由制造执行系统收集工作状态的时间戳的方法和系统技术方案

本申请涉及由制造执行系统收集工作状态的时间戳的方法和系统。一种用于由制造执行系统收集用于制造任务中的劳动力综合效率指示和设备综合效率指示的时间相关分量的计算的、机器和操作者(也称为行动者)的工作状态的时间戳的方法和系统包括：a)提供用于将数据提供的责任分配给行动者的实体；b)定义用于任务中的机器的两个元状态，分别称为操作元状态和登记元状态，元状态被定义为以下：当机器处于参与任务的状态并且能够知道和通知其自己状态时，机器被定义为处于操作元状态；当机器处于参与任务的状态并且不能通知其自己状态时，机器被定义为处于登记元状态；c)由制造执行系统收集给定制造任务中的机器和/或操作者的状态的时间戳。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种根据独立权利要求的前序部分的用于由MES(制造执行系统)收集工作状态的时间戳或时间日志的方法和系统。
技术介绍
在当今的工业自动化的世界中，为了增加竞争性，制造公司需要同时减少进入市场的时间，增加处理可视性和生产灵活性，优化预报和调度，以及减少废料、库存水平和停工期；所有这些同时保证了全部全球设施范围内的最优质量和生产效率。为了满足这些需要的目标，制造公司需要帮助他们协调全球级的生产的集成IT基础设施，并且如果必要，制造公司需要实时地帮助他们协调全球级的生产的集成IT基础设施。MES一般被称为集成商业系统(例如，ERP)和生产控制系统的IT层。西门子公司提供了在其产品系列下的广泛范围的MES产品。如制造企业解决方案联盟(MESA国际)所定义的，MES系统是通过管理“从进入到制造的订购投放点到进入到完成商品的产品交付点的生产操作”以及通过“经由双向通信将关于生产活动的任务关键信息”提供到“供应链和组织内的其它”，“驱动制造操作的有效执行的动态信息系统”。用于开发MES系统的国际标准通常称为ISA-95或S95。通常，在工程时间，系统工程师根据特定制造工厂需求而灵活地定制MES应用。相反，在运行时，MES应用由可以是工厂操作者或生产线负责人员的端用户来利用。制造控制和自动化中的MES应用的重要特征是关键性能指示(KPI)的计算。KPI是被计算用于对规划的或执行的制造生产的特定性能进行量化的度量值。例如，KPI可以是被计算为时间间隔中的制造件的数量的给定工厂或给定机器的生产率。另一示例可以是生产日中的某些工厂机器的空闲时间。制造公司需要通过关注于人力/劳动力效率和机器/设备效率来监视和改进其资源的性能。复杂制造过程通常是手动操作和机器操作的混合。在复杂制造中使用的机器提供在任务执行期间的高度自动化能力，然而，在各个任务之前、期间和之后，它们仍可需要一些手动操作用于机器的准备、监视和维护。在复杂的制造工厂中，非常重要的是准确地跟踪效率损失的主要原因，该效率损失可能是由于过程组织而导致的并且负面地影响人力结果，或者可能是由于资源性能和可用性而导致的。另外，在这样的制造环境中，人力引起的损失可以影响设备的效率，并且反之亦然，设备引起的损失可以降低人力的性能。因此，MES系统需要为制造公司提供对人力和资源效率的容易且可靠的监视。在现有技术中，通常用于测量劳动力和设备性能的两个KPI分别是用于监视人力结果的劳动力综合效率(OLE)和用于监视资源结果的设备综合效率(OEE)。OEE指示和OLE指示分别测量设备和人力的利用、性能和质量以及它们对生产力的影响。OEE指示和OLE指示测量可用性、性能和质量，其中：-可用性是做出有效贡献所花费的设备/人力的百分比；-性能是针对给定目标的交付产品或任务的量；-质量是完美或可销售实现的产品的百分比。OEE和OLE通过给予制造者分析这些因素对生产输出的累积影响的能力而使得制造者做出操作决定。在低水平的自动化处理中，OEE不提供重要的信息，这是由于工作的主要部分包括在由操作者执行的手动活动中。为了计算OEE和OLE，需要定义：-用于对定义的“工作状态”(也简称为“状态”)(例如，繁忙、空闲、停止等)中的逝去时间进行分类的时间模型；-用于搜集时间模型记录和时间戳或日志的操作者与MES系统之间的交互模式。现有技术的MES应用提供了用于计算OLE指示和OEE指示的方法和系统。用于OLE指示和OEE指示的测量技术实际上是许多生产场所(shop-floor)实践和MES系统中的商品，即使在细节的解释方面存在一些微小的差别。为了说明目的，以下提供了用于OLE和OEE指示的计算的公式的示例；如本领域技术人员所知道的，可以存在并且实际使用以下公式的许多其它变型。OLE公式示例：可用性＝(有效时间)/(总存在时间)质量＝(好件数)/(总件数)性能＝(分配时间)/(有效时间)OLE＝可用性*质量*性能OEE公式示例可用性＝(运行时间)/(总时间)质量＝(好件数)/(总件数)性能＝(机器时间)/运行时间OEE＝可用性*质量*性能不幸的是，当同时应用用于计算OLE和OEE的已知技术时，所计算的OLE指示和OEE指示的精度没有保证。实际上，对于OLE和OEE监视与计算之间的关系，不存在固化的最好实践。由于这些环境中的大部分低效和损失原因是同时由于人力和机器资源并且同时影响人力和机器资源，因此这是对于复杂制造的严重缺陷。这样的问题通常由为每个工程创建客户自组织解决方案的顾问活动来管理，而没有保证解决方案实现的解决方案的最终结果是准确的并且提供可靠的性能监视系统的被证明且标准化的技术。实际上，在现有技术中，用于OEE和OLE计算的所需输入数据可以具有可以是错误的、不完整的、冗余的和/或冲突的信息。示例是损坏的机器的情况，效率损失(例如，10％损失)反映在OEE指示和OLE指示中，但是当输入数据对于OLE或OEE的组合计算不可靠时，真实的效率损失原因不是明显的。用于改进所计算的OLE和OEE指示的可靠性的已知解决方案包括以下：–后获取数据处理：例如利用数据净化、稍后时间的数据完成和固化分析报告来获得。该解决方案需要另外的努力，它是易于出错过程，并且其延迟了然后被校正“后验”的结果的可用性。当OLE和OEE指示评估的获取由MES系统来管理时，该解决方案是严重的限制，这是由于需要是具有较高的精确度水平，而不需要后获取数据处理。另外，如MES系统的IT解决方案旨在开拓自动报告效率测量和指示的机器能力。–双数据输入，例如通过要求操作者代表制造机器来通知性能信息或者验证自动获取的数据来获得。该解决方案要求操作者花费的另外时间，并且部分地或全部地中断自动从机器获取OEE数据的能力。–仅关注于合计指示。取代获取和监视具体损失原因，OEE指示和OLE指示仅被评估用于高水平的制造状态(例如，正常工作、问题、空闲)。该简化使得在存在不准确的数据获取中方法也有效。另一方面，在计算这些合计指示中不幸地存在很少的值，这是由于它们不能实际上帮助采取校正动作。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是克服上述缺陷，具体是通过提供用于由MES系统收集用于OLE和OEE指示的时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由制造执行系统收集用于制造任务中的劳动力综合效率指示和设备综合效率指示的时间相关分量的计算的、机器和操作者的工作状态的时间戳的方法，其中，操作者和机器被分配任务，所述操作者和机器在下文中称为行动者；所述方法包括以下步骤：a)提供用于将数据提供的责任分配给行动者的实体，这样的实体在下文中称为令牌；b)定义用于任务中的机器的两个元状态，每个元状态对一组机器状态进行归类：第一元状态在下文中称为操作元状态；第二元状态在下文中称为登记元状态；其中，两个机器元状态被定义为以下：‑当机器处于参与所述任务的状态并且能够知道和通知其自己状态时，所述机器被定义为处于操作元状态；‑当机器处于参与所述任务的状态并且不能通知其自己状态时，所述机器被定义为处于登记元状态；c)由所述制造执行系统如下收集给定制造任务中的所述机器和/或所述操作者的状态的时间戳：c1)在所述给定任务开始时，由所述制造执行系统将所述令牌分配给行动者；c2)当所述给定任务在进行中时：c21)由所述制造执行系统从拥有所述令牌的行动者收集状态的时间戳；c22)如果发生了状态转变事件并且这样的事件也表示元状态转变事件，则：‑由所述操作者向所述制造执行系统通知元状态转变事件发生；‑如果所述元状态从登记元状态切换到操作元状态，则由所述制造执行系统将令牌所有权分配给所述机器，或者替选地，如果所述元状态从操作元状态切换到登记元状态，则由所述制造执行系统将令牌所有权分配给所述操作者。...

