TW202213010A - 化學生產 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種用數位方式追蹤在一工業工廠處製造之一化學產品的方法,該工業工廠包含至少一個設備;且該產品係藉由經由該設備使用一生產製程來處理至少一種輸入材料而製造,該方法包含:經由一介面提供包含輸入材料資料之一物件識別符;其中該輸入材料資料指示該輸入材料之一或多個性質,經由該介面自該設備接收製程資料;該製程資料指示該輸入材料在被處理時的製程參數及/或設備操作條件,將該製程資料之至少一部分附加至該物件識別符。本發明亦係關於一種用數位方式追蹤一化學產品之系統以及一種軟體產品。
Description
本教示大體上係關於電腦輔助化學生產。
在工業工廠中,處理輸入材料以製造一或多種產品。因此,所製造產品之性質具有對製造參數之相依性。通常需要使製造參數與產品之至少一些性質相關以確保產品品質或生產穩定性。
在製程工業或工業工廠(諸如化學或生物生產工廠)內,使用用於生產一或多種化學或生物產品之生產製程來處理一或多種輸入材料。製程工業中之生產環境可為複雜的,因此,產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。因此,生產具有一致及/或可預測品質之化學或生物產品會具有挑戰性。
相比於離散處理,諸如連續、運動或分批製程之化學或生物處理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會造成主要問題。
因此,需要可以對從料桶至最終產品之產業鏈之品質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,可提供一種用數位方式追蹤在一工業工廠處製造之一化學產品的方法,該工業工廠包含至少一個設備;且該產品係藉由經由該設備使用一生產製程來處理至少一種輸入材料而製造,該方法包含:
- 經由一介面提供包含輸入材料資料之一物件識別符;其中該輸入材料資料指示該輸入材料之一或多個性質,
- 經由該介面自該設備接收製程資料;該製程資料指示該輸入材料在被處理時的製程參數及/或設備操作條件,
- 將該製程資料之至少一部分附加至該物件識別符。
本申請人已意識到,藉此,處理輸入材料以生產或處理產品時的製程資料可囊封於物件識別符中。藉此可改良化學產品之可追溯性。此外,相關製程資料可與輸入材料資料一起捕獲,使得亦可捕獲化學產品與輸入材料之性質的任何關係。此可提供各種相依性之間的更完整關係,該些相依性可影響化學產品之任何一或多個性質。另一優勢可為,在輸入材料性質及/或製程參數之間可能存在的各種互依性之間的組合亦在物件識別符內捕獲到。所附加物件識別符因此具有豐富的資訊,該資訊不僅可用於追蹤化學產品及/或其特定組件,或輸入材料,且亦可用於負責產生化學產品之特定製程資料。因此,所附加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。
「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。工業產品可例如為任何實體產品,諸如化學品、生物品、醫藥品、食品、飲料、紡織物、金屬、塑膠、半導體。另外或替代地,工業產品可甚至為服務產品,例如諸如再循環之回收或廢料處理、諸如分解或溶解至一或多種化學產品中之化學處理。因此,工業工廠可為化學工廠、製程工廠、醫藥工廠、化石燃料處理設施(諸如油及/或天然氣井)、精煉廠、石化工廠、裂解工廠及其類似者中之一或多者。工業工廠可甚至為蒸餾廠、處理工廠或再循環工廠中之任一者。工業工廠可甚至為以上給出之實施例中之任一者或其類似者的組合。
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。
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(「distributed control system;DCS」)及/或可程式化邏輯控制器(「programmable logic controller;PLC」)。
因此,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。感測器可以視為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。複數個工業工廠亦可稱為複合、複合場地、一體化(Verbund)或一體化場地。此外,經由各種中間產品至最終產品之複數個工業工廠的產業鏈生產可在各種位置中(諸如在各種工業工廠中)分散,或整合於一體化場地或化學園區中。此類一體化場地或化學園區可為或可包含一或多個工業工廠,其中在至少一個工業工廠中製造之產品可充當用於另一工業工廠之原料。
「生產製程」係指在使用於或應用於輸入材料時提供化學產品之任何工業製程。生產製程可因此為任何製造或處理製程,或用於獲得化學產品之複數個製程之組合。生產製程可甚至包括化學產品之封裝及/或堆疊。
術語「以製造」、「以生產」或「以處理」將在生產製程之上下文中可互換地使用。該些術語可涵蓋工業製程對輸入材料之任何種類之應用,其產生一或多種化學產品。
本揭示中之「化學產品」可指任何工業產品,諸如化學產品、醫藥產品、營養產品、化妝品或生物產品,或甚至其組合中之任一者。化學產品可完全由天然組分組成,或其可至少部分地包含一或多種合成組分。化學產品之一些非限制性實施例為有機或無機組合物、單體、聚合物、泡沫、農藥、除草劑、肥料、飼料、營養產品、前驅體、醫藥品或治療產品,或其組分或活性成分中之任何一或多者。在一些情況下,化學產品可甚至為終端使用者或消費者可用之產品,例如化妝品或醫藥組合物。化學產品可甚至為可用於製造另外一或多種產品之產品,例如,化學產品可為可用於製造鞋之鞋底的合成泡沫,或可用於汽車外部之塗層。化學產品可呈任何形式,例如呈固體、半固體、糊狀物、液體、乳液、溶液、丸粒、顆粒或粉末形式。
因此,化學產品尤其在其生產製程期間可難以追溯或追蹤。在生產期間,諸如輸入材料之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。有時,化學產品可分割且封裝於不同封裝中。儘管在一些情況下,或許有可能標記經封裝化學產品或其部分,但可能難以貼合負責生產特定化學產品或其部分之生產製程之細節。在許多情況下,輸入材料及/或化學產品可呈難以實體地對其進行標記之形式。因此,本教示提供一或多個物件識別符可用於克服此類限制之方式。
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(例如數值或二元信號值)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。較佳地,製程資料包含製程參數及/或設備操作條件之時間資訊,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。
「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」可指用於生產化學產品之至少一種原料或未處理材料。輸入材料可為任何有機或無機物質或甚至其組合。因此,輸入材料可甚至為混合物或其可包含呈任何形式之複數個有機及/或無機組分。在一些情況下,輸入材料可甚至為例如來自上游處理設施或工廠之中間處理材料。
