CN114548640A - 确定mom应用的模块要被部署在哪个技术层中 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了确定MOM应用的模块要被部署在哪个技术层中。本发明提供了用于确定MOM应用的模块要被部署在哪个技术层中的方法和系统。特定MOM应用包括能够独立地被部署在至少两个技术层中的至少两个模块。对于特定MOM应用，定义表征与技术层计算目的相关的特定MOM应用的业务特征、过程特征和信息技术特征的一组特征参数。对于每个给定模块，定义层部署函数，该层部署函数将特征参数的子集作为输入并且将确定在配置时间处要部署模块的技术层的范围值作为输出。对于给定模块中的至少一个给定模块，通过应用所述至少一个给定模块相应的层部署函数来确定相应的部署技术层。
Description
技术领域
本发明涉及用于确定MOM应用的模块要被部署在哪个技术层中的方法和系统。
背景技术
最近，术语MOM(制造操作管理)越来越多地用于代替术语MES(制造执行系统)。MES/MOM应用和系统通常可以包括在下面解释的意义上用作组件或充当组件的软件。
如由制造企业解决方案协会(MESA国际组织)所定义的，MES/MOM系统“是一种动态信息系统”，该动态信息系统通过管理“从订单发布时刻到制造再到产品交付时刻到制成品的生产操作”并且通过“经由双向通信向组织和供应链中的其他人提供关于生产活动的任务关键信息来推动制造操作的有效执行”。
为了提高制造工厂的质量和工艺性能，MES/MOM系统通常包括的功能有：资源分配和状态、分派生产订单、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、人工管理、工艺管理和产品跟踪。
通常，MOM系统被定义为连接、监测和控制企业内的复杂制造生产过程和数据流的信息系统。
MOM系统的主要目的是确保制造操作的有效执行并提高生产量。
传统上，MOM系统总是被设计为单片、单个工厂和基于中央的应用，在基于中央的应用中，中央模块包含所有的决策能力。
然而，最近的工业趋势像例如客户和竞争对手的全球化、工业4.0计划，正在向着能够遵循新的生产过程范例的新一代MOM系统前进。
最重要的是，工业4.0已经创建了“智能工厂”的概念，其中一个主要的设计原则是分布组件，这些组件能够彼此交互并且还能够基于前提决策制定标准尽可能自主地执行它们的任务。
这种新观点推动生产场所的地理分布更加广泛。
传统的MOM系统无法应对这样的分布式环境，在这样的分布式环境中，制造生产过程现在被描述为一组分解的功能，这些功能分层地分布在地理分布式企业中。
为了面对这些新的需求，现代MOM系统应该提供它自己的能力作为一组分布式、自描述和自主的功能，这些功能能够在不同的企业级别上合作。
因此，制造公司面临的一个问题是：不仅从地理分布的角度而且从技术层的角度优化MOM模块和功能的部署。
文献EP3690765公开了以下技术：基于一组变化的生产指标以动态方式跨越多个层部署MOM模块，由此模块可以在制造模式变化时动态地被部署。
在现有技术中，所需的MOM模块和功能在配置时间处的最优分布仍然通过使用最优实践、领域行业知识和/或由软件产品文档提供的建议来确定。
这种方法对于“经典”软件平台/产品仍然有效，在这些“经典”软件平台/产品中，由于较差的模块化和限制的硬件要求，设置阶段中的自由度水平非常有限。
迄今为止，已经手动地或者通过从MOM专家销售和/或交付团队的知识库开始解决了确定所标识的MOM解决方案的不同模块在配置时间处应该被部署在不同技术层中的什么位置的技术问题。
用于在配置级别处标识MOM模块的模块最优部署分布的当前技术是麻烦的、繁重的、容易出错的，并且在其他方面不适用于该任务。
发明内容
因此，本发明的目的是通过提供用于确定MOM应用的模块在配置时间处要被最优地部署在哪个技术层中的方法和系统来克服上述缺点。
