用于處理可選產(chǎn)品段之間的條件依賴關(guān)系的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┝艘环N處理制造執(zhí)行系統(tǒng)中建模的可選產(chǎn)品段之間的條件依賴關(guān)系的方法和系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個(gè)數(shù)據(jù)處理單元，連接到公共網(wǎng)絡(luò)和生產(chǎn)部件。數(shù)據(jù)處理單元運(yùn)行控制和監(jiān)視生產(chǎn)過程的MES軟件。MES軟件包括生產(chǎn)建模器，被激活以在各個(gè)產(chǎn)品段中嵌入時(shí)間敏感的依賴關(guān)系信息，以便定義與其他產(chǎn)品段相關(guān)的執(zhí)行的開始。生產(chǎn)建模器還被激活以在被編程用于可選執(zhí)行的各個(gè)產(chǎn)品段中嵌入條件依賴關(guān)系信息以及關(guān)于指定條件的評估順序的關(guān)聯(lián)的序列屬性。MES軟件在先于可選執(zhí)行的產(chǎn)品段的執(zhí)行期間或結(jié)束時(shí)，檢查在序列屬性的集合中被指定為第一的條件，如果滿足該條件，則執(zhí)行該條件對應(yīng)的產(chǎn)品段，否則重復(fù)檢查，直到滿足條件。分配超時(shí)屬性以檢查條件。
【專利說明】用于處理可選產(chǎn)品段之間的條件依賴關(guān)系的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，更確切地涉及一種用于處理符合ANSI/ISA/95的制造執(zhí)行系統(tǒng)中的可選產(chǎn)品段之間的條件依賴關(guān)系的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]為了提高競爭力，制造商需要同時(shí)縮短上市時(shí)間、提高過程的可視性和生產(chǎn)的靈活性、優(yōu)化預(yù)測和調(diào)度，以及降低廢品率、庫存水平和停機(jī)時(shí)間；同時(shí)確保在全球所有設(shè)施中的最佳質(zhì)量和生產(chǎn)效率。實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)需要一種集成信息技術(shù)(IT)基礎(chǔ)設(shè)施，如果必要，其可以實(shí)時(shí)地幫助協(xié)調(diào)在全球范圍內(nèi)的生產(chǎn)。示例包括規(guī)范、設(shè)備和設(shè)施、過程和程序及質(zhì)量測試，以及人力資源。目前，市場上存在成熟的系統(tǒng)，其解決從工廠層開始的對更高性能的需求。它們就是制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，其通常被定義為集成了業(yè)務(wù)系統(tǒng)例如企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)和控制系統(tǒng)的層。許多出版物提出了 MES的概念和實(shí)施，例如Dirk Kozian的題為:“Software fur die Automatisierung—Transparenz uber die Ablaufe schaffen，，的文章，其發(fā)表在《Elektronik fur die Automatisierung》，第 11 期，1999 年 11 月 17 日。
[0003]“制造企業(yè)解決方案協(xié)會(huì)'Manufacturing Enterprise Solutions Association,
MESA)國際組織稱MES為:“......推動(dòng)制造操作的有效執(zhí)行的動(dòng)態(tài)信息系統(tǒng)。使用當(dāng)前和
準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，MES對工廠活動(dòng)進(jìn)行指導(dǎo)、觸發(fā)以及報(bào)告為事件發(fā)生。MES功能集合對從訂單投入制造的點(diǎn)到產(chǎn)品交付成品的點(diǎn)之間的生產(chǎn)操作進(jìn)行管理。MES通過雙向通信在組織和供應(yīng)鏈上向其他人提供有關(guān)產(chǎn)品活動(dòng)的關(guān)鍵任務(wù)信息?！?br> [0004]ANSI/ISA/95對致力于當(dāng)前以及未來的MES開發(fā)者的通用框架進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。ANSI/ISA/95的“企業(yè)控制系統(tǒng)集成”包括:
[0005].第I部分:模型和終端ANSI/ISA/95術(shù)語；
[0006]?第2部分:對象模型屬性；
[0007]?第3部分:活動(dòng)模型；
[0008]?第4部分:制造操作管理活動(dòng)的對象模型和屬性(在該標(biāo)準(zhǔn)出版時(shí)處于發(fā)展中)；
[0009]?第5部分:業(yè)務(wù)到制造事務(wù)；
[0010]?第6部分:制造操作事務(wù)(在該標(biāo)準(zhǔn)出版時(shí)處于發(fā)展中)。
