CN107636705A - 通过操作员活动检测来提高制造效率的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于优化制造利用率的系统。该系统包括制造装置，其配置成传输用于指示制造装置在使用时的时间段的第一电子消息类型，以及布置在与制造装置相关联的工作单元内的传感器，该传感器配置成传输用于指示工作单元内操作员活动的时间段的第二电子消息类型。该系统进一步包括计算设备，该计算设备配置成接收第一电子消息类型和第二电子消息类型，并且累积第一电子消息类型和第二电子消息类型的各个时间段中的每一个时间段的一个或多个。计算设备基于与第一电子消息类型对应的累积时间段来确定制造装置的利用率，将其作为与第二电子消息类型对应的累积时间段的百分比。

Description

通过操作员活动检测来提高制造效率的系统和方法

技术领域

本发明总体涉及制造设施管理，并且更具体地涉及焊接设施信息管理。

背景技术

要使制造设备的制造效率和利用率最大化，需要一个能够跟踪多个效率量度的信息管理系统。例如，在跟踪焊接设备利用率的情况下，燃弧百分比量度是工作环境内发生焊接的时间量除以可用时间量。通常，可用时间是班次中的时间量或焊接电源通电的时间量。虽然测量机器电源供电的时间量可能是一个很好的测量值，但是这是个手动过程，且在不使用时具有使焊接电源保持接通的可能。

另一个重要的效率量度是在班次或一天内工作的设备操作员的数目。然而，为了获得该数目，通常需要从时钟系统中提取信息，访问时钟系统可能有问题且耗时。

发明内容

本发明的实施例提供了一种用于确定基于操作员活动的利用率量度的系统和方法，包括通过检测工作单元中的操作员活动而确定的燃弧时间百分比。在一个实施例中，如果在客户选择的时间量内在工作单元中检测到活动，那么该时间被计算在燃弧计算的分母中，以将燃弧时间显示为工作日或另一个用户限定的时间段的百分比。因此，根据工作需要而移动到不同工作单元的员工与客户将能够根据基于时钟时间增量的工作单元中的活动而获得燃弧时间百分比。在另一个实施例中，本发明的系统不需要用户选择工作时间段(比如工作班次或一些用户定义的时间跨度)，在该时间段内进行本文描述的基于操作员活动的计算。例如，在这样的实施例中，每当在工作单元中检测到活动时，这种活动的时间段将被自动地添加到燃弧百分比计算的分母中。

除了记录在工作单元中检测到的活动时间量之外，本发明的实施例还确定在客户选择的任何时间间隔内有多少人处于环境中。例如，如果在整个班次中平均在“n”个工作单元中存在活动，则将得出结论：“n”是在该班次中工作的员工数目。因此，通过检测工作环境中的活动，本发明的系统和方法使得能够确定在客户确定的时钟时间间隔内的时间段内工作的员工数目。随着对这些时钟时间间隔进行跟踪，制造商可以输出时间间隔内工作的员工数目。

在一个实施例中，公开了一种用于优化制造装置的利用率的方法。该方法包括接收用于指示制造装置正在使用时的时间段的第一电子消息类型，以及接收用于指示与制造装置相关联的工作单元内的操作员活动的时间段的第二电子消息类型。该方法还包括累积第一和第二电子消息类型的各个时间段中的每一个中的一个或多个，并且基于与第一电子消息类型对应的累积时间段来确定制造装置的利用率，将其作为与第二电子消息类型对应的累积时间段的百分比。此外，该方法包括为用户显示制造装置的利用率。

在另一个实施例中，公开了一种系统。该系统包括制造装置，其配置成传输用于指示制造装置在使用时的时间段的第一电子消息类型，以及布置在与制造装置相关联的工作单元中的传感器，该传感器配置成传输用于指示工作单元内的操作员活动的时间段的第二电子消息类型。该系统进一步包括计算设备，其配置成接收第一和第二电子消息类型，并且累积第一和第二电子消息类型的各个时间段中的每一个时间段的一个或多个。计算设备基于与第一电子消息类型对应的累积时间段来计算制造装置的利用率，将其作为与第二电子消息类型对应的累积时间段的百分比。

