CN111125464A - 一种工况管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工况管理系统，至少包括：数据建模单元，其能够对生产要素和/或环境要素进行虚拟仿真以得到三维虚拟工厂；工况采集单元，其至少能够采集生产要素所涉及的生产数据，并根据输入的查询条件，按照定时定内容的方式采集相应的若干个数据项，其中，与查询条件相对应的数据项能够缓存至数据库；显示单元，其能够对所述三维虚拟工厂进行可视化处理；工况分析单元，其配置为：将工况采集单元采集到的数据项与经由数据建模单元得到的三维虚拟工厂内的对象数据进行比对分析，以得到每个数据项在所述三维虚拟工厂中所对应的对象及该对象的空间位置坐标，其中，对象及该对象的空间位置坐标能够通过显示单元进行显示。

Description

一种工况管理系统及方法

技术领域

本发明属于工况管理技术领域，尤其涉及一种工况管理系统及方法。

背景技术

随着全球工业报警管理意识的日益增强，用于提高工厂自身的安全保护能力的工厂报警管理技术得到了巨大的提升。目前，市面上各大工厂通常采用的用于对工厂工况进行管理的方案是，通过DCS(Distributed Control System，分布式控制系统)系统对工厂内的报警事件信息进行收集，并通过人工识别的方式对报警事件信息进行识别判断，以使工厂操作人员能够对相应的异常工况进行处理。但这种方案需要工厂操作人员花费大量时间与精力从DCS系统提供的报警事件信息中查找到合适的信息，来对报警事件对应的异常工况进行判断，无法及时地对异常工况进行处理，易造成严重损失。且这种方案需要工厂操作人员具有丰富的判断分析经验，大大地提高了工厂的工况管理成本。因此，现有技术中便存在诸多具有不同功能的工况管理系统。例如，公开号为CN107368054A的专利文献，其公开了一种工况管理系统及工厂管理系统，包括设备控制系统，所述工况分析管理系统包括：与设备控制系统通信连接，以存储各报警事件数据及设备控制系统控制下各运行设备的实时检测数据的数据存储单元；与数据存储单元通信连接，以根据各报警事件数据对各运行设备的实时检测数据进行监测分析，得到对应的工况分析结果的数据分析单元；与数据分析单元通信连接，以将各运行设备的工况分析结果进行显示的结果显示单元。

但是，现在的工厂内布置安装了众多的生产装置和设备，在工厂的日常生产运行中，尤其是对于大型工厂，每天都有非常多的检查、维修工作来保障工厂安全、稳定运行，而工作中的交叉作业情况非常多，涉及到的工厂安全因素非常多，并且对于工厂的安全、运行、检修等工作职责分属在不同的专业部门，现场人员无法及时、方便、清楚的了解现场的生产工作环境因素，需要很多的会议和沟通工作、翻阅各个专门的管理信息系统查询信息，来判定现场的工作任务。而这对现场的工作安全又增加了不确定性的影响。因此，本发明旨在提供一种能够克服上述缺陷的工况管理系统。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

如本文所用的词语“模块”描述任一种硬件、软件或软硬件组合，其能够执行与“模块”相关联的功能。

针对现有技术之不足，本发明提供一种工况管理系统，至少包括：数据建模单元，其能够对生产要素和/或环境要素进行虚拟仿真，使得所述生产要素和/或所述环境要素能够由物理状态转换为3D虚拟状态以得到三维虚拟工厂；工况采集单元，其至少能够采集生产要素所涉及且至少包括位置数据、属性数据和状态数据的生产数据，并根据输入的查询条件，按照定时定内容的方式采集相应的若干个数据项，其中，与查询条件相对应的数据项能够缓存至数据库；显示单元，其能够对所述三维虚拟工厂进行可视化处理，所述工况管理系统还包括工况分析单元，所述工况分析单元配置为：将所述工况采集单元采集到的数据项与经由所述数据建模单元得到的三维虚拟工厂内的对象数据进行比对分析，以得到每个数据项在所述三维虚拟工厂中所对应的对象及该对象的空间位置坐标，其中，所述对象及该对象的空间位置坐标能够通过所述显示单元进行显示。

