由制造執(zhí)行系統(tǒng)收集工作狀態(tài)的時間戳的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種根據(jù)獨立權利要求的前序部分的用于由MES(制造執(zhí)行系統(tǒng)）收 集工作狀態(tài)的時間戳或時間日志的方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 在當今的工業(yè)自動化的世界中，為了增加競爭性，制造公司需要同時減少進入市 場的時間，增加處理可視性和生產(chǎn)靈活性，優(yōu)化預報和調度，W及減少廢料、庫存水平和停 工期；所有運些同時保證了全部全球設施范圍內(nèi)的最優(yōu)質量和生產(chǎn)效率。
[0003] 為了滿足運些需要的目標，制造公司需要幫助他們協(xié)調全球級的生產(chǎn)的集成口 基礎設施，并且如果必要，制造公司需要實時地幫助他們協(xié)調全球級的生產(chǎn)的集成口基礎 設施。MES-般被稱為集成商業(yè)系統(tǒng)（例如，ER巧和生產(chǎn)控制系統(tǒng)的口層。
[0004] 西口子公司提供了在其SIMATIC⑥產(chǎn)品系列下的廣泛范圍的MES產(chǎn)品。
[0005] 如制造企業(yè)解決方案聯(lián)盟（MESA國際）所定義的，MES系統(tǒng)是通過管理"從進入到 制造的訂購投放點到進入到完成商品的產(chǎn)品交付點的生產(chǎn)操作及通過"經(jīng)由雙向通信 將關于生產(chǎn)活動的任務關鍵信息"提供到"供應鏈和組織內(nèi)的其它"，"驅動制造操作的有效 執(zhí)行的動態(tài)信息系統(tǒng)"。用于開發(fā)MES系統(tǒng)的國際標準通常稱為ISA-95或S95。通常，在工 程時間，系統(tǒng)工程師根據(jù)特定制造工廠需求而靈活地定制MES應用。
[0006] 相反，在運行時，MES應用由可W是工廠操作者或生產(chǎn)線負責人員的端用戶來利 用。
[0007] 制造控制和自動化中的MES應用的重要特征是關鍵性能指示（KPI)的計算。
[0008] KPI是被計算用于對規(guī)劃的或執(zhí)行的制造生產(chǎn)的特定性能進行量化的度量值。
[0009] 例如，KPI可W是被計算為時間間隔中的制造件的數(shù)量的給定工廠或給定機器的 生產(chǎn)率。另一示例可W是生產(chǎn)日中的某些工廠機器的空閑時間。
[0010] 制造公司需要通過關注于人力/勞動力效率和機器/設備效率來監(jiān)視和改進其資 源的性能。
[0011] 復雜制造過程通常是手動操作和機器操作的混合。在復雜制造中使用的機器提供 在任務執(zhí)行期間的高度自動化能力，然而，在各個任務之前、期間和之后，它們?nèi)钥尚枰?些手動操作用于機器的準備、監(jiān)視和維護。
[0012] 在復雜的制造工廠中，非常重要的是準確地跟蹤效率損失的主要原因，該效率損 失可能是由于過程組織而導致的并且負面地影響人力結果，或者可能是由于資源性能和可 用性而導致的。另外，在運樣的制造環(huán)境中，人力引起的損失可W影響設備的效率，并且反 之亦然，設備引起的損失可W降低人力的性能。
[0013] 因此，MES系統(tǒng)需要為制造公司提供對人力和資源效率的容易且可靠的監(jiān)視。
[0014] 在現(xiàn)有技術中，通常用于測量勞動力和設備性能的兩個KPI分別是用于監(jiān)視人力 結果的勞動力綜合效率（0L巧和用于監(jiān)視資源結果的設備綜合效率（0E巧。
[0015] 0邸指示和OLE指示分別測量設備和人力的利用、性能和質量W及它們對生產(chǎn)力 的影響。
[0016] 0邸指示和OLE指示測量可用性、性能和質量，其中：
[0017] -可用性是做出有效貢獻所花費的設備/人力的百分比；
[001引-性能是針對給定目標的交付產(chǎn)品或任務的量；
[0019] -質量是完美或可銷售實現(xiàn)的產(chǎn)品的百分比。
[0020] 〇邸和OLE通過給予制造者分析運些因素對生產(chǎn)輸出的累積影響的能力而使得制 造者做出操作決定。
[0021] 在低水平的自動化處理中，〇邸不提供重要的信息，運是由于工作的主要部分包括 在由操作者執(zhí)行的手動活動中。
[0022] 為了計算0EE和OLE，需要定義：
[0023] -用于對定義的"工作狀態(tài)"（也簡稱為"狀態(tài)"）（例如，繁忙、空閑、停止等）中的 逝去時間進行分類的時間模型；
[0024] -用于捜集時間模型記錄和時間戳或日志的操作者與MES系統(tǒng)之間的交互模式。
[0025] 現(xiàn)有技術的MES應用提供了用于計算OLE指示和0邸指示的方法和系統(tǒng)。用于 OLE指示和0邸指示的測量技術實際上是許多生產(chǎn)場所（shop-floor)實踐和MES系統(tǒng)中的 商品，即使在細節(jié)的解釋方面存在一些微小的差別。