[0011]由于其具有一般性，因此存在發(fā)展符合該標(biāo)準(zhǔn)的原始客戶解決方案的空間。第I部分(省略)的圖3通過橢圓再現(xiàn)了第I部分中描述的多層級活動(dòng)。該模型被細(xì)分為四個(gè)疊加的層級，MES位于第3級而ERP位于第4級。大多數(shù)MES系統(tǒng)包括可編程邏輯控制器(PLC)和到作為其產(chǎn)品的一部分的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)以及分布式控制系統(tǒng)(DCS)的連接，提供用于交換工廠層數(shù)據(jù)。第I部分(省略)的圖7通過由箭頭連接的橢圓再現(xiàn)了用于生產(chǎn)操作管理的功能數(shù)據(jù)流模型，其目的在于作為協(xié)調(diào)、引導(dǎo)以及跟蹤使用原材料、能源以及信息以生產(chǎn)產(chǎn)品的功能的行為的集合。所述MES實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制功能、ERP和其他功能。
[0012]根據(jù)相關(guān)的生產(chǎn)規(guī)則，流程模型的動(dòng)態(tài)表示應(yīng)該將生產(chǎn)步驟順序排列為用于獲得最終產(chǎn)品的工作流，也就是生產(chǎn)的具體操作指令。這意味著生產(chǎn)過程初步分段為多個(gè)產(chǎn)品段，作為產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則(PPR)和資源清單之間的信息的重疊部分。產(chǎn)品段是描述包括一個(gè)或更多個(gè)工作元素的工作或任務(wù)的模型，通?；驹谝粋€(gè)位置完成。產(chǎn)品段是業(yè)務(wù)系統(tǒng)用于控制材料、人力、資源使用、成本和質(zhì)量的最詳細(xì)的過程綜覽，以便控制生產(chǎn)。產(chǎn)品段可以對應(yīng)于:
[0013]a) IEC61512-1過程階段、過程操作、單元進(jìn)程、或用于批量制造的操作；
[0014]b)用于連續(xù)制造的生產(chǎn)單元操作；
[0015]c)用于不連續(xù)制造的裝配步驟及裝配行為；
[0016]d)用于其他制造類型的其他類型的可識別的時(shí)間跨度。
[0017]制造執(zhí)行系統(tǒng)中的工作流被視為包含在產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則(PPR)信息中的數(shù)據(jù)的擴(kuò)展。從該意義上說，工作流不具有其自身的版本和生命周期，而是繼承PPR的版本和生命周期。工作流中的各個(gè)步驟與PPR的產(chǎn)品段基本上具有一一對應(yīng)關(guān)系。產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則的數(shù)據(jù)模型被擴(kuò)展以包含:
[0018].工作流步驟間的連接(分支);
[0019].用來對其進(jìn)行配置的表達(dá)式(例如，評價(jià)某一條件);
[0020].工作流布局。
[0021]有利地，與MES軟件交互的圖形用戶界面(⑶I)通常用于以一種非常簡單的方式來設(shè)計(jì)工作流，例如，通過從屏幕上的工具欄中拾取圖標(biāo)，并將其放在正在構(gòu)造的工作流的可視布局的被分配的位置中。相同的Gn接口允許操作員瀏覽生產(chǎn)過程的當(dāng)前狀態(tài)。
[0022]工作流還應(yīng)該支持由工作流模式起始(WPI)定義的工作流模式的子集:自1999年起的埃因霍溫科技大學(xué)和昆士蘭科技大學(xué)的共同努力，其目的是提供一種過程技術(shù)的概念性基礎(chǔ)。該子集應(yīng)滿足尤其是來自于過程和生命科學(xué)行業(yè)的需求。由WPI定義的模式代碼如下:
[0023].序列:在完成相同的過程中的前一項(xiàng)任務(wù)之后所激活的該過程中的任務(wù)。
[0024].并行拆分:允許執(zhí)行中的單一線程被拆分為兩個(gè)或更多個(gè)能夠同時(shí)執(zhí)行任務(wù)的分支。
[0025].同步(與加入):再匯集兩個(gè)或更多個(gè)并行分支的執(zhí)行線程的手段，其使用WF中較早的并行拆分任務(wù)創(chuàng)建。
[0026].排他選擇(切換):分支分叉為兩個(gè)或更多個(gè)分支，以使得當(dāng)輸入分支被激活時(shí)，基于一種能夠選擇輸出分支之一的機(jī)制，控制線程準(zhǔn)確地立即轉(zhuǎn)到輸出分支之一。
[0027].簡單合并(異或(XOR)加入):兩個(gè)或更多分支收斂為一個(gè)單個(gè)隨后的分支。
[0028].結(jié)構(gòu)循環(huán):重復(fù)執(zhí)行任務(wù)或子過程的能力。
[0029]技術(shù)問題概述
[0030]提供用于完全集成自動(dòng)化(TIA)、面向服務(wù)架構(gòu)(Service OrientedArchitectures, SOA)的基于MES的信息技術(shù)解決方案的公司的目標(biāo)無疑是要能夠兼容ANSI/ISA/95的。這不應(yīng)排除在工程設(shè)計(jì)階段引入新貢獻(xiàn)的自由。西門子在其制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)領(lǐng)域中的SIMATIC?產(chǎn)品系列下，提供了廣泛的TIA解決方案。盡可能關(guān)注ISA/95的兼容性，幾乎上面所列出的所有WPI結(jié)構(gòu)在被轉(zhuǎn)變?yōu)镸ES工作流時(shí)在保持所述兼容性方面都未引起問題。唯一的例外來自于在相關(guān)條件為真的情況下用于在各種可選項(xiàng)之間切換的排他選擇。[0031]圖1的工作流試圖通過IF-THEN-ELSE類型的邏輯實(shí)體(？)來實(shí)現(xiàn)排他選擇(切換)模式。該工作流包括:5個(gè)生產(chǎn)步驟A，B，C，D，E ;邏輯塊2 (?)、起始器1、終止器6、以及表示步驟之間的時(shí)間依賴關(guān)系的箭頭。MES內(nèi)的這些生產(chǎn)步驟被視為產(chǎn)品段，從而由相同的大寫字母表示。各種產(chǎn)品段在生產(chǎn)的不同階段對所制造的產(chǎn)品建模。產(chǎn)品段B、C、D及其執(zhí)行的條件信息封入三個(gè)主要模塊3、4、5。詳細(xì)地，模塊3包括產(chǎn)品段B、條件I的描述以及相關(guān)聯(lián)的屬性“序列(sequence) =2”。模塊4包括產(chǎn)品段C、條件2的描述及其屬性“序列=1”。模塊5包括產(chǎn)品段D、條件3的描述及其屬性“序列=3”。屬性“序列”表示三個(gè)條件的預(yù)先設(shè)定的評估順序。
[0032]在完成產(chǎn)品段A之后，根據(jù)在工程設(shè)計(jì)階段通過屬性“序列”所設(shè)定的順序，所述制造過程激活邏輯模塊2以評估三個(gè)條件之一。因?yàn)闂l件2具有最低的序列號，因此條件2是首先要評估的一個(gè)。如果“條件2”為真(TRUE)，則將執(zhí)行產(chǎn)品段C的輸出生產(chǎn)步驟。或者，如果“條件2”為假(FALSE)，則評估根據(jù)下一個(gè)序列號(在示例中“條件I ”)所選擇的條件，并且如果為真，則將執(zhí)行產(chǎn)品段B的相關(guān)輸出生產(chǎn)步驟。如果連“條件I”也為假，則算法針對“條件3”重復(fù)。
[0033]圖2是圖1中的工作流的另一種表示。按照 申請人:的觀點(diǎn)，圖1和2的兩個(gè)工作流在MES中均是未知的，然而由于現(xiàn)在具有缺點(diǎn)，它們沒有被提出權(quán)利請求。
[0034]圖2的工作流示出了針對圖4 (稍后將對其進(jìn)行描述)中所報(bào)告的標(biāo)準(zhǔn)“產(chǎn)品定義模型”的附加實(shí)體。該附加實(shí)體為工作流節(jié)點(diǎn)(WorkflowNode) 7，其包括邏輯塊2 ( ?)，條件1、2、3，以及相應(yīng)的屬性“序列”2、1、3。由于存在其附加實(shí)體7，圖2中的工作流在ANSI/ISA/95標(biāo)準(zhǔn)之外，因此，任何嚴(yán)格符合該標(biāo)準(zhǔn)的MES軟件應(yīng)無法識別該意外的實(shí)體。此外，該實(shí)體應(yīng)通過專用表在MES軟件所處理的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(例如SIMATIC IT的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫)上保存，這些表將針對用于建立更復(fù)雜的工作流的各個(gè)類型7的工作流節(jié)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)制。MES數(shù)據(jù)庫的大小很快將明顯地增加，甚至用于檢索關(guān)于工作流的信息的查詢也會(huì)更加復(fù)雜。
[0035]發(fā)明目的
[0036]本發(fā)明的主要目的在于，在針對“產(chǎn)品定義”的現(xiàn)有模型不進(jìn)一步引入任何實(shí)體的情況下，指出一種實(shí)現(xiàn)國際標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ISA/95的產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則之內(nèi)的排他選擇(切換)的方法。
[0037]另一個(gè)目的在于簡化對MES數(shù)據(jù)庫的查詢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0038]本發(fā)明通過提供以下系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)所述目的，該系統(tǒng)用于處理在以下被稱為MES的制造執(zhí)行系統(tǒng)中建模的生產(chǎn)過程的可選產(chǎn)品段之間的條件依賴關(guān)系，該系統(tǒng)包括:
[0039]-多個(gè)數(shù)據(jù)處理單元，連接到公共網(wǎng)絡(luò)并運(yùn)行被設(shè)計(jì)用于控制操作生產(chǎn)部件的生產(chǎn)過程的MES軟件；
[0040]-MES軟件中的生產(chǎn)建模器，該生產(chǎn)建模器被激活以在各個(gè)產(chǎn)品段中嵌入時(shí)間敏感的依賴關(guān)系信息，以便定義與其他產(chǎn)品段相關(guān)的執(zhí)行的開始，
[0041]其中根據(jù)本發(fā)明:
[0042]-生產(chǎn)建模器還被激活以在被編程用于可選執(zhí)行的各個(gè)產(chǎn)品段中嵌入條件依賴關(guān)系信息以及關(guān)于指定條件的評估順序的關(guān)聯(lián)的序列屬性；[0043]-MES軟件被配置為在先于可選執(zhí)行的產(chǎn)品段的執(zhí)行期間或結(jié)束時(shí)檢查在序列屬性的集合中被指定為第一的條件，并且如果滿足該條件，則執(zhí)行對應(yīng)于該條件的產(chǎn)品段，否則重復(fù)執(zhí)行的檢查，直到滿足條件，如權(quán)利要求1中所公開的。
[0044]在所附的權(quán)利要求書中陳述了被認(rèn)為是新穎的本發(fā)明的附加特征。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述生產(chǎn)建模器還被設(shè)計(jì)用于分配超時(shí)屬性來檢查所述條件，以及所述MES軟件被配置為等待檢查結(jié)果，直到所述超時(shí)失效，然后檢查接下來的條件。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述條件依賴關(guān)系信息包含在所述生產(chǎn)步驟期間或結(jié)束時(shí)能夠測量的物理參數(shù)值，例如溫度、壓力、密度等。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，所述條件依賴關(guān)系信息包括與所述產(chǎn)品段相關(guān)聯(lián)的質(zhì)量指不器(indicator)。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，所述條件依賴關(guān)系信息包括與所述產(chǎn)品段相關(guān)聯(lián)的業(yè)務(wù)指示器。
[0049]本發(fā)明的目的也包括一種方法，該方法用于處理在以下被稱為MES的制造執(zhí)行系統(tǒng)中被建模的生產(chǎn)過程的可選產(chǎn)品段之間的條件依賴關(guān)系，包括以下步驟:
[0050]-提供多個(gè)數(shù)據(jù)處理單元并將其連接到公共網(wǎng)絡(luò)，將被設(shè)計(jì)用于控制操作生產(chǎn)部件的生產(chǎn)過程的MES軟件加載到所述處理單元中；
[0051]-提供生產(chǎn)建模器，其處于MES軟件中，該生產(chǎn)建模器被激活以在各個(gè)產(chǎn)品段中嵌入時(shí)間敏感的依賴關(guān)系信息，以便定義與其他產(chǎn)品段相關(guān)的執(zhí)行的開始，
[0052]其中根據(jù)本發(fā)明的方法，還包括以下步驟:
[0053]-指示生產(chǎn)建模器在被編程用于可選執(zhí)行的各個(gè)產(chǎn)品段中嵌入條件依賴關(guān)系信息以及關(guān)于指定條件的評估順序的關(guān)聯(lián)的序列屬性；
[0054]-指示MES軟件在先于可選執(zhí)行的產(chǎn)品段的執(zhí)行期間或結(jié)束時(shí)檢查在序列屬性的集合中被指定為第一的條件，并且如果滿足該條件，則執(zhí)行對應(yīng)于該條件的產(chǎn)品段，否則重復(fù)執(zhí)行的檢查，直到滿足條件，如在相關(guān)的獨(dú)立權(quán)利要求中所公開的。
[0055]根據(jù)該方法的另一個(gè)方面，還包括以下步驟:
[0056]-指示所述生產(chǎn)建模器為所述條件依賴關(guān)系分配超時(shí)屬性；以及
[0057]-配置所述MES軟件以等待檢查結(jié)果，直到所述超時(shí)失效，然后檢查接下來的條件。
[0058]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
[0059]段依賴關(guān)系是已經(jīng)使用的針對時(shí)間依賴關(guān)系的一種建模結(jié)構(gòu)，由于用戶可以使用熟悉的工具對這兩種類型的依賴關(guān)系-時(shí)間和新的條件依賴關(guān)系-進(jìn)行建模，因此將該實(shí)體的性能進(jìn)行擴(kuò)展用于定義排他選擇路徑的事實(shí)是一種優(yōu)化。
[0060]不同于未提出權(quán)利請求的圖2中的技術(shù)方案，不需要任何附加實(shí)體來實(shí)現(xiàn)所述排他選擇，從而也不改變ANSI/ISA/95產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則。
[0061]在建模階段，系統(tǒng)檢查所述條件依賴關(guān)系被完好定義，以及在接下來的生產(chǎn)階段，MES系統(tǒng)自動(dòng)評估所述條件和選擇執(zhí)行分支。這兩種類型的依賴關(guān)系對于系統(tǒng)調(diào)度器也是可得到的，并且其擴(kuò)展可以允許生成更好的生產(chǎn)計(jì)劃。
[0062]下面，在對標(biāo)準(zhǔn)的簡短綜覽之后，通過對兩個(gè)工作流之間的直接比較，來進(jìn)一步證明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。自2001年5月的ANSI/ISA/95草案以來，“依賴關(guān)系”已經(jīng)被嵌入到產(chǎn)品段中。此外，在第2部分中，表56的標(biāo)題為:“操作段依賴關(guān)系的屬性”，已指定以下屬性:ID、描述、依賴關(guān)系類型、依賴關(guān)系因子、Misure單元。例如，使用A和B來識別兩個(gè)產(chǎn)品段以及使用T來識別定時(shí)因子(不應(yīng)與新的超時(shí)屬性混淆)的時(shí)間依賴關(guān)系類型，包括以下依賴關(guān)系:[0063].不跟隨(NotFollow) ==B 無法跟隨 A ；
[0064]?可能并行(PossibleParallel) ==B可能與A并行運(yùn)行；
[0065]?不并行(NotInParallel) ==B不能與A并行運(yùn)行；
[0066].在開始時(shí)(AtStart)==在A開始時(shí)開始B ；
[0067].在開始后(AfterStart)==在A開始后開始B ；
