用于管理和控制制造过程的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于管理和控制制造过程的方法和系统，该制造过程由企业资源规划（ＥＲＰ）所规划并由车间进行生产，其中制造执行系统（ＭＥＳ）实施所规划的制造过程并控制在车间进行的相应生产，该方法包含：定义顺序过程段（ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４），其中每个顺序过程段都包含多个要在车间层执行的动作（Ａ１、Ａｎ）；以及执行软件工具（ＳＴ），该软件工具包括激活顺序过程段并顺序地执行各自的动作的步骤；该方法进一步包含定义状态机（３）的步骤，该状态机包括多个状态和与要在车间执行的动作相对应的状态转换；和执行状态管理器工具的步骤，其中定义所述状态机，以及执行由该状态管理器工具激活的用于执行状态机的状态转换（Ａ１－Ａ５）的软件工具的步骤。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于管理和控制由企业资源规划(ERP)所规划并由车间(plant floor)进行生产的制造过程的方法，其中制造执行系统(MES)实施所规划的制造过程并控 制在车间进行的相应生产。 更特别地，本专利技术涉及一种上述类型的方法，该方法包括定义顺序过程段和执行 软件工具，其中每个顺序过程段都包含多个要在车间层执行的动作，并且所述软件工具包 括激活顺序过程段和顺序地执行相应的多个动作的步骤。 本专利技术进一步涉及一种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系统，其中制造执行系统(MES)实施所规划的制造过程并控制在车 间进行的相应生产。
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车间进行 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，而术语车间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上层与车间下层之间提供计算机 器和软件工具l-n的中间层，其包括从ERP接收生产请求的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。 MES基于ISA (国际标准协会)标准S95，所述ISA标准S95定义软件工具l_n可 如何在车间层实施生产以及如何与该车间层进行通信。更特别地，如在图2中所表示的那 样，S95基本上基于由多个顺序过程段PS1、PS2、PS3、PS4所表示的制造过程，其中每个顺序 过程段都包含多个在车间层待顺序地执行的动作Al、An。 上述的MES软件工具的执行包括通过激活顺序过程段PS1并顺序地执行相应的多 个动作Al、 An来管理制造过程。 更特别地，为了完成制造过程，对于多个过程段来说，用于生产订单管理的软件工具1基本上重复以下步骤激活和等待多个顺序过程段结束。在这种情况下，在相应的顺序过程段的持续期间，与各个顺序过程段相对应的多个软件工具被执行。 有利地，MES非常良好地支持包括顺序过程段的制造过程，所述顺序过程段可例如在工业生产过程或批量生产工业中被同步地和连续地执行，所述工业生产过程或批量生产工业例如在涉及以下步骤的类型的食品生产过程中由很好地描述的算法或顺序步骤来实 施用物料1填充混合机、用物料2填充混合机、混合物料10分钟和排出，其中物料1、物料2以及混合机是可得到的。 然而，MES也并不支持包括可长期被停止的某些过程的制造过程，所述停止例如是 由于缺少执行该过程所需要的资源、机器、物料或人员而引起的。这尤其发生在(例如汽车 厂中的)离散制造过程中，如在图2中所示意性表示的那样。 在该图中，给车辆发动机装配车辆的外部结构的制造过程示意性地用四个顺序过 程段的序列来表示，其中第一段PS1提供发动机装配，第二段PS2提供外部结构装配，第三 段PS3提供为已经装配的外部结构着色，最后一段PS4提供用已经着色的外部结构来安装 所装配的发动机。 每个顺序过程段PS1-PS4都包含多个被顺序地执行的动作Al、 A2、A3、 A4、 A5、 An，即动作An直到所有在前面的动作都被终止才能被执行。 在这种情况下，用于生产订单管理的第一软件工具1被执行以用于激活段PS1的 第一动作，并且即使一个动作A3被长期中止，该第一软件工具1也保持在执行状态中直到 过程段PS1的最后一个动作An结束。例如，即使发动机的某些部件因为还没有被订购或没 有被运送到车间而不可得到，对应于第一段PS1的软件工具也被执行。第二软件工具被执 行以用于激活过程段PS2的第一动作Al，并且该第二软件工具保持在执行状态中直到过程 段PS2的最后一个动作An结束。以相同方式，第三和第四软件工具被执行以用于激活相应 顺序过程段PS3和PS4的第一动作Al并等待相应顺序过程段PS3和PS4的执行的结束。 当相应顺序过程段PS2、PS3、PS4的某些动作例如因为还不可得到要在过程段PS2 中装配的门并且要在过程段PS3中使用的颜色已经用完而被中止时，也执行第二软件工 具、第三软件工具和第四软件工具。 尤其是当制造过程由大量的顺序过程段来实施时，这涉及执行软件工具的过大负 荷的计算机器，并且涉及大量巻入执行这样的软件工具的计算机器。 换句话说，如上定义的顺序过程段在工业生产过程中以及一般在过程段执行实际 上管理被连续执行的动作的情况下非常好地适用，从而过程段执行成本大部分由过程控制 收益来支付。 然而，顺序过程段并不适用于离散制造过程，其中没有真正的过程控制在某些产 品的整个生命周期期间连续运行，而是应该将多个命令发送给在车间层的机器以用于生产 随后被移到其它机器的大量产品。而且，在离散制造过程中，许多所述命令由人员手动发 出，而不是由上层控制器利用预定命令自动发出。 为了用连续运行的顺序过程段来支持这种离散制造过程，应该在每个顺序过程段 中插入大量的等待事件，以控制是否可执行下一动作或者生产是否必须被中止直到事件 发生。换句话说，应该定义多个接收点，所述接收点就顺序过程段中待执行的下一步骤而言 保持等待来自其它动作的通知。 考虑到软件工具可能长时间起作用，也可能起作用数十天(tenthsof days)，情况变得甚至最糟，因为顺序过程段已经长期停顿，即使仅该段的部分已经被生产。 用顺序过程段来支持离散制造过程的问题在于当相应的顺序过程段开始时，MES中的软件工具的执行被激活，并且即使一个动作被停止数天，该软件工具的执行也继续进5行直到该过程段的最后一个动作结束，以至于即使不需要管理和控制，执行相应软件工具 的计算机器也不必要地被保持忙碌。
技术实现思路
本专利技术所基于的解决方案在于提供一种用于管理和控制制造过程的方法，该制 造过程由企业资源规划(ERP)所规划并由提供异步生产过程的执行的车间进行生产，其中 异步生产过程由多个状态和要在车间层执行的动作实施，每个动作都与状态转换相对应， 该方法进一步提供只被激活用于执行动作的软件工具ST，从而软件工具ST的执行时间与 整个异步生产过程的执行时间分离。事实上，当异步生产过程在预定状态下被中止、例如等 待物料以执行随后的动作时，该软件工具不被执行。 根据上面给出的解决方案，本专利技术所基于的问题通过一种用于管理和控制制造过 程的方法来解决，该制造过程由企业资源规划(ERP)所规划并由车间进行生产，所述方法 包含对实施相应异步生产过程的状态机进行定义，其中每个状态机都包含多个状态和多个 与要在车间执行的动作相对应的状态转换，所述方法进一步包含执行状态管理器工具和由 所述状态管理器工具激活的用于执行所述状态转换的软件工具，该状态管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于管理和控制制造过程的方法，所述制造过程由企业资源规划（ＥＲＰ）所规划并由车间进行生产，其中制造执行系统（ＭＥＳ）实施所规划的制造过程并控制在车间进行的相应生产，所述方法包含：－定义顺序过程段（ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４），其中每个顺序过程段（ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４）都包含多个要在车间层执行的动作（Ａ１、Ａｎ），以及－执行软件工具（ＳＴ），该软件工具（ＳＴ）包括激活顺序过程段（ＰＳ１）并顺序地执行各自的动作（Ａ１、Ａｎ）的步骤，其特征在于，所述方法进一步包含对实施相应的异步生产过程（ＯＥＳ１、ＯＥＳ２、ＯＥＳ３、ＯＥＳ４、ＯＥＳ５）的状态机（３）进行定义，所述状态机（３）包含多个状态（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）和与待执行的动作（Ａｃｔ１、Ａｃｔｎ）相对应的状态转换（Ａ１－Ａ５）；并且所述方法进一步包含执行状态管理器工具的步骤，其中定义所述状态机（３）；以及执行所述软件工具（ＳＴ）的步骤，所述软件工具（ＳＴ）由所述状态管理器工具激活，用于执行所述状态机（３）的状态转换（Ａ１－Ａ５）。

【技术特征摘要】
EP 2008-9-30 08017167.1;EP 2008-12-2 08170438.9一种用于管理和控制制造过程的方法，所述制造过程由企业资源规划(ERP)所规划并由车间进行生产，其中制造执行系统(MES)实施所规划的制造过程并控制在车间进行的相应生产，所述方法包含-定义顺序过程段(PS1、PS2、PS3、PS4)，其中每个顺序过程段(PS1、PS2、PS3、PS4)都包含多个要在车间层执行的动作(A1、An)，以及-执行软件工具(ST)，该软件工具(ST)包括激活顺序过程段(PS1)并顺序地执行各自的动作(A1、An)的步骤，其特征在于，所述方法进一步包含对实施相应的异步生产过程(OES1、OES2、OES3、OES4、OES5)的状态机(3)进行定义，所述状态机(3)包含多个状态(A、B、C、D、E)和与待执行的动作(Act1、Actn)相对应的状态转换(A1-A5)；并且所述方法进一步包含执行状态管理器工具的步骤，其中定义所述状态机(3)；以及执行所述软件工具(ST)的步骤，所述软件工具(ST)由所述状态管理器工具激活，用于执行所述状态机(3)的状态转换(A1-A5)。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包含用于选择将等待时 间引入所述所规划的制造过程的顺序过程段(PS1、 PS2、 PS3、 PS4)的步骤和用于用异步生 产过程(0ES1、0ES2、0ES3、0ES4、0ES5)代替所选择的顺序过程段(PS1、 PS2、 PS3、 PS4)的 步骤，所述异步生产过程(0ES1、0ES2、0ES3、0ES4、0ES5)包括与动作(Al、An)相对应的状 态转换，所述动作(Al、An)基本上替换所代替的顺序过程段(PS1、PS2、PS3、PS4)的多个动 作(Al、An)。3. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，根据所定义的状态机(3)和由所述软件工 具(ST)所执行的状态转换(Al-A5)来从不同的源状态(B、 C)出发到达所述状态机(3)的 目标状态(D)。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当到达所述状态机(3)的预定结束状态 (E)时，所述异步生产过程(0ES1、0ES2、0ES3、0ES4、0ES5)被完成。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步提供执行生产订单管理 器应用(l)，所述生产订单管理器应用(1)在输入中接收所规划的制造过程并在输出中产 生所述状态机(3)的所述多个状态。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包含执行顺序过程段 (PS1、PS2、PS3、PS4)的所述定义、异步生产过程(0ES1、0ES2、0ES3、0ES4、0ES5)的所述定 义，并且借助软件模块(STM)进一步定义所述多个状态之间的状态转换。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过从具有参数的所述状态管理器工具 重新调用所述软件工具(ST)来激活所述异步生产过程(0ES1、0ES2、0ES3、0ES4...

【专利技术属性】
技术研发人员：M索利马诺，M佩雷蒂，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]