CN109189016A - 智能制造一体化执行系统 - Google Patents
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Abstract
智能制造一体化执行系统，包括与第三方ERP的销售管理、供应链管理、生产计划及任务、车间管理、质量管理应用软件的集成，还具有安装在PC机内的ERP接口平台、EXD‑WMS子系统、EXD‑ERP执行子系统、EXD工具、EXD‑MES平台，以及SCADA及SCADA接口中间件，EXD工具包括采集器配置管理平台、数据源统一管理配置平台、数据同步管理平台、预警看板管理平台、POD管理平台、标签设计平台。本发明聚焦行业要求，在平台化、工具化为基础上搭建了多业务功能应用，能够适应行业内工厂智能制造全方位需求，提高了智能化生产效率，并且还能跟随客户业务及管理升级实现一定的系统配置化升级，极大减少客户因发展升级带来应用系统替换的成本。基于上述，所以本发明具有好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及智能化系统领域，特别是一种智能制造一体化执行系统。
背景技术
智能化管理系统由于能有效提高生产率，所以是工业领域制造业4.0升级及智能制造技术发展的基础。在目前公知的技术中，智能化管理系统主要有以下几种。
第一类是有自动化硬件设备背景的MES（即面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统） 厂商提供的产品，由于MES与底层的自动化生产相衔接会发挥更大的效用，因此自动化企业向MES 领域扩展具有先天的优势。MES主要提供企业，典型代表有GE、Siemens、Rockwell、Honeywell等跨国企业，但是，MES也存在有先天的缺点，就是此类企业产品特点是与自身生产的硬件设备、产线结合紧密，因而不具有很强的通用性。
第二类是在SCADA（即数据采集与监视控制系统）、HMI（即操作界面系统）等自动控制软件的基础上发展起来的。代表企业有Wonderware、施耐德电气（原悉雅特）、AdAstr和国内具有自动化和IT行业背景的浙江中控等，此类厂商提供的产品普遍更加注重自动化控制，与设备对接数据采集是其强项，但是其存在管理软件部分功能不全的缺点，而且与ERP（企业资源计划软件）等管理软件之间不能实现有效的互通互联，因而对其的应用造成了制约。
第三类是管理软件，包括PLM（产品生命周期管理软件），ERP（企业资源计划软件）等，以及咨询服务的提供商。随着市场的成熟和规模的扩大，管理软件和咨询服务的提供商也纷纷加入这个市场，代表企业有SAP、甲骨文、鼎捷、用友等，管理软件普遍的特点是产品与硬件对接方面完善性不足，由于是软件出身，基于设备对接、数据采集的咨询能力偏差。
发明内容
为了克服现有智能化管理系统存在的弊端，本发明提供了一种结合现有的MES、SCADA技术，充分考虑工厂自身的要求，结合工厂的实际应用搭建了WMS系统、MES系统、SCADA系统、看板管理系统等相关系统，作为应对智能制造的一体化应用系统，应用系统聚焦了行业要求，在平台化、工具化为基础上搭建了多业务功能应用，能够适应行业内工厂智能制造全方位需求，提高了智能化生产效率，并且还能跟随客户业务及管理升级实现一定的系统配置化升级，极大减少客户因发展升级带来应用系统替换成本的智能制造一体化执行系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
智能制造一体化执行系统，包括第三方销售管理、供应链管理、生产计划及任务、车间管理、质量管理应用软件，其特征在于还具有安装在PC机内的ERP接口平台、EXD-WMS子系统、EXD-ERP执行子系统、EXD工具、EXD-MES平台，以及SCADA及SCADA接口中间件。