附图说明

通过参照以下附图可以更好地理解本发明。附图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本发明的原理上。在附图中，附图标记在不同视图中表示相应的部件。

图1是示出了本发明的一个实施例可以操作的一个示例性焊接制造系统环境的框图。

图2是示出了根据一个实施例的用于确定基于操作员因子的图1的焊接系统中的焊接燃弧时间的方法。

具体实施方式

在本文中，参照附图中所示的实施例对本发明进行详细描述，其形成了本文的一部分。在不背离本发明的精神或范围的前提下，可以使用其它实施例和/或可以进行其它修改。具体实施方式中描述的示例性实施例并不旨在限制本文提出的主题。

现在将参照附图中所示的示例性实施例，本文中将使用专门的语言来对其进行描述。然而，应该理解，这不是为了限制本发明的范围。本文所示的发明特征的变化和进一步修改以及本文所示的本发明的原理的其它应用将在相关领域的技术人员所拥有并且拥有本发明内容的情况下被认为在本发明的范围之内。

参照图1，示出了用于进行制造设施信息管理的系统100。如图1中所示，系统100包括工作区102，比如工厂楼面区域，具有多个工作单元104，其专用于特定类型的制造活动。例如，在所示实施例中，系统100是金属制造设施，其中工作单元104是焊接工作单元，并且每个工作单元均包括至少一个金属制造设施，比如焊接装置106。系统100被配置成确定操作人员使用焊接装置106的效率程度，如下面进一步详细说明。然而，在替代实施例中，工作单元104包括配置成经由电子网络110(比如局域网(LAN)、广域网(WAN)或互联网)向数据管理服务器108传输指示其启动的信号的任何其它类型的制造机械或工具。在所示实施例中，焊接装置106连接到通信接口112，比如可从米勒电气制造公司(地址：美国威斯康星州阿普尔顿市斯宾塞西路1635号，邮编54914)获得的INSIGHT CORE焊接信息管理系统的AXCESS接口，这种系统的实施例在美国专利申请2014/0278243和2012/0085741中进一步详细描述，其已经转让给本受让人，并且其全部内容通过引用并入本文。在一个实施例中，通信接口112包括与焊接装置106连接的有线(比如基于以太网)和无线(比如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等)中的一者或两者。在另一个实施例中，通信接口112被集成到焊接装置106中。

当操作员触发电弧(即在焊接过程中正在使用焊接装置)时，焊接装置106经由网络110向数据管理服务器108传输燃弧指示符消息，包括用于指示当电弧已经被操作员触发时的时间段开始和结束相关联的时间戳。另外，根据本发明，工作单元104包括经由有线和/或无线网络连接而连接到通信接口112的一个或多个的存在传感器114。在各种实施例中，存在传感器114包括一个或多个的接近或存在传感器，包括运动传感器，比如无源红外(PIR)传感器、声学传感器、视频摄像机、照相机、空气流量传感器、压力传感器(比如，地板垫下的压力开关)、电流传感器(比如，检测辅助设备的使用)、用于检测材料夹具的使用的传感器，无线设备(比如RFID传感器、移动电话、可穿戴式传感器、光电流传感器、安全地板垫或其他电子或机械传感器或其组合)，其配置成通过检测移动、声音、压力、气流和/或热来检测人的存在，以及包括在美国专利申请2012/0085741中描述的传感器。在一个实施例中，当检测到焊接设备操作员(比如，工厂工作人员)在工作单元104内部的物理存在时，存在传感器114将操作员的存在指示信号连同指示操作员的开始和结束相关联的时间戳经由通信接口112和网络110传输至数据管理服务器108。基于接收到的燃弧和操作员存在的指示符消息，数据管理服务器108又配置成在操作员在工作单元104实际存在(操作员因子)且焊接装置106可用时精确地确定考虑了时间段(例如，在整个班次中)的燃弧百分比，如下面参照图2进一步详细讨论。在所示的实施例中，燃弧和操作员存在指示符和相关联的时间戳被接收并存储在数据管理服务器108处的数据库中，其计算用户指定的时间段的基于操作员因子的燃弧百分比，并经由用户计算设备116的用户界面进行呈现。在各种实施例中，数据管理服务器108包括执行计算机可读指令的一个或多个的计算机处理器，用于确定基于操作员因子的燃弧百分比量度，如下面的图2所述。本领域技术人员将认识到，数据管理服务器108的一个实施例可以是单个服务器机器，而其它实施例可以包括作为分布式计算实现的多个网络连接的计算机服务器，其中这些服务器位于相同或不同的物理位置。

