TW202109222A - 工業工廠，特別是用於金屬生產工業或鋁或鋼鐵工業的工廠，以及用於操作工業工廠，特別是用於金屬生產工業或鋁或鋼鐵工業的工廠的方法 - Google Patents
工業工廠，特別是用於金屬生產工業或鋁或鋼鐵工業的工廠，以及用於操作工業工廠，特別是用於金屬生產工業或鋁或鋼鐵工業的工廠的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202109222A TW202109222A TW109121721A TW109121721A TW202109222A TW 202109222 A TW202109222 A TW 202109222A TW 109121721 A TW109121721 A TW 109121721A TW 109121721 A TW109121721 A TW 109121721A TW 202109222 A TW202109222 A TW 202109222A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- production
- maintenance
- industrial
- quality
- factory
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 112
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 12
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title abstract 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 116
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims abstract description 102
- 238000013439 planning Methods 0.000 claims abstract description 84
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 69
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000003326 Quality management system Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims description 47
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims description 47
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 28
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 11
- 238000012384 transportation and delivery Methods 0.000 claims description 8
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 238000007726 management method Methods 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 36
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012351 Integrated analysis Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000003066 decision tree Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000012706 support-vector machine Methods 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
- G05B19/41875—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by quality surveillance of production
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
- G05B23/02—Electric testing or monitoring
- G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
- G05B23/0259—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the response to fault detection
- G05B23/0283—Predictive maintenance, e.g. involving the monitoring of a system and, based on the monitoring results, taking decisions on the maintenance schedule of the monitored system; Estimating remaining useful life [RUL]
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/32—Operator till task planning
- G05B2219/32061—Central controls modules grouped according to function
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/80—Management or planning
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- General Factory Administration (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本發明係關於一種工業工廠（1）以及一種操作一工業工廠（1），特別是用於金屬生產工業或鋁或鋼鐵工業之工廠的方法，該工業工廠包含：
一生產計劃系統（2），其用於創建一生產序列，
一自動化系統（3），其用於控制該工業工廠（1）並且用於實行經創建生產序列，
一狀態監測系統（4），其用於監測該工業工廠（1）的一或多個區，
一品質管理系統（5），其用於偵測經生產之產品的品質特性，及
一維護系統（5），其用於在該工業工廠（1）中計劃待實行之維護操作，
該工業工廠之特點在於以下事實：該工業工廠（1）進一步包含一中心資料收集及分析單元（7），該中心資料收集及分析單元用於收集該生產計劃系統（2）、該自動化系統（3）、該狀態監測系統（4）、該品質管理系統（5）及該維護計劃系統（6）之資料，且用於分析經收集資料以用於最佳化該工業工廠（1）的生產及維護製程。
Description
本發明係關於一種工業工廠，特別是一種用於金屬生產工業或鋁或鋼鐵工業的工廠。本發明進一步係關於一種操作工業工廠，特別是用於金屬生產工業或鋁或鋼鐵工業的工廠的方法。
本發明係關於工業工廠，特別是用於金屬生產工業或鋁或鋼鐵工業的工廠。彼種類的工業工廠之實例為高爐、直接還原工廠、電弧爐、熔桶製程的轉爐或工廠、金屬的原始成型或整形工廠，諸如連續鑄造工廠或小鋼胚鑄造工廠及熱軋工廠及/或冷軋工廠，或此等工廠上游或下游的工廠，諸如熔爐，例如再熱爐或保溫爐、精密加工設備、塗覆線、冷卻路徑、酸洗或退火設施，以及製程直接需要的工廠部分，例如原材料儲存區（例如礦石儲存區）、中間產品（例如板胚儲存區或卷材儲存區）或最終產品，儲罐（例如氣體）或其他輔助工廠，諸如運輸設備或運輸裝置，諸如起重機，熔桶車或火車。詳言之，根據本發明的工業工廠亦係關於用於按生產序列生產複數個產品的經陳述工廠中若干工廠之組合。
彼種類的工業工廠通常包含以下系統：
生產計劃系統，其用於針對工業工廠創建生產序列，
自動化系統，其用於控制工業工廠並且用於實行由生產計劃系統創建的生產序列，
狀態監測系統，其用於監測工業工廠的一或多個區，
品質管理系統，其用於偵測在工業工廠中生產的產品之品質特性，及
維護系統，其用於在工業工廠中計劃待執行之維護操作。
自先前技術已知的工業工廠之缺點為個別系統為封閉的並且通常不進行資料交換。由於系統另外使用個別資料結構，因此將難以實現資料交換。此外，在工業工廠的操作中存在有益的任務，該些任務不能唯一地與單個系統相關聯，因此不能被考慮。
由於劃分成經陳述系統，因此另外存在以下缺點：使用者必須熟悉每一系統，特別是其操作，且在工業工廠之改變及/或擴展之狀況下，可能會調適若干系統。
為了改良工業工廠的操作，WO 2018/145947 A1提出了工業工廠的個別系統之間的資料交換。然而，由於個別系統及介面的彼此不匹配的不同系統、不同資料結構，因此此只能運用較高的初始支出來實現。
本發明具有最佳化工業工廠的操作的目標，特別是用於改良工廠利用率、組件使用壽命、產品的平均品質及對交貨日期的遵守。
根據本發明，此目標係藉由工業工廠，特別是用於金屬生產工業或鋁或鋼鐵工業的工廠來實現，該工業工廠包含：
生產計劃系統，其用於針對工業工廠創建生產序列，
自動化系統，其用於控制工業工廠並且用於實行由生產計劃系統創建的生產序列，
狀態監測系統，其用於監測工業工廠的一或多個區，
品質管理系統，其用於偵測在工業工廠中生產的產品之品質特性，及
維護系統，其用於在工業工廠中計劃待執行之維護操作，
該工業工廠之特點在於以下事實：
該工業工廠進一步包含中心資料收集及分析單元，其用於收集生產計劃系統、自動化系統、狀態監測系統、品質管理系統及/或維護計劃系統之資料，且用於分析經收集資料以用於最佳化工業工廠的生產及維護製程。
因此，生產計劃系統、自動化系統、狀態監測系統、品質管理系統及維護計劃系統的資料經集中收集，例如，因為此等系統將資料傳送至中心資料收集及分析單元。由於工業工廠的所有資料存在於中心點處，因此可相對於工業工廠中之製程的改良來評估全部經收集資料。由於該分析，可相對於不同準則最佳化工業工廠的操作。
取決於各別最佳化目標，並非絕對地需要在中心資料收集及分析單元中收集並且分析來自工業工廠的所有系統之資料。若系統中之一或多者的資料與特定最佳化目標無關，則可忽略對應的系統及其資料。
由於工業工廠的個別系統在每一情況下都將資料傳送至中心資料收集及分析單元，因此關於資料交換之支出會明顯地減少，此係由於個別系統不必將其資料傳送至若干不同系統。特別相對於不同資料結構、介面及傳送協定，此將為複雜的任務並且將需要全面地適應工業工廠的所有系統。
此外，經收集資料之集中分析具有可最佳化工業工廠的總體效能的優點，然而在對該資料之分散分析之狀況下，將僅僅對在一個系統中相關的參數考慮最佳化的狀況。即使個別系統確實彼此交換資料，但該最佳化將僅在一個系統內進行，且在某些情況下將忽略其他系統的最佳化。
根據本發明的有利的變型，資料收集及分析單元經組態以用於控制生產計劃系統、自動化系統、狀態監測系統、品質管理系統及/或維護計劃系統。資料收集及分析單元在分析了經收集資料之後可因此直接在生產計劃系統、自動化系統、狀態監測系統、品質管理系統及/或維護計劃系統中實現所發現的最佳化。出於彼目的，傳輸並且在本地端轉換關於對應的系統之控制的合適的資訊項目。因此，不再必須在個別系統中執行控制動作以便實現所發現的最佳化。
根據本發明的特別有利的變型，資料收集及分析單元包含圖形使用者介面，特別是用於生產計劃系統、自動化系統、狀態監測系統、品質管理系統及/或維護計劃系統之統一使用者介面。資料收集及分析單元直觀地藉由圖形使用者介面來操作。特別有利的是，資料收集及分析單元之圖形使用者介面同時為生產計劃系統、自動化系統、狀態監測系統、品質管理系統及/或維護計劃系統提供統一圖形使用者介面。因此，操作員只需熟悉圖形介面即可，且對於該操作員，整個工業工廠的操作得以簡化。
