專利名稱：用于在生產過程中傳送調整模式的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于在由制造執行系統(MES)控制并執行的生產過程中傳送調整模 式的方法和系統。
背景技術：
如眾所周知的那樣，用于由企業資源規劃(ERP)所規劃并由車間所生產的制造 過程的方法提供用于對制造過程進行建模、規劃、調度和實施并控制工廠底層的相應生 產步驟的制造執行系統(MES)。特別地，企業資源規劃(ERP)是包括用于規劃企業的業務資源的硬件設備及相 應的軟件應用程序的系統，所述業務資源即為材料供應、人力資源管理、采購、訂單、 盈利、財務、庫存控制、客戶管理等等，同時，已使用術語“車間”來指示例如通過測 量每臺機器每小時生產的工件數或每臺機器的功能參數、生產的工件的質量等來支持對 執行生產動作并在制造過程中所涉及的單個機器的控制的系統。MES是提供ERP上層與車間下層之間的計算機器和軟件工具的中間層，包括用 于生產訂單管理的從ERP接收生產請求的軟件工具以及用于生產建模的軟件工具，該用 于生產建模的軟件工具支持選擇和管理在制造過程中所涉及資源的階段，所述資源即員 工、機器和材料，以便在所要求的時間約束內實現規劃的制造過程。因此，由ANSI/ISA/95標準調控的制造執行系統要求用于調度和控制活動二者 的建模工廠設備。因此，生產過程通常由生產請求組成，這些生產請求定義對單個產品 的生產的請求。預定義的產品被生產規則識別，每個生產規則分成許多片段要求，這些 片段要求表示由制造執行系統控制的簡單生產動作。因此，生產請求包含至少一個片段要求；即使該片段要求跨越產品的所有生 產。片段要求包含至少對具有要生產的產品的標識、數量和度量單位的材料生產要求。 通常，在MES系統中，用戶可能由于各種原因而修改要生產的產品的數量，這些原因諸 如機器停機時間、材料不足、人員不在現場。當然，期望的是MES系統包括能夠通過重 新調整所涉及的資源來修改所涉及的資源(例如投入的材料、人員、設備)的所有數量的 機制。例如，假設IOOOkg番茄醬的初始生產請求將要求1400kg的番茄、IOOkg的羅勒 和20kg的鹽及其它調味品。用戶規劃該生產請求，并且在開始執行該生產過程之后發 現番茄不足，例如由于新的準時遞送失敗而只有700kg番茄可用。現在用戶必須將初始 生產請求從IOOOkg番茄醬更新為500kg番茄醬，現在這將要求改變所涉及的所有其它資 源，諸如700kg番茄、50kg羅勒和IOkg的鹽及其它調味品。此外，由于例如烹飪站只使 用30分鐘而不是60分鐘，所以還可以使某些設備可重新用于其它生產請求。有時，本 示例中給定的簡單線性重新調整不反映所涉及的資源的真實情況并且需要執行更復雜的 計算。到目前為止，可以通過調用一組用戶接口方法來執行MES中的以更新的數量生產產品所需的資源數量的修改或更新。用來修改在生產請求中所涉及的不同資源的數量 的公式將被存儲在MES系統內部，MES系統利用對用戶接口方法的調用來應用該公式。 在復雜MES系統中，應存儲且必須根據適當的情況來應用不同的公式。該方法導致MES 系統具有將在不同層級應用的公式的集合。在利用適當的公式來調用用戶接口方法中將 涉及要求數量更新的每個資源。這種方法的結果產生正確的結果，但是當由MES系統 控制的生產過程涉及所有可能的復雜性時，由于用戶接口方法，必須降低整個系統的性 能。
發明內容
因此，本發明的目的是提供用于在由制造執行系統控制并執行的生產過程中傳 送調整模式的方法和系統，該方法和系統減去MES系統的負荷以提供MES系統內的允許 恢復制造執行過程的更好性能的適當調整傳送。關于方法，根據本發明通過一種用于在由制造執行系統(MES)控制并執行的生 產過程中傳送調整模式的方法來實現該目的，該方法包括步驟a)根據要生產的預定產品的數量來提供生產請求；b)通過預定生產規則來識別所述預定產品，從而將生產規則劃分成許多片段要 求，這些片段要求表示由制造執行系統控制的生產動作；c)在片段要求內定義生產所需數量的預定產品所需的資源；d)定義重新調整屬性并使該重新調整屬性與存儲在數據庫中的生產請求樹中的 每個資源對準，所述數據庫包括到制造執行系統的接口；以及e)使用制造執行系統的用戶接口來更新要生產的預定產品的數量并響應于該 更新通過在數據庫層級應用重新調整因數來重新計算生產更新數量的預定產品所需的資 源，所述重新調整因數根據作為用于重新調整屬性的輸入變量的原始數量和更新數量來計算。