基于操作员的存在数据，数据管理服务器108通过确定检测到操作员存在的同时处于活动状态的工作单元104的平均数目，从而另外地估算用户指定的时间段内在工作区102中工作的员工/操作员的数目。为了制造效率报告和分析的目的，这不需要访问时间卡记录来确定此信息。虽然所示的实施例描绘了存储和处理燃弧和操作员存在消息、并且经由一个或多个的处理器来执行相关联的计算的数据管理服务器108，但是本领域技术人员将认识到，在替代实施例中，可以通过用户计算设备116(比如计算机或移动计算设备，包括专用便携式计算终端或智能电话)存储该信息并直接处理。

参照图2，示出了基于操作员存在因子、通过燃弧百分比测定来确定焊接装置的使用效率的方法的一个实施例。在所示实施例中，在步骤200中，数据管理服务器108接收工作期间的用户输入，例如工作班次持续时间或其部分增量，在此期间，需要确定基于燃弧百分比和其它操作员存在的计算。工作期间通常是分配给工作区内为了考虑活动而分配的时间。在步骤202中，数据管理服务器108从每个焊接装置106接收燃弧指示符消息以及相关联的时间戳，该时间戳指示在步骤200中的用户指定的工作时间段内触发电弧的时间和持续时间。在步骤204中，数据管理服务器108从每个工作单元104中的存在传感器114接收操作员存在指示符消息，以及在用户指定的时间段内的工作单元中操作员存在所对应的时间段的时间和持续时间。在步骤206中，数据管理服务器108继续积累燃弧和操作员存在消息以及相关联的时间信息，直到用户指定的工作时间段的持续时间结束。

接下来，在步骤208中，数据管理服务器108基于在步骤200中由用户指定的工作时间段内在步骤202、204中接收到的操作员存在和燃弧消息来计算表示每个焊接装置106的使用量的燃弧百分比。在一个实施例中，对于由用户指定的给定工作时间段，通过将接收到燃弧指示符消息的总时间量(即，基于相关联的燃弧持续时间的总数)除以操作员因子(即，除以工作单元104内被检测到存在操作员的总时间量)，从而计算基于操作员因子的燃弧百分比。这提供了焊接装置利用率和操作员效率的准确估计。

最后，在步骤210中，数据管理服务器108确定在用户定义的整个工作时间段内在工作区102中工作的员工或操作员的数目。特别地，如果在整个班次或另一个用户定义的时间段(比如，跨越多个工作时间段的趋势)内，在“n”个工作单元104中平均检测到活动，那么数据管理服务器108确定“n”为那一班次中工作的员工数目。如上面结合图1所讨论的，数据管理服务器使得用户设备116显示具有基于操作员因子的燃弧百分比图形和/或数值表示的报告，以及在用户指定时间间隔内对设备利用率和制造效率进行跟踪而工作的员工数目。然而，上述基于操作员存在的燃弧百分比和员工确定数目的实施例与用户选择的工作时间段相关联，其它实施例包括无用户输入工作时间段的上述量度的计算。例如，在这样的实施例中，每当在工作单元中检测到活动时，要确定上述量度。

通常，基于操作员因子的计算利用对操作员的存在和/或活动类型进行检测来确定多个效率量度，比如燃弧百分比、在一定时间段内工作的数目等。例如，在各种实施例中，可以收集、计算和显示其它信息。例如，工具、机器或过程的活动时间可以与燃弧时间一起或将其代替而单独制成列表。因此，可以更全面地了解工作区的所有活动。在一个说明性实例中，操作员在工作区内工作4小时，其中花费1小时进行焊接(燃弧)，1小时进行无附加价值的打磨，1小时进行部件配合，而操作员的另外1小时的活动未知。因此，焊接操作员效率将显示为25％的燃弧时间百分比。可以使用其它收集的数据(比如，识别剩余活动)来了解阻止操作员进行焊接的内容。例如，如上面的实例，当操作员在无附加价值的打磨上花费相同的时间时。

