CN102855389A - 一种生产过程中物流数据获取、分析处理和反馈的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生产过程中物流数据获取、分析处理和反馈的方法。包括建立射频识别读写器编号、标签编号与工序编号、物料编号之间绑定关系；构建并初始化三个物流矩阵；获取射频识别原始数据；将射频识别原始数据转换为物流事件数据后按照数据输入规则载入至三个物流矩阵；分析三个物流矩阵中元素值，获取物流状态信息；对工序与物料的物流状态进行诊断；按照提示对物料状态异常的工序与物料进行调整；判断作业任务是否完成，若完成则结束。本发明节约了企业的硬件购置成本；实现了对海量物流数据的高效存储与读取；有助于实时全面了解物料的物流状态信息并对异常作出及时的调整，有效提高企业的车间物流监控水平。

Description

一种生产过程中物流数据获取、分析处理和反馈的方法

技术领域

本发明涉及一种数据获取、分析处理和反馈的方法，尤其是涉及一种生产过程中物流数据获取、分析处理和反馈的方法。

背景技术

随着数据采集技术的进步和企业信息化水平的提高，越来越多的企业将射频识别技术应用到车间物料的物流管控上。从本质上来讲，车间物料的物流状态由车间中时刻发生的物流事件组成。物流事件，就是每道工序上发生的事件，它包括某工序发生了物料报废、或者某工序一批新的物料已经到达并正在加工、某工序发生了物料返工的情况等等。安置在某道工序所在执行位置的读写器，时刻在监控射频标签发出的信号，当某物料到达射频读写器所在之处时，射频识别读写器读入标签中隐藏的数据，并在API函数的控制下，将读入的数据传入数据处理终端(即PC机)。当需要监控物料的物流状态时，利用物流管理信息系统调用存储在数据库中的数据，通过事先规定好的事件判定规则，来判断各道工序正在发生的物流事件，进而获得物料的物流状态信息。

目前制造车间物料的物流信息管控方面存在的主要困难是：首先，搜集哪些数据，不搜集哪些数据无具体的规范，导致数据从搜集端开始就已经过于臃肿；其次，信息提取的环节过于滞后，当数据在传入PC端时，就应该提取其蕴含的信息，再以简洁规范的形式存入数据库，否则数据库中海量数据的存储与读取会对计算机内存造成过大负担；最后，有待提高信息提取方法的效率，从数据中提取信息的方法无疑是影响系统性能的主要因素，普通方法将无法应付海量数据的负荷。总的来说，目前缺乏一套实用高效的生产过程中物流数据采集、分析处理和反馈的方法。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种生产过程中物流数据获取、分析处理和反馈的方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

1）确定作业任务中的工序和物料，建立射频识别读写器编号与工序编号之间的绑定关系以及射频识别标签编号与物料编号之间的绑定关系；

2）分别构建并初始化三个物流矩阵；

3）对时间序号n做赋值，获取t_n时刻的射频识别原始数据，射频识别原始数据为射频识别读写器编号r_y、射频识别标签编号Id_x和读取时间t_n；

4）将射频识别原始数据转换为物流事件数据；

5）将物流事件数据按照数据输入规则载入至t_n-1时刻的三个物流矩阵，载入完成后的矩阵为t_n时刻的三个物流矩阵；

6）分析步骤5）得到的t_n时刻的三个物流矩阵中元素的值，获取t_n时刻物料的物流状态信息，包括领料出库信息、加工及装配信息、返工信息、报废信息、最终检验信息和完工入库信息；

7）对t_n时刻的工序与物料的物流状态进行诊断，判断物流状态是否异常，若异常则进行步骤8），若未异常则进行步骤9）；

8）按照终端显示设备的提示，对物料状态异常的工序与物料进行调整，使物流状态恢复正常；

9）判断作业任务是否完成；若未完成，则回到步骤3）；若完成，则结束。

步骤1）所述的确定作业任务并建立绑定关系的具体步骤如下：

2.1）确定作业任务包含的工序和物料，并对工序和物料进行编号；

2.2）每一道工序所在执行位置均安装有各自的一个射频识别读写器并进行编号，使每一个工序编号P_l都只与一个射频识别读写器编号r_y对应绑定；若工序数量有L道，则规定第1道工序P₁为领料出库工序，第l道工序P_l为加工及装配工序或中间检验工序，第L-1道工序P_L-1为最终检验工序，第L道工序P_L为完工入库工序，其中2≤l≤L-2；

2.3）作业任务中的每个物料均粘贴有各自的一个射频识别标签并对标签进行编号，使每一个物料编号M_k都只与一个射频识别标签编号Id_x对应绑定。

步骤2）所述的构建并初始化三个物流矩阵的具体步骤如下：

3.1）分别构建三个物流矩阵，三个物流矩阵为物料-工序矩阵M1、物料-事件矩阵M2、工序-事件矩阵M3，作为物流事件数据存储的载体；设定物料数量为K个，工序数量为L道，事件类型有六种，e为事件编号，e取1~6，六种事件分别为领料出库事件、加工及装配事件、返工事件、报废事件、最终检验事件和完工入库事件，则：

物料-工序矩阵M1为一个K行L列矩阵，矩阵的行代表物料编号M_k，矩阵的列代表工序编号P_l，数学表达式为公式（1）：

物料-事件矩阵M2为一个K行6列矩阵，矩阵的行代表物料编号M_k，矩阵的列代表事件编号e，数学表达式为公式（2）：

工序-事件矩阵M3为一个L行6列矩阵，矩阵的行代表工序编号P_l，矩阵的列代表事件编号e，数学表达式为公式（3）：

3.2）在初始化时，分别对三个物流矩阵中物料-工序矩阵M1、物料-事件矩阵M2、工序-事件矩阵M3的所有元素进行赋值，赋值为0，令赋值完成时刻为t_n且n=0。

步骤3）所述的对时间序号n做赋值及获取射频识别原始数据的具体步骤如下：

对时间序号n做赋值：n=n+1；布置在工序所在执行位置上的射频识别读写器感应并读取到任意一个物料上的射频识别标签，得到该物料t_n时刻的射频识别原始数据{Id_x,r_y,t_n}，射频识别原始数据为射频识别读写器编号r_y射频识别标签编号Id_x和读取时间t_n。

