CN105302091A - 控制制造过程 - Google Patents

Abstract

一种经由MES系统来控制工厂中的制造过程的方法，包括向MES系统提供产品定义信息的步骤，该产品定义信息包括：包含关于如何制造产品的信息的生产相关信息实体，以及包含与要用于制造产品的资源有关的信息的资源相关信息实体。向MES系统提供产品定义信息的步骤包括：向MES系统提供用于制造多种产品的单个生产相关信息实体，该多种产品的制造过程共用大部分过程工作流程和大部分资源，并且向MES系统提供单个生产相关信息实体的步骤包括：a)针对非共用资源，在所述单个生产相关实体中存储将非共用资源定义为一般资源的标签；b)在创建针对特定产品的生产订单时通过创建与资源相关信息实体的绑定来将一般资源解释为实际资源。

Description

控制制造过程

技术领域

本发明涉及一种用于控制制造过程的方法和系统，特别是涉及采用计算机管理的制造执行系统(MES)的生产设施中的一种用于控制制造过程的方法和系统。

背景技术

如制造企业解决方案协会(ManufacturingEnterpriseSolutionsAssociation)(MESA国际组织(MESAInternational))所定义的，MES系统是通过管理“从下达订单进入制造的点至成品的产品交付的点的生产操作”，以及通过“经由双向通信跨组织和跨供应链向他人”提供“与生产活动有关的任务关键信息”，来“驱动制造操作的有效执行的动态信息系统”。

为了提高制造工厂的质量和处理性能，MES系统通常包括的功能是资源分配和状态、派送生产订单、数据收集/获取、质量管理、维护管理、性能分析、操作/细节调度、文档控制、劳动力管理、过程管理和产品跟踪。

例如，在西门子公司(SiemensCorp.)的产品家族下，西门子公司提供了范围广泛的MES产品。

通常，在设计时，MES客户端应用程序被系统工程师使用以根据特定制造工厂要求进行定制。代替地，在运行时，诸如工厂操作员或生产线负责人员的终端用户使用MES客户端应用程序。

对制造过程的准确建模对于制造活动中的调度和执行两者以及对于最终达到良好水平的操作性能来说是必要的。

在称为ISA-S95的标准中具有用于制造的模型的公知示例。标准ISA-S95是使用ISAS88标准的批处理模式的扩展，适用于离散和连续生产类型，其中ISAS88标准用于制造中的过程控制工程。标准ISA-S95定义了各个生产步骤的方案，这些方案包括与制造执行系统中所需的不同生产阶段之间的信息交换有关的规则。

在MES系统中，必要的步骤是产品定义。这意味着工程师需要用于定义驱动成品的生产的过程的工具。工程师将定义生产步骤、材料、设备，并且更一般地说，生产特定产品所涉及和需要的所有资源。在ISA-S95标准中呈现了需要产品定义的证据。

根据ISA-S95标准，并且如图1中所示，图1再现了该标准的部分1的图8，产品定义信息包括三个不同的信息区域，即，用于调度的信息或资源清单(BoR)、材料信息或材料清单(BoM)以及产品生产规则(PPR)。BoR是生产产品所需的所有资源的清单，包括材料、人员、设备、能量和消耗品。BoM是生产产品所需的所有材料的清单，该清单示出所需的每种材料的量：这些可以是原材料、中间材料、子组件(subassembly)、零件和消耗品。PPR是用于指示制造操作如何生产产品的信息。PPR和相关联的BoR/BoM(图1中的虚线区域)的重叠部分形成产品段(PS)。在下文中，PPR和BoR/BoM将还被分别称为“生产相关信息实体”和“资源相关信息实体”。在本说明书中，“信息实体”将还被简称为“实体”。

目前，如ISA-S95中所定义的，产品定义和产品生产规则仅预知：PPR生产单个产品，并且甚至颇为相似的产品(其生产共用大部分制造步骤和大部分材料)也需要不同的产品定义。

这种方法(不管产品如何，对每个产品都有一个产品定义)显然在MES系统中导致了经常具有很少差别的产品定义的激增，因此导致了MES系统的复杂度的增加。高复杂度更容易造成错误、引入低效率，并且导致差的性能和高的维护成本。

可能发生产品定义的激增的领域例如是制药行业或食品和饮料行业。例如，考虑成品“维他命C片”和“维他命D片”：除了某些材料(有效成分是不同的)以及某些过程参数(例如，不同的混合次数)以外它们具有相似的过程和相似的成分。类似地，在食品行业中，在生产香草冰淇淋和巧克力冰淇淋时，除了决定风味的成分(香草或巧克力)以及可能除了允许生产同一种冰淇淋的一些变型的某些可选成分以外，基本上共用一切。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制制造过程的方法，当工程师面对相似的过程时，该方法允许避免产品定义的激增(以及由此引起的产品生产规则的激增)，所述相似的过程共用用于生产不同成品的大部分资源和大部分过程工作流程。