在各种实施例中，确定在班次期间(比如，经由存在和/或活动类型检测)中有多少操作员在工作，提高了各种其它效率量度的确定的准确性，比如燃弧百分比以及每人和/或每小时的沉积速率(沉积是沉积在工件或物件、焊件或或单个焊缝中的填充金属的量)。基于操作员因子的计算可以考虑工作车间，其中人们根据指令或需要完成的工作而走动到不同的工作单元。例如，如果在给定班次中的32个工作时间段的预定百分比(比如，60％或以上)内在15个工作单元的10个中检测到存在，则可以确定有10个操作员在工作。在一个实施例中，已知每个班次内的数目是根据燃弧百分比计算得出，其中：(操作员的数目)x(班次中的小时数)是在燃弧百分比方程的分母上。如果我们可以准确地知道有多少人是操作员，那么我们将会知道方程式中的分母。

在另一个实施例中，真实的燃弧百分比可以如下计算：

多台机器有效的总分钟数为任何指定班次上工作的多个人员的有效分钟数(即燃弧)。

操作员因子与上述计算相关联，因为可能有人进行焊接，而且还在环境中操作其它设备或具有其它职责。在这种情况下，基于操作员因子的分析避免了上述方程式中操作员操作弯曲设备或参与非焊接职责的时间。

虽然已经公开了各个方面和实施例，但是可以构想其它方面和实施例。所公开的各个方面和实施例是为了说明的目的而非限制，其真实范围和精神由后面的权利要求书指出。

上述方法的描述和过程流程图仅仅以说明性实例的方式提供，并且不旨在要求或暗示各种实施例的步骤必须按照呈现的顺序执行。如本领域技术人员将理解的，前述实施例中的步骤可以以任何顺序执行。诸如“然后”、“接下来”等词语并非旨在限制步骤的顺序；这些词语简单地用于通过方法的描述来指导读者。虽然过程流程图可以将操作描述为顺序过程，但是许多操作可以并行地或同时地被执行。此外，可以重新排列操作的顺序。过程可以对应于方法、函数、进程、子例程、子程序等。当过程对应于函数时，其终止可能对应于函数返回到调用函数或主函数。

结合本文公开的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经在其功能方面一般地描述了各种说明性的组件、块、模块、电路和步骤。这种功能性是否被实现为硬件或软件取决于特定应用和施加在整个系统上的设计约束。技术人员可以针对每个特定应用以不同的方式实现所描述的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致偏离本发明的范围。

在计算机软件中实现的实施例可以在软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其任何组合中实现。码段或机器可执行指令可以表示程序、函数、子程序、小程序、例行程序、子例行程序、模块、软件包、类或指令、数据结构或程序语句的任何组合。通过传递和/或接收信息、数据、自变量、参数或存储内容，码段可以耦合到另一个码段或硬件电路。信息、自变量、参数、数据等可以通过任何合适的手段传递、转发或传输，其中合适的手段包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等。

用于实现这些系统和方法的实际软件代码或专用控制硬件不限制本发明。因此，在没有参考具体软件代码的情况下描述的这些系统和方法的操作和性能应当理解为软件和控制硬件可以被设计成实现基于本文描述的系统和方法。

当用软件实现时，函数可以作为一个或多个的指令或代码存储在非暂时性的计算机可读或处理器可读存储介质上。本文公开的方法或算法的步骤可以在可以驻留在计算机可读或处理器可读存储介质上的处理器可执行软件模块中实现。非暂时性的计算机可读或处理器可读介质包括计算机存储介质和有助于将计算机程序从一个地方转移到另一个地方的有形存储介质。非暂时性处理器可读存储介质可以是可以由计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限制，这种非暂时性处理器可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁存储设备、或可以用于以指令或数据结构的形式存储期望的程序代码并且可以由计算机或处理器访问的任何其他有形存储介质。本文所使用的磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光学盘、数字多功能盘(DVD)、软盘、和蓝光盘，其中磁盘通常以磁的方式再现数据，而光盘采用激光以光学再现数据。上述的组合也应该包含在计算机可读介质的范围内。另外，方法或算法的操作可以作为一个或任何组合或一组代码和/或指令驻留在非瞬时处理器可读介质和/或计算机可读介质上，其可以并入到计算机程序产品中。