[0026] 為了說明目的，W下提供了用于OLE和0EE指示的計算的公式的示例；如本領域技 術人員所知道的，可W存在并且實際使用W下公式的許多其它變型。
[0027] OLE公式示例：
[0028] 可用性=(有效時間）/ (總存在時間）
[0029] 質量=(好件數(shù)）/ (總件數(shù)）
[0030] 性能=(分配時間）/ (有效時間）
[0031] OLE=可用性*質量*性能 陽〇扣]犯E公式示例
[0033] 可用性=(運行時間）/ (總時間） 柳34] 質量=(好件數(shù)）/(總件數(shù)）
[0035] 性能=(機器時間）/運行時間
[0036] 0EE=可用性*質量*性能
[0037] 不幸的是，當同時應用用于計算OLE和0EE的已知技術時，所計算的OLE指示和 〇邸指示的精度沒有保證。
[0038] 實際上，對于OLE和0邸監(jiān)視與計算之間的關系，不存在固化的最好實踐。由于運 些環(huán)境中的大部分低效和損失原因是同時由于人力和機器資源并且同時影響人力和機器 資源，因此運是對于復雜制造的嚴重缺陷。運樣的問題通常由為每個工程創(chuàng)建客戶自組織 解決方案的顧問活動來管理，而沒有保證解決方案實現(xiàn)的解決方案的最終結果是準確的并 且提供可靠的性能監(jiān)視系統(tǒng)的被證明且標準化的技術。
[0039] 實際上，在現(xiàn)有技術中，用于0邸和OLE計算的所需輸入數(shù)據(jù)可W具有可W是錯誤 的、不完整的、冗余的和/或沖突的信息。 W40] 不例是損壞的機器的情況，效率損失（例如，10%損失）反映在0EE指不和OLE指 示中，但是當輸入數(shù)據(jù)對于OLE或0邸的組合計算不可靠時，真實的效率損失原因不是明顯 的。
[0041] 用于改進所計算的OLE和0邸指示的可靠性的已知解決方案包括w下：
[0042] -后巧取數(shù)據(jù)處理：例如利用數(shù)據(jù)凈化、稍后時間的數(shù)據(jù)完成和固化分析報告夾 獲得。該解決方案需要另外的努力，它是易于出錯過程，并且其延遲了然后被校正"后驗"的 結果的可用性。當OLE和0邸指示評估的獲取由MES系統(tǒng)來管理時，該解決方案是嚴重的 限制，運是由于需要是具有較高的精確度水平，而不需要后獲取數(shù)據(jù)處理。另外，如MES系 統(tǒng)的IT解決方案旨在開拓自動報告效率測量和指示的機器能力。
[0043] -雙撒據(jù)輸入，例化通過要求操作者代表制推化器夾通知忡能信息或者輪證自動 獲取的數(shù)據(jù)來獲得。該解決方案要求操作者花費的另外時間，并且部分地或全部地中斷自 動從機器獲取0EE數(shù)據(jù)的能力。 W44]-僅關注于合計指示。取代獲取和監(jiān)視具體損失原因，0邸指示和OLE指示僅被 評估用于高水平的制造狀態(tài)（例如，正常工作、問題、空閑）。該簡化使得在存在不準確的數(shù) 據(jù)獲取中方法也有效。另一方面，在計算運些合計指示中不幸地存在很少的值，運是由于它 們不能實際上幫助采取校正動作。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0045] 因此，本發(fā)明的目的是克服上述缺陷，具體是通過提供用于由MES系統(tǒng)收集用于 OLE和0邸指示的時間相關分量的計算的、機器和操作者的工作狀態(tài)的時間日志的方法和 系統(tǒng)來克服上述缺陷，其中，不收集重疊的數(shù)據(jù)，其中，不需要雙重或冗余數(shù)據(jù)輸入并且不 需要校正動作。
[0046] 上述目的由用于由MES系統(tǒng)收集用于制造任務中的OLE和0EE指示的時間相關分 量的計算的、機器和操作者的工作狀態(tài)的時間戳的方法和系統(tǒng)來實現(xiàn)，其中，操作者和機器 被分配任務，所述操作者和機器在下文中稱為行動者；所述發(fā)明包括：
[0047] a)提供用于將數(shù)據(jù)提供責任分配給行動者的實體，運樣的實體在下文中稱為令 牌；
[0048] b)定義用于任務中的機器的兩個元狀態(tài)，每個元狀態(tài)對一組機器狀態(tài)進行歸類： 第一元狀態(tài)在下文中被稱為操作元狀態(tài)；第二元狀態(tài)在下文中被稱為登記元狀態(tài)；其中， 所述兩個機器元狀態(tài)被定義為如下：
[0049] -當機器處于參與任務的狀態(tài)并且它能夠知道和通知其自己的狀態(tài)時，機器被定 義為處于操作元狀態(tài)；
[0050] -當機器處于參與任務的狀態(tài)并且它不能通知其自己的狀態(tài)時，機器被定義為處 于登記元狀態(tài)；
[005UC)由MES系統(tǒng)如下收集給定制造任務中的機器和/或操作者的狀態(tài)的時間戳：
[0052] cl)在給定任務開始時，由MES系統(tǒng)將令牌分配給行動者；
[0053] c2)在給定任務在進行中時：
[0054] c21)由MES從擁有令牌的行動者收集狀態(tài)的時間戳； 陽化日]c22