CN103345209B - 生产监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生产监控方法及系统。生产监控方法包括：采集产品进入各个工序的时间、各个工序的作业开始时间、各个工序的作业结束时间；根据采集的数据计算各个工序的滞留时间和实际作业时间，工序的滞留时间=产品进入该工序的下一工序的时间-产品进入该工序的时间，工序的实际作业时间=工序的作业结束时间-工序的作业开始时间；根据各个工序的滞留时间和实际作业时间确定生产线的产品的平均产出时间，平均产出时间等于各个工序的平均滞留时间中的最大值；将各个工序的实际作业时间与所述平均产出时间进行比较，根据比较结果调整工序的配置。本发明的生产监控方法及系统能够实时、高效、准确地对生产进行监控管理，提高生产线的生产效率。

Description

生产监控方法及系统

技术领域

本发明涉及信息处理领域，尤其涉及一种生产监控方法及系统。

背景技术

伴随着客户需求的多样化和产品生命周期的缩短倾向，制造业需要将大批量自动化的生产方式，向多品种少量、短交货期的生产方式转变。人工和自动化的机器设备组合成的生产线日益增多。

人作为一种具有主观能动性的个体，其作业的效率受多方面因素的影响而不断变化，在同一条生产线上由于生产产品和其数量的不同，在每个工序的作业所需时间（也称为滞留时间）是不一样的，尤其是同时生产多种产品的情况下，各个工序的作业时间很难定量化的测定，工序的作业时间反映了工序的生产效率，整个生产线的生产效率是由各个生产工序的生产效率所决定的。

及时地了解生产线的各个工序的运行状况，才能发现生产线的问题所在，进而采取改善措施提高整个生产线的生产效率。

目前，在工厂中已经引入了各种生产管理系统，其大多生成各种期间的生产计划，现有的生产管理系统存在以下问题：

1、现有的生产管理系统能根据订单以及零部件的供给制定各种期间的生产计划，但是在生产过程中往往由于各种原因不能按照计划执行，系统无法及时调整生产计划；

2、不能把握生产过程的各个工序的生产状况，在一些工序产生拥堵，而有的工序产生等待；

3、在同时生产多种产品的生产线上，对产品生产顺序没有管理，更无法做到优化。

申请号为200610159979.2的专利申请提供了一种可减少生产系统中从发现问题到分析原因所需工时的生产管理系统，这种方法需要确切知道出现问题的产品的确定信息，通过此信息获得工序关联信息，这种方法需要复杂的软硬件系统，处理逻辑复杂，并且需要生产线作业人员输入数据，增加了其作业负担，降低了效率。

可见，现有技术在制定出生产计划后，在生产过程中缺乏实时监控手段，通过人工的统计确认生产计划的实施状况和其与生产计划的差异。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生产监控方法及系统，提高生产线的生产效率。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种生产监控方法，包括：

采集产品进入各个工序的时间、各个工序的作业开始时间、各个工序的作业结束时间；

根据采集的数据计算各个工序的滞留时间和实际作业时间，工序的滞留时间=产品进入该工序的下一工序的时间-产品进入该工序的时间，工序的实际作业时间=工序的作业结束时间-工序的作业开始时间；

根据各个工序的滞留时间和实际作业时间确定生产线的产品的平均产出时间，所述平均产出时间等于各个工序的平均滞留时间中的最大值；

将各个工序的实际作业时间与所述平均产出时间进行比较，根据比较结果调整工序的配置。

进一步地，上述生产监控方法还可具有以下特点，所述工序的平均滞留时间按照如下方式计算：

对得到的多个该工序的滞留时间按照采集时间进行排序；

去掉排在最前面的第一百分比A%的数据和排在最后面的第二百分比B%的数据，取剩余的100%-(A%+B%)的数据；

计算出该工序在该100%-(A%+B%)的数据所在时间间隔内的平均值，该平均值即为该工序的平均滞留时间。

进一步地，上述生产监控方法还可具有以下特点，所述根据比较结果调整工序的配置包括：

若工序的实际作业时间少于平均产出时间，则减少该工序的工位、工人数量和作业设备数量，若工序的实际作业时间多于平均产出时间，则增加该工序的工位、工人数量和作业设备数量或改善该工序的作业环境。

