TW202213008A - 化學生產控制 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種用於控制下游生產製程的方法,該下游生產製程用以在一下游工業工廠處藉由使用該下游生產製程來處理至少一種熱塑性聚氨酯(「TPU」)及/或膨脹熱塑性聚氨酯(「ETPU」)材料而製造一製品,該方法包含:在一下游計算單元處提供用於控制該製品之生產的一下游控制設定值集合,其中該下游控制設定值集合中的下游控制設定值基於下述者判定:一下游物件識別符;與該製品相關的至少一個所要下游效能參數;下游歷史資料;且其中該下游控制設定值集合可用於在該下游工業工廠處製造該製品。本發明亦關於一種用於下游生產之系統、一種用途及一種軟體產品。
Description
本教示大體上係關於包含熱塑性聚氨酯(「thermoplastic polyurethane;TPU」)及/或膨脹熱塑性聚氨酯(「expanded thermoplastic polyurethane;ETPU」)之製品的電腦輔助化學生產。
諸如鞋底(例如用於運動鞋之鞋底)之製品的習知製造一般涉及處理各種塑膠組件。目前已知的是由膨脹熱塑性聚氨酯(「ETPU」)之粒子或珠粒生產此類製品或其部分,諸如鞋之中底。為了製造此類製品,熱塑性聚氨酯(「TPU」)及/或ETPU可使用黏著劑例如使用由橡膠或任何其他材料製成之外底黏合為所要形狀。亦已知避免黏著劑,且改為將另一互連介質用於粒子。有時,可添加添加劑以例如提高黏度。額外步驟亦可涉及退火。
在此類工業工廠中,TPU及/或ETPU材料經處理以製造一或多種此類製品。因此所製造製品之性質在各種處理步驟中對製造參數具有相依性。需要使製造參數與製品之至少一些性質相關以確保產品品質或生產穩定性。
工業工廠中之生產環境可為複雜的,因此,製品之性質可根據影響該些性質之生產參數的變化而變化。通常,性質對生產參數之相依性可為複雜的且與對特定參數之一或多個組合之另外相依性纏結。在一些情況下,生產製程可劃分成多個階段,此可進一步加重問題。因此,生產具有一致及/或可預測品質之製品會具有挑戰性。
通常,生產此類製品之工業工廠為自一或多個上游工業工廠接收至少一種或所有TPU及/或ETPU作為前驅體材料之下游工業工廠。常見的是上游工業工廠為單獨工廠且與下游工業工廠隔離。上游工業工廠及下游工業工廠可由不同實體操作,且通常兩個工廠之間的唯一有意義的連接可為供應鏈,亦即,前驅體材料之排序及傳遞。前驅體材料可具有其內可存在前驅體材料之性質中之一或多者的規格範圍。因此,用於生產製品之TPU及/或ETPU材料之性質可在各次序之間變化,或可能甚至在各批次內變化。這些性質可歸因於上游工廠處TPU及/或材料之生產的變化而變化。此外,下游工廠處之生產亦可存在變化。因此,在下游工廠處生產之製品亦可具有其內可存在此類製品之性質的範圍。取決於各種變化及其組合,某些製品可能不具有與其他者相同之品質或效能。這會導致製品內之變化且在一些情況下增加具有一致品質之製品的生產成本。
此外,相比於離散處理,諸如連續、運動或批次製程之製造製程可提供大量時間序列資料。然而,經由傳統時間序列方法的機器學習已證實為較不實用,此係由於可能難以根據跨產業鏈(value chain)的水平整合的需要來整合資料。特定而言,簡易且有意義的資料交換或標準化造成了主要問題。
因此,需要可以對理想地從料桶至最終產品之跨產業鏈的用TPU及/或ETPU製造製品之控制及生產穩定性進行改良的方法。
將展示先前技術固有之問題中之至少一些藉由隨附獨立項之標的物而解決。另外有利替代物中之至少一些將概述於附屬項中。
從第一觀點來看,可提供一種用於控制下游生產製程的方法,該下游生產製程用以在一下游工業工廠處製造一製品,該下游工業工廠包含至少一個下游設備,且該製品藉由經由該下游設備使用該下游生產製程來處理至少一種熱塑性聚氨酯(「TPU」)及/或膨脹熱塑性聚氨酯(「ETPU」)材料而製造,該方法至少部分地經由一下游計算單元進行,且該方法包含:
在該下游計算單元處提供用於控制該製品之生產的一下游控制設定值集合,其中該下游控制設定值集合中的下游控制設定值基於下述者判定:
- 一下游物件識別符;該下游物件識別符包含指示該TPU及/或ETPU材料之一或多個性質的前驅體資料,
- 與該製品相關的至少一個所要下游效能參數;
- 下游歷史資料;其中該些下游歷史資料包含用於製造過去一或多個製品之下游製程參數及/或操作設定值;且其中
- 該下游控制設定值集合可用於在該下游工業工廠處製造該製品。
本申請人已意識到,藉此,與製品相關之至少一個所要下游效能參數可用於控制在下游設備處所處理的具有特定TPU及/或ETPU材料之相關聯性質之該特定TPU及/或ETPU材料的方式。在一些情況下,下游工業工廠可包含複數個設備區,使得下游控制設定值可為區特定的。
因此,可根據所要性質或效能參數,不僅相對於下游變化,且亦考慮TPU及/或ETPU材料之任何變化來生產製品。囊封於下游物件識別符中之前驅體資料可用以尋找以達成至少一個所要下游效能參數為目標的下游控制設定值。可因此例如藉由不僅考慮TPU及/或ETPU性質之隨機變化,且亦藉由選擇控制設定值使得下游歷史資料用於相同目的(亦即用於達成至少一個所要下游效能)而使製品之品質得以改良及/或更一致。下游歷史資料可來自生產過去一或多個製品之設備,但其甚至可至少部分地來自另一設備。
根據一態樣,下游歷史資料包含來自與例如下游設備區中的先前經處理TPU及/或ETPU材料相關之一或多個歷史下游物件識別符之資料。
根據一態樣,歷史下游物件識別符中之至少一者已附加有下游製程資料之至少一部分,該些下游製程資料指示先前經處理TPU及/或ETPU材料在例如下游設備區中在其下經處理的下游製程參數及/或設備操作條件。
此類歷史下游物件識別符囊封其下游製程資料之對應部分,在該些下游製程資料下處理各別先前輸入材料以生產或處理過去的各別製品。如本文中所揭示之下游歷史資料因此為高度相關但簡潔之資料集,其可用於判定用於下游設備之控制設定值。在下游設備經配置以使得存在用於製造製品之多個下游設備區之情況下,接著可為下游設備區中之每一者提供下游控制設定值作為用於達成如經由至少一個所要效能參數指定之製品之所要效能的目標。
根據一態樣,歷史下游物件識別符中之每一者或一些包括與例如在過去在下游工業工廠處生產之相關聯製品之一或多個性質相關的至少一個下游效能參數。因此,歷史下游物件識別符中之每一者或一些已附加有其對應至少一個下游效能參數。
藉此,歷史下游資料可藉由與任何下游物件識別符內之下游製程資料的每一部分(其各別至少一個下游效能參數)相關聯而進一步成為目標。因此,根據可為廣泛的整個製程資料,製程參數及/或操作設定值之簡潔但有效快照以數位方式耦接至連同其效能一起生產之特定製品。控制設定值之判定可因此經協同地改良。此可藉由將至少一個下游效能參數附加至下游物件識別符來達成,與其相關之細節將在本揭示中論述。因此,當下游物件識別符用作歷史物件識別符以用於未來下游生產時,可更佳地利用識別符內之相關聯資料來改良未來生產。
應瞭解,如在本教示之上下文中所提議之物件識別符不僅可經由產業鏈改良製品之向下及向上之可追溯性,且亦可用於確保以使得獲得製品之更一致品質的方式控制生產製程。可以目標為達成製品之所要效能的更可調方式控制生產鏈之至少部分(例如下游設備或設備區),而非依賴於可產生在不同時間製造之複數個製品之較寬變化的通用控制設定值。因此,可至少部分地考慮TPU及/或ETPU材料及/或製程參數及/或設備操作條件之任何可變性,同時提供用於生產製品之下游控制設定值或下游區特定控制設定值。
因此,該方法亦包含:
- 使用下游控制設定值執行下游生產製程。
下游生產製程可藉由提供至下游工廠控制系統或在下游工廠控制系統處鍵入之下游控制設定值中之至少一些執行,該下游工廠控制系統以操作方式耦接至下游設備或下游設備區。另外或替代地,下游生產製程可藉由自動提供至下游工廠控制系統之下游控制設定值中之至少一些執行。下游控制設定值可由下游計算單元直接傳輸至下游工廠控制系統,或其可提供於以操作方式耦接至下游計算單元之下游記憶體位置處,下游工廠控制系統可自該記憶體位置讀取或提取下游控制設定值。
在一些情況下,下游計算單元可至少部分地為下游工廠控制系統之一部分,使得下游計算單元可直接使用下游控制設定值來至少部分地控制下游生產製程。如所論述,下游控制設定值可允許在下游設備區中之每一者處控制下游生產製程。因此,控制之更精細粒度及靈活性可根據至少一個所要下游效能參數達成製品之效能。
根據一態樣,該方法進一步包含:
- 在下游計算單元處自下游設備或設備區中之一或多者接收下游即時製程資料;其中下游即時製程資料包含下游即時製程參數及/或設備操作條件。
下游計算單元因此可以通信方式及/或以操作方式耦接至下游設備或設備區。
根據另外態樣,該方法包含:
- 經由下游計算單元基於下游物件識別符及下游區存在信號判定下游即時製程資料之子集;其中下游區存在信號指示在下游生產製程期間在特定設備區處TPU及/或ETPU材料之存在。
下游計算單元因此能夠選擇與下游物件識別符相關之下游製程資料。該相關資料或下游即時製程資料之子集可基於TPU及/或ETPU材料位於生產鏈內何處或藉由使用區存在信號來選擇。
根據另一態樣,該方法包含:
- 經由計算單元基於下游即時製程資料及下游歷史資料之子集計算與下游物件識別符相關之製品之至少一個下游效能參數。
如應瞭解,下游製程資料可具有與資料之組分中之一或多者相關聯之可變性。舉例而言,已在不同時間用同一混合器混合之兩個不同批次的TPU及/或ETPU材料可能已以不相同方式混合。類似可變性亦可與其他參數及/或操作條件一起存在。個別組分之間的可變性可為隨機的且獨立於或部分獨立於其他組分之可變性。此外,此類可變性之組合可引起製品之效能或品質的可變性。因此,如上文所指定,取決於下游即時製程資料之子集,下游計算單元可經組態以計算至少一個下游效能參數。因此,至少一個下游效能參數指示製品之品質可基本上在TPU及/或ETPU材料在下游設備區中進行處理時判定。至少一個下游效能可例如經由人機介面(「human machine interface;HMI」)向操作員顯示。操作員接著可調整下游生產製程,使得至少一個下游效能參數中之每一者或一些可為與所要下游效能參數之其相關聯值相同的值,或變得更接近於其相關聯值。
替代地或另外,該方法包含:
- 將至少一個下游效能參數附加至下游物件識別符。
下游效能參數可例如作為後設資料附加至下游物件識別符。因此,下游物件識別符亦囊封在下游生產製程期間所計算之至少一個下游效能參數。因此,其不僅可改良化學產品之可追溯性,且亦簡化製品之品質控制。
替代地或另外,該方法包含:
- 經由下游計算單元控制下游生產製程,使得下游效能參數中之至少一者與所要下游效能參數之其各別相關聯值之間的差最小化。
所計算效能值可因此追蹤所要效能參數值。因此,可在較精細標度下進一步改良生產製程之控制粒度。此控制可允許至少部分地考慮各種製程參數及/或操作條件之可變性。潛在地,下游設備區中之每一者可經自動控制,使得所得製品可具有更一致的效能或品質。
替代地或另外,該方法包含:
- 將下游即時製程資料之子集附加至下游物件識別符。
因此,亦可捕獲相關下游製程資料且亦將其與前驅體資料或前驅體材料資料一起封裝或囊封在下游物件識別符中,使得亦捕獲具有TPU及/或ETPU材料之性質的製品之任何關係。此可提供各種相依性之間的更完整關係,該些相依性可影響製品之任何一或多個性質或效能。另一優勢可為,在TPU及/或ETPU材料性質及/或下游製程參數之間可能存在的各種互依性之間的組合亦在下游物件識別符內捕獲到。下游物件識別符因此富集有資訊,該資訊不僅可用於追蹤製品及/或其特定組件,諸如TPU及/或ETPU材料,且亦可用於負責產生製品之特定下游即時製程資料。因此,諸如歷史下游物件識別符中之每一者的物件識別符可更易於整合以用於任何機器學習(「machine learning;ML」)及此類目的。因此,下游物件識別符亦可用作歷史物件識別符以用於未來下游生產。
應瞭解,所要下游效能參數可直接與製品之一或多個性質相關,及/或其可與在下游生產製程期間生產的下游衍生物材料之一或多個性質相關。舉例而言,在TPU及/或ETPU材料在下游生產製程之過程期間轉化成下游衍生物材料之情況下,有時亦可能需要追蹤及/或控制此類衍生物材料之品質或效能。應理解,在此類情況下,下游衍生物材料為由TPU及/或ETPU材料產生之中間材料,該衍生物材料接著用以生產製品。由於製品亦取決於下游衍生物材料,因此有時可能亦需要追蹤及控制下游衍生物材料。
因此,根據一態樣,所要下游效能參數中之至少一者與下游衍生物材料之一或多個性質相關。
根據一態樣,下游區存在信號可藉由進行區時間轉換經由下游計算單元產生,該區時間轉換將與TPU及/或ETPU材料相關之至少一個性質映射至特定設備區。舉例而言,與TPU及/或ETPU材料相關之性質可為TPU及/或ETPU材料之重量,使得藉由例如經由下游即時製程資料之生產製程之知識,可判定在下游生產製程期間生產之TPU及/或ETPU材料或其衍生物材料之存在。作為一實施例,若在第一下游設備區中具有特定重量之TPU及/或ETPU材料在下游生產製程期間橫穿至第二下游設備區,則在第二下游區處,例如在預定時間或在預定時間內之重量量測可用於產生用於第二下游區之區存在信號。類似地,TPU及/或ETPU材料或其衍生物材料橫穿生產之流量值(例如質量流量或體積流量)可為用於產生下游區存在信號之性質。另外作為一實施例,TPU及/或ETPU材料沿著設備區橫穿之速度或速率可用以判定TPU及/或ETPU材料或其對應衍生物材料在給定時間之空間或位置。替代地或另外,與輸入材料相關之性質的其他非限制性實施例為體積、填充值、含量、色彩等。
本申請人已發現下述者係有利的:藉由將下游即時製程資料映射至空間資料而產生區存在信號,由此使用表示TPU及/或ETPU材料之數位流程元件映射現實生產流程,該些下游即時製程資料在生產環境中為時間相依資料,例如時間序列資料。舉例而言,TPU及/或ETPU材料之數位流程可經由下游物件識別符追蹤,且時間相依下游即時製程資料之出現可用於沿著下游生產製程定位材料。材料因此經由已量測之時間及下游即時製程資料(亦即,藉由使用下游製程資料之時間維度)追蹤或定位,此與TPU及/或ETPU材料沿著下游生產鏈之流程的時間維度相關。
區存在信號可為間歇性的,例如經由以規律或不規律時間計算產生,或其可連續產生。此可具有下述優勢:與各別物件識別符相關聯之材料可連續地或基本上連續地位於生產鏈內,且因此使得能夠將與材料及其轉化高度相關之資料附加至製品。以規律或不規律時間計算可例如進行以檢查在生產鏈內之某些檢查點處的材料之存在。此可藉由在下游即時製程資料中例如藉由如下文所概述之一或多個感測器之出現來補充。
由於在化學生產中,如停留時間及流速之與時間維度相關之操作參數為吾人所知,因此區時間轉換可為時間標度之簡單映射。替代地,基於製程模擬之較複雜模型可用於匹配材料流之時間標度與即時製程資料。在任何情況下,製程資料之時間標度可比材料流更精細,以便將製程資料參數更精細地歸於材料流。
因此,下游即時製程資料或甚至其組分(諸如下游製程參數及/或設備操作條件中之每一者或一些)之子集可根據材料在設備之特定子部分處或在區內花費的時間而進一步最佳化或使得更簡潔。舉例而言,若諸如第一下游設備區之設備區包含混合器,隨後為加熱器,則下游即時資料之子集可包含僅在TPU及/或ETPU材料處於混合器時與混合器相關之下游製程參數及/或設備操作條件。類似地,與加熱器相關之下游製程參數及/或設備操作條件可僅自材料暴露於加熱器之時間(例如在自混合器離開時)包括。以此方式,資料集之相關性可根據特定材料之相關性進一步精細地管理及最佳化。如將理解,替代方案可為:下游製程資料之子集包含自TPU及/或ETPU材料進入下游設備區之時間且直至TPU及/或ETPU離開下游設備區之時間為止與下游設備區相關之所有下游製程參數及/或設備操作條件,此替代方案已具有提供與下游物件識別符具有高相關性之資料的優勢,然而藉由如所解釋進一步指定下游製程資料之個別組分,在區自身內,下游即時製程資料之子集可進一步最佳化且囊封於各別下游物件識別符內之資料之相關性可進一步改良。
另外或替代地,下游區存在信號可至少部分地經由與特定區相關之感測器提供。舉例而言,重量感測器及/或影像感測器可用於偵測在空間處或特定設備區中TPU及/或ETPU材料或衍生物材料之存在。
「設備」可指各別工業工廠(諸如下游工業工廠)內之任何一或多個資產。作為非限制性實施例,設備可指下述者中之任何一或多者或其組合中之任一者:諸如可程式化邏輯控制器(「programmable logic controller;PLC」)或分散控制系統(「distributed control system;DCS」)之計算單元或控制器、感測器、致動器、終端效應器單元、諸如傳送機系統之輸送元件、諸如加熱器之熱交換器、鍋爐、冷卻單元、蒸餾單元、萃取器、反應器、混合器、磨粉機(miller)、切碎機、壓縮機、切片機、擠壓機、乾燥機、噴霧器、壓力或真空腔室、管、倉(bin)、筒倉(silo)及直接或間接用於工業工廠中之生產或在工業工廠中之生產期間直接或間接使用的任何其他種類之設備。較佳地,設備具體係指在生產製程中直接地或間接地涉及之資產、設備或組件。更佳地,可影響製品之效能的資產、設備或組件。設備可經緩衝,或其可未經緩衝。此外,設備可涉及混合或不混合、分離或不分離。不具有混合之未緩衝設備之一些非限制性實施例為傳送機系統或帶、擠壓機、粒化機及熱交換器。不具有混合之緩衝設備之一些非限制性實施例為緩衝筒倉、倉等。具有混合的緩衝設備的一些非限制性實施例為具有混合器之筒倉、混合容器、剪切磨機、雙錐式摻合器、固化管等。具有混合之未緩衝設備之一些非限制性實施例為靜態或動態混合器等。具有分離之緩衝設備之一些非限制性實施例為塔、分離器、萃取、薄膜汽化器、過濾器、篩等。設備甚至可為或其可包括儲存或封裝元件,諸如八角倉(octabin)填充、滾筒、包、油槽卡車。有時,設備之兩個或更多個片件之組合亦可視為設備。
在下游工業工廠之上下文中,「設備區」係指實體地分離之區,該些區為設備之同一片件之一部分,或該些區可為用於製造製品之設備之不同片件。區因此實體地位於不相同位置處。位置可為橫向地及/或豎直地不相同的地理位置。TPU及/或ETPU材料因此自上游設備區開始且朝向上游設備區下游之一或多個設備區橫穿下游。下游生產製程之各種步驟因此可分佈於該些區之間。
在本揭示中,可互換地使用術語「設備」及「設備區」。
「設備操作條件」係指表示例如特定區之設備之狀態的任何特性或值,例如設定點、控制器輸出、生產序列、校準狀態、任何設備相關警告、振動量測、速度、溫度、積垢值(諸如過濾器壓差、維護日期等)中之任何一或多者。
術語「下游」應理解為係指在生產流程之方向上。舉例而言,生產製程終止之最末設備區為下游設備區。然而,該術語以在本揭示中其含義內之相對含義使用。舉例而言,位於第一設備區與最末設備區之間的中間設備區亦可稱為第一設備區之下游區及最末設備區之「上游」設備區。最末設備區因此為第一設備區及中間設備區之下游區。類似地,第一設備區及中間設備區兩者在最末設備區上游。
「工業工廠」或「工廠」可指但不限於用於製造、生產或處理一或多種工業產品(亦即,製造或生產製程或由工業工廠進行之處理)之工業目的的任何技術基礎結構。更具體而言,下游工業工廠係指至少部分地製造或生產製品之工業工廠。
基礎結構可包含諸如下述者中之任何一或多者的設備或製程單元:熱交換器、諸如分餾塔之塔、鍋爐、反應腔室、裂化單元、儲存槽、擠壓機、粒化機、沈澱器、摻合器、混合器、切割機、固化管、汽化器、過濾器、濾網、線、煙囪、過濾器、閥、致動器、研磨機、變壓器、傳送系統、斷路器、例如重型旋轉設備之機械,諸如渦輪機、發電機、磨碎器、壓縮機、工業風扇、泵、諸如傳送機系統之輸送元件、電動機等。有時這些部件中之兩者或更多者之組合亦可視為設備。
此外,工業工廠通常包含複數個感測器及用於控制與工廠中之製程或製程參數相關的至少一個參數之至少一個控制系統。此類控制功能通常由控制系統或控制器回應於來自感測器中之至少一者的至少一個量測信號而進行。工廠之控制器或控制系統可實施為分散控制系統(「DCS」)及/或可程式化邏輯控制器(「PLC」)。
因此,工業工廠(亦即,上游工業工廠或下游工業工廠)之設備或製程單元中之至少一些可經監視及/或控制以用於生產工業產品中之一或多者。甚至可進行監視及/或控制以用於最佳化一或多個產品或製品之生產。設備或製程單元可經由諸如DCS之控制器回應於來自一或多個感測器之一或多個信號而監視及/或控制。另外,工廠可甚至包含用於控制製程中之一些之至少一個可程式化邏輯控制器(「PLC」)。工業工廠可通常包含複數個感測器,該些感測器可分佈於工業工廠中以用於監視及/或控制目的。此類感測器可產生大量資料。感測器可或可不視為設備之一部分。因而,諸如化學及/或服務生產之生產可為資料密集型(data heavy)環境。因此,每一工業工廠可生產大量製程相關資料。
所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,工業工廠通常可包含可包括不同類型之感測器的儀器。感測器可用於量測一或多個製程參數及/或用於量測與設備或製程單元相關之設備操作條件或參數。舉例而言,感測器可用於量測製程參數,諸如線內之流動速率、槽內部之水平面、鍋爐之溫度、氣體之化學成分等,且一些感測器可用於量測磨碎器之振動、風扇之速度、閥之開口、線之腐蝕、跨變壓器之電壓等。這些感測器之間的差異不僅基於其感測之參數,且亦甚至可為各別感測器使用之感測原理。基於其感測之參數的感測器之一些實施例可包含:溫度感測器、壓力感測器、諸如光感測器之輻射感測器、流量感測器、振動感測器、位移感測器及化學感測器,諸如用於偵測諸如氣體之特定物質的感測器。在其採用之感測原理方面不同的感測器之實施例可例如為:壓電感測器、壓阻式感測器、熱電偶、諸如電容感測器及電阻感測器之阻抗感測器等。
工業工廠可甚至為複數個工業工廠之部分。如本文中所使用之術語「複數個工業工廠」為一廣義術語且賦予其對所屬技術領域中具有通常知識者而言普通且慣用之含義,且不限於特殊或定製含義。該術語具體而言可指但不限於具有至少一個常見工業目的之至少兩個工業工廠的混合。具體而言,複數個工業工廠可包含實體地及/或化學地耦接之至少兩個、至少五個、至少十個或甚至更多個工業工廠。複數個工業工廠可經耦接以使得形成複數個工業工廠之工業工廠可共用其產業鏈、離析物及/或產品中之一或多者。