通过一种方法和系统来实现上述目的，包括向MES系统提供产品定义信息的步骤，该产品定义信息包括：包含关于如何制造产品的信息的生产相关信息实体，以及包含与要用于制造该产品的资源有关的信息的资源相关信息实体。向MES系统提供产品定义信息的步骤包括向MES系统提供用于制造多种产品的单个生产相关信息实体，该多种产品的制造过程共用大部分过程工作流程和大部分资源，并且向MES系统提供单个生产相关信息实体的步骤依次包括：

a)针对非共用资源，在所述单个生产相关信息实体中存储将所述非共用资源定义为一般资源的标签；

b)在创建针对特定产品的生产订单时通过创建与资源相关信息实体的绑定来将一般资源解释为实际资源。

在发明实施例中，通过将所述标签存储到每个资源相关实体中来建立生产相关实体与资源相关实体之间的绑定，其中所述单个生产相关实体涉及所述每个资源相关实体以用于生产每个特定商品。

在发明实施例中，标签是全局唯一标识符(GUID)。

在发明实施例中，资源是在生产中要使用的材料。

在发明实施例中，产品定义信息优选地可以取自ISA-S95标准，并且生产相关实体和资源相关实体分别是产品生产规则和材料清单。

此外，能够提供计算机程序单元，该单元包括计算机程序代码，该代码用于在被装载在计算设备的数字处理器中时执行根据上述方法的步骤。

另外，能够提供存储在计算机可用介质上的计算机程序产品，该计算机程序产品包括用于使计算设备执行所提到的方法的计算机可读程序代码。

因此，本发明的实施例提供了针对要生产的多种成品的单个产品生产规则，并且在创建特定生产订单时所述单个生产规则将涉及特定材料清单。

由于诸如GUID的简单标签的使用，所以容易实现将一般材料解释为真实材料，并且不给系统增加复杂度，其中该简单标签被存储在PPR和BoM中，并且识别一般的、非共用材料。

附图说明

现在将参考附图以优选而非排他性的实施方式来描述本发明，其中：

图1示出了根据ISA-S95标准的产品定义信息；

图2是本发明的方法的流程图；以及

图3示出了本发明的示例性应用程序的单个PPR和BoM。

具体实施方式

根据本发明，经由MES系统来控制工厂的制造过程。MES系统被提供有如图1中示出的产品定义信息。产品定义信息包括：生产相关的信息实体，特别是具有与之相关联的一个或更多个PS的至少一个PPR；以及资源相关的信息实体，特别是PPR所涉及的用于每个产品的BoM。

如前面所提到的，在符合ISA-S95标准的MES系统中，在产品定义与产品之间存在一一对应关系。为了解决该方法中固有的上述问题，根据本发明，引进了PPR多种最终材料的概念，即PPR能够定义生产一组成品(例如，维他命C或维他命D；香草冰淇淋或巧克力冰淇淋……)而不是单个成品的过程和资源。

因此，参考图2，本发明的方法的第一步骤10创建针对多种成品的单个PPR。

与具有用以生产不同成品的同一PPR的难题有关的主要问题在于某些资源是不同的。参考上面提到的示例，维他命C/D、香草/巧克力冰淇淋，各个常规产品定义在要执行的步骤方面共用大部分过程，并且还共用涉及到的大部分原材料。然而，它们并不共用在PPR中定义的每一种资源：事实上，对维他命来说，需要不同的有效成分；对冰淇淋来说，至少要使用不同的调味料。

为了获得用于不同成品的单个PPR，将一般材料存储在PPR资源中(步骤11)，这些一般材料将被称为“化名(aliases)”。然后，当必须使用生产定义以真正地生产用户期望的成品时，即当PPR变成针对特定成品的生产订单时，通过将“化名”与BoM绑定来将“化名”解释为真实的材料(步骤12)。