进一步地，上述生产监控方法还可具有以下特点，在所述根据比较结果调整工序的配置后，还包括：

使用调整后的工序配置模拟产品在生产线的流动状态，对调整后的工序配置进行优化。

进一步地，上述生产监控方法还可具有以下特点，在所述根据采集的数据计算各个工序的滞留时间和实际作业时间之前，还包括：

对采集的数据进行汇总和分类。

为解决上述技术问题，本发明还提出了一种生产监控系统，包括相连的采集装置和分析系统，其中：

所述采集装置，用于采集产品进入各个工序的时间、各个工序的作业开始时间、各个工序的作业结束时间；

所述分析系统包括：

分析装置，用于根据所述采集装置采集的数据计算各个工序的滞留时间和实际作业时间，工序的滞留时间=产品进入该工序的下一工序的时间-产品进入该工序的时间，工序的实际作业时间=工序的作业结束时间-工序的作业开始时间；根据各个工序的滞留时间和实际作业时间确定生产线的产品的平均产出时间，所述平均产出时间等于各个工序的平均滞留时间中的最大值；将各个工序的实际作业时间与所述平均产出时间进行比较，根据比较结果调整工序的配置；

存储装置，用于保存所述采集装置采集的数据和所述分析装置输出的调整后的工序配置信息。

进一步地，上述生产监控系统还可具有以下特点，所述分析装置包括：

平均滞留时间计算模块，用于对得到的多个该工序的滞留时间按照采集时间进行排序，去掉排在最前面的第一百分比A%的数据和排在最后面的第二百分比B%的数据，取剩余的100%-(A%+B%)的数据，计算出该工序在该100%-(A%+B%)的数据所在时间间隔内的平均值，该平均值即为该工序的平均滞留时间。

进一步地，上述生产监控系统还可具有以下特点，所述分析装置包括：

调整模块，用于在工序的实际作业时间少于平均产出时间时减少该工序的工位、工人数量和作业设备数量，以及在工序的实际作业时间多于平均产出时间时增加该工序的工位、工人数量和作业设备数量或改善该工序的作业环境。

进一步地，上述生产监控系统还可具有以下特点，所述分析系统还包括：

模拟装置，与所述分析系统相连，用于使用调整后的工序配置模拟产品在生产线的流动状态，对调整后的工序配置进行优化。

进一步地，上述生产监控系统还可具有以下特点，还包括：

集中装置，分别与所述采集装置和所述分析系统相连，用于对所述采集装置所采集的数据进行汇总和分类后传输给所述分析系统。

进一步地，上述生产监控系统还可具有以下特点，还包括：

监控终端，与所述分析系统相连，用于将所述分析系统输出的调整后的工序配置信息提供给生产管理和作业人员。

本发明的生产监控方法及系统能够实时、高效、准确地对生产进行监控管理，提高生产线的生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例中生产监控方法的流程图；

图2为本发明实施例中采集数据的示意图；

图3为步骤101所采集到的数据的示意图；

图4为平均滞留时间的计算中数据取舍的示意图；

图5为各工序的实际作业时间的排序示意图；

图6为本发明实施例中生产监控系统的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1为本发明实施例中生产监控方法的流程图。如图1所示，本实施例中，生产监控方法的流程可以包括如下步骤：

步骤101，采集产品进入各个工序的时间、各个工序的作业开始时间、各个工序的作业结束时间；

产品进入到本工序，即使作业没有开始也作为进入此工序的时间，作业没有开始可能是由于零件短缺、下一工序的阻塞等等，这些都是生产效率降低的原因所在，所以采集进入工序的时间更合理。本发明把产品进入一个工序的时间，也看作是产品离开上一个工序的时间，本工序的进入时间和上一工序的进入时间之差就是产品在上一工序的滞留时间，作业的开始和结束时间之差是工序的实际作业时间。在一个工序作业结束后，可视为本工序的作业已完成，产品离开本工序进入下一工序。

图2为本发明实施例中采集数据的示意图。图2中，分别通过工序进入感知装置、作业开始感知装置、作业结束感知装置来采集产品进入工序的时间、工序的作业开始时间、工序的作业结束时间。图2同时还给出了工序的顺序和各工序的配置（例如图2中分配给各工序的工作台）。以上述方法获得滞留时间，可以省去获得出现问题的产品的确定信息。

在具体实施中，可以通过各种技术手段，包括主动及被动技术，采集生产线的状态数据（产品进入各个工序的时间、各个工序的作业开始时间、各个工序的作业结束时间），对于已经自动记录状态数据的生产设备，直接利用状态数据，对于其他设备则可以通过设置数据采集装置采集状态数据。

