CN111694330A - 用于自动管理缓冲区系统的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于自动管理缓冲区系统的方法和系统。该方法包括：a)根据缓冲区系统的初始配置C'_i+1和订单堆叠来确定(202)生产周期P_i+1和缓冲区系统的使得能够执行所述生产周期P_i+1的配置C_i+1，其中通过利用订单堆叠中的订单所要求的内容物对缓冲区系统的隔室执行虚拟填充来获得所述确定；b)向填充和/或清空缓冲区系统的隔室的运输系统和/或操作者提供(204)控制内容物填充/清空动作的指令以实现缓冲区系统的配置C_i+1；c)触发(205)生产设备对生产周期P_i+1的执行并且同时记录缓冲区系统内容物的使用情况；d)在生产周期P_i+1的执行结束之后、通过从订单堆叠移除在生产周期P_i+1的执行期间已被完全执行的所有订单来更新(207)订单堆叠。

Description

用于自动管理缓冲区系统的方法和系统
技术领域
本发明涉及用于自动管理缓冲区系统的方法和系统。特别地，本发明提出MES驱动式缓冲区系统，MES代表制造执行系统。
背景技术
本发明涉及智能缓冲区(也被称为智能库(smart magazine))的概念，其近年来变得流行并且尤其在消费品的背景下对于“物联网”的实现起作用。智能缓冲区被限定为具有一组传感器、内部处理器和提供关于其内容物的信息的web接口的商品的接收者。最终目标是智能缓冲区应当以自动方式管理补给操作。智能缓冲区的第一实现方式是如旅馆房间迷你吧台和零食分发器的简单应用；最近，该概念已经扩展到更复杂的对象，如零售商仓库。
本发明提出将智能缓冲区概念应用于制造领域，尤其是在具有产品(以及因此要存储在缓冲区中的物料)和生产量的高度可变性的工业4.0背景下。如稍后所说明的，与现有技术相比，根据本发明的智能缓冲区通过减少人工操作者的监督和控制而显著地为制造操作提供附加价值。当前智能缓冲区解决方案依赖于一种对缓冲区的自组织管理，即仅对当前内容物是否下降到某一配置阈值以下作出反应，或者对于整个生产周期依赖对缓冲区使用的严格的人工限定的预先规划。这样的解决方案不适合工业4.0生产类型，其中在生产订单的内容物和量方面需要极大的灵活性。
发明内容
因此，本发明的目的是提供用于在制造领域内——特别是在工业4.0的背景下——高效且自动地管理智能缓冲区的方法和系统。
根据本发明，该目的通过根据本公开的实施方式的用于管理缓冲区系统的方法和用于管理缓冲区系统的智能缓冲区管理系统来实现。根据本公开的实施方式进一步呈现了本发明的优点。
特别地，本发明提出了一种用于管理缓冲区系统(下文中也被称为智能缓冲区)的方法，其中，缓冲区系统特别包括具有用于存储不同类型的内容物的隔室的结构化临时存储区域，所述内容物优选地是物料和/或工具，其中，物料是可以被成形或操纵并且在制造操作期间被消耗的任何物质，并且工具是在制造操作期间不被消耗但是由生产设备用于制造操作的装置/机器，缓冲区系统还优选地被配置成用于每个隔室存储单一类型的物料以及每个隔室存储单个工具。特别地，缓冲区系统的一个或若干个隔室可以包括相同的物料或工具，但是每个隔室可以仅包括一个工具或单一类型的物料。优选地，缓冲区系统的所有隔室和/或所有缓冲区是相同的。
根据本发明的缓冲区系统由智能缓冲区管理系统(下文中被称为“SBMS”)管理，该智能缓冲区管理系统可以托管(host)MES、包括MES、与MES协作或由MES控制。SBMS被配置成用于管理每个隔室的内容物。特别地，SBMS被配置成用于创建缓冲区系统的数字孪生(即，(真实)缓冲区系统的数字表示)，并且使用所述数字孪生来执行利用接收到的订单所要求的内容物对缓冲区系统的隔室的虚拟填充，并且然后基于从所述虚拟填充获得的缓冲区系统的配置来驱动内容物从/向(真实)缓冲区系统的物理移动。根据本发明的缓冲区系统还可以包括连接至SBMS的一个或若干个传感器，SBMS还包括一个或若干个处理器以及通信网络，该通信网络用于在传感器、处理器以及MES系统(如果需要)之间交换信息，或与用于利用内容物填充隔室和/或从缓冲区系统的隔室中移除内容物的任何运输系统交换信息。
特别地，根据本发明的方法被配置成用于管理制造品的缓冲区系统和/或所述制造品的生产设备的缓冲区系统，其中，缓冲区系统如前所述包括隔室例如工具隔室和物料隔室，用于存放由生产设备在生产周期的执行期间生产一个或若干个产品所需的内容物(例如，物料隔室中的物料和/或工具隔室中的工具)，其中，生产周期由订单集合限定，生产设备对该订单集合的执行引起所述一个或若干个产品的生产，其中，每个订单限定要由生产设备生产的一个(并且优选地仅一个)产品的生产要求，其中，缓冲区系统的配置与所述缓冲区系统内包括的或应当包括的内容物有关，所述方法包括：
a)借助于SBMS、根据缓冲区系统的初始配置C'_i+1和订单堆叠来确定生产周期P_i+1和缓冲区系统的配置C_i+1，该配置C_i+1使得能够执行所述生产周期P_i+1，同时优先地使从所述初始配置C'_i+1实现配置C_i+1的成本最小化，其中，所述确定是由SBMS通过利用订单堆叠中的订单所要求的内容物来执行缓冲区系统的隔室的虚拟填充而获得的，其中，所述确定例如包括：
-第一步骤，其中，即使缓冲区系统根据所述初始配置C'_i+1包括内容物，也认为缓冲区系统是空的，以确定生产周期P_i+1，其中，SBMS通过从最高优先级订单到最低优先级订单来处理订单，迭代地向订单堆叠中的订单所要求的内容物分配(allocate)缓冲区系统的隔室的容量，直到达到缓冲区系统或隔室的容量限制(也被称为“预定义容量”)，但是还未为已被分配了容量的内容物指定隔室本身(在该第一步骤中，SBMS进行至缓冲区系统的隔室的虚拟填充，而没有进行任何真实隔室的容量向处理的订单的任何指定。通常，缓冲区系统的数字表示(例如，其数字孪生)由SBMS用于虚拟填充隔室)。换言之，SBMS通过为订单所要求的内容物划拨或分配隔室或缓冲区系统容量来执行缓冲区系统的容量检查，而未为已被进行容量分配的所述内容物指定具体隔室。为已被分配了一定容量的所述内容物分配隔室发生在第二步骤中，如下所述)，其中，通过容量分配被完全满足的所有订单形成被称为“截取的订单堆叠”的订单集合，其中，已通过分配缓冲区系统的隔室容量被完全满足的所述订单堆叠的最后的订单被称为n_i+1_LS(“LS”代表“最后满足”)，然后SBMS包括截取的订单堆叠中的所有订单，并且在生产周期P_i+1中仅包括截取的订单堆叠中的所有订单；
-第二步骤，其中，SBMS根据缓冲区系统的初始配置C'_i+1自动确定配置C_i+1，该配置C_i+1使关于由生产周期P_i+1限定的内容物要求的(昂贵的)内容物(重新)填充/清空动作最少化，并且其中，由SBMS为内容物指定缓冲区系统的隔室。特别地，如果缓冲区系统在初始配置中完全为空，则在分配缓冲区系统的容量的同时进行对隔室的指定。否则，如果缓冲区系统在初始配置中不完全是空的，则在指定隔室之前，SBMS通过考虑初始配置中缓冲区系统的当前内容物，确定哪个配置C_i+1将使成本最小化，所述成本是为了利用所要求的内容物填充隔室和/或清空隔室的内容物而必须执行的(重新)填充/清空动作所引起的；
b)向(重新)填充和/或清空缓冲区系统的隔室的运输系统和/或操作者提供特别是自动地提供控制内容物(重新)填充/清空动作的指令，以实现缓冲区系统的配置C_i+1；
c)触发尤其是自动地触发所述生产设备对生产周期P_i+1的执行，并且同时记录缓冲区系统内容物的使用情况；
