CN102243495A

CN102243495A - 为isa-95标准设计的电子工作指令

Info

Publication number: CN102243495A
Application number: CN2011101034976A
Authority: CN
Inventors: A.拉维奥拉; P.科佩洛
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2011-11-16
Also published as: EP2381397A1; US20110264251A1

Abstract

本发明涉及为ISA-95标准设计的电子工作指令。本发明涉及一种用于为生产过程人员提供针对符合ISA-95标准的生产活动的电子工作指令的方法和系统，所述系统包括：-至少一个连接（8a），其被设计成在基于ISA-95标准的生产过程与电子工作指令实体（8）之间交换至少一条电子工作指令；-所述电子工作指令实体（8），其被设计成符合生产过程的所述ISA-95标准并且能够加载和存储至少一条电子工作指令；-用于访问电子工作指令的装置（10）。

Description

为ISA-95标准设计的电子工作指令

技术领域

本发明总体上涉及生产活动的自动化，并且更具体地涉及一种用于提供和管理在基于ISA-95标准的生产活动中所涉及的人员电子工作指令的系统和方法。

背景技术

产品制造的自动化需要工具以便在计划和生产水平（level）下管理在制造产品中所涉及的相关信息。尤其是，生产过程的准确建模对于调度和执行二者，并且最终对于实现制造活动中的操作性能的良好水平是必不可少的。这些工具的一种（被称为用于国际标准协会-S95的ISA-S95）是用于开发在企业和针对全球制造商的生产过程的控制系统之间的自动化接口的国际标准。ISA-S95标准能够在不同制造商之间使用标准术语来处理所述相关信息的同时，限定软件工具可以如何在工厂底层水平实施生产过程以及如何与其进行通信。

一般来说，ISA-S95标准可能被嵌入或用作制造执行系统（MES）的开发的共同基础，即中间层，该中间层能够提供在尤其是专用于生产过程的计划的企业资源计划（EPR）上层与尤其是专用于在生产过程的分析中涉及的或者在生产过程自身中涉及的单个机器的控制的生产线下层之间的计算机器和软件工具。

换言之，MES是通过以下来驱动制造操作的有效执行的动态信息系统：管理从订单发放到制造的点到产品递送到成品的点的生产操作以及经由双向通信经过组织和供应链向其它部分提供关于生产活动的任务关键（critical）信息。MES通常包括用于分析管理的软件工具以及用于生产过程的软件工具。

通常，ISA-95标准包括能够根据生产过程的结构描述来表示所述生产过程的复杂且分级的实体集合。所述实体尤其是表示将在生产请求的执行期间使用的资源。ISA-95标准因此能够对生产过程建模，即通过表示在生产过程中涉及的实体以及这些实体之间的交互来提供所述生产过程的概念化。

例如，由ISA-95标准中的分级结构表示的生产过程可能包括生产调度实体，其包括可能根据产品生产规则实体限定的至少一个生产请求实体。生产请求实体可以包括与过程或产品分段实体（Product Segment entity）相关联的至少一个分段需求实体，以及被设计用于允许MES系统之间的通信的所请求的分段响应实体。分段需求实体可以包括不同的实体，例如生产参数、人员需求、设备需求、材料生产需求、材料消耗需求以及耗材预期（Consumable Expected）实体。生产参数实体通常与产品参数实体或过程分段参数实体相关联。生产参数因此是属于分段需求实体的实体之一。生产参数实体表示在生产期间使用的或生产所涉及的生产参数。示例可以是设备的速度或工作温度。通常，在生产期间，生产参数被用来驱动生产，例如设置设备速度/温度。人员需求实体表示分段需求为了其执行所需的人员资源。它可能包括人员需求属性实体，其自己可能包括人员模型实体。人员需求属性和人员模型实体通常被设计成提供与人员资源有关的一般信息。类似地，设备需求实体可能与可对应于设备模型实体中的一个元素的至少一个设备需求属性实体相关联。而且，材料生产和材料消耗需求实体每一个可以分别与可能对应于材料模型实体中的至少一个元素的至少一个材料生产需求属性实体和一个材料消耗需求属性实体相关联。换言之，人员、设备以及材料模型实体中的每一个包括帮助选择正确的人员、设备或材料以实现生产请求的人员、设备和材料的某些特性。分段需求实体还可以包括耗材预期实体，其被设计用于表示潜在使用的材料以及哪些可能与例如表示潜在使用的材料的属性信息的至少一个耗材预期属性实体相关联。

实体因此根据生产请求的结构表示彼此连接，并且形成能够交换和提供信息的系统。所述实体之间的、且根据所述结构（或分级）表示的连接尤其是被设计用于提供生产调度实体、信息（例如材料数量、潜在使用的材料、所需人员、过程的速度、…），从而允许生产的正确评估或建模，以使得生产活动可能被精确地评估、准备和调度，以用于满足每个生产请求并且因此最优化生产过程。

在该分级表示中，人员需求尤其是包括实施为了实现生产请求所必需的生产活动所需的人。人员需求尤其是指示需要哪些技术人员来实现所述生产请求。不幸地，技术人员的指示通常对生产过程的正确实现是不足的。例如，工作场所中的工人不总是仅依赖于他们的技术，而是可能需要一些手册、文档和指令以便正确地实施他们的工作。这些文档可以是纸质文档，但是更通常地它们是电子形式的。

因此，在致力于基于ISA-95标准的生产请求时当时不存在对电子文档或指令的直接访问，该电子文档或指令与基于所述ISA-95标准的生产过程有关或与所述生产过程交互并且为人员正确地实施他们的工作所实时需要。换言之，对于基于ISA-95标准的实际生产过程，人员对符合ISA-95标准的工作指令（比如关于在生产过程中所涉及的机器的文档或指令，或者处于交互形式要在某些生产步骤之前或之后由人员完成或自动完成的文档或指令，或者为在生产过程之前、期间或之后从人员收集生产信息而设计的文档）的直接访问是不可能的。

在生产过程中的问题可能由在实施基于ISA-9标准的生产请求时对工作指令的这种非直接访问而产生。例如，生产中的某些延迟可能由缺失信息、文档或指令引起。实际上，工作人员可能浪费许多时间来搜索不属于他们的技术的文档或指令。此外，同一时间纸质文档只能由一个用户使用，而多于一个用户可能希望同时在某些工厂的不同位置处查阅同一文档。

此外，解决方案提供者可能必须对生产过程的每个特定步骤实现专有的文档系统，因为它们不适合于ISA-95标准。实际上，ISA-95标准不能够对为人员载送与工作指令有关的信息提供任何支持。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种系统和方法，其用于以可配置的安全和灵活性水平来为在基于ISA-95标准的生产活动中所涉及的人员自动管理和提供人员工作指令，并且因此避免上述问题。尤其是，本发明的目的还在于使得一个或多个用户能够同时选择并且远程访问各种工作指令，以及在相同的时间选择并且远程访问相同的指令，且提供将人员引导到期望的工作指令的自动化过程。

由一种方法来实现根据本发明的目的，所述方法用于为符合ISA-95标准的生产活动提供电子工作指令并且尤其是被设计成用于向生产过程人员提供所述电子工作指令，所述方法包括步骤：

-为基于ISA-95标准的生产过程提供连接，该连接被设计用于与符合所述ISA-95标准的电子工作指令(EWI)实体交换至少一条电子工作指令。所述连接尤其是通过在基于ISA-95标准的生产过程与EWI实体之间传送与生产过程人员的生产活动有关的信息来允许所述EWI实体与基于ISA-95标准的生产过程之间的交互；

-为所述生产过程提供能够例如分别从数据库加载至少一条电子工作指令并将其存储在数据库中的所述EWI实体；

-提供对电子工作指令的访问，尤其是为生产过程人员提供所述访问。换言之，所述访问尤其是被设计用于允许生产过程人员加载、读取、修改、存储所述电子工作指令。

由一种系统来实现根据本发明的目的，所述系统用于为符合ISA-95标准的生产活动提供电子工作指令并且尤其是被设计成用于向生产过程人员提供所述电子工作指令，所述系统包括：

-连接，其被设计用于在基于ISA-95标准的生产过程和EWI实体之间交换至少一条电子工作指令。所述连接尤其是能够支持在基于ISA-95标准的生产过程与EWI实体之间的与生产过程人员的生产活动有关的信息的通信；