步骤102，根据采集的数据计算各个工序的滞留时间和实际作业时间，工序的滞留时间=产品进入该工序的下一工序的时间-产品进入该工序的时间，工序的实际作业时间=工序的作业结束时间-工序的作业开始时间；

图3为步骤101所采集到的数据的示意图。如图3所示，工序1的工序进入时间为TA1，工序1的作业开始时间为TB1，工序1的作业结束时间为TC1，工序2的工序进入时间为TA2，工序2的作业开始时间为TB2，工序2的作业结束时间为TC2，则工序1的工序滞留时间=TA2-TA1，工序1的实际作业时间=TC1-TB1。

在步骤102之前、步骤101之后，还可以包括如下步骤：对采集的数据进行汇总和分类。汇总和分类是将同类信息集中，除去缺损和冗余的部分，一方面能够提高数据的准确性，另一方面可以减少信息量，从而有助于提高数据传输的效率和处理效率。

步骤103，根据各个工序的滞留时间和实际作业时间确定生产线的产品的平均产出时间，其中，平均产出时间等于各个工序的平均滞留时间中的最大值；

对于每个工序，可以根据获得的大量的该工序的滞留时间计算出该工序的平均滞留时间，算法可以采用任何一种成熟的平均值计算方法。下面给出工序的平均滞留时间的一种算法。对于每个工序，工序的平均滞留时间可以按照如下方式计算：

首先对该工序的滞留时间按照采集时间进行排序；

然后去掉排在最前面的第一百分比A%的数据和排在最后面的第二百分比B%的数据，取剩余的100%-(A%+B%)的数据，如图4所示，图4为平均滞留时间的计算中数据取舍的示意图；

最后计算出该工序在该100%-(A%+B%)的数据所在时间间隔内的平均值，该平均值即为该工序的平均滞留时间。

在生产线的实际运行当中，突发的事件不具备太多的一般性，难以作为普遍性的问题来寻找改善方法，所以本发明中对工序的平均滞留时间的计算建立在统计学的基础之上，不拘泥于个别产品的个别现象，省去了为识别个体的设备和节约了处理时间，通过分析算法找出在一段事件区间内具有一般性的规律。

步骤104，将各个工序的实际作业时间与产品的平均产出时间进行比较，根据比较结果调整工序的配置。

图5为各工序的实际作业时间的排序示意图。

工序的配置可以包括工作台数量、工人数量及熟练程度、作业设备数量等。

其中，根据比较结果调整工序的配置可以包括：若工序的实际作业时间少于平均产出时间，则减少该工序的工位、工人数量和作业设备数量；若工序的实际作业时间多于平均产出时间，则增加该工序的工位、工人数量和作业设备数量或改善该工序的作业环境。

通过步骤102至步骤104的分析过程，可以导出对整个生产线的生产效率产生影响的瓶颈，并可以据此给出工序配置的改进方案。

在本发明的其他实施例中，在步骤104之后，还可以包括如下步骤：使用调整后的工序配置模拟产品在生产线的流动状态，对调整后的工序配置进行优化。这样，通过模拟技术验证对工序配置的改进方案进行模拟分析，可以使工序配置不断完善和优化，从而可以得到更为合理的工序配置方案。

对于进行中生产线，改进方案是否具有有效性、可行性和合理性需要验证，而且改进方案一旦实施不可逆转，所以对改进方案进行模拟分析愈显重要，本发明利用生产线的实际数据，按照改进方案模拟生产线的生产过程，从而得到可信的结果，使工序配置优化更加准确。

应用本发明的生产监控方法，在生产开始前，可以根据同种产品以前的实际数据预设一个标准滞留时间，并依此预设的标准滞留时间制定生产计划；在各个工序设置监视设备，获取产品在进入和离开此工序的时间，取得产品在此工序的滞留时间，其平均值作为此工序的标准滞留时间，并随着生产的进行不断收集新的数据，提高标准滞留时间的精度；根据各个工序的不断更新的标准滞留时间重新调整生产计划，对于滞留时间长的工序，提出增加工作台和工人的最优化方案，此过程不断重复实施，实时反映最优化的生产计划；在上述过程中，不断地模拟产品在生产线的流动状态，并作为优化的依据和验证。

一般情况下，生产计划（例如可以包括生产数量、日程安排、零部件供应和工人配置）在实施过程中会出现各个预想之外的情况，导致生产计划和实际情况产生偏差。本发明的生产监控方法通过实时取得各个工序的滞留时间，掌握生产线的实时状况，并通过对其分析，给出对生产计划进行实时修正的依据。本发明的生产监控方法根据产品在各个工序的滞留时间，通过和其他工序的滞留时间比较判断出该工序的配置是否合理，并提出最优的工序配置方案。还可以进一步对提出的工序配置方案进行模拟来检验，以获得最优的生产计划。