d)在生产周期P_i+1的执行结束之后、通过从订单堆叠中移除在生产周期P_i+1的执行期间已被完全执行的所有订单来更新订单堆叠，并且如果需要，通过使用缓冲区系统在生产周期P_i+1的执行结束时的配置作为缓冲区系统的初始配置并且使用所更新的订单堆叠来重复步骤a至d以自动开始新的生产周期。初始配置可以是在任何生产周期发生之前的缓冲区系统的配置，或者可以是在生产周期结束时的缓冲区系统的配置。优选地，在开始生产周期之前，取消先前的预订(reservation)/指定(assignment)。
本发明还涉及一种智能缓冲区管理系统，包括：
-处理单元；
-存储器，其用于记录缓冲区系统的内容物和接收到的生产订单；
-到网络的连接，其使得智能缓冲区管理系统能够与被配置成用于与填充和/或清空缓冲区系统的隔室的运输系统、与生产设备、与生产管理系统通信以及/或者如果需要的话可选地与MES通信；
其特征在于，智能缓冲区管理系统被配置成用于实现本文档中描述的方法，并且使得能够高效地管理缓冲区系统。
包括如在本文档中描述的SBMS的缓冲区系统也是本发明的一部分。
附图说明
现在将参照附图描述本发明的优选但非排他性的实施方式，在附图中：
图1示意性地描绘了根据本发明的智能缓冲区管理系统的示例；以及
图2示意性地描绘了根据本发明的用于管理缓冲区系统的方法的流程图；以及
图3示意性地描绘了根据本发明的用于指定隔室和预订物料的优选迭代过程。
具体实施方式
本发明尤其属于制造业中使用的用于收集和提供帮助产品制造的信息的制造执行系统的技术领域。例如，图1呈现了用于生产一个或若干个产品的一组生产设备14(例如，机器、人工工作场所等)，其中用于借助于所述生产设备生产所述产品的工具和物料由缓冲区系统1提供，该缓冲区系统1可以包括一个或若干个缓冲区11。
缓冲区系统1包括隔室，特别是物料隔室11M和工具隔室11T。特别地，缓冲区系统1可以包括针对每组生产设备14的至少一个附近缓冲区11，该至少一个附近缓冲区11包括位于生产设备14附近并且被配置成用于向生产设备14提供物料和/或工具的至少一个物料隔室11M和/或至少一个工具隔室11T。根据本发明，缓冲区系统1是物理真实系统，其特征在于用于存放物料和工具的有限容量。每个工具隔室11T优选地被配置成用于一次仅包括一个工具(即，其在任何时间不能包括两个工具，不论相同还是不同)，并且每个物料隔室11M可以特别地一次仅包括一种或一类物料(即，物料隔室仅包括相同的物料)(换言之，物料隔室在任何时间不能包括两种不同的物料)，其中可以存放在物料隔室中的物料的量取决于所述物料隔室的尺寸或体积，即，其用于存放所述物料的容量。运输系统(例如，自动机器)被配置成用于在隔室11M、11T和仓库13之间运输所述物料和/或工具，例如，从缓冲区系统的隔室或从仓库13拾取一些物料或工具，并且将所述物料或工具带回到仓库13或带回到缓冲区系统1的物料或工具隔室。缓冲区系统1的内容物的管理由SBMS 1C提供，该SBMS 1C可以是缓冲区系统的一部分并且被配置成用于规划利用例如来自仓库13的内容物对缓冲区系统的隔室的(重新)填充/清空动作，并且被配置成用于提供针对所述(重新)填充/清空动作的指令，使得在利用生产设备14开始任何新的生产周期之前达到缓冲区系统1的特定配置。
根据本发明的方法和SBMS 1C使得能够在适当的时间、通过考虑用于借助于所述生产设备生产所述产品的即将到来的订单、利用优化的物料量或优化的类型的工具，在缓冲区隔室11T、11M内(重新)填充物料和/或工具/在缓冲区隔室11T、11M之间交换物料和/或工具/从缓冲区隔室11T、11M清空物料和/或工具。有利地，所提出的方法和SBMS使得能够将为了满足用于借助于生产设备生产所述一个或若干个产品的生产订单而必须执行的物理动作(例如，(重新)填充物料、交换工具或物料、移除工具或物料、添加工具或物料)最小化，因此降低生产成本。
假设根据本发明的生产周期性地发生，其中在每个周期期间处理一定数量的订单。所述一定数量的订单由SBMS根据缓冲区系统1的隔室中的物料和工具的可用性自动确定。当缓冲区系统的一个或若干隔室的物料用完时或者当要求另一工具来制造产品时，通常必须中断生产以便重新填充/重新配置缓冲区系统。优选地，根据生产设备在执行生产订单时的当前和未来物料使用情况来重新填充缓冲区系统的物料隔室。特别地，缓冲区系统包括n个物料隔室，其可以分布在一个或若干个物料缓冲区，其中优选地，物料缓冲区全部相同，n个隔室容纳至多n种不同类型的物料，其中n通常小于生产可能需要的物料类型的数量，并且因此通常不足以覆盖可能在给定订单堆叠(stack)中出现的所有物料类型。优选地，缓冲区系统的任何物料隔室可以用于可以在生产设备处被处理的任何物料类型，但在一个物料隔室中，在任何给定时间将总是仅存在一种类型的物料。这有利地防止了在拾取正确物料方面的问题，因为隔室仅包括相同的物料。缓冲区系统(特别是所述缓冲区系统的每个工具缓冲区)在任何时间仅可以容纳由其所包括的工具隔室的数量限定的有限数量的工具。所述有限数量通常不足以覆盖所有可能的生产订单。特别地，假设给定的机器一次仅使用一个工具，并且因此工具缓冲区内的所有工具彼此不同。优选地，每个工具隔室可以容纳或包括恰好一个工具，并且缓冲区系统可以包括总共m个工具隔室，其可以分布在一个或若干个工具缓冲区。
根据本发明，并且为了避免昂贵的运输和物料处理设备，以及为了避免对缓冲区的访问冲突(例如，当必须同时提取和重新填充物料时可能发生的访问碰撞)，缓冲区系统1没有会使得在生产处理期间引起物料的重新填充或工具的交换的任何自动化处理：重新填充或交换动作仅在生产周期之间发生(即，在生产周期结束时，缓冲区系统被重新填充并且被重新配置用于下一生产周期)，或者在开始最先的生产周期之前发生，并且不根据生产设备的当前需要连续地发生，以便实现连续生产处理。例如，本发明不包括将允许物料隔室的连续重新填充和连续工具交换的任何自动化的运输和重新填充/工具更换装置。
现在将参照图2更详细地描述根据本发明的方法。根据本发明，缓冲区系统1的SBMS 1C可以使用MES 12来收集关于制造系统的生产设备14的信息以及来规划和控制在缓冲区系统1的隔室内或从缓冲区系统1的隔室对内容物(即，工具或物料)进行的填充、重新填充或移除，以便找到缓冲区系统1的最佳配置，该最佳配置使得生产设备14在每个生产周期期间能够以较低成本和以高效方式进行生产操作，同时保持对新生产订单的未知的未来流入的鲁棒性。产品的生产通常分解成使用不同生产设备的不同步骤。特别地，由SBMS接收到的每个生产订单是以下订单：其例如已经由MES或生产管理系统分解成不同生产步骤，并且使得SBMS可获得关于所述生产中涉及的每个生产设备和所述生产的每个步骤所需的物料和/或工具的信息。通常，MES可以经由所述生产订单针对每个生产步骤向SBMS 1C提供以下数据：在给定生产设备处需要的每种物料类型的物料量和/或在给定生产设备处所考虑的生产步骤所需的工具。替代地，SBMS可以被配置成用于接收产品的生产订单并且将所述生产订单分解成生产所述产品所要求的不同生产步骤，并且用于针对所述步骤中的每一个来确定由每个生产设备生产所述产品所要求的物料(量和类型)和/或工具。
特别地，根据本发明的方法考虑了与缓冲区管理有关的以下成本：
