CN103197611A - 辅助无线传感器的生产资源管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种辅助无线传感器的生产资源管理系统，包括至少一个用于读取工序中的机器的仪表数值的自动读表模块；与自动读表模块相应的，用于将仪表数值转换为资源消耗量的生产数据采集模块；以及用于对各工序的所述资源消耗量进行采集和分析的管理服务器；生产数据采集模块包括：用于根据预先设定获取所述自动读表模块的仪表数值，并将仪表数值转换为资源消耗量的转换单元以及将资源消耗量发送给所述管理服务器的无线传感器；转换单元与自动读表模块连接，无线传感器通过无线传感网络与管理服务器连接。本发明的辅助无线传感器的生产资源管理系统利用无线传感器将生产管理数据和生产资源使用数据有效的结合可实现资源的精确以及最优化管理。

Description

辅助无线传感器的生产资源管理系统
技术领域
本发明涉及生产管理领域，更具体地说，涉及一种应用辅助无线传感器的生产资源管理系统。
背景技术
随着社会的发展，工厂的生产规模越来越大，工厂的资源使用情况和生产数据的管理越来越重要，现在的资源使用情况和生产数据一般依靠员工的记录和在流水线的物品或盛放物品的容器上粘贴提示卡片实现。还没有一种系统化的方法可实现跟踪生产过程中的资源使用情况或产生用于分析的精确数据。同时控制操作的相关数据(例如操作顺序、适当的操作员工信息、遗漏检查信息、生产消耗、机器性能、机器空闲时间和员工资源使用效率等)都没有得到使用。有时在生产过程中手写的数据可以造成错误。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的生产资源管理系统无法将生产数据和资源使用数据进行有效地结合，造成了现有生产资源管理系统无法实现资源精确及时管理以及资源的最优化分配的缺陷，提供一种利用无线传感器将生产管理数据和生产资源使用数据有效的结合可实现资源的精确以及最优化管理的辅助无线传感器的生产资源管理系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种辅助无线传感器的生产资源管理系统，其中包括：至少一个用于读取工序中的机器的仪表数值的自动读表模块；与所述自动读表模块相应的，用于将所述仪表数值转换为资源消耗量的生产数据采集模块；以及用于对各工序的所述资源消耗量进行采集和分析的管理服务器；所述生产数据采集模块包括：用于根据预先设定获取所述自动读表模块的仪表数值，并将所述仪表数值转换为资源消耗量的转换单元以及将所述资源消耗量发送给所述管理服务器的无线传感器；所述转换单元与所述自动读表模块连接，所述无线传感器通过无线传感网络与所述管理服务器连接。
在本发明所述的辅助无线传感器的生产资源管理系统中，所述转换单元为设置有射频识别电子标签或条形码电子标签的电子开关。
在本发明所述的辅助无线传感器的生产资源管理系统中，所述预先设定包括工序的开始时间、工序的结束时间、操作人员ID以及产品批号。
在本发明所述的辅助无线传感器的生产资源管理系统中，所述管理服务器包括根据所述资源消耗量进行成本运算的成本运算单元。
在本发明所述的辅助无线传感器的生产资源管理系统中，所述管理服务器还包括根据所述资源消耗量进行报警的报警单元。
在本发明所述的辅助无线传感器的生产资源管理系统中，所述自动读表模块以设定的时间间隔周期性的读取所述仪表数值。
在本发明所述的辅助无线传感器的生产资源管理系统中，所述生产数据采集模块包括用于手动输入资源消耗量的手动输入单元。
在本发明所述的辅助无线传感器的生产资源管理系统中，所述生产数据采集模块还包括通过转换单元采集工序的时间参数的时间情况采集单元和通过转换单元采集工序操作人员情况的人员情况采集单元。
在本发明所述的辅助无线传感器的生产资源管理系统中，所述资源消耗量包括水消耗量、电消耗量、气消耗量、人力消耗量以及原材料的消耗量。
在本发明所述的辅助无线传感器的生产资源管理系统中，所述无线传感网络为利用ZigBee、RuBee或蓝牙的无线传感技术的无线传感网络。
实施本发明的辅助无线传感器的生产资源管理系统，具有以下有益效果：利用无线传感器将生产管理数据和生产资源使用数据有效的结合可实现资源的精确以及最优化管理，避免了现有技术的生产资源管理系统无法将生产数据和资源使用数据进行有效地结合，造成现有生产资源管理系统无法实现资源精确及时管理以及资源的最优化分配的缺陷。
射频识别电子标签或条形码电子标签的电子开关控制起来方便并且可以根据不同生产的流程进行设置从而重复使用。自动读表模块周期性的读取仪表数值计算资源消耗量使得资源消耗量的计算更加准确。手动输入单元可以输入只能手动输入的资源消耗量。时间情况采集单元和人员情况采集单元还可以采集生产中每个工序的进行时间和操作人员，更加利于生产的精细管理。各种资源的消耗量都可计入本生产资源管理系统中。有多种不同的无线传感网络可供用户选择使用。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明辅助无线传感器的生产资源管理系统的第一优选实施例的结构示意图；
图2是本发明辅助无线传感器的生产资源管理系统的第二优选实施例的结构示意图。
图3是本发明辅助无线传感器的生产资源管理系统的优选实施例的具体结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本生产资源管理系统可用于各种不同的制造性的工厂，例如纺织染色、纸质印刷等。本生产资源管理系统可从自动生产资源数据采集层采集每个工序的精确和实时的资源使用情况和产品生产情况的数据。自动生产资源数据采集层通过具有不同种类的自动读表模块1以及相应的生产数据采集模块2获取上述的数据。
在图1和图2所示的本发明辅助无线传感器的生产资源管理系统的优选实施例的结构示意图中，所述辅助无线传感器的生产资源管理系统包括至少一个自动读表模块1、与自动读表模块1相应的生产数据采集模块2以及管理服务器3，自动读表模块1用于读取工序中的机器的仪表数值，生产数据采集模块2用于将所述仪表数值转换为资源消耗量，管理服务器3用于对各工序的所述资源消耗量进行采集和分析。生产数据采集模块2包括转换单元21和无线传感器22，转换单元21用于根据预先设定获取所述自动读表模块的仪表数值，并将所述仪表数值转换为资源消耗量，无线传感器22用于将所述资源消耗量发送给所述管理服务器3。转换单元21与自动读表模块1连接，无线传感器22通过无线传感网络与管理服务器3连接。
本辅助无线传感器的生产资源管理系统使用时，每个工序都配备有相应的自动读表模块1和生产数据采集模块2，自动读表模块1与该工序中的机器的相关仪表(如水表、电表以及气表等)连接，生产数据采集模块2的内置各种传感器(包括RFID、条码或手工输入)获取该工序的产品的批次、订单号、工序开始时间以及工序结束时间，然后通过自动读表模块1通过红外传感器或光学传感器等检测不同资源的消耗量例如水消耗量、电消耗量、气消耗量，同时还检测工艺过程中的压强和温湿度等工艺参数。生产数据采集模块2然后通过无线传感网络(蓝牙、ZigBee或RuBee等)将这些消耗量、工艺参数以及产品的批次、订单号、工序开始时间以及工序结束时间发送给管理服务器3，管理服务器3采集不同工序的生产数据采集模块2发送的资源消耗量等信息并对这些信息进行分析得出精确及时的资源消耗情况和相应的生产数据以进行成本优化。其中自动读表模块1基于特定的时间间隔(例如五分钟)读取仪表数值，生产数据采集模块2的转换单元21可以根据预先设定(例如工序开始结束时间)获取自动读表模块1的仪表数值。无线传感器22通过应用无线传感技术的无线传感网络将转换后的资源消耗量等数据发送给管理服务器3，这样方便自动读表模块1和生产数据采集模块2可以依照生产工序的要求进行设置，不会影响数据的传送。所述预先设定包括工序开始时间、工序结束时间、操作人员ID以及产品批号。
管理服务器3包括根据所述资源消耗量进行成本运算的成本运算单元以及根据所述资源消耗量进行报警的报警单元。管理服务器3根据采集的资源消耗量进行计算得出生产成本使得使用者可以更好的对生产进行成本管理。同时还可设置报警单元持续监控管理服务器采集的资源消耗量，以检测任何异常或低效的资源消耗，如机器没有被授权运行或机器运行但仪表不运转(空转)等，作为本发明的辅助无线传感器的生产资源管理系统的延伸，报警单元将发出报警信号提醒使用者注意机器出现异常需要进行维修或其他处理。而成本运算单元可根据所述资源消耗量进行成本运算，使得使用者更好地对生产资源进行合理的配置和管理，降低生产的成本。
转换单元21可根据工序开始时间、工序结束时间、操作人员ID以及产品批号等预先设定的条件进行自动读表模块的仪表数值的获取，如根据工序的开始、结束时间得到整个工序的各个资源的使用量，根据操作人员ID得到该操作人员的资源使用量以及工作状况，根据产品批号得到该批次产品的生产情况和资源使用情况。
本发明的辅助无线传感器的生产资源管理系统利用无线传感器22将生产管理数据和生产资源使用数据有效的结合可实现资源的精确以及最优化管理，避免了现有技术的生产资源管理系统无法将生产数据和资源使用数据进行有效地结合，造成现有生产资源管理系统无法实现资源精确及时管理以及资源的最优化分配的缺陷。
作为本发明的辅助无线传感器的生产资源管理系统的优选实施例，转换单元21为设置有射频识别电子标签或条形码电子标签的电子开关。基本上一个生产订单能够分成多个工作订单，每个工作订单上都有相应的射频识别电子标签或条形码电子标签，这些射频识别电子标签或条形码电子标签一般设置在在制品的传送平台上以区分不同工序中的在制品。在制品每到一个工序时，通过射频识别电子标签或条形码电子标签开启工序中的设备相应的自动读表模块1读取该工序中设备的资源消耗量，当在制品离开该工序时，通过射频识别电子标签或条形码电子标签关闭相应的自动读表模块1。自动读表模块1可以通过连接不同的仪表以获取不同的仪表数据，获取的数据经生产数据采集模块2转化为资源消耗量后通过无线传感网络实时返回给管理服务器3。这样通过该电子开关可以获取精确的资源消耗信息并且射频识别电子标签或条形码电子标签可以根据不同生产的流程进行设置从而重复使用。
作为本发明的辅助无线传感器的生产资源管理系统的优选实施例，所述自动读表模块1以设定的时间间隔周期性的读取所述仪表数值。通过相应的工作订单的射频识别电子标签或条形码电子标签开启自动读表模块1获取相应机器的不同仪表的仪表数值。这些生产资源使用数据通过无线传感网络与管理服务器3同步，自动读表模块1以设定的时间间隔(例如5秒)周期性的读取仪表数值并经生产数据采集模块2发送给管理服务器3，然后再次通过相应的工作订单的射频识别电子标签或条形码电子标签关闭自动读表模块1，随后在制品被传送到下一个工序的机器上进行加工，在这个工序上通过使用相应的工作订单的射频识别电子标签或条形码电子标签进行相同的操作。当这个工作订单的产品的所有工序完成后，这个工作订单相应的射频识别电子标签或条形码电子标签能够收集起来再分配给新的工作订单，实现射频识别电子标签或条形码电子标签在新的工作订单中重复利用。自动读表模块1周期性的读取仪表数值计算资源消耗量使得资源消耗量的计算更加准确。
在图2所示的本发明辅助无线传感器的生产资源管理系统的第二优选实施例的结构示意图中，生产数据采集模块2包括手动输入单元23、时间情况采集单元24以及人员情况采集单元25。手动输入单元23用于手动输入资源消耗量，时间情况采集单元24用于通过转换单元21采集工序的时间参数，人员情况采集单元25用于通过转换单元21采集工序操作人员情况。由于在生产过程中有时自动读表模块1读取的仪表数值不能正确反映资源使用情况(如生产过程中发生了水电气的复位等)或者有些资源无法使用自动读表模块1进行读取，这时可以使用手动输入单元23对某些资源消耗量进行手动输入，以配合自动读表模块1的使用。为了使得到的资源消耗量更加的精确，本生产数据采集模块2还设置有时间情况采集单元24，用于采集每个工序的进行时间，以配合资源消耗量进行分析资源消耗量是否合理。人员情况采集单元25对操作员工进行登记，可以配合资源消耗量分析操作员工的工作是否熟练恰当以及是否出现操作失误。手动输入单元23可以输入只能手动输入的资源消耗量。时间情况采集单元24和人员情况采集单元25还可以采集生产中每个工序的进行时间和操作人员，更加利于生产的精细管理。
作为本发明的辅助无线传感器的生产资源管理系统的优选实施例，所述资源消耗量包括水消耗量、电消耗量、气消耗量、人力消耗量以及原材料的消耗量。所述无线传感网络为利用ZigBee(IEEE 802.15.4协议)、RuBee(IEEE1902.1协议)或蓝牙的无线传感技术的无线传感网络。各种资源的消耗量都可计入本生产资源管理系统中。有多种不同的无线传感网络可供用户选择使用。
采用本发明的辅助无线传感器的生产资源管理系统可以实现以下的有益效果：
1、生产资源管理的自动实时监控
本发明实时监控跟踪每个工序的生产情况(例如工序开始结束时间、操作人员、操作机器等)和资源使用情况，实现了对资源消耗量、在制品状态的检测以及潜在问题的提前预警(如某种资源即将使用完毕)。并且通过对资源消耗量和生产状态的统计能够减少资源和人力的浪费达到最优化的资源配置，即使发现了工艺中的问题和浪费也能够在最短时间内给出合适的处理方案。
2、生产消耗管理
在制品在不同的工序中消耗不同的种类和数量的资源，可通过资源消耗量和相应的机器信息获得。通过上述的获得的不同工序的资源消耗情况可生成基于ABC(activity based costing：基于活动的成本管理)的统计报告。本生产资源管理系统可以根据上述的报告中数据生成最佳的生产日程，工作定价以及机器和员工的评估。
3、在制品工艺标准管理
根据生产历史消耗获取例如员工、机器、生产工艺数据等的内部标准数据，利用这些内部标准数据可以进行例如生成最佳的生产日程，工作定价以及机器和员工的评估等标准管理工作。
4、工艺改进管理
由于可以自动获取每个工序的及时、准确、完整的生产和资源消耗信息。管理者可以依据上述获取的信息进行生产工艺的改进以最大化生产收益。使用稳定的工艺和工艺的不断改进缩短了生产周期，依据劳动量和员工效率对不同工序中的员工进行分配以最大化生产收益。
5、人力和资源管理
通过射频识别电子标签或条形码电子标签可以识别每个操作流程中的操作人员，因此可以通过本生产资源管理系统实时检测操作员工的工作效率等工作情况以实现操作员工的最优化配置。
6、资产使用管理
一些可以重复使用的资产(例如原材料、在制品或完成品的容器或搬运工具等)通过设置在其上的射频识别电子标签或条形码电子标签使得可以随时跟踪该资产的信息，例如谁最后使用、承载的货物是什么、是否在维护等等信息以便进行资产使用的管理。
本发明的辅助无线传感器的生产资源管理系统解决了获取产品的实际资源消耗量、生产的实际工作周期、在每个工序中消耗资源的百分比、每个工序中机器的资源使用效率以及返工和资源浪费情况等问题。
本发明还解决了以下问题：
1、获取资源消耗量的时间过长
原来使用人工获取资源消耗量，需要工作人员查看工厂的每个仪表，并且读取数据后将相关数据输入电脑中，花费时间长并且人工输入容易出错。
现在采用自动读表模块1字节获取仪表数值并通过生产数据采集模块2转换为资源消耗量经无线传感网络直接发送给管理服务器3统计，节省了员工工作时间且避免的数据输入的错误。
2、资源使用数据作为检测和分析数据不够充分
通常资源使用数据一天由人工记录一次到两次。数据仅仅在每天或者每半天的很短的一个时间段内收集，但是工厂在在一天内却要处理很多工作订单，因此收集的资源使用量相对于每个工作订单或每个机器的使用状况的检测和分析是不够充分的。
现在的自动读表模块1和生产数据采集模块2可以随时获取每个工作订单或每个机器的仪表数值、生产情况或资源消耗量，用于进行每个工作订单或每个机器的使用状况的检测和分析足够充分的。
3、各种资源消耗量集成困难
过去由于资源消耗量都是通过人工读取，很难或者无法对采集的资源消耗量进行集成分析处理。
现在通过自动读表模块1获取各种仪表数值，可以方便的将这些仪表数值发送给单一的数据库进行集成分析处理。
4、资源使用数据不精确
原来采用人工采集数据，存在着记录错误的风险。
现在采用自动读表模块1和生产数据采集模块2直接获取资源使用数据，避免了人工错误的产生。
5、资源使用数据不连续及时