由上可见，应用本发明的生产监控方法，可以在生产过程中实时监视生产线各个工序的作业状况，实时分析各个工序的滞留时间，从而发现生产线的瓶颈工序，给出解决问题的方案并进行模拟得出最优方案，对生产线进行实时动态的调节，提示管理人员及时调整相关工序，从而减少其上下游工序的等待时间，提高整个生产线的生产效率。

综上，本发明的生产监控方法能够实时、高效、准确地对生产进行监控管理，提高生产线的生产效率。

本发明还提出了一种生产监控系统，用以执行上述的生产监控方法，上述生产监控方法的说明均适用于本发明的生产监控系统。

图6为本发明实施例中生产监控系统的结构框图。如图6所示，本实施例中，生产监控系统可以包括顺次相连的采集装置510、集中装置520和分析系统530。采集装置510用于采集产品进入各个工序的时间、各个工序的作业开始时间、各个工序的作业结束时间。集中装置520分别与采集装置510和分析系统530相连，用于对采集装置510所采集的数据进行汇总和分类后传输给分析系统530。分析系统530包括分析装置531和存储装置532。分析装置531用于根据采集装置510采集的数据计算各个工序的滞留时间和实际作业时间，工序的滞留时间=产品进入该工序的下一工序的时间-产品进入该工序的时间，工序的实际作业时间=工序的作业结束时间-工序的作业开始时间；根据各个工序的滞留时间和实际作业时间确定生产线的产品的平均产出时间，其中，工序的平均产出时间等于各个工序的平均滞留时间中的最大值；将各个工序的实际作业时间与平均产出时间进行比较，根据比较结果调整工序的配置。存储装置532用于保存采集装置510采集的数据和分析装置531输出的调整后的工序配置信息。

其中，采集装置510可以是采用IC卡、条形码、激光、磁性、RFID、人工记录等技术的任何接触和非接触型的能够进行数据采集和传送的装置。

其中，分析装置531可以包括平均滞留时间计算模块。平均滞留时间计算模块用于对该工序的滞留时间按照采集时间进行排序，去掉排在最前面的第一百分比A%的数据和排在最后面的第二百分比B%的数据，取剩余的100%-(A%+B%)的数据，计算出该工序在该100%-(A%+B%)的数据所在时间间隔内的平均值，该平均值即为该工序的平均滞留时间。

其中，分析装置531可以包括调整模块。调整模块用于在工序的实际作业时间少于平均产出时间时减少该工序的工位、工人数量和作业设备数量，以及在工序的实际作业时间多于平均产出时间时增加该工序的工位、工人数量和作业设备数量或改善该工序的作业环境。

在本发明的其他实施例中，生产监控系统可以不包括集中装置520，此时，分析系统530可以直接从采集装置510获取采集数据。

再如图6所示，生产监控系统还可以包括模拟装置540。模拟装置540与分析系统530相连，用于使用调整后的工序配置模拟产品在生产线的流动状态，对调整后的工序配置进行优化。

再如图6所示，生产监控系统还可以包括监控终端550，监控终端550与分析系统530相连，用于将分析系统输出的调整后的工序配置信息提供给生产管理和作业人员。

在本发明的其他实施例中，生产监控系统还可以包括人机交互装置。人机交互装置与分析系统530相连，用于显示分析系统的输出数据。

本发明生产监控系统的各装置之间的连接方式可以采用有线或无线网络方式连接，通过网络传输数据。本发明生产监控系统独立于已有的各种生产管理系统，也可以与已有的各种生产管理系统集成在一起。

本发明的生产监控系统能够实时、高效、准确地对生产进行监控管理，提高生产线的生产效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种生产监控方法，其特征在于，包括：

采集产品进入各个工序的时间、各个工序的作业开始时间、各个工序的作业结束时间；

根据采集的数据计算各个工序的滞留时间和实际作业时间，工序的滞留时间＝产品进入该工序的下一工序的时间-产品进入该工序的时间，工序的实际作业时间＝工序的作业结束时间-工序的作业开始时间；