「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設備或包括於設備中。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。替代地或另外,輸入材料資料可包含與輸入材料相關之效能資料。
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,較佳地回應於配置在每個設備單元處的對應感測器之輸出而產生資料物件。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」係指輸入材料之數位識別符。物件識別符較佳地由計算單元產生。物件識別符之提供或產生可由設備觸發,或回應於例如來自該設備之觸發事件或信號而觸發。物件識別符儲存於以操作方式耦接至計算單元之記憶體儲存元件中。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。
「計算單元」可包含或其可為具有一或多個處理核心之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,計算單元可自以操作方式連接至設備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。
「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。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。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。
「計算單元」可包含或其可為具有一或多個處理核心之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,計算單元可自以操作方式連接至設備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。
因此,計算單元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,經由操控設備操作條件中之一或多者)來操控與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/或化學產品)交互的各別部分。
就輸入材料而言,「性質(Property/properties)」可指輸入材料之量、批次資訊、指定品質之一或多個值(諸如,輸入材料之純度、濃度或任何特性)中之任何一或多者。
「介面」可為至少部分地為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。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,介面可為設備與計算單元之間的介面。在一些情況下,設備可經由網路以通信方式耦接至計算單元。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,傳送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。
「設備」可指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(「PLC」)或分散控制系統(「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、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,可影響化學產品之效能的資產、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。
「設備操作條件」係指表示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。
因此,應瞭解,製程資料之至少一部分附加至物件識別符。輸入材料由設備處理之製程資料全部包括於物件識別符中,或該些資料之一部分經附加或保存。因此,使與處理輸入材料相關的製程資料之快照可用或與物件識別符鏈結。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計算單元之關於製程資料之哪一子集應附加至物件識別符之判定。判定可例如基於對化學產品之所要性質具有影響的最主要的製程參數及/或設備操作條件進行。此在某些情況下可為有利的,尤其當相關製程資料較大時,因此,計算單元可判定應附加製程資料之子集中之哪一者,而非將大量資料附加至物件識別符。因此,製程資料之附加至物件識別符的部分可經由計算單元判定。此外,該判定可基於一或多個ML模型。此類模型將在本揭示之下文中更詳細地予以論述。
根據另一態樣,物件識別符亦附加有製程特定資料。製程特定資料可為下述者中之任何一或多者:生產製程配方、批次資料、接收者資料及與輸入材料至化學產品之轉化相關之數位模型。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至化學產品之轉化相關。接收者資料可例如為與一或多個客戶訂單及/或說明書相關之資料。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,化學產品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設備生產之化學產品之生產進行定序,但該些化學產品具有一或多個不同性質或規格。舉例而言,此類化學產品之生產可隨後經調整及/或定序,其方式為使得後續批次受到歸因於其之前批次之最小影響。舉例而言,若兩個或多於兩個化學產品具有不同色彩,則可經由計算單元判定其生產之序列,使得稍後製造之產品就來自先前產品之色彩痕跡而言受到歸因於之前製造之化學產品之最小影響。
根據一態樣,所附加物件識別符可用於將輸入材料資料及/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。
「效能參數」可為或其可指示化學產品之任何一或多個性質。因此,效能參數為應滿足指示用於特定應用或使用之化學產品之適合性或適合度之一或多個預定義準則的此參數。應瞭解,在某些情況下,效能參數可指示化學產品之特定應用或使用之適合性之缺乏,或不適合度。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、色彩、濃度、組成、黏度、諸如楊氏模數值之硬度、諸如每百萬分之一(「parts per million;ppm」)的元件值之純度或不純度、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。效能參數因此表示化學產品之效能或品質。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,化學產品之效能參數與之比較以判定化學產品之品質或效能。預定義準則可能已使用一或多個測試來判定,由此定義對化學產品之效能參數適合於一或多種特定用途或應用的要求。
