CN116976773A - 一种数字化工厂物流调度系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种数字化工厂物流调度系统及方法。所述系统包括：业务计划物流单元：所述业务计划物流单元用于制定物流计划与策略，并根据市场需求以及供应链情况进行业务计划，并确定物流路线、运输方式以及配送时间；制造运营管理单元：所述制造运营管理单元用于管理整个制造运营过程；制造过程控制单元：所述制造过程管理单元用于对制造和控制过程中各个环节的状态和指标进行监控；制造过程单元：所述制造过程单元用于追踪以及记录每个制造过程的详细信息。数字化工厂物流调度系统可以实现对物流环节的实时监控和调度，优化物流路径和运输计划。通过智能化的算法和数据分析，可以减少物流中的等待时间、拥堵和延误，从而提高物流效率。

Description

一种数字化工厂物流调度系统及方法
技术领域
本发明提出了一种数字化工厂物流调度系统及方法，属于物流技术以及数字化转型技术领域。
背景技术
数字化工厂物流调度通过使用先进的信息技术和自动化系统来优化生产线上的物流流程，从而提高生产效率和降低成本的一种方式。在数字化工厂物流调度中，通过使用计算机程序和传感器，可以实时监控生产线上的物流流程，并对其进行精确的调度和控制。这种技术可以帮助企业更好地管理其生产线上的物流流程，从而提高生产效率和降低成本。数字化工厂物流调度还可以帮助企业更好地应对市场需求变化和客户订单的变化。通过使用灵活的物流调度系统，企业可以快速地调整其生产线上的物流流程，以满足客户的需求。数字化工厂物流调度是未来工厂生产管理的重要趋势。它可以帮助企业更好地提高生产效率和降低成本，并使其能够更好地应对市场需求变化和客户订单的变化。
发明内容
本发明提供了一种数字化工厂物流调度系统及方法，用以解决现有技术中存在的数据不准确或缺失、预测不准确、缺乏灵活性、缺乏智能化、集成性不足以及用户界面不友好等问题：
本发明提出的一种数字化工厂物流调度系统，所述系统包括：
业务计划物流单元：所述业务计划物流单元用于制定物流计划与策略，并根据市场需求以及供应链情况进行业务计划，并确定物流路线、运输方式以及配送时间；
制造运营管理单元：所述制造运营管理单元用于管理整个制造运营过程；
制造过程控制单元：所述制造过程管理单元用于对制造和控制过程中各个环节的状态和指标进行监控；
制造过程单元：所述制造过程单元用于追踪以及记录每个制造过程的详细信息。
进一步的，所述业务计划物流单元包括产品数据管理单元、企业资源规划单元以及供应商关系管理单元；
所述产品数据管理单元用于管理产品相关的数据信息，并对产品进行分类、标识以及追踪；所述产品数据信息包括产品编码、名称以及描述；
所述企业资源规划单元用于集成和管理企业内部的各种资源，所述各种资源包括生产设备、人力资源、原材料以及资金；并实时监控资源的可用性以及利用率，并对各种资源之间的关系进行协调以及与其他相关系统进行数据交互与共享；
所述供应商关系管理单元用于管理企业与供应商之间的合作关系，并对供应商的数据进行记录，所述供应商数据包括供应商的基本信息、合作协议、交货周期以及价格信息，所述供应商管理单元还包括供应商绩效评估模块以及协通合作模块。
进一步的，所述制造运营管理单元包括优化排程模块、制造执行模块、仓储管理模块、质量管理模块、维护管理模块以及基础管理模块；
所述优化排程模块通过结合多种因素，对生产任务进行排序和分配，并生成详细的生产计划，所述因素包括生产资源的可用性、生产能力、订单需求以及交货期限；
所述制造执行模块用于执行生产过程中的各种任务，监控生产进度和质量情况，并对发现的生产异常问题进行处理；
所述仓储管理模块用于管理物料和成品的仓储以及流转，并对成品的发货与配送进行管理；
所述质量管理模块用于监控和管理生产过程中的质量指标和质量控制活动，并对质量数据进行分析，进行质量跟踪和回溯，发现并纠正质量问题；
所述维护管理模块用于管理生产设备的维护和保养工作；
所述基础管理模块包括企业基本信息的维护子模块、用户权限管理子模块、报表生成以及数据分析子模块；所述基础管理模块用于提供必要的数据支持和系统管理能力，对整个制造运营管理系统的正常运行进行管理。
进一步的，所述优化排程模块的优化排成方法包括：
通过生产计划收集制造过程中的相关数据；所述相关数据包括生产设备、工序、物料需求以及生产能力；
对收集到的数据进行预处理和清洗，所述预处理和清洗包括数据去重、缺失值处理以及异常值检测；
根据业务需求，通过排成算法建立数学模型来描述排程问题；
对排程算法和模型进行参数配置，所述参数设置包括设定优化目标、设置约束条件以及调整算法参数；
执行优化算法，对排程问题进行求解；
比较优化后的排程方案与原始方案的性能差异，对优化结果进行评估和分析；
通过可视化方式将优化结果进行可视化呈现；
将优化后的排程方案实施到实际生产中；根据实际情况，对模型和参数进行调整和优化。
进一步的，所述制造过程控制单元包括仓储控制模块以及数据采集与监视控制模块；
所述仓储控制模块用于对物料以及产品的仓储信息以及流转进行管理；
所述数据采集与监视控制模块用于采集和监视制造过程中的关键数据和参数。
进一步的，所述仓储控制模块的控制方法包括：
记录物料的入库信息，所述入库信息包括物料类型、数量以及供应商信息；并将物料存放到合适的位置，并进行标识和分类；