所述ERP接口平台在通用接口软件底层基础上，开发了针对各种不同ERP（企业资源计划软件）接口对接的适配器，适配器支持插拔处理，随时可根据需求嵌入新的ERP接口适配器，在各种接口适配器的基础上，进行技术抽象，将不同的ERP接口使用的不同技术接口对象，抽象为接口平台统一的技术标准，在此技术标准的基础上对外开放统一的Webservice（基于可编程的web的应用程序）和API（应用程序的一个调用接口）调用，使外部应用系统调用接口标准化，同时平台提供的接口适配工具能够控制及管理接口，并丰富了接口字段处理逻辑，可以使外部应用只传入关键字段即可实现对ERP的读写，达到统一接口平台软件的目标。
所述EXD-WMS（仓库管理系统）子系统结合工厂物流特点及实际应用，能将工厂出入库抽象为出入库作业、库内作业，有源单作业和无源单作业，任务模式作业和非任务模式作业进行管理，EXD-WMS（仓储管理软件）子系统能够与ERP接口平台集成实现与ERP的对接，还能够与MES系统集成实现整个工厂内部包含原料物流、半成品物流、成品物流的管理。
所述EXD-ERP（外置企业资源规划系统）执行子系统是基于微软主流开发工具Microsoft Visual Studio 2012（美国微软公司的开发工具包系列产品）开发出的，采用多层架构技术，针对工厂内部物流、生产过程采用条码管理功能，发挥条码快速录入、准确等优点，大幅度降低出入库、生产报工的效率，降低相关业务操作出错的几率，并且系统数据可与ERP接口平台对接实时汇报至ERP系统。
所述EXD-MES（智能制造执行系统）平台包含了生产过程从计划到人工排产，从排产任务到任务执行（包含开工、完工、暂停、数据收集、检验收集、汇报、换线等）所有现场应用功能，同时能够进行生产SOP管控、生产设备管控，能够与ERP接口平台结合实现与ERP的集成，与EXD-WMS结合实现与整个物流应用的集成。
所述EXD工具（协通系统工具）包括采集器配置管理平台、数据源统一管理配置平台、数据同步管理平台、预警看板管理平台、POD管理平台、标签设计平台，采集器配置管理平台可以对仓库、车间的所有手持终端应用进行一体化功能配置，并且与EXD-WMS（仓储管理软件）、EXD-ERP执行、EXD-MES（智能制造执行系统）都有很好的对接性能；数据源统一管理配置平台可将所有EXD-WMS（仓储管理软件）、EXD-ERP执行、EXD-MES（智能制造执行系统）应用的数据源进行统一管理；数据同步管理平台能够实现所有EXD-WMS（仓储管理软件）、EXD-ERP执行、EXD-MES（智能制造执行系统）应用间的数据同步；预警看板管理平台能够实现所有EXD-WMS（仓储管理软件）、EXD-ERP执行、EXD-MES（智能制造执行系统）应用的电子看板功能，其还具有能够配置个性化电子看板的功能；POD管理平台能够实现针对所有EXD-WMS（仓储管理软件）、EXD-ERP执行、EXD-MES（智能制造执行系统）应用中平板及现场操作类电脑的功能配置；标签设计平台为所有EXD-WMS（仓储管理软件）、EXD-ERP执行、EXD-MES（智能制造执行系统）应用提供基础的条码标签设计，并且可以与数据源管理平台集成，将所有应用的数据源标准化和中文化，利于操作。
所述SCADA（数据采集与监视控制系统）及SCADA接口中间件，主要实现对生产设备的联机，同时实现SCADA数据采集，此采集为毫秒级的数据采集，在此基础上辅助与SCADA接口中间件可以转换为对于管理系统有益的数据，也正是基于此实现了与EXD-MES（智能制造执行系统）的集成。
