1.一种多规格船用管材智能成形车间的控制方法，其特征在于：多规格船用管材智能成形车间包括顺次布设在生产线上的前处理加工区和加工工位区，在生产线的上游布设原材料存储区，在生产线的一侧布设用于存放管材半成品、管材成品以及法兰的仓储区；

还包括运输系统和智能控制系统，智能控制系统对原材料存储区、前处理加工区以及加工工位区发送控制信号，实现对多规格管材的调取加工，智能控制系统同时对运输系统发送控制信号，在运输线上实现对多规格管材的运输转运；

分为两个部分，第一部分为调度方法，第二部分为故障检测方法，

其中调度方法具体包括以下步骤：

第一步：车间接收订单

第1.1步，多规格船用管材智能成形车间收到第n批管材加工订单，其中n≥2，管材加工订单的内容包含订货方、交货期、所需管材规格、加工工序、焊接法兰信息以及所需数量；

第1.2步，仓库管理模块通过第一RFID扫描仪获取位于仓储系统内的处于空置状态料盘的RFID芯片内所存储地址；

第1.3步，订单管理模块根据车间接收到的订单内容生成各管材的加工工艺文件，并将加工工艺文件写入所获取的存储地址内；

第二步：获取车间状态信息

设备管理模块获取车间内各加工设备的状态，状态包括设备类型、设备性能、设备当前工作状态以及设备当前负载量；

第三步：根据加工设备状态对订单内容进行调度

第3.1步，确定对订单内容进行加工所需的时间，总控系统通过订单管理模块获取订单所加工管材规格的种类，分析计算模块计算所有种类管材完成所有工序所需加工的时间；

第3.2步，确定第n批订单等待加工时间，分析计算模块计算订单中所有种类的管材完成加工所需的时间；

第3.3步，确定管材运输时间，总控系统根据管材规格从负载量数据存储模块处获取加工设备针对不同规格管材的负载量信息，分析计算模块计算各加工设备和仓储之间的运输距离、所需运输次数以及每种规格管材所需运输时间，最终获取订单中所有种类管材所需运输时间；

第3.4步，确定订单加工完成所需要的总时间；

第3.5步，确定最优的调度策略，生产调度模块指定若干种不同的生产调度计划，分别计算出不同生产调度计划的总加工时间，并采用智能调度算法对不同排产加工完成所需总时间进行优化，得到总加工时间最短的排产方案，并将最优调度策略发送至总控系统；

第四步：半成品管材运输

第4.1步，指令发送模块向第一AGV小车、第二AGV小车发送运输指令，第一AGV小车、第二AGV小车反馈其状态信息，此状态信息包括运输状态以及电量信息；

第4.2步，分析计算模块根据反馈状态信息，选择第一AGV小车或者第二AGV小车；

第4.3步，在仓储系统中，管材半成品存放区内部的运输系统把所需管材半成品运送至第二缓存区处，同时第一AGV小车或者第二AGV小车把料盘运送至第二缓存区处，第二管材抓取装置抓取管材半成品放入料盘内，第一AGV小车或者第二AGV小车运输管材半成品至加工工位区；

第五步：半成品管材加工

第5.1步，第一RFID扫描仪扫描获取料盘上的RFID芯片，第二RFID扫描仪通过RFID芯片的存储地址访问管材加工信息，包括管材成形工艺以及成形要求；

第5.2步，分析计算模块根据所获取的管材加工工艺顺序选择加工工位区中的坡口加工区、弯曲加工区、缩或扩口加工区或者焊接加工区，第一AGV小车或者第二AGV小车把料盘运输至第一加工缓存区或者第二加工缓存区或者第三加工缓存区或者第四加工缓存区；

第5.3步，指令发送模块发送相应的加工指令，并控制相关加工设备完成对管材的加工，在加工过程中，数据采集模块通过安装在各设备上的传感装置采集加工数据以及加工设备监测数据，分别储存于加工数据存储模块以及设备监测数据存储模块内；

第5.4步，质量管理模块根据管材规格信息访问共享云，获取管材加工数据，并对数据进行分析，完成管材的在线质量检测，并把结果传输至总控系统；条件判断模块进行产品质量判断：若产品质量合格，第一机械手或者第二机械手或者第三机械手或者第四机械手抓取管材放置在相关加工缓存区内；若产品质量不合格，第一机械手或者第二机械手或者第三机械手或者第四机械手抓取管材放置在第二不合格存放区或者第三不合格存放区或者第四不合格存放区或者第五不合格存放区内；

第5.5步，条件判断模块进行如下判断：管材要求加工工序是否完成，若未完成，执行第

5.1步至第5.5步；若完成，执行第5.6步；

第5.6步，条件判断模块进行如下判断：订单是否完成，若订单未完成，执行第四步至第五步；若订单完成，执行第六步；

第六步，二维码喷涂

第6.1步，第一AGV小车或第二AGV小车将存放合格产品的料盘运输至第五加工缓存区；

第6.2步，第一二维码喷涂设备或第二二维码喷涂设备根据管材规格信息访问共享云，获取管材的信息，生成相对应的二维码；

第6.3步，指令发送模块发送二维码喷涂指令，并控制第六机械手抓取管材放置在第一二维码喷涂设备或第二二维码喷涂设备上，完成喷码操作；第六机械手再把管材放置于料盘内；

第6.4步，条件判断模块进行如下判断：所有管材的喷码操作是否完成，若未完成，执行第6.1步至第6.4步；若完成，执行第七步；

第七步：合格产品入库

第7.1步，指令发送模块向第一AGV小车或者第二AGV小车发送运输指令，第一AGV小车或者第二AGV小车反馈其状态信息，包括运输状态以及电量信息；

第7.2步，分析计算模块根据第一AGV小车或者第二AGV小车反馈的状态信息，选择合适的AGV小车；

第7.3步，第一AGV小车或者第二AGV小车把料盘运输至第三缓存区，第三管材抓取装置把成品管材转移至管材成品存放区特定料盘内，完成入库；

第八步，仓库管理模块判断管材半成品存放区是否需要补料，若需要，执行第九步至第十一步；否则，执行第十二步；

第九步，管材原材料运输

第9.1步，仓库管理模块根据所缺管材半成品规格，生产补料文件，包括所需管材半成品的规格和数量；

第9.2步，指令发送模块发送取料信号，原材料存储区的行车从原材料存放区取出相应管材原材料放置在上料输送线上；

第十步：管材原材料加工

第10.1步，分析计算模块根据设备的状态，选择加工设备即第一矫直设备或者第二矫直设备或者第一切割设备或者第二切割设备或者第一检测设备或者第二检测设备，指令发送模块发送原材料加工指令，并控制其完成对管材原材料的加工；在加工过程中，数据采集模块通过布置在各设备上的传感装置采集相关工艺加工数据和相关加工设备监测数据，分别储存于加工数据存储模块和设备监测数据存储模块内；

第10.2步，质量管理模块根据管材规格信息访问共享云，获取管材加工数据，并对数据进行处理，对管材进行在线质量检测，并把结果传输至总控系统；条件判断模块进行产品质量判断：若产品质量合格，第一机械手抓取管材半成品放置在半成品暂存区内；若产品质量不合格，第一机械手抓取管材半成品放置在第一不合格存放区内；

第10.3步，条件判断模块进行如下判断：补料订单是否完成，若订单未完成，执行第九步至第十步；若订单完成，执行第十三步；

第十一步，管材半成品入库

第11.1步，指令发送模块向第一AGV小车或者第二AGV小车发送运输指令，第一AGV小车或者第二AGV小车反馈其状态信息，包括运输状态以及电量信息；

第11.2步，分析计算模块根据第一AGV小车或者第二AGV小车反馈的状态信息，选择合适的AGV小车；

第11.3步，第一AGV小车或者第二AGV小车把料盘运输至第三缓存区，第三管材抓取装置把半成品管材转移至管材半成品存放区特定料盘内，完成入库；

第十二步，仓储系统存料判断

第12.1步，仓库管理模块判断法兰存放区是否需要补料，若需要补料，则发出报警，提示管理人员上料；否则，执行第12.2步；

第12.2步，仓库管理模块判断原材料存放区是否需要补料，若需要补料，则发出报警，提示管理人员上料；否则，执行第十三步；

第十三步，总控系统进行判断是否有新订单产生：若有新订单产生，执行第一步至第十三步；若无新订单产生，结束；

故障检测方法具体包括以下步骤：

步骤a，构建数据库

根据智能车间各设备在工作过程中故障类型和原因，并结合专家人员的建议，构建故障数据库，数据库包含已知的有可能产生的故障类型和相应故障的表现形式；

步骤b，构建卷积神经网络专家系统

步骤c，数据采集

通过设置在智能车间各设备上各传感设备采集相关数据，包括弯管设备电机三相电流Iu、Iv、Iw和三相电压Uu、Uv、Uw、弯管设备摇臂转角θ、弯管设备摇臂扭矩T、焊枪振动dB1、焊枪温度t1、坡口设备温度t2、坡口设备工作声音dB2、切割设备刀片上升速度v、切割设备声响dB3、AGV小车运动距离s以及AGV小车举升机构声音dB4；

步骤d，通过构建的卷积神经网络专家系统对步骤c所采集的数据进行分析处理；

步骤e，故障查询

i

监测系统根据卷积神经网络专家系统的输出结果δ，访问故障数据库；若在故障数据库内查询到相应故障，则将故障发送至故障显示模块显示，用于指导维修工人维修，并启动备用设备；若在数据库内未查询到相应故障，执行步骤f；

步骤f，数据库更新

专家人员对故障和相应故障的表现形式进行判断，若故障和相应故障的表现形式相匹配，则把故障和相应故障的表现形式纳入数据库，并将故障发送至故障显示模块显示，用于指导维修工人维修，并启动备用设备；同时更新卷积神经网络专家系统；若故障和相应故障的表现形式不匹配，则根据专家人员的经验，获得相应表现形式对应的故障，并纳入数据库，同时更新卷积神经网络专家系统。

2.用于权利要求1所述控制方法的多规格船用管材智能成形车间，其特征在于：前述的原材料储存区设有对多规格管材进行分类储存的原材料存放区，其通过实现原材料的运输；

前述的智能控制系统包括相互连通的总控系统、MES系统、共享云以及监测系统，总控系统对MES系统、共享云以及监测系统进行指令调控；

其中，总控系统包括分析计算模块、指令发送模块以及条件判断模块，其中，分析计算模块从原材料存储区、前处理加工区、加工工位区以及运输系统获取信号进行分析，指令发送模块将接收到的信号发送至分析计算模块，同时将施行指令发送至原材料存储区、前处理加工区、加工工位区以及运输系统，条件判断模块对产品质量进行判断；

MES系统包括生产调度模块、数据采集模块、质量管理模块、仓库管理模块、订单管理模块以及设备管理模块，其中，生产调度模块用于对车间内的生产程序进行调度，数据采集模块用于对车间内生产信息进行收集，质量管理模块用于对产品的质量进行管理，仓库管理模块用于对车间内原材料存储区、仓储系统施行管理，订单模块用于对产品的订单信息进行管理，设备管理模块用于对车间内的设备进行管理；

共享云包括RFID信息存储模块、加工数据存储模块、设备监测数据存储模块以及负载量数据存储模块，其中，RFID信息存储模块用于对RFID扫描信息的存储，加工数据存储模块用于对车间内加工数据进行存储，设备监测数据存储模块用于对车间内设备监测数据进行存储，负载量数据存储模块用于对车间内负载量数据进行存储；

监测系统用于对车间内各部分的监测。

3.根据权利要求2所述的多规格船用管材智能成形车间，其特征在于：前述的前处理加工区包括上料输送线、第一矫直设备、第二矫直设备、第一切割设备、第二切割设备、第一检测设备、第二检测设备、半成品暂存区以及第一不合格存放区，其中上料输送线位于生产线的上游，在生产线的一侧顺次布设第一矫直设备、第一切割设备以及第一检测设备，生产线的另一侧顺次布设第二矫直设备、第二切割设备以及第二检测设备，第一矫直设备与第二矫直设备、第一切割设备与第二切割设备、第一检测设备与第二检测设备对称排布，还包括第一机械手，其将经过检测后的产品夹取转送至半成品暂存区，第一机械手将经过检测后的不合格产品夹取转送至第一不合格存放区。