根据生产计划或订单需求，安排物料的出库操作；并记录物料的出库信息，所述出库信息包括物料类型、数量以及领用部门；并对物料库存信息进行更新；
跟踪和管理物料的库存情况，所述库存情况包括库存数量、位置以及存放方式；并对库存进行盘点、调整和补充；
通过分析物料的使用情况和需求预测，对物料的库存水平进行优化；
记录物料的流向和使用情况，实现对物料的追踪和回溯。
进一步的，所述数据采集与监视控制模块的数据采集与监视控制方法包括：
通过数据采集设备采集各个生产环节的数据和参数，所述数据采集设备包括传感器以及仪表；所述参数与数据包括温度、压力、流量以及速度；
将采集到的数据存储到数据库进行存储和管理；
实时监视采集到的数据，并与设定的阈值进行比较，及时发现异常情况并对异常情况进行处理；
对采集到的数据进行分析和统计，根据分析和统计结果对生产过程进行优化。
进一步的，所述将采集到的数据存储到数据库进行存储和管理；所述数据库包括分布式对象数据库、关系数据库、缓存数据库以及时序数据库；
所述分布式对象数据库用于存储和管理具有复杂结构的数据对象，所述数据对象包括存非结构化数据、半结构化数据以及结构化数据，并对生产设备信息、工序数据以及传感器数据进行存储和管理；
所述关系数据库用于存储结构化的数据，所述结构化数据包括制造过程中的产品信息、物料库存以及订单信息，所述关系数据库通过表格和行列的方式来组织和存储数据；
所述缓存数据库用于存储频繁访问的数据，并统计所述缓存数据对应的热度值；
所述时序数据库用于存储和管理时间序列数据，所述时间序列数据包括传感器数据以及监控数据；并用于对生产设备的运行数据、工序的执行状态、物料的流转记录进行存储。
进一步的，所述制造过程单元包括作业模块、数据模块以及设备模块，所述作业模块包括仓储类作业设备模块、物流类作业设备模块、组装类作业设备模块以及检测类作业设备模块；所述数据模块包括生产进程数据模块、设备状态数据模块、实时工艺质量数据模块以及物流及物料数据模块；所述设备模块包括仓储设备模块、物流设备模块、制造设备模块以及监测设备模块。
本发明提出的一种数字化工厂物流调度方法，其特征在于，所述方法包括：
通过业务计划物流单元制定物流计划与策略，并根据市场需求以及供应链情况进行业务计划，确定物流路线、运输方式以及配送时间；
通过制造运营管理单元管理整个制造运营过程；
通过制造过程管理单元对制造和控制过程中各个环节的状态和指标进行监控；
通过制造过程单元追踪以及记录每个制造过程的详细信息。
本发明有益效果：数字化工厂物流调度系统可以实现对物流环节的实时监控和调度，优化物流路径和运输计划。通过智能化的算法和数据分析，可以减少物流中的等待时间、拥堵和延误，从而提高物流效率；该系统可以根据实时数据和需求预测进行物流调度，减少空载运输和重复运输，避免资源浪费。同时，通过优化路线和运输计划，可以降低运输距离和时间，降低运输成本；数字化工厂物流调度系统能够实时监控商品的位置和状态，并根据需求做出及时的响应。这样可以提供更加准确和可靠的物流服务，提升客户满意度并增强企业竞争力；通过数字化工厂物流调度系统，可以精确掌握实时库存信息，并根据需求进行合理调度和管理。这样可以避免库存过剩或不足的情况发生，减少资金占用和仓储成本，提高库存周转率；该系统能够收集、分析和处理大量的物流数据，提供数据驱动的决策支持。通过对数据的深入分析和挖掘，可以发现潜在问题和改进空间，从而优化物流调度策略和流程，提高整体运营效果。
附图说明
图1为本发明所述一种数字化工厂物流调度方法步骤图；
图2为本发明所述一种数字化工厂物流调度系统的优化排程模块功能架构图；
图3为本发明所述一种数字化工厂物流调度系统的优化排程模块蓝图架构图；
图4为本发明所述一种数字化工厂物流调度系统的制造执行模块功能架构图；
图5为本发明所述一种数字化工厂物流调度系统的质量监管模块功能架构图；
图6为本发明所述一种数字化工厂物流调度系统的质量监管模块蓝图架构图；
图7为本发明所述一种数字化工厂物流调度系统的仓储管理模块功能架构图；
图8为本发明所述一种数字化工厂物流调度系统的仓储管理模块蓝图架构图；
图9为本发明所述一种数字化工厂物流调度系统的维护管理模块蓝图架构图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明的一个实施例，一种数字化工厂物流调度系统，所述系统包括：
业务计划物流单元：所述业务计划物流单元用于制定物流计划与策略，并根据市场需求以及供应链情况进行业务计划，并确定物流路线、运输方式以及配送时间；
制造运营管理单元：所述制造运营管理单元用于管理整个制造运营过程；
制造过程控制单元：所述制造过程管理单元用于对制造和控制过程中各个环节的状态和指标进行监控；
制造过程单元：所述制造过程单元用于追踪以及记录每个制造过程的详细信息。
上述技术方案的工作原理为：业务计划物流单元通过市场需求和供应链情况，制定物流计划与策略，包括确定物流路线、运输方式以及配送时间；基于市场需求和供应信息，进行业务计划，确保物料的供应与需求之间的平衡；制造运营管理单元管理整个制造运营过程，包括物料采购、生产计划、生产调度、库存管理等环节；根据业务计划物流单元提供的物流信息，协调生产计划与物流安排，确保生产与物流的协同进行；制造过程控制单元监控制造过程中各个环节的状态和指标，如设备运行状况、生产进度、质量数据等；实时收集制造过程中的数据，并与预设的指标进行比较和分析，及时发现异常情况并采取措施处理；追踪和记录每个制造过程的详细信息，包括物料的来源与去向、加工工序、质量检验结果等；通过记录制造过程的详细信息，实现生产过程的可追溯性，方便质量控制和问题排查。