關于系統，根據本發明通過一種用于在由制造執行系統(MES)控制并執行的生 產過程中傳送調整模式的系統來實現該目的，包括a)制造執行系統內的接口，使得能夠根據要生產的預定產品的數量來提供生產 請求；b)數據處理裝置，以便通過預定生產規則來識別所述預定產品，從而將生產規 則劃分成許多片段要求，這些片段要求表示由制造執行系統控制的生產動作；c)數據處理裝置，以便還在片段要求內定義生產所需數量的預定產品所需的資 源；d)利用數據處理裝置，模塊定義諸如重新調整公式或布爾函數的重新調整屬 性，并使該重新調整屬性與存儲在數據庫中的生產請求樹中的每個資源對準，所述數據 庫包括到制造執行系統的接口；e)所述接口用來更新要生產的預定產品的數量；f)所述數據處理裝置用來響應于該更新通過在數據庫層級應用重新調整因數來 重新計算生產更新數量的預定產品所需的資源，所述重新調整因數根據作為用于重新調 整屬性的輸入變量的原始數量和更新數量來計算；以及
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g)使用由制造執行系統控制的經重新計算的資源以便根據已更新的生產請求來 生產產品的數量。現在，所述方法和所述系統兩者減去MES系統的負荷以提供用于已更新生產請 求中的所需資源的更新計算。由于根據重新調整屬性在數據庫中保持用于更新的公式， 所以由該更新引起的數據通信局限于更新生產請求的數量的單個用戶接口調用。然后， 資源的任何更新貫穿生產請求分級結構連續地在數據庫中進行，因為所有數據已在數據 庫(生產請求數據和公式)中并且MES系統可自由地執行其它任務。可以通過將生產請求視為主表格并將每個片段請求視為從主表格垂掛的子表格 來實現用于安裝生產請求分級結構的適當手段，所述主表格和所述子表格兩者均被包括 在數據庫中。可以由與生產請求相關的生產請求標識來建立管理主表格與子表格之間的關系 的適當方式，其中可通過SQL數據庫函數在子表格中跟蹤生產請求標識。換言之，子表 格可以包括各種生產要求數據，但是通過使生產請求標識與生產要求的每個單獨的線相 關聯允許過濾要更新的數據的那些線，從而實現初始生產請求的重新調整的傳送。為了應對與生產請求的修改相比在其中資源常常顯示出非線性行為的生產工廠 的復雜性，可以利用每個生產要求來定義單獨的重新調整屬性。當增加生產請求的數量 時，這種手段將例如為特定資源實現漸進行為。通常，關于此方面的重新調整屬性可以 選自由線性函數、非線性函數和布爾函數組成的組。在下文中，參照附圖來更詳細地描述本發明的優選實施例，在附圖中
圖1示意性地示出涉及主表格和三個子表格的重新調整過程的結構；圖2示意性地示出子表格內的重新調整過程的邏輯；圖3示意性地示出生產請求主表格和生產要求表格；圖4示意性地示出生產請求更新之后的生產請求主表格和生產要求表格；以及圖5示意性地示出企業中的MES系統及其環境的設計。
具體實施例方式如圖5示意性地表示的那樣，制造執行系統MES是ERP上層與工廠底層的下層 之間的提供計算機器和軟件工具1至η的中間層，所述軟件工具1至η包括用于生產訂 單管理的軟件工具1，該軟件工具1從ERP接收生產請求，以及用于生產建模的軟件工 具2，該軟件工具2支持選擇和管理在制造過程中要涉及的資源的階段，所述資源即為員 工、機器和材料，以便在所要求的時間約束內實現規劃的制造過程。MES基于ISA(國際標準協會)標準S95，該ISA標準S95定義軟件工具1至η 可以如何實施在工廠底層層級處的生產并且如何與該工廠底層層級通信。更特別地，S95 基本上基于由多個連續過程片段表示的制造過程，其中每個連續過程片段包括要在工廠 底層層級處連續地執行的多個動作。每個過程片段包括至少一個生產要求，諸如機器時 間、人員、原材料和中間材料。上述MES軟件工具的執行包括通過激活連續過程片段并連續地執行相應的多個動作來管理制造過程。更特別地，為了完成制造過程，對于多個過程片段，用于生產訂單管理的軟件 工具1基本上重復激活并等待多個連續過程片段結束的步驟。在這種情況下，在相應的 連續過程片段的持續時間內，執行對應于各連續過程片段的多個軟件工具。