CN112288220A - 一种基于模型的制造执行管理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及企业管理领域，公开了一种基于模型的制造执行管理系统及方法，本发明通过对制造执行过程进行精准的定义和描述，构建产品制造模型和制造过程需求资源的模型，并通过模型构建产品的制造模型库和资源模型库，通过制造模型库、资源模型库、订单、物料、在制造品信息进行综合排程运算，生成计划任务单，现场依据计划任务单开展物料配送、设备配送，提供保障用工，作业工艺文件的电子推送，并依托资源开展现场工序作业。在作业过程中提供管理方法，对产品、人、设备、物料、工位的状态和异常状态进行监控，在工序作业完工后进行信息变更和记录，并释放资源。并基于制造过程中的所有数据，构建多层级多维度可视化态势，用于辅助制造过程优化。
Description
技术领域
本发明涉及企业管理领域，具体涉及一种基于模型的制造执行管理系统及方法。
背景技术
在制造业从传统制造向智能制造发展的背景下，利用先进的智能制造技术，追求高质量、高效率、低成本是制造企业的长远目标。而先进的管理系统及方法是企业发展过程中的助推器。通过引进或创造先进的管理系统及方法，提高企业的自动化能力，加快企业信息化，数字化的步伐，提高企业在制造领域的市场竞争力，抢占市场中有利地位，是制造企业在发展过程中的重要方向。
在目前的制造领域，尤其是车间制造，现在的先进管理系统与方法主要还是以基于流水线或者能力稳定的单元式生产方式为主，这种方式的典型特征是适用于规模化产品制造，并且生产线制造能力比较稳定，包括人员稳定，工位制造能力稳定，设备稳定等。然后通过以串行工序、物料作为纽带，拉动整个生产环节，比如精益生产方式。但在某型多品种、小批量的制造企业，由于面临着工艺路径不确定，人员不确定，工位能力需动态运算，位置不确定的情况，很难采用现有的管理系统及方法提高车间的策划与柔性制造能力，以批量化的生产来满足定制化要求。尽管企业通过引入企业资源计划ERP(Enterprise ResourcePlanning)，计算机辅助工艺规划CAPP(Computer Aided Process Planning)等加强企业订单、成本和工艺开发的管理，并投资大量的自动化设备提高生产的产出与自动化能力，但是在自动化与企业经营层之间的车间执行方面，由于工艺路径不确定，人员不稳定，工位能力需动态构建，位置不确定多种原因，还有很多的技术难题有待解决，比如如何动态建模，动态计算工艺路径，动态生成工位能力，资源动态调度等，业界也没有可直接借鉴或者使用的适宜的制造执行管理系统及方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种基于模型的制造执行管理系统及方法，在工艺路径不确定，人员不确定，工位能力需动态构建、工位不确定的情况下，通过管理系统和方法的应用，提高企业的生产精细化组织策划能力、过程跟踪能力、可视化能力，提升生产效率和质量管控水平，从而提高企业的核心竞争力，并推动企业全面数字化，向智能制造方式迈进。
本发明采用的技术方案如下：一种基于模型的制造执行管理系统，包括：模型定义模块、模型开发模块、模型管理模块、综合排程模块、生产执行模块、过程管理模块和综合可视化模块；
所述模型定义模块用于制定资源模型和资源模型的特征定义，以及制定产品制造模型及其特征定义；
所述模型开发模块依据制定的资源模型以及资源模型的特征定义构建模型库；
所述模型管理模块用于管理模型及模型库的变更流程，进行模型及模型库的不同版本的存储；
所述综合排程模块依据制定得到的模型，采用适宜的模型版本，依据订单和模型库，基于工序能力需求，动态构建工序制造能力，并动态规划工艺路径，进行多项目、多资源与多工艺路径的综合运算，并对运算结果进行仿真运算，发布基于工序的任务单；
所述生产执行模块用于根据综合排程模块生成的任务单，执行现场作业任务，并推送电子工艺文件到作业现场；
所述过程管理模块用于对生产过程中涉及的产品、资源、环境运行状态进行管理与跟踪，并监控执行过程的执行进展，发现执行过程中的异常，并提供干预处置；
所述综合可视化模块，其用于对于生产制造过程中采集的数据，从多个层面和多个维度提供可视化的分析结果展示，并提供制造过程的信息预测，以优化制造过程管理。
进一步的，所述资源模型包括：人员模型、设备模型、物料模型、工艺文件模型、工位模型。
进一步的，所述人员模型按照人员对项目的熟练程度进行分类，并采用特征描述其能力以及能够承担的项目及工序；
所述设备模型按照设备的性能指标进行分类，并采用特征描述其具体指标；
所述物料模型按照物料的类别进行分类，并采用特征描述其物料信息；
所述工艺文件模型按照工艺文件所属项目分类，并采用特征描述其适用工序及文件信息；
所述工位模型按照工位承担的工序能力类型进行分类，并采用特征描述工位的具体信息；
所述产品制造模型用于描述产品的制造过程工序分解的颗粒度、工序定义、工序的逻辑、组织方式以及工序的资源需求。
进一步的，所述工序的资源需求包括人力、物料、设备、工位以及工艺文件需求。
进一步的，所述模型库包括：产品制造模型库、人员模型库、设备模型库、工位模型库和工艺文件模型库。
进一步的，所述任务单包括：工序任务单、设备配送单、物料配送单、保障用工单和工艺文件需求单。
进一步的，所述执行过程中的异常包括：资源损坏、时间延误和生产返工。
本发明还提供一种基于模型的制造执行管理方法，包括：
步骤1：根据产品制造过程中的共性资源需求，构建资源模型及其特征定义；
步骤2：依据制造过程工序分解的颗粒度、工序定义、工序的逻辑、组织方式以及工序的资源需求，构建产品制造模型及其特征定义；
步骤3：根据产品制造模型和资源模型各自的特征定义，构建产品制造过程所需的资源模型库；
步骤4：导入项目的订单，并根据订单要求时间、产品制造模型、资源模型和模型库，进行系统综合排程运算，生成可执行的计划任务；
步骤5：依据计划任务，执行现场工序作业、设备配送和物料配送，并提供保障用工和推送电子工艺文件到作业现场指定工位，现场依据提供的资源开展工序作业；
步骤6：在工序作业过程中，对产品、人员、工位、设备、物料、环境进行管控和状态记录，并在发现作业异常后进行处置；
步骤7：工序作业完成后，变更工序、人员、工位、设备、物料状态并记录资源变更信息，释放资源；
步骤8：对步骤3的系统综合排程运算、步骤4的任务执行以及步骤5的任务执行过程管控进行数据统计分析，并提供可视化展示与预测管理。
进一步的，所述资源模型库包括：产品制造模型库、人力资源库、设备资源库、物料资源库、工位资源库和工艺文件资源库。
进一步的，所述可执行的计划任务包括：工序任务、设备配送任务、物料配送任务、保障用工任务和工艺文件需求任务。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明通过对制造过程的工序分解、组织和工序资源需求的精准描述，结合综合排程算法，达到对执行过程的精细与最优策划，制造能力的动态构建，工艺路径的动态生成，解决了制造过程中因对资源需求的模糊、艺路径的不确定、制造能力不确定导致的策划不具备可执行性的问题；使资源精细分配，运行过程透明，提高了资源的利用率和周转频率，减少了制造过程对资源的过度依赖。同时通过对工序人员能力的分解和提供工艺文件，降低制造过程对于人员能力的需求，可实现人员变更的快速切换。并基于资源的综合运算，实现工位动态能力构建，推进了企业高效，柔性的数字化制造产线建设，显著提升企业的生产效率和质量管控水平，提升了企业核心能力，增强企业市场竞争力。
附图说明
图1是本发明实施例基于模型的制造执行管理系统的结构框图。
图2是本发明实施例基于模型的制造执行管理方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
本发明实施例提供一种基于模型的制造执行管理系统，如图1所示，包括模型定义模块、模型开发模块、模型管理模块、综合排程模块、生产执行模块、过程管理模块和综合可视化模块。
其中，所述模型定义模块，其用于制定人员、设备、物料、工艺文件、工位等基础资源模型和特征定义以及产品制造模型及特征定义。
其中，所述模型开发模块，依据模型定义模块指定的模型和各模型对应的特征定义构建模型库，具体包括产品制造模型库、人员模型库、设备模型库、工位模型库和工艺文件模型库。
其中，所述模型管理模块，管理模型及模型库的变更流程，进行模型及模型库的不同版本的存储。
其中，所述综合排程模块，其用于依据制定的模型，并采用适宜的版本，并依据订单和模型库，基于工序能力需求，动态构建工序制造能力，并动态规划工艺路径，进行多项目、多资源与多工艺路径的综合运算，并对运算结果进行仿真运算，发布基于工序的任务单，具体包括：工序任务单、设备配送单、物料配送单、保障用工单和工艺文件需求单。
其中，所述生产执行模块，其用于根据综合排程模块生成的任务单，包括工序的工序任务单、设备配送单、物料配送单、保障用工单，执行现场作业任务，并推送电子工艺文件到作业现场。
其中，所述过程管理模块，其用于对生产过程中涉及的产品、资源、环境运行状态进行管理与跟踪，并监控执行过程的执行进展，发现过程中的异常，比如资源损坏、时间延误、生产返工等，并提供干预处置。
其中，所述综合可视化模块，其用于对于生产制造过程中采集的数据，从多个层面(含车间，产线、工位等)和多个维度(含时间、质量、工艺等)提供可视化的分析结果展示，并提供制造过程的信息预测，以优化制造过程管理。
本发明实施例还提供一种基于模型的制造执行管理系统方法，如图2所示，其步骤具体如下：
(1)按照制造过程对于资源的共性需求，对资源模型进行详细的定义，以利于工序的使用。具体包括
a)人员模型按照人员对项目的熟练程度进行分类，并采用特征描述其能力以及能够承担的项目及工序，比如能承担项目标识、技能水平、人员姓名等；
b)设备模型按照设备的功能、性能指标进行分类，并采用特征描述其具体指标。第一级比如电源。则第二级按照电压值进行分类，比如20V电源、5V电源；
c)物料模型按照物料的类别进行分类，并采用特征描述其物料特征需定义物料所述项目的特征，比如使用项目信息、包含项目名称、项目编号等；
d)工艺文件模型按照工艺文件所属项目分类，并采用特征描述其实用工序及类型，包含适用工序，文件类型，文件大小等；
e)工位模型按照工位承担的工序能力类型进行分类，并采用特征描述工位的具体信息，比如装配工位、检验工位等；
(2)根据产品的工序、工序逻辑和组织方式，对生产的项目进行工序分解，按照工序之间的前置、后置关系构建产品制造的工艺流程图，并依据资源模型定义进行工序资源需求描述(包括物料需求、设备需求、人员需求、工位需求、工艺文件需求)，完成产品制造模型的构建，形成对产品制造过程和资源需求的准确描述。
(3)根据产品制造模型和资源模型的特征定义，构建产品制造过程所需资源模型库，包括产品制造模型库、人力资源库、物料资源库、设备资源库、工位资源库和工艺文件资源库；
(4)根据项目的订单、产品制造模型、资源模型库、库存物料和在制品过程信息对多个项目进行排程综合运算，生成可执行的计划任务，计划任务包含工序任务、设备配送、物料配送、保障用工和工艺文件需求。
(5)依据综合运算的计划任务执行设备配送，物料配送和提供保障用工，并推送电子工艺文件到作业现场，现场依据提供的资源开展工序作业，并变更产品和资源的状态。
(6)跟踪现场作业过程，对产品、人员、工位、设备、物料、环境、进度进行管控和状态记录，发现现场质量问题与异常，比如资源损坏、时间延误、生产返工等，并提供干预处置；
(7)作业完成后变更工序、人员、工位、设备、物料状态并释放资源、记录资源变更信息；
(8)对所述制造执行过程进行统计分析，从多个层面(含车间，产线、工位等)和多个维度(含时间、质量、工艺等)提供可视化的分析结果展示，并提供制造过程的信息预测，辅助制造过程的管理和优化。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种基于模型的制造执行管理系统，其特征在于，包括：模型定义模块、模型开发模块、模型管理模块、综合排程模块、生产执行模块、过程管理模块和综合可视化模块；
所述模型定义模块用于制定资源模型和资源模型的特征定义，以及用于制定产品制造模型和产品制造模型的特征定义；
所述模型开发模块依据制定得到的资源模型和产品制造模型以及其各自的特征定义构建模型库；
所述模型管理模块用于管理模型及模型库的变更流程，进行模型及模型库的不同版本的存储；
所述综合排程模块依据制定得到的模型，采用适宜的模型版本，依据订单和模型库，基于工序能力需求，动态构建工序制造能力，并动态规划工艺路径，进行多项目、多资源与多工艺路径的综合运算，并对运算结果进行仿真运算，发布基于工序的任务单；
所述生产执行模块用于根据综合排程模块生成的任务单，执行物料配送、设备配送、提供保障用工、下发工序作业任务，并推送电子工艺文件到作业现场；
所述过程管理模块用于对生产过程中涉及的产品、资源、环境运行状态进行管理与跟踪，并监控执行过程的执行进展，发现执行过程中的异常，并提供干预处置；
所述综合可视化模块，其用于对于生产制造过程中采集的数据，从多个层面和多个维度提供可视化的分析结果展示，并提供制造过程的信息预测，以优化制造过程管理。
2.根据权利要求1所述的一种基于模型的制造执行管理系统，其特征在于，所述资源模型包括：人员模型、设备模型、物料模型、工艺文件模型和工位模型。
3.根据权利要求2所述的一种基于模型的制造执行管理系统，其特征在于，所述人员模型按照人员对项目的熟练程度进行分类，并采用特征描述其能力以及能够承担的项目及工序；
所述设备模型按照设备的性能指标进行分类，并采用特征描述其具体指标；
所述物料模型按照物料的类别进行分类，并采用特征描述其物料信息；
所述工艺文件模型按照工艺文件所属项目分类，并采用特征描述其适用工序及文件信息；
所述工位模型按照工位承担的工序能力类型进行分类，并采用特征描述工位的具体信息；
所述产品制造模型用于描述产品的制造过程工序分解的颗粒度、工序定义、工序的逻辑、组织方式以及工序的资源需求。
4.根据权利要求3所述的一种基于模型的制造执行管理系统，其特征在于，所述工序的资源需求包括人力、物料、设备、工位以及工艺文件需求。
5.根据权利要求1所述的一种基于模型的制造执行管理系统，其特征在于，所述模型库包括：产品制造模型库、人员模型库、设备模型库、工位模型库和工艺文件模型库。
6.根据权利要求1所述的一种基于模型的制造执行管理系统，其特征在于，所述任务单包括：工序任务单、设备配送单、物料配送单、保障用工单和工艺文件需求单。
7.根据权利要求1所述的一种基于模型的制造执行管理系统，其特征在于，所述执行过程中的异常包括：资源损坏、时间延误和生产返工。
8.一种基于模型的制造执行管理方法，其特征在于，包括：
步骤1：根据产品制造过程中的共性资源需求，构建资源模型及其特征定义；
步骤2：依据制造过程工序分解的颗粒度、工序定义、工序的逻辑、组织方式以及工序的资源需求，构建产品制造模型及其特征定义；
步骤3：根据产品制造模型和资源模型各自的特征定义，构建产品制造过程所需的资源模型库；
步骤4：导入项目的订单，并根据订单要求时间、产品制造模型、资源模型和模型库，进行系统综合排程运算，生成可执行的计划任务；
步骤5：依据计划任务，执行现场工序作业、设备配送和物料配送，并提供保障用工和推送电子工艺文件到作业现场指定工位，现场依据提供的资源开展工序作业；
步骤6：在工序作业过程中，对产品、人员、工位、设备、物料、环境进行管控和状态记录，并在发现作业异常后进行处置；
步骤7：工序作业完成后，变更工序、人员、工位、设备、物料状态并记录资源变更信息，释放资源；
步骤8：对步骤3的系统综合排程运算、步骤4的任务执行以及步骤5的任务执行过程管控进行数据统计分析，并提供可视化展示与预测管理。
9.根据权利要求8所述的一种基于模型的制造执行管理方法，其特征在于，所述资源模型库包括：产品制造模型库、人力资源库、设备资源库、物料资源库、工位资源库和工艺文件资源库。
10.根据权利要求8所述的一种基于模型的制造执行管理方法，其特征在于，所述可执行的计划任务包括：工序任务、设备配送任务、物料配送任务、保障用工任务和工艺文件需求任务。
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