【技术特征摘要】
2014.09.23 EP 14186031.21.一种由制造执行系统收集用于制造任务中的劳动力综合效率指示
和设备综合效率指示的时间相关分量的计算的、机器和操作者的工作状态
的时间戳的方法，其中，操作者和机器被分配任务，所述操作者和机器在
下文中称为行动者；所述方法包括以下步骤：
a)提供用于将数据提供的责任分配给行动者的实体，这样的实体在
下文中称为令牌；
b)定义用于任务中的机器的两个元状态，每个元状态对一组机器状
态进行归类：第一元状态在下文中称为操作元状态；第二元状态在下文中
称为登记元状态；其中，两个机器元状态被定义为以下：
-当机器处于参与所述任务的状态并且能够知道和通知其自己状态
时，所述机器被定义为处于操作元状态；
-当机器处于参与所述任务的状态并且不能通知其自己状态时，所述
机器被定义为处于登记元状态；
c)由所述制造执行系统如下收集给定制造任务中的所述机器和/或所
述操作者的状态的时间戳：
c1)在所述给定任务开始时，由所述制造执行系统将所述令牌分
配给行动者；
c2)当所述给定任务在进行中时：
c21)由所述制造执行系统从拥有所述令牌的行动者收集状态
的时间戳；
c22)如果发生了状态转变事件并且这样的事件也表示元状态
转变事件，则：
-由所述操作者向所述制造执行系统通知元状态转变事件发
生；
-如果所述元状态从登记元状态切换到操作元状态，则由所述
制造执行系统将令牌所有权分配给所述机器，或者替选地，
如果所述元状态从操作元状态切换到登记元状态，则由所
述制造执行系统将令牌所有权分配给所述操作者。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述令牌是可编程逻辑控制

\t器标记。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述令牌是所述制造执
行系统的内部变量或标记。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在子步骤c21)...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚·戈齐，卡蒂亚·卢皮，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE