本发明涉及砂型铸造领域的智能调度、监控和管理技术，具体涉及复杂砂型增减材混合制造mes系统。
背景技术：
1、砂型铸造是一种传统的金属成型工艺，主要通过使用砂作为造型材料来制作铸型。而砂的造型过程也通常可以分成砂型增材制造和砂型减材制造，所述增材制造是一种利用3d打印技术制造砂型的方法，其特别适用于制造具有复杂几何形状和复杂内腔结构的零件。与传统铸造方法相比，砂型增材制造技术具有显著的优势：不需要模具，无需考虑分型面的影响；同时砂芯和砂型可以一体化设计，大大缩短从设计到生产的交付周期。此外，研究表明，原砂粒度级配对增材制造砂型性能有显著影响。均匀级配的粉末床密度最大，连续级配的粉末床密度最低，而单一粒度的原砂在常温和烘干条件下的抗拉强度都是最大的；所述砂型减材制造通常指的是在砂型铸造过程中，通过去除材料的方式来形成铸件的内腔或特定形状的砂型制造的方法，砂型减材制造技术在铸造行业中以其高尺寸精度和广泛的材料兼容性而受到青睐，它能够在室温下加工多种材料，避免了因材料收缩而导致的尺寸误差。这种技术通过减少废料的产生，提高了材料的利用效率，同时降低了制造成本。
2、减材制造的灵活性在工艺研发中尤为突出，它允许快速响应设计变更，简化了模具制造和组型过程。此外，砂型减材制造技术还具备良好的透气性和溃散性，有助于改善铸件的排气能力，减少铸造缺陷。它还能够适应复杂几何形状的制造需求，为传统铸造方法难以实现的复杂零件提供了解决方案。这种技术的环境友好性，尤其是在处理热敏感材料时，进一步增强了其在现代铸造行业中的吸引力。总之，砂型减材制造技术以其高效、灵活和环境可持续的特点，在精密铸造领域中发挥着重要作用。
3、制造执行系统协会(manufactur i ng execut i on system assoc i at i on，mesa)对mes所下的定义：“mes能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时，mes能对此及时做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使mes能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂及时交货能力，改善物料的流通性能，又能提高生产回报率。mes还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。”
4、目前在铸造行业已经诞生了各种自动化、数字化与智能化的铸造流程相关设备，比如负责上砂混料搅拌的智能混砂设备，比如负责制造砂型的数字化冷冻砂型绿色铸造成型机和数字化多材质复合砂型3d打印机，比如负责金属浇铸的智能负压浇铸设备，而各种转运、存储、检验流程设备也日益成熟，此时，正需要一个完整的，成系统的，以数据为驱动的实现复杂砂型增减材混合制造铸件全流程的智能调度、监控、和管理系统。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本发明公开了复杂砂型增减材混合制造mes系统，综合应用砂型增材制造、砂型减材制造的优势，并实现铸件数字化、自动化和智能化的全流程生产，本发明提出了面向复杂砂型混合制造铸件全流程的mes系统；
2、复杂砂型增减材混合制造mes系统由以下几个应用模块构成，分别是产品管理模块、生产计划模块、流程管控模块、库存管理模块、设备管理模块、质量管理模块和绿色管理模块；
3、首先的，任何铸件的生产都必须有其设计模型、物理性质、加工代码、工艺流程、以及质量检验标准等信息，而设计人员会将以上信息上传到指定的设计库中，产品管理模块能够从其中调取出这些信息构成产品档案，方便在加工的时候取用；
4、进一步的，在接收到管理层下发的生产任务后，操作人员首先从生产管理模块调取出需要加工的产品，并与设计人员进行核对；当核对无误后，将产品拖入生产计划模块进行工单/计划创建，随后系统会自动根据产品所需的加工流程，将任务下发给各流程节点，并根据重要性和加工效率，对同一节点多个任务的进行排序，在此过程中，人员可以根据情况随时调整计划的顺序。
5、进一步的，流程管控模块会将各节点各项任务分配到具体设备中，指挥它们的运行，并记录它们反馈的位置、执行情况、报警等信息，并把完成情况汇报给生产计划模块；在这个过程中，所有的可视信息既可以通过图表、2d流程图进行展现，也可以通过三维视窗反应给操作人员。
6、具体的，库存管理模块会将指定时间内厂房所需物料名目和数量通过ap i接口将需求发送给wms/wcs系统，提前完成所需物料的入库；随后，当接收到流程管控模块下发的实时生产需求信息后，库存管理模块会指挥wms/wcs系统完成指定物料/产品/铸件的出入库。
7、具体的，在运行过程中，流程管理模块会一刻不停地接收设备上传的各种信息，但主要是用来掌握执行的情况、和进度，并不会系统和详细的反馈单一设备的详细信息，而操作人员则可以通过设备管理模块的状态监控端口，详细的、系统的、实时的掌握运行设备的各项运行信息与运行情况；额外的，设备管理模块存储有当前设备的全部故障报警记录和对应的故障解决办法，同时也存储当前设备所有的维修保障手册和维修保障记录。
8、具体的，当遇到需要检验的环节时，流程管理模块会通知质量检测模块启用，质量检测模块会通知智能质量检测系统或者其他各种检测流程开始运行，并下发当前任务当前环节所需要的质量检测标准文件，随后接收并存储详细的检测结果，并将是否通过检验的结果给流程管控模块，随后也会通过api接口给qms等专门的质量管理系统发动相应的检测报告。
9、在指定生产节点会设置有质量称重系统、功率检测系统和副产物分析系统，分别采集材料的消耗、设备的能耗、以及副产物的成分，当流程管控模块检测到这些系统生效的时候，会通知绿色管理模块启动，采集并记录这些信息，随后通过内部网络发送给绿色优化模块。
10、复杂砂型增减材混合制造mes系统的流程管控模块应至少能够实现以下流程的管控，包含：上料混砂、震压制坯、冷冻凝固、砂模制型、嵌合浇铸、后处理、翻转/搬运、出入库、以及质检流程；
11、具体的，复杂砂型增减材混合制造mes系统的铸造流程方法，具体包括以下：
12、首先，当接受到加工计划后，流程管控模块会通知库存管理模块向wms/wcs系统下发所需要的砂型和粘结剂以及需要融化的金属,并等待它们的配送执行情况；当库存管理模块接收到wms/wcs系统上传的配送执行完毕的信号后会反馈给流程管控模块，随后流程管控模块会通知上料混砂设备和熔炉开始执行混砂和融化金属的任务；
13、进一步的，通过下发的加工计划，流程管控模块能够得知目前砂模制型任务选取的是增材制造还减材制造路线，随后会告知相应搬运设备所需要的配送路线，并通知对应的砂模制型设备做好接收准备；当接收到混砂结束信号后，流程管控模块会向相应搬运设备发出配送指令，并且当搬运结束后，相应搬运设备不仅会和目标设备进行信息交互，也会向流程管控模块反馈到位指令；
14、特别的，如果选择的是减材制造流程，那么相应搬运设备的终点便是负压震动制坯设备；当接受到震压制坯完成的信号后，流程管理模块会再次通知相应库房的wms/wcs系统(过程类似步骤一)，将坯型运送至冷库之中进行储存；在冷冻凝固及保温的过程之中，流程管控模块会通过库存管理模块一直自动记录着冷冻过程中的温度、湿度变化，当不符合要求时向操作人员报警；
15、通常情况下，为了提升制造效率，一天所需的砂坯数量是远远小于一天所制造的砂坯数量的，所以如果选择的是减材制造流程，通常可以从冷库中直接调取冷冻砂坯，过程与存储过程类似；
16、进一步的，当接受到冷冻砂型配送完毕的信号后，流程管控模块会通知位于数字化冷冻砂型变温三轴/五轴成型机配套的机械手，与前来的搬运设备对接；该搬运设备本身也应具有保温保湿以及温度、湿度监控的能力，并将信息全程反馈给流程管控模块；当对接完毕后，机械手会将砂型取走，并放入成型机内的指定位置内，随后将信息反馈给流程管控模块，流程管控模块会通知成型机开始加工；在加工过程中，当遇到需要翻面的时候，成型机会自动和机械手进行数据交互，呼叫机械手对砂型进行翻转；当加工结束后，机械手会通过同样的流程取走加工好的砂型；
17、特别的，如果选择的是增材制造流程，搬运设备会将混好的砂直接运送到数字化复合材质变温砂型打印机中，开始进行砂型的打印；当加工结束后，打印机会自动和在一旁的搬运机械手实施信息交互，指挥机械手去除砂型；
18、进一步的，当接收到砂模制型完成的信号后，流程管控模块会通知相应的搬运设备将砂型搬运到嵌合浇铸区的指定位置，随后命令嵌合机械手实施砂型嵌合；机械手可以通过预先编程和机器视觉识别的方式将砂型按规则嵌合；
19、进一步的，当砂型嵌合结束后，机械手会向流程管控模块反馈结束信号，随后流程管控模块会指挥熔炼炉沿着轨道实施浇铸；
20、进一步的，当接受到浇铸及脱砂任务结束后，流程管控模块会通知相应搬运设备前往后处理系统完成铸件最后的打磨抛光；
21、最后，在砂模制型完成后，以及在后处理之后，产物都需要经过质量检验，并将结果反馈给质量检验模块；
22、必要的，在以上任何一个子环节完成后，流程管控模块均会向生产计划模块反馈任务执行情况，以完成工单的清账和进一步排产。
23、本发明的有益效果：通过本发明提出的mes系统，能够实现复杂砂型铸造全流程的数字化生产和智能化执行，同时由于它融合了增材制造的灵活性与减材制造的精确性，不仅显著提升了铸件的质量，也极大提高了生产效率，此外，该系统在成本控制和绿色生产方面也展现出显著优势，为砂型铸造带来了高效、经济、环保的解决方案。
1.复杂砂型增减材混合制造mes系统，其特征在于：所述mes系统包括产品管理模块、生产计划模块、流程管控模块、库存管理模块、设备管理模块、质量管理模块、和绿色管理模块；其中所述mes系统能够作为调度、监控和管理系统，实现复合砂型增减材混合制造铸件全流程智能化执行。
2.根据权利要求1所述的复杂砂型增减材混合制造mes系统，其特征在于：其包含：
3.根据权利要求2所述的复杂砂型增减材混合制造mes系统，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的复杂砂型增减材混合制造mes系统，其特征在于：
5.根据权利要求2所述的复杂砂型增减材混合制造mes系统，其特征在于：
6.根据权利要求2所述的复杂砂型增减材混合制造mes系统，其特征在于：
7.复杂砂型增减材混合制造mes系统的铸造流程方法，其特征在于，包括以下步骤：