「製品」係指至少部分地由TPU及/或ETPU製成之任何產品。製品甚至可為至少部分地由TPU及/或ETPU製成之模製體或製品。一些非限制性實施例包括:鞋類,諸如完全或部分由TPU及/或ETPU材料製成的鞋,例如鞋中底、鞋內底及鞋組合底。製品甚至可為例如腳踏車車座之車座、例如腳踏車輪胎之輪胎、緩衝元件、裝飾物、床墊、底座、手柄、保護性箔、汽車內部或外部之組件,或諸如球之運動物品,或諸如特定用於運動區域、體育運動跑道、運動場、兒童遊樂場及人行道之握把或地板覆蓋層之運動物品之一部分。
因此,製品至少部分地包含TPU及/或ETPU材料,或用於製備用於鞋中底、鞋內底、鞋組合底或鞋之裝飾物元件的模製體的包含TPU及/或ETPU之粒子泡沫。鞋可為街頭鞋、運動鞋、涼鞋、靴或安全鞋。對於運動鞋,已發現ETPU粒子泡沫為尤其有利的。
作為一非限制性實施例,「TPU」可例如在上游工業工廠處使用上游生產製程及呈下述形式之輸入材料來生產:
異氰酸酯: 4,4'-亞甲基二苯基二異氰酸酯(methylene diphenyl diisocyanate;MDI)
增鏈劑: 1,4-丁二醇
多元醇: 聚四氫呋喃(Poly tetrahydrofuran;Poly THF)
視上游工業製程之細節而定,可添加其他添加劑,諸如催化劑、穩定劑及/或抗氧化劑。可使用用於生產TPU及/或ETPU之任何其他合適的製程。
TPU生產可涉及在具有48D(12個外殼)之製程長度之科倍隆(Coperion)公司的雙螺桿擠壓機ZSK58 MC中進行。熔融物(聚合物熔融物)自擠壓機排出可藉助於齒輪泵進行。在熔融物過濾之後,可藉助於水下造粒將聚合物熔融物加工成顆粒,其可在加熱渦旋床中在40℃至90℃下持續乾燥。可將多元醇、增鏈劑及二異氰酸酯以及催化劑投配至第一區中。如上文所描述之其他添加劑之添加在區8中進行。外殼溫度在150℃至230℃範圍內。熔融及水下造粒可在210℃至230℃之熔融溫度下進行。螺桿速度可在180 rpm與240 rpm之間。產量可在180 kg/h至220 kg/h範圍內。與用於TPU生產之此實施例中所示相比,可能存在或可能不存在額外生產步驟。
作為另一非限制性實施例,ETPU生產或由TPU生產膨脹粒子(發泡顆粒)可涉及具有44 mm之螺桿直徑及42之長度與直徑之比的雙螺桿擠壓機,其與後續熔融泵、具有篩轉換器之啟動閥、多孔板及水下造粒一起使用。熱塑性聚氨酯在80℃下處理3 h之前乾燥,以便獲得小於0.02 wt.%之殘餘水分。所用TPU可經由重力投配裝置投配至雙螺桿擠壓機之饋料中。在將材料投配至雙螺桿擠壓機之饋料中之後,材料可熔融且混合。隨後,可各自經由一個注入器添加推進劑CO
2及N
2。剩餘擠壓機長度可用於將推進劑均質併入聚合物熔融物中。在擠壓機之後,可藉助於齒輪泵經由具有篩轉換器之啟動閥將聚合物/推進劑混合物壓入至多孔板中。經由多孔板,可產生個別的股。這些股可傳送至水下造粒單元之加壓切割腔室,其中股可切割成顆粒且在顆粒膨脹時進一步用水輸送。膨脹粒子或顆粒與製程水之分離可藉助於離心乾燥器進行。擠壓機、聚合物及推進劑之總產量可為40 kg/h。在藉助於離心乾燥器將膨脹顆粒與水分離之後,可在60℃下乾燥膨脹顆粒3 h以移除粒子中之剩餘表面水以及可能的水分,以便不使對粒子之進一步分析變形。
除擠壓機中之處理之外,膨脹粒子亦可在高壓爐中產生。出於此目的,壓力容器可藉由固相/液相填充80%之填充度,其中相比率為0.32。此處固相為TPU,且液相為水與碳酸鈣及表面活性物質之混合物。在壓力到達此固相/液相上時,發泡劑/推進劑(丁烷)可壓入至預先用氮氣沖洗之密閉壓力容器中。壓力容器可藉由在50℃之溫度下混合固相/液相來加熱,且接著氮氣可壓入至壓力容器中直至8巴之壓力。隨後,可進行進一步加熱直至達到所要浸漬溫度為止。當達到浸漬溫度及浸漬壓力時,可在給定保持時間之後經由閥鬆弛壓力容器。
與用於ETPU生產之此實施例中所示相比,可能存在或可能不存在額外生產步驟。
ETPU生產可在上游工業工廠處進行,或ETPU材料可例如作為前驅體提供至用於製造製品之下游工業工廠。替代地,若需要,則下游工業工廠可在製造製品之前生產ETPU材料。因此,TPU及ETPU中之一者或TPU及ETPU兩者可為由下游工業工廠用於製造製品之前驅體材料。或者,ETPU生產可為或可不為下游工業工廠之一部分。
TPU生產製程及/或ETPU生產製程可與或可不與上述代表性實施例中所示相同。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,特定生產製程並不限於本教示之範圍或一般性。
亦可展示用於製造製品或其一部分之生產製程之非限制性實施例。對於藉由蒸汽室模製/水蒸氣熔合製造模製品以獲得基於模具/粒子泡沫之模製製品作為代表性實施例展示。膨脹顆粒或ETPU可在來自Kurtz ersa GmbH之模製機(能量發泡器(Energy Foamer))上熔合至藉由用水蒸氣覆蓋之具有200 mm之邊長及10 mm或20 mm之厚度的正方形板。關於板厚度,熔合參數可僅就冷卻而言不同。可以使得面向工具之移動側的最終模製部件之板側具有儘可能少的收縮ETPU粒子之方式選擇不同材料之熔合參數。通常,3至50秒範圍內之汽蒸時間可用於各別步驟。經由工具之可移動側,在必要時亦可進行狹縫汽蒸。無論實驗如何,關於工具之固定及可移動側,在結束時,在20 mm厚度之板下可始終設定120 s之冷卻時間,且在10 mm厚之板之情況下可始終設定100 s之冷卻時間。板可在70℃下儲存於烘箱中4小時。
此處同樣地,製品生產製程可與或可不與上述代表性實施例中所示相同。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,特定下游生產製程並不限於本教示之範圍或一般性。
可使用以上實施例證明,用於製造製品之下游生產製程可包含多個步驟,其可進一步涉及待嚴格控制以獲得具有所要性質之製品之各種製程參數及/或操作條件。另外,如亦可看出,生產ETPU之方式亦可對製品性質具有影響。ETPU性質可視用於ETPU生產之TPU之性質而定。又另外,ETPU及甚至來自輸入材料之TPU生產的製程參數及/或操作條件可一直對產業鏈產生相依性。這些變化亦可產生複雜互依性,其可在不同條件下以不同方式對準以在不同時間及/或不同材料下生產之製品之間產生可變品質。
本教示可不僅允許建立可反映此類互依性之這些相關資料中之至少一些之間的關係,且亦允許以製品之一致品質為目標之至少下游生產製程之監視及/或可調控制。
下游控制設定值可至少部分地經由上游計算單元判定。另外或替代地,可至少部分地經由下游計算單元判定下游控制設定值。上游計算單元可為上游工業工廠或設施之一部分,其中TPU及/或ETPU材料係自下游工業工廠生產或供應至下游工業工廠。
應瞭解,下游工業工廠為在其用於下游生產製程之輸入處接收來自上游工業工廠之TPU及/或ETPU材料或前驅體材料的下游工業工廠。下游工業工廠可因此遠離上游工業工廠。可經由合適的輸送媒介在下游工業工廠處提供前驅體材料,例如經由卡車、軌條、船、其類似者或甚至其組合,例如經由卡車且隨後經由船進行之輸送。輸送媒介甚至可為諸如線或其類似者之封閉媒介。在一些情況下,TPU及/或ETPU材料可在上游工廠處之生產期間及/或在運送之前以固定量封裝於封包中,例如含有10 kg TPU及/或ETPU材料中之每一者之封包。另外或替代地,TPU及/或ETPU材料可以任何其他合適的一或多個含有單元(諸如八角倉、缸或盒)供應。
TPU及/或ETPU材料可在上游工業工廠處儲存及/或生產,且接著輸送或運送至下游工業工廠以用於製造製品。輸送或運送可回應於TPU及/或ETPU材料之次序而進行,該次序經由用於接收TPU及/或ETPU材料之下游工廠發出。在下游工廠處接收到之TPU及/或ETPU材料可因此用於製品之製造。
在一些情況下,經由上游計算單元判定之下游控制設定值可經由藉由上游計算單元在下游記憶體位置處提供。優勢可為控制設定值可藉由生產TPU及/或ETPU材料之上游工業工廠直接提供作為服務。此可能有益的情境可為上游工廠已具有基礎結構及計算資源以預測及提供下游控制設定值,使得這些設定值可根據TPU及/或ETPU材料經由其相關聯物件識別符之細節來判定。可因此將設定值提供至可為上游工廠之客戶的下游工廠,使得可創造性地(out of the box)部署設定值,而無需下游工廠之任何額外計算工作。因此,下游工廠可享有製品的最佳化生產及經改良品質而不修改其生產環境或任何額外計算資源。
在此類情況下,下游物件識別符可經由上游計算單元提供。至少一個所要下游效能參數可例如作為下游工廠對於製品所需之品質量度而提供至上游工業工廠或上游計算單元。下游工業工廠可因此將較佳地包括一或多個下游效能參數之下游歷史資料提供至上游工業工廠或上游計算單元以用於判定下游控制設定值。待提供至上游計算單元之資料中之至少一些可為下游工廠將想要保護之敏感資料。這些資料可例如提供於共享記憶體位置處,該共享記憶體位置可由上游工廠及下游工廠兩者存取。共享記憶體位置可為可經由工廠特定存取策略存取之雲端儲存器。存取策略可判定工廠(亦即,上游工廠或上游計算單元及下游工廠或下游計算)具有哪一種類之存取權利。存取策略亦可定義鑑認措施,諸如加密及/或多因素驗證。
下游記憶體位置亦有可能例如為可由上游計算單元及下游計算單元兩者存取的共享記憶體位置或註冊表。
藉由使用可由兩種工廠存取的隔離共用註冊表,可在兩種工廠之間維持隔離及安全性。舉例而言,下游工廠或計算單元可具備讀取存取,使得下游計算單元可在不將下游控制系統或設備暴露於外部存取之情況下讀取或提取設定值。
類似地,在需要將下游歷史資料及/或所要效能參數提供至上游計算單元之情況下,可將讀取存取提供至上游計算單元。因此,上游計算單元及下游計算單元兩者皆不需要存取另一工廠,因此減少任一工廠之安全性漏洞。
在一些情況下,下游控制設定值可經由與TPU及/或ETPU材料至下游工廠之運送相關的標籤提供。標籤可例如與TPU及/或ETPU材料一起輸送至下游工廠或其可分開提供。標籤可為諸如電子晶片的硬體標籤及/或基於近場通信(「near field communication;NFC」)之標籤,及/或可在下游工業工廠處讀出以擷取適合於使用所供應之TPU及/或ETPU生產製品(以達成至少一個所要效能參數為目標)之控制設定值的數位可讀取程式碼。標籤甚至可藉由針對下游工業工廠提供之受限存取來加密。
在一些情況下,經由下游計算單元判定之下游控制設定值視與TPU及/或ETPU材料相關之前驅體資料而定。前驅體資料亦可提供於如先前所論述之共享記憶體位置處。
根據一態樣,上游物件識別符經由上游工業工廠提供。舉例而言,回應於在上游工業工廠處接收到之用於待在下游工業工廠處供應的TPU及/或ETPU材料之次序信號而提供上游物件識別符。上游物件識別符可回應於次序信號例如經由上游計算單元而自動地提供。次序信號可回應於哪一上游計算單元可提供上游物件識別符而經由上游工業工廠之企業資源規劃(「enterprise resource planning;ERP」)系統接收到。上游物件識別符可附加有輸入材料資料,其中該輸入材料資料指示用於TPU及/或ETPU材料之生產的輸入材料之一或多個性質,且該上游物件識別符經提供用於上游工業工廠處的輸入材料。上游物件識別符可附加有上游工業工廠之上游製程資料的子集,該子集包含上游製程參數及/或設備操作條件,在該些設備操作條件下處理輸入材料以生產TPU及/或ETPU材料。
上游物件識別符可經由上游介面提供,較佳地在以操作方式耦接至上游計算單元之上游記憶體儲存器處提供。上游記憶體儲存器及上游計算單元中之任一者或兩者可至少部分地為雲端平台或服務之一部分。類似地,下游記憶體儲存器及下游計算單元中之一者或兩者可至少部分地為雲端平台或服務之一部分。
提供上游物件識別符之優勢可為上游製程資料之相關部分或子集附加至用於生產TPU及/或ETPU材料之特定輸入材料。此意謂不僅輸入材料之性質,而且在其下生產特定TPU及/或ETPU材料之條件亦可在上游物件識別符內經捕獲,因此更佳地定義前驅體材料之一或多個性質。提供一或多個上游物件識別符之方式可類似於如針對下游物件識別符所論述之替代方案。因此,針對上游及下游識別符兩者可不重複態樣。因此,所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,來自一者之態樣可應用於另一者而無需明確地在本文中陳述。舉例而言,上游工業工廠亦可包含上游設備區,且類似於針對下游製程資料所論述,亦可以類似方式捕獲來自各別區之上游製程資料且將其附加至一或多個上游物件識別符。總體優勢為,可經由物件識別符將基本上完全可追溯性及品質追蹤及/或控制自輸入材料提供至最終產品,亦即製品。此外,區存在之態樣可用於上游工業工廠或設備中以判定附加至各別物件識別符之製程資料的各別子集。
根據一態樣,下游物件識別符附加有與來自上游物件識別符之資料之至少一部分。此下游物件識別符可稱為附加下游物件識別符。因此,所附加下游物件識別符或附加有來自上游物件識別符之資料之至少一部分的下游物件識別符可提供生產鏈之更整體圖像,且可因此產生至少由包涵自輸入材料至TPU及/或ETPU材料之物件識別符參考或囊封的更完整資料集,其可允許下游控制設定值之更佳判定。舉例而言,附加至上游物件識別符之上游即時製程資料的子集亦至少參考下游物件識別符。另外或替代地,亦可經由上游物件識別符向下游物件識別符提供使用取樣判定及/或經由上游計算單元計算之任何一或多個上游效能參數。
在一些情況下,下游控制設定值中之至少一些係經由下游計算單元判定。在此類情況下,經由上游物件識別符提供的上游即時製程資料之子集可由下游計算單元使用以判定下游控制設定值。舉例而言,上游計算單元可在共享記憶體儲存器處提供上游物件識別符,類似於先前所論述內容。亦有可能下游物件識別符經由上游計算單元在共享記憶體儲存器處提供。下游計算單元可因此使用下游物件識別符以用於判定下游控制設定值集合。
此方法之優勢可為上游工業工廠無需能夠接近下游歷史資料。可存在資訊保護及安全性問題,此係由於下游工廠可決定進行控制設定值之本端判定。因此,可由下游工廠更更佳地保護資訊或資料。應瞭解,上游計算單元提供上游物件識別符而非直接提供下游物件識別符,該上游物件識別符接著由下游計算單元使用以產生下游物件識別符。所屬技術領域中具有通常知識者將認識到,此情況可等效於由上游計算單元提供下游物件識別符。
在一些情況下,上游計算單元可提供囊封可用於基於下游歷史資料判定下游控制設定值集合的預測及/或控制邏輯之下游物件識別符或上游物件識別符。為了減輕下游工業工廠之任何資訊保護問題,可例如經由下游計算單元在下游工業工廠處訓練預測及/或控制邏輯。
預測及/或控制邏輯可包含預測模型,該預測模型在使用下游歷史資料加以訓練時可產生下游資料驅動模型。「資料驅動模型」係指至少部分地自資料(在此情況下,自下游歷史資料)導出之模型。相比於純粹使用生理-化學定律導出之嚴格模型,資料驅動模型可允許描述無法藉由生理-化學定律模型化之關係。資料驅動模型之使用可允許描述關係而不對來自例如與各別生產製程內發生之製程相關之生理-化學定律之方程式進行求解。此可減小計算能力及/或改良速度。另外,上游工業工廠可能不需要知曉下游生產之細節以提供可用於下游工業工廠處之此模型。
資料驅動模型可為回歸模型。資料驅動模型可為數學模型。數學模型可將所提供效能性質與經判定效能性質之間的關係描述為函數。
在一些情況下,預測及/或控制邏輯或預測模型可包括上游資料驅動模型,亦即,已使用上游歷史資料自上游工業工廠訓練之模型。經訓練預測及/或控制邏輯或經訓練預測模型可在下游工廠處提供更整體預測而不需要將上游生產細節暴露於下游工廠。
因此,在本上下文中,資料驅動模型(較佳地資料驅動機器學習(「ML」)模型或僅資料驅動模型)係指根據各別訓練資料集(諸如上游歷史資料或下游歷史資料)參數化以反映與各別生產製程相關之反應動力學或生理-化學製程之經訓練數學模型。未經訓練之數學模型係指不反映反應動力學或生理化學製程之模型,例如,未經訓練之數學模型並非自基於實驗觀測提供科學推廣之物理定律導出。因此,動力學或生理-化學性質可能並非未經訓練之數學模型所固有的。未經訓練之模型不反映此類性質。藉由各別訓練資料集之特徵工程化及訓練實現未經訓練之數學模型之參數化。此訓練之結果僅為資料驅動模型,較佳地為資料驅動ML模型,其作為訓練製程之結果(較佳地僅作為訓練製程之結果)反映與各別生產製程相關之反應動力學或生理-化學製程。
預測及/或控制邏輯甚至可為混合模型。混合模型可指包含第一原理部分(所謂的白盒)以及如先前所解釋之資料驅動部分(所謂的黑盒)的模型。預測及/或控制邏輯可包含白盒模型及黑盒模型及/或灰盒模型之組合。白盒模型可基於生理-化學定律。生理-化學定律可衍生自第一原理。生理-化學定律可包含下述者中之一或多者:化學動力學、質量守恆定律、動量及能量、任意維度中之粒子群體。可根據控管各別生產製程或其部分之生理-化學定律來選擇白盒模型。黑盒模型可基於歷史資料,諸如下游歷史資料及/或上游歷史資料。黑盒模型可藉由使用機器學習、深度學習、神經網路或其他形式之人工智慧中之一或多者來建置。黑盒模型可為產生訓練資料集與測試資料之間的良好擬合之任何模型。灰盒模型為組合部分理論結構與資料以完成模型之模型。
經訓練模型可包含串行或並行架構。在串行架構中,白盒模型之輸出可用作黑盒模型之輸入,或黑盒型之輸出可用作白盒模型之輸入。在平行架構中,可諸如藉由輸出之疊加判定白盒模型與黑盒模型的組合輸出。作為一非限制性實施例,第一子模型可基於具有分析型白盒模型及資料驅動模型之混合模型預測效能參數中之至少一者及/或控制設定值中之至少一些,該資料驅動模型充當在各別歷史資料上訓練之黑盒校正器。此第一子模型可具有串行架構,其中白盒模型之輸出為黑盒模型之輸入,或第一子模型可具有並行架構。可將白盒模型之經預測輸出與包含歷史資料之一部分的測試資料集進行比較。所計算白盒輸出與測試資料之間的誤差可由資料驅動模型學習,且可接著應用於任意預測。第二子模型可具有並行架構。其他實施例亦可為可能的。
如本文中所使用,術語「機器學習」或「ML」可指使得機器能夠在不明確程式化之情況下自資料「學習」任務的統計方法。機器學習技術可包含「傳統機器學習」——其中吾人手動地選擇特徵且接著訓練模型的工作流程。傳統機器學習技術之實施例可包括決策樹、支援向量機及總體方法。在一些實施例中,資料驅動模型可包含資料驅動深度學習模型。深度學習係在人腦之神經路徑上鬆散地模型化之機器學習子集。深度係指輸入層與輸出層之間的多個層。在深度學習中,演算法自動地學習何特徵有用。深度學習技術之實施例可包括卷積神經網路(「convolutional neural network;CNN」)、諸如長短期記憶體(「long short-term memory;LSTM」)之遞迴神經網路,及深度Q網路。
根據一態樣,預測及/或控制邏輯經組態以產生可用於修改該預測及/或控制邏輯以使得下游控制設定值之計算得以改良的修改資料。
根據另一態樣,可在下游工業工廠處訓練經訓練預測,亦即預測及/或控制邏輯,及/或將修改資料提供至上游工業工廠。經訓練預測及/或控制邏輯及/或修改資料可例如經由提供至上游計算單元之下游物件識別符或其一部分而提供。同一共享記憶體儲存器或另一合適媒介可用於此目的。此方法之優勢可為,出於改良上游生產製程之目的而保護下游工廠之生產資料免受上游工廠影響,可使用附加有經訓練預測及/或控制邏輯之下游物件識別符。因此改良兩個工廠之間的資料保護。
另一優勢可為,經訓練預測及/或控制邏輯可甚至提供為對其他一或多個下游工廠之服務以用於改良其生產製程,同時尊重將經訓練預測及/或控制邏輯提供至上游工業工廠(例如提供至上游計算單元)之下游工廠的資料安全性。
預測及/或控制邏輯甚至可經混淆,例如囊封於受保護容器中,使得邏輯受保護免於未經授權之存取或讀出。此情況之優勢可為上游工廠可提供用於改良下游工廠之生產同時減少提供暴露於未經授權方之邏輯的安全性問題的服務。此外,下游工廠並不需要在內部開發解決方案,且無需暴露下游歷史資料,但仍享有經由物件識別符及由上游工業工廠提供之邏輯提供的下游生產之改良。可改良上游工廠及下游工廠兩者之資料安全性,同時潛在地在兩端處提供生產改良。
「生產製程」,例如下游生產製程係指在TPU及/或ETPU材料上使用或施加至TPU及/或ETPU材料時提供製品之任何工業製程。因此,藉由直接轉化TPU及/或ETPU,或經由一或多種衍生物材料轉化TPU及/或ETPU,經由用以產生製品之下游生產製程來提供製品。類似地,上游生產製程係指在輸入材料上使用或施加至輸入材料時提供TPU及/或ETPU材料之任何工業製程。
因此,生產製程可為任何合適之製造或處理製程,其至少部分地涉及一或多個化學製程或用於至少部分地自TPU及/或ETPU材料獲得製品之複數個製程的組合。生產製程可甚至包括化學產品之封裝及/或堆疊。因此,生產製程可為化學製程與物理製程之組合。
術語「以製造」、「以生產」或「以處理」將在各別生產製程之上下文中可互換地使用。術語可涵蓋包括化學製程之工業製程對輸入材料之任何種類之應用,其產生TPU及/或ETPU材料中之一或多者,及包括化學製程之工業製程對TPU及/或ETPU之任何種類之應用,其產生一或多個製品。
本揭示中之「前驅體材料」或僅「前驅體」通常係指TPU及/或ETPU材料。然而,該術語亦可指與TPU及/或ETPU組合以產生製品之另一物質或材料。此另一物質或材料可為黏著劑、填料、添加劑及其類似者中之任何一或多者。
由於用於製造製品之諸如前驅體的此材料可尤其在其生產製程期間難以追溯或追蹤,更不必說建立對其所生產自的特定起始材料之可追溯性。應瞭解,輸入材料可稱為在上游工廠處生產的TPU及/或ETPU材料之起始材料。類似地,TPU及/或ETPU材料或前驅體可稱為在下游工廠處生產之製品之起始材料。作為一實施例,在生產期間,輸入材料可與另一材料混合,及/或輸入材料可自生產鏈往下分割成不同部分,例如用於以不同方式處理。輸入材料可例如在轉化成TPU及/或ETPU材料之前轉化成例如一或多種衍生物材料多於一次。類似地,亦可在下游生產製程期間多次混合及/或分割及/或轉化TPU及/或ETPU。此外,可將TPU及/或ETPU材料之不同部分運送至不同下游工業工廠或客戶。舉例而言,TPU及/或ETPU材料可在不同封裝中進行分割及封裝。儘管在一些情況下,或許有可能標記經封裝TPU及/或ETPU材料或其部分,但可能難以貼合負責生產特定TPU及/或ETPU材料或其部分之生產製程之細節。在下游生產鏈中亦可存在類似問題。在許多情況下,輸入材料及/或TPU及/或ETPU及/或製品可呈難以實體地對其進行標記之形式。因此,本教示內容提供一或多個物件識別符亦可用於克服此類限制之方式。