上述技术方案的效果为：通过业务计划物流单元，系统可以根据市场需求和供应链情况进行业务计划，并制定物流计划和策略。这样可以提高物流的准确性和灵活性，确保物流路线、运输方式以及配送时间的合理安排；制造运营管理单元能够全面管理整个制造运营过程，包括物料采购、生产计划、生产调度、库存管理等环节。系统可以自动协调各个环节的工作，并实现生产与物流的协同，从而提高整个制造运营过程的效率和生产能力；制造过程控制单元实时监控制造过程中各个环节的状态和指标，如设备运行状况、生产进度、质量数据等。通过监控数据的收集和分析，可以及时发现制造过程中的异常情况，并采取相应的措施进行处理，从而提高生产过程的稳定性和质量控制；制造过程单元追踪和记录每个制造过程的详细信息，包括物料的来源与去向、加工工序、质量检验结果等。这样可以实现生产过程的可追溯性，方便质量控制和问题排查，并提供数据支持进行进一步的生产优化和改进。
本发明的一个实施例，所述业务计划物流单元包括产品数据管理单元、企业资源规划单元以及供应商关系管理单元；
所述产品数据管理单元用于管理产品相关的数据信息，并对产品进行分类、标识以及追踪；所述产品数据信息包括产品编码、名称以及描述；
所述企业资源规划单元用于集成和管理企业内部的各种资源，所述各种资源包括生产设备、人力资源、原材料以及资金；并实时监控资源的可用性以及利用率，并对各种资源之间的关系进行协调以及与其他相关系统进行数据交互与共享；所述资源利用率L的计算公式为：
其中，y为监控资源中的第y条任务数据，p为监控资源中的任务数据的条数，ξ为预设的任务系数，ky为监控资源中的第y条任务数据的资源利用量，by为所述监控资源数据中的第y条任务数据的利用总次数，T为所述时间间隔；
所述供应商关系管理单元用于管理企业与供应商之间的合作关系，并对供应商的数据进行记录，所述供应商数据包括供应商的基本信息、合作协议、交货周期以及价格信息，所述供应商管理单元还包括供应商绩效评估模块以及协通合作模块。
上述技术方案的工作原理为：产品数据管理单元负责管理产品相关的数据信息，包括产品编码、名称和描述，并给每个产品分配唯一的编码，以便对产品进行分类、标识和追踪。系统可以根据产品编码查询和获取产品相关的信息，并进行产品的分类和统计分析；企业资源规划单元用于集成和管理企业内部的各种资源，包括生产设备、人力资源、原材料和资金等并实时监控资源的可用性和利用率，可以显示当前资源的使用情况和剩余量；协调各种资源之间的关系，确保资源的合理调度和利用；并其他相关系统进行数据交互和共享，比如与生产计划系统、物料管理系统等进行实时数据同步；供应商关系管理单元用于管理企业与供应商之间的合作关系；记录供应商的基本信息，包括名称、联系方式等。记录合作协议、交货周期和价格信息等供应商数据；提供供应商绩效评估模块，对供应商的交货准时性、产品质量等进行评估和监控。协同合作模块可以与供应商进行沟通和协作，确保供应链的顺畅运作。
上述技术方案的效果为：通过产品数据管理单元可以准确记录和管理产品相关的数据信息，包括编码、名称和描述，提高数据的准确性和可追溯性；通过对产品进行分类、标识和追踪，可以更好地掌握产品的属性和特征，便于库存管理和物流规划。提高产品数据的可访问性和共享性，便于不同部门之间的协同工作和决策；通过企业资源规划单元可以集成和管理企业内部各种资源，提高资源的整体利用效率和协同效应；实时监控资源的可用性和利用率，避免资源的浪费和闲置；并对各种资源之间的关系进行协调，优化资源的调度和配置，提高生产和物流效率；数据交互与共享能够提高信息的实时更新和准确性，使决策更加科学和准确；通过供应商关系管理单元管理企业与供应商之间的合作关系，建立长期稳定的合作伙伴关系；并记录供应商的基本信息、合作协议、交货周期和价格信息等，方便供应商管理和沟通；供应商绩效评估模块能够及时监控供应商的绩效表现，确保供应链的稳定和高效运作；协同合作模块能够促进企业与供应商之间的沟通和协作，提高供应链的灵活性和响应能力。通过上述公式可以提高资源利用效果，提升系统的性能和可持续发展能力；同时上述公式通过将每个任务数据的资源利用量ky与利用次数by相乘，并对所有任务数据求和，综合考虑了资源的使用强度和频率；可以更准确地反映资源的实际利用情况；上述公式中，任务数据的优先级通过任务系数ξ进行调整。通过设置不同的任务系数，可以根据任务的重要性或紧急程度，合理分配资源的利用率。有助于优化资源的分配和利用效率；公式中的时间间隔T可以根据需要进行调整，以适应不同的监控周期或资源利用评估周期。通过合理设置时间间隔，可以更精确地监测和评估资源的利用情况；公式计算出的资源利用率L是一个具体的数值，可以量化地表示资源的利用程度。这有助于对资源利用情况进行比较、评估和优化，并提供指导决策的依据。
本发明的一个实施例，所述制造运营管理单元包括优化排程模块(APS模块)、制造执行模块(MES模块)、仓储管理模块(WMS模块)、质量管理模块(QMS模块)、维护管理模块(MMS模块)以及基础管理模块(BDS模块)；
所述优化排程模块通过结合多种因素，对生产任务进行排序和分配，并生成详细的生产计划，所述因素包括生产资源的可用性、生产能力、订单需求以及交货期限；