通常,效能參數係由在生產期間及/或之後收集的化學產品之一或多個樣品判定。樣品可帶入實驗室且分析以判定效能參數。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化學產品,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。
作為至少減少用於調整輸入材料及/或製程參數及/或設備操作條件之取樣方法中之滯後的影響之解決方案,使用所附加物件識別符訓練ML模型。
因此,根據一態樣,可基於來自物件識別符之資料來訓練諸如回歸或深度學習模型之ML模型。可用於訓練ML模型之資料亦可包括歷史及/或當前實驗室測試資料,或來自過去及/或近期樣品之資料。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。
藉由所附加物件識別符資料訓練之ML模型因此可用於預測效能參數中之一或多者。因此可移除取樣及測試要求中之至少一些,從而節省時間及資源。舉例而言,至ML模型之輸入可為正用於生產化學產品之輸入材料資料及/或製程參數及/或設備操作條件,而在ML模型之輸出側上可為效能參數中之一或多者。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,此ML模型亦可用於控制製程參數及/或設備操作條件中之一或多者以獲得具有所需或所要一或多個效能參數之化學產品。因此,ML模型可用於監視生產製程。
此外,ML模型可用於例如經由計算單元及/或設備控制生產製程。舉例而言,ML模型可用於較佳地以封閉迴路方式,亦即藉由量測製程參數及/或設備操作條件之一或多個值來調整設備操作條件,且接著產生用於調整設備操作條件之輸出,使得經調整之製程參數及/或設備操作條件產生具有一或多個所需或預定性質或效能參數之受控化學產品。因此,可至少減少超出所需效能之化學產品的浪費。由此可在運作中控制生產,同時確保設備操作條件適應於製程參數中之不合需要的變化。另外或替代地,經訓練ML模型之輸入亦可為生產開始之輸入材料的輸入材料資料。因此,ML模型可調適設備操作條件,使得亦考慮輸入材料性質之任何變化以生產具有所要性質或效能之化學產品。因此可使生產或生產製程更一致且可預測。此外,生產甚至可根據不同應用所需之不同程度的化學產品性質而自動地定製。由此可藉由實現製程參數及/或設備操作條件之更粒狀控制而使生產製程更精細可調。在一些情況下,ML模型甚至可由計算單元用以判定製程參數及/或設備操作條件中之哪些者對化學產品具有最主要影響。因此,計算單元經啟用以排除製程參數及/或設備操作條件中之對化學產品之性質具有可忽略影響之資料。對於特定化學產品之製程資料之相關性可因此針對其各別物件識別符而改良。
根據一態樣,設備包含複數個區,使得在製造或生產製程期間,輸入材料自第一設備區前進至第二設備區。根據另一態樣,在第一設備區處提供物件識別符,且第二物件識別符在輸入材料橫穿第一設備區之後進入第二設備區時提供。物件識別符附加有來自第一設備區之製程資料之至少一部分。第二物件識別符附加有來自第二設備區之製程資料之至少一部分。第二物件識別符可至少部分地囊封或富集有物件識別符,或更具體而言,來自所附加物件識別符之資料。替代地,第二物件識別符可鏈結至物件識別符。換言之,第二物件識別符附加有物件識別符或所附加物件識別符。所附加物件識別符及第二物件識別符可位於同一位置處,或其可位於不同位置處。因此,第二物件識別符藉由至少部分地為第二物件識別符之一部分的物件識別符而與物件識別符相關。類似地,第二物件識別符藉由至少部分地為第二物件識別符之一部分的所附加物件識別符而與所附加物件識別符相關。
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。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,在橫穿第一區之後,輸入材料在本質上可與在輸入材料進入第一分區時實質上不同。因此,在輸入材料進入第二區時,輸入材料可能已轉化為中間處理材料。然而,為簡單起見且在不丟失本教示之一般性的情況下,術語輸入材料將亦用於係指在生產製程期間輸入材料已轉化為此中間處理材料時的情況。舉例而言,呈化學組分之混合物形式之一批輸入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第一區。因此,當輸入材料在離開第一區之後或亦在橫穿其他區之後直接進入第二區時,材料可能已變為性質與輸入材料不同之中間處理材料。然而,如上文所提及,此類中間處理材料仍可稱為輸入材料,此至少係由於此中間處理材料與輸入材料之間的關係可經由生產製程定義及判定。此外,在其他情況下,例如當第一區僅乾燥輸入材料或過濾其以移除不合需要之材料之痕跡時,輸入材料即使在橫穿第一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,中間區中之輸入材料可以轉化為或可不轉化為中間處理材料。
來自第一設備區之製程資料或第一製程資料可用於將輸入材料資料及/或第一區製程參數及/或第一區設備操作條件關聯至中間處理材料之至少一個效能參數。
來自第二設備區之製程資料或第二製程資料可用於將輸入材料資料及/或中間處理材料資料及/或第一區製程參數及/或第一區設備操作條件及/或第二區製程參數及/或第二區設備操作條件關聯至化學產品之至少一個效能參數。
中間處理材料可具備中間物件識別符,或在一些情況下,中間處理材料可不具備中間物件識別符。本申請人已發現,當輸入材料或中間處理材料與其他材料組合時,或當輸入材料或中間處理材料經劃分或分段成多個部分時,產生第二物件識別符更為有利。或更一般而言,在提供物件識別符之後,僅可在材料質量流量改變之區處進行第二物件識別符或任何另外物件識別符之產生。質量流量改變可為質量之改變,其為將新材料添加或混合至輸入材料或中間處理材料及/或自輸入材料或中間處理材料移除或劃分材料之結果。例如在一些情況下在生產期間由化學反應引起之歸因於水分之移除或歸因於氣體之釋放的質量之改變可自觸發第二或另外物件識別符之發生而排除。尤其在輸入材料之質量不存在實質性改變時的區中,可不提供另外物件識別符。此處並非必需指定「實質性改變」之限值,此係由於所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,其可取決於輸入材料及/或正製造之化學產品之類型,以及其他因素。舉例而言,在一些情況下,20%或多於20%之質量變化可視為實質性的,而在其他情況下5%或多於5%,或在一些情況下1%或多於1%,或可能甚至更低之%值。舉例而言,在貴重產品之情況下,相比於不太貴重之另一產品,較小改變可視為顯著的。
作為一些實施例,在第一設備區之後的設備區處提供或產生物件識別符之判定可基於下述者中之任一者:若設備區處的反混合度小於或幾乎為該設備區之前的區處的封裝之大小,則不提供新物件識別符;若設備區處的反混合度大於該設備區之前的區處的封裝之大小,則提供新物件識別符;不在僅為涉及一或多個輸送系統或元件之輸送區的設備區處提供新物件識別符;若設備區涉及該區處的材料之分離且一或多個組件為材料之分離組件,則提供用於一或多個組件之新物件識別符;若設備區涉及將材料填充或封裝至至少一個封裝中,每一封裝包含一或多個化學產品,則在設備區處提供至少一個新物件識別符。
在輸入材料、中間處理材料或化學產品之樣品經收集以供分析之情況下,此類樣品亦可具備樣品物件識別符。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製程資料,如所論述。因此,樣品亦可附著有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,生產製程可例如基於一或多個ML模型之經改良訓練及/或由物件識別符提供之對生產製程的更粒狀控制而經協同地改良。
因此,根據一態樣,在第一設備區處提供物件識別符或第一物件識別符,且來自第二設備區之製程資料之至少一部分在進入第二設備區之後附加至同一物件識別符。第二設備區可使得在第二設備區進入之材料的量與在該材料在進入第二設備區處之前經處理的區中之材料的量相同或實質上相同。該區可為第一設備區或其可為第一設備區與第二設備區之間的中間設備區,其中輸入材料或中間處理材料在離開第一設備區之後且在進入第二設備區之前穿過。由於新的生產材料尚未添加至輸入材料,且量與其在進入第一設備區時實質上相同,因此同一物件識別符可用於附加來自此類區之相關製程資料。應瞭解,在該量在第一設備區與第二設備區之間(例如進入中間設備區時)改變了的情況下,則中間物件識別符可提供於中間設備區處以用於附加來自中間設備區之資料。在該情況下,若在第二設備區處進入之材料的量與中間設備區中之材料的量相同或實質上相同,則中間物件識別符可用於第二設備區。
因此,根據一態樣,在生產製程期間兩個或更多個生產材料彙聚或當一或多種材料發散(諸如藉由劃分成相等或不相等的部分)時的發生或點為事件的類型,根據一態樣,該些發生用於觸發第二或另外物件識別符之產生。或在不同術語中,材料之部分大小因與新材料組合或因劃分之改變觸發新識別符。藉由進行此操作,可防止提供過大數目個物件識別符,同時保持足夠資料粒度以用於經由生產製程追溯輸入材料。本申請人已意識到,生產製程,或更具體而言在區內經歷之製程的知識可足以考慮其中之任何質量改變,例如,氣體組分歸因於在區內發生之化學反應而自輸入材料之蒸發或釋放。此類改變在許多情況下係小的及/或可基於製程知識而計算,例如基於一或多個化學方程式之質量平衡計算。舉例而言,藉由知曉輸入材料在進入第一區時之質量且藉由知曉輸入材料在第一區中經歷之反應之化學方程式,可計算當輸入材料或中間處理材料離開第一區時是否將出現質量變化及將出現多少質量變化。如先前所論述,將製程資料之至少一部分附加至物件識別符。因此,所附加物件識別符不僅可用於追蹤輸入材料或中間處理材料,且亦可用於追蹤判定中間處理材料之性質的資料或自中間處理材料產生的材料之另一部分大小的資料。
根據另一態樣,當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實體地輸送或移動輸入材料時,製程資料亦可包括指示輸送元件之速度及/或藉以在生產製程期間輸送輸入材料之速度的資料。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。物件識別符可因此進一步富集有區中之處理時間態樣,尤其是對化學產品之一或多個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。
因此,根據一更具體態樣,在來自輸入材料之質量與中間材料組合的此區處及/或在輸入材料質量經劃分成不同組件的此區處提供或產生第二物件識別符。因此,第二物件識別符在輸入材料橫穿第一設備區之後進入第二設備區時提供,其中第二設備區涉及輸入材料與另一材料之組合及/或其涉及輸入材料經劃分成相等或不相等大小之多個部分。中間材料或另一材料可為與輸入材料相同之材料,或其可為與輸入材料不同之材料。因此,此類材料流中心資料處理允許收集特定資料,該些資料可轉移至下一區,例如,產業鏈或最末或末端區中之下一中間生產區。
如先前所論述,另外材料可在輸入材料進入第二設備區時添加至該輸入材料。另外材料可為與輸入材料相同類型之材料或其為與輸入材料不同之材料。因此,由於歸因於將另外材料添加至輸入材料,進入第二區之材料的量不同於第一設備區處之材料的量,因此提供第二物件識別符。
類似地,在一些情況下,輸入材料之一部分可在進入第二設備區之前移除。舉例而言,輸入材料之部分可提供於第三設備區處,例如用於另外或不同處理,或甚至用於儲存或丟棄。就量及/或類型而言,輸入材料之經移除部分可等於或基本上等於進入第二設備區之輸入材料之部分,或替代地,就量及/或而言,其可不等於進入第二設備區之輸入材料之部分。
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」)。對化學產品之至少追蹤可藉由將GUID附著至化學產品之每一虛擬封裝來增強。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/實體封裝與生產歷史之間的直接相關。
根據另一態樣,可基於來自物件識別符之資料來訓練諸如回歸或深度學習模型之第一ML模型。訓練資料亦可包括過去及/或當前實驗室測試資料,或來自中間處理產品及/或化學產品之過去及/或近期樣品的資料。此外,可基於來自第二物件識別符之資料來訓練諸如回歸或深度學習模型之第二ML模型。訓練資料亦可包括過去及/或當前實驗室測試資料,或來自中間處理產品及/或化學產品之過去及/或近期樣品的資料。
除先前論述之ML模型的優勢之外,具有基於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,及甚至化學產品效能參數。對每一區之控制亦可為更靈活且透明的,例如,其亦可允許藉由操控一或多個下游區中之處理而至少部分地補償上游區中之次佳處理,使得仍可藉由類似或相同所要效能參數生產化學產品。因此,以此方式,經訓練模型可用以將特定產品輸出定製為特定預定義效能參數。在如分批生產之一些生產情境中,此類模型可在運作中用於相應地控制生產。因此可藉由維持最佳生產而進一步減少浪費,即使一或多個區並不處於其最佳處理狀態亦是如此。此外,可根據區之當前狀態動態地探索最佳生產模式。因此可進一步改良生產之粒度或可控性。
因此,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,回應於指示輸入材料之性質的值中之任何一或多者及/或來自設備操作條件之值中之任何一或多者及/或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,可發生或觸發物件識別符之提供。任何此類值可經由一或多個感測器及/或切換器量測。舉例而言,預定義臨限值可與在設備處引入的輸入材料之重量值相關。因此,當諸如在設備處接收到的輸入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。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,可回應於輸入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/或藉由對輸入材料之質量流量求和或藉由對輸入材料之質量流量應用積分。