生產製程,亦即上游生產製程及/或下游生產製程在活動中可為連續的,例如當基於需要回收之催化劑時,其可為分批化學生產製程。這些生產類型之間的一個主要差異在於在生產期間產生之資料中出現的頻率。舉例而言,在分批製程中,生產資料自生產製程之開始延伸至已在運行中生產之不同批次的最末批次。在連續設定中,資料隨著生產操作中之潛在偏移及/或隨著維護驅動的停機時間而更加連續。
「製程資料」係指包含在各別生產製程期間例如經由一或多個感測器量測之值(例如數值或雙信號值)的資料。製程資料可為製程參數及/或設備操作條件中之一或多者的時間序列資料,例如在下游工廠之情況下為下游時間序列資料。較佳地,製程資料之各別者包含製程參數之時間資訊及/或其各別工廠之設備操作條件,例如,資料含有用於與製程參數及/或設備操作條件相關之資料點中之至少一些的時戳。更佳地,製程資料包含時間空間資料,亦即時間資料及與實體地分開定位之一或多個設備區相關之位置或資料,使得時間-空間關係可自資料導出。時間-空間關係可用於例如在給定時間計算輸入材料之位置。
「即時製程資料」係指在使用各別生產製程處理特定材料(例如TPU及/或ETPU材料或前驅體)時經量測或基本上處於暫態的製程資料。舉例而言,用於輸入材料之即時製程資料或上游即時製程資料為來自與使用上游生產製程處理輸入材料同時或大約與使用上游生產製程處理輸入材料同時的上游製程資料。類似地,TPU及/或ETPU材料之即時製程資料或下游即時製程資料為來自與使用下游生產製程處理前驅體材料同時或大約與使用下游生產製程處理前驅體材料同時的下游製程資料。
此處,大約相同時間意謂具有極少或無時間延遲。術語「即時」在電腦及儀器之技術領域中理解。作為一特定非限制性實施例,對各別材料進行各別生產製程期間之生產發生與經量測或讀出之製程資料之間的時間延遲小於15 s,具體而言不多於10 s,更具體而言不多於5 s。對於高產量處理,延遲小於一秒,或小於幾毫秒,或平穩。即時資料可因此理解為在各別材料在其各別工廠處處理期間產生的時間相依製程資料之串流。
「製程參數」可指生產製程相關變數中之任一者,例如溫度、壓力、時間、含量等中之任何一或多者。
「輸入材料」可指用於生產TPU及/或ETPU材料之至少一種原料或未經處理之材料。輸入材料之少數非限制性實施例可為下述者中之任何一或多者:聚醚醇、聚醚二醇、聚四氫呋喃、諸如基於己二酸及丁烷-1,4-二醇之聚酯二醇、異氰酸酯、填料材料(有機或無機材料,諸如木材粉末、澱粉、亞麻、木棉、苧麻、黃麻、劍麻、棉、纖維素或芳綸纖維、矽酸鹽、重晶石、玻璃球、沸石、金屬或金屬氧化物、滑石、白堊、高嶺土、氫氧化鋁、氫氧化鎂、亞硝酸鋁、矽酸鋁、硫酸鋇、碳酸鈣、硫酸鈣、二氧化矽、石英粉末、艾羅賽爾(aerosil)、泥土、雲母或矽灰石、鐵粉、玻璃球、玻璃纖維或碳纖維。
作為另外非限制性實施例,輸入材料可為經受生產製程之至少一部分以獲得TPU的亞甲基二苯基二異氰酸酯(「methylene diphenyl diisocyanate;MDI」)及/或聚四氫呋喃(「polytetrahydrofuran;PTHF」)。應瞭解,輸入材料因此在一或多個設備區中經化學處理以獲得TPU及/或ETPU。在此情況下,衍生物材料意謂源自輸入材料但進一步經處理以獲得TPU及/或ETPU材料的材料。舉例而言,TPU可在一或多個另外設備區中進一步經處理以獲得ETPU。
「輸入材料資料」係指與輸入材料之一或多個特性或性質相關之資料。因此,輸入材料資料可包含指示輸入材料之諸如量之性質的值中之任何一或多者。替代地或另外,指示量之值可為輸入材料之填充度及/或質量流量。該些值較佳地經由一或多個感測器量測,該一或多個感測器以操作方式耦接至上游設備或包括於上游設備中。替代地或另外,輸入材料資料可包含與輸入材料相關之樣品/測試資料。替代地或另外,輸入材料資料可包含指示輸入材料之任何物理及/或化學特性的值,諸如密度、濃度、純度、pH、組成、黏度、溫度、重量、體積等中之任何一或多者。
「前驅體資料」或「前驅體材料資料」係指與TPU及/或ETPU材料之一或多個特性或性質相關的資料。因此,前驅體材料資料可包含指示TPU及/或ETPU材料之性質(諸如量)之值中之任何一或多者。替代地或另外,指示量之值可為TPU及/或ETPU材料之填充度及/或質量流量。該些值中之至少一些可經由一或多個感測器量測,該一或多個感測器以操作方式耦接至下游設備或包括於下游設備中。值中之一些可由上游工廠或上游計算單元提供,例如經由上游物件識別符提供,或在一些情況下由提供下游物件識別符自身提供。替代地或另外,前驅體資料可包含與TPU及/或ETPU材料相關之樣品/測試資料。因此,替代地或另外,前驅體材料資料可包含指示TPU及/或ETPU材料之任何物理及/或化學特性(諸如密度、濃度、純度、pH、組成、黏度、溫度、重量、體積等中之任何一或多者)的值。尤其在TPU之情況下,前驅體資料可包含例如指示下述者之參數或結果中之任何一或多者的值:氣相層析法、楊氏模數、肖氏硬度、熔體流動值、熔體流動速率(「melt flow rate;MFR」)及色彩值。尤其在ETPU之情況下,前驅體資料可包含例如指示下述者之參數或結果中之任何一或多者的值:粒子重量或珠粒重量、剝離度、尺寸穩定性試驗或收縮測試、拉伸測試、回彈性或反彈性、磨耗、容積密度、珠粒密度或粒子密度或泡沫密度、硬度、壓縮性質(例如,經由壓縮永久變形或壓縮壓力量測之硬度)、拉伸強度、斷裂伸長率、撕裂強度、差示掃描熱量測定(「Differential Scanning Calorimetry;DSC」)、動態機械分析(「dynamic mechanic analysis;DMA」)、熱機械分析(「thermo mechanic analysis;TMA」)、核磁共振光譜法(「nuclear magnetic resonance;NMR」)、傅里葉轉換紅外光譜法(「Fourier-Transformation Infrared;FT-IR」)、凝膠滲透層析法(「gel permeation chromatography;GPC」)、尺寸排阻層析法、水解量測、日照試驗、視覺外觀(例如,3D結構)、粒度分佈(「particle size distribution;PSD」)。該些值可經由上游計算單元計算及/或其可來自例如自一或多個品質控制或實驗室分析所進行之量測結果。上文針對ETPU參數展示之實施例亦可適用於製品或其一部分,例如藉由處理(例如模製)呈粒子形式之ETPU材料製成之鞋底。因此,ETPU參數中之任一者可適用於散裝ETPU粒子及/或由粒子製成之經處理製品。
在一些情況下,前驅體資料可包含來自上游物件識別符之資料的一部分,例如,前驅體資料可接著包含至上游物件識別符之參考或鏈路,或甚至在一些情況下,包含上游製程資料之子集的至少一部分。
必須提及,藉由底層化學生產環境之處理設備處理之輸入材料在以下稱作「封裝物件」中劃分成實體封裝或真實世界封裝(或分別稱作「實體封裝」或「產品封裝」)。此類封裝物件之封裝大小可為固定的,例如,按材料重量或按材料量固定,或可基於重量或量來判定,對於該重量或量,可由處理設備提供顯著恆定之製程參數或設備操作參數。此類封裝物件可藉助於投配單元自輸入液體及/或固體原材料產生。
藉助於包括所謂的「物件識別符」之對應資料物件來管理此類封裝物件之後續處理,該些物件識別符經由與所提及設備耦接或甚至為設備之一部分的計算單元而指派給每一封裝物件。包括底層封裝物件之對應「物件識別符」的資料物件儲存於計算單元之記憶體儲存元件處。
可回應於經由設備提供觸發信號,較佳地回應於將對應感測器之輸出配置於設備單元中之每一者處而產生資料物件。如上文所提及,底層工業工廠可包括不同類型之感測器,例如,用於量測一或多個製程參數及/或用於量測與設備或製程單元相關之設備操作條件或參數的感測器。
更特定而言,所提及之「物件識別符」係指其各別材料之數位識別符。舉例而言,針對輸入材料提供上游物件識別符。類似地,歷史上游物件識別符對應於較早處理之特定歷史輸入材料。物件識別符較佳地經由計算單元產生。物件識別符之提供或產生可由各別設備觸發,或回應於例如來自上游設備之觸發事件或信號而觸發。物件識別符可儲存於以操作方式耦接至計算單元之記憶體儲存器或記憶體儲存元件中。舉例而言,上游記憶體儲存器以操作方式耦接至上游計算單元。類似地,下游記憶體儲存器以操作方式耦接至下游計算單元。在一些情況下,如所論述,亦可提供共享記憶體儲存器,其以操作方式耦接或可由上游計算單元及下游計算單元兩者存取。在一些情況下,共享記憶體儲存器可為或至少部分地為上游記憶體儲存器之一部分,及/或共享記憶體儲存器可為或至少部分地為下游記憶體儲存器之一部分。記憶體儲存器可包含至少一個資料庫或其可為至少一個資料庫之一部分。因此,物件識別符甚至可為資料庫之一部分。應瞭解,可經由任何合適方式提供物件識別符,諸如,可傳輸、接收物件識別符或可產生物件識別符。
各別「計算單元」(亦即,上游計算單元或下游計算單元)可包含或其可為具有一或多個處理核心的處理構件或電腦處理器,諸如微處理器、微控制器或其類似者。在一些情況下,計算單元可至少部分地為設備之一部分,例如其可為製程控制器,諸如可程式化邏輯控制器(「PLC」)或分散控制系統(「DCS」),及/或其可至少部分地為遠端伺服器。因此,各別計算單元可自以操作方式連接至各別設備之一或多個感測器接收一或多個輸入信號。若各別計算單元並非各別設備之一部分,則其可自各別設備接收一或多個輸入信號。替代地或另外,各別計算單元可控制以操作方式耦接至各別設備之一或多個致動器或切換器。一或多個致動器或切換器可甚至以操作方式為設備之一部分。
「記憶體儲存器」或「記憶體儲存元件」(例如,上游記憶體儲存器及/或下游記憶體儲存器)可指用於將呈資料形式之資訊儲存於合適儲存媒體中的裝置或系統。較佳地,記憶體儲存器為適合於儲存機器可讀取之呈數位形式之資訊的數位儲存器,例如,可經由電腦處理器讀取之數位資料。記憶體儲存器因此可實現為可由電腦處理器讀取的數位記憶體儲存裝置。記憶體儲存器可至少部分地實施於雲端服務中。進一步較佳地,數位記憶體儲存裝置上的記憶體儲存器亦可經由電腦處理器操控。舉例而言,記錄於數位記憶體儲存裝置上的資料的任何部分可藉由電腦處理器部分或全部地用新資料寫入及/或抹除及/或覆寫。
各別「計算單元」(亦即,上游計算單元或下游計算單元)可包含或其可為具有一或多個處理核心的處理構件或電腦處理器,諸如微處理器、微控制器或其類似者。在一些情況下,各別計算單元可至少部分地為各別設備之一部分,例如,其可為製程控制器,諸如可程式化邏輯控制器(「PLC」)或分散控制系統(「DCS」),及/或其可至少部分地為遠端伺服器及/或雲端服務。因此,各別計算單元可自以操作方式連接至各別設備或複數個設備區之一或多個感測器接收一或多個輸入信號。若計算單元並非設備之一部分,則其可自設備或設備區接收一或多個輸入信號。替代地或另外,計算單元可控制以操作方式耦接至設備之一或多個致動器或切換器。一或多個致動器或切換器可甚至以操作方式為設備之一部分。計算單元以操作方式耦接至設備或複數個設備區。
因此,各別計算單元可能夠藉由控制致動器或切換器及/或終端效應器單元中之任何一或多者(例如,經由操控各別設備操作條件中之一或多者)操控與各別生產製程相關之一或多個參數。控制較佳地回應於自設備擷取之一或多個信號而進行。
在此上下文中,「終端效應器單元」或「終端效應器」係指為各別設備之一部分及/或以操作方式連接至設備,且因此可經由設備及/或各別計算單元以與設備周圍之環境交互為目的而控制的裝置。作為幾個非限制性實施例,終端效應器可為切割機、夾持器、噴霧器、混合單元、擠壓機尖端或其類似者,或甚至其經設計以與環境(例如輸入材料及/或前驅體及/或製品)交互的各別部分。
就各別材料(亦即,輸入材料或TPU及/或ETPU材料或衍生物材料)而言,「性質(Property/properties)」可指各別材料之量、批次資訊、指定品質之一或多個值(諸如,材料之純度、濃度、黏度或任何特性)中之任何一或多者。對於TPU及/或ETPU,性質中之至少一些可衍生自前驅體資料。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,任何一或多個性質可衍生自早先在前驅體資料之上下文中論述的參數或結果中之任何一或多者。
「介面」可為至少部分地為各別設備之一部分或提供物件識別符之另一計算單元之一部分的硬體及/或軟體組件。舉例而言,介面可為應用程式設計介面(「application programming interface;API」)。在一些情況下,介面亦可連接至至少一個網路,例如用於介接網路中之硬體組件及/或協定層之兩個片件。舉例而言,介面可為各別設備與各別計算單元之間的介面。在下游工廠之情況下,下游介面可為下游設備與下游計算單元之間的介面。類似地,在上游工廠之情況下,上游介面可為上游設備與上游計算單元之間的介面。在一些情況下,各別設備可經由各別網路以通信方式耦接至其各別計算單元。因此,介面可甚至為網路介面,或其可包含網路介面。在一些情況下,介面可甚至為連接性介面,或其可包含連接性介面。
「網路介面」係指允許與網路之操作性連接的裝置或一或多個硬體及/或軟體組件之群組。
「連接性介面」係指用於建立通信(諸如,轉移或交換或信號或資料)的軟體及/或硬體介面。通信可為有線的,或其可為無線的。連接性介面較佳地基於一或多個通信協定或其支援一或多個通信協定。通信協定可為無線協定,例如:短距離通信協定,諸如藍牙®或WiFi;或長通信協定,諸如蜂巢式或行動網路,例如第二代蜂巢式網路或(「second-generation;2G」)、3G、4G、長期演進(「Long-Term Evolution;LTE」)或5G。替代地或另外,連接性介面甚至可基於專屬短距離或長距離協定。連接性介面可支援任何一或多個標準及/或專屬協定。連接性介面及網路介面可為同一單元或其可為不同單元。
本文中所論述之「網路」可為任何合適種類之資料傳輸媒體、有線、無線或其組合。特定種類之網路並不限制本教示的範圍或一般性。網路可因此指代至少一個通信端點至另一通信端點之間的任何合適之任意互連。網路可包含一或多個分佈點、路由器或其他類型之通信硬體。網路之互連可藉助於實體硬佈線、光學及/或無線射頻方法形成。網路特定而言可為或可包含完全或部分地由硬佈線製成之實體網路,諸如光纖-光學網路或完全或部分地由導電電纜製成之網路,或其組合。網路可至少部分地包含網際網路。上游工廠或上游網路處之網路的至少一部分可與下游工廠或下游網路處之網路的至少一部分隔離。此外,上游網路及下游網路可至少部分地為非公用網路,亦即,與諸如網際網路之公用網路隔離。藉由隔離,應理解,該些網路可在每一工廠處使用安全措施(諸如一或多個網路防火牆)來隔離。替代地或另外,用於保護一或兩個工廠處的網路及生產環境的其他安全性及隔離措施可就位。
如所論述,在一些情況下,製程資料之各別子集附加至各別物件識別符。舉例而言,輸入材料由上游設備處理之上游即時製程資料之子集全部包括於上游物件識別符中,或其一部分經附加或保存。因此,使與處理上游設備或設備區中之輸入材料相關的上游即時製程資料之快照可用或與上游物件識別符鏈結。即時製程資料係全部保存抑或保存其一部分可例如係基於經由上游計算單元之關於製程資料之子集之哪部分應附加至物件識別符之判定。類似地,TPU及/或ETPU材料由下游設備處理之下游即時製程資料之子集全部包括於下游物件識別符中,或其一部分經附加或保存。
替代地或另外,對於先前所論述內容,或另外,該判定可例如基於對所得TPU及/或ETPU材料或製品之所要性質具有影響的最主要的各別製程參數及/或設備操作條件進行。此在某些情況下可為有利的,尤其當相關即時製程資料在體積上較大時,因此,各別計算單元可判定應附加各別即時製程資料之子集中之哪一者,而非將大量資料附加至各別物件識別符。因此,即時製程資料之附加至物件識別符的部分可經由各別計算單元判定。舉例而言,下游計算單元可判定將下游即時製程資料之子集中之哪一者附加至下游物件識別符。
此外,該判定可基於一或多個ML模型。此類模型將在本揭示中更詳細地予以論述。
根據另一態樣,上游物件識別符亦附加有上游製程特定資料。上游製程特定資料可為下述者中之任何一或多者:上游企業資源規劃(「enterprise resource planning;ERP」)資料,諸如來自下游工廠之訂單號及/或生產碼及/或生產製程配方及/或批次資料;接收者資料,諸如下游工廠資料;及與輸入材料及/或前驅體材料至化學產品之轉化相關之數位模型或邏輯。此數位模型之實施例先前依據預測及/或控制邏輯來論述。
ERP資料可自與上游工業工廠相關之ERP系統接收到。
數位模型可為下述者中之任何一或多者:表示一或多個實體及/或化學改變之電腦可讀取數學模型,該一或多個實體及/或化學改變與輸入材料及/或前驅體至化學產品之轉化相關。批次資料可與生產下之批次及/或與經由同一設備製造之先前產品相關的資料相關。藉此,TPU及/或ETPU材料之可追溯性可藉由捆綁相關聯之製程特定資料而進一步改良。更具體而言,批次資料可用於更最佳地對至少部分地經由同一上游設備生產之各種批次或分批之TPU及/或ETPU材料進行定序。
類似地,下游物件識別符可附加有下游製程特定資料。下游製程特定資料可為下述者中之任何一或多者:下游企業資源規劃(「ERP」)資料,諸如去至上游工廠之訂單號及/或生產碼及/或生產製程配方及/或批次資料;供應商資料,諸如上游工廠資料;及與輸入材料及/或前驅體材料至化學產品之轉化相關之數位模型或邏輯。此數位模型之實施例先前依據預測及/或控制邏輯來論述,該預測及/或控制邏輯可例如由上游計算單元提供。
「控制設定值」係指可受在功能上或以可操作方式耦接至各別設備之各別一或多個工廠控制系統影響的任何各別可控制設定值及/或值,其方式為使得設定值及/或可控制值影響各別材料(且若相關衍生物材料)經處理以分別生產TPU及/或ETPU材料或製品的方式。舉例而言,下游控制設定值判定使用其生產製品之下游製程參數及/或操作條件。類似地,上游控制設定值判定使用其生產TPU及/或ETPU材料之上游製程參數及/或操作條件。舉例而言,控制設定值可為用於各別工廠之一或多個工廠控制系統中之一或多個控制器的設定點。控制設定值可例如與控制器應使用以在設備區處處理的溫度設定點相關。另一控制設定值可為應處理(例如,混合)一或多種材料之時段。控制設定值之其他非限制性實施例為諸如下述者之值:諸如處理時間之時間、壓力、諸如重量或體積之量、比率、含量、諸如流動速率之變化率、產量、速度、轉速(諸如每分鐘轉數(「rotations per minute;rpm」))及質量。另外或替代地,各別控制設定值甚至可判定藉以生產前驅體或化學產品之配方。舉例而言,各別控制設定值中之至少一些可判定待使用之材料量或百分比,例如選擇兩種組分應以何比率混合及/或各別設備處之添加劑投配量。作為一非限制性實施例,配方可為在該配方內,例如異氰酸酯之輸入材料之組分需要與增鏈劑及/或多元醇之比率以獲得TPU材料。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,可根據輸入材料之細節調適諸如比率及/或處理方法及/或時間中之一或多者的配方,使得可確保TPU及/或獲自TPU之ETPU及/或獲自TPU及/或ETPU之製品的一致品質。
因此,「區特定控制設定值」係指控制設定值,亦即任何可控制設定值及/或值,其例如對於上游設備區特定於特定區。類似地,下游控制設定值亦可為區特定的。
各別「效能參數」可分別為或其可分別指示TPU及/或ETPU材料或製品之任何一或多個性質或與TPU及/或ETPU材料或製品之任何一或多個性質相關。因此,下游效能參數可為應滿足指示用於特定應用或使用之製品之適合性或適合度之一或多個預定義準則的此參數。作為非限制性實施例,效能參數可為例如經由使用預定義準則之測試判定的下述者中之任何一或多者:諸如拉伸強度之強度、諸如肖氏硬度之硬度、諸如容積密度之密度、色彩、濃度、組成、黏度、熔體流動速率、例如TPU之熔體流動值之熔體流動值(「melt flow value;MFV」)、諸如楊氏模數值之硬度、諸如百萬分之一(「parts per million;ppm」)值之純度或不純度、諸如平均故障間隔時間(「mean time to failure;MTTF」)之故障率,或任何一或多個值或值變化。下游效能參數中之任一者可甚至與製品之組件相關。舉例而言,模製鞋底由ETPU材料製成。效能參數可為較早在前驅體資料之上下文中所論述之參數或結果中之任何一或多者,或其可衍生自這些參數及/或結果。舉例而言,值指示下述者之參數或結果中之任何一或多者:粒子重量或珠粒重量、剝離度、尺寸穩定性試驗或收縮測試、拉伸測試、回彈性或反彈性、磨耗、容積密度、珠粒密度或粒子密度或泡沫密度、硬度、壓縮性質(例如,經由壓縮永久變形或壓縮壓力量測之硬度)、拉伸強度、斷裂伸長率、撕裂強度、差示掃描熱量測定(「DSC」)、動態機械分析(「DMA」)、熱機械分析(「TMA」)、核磁共振光譜法(「NMR」)、傅里葉轉換紅外光譜法(「FT-IR」)、凝膠滲透層析法(「GPC」)、水解量測、日照試驗、視覺外觀(例如,3D結構)、粒度分佈(「PSD」)。類似地,對於TPU材料,該些值可為下述者之參數或結果中之任何一或多者:氣相層析法、楊氏模數、肖氏硬度、熔體流動速率(「MFR」)及色彩值。
另外或替代地,對於製品,效能參數可為或其可衍生自下述者中之任何一或多者:拉伸強度、斷裂伸長率、反彈性、壓縮性質、粒度分佈(「PSD」)及容積密度。