根据一种优选实施方式，所述数据项与所述对象数据进行比对分析至少包括如下步骤：对所述数据项和所述对象数据进行分析，识别具有映射关系的数据内容，将所述数据项以具有映射关系性质的一个或多个组合使用的标记数据关系字段的方式关联到三维虚拟工厂的模型对象上，以构建数据项与模型对象的关联关系；基于所述标记数据关系字段从所述模型对象中查找到其对应的数据项，或者基于所述数据项查找其在所述三维虚拟工厂中所对应的模型对象，以建立每一个数据项在三维虚拟工厂中发生的位置信息。

根据一种优选实施方式，所述数据建模单元配置为：基于所述生产要素和位于所述生产要素周边设定距离内的环境要素进行第一级三维建模以获取所述三维虚拟工厂；对所述三维虚拟工厂进行第二级三维建模以获得具有以树状结构分解排布，且能够通过第一设定编码、第二设定编码和第三设定编码中的至少一者进行表示的若干个模型节点，其中，位于树状结构最末端的模型节点能够以工厂的设施设备主数据为标准进行文件内的模型节点命名。

根据一种优选实施方式，在按照网格划分的方式对三维虚拟工厂的平面投影进行分解处理以若干个网格区域的情况下，所述若干个网格区域能够通过不同的所述第一设定编码进行区分；在至少基于工艺系统维度、空间方位维度和专业类型维度对三维虚拟工厂进行交叉分解设计，以获得若干个层级由大至小的子单元的情况下，所述若干个子单元能够通过不同的所述第二设定编码进行区分；所述第三设定编码能够按照不同子单元的第二设定编码进行组合的方式获取。

根据一种优选实施方式，在所述显示单元能够将所述生产数据与所述三维虚拟工厂进行关联，以使得所述生产要素、所述环境要素和所述生产数据中的至少一者能够以立体可视化的方式进行显示的情况下，所述数据建模单元能够按照将层级由大至小排列的若干个子单元所分别对应的第二设定编码进行依次排列组合以获取若干个彼此不同的第三设定编码的方式对三维虚拟工厂进行第二级三维建模。

根据一种优选实施方式，所述工况管理系统还包括解析服务单元，其中，所述解析服务单元配置为能够对所述第一设定编码、所述第二设定编码和所述第三设定编码中的至少一者进行解析，以将所述第一设定编码、所述第二设定编码和所述第三设定编码中的至少一者由能够被计算机识别的计算机语言转换为能够被人识别且唯一的自然语言。

根据一种优选实施方式，所述工况管理系统还包括至少能够与所述解析服务单元通信地耦合的至少一个移动终端，在工厂的实体物理环境中，所述生产要素和所述环境要素均能够配置能够直观显示的第一设定编码、第二设定编码和第三设定编码中的至少一者，使得所述移动终端至少能够基于图像扫描的方式对所述第一设定编码、第二设定编码和第三设定编码中的至少一者进行扫描，以获得与该生产要素或环境要素相对应的自然语言和所有生产数据。

根据一种优选实施方式，所述工况管理系统还包括：通信接口，其能够用于实现工况管理系统与其他的工厂管理系统之间的双向通信，使得包括但不限于工单数据、备品备件数据、工作人员位置、设备实时运行数据在内的其他生产数据能够传输至工况管理系统；工况分析单元，能够基于工况采集单元采集的生产数据和所述通信接口接收的其他生产数据对生产要素的生产状态进行评估。

本发明还提供一种工况管理方法，所述工况管理方法至少包括如下步骤：配置能够对生产要素和/或环境要素进行虚拟仿真的数据建模单元，使得所述生产要素和/或所述环境要素能够由物理状态转换为3D虚拟状态以得到三维虚拟工厂；配置至少能够采集生产要素所涉及且至少包括位置数据、属性数据和状态数据的生产数据，并能够根据输入的查询条件，按照定时定内容的方式采集相应的若干个数据项的工况采集单元，其中，与查询条件相对应的数据项能够缓存至数据库；配置能够对所述三维虚拟工厂进行可视化处理的显示单元，配置能够将所述工况采集单元采集到的数据项与经由所述数据建模单元得到的三维虚拟工厂内的对象数据进行比对分析，以得到每个数据项在所述三维虚拟工厂中所对应的对象及该对象的空间位置坐标的工况分析单元，其中，所述对象及该对象的空间位置坐标能够通过所述显示单元进行显示。

根据一种优选实施方式，所述数据项与所述对象数据进行比对分析至少包括如下步骤：对所述数据项和所述对象数据进行分析，识别具有映射关系的数据内容，将所述数据项以具有映射关系性质的一个或多个组合使用的标记数据关系字段的方式关联到三维虚拟工厂的模型对象上，以构建数据项与模型对象的关联关系；基于所述标记数据关系字段从所述模型对象中查找到其对应的数据项，或者基于所述数据项查找其在所述三维虚拟工厂中所对应的模型对象，以建立每一个数据项在三维虚拟工厂中发生的位置信息。

本发明的有益技术效果：本系统通过在三维空间场景内，基于对象和空间位置，集成工厂的各个管理子系统，同时对于不便于与传统信息系统直接相关的，如辐射安全、视频监控、实时运行状况、现场安全警示牌等安全要素补充建立三维管理系统。综合性的解决工厂的日常生产相关的信息系统非常多，信息分散的问题，降低相关部门的信息沟通障碍，提供统一一致的沟通基础。

附图说明

图1是本发明优选的工况管理系统的模块化结构示意图；和

图2是本发明优选的层级最小的子单元内所包含的生产要素进行文件内的模型节点命名的示意图。

附图标记列表

1：数据建模单元 2：工况采集单元 3：工况分析单元

4：综合管理单元 5：通信接口 6：显示单元

7：交互单元 8：解析服务单元 9：移动终端

10：数据库

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种工况管理系统，至少包括数据建模单元1、工况采集单元2、工况分析单元3和综合管理单元4。数据建模单元1用于对工厂中的生产要素进行三维虚拟仿真，进而实现生产要素由物理状态向3D虚拟状态的数字化转换以得到三维虚拟工厂。例如，数据建模单元1可以通过全景扫描的方式构建生产要素的三维虚拟仿真模型。工况采集单元2用于对生产要素所涉及的生产数据进行采集。以工厂为例，生产要素至少包括工厂中的所有建筑物、建筑物中放置的生产设备、生产设备所生产的产品。生产数据至少包括生产要素的位置数据、属性数据和状态数据。位置数据用于确定生产要素在工作中的具体位置。属性数据用于确定生产要素的用途。在工厂中，不同的设备用于对生产材料进行不同的处理，属性数据可以通过设备的名称及用途进行表征。例如进行加热处理的加热设备的名称可以有回火炉、退火炉等。其用途可以是将生产材料加热至回火温度或退火温度。状态数据用于确定生产要素当前的工作状态。例如，状态数据可以包括生产要素的持续工作时间数据、生产计划数据、维修和维护数据等。工况分析单元3能够对生产数据进行实时分析，进而能够对生产要素的生产状态进行评估以得到评估结果。评估结果能够传输至综合管理单元4，综合管理单元4能够将评估结果传输至其对应的生产部门，进而便于不同的生产部门进行生产调整。例如，生产状态可以指生产设备的健康状态或者生产设备所生产的产品的质量状态。当生产设备的健康状态低于设定阈值时，表明生产设备需要进行维修或维护，进而综合管理单元4能够将评估结果传输至相应的生产部门以便于对该生产设备进行维修或维护。或者，当产品的质量状态低于设定阈值时，表明产品的质量不满足既定要求，需要对生产设备的工艺参数进行调整。