因此,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設備提供。此可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進行。觸發事件或信號可與輸入材料之量值相關,例如與達到或符合預定量臨限值之量值的發生相關。該發生可經由計算單元及/或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輸入材料之量的任何合適之感測器來偵測到。
利用量值作為用於提供物件識別符之觸發器的優勢可以是,在生產製程期間材料量之任何改變可用以作用於提供如在本教示中所解釋之另外一或多個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化學產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,使得基本上貫穿整個生產鏈且至少在一些情況下亦超出生產鏈,輸入材料、任何中間處理材料及最終化學產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。
從另一觀點來看,亦可提供一種用數位方式追蹤在工業工廠處製造之化學產品的系統,該系統經組態以進行本文中所揭示之方法中之任一者。或,可提供一種系統,其包含用於在工業工廠處藉由使用生產製程處理至少一種輸入材料來製造化學產品的至少一個設備,該至少一個設備以操作方式耦接至計算單元,其中該系統經組態使得該計算單元經組態以進行本文中所揭示之方法。
舉例而言,可提供一種系統,其包含用於在工業工廠處藉由使用生產製程處理至少一種輸入材料來製造化學產品的至少一個設備,該至少一個設備以操作方式耦接至計算單元,其中該系統經組態或調適以使得該計算單元經組態以:
- 經由介面提供包含輸入材料資料之物件識別符;其中該輸入材料資料指示該輸入材料之一或多個性質,
- 經由該介面自該設備接收製程資料;該製程資料指示該輸入材料在被處理時的製程參數及/或設備操作條件,
- 將該製程資料之至少一部分附加至該物件識別符。
應瞭解,計算單元可以操作方式耦接至介面及/或介面可為計算單元之一部分。
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,該些指令使得該計算單元進行本文中所揭示之方法。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在工業工廠處藉由使用生產製程處理至少一種輸入材料來製造化學產品的至少一個設備,使得該計算單元:
- 經由介面提供包含輸入材料資料之物件識別符;其中該輸入材料資料指示該輸入材料之一或多個性質,
- 經由該介面自該設備接收製程資料;該製程資料指示該輸入材料在被處理時的製程參數及/或設備操作條件,
- 將該製程資料之至少一部分附加至該物件識別符。
應瞭解,計算單元可以操作方式耦接至介面及/或介面可為計算單元之一部分。
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。通信連接可為固定其的,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展示用數位方式追蹤在工業工廠處製造之化學產品170的系統168之實施例。亦展示方法態樣中之至少一些。工業工廠包含用於使用生產製程製造或生產化學產品170之至少一個設備。化學產品170可呈任何形式,例如醫藥產品、泡沫、營養產品、農業產品、前驅體。
設備展示於圖1中,例如,作為料斗或混合爐104及輸送元件102a至102b。將在以下文本中個別地論述所展示之其他設備。混合爐104接收輸入材料,其可為單種材料或其可包含多種組分。此處,輸入材料以兩個部分接收,其展示為分別經由第一閥112a及第二閥112b供應至混合爐104。
針對輸入材料114提供物件識別符或在此情況下提供第一物件識別符122。物件識別符可為唯一識別符,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/或正製造之化學產品170之細節及/或日期及時間之細節及/或正使用之特定輸入材料之細節而定提供GUID。第一物件識別符122經展示為提供於記憶體儲存器128處。記憶體儲存器128以操作方式耦接至計算單元124。記憶體儲存器128甚至可為計算單元124之一部分。記憶體儲存器128及/或計算單元124可至少部分地為基於雲端之服務之一部分。計算單元124例如經由網路138以操作方式耦接至設備,該網路可為任何合適種類之資料傳輸媒體。計算單元124甚至可為設備之一部分。計算單元124可甚至至少部分地為諸如DCS及/或PLC之工廠控制系統。計算單元124可自以操作方式耦接至設備之一或多個感測器接收一或多個信號。舉例而言,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。計算單元124可甚至至少部分地控制設備或其一些部件。舉例而言,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輸入材料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。
第一物件識別符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輸入材料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,諸如輸入材料之填充度及/或重量。當量達到預定臨限值時,計算單元124可在記憶體儲存器128處提供第一物件識別符122。第一物件識別符122可包含與輸入材料相關之資料,或輸入材料資料。輸入材料資料指示輸入材料之一或多個性質。
在一些情況下,混合爐104及諸如閥112a、112b及填充感測器144之相關聯儀器可視為第一設備區。因此,可將來自第一設備區之製程資料126,諸如來自混合爐104之資料附加至第一物件識別符122。製程資料126指示製程參數及/或設備操作條件,亦即輸入材料在第一設備區中被處理時的混合爐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。製程資料126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。製程資料126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,特定輸入材料114可經由物件識別符122與相關於該輸入材料114之製程資料126相關聯。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化學產品。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。
包含輸送元件102a、102b及相關聯帶之傳送機系統可視為中間設備區。此實施例中之中間設備區包含加熱器118,其用於將熱施加至帶上之輸入材料。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輸入材料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計算單元124。