步骤4）所述的转换为物流事件数据的具体步骤如下：

将步骤3）中得到的射频识别原始数据传输至数据库服务器并做预处理：

5.1）将t_n时刻的射频识别原始数据{Id_x,r_y,t_n}转化为一个物流简单事件E_r(t_n)，转化后为公式（4）：

E_r(t_n)=e(Id_x,r_y,t_n)                    （4）；

5.2）根据步骤1）中的读写器编号r_y与工序编号P_l的一一对应关系

以及射频识别标签编号Id_x与物料编号M_k的一一对应关系

将物流简单事件E_r(t_n)转化为一个物流事件E_m(t_n)，得到三个物流事件数据分别为物料编号M_k、工序编号P_l和读取时间t_n，转化后为公式（5）：

E_m(t_n)={M_k,P_l,t_n}                       （5）；

步骤5）所述的载入至三个物流矩阵的具体步骤如下：

6.1）对物料执行如下操作：在物料到达工序所在执行位置时，将该物料上的射频识别标签在该工序所在执行位置的射频识别读写器处刷一次；在物料离开工序所在执行位置时，无需再次刷标签，除非物料报废则再次刷标签；

6.2）将物流事件E_m(t_n)中的三个物流事件数据，三个物流事件数据即物料编号M_k、工序编号P_l和读取时间t_n，按照以下的数据输入规则载入至t_n-1时刻的三个物流矩阵：

6.2.1）根据物流事件E_m(t_n)提供的物料编号M_k和工序编号P_l，对物料-工序矩阵M1第k行第l列元素M1^(k，l)根据公式（6）作以下赋值：

M1^(k，l)(t_n)=M1^(k，l)(t_n-1)+1             （6），

其中M1^(k，l)(t_n)为t_n时刻的物料-工序矩阵M1第k行第l列元素值；

6.2.2）对t_n-1时刻的物料-工序矩阵M1第k行第l列元素值M1^(k，l)(t_n-1)以及工序编号l值按照以下方法进行判断，得到事件编号e：

若l=1，则发生领料出库事件，即e=1；

若2≤l≤L-2且M1^(k，l)(t_n-1)=0，则发生加工及装配事件，即e=2；

若2≤l≤L-2且M1^(k，l)(t_n-1)≥1，并且第k个物料的射频识别标签在t_n时刻前的最近一次感应所在的工序不是第l道工序，则发生返工事件，即e=3；

若2≤l≤L-2且M1^(k，l)(t_n-1)≥1，并且第k个物料的射频识别标签在t_n时刻前的最近一次感应所在的工序是第l道工序，则发生报废事件，即e=4；

若l＝L-1，则发生最终检验事件，即e=5；

若l＝L，则发生完工入库事件，即e=6；

6.2.3）根据步骤6.2.2）中得到的物流事件编号e和物流事件E_m(t_n)提供的物料编号k值，对物料-事件矩阵M2第k行第e列元素M2^(k,e)根据公式（7）作以下赋值：

M2^(k，e)(t_n)=M2^(k,e)(t_n-1)+1                （7），

其中M2^(k，e)(t_n)为t_n时刻的物料-事件矩阵M2第k行第e列元素值；

6.2.4）根据步骤6.2.2）中得到物流事件编号e和物流事件E_m(t_n)提供的工序编号l值，对工序-事件矩阵M3第l行第e列元素M3^(l，e)根据公式（8）作以下赋值：

M3^(l，e)(t_n)=M3^(l，e)(t_n-1)+1               （8），

其中M3^(l，e)(t_n)为t_n时刻的工序-事件矩阵M3第l行第e列元素值。

步骤6）所述的分析三个物流矩阵元素值以获取物料物流状态信息的具体步骤如下：

7.1）对物料-工序矩阵M1进行分析：物料-工序矩阵M1第k行第l列元素值M1^(k，l)为第k个物料在第l道工序发生的加工及装配次数，其中2≤l≤L-2；若M1^(k，1)>0，则第k个物料已经领料出库；若M1^(k，l)=0，则第k个物料未到达过第l道工序所在执行位置；若M1^(k，L-1)>0，则第k个物料发生过最终检验；若M1^(k，L)=1，则第k个物料正在完工入库或已经完工入库；

7.2）对物料-事件矩阵M2进行分析：物料-事件矩阵M2第k行第e列元素值M2^(k，e)为第k个物料发生第e种物流事件的次数；若M2^(k，e)=0，则第k种物料未发生过第e种物流事件；

7.3）对工序-事件矩阵M3进行分析：工序-事件矩阵M3第l行第e列元素值M3^(l，e)为第l道工序发生第e种物流事件的次数，其中1≤l≤L；若M3^(l，e)=0，则第l道工序未发生过第e种物流事件。

步骤7）所述的对物流状态进行诊断的具体步骤如下：

8.1）将t_n时刻的物料在各道工序的工序返工事件次数M3^(l，3)和工序报废事件次数M3^(l,4)分别与同类物料的工序返工事件次数上限

和工序报废事件次数上限

进行比较，其中M3^(l,3)中l满足1<l<L-1，M3^(l,4)中l满足1<l<L：

若满足公式（9）则各道工序的物流状态正常，不生成预警信息；否则生成预警信息，预警信息提示工序返工事件次数或工序报废事件次数超过阈值的异常工序，并将异常工序的工序编号P_l、工序返工事件次数M3^(l,3)和报废事件次数M3^(l,4)反馈传送到终端显示设备；