上述目的通过用于确定MOM应用的模块要被部署在哪个技术层中的方法和系统来实现，该方法包括以下步骤：
a)接收包括至少两个模块的特定MOM应用的数据，其中，每个模块能够独立地被部署在多个技术层中的至少两个层中；
b)对于特定MOM应用，定义表征与技术层计算目的相关的特定MOM应用的业务特征、过程特征和信息技术特征的一组特征参数；
c)对于每个给定模块，定义层布署函数，该层布署函数将特征参数的子集作为输入并且将确定在配置时间处要部署模块的技术层的范围值作为输出；
d)对于给定模块中的至少一个给定模块，通过应用所述至少一个给定模块相应的层部署函数来确定所述至少一个给定模块相应的部署技术层。
在本发明的实施方式中，MOM应用的至少两个模块可以优选地选自包括以下的组：订单管理模块；生产订单调度模块；质量管理模块；跟踪和追踪模块；以及不一致性管理模块。
在本发明的实施方式中，技术层可以方便地选自包括以下的组：云层；前提层；以及界限层。
本发明的实施方式还可以包括：在选择时，在配置时间处将给定模块部署到所确定的技术层。
在本发明的实施方式中，层部署函数可以优选地优化性能参数，所述性能参数选自包括以下的组：成本参数；生产质量参数；生产速度参数；环境影响参数；以及能量消耗参数。
此外，可以提供一种计算机程序元件，该计算机程序元件包括计算机程序代码，当所述计算机程序代码被加载到计算设备的数字处理器中时，所述计算机程序代码用于执行根据上述方法的步骤。
另外，可以提供一种存储在计算机可用介质上的计算机程序产品，该计算机程序产品包括用于使计算设备执行所提及的方法的计算机可读程序代码。
实施方式使得能够通过基于特定客户项目特征确定用于优化部署的技术层来在配置时间处自动地分布MOM应用的模块。
实施方式通过提供能够优化资源利用、减少生产时间和/或提高制造工厂利用率的有效机制来使客户受益。
实施方式使得能够配置针对特定客户的特定项目而设计和定制的软件解决方案。
实施方式使得能够针对整个MOM解决方案创建推荐的部署策略。
实施方式使得能够在配置时间处最优地分布MOM功能。
实施方式使得能够根据新的工业趋势如客户和竞争对手的全球化以及新的倡议如工业4.0所给出的新要求来优化MOM功能的分布。
定义MOM解决方案的最优分布的方法
实施方式使得能够根据三个主要类别的可变性因素来确定MOM模块的最优分布，所述三个主要类别的可变性因素是业务因素、过程因素和IT因素。
实施方式使得能够基于一组终端用户的解决方案特征(业务、过程、IT)来获得MOM解决方案的分布模式，从而允许在最合适的技术层(在前提、在边缘、在云上)上部署所选择的MOM模块。
附图说明
现在将参照附图以优选但非排他性的实施方式来描述本发明，其中：
图1示出了根据所公开的实施方式的用于确定MOM应用的模块要被部署在哪个技术层中的流程图。
具体实施方式
本发明的至少一些实施方式解决了上述问题，在本发明的至少一些实施方式中，确定MOM应用的模块要被部署在技术层哪里，如图1的流程图100所示。
在动作1处，特定MOM应用的数据被接收，这样的MOM应用包括至少两个模块，其中，每个模块能够独立地被部署在多个技术层中的至少两个层中。在实施方式中，特定MOM应用的所接收的数据包括关于在不访问MOM应用的情况下获得的MOM应用的任何相关的接收的信息数据或者通过访问MOM应用可获得的任何相关数据。
在动作2处，针对特定MOM应用，定义一组特征参数，这样的参数表征特定MOM应用的与技术层计算目的相关的业务、过程和信息技术特征。
在动作3处，针对每个给定模块，定义层布署函数；这样的函数将特征参数的子集作为输入，并且将确定在配置时间处要部署给定模块的技术层的范围值作为输出。
在动作4处，针对给定模块中的至少一个，通过应用其相应的层布署函数来确定其相应的部署技术层。
对于实施方式，基于一组终端用户的解决方案特征(业务、过程、IT)来获得用于MOM解决方案的优化分布模式，允许在最适当的技术层上——例如在前提层上、在边缘层上、在层上——部署所选择的MOM模块。
在实施方式中，可以根据由例如经由客户评估工具执行的客户分析的结果产生的解决方案方便地定义可实现为MOM应用的模块的一组MOM功能。
客户评估工具的示例是被称为大框图(Big Block Diagram)的西门子工业软件的工件(artifact)，其中，在客户分析期间选择一组解决方案模板。这些解决方案模板描述MOM功能，并且与软件产品组合的元素或模块相关联。
在实施方式中，MOM应用的一组特征参数可以被定义为客户评估过程的结果的所得参数。
特征参数定义了特定客户项目的特征。
应该注意的是，在本领域中，由于可能的产品、工程和制造过程，跨行业、跨客户并且通常甚至对于给定客户，存在大量的可变性点的选择。
对于实施方式，根据这些可变性点对MOM解决方案的影响来标识和分析与这些可变性点相关的特征参数。
有利地，特征的标识允许验证这样的可变性并且使解决方案适合真实的客户域。
实施方式包括定义三种类型的特征参数：业务前景特征、过程前景特征和信息技术(“IT”)前景特征。
业务特征参数的示例包括但不限于：
-公司规模，例如，微、小、中、大；
-企业角色，例如，OEM、合同制造商、层1、层2、层3、零件制造商；
-产品开发生命周期，例如，短、中等、长、非常长；
-产品可变性，例如，高、中、低；
-监管合规水平，例如，高、中、低；
-生产量，例如，小、中、大、批量生产；
-影响制造过程的改变频率、产品数量或过程改变。
过程特征参数的示例包括但不限于：
-生产场地的数量；
-生产线的数量；
-变化频率，例如，高、中、低；
-自动化水平，例如，无自动化、自动化数据获取、自动化人机界面(“HMI”)、全自动工厂等。
-过程类型，例如，按订单设计(“ETO”)、按库存生产(MTS”)、按订单配置(“CTO”)等。
-生产方法，例如，加工车间生产、批量生产、大规模生产或流水生产等。
-过程复杂性，例如，组装步骤的数量；
-适当地改变管理过程。
IT特征参数的示例包括但不限于：
-已经使用的云平台，例如，是/否；
-产品生命周期管理(“PLM”)平台，例如，是/否；
-企业资源计划(“ERP”)平台，例如，是/否；
-操作系统：Windows、Linux等。
-网络类型(以太网、无线LAN、ADSL、电缆调制解调器)。
实施方式使得能够针对所标识的解决方案的MOM模块来定义部署矩阵形式的函数，以便通过应用相关特征参数的值来针对每个MOM模块确定要被部署在哪个技术层中。
层部署函数可以优化的性能参数的示例包括但不限于：成本参数；生产质量参数；生产速度参数；环境影响参数；以及能量消耗。
简单的示例实施方式
在示例性实施方式中，假设每组特征参数——业务、过程、IT(分别为NB、NP、NIT)——包括有限数量的参数，如以下用符号举例说明的。
NB业务特征参数CB i，其中，i＝1，……，NB
NP过程特征参数CP j，其中，j＝1，……，NP
NIT IT特征参数CIT k，其中，k＝1，……，NIT
假设每个特征参数C具有n个可能值V(v1，v2，v3，……，vn)的有限集。
将可用技术部署TDt的级别数表示为NTD，其中，t＝1，……，NTD。
将针对给定解决方案MMm标识的MOM模块的数量表示为NMM，其中，m＝1，……，NMM。
在实施方式中，对于每个MOM模块MMm以及对于特征CB i、CP j、CIT k的每个可能值，其与优选技术部署层TDt相关联。
在实施方式中，出于计算目的，对于每个给定MOM模块MMm，考虑相应特征参数NB、NP、NIT的参数SB、SP、SIT的子集。
在实施方式中，考虑了子集对给定模块MMm的层布署函数有影响。在实施方式中，层布署函数是平均函数或加权平均函数。在其他实施方式中，层部署函数可以是另一类型的函数，例如非线性函数、统计函数或用机器学习算法训练的函数。在实施方式中，层布署函数的类型取决于客户项目特征。
通过应用层部署函数，确定在其中要部署MOM模块MMm的优化的技术部署层TDt。
假设以下简化的示例实施方式，在该简化的示例实施方式中，存在两个MOM模块MM1和MM2，这两个MOM模块MM1和MM2分别是订单管理模块和生产调度模块。
假设在该简化的示例实施方式中，存在分别为TD1、TD2、TD3的三个可用技术部署级别：在“云”上、在“前提(premise)”、在“界限(edge)”上，其中这三个可用技术部署级别各自的范围值为大约1、2、3。
对于MOM功能需要快速计算并且结果接近现场的MOM模块的实施方式，通过应用层布署函数而确定的部署技术层是边缘，也被称为现场层，而当需要高级计算时，通过应用层布署函数而确定的技术部署层是云。
在实施方式中，从与特征参数相关联的值的输入出发来定义层部署函数。
在实施方式中，对于每个给定的MOM模块MMm，子集CB i、CP j、CIT k的每个特征参数与相应的定义的数值相关联。
本领域技术人员容易理解，根据行业的知识库并且根据给定客户的特定制造项目来定义和分配特征参数值。
在实施方式中，可以经由大框图工件方便地收集知识。
作为示例，假设制造项目是汽车项目，其中项目的宏块包括不同的宏区域类型，如例如底盘印刷区域、零件喷涂区域、装配区域。在该示例的每个不同区域类型中，存在特定的MOM功能并且每个区域具有不同的特征参数，例如在装配区域过程中可能是复杂且快速的，而在喷涂区域过程中可能是简单且缓慢的。
对于实施方式，根据特定客户项目及其宏观区域的MOM功能被部署在其最优技术层中。
表1示出了用于MOM模块、订单管理模块MM1的层布署函数的矩阵的示例。
表2示出了用于生产订单调度模块MM2的层部署矩阵的示例。
表1：用于订单管理模块MM1的层部署矩阵
表2：用于产品订单调度模块MM2的层部署矩阵
参考表1，对于订单管理模块MM1，在最后两列中示出了示例性层部署矩阵，其中输入是业务特征即产品可变性值(高、中、低)、过程特征即生产场地的数量(一个、两个、多于两个)和过程类型(ETO、MTS、CTO)以及IT特征即ERP平台(是，否)、PLM平台(是，否)，并且其中，相应的输出值被示出为V(v1，v2，v3，……，vn)。例如，假设对于特定客户项目，输入特征参数是高产品可变性、ETO过程类型、ERP平台和PLM平台，则通过应用层部署函数，最终值是1.2，1.2是在第三列中获得的值(1，1，2，1，1)的算术平均值。因此对于该示例，该订单管理模块的所确定的技术层是云。
参考表2，对于生产订单调度模块MM2，在最后两列中示出了示例性层部署矩阵，其中输入是业务特征即产品可变性值(高、中、低)、产品量(高、中、低)、过程特征即过程类型(ETO、MTS、CTO)和IT特征即ERP平台(是，否)，并且其中，相应的输出值被示出为V(v1，v2，v3，……，vn)。例如，假设对于特定客户项目，输入特征参数是高产品可变性、低产品量、ETO过程类型和ERP平台，则通过应用层部署函数，最终值是1.75，1.75是值(1，2，2，2)的算术平均值。因此对于该示例，该生产订单调度模块的所确定的技术层是前提部署。
例如，如在上面的表1和表2的示例性实施方式中所示，对于订单管理模块MM1和对于生产订单调度模块MM2，高产品可变性与值“1”相关联，低产品可变性与值“3”相关联，ETO过程类型与值“2”相关联，并且CTO、MTS与值“1”相关联。
在实施方式中，输入特征确定要在哪个技术层上分布特定MOM功能。
在实施方式中，MOM模块对应于MOM功能，优选地以宏函数的形式，如例如调度、订单管理、材料管理等。
对于给定的MOM模块，要部署的最优技术层优选地还取决于生产操作的类型，并且其是工厂的区域。在实施方式中，工厂的不同区域可能意味着MOM模块的不同层部署。例如，与存在许多要满足的配置的装配线相比，利用三种不同颜色的喷涂操作具有更低的可变性。
在实施方式中，与订单管理模块不同的调度模块可能不需要PLM平台。
在实施方式中，关于ETO过程类型，对于每个生产订单，存在不同的设计，例如可选的汽车，因此在界限处部署是优选的，而对于智能电话(MTS)的生产，在相同的更高级别处没有可选部署可能是更好的解决方案。
Claims (11)
1.一种用于确定MOM应用的模块要被部署在哪个技术层中的方法，所述方法包括以下步骤：
a)接收(1)包括至少两个模块的特定MOM应用的数据，其中，每个模块能够独立地被部署在多个技术层中的至少两个层中；
b)对于所述特定MOM应用，定义(2)表征与技术层计算目的相关的所述特定MOM应用的业务特征、过程特征和信息技术特征的一组特征参数；
c)对于每个给定模块，定义(3)层部署函数，将所述特征参数的子集作为输入，并且将确定在配置时间处要部署所述给定模块的技术层的范围值作为输出；
d)对于所述给定模块中的至少一个给定模块，通过应用所述至少一个给定模块相应的层布署函数来确定(4)所述至少一个给定模块相应的部署技术层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述MOM应用的至少两个模块中的每一个选自包括以下的组：
-订单管理模块；
-生产订单调度模块；
-质量管理模块；
-跟踪和追踪模块；
-不一致性管理模块。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述技术层选自包括以下的组：
-云层；
-前提层；
-界限层。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：在选择时，在配置时间处将所述给定模块部署到所确定的技术层。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述层部署函数对性能参数进行优化，所述性能参数选自包括以下的组：
-成本参数；
-生产质量参数；
-生产速度参数；
-环境影响参数；
-能量消耗。
6.一种用于确定MOM应用的模块要被部署在哪个技术层中的系统，所述系统包括：
a)特定MOM应用的数据接收装置，所述特定MOM应用包括至少两个模块，其中，每个模块能够独立地被部署在多个技术层中的至少两个层中；
b)对于所述特定MOM应用，用于定义表征与技术层计算目的相关的特定MOM应用的业务特征、过程特征和信息技术特征的一组特征参数的装置；
c)对于每个给定模块，用于定义层部署函数的装置，所述层部署函数将所述特征参数的子集作为输入并且将确定在配置时间处要部署所述给定模块的技术层的范围值作为输出；
d)对于所述给定模块中的至少一个给定模块，用于通过应用所述至少一个给定模块相应的层布署函数来确定所述至少一个给定模块相应的部署技术层的装置。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述MOM应用的至少两个模块中的每一个选自包括以下的组：
-订单管理模块；
-生产订单调度模块；
-质量管理模块；
-跟踪和追踪模块；
-不一致性管理模块。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其中，所述技术层选自包括以下的组：
-云层；
-前提层；
-界限层。
9.根据权利要求6和8之间的任一项所述的系统，还包括：在选择时，在配置时间处将所述给定模块部署到所确定的技术层。
10.根据权利要求6至9之间的任一项所述的系统，其中，所述层部署函数对性能参数进行优化，所述性能参数选自包括以下的组：
-成本参数；
-生产质量参数；
-生产速度参数；
-环境影响参数；
-能量消耗。
11.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品用于执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。
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