据，并与该生产系统设备在每个时间子区间的平均能耗比较，根据比较结果，诊断该生产系统设备的能耗状态是否异常；

S44：所述比对模块将诊断结果传输到控制器；所述诊断结果为正常或异常；若为异常，所述控制器根据诊断结果关闭当前尚在运行的能耗异常设备。

2.根据权利要求1所述的一种数字能源产品智造生产系统，其特征在于，所述安装测试模块包括节能开机单元和能耗监测单元，所述节能开机单元的具体工作步骤如下：

S11：将所有设备按照不同组合的开机模式启动工作，能耗监测单元实时监测该开机模式下设备的能耗；

S12：统计不同组合的开机模式下设备能耗，并且自动识别最低能耗的优化组合；

S13：确认优化组合内是否有故障设备，并且剔除故障设备，自动启动备用机后，再次根据能耗监测单元确定最优开机组合；

S14：按照最优开机组合自动控制设备的开机运行。

3.根据权利要求1所述的一种数字能源产品智造生产系统，其特征在于，还包括评估模块，所述评估模块用于确定该生产系统设备的单位产品能耗，对照行业标准，对该生产系统设备进行节能评价。

4.一种数字能源产品智造生产系统的生产线制定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：按数字能源产品制造要求分解制造过程为原子工序，采集每个原子工序的工时数据，进行Y次试验采集，形成原子工时库；

步骤二：按照目标产品实际制造工艺，将生产线分为L个功能段，采用线平衡规划方法得到每段每工位包含的原子工序，使各功能段内子线的节拍时间最小，形成工序库；

步骤三：根据步骤一和二，将各功能段的子线条数形成矩阵N:[N1，N2，...，NL]，各功能段内每子线的工位数量形成矩阵S:[S1，S2，...SL]；总投入资金C为N和S的函数，在总投入资金C确定时，使用枚举法找出不超过总投入资金C对应的各个N、S组合[N，S]:[N1，N2，...，NL，S1，S2，...，SL]，一个组合表示一个可行布局方案，定义为[N，S]方案，所有[N，S]方案形成一个可行布局方案集合{[N，S]}；

步骤四：利用原子工时库和工序库，计算每一[N，S]方案中的每一单工位实际操作时间Fmji，Fmji表示第m功能段、第j子线、第i工位的实际操作时间；Fmji＝Tmji+Q×δmji；

Tmji(1≤j≤NL，1≤i≤SL)是通过线平衡规划方法计算得到的第m功能段、第j子线、第i工位的设计加工时间，即将工时库中该工位包含的原子工序的平均操作时间相加；δmji是将该工位包含的各原子工序当次试验操作时间相加后，共Y次试验得到的Y个操作时间值的标准差；Q为采样生成的的随机数，服从标准正态分布；

步骤五：计算每一[N，S]方案的整体节拍时间，首先计算得到各功能段的节拍时间Ym，1≤m≤L；

其中Rmj＝max{Fmj1，Fmj2，…，Fmj_SL}；则整体节拍时间Y＝Y1+Y2+...+YL；多次采样计算取平均值得到EY；

步骤六：按前述步骤计算在总投入资金C确定时所有[N，S]方案各自的整体节拍时间平均值EY；选择EY最小的[N，S]方案，作为目标生产线方案。