${M3}^{(l,3)}\&le;\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{PFG}}_l}$ 且 ${M3}^{(l,4)}\&le;\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{PBF}}_l}---\left(9\right);$

8.2）将t_n时刻各个物料的物料返工事件次数M2^(k,3)和物料报废事件次数M2^(k,4)分别与同类物料的物料返工事件次数上限

和物料报废事件次数上限

进行比较，其中1≤k≤K：

若满足公式（10）则各个物料的物流状态正常，不生成预警信息；否则生成预警信息，预警信息提示物料返工事件次数或物料报废事件次数超过阈值的异常物料，并将异常物料的物料编号M_k、物料返工事件次数M2^(k，3)和物料报废事件次数M2^(k,4)反馈传送到终端显示设备；

${M2}^{(k,3)}\&le;\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{MFG}}_k}$ 且 ${M2}^{(k,4)}\&le;{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{MBF}}}_k---\left(10\right).$

步骤8）中所述的对物流状态进行调整的具体步骤如下：根据步骤7）中的预警信息和显示在终端设备上的异常工序P_l或异常物料M_k，对物流状态异常工序的设备进行调整或对异常物料进行更换，使物流状态恢复正常。

步骤9）中所述的判断作业任务是否完成的方法如下：若作业任务中的物料均发生完工入库事件，则作业任务完成。若作业任务完成，则结束；否则回到步骤3），对时间序号n做赋值，获取下一时刻t_(n+1)的射频识别原始数据。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

本发明通过射频识别技术获取生产过程中的物流数据，并且在每道工序所在执行位置只需安装一个读写器，节约了企业的硬件购置成本；构建了三个物流矩阵作为物流数据存储的载体，将物流数据以简洁规范的形式存入数据库，实现了对海量物流数据的高效存储与读取；并且，物料的各种物流状态信息，比如领料出库信息、加工及装配信息、返工信息、报废信息、最终检验信息及完工入库信息，都能通过分析三个物流矩阵中元素的值来获得；能够及时诊断工序和物料物流状态的异常，并将异常信息反馈到生产过程中，能够据此快速找到物流状态异常工序或物料并进行相应的调整。

本发明有助于实时全面地了解生产过程中物料的物流状态信息，有效提高企业的车间物流监控水平，进而保证产品的准时交付。

附图说明

图1是本发明的流程框图。

图2是实现本发明的设备配置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

如图2所示，本发明涉及的设备配置主要包括L个射频识别读写器、K个射频识别标签、终端显示设备(比如显示器、电子看板、平板电脑)、数据库服务器、交换机和应用程序服务器。

射频识别读写器带有RS-232串口与数据库服务器（即计算机）进行连接，同时需要通过射频识别读写器API控制射频读写器将读取到的射频识别原始数据{Id_x,r_y,t_n}传入数据库服务器进行数据预处理；应用程序服务器用来运行本发明所需的应用程序并通过交换机以TCP/IP协议与数据库服务器进行通讯；数据库服务器需要安装数据库软件，比如Oracle、SQL server、mySQL，用来存储物流矩阵表、工序表、物料表、事件表等，为应用程序服务器运行应用程序提供数据支持；终端显示设备，比如电子看板可通过RS-232接口和显示器可通过DVI接口来接收并显示应用程序处理得到的物料物流状态异常信息。

简单来说，设备间的连接方式为：将K个射频识别标签粘贴在K个物料的合适位置，L个工序所在执行位置的L个射频识别读写器通过RS-232串口与数据库服务器相连，数据库服务器通过交换机与应用程序服务器进行连接，最后，各种终端显示设备根据各自的接口形式连接到应用程序服务器。

如图1所示，本发明方法包括以下九个步骤：

1）确定下达的作业任务包含的工序和物料，建立射频识别读写器编号与工序编号之间的绑定关系以及射频识别标签编号与物料编号之间的绑定关系；

2）分别构建并初始化三个物流矩阵；

3）对时间序号n做赋值，获取t_n时刻的射频识别原始数据，射频识别原始数据为射频识别读写器编号r_y、射频识别标签编号Id_x和读取时间t_n；

4）将射频识别原始数据转换为物流事件数据；

5）将物流事件数据按照数据输入规则载入至t_n-1时刻的三个物流矩阵，载入完成后的矩阵为t_n时刻的三个物流矩阵；

6）分析步骤5）得到的t_n时刻的三个物流矩阵中元素的值，获取t_n时刻物料的物流状态信息，包括领料出库信息、加工及装配信息、返工信息、报废信息、最终检验信息和完工入库信息；

7）对t_n时刻的工序与物料的物流状态进行诊断，判断物流状态是否异常，若异常则进行步骤8），若未异常则进行步骤9）；

8）按照终端显示设备的提示，对物料状态异常的工序与物料进行调整，使物流状态恢复正常；

9）判断下达的作业任务是否完成；若未完成，则回到步骤3）；若完成，则结束流程。

本发明实施例：

（1）首先需对作业任务进行编号并确定下达的作业任务包含的工序和物料，此外，需要对作业任务包含的物料以及物料上的标签，工序以及工序所在执行位置的读写器进行编号；若工序数量有L道，则规定第1道工序P₁为领料出库工序，第l道工序P_l为加工及装配工序或中间检验工序，第L-1道工序P_L-1为最终检验工序，第L道工序P_L为完工入库工序，其中2≤l≤L-2。作业任务下达以后，将作业任务编号Task_t与物料编号M_k相关联，一个作业任务编号可对应多个物料编号，而一个物料编号只与一个作业任务编号对应；将射频识别读写器编号r_y与工序编号P_l相关联，并且一个射频识别读写器编号只与一个工序编号绑定，一个工序编号也只绑定一个射频识别读写器编号；将射频识别标签编号Id_x与物料编号M_k相关联，并且一个射频识别标签编号只与一个物料编号绑定，一个物料编号也只绑定一个射频识别标签编号。由于关联关系的数据以数据表的形式存储在数据库里，所以数据库中的工序表与读写器表之间的关系为一对一的关系，物料表与标签表之间的关系也为一对一的关系，而数据库中作业任务表与物料表之间的关系为一对多的关系。

（2）分别构建三个物流矩阵，三个物流矩阵为物料-工序矩阵M1、物料-事件矩阵M2、工序-事件矩阵M3，作为物流事件数据存储的载体。例如，设定某个作业任务的物料数量为5个，工序数量为6道，事件类型有6种，e为事件编号，e取1~6，六种事件分别为领料出库事件、加工及装配事件、返工事件、报废事件、最终检验事件和完工入库事件，那么：

物料-工序矩阵M1为一个5行6列矩阵，矩阵的行代表物料编号M_k，矩阵的列代表工序编号P_l；

物料-事件矩阵M2为一个5行6列矩阵，矩阵的行代表物料编号M_k，矩阵的列代表事件编号e；

工序-事件矩阵M3为一个6行6列矩阵，矩阵的行代表工序编号P_l，矩阵的列代表事件编号e。

接下来，分别对三个物流矩阵中物料-工序矩阵M1、物料-事件矩阵M2、工序-事件矩阵M3的所有元素进行赋值，赋值为0，并令赋值完成时刻为t_n且时间序号n=0，至此完成了三个物流矩阵的初始化。

$M1={\left[\begin{array}{cccccc}0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]}_{(5\&times;6)},$ $M2={\left[\begin{array}{cccccc}0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]}_{(5\&times;6)},$ $M3={\left[\begin{array}{cccccc}0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]}_{(6\&times;6)}.$

（3）对时间序号n做赋值：n=n+1；在生产作业任务执行过程中，布置在工序所在执行位置的射频识别读写器感应并读取到任意一个物料上的射频识别标签时，得到该物料t_n时刻的射频识别原始数据{Id_x,r_y,t_n}，射频识别原始数据为射频识别读写器编号r_y射频识别标签编号Id_x和读取时间t_n。例如，在t₁₆时刻，编号为r₃的读写器感应到了编号为Id₄的标签，那么得到的射频识别原始数据为{Id₄,r₃,t₁₆}。

（4）将得到的射频识别原始数据通过RS232接口传输至数据库服务器并做预处理。首先，将t_n时刻的射频识别原始数据{Id_x,r_y,t_n}转化为一个物流简单事件E_r(t_n)，转化后为公式（1）：

E_r(t_n)=e(Id_x,r_y,t_n)                （1）。

例如，步骤（3）中提到的原始数据{Id₄,r₃,t₁₆}可转化为物流简单事件E_r(t₁₆)=e(Id₄,r₃,t₁₆)。

进一步地，根据读写器编号r_y与工序编号P_l的一一对应关系

以及射频识别标签编号Id_x与物料编号M_k的一一对应关系

将物流简单事件E_r(t_n)转化为一个物流事件E_m(t_n)，得到三个物流事件数据分别为物料编号M_k、工序编号P_l和读取时间t_n，转化后为公式（2）：

E_m(t_n)={M_k,P_l,t_n}                   （2），

即物流事件={物料编号，工序编号，读取时间}。例如，已知读写器编号r₃与工序编号P₃绑定，标签编号Id₄与物料编号M₄绑定，那么简单事件E_r(t₁₆)可以转换为物流事件E_m(t₁₆)={M₄,P₃,t₁₆}，从而知道在t₁₆时刻，工序P₃所在执行位置的读写器感应到了物料M₄上的标签。

（5）物流事件数据载入至三个物流矩阵的具体步骤如下：

首先规定对物料执行如下操作：在到达某工序所在执行位置时，将该物料上的射频识别标签在该工序所在执行位置的射频识别读写器处刷一次，表明该物料已经进入工序所在执行位置；物料离开工序所在执行位置时，无需再次刷标签，除非发生物料报废情况。由此可知，只有物料发生报废时，同一标签才会在同一读写器上连续感应两次，其它情况，比如加工及装配或返工，都不可能出现同一标签在同一读写器上连续感应两次的情况。

然后，将物流事件E_m(t_n)中的三个物流事件数据，三个物流事件数据即物料编号M_k、工序编号P_l和读取时间t_n，按照一定的数据输入规则载入至t_n-1时刻的三个物流矩阵。

承接步骤（4）中的例子，数据库服务器处理得到的物流事件为E_m(t₁₆)={M₄,P₃,t₁₆}，即表明第3道工序所在执行位置的读写器感应到第4个物料上的标签，并且已知工序数量L为6和t₁₅时刻的三个物流矩阵为：

$M1={\left[\begin{array}{cccccc}1& 1& 1& 0& 0& 0\\ 1& 1& 1& 0& 0& 0\\ 1& 2& 1& 0& 0& 0\\ 1& 1& 1& 0& 0& 0\\ 1& 1& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]}_{(5\&times;6)},$ $M2={\left[\begin{array}{cccccc}1& 2& 0& 0& 0& 0\\ 1& 2& 0& 0& 0& 0\\ 1& 2& 1& 0& 0& 0\\ 1& 2& 0& 0& 0& 0\\ 1& 1& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]}_{(5\&times;6)},$ $M3={\left[\begin{array}{cccccc}5& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 5& 1& 0& 0& 0\\ 0& 4& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]}_{(6\&times;6)}.$