所公开的实施例的前述描述是为了使本领域的技术人员能够制作和使用本发明。对这些实施例的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本文限定的一般原理可以应用于其它实施例。因此，本发明并不限于本文所示的实施例，而是符合与所附权利要求和本文公开的原理和新颖特征一致的最广泛的范围。

Claims (21)

1.一种制造设施电子管理系统，其具有对用于优化制造装置的利用率的方法的计算机可读指令进行执行的处理器，所述方法包括：

通过所述处理器接收用于指示所述制造装置在使用时的时间段的第一电子消息类型；

通过所述处理器接收用于指示与所述制造装置相关联的工作单元内的操作员活动的时间段的第二电子消息类型；

通过所述处理器累积所述第一电子消息类型和所述第二电子消息类型的各个时间段中的每一个中的一个或多个；

通过所述处理器基于与所述第一电子消息类型对应的累积时间段来确定所述制造装置的利用率，将其作为与所述第二电子消息类型对应的累积时间段的百分比；以及

通过所述处理器使得向用户电子显示所述制造装置的所述利用率。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括通过所述处理器基于在时间段内具有操作员活动的工作单元的数目来确定在所述时间段内工作的操作员的数目。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述制造装置是焊接装置。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述焊接装置在使用时的所述时间段为燃弧时间段。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述操作员活动通过存在传感器进行检测。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述存在传感器是运动检测器。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述存在传感器是摄像机。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述存在传感器是声学传感器。

9.根据权利要求5所述的方法，其中所述存在传感器选自由以下组成的组：气流传感器、材料夹持传感器、压力传感器、电流传感器、光束传感器、地板垫传感器、无线传感器、可穿戴传感器和接近传感器。

10.根据权利要求3所述的方法，其中所述利用率是基于所述工作单元内检测到的操作员活动的燃弧百分比。

11.一种用于优化制造利用率的系统，其包括：

制造装置，其配置成传输指示所述制造装置在使用时的时间段的第一电子消息类型；

传感器，其布置在与所述制造装置相关联的工作单元内，所述传感器配置成传输指示所述工作单元内的操作员活动的时间段的第二电子消息类型；

计算设备，其配置成接收所述第一电子消息类型和所述第二电子消息类型，并且累积所述第一电子消息类型和所述第二电子消息类型的各个时间段中的每一个时间段的一个或多个，

其中，

所述计算设备进一步配置成基于与所述第一电子消息类型对应的累积时间段来确定所述制造装置的利用率，将其作为与所述第二电子消息类型对应的累积时间段的百分比。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述计算设备进一步配置成使得向用户显示所述制造装置的所述利用率。

13.根据权利要求11所述的系统，其中所述计算设备进一步配置成基于在时间段内具有所述操作员活动的工作单元的数目来确定在所述时间段内工作的操作员的数目。

14.根据权利要求11所述的系统，其中所述制造装置是焊接装置。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述焊接装置在使用时的所述时间段为燃弧时间段。

16.根据权利要求11所述的系统，其中所述传感器是存在传感器。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述存在传感器是运动检测器。

18.根据权利要求16所述的系统，其中所述存在传感器是摄像机。

19.根据权利要求16所述的系统，其中所述存在传感器是声学传感器。

20.根据权利要求16所述的系统，其中所述存在传感器选自由以下组成的组：气流传感器、材料夹持传感器、压力传感器、电流传感器、光束传感器、地板垫传感器、无线传感器、可穿戴传感器和接近传感器。

21.根据权利要求14所述的系统，其中所述利用率是基于所述传感器检测到的所述工作单元内的操作员活动的燃弧百分比。