优选的，数据建模单元1配置为按照如下方式对生产要素进行三维虚拟仿真：

S1：基于生产要素及生产要素周边设定距离内的环境要素进行第一级三维建模以建立三维虚拟工厂。

具体的，环境要素是指工厂中所有建筑物周边的地形、厂区地坪等。通过环境要素能够对生产要素周围设定范围内的环境进行展示。例如，可以对生产厂房方圆5公里内的环境进行展示。第一级三维建模可以通过例如是全景扫描、三维软件的3D建模等方式完成。

S2：按照网格划分的方式对三维虚拟工厂的平面投影进行分解处理以得到若干个具有彼此各异的第一设定编码的网格区域。

具体的，在构建三维虚拟工厂时，可以构建三维直角坐标系。可以将生产厂房的西南角设置为三维直角坐标系的坐标原点。将生产厂房的正北方向设置为三维直角坐标系的Y轴正方向。将生产厂房的高度方向设置为三维直角坐标系的Z轴正方向。平面投影是指三维虚拟工厂在三维直角坐标系的XY平面内的投影。在X轴正方向和Y轴正方向可以按照间隔例如是10米的方式对平面透镜进行网格划分，进而得到若干个呈正方形的网格区域。为了对每一个网格区域进行区分，可以为每一个网格区域配置不同的第一设定编码。例如，网格区域在沿Y轴正方向上可以以数字的方式进行命令，并且在沿X轴正方向可以以大写字母的方式进行命名。

S3：至少基于工艺系统维度、空间方位维度和专业类型维度对三维虚拟工厂进行交叉分解设计，以获得若干个层级由大至小，且具有不同第二设定编码的子单元。

具体的，工艺系统维度用于表征生产要素对应在工厂工艺流程中的上下游生产相关关系。空间方位维度用于表征生产要素在工厂的区域内的空间位置关系。专业类型维度用于表征生产要素所属的工厂专业所属领域。通过交叉分解设计，可以通过表1的形式对三维虚拟工厂进行分解设计。

表1

优选的，如表1所示，通过对三维虚拟工厂进行分解设计，能够得到以例如是“工厂”、“厂房”、“标高”、“房间”、“设备”、“土建”、“管路”等自然语言进行表示的子单元。“工厂”的层级大于“厂房”的层级。“厂房”的层级大于“标高”的层级。“标高”的层级大于“房间”的层级。“设备”、“土建”和“管路”的层级彼此相同，并且小于“房间”的层级。

优选的，为了便于计算机对子单元进行识别，需要将其对应的自然语言转化为编码语言。即使得子单元能够通过第二设定编码进行表示。例如，可以按照表2所示的编码规则对子单元进行命名编码。

表2

S4：按照不同子单元的第二设定编码进行组合以获取若干个彼此不同的第三设定编码的方式对三维虚拟工厂进行第二级三维建模。

具体的，如表2所示，可以按照子单元的层级由大至小的方式对第二设定编码进行组合以获取第三设定编码。即第三设定编码可以通过表2中的“F1B1L1R101S1E”进行表示。

S5：层级最小的子单元内所包含的生产要素配置为以工厂的设施设备主数据为标准进行文件内的模型节点命名。

具体的，如图2所示，设施设备主数据是指设备在整个工厂里的唯一编码及其附属的属性信息。核心内容是对设备对象的一系列综合数据。目的是为了在工厂生产运营的各个部门之间沟通协作管理时，都能够理解并认识一致，为了设备数据在各个部门之间的使用方便，而不出现歧义、别名等问题。例如，如图2所示，文件内的模型节点以树状形式分解排布，其中，最末端的节点以工厂内的设施设备主数据为依据分别命名为5673-LB2和5673-LB1。以“5673-LB2”为例说明，“5673”是代表工厂生产的某一个工艺系统。工厂里为设计和管理方便，对工厂生产的设备管道装置等进行工艺系统分类，例如高压给水加热器系统、循环水系统等，为方便计算机系统管理，这些系统都有数字或字母组成的编号来表示。“LB”表示该物体的类型，例如流量仪表、泵、储罐，工厂内的设备也按其所属的设备类型进行了编号表示。“2”表示序号。“5673-LB2”全部含义就是说明，该物体对象是“5673”系统下的序号是“2”的“LB”类设备。