在本發明的變型中，生產計劃系統、自動化系統、狀態監測系統、品質管理系統及維護計劃系統之資料，被劃分成品質目錄、計劃清單、製程目錄、維護目錄、狀態監測器、維護監測器、製程監測器及/或品質監測器。品質目錄含有可生產的所有產品的數量，連同該些產品之各別品質要求。計劃清單含有待生產的所有產品的數量，連同該些產品特別是參考品質目錄的品質要求。製程目錄中列舉了用於實現來自品質目錄之特定品質要求所需的製程準則。維護目錄中列舉用於消除現有或預期限制的所合適或所需的所有維護措施。狀態監測器中含有關於現有或預期限制，特別是關於來自製程目錄的條目，的工廠的當前及預測狀態。維護監測器中含有關於所有已經計劃的維護措施之資訊。製程監測器中含有來自生產的製程資料。品質監測器中含有個別產品的經實現品質。
該目標另外藉由操作工業工廠，特別是用於金屬生產工業或鋁或鋼鐵工業的工廠，較佳地為根據本發明之工業工廠的方法來實現，該方法包含以下步驟：
在中心資料收集及分析單元中收集生產計劃系統、自動化系統、狀態監測系統、品質管理系統及/或維護計劃系統之資料，
藉由資料收集及分析單元分析經收集資料，以用於最佳化工業工廠中之生產及維護製程，及
藉由生產計劃系統及維護計劃系統執行經最佳化生產及維護製程。
在中心資料收集及分析單元中收集來自生產計劃系統、自動化系統、狀態監測系統、品質管理系統及/或維護計劃系統之資料，可藉由個別系統分別將其資料傳送至中心資料收集及分析單元來實行，或由此自個別系統調用資料來實行。同樣，中心資料收集及分析單元可將資料傳送至個別系統或個別系統，其可自中心資料收集及分析單元調用資料。詳言之，資料收集及分析單元可提供用於儲存個別系統的資料之資料庫，其可由工業工廠的所有系統存取。藉由中心資料收集及分析單元，與個別系統之間的資料交換有關的支出可明顯地減少，此特別是由於並非所有系統必須適於與另一系統的每次資料交換。
由於工業工廠的所有相關系統之資料都存在於資料收集及分析單元中之事實，因此有可能提供經整合分析及最佳化，而根據先前技術，在所有情況下，僅在子系統中實行部分最佳化。
根據本發明的有利的變型，該方法包含藉由生產計劃系統、自動化系統、狀態監測系統、品質管理系統及/或維護計劃系統存取、處理及/或修改資料收集及分析單元中之經收集資料的步驟。工業工廠的所有系統因此均可完全存取中心資料收集及分析單元中之資料。
在本發明的特別有利的變型中，經收集資料之分析係基於基於機器之學習方法及/或基於統計方法，其中基於機器之學習方法及/或統計方法尤其再現在工業工廠中經歷的整個製程。基於機器之學習方法及/或統計方法選自例如：例如藉由線性模型、神經網路、決策樹、集合方法、支援向量機、隱式馬爾可夫模型（Hidden-Markov model）等等的分類，回歸。然而，亦可利用來自未經監測之學習領域的方法，諸如集群演算法（例如，k均值、k模式、k原型、DBSCAN、高斯混合模型等等）。為了訓練該些方法，可利用演算法，諸如梯度下降、反向傳播、增強式學習、評估-決策方法（actor-critic method）、演化式發展。詳言之，基於機器之學習方法具有以下優點：工業工廠中之製程的預測準確度持續隨著時間而改良，藉此類似地改良最佳化。
根據本發明的變型，資料的收集包含：
監測組件、工廠部分或整個工業工廠之狀態，
監測組件故障之速率/頻率、停機時間及維修支出，
監測產品品質，
監測使用材料存量，
監測替換部分存量，
計劃關於工業工廠之操作之人員的使用，及/或
建立用於在工業工廠中生產個別產品之技術目標規範。
根據本發明的特別有利的變型，工業工廠中之生產及維護製程之最佳化係基於對工業工廠之未來狀態的預測。關於工業工廠之未來狀態的預測係基於經收集資料而形成。此預測係藉由例如基於機器之學習製程，特別是持續改良之人工智慧來創建。工業工廠中之生產及維護製程的最佳化係基於預測來實行並且隨後生效。
根據本發明的變型，工業工廠的未來狀態之預測包含：
用於實現每一產品項目之目標品質的預測，
可能的交貨日期之預測，
關於經使用的資源之消耗之預測，及/或
關於經使用之替換部分/消耗品之消耗的預測。
根據本發明的另一變型，工業工廠中之生產及維護製程之最佳化旨在：
工廠服務性之最大化，
產量之最大化，
輸出（產量及產品品質）之最大化，
經使用資源之最小化，
維護支出之最小化
替換部分成本之最小化，
人員支出之最小化，
資源成本之最小化，
收益之最大化，特別是在產品混合控制的意義上，
對交貨日期之遵守的可靠性之最大化，
工廠服務性之可靠性之最大化，
儲存成本之最小化，
經佔用資本之最小化，及/或
工業工廠之操作的總體經濟性之最大化。
根據本發明的變型，工業工廠中之生產及維護製程之最佳化係藉由以下操作實現：
在整個工業工廠中及/或在個別子區/生產單元中計劃生產序列，
將生產訂單分配至個別生產單元，
計劃輸送及儲存工序，
預訂使用材料，及/或
預訂替換部分。
在本發明的特別有利的變型中，該方法包含評估工業工廠中之生產及維護製程的最佳化之步驟，其中最佳化之評估包含例如：
評估生產計劃之可靠性，
評估措施/工序之經濟利用率，
評估最佳化目標之實現，特別是相較於工業工廠之經假設的未經最佳化之操作。
根據根據本發明的此變型，檢查所進行的最佳化是否實際上實現了經預測優點/用途。
根據本發明的另一變型，提供一種統一圖形使用者介面，以用於在計算裝置上執行根據本發明之方法。有利地，藉助於該統一圖形使用者介面類似地控制生產計劃系統、自動化系統、狀態監測系統、品質管理系統及/或維護計劃系統。因此，提供一種統一圖形使用者介面以用於控制工業工廠之所有系統。因而，操作員只需熟悉一個圖形使用者介面，以便控制整個工業工廠並且執行根據本發明之方法，以用於最佳化生產及維護製程。
根據本發明的有利的變型，提供用於傳送、詢問及/或修改中心資料收集及分析單元中之資料的介面。藉由經提供介面，資料收集及分析單元可整合於現有的工業工廠中，此係由於該些介面接管與工業工廠內之現有系統的通信。
在本發明的尤其較佳的變型中，中心資料收集及分析單元中之資料包含：
品質目錄，其中含有所有可生產的產品的數量，連同該些產品之各別品質要求，
計劃清單，其中含有待生產之所有產品的數量，連同該些產品例如參考品質目錄之品質要求，
製程目錄，其中列舉用於實現來自品質目錄之特定品質要求所需的製程準則，
維護目錄，其中列舉用於消除現有或預期限制所合適及/或所需之所有維護措施，
狀態監測器，其中含有工業工廠之當前及/或預測狀態及/或目前或預期限制，特別是關於製程目錄，
維護監測器，其中含有關於所有已經計劃之維護措施的資訊項，
製程監測器，其中含有來自生產之製程資料，及/或
品質監測器，其中含有個別產品之經實現品質。
在一變型中，有可能例如基於待進行的生產之品質要求自動計劃維護措施。出於彼目的，以下資料在中心資料收集及分析單元中經互連且分析：計劃清單→品質目錄→狀態監測器→維護目錄→計劃。
在另一變型中，生產計劃可限於彼等產品—或彼等產品的較佳生產—該些產品與當前及預期的直至生產的限制相容，藉此減少了停機時間，並增加了輸出及組件使用壽命。出於彼目的，以下資料在中心資料收集及分析單元中經互連並分析：狀態監測器→維護監測器→維護目錄→計劃清單→計劃。
在另一變型中，輸出可增加，此係因為在製程狀態與可達成品質之間實行系統性調和。出於彼目的，以下資料在中心資料收集及分析單元中經互連且分析：狀態監測器→製程監測器→品質監測器→製程目錄→計劃清單→計劃。
在另一變型中，輸出可增加且降低的產品品質可減少，此係因為來自狀態監測器及計劃清單之資料在生產計劃中共同鏈接並且避免了重新計劃動作。
在另一變型中，來自製程監測器之資料及來自品質監測器之資料為相關的，進而在製程目錄中創建新的條目或修改現有條目。該系統因此不斷地學習用於特定品質要求的哪些條件實際上係相關的。
在另一變型中，來自狀態監測器之資料及來自品質監測器之資料為相關的，進而在維護目錄中創建新的條目或修改現有條目。該系統因此不斷地學習工廠狀態與生產品質之間存在哪一相關性，以及哪一措施對哪些工廠狀態及產品特性具有積極影響。
在另一變型中，藉由停機的較佳可預測性、藉由所需產品品質之較頻繁實現、且藉由產品之較有針對性之計劃，來增加對交貨日期之遵守。
在另一變型中，藉由組件使用壽命之增加及維護計劃之連續最佳化來降低維護成本。
圖1展示根據本發明之工業工廠1，特別是用於金屬生產工業或鋁或鋼鐵工業之工廠的示意圖。該工業工廠包含用於針對工業工廠1創建生產序列之生產計劃系統2，用於控制工業工廠1且用於執行藉由生產計劃系統2創建之生產序列的自動化系統3，用於監測工業工廠1的一或多個區之狀態監測系統4，用於偵測在工業工廠1中生產之產品的品質特性之品質管理系統5，及用於在工業工廠1中計劃待實行之維護操作的維護計劃系統6。
根據本發明，工業工廠1進一步包含中心資料收集及分析單元7，其用於收集產品計劃系統2、自動化系統3、狀態監測系統4、品質管理系統5及/或維護計劃系統6之資料，並且用於分析經收集資料，以用於最佳化工業工廠1之生產及維護製程。個別系統2、3、4、5、6與中心資料收集及分析單元之間的資料交換較佳地雙向進行，如藉由雙箭頭所說明。
有利地，資料收集及分析裝置7經組態以用於控制生產計劃系統2、自動化系統3、狀態監測系統4、品質管理系統5及/或維護計劃系統6。
資料收集及分析單元7進一步包含圖形使用者介面8，特別是用於生產計劃系統2、自動化系統3、狀態監測系統4、品質管理系統5及/或維護計劃系統6之統一使用者介面8。
生產計劃系統2、自動化系統3、狀態監測系統4、品質管理系統5及/或維護計劃系統6之資料，較佳地被劃分成品質目錄、計劃清單、製程目錄、維護目錄、狀態監測器、維護監測器、製程監測器及/或品質監測器。
本發明特別係關於工業工廠1，特別是用於金屬生產工業或鋁或鋼鐵工業之工廠，例如根據圖1之工業工廠1的方法。根據本發明之方法包含以下步驟：
在中心資料收集及分析單元7中收集生產計劃系統2、自動化系統3、狀態監測系統4、品質管理系統5及/或維護計劃系統6之資料，
藉由資料收集及分析單元7分析經收集資料，以用於最佳化工業工廠1中之生產及維護製程，及
藉由生產計劃系統2及維護計劃系統6執行經最佳化生產及維護製程。
生產計劃系統2、自動化系統3、狀態監測系統4、品質管理系統5及維護計劃系統6可存取中心資料收集及分析單元7中之經收集資料，處理此等資料及/或修改此等資料。
經收集資料之分析較佳地係基於基於機器之學習方法及/或統計方法，其中基於機器之學習方法及/或統計方法尤其再現在工業工廠（1）中經歷的整個製程。
依據根據本發明之方法，資料之收集包含：
監測組件、工廠部分或整個工業工廠1之狀態，
監測組件故障之速率/頻率、停機時間及維修支出，
監測產品品質，
監測使用材料存量，
監測替換部分存量，
計劃關於工業工廠1之操作之人員的使用，及/或
建立用於在工業工廠1中生產個別產品之技術目標規範。
有利地，工業工廠1中之生產及維護製程的最佳化係基於工業工廠1之未來狀態的預測。工業工廠1之未來狀態的預測包含例如：
用於實現每一產品項目之目標品質的預測，
可能的交貨日期之預測，
關於經使用的資源之消耗之預測，及/或
關於經使用之替換部分/消耗品之消耗的預測。
工業工廠1中之生產及維護製程的最佳化例如旨在：
工廠服務性之最大化，
產量之最大化，
輸出（產量及產品品質）之最大化，
經使用資源之最小化，
維護支出之最小化
替換部分成本之最小化，
人員支出之最小化，
資源成本之最小化，
收益之最大化，特別是在產品混合控制的意義上，
對交貨日期之遵守的可靠性之最大化，
工廠服務性之可靠性之最大化，
儲存成本之最小化，
經佔用資本之最小化，及/或
工業工廠1之操作的總體經濟性之最大化。
在彼狀況下，工業工廠1中之生產及維護製程之最佳化係藉由以下操作來實現：
在整個工業工廠1中及/或在個別子區/生產單元中計劃生產序列，
將生產訂單分配至個別生產單元，
計劃輸送及儲存工序，
預訂使用材料，及/或
預訂替換部分。
有利地，評估工業工廠1中之生產及維護製程的最佳化。因此，檢查經最佳化生產及維護製程是否實現了預期的優點。最佳化之評估包含例如：
評估生產計劃之可靠性，
評估措施/工序之經濟利用率，
評估最佳化目標之實現，特別是相較於工業工廠之經假設的未經最佳化之操作。
根據本發明之方法使得統一圖形使用者介面8可用於在計算裝置上執行根據本發明之方法，其中計算裝置可經構建為中心資料收集分析單元7。如先前所陳述，尤其可藉助於統一圖形使用者介面8來控制生產計劃系統2、自動化系統3、狀態監測系統4、品質管理系統5及/或維護計劃系統6。
中心資料收集及分析單元7尤其提供介面，以用於傳輸、詢問及/或修改資料，藉助於該些介面，尤其，生產計劃系統2、自動化系統3、狀態監測系統4、品質管理系統5及/或維護計劃系統6可存取中心資料收集及分析單元中之資料，且可視情況處理及/或修改此等資料。
中心資料收集及分析單元7中之資料包含例如：
品質目錄，其中含有所有可生產的產品的數量，連同該些產品之各別品質要求，
計劃清單，其中含有待生產之所有產品的數量，連同該些產品例如參考品質目錄之品質要求，
製程目錄，其中列舉用於實現來自品質目錄之特定品質要求所需的製程準則，
維護目錄，其中列舉用於消除現有或預期限制所合適及/或所需之所有維護措施，
狀態監測器，其中含有工業工廠1之當前及/或預測狀態及/或目前或預期限制，特別是關於製程目錄，
維護監測器，其中含有關於所有已經計劃之維護措施的資訊項，
製程監測器，其中含有來自生產之製程資料，及/或
品質監測器，其中含有個別產品之經實現品質。
1:工業工廠
2:生產計劃系統
3:自動化系統
4:狀態監測系統
5:品質管理系統
6:維護計劃系統
7:中心資料收集及分析單元
8:統一使用者介面
藉由圖中所說明之實施例在下文中更詳細地解釋本發明，在該圖中：
[圖1]展示根據本發明之工業工廠之示意圖。
1:工業工廠
2:生產計劃系統
3:自動化系統
4:狀態監測系統
5:品質管理系統
6:維護計劃系統
7:中心資料收集及分析單元
8:統一使用者介面
Claims (18)
- 一種工業工廠（1），特別是用於金屬生產工業或鋁或鋼鐵工業之工廠，其包含： 一生產計劃系統（2），其用於針對該工業工廠（1）創建一生產序列， 一自動化系統（3），其用於控制該工業工廠（1），並且用於實行由該生產計劃系統（2）創建的該生產序列， 一狀態監測系統（4），其用於監測該工業工廠（1）的一或多個區， 一品質管理系統（5），其用於偵測在該工業工廠（1）中生產的產品之品質特性，及 一維護系統（5），其用於在該工業工廠（1）中計劃待執行之維護操作， 該工業工廠之特徵在於 該工業工廠（1）進一步包含一中心資料收集及分析單元（7），該中心資料收集及分析單元用於收集該生產計劃系統（2）、該自動化系統（3）、該狀態監測系統（4）、該品質管理系統（5）及/或該維護計劃系統（6）之資料，且用於分析經收集資料，以用於最佳化該工業工廠（1）的生產及維護製程。
- 如請求項1之工業工廠（1）， 其中該資料收集及分析單元（7）經組態以用於控制該生產計劃系統（2）、該自動化系統（3）、該狀態監測系統（4）、該品質管理系統（5）及/或該維護計劃系統（6）。
- 如請求項1或2之工業工廠（1）， 其中該資料收集及分析單元（7）包含一圖形使用者介面（8），特別是用於該生產計劃系統（2）、該自動化系統（3）、該狀態監測系統（4）、該品質管理系統（5）及/或該維護計劃系統（6）之一統一使用者介面（8）。
- 如請求項1或2之工業工廠（1）， 其中該生產計劃系統（2）、該自動化系統（3）、該狀態監測系統（4）、該品質管理系統（5）及該維護計劃系統（6）之該資料係被劃分成一品質目錄、一計劃清單、一製程目錄、一維護目錄、一狀態監測器、一維護監測器、一製程監測器及/或一品質監測器。
- 一種操作一工業工廠（1）的方法，特別是用於金屬生產工業或鋁或鋼鐵工業之一工廠，較佳地為一如請求項1至4中任一項之工業工廠（1）的方法，該方法包含以下步驟： 在一中心資料收集及分析單元（7）中收集一生產計劃系統（2）、一自動化系統（3）、一狀態監測系統（4）、一品質管理系統（5）及/或一維護計劃系統（6）的資料， 藉由該資料收集及分析單元（7）分析該經收集資料，以用於最佳化該工業工廠（1）中之該些生產及維護製程，及 藉由該生產計劃系統（2）及該維護計劃系統（6）執行經最佳化的該些生產及維護製程。
- 如請求項5之方法， 其包含藉由該生產計劃系統（2）、該自動化系統（3）、該狀態監測系統（4）、該品質管理系統（5）及/或該維護計劃系統（6）來存取、處理及/或修改該資料收集及分析單元（7）中之經收集的該資料。
- 如請求項5或6之方法， 其中經收集的該資料之該分析係基於一基於機器之學習方法及/或基於一統計方法，其中該基於機器之學習方法及/或該統計方法尤其再現在該工業工廠（1）中經歷之整個製程。
- 如請求項5或6之方法， 其中該資料之該收集包含： 監測組件、工廠部分或該整個工業工廠（1）之狀態， 監測組件故障之速率/頻率、停機時間及維修支出， 監測產品品質， 監測使用材料存量， 監測替換部分存量， 計劃關於該工業工廠（1）之操作之人員的使用，及/或 建立用於在該工業工廠（1）中生產個別產品之技術目標規範。
- 如請求項5或6之方法， 其中該工業工廠（1）中之該些生產及維護製程的該最佳化係基於對該工業工廠（1）之未來狀態的一預測。
- 如請求項9之方法， 其中對該工業工廠（1）之該些未來狀態之該預測包含： 用於實現每一產品項目之目標品質的預測， 可能的交貨日期之預測， 關於經使用的資源之消耗之預測，及/或 關於經使用之替換部分/消耗品之消耗的預測。
- 如請求項5或6之方法， 其中該工業工廠（1）中之該些生產及維護製程的該最佳化旨在： 工廠服務性之最大化， 產量之最大化， 輸出（產量及產品品質）之最大化， 經使用資源之最小化， 維護支出之最小化 替換部分成本之最小化， 人員支出之最小化， 資源成本之最小化， 收益之最大化，特別是在產品混合控制的意義上， 對交貨日期之遵守的可靠性之最大化， 工廠服務性之可靠性之最大化， 儲存成本之最小化， 經佔用資本之最小化，及/或 該工業工廠（1）之操作的總體經濟性之最大化。
- 如請求項5或6之方法， 其中該工業工廠（1）中之該些生產及維護製程的該最佳化藉由以下操作實現： 在該整個工業工廠（1）中及/或在個別子區/生產單元中計劃該生產序列， 將生產訂單分配至個別生產單元， 計劃輸送及儲存工序， 預訂使用材料，及/或 預訂替換部分。
- 如請求項5或6之方法， 其包含評估該工業工廠（1）中之該些生產及維護製程之該最佳化的步驟。
- 如請求項13之方法， 其中該最佳化之該評估包含： 評估生產計劃之可靠性， 評估措施/工序之經濟利用率， 評估最佳化目標之實現，特別是相較於該工業工廠（1）之一經假設的未經最佳化之操作。
- 如請求項5或6之方法， 其包含提供一統一圖形使用者介面（8），以用於在一計算裝置上執行根據本發明之方法。
- 如請求項15之方法， 其中藉助於該統一圖形使用者介面（8）來控制該生產計劃系統（2）、該自動化系統（3）、該狀態監測系統（4）、該品質管理系統（5）及/或該維護計劃系統（6）。
- 如請求項5或6之方法， 其包含提供介面以用於傳輸、詢問及/或修改該中心資料收集及分析單元（7）中之資料。
- 如請求項5或6之方法， 其中該中心資料收集及分析單元（7）中之該資料包含： 一品質目錄，其中含有所有可生產的產品的數量，連同該些產品之各別品質要求， 一計劃清單，其中含有待生產之所有產品的數量，連同該些產品例如參考該品質目錄之該些品質要求， 一製程目錄，其中列舉用於實現來自該品質目錄之特定品質要求所需的製程準則， 一維護目錄，其中列舉用於消除一現有或預期限制所合適及/或所需之所有維護措施， 一狀態監測器，其中含有該工業工廠（1）之當前及/或預測狀態及/或目前或預期限制，特別是關於該製程目錄， 一維護監測器，其中含有關於所有已經計劃之維護措施的資訊項， 一製程監測器，其中含有來自生產之製程資料，及/或 一品質監測器，其中含有該些個別產品之經實現品質。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102019209110.5A DE102019209110A1 (de) | 2019-06-24 | 2019-06-24 | Industrielle Anlage, insbesondere Anlage der metallerzeugenden Industrie oder der Aluminium- oder Stahlindustrie und Verfahren zum Betreiben einer industriellen Anlage, insbesondere einer Anlage der metallerzeugenden Industrie oder der Aluminium- oder Stahlindustrie |
| DE102019209110.5 | 2019-06-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202109222A true TW202109222A (zh) | 2021-03-01 |
| TWI768386B TWI768386B (zh) | 2022-06-21 |
Family
ID=71143734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW109121721A TWI768386B (zh) | 2019-06-24 | 2020-06-24 | 工業工廠，特別是用於金屬生產工業或鋁或鋼鐵工業的工廠，以及用於操作工業工廠，特別是用於金屬生產工業或鋁或鋼鐵工業的工廠的方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3987371A1 (zh) |
| CN (1) | CN114026511A (zh) |
| DE (1) | DE102019209110A1 (zh) |
| TW (1) | TWI768386B (zh) |
| WO (1) | WO2020260361A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102021201887A1 (de) * | 2021-03-01 | 2022-09-01 | Sms Group Gmbh | System, Verfahren und Computerprogramm zur betriebswirtschaftlichen Optimierung eines Prozesses in einer Produktionsanlage, insbesondere einer Produktionsanlage der metallerzeugenden Industrie, der nicht-Eisen- oder Stahlindustrie oder der Vorlegierungsherstellung |
| DE102021205556A1 (de) | 2021-06-01 | 2022-12-01 | Zf Friedrichshafen Ag | Computerimplementiertes Trainingsverfahren zur Generierung einer Bestelllogik und Steuerungssystem mit einer Bestelllogik |
| CN113589776B (zh) * | 2021-08-06 | 2024-02-09 | 太原科技大学 | 一种基于大数据技术的特钢棒材质量监控与诊断方法 |
| CN113778035B (zh) * | 2021-09-26 | 2023-05-05 | 云南锡业股份有限公司锡业分公司 | 一种智能粗锡冶炼系统 |
| CN116020879B (zh) * | 2023-02-15 | 2023-06-16 | 北京科技大学 | 面向工艺参数带钢热连轧时空多尺度过程监控方法及装置 |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7069101B1 (en) * | 1999-07-29 | 2006-06-27 | Applied Materials, Inc. | Computer integrated manufacturing techniques |
| US6624388B1 (en) * | 2001-01-25 | 2003-09-23 | The Lincoln Electric Company | System and method providing distributed welding architecture |
| AU2003270866A1 (en) * | 2002-09-30 | 2004-04-23 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for the monitoring and control of a semiconductor manufacturing process |
| JP4907507B2 (ja) * | 2007-12-03 | 2012-03-28 | 新日本製鐵株式会社 | 設備メンテナンス計画作成支援装置、方法、プログラム、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体 |
| DE102009053893A1 (de) * | 2008-11-20 | 2010-06-10 | Sms Siemag Ag | System zur Verfolgung von Anlageneigenschaften |
| US20100274612A1 (en) * | 2009-04-24 | 2010-10-28 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Utilizing sustainability factors for product optimization |
| WO2010135321A2 (en) * | 2009-05-19 | 2010-11-25 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for solar cell production line control and process analysis |
| JP5629770B2 (ja) * | 2009-06-30 | 2014-11-26 | ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | プラズマチャンバ検証用のエッチング速度均一性を予測する方法、装置、及び、プログラム記憶媒体 |
| CN102628738B (zh) * | 2012-03-26 | 2014-12-24 | 上海交通大学 | 厚板轧机agc伺服阀状态监测与故障诊断系统 |
| EP2872955A4 (en) * | 2012-07-10 | 2016-08-10 | Matitiahu Tiano | MODULAR SYSTEM FOR REAL-TIME EVALUATION AND MONITORING OF THE TOTAL PERFORMANCE OF A MACHINING PRODUCTION LINE CALCULATED FROM ALL INDIVIDUAL WORKPIECES, TOOLS AND MACHINES |
| US9396443B2 (en) * | 2013-12-05 | 2016-07-19 | Tokyo Electron Limited | System and method for learning and/or optimizing manufacturing processes |
| US20150262095A1 (en) * | 2014-03-12 | 2015-09-17 | Bahwan CyberTek Private Limited | Intelligent Decision Synchronization in Real Time for both Discrete and Continuous Process Industries |
| CN204330940U (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-13 | 伍曙伟 | 一种线路故障监测系统 |
| CN105467946B (zh) * | 2015-02-05 | 2018-04-20 | 贵阳铝镁设计研究院有限公司 | 一种铝电解生产精确感知与智能决策方法及mes系统 |
| TW201713456A (zh) * | 2015-10-01 | 2017-04-16 | 顏均泰 | 製造效率最佳化平台及刀具狀態監測及預測方法 |
| DE102016119110A1 (de) * | 2016-04-08 | 2017-10-12 | Windmöller & Hölscher Kg | Verfahren zur Bewertung mindestens eines industriellen Prozesses |
| CN105955241B (zh) * | 2016-06-03 | 2018-09-14 | 北京科技大学 | 一种基于联合数据驱动生产过程的质量故障定位方法 |
| EP3293594A1 (de) * | 2016-09-13 | 2018-03-14 | Primetals Technologies Germany GmbH | Verwendung umfassender künstlicher intelligenz bei anlagen der grundstoffindustrie |
| EP3520067B1 (en) * | 2016-10-03 | 2023-12-20 | View, Inc. | Site monitoring system |
| EP3358431A1 (de) | 2017-02-07 | 2018-08-08 | Primetals Technologies Austria GmbH | Ganzheitliche planung von produktions- und/oder wartungsplänen |
| US10877464B2 (en) * | 2017-06-08 | 2020-12-29 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Discovery of relationships in a scalable industrial analytics platform |
| CN107219833A (zh) * | 2017-06-20 | 2017-09-29 | 上海第二工业大学 | 一种冷轧磨辊智能工厂生产监控系统 |
| US10360671B2 (en) * | 2017-07-11 | 2019-07-23 | Kla-Tencor Corporation | Tool health monitoring and matching |
| CN107831750B (zh) * | 2017-12-04 | 2024-03-22 | 青岛鹏海软件有限公司 | Imes智能制造执行系统 |
-
2019
- 2019-06-24 DE DE102019209110.5A patent/DE102019209110A1/de active Pending
-
2020
- 2020-06-24 WO PCT/EP2020/067642 patent/WO2020260361A1/de active Search and Examination
