控制制造过程制造技术

本发明专利技术涉及控制制造过程，提供了经由MES系统控制工厂的制造过程的方法和系统，该方法包括：a)向MES系统提供包括至少一个产品相关实体的产品定义模型；c)在产品定义模型内，为一个产品相关实体定义经由嵌套结构引用该一个产品相关实体和彼此引用的产品相关实体组；d)在产品定义模型内，为每个相关实体定义产品相关参数组；在产品定义模型内，定义被称作参数交换定义的附加实体；e)在设计时间，同样通过插入项c)、d)的实体和通过指定产品相关参数如何交换来建立给定最终材料的给定产品定义；f)在运行时间，将项e)的实体实例化为由给定产品定义所获取的运行时间内的生产请求对象；g)在运行时间，通过执行项f)的生产请求来控制工厂制造过程。

【技术实现步骤摘要】
控制制造过程
本专利技术涉及一种用于控制制造过程的方法和系统，尤其是涉及在采用计算机管理的制造执行系统(manufacturingexecutionsystem,MES)的生产设备中控制制造过程的方法和系统。
技术介绍
正如制造企业方案协会(ManufacturingEnterpriseSolutionsAssociation,MESA)（MESAInternational，国际制造企业方案协会）所定义的，MES系统是通过管理“从将订单下发至制造的点到产品交付为成品的点的生产操作”和通过经由双向通信“向组织和供应链上的其它系统”提供“关于生产活动的任务关键信息”来“驱动制造操作有效地执行的动态信息系统”。为了提高制造工厂的质量和过程性能，MES系统通常包括的功能是：资源分配和状态、派发生产订单、数据收集/采集、质量管理、维护管理、性能分析、操作/细节调度(operations/detailscheduling)、文档控制、劳动力管理、过程管理和产品跟踪。例如，西门子有限公司提供了在其产品系列下的大量MES产品。通常，在设计（engineering）时间，MES客户应用程序由系统工程师用于根据特定制造工厂的需求而进行定制。替代地，在运行时间，MES客户应用程序由诸如工厂操作员或者线路负责的人员等终端用户使用。制造过程的精确建模对于在制造活动中的调度和执行两者以及最终实现高水平的运行性能是不可缺少的。众所周知的用于制造的模型示例可在称为ISA-S95的标准中查找到。该标准ISAS95是用于制造中的过程控制工程的标准ISAS88的批处理方式的扩展，其可应用到离散的和连续的生产类型。它限定了用于各个生产步骤的方案，该方案包括与在制造执行系统中需要的不同生产阶段之间的信息交换有关的规则。ISA-S95标准是用于MES系统的开发的公用基础。它包括分别具有特定的范围的几个部分。特别地，ISA-S95标准[A]的部分2通过定义用于生产容量、过程段容量、人员、设备、材料、过程段、产品定义信息、生产调度和生产性能的模型来处理表示包含在制造过程中的实体的对象模型。这种实体表示要在执行生产请求或者命令的期间使用的资源。如ISA-S95标准[B]的部分1所述的，MES系统驱动生产请求的执行和用于生成生产请求的产品生产规则的设计。下面介绍如ISA-S95标准[B]的部分1中所记载的，用于“生产请求”、“生产规则(亦称为产品生产规则（productproductionrule,PPR）)”和“产品段”（或亦称为“生产阶段”）的定义：-“生产请求定义了用于生产规则所识别的单个产品的生产请求。生产请求包括完成计划生产的制造所需要的信息。生产请求可以识别或者引用相关联的生产规则。”-“生产规则-用于指示如何生产产品的制造操作的信息。”-“产品段-在特定产品的资源计划和生产规则之间的共享信息。它是执行生产步骤所需要的人力资源、设备资源和材料规格的逻辑分组。”图1示出了具有其关联的产品段的产品生产规则。图1是示出正如从图21的ISA-S95标准[B]的部分1所得到的产品定义模型的框图。如本文中所使用的，术语“产品相关实体”是指产品生产规则实体或者产品段实体。由于生产请求和产品生产规则的结构可能需要几个嵌套级，即在包含相似对象的层或者对象中的信息组织，因此，该请求和产品生产规则的结构常常比较复杂。从药品制造领域中列举一个简单的示例，生产一定量的给定药物可能需要使最终材料由混合在一起的两种中间材料（例如赋形剂成分和活性成分）组成。在制造领域中，可能需要使一些中间材料不止一次地用于相同的最终材料中或者使相同的中间材料用于不同的最终材料中。在这种情形下，所希望的是，过程/系统工程师能够通过在生产过程内指定相同的子过程若干次或者通过将子过程指定为已定义的过程的副本来对生产过程进行建模。令人遗憾的是，自S95标准仅公开产品定义的概念以来，到现在为止，S95标准并没有记载关于子过程或者子产品定义的概念。因此，过程/系统工程师需要以生产过程所需要的次数来复制所谓的子产品定义的内容，这是因为他/她没有工具来在先前限定子产品定义并且然后由其它产品定义引用该子产品定义。当然，在MES系统中，子产品定义的内容的激增造成效率低下并且表现出弱点，这是由于用户应该复制相同的子产品定义若干次、从而对系统的可用性、低性能和高维护成本造成影响（例如，在过程工程师需要对在系统中激增若干次的子产品进行改变的情形下）这一事实。如在以S95标准定义的图1中可见，上述药物生产示例的每个中间材料的生产可以通过产品段来建模，因为通过S95标准可预见嵌套产品段的结构。然而，还希望，每个中间材料的生产通过具有更高复杂度级别的产品生产规则来建模，进而在建模过程期间避免对几个产品段的繁琐复制。例如，过程工程师可能希望利用第一产品生产规则来对第一中间材料建模以生产赋形剂，并且利用第二产品生产规则来对第二中间材料建模以生产活性成分。然后，他/她可能希望具有包括用于将药物混合物封装成药片的装配步骤的主要的“父”产品生产规则。除了上述的对具有反映子生产过程的嵌套产品生产规则的需求之外，存在关于在嵌套产品生产规则和/或产品段中进行信息交换的需求的问题。实际上，情况可能是，活性成分的数量与赋形剂成分的数量严格地相关并且它们的百分比在混合物内需要适当地平衡，以便在每个药片中达到期望的相同药物浓度。理论上，生产赋形剂成分的给定产品生产规则或者产品段应该产生准确的给定量的中间材料，但是，由于总是可能出现一些损耗或者不准确性，事实证明，必须调整活性成分的数量以便获取期望的混合比率。在其它的情形中，需要将赋形剂中间材料的一些输出信息用作第二产品生产规则的输入(例如温度、重量、湿度等)。通常，当生产段(即生产阶段)或者中间产品生产规则依赖于其它步骤(中间材料或者生产阶段或者工作流程)时可能出现这种需求，并且不仅出于准确性的理由而且当特定阶段/中间生产规则的结果可能影响其所跟随的阶段/中间生产规则时也可能出现这种需求。在现有技术的MES系统的情况中，定制逻辑用于获取产品生产规则或者产品段以相互通信。这意味着，在项目基础上，MES系统所提供的环境具有执行询问和在数据库上保存数据以便在嵌套产品生产规则和/或生产阶段之间共享过程和子过程信息的逻辑。这种操作通常在项目基础上进行,因为甚至ISA-S95标准也无法预知诸如产品生产规则的嵌套和诸如嵌套产品生产规则和/或生产阶段中的输入/输出信息的交换等概念。因此，迄今为止所使用的已知技术具有以下缺点：1.它们需要高维护费用；2.它们易于出错；3.过程/系统工程师在项目基础上实现用户要求的工作需要高深的软件技能。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是通过提供能够在嵌套产品相关的实体之间共享过程参数而不需要使用定制逻辑的、用于控制制造过程的方法和系统，来克服上述缺点。上述目的由用于通过MES系统控制工厂的制造过程的方法和系统来实现，其包括如下：a)向MES系统提供用于定义在不同的MES实体中的信息交换的包括不同类型的MES实体的产品定义模型；其中这种MES实体包括至少一个产品相关实体；b)将用于与根据产品定义模型所建模的给定最终材料的给定产品定义一起工作的方法与MES实体相关联；本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于经由MES系统控制工厂的制造过程的方法，包括以下步骤：a)向所述MES系统提供用于定义在不同的MES实体中的信息交换的包括不同类型的MES实体的产品定义模型；其中所述MES实体包括至少一个产品相关实体；b)将用于与根据所述产品定义模型建模的给定最终材料的给定产品定义一起工作的方法与所述MES实体相关联；所述方法的特征在于，还包括以下步骤：c)在所述产品定义模型内，为一个产品相关实体(PRE_p)定义经由嵌套结构引用所述一个产品相关实体且相互引用的产品相关实体组(PRE_n1，PRE_n2)，其中所述一个产品相关实体在以下被称为父产品相关实体(PRE_p)并且所述产品相关实体组在以下被称为嵌套产品相关实体组(PRE_n1，PRE_n2)；d)在所述产品定义模型内，为每个产品相关实体定义产品相关参数组(PAR_n1，PAR_n2)，以限定能够发送给所述MES系统从而控制所述给定最终材料的工厂制造过程的信息；在所述产品定义模型内，定义被称作参数交换定义的附加实体以便提供用于定义所述嵌套产品相关实体和所述父产品相关实体的产品相关参数的数据在所述MES系统的运行时间内如何相互交换的工具；e)在设计时间，同样通过插入所述步骤c)、d)的实体和通过指定产品相关参数如何交换来建立所述给定最终材料的给定产品定义；f)在运行时间，将所述步骤e)的实体实例化为由所述给定产品定义所获取的运行时间生产请求对象；g)在运行时间，通过执行所述步骤f)的生产请求来控制所述工厂制造过程。...

【技术特征摘要】
2012.03.13 EP 12159245.51.一种用于经由MES系统控制工厂的制造过程的方法，包括以下步骤：a)向所述MES系统提供用于定义在不同的MES实体中的信息交换的包括不同类型的MES实体的产品定义模型；其中所述MES实体包括至少一个产品相关实体；b)将用于与根据所述产品定义模型建模的给定最终材料的给定产品定义一起工作的方法与所述MES实体相关联；所述方法的特征在于，还包括以下步骤：c)在所述产品定义模型内，为一个产品相关实体(PRE_p)定义引用所述一个产品相关实体的产品相关实体组(PRE_n1，PRE_n2)，所述产品相关实体组(PRE_n1，PRE_n2)内的产品相关实体经由嵌套结构相互引用，其中所述一个产品相关实体在以下被称为父产品相关实体(PRE_p)并且所述产品相关实体组在以下被称为嵌套产品相关实体组(PRE_n1，PRE_n2)；d)在所述产品定义模型内，为每个产品相关实体定义产品相关参数组(PAR_n1，PAR_n2)，以限定能够发送给所述MES系统从而控制所述给定最终材料的工厂制造过程的信息；在所述产品定义模型内，定义被称作参数交换...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃琳娜·雷焦，亚历山德罗·拉维奥拉，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：