对t₁₆时刻的三个物流矩阵赋值步骤如下：

1）根据物流事件E_m(t_n)提供的物料编号M_k和工序编号P_l，对物料-工序矩阵M1第k行第l列元素M1^(k，l)根据公式（3）作以下赋值：

M1^(k，l)(t_n)=M1^(k，l)(t_n-1)+1            （3），

其中M1^(k，l)(t_n)为t_n时刻的物料-工序矩阵M1第k行第l列元素值。

本例中，对于物料-工序矩阵M1，根据物流事件E_m(t₁₆)提供的物料编号M₄和工序编号P₃，对物料-工序矩阵M1第4行第3列元素M1^(4,3)作以下赋值：

M1^(4,3)(t₁₆)=M1^(4,3)(t₁₅)+1=1+1=2                     （4），

因此，t₁₆时刻的物料-工序矩阵M1变为： $M1={\left[\begin{array}{cccccc}1& 1& 1& 0& 0& 0\\ 1& 1& 1& 0& 0& 0\\ 1& 2& 1& 0& 0& 0\\ 1& 1& 2& 0& 0& 0\\ 1& 1& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]}_{(5\&times;6)}.$

2）对t_n-1时刻的物料-工序矩阵M1第k行第l列元素值M1^(k，l)(t_n-1)以及工序编号l值按照以下方法进行判断，得到事件编号e：

若l=1，则发生领料出库事件，即e=1；

若2≤l≤L-2且M1^(k，l)(t_n-1)=0，则发生加工及装配事件，即e=2；

若2≤l≤L-2且M1^(k，l)(t_n-1)≥1，并且第k个物料的射频识别标签在t_n时刻前的最近一次感应所在的工序不是第l道工序，则发生返工事件，即e=3；

若2≤l≤L-2且M1^(k，l)(t_n-1)≥1，并且第k个物料的射频识别标签在t_n时刻前的最近一次感应所在的工序是第l道工序，则发生报废事件，即e=4；

若l＝L-1，则发生最终检验事件，即e=5；

若l＝L，则发生完工入库事件，即e=6；

本例中，t₁₅时刻的物料-工序矩阵M1第4行第3列元素值M1^(4，3)(t₁₅)=1≥1且2≤l(l=3)≤4，所以t₁₆时刻发生的事件可能是返工事件也可能是报废事件。通过搜索，第4个物料的射频识别标签在t₁₆时刻前的最近一次感应所在的工序是第3道工序，即同一标签在同一读写器上连续感应两次，所以t₁₆时刻发生的事件为物料报废事件，即e=4。

3）根据步骤2）中得到的物流事件编号e和物流事件E_m(t_n)提供的物料编号M_k，对物料-事件矩阵M2第k行第e列元素M2^(k，e)根据公式（5）作以下赋值：

M2^(k，e)(t_n)=M2^(k，e)(t_n-1)+1                  （5），

其中M2^(k，e)(t_n)为t_n时刻的物料-事件矩阵M2第k行第e列元素值。

本例中，根据物流事件E_m(t₁₆)提供的物料编号M₄和步骤2）中得到的物流事件编号4，对物料-事件矩阵M2第4行第4列元素M2^(4,4)作以下赋值：

M2^(4,4)(t₁₆)=M2^(4,4)(t₁₅)+1=0+1=1               （6），

因此，t₁₆时刻的物料-事件矩阵M2变为： $M2={\left[\begin{array}{cccccc}1& 2& 0& 0& 0& 0\\ 1& 2& 0& 0& 0& 0\\ 1& 2& 1& 0& 0& 0\\ 1& 2& 0& 1& 0& 0\\ 1& 1& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]}_{(5\&times;6)}.$

4）根据步骤2）中得到的物流事件编号e和物流事件E_m(t_n)提供的工序编号P_l，对工序-事件矩阵M3第l行第e列元素M3^(l，e)根据公式（7）作以下赋值：

M3^(l，e)(t_n)=M3^(l，e)(t_n-1)+1                  （7），

其中M3^(l，e)(t_n)为t_n时刻的工序-事件矩阵M3第l行第e列元素值。

本例中，根据物流事件E_m(t₁₆)提供的工序编号P₃和步骤2）中得到的物流事件编号4，对工序-事件矩阵M3第3行第4列元素M3^(3,4)作以下赋值：

M3^(3,4)(t₁₆)=M3^(3,4)(t₁₅)+1＝0+1=1             （8），

因此，t₁₆时刻的工序-事件矩阵M3变为： $M3={\left[\begin{array}{cccccc}5& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 5& 1& 0& 0& 0\\ 0& 4& 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]}_{(6\&times;6)}.$

通过以上过程，完成了三个互相关联矩阵对t₁₆时刻生成的物流事件数据的存储，为后续物料的物流状态信息获取做好了准备。

（6）根据上一步骤得到的三个物流矩阵M1、M2、M3中元素的值，就可以获取t_n时刻物料的各种物流状态信息，比如领料出库信息、加工及装配信息、返工信息、报废信息、最终检验信息及完工入库信息。其中：

a）对物料-工序矩阵M1进行分析：物料-工序矩阵M1第k行第l列元素值M1^(k，l)为第k个物料在第l道工序发生的加工及装配次数，其中2≤l≤L-2；若M1^(k，1)>0，则第k个物料已经领料出库；若M1^(k，l)=0，则第k个物料未到达过第l道工序所在执行位置；若M1^(k，L-1)>0，则第k个物料发生过最终检验；若M1^(k，L)=1，则第k个物料正在完工入库或已经完工入库。

b）对物料-事件矩阵M2进行分析：物料-事件矩阵M2第k行第e列元素值M2^(k，e)为第k个物料发生第e种物流事件的次数；若M2^(k，e)=0，则第k种物料未发生过第e种物流事件。

c）对工序-事件矩阵M3进行分析：工序-事件矩阵M3第l行第e列元素值M3^(l，e)为第l道工序发生第e种物流事件的次数，其中1≤l≤L；若M3^(l，e)=0，则第l道工序未发生过第e种物流事件。

以步骤（5）得到的t₁₆时刻的三个物流矩阵为例。

a）对物料-工序矩阵M1进行分析可以得到：矩阵M1第k行第1列元素M1^(k，1)(1≤k≤5)全部大于0，表明5个物料都已经领料出库；矩阵M1第k行第4列元素M1^(k，4)(1≤k≤5)全部等于0，表明这5个物料都未到达过第4道工序所在执行位置；矩阵M1第k行第5列元素M1^(k，5)及第k行第6列元素M1^(k，6)全部等于0，表明这5个物料均未发生过最终检验和完工入库。

b）对物料-事件矩阵M2进行分析可以得到：矩阵M2第k行第2列元素M2^(k，2)=2，其中1≤k≤4，表明这4个物料都发生过2次加工及装配事件；M2^(3,3)=1表明第3个物料发生过一次返工事件，而M2^(4,4)=1表明第4个物料发生过一次报废事件；矩阵M2第1行第3列元素M2^(1,3)=0且第1行第4列元素M2^(1,4)=0，表明第1个物料未发生过返工事件和报废事件。

c）对工序-事件矩阵M3进行分析可以得到：矩阵M3第1行第1列的元素M3^(1，1)=5表明第1道工序已经发生了5次领料出库事件；M3^(2,2)=5和M3^(2,3)=1分别表明第2道工序已经发生5次加工及装配事件和1次返工事件；M3^(3,2)=4和M3^(3,4)=1分别表明第3道工序已经发生4次加工及装配事件和1次报废事件。

（7）将t_n时刻的物料在各道工序的工序返工事件次数M3^(l,3)和工序报废事件次数M3^(l,4)分别与同类物料的工序返工事件次数上限

和工序报废事件次数上限

进行比较，其中M3^(l,3)中l满足1<l<L-1，M3^(l,4)中l满足1<l<L：若满足关系式

且

则各道工序的物流状态正常，不生成预警信息；否则生成预警信息并将异常工序的工序编号P_l、工序返工事件次数M3^(l,3)和工序报废事件次数M3^(l,4)反馈传送到各种终端显示设备，比如显示器、电子看板、平板电脑。本发明的工序返工事件次数上限

和工序报废事件次数上限

的设定根据车间的经验或者历史数据设定。承接上例，根据车间历史数据，设定数量为5的同类物料在各工序的返工事件次数上限

和报废事件次数上限

均为1，通过分析步骤（5）得到的t₁₆时刻的工序-事件矩阵M3可知，到t₁₆时刻为止，仅第2道工序和第3道工序分别发生一次返工事件和一次报废事件，其它工序返工事件次数和报废事件次数均为0，因此满足公式 ${M3}^{(l,3)}\&le;\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{PFG}}_l}=1(1<l<5)$ 且 ${M3}^{(l,4)}\&le;\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{PBF}}_l}=1(1<l<6),$ 表明各道工序的物流状态目前正常，不生成预警信息。

并且，将t_n时刻各个物料的物料返工事件次数M2^(k，3)和物料报废事件次数M2^(k，4)分别与同类物料的物料返工事件次数上限

和物料报废事件次数上限

进行比较，其中1≤k≤K：若满足关系式

且则表明各个物料的物流状态正常，不生成预警信息；否则生成预警信息并将异常物料的物料编号M_k、物料返工事件次数M2^(k，3)和物料报废事件次数M2^(k，4)反馈传送到各种终端显示设备，比如显示器、电子看板、平板电脑。承接上例，根据车间历史数据，设同类物料的物料返工事件次数上限

和物料报废事件次数上限

均为1，通过分析步骤（5）得到的t₁₆时刻的物料-事件矩阵M2可知，仅第3个物料和第4个物料分别发生一次返工事件和一次报废事件，其它物料返工事件次数和报废事件次数均为0，因此满足公式

且

表明各个物料的物流状态目前正常，不生成预警信息。

（8）根据步骤（7）中的预警信息和显示在终端设备上的异常工序P_l或异常物料M_k，对物流状态异常工序的设备进行调整或对异常物料进行更换，比如对异常工序P_l所在执行位置的机床的加工参数（主轴转速、刀具类型、切削余量等）进行重新设置，使物流状态恢复正常。步骤（7）的例子中，各道工序和各个物料的物流状态均正常，因此不需要对生产设备或者物料进行调整。

（9）判断下达的作业任务在t_n时刻是否完成，判断作业任务是否完成的

方法如下：若作业任务包含的物料均发生完工入库事件，则作业任务完成。若作业任务完成，则结束流程；若未完成，则转到步骤（3），对时间序号n做赋值，获取t_(n+1)时刻的射频识别原始数据并对t_(n+1)时刻的物料物流状态信息进行分析，具体过程同上，不再赘述。本例中，根据步骤（6）的分析可知，到t₁₆时刻为止，作业任务包含的5个物料均未发生完工入库事件，因此作业任务未完成，需转至步骤（3），获取t₁₇时刻的射频识别原始数据，并对t₁₇时刻的物料物流状态信息进行分析。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种生产过程中物流数据获取、分析处理和反馈的方法，其特征在于包括如下步骤：