原来采用人工采集数据，各个机器很难做到同时采集，造成每个机器的资源消耗量的数据是不连续的。同时由于是人工采集，操作员无法及时将数据录入到管理服务器3中，造成资源消耗量的数据不能及时反映。
现在采用自动读表模块1和生产数据采集模块2随时获取每个工序每个机器的资源消耗量的实时数据，得到的资源使用数据连续及时。
6、没有有效的资源消耗量检测和分析工具
不能对资源的异常使用进行报警和基于ABC对资源消耗量进行计算和分析。
现有的生产资源管理系统可以对资源消耗量的异常进行报警同时也可以基于ABC生成与资源消耗量相关的统计报告。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种辅助无线传感器的生产资源管理系统，其特征在于，包括：
至少一个用于读取工序中的机器的仪表数值的自动读表模块（1）；
与所述自动读表模块（1）相应的，用于将所述仪表数值转换为资源消耗量的生产数据采集模块（2）；以及
用于对各工序的所述资源消耗量进行采集和分析的管理服务器（3）；
所述生产数据采集模块（2）包括：
用于根据预先设定获取所述自动读表模块的仪表数值，并将所述仪表数值转换为资源消耗量的转换单元（21）以及将所述资源消耗量发送给所述管理服务器（3）的无线传感器（22）；
所述转换单元（21）与所述自动读表模块（1）连接，所述无线传感器（22）通过无线传感网络与所述管理服务器（3）连接。
2.根据权利要求1所述的辅助无线传感器的生产资源管理系统，其特征在于，
所述转换单元（21）为设置有射频识别电子标签或条形码电子标签的电子开关。
3.根据权利要求1所述的辅助无线传感器的生产资源管理系统，其特征在于，
所述预先设定包括工序的开始时间、工序的结束时间、操作人员ID以及产品批号。
4.根据权利要求1所述的辅助无线传感器的生产资源管理系统，其特征在于，
所述管理服务器包括根据所述资源消耗量进行成本运算的成本运算单元。
5.根据权利要求1所述的辅助无线传感器的生产资源管理系统，其特征在于，
所述管理服务器还包括根据所述资源消耗量进行报警的报警单元。
6.根据权利要求1所述的辅助无线传感器的生产资源管理系统，其特征在于，
所述自动读表模块（1）以设定的时间间隔周期性的读取所述仪表数值。
7.根据权利要求1所述的辅助无线传感器的生产资源管理系统，其特征在于，
所述生产数据采集模块（2）包括用于手动输入资源消耗量的手动输入单元（23）。
8.根据权利要求1所述的辅助无线传感器的生产资源管理系统，其特征在于，
所述生产数据采集模块（2）还包括通过转换单元（21）采集工序的时间参数的时间情况采集单元（24）和通过转换单元（21）采集工序操作人员情况的人员情况采集单元（25）。
9.根据权利要求1所述的辅助无线传感器的生产资源管理系统，其特征在于，
所述资源消耗量包括水消耗量、电消耗量、气消耗量、人力消耗量以及原材料的消耗量。
10.根据权利要求1所述的辅助无线传感器的生产资源管理系统，其特征在于，
所述无线传感网络为利用ZigBee、RuBee或蓝牙的无线传感技术的无线传感网络。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Ni Weiding

Inventor after: Chen Lijuan

Inventor after: Du Jianmin

Inventor after: Cheng Shaoming

Inventor after: Cai Rixing

Inventor before: Ni Weiding

Inventor before: Chen Lijuan

Inventor before: Du Jianming

Inventor before: Cheng Shaoming

Inventor before: Cai Rixing

COR Change of bibliographic data
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant