CN112740245A - 控制制造工厂中的数据传递的方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

在实施例中，本公开公开用于控制制造工厂中的数据传递的方法和模块。IoT模块配置成接收对于来自一个或多个应用中的第二应用的多个参数的请求。该请求由来自一个或多个应用的第一应用进行。IoT模块确定所请求参数的状态。该状态指示所请求参数是否被授权用于共享。此外，IoT模块基于该状态向第一模块仅传递经授权参数。因此，本公开提供用于在制造工厂内安全地共享数据的方法和IoT模块。

Description

控制制造工厂中的数据传递的方法及其系统
技术领域
本发明涉及信息管理系统，以及本发明更特别涉及用于在产品制造工厂（plant）的多个子系统之间传递经授权信息的方法和系统。
背景技术
在制造工厂中，产品制造要求多个子系统之间的数据共享/传递。制造工厂中的通常子系统是库存（inventory）系统、质量系统、材料采购系统、过程控制系统、企业管理平台(ERP)系统、订单处理系统、制造执行系统、生产系统、维护和调度系统。为了按照成本有效的方式来交付质量产品，多个子系统必须密切协调工作。通常，诸如企业资源规划(ERP)应用和制造执行系统(MES)之类的通常建立的平台用来建立多个平台之间的协调。通常，与其他子系统共享子系统的全部参数。因此，在常规系统中，缺乏对共享什么信息的控制。而且，由于共享全部信息，所以数据安全性缺乏。
常规系统使用各种基于WEB和移动应用的方式来建立多个子系统之间的协调并且交付增值特征。这类应用的使用要求专用软件，所述专用软件被设计成解决特定特征，涉及系统特定工程和配置要求。对于跨越大量输入/输出的系统，这种软件是适当并且成本有效的。但是，对于小规模制造工厂，具有大工程工作量、硬件、服务和维护成本的复杂系统不是成本有效的。在更轻的制造系统的情况下，协调趋向于经过电子邮件、电话呼叫、交互应用、字（word）、电子表文档发生。
很少的其他现有系统利用集中云系统以用于与多个子系统中的每个子系统来共享数据。在基于云的系统中，数据存在于安全云平台中，并且可由子系统中的任何子系统来访问。为子系统中的每个子系统通用的很少的功能性可在云平台中实现并且可以是由子系统中的每个子系统可访问的。这类基于云的系统要求来自软件团队在后端对后续变更和修改的持续支持。因此，存在对于用于维护制造工厂的子系统之中的协调的用户友好和安全的方式的需要。
发明内容
在实施例中，本发明涉及用于控制产品制造工厂中的数据传递的方法和物联网(IoT)模块。典型产品制造工厂包括多个子系统。多个子系统包括但不限于库存系统、质量系统、材料采购系统、过程控制系统、企业管理平台(ERP)系统、订单处理系统、制造执行系统、生产系统、维护和调度系统。每个子系统与多个操作参数关联。此外，通过一个或多个应用(电子表、字处理等)使用对应子系统的多个操作参数来操作每个子系统。在实施例中，每个应用被配置和授权与其他应用共享来自多个操作参数的某些操作参数。通常，与其他应用共享一个应用的操作参数，以用于制造工厂的有效工作。在实施例中，通过工厂网络来共享多个参数。
在实施例中，IoT模块是托管每个应用的装置中安装的插件。因此，IoT模块与每个应用关联。托管第一应用的装置中安装的IoT模块经由工厂网络来连接到托管第二应用的装置中安装的IoT模块。同样，每个应用经由相应装置中安装的IoT模块来连接到每个其他应用。在实施例中，每个装置中的IoT模块能够通过专用网络(包括Wi-Fi、蓝牙、LAN等)来连接。
在实施例中，子系统的操作员提供用于与其他子系统共享子系统的某些操作参数的授权。在实施例中，与第一应用关联的IoT模块接收与至少第二应用关联的一个或多个操作参数的请求。在这里，第一应用可要求来自一个或多个应用中的特定应用的操作参数或者全部应用的操作参数。与第一应用关联的IoT模块将该请求转发到与第二应用关联的IoT模块。与第二应用关联的IoT模块验证由第一应用所请求的一个或多个参数是否被授权用于共享。授权能够由操作第二应用的操作员或者超级用户来提供。在实施例中，超级用户能够是具有用来删除、编辑、上传或修改参数的默认权限（default authority）的人。此后，与第二应用关联的IoT模块共享/传递与第二应用关联的参数，所述参数被授权给与第一应用关联的IoT模块。因此，基于与其关联的共享状态和授权状态来共享与应用关联的参数。因此，在制造工厂中维护数据安全性。
在实施例中，IoT模块经由应用接口与应用集成。IoT模块还能够具有用户接口。用户接口使操作员能够选择将要共享的参数(IoT启用)。在实施例中，操作员能够选择必须与其共享IoT参数的目标应用。
本文描述变化范围的系统。除了本概述中所述的方面和优点之外，通过参照附图以及参照以下详细描述，另外的方面和优点还将变得显而易见。
附图说明
下文中将参照附图中图示的优选示范实施例更详细地说明本发明的主题，其中：
图1示出按照本公开的实施例的产品制造工厂的简化框图；
图2示出按照本公开的实施例的制造工厂中的IoT模块集成的简化框图；
图3示出按照本发明的实施例的IoT模块的框图；
图4示出按照本公开的实施例的用于控制制造工厂中的数据传递的示范流程图；
图5示出按照本公开的实施例的与应用关联的IoT模块的用户接口；以及
图6、图7和图8示出按照本公开的实施例的经由IoT模块从一个应用到另一个应用的数据传递的图示。
具体实施方式
在实施例中，本发明公开用于控制产品制造工厂中的信息的传递的方法和物联网(IoT)模块。所提出的发明帮助有组织信息传递并且提供数据安全性。
图1示出产品制造工厂(100)(又称作制造工厂)的简化框图。制造工厂(100)通常包括不同的子系统。子系统能够包括但不限于库存子系统(101)、质量子系统(102)、材料采购子系统(103)、过程控制子系统(104)、企业资源管理(ERP)子系统(105)、订单处理子系统(106)、制造执行子系统(107)、生产子系统(108)以及维护和调度子系统(109)。本领域的技术人员将领会，制造工厂(100)还能够包括各种其他子系统。
在实施例中，产品制造能够从材料采购子系统(103)开始。材料采购子系统(103)包括与原材料有关的信息，包括但不限于原材料的规范、厂商细节(国际或本地厂商)、物流（logistics）、交付时间、原材料量等。
在实施例中，库存子系统(101)集中于保持原材料的记录以及移动和存储。特别是，库存子系统(101)记录原材料的类型、对原材料所进行的请求的日期和时间、原材料的交付的日期和时间、所交付商品的数量等。
在实施例中，生产子系统(108)跟踪遍及生产过程的事件的流程。生产子系统(108)还记录商品中的变化或者商品从一个地点到另一个地点的传递。例如，考虑与三个处理部门和一个装配部门一起工作的制造实体。随着原材料经过所述过程，生产子系统(108)记录在特定时间或位置处的相关信息，直到所制造产品被传递到储藏室或仓库(过程结束)。
在实施例中，通常要求制造工厂(100)中的维护和调度子系统(109)设备周期地被关断以用于维护。及时维护产生设备的更长使用期限。维护活动必须被正确调度。而且，应当起动（commission）冗余设备，以代替维护下的设备。因此，维护和调度子系统(109)调度每个设备的维护活动。此外，维护和调度子系统(109)能够预知任何故障，并且能够向制造工厂(100)中的操作员发出告警。这个子系统(109)还能够用来记录设备的操作状态。制造工厂(100)的性能通过适当调度和维护任务/事件/活动来增加。
在实施例中，质量子系统(102)确保所制造产品按照所要求规范。执行各种测试，以确保产品的质量满足规范。
在实施例中，订单处理子系统(106)检查向供应商所下订单的状态、其他子系统的状态、所接收材料的质量以及与供应商相关的其他信息。
在实施例中，ERP子系统(105)帮助跟踪销售订单，开发供应链管理、关键进度指示符(KPI)和生产规划。ERP子系统(105)实现采购模块、材料管理、商业模块、金融模块和制造子系统的无缝集成。
在实施例中，过程控制子系统(104)允许做出决策而无需人工干预。在实施例中，关键信息被馈送到过程控制子系统(104)，并且由过程控制子系统(104)进行判定(控制策略)。
在实施例中，制造执行子系统(MES)(107)跟踪并且采集与系谱（genealogy）、性能、可溯性、材料管理、在制品等相关的实时数据，以改进制造工厂(100)的性能。MES(107)充当ERP子系统(105)与过程控制系统(104)之间的功能层。
在实施例中，制造工厂(100)包括工厂网络(110)。工厂网络(110)能够是局域网(LAN)，或者能够被连接到因特网。在实施例中，能够由制造工厂(100)中的操作员远程监测子系统。
现在参照图2。如图2中所示，一个或多个应用(201a、201b、...201n)(共同表示为一个或多个应用(201))被连接到工厂网络(110)。在实施例中，一个或多个应用(201)被托管在电子装置(未示出)（例如服务器、个人数字助理(PDA)、移动电话、膝上型等)中。例如，应用(201a)能够被安装/托管在第一装置中，该第一装置配置成执行库存子系统(101)中涉及的操作。应用(201b)能够被安装在第二装置中，该第二装置配置成执行生产子系统(108)中涉及的操作。同样，每个子系统能够具有相应的一个或多个应用(201)，以用于执行相应子系统中的操作。
在实施例中，IoT模块(202a、202b、...202n——共同表示为202)与每个子系统中的每个应用集成。在实施例中，IoT模块(202)能够是电子装置中安装的插件。IoT模块(202)与用于提供每个其他应用之间的连通性的每个应用集成。例如，IoT模块(202a)被安装在第一装置中，与应用(201a)关联。同样，被安装在第二装置中的IoT模块(202b)与应用(201b)关联。此外，每个装置中的IoT模块(202)被连接到工厂网络(110)。在示范实施例中，每个装置中的IoT模块(202)可形成自组网络。在一个实施例中，每个装置中安装的IoT模块(202)充当那个装置中安装的一个或多个应用(201)与制造工厂(100)的其他装置中安装的一个或多个应用(201)之间的通信接口。在实施例中，一个或多个应用(201)包括与相应子系统相关的多个操作参数。例如，库存子系统(101)中的应用能够具有操作参数，例如材料的数量、对材料所进行的请求的日期和时间、材料的分派的日期、材料的交付的日期和时间等。同样，每个子系统与多个操作参数关联，所述多个操作参数被存储在相应的一个或多个应用(201)中。
现在参照图3。如所示，图3示出IoT模块(202)的框图。IoT模块(202)包括各种子模块。子模块能够包括但不限于应用接口模块(301)、认证和授权模块(302)、数据存储模块(303)、数据变换模块(304)、分析模块(305)、数据可视化模块(306)、边缘接口(307)、云接口(308)以及装置连通性和通信模块(309)。
在实施例中，应用接口(301)配置成将装置中安装的IoT模块(202)与相同装置中安装的一个或多个应用(201)进行接口连接。AI(301)提供IoT模块(202)与一个或多个应用(201)之间的通信。因此，IoT模块(202)能够从一个或多个应用接收数据，并且向一个或多个应用发送数据。在实施例中，AI(301)能够配置成以规则间隔从一个或多个应用(201)定期地提取数据。
在实施例中，认证和授权模块(302)配置成认证操作员以访问IoT模块(202)。对于认证，能够使用用户ID和密码、生物特征或者任何其他认证方法。在实施例中，认证和授权模块(302)能够实现加密算法，以保护从AI(301)所接收的信息/数据。在实施例中，认证和授权模块(302)能够授权经认证操作员来读取/修改/删除所选数据。在实施例中，不同级别的操作员能够被提供有用来操控IoT模块(202)中存在的数据的不同权限。例如，在生产子系统(108)中工作的初级工程师能够被给予用来向IoT模块(202)上传参数的权限。但是，初级工程师能够被限制删除已经存储的参数或者编辑已经存储的参数。高级工程师能够被提供用来删除/编辑IoT模块(202)中存储的参数的权限。因此，不同级别的授权对IoT模块(202)中存储的数据提供安全性。
在实施例中，数据存储模块(303)配置成存储与相应子系统关联的多个参数。经由AI(301)从一个或多个应用(201)来接收多个参数。在实施例中，数据存储模块(303)将装置的存储器段用于存储多个参数。
在实施例中，数据变换模块(304)将从AI(301)所接收的参数变换成通用格式。通用格式能够是任何现有格式，例如XML、TXT等。在实施例中，如果参数按照DOC格式存储在IoT模块(202)中并且excel要求IoT模块(202)中存储的参数，则数据变换模块(204)配置成将参数变换成excel格式并且共享参数。因此，与第一应用(201a)关联的IoT模块(202a)中存在的数据变换模块(304)配置成最初将数据转换为通用格式，并且在数据存储模块(303)中存储数据。此外，与第二应用(201b)(所述第二应用(201b)要求与第一应用(201a)关联的数据)关联的IoT模块(202b)中存在的数据变换模块(304)配置成将数据从通用格式变换成由第二应用(201b)使用的格式。
在实施例中，分析模块(305)配置成分析参数。能够基于参数类型、与参数关联的授权、IoT共享状态等对所分析参数进行分类。分析模块(305)帮助参数的分类，并且因此改进IoT模块(202)的性能。
在实施例中，数据可视化模块(306)配置成确定数据模式并且进行相互关连。模式和相互关连还能够包括任何两个应用之间所共享的参数的数量以及任何两个应用之间所共享的数据的频率。数据模式能够由操作员用于确定制造工厂(100)的子系统之间的互操作性。
在实施例中，云接口(308)配置成与云平台集成。多个参数能够被存储在云平台中，并且能够经由因特网来远程访问。
在实施例中，装置连通性和通信模块(309)配置成连接到工厂网络(110)。这个模块建立制造工厂(100)内的不同IoT模块(202)之间的连通性。
现在参照图4。图4示出图示用于控制制造工厂(100)中的数据的传递的方法步骤的流程图。
在步骤401处，第二IoT模块(202b)从第一IoT模块(202a)接收对于与第二应用(201b)(或者一个或多个应用)关联的多个参数的请求。在实施例中，操作第一应用(201a)的操作员使用IoT模块(202a)的用户接口(UI)(未示出)向第一应用(201a)/向特定子系统请求所要求的参数。例如，让我们考虑，第一应用(201a)用来操作ERP子系统(105)。还让我们考虑，第一应用(201a)用来操作库存子系统(101)。参照图6，示出用于使用IoT模块(202a)来请求参数的UI。如所示，UI能够显示制造工厂(100)中可用的全部子系统。操作员能够选择子系统，从所述子系统，要求参数。如图6中所示，选择ERP子系统(105)。
图7示出用于选择从所选子系统所要求的参数的UI。如图7中所示的UI是选择子系统之后的后一页面（page）。操作员能够选择对于库存子系统(101)的工作所要求的参数。如图7中所示，操作员向ERP子系统(105)中的应用(201a)已请求参数1、参数2和参数3。
图5示出用于实现用于通过工厂网络(110)进行共享的参数的UI。操作员能够选择必须通过工厂网络(110)共享的参数。在实施例中，所选参数具有状态“IoT启用”。考虑上述示例，设图5与配置成操作ERP子系统(105)的第一应用(201a)的UI类似。在这里，操作员将参数1和参数3已选择为“IoT启用”，而参数2为“IoT禁用”。因此，只有参数1和参数2能够通过工厂网络(110)来共享。
又参照图4，在步骤402处，IoT模块(202b)确定所请求参数是否为IoT启用。考虑上述示例，所请求参数是参数1、参数2和参数3。但是，IoT启用参数1和参数3。
在步骤403处，IoT模块(202b)通过工厂网络(110)向IoT模块(202a)传递IoT启用的参数(参数1和参数3)。
图8示出接收所请求参数之后的IoT模块(202a)的UI。如所示，IoT模块(202a)仅接收来自三个所请求参数中的两个所请求参数。由于参数2不是IoT启用的，所以不共享这个参数。因此，IoT模块(202a)仅接收参数1和参数2。
如从上述示例看到，显而易见的是，本发明对制造工厂(100)中共享的数据提供安全性。在实施例中，本发明提供用于传递制造工厂(100)中的数据的用户友好、模块化和灵活解决方案。
在实施例中，本发明能够轻易地在制造工厂(100)中实现，并且能够被缩放到任何数量的子系统。
在实施例中，本发明降低云和工厂网络的负荷，因为按照调节和控制的方式来共享数据。
本书面描述使用包括最佳模式的示例来描述本文主题，并且还使本领域的技术人员能够进行和使用本主题。本主题的可取得专利范围由权利要求书来限定，并且可包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果这类其他示例具有与权利要求书的文字语言完全相同的结构元件，或者如果它们包括具有与权利要求书的文字语言的非实质差异的等效结构元件，则它们意在处于权利要求书的范围之内。
参考标号：
库存子系统——101
质量子系统——102
材料采购子系统——103
过程控制子系统——104
ERP子系统——105
订单处理子系统——106
MES子系统——107
生产子系统——108
维护和调度子系统——109
工厂网络——110
应用——201
IoT模块——202
操作员——203
AI——301
认证和授权模块——302
数据存储模块——303
数据变换模块——304
数据分析模块——305
数据可视化模块——306
边缘接口——307
云接口——308
装置连通性和通信模块——309
IoT网关——310
IoT启用装置——311

Claims (10)

1.一种控制制造工厂中的数据传递的方法，其中所述制造工厂包括多个子系统，所述多个子系统包括库存系统、质量系统、材料采购系统、过程控制系统、企业管理平台(ERP)系统、订单处理系统、制造执行系统、生产系统、维护和调度系统中的至少一个，其中每个子系统与多个操作参数关联，其中每个子系统包括使用对应多个操作参数的一个或多个应用，其中每个应用配置成通过制造工厂网络把来自所述多个操作参数的至少一个操作参数传递到其余应用中的至少一个应用，其中所述方法由与所述制造工厂网络关联的物联网(IoT)模块来执行，所述方法包括：
从第一应用接收对于与来自其余一个或多个应用的至少第二应用关联的一个或多个操作参数的请求；
确定所述一个或多个参数的状态，其中所述状态是IoT启用或者IoT禁用中的一个，其中所述状态指示用于通过所述制造工厂网络来传递所述一个或多个参数的授权；以及
基于所确定状态向所述第一应用传递所述一个或多个参数，以用于控制所述制造工厂中的数据传递。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述IoT模块经由应用接口与所述一个或多个应用中的每个应用集成，其中所述应用接口实现从所述一个或多个应用的数据提取。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个参数被存储在所述IoT模块中，以用于在所述一个或多个参数的所述状态设置为IoT启用时通过所述制造工厂网络进行传递。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个参数的所述状态由操作员设置为IoT启用或者IoT禁用中的一个。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个参数被传递给由操作员所选的来自所述一个或多个应用的至少一个应用。
6.一种用于控制制造工厂中的数据传递的物联网(IoT)模块，其中产品制造工厂包括多个子系统，所述多个子系统包括至少库存系统、质量系统、材料采购系统、过程控制系统、企业管理平台(ERP)系统、订单处理系统、制造执行系统、生产系统、维护和调度系统，其中每个子系统与多个操作参数关联，其中每个子系统通过一个或多个应用使用对应多个操作参数来操作，其中每个应用配置成通过制造工厂网络把来自所述多个操作参数的至少一个操作参数传递到其余应用中的至少一个应用，其中所述IoT模块与所述制造工厂网络关联，其中所述IoT模块包括：
应用接口；
存储器；以及
处理器，配置成：
从第一应用接收对于与来自其余一个或多个应用的至少第二应用关联的一个或多个操作参数的请求；
确定所述一个或多个参数的状态，其中所述状态是IoT启用或者IoT禁用中的一个，其中所述状态指示用于通过所述制造工厂网络来传递所述一个或多个参数的授权；以及
基于所确定状态向所述第一应用传递所述一个或多个参数，以用于控制所述制造工厂中的数据传递。
7.如权利要求6所述的IoT模块，其中，所述应用接口用于与所述一个或多个应用中的每个应用集成，其中所述应用接口实现从所述一个或多个应用的数据提取。
8.如权利要求6所述的IoT模块，其中，所述存储器配置成存储与所述IoT启用状态关联的所述一个或多个参数，以用于通过所述制造工厂网络进行传递。
9.如权利要求6所述的IoT模块，其中，所述处理器配置成在由操作员接收输入时将所述一个或多个参数的所述状态设置为IoT启用或者IoT禁用中的一个。
10.如权利要求6所述的IoT模块，其中，所述处理器配置成将所述一个或多个参数传递给由操作员所选的来自所述一个或多个应用的至少一个应用。
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