-所述电子工作指令实体，其被设计成符合所述ISA-95标准并且能够例如分别从数据库加载至少一条电子工作指令并将其存储在数据库中；

-用于对电子工作指令进行访问的装置，尤其是所述装置被设计用于生产过程人员。尤其是所述用于访问电子工作指令的装置包括被设计用于允许生产过程人员加载、读取、修改、存储所述电子工作指令的交互工具。

根据本发明，电子工作指令是一种电子文档或指令，其与由生产过程人员（即生产线工作人员、操作员）实施的工作活动有关，并且由所述生产过程人员在执行生产请求之前、期间或之后使用。EWI实体符合ISA-95标准并且因此允许为生产过程人员提供可以与生产过程的ISA-95标准模型交互的电子工作指令。

换言之，本发明允许嵌入在基于ISA-95标准的生产过程的分级表示、符合所述ISA-95标准的EWI实体中，并且其能够将电子文档和指令提供给生产过程人员，所述电子文档和指令能够借助于所述用于访问电子工作指令的装置来在生产过程人员的工作地点被访问。有利地，根据本发明，例如与设备有关的电子工作指令可以直接被在物理上处于生产线上并且必须对所述设备执行某些物理动作的生产过程人员访问。与基于ISA-95标准的先前生产过程相反，本发明允许生产过程人员直接从ISA-95标准（即直接从企业和生产过程的控制系统之间的接口）查阅与他们的生产活动有关的电子信息。

此外，根据本发明的系统被设计成允许生产过程人员修改或甚至创建电子工作指令，所述电子工作指令可能以它们的经过修改的、未经过修改的或者创建的形式被存储在EWI实体中。此外，根据本发明的EWI实体能够通过记录所述电子工作指令的时间演变来跟踪电子工作指令。

尤其是，根据本发明的方法可以包括步骤：为所述电子工作指令实体提供根据ISA-95标准的电子工作指令模型实体。为EWI实体提供EWI模型实体有利地允许将至少一个电子工作指令模型关联到一个电子工作指令。因此，一个电子工作指令可能由若干个电子工作指令模型表示，所述电子工作指令模型中的每一个是它所涉及的电子工作指令的一般信息的来源。例如关于图形用户界面的信息、关于文档类型的信息、要被显示的形式集合、用于捕获信息的区域由生产过程人员等提供。换言之，EWI实体包括能够给EWI实体提供电子工作指令的至少一个模型的所述EWI模型实体。

根据本发明，EWI实体包括电子工作指令，即与满足生产请求所需的生产实体有关的信息。所述信息可能被存储在连接到EWI实体的数据库中，以使得所述EWI实体可能能够分别自动从所述数据库加载电子工作指令或将电子工作指令存储到所述数据库中。因此，分别进行从数据库加载至少一条电子工作指令以及将至少一条电子工作指令存储到所述数据库中，其中有可能通过自动化的接口ISA-95标准来访问所述数据库。

附图说明

图1示意性地表示为基于ISA-95标准的生产过程提供电子工作指令的系统的示例。

具体实施方式

在图1中，通过根据ISA-95标准的分级结构P来示意性地表示产品的生产过程，所述ISA-95标准能够管理在所述产品的制造中所涉及的相关信息并且用作MES的基础。所述分级结构P可能包括生产调度实体1，所述生产调度实体1包括可能根据产品生产规则实体21而被限定的至少一个生产请求实体2。生产请求实体2可以包括至少一个分段需求实体31，其对应于过程或产品分段实体311的过程或产品分段，并且可能包括或者可能不包括请求分段响应实体32，其被设计用于允许所述MES和其它MES系统之间的通信。

分段需求实体31可能包括不同的实体，例如生产参数40、人员需求41、设备需求42、材料生产需求43、材料消耗需求44以及耗材预期实体45。生产参数实体40通常与产品参数实体401或过程分段参数实体402相关联。生产参数实体40表示在生产期间或者生产所涉及的生产参数。示例可以是为设备限定的速度或工作温度。通常在生产期间，生产参数被用来驱动生产，例如来设定设备速度/温度。人员需求实体41表示分段需求实体31为了其执行而需要的人员资源。它可能包括人员需求属性实体51，其可以对应于人员模型实体511中的元素。人员需求属性实体51和人员模型实体511通常被设计用于提供与人员资源有关的一般信息。类似地，设备需求实体42可能与可对应于设备模型实体521中的元素的至少一个设备需求属性实体52相关联。而且，材料生产和材料消耗需求实体43、44每一个可以分别与可能对应于材料模型实体500中的至少一个元素的至少一个材料生产需求属性实体53和一个材料消耗需求属性实体54相关联。换言之，人员、设备以及材料模型实体511、521、500中的每一个包括人员、设备和材料的某些特性，其帮助为生产过程选择正确的人员、设备或材料。分段需求实体31还可能包括耗材预期实体45，其被设计用于表示潜在使用的材料并且其可能例如与表示潜在使用的材料的属性信息的至少一个耗材预期属性实体55相关联，并且其可以对应于材料模型实体500中的至少一个元素。

图1的上述描述描述了用于在企业和生产过程的控制系统之间开发自动的接口的传统ISA-95标准。该ISA-95标准在其分级表示中没有预见到位置以便为物理上在生产线上进行工作并且必须对至少一个设备执行某些物理动作的操作员或工作人员限定文档和指令。实际上，与本发明相反，传统的ISA-95标准不提供用于跟踪生产过程与由人员自己实施的生产活动之间的交互的支持工具，并且因此不存在可以支持或存储这样的交互的文档。例如，符合ISA-95标准的MES系统可能不仅需要提供信息而且要从人员得到信息。

根据本发明，图1包括用于为符合ISA-95标准的生产过程人员的生产活动提供电子工作指令并且被设计用于为该生产过程人员提供所述电子工作指令的系统，所述系统包括：

-至少一个连接8a，其被设计用于在基于ISA-95标准的生产过程和电子工作指令实体8之间交换至少一条电子工作指令；

-所述EWI实体8，其被设计用于符合所述生产过程的所述ISA-95标准并且能够加载和存储至少一条电子工作指令；

-用于访问所述电子工作指令的装置10。

尤其是，用于访问电子工作指令的装置10被设计用于向生产过程人员提供至少一个交互工具，其能够允许所述生产过程人员尤其是从任何生产过程人员工作地点位置加载、读取、修改并存储电子工作指令。此外，用于访问电子工作指令的所述装置10尤其是能够与EWI实体8交换数据（例如与电子工作指令有关的数据），以使得所述生产过程人员可以使用所述装置10加载、读取、修改并存储电子工作指令。

尤其是，EWI实体8对应于包括在EWI模型实体81中的元素。所述元素是由生产过程人员实施与生产过程有关的其工作活动所需的信息。它们例如是关于图形用户界面的信息，对应于生产过程的每一步骤并且必须被显示给生产过程人员的表单（form），必须被遵从以实现生产步骤的工程步骤。尤其是，每个表单可以包含电子文档集合和关于所述文档的区域的集合，所述区域能够捕获生产过程人员输入。EWI 8能够在EWI模型实体81中选择生产过程人员正确实施它们的工作所需的元素。例如，每个EWI实体8能够存储关于必须由生产过程人员使用哪行图形用户界面（GUI）以导航电子文档的信息。

此外，每个EWI实体8可能被设计成至少包括用于生产过程的单个步骤的相关信息。因此，生产过程的每个步骤可能与专用EWI实体8相关联，或者整个生产过程可能仅与一个EWI实体8相关联。

换言之，EWI实体8可能与生产请求实体2相关联，以使得根据本发明，生产调度实体1至少包括生产请求实体2和EWI实体8。或者，EWI实体8还可能与生产过程的单个步骤相关联，例如借助于连接8a与包括在分段需求实体31中的单个实体40、41、42、43、44、44、45相关联。最后，一个主EWI实体8可能与整个生产过程相关联，并且其它辅助（minor）EWI 8实体可能与生产过程的单个步骤相关联。尤其是，EWI实体8可以与工程环境（例如产品限定）和/或运行环境（例如生产订单）中的生产过程步骤独立关联。

此外，每个EWI实体8尤其是能够包括到电子文档的一个或多个链接，其可以例如被存储在数据库92或一般文件系统91中。若干种类的电子文档可以与生产过程的制造操作相关联。这些电子文档根据各种文件类型可以包含例如用于工作场所操作员的文本指令，所述文件类型例如Portable Document（便携式文档）格式、Microsoft Word格式、OASIS Open Document格式或者还有待组装的产品部件的图示。

EWI实体8还能够版本化（version）所述电子文档。例如，相同电子文档的许多不同版本可以借助于EWI实体8被存储，以使得可以在不丢失原始电子文档的情况下应用电子文档中的改变。此外，EWI实体8尤其是能够自动按照顺序布置电子文档，以使得生产过程人员具有所述电子文档的查阅次序的直接指示。

根据本发明，EWI实体8还能够将所述电子文档发送到用于允许通过生产过程人员来对它们进行视觉化的装置10，并且如果需要的话，允许由生产过程人员来进行对所述电子文档的修改。因此，EWI实体8不仅能够向生产过程人员提供信息，而且能够从生产过程人员得到与生产过程有关的信息。换言之，EWI实体8能够尤其是借助于用于访问电子工作指令的装置10从生产过程人员收集数据。例如，所述数据是在生产过程期间由生产过程人员填充到电子文档（例如交互式表单）中的输入，或者所述数据是能够在生产过程之前、之后或期间被添加到图示的注释。

连接8a可能尤其是被设计用于使得电子工作指令符合用于对生产过程进行建模的ISA-95标准。所述连接8a允许EWI实体8与基于ISA-95标准的生产过程的其它实体的通信。

最后，EWI实体8使得有可能通过在生产步骤之前、期间或之后提供对电子工作指令的电子访问来管理基于ISA-95标准的MES系统中的电子工作指令。

因此，本发明的优点是：

-工作指令的集中化；

-跟踪生产过程人员的活动的可能性，因为可能在生产过程的不同步骤处存储电子工作指令；

-在不同位置处在同一时间查阅同一文档的可能性，因为EWI实体8可能与整个生产过程以及生产过程的单个步骤相关联；

-针对文档的位置节省，因为文档被电子地管理；

-针对搜索文档的时间节省，因为所有文档在EWI实体8中以电子格式被分组；

-促进了工作指令管理；

-存储电子工作指令或文档的可能性。

Claims

1. 一种用于为符合ISA-95标准的生产过程人员的生产活动提供电子工作指令的方法，所述方法包括步骤：

-为基于ISA-95标准的生产过程提供连接（8a），该连接（8a）被设计用于与符合所述ISA-95标准的电子工作指令实体（8）交换至少一条电子工作指令；

-为所述生产过程提供能够加载和存储至少一条电子工作指令的所述电子工作指令实体（8）；

-提供对电子工作指令的访问。

2. 根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：为所述电子工作指令实体（8）提供根据ISA-95标准的电子工作指令模型实体（81）。

3. 根据权利要求1或2之一所述的方法，其特征在于对电子工作指令的访问被设计成允许生产过程人员加载、读取、修改、存储所述电子工作指令。

4. 根据前述任一项权利要求所述的方法，其中分别进行从数据库（92）加载至少一条电子工作指令以及将至少一条电子工作指令存储到数据库（92）中。

5. 一种用于为符合ISA-95标准的生产过程人员的生产活动提供电子工作指令的系统，所述系统包括：

-连接（8a），被设计成在基于ISA-95标准的生产过程与电子工作指令实体（8）之间交换至少一条电子工作指令；

-所述电子工作指令实体（8），被设计成符合所述ISA-95标准并且能够加载和存储至少一条电子工作指令；

-用于访问电子工作指令的装置（10）。

6. 根据权利要求5所述的系统，其特征还在于，所述电子工作指令实体（8）包括电子工作指令模型实体（81），该电子工作指令模型实体（81）能够为所述电子工作指令实体（8）提供电子工作指令的至少一个模型。

7. 根据权利要求5或6之一所述的系统，其特征在于，用于访问电子工作指令的装置（10）包括被设计成允许生产过程人员加载、读取、修改、存储所述电子工作指令的交互工具。

8. 根据前述任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述电子工作指令实体（8）能够从数据库（92）加载至少一条电子工作指令以及将至少一条电子工作指令存储到数据库（92）中。