CN105447615A - 用于监测制造过程的方法、系统以及网络应用程序 - Google Patents

用于监测制造过程的方法、系统以及网络应用程序 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于监测制造过程的方法和系统以及网络应用程序，所述方法包括下述步骤：从执行该过程的工厂获取与工厂和/或工厂的部件的状态有关的数据(21)；将所述数据转换成甘特图(23至26)。转换步骤包括下述步骤：创建HTML文件并且将该HTML文件发送至客户端的浏览器(25)以用于呈现(26)；以及对数据记录异步地进行刷新(251)，该数据记录包括与所监测的工厂和/或所监测的工厂的部件的当前状态有关的信息。

Description

用于监测制造过程的方法、系统以及网络应用程序
技术领域
本发明涉及一种用于监测制造过程的方法和系统，尤其涉及一种用于在采用计算机管理的制造执行系统(MES)的生产设施中监测制造过程的方法和系统。
背景技术
如由制造企业解决方案协会(MESA国际)所定义的，MES系统是通过管理“从订单发布制造的点至产品交付制成品的点的生产操作”并且通过“经由双向通信向整个组织其他方提供与生产活动有关的任务关键信息和供应链”来“推动制造操作的有效执行的动态信息系统”。
MES系统通常包括的用以提高制造工厂的质量和过程性能的功能有资源分配和状态、调度生产订单、数据采集/获取、质量管理、维护管理、性能分析、操作/详细日程安排、文档控制、劳动管理、过程管理和产品跟踪。
例如，西门子公司在其产品系列下提供了广泛范围的MES产品。
在这样的产品系列内，SIMATICIT全局设备效率产品选项提供了对设备的一个或多个部件的状态和生产计数的获取，以及提供了运行一个或多个用户限定的计算的可能性。全局设备效率(OEE)是评价和指示如何有效地利用制造操作的指标的等级体系。
对设备的部件的状态的一个有意义的可视化是通过甘特图(Ganttchart)进行的，原因在于甘特图示出了在时间范围内获取的所有的状态记录(在设备的该部件处于特定状态的情况下所获取的信息)并且尤其示出了与状态或时间类别(状态组)关联的描述和颜色。由于该颜色，工厂中的生产线操作员或监管员能够立即获悉例如设备的部件何时运行或设备的部件何时不运行。其他信息例如当前在执行的订单或实际在生产的产品的名称可以完成该分析。在图1中示出了甘特图的示例：灰色带与时间类别“生产时间”的状态关联(不同阴影对应于类别的不同状态)，黑色带与停止时间关联而无关区(clearband)与时间类别“停工时间”的状态关联。
已知的是，通过使用基于网络的解决方案在客户端机器上使甘特图可视化。
第一基于网络的解决方案使用将甘特图呈现为图像的网络控件的第三方库。当网络服务器接收对甘特图可视化的请求时，网络服务器会与数据源建立连接、绘制位图文件并且将该位图文件发送至客户端。可以在网站http://www.infragistics.com/samples/aspnet/chart/gantt-chart-data上发现这样的解决方案的示例。该解决方案令人不满意之处在于，仅在图像已经被绘制并且存储在网络服务器上时才可以完成该请求，即：当大量客户端在同一、相当长的时间段内请求数据时，文件的数量和请求的速率可能过大，以至于该库不能够满足所述请求。此外，针对所有的客户端绘制单个位图，从而在客户端的机器具有不同的、各自的显示分辨率的情况下不对呈现进行优化。
另一基于网络的解决方案使用安装在客户端机器中的ActiveX控件。当该控件在页面中被实例化时，该控件与数据源建立连接以便检索所需要的数据。在SIMATICIT的现有版本中已经实现了这样的解决方案。该解决方案需要对每个客户端进行安装，从而使得系统变复杂。此外，该解决方案需要在数据源、网络服务器以及客户端之间传送大量的数据，使得在这种情况下还存在要满足大量的客户端的请求的问题。
发明内容
因此本发明的目的是通过提供使得能够以良好的性能来为大量的客户端提供服务的、用于监测制造过程的方法和系统来克服以上所提及的缺点。
前述目的通过用于监测制造过程的方法来实现，所述方法包括下述步骤：
-从执行该过程的工厂获取与工厂和/或工厂的部件的状态有关的数据；
-将所述数据转换成一个或多个甘特图；
其中，转换步骤依次包括下述步骤：
-创建HTML文件并且将该HTML文件发送至客户端的浏览器以用于呈现；以及
-在后台中对数据记录异步地进行刷新，该数据记录包括与所监测的工厂和/或所监测的工厂的部件的当前状态有关的信息。
在本发明的实施例中，转换步骤还包括下述特征：
-对要被发送至客户端的文本进行压缩；
-对所获取的状态的列表进行高速缓存并且仅对在对甘特图的最终请求的结束时间与所高速缓存的结果的结束时间之间发生的状态有关的数据记录进行更新。
在本发明的实施例中，该方法包括下述配置步骤，所述配置步骤用于至少对要与甘特图共同被显示的信息项和要由甘特图所覆盖的时间范围进行限定。
在本发明的实施例中，配置步骤还包括限定针对数据记录持续时间的阈值，并且转换步骤提供防止将持续时间短于阈值的记录发送至客户端。
本发明还提供了一种用于实现所述方法的系统。
此外，可以提供一种计算机程序要素，该计算机程序要素包括用于在被载入到计算设备的数字处理器中时执行根据以上所提及的方法的步骤的计算机程序代码。
此外，可以提供一种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及的方法的计算机可读程序代码。
此外，提供了一种在服务器上运行的网络应用程序，该网络应用程序包括用于在被载入到计算设备的数字处理器中时执行根据以上所提及的方法的步骤的计算机程序代码。
EP2610695公开了一种用于在MES系统中进行OEE分析的方法和网络应用程序。该文档与以上所提及的甘特图呈现的问题无关。
因此，本发明的实施例极大地减少了被传送至客户端的数据的量并且改进了系统的响应时间，由此还改善了在多个客户端在大量监测时间内请求数据的情况下的请求。此外，由于无需在客户端上进行安装，所以这可以使用较简单的架构来获得。
此外，因为仅将呈现委托给客户端浏览器，所以本发明的实施例使得能够针对每个客户端来优化该呈现，而与显示分辨率的差异无关。
附图说明
现在，将参照附图以优选而非排他的实施例来描述本发明，在附图中：
如已经描述，图1是甘特图的示例；
图2是本发明的软件和硬件架构；
图3和图4示出了由客户端的浏览器呈现的页面的示例；以及
图5和图6是该方法的流程图。
具体实施方式
图2示出了本发明的软件和硬件架构。本发明利用在网络服务器2上运行的被称作“OEE网络甘特”的网络应用程序1。已知的是，“网络应用程序”是通过网络例如因特网或内联网(未示出)来访问的应用程序。该术语还可以指用浏览器支持的语言(例如与浏览器呈现的标记语言如HTML结合的JavaScript)编码并且依靠通用网络浏览器来呈现可执行的应用程序的计算机软件应用程序。OEE网络甘特应用程序1被实现为ASP.NET用户控件，对OEE网络甘特应用程序1进行优化以便增大显示相同数据的客户端的数量和提高网络服务器的性能。该应用程序仅在服务器上运行，并且不需要在客户端侧进行安装。为了清楚起见，将参照与STMATICITOEE产品选项关联操作的应用程序。
在图2中，数据库3存储与工厂4的设备的部件或生产线的状态有关的数据。由OEE服务器5来管理从工厂4获取数据并且将数据写入数据库3中，其中，OEE服务器5是MES系统6例如SIMATICIT的一部分并且其本身是已知的。工厂4发送状态信息的方式对本领域技术人员而言是已知的。当请求OEE网络甘特控件(即甘特图可视化)时，还以从数据库3读取数据并且将数据提供给网络服务器2的方式委托OEE服务器5。
数据库3还存储所需要的工作日历信息以便可以准备与特定时间范围有关的甘特图。在OEE网络甘特控件被请求时，也作为SIMATICIT系统6的一部分的另一服务器7即SHC(轮班日历)服务器从数据库3读取时间范围信息，并且然后OEE服务器5读取与该时间范围有关的记录。轮班日历是SIMATICIT的用于管理全体人员的工作日历和工作轮班的部分。
由网络服务器2将时间范围和状态信息转换成被发送至请求客户端9a、9b……9n的浏览器8a、8b……8n的HTML文件。因此，甘特图被呈现在客户端机器上，并且网络服务器2不参与呈现，由此可以针对单独的客户端机器的分辨率来对该呈现进行优化。在发送HTML文件时，由网络服务器2来执行对文本的压缩，以便减少经过连接客户端9a……9n和服务器2的网络的数据量。
要由客户端的浏览器8呈现的主要数据是记录的颜色(取决于所需要的分辨率、机器状态的颜色或时间类别的颜色)以及记录的开始时间和结束时间。用户也可以添加自定义字段例如当前生产的产品、订单、或从工厂4获取的其他数据。
客户端9a、9b……9n针对每个记录所需要的字段的列表包括在网络服务器2上的配置XML(可扩展标记语言)文件中。
通过该配置文件，用户还可以对记录持续时间施加过滤器。这使得能够排除持续时间短于给定阈值的记录(例如微小间歇)。因此可以移除并且不显示相关数据，从而进一步减少要被传送至客户端9的数据的量。
由甘特图覆盖的时间范围可以是当前轮班或持续小时数；可替选地，时间范围可以基于自定义字段(即，开始时间随着自定义字段的值而变化)。时间范围在配置文件中被限定。基于时间范围设置，网络服务器2将状态的列表存储在高速缓冲存储器中并且仅对在最终请求的结束时间与高速缓存的结果的结束时间之间的记录进行更新。在这种方式下，在每次请求时不再次计算该时间范围，并且减少了对于请求相同时间范围的所有客户端的响应时间。
网络服务器2还提供了用于更新最终记录的异步刷新：执行该刷新以便能够在使被发送至浏览器8a……8n的数据的量最小化的同时允许高的数据刷新频率。当包括甘特的网页已被生成并且发送至客户端9时，在后台中执行该异步刷新。此时，有关的浏览器8a......8n以所期望的周期来启动请求最终记录的定时器。实际上，该记录仅包括经过改变并且保持最新的信息。因为由于这样的刷新而在服务器与浏览器之间要传送的数据的量最小(单个记录)，所以刷新周期可以非常短，例如几秒，如5秒。反之，假设所涉及的数据量庞大尤其是在要对大量客户端提供服务的情况下，不能以高频率来进行整个页面刷新(同步刷新)。同步刷新周期可以为数分钟的量级。这两种刷新的周期在配置文件中设置。
在以下表1中示出了示例性配置文件。
表1
部分“ConfigurationItemxsi:type...＝"false"”使得能够配置包括甘特控件的页面。更具体地：
-字段“Ganttsperpage”使得能够设置页面中所示的甘特的数目(例如3)；
-字段“RefreshPageInSeconds”使得能够设置页面刷新频率(例如120秒)；
-字段“PollingTimeMs”使得能够以毫秒为单位(例如5000毫秒)来设置异步刷新频率。
部分“TimingConfigurationTimeTemplate＝"ShiftShc"”和“GanttOptimization”使得能够针对甘特分别限定时间范围和另外的参数。
图3和图4示出了在SIMATICIT系统中在客户端9的浏览器8上呈现的网页的两个示例，即显示与一个或多个生产线或者设备的一个或多个部件有关的信息的“生产线视图”网页，以及向操作员提供特定生产线的生产或设备的部件的概述的“生产线图表”网页。如由屏幕左侧的选择按钮所示，可以向客户端显示另外的页面：然而，这样的另外的页面与甘特控件无关，因此不是本发明所关注的。
在示例中，生产线视图页面包括三个甘特图，这三个甘特图显示生产线和设备的两个部件在当前轮班期间的状态的序列连同其名称(生产线1，Eq1，Eq2)及其当前状态(分别为运行、警报运行、运行)。此外，在OEE和可用性的这种情况下，在甘特图下面显示有正在被处理的产品(产品ID)以及与当前轮班有关的一些算法的值。可以在配置文件中限定要显示的另外信息。
接着，生产线图表页面包括生产线1在当前轮班期间的甘特图以及示出被认为是良好的性能(生产线A)和实际生产的项(生产线B)的曲线图。
图5和图6概述了本发明的方法。步骤21为由OEE服务器5获取数据以及将数据存储在数据库3中。当发生甘特请求(步骤22)时，从数据库3中读取时间范围和相关记录并且将时间范围和相关记录提供至网络服务器2(步骤23)。在根据持续时间进行过滤(步骤24)之后，创建HTML文件并且将其发送至客户端(步骤25)以用于进行呈现(步骤26)。步骤25中的子步骤251至子步骤253分别为对最终记录异步地进行刷新、对停工时间的列表进行高速缓存并且对在先前请求的结束时间与高速缓存的结束时间之间的记录进行更新以及在传送至客户端之前对文本进行压缩。
除了本发明的上述实施例以外，本领域技术人员能够做出各种其他布置和步骤，所述各种其他布置和步骤即使在本文档中没有被明确描述也仍落入所附权利要求书的范围内。

Claims (13)

1.一种经由网络应用程序(1)来监测制造过程的方法，所述方法包括下述步骤：
从执行所述过程的工厂(4)获取与所述工厂(4)和/或所述工厂(4)的部件的状态有关的数据(21)；
将所述数据转换成一个或多个甘特图(23至26)；
所述方法的特征在于，所述转换步骤包括下述步骤：
创建HTML文件并且将所述HTML文件发送至客户端(9a......9n)的浏览器(8a......8n)(25)以用于呈现(26)；以及
对数据记录异步地进行刷新(251)，所述数据记录包括与所监测的工厂(4)和/或所监测的工厂(4)的部件的当前状态有关的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述刷新步骤(251)通过由所述浏览器(8a......8n)以预设周期进行异步回调而在后台中被执行。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预设周期为几秒的量级。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述转换步骤还包括：对所获取的状态的列表进行高速缓存，并且仅对在对甘特图的最终请求的结束时间与所高速缓存的结果的结束时间之间发生的状态有关的数据记录进行更新(252)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述转换步骤还包括对要被发送至所述客户端(9a......9n)的文本进行压缩(253)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括配置步骤，所述配置步骤用于至少对要与所述甘特图共同被显示的信息项以及要由所述甘特图所覆盖的时间范围进行限定。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述配置步骤还包括限定针对数据记录持续时间的阈值，并且所述转换步骤提供防止将持续时间短于所述阈值的记录发送至所述客户端(9a......9n)(24)。
8.一种用于监测制造过程的系统，包括：
网络服务器(2)，在所述网络服务器(2)上运行有网络应用程序(1)；
浏览器(8a......8n)，所述浏览器(8a......8n)在连接至所述网络服务器(2)的客户端(9a......9n)上运行；
全局设备效率服务器(5)，所述全局设备效率服务器(5)从执行所述过程的工厂(4)获取与所述工厂和/或所述工厂的部件的状态有关的数据，并且在一个或多个客户端(9a......9n)请求监测结果时将所述数据提供给所述网络服务器(2)；以及
数据库(3)，所述数据库(3)存储状态数据；
所述系统的特征在于：
所述数据库(3)还存储要被用于限定所述监测的时间范围的时间信息；
所述系统还包括时间信息管理服务器(7)，所述时间信息管理服务器(7)在所述一个或多个客户端(9a......9n)请求所述监测结果时从所述数据库(3)读取所述时间范围，并且将所述时间范围提供给所述网络服务器(2)；
所述网络应用程序(1)和所述网络服务器(2)被布置成将与所述时间范围有关的所述状态数据转换成HTML文件，并且将所述HTML文件发送至所述客户端的浏览器(8a......8n)以用于呈现为一个或多个甘特图。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述网络应用程序(1)和所述网络服务器(2)还被布置成在后台中对数据记录异步地进行刷新，所述数据记录包括与所监测的工厂(4)和/或所监测的工厂(4)的部件的当前状态有关的信息。
10.根据权利要求8或9所述的系统，其中，所述网络服务器(2)还包括高速缓冲存储器，所述高速缓冲存储器用于对所获取的状态的列表进行高速缓存并且仅对与在对甘特图的请求的结束时间与所高速缓存的结果的结束时间之间的状态有关的数据记录进行更新。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的系统，其中，所述网络服务器(2)还包括用于对要被发送至所述浏览器(8a......8n)的文本进行压缩的压缩装置。
12.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在软件中实现。
13.一种在网络服务器(2)上运行的网络应用程序(1)，所述网络应用程序(1)用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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