所述制造执行模块用于执行生产过程中的各种任务，监控生产进度和质量情况，并对发现的生产异常问题进行处理；
所述仓储管理模块用于管理物料和成品的仓储以及流转，并对成品的发货与配送进行管理；
所述质量管理模块用于监控和管理生产过程中的质量指标和质量控制活动，并对质量数据进行分析，进行质量跟踪和回溯，发现并纠正质量问题；
所述维护管理模块用于管理生产设备的维护和保养工作；
所述基础管理模块包括企业基本信息的维护子模块、用户权限管理子模块、报表生成以及数据分析子模块；所述基础管理模块用于提供必要的数据支持和系统管理能力，对整个制造运营管理系统的正常运行进行管理。
上述技术方案的工作原理为：通过优化排程模块综合考虑生产资源的可用性、生产能力、订单需求和交货期限等因素；对生产任务进行排序和分配，生成详细的生产计划；通过制造执行模块执行生产过程中的各种任务，包括生产任务的下达、生产进度的监控等；监控生产进度和质量情况，及时发现和处理生产异常问题；实时更新生产数据，为其他模块提供准确的信息支持；通过仓储管理模块管理物料和成品的仓储和流转；跟踪物料和成品的库存情况，及时补充和调配；管理成品的发货和配送，确保按时交付给客户；通过质量管理模块监控和管理生产过程中的质量指标和质量控制活动；对质量数据进行分析，发现和纠正质量问题；通过维护管理模块管理生产设备的维护和保养工作；设定维护计划和周期，及时进行维护和故障修复；减少停机时间，提高设备的可靠性和使用寿命；基础管理模块包括企业基本信息的维护、用户权限管理、报表生成和数据分析等功能，通过；基础管理模块提供系统管理能力，确保制造运营管理系统的正常运行，并支持数据的存储和查询，为其他模块提供必要的数据支持。
上述技术方案的效果为：通过优化排程模块和制造执行模块的协作，可以合理安排生产任务和资源分配，提高生产线利用率和生产效率；质量管理模块能够监控和管理生产过程中的质量指标和活动，及时发现和纠正质量问题，提升产品的质量稳定性和一致性；仓储管理模块可以实时跟踪物料的库存情况，确保物料供应的及时性和准确性，避免因物料短缺或过剩而造成的延误和浪费；维护管理模块对生产设备进行定期维护和保养，减少设备故障和停机时间，提高设备的可靠性和使用寿命；基础管理模块通过数据的存储、查询和分析，生成报表和提供数据支持，帮助管理层进行决策分析和业务优化；通过有效的排程和管理，交货期限得以准时满足，可以提高客户满意度；通过整合各个模块的功能，使制造运营管理系统能够高效、智能地管理整个生产过程，降低成本，提高生产效率和产品质量，从而提升企业的竞争力和市场份额。
本发明的一个实施例，所述优化排程模块的优化排成方法包括：
通过生产计划收集制造过程中的相关数据；所述相关数据包括生产设备、工序、物料需求以及生产能力；
对收集到的数据进行预处理和清洗，所述预处理和清洗包括数据去重、缺失值处理以及异常值检测；
根据业务需求，通过排成算法建立数学模型来描述排程问题；
对排程算法和模型进行参数配置，所述参数设置包括设定优化目标、设置约束条件以及调整算法参数；
执行优化算法，对排程问题进行求解；
比较优化后的排程方案与原始方案的性能差异，对优化结果进行评估和分析；
通过可视化方式将优化结果进行可视化呈现；
将优化后的排程方案实施到实际生产中；根据实际情况，对模型和参数进行调整和优化。
上述技术方案的工作原理为：从生产计划中收集制造过程中的相关数据，包括生产设备、工序、物料需求和生产能力等信息；对收集到的数据进行预处理和清洗，去除重复数据、处理缺失值，并检测和处理异常值，确保数据的准确性和完整性；根据业务需求，利用排程算法建立数学模型来描述排程问题，例如使用图论、规划方法等建立模型；根据具体情况，对排程算法和模型进行参数配置，设置优化目标、约束条件，并调整算法参数，以确保符合实际运营需求；执行优化算法，对排程问题进行求解，寻找最优的排程方案。常用的优化算法包括遗传算法、模拟退火算法、禁忌搜索算法等；比较优化后的排程方案与原始方案的性能差异，进行评估和分析，判断优化结果的有效性和可行性；通过可视化方式将优化结果呈现出来，例如生成甘特图、流程图等，方便管理人员了解和调整排程计划；将优化后的排程方案实施到实际生产中，并根据实际情况进行模型和参数的调整和优化，以适应生产环境的变化和需求的变化。
上述技术方案的效果为：通过收集与制造过程相关的数据，包括设备、工序、物料需求和生产能力等信息，能够更全面地了解生产过程，从而提高生产计划的准确性；通过建立数学模型和优化算法，可以对生产资源进行合理分配和利用，避免资源闲置和浪费，提高资源利用效率；优化排程方案能够最大程度地避免生产中的瓶颈和资源冲突，优化生产计划布局，降低生产成本，提高生产效率；通过优化排程，可以避免生产过程中的阻塞和等待，提高生产线的生产能力，缩短生产周期，提高产量；通过优化排程方案，可以更好地协调生产过程中的工序和物料需求，减少生产过程中的错误和缺陷，提高产品的质量水平；通过可视化方式将优化结果呈现出来，可以实时监控生产进度和状态，及时调整排程方案，应对突发情况和变化；优化排程模块能够提供有效的数据支持和分析报告，帮助管理人员做出更准确、更快速的决策，提高管理效率。
本发明的一个实施例，所述制造过程控制单元包括仓储控制模块以及数据采集与监视控制模块；
所述仓储控制模块用于对物料以及产品的仓储信息以及流转进行管理；
所述数据采集与监视控制模块用于采集和监视制造过程中的关键数据和参数。
上述技术方案的工作原理为：仓储控制模块通过记录和管理物料的入库、出库以及库存信息，实现对物料的仓储信息进行管理。包括物料的标识、数量、位置等信息的记录和更新；该模块对产品的流转进行管理，包括产品在制品的位置、状态、流转路径等信息的记录和跟踪。通过对产品流转进行监控和控制，保证生产过程的顺畅和高效；数据采集与监视控制模块负责采集制造过程中的关键数据和参数，包括设备运行状态、工序完成情况、物料消耗量、生产周期等数据。通过传感器、监测设备等手段，实时采集数据并传输给系统进行处理和分析；并用于监视制造过程中的关键数据的变化和异常情况，例如设备故障、工序延迟、物料短缺等。一旦监测到异常情况，系统会及时发出警报或触发相应的处理程序，以保证制造过程的正常运行。
上述技术方案的效果为：仓储控制模块能够对物料和产品的仓储信息进行管理，确保物料和产品的准确记录和跟踪；可以实时获取物料和产品的位置、数量、状态等信息，提高仓储管理的精确性和效率；通过仓储控制模块，可以实现对物料和产品流转的管理和追踪，确保生产过程的顺利进行；可以实时查看产品在制品的位置，追踪产品的流转路径，提高对生产过程的可视化管理；数据采集与监视控制模块能够实时采集制造过程中的关键数据和参数，包括设备状态、工序进度、物料消耗量等；可以对数据进行实时监视，及时发现生产过程中的异常情况，提高对生产数据的敏感性和准确性；监视制造过程中的关键数据和参数可以帮助及时发现设备故障、工序延迟、物料短缺等异常情况；通过设置预警机制，及时发出警报，提醒相关人员进行故障处理和问题解决，减少生产停滞和损失；通过实时追踪物料和产品的流转情况，可以避免物料和产品的丢失或混乱，提高生产过程的稳定性；通过采集和监视制造过程中的关键数据，可以及时发现并处理问题，优化生产过程，提高生产效率和质量水平。
本发明的一个实施例，所述仓储控制模块的控制方法包括：
记录物料的入库信息，所述入库信息包括物料类型、数量以及供应商信息；并将物料存放到合适的位置，并进行标识和分类；
根据生产计划或订单需求，安排物料的出库操作；并记录物料的出库信息，所述出库信息包括物料类型、数量以及领用部门；并对物料库存信息进行更新；
跟踪和管理物料的库存情况，所述库存情况包括库存数量、位置以及存放方式；并对库存进行盘点、调整和补充；
通过分析物料的使用情况和需求预测，对物料的库存水平进行优化；
记录物料的流向和使用情况，实现对物料的追踪和回溯。
上述技术方案的工作原理为：当物料到达时，记录物料的入库信息，包括物料类型、数量和供应商信息等；入库后对物料进行分类，并确定合适的存放位置，并使用货架、储物柜等设备进行存储；对存放的物料进行标识，可以使用条形码或RFID等技术进行标记，以便后续的管理和追踪；根据生产计划或订单需求，安排物料的出库操作；记录物料的出库信息，包括物料类型、数量和领用部门等；物料出库后及时更新物料库存信息，确保库存数量的准确性和实时性；对物料的库存情况进行跟踪和管理，包括库存数量、位置和存放方式等；定期进行库存盘点，确保实际库存与系统记录的库存一致；根据需要进行库存调整和补充，保持合理的库存水平；通过分析物料的使用情况和需求预测，对物料的库存水平进行优化；根据历史数据和市场趋势进行需求预测，避免库存过多或不足的情况发生；根据需求预测结果，及时调整物料的采购和库存管理策略；记录物料的流向和使用情况，实现对物料的追踪和回溯；通过系统记录物料的出入库信息、领用部门、使用历史等，实现对物料流向的跟踪和监控。
上述技术方案的效果为：通过记录物料的入库和出库信息，可以准确记录物料的类型、数量和供应商信息，有助于管理人员了解物料的来源和去向；将物料存放到合适的位置，并进行标识和分类，可以提高物料的查找和取用效率，减少工作人员的操作时间和错误率；根据生产计划或订单需求，安排物料的出库操作，可以确保所需物料及时送达生产线，避免因缺货而导致生产延误或停滞；记录物料的出库信息并更新库存信息，可以实时反映物料的库存情况，帮助管理人员及时了解库存水平，做出相应的采购和调配决策；通过分析物料的使用情况和需求预测，可以对物料的库存水平进行优化，避免库存过多导致资金占用和损耗，或库存不足导致生产中断；记录物料的流向和使用情况，实现对物料的追踪和回溯，有助于对不合格品、质量问题或安全事件等进行追溯和处理，保障产品质量和消费者权益。
本发明的一个实施例，所述数据采集与监视控制模块的数据采集与监视控制方法包括：
通过数据采集设备采集各个生产环节的数据和参数，所述数据采集设备包括传感器以及仪表；所述参数与数据包括温度、压力、流量以及速度；
将采集到的数据存储到数据库进行存储和管理；
实时监视采集到的数据，并与设定的阈值进行比较，及时发现异常情况并对异常情况进行处理；
对采集到的数据进行分析和统计，根据分析和统计结果对生产过程进行优化。
上述技术方案的工作原理为：利用传感器和仪表等数据采集设备，采集各个生产环节中的数据和参数。这些参数可以包括温度、压力、流量、速度等，通过设备进行实时监测和采集；将采集到的数据存储到数据库中进行存储和管理。数据库可以是本地的服务器或云端的存储系统，确保数据的安全性和可靠性；对采集到的数据进行实时监视，并与设定的阈值进行比较。当数据超出设定的阈值范围时，系统将判定为异常情况，并及时发出警报或通知相关人员；针对监测到的异常情况，系统会触发相应的处理机制，例如发送警报信息、自动执行故障处理程序或通知相关操作人员进行处理，以避免生产过程中的潜在风险或质量问题；对采集到的数据进行分析和统计，利用数据分析工具和算法，从中获取有价值的信息和洞察。通过对生产过程的数据分析与优化，可以发现改进空间、提高生产效率和质量水平。
上述技术方案的效果为：通过数据采集设备实时监测各个生产环节的参数和数据，能够及时了解生产过程中的状态和变化，帮助提前发现潜在问题或异常情况；利用传感器和仪表等精密设备进行数据采集，能够准确记录各个环节的温度、压力、流量和速度等关键参数，避免人为操作误差和信息丢失；采集到的数据与设定的阈值进行比较，一旦参数超出设定范围，系统会及时发出警报或通知，使操作人员能够迅速响应并采取必要的处理措施，降低生产风险；将采集到的数据存储到数据库中，可以长期保存和管理，为后续的数据分析、回溯和决策提供可靠的数据支持；通过对采集到的数据进行分析和统计，可以发现生产过程中的优化空间和瓶颈，帮助优化生产流程和提高生产效率、质量和安全性；通过实时监视和优化生产过程，以及及时处理异常情况，可以提升生产效率，减少停机时间和不必要的资源浪费。
本发明的一个实施例，所述将采集到的数据存储到数据库进行存储和管理；所述数据库包括分布式对象数据库、关系数据库、缓存数据库以及时序数据库；
所述分布式对象数据库用于存储和管理具有复杂结构的数据对象，所述数据对象包括存非结构化数据、半结构化数据以及结构化数据，并对生产设备信息、工序数据以及传感器数据进行存储和管理；
所述关系数据库用于存储结构化的数据，所述结构化数据包括制造过程中的产品信息、物料库存以及订单信息，所述关系数据库通过表格和行列的方式来组织和存储数据；
所述缓存数据库用于存储频繁访问的数据，并统计所述缓存数据对应的热度值；
所述热度值R计算公式为：
其中，R表示所述热度值，j表示第j条所述任务数据，t表示所述任务数据的总条数，wj表示第j条所述任务数据对应的执行次数。
所述时序数据库用于存储和管理时间序列数据，所述时间序列数据包括传感器数据以及监控数据；并用于对生产设备的运行数据、工序的执行状态、物料的流转记录进行存储。
上述技术方案的工作原理为：分布式对象数据库用于存储和管理具有复杂结构的数据对象，包括非结构化数据、半结构化数据和结构化数据。对于生产设备信息、工序数据和传感器数据等数据对象，采用分布式对象数据库进行存储和管理；关系数据库用于存储结构化的数据，例如制造过程中的产品信息、物料库存和订单信息等。关系数据库采用表格和行列的方式来组织和存储数据，提供了标准的SQL查询语言，支持事务处理和数据一致性等功能；缓存数据库用于存储频繁访问的数据，通过将数据缓存到内存中，可以加快数据的读取和响应速度，提高系统的性能和并发处理能力；缓存数据库通常采用键值对(Key-Value)的存储方式，可以快速定位和获取数据；时序数据库用于存储和管理时间序列数据，如传感器数据和监控数据等。时序数据库专门针对时间序列数据的存储和查询进行了优化，可以高效地处理大量的时间序列数据，并提供灵活的时间范围查询和数据聚合功能。
上述技术方案的效果为：通过采用分布式对象数据库、关系数据库、缓存数据库和时序数据库的组合，能够更好地满足不同类型和需求的数据存储和管理。每个数据库针对不同数据特点进行了优化，提供了适用的存储结构和查询方式；分布式对象数据库专为存储具有复杂结构的数据对象而设计，可以有效管理非结构化数据、半结构化数据和结构化数据。对于生产设备信息、工序数据和传感器数据等，利用分布式对象数据库可以更好地处理和组织这些复杂数据；关系数据库采用表格和行列的方式来存储和组织结构化数据，具有良好的数据一致性和事务处理能力。对于制造过程中的产品信息、物料库存和订单信息等结构化数据，关系数据库能够高效地存储和查询；缓存数据库用于存储频繁访问的数据，将数据缓存在内存中，加快数据的读取和响应速度。这可以提高系统的性能和并发处理能力，特别是对于需要频繁访问的数据，可以显著减少数据访问延迟；时序数据库专门用于存储和管理时间序列数据，如传感器数据和监控数据等。对于生产设备的运行数据、工序的执行状态和物料的流转记录等，时序数据库能够高效地存储、查询和分析这些时间相关的数据。通过上述公式计算热度值来管理数据，可以优化系统性能、改善用户体验，降低后端压力，并提高系统的可扩展性。上述公式将任务数据的执行次数作为权重进行求和，通过对执行次数的统计和加权求和，将数据的访问频率量化为一个具体的数值；可以直观地展现数据的热度，以便后续的缓存策略和数据管理；通过计算热度值，可以准确地定位哪些数据是热门数据，即被频繁访问的数据；可以优化缓存策略，将热门数据置于缓存中，提高数据的访问速度；公式中，执行次数越多的数据热度值越大，因此可以将热度值作为数据的优先级指标。根据热度值的大小，可以确定数据的优先级顺序，优先处理热门数据，从而提高系统的性能和用户体验；随着数据的使用情况变化，热度值也会相应地调整。如果某条数据的执行次数逐渐增多，那么它的热度值也会随之增加，反之则减少；可以实现对数据访问模式的动态监测和响应，及时调整缓存策略，适应不同时间段和场景下的数据访问需求。
本发明的一个实施例，所述制造过程单元包括作业模块、数据模块以及设备模块，所述作业模块包括仓储类作业设备模块、物流类作业设备模块、组装类作业设备模块以及检测类作业设备模块；所述数据模块包括生产进程数据模块、设备状态数据模块、实时工艺质量数据模块以及物流及物料数据模块；所述设备模块包括仓储设备模块、物流设备模块、制造设备模块以及监测设备模块。
上述技术方案的工作原理为：作业模块包括仓储类作业设备模块、物流类作业设备模块、组装类作业设备模块和检测类作业设备模块。仓储类作业设备模块负责存储和管理物料；物流类作业设备模块处理物流工作，如运输和分发物料；组装类作业设备模块用于产品组装；检测类作业设备模块用于对产品进行质量检测；数据模块包括生产进程数据模块、设备状态数据模块、实时工艺质量数据模块和物流及物料数据模块。生产进程数据模块记录生产过程中的各种数据，如生产时间、产量等；设备状态数据模块追踪设备的运行状态，包括故障和维护信息；实时工艺质量数据模块用于记录产品质量数据；物流及物料数据模块跟踪物流和物料的信息；设备模块包括仓储设备模块、物流设备模块、制造设备模块和监测设备模块。仓储设备模块提供存储和管理物料的设备，如货架和托盘；物流设备模块提供物料运输设备，如输送带和叉车；制造设备模块提供产品制造和组装设备，如机器人和装配线；监测设备模块提供用于对产品质量进行检测和监控的传感器和仪器。
上述技术方案的效果为：通过将制造过程划分为不同的单元，并使用适当的设备模块，可以实现任务的分工和协调，提高生产效率。同时，作业模块的合理划分和数据模块的及时反馈，使得生产管理更加精细化和高效；不同的作业模块和设备模块相互配合，形成了一个完整的制造过程单元。这样可以优化生产流程，减少生产环节之间的等待时间和物料传递时间，从而提高整体生产效能；检测类作业设备模块和实时工艺质量数据模块的应用，可以对产品进行实时监控和检测，及时发现和解决质量问题，确保产品符合规定的质量标准；数据模块的应用使得生产过程中的各种数据能够被记录、分析和利用。生产进程数据、设备状态数据以及物流及物料数据的采集和分析，可以为生产管理和决策提供重要参考，促进企业数据化管理水平的提升；通过合理规划作业模块和设备模块的配置，可以避免重复投入和资源浪费。同时，及时的数据反馈和设备状态监控，可以提前发现设备故障和维修需求，减少停机时间和生产损失，降低生产成本。
本发明的一个实施例，一种数字化工厂物流调度方法，所述方法包括：
通过业务计划物流单元制定物流计划与策略，并根据市场需求以及供应链情况进行业务计划，确定物流路线、运输方式以及配送时间；
通过制造运营管理单元管理整个制造运营过程；
通过制造过程管理单元对制造和控制过程中各个环节的状态和指标进行监控；
通过制造过程单元追踪以及记录每个制造过程的详细信息。
上述技术方案的工作原理为：业务计划物流单元通过市场需求和供应链情况，制定物流计划与策略，包括确定物流路线、运输方式以及配送时间；基于市场需求和供应信息，进行业务计划，确保物料的供应与需求之间的平衡；制造运营管理单元管理整个制造运营过程，包括物料采购、生产计划、生产调度、库存管理等环节；根据业务计划物流单元提供的物流信息，协调生产计划与物流安排，确保生产与物流的协同进行；制造过程控制单元监控制造过程中各个环节的状态和指标，如设备运行状况、生产进度、质量数据等；实时收集制造过程中的数据，并与预设的指标进行比较和分析，及时发现异常情况并采取措施处理；追踪和记录每个制造过程的详细信息，包括物料的来源与去向、加工工序、质量检验结果等；通过记录制造过程的详细信息，实现生产过程的可追溯性，方便质量控制和问题排查。
上述技术方案的效果为：通过业务计划物流单元，系统可以根据市场需求和供应链情况进行业务计划，并制定物流计划和策略。这样可以提高物流的准确性和灵活性，确保物流路线、运输方式以及配送时间的合理安排；制造运营管理单元能够全面管理整个制造运营过程，包括物料采购、生产计划、生产调度、库存管理等环节。系统可以自动协调各个环节的工作，并实现生产与物流的协同，从而提高整个制造运营过程的效率和生产能力；制造过程控制单元实时监控制造过程中各个环节的状态和指标，如设备运行状况、生产进度、质量数据等。通过监控数据的收集和分析，可以及时发现制造过程中的异常情况，并采取相应的措施进行处理，从而提高生产过程的稳定性和质量控制；制造过程单元追踪和记录每个制造过程的详细信息，包括物料的来源与去向、加工工序、质量检验结果等。这样可以实现生产过程的可追溯性，方便质量控制和问题排查，并提供数据支持进行进一步的生产优化和改进。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种数字化工厂物流调度系统，其特征在于，所述系统包括：
业务计划物流单元：所述业务计划物流单元用于制定物流计划与策略，并根据市场需求以及供应链情况进行业务计划，并确定物流路线、运输方式以及配送时间；
制造运营管理单元：所述制造运营管理单元用于管理整个制造运营过程；
制造过程控制单元：所述制造过程管理单元用于对制造和控制过程中各个环节的状态和指标进行监控；
制造过程单元：所述制造过程单元用于追踪以及记录每个制造过程的详细信息。
2.根据权利要求1所述一种数字化工厂物流调度系统，其特征在于，所述业务计划物流单元包括产品数据管理单元、企业资源规划单元以及供应商关系管理单元；
所述产品数据管理单元用于管理产品相关的数据信息，并对产品进行分类、标识以及追踪；所述产品数据信息包括产品编码、名称以及描述；
所述企业资源规划单元用于集成和管理企业内部的各种资源，所述各种资源包括生产设备、人力资源、原材料以及资金；并实时监控资源的可用性以及利用率，并对各种资源之间的关系进行协调以及与其他相关系统进行数据交互与共享；
所述供应商关系管理单元用于管理企业与供应商之间的合作关系，并对供应商的数据进行记录，所述供应商数据包括供应商的基本信息、合作协议、交货周期以及价格信息，所述供应商管理单元还包括供应商绩效评估模块以及协通合作模块。
3.根据权利要求1所述一种数字化工厂物流调度系统，其特征在于，所述制造运营管理单元包括优化排程模块、制造执行模块、仓储管理模块、质量管理模块、维护管理模块以及基础管理模块；
所述优化排程模块通过结合多种因素，对生产任务进行排序和分配，并生成详细的生产计划，所述因素包括生产资源的可用性、生产能力、订单需求以及交货期限；
所述制造执行模块用于执行生产过程中的各种任务，监控生产进度和质量情况，并对发现的生产异常问题进行处理；
所述仓储管理模块用于管理物料和成品的仓储以及流转，并对成品的发货与配送进行管理；
所述质量管理模块用于监控和管理生产过程中的质量指标和质量控制活动，并对质量数据进行分析，进行质量跟踪和回溯，发现并纠正质量问题；
所述维护管理模块用于管理生产设备的维护和保养工作；
所述基础管理模块包括企业基本信息的维护子模块、用户权限管理子模块、报表生成以及数据分析子模块；所述基础管理模块用于提供必要的数据支持和系统管理能力，对整个制造运营管理系统的正常运行进行管理。
4.根据权利要求1所述一种数字化工厂物流调度系统，其特征在于，所述优化排程模块的优化排成方法包括：
通过生产计划收集制造过程中的相关数据；所述相关数据包括生产设备、工序、物料需求以及生产能力；
对收集到的数据进行预处理和清洗，所述预处理和清洗包括数据去重、缺失值处理以及异常值检测；
根据业务需求，通过排成算法建立数学模型来描述排程问题；
对排程算法和模型进行参数配置，所述参数设置包括设定优化目标、设置约束条件以及调整算法参数；
执行优化算法，对排程问题进行求解；
比较优化后的排程方案与原始方案的性能差异，对优化结果进行评估和分析；
通过可视化方式将优化结果进行可视化呈现；
将优化后的排程方案实施到实际生产中；根据实际情况，对模型和参数进行调整和优化。
5.根据权利要求1所述一种数字化工厂物流调度系统，其特征在于，所述制造过程控制单元包括仓储控制模块以及数据采集与监视控制模块；
所述仓储控制模块用于对物料以及产品的仓储信息以及流转进行管理；
所述数据采集与监视控制模块用于采集和监视制造过程中的关键数据和参数。
6.根据权利要求5所述一种数字化工厂物流调度系统，其特征在于，所述仓储控制模块的控制方法包括：
记录物料的入库信息，所述入库信息包括物料类型、数量以及供应商信息；并将物料存放到合适的位置，并进行标识和分类；
根据生产计划或订单需求，安排物料的出库操作；并记录物料的出库信息，所述出库信息包括物料类型、数量以及领用部门；并对物料库存信息进行更新；
跟踪和管理物料的库存情况，所述库存情况包括库存数量、位置以及存放方式；并对库存进行盘点、调整和补充；
通过分析物料的使用情况和需求预测，对物料的库存水平进行优化；
记录物料的流向和使用情况，实现对物料的追踪和回溯。
7.根据权利要求5所述一种数字化工厂物流调度系统，其特征在于，所述数据采集与监视控制模块的数据采集与监视控制方法包括：
通过数据采集设备采集各个生产环节的数据和参数，所述数据采集设备包括传感器以及仪表；所述参数与数据包括温度、压力、流量以及速度；
将采集到的数据存储到数据库进行存储和管理；
实时监视采集到的数据，并与设定的阈值进行比较，及时发现异常情况并对异常情况进行处理；
对采集到的数据进行分析和统计，根据分析和统计结果对生产过程进行优化。
8.根据权利要求7所述一种数字化工厂物流调度系统，其特征在于，所述将采集到的数据存储到数据库进行存储和管理；所述数据库包括分布式对象数据库、关系数据库、缓存数据库以及时序数据库；
所述分布式对象数据库用于存储和管理具有复杂结构的数据对象，所述数据对象包括非结构化数据、半结构化数据以及结构化数据，并对生产设备信息、工序数据以及传感器数据进行存储和管理；
所述关系数据库用于存储结构化的数据，所述结构化数据包括制造过程中的产品信息、物料库存以及订单信息，所述关系数据库通过表格和行列的方式来组织和存储数据；
所述缓存数据库用于存储频繁访问的数据，并统计所述缓存数据对应的热度值；
所述时序数据库用于存储和管理时间序列数据，所述时间序列数据包括传感器数据以及监控数据；并用于对生产设备的运行数据、工序的执行状态、物料的流转记录进行存储。
9.根据权利要求1所述一种数字化工厂物流调度系统，其特征在于，所述制造过程单元包括作业模块、数据模块以及设备模块，所述作业模块包括仓储类作业设备模块、物流类作业设备模块、组装类作业设备模块以及检测类作业设备模块；所述数据模块包括生产进程数据模块、设备状态数据模块、实时工艺质量数据模块以及物流及物料数据模块；所述设备模块包括仓储设备模块、物流设备模块、制造设备模块以及监测设备模块。
10.一种数字化工厂物流调度方法，其特征在于，所述方法包括：
通过业务计划物流单元制定物流计划与策略，并根据市场需求以及供应链情况进行业务计划，确定物流路线、运输方式以及配送时间；
通过制造运营管理单元管理整个制造运营过程；
通过制造过程管理单元对制造和控制过程中各个环节的状态和指标进行监控；
通过制造过程单元追踪以及记录每个制造过程的详细信息。
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