一般而言,可經由與各別生產製程相關之對應計算單元來計算效能參數中之任一者。物件識別符可實現對這些參數之更有效且可靠的計算。這些參數中之任一者可為歷史資料之一部分以使得各別計算單元可判定生產設定值且視情況監視製造製程及/或控制產品品質。此外,如所提議,歷史資料可基於當前生產(例如,經由下游物件識別符)而更新。歷史資料亦可用以訓練一或多個ML模型,例如用於經由這些效能參數中之任一者進行品質之運作中預測。如在預測及/或控制邏輯之情況下,此經訓練ML模型可至少部分地為資料驅動模型。
本申請人已意識到尤其對於ETPU材料,且視情況亦對於製品,參數:粒度分佈(「PSD」)及/或容積密度尤其適用於監視及/或控制其各別生產製程。可經由線內量測觀測該些參數及/或可在各別生產製程期間經由各別計算單元計算該些參數。
應瞭解,在某些情況下,效能參數可指示各別材料或產品之特定應用或使用之適合性之缺乏,或不適合度。類似地,上游效能參數可為應滿足指示用於特定應用或使用之TPU及/或ETPU材料及/或甚至製品或其一部分之適合性或適合度之一或多個預定義準則的參數。下游效能參數因此表示與製品相關之效能或品質。預定義準則可為例如一或多個參考值或範圍,相對於該一或多個參考值或範圍,製品及/或前驅體之效能參數與之比較以判定製品及/或TPU及/或ETPU材料之品質或效能。預定義準則可能已使用一或多個測試(諸如實驗室測試、可靠性或磨損測試)來判定,由此定義對TPU及/或ETPU材料或製品之效能參數適合於一或多種特定用途或應用的要求。在一些情況下,效能參數可與衍生物材料之性質相關或自衍生物材料之性質量測。
各別「所要效能參數」可為或其可指示TPU及/或ETPU材料或製品或其一部分之任何一或多個所要性質或與TPU及/或ETPU材料或製品或其一部分之任何一或多個所要性質相關。因此,所要效能參數可對應於效能參數之所要值。舉例而言,所要上游效能參數可對應於上游效能參數之所要值。類似地,所要下游效能參數可對應於下游效能參數之所要值。
應瞭解,在本上下文中,「區特定」係指關於特定設備區,分別例如上游設備中之特定區或下游設備區中之特定區。
通常,各別效能參數係由在其各別生產期間及/或之後收集的製品及/或TPU及/或ETPU材料之一或多個樣品判定。樣品可帶入實驗室且分析以判定各別效能參數。分析之結果或經判定效能參數可經包括或附加至各別物件識別符且因此包括於各別歷史資料中。
然而,應瞭解,收集樣品、處理或測試樣品且接著分析測試結果之整個活動可耗費大量時間及資源。因此,在樣品之收集與實施輸入材料及/或製程參數及/或設備操作條件之任何調整之間可存在顯著延遲。此延遲或滯後可能導致生產次佳製品,或在最壞情況下,使生產停止直至已分析樣品且已進行藉由調整輸入材料或TPU及/或ETPU材料及/或製程參數及/或設備操作條件之任何校正動作。
作為至少減少製品(且視情況亦針對TPU及/或ETPU材料)效能之可變性的解決方案,本教示可用於經由歷史資料且在一些情況下經由可附加至歷史物件識別符中之至少一些的至少一個區特定效能參數而更緊密地控制其各別生產製程。因此,可減少對手動取樣之需要。
根據一態樣,至少一個下游效能參數之計算係使用下游分析型電腦模型進行。根據另一態樣,使用至少一個下游機器學習(「ML」)模型進行下游控制設定值之判定。可基於較佳地來自一或多個歷史下游物件識別符之下游歷史資料來訓練下游ML模型。與在預測及/或控制邏輯之情況下一樣,經訓練下游ML模型可至少部分地為資料驅動模型。
類似地,至少一個上游效能參數之計算可使用上游分析型電腦模型進行。此外,視情況,可使用至少一個上游機器學習(「ML」)模型來進行上游控制設定值之判定。可基於較佳地來自一或多個上游物件識別符之上游歷史資料來訓練上游ML模型。與在預測及/或控制邏輯之情況下一樣,經訓練上游ML模型可至少部分地為資料驅動模型。
製品之生產及TPU及/或ETPU材料之生產可為資料密集型環境,其可自不同設備產生大量資料。亦應瞭解,如所提議之教示亦使得實現適合且更高效地用於至少對於下游工業工廠中的邊緣計算的監視及/或控制方法或系統。類似地,等效特徵可應用於上游工業工廠處以用於經由製品自輸入材料進一步建立更完整可追溯性及品質控制,即使在彼此隔離之不同工廠中進行生產亦是如此。亦將意識到,諸如至少下游生產製程之安全性及/或品質控制及/或控制的監視可因此基本上在點上(例如在每一下游設備區內)藉由減少之計算資源(諸如處理能力)及/或記憶體要求進行,此係由於物件識別符提供相關資料之高度針對性資料集以用於計算效能參數。亦可有可能減少計算中之潛時,因此確保在不減慢各別生產製程之情況下存在足夠時間以用於數值計算演算法(number crunching algorithm)。其亦可使用於ML模型之訓練製程更快且更高效。此外,可在下游進一步利用來自上游生產製程之資料及/或邏輯,以用於更精細地控制製品效能。
歸因於類似原因,本教示亦適合於雲端計算,此係由於資料集可變得緊密且高效。許多雲端服務提供商基於計算資源之利用率藉由付費模型操作,因此可減少成本及/或可更高效地利用計算能力。
因此,根據一態樣,至少一個下游ML模型可基於來自一或多個歷史下游物件識別符之資料或下游歷史資料來訓練。用於訓練下游ML模型之資料亦可包括歷史及/或當前實驗室測試資料,或諸如自製品或其一部分及/或TPU及/或ETPU材料之過去及/或近期樣品量測之下游效能參數的資料。舉例而言,可使用來自諸如影像分析之一或多個分析、實驗室設備或其他量測技術之品質資料。藉由在其相關聯的歷史物件識別符中包括所分析效能參數,以高效方式捕獲效能參數與其對應製程資料之間的更完整關係。因此可更準確地利用昂貴且耗時的實驗室結果以改良未來製品之品質。亦可減小人為誤差之範圍,此係由於品質資料與其相關聯製程資料快照整合。
在一些情況下,若待分析製品、其一部分或其衍生物材料,則自動提供取樣物件識別符。此可基於信賴值或計算單元是否無法最小化所計算效能參數與其對應所要值之間的差。對樣品進行之分析的結果可因此包括或附加在取樣物件識別符處,從而進一步準確地囊封資料且減小人為誤差之範圍。來自取樣物件識別符之資料亦可包括於下游歷史資料中。
藉由資料(例如,來自歷史下游物件識別符)訓練的至少一個下游ML模型因此可用於判定下游控制設定值中之至少一些,該些下游控制設定值甚至可為用於下游設備之區特定控制設定值。
因此,為了判定下游控制設定值,使用下游歷史資料加以訓練之下游ML模型可接收前驅體資料及至少一個所要下游效能參數作為輸入。下游ML模型可因此提供作為所計算值之下游控制設定值。如先前所論述,所計算值可經由HMI提供至操作員及/或值可直接提供至下游控制系統。亦與所論述類似,下游ML模型可用於根據獲自前驅體資料之TPU及/或ETPU材料的細節及獲自至少一個所要下游效能參數及下游即時製程資料之子集之所要效能來自動採用下游生產製程。下游計算單元可例如最小化經由下游ML模型計算出的下游效能參數中之每一者或一些與其各別所要效能參數值之間的差。
根據另一態樣,下游ML模型亦可提供指示下游控制設定值之至少一個信賴值。在一些情況下,信賴值亦可例如作為後設資料附加至下游物件識別符。若下游控制設定值中之任一者之預測或計算的信賴等級降至低於準確度臨限值,則警告可在用於生產之下游控制系統處觸發。警告可產生為警告信號,例如以使用預設設定值集合起始下游生產,或其可用於判定是否應再訓練下游ML模型。
在一些情況下,回應於下游控制設定值中之任一者之預測或計算的信賴等級降至低於準確度臨限值,經由下游介面自動地提供再訓練物件識別符。下游處理單元可經組態以將信賴值、前驅體資料及至少一個所要下游效能參數附加至再訓練物件識別符。再訓練物件識別符可用於判定哪些洞察缺少用於藉由包括於再訓練物件識別符中之變數集合來控制下游生產製程。再訓練物件識別符可因此用以進一步改良下游歷史資料以用於經由下游計算單元之未來判定。根據一態樣,與再訓練物件識別符相關聯之所生產製品可經取樣及分析。分析之結果(例如,所量測下游效能參數)可附加至再訓練物件識別符。再訓練物件識別符可因此包括於下游歷史資料中。以此方式,可維持材料之完全可追溯性,且可取樣正確製品或其一部分以使得即使對於未由先前下游歷史資料完全覆蓋之情況,下游歷史資料亦有效富集。因此,此可允許正確之一或多個樣品由於由再訓練物件識別符提供之追蹤而自生產收集,且樣品可連同來自再訓練物件識別符之資料一起經分析以找尋信賴等級下降之原因。可因此更佳地理解各種變數之間的複雜關係,使得可進一步改良下游控制製程。
在一些情況下,同一下游ML模型或另一下游ML模型可由下游計算單元用以判定下游即時製程資料之子集之部分或組分中之哪些者對製品生產具有最主要影響。因此,下游計算單元經啟用以排除下游製程參數及/或設備操作條件之對至少一個下游效能參數具有可忽略影響之資料。對於特定製品附加的下游即時製程資料之相關性可因此針對其各別物件識別符而改良。
在一些情況下,下游物件識別符附加有上游物件識別符之至少一部分。因此,整個上游物件識別符可囊封於下游物件識別符中或僅僅其一部分中。舉例而言,該部分可為對上游物件識別符或鏈路之參考,該鏈路直接連結兩個物件識別符或經由可能已在該些兩個物件識別符之間產生之一或多個其他物件識別符連結該些兩個物件識別符。
如所論述,下游物件控制設定值可為用於在下游生產製程期間前驅體材料橫穿之不同區的區特定的不同設定值。此可允許可根據在上游處理材料之下游製程資料而在下游區內調適下游生產製程。因此,可進一步改良控制之粒度且使其更具靈活性。舉例而言,上游之任何次佳處理均可藉由調適下游區特定控制設定值來校正。
除判定下游區特定控制設定值之外,下游物件識別符亦可基於如所論述之存在信號而附加有來自各別下游設備區之即時製程資料的至少一部分。除提供更多粒狀控制之外,亦可因此進一步改良下游物件識別符、尤其囊封及/或參考於其中之資料之相關性。
如已論述,下游物件識別符可至少部分地囊封或富集有上游物件識別符,或更具體而言,來自上游物件識別符之資料,該上游物件識別符已附加有上游即時製程資料之子集的至少一部分。替代地,下游物件識別符可鏈結至上游物件識別符。換言之,可據稱下游物件識別符附加有上游物件識別符。因此,藉由上游物件識別符至少部分地為下游物件識別符之一部分,下游物件識別符與上游物件識別符相關。
下游計算單元甚至提供另外之下游物件識別符,例如在TPU及/或ETPU材料在下游生產期間經分割或與其他材料組合時。如先前所論述之資料的特定子集可附加至其各別另外之下游物件識別符。藉由進行此操作,可改良下游生產鏈之各種組件之品質的更精細可見度。舉例而言,每一特定區之效能參數亦可用以追蹤及控制該特定區中之材料的品質。
類似於以上論述,另外之ML模型亦可應用於另外之下游物件識別符中之任一者。另外之ML模型可用於預測效能參數及/或藉由基於來自各別模型之輸出調適區特定下游控制設定值來控制下游生產。
所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,術語「附加」或「以附加」可意謂將諸如後設資料的不同資料元素包括或附著(例如保存)於在資料庫或記憶體儲存器中之相鄰或不同位置處的同一資料庫中,或同一記憶體儲存元件中。該術語甚至可意謂在相同或不同位置處鏈結一或多個資料元素、封裝或串流,其方式為使得可在需要時讀取及/或提取及/或組合資料封裝或串流。該些位置中之至少一者可為遠端伺服器之一部分或甚至至少部分地為基於雲端之服務的一部分。
「遠端伺服器」係指遠離工廠定位之一或多個電腦或一或多個電腦伺服器。遠端伺服器因此可位於距工廠若干公里或更多處。遠端伺服器甚至可位於不同國家中。遠端伺服器甚至可至少部分地實施為基於雲端之服務或平台,例如實施為平台即服務(「platform as a service;PaaS」)。該術語甚至可共同地係指位於不同位置上之多於一個電腦或伺服器。遠端伺服器可為資料管理系統。
應瞭解,在橫穿初始下游設備區之後,前驅體材料、TPU及/或ETPU材料在本質上可與在前驅體進入初始下游設備區時實質上不同。因此,如所論述,在自初始下游設備區橫穿之後,在前驅體材料進入另一下游設備區時,前驅體材料可能已轉化為衍生物材料或中間處理材料。然而,為簡單起見且在不丟失本教示之一般性的情況下,術語TPU及/或ETPU材料將亦用於係指在下游生產製程期間TPU及/或ETPU材料已轉化為此中間處理材料或衍生物材料時的情況。舉例而言,呈化學組分之混合物形式之一批前驅體材料可能已在其中該批次經加熱以誘發化學反應之傳送帶上橫穿初始下游設備區。因此,當前驅體材料在離開初始下游設備區之後或亦在橫穿其他區之後直接進入另一下游設備區時,材料可能已變為性質與前驅體材料不同之衍生物材料。舉例而言,在初始下游設備區呈TPU形式之前驅體可能已在進入另一下游設備區時轉化為ETPU。此實施例中之ETPU可稱為衍生物或中間處理材料。然而,如上文所提及,此類衍生物材料仍可稱為前驅體材料,此至少係由於此中間處理材料與前驅體材料之間的關係可經由下游生產製程定義及判定。此外,在其他情況下,例如當初始下游設備區僅乾燥前驅體材料或過濾其以移除不合需要之材料之痕跡時,前驅體材料即使在橫穿初始下游設備區或亦橫穿其他區之後仍可基本上保留類似性質。因此,所屬技術領域中具有通常知識者應理解,任何中間區中之前驅體材料可或可不轉化為衍生物材料。
如所論述,在TPU及/或ETPU材料、衍生物材料或製品之樣品經收集用於分析之情況下,此類樣品亦可提供有樣品物件識別符。樣品物件識別符可類似於本揭示中所論述之物件識別符且因此附加相關對應製程資料,如所論述。因此,樣品亦可附著有下游生產製程之與該樣品之性質相關之準確快照。因此可進一步改良分析及品質控制。此外,下游生產製程可例如基於一或多個ML模型之經改良訓練而經協同地改良。
根據另一態樣,當下游生產製程涉及例如使用諸如傳送機系統之輸送元件在區中或在區之間實體地輸送或移動TPU及/或ETPU材料時,下游即時製程資料亦可包括指示輸送元件之速度及/或藉以在下游生產製程期間輸送TPU及/或ETPU材料之速度的資料。速度可經由感測器中之一或多者直接提供及/或其可經由下游計算單元例如基於進入該區之時間及自該區離開之時間或進入該區之後的另一區之時間來計算。下游物件識別符可因此進一步富集有區中之處理時間態樣,尤其是對製品之一或多個下游效能參數可具有影響的處理時間態樣。此外,藉由使用進入及離開或後續區進入之時戳,可避免速度量測感測器或輸送元件之裝置的要求。
根據另一態樣,每一物件識別符包括唯一識別符,較佳地包括全域唯一識別符(「globally unique identifier;GUID」)。至少將製品追蹤回至TPU及/或ETPU材料可藉由將GUID附著至製品之每一虛擬封裝來增強。視情況,可將製品追蹤回至用於TPU及/或ETPU材料之生產的輸入材料。經由GUID,亦可減少諸如時間序列資料之製程資料的資料管理,且可實現虛擬/實體封裝、生產歷史及品質控制歷史之間的直接相關。
如關於ML模型所論述,根據一態樣,可基於來自上游物件識別符之資料來訓練上游ML模型。訓練資料亦可包括過去及/或當前實驗室測試資料,或來自TPU及/或ETPU材料及/或製品之過去及/或近期樣品之資料。物件識別符亦可使得上游工廠更容易將下游工廠處所生產之製品的效能與用於生產TPU及/或ETPU之特定輸入材料以及用以處理材料之上游製程資料鏈結。就確保製品之一致品質而言,此可具有顯著益處。
除先前論述之ML模型的優勢之外,具有基於各別生產線中的區的經訓練模型可允許更詳細地追蹤材料且預報其各別效能參數,及甚至製品效能參數。
在比如分批生產之一些生產情境中,此類模型可在運作中用於不僅針對所生產之製品且亦針對任何衍生物材料來標記品質控制問題。
因此,上游及/或下游之設備區中之任一者或每一者可經由個別ML模型監視及/或控制,個別ML模型係基於來自各別物件識別符(其來自設備區)之資料而經訓練。
根據一態樣,回應於指示TPU及/或ETPU材料之性質的值中之任何一或多者及/或來自下游設備操作條件之值中之任何一或多者及/或下游製程參數之值中之任何一或多者達到、符合或超過預定義臨限值,可發生或觸發向區提供各別物件識別符,例如下游物件識別符。任何此類值可經由一或多個下游感測器及/或切換器量測。舉例而言,預定義臨限值可與在下游設備處引入的TPU及/或ETPU材料之重量或量值相關。因此,當諸如在下游設備處接收到的TPU及/或ETPU材料之重量的量達到諸如重量臨限值之預定義量臨限值時,可產生觸發信號。理想地,上游物件識別符自動地附加至下游物件識別符,例如經由來自傳入TPU及/或ETPU材料之製程特定資料及/或標籤。在本揭示中亦較早論述觸發事件或用於提供物件識別符之發生的某些實施例。回應於觸發信號,或直接回應於量或重量達到預定義重量臨限值,可提供物件識別符。觸發信號可為單獨信號,或其可僅為事件,例如符合諸如經由計算單元及/或設備偵測到之臨限值的預定義準則之特定信號。因此,亦應瞭解,可回應於TPU及/或ETPU材料之量達到預定義量臨限值而提供物件識別符。量可如以上實施例中所解釋之重量來量測,及/或其可為任何一或多個其他值,諸如含量、填充或填充度或體積及/或藉由對TPU及/或ETPU材料之質量流量求和或藉由對TPU及/或ETPU材料之質量流量應用積分。
因此,例如,下游物件識別符可回應於觸發事件或信號而提供,該事件或信號較佳地經由下游設備或初始下游設備區提供。此可回應於以操作方式耦接至下游設備之一或多個下游感測器及/或切換器中之任一者之輸出而進行。觸發事件或信號可與TPU及/或ETPU材料之量值相關,例如與達到或符合預定量臨限值之量值的發生相關。該發生可經由下游計算單元及/或下游設備例如使用一或多個重量感測器、含量感測器、填充感測器或可量測或偵測TPU及/或ETPU材料之量的任何合適之感測器來偵測到。
使用量作為用於提供下游物件識別符之觸發器的優勢可為,在生產製程期間材料量之任何改變可用作用於提供如在本教示中所解釋之另外一或多個下游物件識別符之觸發器。本申請人已意識到,此可提供在用於處理或生產一或多個製品之工業環境中對不同物件識別符之產生進行分段的最佳方式,基本上貫穿整個生產鏈,任何衍生物材料及最終製品可在考慮量或質量流量的同時經追溯。藉由僅在新材料引入或輸入之點處或材料經分割處提供物件識別符,物件識別符之數目可最小化,同時不僅在生產之端點處且亦在其內保留材料之可追溯性。在無新材料添加或無材料經分割之設備或生產區內,此類區內之製程之知識可用以維持兩個鄰近物件識別符內之可觀測性。
從一觀點來看,亦可提供根據本文中所揭示之方法態樣中之任一者產生的控制設定值及/或效能參數中之任何一或多者用於控制生產製程(例如,下游工廠)之用途。更具體而言,下游控制設定值及/或至少一個下游效能參數。
藉此,如所論述的下游工廠中之任一者可獲得用於製造一或多個製品的經改良生產製程。
從另一觀點來看,亦可提供一種用於控制下游生產製程之系統,該系統經組態以進行本文中所揭示之方法中之任一者。或,一種用於控制在下游工業工廠處製造製品之下游生產製程的系統,該下游工業工廠包含至少一個下游設備,且該製品藉由經由該下游設備使用該下游生產製程處理至少一種熱塑性聚氨酯(「TPU」)及/或膨脹熱塑性聚氨酯(「ETPU」)材料而製造,其中該系統經組態以進行本文中所揭示之方法中之任一者。
舉例而言,可提供一種用於控制在下游工業工廠處製造製品之下游生產製程的系統,該下游工業工廠包含至少一個下游設備及下游計算單元,且該製品藉由經由該下游設備使用該下游生產製程處理至少一種熱塑性聚氨酯(「TPU」)及/或膨脹熱塑性聚氨酯(「ETPU」)材料而製造,其中該系統經組態以:
在該下游計算單元處提供用於控制該製品之生產的下游控制設定值集合,其中該下游控制設定值集合中的下游控制設定值基於下述者判定:
- 下游物件識別符;該下游物件識別符包含指示該TPU及/或ETPU材料之一或多個性質的前驅體資料,
- 至少一個所要下游效能參數,其與該製品相關;
- 下游歷史資料;其中該些下游歷史資料包含用於製造過去一或多個製品之下游製程參數及/或操作設定值;且其中
- 該下游控制設定值集合可用於在該下游工業工廠處製造該製品。
從另一觀點來看,亦可提供一種電腦程式,其包含指令,當該程式由合適的計算單元執行時,使得該計算單元進行本文中所揭示之方法中之任一者。亦可提供一種非暫時性電腦可讀取媒體,其儲存使得合適的計算單元執行本文中所揭示之任何方法步驟的程式。
舉例而言,可提供一種電腦程式或儲存該程式之非暫時性電腦可讀取媒體,其包含指令,當該程式由合適的計算單元執行時,該些指令以操作方式耦接至用於藉由使用下游生產製程處理至少一種熱塑性聚氨酯(「TPU」)及/或膨脹熱塑性聚氨酯(「ETPU」)材料而在下游工業工廠處製造製品的至少一個設備,使得該計算單元:
在該下游計算單元處提供用於控制該製品之生產的下游控制設定值集合,其中該下游控制設定值集合中的下游控制設定值基於下述者判定:
- 下游物件識別符;該下游物件識別符包含指示該TPU及/或ETPU材料之一或多個性質的前驅體資料,
- 至少一個所要下游效能參數,其與該製品相關;
- 下游歷史資料;其中該些下游歷史資料包含用於製造過去一或多個製品之下游製程參數及/或操作設定值;且其中
- 該下游控制設定值集合可用於在該下游工業工廠處製造該製品。
應瞭解,下游控制設定值集合適合於在下游工業工廠處製造化學產品。
電腦可讀取資料媒體或載體包括在其上儲存體現本文中所描述之方法或功能中之任何一或多者的一或多個指令集(例如,軟體)之任何合適的資料儲存裝置。指令亦可在其由計算單元、主記憶體及處理裝置執行期間完全或至少部分地駐留於主記憶體內及/或處理器內,計算單元、主記憶體及處理裝置可構成電腦可讀取儲存媒體。該些指令可進一步經由網路介面裝置在網路上傳輸或接收。
用於實施本文中所描述的具體實例中之一或多者的電腦程式可儲存及/或分佈於合適的媒體上,諸如連同其他硬體之部分一起供應或作為其他硬體之部分供應的光學儲存媒體或固態媒體,但亦可以其他形式分佈,諸如經由網際網路或其他有線或無線電信系統。然而,電腦程式亦可在如全球資訊網之網路上呈現且可自此網路下載至資料處理器之工作記憶體中。
此外,亦可提供用於使電腦程式產品可用於下載之資料載體或資料儲存媒體,該電腦程式產品經配置以進行根據本文中所揭示之態樣中之任一者之方法。
從另一觀點來看,亦可提供一種計算單元,其包含用於進行本文中所揭示之方法的電腦程式碼。此外,可提供一種以操作方式耦接至記憶體儲存器之計算單元,其包含用於進行本文中所揭示之方法的電腦程式碼。
兩個或更多個組件「以操作方式」耦接或連接對於所屬技術領域中具有通常知識者而言應為清楚的。以非限制性方式,此意謂可至少存在耦接或連接組件之間的例如經由介面或任何其他合適的介面之通信連接。通信連接可為固定的,或其可為可移除的。此外,通信連接可為單向的,或其可為雙向的。此外,通信連接可為有線及/或無線的。在一些情況下,通信連接亦可用於提供控制信號。
在此上下文中,「參數」係指任何相關物理或化學特性及/或其量度,諸如溫度、方向、位置、數量、密度、重量、色彩、水分、速度、加速度、變化率、壓力、力、距離、pH、濃度及組成。參數亦可指其某一特性之存在或不存在。
「致動器」係指負責直接地或間接地移動及控制與諸如機器之設備相關之機制的任何組件。致動器可為閥、馬達、驅動件或其類似者。致動器可以電氣方式、以液壓方式、以氣動方式或其組合中之任一者操作。
「電腦處理器」係指經組態用於進行電腦或系統之基本操作的任意邏輯電路系統,及/或通常係指經組態用於進行計算或邏輯運算的裝置。特定而言,處理構件或電腦處理器可經組態用於處理驅動電腦或系統之基本指令。作為一實施例,處理構件或電腦處理器可包含:至少一個算術邏輯單元(「arithmetic logic unit;ALU」);至少一個浮點單元(「floating-point unit;FPU」),諸如數學共處理器或數值共處理器;複數個暫存器,具體而言經組態用於供應運算元至ALU及儲存操作結果之暫存器;及記憶體,諸如L1及L2快取記憶體。特定而言,處理構件或電腦處理器可為多核心處理器。具體而言,處理構件或電腦處理器可為或可包含中央處理單元(「Central Processing Unit;CPU」)。處理構件或電腦處理器可為(「Complex Instruction Set Computing;CISC」)複雜指令集計算微處理器、精簡指令集計算(「Reduced Instruction Set Computing;RISC」)微處理器、超長指令字(「Very Long Instruction Word;VLIW」)微處理器,或實施其他指令集之處理器或實施指令集之組合之處理器。處理構件亦可為一或多個專用處理裝置,諸如特殊應用積體電路(「Application-Specific Integrated Circuit;ASIC」)、場可程式化閘陣列(「Field Programmable Gate Array;FPGA」)、複雜可程式化邏輯裝置(「Complex Programmable Logic Device;CPLD」)、數位信號處理器(「Digital Signal Processor;DSP」)、網路處理器或其類似者。本文中所描述之方法、系統及裝置可實施為DSP中、微控制器中或任何其他側處理器中之軟體,或實施為ASIC、CPLD或FPGA內之硬體電路。應理解,術語處理構件或處理器亦可指一或多個處理裝置,諸如跨多個電腦系統定位之處理裝置的分散系統(例如,雲端計算),且除非另外規定,否則不限於單一裝置。
「電腦可讀取資料媒體」或載體包括在其上儲存有體現本文中所描述之方法或功能中之任何一或多者的一或多個指令集(例如軟體)的任何合適的資料儲存裝置或電腦可讀取記憶體。指令亦可在其由計算單元、主記憶體及處理裝置執行期間完全或至少部分地駐留於主記憶體內及/或處理器內,計算單元、主記憶體及處理裝置可構成電腦可讀取儲存媒體。指令可進一步經由網路介面裝置在網路上傳輸或接收。
圖1展示用於控制在下游工業工廠處製造製品170之下游生產製程的系統168之非特定實施例。方法態樣中之至少一些亦將自以下論述理解。
所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,本實施例之目標或甚至本教示之目標並非展示用於製造製品170之生產製程,實情為目標係展示本教示可如何應用於至少下游生產製程。如描述中所示,此類生產製程可為複雜的,因此圖1中所示之特定設備經對準以使得可更佳地理解本教示,而非在特定生產製程之後。
下游工業工廠包含至少一個下游設備,其視情況可具有用於使用下游生產製程製造或生產製品170之複數個設備區。製品170可為至少部分地由TPU及/或ETPU製成之任何產品。舉例而言,製品170可為例如鞋類(諸如完全或部分地由TPU及/或ETPU材料製成之鞋),或製品可為鞋的一部分,諸如鞋中底、鞋內底及鞋組合底。製品甚至可為腳踏車車座、腳踏車輪胎、緩衝元件、裝飾物、床墊、底座、手柄、保護性箔、汽車內部或外部之組件,諸如球之運動設備,或特定用於運動區域、體育運動跑道、運動場、兒童遊樂場及人行道之地板覆蓋層。因此,TPU及/或ETPU材料可為用於生產鞋類之前驅體材料114。
前驅體材料114可自上游工業工廠供應,上游工業工廠可與下游工業工廠隔離。可在上游工業工廠處使用至少一種輸入材料來製造前驅體材料114。舉例而言,輸入材料可為亞甲基二苯基二異氰酸酯(「MDI」)及/或聚四氫呋喃(「PTHF」),其用於生產TPU及/或ETPU材料之上游工業工廠處之上游生產製程中,接著將該TPU及/或ETPU材料提供或供應至下游工業工廠以生產製品170。
前驅體材料114甚至可在批次中,例如各10 kg之封裝。如所論述,歸因於諸如前驅體材料114或甚至製成前驅體材料114之材料,或使用下游生產製程將前驅體材料114轉化成之材料或產品的此類產品之性質,此類材料及/或產品在生產鏈中可能難以追溯。舉例而言,ETPU可呈粒子或珠粒形式,其經模製以例如使用蒸汽室模製形成製品170或其一部分。然而,確保每一組件(例如每一單元或封裝)或甚至內部之部分具有一致且所要之性質或品質可為重要的。本教示可使得能夠針對製品170達成可得到一或多個所要下游效能參數之生產。
下游設備可具有或可不具有複數個設備區。在此實施例中,圖1中之下游設備可視為包含複數個區。舉例而言,料斗或混合爐104可為初始下游設備區之一部分。混合爐104接收至少一種前驅體材料114,其可為單種材料或其可包含多種組分。在此實施例中,前驅體材料114以兩個部分接收,其展示為分別經由第一閥112a及第二閥112b供應至混合爐104。第一閥112a及第二閥112b亦可屬於初始下游設備區。
針對前驅體材料114提供物件識別符或在此情況下提供下游物件識別符122。下游物件識別符122可提供於下游計算單元124處。下游計算單元124可例如經由下游介面將下游物件識別符122提供至下游記憶體儲存器128。如所論述,在一些情況下,下游物件識別符122可由上游計算單元例如經由共享記憶體儲存器提供至下游計算單元124。在一些情況下,下游記憶體儲存器128可為可經由上游計算單元存取之共享記憶體儲存器。上游計算單元可為屬於上游工業工廠之計算單元。下游物件識別符122包含與前驅體材料114相關之資料,或前驅體資料。前驅體資料指示前驅體材料114之一或多個性質。
下游物件識別符122,或更具體而言,來自下游物件識別符122之資料可用於判定用於控制製品170之生產的下游控制設定值集合。下游物件識別符122、與製品170相關之至少一個所要下游效能參數及下游歷史資料可用於提供下游控制設定值集合。下游控制設定值集合可至少部分地由上游計算單元判定及/或下游控制設定值中之至少一些可由下游計算單元124判定。下游歷史資料可包含用於在過去例如經由下游設備製造過去一或多個製品的下游製程參數及/或操作設定值。下游控制設定值集合接著用於以達成至少一個所要下游效能參數為目標製造製品170。所要下游效能參數與製品170之所要效能或品質相關。
舉例而言,控制設定值中之至少一些可判定應如何操控第一閥112a及/或第二閥112b,例如應允許多少材料且以何種比率。其甚至可決定混合爐104應如何操作,例如混合之時段及/或混合器之速度。另外或替代地,控制設定值可判定及控制特定製程參數需要具有何值及持續多長時間,例如設備操作條件,諸如設定點。因此,基於前驅體材料114及設備之細節而自動判定控制設定值。應瞭解,下游控制設定值集合可包含用於初始下游設備區之控制設定值,亦即,區特定控制設定值,且類似地包含用於任何另外設備區之區特定控制設定值(若其存在)。在一些情況下,下游控制設定值集合可包含全域控制設定值,亦即,適用於整個生產鏈之設定值。另外或替代地,即使在設備區內,區特定控制設定值中之至少一些亦可根據來自設備區之即時製程資料例如回應於藉由下游歷史資料訓練之一或多個分析型模型及/或ML模型的輸出而在運作中調適。可將控制設定值提供至諸如DCS及/或PLC之工廠控制系統以用於控制下游設備。較佳地將設定值自動地提供至控制系統,然而,在一些情況下,該些設定值可經由操作員提供。
下游物件識別符122可為唯一識別符,較佳地為全域唯一識別符(「GUID」),其可區別於其他物件識別符。可視特定工業工廠之細節及/或正製造之製品170之細節及/或日期及時間之細節及/或正使用之特定前驅體材料114之細節而定提供GUID。下游物件識別符122此處展示為提供於以操作方式耦接至下游計算單元124之下游記憶體儲存器128處。下游記憶體儲存器128甚至可為下游計算單元124之一部分。下游記憶體儲存器128及/或下游計算單元124可至少部分地為雲端服務之一部分,例如MS Azure。
下游計算單元124例如經由下游網路138以操作方式耦接至下游設備,該下游網路可為任何合適種類之資料傳輸媒體。下游計算單元124甚至可為下游設備之一部分,例如,其可至少部分地為初始下游設備區之一部分。下游計算單元124可甚至至少部分地為下游工業工廠之工廠控制系統。下游計算單元124可自以操作方式耦接至下游設備的一或多個感測器接收一或多個信號,該一或多個感測器例如初始下游設備區之感測器。舉例而言,下游計算單元124可自填充感測器144及/或與輸送元件102a至102b相關之一或多個感測器接收一或多個信號。該些感測器亦為初始下游設備區之一部分。下游計算單元124可因此甚至至少部分地根據如先前所解釋之控制設定值來控制初始下游設備區或其一些部分。舉例而言,下游計算單元124可例如經由其各別致動器及/或加熱器118及/或輸送元件102a至102b來控制閥112a、112b。輸送元件102a、102b及在圖1之實施例中之其他者展示為傳送機系統,其可包含一或多個馬達及經由該些馬達驅動之帶,使得其移動使得經由帶之前驅體材料114在帶之橫軸面120的方向上輸送。
在不影響本教示之範圍或一般性的情況下,亦可替代或結合傳送機系統使用其他類型之輸送元件。在一些情況下,涉及材料流(例如,進入之一或多種材料及離開之一或多種材料)之任何種類的設備可稱為輸送元件。因此,除傳送機系統或帶以外,諸如擠壓機、粒化機、熱交換器、緩衝筒倉、具有混合器之筒倉、混合器、混合容器、剪切磨機、雙錐式摻合器、固化管、塔、分離器、萃取、薄膜汽化器、過濾器、篩之設備亦可稱為輸送元件。因此,應瞭解,輸送系統作為傳送機系統之存在可為可選的,此至少係由於在一些情況下,材料可經由質量流量自一個設備直接移動至另一設備,或作為正常流量經由一個設備移動至另一設備。舉例而言,材料可直接自熱交換器移動至分離器或甚至進一步以便移動至塔等。因此,在一些情況下,一或多個輸送元件或系統可為設備所固有。
在一些情況下,下游物件識別符122可回應於觸發信號或事件而提供,該觸發信號或事件可為與前驅體材料114之量相關的信號或事件。舉例而言,填充感測器144可用於偵測至少一個量值,諸如前驅體材料114之填充度及/或重量。當量達到預定臨限值時,下游計算單元124可自動地在下游記憶體儲存器128處提供下游物件識別符122。
下游計算單元124接著經組態以基於下游物件識別符122及至少一個所要效能參數判定製程及/或操作參數集合。下游計算單元124可因此基於經判定之製程及/或操作參數集合及歷史資料判定用於設備區中之每一者的區特定控制設定值。歷史資料可包含來自與下游設備區中之先前經處理的前驅體材料114相關之一或多個歷史上游物件識別符之資料。至少一個歷史上游物件識別符可能已附加有製程資料之至少一部分,該製程資料指示先前經處理前驅體材料114在下游設備區中在其下經處理的製程參數及/或設備操作條件。接著提供區特定控制設定值以用於控制製品170的生產製程。區特定控制設定值可經由輸出介面(其可與介面相同)或類似於介面之不同組件來提供。區特定控制設定值因此由下游計算單元124及/或工廠控制系統使用以製造製品170。
在一些情況下,下游計算單元124可自下游工業工廠中之所有設備或設備區接收下游即時製程資料。下游計算單元124可基於下游物件識別符及下游區存在信號判定下游即時製程資料之子集。舉例而言,觸發信號或事件亦可用於產生用於初始下游設備區之下游區存在信號。另外或替代地,下游區存在信號係藉由將在生產環境中為時間相依資料之下游即時製程資料映射至空間資料來提供。下游區存在信號可因此不僅用於判定在初始下游設備區處處理前驅體材料114相關之下游製程參數及/或設備操作條件,且亦用於判定該些下游製程參數及/或設備操作條件之時間態樣,該些下游製程參數及/或設備操作條件包括於下游即時製程資料中。
在一些情況下,下游計算單元124可甚至計算與製品170相關的至少一個下游效能參數,該製品與下游物件識別符122相關。在一些情況下,下游效能參數可甚至為區特定參數。計算係基於下游即時製程資料126之子集,其在此情況下展示為視情況在下游物件識別符122處附加。下游效能參數之計算亦係基於下游歷史資料,該下游歷史資料可包含來自一或多個歷史下游物件識別符之資料。每一歷史下游物件識別符與過去在下游設備區中處理之各別TPU及/或ETPU材料相關。歷史下游物件識別符中之至少一者(較佳地每一者)附加有下游製程資料之至少一部分,該下游製程資料指示先前經處理TPU及/或ETPU材料在例如初始下游設備區處的下游設備中在其下經處理的下游製程參數及/或設備操作條件。在一些情況下,歷史下游物件識別符中之至少一些亦可包括或附加有其相關聯下游效能參數。
至少一個下游效能參數可例如作為後設資料附加至下游物件識別符122。因此,下游物件識別符122富集有與製品170的品質相關之效能參數。品質控制製程可因此例如藉由將品質相關資料與所得製品170耦接而經簡化及改良,同時改良可追溯性。此外,至少所計算下游效能參數可用於下游之另外區中以用於調適下游生產製程。下游生產製程可因此變得更粒狀地受控且靈活,同時維持製品170之效能。
來自初始下游設備區之下游即時製程資料126的子集可為在前驅體材料114處於初始下游設備區之時間窗內的資料,或時間窗可甚至更短,因此恰好在前驅體材料114經由混合爐104進行處理的時間內。下游即時製程資料可用於判定時間窗。因此,下游物件識別符122可藉由使用下游即時製程資料之時間維度富集有高相關性資料。因此,物件識別符不僅可用於追蹤生產製程中之材料,且亦囊封可使邊緣計算及/或雲端計算更有效之高品質資料。物件識別符資料可高度適合於機器學習模型之較快訓練及再訓練。資料整合亦可簡化,此係由於囊封於物件識別符中之資料可比傳統資料集更緊湊。
下游即時製程資料126之子集之至少部分指示TPU及/或ETPU材料或前驅體材料114在下游設備中或在初始下游設備區中在其下經處理的製程參數及/或設備操作條件,亦即混合爐104及閥112a至112b之操作條件,例如傳入質量流量、傳出質量流量、填充度、溫度、水分、時戳或進入時間、離開時間等中之任何一或多者。在此情況下,設備操作條件可為閥112a、112b及/或混合爐104之控制信號及/或設定點。舉例而言,下游控制設定值可用以控制這些條件。下游即時製程資料126之子集可為或其可包含時間序列資料,此意謂其可包括時間相依信號,該些時間相依信號可經由一或多個感測器(例如,填充感測器144之輸出)獲得。時間序列資料可包含連續或其中之任一者可以規律或不規律時間間隔間斷的信號。下游即時製程資料126之子集可甚至包括來自混合爐104之一或多個時戳,例如進入時間及/或離開時間。因此,特定前驅體材料114可經由下游物件識別符122與相關於前驅體材料114之下游即時製程資料126的子集相關聯。下游物件識別符122可在生產製程下游附加至其他物件識別符,使得特定製程資料及/或設備操作條件可關聯至特定製品。其他重要益處已在本揭示之其他部分中,例如在概述章節中論述。
舉例而言,包含輸送元件102a、102b及相關聯帶之傳送機系統可視為在初始下游設備區之下游方向上的中間設備區。此實施例中之中間設備區包含加熱器118,其用於將熱施加至在帶上橫穿之前驅體。傳送機系統可甚至包含一或多個感測器,例如速度感測器、重量感測器、溫度感測器或用於量測或偵測中間設備區處之前驅體材料114之製程參數及/或性質的任何其他種類之感測器中之任何一或多者。可將感測器之任何或所有輸出提供至下游計算單元124。
隨著前驅體材料114沿著橫軸面120之方向前進,其經由加熱器118施加熱。加熱器118可以操作方式耦接至下游計算單元124,亦即,下游計算單元124可自加熱器118接收信號或即時製程資料。此外,加熱器118可經由下游計算單元124,例如經由可為下游控制設定值或可經由下游控制設定值而獲得的一或多個控制信號及/或設定點控制。因此,經由下游控制設定值中之至少一些來判定在下游設備處處理前驅體材料114之方式。下游控制設定值中之一些可用以控制如將進一步解釋之其他下游區。
類似地,包含輸送元件102a、102b及相關聯帶之傳送機系統亦可以操作方式耦接至下游計算單元124,亦即,下游計算單元124可自輸送元件102a、102b接收信號或下游製程資料之一部分。耦接可例如經由下游網路138。此外,輸送元件102a、102b可甚至可作為下游控制設定值或回應於下游控制設定值經由下游計算單元124(例如經由經由下游計算單元124提供之一或多個控制信號及/或設定點)受控。因此,輸送元件102a、102b之速度可為可由下游計算單元124觀測及/或控制的。
視情況,由於在中間設備區中前驅體材料114之量恆定或幾乎恆定,因此可不針對中間設備區提供另外物件識別符。因此,來自中間設備區,亦即來自加熱器118及/或輸送元件102a、102b之製程資料亦可附加至先前或之前區之物件識別符,亦即下游物件識別符122。所附加之下游即時製程資料126之子集因此可經富集以進一步指示前驅體材料114在中間設備區中在其下經處理的來自中間設備區之製程參數及/或設備操作條件,亦即,加熱器118及/或輸送元件102a、102b之操作條件,例如,傳入質量流量、傳出質量流量、來自中間區之一或多個溫度值、進入時間、離開時間、輸送元件102a、102b及/或帶之速度等中之任何一或多者。在此情況下,設備操作條件可為可自下游控制設定值導出的輸送元件102a、102b及/或加熱器118之控制信號及/或設定點。
將顯而易見,下游即時製程資料126之子集顯著地與前驅體材料114在其內存在於各別設備區中之時段相關。因此,可經由下游物件識別符122提供用於特定前驅體材料114之相關製程資料之準確快照。前驅體材料114之另外可觀測性可經由中間設備區內之下游生產製程之特定部分或部件之知識(例如化學反應的先驗知識)來提取。替代地或另外,前驅體材料114藉以橫穿中間設備區之速度可用於經由下游計算單元124提取另外可觀測性。結合具有特定時戳之下游即時製程資料126之子集或時間序列資料及/或中間設備區中之前驅體材料114之進入時間及/或離開時間,可自下游物件識別符122獲得前驅體材料114在中間設備區中在其下經處理的條件之更粒狀細節。
來自下游物件識別符122之資料可用於訓練一或多個下游ML模型以作為整體及/或其特定部分(例如初始下游設備區及/或中間設備區內之下游生產製程的部分)監視及/或控制下游生產製程。下游ML模型及/或下游物件識別符122甚至可用於將製品170之一或多個下游效能參數關聯至一或多個區中之下游生產製程之細節。
應瞭解,隨著前驅體材料114沿著橫軸面120之方向前進,其可改變其性質且可轉化或轉換為衍生物材料116。舉例而言,當加熱器118加熱前驅體材料114時,其可產生衍生物材料116。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,為簡單及易於理解起見,衍生物材料116在本教示中有時亦可稱為前驅體。舉例而言,在論述下之設備區或組件之情形下,將因此顯而易見其中前驅體在如此實施例之描述中所論述之下游生產製程內的階段。
現論述材料以多個部分劃分之區之實施例。圖1將此區展示為包含剪切磨機142及第二輸送元件106a、106b之另外下游設備區。沿著橫軸面154之方向橫穿的衍生物材料116係使用剪切磨機142劃分或分段,因此產生複數個部分,在此實施例中展示為第一經劃分材料140a及第二經劃分材料140b。
因此,根據本教示之一態樣,可針對每一部分提供個別物件識別符。然而,在一些情況下,可僅針對該些部分中之一者或針對該些部分中之一些提供物件識別符而非針對每一部分提供個別物件識別符。舉例而言,若對追蹤部分中之任一者不感興趣,則情況可為如此。舉例而言,可能不針對衍生物材料116之丟棄之一部分提供物件識別符。現返回參看圖1,第一另外下游物件識別符130a經提供用於第一經劃分材料140a且第二另外下游物件識別符130b經提供用於第二經劃分材料140b。
第一另外下游物件識別符130a包含下游物件識別符122之至少一部分,且類似地,第二另外下游物件識別符130b包含下游物件識別符122之至少一部分。下游計算單元124可接著基於另外下游物件識別符及下游區存在信號判定下游即時製程資料之另一子集(例如,下游即時製程資料132a之第一子集及或下游即時製程資料132b之第二子集)。下游計算單元124可接著基於來自下游物件識別符122之資料、即時製程資料之另一子集及來自與另外下游設備區中之先前經處理前驅體相關的一或多個歷史下游物件識別符之下游歷史資料,判定用於下游設備區及視情況亦用於該下游設備區下游之其他設備區的另外區特定控制設定值。
第一另外下游物件識別符130a視情況附加有下游即時製程資料132a之第一子集且第二另外下游物件識別符130b視情況附加有下游即時製程資料132b之第二子集。下游即時製程資料132a之第一子集可為下游即時製程資料132b之第二子集的複本,或其可部分地為相同資料。舉例而言,在第一經劃分材料140a及第二經劃分材料140b經歷相同製程(亦即,在基本上相同的場所及時間)之情況下,則附加至另外下游物件識別符130a及第二另外下游物件識別符130b之下游製程資料可為相同或類似的。然而,若在另外下游設備區內另外下游物件識別符130a及第二另外下游物件識別符130b經不同地處理,則下游即時製程資料132a之第一子集及下游即時製程資料132b之第二子集可彼此不同。
然而,所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,在一些情況下,視情況僅一個物件識別符可提供於剪切磨機142處,且接著若經由剪切磨機142處理之材料分割成多個部分,則多個物件識別符可提供於剪切磨機142之後。因此,取決於特定下游生產製程之細節,剪切磨機可為或可不為分離裝置。類似地,在一些情況下,無新物件識別符可經提供用於剪切磨機以使得來自區之製程資料附加至之前的物件識別符。可因此在材料經分割及/或其經組合之區處提供新物件識別符。舉例而言,在一些情況下,可在剪切磨機142之後例如在進入剪切磨機142後的不同區時提供另外下游物件識別符130a及第二另外下游物件識別符130b。
在此實施例中,另外下游設備區亦包含成像感測器146,其可為攝影機或任何其他種類之光學感測器。成像感測器146亦可以操作方式耦接至下游計算單元124。成像感測器146可用於量測或偵測衍生物材料116在進入另外下游設備區之前的一或多個性質。此可例如進行以拒絕或分流不符合給定品質準則之材料。由於材料之量或質量流量在另外下游設備區中變更,因此根據本教示之一態樣,另一物件識別符(圖1中未示)可能已在另外下游物件識別符130a及第二另外下游物件識別符130b之前提供。
提供另外下游物件識別符130a及第二另外下游物件識別符130b可經由成像感測器146回應於衍生物材料116通過品質準則而觸發。品質準則甚至可經由一或多個下游效能參數判定。藉由使來自鄰近區或來自物件識別符之資料(例如,來自中間設備區之質量流量及去至下游設備區之質量流量)相關,下游計算單元124可判定哪一特定前驅體材料114或衍生物材料116與進入後續區之材料相關。替代地或另外,時戳中之兩者或多於兩者可在該些區之間相關,例如,來自中間設備區之離開時戳及經由成像感測器146偵測及/或在另外下游設備區處之進入時戳。輸送元件102a、102b之經由感測器輸出直接量測或自兩個或更多個時戳判定之速度亦可用於建立前驅體之特定封包或批次與其物件識別符之間的關係。因此可甚至判定在給定時間特定製品170在生產製程內之何處,因此可建立時間-空間關係。這些態樣中之一些或所有不僅可用於改良製品170自TPU及/或EPU材料至製成品之可追溯性,且亦可用於監視及改良生產製程且使其更可調且可控制。
如所論述,第一另外下游物件識別符130a及第二另外下游物件識別符130b分別附加有來自另外下游設備區之下游即時製程資料132a之第一子集及下游即時製程資料132b之第二子集。下游即時製程資料132a之第一子集及下游即時製程資料132b之第二子集甚至可鏈結至或附加有下游物件識別符122。類似於先前論述之下游物件識別符122,下游即時製程資料132a之第一子集及下游即時製程資料132b之第二子集指示衍生物材料116在另外下游設備區中在其下經處理的下游製程參數及/或設備操作條件,亦即成像感測器146之輸出、剪切磨機142及第二輸送元件106a、106b之操作條件,例如傳入質量流量、傳出質量流量、填充度、溫度、光學性質、時戳等中之任何一或多者。在此情況下,設備操作條件可為可自另外下游控制設定值導出的剪切磨機142及/或第二輸送元件106a、106b的控制信號及/或設定點。另外區特定控制設定值因此可基於來自下游物件識別符122之資料(例如,附加至下游物件識別符122之至少一個區特定效能參數)最佳化。
下游即時製程資料132a之第一子集及下游即時製程資料132b之第二子集可包含時間序列資料,此意謂其可包括時間相依信號,該些時間相依信號可經由一或多個感測器(例如,成像感測器146之輸出及/或第二輸送元件106a、106b之速度)獲得。
隨著衍生物材料116在遇到成像感測器146之後繼續進行,其在由第二輸送元件106a、106b驅動之橫軸面154之方向上朝向剪切磨機142移動。第二輸送元件106a、106b在此實施例中展示為與包含輸送元件102a、102b之傳送機系統分離的第二傳送帶系統之一部分。應瞭解,第二傳送帶系統可甚至為包含輸送元件102a、102b之同一傳送帶系統之一部分。因此,另外下游設備區可包含用於另一區中之同一設備中之一些。
如圖1中可見,儘管第一經劃分材料140a及第二經劃分材料140b稍後在生產中採用不同方式,但其各別物件識別符(亦即,另外下游物件識別符130a及第二另外下游物件識別符130b)允許經由剩餘生產製程及在一些情況下亦超出剩餘生產製程個別地跟隨或追蹤下游物件識別符130a及第二另外下游物件識別符130b。
在離開初始下游設備區之後,第一經劃分材料140a饋入至擠壓機150,而第二經劃分材料140b經輸送用於在包含固化設備162及第三輸送元件108a、108b的第三設備區處固化。所展示輸送元件108a、108b因此為非限制性實施例,如先前所論述。應瞭解,第三設備區在初始下游設備區及另外下游設備區下游。
隨著第二經劃分材料140b在橫軸面156的方向上經由帶移動,該第二經劃分材料經由固化設備162經歷固化製程以產生經固化第二經劃分材料160。由於無實質性質量改變可發生,因此根據一態樣,無新物件識別符可提供以用於第三設備區。因此,如先前所論述,來自第三設備區之製程資料亦可附加至第二另外下游物件識別符130b。類似於上文,所附加之下游即時製程資料132b之第二子集因此可經富集以進一步指示第二經劃分材料140b在第三設備區中在其下經處理的來自第三設備區之製程參數及/或設備操作條件,亦即,固化設備162及/或輸送元件108a、108b之操作條件,例如,傳入質量流量、傳出質量流量、來自第三區之一或多個溫度值、進入時間、離開時間、輸送元件108a、108b及/或帶之速度等中之任何一或多者。在此情況下,設備操作條件可為亦可自另外區特定控制設定值導出的輸送元件102a、102b及/或固化設備162的控制信號及/或設定點。另外區特定控制設定值因此可基於來自下游物件識別符122之資料(例如,附加至下游物件識別符122之至少一個區特定效能參數)最佳化。
類似地,第一經劃分材料140a前進至包含擠壓機150、溫度感測器148及第四輸送元件110a、110b之第四設備區。此處同樣,由於無實質性質量改變可發生,因此根據一態樣,無新物件識別符可提供用於第四設備區。因此,如先前所論述,來自第四設備區之製程資料亦可附加至另外下游物件識別符130a。類似於上文,所附加之下游即時製程資料132a之第一子集因此可經富集以進一步指示第一經劃分材料140a在第三設備區中在其下經處理的來自第四設備區之製程參數及/或設備操作條件,亦即,擠壓機150及/或溫度感測器148及/或輸送元件108a、108b之操作條件,例如,傳入質量流量、傳出質量流量、來自第三區之一或多個溫度值、進入時間、離開時間、輸送元件110a、110b及/或帶之速度等中之任何一或多者。在此情況下,設備操作條件可為輸送元件108a、108b及/或擠壓機150之控制信號及/或設定點,輸送元件108a、108b及/或擠壓機150亦可如先前基於所計算效能參數及相關即時製程資料所解釋而調適。
此外,第一經劃分材料140a至經擠壓材料152之轉化的性質及相依性亦可包括於另外下游物件識別符130a中。應瞭解,第四設備區亦在下游設備區及另外下游設備區下游。
如可瞭解,個別物件識別符之數目可減少,同時在整個生產製程中改良材料及產品監視。
隨著經擠壓材料152在經由輸送元件108a、108b產生之橫軸面158的方向上進一步移動,該經擠壓材料可收集於收集區166中。收集區166可為儲存單元,或其可為用於應用下游生產製程之另外步驟的另外處理單元。在收集區166中,可組合額外材料,如此處所示,經固化第二經劃分材料160可與經擠壓材料152組合。因此,可如先前所論述提供新物件識別符。此物件識別符經展示為最末下游物件識別符134。最末下游物件識別符134可附加有最末區即時製程資料136之子集,該最末區即時製程資料可包括另外下游物件識別符130a及第二另外下游物件識別符130b之整體或一部分。最末下游物件識別符134因此具備來自收集區166之製程參數及/或設備操作條件,其類似於如在本揭示中詳細地論述。視功能或另外處理(若在收集區166中進行任何功能或另外處理)而定,則可包括諸如下述者中之任何一或多者的資料作為最末區即時製程資料136:傳入質量流量、傳出質量流量、來自收集區166之一或多個溫度值、進入時間、離開時間、速度等。
在一些情況下,可發送來自收集區166之個別批次以供儲存及/或分類及/或封裝。此個別批次展示為產品收集倉164a。由於量再次經分割,因此個別物件識別符可針對筒倉中之每一者提供,使得其筒倉中之製品170(亦即,用於產品收集倉164a之個別物件識別符)可與製品170暴露之處的製程資料或條件相關聯。
如將瞭解,物件識別符中之每一者可為GUID。每一者可包括來自之前物件識別符之整體或部分資料,或其可經鏈結。相關品質資料可因此作為快照或可追溯鏈路而附著至特定製品170。
如亦論述,一或多個下游ML模型可用於計算或預測一或多個下游效能參數及/或下游控制設定值,其中之任一者或兩者可為區特定的。亦有可能下游ML模型中之每一者或一些亦經組態以提供指示至少一個下游效能參數及/或下游控制設定值之信賴等級的信賴值。若預測下游效能參數之信賴等級低於預定限值,則可產生警告作為警告信號,例如以起始樣品之物理測試以進行實驗室分析。亦有可能回應於預測之信賴等級降至準確度臨限值以下而經由介面自動地提供取樣物件識別符。可以類似方式提供取樣物件識別符且下游計算單元124可將相關下游製程資料之子集附加至取樣物件識別符相關之材料的取樣物件識別符,此處展示為樣品製品172。下游計算單元124亦可將具有低信賴等級之至少一個區特定效能參數附加至取樣物件識別符。樣品製品172因此可經收集及檢驗及/或分析以使用物件識別符進一步改良品質控制。
圖2說明展示尤其如自初始下游設備區觀察之本教示之方法態樣的流程圖200或工藝路線。在方塊202中,在下游計算單元124處提供用於控制製品170之生產的下游控制設定值集合。下游控制設定值基於下游物件識別符122判定。下游物件識別符122包含指示前驅體材料114或TPU及/或ETPU材料之一或多個性質的前驅體資料。下游控制設定值亦基於與製品170相關之至少一個所要下游效能參數而判定。亦基於下游歷史資料而判定下游控制設定值。下游歷史資料包含用於例如經由下游設備製造過去一或多個製品的下游製程參數及/或操作設定值。下游控制設定值集合可用於在下游工業工廠處製造製品170。視情況,在方塊204中,在下游計算單元124處自下游設備或設備區中之一或多者接收下游即時製程資料。下游即時製程資料包含下游即時製程參數及/或設備操作條件。另外視情況,在方塊206中,基於下游物件識別符及下游區存在信號經由下游計算單元124判定下游即時製程資料之子集。下游區存在信號指示在下游生產製程期間在特定設備區處存在前驅體材料。
類似地,隨著TPU及/或ETPU材料前進至後續區,可判定是否應提供另一物件識別符。若否,則來自後續區之下游製程資料亦可附加至同一物件識別符。若判定應提供另一物件識別符,則將來自後續區之製程資料附加至另一物件識別符。在本揭示中,例如在概述章節中以及參考圖1,詳細地論述這些選項中之每一者,諸如中間設備區及另外下游設備區之細節。
圖3中所示之方塊圖表示工業工廠之產品生產系統之部分,在本具體實例中,該些部分分別包含沿著所展示之整個產品處理線而配置之十個產品處理裝置或單元300至318或技術設備。在本具體實例中,這些處理單元中之一者(處理單元308)包括三個對應設備區320、322、324(亦參見圖3及5中之更詳細具體實例)。
在本實施例中,作為輸入材料之化學產品係基於經由液體原材料儲集器300、固體原材料儲集器302及再循環筒倉304提供至處理線的原材料而生產,該再循環筒倉再循環任何化學產品或中間產品,其例如包含不足材料/產品性質或不足材料/產品品質。輸入至處理線306至318之各別原材料係經由各別處理設備處理,即,投配單元306、後續加熱單元308、包括材料緩衝器310之後續處理單元,及後續分類單元312。在此處理設備306至312下游,配置有輸送單元314,該輸送單元輸送需要例如歸因於所生產材料之品質不足而自分類單元再循環至再循環筒倉304的材料。最後,將由分類單元312分類之材料轉移至第一包裝單元316及第二包裝單元318,其出於運送目的將相應材料包裝至材料容器中,該些材料容器例如在散裝材料之情況下為材料包或在液體材料之情況下為瓶子。
在本具體實例中,生產系統300至318提供計算單元之資料介面(兩者在此方塊圖中均未描繪),經由該資料介面提供包含關於各別輸入材料及其歸因於處理之改變之資料的資料物件。整個生產製程經由計算單元至少部分地控制。
正由處理設備306至312處理之輸入材料劃分成實體或真實世界之所謂的「封裝物件」(在下文中亦稱為「實體封裝」或「產品封裝」),其中這些封裝物件係由處理單元306至312中之每一者處置或處理。此類封裝物件之封裝大小可例如藉由材料重量(例如,10 kg、50 kg等)或藉由材料量(例如,1分米、1/10立方米等)固定,或甚至可藉由重量或量判定,對於該重量或量,可由處理設備提供顯著恆定之製程參數或設備操作參數。
投配單元306首先由輸入液體及/或固體原材料及/或由再循環筒倉304提供之再循環材料產生此類封裝物件。在產生封裝物件後,投配單元將這些物件輸送至均勻化單元308。均勻化單元308使封裝物件之材料均勻化,亦即使例如經處理液體材料及固體材料或兩種液體或固體材料均勻化。在加熱製程之後,加熱單元308將相應經加熱之封裝物件輸送至處理單元310,該處理單元例如藉由加熱、乾燥或增濕或藉由某一化學反應將輸入封裝物件之材料轉化成不同物理及/或化學狀態。相應經轉化之封裝物件接著經輸送至三個下游包裝單元316、318或所提及之輸送單元314中之一或多者。
藉助於對應資料物件330、332、334(或先前分別描述之「物件識別符」)管理真實世界封裝物件之後續處理,該些資料物件經由以操作方式耦接至設備306至312或為設備之一部分的計算單元指派至每一封裝物件且儲存於計算單元之記憶體儲存元件處。根據本具體實例,三個資料物件330至334回應於經由設備306至312提供之觸發信號,即回應於對應感測器之輸出分別配置於設備單元306至312中之每一者或相應切換器處而產生,其中此類感測器以操作方式耦接至設備單元306至312。如先前所提及,工業工廠可包括不同類型之感測器,例如,用於量測一或多個製程參數及/或用於量測與設備或製程單元相關之設備操作條件或參數的感測器。在本具體實例中,用於量測在設備單元306至312內部處理之散裝及/或液體材料之流速及含量的感測器配置在上述單元處。
在本具體實例中,圖3中所描繪之三個例示性資料物件330、332、334各自與基於處理單元306至312及314至318使整個產品生產製程之三個設備區320、322、324不同相關。
前兩個資料物件330、332包含含有製程資料之產品封裝物件。製程資料包含相關實體封裝已在其在若干處理單元內之駐留/處理期間經歷之處理(processing)/處置(treatment)資訊。製程資料可為聚合資料,諸如相關處理單元內之底層實體封裝之駐留時間期間的所計算之平均溫度,及/或其可為底層生產製程之時間序列資料。
第一資料物件330為第一種類之封裝(在圖3中稱作「A封裝」),其在本具體實例中經指派至已經由兩個處理單元(投配單元306及加熱單元308)輸送之實體封裝。第一資料物件330在處理時間中之當前點處包括在每一駐留期間兩個單元之相關資料。第一資料物件包括對應「產品封裝ID」。
加熱單元308含有若干設備區,在本具體實例中,含有三個設備區320、322、324(「區1」、「區2」、「區3」)。這些不同設備區用作分類群組以用於分類或選擇相關製程資料。此分類可幫助自相關設備區獲得僅封裝物件之資料,該些資料與在相關實體封裝在此設備區內部期間的對應點內底層實體封裝的處理相關。然而,在本具體實例中,實體封裝之材料組成物不由處理單元306、308兩者改變。
一旦A封裝330已到達下一處理單元310(在本具體實例中為「具有緩衝器之處理單元」),每一實體封裝之材料組成物即改變,此係由於此處理單元310不僅以塞式流動模式輸送實體封裝。此外,對應實體封裝包含大於初始封裝大小之緩衝體積,使得此類實體封裝具有經定義反混合程度。因此,離開此處理單元310之每一實體封裝為另一種類之實體封裝,其在圖3中稱為「B封裝」。
對應第二資料物件332(「B封裝」)亦包括對應「產品封裝ID」。資料物件332進一步包括經定義數目個先前資料物件之資料,在本具體實例中,資料物件330以經定義百分比指定為「A封裝」,所謂的「來自相關A封裝之聚合資料」。相應聚合方案或演算法取決於例如底層處理單元、底層實體封裝之大小、底層實體封裝之材料之混合能力及底層處理單元內之底層實體封裝之駐留時間,或處理單元之對應設備區。
一旦經處理實體(產品)封裝係由兩個包裝單元316、318中之一者包裝至離散實體封裝中,例如藉由將經處理實體封裝包裝至容器、滾筒或八角倉容器或其類似者中,在本具體實例中,對應經包裝實體封裝即經由稱為「實體封裝」之另一資料物件334處置或追蹤。此資料物件334包括已包裝於其中之相關先前實體封裝(如在本情境中之「A封裝」及「B封裝」)。對應「產品封裝ID」之指定例如出於追蹤目的而為足夠的,而非使用完整資料物件,此係由於此類產品封裝ID可在稍後資料處理(例如,藉助於外部「雲端計算」平台進行之資料處理)期間容易地鏈結在一起。
第一資料物件(或「物件識別符」)330特定地包括下述資訊:
- 用於底層封裝之「產品封裝ID」;
- 關於底層封裝的總體資訊,如關於封裝之底層經處理材料的資訊或說明書;
- 整個處理線306至318內的底層封裝之當前位置;
- 製程資料,亦即,作為底層封裝之經處理材料之溫度及/或重量的聚合值;
- 底層生產製程之時間序列資料;及
- 與來自底層封裝之樣品的連接,其中產品封裝通過取樣站,且在經定義時刻,操作員自此產品封裝取得樣品且將其提供至實驗室。對於此樣品,樣品物件(參見圖6,參考符號634及638)將產生且將鏈結至相關產品封裝(參見圖6,參考符號626及630)。此樣品物件尤其含有來自實驗室之對應產品品質控制(quality control;QC)資料及/或來自相應測試機器之效能資料。
第二物件識別符332另外包括
- 來自相關A封裝之聚合資料,其在具有緩衝器310之處理單元中產生。
第三物件識別符334由兩個包裝單元316、318藉由指定及時戳「實體封裝1976-02-06 19:12:21.123」產生且包括下述資訊:
- 同樣,相應封裝或物件識別符(「封裝ID」);
- 出於圖3中所描繪之運送目的將產品之名稱包裝至兩個材料容器中;
- 訂購相應包裝之產品的訂單號;及
- 相應包裝之產品的批號。
第一物件識別符330及第二物件識別符332之封裝總體資訊包括輸入原材料之材料資料,其在本具體實例中分別指示輸入材料或經處理材料之化學及/或物理性質(如材料溫度及/或重量),且在本具體實例中亦包含與輸入材料相關之上述實驗室樣品或測試資料,諸如歷史測試結果。
根據亦由圖3所說明之產品生產製程,經由所提及介面,搜集來自整個設備之製程資料,其指示如所提及之經處理材料之溫度及/或重量的製程參數,且在本具體實例中,亦指示輸入材料在其下經處理之設備操作條件,如所提及加熱器之溫度及/或所應用投配參數。在本具體實例中,所搜集之製程資料僅如來自相關A封裝之聚合資料的製程資料之部分在本具體實例中附加至第二物件識別符332。
如先前所描述,在本具體實例中,三個物件識別符330至334用於將所提及輸入材料資料及/或特定製程參數及/或設備操作條件關聯或映射至化學產品之至少一個效能參數,該效能參數分別為或其分別指示底層材料(例如,相應化學產品)之任何一或多個性質。
根據圖3中所示之具體實例,包括於兩個物件識別符330、332中的所搜集製程資料(作為聚合值)包含指示製程參數且另外指示在生產製程期間所量測的設備操作條件的數值。另外,物件識別符330、332包括經提供作為製程參數及/或設備操作條件中之一或多者之時間序列資料的製程資料。設備操作條件可為例如基於振動量測表示設備之狀態的任何特性或值,在本具體實例中,生產機器設定點、控制器輸出及任何設備相關警告。另外,可包括輸送元件速度、溫度及積垢值,諸如過濾器壓差、維護日期。
在圖3中所示之產品生產系統之具體實例中,整個產品處理設備306至318包含所提及之複數個三個設備區320至324,使得在生產製程期間,輸入原材料300至304沿著整個處理線306至318橫穿,且在本具體實例中,自第一設備區320前進至第二設備區322及自第二設備區322前進至第三設備區324。在此生產情境中,第一物件識別符330提供於第一設備區320處,其中第二物件識別符332在輸入材料已經由第一設備區320處理之後進入第二設備區322時提供。第二物件識別符332附加有或包括藉由第一物件識別符330提供的資料或資訊之至少部分,且另外包括最末資料/資訊「來自相關A封裝之聚合資料」。
值得注意的是,物件識別符330至334中之任一者或每一者可包括唯一識別符,較佳地包括全域唯一識別符(「GUID」),以便允許在整個生產製程期間將物件識別符可靠且安全地指派至對應封裝。
在本產品處理情境中,附加至第一物件識別符330之所提及製程資料為自第一設備區320搜集之製程資料的至少部分。因此,第二物件識別符332附加有自第二設備區322搜集之製程資料之至少部分,其中自第二設備區322搜集之製程資料指示輸入原材料300至304在第二設備區322中在其下經處理的製程參數及/或設備操作條件。
在下表1中,再次以表格格式展示另一例示性物件識別符。此物件識別符包括比先前所描述之三個物件識別符330至334多得多的資訊/資料。
此例示性物件識別符係關於具有底層日期及時戳「1976-02-06 18:31:53.401」之所謂的「B封裝」,如描述於下文中之圖4中所示之B封裝,但包括比圖4中所包括之B封裝更多的資料。
在本實施例中,唯一識別符(「唯一ID」)包含唯一URL(「uniqueObjectURL」)。在本實施例中,底層封裝之主要細節(「封裝細節」)為具有兩個值「02.02.1976 18:31:53.401」之封裝之產生的日期及時戳(「產生時戳」)及封裝之類型(「封裝類型」),在本實施例中具有封裝類型「B」。沿著底層生產線之封裝的當前位置(「封裝位置」)係由「封裝位置鏈路」定義,在本實施例中為至生產線之「傳送帶1」的輸送鏈路。
在傳送帶1處,提供量測設備(參見包括例示性處理資料或值之「量測點」)以用於量測當前揭露85℃之材料溫度與底層溫度區(在本實施例中為「溫度區1」)之相應描述(「描述」)的平均溫度(「平均值」)。另外,量測設備亦可包括感測器,其用於偵測封裝在傳送帶1處之進入日期/時間(「進入時間」),在本實施例中為「02.02.1976 18:31:54.431」,且用於偵測封裝自傳送帶1之離開日期/時間(「離開時間」),在本實施例中為「02.02.1976 18:31:57.234」。最後,量測設備包括用於偵測與生產製程有關之底層時間序列資訊(「時間序列」)的時間序列值(「時間序列值」)的感測器設備。
另外,在本實施例中,所展示之物件識別符進一步包括關於下游定位之「傳送帶2」、下游定位之「混合器1」及下游定位之「筒倉1」的資訊以用於在中間儲存已處理之材料。
表1:例示性表格物件識別符
- B封裝1976-02-06 18:31:53.401 | |
- 唯一ID | |
- 唯一URL | uniqueObjectUrl |
- 封裝細節 | |
- 產生時戳 | 02.02.1976 18:31:53.401 |
- 封裝類型 | B |
- 封裝位置 | |
- 封裝位置鏈路 | 傳送帶1 |
-傳送帶1 | |
- 量測點 | |
- 平均值 | 85℃ |
- 描述 | 溫度區1 |
- 進入時間 | 02.02.1976 18:31:54.431 |
- 離開時間 | 02.02.1976 18:31:57.234 |
- 時間序列 | 時間序列值 |
- 傳送帶2 | |
- 混合器1 | |
- 筒倉1 |
圖4展示工業工廠之底層產品生產系統之製程部分的第二具體實例,在本第二具體實例中,該些製程部分分別包含六個產品處理裝置400、402、406、410、412、416或技術設備。
用於處理封裝物件之「上游製程」400連接至用於分類經處理封裝物件之「分類單元」402。上游製程400及分類單元402係藉助於第一資料物件404來管理。此資料物件404係關於已描述之「B封裝」,其具有描繪其產生之日期及時間的底層日期及時戳「1976-02-06 18:51:43.431」。資料物件404包括當前經處理之封裝物件之「封裝ID」(所謂的「物件識別符」)。資料物件404進一步包括關於當前經處理封裝物件之n個先前描述之化學及/或物理性質,在本實施例中為「性質1」及「性質n」。
在本實施例中,輸入材料(亦即,饋入至上游製程400中之對應封裝物件)係由「再循環筒倉」406提供。另一方面,再循環筒倉406自將封裝物件輸送至再循環筒倉406之「輸送單元1」410得到底層再循環材料,該些封裝物件必須再循環且相應地由分類單元402分類。底層輸送製程步驟410係藉助於第二資料物件408來管理,該第二資料物件408係關於上文所描述之「B封裝」,且包括所提及之底層日期及時戳「1976-02-06 18:51:43.431」、當前經處理封裝物件之「封裝ID」及兩個化學及/或物理性質「性質1」及「性質n」。然而,歸因於再循環底層分類封裝物件之所提及要求,第二資料物件408進一步包括底層封裝物件之另一化學及/或物理性質,在本實施例中為「性質2」,其特定地包括用於封裝物件之各別效能指示符,在本實施例中為「低或不足材料或產品效能」。
取決於對應封裝物件之效能值,藉由上游製程400處理且並不由分類單元402分類的封裝物件係由分類單元402提供至第一「包裝單元1」412或第二「包裝單元2」416。包裝單元412、416用於將對應封裝物件包裝至各別容器414、418。由兩個包裝單元412、416執行之包裝製程藉助於第三資料物件420及第四資料物件422管理。
兩個資料物件420、422均係關於「實體封裝」,且包括與上文所描述之「B封裝」相同的日期「1976-02-06」,但包括與上文所描述之「B封裝」相比更遲之時戳「19:12:21.123」。其亦包括底層封裝物件之「封裝ID」。然而,資料物件420、422進一步包括用於底層最終產品之效能指示符,在本實施例中為關於儲存於第一容器(或填充袋)414中之產品的「效能中間範圍」及在儲存於第二容器(或填充袋)418中之產品之情況下的「效能高範圍」。另外,兩個資料物件420、422包括對應最終產品之「訂單號」及「批號」。
圖5展示實施於工業工廠處之底層化學產品生產製程或系統之部分的第三具體實例,在本第二具體實例中,該些部分分別包含九個產品處理裝置500至516或技術設備。
本產品處理方法係基於兩種原材料,即「原材料液體」500及「原材料固體」502,以便以已知方式生產聚合材料。如在根據圖3及4的先前所描述生產情境中,技術設備包括用於使用再循環材料的「再循環筒倉」504,如先前所描述。
技術設備進一步包括用於基於所提及之由反應單元508處理之輸入原材料產生封裝物件之「投配單元506」,該反應單元沿著所展示之四個聚合反應區(「區1至4」)510、512、514、516輸送封裝物件以便對其進行處理且藉由用於固化在反應單元508中所生產之聚合材料(亦即對應封裝物件)之「固化單元」518處理。在本具體實例中,固化單元518僅包含材料緩衝器,而不包含反混合設備。固化單元518亦輸送相應經處理之封裝物件。
「輸送單元1」520輸送藉助於再循環筒倉504分類以用於其再循環的封裝物件。將最終經處理(亦即未分類)單元再次輸送至第一「包裝單元1」522及第二「包裝單元2」524。兩個包裝單元522、524將對應封裝物件轉化且輸送至各別容器或填充袋526、528。
圖5中所描繪之生產製程藉助於第一資料物件530及第二資料物件534管理。
第一資料物件530係關於具有產生日期「1976-02-06」及產生時間「18:31:53.401」之「A封裝」。在本生產情境中,資料物件530同樣包括先前描述之「封裝ID」、關於由投配單元506進行之投配製程之製程資訊(「投配性質」)及關於藉助於反應單元508生產聚合材料之另外製程資訊(「反應單元性質」)。投配性質包括關於每一封裝物件之原材料量的資訊,即「百分比原材料1(液體)」、「百分比原材料2(固體)」及產品溫度。反應單元性質包括四個聚合反應區510至516(「溫度區1」、「溫度區2」、「溫度區3」及「溫度區4」)之溫度。
另外,第一資料物件530包括沿著處理線506至524之底層封裝物件的當前位置(當前封裝位置)。在本具體實例中,封裝物件之當前位置藉助於「封裝位置鏈路」及對應「區位置」管理。最後包括的為關底層聚合反應之化學及/或物理資訊,即對應「反應焓/周轉度」。由此,輸送給定封裝物件之處理單元506至524計算反應焓值且將其永久地寫入/實現至第一資料物件530中。歸因於關於封裝位置及對應駐留時間且關於相應製程值之現有資訊(例如,封裝溫度),此為可能的。基於第一資料物件530中所包括之反應焓及/或周轉度之當前值,經由第一資料物件530與固化單元518之間的通信線532,基於反應焓之計算值來調整固化時間參數。
第二資料物件534係關於由包裝單元522、524中之一者處理的「實體封裝」,且包括對應產生日期/時間資訊「1976-02-06 19:12:21.123」。包括的為「封裝ID」、「產品」描述/說明書、「訂單號」、「批號」及所計算焓及/或周轉度之所提及值。
圖6展示表示底層工業工廠602之階層式或拓樸結構的基於圖形之資料庫配置之第一具體實例,其為工業工廠之叢集600之部分且其包括複數個設備裝置及作為相應產品處理線604之部分的對應設備區。此拓樸結構允許觀測工業工廠602(或底層工廠叢集600)之底層不同部分之間的功能關係,以便實現底層產品封裝之經改良處理或規劃。基於圖形之資料庫的所展示圓形節點經由連接線鏈結,針對該些連接線,不同鏈結類型係可能的。
在此具體實例中,設備裝置包括經由信號及/或資料連接與感測器/行動器608、616連接之材料處理單元606、614,該些感測器/行動器為處理單元606、614之部分且連接至若干輸入/輸出(input/output;I/O)裝置610、612及618、620。
在本具體實例中,第一處理單元606進一步與例示性三個產品封裝(產品封裝1至3)622、624、626連接,其中第二處理單元614進一步與另外三個產品封裝(產品封裝4至n)628、630、632連接。僅例示性「產品封裝3」626連接至產品樣品(樣品1)634,其中「產品封裝5」630連接至另一產品樣品(樣品n)638。「樣品1」634進一步與「檢查批1」636連接,其中「樣品n」進一步與「檢查批n」640連接。最後,檢查批636、640兩者與「檢查指令1」單元642連接,該單元充當關於如何產生所提及檢查批及如何實現對各別底層樣品634、638之分析/品質控制的說明書。
圖6中所示之拓樸結構有利地提供資料結構,其允許直觀且容易理解所展示之化學工廠之功能性及處理,且因此允許使用者(尤其機器/工廠操作員)對化學工廠或化學工廠之叢集中的此複雜生產製程之容易可管理性,此係由於所展示物件(節點)極類似於對應真實世界物件而模型化。
更特定而言,此拓樸結構提供高程度之上下文資訊,使用者/操作員可基於該上下文資訊容易地搜集每一物件之技術及/或材料性質。此另外允許由使用者達成相當複雜的查詢,例如關於物件之間的相關生產相關連接或關係,特別是跨若干節點或甚至拓樸/階層等級。另外,圖6中所示之物件(節點)可在運行時間期間藉由另外性質及/或值容易地擴展。
圖7展示如圖6中所示之基於圖形之資料庫配置的第二具體實例,但僅針對生產線700(「線1」)。
在本具體實例中,設備裝置包括材料處理單元702「單元1」及「單元n」708,該些材料處理單元經由信號及/或資料連接與感測器/行動器「感測器/行動器1」704及「感測器/行動器n」710連接,該些感測器/行動器連接至對應輸入/輸出(I/O)裝置「I/O 1」706及「I/O n」712。這些I/O裝置包含至用於控制生產線700之操作的(圖中未示)PLC的連接。
在本具體實例中,第一處理單元(「單元1」)702進一步與例示性三個產品封裝(「產品部分」1至3)714、716、718連接,其中第二處理單元(「單元n」)708進一步與另外兩個產品封裝(「產品部分」4及n)720、722連接。僅例示性地,產品封裝3 718連接至產品樣品(「樣品1」)724,其中產品封裝n 722連接至另一產品樣品(「樣品n」)728。
與圖6中所示之具體實例相比,第一「感測器/行動器1」704亦連接至第一產品樣品(「樣品1」)724,其中第二「感測器/行動器n」710亦連接至第二產品樣品(「樣品n」)728。這兩個額外的連接具有下述優勢:有可能在獨立時間或甚至同時在不同取樣站處獨立地取得樣品。舉例而言,感測器/行動器704可為配置於取樣站處之按鈕,當取得樣品時,該按鈕由使用者或操作員按壓。
替代地,此樣品可為可由取樣機器自動地產生之信號。此自動產生之信號可例如經由所展示I/O物件706到達感測器/行動器物件704,其中I/O物件706自(圖中未示)PLC/DCS接收所提及之按鈕資訊。在取得樣品之時刻,樣品物件724(例如)將產生且鏈結至在該時刻位於取樣站位置處的產品部分。
基於相應產生之樣品724、728,可產生一或多個檢查批726、730,甚至針對僅一個(且相同)樣品。然而,一或多個樣品可獨立地或甚至同時在一個處理線內產生。
最終,如圖6中所示之具體實例中,「樣品1」724進一步與第一「檢查單元1」726連接,其中「樣品n」進一步與第二「檢查單元n」730連接。檢查單元726、730兩者最終與再次充當說明書之「檢查指令1」單元732連接,如在圖6中描繪之「檢查指令1」單元642之情況下,即該說明書關於如何產生所提及檢查批及如何實現底層樣品724、728之分析/品質控制。「檢查指令1」單元732可獨立地產生,且可僅產生一次,同時由「檢查批1」726及另外「檢查批n」730針對多於僅一個檢查批使用檢查指令732,如圖7中所說明。
圖8描繪抽象層800,其包括物件資料庫801且充當用於先前描述之生產設備及對應原材料之抽象層,且對於先前描述之產品資料,可包括先前描述之實體封裝或產品封裝相關資料,即作為相應數位孿生。
在本具體實例中,抽象層800為雙向通信線802提供外部雲端計算平台804。此外,抽象層800亦與數目n個生產PLC/DCS及/或機器PLC 806、808通信,其如在「PLC/DCS 1」806之情況下為雙向810,或如在「PLC/DCS n」808之情況下為單向812。在本具體實例中,雲端計算平台804包含至客戶整合介面或平台816之雙向通信線814,本生產工廠擁有者之客戶可經由該客戶整合介面或平台將控制信號傳達及/或遞送至工廠之先前描述之設備單元。
在物件資料庫801中進一步包括與其相關之其他物件,例如,上文所描述之樣品、檢查批、樣品指令、感測器/行動器、裝置、裝置相關文件、使用者(例如,機器或工廠操作者)、相應使用者群組及使用者權利、配方、訂單、設定點參數集合或來自雲端/邊緣裝置之收件物件。
在雲端計算平台804處,實施人工智慧(Artificial Intelligence;AI)或機器學習(ML)系統,藉由該系統尋找或產生經由專用佈署管線818部署至物聯網(Internet-of-Things;IoT)邊緣裝置或組件820之最佳演算法,以便使用相應產生或發現之用於控制邊緣裝置820的演算法。在本具體實例中,邊裝置820與抽象層800雙向地通信822。
藉助於抽象層800及所包括之物件資料庫801,產生先前描述之實體或產品封裝,如在此文件內所描述。抽象層800亦可連接至雲端計算平台804內之某些處理及/或AI(或ML)組件。對於此連接,可使用已知資料串流協定「Kafka」。由此,在產生底層產品封裝之時間或大約在該時間,首先可尤其獨立於底層時間序列資料將空資料封包作為訊息發送出。此後,可在已處理最終產品封裝時發送出另一訊息。這些訊息含有底層封裝之物件識別符作為資料封包ID,使得隨後可在雲端平台之側上使相關封包彼此再次鏈結。此具有可避免將較大大小資料封包傳輸至雲端的優勢,因此最小化所需傳輸頻寬或容量。
在雲端計算平台804內,所串流及接收到之產品資料係由提及之AI方法或ML方法使用,以便尋找或產生用於獲得與底層產品相關之額外資料的演算法,該些資料諸如經預測產品品質控制(QC)值。對於在雲端計算平台804內進行之此程序,需要額外資料,如QC資料或相關產品(或實體)封裝之經量測效能參數。此可經由相同方式自呈樣品物件及含有關於相關產品封裝之此資訊的檢查批物件(亦參見圖6)形式之物件資料庫801接收。
亦可自除物件資料庫之外的任何其他系統接收此資訊。在此情況下,其他系統將QC及/或效能資料連同樣品/檢查批ID一起自物件資料庫發送出。在雲端計算平台804內,此資料將經組合且用於尋找例如基於ML之演算法/模型。由此,可有效地使用雲端平台804內之計算能力。
在本具體實例中,相應地發現之演算法或模型係經由部署管線818部署至邊緣裝置820。邊緣裝置820可為一組件,該組件接近抽象層800之物件資料庫801定位且因此相應地亦接近PLC/DCS 1 806至PLC/DCS n 808,即,就網路安全位準及允許低網路潛時及直接且安全之通信之位置而言。
由於對於ML模型之使用,並非需要此計算能力,因此邊緣裝置820使用ML模型來產生所提及之進階資訊且將其提供至物件資料庫801。因此,邊緣裝置820需要用於雲端計算平台804處之相同資訊或資訊之子集以產生基於ML之演算法或模型,物件資料庫801可例如經由機器對機器通信之開放網路協定將此資料提供至邊緣裝置820,該協定如已知「訊息排隊遙測輸送(Message Queuing Telemetry Transport;MQTT)」協定。
此設置使得能夠實現基於AI/ML之進階製程控制及自主製造且相應自主操作之機器。
如圖8中所示之具體實例中所說明,基於來自先前描述之資料物件330至334(圖3)之資料,在雲端計算平台804之側上,使用此資料作為訓練資料來訓練AI/ML系統或相應AI/ML模型。在本具體實例中,訓練資料因此可包含指示化學產品之效能參數之歷史及當前實驗室測試資料,尤其來自過去之資料。
AI/ML模型可用於預測先前描述之效能參數中之一或多者,該預測較佳地經由計算單元進行。另外或替代地,AI/ML模型可用於較佳地經由調整設備操作條件至少部分地控制生產製程,且更佳地,該控制係經由所提及之計算單元進行。另外或替代地,亦可例如由計算單元使用AI/ML模型,以用於判定製程參數及/或設備操作條件中之哪一者對化學產品具有主要影響,以使得將製程參數及/或設備操作條件中之這些主要者分別附加至資料物件或所提及之物件識別符。
所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,至少經由計算單元進行之方法步驟可以「即時」或幾乎即時方式進行。在電腦之技術領域中理解該些術語。作為一具體實例,由計算單元進行之任何兩個步驟之間的時間延遲不多於15 s,具體而言不多於10 s,更具體而言不多於5 s。較佳地,延遲小於一秒,更佳地小於幾毫秒。因此,計算單元可經組態以以即時方式進行方法步驟。此外,軟體產品可使得計算單元以即時方式進行方法步驟。
舉例而言,方法步驟可以如展示為在實施例或態樣中所列出之次序進行。然而,應注意,在特定情形下,不同次序亦可為可能的。此外,亦有可能一次或重複地進行方法步驟中之一或多者。可在規律或不規律時段下重複該些步驟。此外,有可能同時或以適時重疊方式進行該些方法步驟中之兩者或多於兩者,具體而言,在重複進行該些方法步驟中之一些或多於一些時。該方法可包含未列出之另外步驟。
字語「包含」不排除其他元件或步驟,且不定冠詞「一(a或an)」不排除複數個。單一處理構件、處理器或控制器或其他類似單元可履行申請專利範圍中所述之若干項目之功能。在相互不同之附屬申請專利範圍中敍述某些措施之純粹事實並不指示無法有利地使用這些措施之組合。申請專利範圍中之任何參考符號皆不應視為限制範圍。
此外,應注意,在本揭示中,術語「至少一個」、「一或多個」或指示特徵或元件可存在一次或多於一次之類似表達可在引入各別特徵或元件時將通常僅使用一次。因此,除非另外具體說明,否則在一些情況下,當係指各別特徵或元件時,儘管有各別特徵或元件可存在一次或多於一次的事實,但可尚未重複表述「至少一個」或「一或多個」。
此外,術語「較佳地」、「更佳地」、「特定而言」、「更特定而言」、「具體而言」、「更具體而言」或類似術語係結合視情況選用之特徵使用,而不限制替代性可能性。因此,藉由這些術語引入之特徵為視情況選用之特徵且不意欲以任何方式限制申請專利範圍之範圍。如具有通常知識者將認識到,本教示可藉由使用替代性特徵來進行。類似地,藉由「根據一態樣」或類似表述引入之特徵意欲為視情況選用之特徵,而無關於本教示之替代方案之任何限制,無關於本教示之範圍之任何限制,且無關於將以此方式引入之特徵與本教示之其他視情況選用或非視情況選用之特徵組合的可能性之任何限制。
上文已針對下述者揭示各種實施例:一種用於控制下游生產製程之方法;一種用於進行本文中所揭示之方法的系統;一種用於控制下游生產製程之系統;一種用途;一種軟體程式;及一種包含用於進行本文中所揭示之方法的電腦程式碼之計算單元。更具體而言,本教示係關於一種用於控制在下游工業工廠處藉由使用下游生產製程處理至少一種熱塑性聚氨酯(「TPU」)及/或膨脹熱塑性聚氨酯(「ETPU」)材料而製造製品之該下游生產製程的方法,該方法包含:在該下游計算單元處提供用於控制該製品之生產的下游控制設定值集合,其中該下游控制設定值集合中的下游控制設定值基於下述者判定:下游物件識別符;至少一個所要下游效能參數,其與該製品相關;下游歷史資料;且其中該下游控制設定值集合可用於在該下游工業工廠處製造該製品。本教示亦係關於一種用於下游生產之系統及一種軟體產品。
然而,所屬技術領域中具有通常知識者應理解,可在不脫離隨附申請專利範圍及其等效物之精神及範圍之情況下對這些實施例進行改變及修改。應進一步瞭解,可自由地組合來自本文中所論述之方法及產品具體實例之態樣。
在概述且不排除另外可能之具體實例之情況下,在以下條項中概述本教示之某些實施例具體實例:
條項1.一種用於控制下游生產製程的方法,該下游生產製程用以在下游工業工廠處製造製品,該下游工業工廠包含至少一個下游設備,且該製品藉由經由該下游設備使用該下游生產製程來處理至少一種熱塑性聚氨酯(「TPU」)及/或膨脹熱塑性聚氨酯(「ETPU」)材料而製造,該方法至少部分地經由下游計算單元進行,且該方法包含:
在該下游計算單元處提供用於控制該製品之生產的下游控制設定值集合,其中該下游控制設定值集合中的下游控制設定值基於下述者判定:
- 下游物件識別符;該下游物件識別符包含指示該TPU及/或ETPU材料之一或多個性質的前驅體資料,
- 至少一個所要下游效能參數,其與該製品相關;
- 下游歷史資料;其中該些下游歷史資料包含用於製造過去一或多個製品之下游製程參數及/或操作設定值;且其中
- 該下游控制設定值集合可用於在該下游工業工廠處製造該製品。
條項2.如條項1之方法,其中該些下游控制設定值中之至少一些由與上游工業工廠相關之上游計算單元判定,較佳地該些TPU及/或ETPU材料中之至少一者由該上游工業工廠提供。
條項3.如條項2之方法,其中該些下游控制設定值中之至少一些在共享記憶體儲存器處提供,該共享記憶體儲存器可由該上游計算單元及該下游計算單元兩者存取。
條項4.如條項1至條項3中任一或多項之方法,其中該些下游控制設定值中之至少一些由該下游計算單元判定。
條項5.如條項4之方法,其中使用上游物件識別符來判定經該下游計算單元判定之控制設定值,該上游物件識別符包含上游製程資料之子集,該些上游製程資料包含用於在該上游工業工廠處製造該TPU及/或ETPU材料的上游製程參數及/或操作設定值,較佳地上游物件識別符亦附加有與TPU及/或ETPU材料相關及/或與製品相關之至少一個上游效能參數。
條項6.如條項4之方法,其中該些所要下游效能參數中之至少一者為粒度分佈(「PSD」)或容積密度。
條項7.如條項1至條項6中任一或多項之方法,其中該上游物件識別符包括用於基於該些下游歷史資料提供該些下游控制設定值中之至少一些的預測及/或控制邏輯,較佳地預測及/或控制邏輯經加密或與未授權讀出混淆。