隨著輸入材料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計算單元124,亦即,計算單元124可自加熱器118接收信號或製程資料。此外,加熱器118可經由計算單元124,例如經由一或多個控制信號及/或設定點控制。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計算單元124,亦即,計算單元124可自輸送元件102a、102b接收信號或製程資料。耦接可例如經由網路。此外,輸送元件102a、102b可甚至可經由計算單元124(例如經由經由計算單元124提供之一或多個控制信號及/或設定點)受控。舉例而言,輸送元件102a、102b之速度可為可由計算單元124觀測及/或控制的。視情況,由於在中間設備區中輸入材料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,亦即第一物件識別符122。所附加製程資料126因此可經富集以進一步指示來自中間設備區之輸入材料114在中間設備區中被處理時的製程參數及/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,製程資料126顯著地與輸入材料114在其內存在於各別設備區中之時段相關。因此,可經由物件識別符122提供用於特定輸入材料114之相關製程資料之準確快照。輸入材料114之另外可觀測性可經由中間設備區內之生產製程之特定部分或部件(例如化學反應)之知識來提取。替代地或另外,輸入材料114藉以橫穿中間設備區之速度可用於經由計算單元124提取另外可觀測性。結合具有特定時戳之製程資料126或時間序列資料及/或中間設備區中之輸入材料114之進入時間及/或離開時間,可自物件識別符122獲得輸入材料114在中間設備區中被處理時的條件之更粒狀細節。
來自物件識別符122之資料可用於訓練一或多個ML模型以用於監視及/或控制生產製程及/或其特定部分,例如第一設備區及/或中間設備區內之生產製程之部分。ML模型及/或物件識別符122甚至可用於將化學產品之一或多個效能參數關聯至一或多個區中之生產製程之細節。
應瞭解,隨著輸入材料114沿著橫軸面120之方向前進,其可改變其性質且可變為或轉換為中間處理材料116。舉例而言,當加熱器118加熱輸入材料114時,其可產生中間處理材料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,中間處理材料116在本教示中有時亦可稱為輸入材料。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輸入材料在如此實施例之描述中所論述之生產製程內的階段。
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之第二設備區。沿著橫軸面154之方向橫穿的中間處理材料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,可能不針對中間處理材料116之丟棄之一部分提供物件識別符。現返回參看圖1,第一經劃分物件識別符130a經提供用於第一經劃分材料140a且第二經劃分物件識別符130b經提供用於第二經劃分材料140b。
第一經劃分物件識別符130a附加有第一經劃分製程資料132a,且第二經劃分物件識別符130b附加有第二經劃分製程資料132b。第一經劃分製程資料132a可為第二經劃分製程資料132b之複本,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,則附加至另外第一經劃分物件識別符130a及第二經劃分物件識別符130b之製程資料可為相同或類似的。然而,若在第二設備區內第一經劃分物件識別符130a及第二經劃分物件識別符130b經不同地處理,則第一經劃分製程資料132a及第二經劃分製程資料132b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後的不同區時提供第一經劃分物件識別符130a及第二經劃分物件識別符130b。
在此實施例中,第二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計算單元124。成像感測器146可用於量測或偵測中間處理材料116在進入第二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。由於材料之質量流量在第二設備區中變更,因此根據本教示之一態樣,另一物件識別符(圖1中未示)可能已在第一經劃分物件識別符130a及第二經劃分物件識別符130b之前提供。
提供第一經劃分物件識別符130a及第二經劃分物件識別符130b可經由成像感測器146回應於中間處理材料116通過品質準則而觸發。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第二設備區之質量流量)相關,計算單元124可判定哪一特定輸入材料114或中間處理材料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/或在第二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輸入材料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化學產品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化學產品170自輸入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,第一經劃分物件識別符130a及第二經劃分物件識別符130b分別附加有來自第二設備區之第一經劃分製程資料132a及第二經劃分製程資料132b。第一經劃分製程資料132a及第二經劃分製程資料132b甚至可鏈結至或附加有第一物件識別符122。類似於先前論述之物件識別符122,第一經劃分製程資料132a及第二經劃分製程資料132b指示中間處理材料116在第二設備區中被處理時的製程參數及/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。第一經劃分製程資料132a及第二經劃分製程資料132b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。
隨著中間處理材料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,第二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,第一經劃分物件識別符130a及第二經劃分物件識別符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第一經劃分識別符130a及第二經劃分物件識別符130b。
在離開第二設備區之後,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。
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經劃分物件識別符130b。類似於上文,所附加第二經劃分製程資料132b因此可經富集以進一步指示來自第三設備區之第二經劃分材料140b在第三設備區中被處理時的製程參數及/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,設備操作條件可為輸送元件102a、102b及/或固化設備162的控制信號及/或設定點。
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第一經劃分物件識別符130a。類似於上文,所附加第一經劃分製程資料132a因此可經富集以進一步指示來自第四設備區之第一經劃分材料140a在第三設備區中被處理時的製程參數及/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的控制信號及/或設定點。因此,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第一經劃分物件識別符130a中。
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,可提供新物件識別符。此物件識別符經展示為經組合物件識別符134。經組合物件識別符134可附加有經組合製程資料136,該些經組合製程資料可包括第一經劃分物件識別符130a及第二經劃分物件識別符130b之整體或一部分。經組合物件識別符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經組合製程資料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。此個別批次展示為第一筒倉164a及第二筒倉164b。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,使得其筒倉中之化學產品170(亦即,用於第一筒倉164a之個別物件識別符)可與化學產品170被暴露時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。整個生產製程可因此作為快照或可追溯鏈路而附著至特定化學產品170。
圖2說明展示尤其如自第一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,經由介面提供包含輸入材料資料之物件識別符。輸入材料資料指示輸入材料114之一或多個性質。在方塊204中,經由介面自設備接收到製程資料。製程資料指示輸入材料在被處理時的製程參數及/或設備操作條件。在方塊206中,將製程資料之至少一部分附加至物件識別符122。
類似地,若另外設備區存在,則隨著輸入材料前進至後續區,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、包括材料緩衝器之後續處理單元310,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,即回應於配置在設備單元306至312中之每一者或相應切換器處的對應感測器之輸出而產生,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這些單元處。
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,其在具有緩衝器之處理單元310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,亦指示輸入材料在被處理時的設備操作條件,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中被處理時的製程參數及/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內之特定的處理及/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。
上文已針對下述者揭示各種實施例:一種用數位方式追蹤化學產品之方法;一種用於進行本文中所揭示之方法的系統;一種用數位方式追蹤化學產品之系統;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。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。
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:輸入材料
116:中間處理材料
118:加熱器
120:橫軸面
122:第一物件識別符
124:計算單元
126:製程資料
128:記憶體儲存器
130a:第一經劃分物件識別符
130b:第二經劃分物件識別符
132a:第一經劃分製程資料
132b:第二經劃分製程資料
134:經組合物件識別符
136:經組合製程資料
138: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:第一筒倉
164b:第二筒倉
166:收集區
168:系統
170:化學產品
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:處理單元
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:輸入材料
116:中間處理材料
118:加熱器
120:橫軸面
122:第一物件識別符
124:計算單元
126:製程資料
128:記憶體儲存器
130a:第一經劃分物件識別符
130b:第二經劃分物件識別符
132a:第一經劃分製程資料
132b:第二經劃分製程資料
134:經組合物件識別符
136:經組合製程資料
138: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:第一筒倉
164b:第二筒倉
166:收集區
168:系統
170:化學產品
Claims (37)
- 一種用數位方式追蹤在一工業工廠處製造之一化學產品的方法,所述工業工廠包含至少一個設備;且所述產品係藉由經由所述設備使用一生產製程來處理至少一種輸入材料而製造,所述方法包含: 經由一介面提供包含輸入材料資料之一物件識別符;其中所述輸入材料資料指示所述輸入材料之一或多個性質, 經由所述介面自所述設備接收製程資料;所述製程資料指示所述輸入材料在被處理時的製程參數及/或設備操作條件, 將所述製程資料之至少一部分附加至所述物件識別符。
- 如請求項1之方法,其中經由所述設備來處理的所述輸入材料劃分成至少兩個封裝,其中一封裝之大小係固定的或基於一輸入材料重量或量值而判定,對於所述輸入材料重量或量值,由所述設備提供顯著恆定之製程參數或設備操作參數。
- 如請求項1或請求項2之方法,其中藉助於對應資料物件管理所述至少兩個封裝之處理,所述資料物件中之每一者至少包括一物件識別符。
- 如請求項1至請求項3中任一或多項之方法,其中回應於經由所述設備提供之一觸發信號而產生一資料物件。
- 如請求項4之方法,其中回應於一配置在所述設備中的每個設備單元處的對應感測器之輸出而提供所述觸發信號。
- 如請求項1至請求項5中任一或多項之方法,其中所述製程資料包含指示在所述生產製程期間所量測之所述製程參數及/或所述設備操作條件的至少一個數值及/或二進位值。
