用于对制造过程进行建模的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于对制造过程进行建模的方法和系统，其中制造执行系统（ＭＥＳ）实施所建模的制造过程并且规划和／或控制在车间进行的相应制造，所述方法包括如下步骤：在车间提供多个实际机器，并且通过包括机器属性的实际机器模块来对每个实际机器进行描述以便控制所述实际机器的执行；在制造过程中定义特定的制造活动，所述特定的制造活动要求执行实际机器的独特的子集以便进行该子集的特定的生产活动，通过组合在所述子集中所包括的实际机器来提供虚拟设备，并且通过虚拟设备模型来对所述虚拟设备进行描述以规划并控制所述特定的生产活动，所述虚拟设备模型包括规划级模型和控制级模型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于对由企业资源规划(ERP)所规划并由车间(shopfloor)进行 生产的制造过程进行建模的方法和系统，其中制造执行系统(MES)实施所建模的制造过程 并规划和/或控制在车间进行的相应制造。
技术介绍
众所周知，用于管理和控制由企业资源规划(ERP)所规划并由车间进行生产的制 造过程的方法提供制造执行系统(MES)，以用于实施所规划的制造过程并控制在工厂底层 (plant floor)进行的相应生产步骤。 特别地，企业资源规划(ERP)是包括硬件装置和相应的软件应用的系统，以用于规划企业的商业资源，企业的商业资源即物料供应、人力资源管理、采购、订单、利润、财务、库存控制、客户管理等等，而术语"工厂底层"已被用于指示支持对在制造过程中所涉及的单个机器进行控制的系统，例如通过测量每个机器每小时所生产的部件的数量或者其运行参数(functioning parameter)、所生产的部件的质量等等来进行控制。 如在图1中所示意性表示的那样，MES是在ERP上层与工厂底层下层之间提供计算机器和软件工具1-n的中间层，所述软件工具包括用于生产订单管理的软件工具1和用于生产建模的软件工具2，该用于生产订单管理的软件工具1从ERP接收生产请求，该用于生产建模的软件工具2支持选择和管理在制造过程中要涉及的资源(即员工、机器和物料)的阶段，以便在所要求的时间约束内实现所规划的制造过程。 因此，制造执行系统需要对工厂设备进行建模以便控制活动和规划活动。尽管关 注的是同一组机器，但控制活动和规划活动具有不同的目标并且可能需要不同的模型方 法。然而，用于同一组机器的两个分离的模型不能被用在MES应用中，因为这种分离将导致建模差距。 为了阐明这种状况，可以考虑下面的简单实例 可编程喷涂设备由多个喷嘴机器构成；每个喷嘴机器都能够喷涂特定颜色。例如， 考虑一种四色喷涂设备(青色、品红色、黄色、黑色)。假设该喷涂设备能够将基本色混合并 利用大量衍生色来喷涂，这种状况引起在比较规划策略和控制策略时完全不同的方法。 根据控制活动，MES将最大得益于针对每个喷嘴机器的分离的模型，这意味着该实 例中的喷涂器设备将包括四个机器。该模型可以容易地管理被MES应用用来控制机器执行 的一组机器变量和动作，例如每个喷嘴机器需要对一组机器属性进行建模，该组机器属性 描述例如油墨液面、喷嘴的清洁度、周期性的喷嘴清洁程序的执行等。换句话说，控制活动 希望实现待控制的机器方面的高粒度(granularity)。 相反地，根据规划活动，MES模型将得益于针对整个喷涂设备的单个模型。该 模型可以容易地管理描述由喷涂器设备所执行的动作的一组设备属性(与机器属性不 同)，例如非四个喷嘴机器之一的基本色的合成色和每个喷嘴机器所需的基本色的份额 (portion)、用于喷涂的强度等。 因此，两个模型只关注于MES应用的特定方面，对于主要方面提供优势，但是对于次要方面却招致不利，反之亦然。例如，通过借助于四个分离的机器来对喷涂器设备进行建模，控制每个喷嘴中的油墨的可用性是简单的；然而，不清楚如何对喷涂合成色(即绿色)的设备的概念进行建模。通过借助于单个机器来对喷涂器设备进行建模，表示先进可编程喷涂器的高级概念是简单的；然而，为了对每个喷嘴机器的所有技术要求进行建模，必须在高级模型中包括一大组机器属性，其中完全不保证各种数据之间的连贯性(例如，建模差距可应用如下模型，该模型主张将黑色设为100 ;将青色、品红色和黄色喷嘴设为O，而同时喷涂器设备被配置为喷涂绿色)。 当一组机器可以以用于提供(如通常在灵活制造系统中所应用的)不同功能的不同配置来组织时，这些方法的严重局限性就显现出来。例如，可以一起使用四个喷嘴机器以用于执行利用合成色(例如绿色)来进行的单个喷涂阶段，并且可以分离地和同时地使用这四个喷嘴机器以用于执行利用基本色(例如黄色和黑色)来进行的两个或更多个喷涂阶段。当必须在MES应用中对该制造情况进行建模时，统一的(单个)机器模型和分离的机器模型都不能够有效地支持现代化生产环境中所需要的规划和控制活动。 不幸的是，现有的MES软件应用提供允许用户通过描述机器属性和功能来表示工厂机器的建模特征。用户负责选择最佳模型来与其自己的工厂要求相拟合。现有的MES软件应用都不允许通过覆盖所希望的控制和规划活动的不同方面来对一组机器进行建模。当模型需要突显同一个设备的不同方面时，用户负责在处理部分拟合模型和自定义应用方面的问题，该问题暗示在观察可能的建模差距方面需要付出巨大努力，其中该建模差距可能导致重大的生产错误或者死锁状况。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于对由企业资源规划(ERP)所规划并由车间进行生产的制造过程进行建模的系统和方法，其中制造执行系统(MES)实施所建模的制造过程并且规划和/或控制在车间进行的相应制造，从而提供充足的建模灵活性以便满足规划和控制两者的需求。 根据本专利技术通过如下方法来实现该目的，所述方法是一种用于对由企业资源规划(ERP)所规划并由车间进行生产的制造过程进行建模的方法，其中制造执行系统(MES)实施所建模的制造过程并且规划和/或控制在车间进行的相应制造，所述方法包括如下步骤-在车间提供多个实际机器，并且通过包括机器属性的实际机器模块来对每个实际机器进行描述以便控制所述实际机器的执行；-在制造过程中定义特定的制造活动，所述特定的制造活动要求执行实际机器的独特的子集以便进行该子集的特定的生产活动，-通过组合在所述子集中所包括的实际机器来提供虚拟设备，并且通过虚拟设备模型来对所述虚拟设备进行描述以规划并控制所述特定的生产活动，所述虚拟设备模型包括规划级模型和控制级模型。 该方法现在允许提供新的建模方法以实现灵活的制造工厂。该新的建模方法描述规划方面和控制方面，在这两个表示之间具有紧密关系。规划级内的数据基于分层生产结构，该分层生产结构允许通过使用现有的实际和/或虚拟机器的现有机器模块来组成虚拟 设备。控制级内的数据使用面向实际硬件的方法来描述虚拟设备，该方法允许用户按照控 制机器执行的确切需要对机器属性进行定义。因此，创建虚拟设备(其由已经存在的实际 机器和/或其他虚拟机器组成)和描述包括特定建模级和特定控制级的虚拟机器允许满足 对生产建模和生产控制两方面的需求。在优选实施例中，所述方法附加地包括如下步骤-将a)所述虚拟设备的高级生产属性和b)高级生产属性之中的可能的约束分配 给规划级模型；并且-将实际机器模块的机器属性分配给控制级。 这意味着(例如参考前面所提及的实例)定义作为虚拟喷涂器的各种喷涂器设备 (诸如针对每个喷嘴一个喷涂器和用于所有合成色的分离的喷涂器)的高级生产属性。因 此，只要实际规划没有违反在规划级模型中所列出的约束，就可以并行地规划生产和使用 虚拟设备。因此，在本专利技术的另一优选实施例中，所述方法可包括如下步骤 -使用虚拟设备模型的规划级模型来规划制造过程；并且 _使用虚拟设备模型的控制级模型来控制制造过程。 该方法允许将使用尽可能多的控制参数的控制方法和使用尽可能少的设备规划 模型的规划方法相结合。附图说明 图1示意性地表示根据现有技术的用于管理和控制制造过程的方法。图2示意性地表示当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对由企业资源规划（ＥＲＰ）所规划并由车间进行生产的制造过程进行建模的方法，其中制造执行系统（ＭＥＳ）实施所建模的制造过程并且规划和／或控制在车间进行的相应制造，所述方法包括如下步骤：－在车间提供多个实际机器（１０－１６），并且通过包括机器属性的实际机器模块来对每个实际机器进行描述以便控制所述实际机器（１０－１６）的执行；－在制造过程中定义特定的制造活动，所述特定的制造活动要求执行实际机器的独特的子集以便进行该子集的特定的生产活动，－通过组合在所述子集中所包括的实际机器来提供虚拟设备，并且通过虚拟设备模型来对所述虚拟设备进行描述以规划并控制所述特定的生产活动，所述虚拟设备模型包括规划级模型和控制级模型。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A戈齐，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]