实施例2

本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。

如图1所示，工况管理系统还包括通信接口5、显示单元和交互单元7。通信接口5能够与其他工厂管理系统进行双向通信，进而能够获取各类生产数据，并将其采集的生产数据传输至工况采集单元2。其他工厂管理系统包括但不限于ERP系统、MES系统、E-HR系统、CPC系统、EAM系统、PLS系统、SRM系统、PLM系统和QMS系统。例如通过通信接口5可以与EAM系统通信，进而可以查询到工厂的历史发生的工单数据以及创建和发起工单数据。或者与设备管理系统进行通信，进而可以查询到每个设备零部件的备品备件数据。或者与人员定位系统通信便可以查询现场人员的实时位置。或者与视频监控系统通信便可以调用相关视频监控画面以及监控摄像头的遥控操作。或者与生产运行系统通信便可以查询到各个系统的实时运行数据等。优选的，显示单元6可以对数据建模单元1构建的三维虚拟工厂以及工况采集单元2采集的生产数据进行显示。优选的，交互单元7用于实现操作人员与工况管理系统的信息交互。例如，操作人员可以以文字、图像或语音的方式将查询条件输入交互单元7，进而工况管理系统便能够根据查询条件进行检索以将满足查询条件的内容在显示单元6中进行显示。

实施例3

本实施例是对前述实施例的进一步改进，重复的内容不再赘述。

优选的，在工厂的实体物理环境中，生产要素和环境要素均能够配置能够直观显示的第一设定编码、第二设定编码和第三设定编码中的至少一者。具体的，一个园区内可以布置有若干个工厂。例如，针对车企，其不同车型往往配置在不同的工厂中进行制造，在实际物理环境中，为了对不同的工厂进行区分，需要通过例如A工厂、B工厂、C工厂等名称不同的工厂进行区分。“A工厂、B工厂、C工厂”等便是人能够直接理解其含义的自然语言。在本发明中，A工厂、B工厂、C工厂等自然语言能够根据其所属的维度而被转换为第一设定编码、第二设定编码和第三设定编码中的至少一者。例如，可以用F1表示A工厂，用F2表示B工厂，用F3表示C工厂。同理，例如是厂区地坪、厂房、房间、设备、管路等生产要素或环境要素均能够按照本发明的编码规则被转换为相应的设定编码。在实际应用时，可以在A工厂的厂房进口处设置与该工厂对应的第二设定编码。例如，可以通过喷漆、打印、铭牌等方式将第二设定编码设置在能够被现场工作人员查看的位置。

优选的，工况管理系统还包括解析服务单元8。解析服务单元8配置为能够对第一设定编码、第二设定编码和第三设定编码中的至少一者进行解析，以将第一设定编码、第二设定编码和第三设定编码中的至少一者由能够被计算机识别的计算机语言转换为能够被人识别且唯一的自然语言。

优选的，工况管理系统还配置有若干个移动终端9。解析服务单元8可以与移动终端9通信地耦合。例如，移动终端9可以是手机、平板电脑、智能眼镜等便于携带转移的智能设备。编码模块8能够内置于移动终端9中。移动终端9配置为能够通过图像扫描的方式获取与生产要素或环境要素所对应的能够直观显示的第一设定编码、第二设定编码和第三设定编码中的至少一者，使得移动终端9至少能够基于图像扫描的方式对第一设定编码、第二设定编码和第三设定编码中的至少一者进行扫描，以获得与该生产要素或环境要素相对应的自然语言和所有生产数据。在对工厂进行三维建模时，所有元素均采用编码的方式进行命名。同一个设备在不同部门的不同管理系统中能够根据其各自熟悉的命名规则将其编码转化为自然语言。例如，A系统/部门将某设定编码翻译为a位置的B部件，而B系统/部门将该设定编码翻译为b位置的C部件。由于叫法的不同，使得不同部门的人员在进行沟通时，双方均不能理解其各自表达的意思。现有技术中，域名服务器的作用在于实现域名和IP地址之间相互关联或转换。本申请中，解析服务单元用于实现用于计算机识别的编码与便于人识别的自然语言之间的相互转换，其与现有技术中的用于实现域名和IP地址之间相互关联或转换的域名服务器具有本质区别，本申请目的在于便于管理人员对工厂中的各生产元素的状态进行管理。即解决的技术问题在于：实现生产元素的可视化管理。

实施例4

本实施例是对前述实施例的进一步改进，重复的内容不再赘述。

本发明还提供一种工况管理方法，至少包括如下步骤：

A1：以工厂设施设备及生产厂房为主体，辅以包括但不限于建构筑物、地形、厂区地坪的周边环境，建立三维虚拟工厂。

A2：从工艺系统维度、空间方位维度和专业类型维度，对虚拟工厂进行交叉分解设计。例如，可以按照表1所显示的方式对虚拟工厂进行交叉分解设计。

A3：以工艺系统维度、空间方位维度和专业类型维度的交叉组合编码，对设计模型进行命名编码。例如，可以按照表2所示的编码规则对设计，模型进行命名编码。

A4：基于上述分解结构的末端最小单元进行三维建模，模型文件名按上述编码进行命名。

A5：最小单元内所包含的每个设备、管路元件等，以工厂的设施设备主数据为标准进行文件内的模型节点命名。

A6：以工厂建北方向为Y轴正方向，工厂西南角落为原点建立坐标系，按10米为间距划分网格，将地形和厂区地坪按网格进行分解。Y轴方向按数字为命名，X轴方向按大写字母为命名，组成例如是AA01、DC34的方块编码。

A7：将以上对工厂三维模型进行分解和编码规则命名至少覆盖到工厂运行生产相关的各类设施设备和生产环境。

A8：以开放的系统接口为基础，建立与工厂其他管理系统的双向通信，可以获取到各类生产要素信息。例如与EAM系统通信可以查询到工厂的历史发生的工单数据以及创建和发起工单、与设备管理系统通信可以查询到每个设备零部件的备品备件数据、与人员定位系统通信可以查询现场人员的实时位置、与视频监控系统通信可以调用相关视频监控画面以及监控摄像头的遥控操作、与生产运行系统通信可以查询到各个系统的实时运行数据等。

A9：以三维模型的虚拟工厂环境为基础，基于编码和命名规则，以及与其他各管理系统之间的通信接口，建立工厂生产管理数据的门户入口，通过虚拟工厂可以访问和管理各类生产要素信息，对工厂的生产管理决策，提供综合信息。

实施例5

本实施例是对前述实施例的进一步改进，重复的内容不再赘述。

优选的，工况管理系统还包括至少一个数据库10。工况采集单元2支持同时以标准工业协议和非标协议的方式，连接包括设备运行监测、视频监控等其他工厂管理系统。标准工业协议可以是Ethernet/IP，PROFINET，POWERLINK，EtherCAT，SERCOSIII等工业以太网协议。非标协议可以是各软件厂商的私有协议以及定制化通信接口。工况采集单元2能够根据输入的查询条件，按照定时定内容的方式采集相应的若干个数据项，并将与查询条件对应的数据项转录到数据库10中进行缓存。定时定内容可以是：设定更新时间，每间隔一个小时或在每天的凌晨2点钟，从系统设定的指定数据源中，更新前一小时或前一天的现场工单数据表内容。数据项至少包括环境因素、设备状态、人员、工单事件、设备仪表监控等。数据项的数据范围可以同时包括正常参数和异常参数。获取数据项的方式可以是工况采集单元2与人员定位系统通信，便可以得到人员分布。