1）确定作业任务中的工序和物料，建立射频识别读写器编号与工序编号之间的绑定关系以及射频识别标签编号与物料编号之间的绑定关系；

2）分别构建并初始化三个物流矩阵；

3）对时间序号n做赋值，获取t_n时刻的射频识别原始数据，射频识别原始数据为射频识别读写器编号r_y、射频识别标签编号Id_x和读取时间t_n；

4）将射频识别原始数据转换为物流事件数据；

5）将物流事件数据按照数据输入规则载入至t_n-1时刻的三个物流矩阵，载入完成后的矩阵为t_n时刻的三个物流矩阵；

6）分析步骤5）得到的t_n时刻的三个物流矩阵中元素的值，获取t_n时刻物料的物流状态信息，包括领料出库信息、加工及装配信息、返工信息、报废信息、最终检验信息和完工入库信息；

7）对t_n时刻的工序与物料的物流状态进行诊断，判断物流状态是否异常，若异常则进行步骤8），若未异常则进行步骤9）；

8）按照终端显示设备的提示，对物料状态异常的工序与物料进行调整，使物流状态恢复正常；

9）判断作业任务是否完成；若未完成，则回到步骤3）；若完成，则结束。

2.根据权利要求1所述的一种生产过程中物流数据获取、分析处理和反馈的方法，其特征在于步骤1）所述的确定作业任务并建立绑定关系的具体步骤如下：

2.1）确定作业任务包含的工序和物料，并对工序和物料进行编号；

2.2）每一道工序所在执行位置均安装有各自的一个射频识别读写器并进行编号，使每一个工序编号P_l都只与一个射频识别读写器编号r_y对应绑定；若工序数量有L道，则规定第1道工序P₁为领料出库工序，第l道工序P_l为加工及装配工序或中间检验工序，第L-1道工序P_L-1为最终检验工序，第L道工序P_L为完工入库工序，其中2≤l≤L-2；

2.3）作业任务中的每个物料均粘贴有各自的一个射频识别标签并对标签进行编号，使每一个物料编号M_k都只与一个射频识别标签编号Id_x对应绑定。

3.根据权利要求1所述的一种生产过程中物流数据获取、分析处理和反馈的方法，其特征在于步骤2）所述的构建并初始化三个物流矩阵的具体步骤如下：

3.1）分别构建三个物流矩阵，三个物流矩阵为物料-工序矩阵M1、物料-事件矩阵M2、工序-事件矩阵M3，作为物流事件数据存储的载体；设定物料数量为K个，工序数量为L道，事件类型有六种，e为事件编号，e取1~6，六种事件分别为领料出库事件、加工及装配事件、返工事件、报废事件、最终检验事件和完工入库事件，则：

物料-工序矩阵M1为一个K行L列矩阵，矩阵的行代表物料编号M_k，矩阵的列代表工序编号P_l，数学表达式为公式（1）：

物料-事件矩阵M2为一个K行6列矩阵，矩阵的行代表物料编号M_k，矩阵的列代表事件编号e，数学表达式为公式（2）：

工序-事件矩阵M3为一个L行6列矩阵，矩阵的行代表工序编号P_l，矩阵的列代表事件编号e，数学表达式为公式（3）：

3.2）在初始化时，分别对三个物流矩阵中物料-工序矩阵M1、物料-事件矩阵M2、工序-事件矩阵M3的所有元素进行赋值，赋值为0，令赋值完成时刻为_tn且n=0。

4.根据权利要求1所述的一种生产过程中物流数据获取、分析处理和反馈的方法，其特征在于步骤3）所述的对时间序号n做赋值及获取射频识别原始数据的具体步骤如下：

对时间序号n做赋值：n=n+1；布置在工序所在执行位置上的射频识别读写器感应并读取到任意一个物料上的射频识别标签，得到该物料t_n时刻的射频识别原始数据{Id_x,r_y,t_n}，射频识别原始数据为射频识别读写器编号r_y、射频识别标签编号Id_x和读取时间t_n。

5.根据权利要求1所述的一种生产过程中物流数据获取、分析处理和反馈的方法，其特征在于步骤4）所述的转换为物流事件数据的具体步骤如下：

将步骤3）中得到的射频识别原始数据传输至数据库服务器并做预处理：

5.1）将t_n时刻的射频识别原始数据{Id_x,r_y,t_n}转化为一个物流简单事件E_r(t_n)，转化后为公式（4）：

E_r(t_n)=e(Id_x,r_y,t_n)                          （4）；

5.2）根据步骤1）中的读写器编号r_y与工序编号P_l的一一对应关系

以及射频识别标签编号Id_x与物料编号M_k的一一对应关系

将物流简单事件E_r(t_n)转化为一个物流事件E_m(t_n)，得到三个物流事件数据分别为物料编号M_k、工序编号P_l和读取时间t_n，转化后为公式（5）：

E_m(t_n)={M_k,P_l,t_n}                       （5）。

6.根据权利要求1所述的一种生产过程中物流数据获取、分析处理和反馈的方法，其特征在于步骤5）所述的载入至三个物流矩阵的具体步骤如下：

6.1）对物料执行如下操作：在物料到达工序所在执行位置时，将该物料上的射频识别标签在该工序所在执行位置的射频识别读写器处刷一次；在物料离开工序所在执行位置时，无需再次刷标签，除非物料报废则再次刷标签；

6.2）将物流事件E_m(t_n)中的三个物流事件数据，三个物流事件数据即物料编号M_k、工序编号P_l和读取时间t_n，按照以下的数据输入规则载入至t_n-1时刻的三个物流矩阵：

