生产工厂中故障状态自动恢复的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供生产工厂中故障状态自动恢复的方法和系统。该方法包括：a）提供多个生产资源；b）提供制造执行系统，其包括设计层的生产建模器和生产调度器，并包括执行层的生产控制器和故障和/或机会管理器；c）对于至少一种生产资源，运行操作该生产资源的应用和故障分析代理，该故障分析代理初始在设计层向故障和/或机会管理器提供多个分类的错误状态，在执行层相对于分类的错误状态检测生产资源的操作数据，在出现错误状态的情况下向故障和/或机会管理器转发错误事件；d）通过故障和/或机会管理器收集错误事件并通过神经网络系统分析错误事件；e）通过故障和/或机会管理器确定错误类别的校正操作，并转发给故障分析代理以执行校正操作。

【技术实现步骤摘要】
生产工厂中故障状态自动恢复的方法和系统
本专利技术涉及生产工厂中故障状态自动恢复的方法和系统。
技术介绍
众所周知，在根据ISA（InternationalStandardAssociation，国际标准协会）S-95标准的现有技术中，一种管理和控制通过ERP（EnterpriseResourcePlanning，企业资源计划）计划的并通过车间生产的制造过程的方法提供了用于实施上述计划的制造过程并且控制车间里的对应生产步骤的MES（ManufacturingExecutingSystem，制造执行系统）。具体的，ERP是一种用于计划企业的业务资源的包括硬件装置和对应软件应用的系统，企业的业务资源即物料供应、人力资源管理、采购、订单、利润、财务、库存控制、客户管理等等，而词语“车间”被用于表示例如通过测量每一台机器每小时生产的工件数量或者机器的运行参数、生产的工件的质量等等，而支持对制造过程中涉及的单个机器的控制的系统。MES是处于上层ERP和下层车间之间的提供计算机和软件工具的中间层，包括用于管理生产订单的软件工具（从ERP接收生产请求）、和用于生产建模的软件工具（支持选择和管理制造过程中涉及的资源的设计阶段，以便在要求的时间限制内实现计划的制造过程，所述资源即雇员、机器和物料）。MES基于定义了软件工具如何在车间层实施生产以及如何与车间层通信的ISAS95标准。更具体的，S95基本上基于由多个顺序的处理阶段表示的制造过程，其中，每一个顺序的处理阶段包括在车间层顺序执行的多个操作。执行上述MES软件工具包括通过激活顺序的处理阶段并顺序执行对应的多个操作而管理制造过程。更具体的，为了完成制造过程，对于多个处理阶段，管理生产订单的软件工具基本上是重复下面的步骤：激活多个顺序的处理阶段并等待其结束。在这种情况下，与相应顺序处理阶段对应的多个软件工具要在相应顺序处理阶段的持续时间内执行。在MES环境中，可以观察到存在下面的巨大需求：避免由生产过程中实际涉及的生产资源的意外错误事件而导致生产停工期。因而，希望尽快检测到系统故障的出现并提供合适的解决方案，以便使系统从错误事件中恢复。此外，当对生产过程进行了适当的观测时，系统的错误事件经常是可预测的。因而，通常根据对来自特定于资源的应用的信息的分析来执行对错误的检测，以不断检验是否发生了相对于预期状态的显著偏离。通常，这种方案在故障恢复过程中可能遇到许多问题。具体的，人力分析复杂生产环境中的大量数据几乎是不可能的，这通常导致减少为用于错误检测而收集的数据。另外，给出判断的过程和对来自应用的信息的分析可能花费生产过程所不能接受的非常长的时间。进一步的，错误问题的分析及其解决方案的寻找可能涉及许多技术专家（即技术支援小组、软件架构师、软件设计者和开发者），这也可能延迟判断并相应地增加判断的成本。在相关文献中，几种解决方案使用知识库系统检测应用中的错误和故障（例如，T.Sorsa,H.N.Koivo和H.Koivisto的“Neuralnetworksinprocessfaultdiagnosis”,IEEETrans.Syst.,Man.andcyberm.,vol.21,no.4,p815-825,1991”），但是，当前软件产品和校正系统都不能够解决上述问题。
技术实现思路
因而，本专利技术的目的是提供生产工厂中故障状态自动恢复的方法和系统，该方法和系统不需要太多的资源来确定合适的恢复计划，在消除可预见的停工时间方面对于停工时间管理有积极影响。根据本专利技术，通过一种生产工厂中故障状态自动恢复的方法来实现该目的，该方法包括：a）提供多个生产资源；b）提供制造执行系统，该制造执行系统包括设计层的将可利用的生产资源模型化为工厂模型的生产建模器和根据多个生产订单调度对被模型化的生产资源的操作的生产调度器，并包括执行层的根据生产调度执行生产过程的生产控制器和检测故障状态并响应于一个或多个故障状态自动决定校正操作的故障和/或机会管理器；c）对于至少一种生产资源，运行用于操作该生产资源的应用和故障分析代理，该故障分析代理初始在设计层向故障和/或机会管理器提供多个分类的错误状态，在执行层相对于分类的错误状态检测代表对生产资源的操作的操作数据，并且在出现错误状态的情况下向故障和/或机会管理器转发错误事件；d）通过故障和/或机会管理器收集错误事件并通过神经网络系统分析错误事件，以便指定至少一个错误事件的错误类别；以及e）根据指定的错误类别，通过故障和/或机会管理器决定为该错误类别确定的校正操作，并向故障分析代理转发校正操作，以便对生产资源和生产资源的应用分别执行该校正操作。对于系统，根据本专利技术，上述目的是通过生产工厂中故障状态自动恢复系统来实现的，该系统包括：a)多个生产资源；b)制造执行系统，包括设计层的将可利用的生产资源模型化为工厂模型的生产建模器和根据多个生产订单调度对被模型化的生产资源的操作的生产调度器，并包括执行层的根据生产调度执行生产过程的生产控制器和检测故障状态并响应于一个或多个故障状态自动决定校正操作的故障和/或机会管理器；c)用于对至少一种生产资源运行操作该生产资源的应用和故障分析代理的多个计算装置，该故障分析代理初始在设计层向故障和/或机会管理器提供多个分类的错误状态，在执行层相对于分类的错误状态检测代表对生产资源的操作的操作数据，并且在出现错误状态的情况下向故障和/或机会管理器转发错误事件；d)故障和/或机会管理器，用于收集错误事件并通过神经网络系统分析错误事件，以便指定至少一个错误事件的错误类别；以及e)根据指定的错误类别，故障和/或机会管理器决定为该错误类别确定的校正操作，并向故障分析代理转发校正操作，以便对生产资源和生产资源的应用分别执行该校正操作。这样，上述方法和系统包括自动数据收集分析技术，包括对将会发生的错误事件聚类，其中，通过软件助理触发错误事件的自动恢复，软件助理在执行错误恢复算法的过程中不涉及人的干预。因而，上述方法和系统使用故障分析代理，以便根据神经网络系统检测到的关键错误主动改变应用的行为。因而，生产系统一直保持正确的运行状态。故障分析代理起到双重角色。收集检测的特定于资源的软件应用的大量异质数据，以及在某些方面需要校正的时候作用于这些应用以便校正异常行为。附图说明下面参照附图更加详细地介绍本申请的例子：图1示出包括用于自动错误恢复的装置的制造执行系统的架构示意图；图2示出在图1中使用的自动错误恢复系统的第一实施方式的示意图；以及图3示出在图1中使用的自动错误恢复系统的第二实施方式的示意图。具体实施方式图1示出由上层2的ERP（企业资源计划）计划的并由下层6的车间生产的制造过程的管理和控制系统的架构示意图，其中，中间层4的MES（制造执行系统）用于实施计划的制造过程并控制在车间的对应生产步骤。具体的，ERP是一种用于计划企业的业务资源的包括硬件装置和对应的软件应用的系统，企业的业务资源即物料供应、人力资源管理、采购、订单、利润、财务、库存控制、客户管理等等，而词语“车间”被用于表示例如通过测量每一台机器每小时生产的工件数量或者机器的运行参数、生产的工件的质量等等，而支持对制造过程中涉及的单个机器R的控制的系统。软件MES控制台位于中间层4，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产工厂中故障状态自动恢复的方法，包括以下步骤：a）提供多个生产资源；b）提供制造执行系统，所述制造执行系统包括设计层的将可利用的生产资源模型化为工厂模型的生产建模器和根据多个生产订单调度对被模型化的生产资源的操作的生产调度器，并包括执行层的根据生产调度执行生产过程的生产控制器和检测故障状态并响应于一个或多个故障状态自动决定校正操作的故障和/或机会管理器；c）对于至少一种生产资源，运行操作该生产资源的应用和故障分析代理，所述故障分析代理初始在设计层向所述故障和/或机会管理器提供多个分类的错误状态，在执行层相对于分类的错误状态检测代表对所述生产资源的操作的操作数据，并且在出现错误状态的情况下向所述故障和/或机会管理器转发错误事件；d）通过所述故障和/或机会管理器收集所述错误事件并通过神经网络系统分析所述错误事件，以便指定至少一个错误事件的错误类别；以及e）根据指定的错误类别，通过所述故障和/或机会管理器决定为这种错误类别确定的校正操作，并向所述故障分析代理转发所述校正操作，以便对所述生产资源和所述生产资源的应用分别执行所述校正操作。

【技术特征摘要】
2012.05.14 EP 12167909.61.一种生产工厂中故障状态自动恢复的方法，包括以下步骤：a)提供多个生产资源；b)提供制造执行系统，所述制造执行系统包括设计层的将可利用的生产资源模型化为工厂模型的生产建模器和根据多个生产订单调度对被模型化的生产资源的操作的生产调度器，并包括执行层的根据生产调度执行生产过程的生产控制器和检测故障状态并响应于一个或多个故障状态自动决定校正操作的故障和/或机会管理器；c)对于至少一种生产资源，运行操作该生产资源的应用和故障分析代理，所述故障分析代理初始在设计层向所述故障和/或机会管理器提供多个分类的错误状态，在执行层相对于分类的错误状态检测代表对所述生产资源的操作的操作数据，并且在出现错误状态的情况下向所述故障和/或机会管理器转发错误事件；d)通过所述故障和/或机会管理器收集所述错误事件并通过神经网络系统分析所述错误事件，以便指定至少一个错误事件的错误类别；e)根据指定的错误类别，通过所述故障和/或机会管理器决定为这种错误类别确定的校正操作，并向所述故障分析代理转发所述校正操作，以便对所述生产资源和所述生产资源的应用分别执行所述校正操作以继续不间断的生产过程；以及f)分析用于预测未来错误状态的生产过程数据，以便在未来错误状态变成实际错误状态之前预测未来错误状态，其中，基于存储在...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚·图罗拉，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：