本发明有益效果是：本发明结合现有的MES（制造执行系统）、SCADA（数据采集与监视控制系统）技术，充分考虑工厂自身的要求，结合工厂的实际应用搭建了WMS（仓储管理系统）系统、MES（制造执行系统）系统、SCADA系统、看板管理系统等相关系统，作为应对智能制造的一体化应用系统。本发明实现了物流、生产现场的透明化，可实时掌控物流、生产任务单进度及异常预警、实现SOP(量产)技术文件准确下达至操作工层面，并建立了完整的质量追溯档案信息，为品质部门提供了数据分析源及改善方向，为精益物流、精益生产管理的执行提供了数据及系统支撑。本发明具有仓库调度管理模型，从而实现了对原料仓物料任务管理及非任务管理功能、成品仓物料任务管理及非任务管理功能，对WIP（在制品或流水线）实现了与生产排程调度结合的管理功能，并且对生产端的人工排程、生产计划调度、设备自动数据采集、SOP/通知及技术文件下达、质量管理追溯分析、电子看板及预警管理等方面分别予以系统支持，同时与ERP供应链、生产等功能进行协同。本发明聚焦行业要求，在平台化、工具化为基础上搭建了多业务功能应用，能够适应行业内工厂智能制造全方位需求，提高了智能化生产效率，并且还能跟随客户业务及管理升级实现一定的系统配置化升级，极大减少客户因发展升级带来应用系统替换的成本。基于上述，所以本发明具有好的应用前景。
附图说明
以下结合附图和实施例将本发明做进一步说明。
图1是本发明架构框图。
图2是本发明EXD工具（协通系统工具）架构框图。
具体实施方式
图1中所示，智能制造一体化执行系统，包括与第三方ERP的销售管理、供应链管理、生产计划及任务、车间管理、质量管理应用软件的集成，其还具有安装在PC机内的ERP接口平台、EXD-WMS（仓储管理软件）子系统、EXD-ERP执行子系统、EXD工具（协通系统工具）、EXD-MES（智能制造执行系统）平台，以及SCADA（数据采集与监视控制系统）及SCADA接口中间件。
图1中所示，ERP接口平台深入研究多种ERP的接口技术，例如：金蝶K3系列的COM+技术，金蝶Cloud系列的WebAPI技术，用友U8系列的API技术，鼎捷易飞系列的内部接口技术等，在通用接口软件底层技术上开发针对各种不同ERP接口对接的适配器，适配器支持插拔处理，随时可根据需求嵌入新的ERP接口适配器，在各种接口适配器的基础上，进行技术抽象，将不同的ERP接口使用的不同技术接口对象，抽象为接口平台统一的技术标准，在此技术标准的基础上对外开放统一的Webservice和API调用，使外部应用系统调用接口标准化，同时平台提供的接口适配工具能够控制及管理接口，并丰富了接口字段处理逻辑，可以使外部应用只传入关键字段即可实现对ERP的读写，达到统一接口平台软件的目标。ERP接口平台能实现不同ERP系统（金蝶、用友、鼎捷、SAP等）对接、硬件设备系统对接、第三方程序调用系统操作及业务数据等各种应用场景，支持插入式整合多种ERP及第三方系统，对于已经合作过的ERP均进行接口标准化处理，提供良好支持对接功能。
图1中所示，EXD-WMS（仓储管理软件）子系统结合工厂物流特点及实际应用，能将工厂出入库抽象为出入库作业、库内作业，有源单作业和无源单作业，任务模式作业和非任务模式作业进行管理，EXD-WMS（仓储管理软件）子系统能够与ERP接口平台集成实现与ERP的对接，还能够与MES系统集成实现整个工厂内部包含原料物流、半成品物流、成品物流的管理。
图1中所示， EXD-ERP执行子系统是基于微软主流开发工具Microsoft VisualStudio 2012（美国微软公司的开发工具包系列产品）开发出的，采用多层架构技术，针对工厂内部物流、生产过程采用条码管理功能，发挥条码快速录入、准确等优点，大幅度降低出入库、生产报工的效率，降低相关业务操作出错的几率，并且系统数据可与ERP接口平台对接实时汇报至ERP系统。
图1中所示，EXD-MES（智能制造执行系统）平台包含了生产过程从计划到人工排产，从排产任务到任务执行（包含开工、完工、暂停、数据收集、检验收集、汇报、换线等）所有现场应用功能，同时能够进行生产SOP管控、生产设备管控，能够与ERP接口平台结合实现与ERP的集成，与EXD-WMS（仓储管理软件）结合实现与整个物流应用的集成。