MES還包括調度和規劃工具。該調度工具包括借助于對來自工廠底層的下層的 數據進行運算的內置算法來提供一組優化技術的應用程序。調度工具的優化技術的主要 目標是應對大量客戶要求并在短計算時間內提供高效調度結果以便實現最高效的工廠資 源使用的能力。如上文所解釋的，經證明在由MES控制的生產過程中，由于各種原因，必須 修改生產請求，所述原因即為客戶修改訂單、原材料不足、機器發生故障、人員不足等 等。對生產請求的數量的任何修改導致有必要將該修改傳送到在請求產品的生產中已經 或必須涉及的資源的管理中。因此，對于MES的性能而言基本的是不必在MES內執行 資源的重新計算，因為該活動將要求各種各樣的數據庫往返以便更新各數據。在下文中參考圖1和2來描述本發明的方法和系統。初始生產請求因此被編程 為根實體，或者換言之作為包括在數據庫中的主表格MT。因此，通過預定生產規則在 MES系統內識別要生產的產品，從而將生產規則劃分成許多片段要求，這些片段要求表 示由制造執行系統MES控制的生產動作。在片段要求內，生產所需數量的預定產品所需 的資源被識別出來并在圖1中作為“子實體1”至“子實體3”、或換言之作為保持在數 據庫DB中的子表格CTl至CT3示出，該數據庫DB例如是關系SQL數據庫。在數據庫DB內，重新調整屬性RAl至RA3被定義并被與存儲在數據庫DB中 的生產請求樹T中的每個資源“子實體—1”至“子實體—3”對準，數據庫DB包括到 制造執行系統MES的接口 I/O。應注意的是每個資源“子實體—1”至“子實體—3” 可以具有其自己的重新調整屬性RAl至RA3。現在，通過使用將制造執行系統MES連 接到數據庫DB以更新要生產的預定產品的數量的用戶接口 1/0，響應于與生產更新數量 的預定產品所需的資源“子實體—1”至“子實體—3”有關的更新來進行重新計算。通 過在數據庫層級應用重新調整因數K來進行該重新計算，該重新調整因數K根據作為用 于重新調整屬性RAl至RA2的輸入變量的初始數量OLDQty和更新數量NEWQty來計 算。重新調整屬性RAl至RA3可以是意指在生產請求的數量被減少一半(K = 0.5)的 情況下將資源的使用減少一半的線性函數。重新調整屬性還可以是非線性函數，諸如指 數或對數函數，或指示例如在要生產的數量減少或增加之后機器的使用=TRUE(真)或 FALSE(假)的布爾函數。圖2示出傳送期間的流程。表示“獲取下一個材料”的子表 格CTl接收重新調整因數K的信息。然后，數據庫控制器詢問重新調整屬性是否是特定 公式-在這里為重新調整屬性RA2，還是僅僅是標準的線性重新調整-在這里為重新調整 屬性RA1。然后，將所識別的重新調整屬性應用于初始數量OLDQty以計算更新的數量 NEWQty。相對于主表格MT，對存在于數據庫DB中的任何子表格CTl至CT3執行該過 程。因此，該數據庫往返是MES系統內的不對MES施加負荷的內部度量。隨后根據每 個所使用資源的更新數量從數據庫DB加載用于滿足生產請求的MES所需的任何數據。圖3示出包括兩個生產請求1和2以及相應的數量的主表格MT和包括相應資源 “項1”至“項3”、生產請求標識、將用該資源生產的數量、以及與作為公式ID的重新調整屬性相組合的資源使用的持續時間的子表格CT。 圖4示出生產請求1的更新之后的情況。期望數量已從14加倍至28。己修改 主表格MT'反映更新的生產請求1。已修改子表格CT'反映用于已與生產請求1對準 的資源“項1”和“項2”的該更新。在該表格中，生產請求標識保持相同，但是將利 用該資源生產的數量和該資源使用的持續時間由于對線性標準重新調整屬性RAl應用重 新調整因數K = 2而加倍。
權利要求
1.一種用于在由制造執行系統(MES)控制并執行的生產過程中傳送調整模式的方 法，包括步驟a)根據要生產的預定產品的初始數量來提供生產請求；b)通過預定生產規則來識別所述預定產品，從而將生產規則劃分成許多片段要求， 這些片段要求表示由制造執行系統控制的生產動作；c)在片段要求內定義生產所需數量的預訂產品所需的資源(子實體—1至子實體—3)；d)定義重新調整屬性(RAl至RA3)并使重新調整屬性(RAl至RA3)與存儲在數據 庫(DB)中的生產請求樹(T)中的每個資源(子實體—1至子實體—3)對準，數據庫(DB) 包括到制造執行系統(MES)的接口(I/O)；以及e)使用到制造執行系統(MES)的接口(I/O)來更新要生產的預定產品的數量并且響 應于該更新通過在數據庫層級應用重新調整因數(K)來重新計算生產更新數量的預定產 品所需的資源(子實體—1至子實體—3)，所述重新調整因數(K)根據作為用于重新調整 屬性(RAl至RA3)的輸入變量的初始數量(OldQty)和更新數量(NewQty)來計算。
