服裝吊掛流水線（FMS）與MES系統(tǒng)(上)
智能生產(chǎn)線是實(shí)現(xiàn)智能制造的重要載體，主要通過構(gòu)建智能化生產(chǎn)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化分布生產(chǎn)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化。服裝吊掛流水線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一套集、計(jì)算機(jī)信息處理、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、優(yōu)化算法設(shè)計(jì)、工業(yè)自動化控制技術(shù)及現(xiàn)代管理方法于一體的服裝制造設(shè)備，也稱柔性生產(chǎn)系統(tǒng)或靈活生產(chǎn)系統(tǒng)（FMS）,是提升服裝生產(chǎn)效率和企業(yè)生產(chǎn)管理水平的有效工具。在服裝生產(chǎn)中，服裝吊掛流水線是服裝生產(chǎn)的執(zhí)行系統(tǒng)，它本身并不能實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)；而MES（ ManufacturingExecution System ）是一套對生產(chǎn)現(xiàn)場綜合管理系統(tǒng)。MES用集成的思想替代原來的設(shè)備管理、質(zhì)量管理、生產(chǎn)排程、DNC、數(shù)據(jù)采集軟件等車間需要用的孤立軟件系統(tǒng)。服裝吊掛流水線（FMS）只有通過具有通信功能的云平臺與MES系統(tǒng)對接，實(shí)現(xiàn)對自身工作狀態(tài)的感知；具有自適應(yīng)能力，能夠根據(jù)作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整；這樣才能通過數(shù)據(jù)應(yīng)用和工業(yè)云服務(wù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)整個業(yè)務(wù)流程的智能制造與科學(xué)運(yùn)營。
一、服裝吊掛流水線FMS系統(tǒng)
服裝吊掛流水線系統(tǒng)是服裝工業(yè)“快速反應(yīng)生產(chǎn)技術(shù)”中的一項(xiàng)高科技自動化設(shè)備，其基本組成是一臺主電腦、一套懸空的物體傳送系統(tǒng)和一套含有電腦終端機(jī)的工作站（工位）。
服裝吊掛系統(tǒng)的基本理念是將服裝各部件的裁片掛在衣架上，通過一個環(huán)形傳輸軌道把流水線上的各個生產(chǎn)工作站（工位）結(jié)合起來，負(fù)載衣料的吊架按預(yù)先設(shè)置的加工方案流程，并結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)際情況進(jìn)行智能調(diào)整，在各個工作站（工位）之間自動傳輸，經(jīng)傳輸軌道自動將衣料輸送到每一個員工所在的加工工作站（工位）位置上，能大幅度地減少搬運(yùn)、綁扎、折疊等的非生產(chǎn)時(shí)間的生產(chǎn)流水線，并能提前發(fā)現(xiàn)及解決生產(chǎn)過程中的瓶頸。當(dāng)生產(chǎn)員工完成一個工序后，只需輕按控制鈕，吊掛系統(tǒng)就自動地將衣架轉(zhuǎn)送到下一個工序站。
一個最基本的吊掛系統(tǒng)分為：主傳動系統(tǒng)、主軌道、進(jìn)站機(jī)構(gòu)與支軌道、工作站（工位）、出站機(jī)構(gòu)、氣動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電子件和軟件部分以及型材支架、儲備站衣架等。每一個工作站（工位）又包括進(jìn)、出站放行機(jī)構(gòu)、衣架提升機(jī)構(gòu)和操作終端等。其中最核心的軟件部分，包括生產(chǎn)信息的采集、整理、分析和智能調(diào)度系統(tǒng)和整個吊掛系統(tǒng)運(yùn)行所需的驅(qū)動軟件。
服裝吊掛流水線系統(tǒng)是利用單元生產(chǎn)模式進(jìn)行服裝加工。同一個工序可由多個工作站加工，一個工作站也可以加工不同的工序。服裝吊掛流水線系統(tǒng)從整體構(gòu)成來看，可分為：機(jī)械架構(gòu)部分和管理控制系統(tǒng)兩部分。機(jī)械架構(gòu)從外觀上可分高吊懸空式和落地式兩種；管理控制系統(tǒng)按管理控制方式可分為：人工控制、電腦自動控制、人工與電腦控制?？刂葡到y(tǒng)由上機(jī)位軟件管理中心、硬件控制節(jié)點(diǎn)、操作終端和主軌道四部分構(gòu)成。其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1所示。
上位機(jī)軟件是整套控制系統(tǒng)的“大腦”，上機(jī)位實(shí)時(shí)與終端程序進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、分析和顯示，通過有效的調(diào)度算法控制每一件衣服的整個生產(chǎn)過程。主要是根據(jù)下位機(jī)采集反饋的數(shù)據(jù)對負(fù)載衣料的吊架進(jìn)行調(diào)度，完成制衣工作站監(jiān)控管理和企業(yè)生產(chǎn)管理，控制服裝加工過程的順利進(jìn)行。同時(shí)將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以報(bào)表形式展現(xiàn)給用戶。上位機(jī)軟件也支持跟其他信息管理軟件，如：ERP、OA進(jìn)行不同方式的數(shù)據(jù)對接，將整個公司信息整合起來。