根据各个工序的滞留时间确定生产线的产品的平均产出时间，所述平均产出时间等于各个工序的平均滞留时间中的最大值；

将各个工序的实际作业时间与所述平均产出时间进行比较，根据比较结果调整工序的配置；

在生产开始前，根据同种产品以前的实际数据预设一个标准滞留时间，并依此预设的标准滞留时间制定生产计划；在各个工序设置监视设备，获取产品在进入和离开此工序的时间，取得产品在此工序的滞留时间，其平均值作为此工序的标准滞留时间，并随着生产的进行不断收集新的数据；根据各个工序的不断更新的标准滞留时间重新调整生产计划，此过程不断重复实施。

2.根据权利要求1所述的生产监控方法，其特征在于，所述工序的平均滞留时间按照如下方式计算：

对得到的多个该工序的滞留时间按照采集时间进行排序；

去掉排在最前面的第一百分比A％的数据和排在最后面的第二百分比B％的数据，取剩余的100％-(A％+B％)的数据；

计算出该工序在该100％-(A％+B％)的数据所在时间间隔内的平均值，该平均值即为该工序的平均滞留时间。

3.根据权利要求1所述的生产监控方法，其特征在于，所述根据比较结果调整工序的配置包括：

若工序的实际作业时间少于平均产出时间，则减少该工序的工位、工人数量和作业设备数量，若工序的实际作业时间多于平均产出时间，则增加该工序的工位、工人数量和作业设备数量或改善该工序的作业环境。

4.根据权利要求1所述的生产监控方法，其特征在于，在所述根据比较结果调整工序的配置后，还包括：

使用调整后的工序配置模拟产品在生产线的流动状态，对调整后的工序配置进行优化。

5.根据权利要求1所述的生产监控方法，其特征在于，在所述根据采集的数据计算各个工序的滞留时间和实际作业时间之前，还包括：

对采集的数据进行汇总和分类。

6.一种生产监控系统，其特征在于，包括相连的采集装置和分析系统，其中：

所述采集装置，用于采集产品进入各个工序的时间、各个工序的作业开始时间、各个工序的作业结束时间；

所述分析系统包括：

分析装置，用于根据所述采集装置采集的数据计算各个工序的滞留时间和实际作业时间，工序的滞留时间＝产品进入该工序的下一工序的时间-产品进入该工序的时间，工序的实际作业时间＝工序的作业结束时间-工序的作业开始时间；根据各个工序的滞留时间确定生产线的产品的平均产出时间，所述平均产出时间等于各个工序的平均滞留时间中的最大值；将各个工序的实际作业时间与所述平均产出时间进行比较，根据比较结果调整工序的配置；

存储装置，用于保存所述采集装置采集的数据和所述分析装置输出的调整后的工序配置信息；

在生产开始前，根据同种产品以前的实际数据预设一个标准滞留时间，并依此预设的标准滞留时间制定生产计划；在各个工序设置监视设备，获取产品在进入和离开此工序的时间，取得产品在此工序的滞留时间，其平均值作为此工序的标准滞留时间，并随着生产的进行不断收集新的数据；根据各个工序的不断更新的标准滞留时间重新调整生产计划，此过程不断重复实施。

7.根据权利要求6所述的生产监控系统，其特征在于，所述分析装置包括：

平均滞留时间计算模块，用于对得到的多个该工序的滞留时间按照采集时间进行排序，去掉排在最前面的第一百分比A％的数据和排在最后面的第二百分比B％的数据，取剩余的100％-(A％+B％)的数据，计算出该工序在该100％-(A％+B％)的数据所在时间间隔内的平均值，该平均值即为该工序的平均滞留时间。

8.根据权利要求6所述的生产监控系统，其特征在于，所述分析装置包括：

调整模块，用于在工序的实际作业时间少于平均产出时间时减少该工序的工位、工人数量和作业设备数量，以及在工序的实际作业时间多于平均产出时间时增加该工序的工位、工人数量和作业设备数量或改善该工序的作业环境。

9.根据权利要求6所述的生产监控系统，其特征在于，所述分析系统还包括：

模拟装置，与所述分析系统相连，用于使用调整后的工序配置模拟产品在生产线的流动状态，对调整后的工序配置进行优化。

10.根据权利要求6所述的生产监控系统，其特征在于，还包括：

集中装置，分别与所述采集装置和所述分析系统相连，用于对所述采集装置所采集的数据进行汇总和分类后传输给所述分析系统。

11.根据权利要求6所述的生产监控系统，其特征在于，还包括：

监控终端，与所述分析系统相连，用于将所述分析系统输出的调整后的工序配置信息提供给生产管理和作业人员。