- 2020-06-24 CN CN202080047431.7A patent/CN114026511A/zh active Pending
- 2020-06-24 TW TW109121721A patent/TWI768386B/zh active
- 2020-06-24 EP EP20734713.9A patent/EP3987371A1/de active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102019209110A1 (de) | 2020-12-24 |
| EP3987371A1 (de) | 2022-04-27 |
| WO2020260361A1 (de) | 2020-12-30 |
| TWI768386B (zh) | 2022-06-21 |
| CN114026511A (zh) | 2022-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW202109222A (zh) | 工業工廠，特別是用於金屬生產工業或鋁或鋼鐵工業的工廠，以及用於操作工業工廠，特別是用於金屬生產工業或鋁或鋼鐵工業的工廠的方法 | |
| CN106527373B (zh) | 基于多智能体的车间自主调度系统和方法 | |
| CN109559027A (zh) | 应用于钢铁企业高速工具钢冶炼流程的计划调度系统 | |
| CN103631243B (zh) | 一种基于遗传算法的炼钢-连铸重调度方法及系统 | |
| Herzog et al. | The digitalization of steel production | |
| JP2010537328A (ja) | 工業的な設置作業における複雑な製造シーケンスの最適化されたプランのための方法およびシステム | |
| CN112699524A (zh) | 应用于特钢厂高速工具钢炼钢流程的仿真优化调度模型 | |
| CN108829048A (zh) | 一种基于液晶玻璃基板生产加工的信息分析系统及方法 | |
| CN109739213A (zh) | 一种故障预测系统以及预测方法 | |
| Ouelhadj | A multi-agent system for the integrated dynamic scheduling of steel production | |
| KR20230115970A (ko) | 빅데이터 및 인공지능 기반의 제조 실행 시스템 및이의 운영방법 | |
| Qiu et al. | Cloud manufacturing model in polymer material industry | |
| Yu et al. | A self-organized approach for scheduling semiconductor manufacturing systems | |
| Zhao et al. | A novel predict-prevention quality control method of multi-stage manufacturing process towards zero defect manufacturing | |
| Golenko-Ginzburg et al. | Industrial job-shop scheduling with random operations and different priorities | |
| Liu et al. | Ladle intelligent re-scheduling method in steelmaking–refining–continuous casting production process based on BP neural network working condition estimation | |
| KR20200013143A (ko) | 고로의 용선온도 예측 장치 및 방법 | |
| CN112184038A (zh) | 一种基于动态优化的炼钢智能调度系统 | |
| Zhou et al. | A dynamic material handling scheduling method based on elite opposition learning self-adaptive differential evolution-based extreme learning machine (EOADE-ELM) and knowledge base (KB) for line-integrated supermarkets | |
| Hribernik et al. | Unified Predictive Maintenance System-Findings Based on its Initial Deployment in Three Use Case | |
| Yin et al. | Intelligent manufacturing mode for sophisticated equipment assembly workshop | |
| Stinchfield et al. | Optimization-based Approaches for Design of Chemical Process Families Using ReLU Surrogates. | |
| Marinova-Kostova et al. | Application of Internet of Things in Industry 4.0 | |
| Chen et al. | Data-driven model predictive control for real-time planned lead time optimization in a reconfigurable flow line | |
| Kibzun et al. | Linear integer programming model as mathematical ware for an optimal flow production planning system at operational scheduling stage |