图1、2中所示，EXD工具（协通系统工具）包括采集器配置管理平台、数据源统一管理配置平台、数据同步管理平台、预警看板管理平台、POD管理平台、标签设计平台，采集器配置管理平台可以对仓库、车间的所有手持终端应用进行一体化功能配置，并且与EXD-WMS（仓储管理软件）、EXD-ERP执行、EXD-MES（智能制造执行系统）都有很好的对接性能；数据源统一管理配置平台可将所有EXD-WMS（仓储管理软件）、EXD-ERP执行、EXD-MES（智能制造执行系统）应用的数据源进行统一管理；数据同步管理平台能够实现所有EXD-WMS（仓储管理软件）、EXD-ERP执行、EXD-MES（智能制造执行系统）应用间的数据同步；预警看板管理平台能够实现所有EXD-WMS（仓储管理软件）、EXD-ERP执行、EXD-MES应用的电子看板功能，其还具有能够配置个性化电子看板的功能；POD管理平台能够实现针对所有EXD-WMS（仓储管理软件）、EXD-ERP执行、EXD-MES应用中平板及现场操作类电脑的功能配置；标签设计平台为所有EXD-WMS（仓储管理软件）、EXD-ERP执行、EXD-MES（智能制造执行系统）应用提供基础的条码标签设计，并且可以与数据源管理平台集成，将所有应用的数据源标准化和中文化，利于操作。SCADA及SCADA接口中间件，主要实现对生产设备的联机，同时实现SCADA数据采集，此采集为毫秒级的数据采集，在此基础上辅助与SCADA接口中间件可以转换为对于管理系统有益的数据，也正是基于此实现了与EXD-MES（智能制造执行系统）的集成。
图1、2中所示，EXD工具（协通系统工具）中，采集器配置管理平台应用于制造业企业内部的手持式采集器（基于条码、RFID应用优先）的应用场景，能够采用所见即所得的方式，几分钟的时间内快速实现采集数据的功能，并且在设计平台中集成了一定的物流、WIP应用的操作可选项，能够极大贴近工人实际操作需要；标签设计平台支持主流数据库作为数据源，并且支持与公司数据源管理平台数据源对接，使数据源可中文识别，实现直线、矩形、菱形、椭圆、图片、文本、条码等多种元素用户自设计标签样式，支持一百多种条码码制自由设置转换，支持设计完成标签的模板管理，并可直接进行标签打印，主要应用于各种场景的条码标签的设计、打印需求；数据源统一管理配置平台管理所有系统涉及的数据源，包含系统本身数据源、ERP数据源、其他第三方数据源，通过数据源管理实现对所有数据源的本地化（中文意思等）解析，使所有系统的设置和使用均标准、统一、可业务人员识别；预警看板管理平台主要解决各种场景中的电子看板应用，支持用户自定义电子看板内容，支持看板内容根据数据库数据动态显示，系统提供了数据源定义来定义看板数据源，支持定义查询语句来定义看板显示数据及数据计算，支持定义看板显示模板定义，例如：颜色、字体颜色、字体大小等，支持定义灯号，定义看板自动刷新时间等各种开放给用户的自定义功能；POD管理平台为企业各种现场工业平板电脑应用、HMI应用进行功能可视化设计提供支持，为系统的MES、WMS应用中的生产现场平板、车载平板应用提供设计平台。
图1中所示，本发明结合现有的MES、SCADA技术，充分考虑工厂自身的要求，结合工厂的实际应用搭建了WMS系统、MES系统、SCADA系统、看板管理系统等相关系统，作为应对智能制造的一体化应用系统。本发明实现了物流、生产现场的透明化，可实时掌控物流、生产任务单进度及异常预警、实现SOP(量产)技术文件准确下达至操作工层面，并建立了完整的质量追溯档案信息，为品质部门提供了数据分析源及改善方向，为精益物流、精益生产管理的执行提供了数据及系统支撑。本发明具有仓库调度管理模型，从而实现了对原料仓物料任务管理及非任务管理功能、成品仓物料任务管理及非任务管理功能，对WIP（在制品或流水线）实现了与生产排程调度结合的管理功能，并且对生产端的人工排程、生产计划调度、设备自动数据采集、SOP/通知及技术文件下达、质量管理追溯分析、电子看板及预警管理等方面分别予以系统支持，同时与ERP供应链、生产等功能进行协同。本发明聚焦行业要求，在平台化、工具化为基础上搭建了多业务功能应用，能够适应行业内工厂智能制造全方位需求，提高了智能化生产效率，并且还能跟随客户业务及管理升级实现一定的系统配置化升级，极大减少客户因发展升级带来应用系统替换的成本。基于上述，所以本发明具有好的应用前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.智能制造一体化执行系统，包括与第三方ERP的销售管理、供应链管理、生产计划及任务、车间管理、质量管理应用软件的集成，其特征在于还具有安装在PC机内的ERP接口平台、EXD-WMS子系统、EXD-ERP执行子系统、EXD工具、EXD-MES平台，以及SCADA及SCADA接口中间件。
2.根据权利要求1所述的智能制造一体化执行系统，其特征在于ERP接口平台在通用接口软件底层基础上，开发了针对各种不同ERP接口对接的适配器，适配器支持插拔处理，随时可根据需求嵌入新的ERP接口适配器，在各种接口适配器的基础上，进行技术抽象，将不同的ERP接口使用的不同技术接口对象，抽象为接口平台统一的技术标准，在此技术标准的基础上对外开放统一的Webservice和API调用，使外部应用系统调用接口标准化，同时平台提供的接口适配工具能够控制及管理接口，并丰富了接口字段处理逻辑，可以使外部应用只传入关键字段即可实现对ERP的读写，达到统一接口平台软件的目标。
3.根据权利要求2所述的智能制造一体化执行系统，其特征在于EXD-WMS子系统结合工厂物流特点及实际应用，能将工厂出入库抽象为出入库作业、库内作业，有源单作业和无源单作业，任务模式作业和非任务模式作业进行管理，EXD-WMS子系统能够与ERP接口平台集成实现与ERP的对接，还能够与MES系统集成实现整个工厂内部包含原料物流、半成品物流、成品物流的管理。
4.根据权利要求1所述的智能制造一体化执行系统，其特征在于EXD-ERP执行子系统采用多层架构技术，针对工厂内部物流、生产过程采用条码管理功能，发挥条码快速录入、准确等优点，大幅度降低出入库、生产报工的效率，降低相关业务操作出错的几率，并且系统数据可与ERP接口平台对接实时汇报至ERP系统。
5.根据权利要求3所述的智能制造一体化执行系统，其特征在于EXD-MES平台包含了生产过程从计划到人工排产，从排产任务到任务执行所有现场应用功能，同时能够进行生产SOP管控、生产设备管控，能够与ERP接口平台结合实现与ERP的集成，与EXD-WMS结合实现与整个物流应用的集成。
6.根据权利要求5所述的智能制造一体化执行系统，其特征在于EXD工具包括采集器配置管理平台、数据源统一管理配置平台、数据同步管理平台、预警看板管理平台、POD管理平台、标签设计平台，采集器配置管理平台可以对仓库、车间的所有手持终端应用进行一体化功能配置，并且与EXD-WMS、EXD-ERP执行、EXD-MES都有很好的对接性能；数据源统一管理配置平台可将所有EXD-WMS、EXD-ERP执行、EXD-MES）应用的数据源进行统一管理；数据同步管理平台能够实现所有EXD-WMS、EXD-ERP执行、EXD-MES应用间的数据同步；预警看板管理平台能够实现所有EXD-WMS、EXD-ERP执行、EXD-MES应用的电子看板功能，其还具有能够配置个性化电子看板的功能；POD管理平台能够实现针对所有EXD-WMS、EXD-ERP执行、EXD-MES应用中平板及现场操作类电脑的功能配置；标签设计平台为所有EXD-WMS（铧盛仓储管理软件）、EXD-ERP执行、EXD-MES应用提供基础的条码标签设计，并且可以与数据源管理平台集成，将所有应用的数据源标准化和中文化，利于操作。
7.根据权利要求1所述的智能制造一体化执行系统，其特征在于SCADA及SCADA接口中间件，主要实现对生产设备的联机，同时实现SCADA数据采集，此采集为毫秒级的数据采集，在此基础上辅助与SCADA接口中间件可以转换为对于管理系统有益的数据，实现与EXD-MES的集成。
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