4.根据权利要求3所述的多规格船用管材智能成形车间，其特征在于：前述的仓储系统包括料盘存放区、第一RFID扫描仪、法兰存放区、管材半成品存放区以及管材成品存放区，料盘存放区内放置若干料盘，第一RFID扫描仪用于对料盘信息进行扫描记录，在法兰存放区的入口处设置第一缓存区，在管材半成品存放区的入口处设置第二缓存区，在管材成品存放区的入口处设置第三缓存区，运输系统将料盘运送至相应缓存区，同时运输系统将法兰存放区、管材半成品存放区以及管材成品存放区内的对应产品运输至相应缓存区，在第一缓存区内设置第一管材抓取装置，其将法兰抓取放置位于第一缓存区的料盘内，第二缓存区内设置第二管材抓取装置，其将管材半成品抓取放置位于第二缓存区的料盘内，第三缓存区内设置第三管材抓取装置，其将管材成品抓取放置第三缓存区的料盘内。

5.根据权利要求4所述的多规格船用管材智能成形车间，其特征在于：前述的加工工位区包括弯曲加工区、坡口加工区、缩或扩口加工区、焊接加工区以及二维码喷涂区，还安装有第二RFID扫描仪，装有产品的料盘经过第二RFID扫描仪扫描后通过运输系统分配至加工工位区内的各个区；

弯曲加工区包括第一弯管设备、第二弯管设备、第一加工缓存区以及第一不合格存放区，运输系统将合格产品从匹配区域运送至第一加工缓存区，第二机械手将产品从第一加工缓存区夹取至第一弯管设备、第二弯管设备处进行弯曲处理后，再将弯曲处理后的不合格产品夹取放至第二不合格存放区内；

坡口加工区包括第一坡口设备、第二坡口设备、第二加工缓存区以及第二不合格存放区，运输系统将合格产品从匹配区域运送至第二加工缓存区，第三机械手将产品从第二加工缓存区夹取至第一坡口设备、第二坡口设备处进行坡口处理后，再将坡口处理后的不合格产品夹取放至第三不合格存放区内；

缩或扩口加工区包括第一缩或扩口设备、第二缩或扩口设备、第三加工缓存区以及第三不合格存放区，运输系统将合格产品从匹配区域运送至第三加工缓存区，第四机械手将产品从第三加工缓存区夹取至第一缩或扩口设备、第二缩或扩口设备处进行缩或扩口处理后，再将缩或扩口后的不合格产品夹取送至第四不合格存放区；

焊接加工区包括第一焊接设备、第二焊接设备、第四加工缓存区以及第四不合格存放区，运输系统将合格产品从匹配区域运送至第四加工缓存区，第五机械手将产品从第四加工缓存区夹取至第一焊接设备、第二焊接设备进行焊接处理后，再将不合格产品夹取送至第五不合格存放区；

二维码喷涂区包括第一二维码喷涂设备、第二二维码喷涂设备以及第五加工缓存区，运输系统将合格产品从匹配区域运送至第五加工缓存区，第六机械手将产品从第五加工缓存区夹取至第一二维码喷涂设备、第二二维码喷涂设备进行喷涂处理。

6.根据权利要求5所述的多规格船用管材智能成形车间，其特征在于：前述的运输系统包括第一AGV小车和第二AGV小车，还安装有为第一AGV小车和第二AGV小车充电的充电区。

7.根据权利要求6所述的多规格船用管材智能成形车间，其特征在于：在第一检测设备以及第二检测设备上安装激光位移传感器，在第一弯管设备以及第二弯管设备上安装角度传感器、扭矩传感器以及第一扫描仪，在第一缩或扩口设备以及第二缩或扩口设备上安装第二扫描仪、压力传感器和位移传感器，在第一坡口设备以及第二坡口设备上安装速度传感器、第三扫描仪以及表面粗糙度仪，在第一焊接设备、第二焊接设备上安装电压传感器、电流传感器和超声无损探伤仪。