-填充成本和清空成本：这些是填充隔室和清空隔室的成本。填充成本和清空成本是处理成本的一部分。假设填充成本仅取决于要填充到隔室中的物料的类型和量，并且可以包括用于访问隔室的物料体积无关项(material volume independent term)。类似地，清空成本由SBMS根据必须从隔室中移除的物料类型及其量(即，要移除的物料的量)来计算，并且还可以包括用于访问隔室的物料体积无关项。清空成本在以下的情况下出现：使用存储在缓冲区隔室中的物料以进行生产，以及隔室必须被清空以腾出另一物料所需的空间。
-检索成本：这些是在仓库13处检索物料以将物料运输至缓冲区系统的隔室的成本。它们也被称为拣选成本并且是处理成本的一部分；
-物料移除成本：它们是将缓冲区系统的隔室的未使用物料放回仓库13中的成本。它们也是处理成本的一部分；
-工具交换成本：该成本与工具在缓冲区隔室中的移除或插入相关联。隔室中的工具更换通常是不可避免的，因为在设备操作期间不消耗工具，然而在某个时间点将存在要求在缓冲区系统中不存在的新工具的订单。为了将这样的新工具放置在隔室中，可能必须从所述隔室移除其他工具以释放存储空间。根据本发明，以与所述附加成本(即，从隔室清空物料的成本损失)相同的方式对待工具交换动作的成本损失，即，工具交换动作的成本损失是要求将被从隔室移除的工具的第一订单的优先级的函数；
-运输成本：它们是将物料或工具从仓库运输至缓冲区系统的隔室或相反地从隔室运输回到仓库的成本。对于本发明，从隔室运输回到仓库的成本仅起次要作用，因为它们被假设几乎不取决于所运输的物料的量。优选地，运输成本主要取决于所要求运输的次数而不是运输的物料的量。特别地，不同的物料可以来自不同的仓库，但是假设单次运输总是能够组合来自同一仓库的所有物料。还应当注意，没有考虑将物料从缓冲区的隔室运输至使用物料的机器的运输成本，因为假设这样的运输成本大致与缓冲区隔室的精确使用无关。
优选地，SBMS被配置成用于将成本与将必须被执行以(重新)配置缓冲区系统的每个动作相关联，并且被配置成用于确定使表示(重新)配置缓冲区系统所要求的每个动作的不同成本的总和的总成本最小化的(重新)配置(即，后续配置)。根据本发明，SBMS自动确定缓冲区系统的使总成本最小化的重新配置，该总成本是物料和/或工具运输、工具交换动作和物料隔室填充/清空的成本的总和，并且SBMS自动实现具有最低成本的(重新)配置，并且然后触发下一生产周期的执行。
图2示意性地示出了使得能够相对于通过生产订单接收到的生产要求来高效管理缓冲区系统1的一系列步骤201至207。
在步骤201处，SBMS例如从生产管理系统/MES接收(特别是自动地接收)生产订单。所述生产订单(在本文中也简称为“订单”)为SBMS提供关于生产产品所要求的物料和/或工具的所有必要信息，即，哪种类型和/或多少量的物料以及/或者哪种工具是哪个生产设备和哪个生产步骤所需的。优选地，SBMS还例如从生产管理系统或MES接收关于每个订单与其他订单相比的相对优先级的信息。所述信息可以通过列表提供，其中，根据订单的优先级从最高优先级到最低优先级对订单进行分类。优选地，SBMS遵循这样的原理，即先于较低优先级订单的要求来满足较高优先级订单的物料和工具要求。可选地，关于每个订单与其他订单相比的相对优先级的所述信息不是由SBMS接收，而是由SBMS确定。例如，每个订单与其他订单相比的所述相对优先级的确定可以基于根据SBMS接收到每个订单的时间和/或根据存储在所有或一些订单内的优先级水平的指示对订单的分类。优选地，SBMS通过应用以下两个标准来自动确定订单是否具有比另一订单高的优先级：
1.必须在包括较低优先级的指示的另一订单之前处理包括与所述另一订单相比的较高优先级的指示的订单，以及
2.当接收到表征为相同优先级的两个订单时，首先接收到的订单必须在随后接收到的订单之前被处理(“先到先服务”原则)。
特别地，SBMS连续地接收订单，然后这些订单可以被存储在SBMS的存储器中。替代地或附加地，在开始每个生产周期之前和/或每当先前发送的列表的经排序的订单的顺序例如由于其优先级必须被SBMS考虑在内的新到来的订单而已经改变时，SBMS可以从MES或生产管理系统接收对订单进行排序的所述列表。所接收到的订单(例如，所述列表的订单)形成订单堆叠。优选地，所述订单堆叠是“局部”订单堆叠，即，其由MES按照生产设备(例如，为每个生产设备)来确定，因此限定由生产设备使得能够进行用于生产产品的生产步骤所需的物料和/或工具。与产品对应的局部订单堆叠的“局部”订单实际上仅是要由某些生产设备利用某些相关联的缓冲区执行的完整生产订单的要素。根据本发明并且特别地，生产周期可以是针对其来限定局部订单堆叠的生产设备的生产周期(换言之，生产周期可以是“局部生产周期”)，其中由所述生产设备生产的产品然后是最终产品的一部分或者在另一生产设备处被进一步加工以获得最终产品。然后，表征所述最终产品的生产周期可以被称为“全局生产周期”以用于将该全局生产周期与涉及一个生产设备处的生产步骤的局部生产周期区分开。因此，本发明可以覆盖全局生产周期和/或局部生产周期，在每种情况下管理各自所涉及的缓冲区系统。
优选地，MES被配置成用于考虑到生产步骤执行时间以及/或者每个产品的规划的和/或实际的生产进度以及由SBMS确定的缓冲区重新配置的发生次数和持续时间来确定并且可能动态地更新订单的优先级，例如局部订单的优先级。特别地，MES被配置成用于估计产品和/或订单到达生产设备的时间。以这种方式，SBMS可以接收更新的订单堆叠或新订单，其中每个订单的优先级考虑所述生产进度。根据另一实施方式，生产是计时生产，其中生产的所有产品经过相同的生产设备，并且在给定生产设备处的不同产品的生产步骤花费通过计时确定的基本上相同的时间。
优选地，MES确定局部订单并且将它们传送至SBMS。这包括可以通过所述优先级水平来实现的时间定序。MES在该处理中可以考虑或可以不考虑缓冲区重新配置次数和缓冲区重新配置发生的时间点——这取决于缓冲区重新配置次数与通常的生产步骤执行次数相比是否可忽略。
在步骤202处，SBMS基于初始配置C'_i+1和订单堆叠来确定缓冲区系统的配置C_i+1和生产周期P_i+1。所述订单堆叠包括在启动步骤202时尚未完成的所有生产订单。所述订单堆叠包括例如在执行先前生产周期之后剩余的所有未完成的订单。因此，所述订单堆叠表示开始确定配置C_i+1时的当前订单堆叠。缓冲区系统可以在初始配置C'_i+1中是完全空的，或者不是完全空的。即使不是完全空的，SBMS也将首先通过将缓冲区系统视为在所述初始配置C'_i+1中完全是空的来确定截取的订单堆叠。换言之，为了确定截取的订单堆叠，即在确定将属于生产周期P_i+1的订单时，首先忽略所述初始配置C'_i+1内的剩余(物理)内容物。
为了确定所述配置C_i+1，SBMS处理所述订单堆叠中的每个订单，即从最高优先级订单到最低优先级订单来确定每个接收到的订单需要哪些内容物(特别是在工具和/或物料的类型和数量方面)，并且将隔室或缓冲区系统容量分配给所需的内容物，直到对于所述内容物达到隔室和/或缓冲区系统的预定义容量。预定义容量例如是隔室或缓冲区系统的全容量，其中，隔室的(相应地，缓冲区系统的)针对内容物的容量被限定为隔室内(相应地，缓冲区系统内)包括的所述内容物(例如，物料或工具)的数目或体积。特别地，缓冲区隔室的针对内容物的全容量被限定为所述内容物(例如，可能被包括在隔室中的物料或工具)的最大数目/体积，并且缓冲区系统的针对所述内容物的全容量被限定为包括所述内容物的所有隔室的全容量的总和(换言之，缓冲区系统的针对所述内容物的全容量是被配置成用于包括所述内容物的所有缓冲区系统隔室的可以被包括在被配置成用于包括所述内容物的每个隔室中的所述内容物(例如物料或工具)的最大数目/体积的总和)。特别地，只要已经由SBMS为一个工具预订所述隔室，就达到工具隔室的全容量。
在确定该配置C_i+1时，SBMS相继地为在订单堆叠中计算的一定数量的订单分配隔室容量。由于缓冲区系统的有限容量，通常不能满足订单堆叠中的所有订单，即SBMS不能为所述订单堆叠内的所有订单分配隔室容量。实际上，存在由缓冲区系统存放物料和/或工具的容量所限定的工具/物料的可用性的上限(物理限制)，这限制了可以在给定生产周期——特别是第一个生产周期——内处理的订单数量。因此，可以在生产周期内处理的订单的数量取决于缓冲区系统的容量，并且通常小于订单堆叠中的已知订单的数量。
因此，通过在订单堆叠内按照优先级顺序从上到下——即从所述最高优先级订单到所述最低优先级订单——来实现向由生产设备执行订单所使用的物料或工具的容量分配。当考虑到订单堆叠时，SBMS被配置成用于在所述订单堆叠内确定哪个订单具有最高优先级，并且然后分配用于满足该最高优先级订单的需求的隔室容量，并且然后通过从下一最高优先级订单到最低优先级订单遍历所述订单堆叠来进行至后续隔室容量分配。在由先前描述的列表限定订单堆叠的情况下，SBMS通过迭代地处理列表的订单，从最高排序的订单(即，具有最高优先级和/或较早到达的订单)开始并且然后处理每个较低排序的订单直到达到缓冲区系统或隔室容量的限制，来进行至容量的分配。然而，生产周期仅包括容量需求可以完全满足的订单。
因此，只要对一个或若干个隔室容量的分配(即对一些缓冲区系统容量的分配)满足了最高优先级的订单的所有物料和/或工具需求，SBMS就为在所述列表或订单堆叠的剩余订单中具有最高优先级的下一订单的所有物料和/或工具分配一个或若干个隔室容量，因此从最高优先级订单到最低优先级订单迭代地进行容量分配。
对于由SBMS处理的任何订单所需的物料和/或工具，SBMS自动确定缓冲区系统中是否已经存在其容量已被分配给所述物料的隔室，以及/或者所述订单中涉及的生产设备所需的工具的隔室容量是否已经被分配给所述生产设备。关于物料，如果不存在这样的隔室，则SBMS为所述物料分配还不存在容量分配的隔室的容量。如果存在这样的隔室，则SBMS确定所述隔室是否仍然具有用于所述物料的容量，并且如果所述隔室仍然具有用于所述物料的容量，则SBMS进一步将隔室容量分配给所述物料，直到达到所需物料量或直到达到预定义容量，例如达到隔室的全容量，并且如果所述隔室没有更多的容量用于所述物料(例如因为达到所述预定义容量)，则SBMS将其容量尚未被分配的另一隔室的容量分配给所述物料。
SBMS迭代地处理订单堆叠(例如所述列表)中的订单，即为根据每个处理的订单的要求的内容物分配隔室容量，并且确定其需求不能通过分配隔室容量被满足的第一订单，特别地，因为智能缓冲区系统的剩余容量低于订单所需的内容物的容量。实际上，由于缓冲区系统的有限容量，通常存在其对工具或物料的需求由于没有更多的隔室容量可用于实现针对所述工具或物料的隔室容量分配而不能被完全满足的订单。对于物料，该订单发生以下的第一订单处：该第一订单需要针对物料的隔室容量分配，然而通过处理订单已为所述物料预订的累积容量已经达到一个或若干个隔室的全容量或预定义容量，并且所有其他隔室已经至少部分地被分配给其他物料和/或工具。对于工具，该订单发生在以下的第一订单处：该第一订单需要新工具，而所有工具隔室已经被分配给其他工具。因此，SBMS确定哪个订单是其对工具或物料的需求第一次不能被满足的订单。订单堆叠中的已经被完全满足的最后订单(即，对于该最后订单，通过分配对应的隔室容量已经完全满足其内容物需求)被称为“n_i+1_LS”订单，并且仅直到n_i+1_LS订单的所有订单被包括在生产周期P_i+1中，并且形成所谓的截取的订单堆叠。
然而，针对物料的容量分配优选地超过n_i+1_LS继续进行。紧跟在n_i+1_LS之后的订单中的其要求不能被完全满足的第一物料接收最大可能的分配。这意味着对于所有随后的物料，不再存在空的隔室，但是仍然可能存在针对其他物料的部分分配的隔室，使得过程可以再对所有随后的物料继续进行，从而仅将要求满足到仍然可能的程度。在这样做时，优选地，SBMS不仅根据订单优先级而且在给定订单内根据在所处理的订单内对其存在最高需求的物料，迭代地将隔室或缓冲区系统容量分配给订单。例如，对于由SBMS处理的订单堆叠或列表中的每个订单，SBMS开始为在处理的订单中对其存在最高需要的物料分配隔室容量，并且然后从上到下即从最高物料需求到最低物料需求分配隔室容量继续进行。考虑到不同的物料类型从不能共同使用同一隔室，而多于一个隔室可以用于同一物料类型，所以由SBMS执行的容量规划特别地针对每种物料类型单独地实现。SBMS继续分配，直到不可以进行进一步的容量分配(例如，因为对于出现在订单中的至少一种物料，不再存在可以用于该至少一种物料的可用容量(可能存在具有针对其他物料的部分分配的隔室，虽然该隔室没有被完全分配，但是该隔室也不能用于所考虑的物料)，或者因为达到了每个隔室的容量限制)，或者SBMS也可以被配置成较早地中断，因为对遥远订单的规划由于到来的未规划的高优先级订单而相当不确定。如果仍然存在部分虚拟填充的隔室，则取决于由用户确定的配置设置，SBMS可以进一步根据接收到也需要这些物料的未规划订单的统计可能性来虚拟填充部分虚拟填充的隔室。
在确定截取的订单堆叠之后进一步分配隔室容量的原因(即，利用由将不完全被满足的订单所需的物料虚拟地填充隔室的原因)是双重的：
1)因为用于访问隔室的物料体积无关项对于当前生产周期的订单和下一生产周期的订单一起仅出现一次，因此可以降低物料的填充成本。使用该规则，物料的填充成本将永远不会更高。
2)其有利地开启了在执行当前周期期间(例如，在第一周期期间)服务新到来的高优先级订单的可能性，同时仅带来已填充的隔室将必须在所述当前周期结束时被清空的最小风险(这仅在隔室由于其而被填充的订单后来在优先级上被在生产周期的执行期间到来的新订单推后得远到使得该订单不再出现在下一个生产周期中的情况下才会发生)。
优选地，针对订单堆叠中的剩余订单(即，不是截取的订单堆叠的一部分的那些订单)的所有缓冲区系统容量分配被存储在SBMS中，并且在填充过程期间被使用。
关于工具，如果已经为订单所需的用于生产设备的工具分配了工具隔室容量，则SBMS不再为所述工具分配附加的隔室容量，否则，SBMS进行至为所述工具分配隔室容量。优选地，当进行至针对工具的容量分配时，SBMS考虑生产设备的当前使用工具状态，即，如果工具已经存在于生产设备上，则不需要在缓冲区系统中进一步为所述工具分配隔室容量。
有利地，先前描述的方法步骤确保仅部分分配的隔室是虚拟地容纳所有处理的订单对其的需求被完全满足的物料的隔室，并且还确保通过分配隔室容量根据每个处理的订单的优先级来服务每个处理的订单。此外，通过在任何订单内从存在最高需求的物料开始而提供的优点是，这将间接地使缓冲区中的不同物料的数目最小化，因为容量被更快地用尽。因此，缓冲区系统中的部分填充的隔室的数目将更小，并且缓冲区的使用被优化。因此，根据本发明的方法在以下方面特别高效：服从根据优先级处理订单的规则，使部分填充的隔室的数量最小化；以及然后在任何订单内，根据物料需求，因此优化缓冲区的使用。根据本发明的方法还有利于将存在高要求的物料包含在缓冲区系统中。
所述订单堆叠中的直到所包括的n_i+1_LS订单的订单限定了一组生产订单(截取的订单堆叠)，对于该组生产订单，可以保证所有需要的物料和工具可以由缓冲区系统提供，而不需要针对物料和/或工具的重新填充或交换操作。针对排序在n_i+1_LS订单之后的订单的先前描述的隔室容量分配限定了未包括在截取的订单堆叠中并且其要求仅部分被满足的订单集合。优选地，如果在订单堆叠中例外地仅存在非常少的已知订单，使得不需要截取订单堆叠，并且针对工具和/或物料的可用全缓冲区系统容量未被完全使用或不能被完全达到，则SBMS被配置成用于使用来自过去物料消耗和/或工具使用的统计，来根据所述统计分配剩余的缓冲区系统容量，从而基于所述统计自动地为尚未知的将到来的订单创建潜在的未来容量分配。
在步骤203处，SBMS使用针对截取的订单堆叠(即，直到所述n_i+1_LS订单)以及优选地针对其要求仅部分被满足的订单集合做出的容量分配作为以下操作的基础：根据所考虑的订单所需的内容物预订缓冲区系统的隔室的内容物/指定缓冲区系统的隔室的容量，因此确定用于生产周期P_i+1的缓冲区系统的配置C_i+1，并且如果需要，即如果缓冲区系统最初不是空的，则进一步记录隔室的填充和/或清空动作，使得缓冲区系统内容物使得生产设备能够执行生产周期P_i+1。就隔室指定而言，必须理解的是，缓冲区系统内的特定隔室或特定隔室(即，实际隔室)的容量被指定给订单，而容量分配不将任何具体隔室与订单相关联，并且仅用于计算截取的订单堆叠。
优选地，如果缓冲区系统在其初始配置中是完全空的，则SBMS在分配隔室容量的同时对其容量已经被分配的隔室进行指定，即步骤203和步骤202同时发生。另外，如果缓冲区系统在初始配置C'_i+1中不完全为空，则SBMS首先通过向每个订单分配隔室容量直到所述n_i+1_LS订单以及优选地为其要求仅部分被满足的订单集合分配隔室容量来确定所述截取的订单堆叠，并且然后确定缓冲区系统的哪个配置使关于内容物要求的内容物(重新)填充/清空动作最少化，并且相应地指定隔室。
为了使内容物(重新)填充/清空动作最少化，SBMS被配置成用于将针对生产周期P_i+1做出的容量分配与缓冲区系统的当前内容物相匹配，即与由缓冲区系统的配置C'_i+1限定的缓冲区系统的内容物相匹配。如先前说明的，配置C'_i+1可能对应于完全空的缓冲区系统，或者对应于包括因执行先前生产周期而引起的剩余物料和/或工具的缓冲区系统。因此，在配置C'_i+1中，缓冲区系统可以包括：
-仅自由物料隔室(即，完全空的隔室)，
-或不为空的至少一个物料隔室。
在后一种情况下，对于每种物料，可以存在一定数量的物理填充的隔室(包括零个)，但是存在至多一个部分填充的隔室，这是因为隔室将总是在另一个隔室被打开之前得到完全使用。
SBMS根据优先级从最高优先级订单到最低优先级订单来处理订单堆叠中的每个订单，并且对于每个订单，优选地从最高需求到最低需求来处理该订单的物料需求。因此，对于每个处理的订单，SBMS从存在最高需求的物料开始来进行隔室指定。SBMS在该一阶段采取三种类型的动作：
1)为下一生产周期的订单预订已经物理存在于某个隔室中的物料(来自先前生产周期的剩余物)；
2)将某个隔室的物理上未被占用且尚未指定的容量指定给下一生产周期的订单的物料需求；
3)标记进行清空的特定隔室，使得其容量变得可用，并且类型2)的动作随后可以被应用(标记不包括对清空的物理执行，此处仍然在考虑所有清空和重新填充动作的规划；但是在该阶段，被标记为进行清空的隔室被完全视为没有被指定的空隔室)。这可能在不存在其他方法来满足订单的物料需求的情况下是必要的，但是清空仅可以针对比当前考虑的订单具有更高优先级的任何订单均不需要的物料发生。
现在将指定和预订过程描述为迭代过程，其中在第一水平处按订单进行迭代，在第二水平处根据物料需求的大小进行迭代。在一个订单内关于物料的迭代中的步骤的一般开始情况如下：
对于每种物料，
·不存在或存在一些物理上完全填充的仍然完全未预订并且未指定给任何订单的隔室。
·存在至多一个物理上完全填充的具有部分预订的隔室(即，已经为一个或若干个订单预订该隔室的物料的一部分)。
·存在至多一个物理上部分填充的隔室，对于该隔室，可以不存在该隔室的内容物向订单的预订，或者存在该隔室的内容物向订单部分预订或完全预订，以及另外，可以不存在剩余容量向需要相同物料的订单的指定，或者存在剩余容量向需要相同物料的订单的部分或全部指定。
此外，将存在空的隔室，对于这些空隔室，它们的容量都没有被指定给下一生产周期的订单，或者它们的容量中的一些或全部被指定给下一生产周期的订单。
根据上述说明，在当前阶段，被标记为进行清空的其容量被部分或完全指定给另一物料的隔室被视为其容量被部分或完全指定的空容器。
例如，在迭代过程的最开始，将仅存在完全未指定的隔室(即，其整个容量未被指定)并且没有物料的预订，并且隔室可以在物理上完全或部分被填充或清空。
由SBMS执行的迭代过程的优选示例在图3中示出并且在下面说明。为了简化说明，以预定义容量是隔室的全容量的情况为例。当然，技术人员可以考虑其中预定义容量不同于全容量的情况。
在步骤301处，SBMS开始迭代指定和预订过程。
在步骤302处，SBMS根据优先级考虑下一订单，并且对于所考虑的订单进行以下步骤：
在步骤303处，对于需求高于或等于一个隔室的全容量的所有物料，在(充分)需要和可能的范围内，SBMS充分预订具有该物料且没有被预定的所有物理上满的隔室的内容物(即，物料)，然后所述物理上满的隔室中的每一个被排除在进一步考虑之外(即，排除在迭代过程的进一步容量指定和/或物料预订之外)。
在步骤304处，对于剩余需求高于或等于一个隔室的全容量的所有物料，如果存在具有该物料且被部分预订的物理上满的隔室，则SBMS预订这样的隔室(隔室内容物因此被完全预订；完全预订隔室意味着预订物理上填充隔室的物料直到全部物料被预订并且因此达到全容量)。
在步骤305处，对于剩余需求高于或等于一个隔室的全容量的所有物料，如果存在具有该物料的物理上被部分填充的隔室，则SBMS在最大可能程度上(即，直到全容量都被指定)来预订/指定这样的隔室的容量。
在步骤306处，对于剩余需求高于或等于一个隔室的全容量的所有物料，如果存在具有针对该物料的部分指定的物理上空的隔室，则SBMS指定这样的隔室的剩余容量。
然后，在步骤307处，SBMS考虑所述订单内具有最高剩余需求的物料，并且在步骤308处确定所考虑物料的剩余物料需求是否等于或超过一个隔室的全容量。
在步骤309处，如果剩余物料需求等于或超过一个隔室的全容量，则SBMS确定是否存在未被指定的物理上空的隔室。
如果存在未被指定的物理上空的隔室，则在步骤310处，SMBS根据需要指定隔室的容量，并且继续步骤308；如果不存在未被指定的物理上空的隔室，则SBMS进行至步骤311，其中SMBS确定所考虑的订单是否是截取的订单堆叠的一部分。
如果所考虑的订单是截取的订单堆叠的一部分，则在步骤312处，SBMS确定是否存在具有该优先级订单或更高优先级订单不需要的物料的部分物理填充的隔室。如果存在这样的隔室，则SBMS继续步骤313，其中SBMS标记该部分物理填充的隔室以进行清空，并且继续步骤310。如果不存在这样的隔室，则在步骤314处，SBMS选择具有该优先级的订单或更高优先级的订单不需要的物料的物理上满的隔室(必定存在这样的物理上满的隔室)，并且继续步骤313。
如果在步骤313中存在对于所述部分物理填充或物理上满的隔室的选择，则SBMS优选地计算清空隔室的成本，以解决该不确定性并且判定什么是最好的(即，最低成本)选择，其中清空隔室的成本是物料(例如，针对必须从隔室中移除的物料的类型)及物料量(即，必须移除的物料的量)的函数。可选地，SBMS自动计算清空隔室的附加成本，其中所述附加成本是其所需物料将从隔室被移除的订单的优先级的函数。优先级越高，附加成本越高。对此的理由在于，优先级较高的订单将首先被处理，并且因此取出已经预订的物料的负面影响将更早地被感觉到。换言之，所述附加成本是成本损失，因为将要从隔室中被移除以满足新订单的所述内容物被预订用于已经被规划的订单。如果由SBMS基于接收到未规划订单的统计概率来创建隔室容量指定，则与移除接收到的订单所要求的物料相比，没有附加的损失或损失较小。
在步骤311处，如果所考虑的订单不是截取的订单堆叠的一部分(即，是比所述订单堆叠的已经通过分配隔室容量而被完全满足的最后一个订单具有更低的优先级的订单)，则SBMS进行至步骤315，其中，SBMS停止针对该订单考虑该物料，并且继续步骤307。
因此，图3中描述的过程提出优选地在当前规划的生产周期期间对未包括在截取的订单堆叠中的订单不使用清空动作。原因是，清空隔室通常相对昂贵，特别是当考虑到物料必须被运输回到仓库时。在执行当前生产周期之后，隔室容量的大部分将已经被腾出，非常可能使得使用昂贵的清空动作是多余的。此外，在执行当前规划的生产周期期间情况可能改变，因为可能到来新订单，该新订单由于其较高优先级而抑制现有订单，从而可能致使为这些受抑制的订单采取的清空动作成为无用的。
在步骤308处，如果对所考虑的物料(即，具有最高剩余需求的物料，参见步骤307)的剩余物料需求不等于或不超过一个隔室的全容量，则SBMS相继地进行至以下步骤：
在步骤316处，在必要的范围内，SBMS用尽物理上满的但仅被部分预订的隔室的未被预订的物料，如果存在任何这样的隔室的话；
然后，如果有必要，则SBMS执行步骤317，其中如果存在任何物理上满的但完全未被预订的隔室，则SBMS利用这样的隔室来满足剩余要求；
然后，如果有必要，SBMS执行步骤318，其中，SBMS在可能的范围内利用物理上被部分填充的隔室(如果存在的话)来满足剩余需求(进行至预订和容量指定)；
然后，如果有必要，SBMS执行步骤319，其中，SBMS利用物理上空的但被部分指定的隔室(如果存在的话)来满足剩余需求；以及
然后，如果仍然有必要，执行步骤320，其中，利用物理上空的但是完全未被指定的隔室(如果存在的话)来满足剩余需求。
必须注意，在上述剩余物料需求小于一个隔室的全容量的情况下，当任何物理上部分填充的隔室(如果存在的话)已经被完全指定/预订时，对物理上空的隔室的容量的部分指定首次发生。因此，在这发生之后，对于该订单和任何随后的订单，实际上已经不将任何可能存在的以该物料在物理上部分填充的隔室置于考虑中。
在步骤320之后，SBMS进行至步骤321，其中，SBMS确定是否物料需求被满足。如果物料需求尚未被满足，则SBMS继续步骤311。如果物料需求已经被满足，则SBMS在步骤322处确定对于该订单是否存在任何更多的物料需求。如果存在任何更多的物料需求，则SBMS继续步骤307。如果不存在任何更多的物料要求，则SBMS进行至步骤323，其中，SBMS确定是否存在任何另外未处理的订单。
如果存在任何另外未处理的订单，则继续步骤302。
如果不存在任何另外未处理的订单，则SBMS可选地进行至被称为“最终整合步骤”的步骤324，其中，如果对于同一物料存在未被预订的物理上部分填充的隔室和物理上满的被部分预订的隔室，则SBMS尽可能地将对满的隔室中的物料预订转移到部分填充的隔室，并且然后，SBMS在步骤325处结束迭代指定和预订过程。
在描述对于剩余需求小于一个隔室的全容量的情况的迭代处理的步骤316至320中，部分物理填充的隔室的使用可以仅在已经完全利用具有或不具有预订的任何可能存在的物理上满的隔室之后发生。这保证了在随后订单要求清空容纳该物料的隔室以满足对其他物料的需求的情况下清空成本的最小化。另一方面，在已经处理所有已知订单之后未发生这样的清空动作的情况下，配置最终整合步骤(参见上述步骤324)。这避免了不利地出现多个物理上部分填充的隔室。通过对所有可能情形的更详细的考虑，可以显示出这是最有成本效益的策略，除了在极少情况下少量错失最佳成本。
先前描述的用于填充/重新填充/清空缓冲区系统的隔室中的物料的方法有利地使得能够尽可能地使处理成本——特别是填充和清空成本——以及运输成本最小化，从而使用于管理缓冲区系统的成本最小化。根据本发明，可以使在必须根据其优先级来服务订单的约束下的缓冲区管理成本最优化。
先前描述的步骤使得SBMS能够确定所述缓冲区系统的为使成本最小化而关于物料的填充和/或重新填充和/或清空动作，并且因此确定缓冲区系统关于物料要求的最佳配置C_i+1。类似地，SBMS还自动确定将必须关于工具执行的动作，以使得能够执行生产周期P_i+1。针对工具的过程本质上是针对物料的过程的简化版本。对于工具，SBMS根据订单优先级一个订单一个订单地进行，并且确定生产设备执行生产订单所需的工具是否已经物理地存在于缓冲区系统的隔室中。如果生产设备执行生产订单所需的工具未物理地存在于缓冲区系统的隔室中，则SBMS自动地向所述工具指定工具隔室的容量，并且记录针对相关隔室的填充动作；如果生产设备执行生产订单所需的工具已经物理地存在于缓冲区系统的隔室中，则不需要进一步的动作，并且SBMS进行至下一个工具要求。
在某个时间，缓冲区系统可以使其所有的工具隔室被完全指定，从而防止针对处理的订单的进行的任何进一步的指定和/或填充动作需要新工具，除非已经物理地存在于缓冲区系统内的或由生产设备容纳的工具被移除。在这种情况下，如果可以通过仅移除与当前处理的订单相比具有较低优先级的订单所需的工具来进行进一步的指定，则SBMS被配置成用于记录清空动作。SBMS被配置成用于总是移除与最低优先级的订单对应的工具。用于移除工具的该过程继续进行，直到SBMS不能满足当前处理的订单的工具要求，因为例如所有工具隔室已经被预订用于优先级比当前处理的订单更高的订单所需的工具。在这种情况下，SBMS停止为工具分配隔室。
在步骤204处，SBMS自动向运输系统和/或操作者提供指令，其中所述指令被配置成用于控制关于已经被指定给处理的订单的隔室容量的内容物填充/清空动作。特别地，SMBS被配置成用于根据针对生产循环P_i+1做出的隔室指定自动引导运输系统和/或操作者物理地填充和/或清空缓冲区系统的隔室。例如，SBMS为缓冲区系统的每个隔室自动地创建关于必须放置在所述隔室中的每一个中的物料量或工具的指令，所述指令优选地被发送至运输系统以由运输系统或由操作者自动地执行。一旦隔室被填充了一个或若干个订单所需的物料或工具，则所述物理物料或工具被预订用于所述订单，即，用于与订单对应的生产设备处的生产步骤。
在步骤205处，在为了实现由SBMS确定的配置C_i+1而利用由所提供的指令限定的物料或工具填充/清空每个隔室之后，SBMS触发——优选地自动触发——第一生产周期P_i+1的开始，其中，生产设备使用缓冲区系统的所述物料和/或工具来生产截取的订单堆叠中的订单所需的产品。SBMS根据在步骤203和204中做出的预订来使用缓冲区系统中的物料。
优选地，SBMS在生产周期P_i+1的执行期间接收到的新生产订单由SBMS如下进行处理：
-将优先级比截取的订单堆叠中的订单的优先级低的新生产订单存储在存储器中并且添加到剩余的订单堆叠中(即，添加到从居于当前截取的订单堆叠的最后订单之后的订单开始并且不是当前截取的订单堆叠的一部分的一组先前接收到的订单)。因此，隔室容量向所述新生产订单的任何分配必须被推迟，直到当前生产周期结束并且确定用于下一生产周期的缓冲区系统的配置。
-由SBMS处理与当前截取的订单堆叠中的现有订单K的优先级相比具有更高优先级的新生产订单，其中，SBMS在执行现有订单K之前触发所述新生产订单的执行(即，在生产现有订单K所需的产品之前触发所述新生产订单所需的产品的生产)，这样做的条件是每个新生产订单要求可以利用缓冲区系统的当前配置(即，存储在缓冲区系统中的当前物料量和当前工具)来完全满足；否则，将所述新生产订单的处理推迟，直到当前生产周期的执行结束并且确定用于下一生产周期的缓冲区系统的配置。当前在任何生产设备处执行的订单受到保护，即，它们的物料预订不被改变。因此，与新生产订单相比具有较低优先级的尚未执行订单的预订被改变，以首先满足具有较高优先级的任何新到来订单。对包括在截取的订单栈内的订单的物料和/或工具预订的任何移除会从截取的订单栈中撤销所述订单并且将所述订单放在剩余订单集合内。因此，在新到来的生产订单与截取的订单堆叠中的订单K相比具有更高的优先级并且需要数量Q的物料A的情况下，SBMS特别地被配置成用于移除优先级最低且需要所述物料A的订单对于所述物料A的预订(并且如果存在相同最低优先级的若干个订单之间的选择，则SBMS选择最迟到来的订单)，并且然后在截取的订单堆叠中向上进行(即，从最低优先级到最高优先级来处理订单)，以移除每个后续订单对于所述物料A的预订，直到达到数量Q或达到订单K。如果当到达订单K时未达到数量Q，则将对所述新到来的生产订单的处理推迟，直到当前生产周期的执行结束并且确定用于下一生产周期的缓冲区系统的配置。可选地，SBMS可以应用其他规则以用于管理优先级比截取的订单堆叠中的订单高的新到来的生产订单，例如，在较低优先级订单中选择其预订与新到来的生产订单的物料需求最匹配的订单，并且在该第一匹配之后以相同的方式继续进行以满足剩余需求。
在步骤206处，SBMS记录生产设备在生产周期P_i+1的执行期间对缓冲区系统的物料的使用情况，使得在所述生产周期P_i+1结束时缓冲区系统内容物是已知的，因此生产周期P_i+1结束时的缓冲区系统的配置限定了用于下一生产周期的新初始配置C'_i+2。与所述物料的使用情况(物料类型、量和隔室)对应的数据优选地在生产周期期间实时更新，使得SBMS不仅在结束时而且在每个生产周期期间的任何时刻都知道缓冲区系统的内容物。
在步骤207处，SBMS在生产周期P_i+1的执行结束之后自动更新订单堆叠。优选地，SBMS可以向MES或生产管理系统传送所执行订单的列表。优选地，在每个生产周期的执行结束之后和/或在开始生产周期之前，SBMS取消任何剩余的内容物预订和/或隔室指定。如果需要，SBMS可以自动开始新的生产周期，因此返回到步骤202并且然后使用在生产周期P_i+1的执行结束时获得的新的初始配置C'_i+2作为缓冲区系统的初始配置并且使用更新的订单堆叠，重复步骤203至207。根据本发明，方法步骤循环重复(参见图2)，以在开始每个新的生产周期之前确定缓冲区系统的最佳配置。
优选地，SBMS包括时限(例如以天来计，如10天)，该时限防止SBMS处理这样的订单，所述订单要求对针对以下日期规划的制造操作所需的内容物的隔室容量指定，所述日期落在当从SBMS接收到订单的日期起进行计数时的所述时限之后。有利地，这避免了长期规划，长期规划可能包括由于到来的未规划的较高优先级订单而引起的高不确定性。
优选地，根据本发明的MES特别负责自主组织内容物的运输以填充或清空缓冲区隔室。MES系统12还可以具有以下功能以改进制造工厂的质量和处理性能：资源分配和状态、配送生产订单、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、劳务管理、处理管理和产品跟踪。特别地，MES系统和SBMS协作以规划每个内容物的运输，例如对必须被递送至智能缓冲区的隔室的物料和/或工具的运输。
特别地，SBMS可以为MES对物料和/或工具运输进行的组织提供以下信息：
-物料/工具的数量或数目或体积，例如针对每种类型的物料和/或工具所限定的数量或数目或体积；以及/或者
-原产仓库(warehouse of origin)；以及/或者
-缓冲区系统内的目的地和/或隔室位置，在该处所述数量/数目/体积的物料和/或工具必须被卸下。
优选地，可以包括在MES或单独实体中的运输管理系统然后被配置成用于例如通过选择适当的运输手段和/或组合来自同一仓库的不同物料/工具等来管理每个内容物的运输的执行。出于该目的，其可以使用由SBMS提供的信息以用于组织运输。优选地，MES系统跟踪每个运输订单和命令的完成，以及/或者根据由SBMS确定的每个缓冲区系统的配置来控制每个缓冲区的隔室的物理填充或清空动作。
最后，本发明与现有技术相比具有若干个优点：
-SBMS使得能够减少缓冲区补给操作的工作量，并且因此减少缓冲区管理的成本，其中，所述工作量既是关于到智能缓冲区的必要物料或工具运输的工足量，也是关于对智能缓冲区本身的填充/清空操作的工作量；
-SBMS提供了防备在生产期间出现物料短缺的安全措施；
-SBMS使得能够减少人力规划和监视工作量；
-SBMS能够通过自动地考虑不同的参数来自动地确定缓冲区系统的使成本最小化的配置，所述不同的参数例如：
-订单优先级，其可能通过到达时间来细化
-物料运输、填充和清空的成本参数，后者可能依赖于物料类型和量；
-将必须被执行的工具交换动作(运输和工具处理)的成本参数；
-根据本发明的SBMS能够基于接收需要所述物料的未规划订单的统计概率来指定隔室容量，特别是被部分指定和/或填充有物料的隔室的容量，因此能够处理预测的缓冲区内容物要求；
-所有方法步骤优选地是自动化的。

Claims (15)

1.一种用于管理缓冲区系统(1)的方法，其中，所述缓冲区系统(1)包括用于存放由生产设备(14)在生产周期的执行期间生产一个或若干个产品所需的内容物的隔室(11)，其中，所述生产周期由订单集合来限定，所述生产设备(14)对所述订单集合的执行引起所述一个或若干个产品的生产，所述方法包括：
a)借助于智能缓冲区管理系统(1C)即“SBMS”、根据所述缓冲区系统的初始配置C'_i+1和订单堆叠来确定(202)生产周期P_i+1和所述缓冲区系统的使得能够执行所述生产周期P_i+1的配置C_i+1，其中，所述确定由所述SBMS通过利用所述订单堆叠中的订单所要求的内容物对所述缓冲区系统的隔室执行虚拟填充来获得；
b)向填充和/或清空所述缓冲区系统的隔室的运输系统和/或操作者提供(204)控制内容物填充/清空动作的指令，以实现所述缓冲区系统的所述配置C_i+1；
c)触发(205)所述生产设备对所述生产周期P_i+1的执行，并且同时记录缓冲区系统内容物的使用情况；
d)在所述生产周期P_i+1的执行结束之后、通过从所述订单堆叠中移除在所述生产周期P_i+1的执行期间已被完全执行的所有订单来更新(207)所述订单堆叠，以及如果需要，通过使用所述缓冲区系统在所述生产周期P_i+1的执行结束时的配置作为所述缓冲区系统的初始配置并且使用所更新的订单堆叠来重复步骤a至d以自动开始新的生产周期。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述SBMS被配置成用于计算清空隔室的成本并且确定哪个配置使所述隔室清空成本最小化，所述隔室清空成本是所述隔室的内容物的函数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤a)中，当为处理的订单所要求的内容物分配或指定隔室容量时，由所述SBMS(1C)从最高优先级订单到最低优先级订单来处理所述订单堆叠中的订单。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，如果两个订单在所述订单堆叠内具有相同优先级，则首先由所述SBMS(1C)接收到的订单首先由所述SBMS(1C)来处理。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，步骤a)内的所述确定包括：