2.根據權利要求1所述的方法，其中將所述生產請求視為主表格(MT、MT')并且 將每個片段要求視為從主表格(MT、MT')垂掛的子表格(CT、CT'、CTl至CT3)， 主表格和子表格兩者均包括在數據庫(DB)中。
3.根據權利要求2所述的方法，其中通過與生產請求(生產請求1、生產請求2)相關 的生產請求標識(生產請求id)來建立主表格(MT、MT')與子表格(CT、CT'、CTl 至CT3)之間的關系，其中能夠通過SQL數據庫函數在子表格(CT、CT'、CTl至CT3) 中跟蹤生產請求標識。
4.根據前述權利要求中的任何一項所述的方法，其中利用每個生產要求，能夠定義 單獨的重新調整屬性(RAl至RA3)。
5.根據權利要求4所述的方法，其中能夠從由線性函數、非線性函數和布爾函數組成 的組中選擇重新調整屬性(RAl至RA3)。
6.一種用于在由制造執行系統(MES)控制并執行的生產過程中傳送調整模式的系 統，包括a)制造執行系統(MES)內的接口(1/0)，使得能夠根據要生產的預定產品的初始數 量來提供生產請求；b)數據處理裝置(1、2、…、η),以便通過預定生產規則來識別所述預定產品，從而 將生產規則劃分成許多片段要求，這些片段要求表示由制造執行系統控制的生產動作；C)數據處理裝置，以便還在片段要求內定義生產所需數量的預定產品所需的資源；d)利用數據處理裝置，模塊定義諸如重新調整公式或布爾函數的重新調整屬性(RAl 至RA3)，并且使該重新調整屬性(RAl至RA3)與存儲在數據庫(DB)中的生產請求樹 (T)中的每個資源(子實體—1至子實體—3)對準，所述數據庫包括到制造執行系統的接 Π ；e)所述人機接口(I/O)用來更新要生產的預定產品的數量；f)所述數據處理裝置用來響應于該更新通過在數據庫層級應用重新調整因數(K)來 重新計算生產更新數量的預定產品所需的資源，所述重新調整因數(K)根據作為用于重新調整屬性的輸入變量的初始數量(OldQty)和更新數量(NewQty)來計算；以及g)使用由制造執行系統控制的經重新計算的資源以便根據已更新的生產請求來生產 產品的數量。
7.根據權利要求6所述的系統，其中將所述生產請求視為主表格并將每個片段要求視 為從主表格垂掛的子表格，主表格和子表格兩者均包括在數據庫中。
8.根據權利要求7所述的系統，其中通過與生產請求相關聯的生產請求標識來建立主 表格與子表格之間的關系，其中能夠用SQL數據庫函數在子表格中跟蹤所述生產請求標 識。
9.根據前述權利要求6至8中的任何一項所述的系統，其中利用每個生產要求，能夠 定義單獨的重新調整屬性。
10.根據權利要求9所述的系統，其中能夠從由線性函數、非線性函數和布爾函數組 成的組中選擇重新調整屬性。
全文摘要
本發明公開在由制造執行系統控制并執行的生產過程中傳送調整模式的方法和系統，包括a)根據要生產的預定產品的初始數量來提供生產請求；b)通過預定生產規則來識別預定產品，從而將生產規則劃分成表示由制造執行系統控制的生產動作的許多片段要求；c)在片段要求內定義生產所需數量預訂產品所需的資源；d)定義重新調整屬性并使重新調整屬性與存儲在數據庫中的生產請求樹中的每個資源對準，數據庫包括到制造執行系統的接口；以及e)使用到制造執行系統的接口來更新要生產的預定產品數量并響應于該更新通過在數據庫層級應用重新調整因數來重新計算生產更新數量預定產品所需的資源，重新調整因數根據作為用于重新調整屬性的輸入變量的初始數量和更新數量來計算。
文檔編號G06Q50/00GK102012696SQ20101027534
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月6日 優先權日2009年9月7日
發明者A·拉維奧拉, F·里索, P·克佩拉 申請人:西門子公司