CN102449618B - 用于制造执行系统的云计算 - Google Patents

Abstract

一种计算云系统，包括至少一个数据存储单元（112，602-606），该数据存储单元配置成存储与至少一个制造执行系统相关联的信息。计算云系统也包括至少一个处理单元（110，612）和至少一个通信接口（610），该处理单元配置成执行与至少一个制造执行系统相关联的指令，该通信接口配置成接收来自于至少一个制造场地的信息并且解译该信息。

Description

用于制造执行系统的云计算

技术领域

本公开内容大致涉及计算机系统，并且更具体地涉及在制造执行系统中使用云计算，以及与在制造执行系统中使用云计算相关的系统和方法。

背景技术

云计算是信息技术（IT）产业中的一种新兴技术。云计算允许将应用、服务和数据从台式计算机移回主服务器场（serverfarm）。服务器场可以是远离客户驻地的、并且实现为一种服务。通过对应用的执行、服务的部署、以及数据的存储进行重置，云计算提供了一种系统化的方式来管理开放式系统的成本、集聚信息、并且增强鲁棒性、以及减少能量成本。

发明内容

本公开内容提供了一种用于在制造执行系统中使用云计算的系统和方法。

在第一实施例中，一种计算云系统包括至少一个数据存储单元，该数据存储单元配置成存储与至少一个制造执行系统相关联的信息。计算云系统也包括至少一个处理单元和至少一个通信接口，该处理单元配置成执行与至少一个制造执行系统相关联的指令，该通信接口配置成接收来自于至少一个制造场地（site）的信息并且解译（interpret）该信息。

在特定实施例中，至少一个数据存储单元配置成存储至少一个制造历史（manufacturinghistory）。

在其它特定实施例中，来自至少一个制造场地的信息包括了与该至少一个制造场地处的至少一个机器相关联的信息。与至少一个机器相关联的信息可包括由位于至少一个制造场地处的传感器所获得的信息。

在又一些其它的特定实施例中，通过至少一个通信接口向至少一个制造场地提供信息。提供给至少一个制造场地的信息可包括与该至少一个制造场地处的至少一个机器的操作相关联的指令。

在再一些其它的特实施例中，至少一个通信接口配置成将瘦客户端通过该至少一个通信接口来连接至计算云系统。

在第二实施例中，一种方法包括操作制造执行系统。制造执行系统包括数据存储单元和处理器单元，数据存储单元配置成存储与至少一个客户端相关的信息，处理器单元配置成使用存储于数据存储单元中的信息。该方法还包括连接到至少一个客户端并且追踪该至少一个客户端的操作。

在第三实施例中，一种设备包括数据存储单元，该数据存储单元配置成存储与制造执行系统相关联的指令。该设备还包括处理器和通信接口，该处理器配置成执行指令，该通信接口配置成提供至少一个通信链路，该通信链路用来交换与该制造执行系统相关联的信息。

从下列附图、说明和权利要求，其它技术特征可以易于对本领域技术人员显而易见。

附图说明

为更全面地理解本公开内容，现在参考结合附图理解的下列说明，其中：

图1图示了一种根据本公开的示例性云计算环境；

图2图示了一种根据本公开的示例性本地系统环境；

图3图示了一种根据本公开的示例性制造系统；

图4图示了一种根据本公开的分配过程（process）和数据的示例性方法；

图5图示了另一种根据本公开的分配过程和数据的示例性方法；以及

图6图示了一种根据本公开的支持云计算的示例性计算机系统。

具体实施方式

下面讨论的图1到6，以及用来对本专利文档中的本发明的原理加以描述的各种实施例，仅是作为示例、且绝不应该理解为限制本发明的范围。本领域的技术人员将会理解到，本发明的原理可以在任何类型的合适地布置的装置或系统中实现。

图1图示了一种根据本公开的示例性系统100。图1示出了连接至计算云108的客户端102、104和106。计算云108包括处理单元110和数据存储单元112，它们二者都是客户端102、104和106可访问的。本公开内容的创新方面之一是设计出一种灵活的、鲁棒的云108的能力，所述云108能够通过一种创新性的混合方法来服务于多种部署环境。这种混合方法识别所需信息的类型、以及该信息需要处在的位置这二者。例如在用于自动化工厂设定中的制造执行系统（MES）中，该系统必须识别需处理的信息的类型、以及何种信息需要在本地进行存储、且何种信息可被存储在计算云中。