优选的，工况分析单元3能够对采集到的数据项，与三维虚拟工厂内的对象数据比对分析，计算得到每个数据项对应三维虚拟工厂中的对象及其空间位置坐标，进而得到每个数据项在虚拟工厂中的分布。例如危险因素分布、设备异常分布、人员分布、工单事件分布、设备仪表监控分布等。三维虚拟工厂内的对象数据至少包括对象命名、对象拓扑关系(提供索引查询关系依据)、几何外形(可以是虚拟的位置点，但有坐标)。数据项与对象数据进行对比分析的具体过程为：对外部数据项和模型对象数据进行分析，识别具有映射关系的数据内容，将外部数据项以具有映射关系性质的一个或多个组合使用的标记数据关系字段(例如设备位号、摄像头编号等)，关联到模型对象上，进而构建外部数据项与模型对象的关联关系，通过此关系字段(组)，可以从模型对象查找到其对应的外部数据项，也可以根据外部数据项找到其在虚拟工厂里的对应模型对象，而模型对象是具有空间位置数据的。基于以上数据内容，可以建立每一个外部数据项在虚拟工厂里发生的位置信息，从而建立整个工厂的包括危险因素分布在内的各项数据的时空分布图。

优选的，显示单元6能够对其接收的数据进行可视化处理。可视化处理的数据至少包括空间对象数据和统计分析数据。空间对象数据是指通过数据建模单元1构建的三维虚拟工厂。统计分析数据至少包括外部接入的各项外部数据项。可视化处理可以按照单个事项参数以数据标牌、设备对象外观变色、警示气泡进行显示的方式实现。单个事项参数可以是某设备的某一工单、某个设备发生的一段连续异常。显示单元6还能够提供针对同类项的统计仪表面板。同类项是指对工厂区域范围内发生的工单的汇总、对现场同一类型设备的同一监控参数、对现场一个设备的多维度监控参数等。点击面板二级菜单内的数据条目，显示单元6将跳转定位到虚拟工厂内的设施设备，并且将视角聚焦到该对象上。数据条目包括上述的统计仪表面板上的单一事项参数，例如点击工单数据面板上的某一条工单记录，系统窗口可以聚焦定位到该工单发生的设备对象。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种工况管理系统，至少包括：

数据建模单元(1)，其能够对生产要素和/或环境要素进行虚拟仿真以得到三维虚拟工厂；

工况采集单元(2)，其至少能够采集生产数据，并根据输入的查询条件，按照定时定内容的方式采集相应的若干个数据项；

显示单元(6)，其能够对所述三维虚拟工厂进行可视化处理，

其特征在于，

所述工况管理系统还包括工况分析单元(3)，所述工况分析单元(3)配置为：

将所述数据项与三维虚拟工厂内的对象数据进行比对分析，以得到每个数据项在所述三维虚拟工厂中所对应的对象及该对象的空间位置坐标，其中，所述对象及该对象的空间位置坐标能够通过所述显示单元(6)进行显示。

2.根据权利要求1所述的工况管理系统，其特征在于，所述数据项与所述对象数据进行比对分析至少包括如下步骤：

对所述数据项和所述对象数据进行分析，识别具有映射关系的数据内容，将所述数据项以具有映射关系性质的一个或多个组合使用的标记数据关系字段的方式关联到三维虚拟工厂的模型对象上，以构建数据项与模型对象的关联关系；

基于所述标记数据关系字段从所述模型对象中查找到其对应的数据项，或者基于所述数据项查找其在所述三维虚拟工厂中所对应的模型对象，以建立每一个数据项在三维虚拟工厂中发生的位置信息。

3.根据权利要求2所述的工况管理系统，其特征在于，所述数据建模单元(1)配置为：

基于所述生产要素和位于所述生产要素周边设定距离内的环境要素进行第一级三维建模以获取所述三维虚拟工厂；对所述三维虚拟工厂进行第二级三维建模以获得具有以树状结构分解排布，且能够通过第一设定编码、第二设定编码和第三设定编码中的至少一者进行表示的若干个模型节点，其中，位于树状结构最末端的模型节点能够以工厂的设施设备主数据为标准进行文件内的模型节点命名。