-第一步骤，其中，即使所述缓冲区系统根据所述初始配置C'_i+1包括内容物，也认为所述缓冲区系统是空的，以确定所述生产周期P_i+1，其中，所述SBMS通过处理每个订单来迭代地向所述订单堆叠中的订单所要求的内容物分配所述缓冲区系统的隔室的容量，直到达到所述缓冲区系统和/或所述隔室的容量限制，但是还未为已被分配容量的内容物指定隔室本身，其中，通过容量分配被完全满足的所有订单形成被称为“截取的订单堆叠”的订单集合，其中，所述截取的订单堆叠中的已经通过分配所述缓冲区系统的隔室容量被完全满足的最后的订单被称为n_i+1_LS订单，然后，所述SBMS包括所述截取的订单堆叠中的所有订单，并且在所述生产周期P_i+1中仅包括所述截取的订单堆叠中的所有订单；
-第二步骤，其中，所述SBMS根据所述缓冲区系统的所述初始配置C'_i+1自动确定所述配置C_i+1，所述配置C_i+1使关于由所述生产周期P_i+1限定的内容物要求进行的内容物(重新)填充/清空动作的成本最小化，并且其中，所述SBMS为已被分配容量的内容物指定(203)隔室。
6.根据权利要求5的方法，其中，所述SBMS被配置成用于将针对所述生产周期P_i+1中做出的容量分配与由所述缓冲区系统的配置C'_i+1限定的所述缓冲区系统的内容物进行匹配，以使内容物(重新)填充/清空动作的成本最小化。
7.根据权利要求5或6的方法，其中，订单所要求的内容物包括工具，并且其中，所述SBMS在进行至对工具的容量分配时考虑使用工具状态。
8.根据权利要求5至7中的一项所述的方法，其中，所述SBMS被配置成用于执行以下动作中的至少之一：
-预订隔室中已经物理地存在的内容物；
-指定隔室的物理上未被占用且尚未被指定的容量；
-标记进行清空的隔室，使得该隔室的容量变得能够使用并且所述指定动作能够进行。
9.根据权利要求5至8中的一项所述的方法，其中，订单所要求的内容物包括物料，并且在每个处理的订单内，所述SBMS根据在所述处理的订单内存在最高需求的物料迭代地分配容量，然后从最高物料需求到最低物料要求自上而下地进行。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述SBMS被配置成用于还为超过所述n_i+1_LS订单的订单的物料分配容量。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述第二步骤包括：
-步骤301：开始迭代指定和预订过程；
-步骤302：根据优先级考虑下一订单，并且对于需求高于或等于一个隔室的全容量的所有物料，相继执行以下步骤：
○步骤303：在需要和可能的范围内，充分预订具有这样的物料且没有被预订的所有物理上满的隔室的内容物；
○步骤304：预订具有这样的物料且被部分预订的物理上满的隔室，如果存在这样的隔室的话；
○步骤305：尽最大可能地指定具有这样的物料且物理上部分填充的隔室的容量，如果存在这样的隔室的话；
○步骤306：指定具有针对这样的物料的部分指定的物理上空的隔室的剩余容量，如果存在这样的隔室的话；
○步骤307：考虑所述订单内具有最高剩余需求的物料；以及
○步骤308：确定(308)所考虑的物料的剩余物料需求是否等于或超过一个隔室的全容量；以及
■如果所考虑的物料的剩余物料需求等于或超过一个隔室的全容量，则进行至步骤309：确定是否存在未被指定的物理上空的隔室；
●如果存在未被指定的物理上空的隔室，则进行至步骤310：在必要时指定该隔室的容量，并且返回到步骤308；否则，
●如果不存在未被指定的物理上空的隔室，则进行至步骤311：确定所考虑的订单是否是所述截取的订单堆叠的一部分；
○如果所考虑的订单是所述截取的订单堆叠的一部分，则进行步骤312：如果所考虑的订单是所述截取的订单堆叠的一部分，则确定是否存在具有该优先级订单或更高优先级订单所不需要的物料的部分物理填充的隔室；
●如果存在具有该优先级订单或更高优先级订单所不需要的物料的部分物理填充的隔室，则进行至步骤313：标记进行清空的所述部分物理填充的隔室，并且返回到步骤310；
●如果不存在具有该优先级订单或更高优先级订单所不需要的物料的部分物理填充的隔室，则进行至步骤314：选择具有该优先级订单或更高优先级订单所不需要的物料的物理上满的隔室，并且继续步骤313；
○如果所考虑的订单不是所述截取的订单堆叠的一部分，则进行至步骤315：停止针对该订单考虑该物料，并且继续步骤307；
■如果所考虑的物料的剩余物料需求不等于或超过一个隔室的全容量，则相继进行至以下步骤：
●步骤316：在必要的范围内，用尽物理上满的但仅被部分预订的隔室的未被预订的物料，如果存在任何这样的隔室的话；
●步骤317：如果有必要，则利用物理上满的但完全未被预订的隔室来满足剩余需求，如果存在任何这样的隔室的话；
●步骤318：如果有必要，则在可能的范围内利用物理上部分填充的隔室来满足剩余需求，如果存在这样的隔室的话；
●步骤319：如果有必要，则利用物理上空的但被部分指定的隔室来满足剩余需求，如果存在这样的隔室的话；以及
●步骤320：如果仍然有必要，则利用物理上空的但完全未被指定的隔室来满足剩余需求，如果存在这样的隔室的话；
●步骤321：确定物料需求是否被满足；
○如果物料需求未被满足，则继续步骤311；
○如果物料需求被满足，则进行至步骤322：确定对于该订单是否存在任何更多的物料需求；
■如果存在任何更多的物料需求，则继续步骤307；
■如果不存在任何更多的物料需求，则进行至步骤323：确定是否存在任何另外的未处理订单；
●如果存在任何另外的未处理订单，则继续步骤302；
●如果不存在任何另外的未处理订单，则进行至步骤325：结束所述迭代指定和预订过程。
12.根据权利要求11所述的方法，包括步骤323与步骤325之间的步骤324，所述步骤324包括：确定对于同一物料是否存在未被预订的物理上部分填充的隔室和物理上满的被部分预订的隔室；并且如果存在未被预订的物理上部分填充的隔室和物理上满的被部分预订的隔室，则尽可能将对满的隔室中的物料的预订转移到被部分填充的隔室。
13.根据权利要求1至11所述的方法，其中，所述订单堆叠包括：由所述SBMS(1C)接收到的并且尚未完成的任何生产订单；以及，如果存在的话，在先前生产周期的执行期间接收到的并且在所述先前生产周期期间尚未完成的生产订单和/或在所述先前生产周期期间未完成的所述先前生产周期的订单。
14.一种用于管理缓冲区系统(1)的智能缓冲区管理系统(1C)，所述智能缓冲区管理系统(1C)包括：
-处理单元；
-存储器；
-到网络的连接；
其特征在于，所述智能缓冲区管理系统(1C)被配置成用于实现根据权利要求1至13所述的方法。
15.一种缓冲区系统(1)，包括用于存放由生产设备(14)在生产周期的执行期间生产一个或若干个产品所需的内容物的隔室(11)，所述缓冲区系统(1)包括根据权利要求14所述的智能缓冲区管理系统(1C)。
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