[0068].在結(jié)束后(AfterEnd)==在A結(jié)束后開始B ；
[0069]?不晚于開始后(NoLaterAfterStart)==不晚于A開始后的T (定時(shí)因子)來開始B ；
[0070]?不早于開始后(NoEarlierAfterStart)==不早于A開始后的T (定時(shí)因子)來開始B ；
[0071]?不晚于結(jié)束后(NoLaterAfterEnd)==不晚于A結(jié)束后的T (定時(shí)因子)來開始B ；
[0072].不早于結(jié)束后(NoEarlierAfterEnd) ==B不早于A結(jié)束后的T (定時(shí)因子)。
[0073]如果結(jié)束后開始(AfterEndStart)依賴關(guān)系通過引入未請求權(quán)利要求的目標(biāo)工作流節(jié)點(diǎn)7與具有條件1、2、3的排他選擇同時(shí)執(zhí)行，(如圖2的工作流中針對產(chǎn)品段A、B、C、D所做的)，起作用的實(shí)體為:
[0074]1.產(chǎn)品段 A。
[0075]2.具有條件1、2、3的工作流節(jié)點(diǎn)7。
[0076]3.節(jié)點(diǎn)7和A之間的依賴關(guān)系在結(jié)束后(AfterEnd)。
[0077]4.產(chǎn)品段 B。
[0078]5.B和節(jié)點(diǎn)7之間的依賴關(guān)系在結(jié)束后(AfterEnd)(如果條件I為
[0079]真)。
[0080]6.產(chǎn)品段 C。
[0081]7.C和節(jié)點(diǎn)7之間的依賴關(guān)系在結(jié)束后(AfterEnd)(如果條件2為真)。
[0082]8.產(chǎn)品段 D。
[0083]9.D和節(jié)點(diǎn)7之間的依賴關(guān)系在結(jié)束后(AfterEnd)(如果條件3為真)。
[0084]10.E和B之間的依賴關(guān)系在結(jié)束后(AfterEnd)。
[0085]11.E和C之間的依賴關(guān)系在結(jié)束后(AfterEnd)。
[0086]12.E和D之間的依賴關(guān)系在結(jié)束后(AfterEnd)。
[0087]包括了 12個(gè)實(shí)體，以下為可能的查詢:“從產(chǎn)品段表(ProductSegmentTable)、工
作流節(jié)點(diǎn)表(WorkflowNodeTable)、......、中選擇*,其中......”，其中，所加入的元素的工作
流節(jié)點(diǎn)表是復(fù)雜的。
[0088]相反，使用本發(fā)明來實(shí)現(xiàn)相同的情況，將得到圖5的簡化的工作流，起作用的實(shí)體為:[0089]1.產(chǎn)品段 A*。
[0090]2.產(chǎn)品段 B*。
[0091]3.產(chǎn)品段 C*。
[0092]4.產(chǎn)品段 D*。
[0093]5.B*和A*之間的依賴關(guān)系在結(jié)束后(AfterEnd)(如果條件I為真)。
[0094]6.C*和A*之間的依賴關(guān)系在結(jié)束后(AfterEnd)(如果條件2為真)。[0095]7.D*和A*之間的依賴關(guān)系在結(jié)束后(AfterEnd)(如果條件3為真)。
[0096]8.E*和B*之間的依賴關(guān)系在結(jié)束后(AfterEnd)。
[0097]9.E*和C*之間的依賴關(guān)系在結(jié)束后(AfterEnd)。
[0098]10.E*和D*之間的依賴關(guān)系在結(jié)束后(AfterEnd)。
[0099]所包含的實(shí)體為10個(gè)而不是12個(gè)，并且一種較簡單的查詢?yōu)?“從產(chǎn)品段表
(ProductSegmentTable)中選擇*,......，其中......”可以實(shí)現(xiàn)資源的顯著節(jié)省，這是由于該
節(jié)省應(yīng)當(dāng)按照在生產(chǎn)過程的任意完整的工作流中通常存在的排外選擇的相當(dāng)大的數(shù)量而增加。
[0100]盡管已經(jīng)參考工作流的圖形表示討論了所述技術(shù)問題和上述觀點(diǎn)，但是指出如下是有意義的:本發(fā)明所關(guān)注的并不是通過GUI進(jìn)行工作流的圖形呈現(xiàn)；而是關(guān)注于如何實(shí)施產(chǎn)品段上的新的條件依賴關(guān)系。作為直接結(jié)果，以一種新的方式處理產(chǎn)品段還帶來了一種工作流的新布局。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0101]被認(rèn)為是新穎的本發(fā)明的特征被具體公開在所附的權(quán)利要求書中。結(jié)合附圖，參考以下其實(shí)施例的詳細(xì)描述，可以理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，所述附圖僅用于非限制性的說明目的，其中:
[0102]-圖1示出了用于實(shí)現(xiàn)由工作流模式起始(WPI)定義的排他選擇模式的實(shí)驗(yàn)性的工作流。該工作流實(shí)現(xiàn)了相等數(shù)量的產(chǎn)品段之間的三種條件切換。該工作流未在權(quán)利要求中描述；
[0103]-圖2是對圖1中的工作流的重新布置。圖2中的工作流也未申請權(quán)利要求；
[0104]-圖3示出了用于工廠內(nèi)部的生產(chǎn)過程的管理的制造執(zhí)行系統(tǒng)的示意性概圖；
[0105]-圖4再現(xiàn)了記載在ANSI/ISA/95的第2部分的附錄A(標(biāo)準(zhǔn)的)中的“產(chǎn)品定義模型”的一部分；
[0106]-圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品段之間的三種條件切換的工作流。
【具體實(shí)施方式】
[0107]圖3示出了作為制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)工作的工廠控制系統(tǒng)10示意性概圖。MES系統(tǒng)10包括連接多個(gè)數(shù)據(jù)處理單元13、14、15、16、17、18以及數(shù)據(jù)庫12的網(wǎng)絡(luò)11。在沒有限制的情況下，物理層的網(wǎng)絡(luò)11是根據(jù)IEEE802.3-…標(biāo)準(zhǔn)的光纖構(gòu)成的千兆以太網(wǎng)。數(shù)據(jù)處理單元13至18運(yùn)行MES軟件MES_SW，用于控制和/或監(jiān)視操作多個(gè)生產(chǎn)部件20、21、22、23、24、25、26、27的生產(chǎn)過程。生產(chǎn)部件20至27可以是設(shè)備，或設(shè)備內(nèi)能夠被激活的單個(gè)傳感器或執(zhí)行器。示例性的生產(chǎn)部件為:光電管、壓力計(jì)、溫度計(jì)、電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、輸送機(jī)、閥門、泵等。數(shù)據(jù)處理單元13至18為網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，其通常包括邏輯單元、計(jì)算裝置、存儲(chǔ)裝置、顯示裝置、接口裝置等。其被連接到工廠網(wǎng)絡(luò)11以在所需的程度上交換數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理單元之一在以下被簡稱為主控制臺13，其執(zhí)行MES_SW軟件來控制和監(jiān)視工廠的操作并管理其他數(shù)據(jù)處理單元14至18。所述兩個(gè)處理單元14和15不具有與生產(chǎn)部件的直接鏈接，它們是備用的或用于維護(hù)、備份等。檔案文件12包括MES關(guān)系數(shù)據(jù)庫，其用于存儲(chǔ):業(yè)務(wù)庫、歷史數(shù)據(jù)、客戶開發(fā)的應(yīng)用等?？梢圆樵儥n案文件12以檢索與工廠和開發(fā)項(xiàng)目相關(guān)的數(shù)據(jù)。可選地，具有與相應(yīng)的生產(chǎn)部件20至27的直接鏈接的數(shù)據(jù)處理單元16、17、18可以
是PLC，為了 MES的使用，其被有利地升級并被賦予輔助智能，如由 申請人:在SIMATIC?商標(biāo)下商品化的那些。運(yùn)行在主控制臺13中的MES軟件包括建模例程，其由關(guān)于要生產(chǎn)的產(chǎn)品以及相關(guān)制造過程的輸入信息(輸入技術(shù)以及業(yè)務(wù)信息)所提示(prompt)。建模例程執(zhí)行將生產(chǎn)過程信息分段到產(chǎn)品段的集合中，產(chǎn)品段嵌入有將一個(gè)鏈接到另一個(gè)的信息。此夕卜，建模例程為產(chǎn)品建模器PM，其能夠被激活以在MES軟件所提供的完全圖形化環(huán)境中定義業(yè)務(wù)邏輯。當(dāng)業(yè)務(wù)邏輯最終由產(chǎn)品建模器PM生成時(shí)，其包括完全圖形化環(huán)境中的生產(chǎn)過程的工廠模型以及用于生產(chǎn)部件21至27的相關(guān)操作進(jìn)程。即使對于業(yè)務(wù)邏輯的創(chuàng)建，也使用MES軟件中的高級圖形語言，優(yōu)選地符合ANSI/ISA/95標(biāo)準(zhǔn)。主控制臺13還包括MES軟件中的客戶端應(yīng)用生成器CAB。該CAB生成器被激活以提供本地的基于WEB的圖形用戶界面，用于生成跨功能性圖形畫面S。在需要時(shí)，所述畫面形成系統(tǒng)10的作為演示客戶端30,31,32的部分以及顯示源自生產(chǎn)部件20至27的數(shù)據(jù)D，并通過生產(chǎn)建模器PM根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯操縱。術(shù)語“基于WEB”描述了使用開源標(biāo)準(zhǔn)比如XML、SOAP、WSDL和UDDI，通過互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)比如HTTP或SMTP集成應(yīng)用程序的標(biāo)準(zhǔn)化方法。
[0108]目前，圖形界面在所有工廠控制系統(tǒng)中被普遍采用，這是因?yàn)檫@些界面為不熟悉任何程序語言的用戶提供了有效的幫助，通過典型的所見即所得(WYSWYG)的拾取和放置，使得這些用戶能夠根據(jù)草稿來設(shè)計(jì)他們的生產(chǎn)任務(wù)或者修改之前的工作流。圖形界面甚至可以跟蹤生產(chǎn)過程的執(zhí)行。
[0109]工廠控制系統(tǒng)10還在MES軟件內(nèi)，優(yōu)選地在產(chǎn)品建模器PM內(nèi)包括用于處理時(shí)間敏感的依賴性的例程，如ANSI/ISA/95中所述的關(guān)于產(chǎn)品段的屬性“類型”，即在結(jié)束后(AfterEnd)、在開始后(AfterStart)等。
[0110]根據(jù)本發(fā)明，工廠控制系統(tǒng)10還在MES軟件內(nèi)，優(yōu)選地在產(chǎn)品建模器PM中包括用于處理?xiàng)l件依賴關(guān)系的例程。這使得能夠以簡單的方式實(shí)現(xiàn)排他選擇。下面的圖4和5更好地示出了該概念。
[0111]圖4示出了產(chǎn)品段110的標(biāo)準(zhǔn)模型，其也指定了從I至η的其他產(chǎn)品段。產(chǎn)品段110是產(chǎn)品定義100的一部分。后者是關(guān)于生成產(chǎn)品所需要的資源、生產(chǎn)規(guī)則以及調(diào)度的信息的集合。產(chǎn)品定義具有材料清單、產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則(PPR或配方)以及資源清單的外部參考。產(chǎn)品定義規(guī)則的示例是常規(guī)地點(diǎn)或主配方(IEC61512-1定義)、如IS010303-1中定義的產(chǎn)品數(shù)據(jù)應(yīng)用協(xié)議(ΑΡ)、標(biāo)準(zhǔn)操作程序(S0P)、標(biāo)準(zhǔn)操作條件(S0C)、程序安排或基于所使用的生產(chǎn)策略的裝配步驟?？傊a(chǎn)品定義100也代表產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則。
[0112]每個(gè)產(chǎn)品段110從O至η可能包括以下:參數(shù)規(guī)范130、人員規(guī)范140、設(shè)備規(guī)范150，實(shí)物資產(chǎn)規(guī)范160、材料規(guī)范170。規(guī)范130至170從O至η分別相關(guān)于相應(yīng)的屬性190、200、210、220。產(chǎn)品段110具有產(chǎn)品段依賴關(guān)系120中的執(zhí)行依賴關(guān)系。產(chǎn)品段依賴關(guān)系120可以包括關(guān)于產(chǎn)品段110相對于其他產(chǎn)品段的序列和時(shí)間敏感要求的全部信息。此外，產(chǎn)品段110可以包括在以下稱為“條件依賴關(guān)系”的另一種依賴關(guān)系，并且產(chǎn)品段依賴關(guān)系120可以包括支持條件依賴關(guān)系所需的所有信息。在生產(chǎn)過程中，MES系統(tǒng)自動(dòng)評估所述條件，并激活N個(gè)可選項(xiàng)中的下一個(gè)生產(chǎn)步驟(產(chǎn)品段)。
[0113]總之，產(chǎn)品段依賴關(guān)系120成為條件依賴關(guān)系實(shí)體，并通過以下屬性建模:
[0114]-生產(chǎn)步驟從(ProductionStepFrom)(已經(jīng)存在)。
[0115]-生產(chǎn)步驟至(ProductionStepTo)(已經(jīng)存在)。
[0116]-類型(已經(jīng)存在，即在結(jié)束后(AfterEnd)、在開始后(AfterStart)等)。
[0117]-序列(新的，SP1、2、3 等)。
[0118]-條件(新的，SP“溫度>100° C”，“壓力〈5毫巴”等)。
[0119]-超時(shí)(新的，S卩10分鐘)。
[0120]因此，通過擴(kuò)展段依賴關(guān)系實(shí)體來對排他選擇模式進(jìn)行建模的思想允許MES系統(tǒng)保持遵守國際標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ISA/95，也支持工作流功能。實(shí)際上，產(chǎn)品定義模型仍然包括標(biāo)準(zhǔn)實(shí)體，并且只弓I入一些調(diào)整來使其更加靈活。
[0121]圖5示出了基于如上所述進(jìn)行升級的產(chǎn)品段依賴關(guān)系120的三個(gè)可選項(xiàng)之間的排他選擇的工作流。
[0122]參考圖5，存在5個(gè)產(chǎn)品段A*、B*、C*、D*、E*，起始器30和終止器36。5個(gè)產(chǎn)品段通過表示依賴關(guān)系的箭頭彼此鏈接。連接產(chǎn)品段A*到B*、A*到C*、以及A*到D*的3個(gè)箭頭被標(biāo)有黑點(diǎn)，以表不時(shí)間和條件依賴關(guān)系兩者，其他箭頭只表不時(shí)間依賴關(guān)系。起始廣品段A*是用于制造在產(chǎn)品段E*的生產(chǎn)終止時(shí)作為結(jié)果的最終產(chǎn)品的進(jìn)展中的一個(gè)。在操作中，在工程設(shè)計(jì)階段，MES軟件MES_SW內(nèi)的產(chǎn)品建模器PM (圖4)完成各個(gè)產(chǎn)品段A*至E*的所有依賴關(guān)系。這些依賴關(guān)系對于所有5個(gè)產(chǎn)品段A*至E*是時(shí)間敏感的，以及僅對于產(chǎn)品段B*、C*、D*還是條件依賴的。所有時(shí)間敏感的依賴關(guān)系均為在結(jié)束后(AfterEnd)，盡管本發(fā)明并不限定于這種數(shù)據(jù)模式，這是因?yàn)镸ES領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠調(diào)整該示例以適應(yīng)其他數(shù)據(jù)模式。至于關(guān)于條件依賴關(guān)系，關(guān)于序列的具體信息、條件以及超時(shí)被嵌入在產(chǎn)品段B*、C*、D*中，以使得MES執(zhí)行程序(即，調(diào)度例程)能夠?qū)嵤┊a(chǎn)品段A*結(jié)束后的排他選擇。切換規(guī)則在描述圖1的工作流時(shí)已經(jīng)進(jìn)行了說明，但明顯是已經(jīng)簡化的。該示例被稱為鍋爐控制。
[0123]雖然具體參照優(yōu)選的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯的是，本發(fā)明并不限定于此，在不脫離所附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以進(jìn)行其他的變型和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于處理在被稱為MES的制造執(zhí)行系統(tǒng)中建模的生產(chǎn)過程的可選產(chǎn)品段之間的條件依賴關(guān)系的系統(tǒng)(10),所述系統(tǒng)(10)包括: -多個(gè)數(shù)據(jù)處理單元(13，....18)，連接到公共網(wǎng)絡(luò)(11)并運(yùn)行被設(shè)計(jì)用于控制操作生產(chǎn)部件(20，....27)的生產(chǎn)過程的MES軟件(MES_Sff)； -生產(chǎn)建模器(PM)，其處于所述MES軟件中，所述生產(chǎn)建模器被激活以在各個(gè)產(chǎn)品段(A*，....E*)中嵌入時(shí)間敏感的依賴關(guān)系信息，以便定義與其他產(chǎn)品段相關(guān)的執(zhí)行的開始， 其特征在于: -所述生產(chǎn)建模器(PM)還被激活以在被編程用于可選執(zhí)行的各個(gè)產(chǎn)品段(B*，C*，D*)中嵌入條件依賴關(guān)系信息，以及關(guān)于指定條件的評估順序的關(guān)聯(lián)的序列屬性； -所述MES軟件(MES_SW)被配置為在先于可選執(zhí)行(B*，C*，D*)的產(chǎn)品段(A*)的執(zhí)行期間或結(jié)束時(shí)檢查在序列屬性的集合中被指定為第一的條件，并且如果滿足該條件，則執(zhí)行對應(yīng)于該條件的產(chǎn)品段(C*)，否則重復(fù)執(zhí)行的檢查，直到滿足條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述生產(chǎn)建模器(PM)還被設(shè)計(jì)用于分配超時(shí)屬性來檢查所述條件，以及所述MES軟件(MES_SW)被配置為等待檢查結(jié)果，直到所述超時(shí)失效，然后檢查接下來的條件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述條件依賴關(guān)系信息包含在所述生產(chǎn)步驟期間或結(jié)束時(shí)能夠測量的物理參數(shù)值，例如溫度、壓力、密度等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述條件依賴關(guān)系信息包括與所述產(chǎn)品段相關(guān)聯(lián)的業(yè)務(wù)指示器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述條件依賴關(guān)系信息包括與所述產(chǎn)品段相關(guān)聯(lián)的質(zhì)量指示器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述MES軟件符合ANSI/IS095標(biāo)準(zhǔn)。
7.一種用于處理在被稱為MES的制造執(zhí)行系統(tǒng)(10)中被建模的生產(chǎn)過程的可選產(chǎn)品段之間的條件依賴關(guān)系的方法，所述方法包括以下步驟: -提供多個(gè)數(shù)據(jù)處理單元(13，....18)，并將其連接到公共網(wǎng)絡(luò)(11)，將被設(shè)計(jì)用于控制操作生產(chǎn)部件(20，....27)的生產(chǎn)過程的MES軟件加載到所述單元中； -提供生產(chǎn)建模器(PM)，其處于所述MES軟件中，所述生產(chǎn)建模器被激活以在各個(gè)產(chǎn)品段(A*，....E*)中嵌入時(shí)間敏感的依賴關(guān)系信息，以便定義與其他產(chǎn)品段相關(guān)的執(zhí)行的開始， 其特征在于還包括以下步驟: -指示所述生產(chǎn)建模器(PM)在被編程用于可選執(zhí)行的各個(gè)產(chǎn)品段(B*，C*，D*)中嵌入條件依賴關(guān)系信息，以及關(guān)于指定條件的評估順序的關(guān)聯(lián)的序列屬性； -指示所述MES軟件(MES_SW)在先于可選執(zhí)行(B*，C*，D*)的產(chǎn)品段(A*)的執(zhí)行期間或結(jié)束時(shí)檢查在序列屬性的集合中被指定為第一的條件，并且如果滿足該條件，則執(zhí)行對應(yīng)于該條件的產(chǎn)品段(C*)，否則重復(fù)執(zhí)行的檢查，直到滿足條件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于還包括以下步驟: -指示所述生產(chǎn)建模器(PM)為所述條件依賴關(guān)系分配超時(shí)屬性；以及 -配置所述MES軟件(MES_SW)以等待檢查結(jié)果，直到所述超時(shí)失效，然后檢查接下來的條件。
【文檔編號】G06Q10/06GK103530714SQ201310281846
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月5日
【發(fā)明者】埃琳娜·雷焦, 亞歷山德羅·拉維奧拉 申請人:西門子公司