4.根据权利要求3所述的工况管理系统，其特征在于，在按照网格划分的方式对三维虚拟工厂的平面投影进行分解处理以若干个网格区域的情况下，所述若干个网格区域能够通过不同的所述第一设定编码进行区分；

在至少基于工艺系统维度、空间方位维度和专业类型维度对三维虚拟工厂进行交叉分解设计，以获得若干个层级由大至小的子单元的情况下，所述若干个子单元能够通过不同的所述第二设定编码进行区分；

所述第三设定编码能够按照不同子单元的第二设定编码进行组合的方式获取。

5.根据权利要求4所述的工况管理系统，其特征在于，在所述显示单元(6)能够将所述生产数据与所述三维虚拟工厂进行关联，以使得所述生产要素、所述环境要素和所述生产数据中的至少一者能够以立体可视化的方式进行显示的情况下，所述数据建模单元(1)能够按照将层级由大至小排列的若干个子单元所分别对应的第二设定编码进行依次排列组合以获取若干个彼此不同的第三设定编码的方式对三维虚拟工厂进行第二级三维建模。

6.根据权利要求5所述的工况管理系统，其特征在于，所述工况管理系统还包括解析服务单元(8)，其中，所述解析服务单元(8)配置为能够对所述第一设定编码、所述第二设定编码和所述第三设定编码中的至少一者进行解析，以将所述第一设定编码、所述第二设定编码和所述第三设定编码中的至少一者由能够被计算机识别的计算机语言转换为能够被人识别且唯一的自然语言。

7.根据权利要求6所述的工况管理系统，其特征在于，所述工况管理系统还包括至少能够与所述解析服务单元(8)通信地耦合的至少一个移动终端(9)，在工厂的实体物理环境中，所述生产要素和所述环境要素均能够配置能够直观显示的第一设定编码、第二设定编码和第三设定编码中的至少一者，使得所述移动终端(9)至少能够基于图像扫描的方式对所述第一设定编码、第二设定编码和第三设定编码中的至少一者进行扫描，以获得与该生产要素或环境要素相对应的自然语言和所有生产数据。

8.根据权利要求7所述的工况管理系统，其特征在于，所述工况管理系统还包括：

通信接口(5)，其能够用于实现工况管理系统与其他的工厂管理系统之间的双向通信，使得包括但不限于工单数据、备品备件数据、工作人员位置、设备实时运行数据在内的其他生产数据能够传输至工况管理系统；

工况分析单元(3)，能够基于工况采集单元(2)采集的生产数据和所述通信接口(5)接收的其他生产数据对生产要素的生产状态进行评估。

9.一种工况管理方法，其特征在于，所述工况管理方法至少包括如下步骤：

配置能够对生产要素和/或环境要素进行虚拟仿真以得到三维虚拟工厂的数据建模单元(1)；

配置至少能够采集生产要素所涉及的生产数据，并能够根据输入的查询条件，按照定时定内容的方式采集相应的若干个数据项的工况采集单元(2)；

配置能够对所述三维虚拟工厂进行可视化处理的显示单元(6)，

配置能够将所述数据项与三维虚拟工厂内的对象数据进行比对分析，以得到每个数据项在所述三维虚拟工厂中所对应的对象及该对象的空间位置坐标的工况分析单元(3)，其中，所述对象及该对象的空间位置坐标能够通过所述显示单元(6)进行显示。

10.根据权利要求9所述的工况管理方法，其特征在于，所述数据项与所述对象数据进行比对分析至少包括如下步骤：

对所述数据项和所述对象数据进行分析，识别具有映射关系的数据内容，将所述数据项以具有映射关系性质的一个或多个组合使用的标记数据关系字段的方式关联到三维虚拟工厂的模型对象上，以构建数据项与模型对象的关联关系；

基于所述标记数据关系字段从所述模型对象中查找到其对应的数据项，或者基于所述数据项查找其在所述三维虚拟工厂中所对应的模型对象，以建立每一个数据项在三维虚拟工厂中发生的位置信息。

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