上位機(jī)管理軟件本質(zhì)上是以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)操作、分析系統(tǒng)。分為三大部分：管理終端、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫操作。上位機(jī)軟件總體結(jié)構(gòu)圖見圖2所示。
PC程控器電腦（上位機(jī)）與工作站之間是一對多的關(guān)系。工作站與信息管理系統(tǒng)通過串行通訊方式上下傳輸數(shù)據(jù)，通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖見圖3所示。PC電腦上位機(jī)以網(wǎng)絡(luò)分布形式連接每一個工作站內(nèi)的控制器，在PC電腦上位機(jī)上可實(shí)時(shí)監(jiān)控到各個工作站當(dāng)前產(chǎn)量以及其它方面的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)故障等信息，使生產(chǎn)管理具有良好的可視性和可控性。
工作站控制器系統(tǒng)主要包括中轉(zhuǎn)器和制衣工作站智能控制節(jié)點(diǎn)兩部分，完成對各個制衣工位的控制和上下交互數(shù)據(jù)的傳輸。STC單片機(jī)作為整個工位控制核心，管理整個工作站及外圍擴(kuò)展資源的工作運(yùn)行，對工作模塊進(jìn)行控制。其中中轉(zhuǎn)器是以STC為核心實(shí)現(xiàn)總線通信方式的轉(zhuǎn)換。控制節(jié)點(diǎn)以STC為核心，連接有數(shù)據(jù)采集設(shè)備和手持設(shè)備等外設(shè)。
中轉(zhuǎn)器是上下通信的橋梁，負(fù)責(zé)處理所有工作站的數(shù)據(jù)。上位機(jī)下發(fā)給工作站的數(shù)據(jù)，先進(jìn)入發(fā)送緩存區(qū)，再由MCU取出轉(zhuǎn)換處理后下發(fā)給工位，工作站接到命令響應(yīng)動作后反饋應(yīng)答，應(yīng)答數(shù)據(jù)也是先由MCU轉(zhuǎn)換后填入接收緩存區(qū)。正常工作時(shí)，MCU實(shí)時(shí)去判斷發(fā)送緩存區(qū)（TX ）是否有數(shù)據(jù)，如果有數(shù)據(jù)，取出數(shù)據(jù)放入數(shù)組進(jìn)行處理，再把這部分?jǐn)?shù)據(jù)下發(fā)給所有工位，數(shù)據(jù)中含有工作站地址，每個工作站根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行地址匹配，如果是自己的數(shù)據(jù)就按受處理并立即應(yīng)答給上位機(jī)。MCU接收到工作站的應(yīng)答數(shù)據(jù)后，先將數(shù)據(jù)存入數(shù)組，再將這部分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送到接收緩存區(qū)（RX）。中轉(zhuǎn)器處理程序的流程如圖4所示。
工作站接受到中轉(zhuǎn)站下發(fā)的控制信號之后產(chǎn)生相應(yīng)動作。工作站作為員工直接操作的工作平臺，是吊掛流水線系統(tǒng)員工直接操作的部分，主要完成與上位機(jī)的信息交互，通過執(zhí)行命令和發(fā)送命令對工作站的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行控制，如讀卡器的信息交互，電磁閥的開關(guān)、負(fù)載電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)、手持設(shè)備命令控制等等。另外，手持器的控制信號及數(shù)據(jù)采集裝置（RFID讀卡器）所讀取的RFID卡信息，也通過工作站上傳中轉(zhuǎn)站，再由中轉(zhuǎn)站傳送至PC終端。
通過RFID多種傳感器的配備，可以實(shí)現(xiàn)精確識別和實(shí)時(shí)追蹤生產(chǎn)線上每一個布料的加工信息和位置信息，不同的款式、不同品種的面料可以同時(shí)掛入生產(chǎn)線，系統(tǒng)會準(zhǔn)確的將不同款式和品種的面料傳送到對應(yīng)的工序和工人手中，在工人和縫制設(shè)備充足的條件下，實(shí)現(xiàn)了一條生產(chǎn)線中同時(shí)對不同品種、多款式服裝等產(chǎn)品的加工生產(chǎn)。
控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集裝置要實(shí)現(xiàn)對RFID卡信號的采集，借助RFID讀卡器的實(shí)時(shí)信息讀取及記錄，可以方便的實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息的及時(shí)反饋和交互，從而實(shí)現(xiàn)整個生產(chǎn)流程實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制。讀卡器可以讀取員工上下班、工作數(shù)量、時(shí)間等信息，并傳輸給工作站，工作站再通過中轉(zhuǎn)站傳送給上位機(jī)，控制系統(tǒng)的信息處理分析，方便對員工工資及產(chǎn)品數(shù)量統(tǒng)計(jì)處理。
管理終端即人機(jī)交互模塊，是流水線管理者可以直接操作的軟件平臺。管理終端可以調(diào)用網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫操作兩個模塊，網(wǎng)絡(luò)通信模塊存儲數(shù)據(jù)時(shí)可以對數(shù)據(jù)庫模塊進(jìn)行操作。也就是把整個上位機(jī)管理軟件從邏輯結(jié)構(gòu)上劃分為了3層：表示層 (USL)、業(yè)務(wù)邏輯層(BLL)，數(shù)據(jù)訪問層(DAL)。其管理終端功能架構(gòu)如圖5所示