在图3中图示了生产香草冰淇淋和巧克力冰淇淋的本发明的示例性应用程序。

在左侧示出了单个PPR100，包含用于一般冰淇淋的生产信息。在右侧呈现两个不同的BoM200、BoM300，分别用于香草冰淇淋和巧克力冰淇淋生产。

PPR100包括许多产品段，例如配料101、混合103、冷冻103和包装104。配料101涉及如糖、牛奶和鸡蛋以及着色剂(例如，胭脂色(annattocolor))的一些固定材料的使用，无论要生产哪种冰淇淋，这些固定材料都按相同的量来使用。此外，该段涉及其它材料(以上定义的化名)的使用，所述其它材料对于特定冰淇淋种类是特定的，并且在PPR中不被事先定义。在该示例中，化名是调味料和可能的可选成分，被称为额外项目(在该示例中，用于香草冰淇淋的巧克力块)。由虚线框示出PPR化名。

对应地，BoM200、BoM300两者具有要用在两个产品中的固定材料，以及用于特定产品的特定材料，即香草调味料和巧克力调味料，以及用于香草冰淇淋的额外项目。BoM200中的巧克力块和香草调味料以及BoM300中的巧克力调味料是BoM中的化名，也由虚线框示出。由针对调味料的虚线110、111以及针对额外项目的虚线112示出PPR和BoM中的化名之间的关联。

为了允许将化名材料解释为真实的材料，通过将例如GUID(全局唯一标识符)的标签或字符串引入到有关产品段，而不是在PPR中涉及实际材料，来执行配置步骤。对应地，将同一GUID或字符串也引入到BoM的相关项目中。

当从ERP(企业资源计划)系统来了生产订单时，该生产订单通常具有一些信息项目，尤其是包括消费者想要的成品，使得PPR将访问合适的BoM，并且标签允许从BoM项目读取实际材料信息。

例如，为了简单起见，仅考虑PPR100中的调味料化名，PPR能够是如下所示：

如所示出的，仅为化名提供GUID，而没有其它信息和描述。

进而，BoM能够是如下所示：

产品段项目中以及相关联的BoM项目中的GUID分别实现关联110或关联111。

以类似的方式，GUID也将被存储在PPR100中的额外项目字段中以及BoM200的项目“巧克力块”中，以实现关联112。

通过本解决方案的实施例，能够通过启用定义若干产品的产品生产规则来扩展ISA-S95标准。

除上面描述的本发明的实施例外，本领域的技术人员将能够获得多种其它布置和步骤，如果没有在本文档中明确描述，这些其它布置和步骤仍然落在所附权利要求的范围内。特别地，除材料之外“化名”还能够是资源。

Claims (7)

1.一种经由制造执行系统MES系统来控制工厂中的制造过程的方法，包括向所述MES系统提供产品定义信息的步骤(10)，所述产品定义信息包括：包含关于如何制造产品的信息的生产相关信息实体(100；101…104)，以及包含与要用于制造所述产品的资源有关的信息的资源相关信息实体(200、300)，

所述方法的特征在于向所述MES系统提供产品定义信息的步骤包括：向所述MES系统提供单个生产相关信息实体(10)，所述单个生产相关信息实体用于制造多种产品，所述多种产品的制造过程共用大部分过程工作流程和大部分资源；以及

所述方法的特征在于向所述MES系统提供单个生产相关信息实体的步骤包括：

a)针对非共用资源，在所述单个生产相关实体中存储将所述非共用资源定义为一般资源的标签(11)；

b)在创建针对特定产品的生产订单时通过创建与资源相关信息实体(200、300)的绑定来将所述一般资源解释为实际资源(12)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述一般资源解释为实际材料的所述步骤(12)包括将所述标签存储到每个资源相关实体(200、300)中，其中所述单个生产相关实体(100)涉及所述每个资源相关实体(200、300)以用于每个特定产品的生产。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述标签是全局唯一标识符。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述资源是在制造所述产品时要使用的材料。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，所述生产相关信息实体和所述资源相关信息实体属于根据ISA-S95标准的产品定义信息，并且分别是产品生产规则和材料清单。

6.一种用于经由制造执行系统MES系统来控制工厂中的制造过程的系统，包括用于向所述MES系统提供产品定义信息的装置，所述产品定义信息包括：包含关于如何制造产品的信息的生产相关信息实体(100；101…104)，以及包含与要用于制造所述产品的资源有关的信息的资源相关信息实体(200、300)，所述系统的特征在于：所述提供装置被设置为向所述MES系统提供用于制造多种产品的单个生产相关实体(100)，所述多种产品的制造过程共用大部分过程工作流程和大部分资源，并且所述提供装置包括：

a)用于针对非共用资源，在所述单个生产相关实体(100)中存储将所述非共用资源定义为一般资源的标签的装置；

b)用于在创建针对特定产品的生产订单时通过创建与资源相关实体(200、300)的绑定来将所述一般资源解释为实际材料的装置。

7.一种用于执行根据权利要求1至6中的任一项所述的方法的步骤的计算机程序产品。