计算云108是一种能够存储信息并且针对信息执行数据功能的计算云。计算云包括可从远程位置访问的至少一个计算机。计算云108可包括多个存储装置以及多个处理单元，存储装置将会被共同地称作存储单元112，处理单元将会被共同地称作处理单元110。计算云108可包括这样的硬件：在各个客户端102、104、和106处部署和维护该硬件是成本过高令人不敢问津的。另外，计算云108可包括这样的软件：在各个计算云处安装、部署和维护该软件是成本过高令人不敢问津的。因此，计算云108可通过到客户端102、104和106的安全连接来提供这样的硬件和软件。尽管在图1中示出的是一个计算云108，明显可以理解的是，多个云可以是符合本公开内容的。

客户端102、104和106是与计算云108通信的各个计算机、工厂场地、或操作位置。客户端102、104和106能够访问位于计算云108中的处理单元110和存储单元112二者。客户端102、104和106能够从计算云108访问本地过程以及信息。客户端102至106可包括工业环境中的多个制造工具和用以对制造工具进行监视的传感器。客户端102至106也可包括多个瘦客户端、各个计算机、或其它通信装置。传感器可检测出一个或多个制造工具的任何操作状况，诸如温度、振动、或（多个）其它可测量的操作参数。

客户端102、104和106通过任何安全或不安全的方法来与计算云108通信，这些方法包括：安全超文本传输协议（HTTPS）、安全远程登录、或安全文件传输协议（FTPS）。应理解的是，安全的方法可以是比不安全的方法更优选的，且选定的特定方法将会取决于正访问着的功能的需要。此公开内容不应解释成局限于传输数据的任何特定协议或方法。

在一些实施例中，计算云108可利用面向服务的架构（SOA）以从位置服务本身抽象出（abstract）云服务的消费者。当给定客户端处的云用户调用功能（诸如MES功能）时，可通过在同一客户端本地的MES组件来执行该功能、或者将该功能重引导到计算云108中的服务器上运行的MES组件。通过一种服务总线来执行这种重引导，该服务总线将一组服务端点暴露给与这些服务进行交互的用户，就如同服务是本地的一样。服务总线将针对那些服务的请求引导到适当的服务提供者，其要么是本地的，要么是基于所配置的映射处于云中的。在每一服务的基础上可实现映射，允许使用本地服务和基于云的服务的混合。服务总线本身可以是在工厂本地的，或者也可以是位于云中的。所披露的系统和方法可被设计用于多租用，从而使得许多公司能够共享同一物理数据库资源、但保持它们的数据分别完全私有。

当通过制造执行系统来在所使用的多个云之中分配数据存储和数据处理时，本公开的创新性方面之一是使用了一种混合方法。应理解的是，可以同时地使用云和现场应用的混合，并且，在一些配置中，用户可以选择在云中或本地托管所述MES应用。这种配置允许以一致水平向用户提供能力和功能性，而不管MES应用的位置。与在客户端102、104和106处相比，客户端102、104和106的一些特征可由计算云108更好地执行。通过确定哪些功能可在计算云108上比在本地客户端102、104和106处更有效地执行，能够以这样的方式分配计算资源即使得性能最大化。

图2是本地系统202的图示200。每个客户端102、104和106包括本地系统202。本地系统202包括本地处理单元208、本地数据存储器210、以及本地数据输入/输出212。本地处理单元208可包括实时功能204和非实时功能206二者。

实时功能是命令或控制其它装置的那些功能，其它装置包括了在工厂中使用的实际机械系统。一般情况下总是需要这些实时功能可用，并且这些实时功能可被设计成非资源密集型的。这些实时功能的实例可包括对基本的自动化系统进行编程以在特定时间内执行特定的功能（例如，钻入物质内）。

非实时功能是可用来形成实时功能的功能。非实时功能的实例是这些功能，该功能被用来训练实时功能、和对由非实时功能创造的产物的仿真。这些非实时功能可以是处理器密集型的并需要专用软件。

不仅功能可以是实时地或非实时地执行的，系统也可以实时地或非实时地需要数据。在一个实施例中，实时地需要的数据将会在本地存储于本地数据存储器210中，而并非实时地需要的数据可被存储在计算云108中的存储单元112中。

MES系统的常规部署的问题之一在于，大多数准确仿真模型过于昂贵而不能部署到本地系统中。另外，大多数准确仿真模型的存储需求超过了本地数据存储器210的可用的存储。本公开内容通过数据和过程二者分离的过程来克服这些问题。通过确定是需要实时地还是非实时地执行特定过程或数据，可延迟的那些功能可以被置入计算云108。

实时和非实时之间的界定（delineation）旨在作为示例性方法：其确定何种过程和数据应在本地存储、以及何种过程和数据应在计算云108中存储。应清楚地理解到，基于数据的优先级或其它特征，可使用其它界定。通过此公开内容，明确地设想了任何这样的系统或方法：其界定了共享的过程和存储，并且随后通过在计算云108以及本地系统202二者上使用混合方法执行所述系统和方法。

可用于确定何种数据及何种功能待置入计算云108的界定的另一实例，是基于究竟数据和功能为“高水平（highlevel）”抑或“低水平”的。低水平的功能指的是非常精确、具体和小粒度的过程。高水平的功能指的是从多个低水平功能获得数据、并且用来形成关于过程的较高等级信息的过程。高水平的功能可包括没有直接地与机械件的实际操作相关联的功能。高水平的功能的实例可包括：可在计算云108中执行的调度、协调（reconciliation）或其它功能。

关于所披露的混合方法的优点之一是制造执行系统(MES)的增强。制造执行系统用于向基本自动化系统提供指令或例程。基本自动化系统继而用于直接地就要执行什么动作（例如，自动化硬件的实际操作）命令系统。

当前所披露的系统和方法的另一优点是用以迅速地部署新服务或特征到多个客户端而不需要对客户端本身进行改变的能力。随着新服务变得可用（例如，仿真变得可用），则可提供此服务来在给定的场地处改善制造过程、而不需要在场地处重新进行编程。

当前所披露的系统和方法的又一优点是用于增强的数据收集和分析的能力。通过客户端102、104和106到计算云108的链接，数据可由客户端102、104和106上载到云108，所述数据表示与数据处理相关的实时信息。此信息可继而由计算云108用于多个功能，包括监视生产结果和识别装备的潜在问题。例如，云在某些实施例中可应用模型，诸如启发式模型，来识别潜在的装备故障。这将会允许对装备的提前的预防性维护。

在某些实施例中，云MES可在各个场地起作用并且关联来自多个系统的数据。此方法允许对总体系统利用的、或者对来自于多个场地或多个系统的过程装备的改善。

图3是使用制造执行系统302的一系统的示例性实施例300。在此示例性实施例中，该制造执行系统302包括了计算云108以及本地系统202二者。该制造执行系统302用来控制基本自动化系统304。应理解的是，该制造执行系统可包括多个本地系统和多个计算云。

图4是执行当前所披露的混合方法的一个方法400的实例。在此实施例中，在方框402中选择模型来在本地环境202和计算云108之间分配过程和数据。在方框404中，设置了用于云的过程，并且在云中存储了数据。在方框406中，设置了用于本地环境的过程，并且在本地环境中存储了数据。在方框408中，计算云108链接至本地环境202。在方框410中，执行了制造过程。

图5是图示了一个方法的流程图500，所述方法通过使用前述的在实时和非实时描述之间的界定来确定特定过程是将要在本地环境202中执行还是在计算云108中执行。为了此公开，术语“实时”过程指的是以下过程：当创建出由实时过程所创建的数据时，其不能忍受数据路径中的中断。如流程图500中所示，在方框502中识别待执行的过程。在方框504中，确定了该过程是否是实时过程所需要的。如果该过程是实时过程所需要的，则在方框512中该过程将会在本地环境202中执行。如果该过程不是实时过程所需要的，则在方框506中确定，该过程是否是存储密集型的。如果该过程是存储密集型的，则在方框510中该过程将会在计算云108中执行。如果该过程不是存储密集型的，则在方框508中确定该过程是否是处理器密集型的。如果该过程是处理器密集型的，则在方框510中该过程在计算云108中执行；否则，在方框512中该过程在本地环境202中执行。应清楚地理解到的是，类似的方法可应用来确定数据存储是应存储于本地环境中、还是存储于计算云108中。

以上描述的计算云108以及本地环境202的元素可在具有充足处理能力、存储器资源和网络吞吐能力的任何通用计算机600上实现，以处理置于其上的必要工作负荷。消费者家庭个人计算机（通过诸如互联网这样的广域网而联网至计算云108），可与所披露的实施例相结合而使用。消费者家庭个人计算机可共享计算云108的一些或全部元素。图6图示了适于实施本文中所披露的一个或多个实施例的典型的计算机系统。通用计算机600包括：处理器612（其可称为中央处理器单元或CPU），该处理器与存储器装置通信，该存储器装置包括辅助存储器602、只读存储器（ROM）604、随机存取存储器（RAM）606、输入/输出（I/O）608装置、以及网络连接装置610。处理器可实现为一个或多个CPU芯片。

辅助存储器602通常包括一个或多个磁盘驱动器或磁带驱动器，并且用于数据的非易失性存储、且在RAM606不足够大以保持住所有工作数据的情况下作为溢出数据存储装置。辅助存储器602可用来存储这样的程序：当这样的程序被选择用于执行时，该程序被加载到RAM606内。ROM604用来存储指令并且可能用来存储在程序执行期间读取的数据。ROM604是非易失性存储器装置，相对于辅助存储器的较大存储容量而言，该非易失性存储器装置通常具有小的存储容量。RAM606用来存储易失性数据且可能用来存储指令。对ROM604和RAM606的访问通常比对辅助存储器602的访问更快。

I/O608装置可包括打印机、视频监视器、液晶显示器（LCD）、触摸屏显示器、键盘、小键盘、开关、拨盘、鼠标、轨迹球、语音识别器、读卡器、纸带读取器、或其它公知的输入装置。网络连接装置610可采取如下形式：调制解调器、调制解调器组、以太网卡、通用串行总线（USB）接口卡、串口、令牌环卡（tokenringcard）、光纤分布式数据接口（FDDI）卡、无线局域网（WLAN）卡、无线电收发器卡诸如码分多址（CDMA）、时分多址（TDMA）和/或全球移动通信系统（GSM）无线电收发器卡、以及其它公知的网络装置。这些网络连接装置610可使得处理器612能够与互联网或者一个或多个内联网相通信。利用这样网络连接，可设想到：在执行以上描述的方法步骤的过程中，处理器612可从网络接受信息、或可向网络输出信息。这样的信息（其经常被表示为待使用处理器612来执行的指令序列），可以例如以在载波中体现的计算机数据信号的形式来从网络接收并且输出到网络。

这样的信息（其例如可包括待使用处理器612来执行的数据或指令），可例如以计算机数据基带信号或在载波中体现的信号的形式来从网络接收并且输出到网络。由网络连接装置610产生的载波中体现的信号或基带信号可传播于电导体的表面之中或之上、同轴电缆之中、波导之中、光学介质例如光纤之中、或者空气或自由空间之中。可根据不同的顺序来排序在载波中嵌入的信号或基带信号中所包含的信息，这可以是对于处理或产生信息、或者传送或接收信息而言所希望的。载波中嵌入的信号或基带信号、或者当前使用或此后开发的其它类型的信号（在本文中称为传送介质），可根据本领域技术人员公知的若干方法而产生。

处理器612执行它从硬盘、软盘、光盘（这些各种基于盘的系统都可认为是辅助存储器602）、ROM604、RAM606、或者网络连接装置610存取的指令、代码、计算机程序、脚本。