條項8.如條項7之方法,其中該預測及/或控制邏輯包含能夠由該些下游歷史資料訓練之資料驅動模型。
條項9.如條項8之方法,其中經訓練預測及/或控制邏輯產生可用於修改該預測及/或控制邏輯使得改良該些下游控制設定值之計算的修改資料。
條項10.如條項8或條項9之方法,其中將該經訓練預測及/或控制邏輯及/或該些修改資料提供至該上游計算單元。
條項11.如條項2至條項10中任一或多項之方法,其中該下游物件識別符由該上游計算單元提供,較佳地下游物件識別符附加有來自上游物件識別符之資料。
條項12.如條項11之方法,其中下游物件識別符提供於共享記憶體儲存器處及/或下游物件識別符經由諸如晶片、NFC裝置或數位可讀取程式碼之標籤提供。
條項13.如條項1至條項12中任一或多項之方法,其中該方法亦包含:
- 使用該些下游控制設定值較佳地藉由將該些下游控制設定值自動提供至該下游計算單元及/或工廠控制系統以用於控制該下游生產製程而執行該下游生產製程。
條項14.如條項1至條項13中任一或多項之方法,其中該方法進一步包含:
- 在該下游計算單元處自該些下游設備或設備區中之一或多者接收下游即時製程資料;其中該些下游即時製程資料包含下游即時製程參數及/或設備操作條件。
條項15.如條項14之方法,其中該方法包含:
- 經由下游計算單元基於下游物件識別符及下游區存在信號判定下游即時製程資料之子集;其中下游區存在信號指示在下游生產製程期間在特定設備區處TPU及/或ETPU材料之存在。
條項16.如條項15之方法,其中該方法亦包含:
- 將該些下游即時製程資料及/或下游製程特定資料之子集附加至該下游物件識別符。
條項17.如條項15或條項16之方法,其中該方法包含:
- 經由該下游計算單元基於該些下游即時製程資料之該子集及該些下游歷史資料計算與該下游物件識別符相關之該製品之至少一個下游效能參數,較佳地將至少一個下游區特定效能參數附加至下游物件識別符。
條項18.如條項15至條項17中任一或多項之方法,其中下游區存在信號係經由下游計算單元藉由進行區時間轉換而產生,該轉換諸如經由來自下游即時製程資料之一或多個時間相依信號將與TPU及/或ETPU材料相關之至少一個性質映射至特定設備區。
條項19.如條項17至條項18中任一或多項之方法,其中該方法包含:
- 經由下游計算單元控制下游生產製程,使得下游效能參數中之至少一者與所要下游效能參數之其各別相關聯值之間的差最小化。
條項20.如條項17至條項19中任一或多項之方法,其中至少一個下游效能參數之計算係使用至少一個下游機器學習(「ML」)模型來進行,下游ML模型較佳地使用下游歷史資料來訓練。
條款21.如條項20之方法,其中下游ML模型經組態以提供指示用於至少一個下游效能參數之計算之信賴等級的至少一個信賴值。
條項22.如條項21之方法,其中回應於至少一個下游效能參數之計算或預測的信賴等級降至低於準確度臨限值,較佳地在用於下游生產製程之控制系統處產生警告信號。
條項23.如條項21或條項22之方法,其中取樣物件識別符回應於至少一個下游效能參數之計算或預測之信賴等級降至低於準確度臨限值或回應於警告信號而自動地產生,取樣物件識別符與在信賴等級準確度超過準確度值之時間或大約在該時間在各別區處之材料相關。
條項24.如條項22或條項23之方法,其中至少一個實驗室分析係回應於警告信號而進行,較佳地,對在與警告相關之各別區處的材料進行分析。
條項25.如條項24之方法,其中將分析之日期及/或結果附加至取樣物件識別符,較佳地,來自取樣物件識別符之資料包括於下游歷史資料中以供由下游計算單元在未來計算。
條項26.如條項15至條項25中任一或多項之方法,其中至少一個下游設備包含複數個實體地分離之設備區,該些區包含初始下游設備區及另外下游設備區,使得在下游生產製程期間,TPU及/或ETPU材料自初始下游設備區橫穿至該另外下游設備,下游物件識別符提供於初始下游設備區處,且其中該方法亦包含:
- 經由下游介面提供包含下游物件識別符之至少一部分的另外下游物件識別符;
- 經由下游計算單元基於另外下游物件識別符及下游區存在信號判定下游即時製程資料之另一子集;
- 經由下游計算單元基於來自下游物件識別符之資料、下游即時製程資料之另一子集及另一下游歷史資料判定用於至少另外下游設備區之另外區特定控制設定值。
條項27.如條項26之方法,其中該另一下游歷史資料包含來自與該另外下游設備區中之先前經處理TPU及/或ETPU材料相關的一或多個歷史下游物件識別符之資料,且其中歷史下游物件識別符中之至少一者附加有下游製程資料之至少一部分,該下游製程資料指示先前經處理TPU及/或ETPU材料較佳地在另外下游設備區中在其下經處理的下游製程參數及/或設備操作條件。
條項28.如條項26或條項27之方法,其中該方法亦包含:
- 經由該下游計算單元基於該些下游即時製程資料之另一子集及另一下游歷史資料計算與該下游物件識別符相關之該製品之至少一個下游效能參數。
- 將另一至少一個下游區特定效能參數附加至另外下游物件識別符。
條項29.如條項26至條項28中任一或多項之方法,其中該方法亦包含:
- 將下游即時製程資料之另一子集的至少一部分附加至另外下游物件識別符。
條項30.如條項1至條項29中任一或多項之方法,其中物件識別符中之任一者提供於以操作方式耦接至下游計算單元之下游記憶體儲存器處。
條項31.如條項30之方法,其中下游計算單元及/或下游記憶體儲存器至少部分地經由基於雲端之服務實施。
條項32.如條項1至條項31中任一或多項之方法,其中該製品為運動物品及/或鞋類。
條項33.如條項1至條項32中任一或多項之方法,其中下游設備操作條件為表示下游設備之狀態的任何特性或值,例如下述者中之任何一或多者:設定點、控制器輸出、生產序列、校準狀態、任何設備相關警告、振動量測、諸如輸送元件速度之速度、溫度及積垢值(諸如過濾器差壓、維護日期)。
條項34.如條項1至條項33中任一或多項之方法,其中下游製程資料包含指示在下游生產製程期間量測之下游製程參數及/或設備操作條件的至少一個數值。
條項35.如條項1至條項34中任一或多項之方法,其中下游製程資料包含指示在下游生產製程期間量測或偵測到之下游製程參數及/或設備操作條件的至少一個二進位值。
條項36.如條項1至條項35中任一或多項之方法,其中下游製程資料包含下游製程參數及/或設備操作條件中之一或多者的時間序列資料。
條項37.如條項1至條項36中任一或多項之方法,其中下游製程資料包含下游製程參數及/或設備操作條件或時間序列資料之時間資訊。
條項38.如條項37之方法,其中時間資訊呈指示與下游製程參數及/或設備操作條件或時間序列資料相關的資料點中之至少一些的時戳的資料之形式。
條項39.如條項1至條項38中任一或多項之方法,其中前驅體資料包含與TPU及/或ETPU材料之一或多個特性或性質相關或指示該一或多個特性或性質的資料。
條項40.如條項1至條項39中任一或多項之方法,其中前驅體資料包含與TPU及/或ETPU材料相關之實驗室樣品或測試資料,諸如歷史測試結果。
條項41.如條項34至條項40中任一或多項之方法,其中至少一個數值及/或至少一個二進位值及/或時間序列資料及/或指示TPU及/或ETPU材料之物理及/或化學特性的值中之至少一些係經由來自一或多個感測器及/或切換器之信號至少部分地獲得或量測,該些感測器及/或切換器以操作方式耦接至下游設備,較佳地,該些感測器及/或切換器為下游設備之一部分。
條項42.如條項1至條項41中任一或多項之方法,其中經由以操作方式耦接至下游設備區之下游計算單元提供物件識別符,較佳地,該下游計算單元為下游設備之一部分。
條項43.如條項42之方法,其中計算單元為控制器或控制系統或其為控制器或控制系統之一部分,該控制器或控制系統諸如分散控制系統(「DCS」)及/或可程式化邏輯控制器(「PLC」)。
條項44.如條項1至條項43中任一或多項之方法,其中回應於觸發事件或信號而提供或產生物件識別符,該事件或信號較佳地經由設備提供,更佳地回應於以操作方式耦接至設備之一或多個感測器及/或切換器中之任一者之輸出而提供。
條項45.如條項44之方法,其中觸發事件或信號與TPU及/或ETPU材料之量值相關,更具體而言,與量值達到或符合預定量臨限值之發生相關,且該發生係經由下游計算單元及/或下游設備偵測到。
條項46.如條項45之方法,其中量值為重量值及/或填充因數及/或含量值及/或體積值。
條項47.如條項42至條項46中任一或多項之方法,其中下游設備亦以操作方式耦接至一或多個致動器及/或終端效應器單元,較佳地,該些致動器及/或終端效應器單元為下游設備之一部分。
條項48.如條項1至條項47中任一或多項之方法,其中物件識別符中之任一者或每一者包括唯一識別符,較佳地包括全域唯一識別符(「GUID」)。
條項49.如條項26至條項48中任一或多項之方法,其中設備區中之任一者或每一者經由個別ML模型監視及/或控制,該個別ML模型係基於較佳地來自各別物件識別符(其來自設備區)之資料來訓練。
條項50.一種用於控制在下游工業工廠處製造製品之下游生產製程的系統,該下游工業工廠包含至少一個下游設備,且該製品藉由經由該下游設備使用該下游生產製程處理至少一種熱塑性聚氨酯(「TPU」)及/或膨脹熱塑性聚氨酯(「ETPU」)材料而製造,其中該系統經組態以進行以上方法條項之方法中之任一者。
條項51.一種電腦程式或儲存該程式之非暫時性電腦可讀取媒體,其包含指令,當該程式由合適的計算單元執行時,該些指令使得計算單元進行以上方法條項中之任一者之方法步驟。
條項52.一種用於控制在下游工業工廠處製造製品之下游生產製程的系統,該下游工業工廠包含至少一個下游設備及下游計算單元,且該製品藉由經由該下游設備使用該下游生產製程處理至少一種熱塑性聚氨酯(「TPU」)及/或膨脹熱塑性聚氨酯(「ETPU」)材料而製造,其中該系統經組態以:
在該下游計算單元處提供用於控制該製品之生產的下游控制設定值集合,其中該些下游控制設定值基於下述者判定:
- 下游物件識別符;該下游物件識別符包含指示該TPU及/或ETPU材料之一或多個性質的前驅體資料,
- 至少一個所要下游效能參數,其與該製品相關;
- 下游歷史資料;其中該些下游歷史資料包含用於製造過去一或多個製品之下游製程參數及/或操作設定值;且其中
- 該下游控制設定值集合可用於在該下游工業工廠處製造該製品。
條項53.一種電腦程式或儲存該程式之非暫時性電腦可讀取媒體,其包含指令,當該程式由合適的計算單元執行時,該些指令以操作方式耦接至用於藉由使用下游生產製程處理至少一種熱塑性聚氨酯(「TPU」)及/或膨脹熱塑性聚氨酯(「ETPU」)材料而在下游工業工廠處製造製品的至少一個設備,使得該計算單元:
在該下游計算單元處提供用於控制該製品之生產的下游控制設定值集合,其中該些下游控制設定值基於下述者判定:
- 下游物件識別符;該下游物件識別符包含指示該TPU及/或ETPU材料之一或多個性質的前驅體資料,
- 至少一個所要下游效能參數,其與該製品相關;
- 下游歷史資料;其中該些下游歷史資料包含用於製造過去一或多個製品之下游製程參數及/或操作設定值;且其中
- 該下游控制設定值集合可用於在該下游工業工廠處製造該製品。
條項54.根據以上方法條項中之任一者產生之下游控制設定值集合之用途,其用於控制工業工廠處之生產製程。
102a:輸送元件
102b:輸送元件
104:混合爐
106a:第二輸送元件
106b:第二輸送元件
108a:第三輸送元件
108b:第三輸送元件
110a:第四輸送元件
110b:第四輸送元件
112a:第一閥
112b:第二閥
114:前驅體材料
116:衍生物材料
118:加熱器
120:橫軸面
122:下游物件識別符
124:下游計算單元
126:下游即時製程資料
128:下游記憶體儲存器
130a:第一另外下游物件識別符
130b:第二另外下游物件識別符
132a:下游即時製程資料
132b:下游即時製程資料
134:最末下游物件識別符
136:最末區即時製程資料
138:下游網路
140a:第一經劃分材料
140b:第二經劃分材料
142:剪切磨機
144:填充感測器
146:成像感測器
148:溫度感測器
150:擠壓機
152:經擠壓材料
154:橫軸面
156:橫軸面
158:橫軸面
160:經固化第二經劃分材料
162:固化設備
164a:產品收集倉
164b:產品收集倉
166:收集區
168:系統
170:製品
200:流程圖
202:方塊
204:方塊
206:方塊
300:液體原材料儲集器
302:固體原材料儲集器
304:再循環筒倉
306:投配單元
308:加熱單元/均勻化單元
310:材料緩衝器
312:分類單元
314:輸送單元
316:下游包裝單元
318:下游包裝單元
320:第一設備區
322:第二設備區
324:第三設備區
330:第一資料物件
332:資料物件
334:資料物件
400:上游製程
402:分類單元
404:第一資料物件
406:再循環筒倉
408:第二資料物件
410:底層輸送製程步驟
412:第一包裝單元
414:第一容器
416:第二包裝單元
418:第二容器
420:第三資料物件
422:第四資料物件
500:原材料液體
502:原材料固體
504:再循環筒倉
506:投配單元
508:反應單元
510:聚合反應區
512:聚合反應區
514:聚合反應區
516:聚合反應區
518:固化單元
520:輸送單元
522:第一包裝單元
524:第二包裝單元
526:容器或填充袋
528:容器或填充袋
530:第一資料物件
532:通信線
534:第二資料物件
600:叢集
602:底層工業工廠
604:產品處理線
606:材料處理單元/第一處理單元
608:感測器/行動器
610:輸入/輸出裝置
612:輸入/輸出裝置
614:材料處理單元/第二處理單元
616:感測器/行動器
618:輸入/輸出裝置
620:輸入/輸出裝置
622:產品封裝
624:產品封裝
626:產品封裝
628:產品封裝
630:產品封裝
632:產品封裝
634:產品樣品
636:檢查批
638:產品樣品
640:檢查批
642:檢查指令單元
700:生產線
702:材料處理單元
704:感測器/行動器
706:輸入/輸出裝置
708:材料處理單元
710:感測器/行動器
712:輸入/輸出裝置
714:產品封裝
716:產品封裝
718:產品封裝
720:產品封裝
722:產品封裝
724:產品樣品
726:檢查批
728:產品樣品
730:檢查批
732:檢查指令
800:抽象層
801:物件資料庫
802:雙向通信線
804:外部雲端計算平台
806:PLC/DCS
808:PLC/DCS
810:雙向
812:單向
814:雙向通信線
816:客戶整合介面或平台
818:專用佈署管線
820:邊緣裝置或組件
822:通信
現將參考以下圖式論述本教示之某些態樣,該些圖式藉助於實施例解釋該些態樣。由於本教示之一般性並不取決於其,因此圖式可不按比例。圖式中所示之某些特徵可為出於理解起見且在不影響本教示之一般性的情況下與物理特徵一起展示的邏輯特徵。為容易地識別對任何特定元件或動作之論述,元件符號之一或多個最高有效數位係指首先引入此元件之圖編號。
[圖1]說明根據本教示之系統的某些態樣。
[圖2]說明根據本教示之方法態樣。
[圖3]藉助於組合之方塊/流程圖展示根據本教示之系統及對應方法之第一具體實例。
[圖4]藉助於組合之方塊/流程圖展示根據本教示之系統及對應方法之第二具體實例。
[圖5]藉助於組合之方塊/流程圖展示根據本教示之系統及對應方法之第三具體實例。
[圖6]展示表示包括複數個設備裝置及相應複數個設備區的工業工廠或工廠叢集之拓樸結構的基於圖形的資料庫配置之第一具體實例,輸入材料在製造或生產製程期間在該些複數個設備區之間前進。
[圖7]展示如圖6中所示之基於圖形的資料庫配置之第二具體實例。
[圖8]藉助於組合之方塊/流程圖展示使用雲端計算平台之根據本教示之系統及對應方法之另一具體實例,其中機器學習(ML)過程實施於雲端中。
102a:輸送元件
102b:輸送元件
104:混合爐
106a:第二輸送元件
106b:第二輸送元件
108a:第三輸送元件
108b:第三輸送元件
110a:第四輸送元件
110b:第四輸送元件
112a:第一閥
112b:第二閥
114:前驅體材料
116:衍生物材料
118:加熱器
120:橫軸面
122:下游物件識別符
124:下游計算單元
126:下游即時製程資料
128:下游記憶體儲存器
130a:第一另外下游物件識別符
130b:第二另外下游物件識別符
132a:下游即時製程資料
132b:下游即時製程資料
134:最末下游物件識別符
136:最末區即時製程資料
138:下游網路
140a:第一經劃分材料
140b:第二經劃分材料
142:剪切磨機
144:填充感測器
146:成像感測器
148:溫度感測器
150:擠壓機
152:經擠壓材料
154:橫軸面
156:橫軸面
158:橫軸面
160:經固化第二經劃分材料
162:固化設備
164a:產品收集倉
164b:產品收集倉
166:收集區
168:系統
170:製品
Claims (17)
- 一種用於控制下游生產製程的方法,該下游生產製程用以在一下游工業工廠處製造一製品,該下游工業工廠包含至少一個下游設備,且該製品藉由經由該下游設備使用該下游生產製程來處理至少一種熱塑性聚氨酯(「TPU」)及/或膨脹熱塑性聚氨酯(「ETPU」)材料而製造,該方法至少部分地經由一下游計算單元進行,且該方法包含: 在該下游計算單元處提供用於控制該製品之生產的一下游控制設定值集合,其中該下游控制設定值集合中的下游控制設定值基於下述者判定: 一下游物件識別符;該下游物件識別符包含指示該TPU及/或ETPU材料之一或多個性質的前驅體資料, 與該製品相關的至少一個所要下游效能參數; 下游歷史資料;其中該些下游歷史資料包含用於製造過去一或多個製品之下游製程參數及/或操作設定值;且其中 該下游控制設定值集合可用於在該下游工業工廠處製造該製品。
- 如請求項1之方法,其中該些下游控制設定值中之至少一些由與一上游工業工廠相關之一上游計算單元判定,且其中該TPU及/或ETPU材料中之至少一者由該上游工業工廠提供。
- 如請求項2之方法,其中該些下游控制設定值中之該至少一些在一共享記憶體儲存器處提供,該共享記憶體儲存器可由該上游計算單元及該下游計算單元兩者存取。
- 如請求項1至請求項3中任一或多項之方法,其中該些下游控制設定值中之至少一些由該下游計算單元判定。
- 如請求項4之方法,其中使用一上游物件識別符來判定經該下游計算單元判定之控制設定值,該上游物件識別符包含上游製程資料之一子集,該些上游製程資料包含用於在上游工業工廠處製造該TPU及/或ETPU材料的上游製程參數及/或操作設定值。
- 如請求項4之方法,其中該些所要下游效能參數中之至少一者為粒度分佈(「PSD」)或容積密度。
- 如請求項1至請求項6中任一或多項之方法,其中該上游物件識別符包括用於基於該些下游歷史資料提供該些下游控制設定值中之至少一些的一預測及/或控制邏輯。
- 如請求項7之方法,其中該預測及/或控制邏輯包含能夠由該些下游歷史資料訓練之一預測模型。
- 如請求項8之方法,其中經訓練預測及/或控制邏輯產生可用於修改該預測及/或控制邏輯使得改良該些下游控制設定值之計算的修改資料。
- 如請求項8或請求項9之方法,其中將該經訓練預測及/或控制邏輯及/或該些修改資料提供至該上游計算單元。
- 如請求項2至請求項10中任一或多項之方法,其中該下游物件識別符由該上游計算單元提供。
- 如請求項1至請求項11中任一或多項之方法,其中該方法亦包含: 較佳地藉由將該些下游控制設定值自動提供至該下游計算單元及/或一工廠控制系統以用於控制該下游生產製程而使用該些下游控制設定值來執行該下游生產製程。
- 如請求項1至請求項12中任一或多項之方法,其中該方法進一步包含: 在該下游計算單元處自該些下游設備或設備區中之一或多者接收下游即時製程資料;其中該些下游即時製程資料包含下游即時製程參數及/或設備操作條件。
- 如請求項13之方法,其中該方法亦包含: 將該些下游即時製程資料之子集及/或下游製程特定資料附加至該下游物件識別符。
- 如請求項13或請求項14之方法,其中該方法包含: 經由該下游計算單元基於該些下游即時製程資料之子集及該些下游歷史資料計算與該下游物件識別符相關之該製品之至少一個下游效能參數。
- 一種用於控制下游生產製程的系統,該下游生產製程用以在一下游工業工廠處製造一製品,該下游工業工廠包含至少一個下游設備及一下游計算單元,且該製品藉由經由該下游設備使用該下游生產製程來處理至少一種熱塑性聚氨酯(「TPU」)及/或膨脹熱塑性聚氨酯(「ETPU」)材料而製造,其中該系統經組態以: 在該下游計算單元處提供用於控制該製品之生產的一下游控制設定值集合,其中該下游控制設定值集合中的下游控制設定值基於下述者判定: 一下游物件識別符;該下游物件識別符包含指示該TPU及/或ETPU材料之一或多個性質的前驅體資料, 與該製品相關的至少一個所要下游效能參數; 下游歷史資料;其中該些下游歷史資料包含用於製造過去一或多個製品之下游製程參數及/或操作設定值;且其中 該下游控制設定值集合可用於在該下游工業工廠處製造該製品。
- 一種電腦程式或儲存該電腦程式之非暫時性電腦可讀取媒體,其包含指令,當該電腦程式由一合適的計算單元執行時,該些指令以操作方式耦接至用於藉由使用一下游生產製程處理至少一種熱塑性聚氨酯(「TPU」)及/或膨脹熱塑性聚氨酯(「ETPU」)材料而在一下游工業工廠處製造一製品的至少一個設備,使得該計算單元: 在該下游計算單元處提供用於控制該製品之生產的一下游控制設定值集合,其中該下游控制設定值集合中的下游控制設定值基於下述者判定: 一下游物件識別符;該下游物件識別符包含指示該TPU及/或ETPU材料之一或多個性質的前驅體資料, 與該製品相關的至少一個所要下游效能參數; 下游歷史資料;其中該些下游歷史資料包含用於製造過去一或多個製品之下游製程參數及/或操作設定值;且其中 該下游控制設定值集合可用於在該下游工業工廠處製造該製品。
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