6.2.1）根据物流事件E_m(t_n)提供的物料编号M_k和工序编号P_l，对物料-工序矩阵M1第k行第l列元素M1^(k，l)根据公式（6）作以下赋值：

M1^(k，l)(t_n)=M1^(k，l)(t_n-1)+1          （6），

其中M1^(k，l)(t_n)为t_n时刻的物料-工序矩阵M1第k行第l列元素值；

6.2.2）对t_n-1时刻的物料-工序矩阵M1第k行第l列元素值M1^(k，l)(t_n-1)以及工序编号l值按照以下方法进行判断，得到事件编号e：

若l=1，则发生领料出库事件，即e=1；

若2≤l≤L-2且M1^(k，l)(t_n-1)=0，则发生加工及装配事件，即e=2；

若2≤l≤L-2且M1^(k，l)(t_n-1)≥1，并且第k个物料的射频识别标签在t_n时刻前的最近一次感应所在的工序不是第l道工序，则发生返工事件，即e=3；

若2≤l≤L-2且M1^(k，l)(t_n-1)≥1，并且第k个物料的射频识别标签在t_n时刻前的最近一次感应所在的工序是第l道工序，则发生报废事件，即e=4；

若l＝L-1，则发生最终检验事件，即e=5；

若l＝L，则发生完工入库事件，即e=6；

6.2.3）根据步骤6.2.2）中得到的物流事件编号e和物流事件E_m(t_n)提供的物料编号k值，对物料-事件矩阵M2第k行第e列元素M2^(k,e)根据公式（7）作以下赋值：

M2^(k,e)(t_n)=M2^(k,e)(t_n-1)+1                          （7），

其中M2^(k,e)(t_n)为t_n时刻的物料-事件矩阵M2第k行第e列元素值；

6.2.4）根据步骤6.2.2）中得到物流事件编号e和物流事件E_m(t_n)提供的工序编号l值，对工序-事件矩阵M3第l行第e列元素M3^(l，e)根据公式（8）作以下赋值：

M3^(l，e)(t_n)=M3^(l，e)(t_n-1)+1                      （8），

其中M3^(l，e)(t_n)为t_n时刻的工序-事件矩阵M3第l行第e列元素值。

7.根据权利要求1所述的一种生产过程中物流数据获取、分析处理和反馈的方法，其特征在于步骤6）所述的分析三个物流矩阵元素值以获取物料物流状态信息的具体步骤如下：

7.1）对物料-工序矩阵M1进行分析：物料-工序矩阵M1第k行第l列元素值M1^(k，l)为第k个物料在第l道工序发生的加工及装配次数，其中2≤l≤L-2；若M1^(k，1)>0，则第k个物料已经领料出库；若M1^(k，l)=0，则第k个物料未到达过第l道工序所在执行位置；若M1^(k，L-1)>0，则第k个物料发生过最终检验；若M1^(k,L)=1，则第k个物料正在完工入库或已经完工入库；

7.2）对物料-事件矩阵M2进行分析：物料-事件矩阵M2第k行第e列元素值M2^(k，e)为第k个物料发生第e种物流事件的次数；若M2^(k，e)=0，则第k种物料未发生过第e种物流事件；

7.3）对工序-事件矩阵M3进行分析：工序-事件矩阵M3第l行第e列元素值M3^(l，e)为第l道工序发生第e种物流事件的次数，其中1≤l≤L；若M3^(l,e)=0，则第l道工序未发生过第e种物流事件。

8.根据权利要求1所述的一种生产过程中物流数据获取、分析处理和反馈的方法，其特征在于步骤7）所述的对物流状态进行诊断的具体步骤如下：

8.1）将t_n时刻的物料在各道工序的工序返工事件次数M3^(l，3)和工序报废事件次数M3^(l,4)分别与同类物料的工序返工事件次数上限和工序报废事件次数上限

进行比较，其中M3^(l,3)中l满足1<l<L-1，M3^(l,4)中l满足1<l<L：

若满足公式（9）则各道工序的物流状态正常，不生成预警信息；否则生成预警信息，预警信息提示工序返工事件次数或工序报废事件次数超过阈值的异常工序，并将异常工序的工序编号P_l、工序返工事件次数M3^(l,3)和报废事件次数M3^(l,4)反馈传送到终端显示设备；

${M3}^{(l,3)}\&le;\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{PFG}}_l}$ 且 ${M3}^{(l,4)}\&le;\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{PBF}}_l}---\left(9\right);$

8.2）将t_n时刻各个物料的物料返工事件次数M2^(k，3)和物料报废事件次数M2^(k，4)分别与同类物料的物料返工事件次数上限

和物料报废事件次数上限

进行比较，其中1≤k≤K：

若满足公式（10）则各个物料的物流状态正常，不生成预警信息；否则生成预警信息，预警信息提示物料返工事件次数或物料报废事件次数超过阈值的异常物料，并将异常物料的物料编号M_k、物料返工事件次数M2^(k，3)和物料报废事件次数M2^(k，4)反馈传送到终端显示设备；

${M2}^{(k,3)}\&le;\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{MFG}}_k}$ 且 ${M2}^{(k,4)}\&le;{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{MBF}}}_k---\left(10\right).$

9.根据权利要求1所述的一种生产过程中物流数据获取、分析处理和反馈的方法，其特征在于步骤8）中所述的对物流状态进行调整的具体步骤如下：根据步骤7）中的预警信息和显示在终端设备上的异常工序P_l或异常物料M_k，对物流状态异常工序的设备进行调整或对异常物料进行更换，使物流状态恢复正常。

10.根据权利要求1所述的一种生产过程中物流数据获取、分析处理和反馈的方法，其特征在于步骤9）中所述的判断作业任务是否完成的方法如下：若作业任务中的物料均发生完工入库事件，则作业任务完成；若作业任务完成，则结束；否则回到步骤3），对时间序号n做赋值，获取下一时刻t_(n+1)的射频识别原始数据。

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