尽管图示为一系列步骤，图4和5中的各种步骤可以重叠、并行地发生、以不同顺序发生、或多次发生。此外，应注意的是，这些步骤可以在任何适当的时间发生，诸如响应于来自用户或外部装置或系统的命令。

在一些实施例中，以上描述的各种功能由从计算机可读程序代码形成的以及在计算机可读介质中体现的计算机程序来实现或者支持。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、目标代码、以及可执行代码。短语“计算机可读介质”包括任何类型的能够由计算机访问的介质，诸如只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、硬盘驱动器、光盘（CD）、数字化视频光盘（DVD）、或者任何其它类型的存储器。

可能有利的是阐明在本专利文档中通篇使用的某些词和短语的定义。术语“耦合”及其派生词指的是在两个或更多个元件之间的任何直接或间接的连通，无论那些元件是否彼此成物理接触。术语“传送”、“接收”和“通信”及其派生词，包含了直接和间接通信二者。术语“包括”和“包含”及其派生词，意思是包括在内而没有限制。术语“或”是包含性的，意思为和/或。短语“关联”和“与其相关联”及其派生词，可意为包括、被包括于、互连着、包含、被包含于、连接至或连接着、耦合至或耦合着、可连通着、协同着、交错、并列、接近于、结合至或结合着、具有、具有...属性，等等。术语“控制器”意思是控制至少一个操作的任何装置、系统、或其部分。控制器可实现为硬件、固件、软件、或它们中至少两个的某些组合。与任何特定控制器相关联的功能性可被集中或分布，而不管是在本地或远程。

尽管本公开内容已描述了某些实施例和一般地关联的方法，但这些实施例和方法的变更和变换将会对本领域技术人员显而易见。因此，对示例性实施例的以上描述没有限定或约束本公开内容。在不离开如下列权利要求书所限定的本公开内容的精神和范围的情况下，其它改变、替代和更改也是有可能的。

Claims (8)

1.一种计算云系统，包括：

至少一个数据存储单元（112，602-606），配置成存储与至少一个制造执行系统相关联的第一信息，其中在远程存储在至少一个数据存储单元中的第一信息和要存储本地计算机系统处的第二信息之间界定与至少一个制造执行系统相关联的信息，其中第一信息不存储在本地计算机系统处并且第二信息不远程存储在至少一个数据存储单元中；

至少一个处理单元（110，612），配置成执行与至少一个制造执行系统相关联的指令；以及

至少一个通信接口（610），配置成从至少一个制造场地接收信息，解译来自于该至少一个制造场地的信息，并且提供与该至少一个制造场地相关的信息。

2.如权利要求1所述的系统，其中该至少一个数据存储单元配置成存储至少一个制造历史，并且其中信息提供给该至少一个制造场地，就如同信息存储在该至少一个制造场地一样。

3.如权利要求1所述的系统，其中来自至少一个制造场地的信息包括与该至少一个制造场地处的至少一个机器相关联的信息，该信息由在该至少一个制造场地处的传感器获得。

4.如权利要求3所述的系统，其中由在该至少一个制造场地处的传感器获得的信息由至少一个处理单元使用以预测未来的装备故障。

5.如权利要求3所述的系统，其中由在该至少一个制造场地处的传感器获得的信息由至少一个处理单元使用以改进该至少一个机器的操作参数。

6.如权利要求1所述的系统，其中该至少一个通信接口配置成将瘦客户端（102-106）通过该至少一个通信接口来连接至计算云系统。

7.一种计算云方法，包括：

操作制造执行系统，其中该制造执行系统包括：

数据存储单元（112，602-606），配置成存储与至少一个客户端（102-106）相关联的第一信息，其中在远程存储在至少一个数据存储单元中的第一信息和要存储本地计算机系统处的第二信息之间界定与至少一个客户端相关联的信息，其中第一信息不存储在本地计算机系统处并且第二信息不远程存储在至少一个数据存储单元中；以及

处理器单元（110，612），配置成使用存储在该数据存储单元中的信息；

连接至该至少一个客户端；以及

追踪该至少一个客户端的操作。

8.如权利要求7所述的方法，其中该数据存储单元存储与该至少一个客户端的操作历史相关联的信息。