- 如請求項1至請求項6中任一或多項之方法,其中所述設備操作條件為表示所述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、諸如輸送元件速度之速度、溫度及諸如過濾器壓差、維護日期之積垢值中之任何一或多者。
- 如請求項1至請求項6中任一或多項之方法,其中所述製程資料包含所述製程參數及/或所述設備操作條件中之一或多者的時間序列資料。
- 如請求項1至請求項8中任一或多項之方法,其中所述輸入材料資料包含與所述輸入材料相關之實驗室樣品或測試資料,諸如歷史測試結果。
- 如請求項1至請求項9中任一或多項之方法,其中經由以操作方式耦接至所述設備之一計算單元來提供所述物件識別符,較佳地,所述計算單元為所述設備之一部分。
- 如請求項1至請求項10中任一或多項之方法,其中所述物件識別符經提供或經儲存於一記憶體儲存元件處。
- 如請求項1至請求項10中任一或多項之方法,其中回應於一觸發事件或信號而提供或產生所述物件識別符,所述事件或信號較佳地經由所述設備提供,更佳地回應於以操作方式耦接至所述設備之任何一或多個感測器及/或切換器之輸出而提供。
- 如請求項6至請求項12中任一或多項之方法,其中所述生產製程可至少部分地經由所述計算單元控制或至少部分地經由所述計算單元控制。
- 如請求項1至請求項13中任一或多項之方法,其中附加後的所述物件識別符用於使所述輸入材料資料及/或特定的所述製程參數及/或所述設備操作條件關聯或映射至所述化學產品之至少一個效能參數,所述效能參數為或指示所述化學產品之任何一或多個性質。
- 如請求項1至請求項14中任一或多項之方法,其中使用包括來自附加後的所述物件識別符之資料的訓練資料來訓練一機器學習(「ML」)模型,所述訓練較佳地經由所述計算單元進行。
- 如請求項15之方法,其中所述工業工廠包含一物聯網(IoT)邊緣裝置或組件,且其中底層的ML系統經實施以尋找或產生一演算法,所述演算法經部署至所述IoT邊緣裝置或組件,以便使用相應地產生或發現的所述演算法來控制所述IoT邊緣裝置。
- 如請求項15或請求項16之方法,其中提供一抽象層,所述抽象層包括一物件資料庫且所述抽象層充當用於所述生產設備、用於對應的所述輸入材料及用於封裝相關資料之一抽象層。
- 如請求項17之方法,其中所述抽象層連接至一雲端計算平台內之特定的處理及/或ML組件,其中對於此連接,使用一資料串流協定,且其中經串流及接收到之產品資料由所述ML系統使用以尋找或產生用於獲得與一底層化學產品相關之額外資料的演算法。
- 如請求項18之方法,其中所述額外資料係關於所述底層化學產品之可預測產品品質控制(QC)資料。
- 如請求項15至請求項19中任一或多項之方法,其中用於訓練所述ML模型之所述訓練資料亦包含歷史及/或當前實驗室測試資料或來自過去及/或近期樣品之資料,所述歷史及/或當前實驗室測試資料指示所述化學產品之所述效能參數。
- 如請求項15至請求項20中任一或多項之方法,其中所述ML模型用於預測所述效能參數中之一或多者,所述預測較佳地經由所述計算單元進行。
- 如請求項15至請求項21中任一或多項之方法,其中所述ML模型用於至少部分地控制所述生產製程,較佳地經由調整所述設備操作條件而至少部分地控制所述生產製程,且更佳地,所述控制係經由所述計算單元進行。
- 如請求項15至請求項22中任一或多項之方法,其中所述ML模型例如由所述計算單元用於判定所述製程參數及/或所述設備操作條件中之哪些部分對所述化學產品產生主要影響,以便將對所述化學產品產生主要影響的所述製程參數及/或所述設備操作條件附加至所述物件識別符。
- 如請求項1至請求項23中任一或多項之方法,其中所述設備包含複數個設備區,使得在所述生產製程期間,所述輸入材料自一第一設備區前進到至少一第二設備區。
- 如請求項24之方法,其中在所述第一設備區處提供所述物件識別符,且至少一第二物件識別符在所述輸入材料橫穿所述第一設備區之後進入所述至少一第二設備區時提供。
- 如請求項25之方法,其中附加至所述物件識別符之所述製程資料為來自所述第一設備區之製程資料之至少一部分。
- 如請求項25或請求項26之方法,其中所述至少一第二物件識別符附加有來自所述至少一第二設備區之製程資料之至少一部分,來自所述至少一第二設備區之所述製程資料指示所述輸入材料在所述至少一第二設備區中被處理時的所述製程參數及/或所述設備操作條件。
- 如請求項25至請求項27中任一或多項之方法,其中所述至少一第二物件識別符附加有來自所述第一物件識別符之資料之至少一部分。
- 如請求項25至請求項28中任一或多項之方法,其中所述輸入材料在進入所述至少一第二設備區之前橫穿一中間設備區,所述中間設備區為所述第一設備區與所述至少一第二設備區與所述輸入材料之間的一區。
- 如請求項25至請求項29中任一或多項之方法,其中將一另外材料添加至進入所述至少一第二設備區之所述輸入材料,所述另外材料為與所述輸入材料相同類型之材料或其為與所述輸入材料不同之一材料。
- 如請求項25至請求項29中任一或多項之方法,其中所述輸入材料之一部分在進入所述至少一第二設備區之前移除。
- 如請求項31之方法,其中所述輸入材料之所述部分提供於一第三設備區處。
- 如請求項24之方法,其中所述物件識別符提供於所述第一設備區處,且在進入所述至少一第二設備區之後將來自所述至少一第二設備區之製程資料之至少一部分附加至所述物件識別符,所述至少一第二設備區為使得在所述至少一第二設備區處進入之材料之量與在所述材料在進入所述至少一第二設備區處之前經處理的一先前區中之所述材料之量相同或實質上相同,其中所述先前區為所述第一設備區或在所述第一設備區與所述至少一第二設備區之間的一中間設備區。
- 如請求項1至請求項33中任一或多項之方法,其中所述物件識別符中之任一者或每一者包括一唯一識別符,較佳地包括一全域唯一識別符(「GUID」)。
- 如請求項24至請求項34中任一或多項之方法,其中所述設備區中之任一者或每一者經由一個別ML模型監視及/或控制,所述個別ML模型係基於來自各別的所述物件識別符之資料來訓練,各別的所述物件識別符係來自所述設備區。
- 一種包含用以製造化學產品的至少一個設備之系統,所述至少一個設備在一工業工廠處藉由使用一生產製程來處理至少一種輸入材料而製造所述化學產品,所述至少一個設備以操作方式耦接至一計算單元,其中所述系統經組態或調適以使得所述計算單元經組態以: 經由一介面提供包含輸入材料資料之一物件識別符;其中所述輸入材料資料指示所述輸入材料之一或多個性質, 經由所述介面自所述設備接收製程資料;所述製程資料指示所述輸入材料在被處理時的製程參數及/或設備操作條件, 將所述製程資料之至少一部分附加至所述物件識別符。
- 一種電腦程式或儲存所述電腦程式之非暫時性電腦可讀取媒體,其包含指令,當所述電腦程式由一合適的計算單元執行時,所述指令以操作方式耦接至用於在一工業工廠處藉由使用一生產製程來處理至少一輸入材料而製造一化學產品的至少一個設備,使得所述計算單元: 經由一介面提供包含輸入材料資料之一物件識別符;其中所述輸入材料資料指示所述輸入材料之一或多個性質, 經由所述介面自所述設備接收製程資料;所述製程資料指示所述輸入材料在被處理時的製程參數及/或設備操作條件, 將所述製程資料之至少一部分附加至所述物件識別符。
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