生產(chǎn)產(chǎn)品的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)產(chǎn)品的方法，所述生產(chǎn)由根據(jù)ISA-S95標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工作的制造 執(zhí)行系統(tǒng)控制和管理。
【背景技術(shù)】
[0002] 在過程自動(dòng)化和過程監(jiān)控領(lǐng)域中，用于控制最大可能種類的機(jī)器和車間的標(biāo)準(zhǔn) 自動(dòng)化系統(tǒng)是最先進(jìn)的。用于這些所謂的制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES)的相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)是ISA-S95。 該技術(shù)尤其覆蓋西門子公司（SiemensCorp.)在制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES)領(lǐng)域內(nèi)在其 SIMATIC?(注冊(cè)商標(biāo)）產(chǎn)品族下所提供的各種各樣的產(chǎn)品。標(biāo)準(zhǔn)ISA-S95轉(zhuǎn)變成用 于集成制造操作功能和企業(yè)功能的標(biāo)準(zhǔn)化的術(shù)語、概念和模型。這種標(biāo)準(zhǔn)化通過定義企業(yè) 功能視圖的ISA-S95得以實(shí)現(xiàn)，這使得能夠?qū)⒐ぷ餍袨榈暮唵瓮ㄓ媚Ｐ蛻?yīng)用于主要的制造 領(lǐng)域。
[0003] 用于解決所討論的諸如計(jì)數(shù)、測(cè)量、定位、運(yùn)動(dòng)控制、閉環(huán)控制和凸輪控制的技術(shù) 任務(wù)的廣泛產(chǎn)品線提升合適的過程控制器的性能。多種配置使得能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的機(jī)器概 念。
[0004] 在該背景下，存在廣泛的IT解決方案，以將與技術(shù)的和/或邏輯的過程關(guān)系密切 的實(shí)際硬件連接至驅(qū)動(dòng)設(shè)備的客戶端應(yīng)用層。因此，已開發(fā)了制造執(zhí)行系統(tǒng)以滿足面向服 務(wù)的架構(gòu)（SOA)的所有需求，從而無縫集成到全集成自動(dòng)化（TIA)中。即插即用架構(gòu)構(gòu)成了 這種成功的基礎(chǔ)，由此簡化了用于控制制造車間等的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，其中，在即插即用架構(gòu)中， 能夠彼此容易地組合和配置各個(gè)功能。
[0005] 在主干中，這些要求經(jīng)常需要相當(dāng)復(fù)雜且尖端的軟件方案，這些軟件方案使全集 成自動(dòng)化（TIA)方法成為可能。鑒于此，軟件工程師經(jīng)常使用生產(chǎn)建模器來定義車間模型 及其標(biāo)準(zhǔn)的操作過程，并且通過標(biāo)識(shí)軟件內(nèi)行為的工作流程的高級(jí)圖形語言來創(chuàng)建相應(yīng)的 新軟件。隨后，該高級(jí)圖形語言串/項(xiàng)被翻譯成能夠在機(jī)器語言級(jí)別上執(zhí)行的基于客戶端 的軟件語言。這種翻譯需要編程上的巨大工作，并且需要嚴(yán)格測(cè)試以檢查所翻譯的程序是 否與原始的高級(jí)圖形語言串/項(xiàng)一樣動(dòng)作。
[0006] 也就是說，在SIMATICIT生產(chǎn)套裝軟件中，SIMATICIT生產(chǎn)建模器（SIMATICIT ProductionModeler)提供了一種建模環(huán)境，在該環(huán)境中圖形地結(jié)合了SIMATICIT部件 (諸如材料、機(jī)器、人員、工具、軟件部件的生產(chǎn)資源）提供的各種功能，以定義表示操作程 序的執(zhí)行邏輯。這些邏輯被稱為生產(chǎn)操作，且被表示為產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則PPR(工作流程），在 產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則PPR中每個(gè)步驟均表示由部件提供的功能的執(zhí)行。為了實(shí)現(xiàn)此，SIMATICIT 生產(chǎn)建模器還提供用以建立車間模型的建模環(huán)境，這對(duì)于定義車間的各種行為是必不可少 的。
[0007] 為了以技術(shù)方式對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)建模，需要將用產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則定義的生產(chǎn)過程劃分為 許多步驟（下文中稱產(chǎn)品段PS)，使得產(chǎn)品段中的每一個(gè)均表示能夠被MES系統(tǒng)控制的簡單 動(dòng)作或特征。為了保證以正確的方式執(zhí)行整個(gè)生產(chǎn)，這種細(xì)分必須考慮到存在于產(chǎn)品段之 間的所有依賴性。通常，通過其中登記產(chǎn)品段的產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則（PPR)在中央MES數(shù)據(jù)庫中 管理產(chǎn)品段。
[0008] 就汽車制造而言，鑒于通常由汽車工業(yè)來提供所有變型和選擇，所以能夠容易地 作為一個(gè)示例。從汽車的基本模型開始，必須考慮例如以下方面的全部可能的組合：用于引 擎（例如1600、1800、2000、2500)的產(chǎn)品段、用于變速器（例如4檔、4自動(dòng)擋、5檔、5自動(dòng) 擋）的產(chǎn)品段以及用于車輪（鋼輪、輕合金車輪-標(biāo)準(zhǔn)、輕合金車輪_寬胎）的產(chǎn)品段。因 此，如果想針對(duì)所有可能的組合定義產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則（PPR)，則可能已經(jīng)定義了 48個(gè)PPR(在 48個(gè)示例PPR中，針對(duì)每種可能的組合都有一個(gè)PPR)。因此，很明顯，即使是管理用于更大 量PPR或PS的產(chǎn)品段的本領(lǐng)域的技術(shù)人員也要利用自動(dòng)過濾器，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品請(qǐng)求，該動(dòng)作 的處理時(shí)間可能很長，并且在最壞的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將不得不手動(dòng)地更新數(shù)據(jù) 庫或定義數(shù)據(jù)庫中的結(jié)構(gòu)的新變化，以盡可能地使其保持簡單和透明。
[0009] 在離散生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)，生產(chǎn)請(qǐng)求表示針對(duì)生產(chǎn)滿足客戶請(qǐng)求的單個(gè)產(chǎn)品的請(qǐng)求，例 如具有確定的引擎、確定的變速器以及確定的車輪的汽車。因此，MES環(huán)境中的生產(chǎn)請(qǐng)求 是若干外部的和混合的數(shù)據(jù)資源的集成的結(jié)果，然而生產(chǎn)請(qǐng)求往往由特定的產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則 PPR所確定。
[0010] 因此，PPR可以被認(rèn)為是用于生產(chǎn)請(qǐng)求的模板。如ISA-S95中所定義的，PPR包括 在生產(chǎn)客戶請(qǐng)求所要求的最終產(chǎn)品期間所需要的所有資源的定義的整體。通過PPR，可以生 成生產(chǎn)請(qǐng)求，這是因?yàn)榫腿缦乱饬x來說PPR是模板：PPR定義應(yīng)該如何制造最終產(chǎn)品（在生 產(chǎn)階段或步驟方面）以及該行為需要什么資源。
[0011] 遺憾的是，生產(chǎn)請(qǐng)求的創(chuàng)建可能要花費(fèi)好幾分鐘，且需要巨大數(shù)量的數(shù)據(jù)庫訪問 行為。事實(shí)上，根據(jù)ISA-S95的規(guī)定，產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則可以由幾千個(gè)產(chǎn)品段構(gòu)成，其中每個(gè)產(chǎn) 品段均定義該特定生產(chǎn)步驟所需的資源。該巨大數(shù)量的數(shù)據(jù)包括理論上可用的資源的所有 可能模式，其中該資源可以在不早于生產(chǎn)請(qǐng)求的實(shí)際執(zhí)行期間被明確地確定。實(shí)際上，在不 考慮資源的狀態(tài)（例如，工作中、維修中、閑置等）的情況下，作為創(chuàng)建生產(chǎn)請(qǐng)求的基礎(chǔ)的 PPR包括其資源當(dāng)中將要被使用的所有可能的設(shè)備。當(dāng)然，在PPR的定義期間，生產(chǎn)建模應(yīng) 當(dāng)考慮在執(zhí)行生產(chǎn)請(qǐng)求期間可能發(fā)生的每個(gè)可能的格局（constellation) 〇
[0012] 目前，為了管理產(chǎn)品的生產(chǎn)，一般方法是使用PPR作為針對(duì)每個(gè)生產(chǎn)請(qǐng)求的模板。 當(dāng)從ERP系統(tǒng)（層4)得到客戶請(qǐng)求時(shí)，以關(guān)聯(lián)的PPR開始實(shí)例化新的生產(chǎn)請(qǐng)求。復(fù)制（克 ?。㏄PR的滿足客戶請(qǐng)求的所有資源（考慮運(yùn)行時(shí)能夠被執(zhí)行的資源的每種可能的組合）， 并且獲得表示產(chǎn)品請(qǐng)求的新結(jié)構(gòu)。由于以下事實(shí)，這種操作可能花費(fèi)相當(dāng)長的時(shí)間：PPR包 括在執(zhí)行基于客戶請(qǐng)求的生產(chǎn)請(qǐng)求期間所需要的所有可能的資源（材料、設(shè)備、生產(chǎn)步驟、 步驟依賴性、人員要求、過程參數(shù)等等）。應(yīng)該指出，在該階段，在該生產(chǎn)中相當(dāng)大部分資源 不會(huì)被使用，其中這些資源是根據(jù)客戶請(qǐng)求在生產(chǎn)的結(jié)束時(shí)被復(fù)制到生產(chǎn)請(qǐng)求中的資源。
[0013] 當(dāng)考慮用于制造航天器引擎的PPR的示例時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)的問題將容易變得更加明 顯：該P(yáng)PR通常具有上千個(gè)步驟?？紤]到這些生產(chǎn)步驟之一是航天器引擎的若干零件的裝 配，可以使用存在于不同的車間生產(chǎn)線（plantlines)上的特定安裝設(shè)備在相應(yīng)的車間生 產(chǎn)線上執(zhí)行該裝配。通常，工廠具有不同的車間生產(chǎn)線，但在該執(zhí)行之前，操作員將不會(huì)知 曉將使用哪個(gè)車間生產(chǎn)線，也不知曉將需要哪個(gè)設(shè)備。因此，PPR必須把所有可能的車間生 產(chǎn)線都看作執(zhí)行該裝配的特定生產(chǎn)步驟的候選。
[0014] 沒有任何策略地從該P(yáng)PR開始創(chuàng)建新的生產(chǎn)請(qǐng)求將導(dǎo)致在創(chuàng)建生產(chǎn)請(qǐng)求所需的 時(shí)間以及MES系統(tǒng)所使用的存儲(chǔ)器方面的不良結(jié)果，這是因?yàn)樵赑PR中的所有配置的車間 生產(chǎn)線中，最終僅有一條車間生產(chǎn)線用于執(zhí)行相應(yīng)的生產(chǎn)步驟。此外，在創(chuàng)建生產(chǎn)請(qǐng)求時(shí)， 通常不知曉關(guān)于最終所使用的車間生產(chǎn)線的信息，這是因?yàn)橛糜谘b配的最終的車間生產(chǎn)線 通常取決于非先驗(yàn)已知的多個(gè)其它車間信息（狀態(tài)）數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于生產(chǎn)產(chǎn)品的方法，其中由符合ISA-S95標(biāo)準(zhǔn) 的制造執(zhí)行系統(tǒng)來控制所述生產(chǎn)，其可以以更少的時(shí)間和存儲(chǔ)器占用根據(jù)相應(yīng)的PPR改善 生產(chǎn)請(qǐng)求的創(chuàng)建。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，該目的通過用于生產(chǎn)產(chǎn)品的方法得以實(shí)現(xiàn)，由根據(jù)ISA-S95標(biāo)準(zhǔn)進(jìn) 行工作的制造執(zhí)行系統(tǒng)控制和執(zhí)行該生產(chǎn)，該生產(chǎn)包括以下步驟：
[0017] a)提供用于生產(chǎn)所述產(chǎn)品的產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則，其中所述產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則包括多個(gè)產(chǎn)品 段，從而定義在所述生產(chǎn)的生產(chǎn)步驟的工作流程期間所需要的全部資源，例如材料、設(shè)備、 人員；
[0018] b)接收針對(duì)所述產(chǎn)品的生產(chǎn)的客戶請(qǐng)求并根據(jù)所述客戶請(qǐng)求創(chuàng)建針對(duì)所述生產(chǎn) 的執(zhí)行的生產(chǎn)請(qǐng)求，其中為創(chuàng)建所述生產(chǎn)請(qǐng)求，通過將抽象資源的工作流程從所述相關(guān)的 產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則復(fù)制到所述生產(chǎn)請(qǐng)求中來實(shí)例化所述生產(chǎn)請(qǐng)求，所述抽象資源的工作流程表 示滿足所述客戶請(qǐng)求的生產(chǎn)步驟的工作流程；
[0019] c)通過以下操作執(zhí)行所述生產(chǎn)：與所述生產(chǎn)請(qǐng)求的創(chuàng)建相異步地應(yīng)用所述生產(chǎn) 請(qǐng)求；將來自所述產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則的資源添加到所述生產(chǎn)請(qǐng)求中，所述資源替換與第一生產(chǎn) 步驟有關(guān)的所述抽象資源，從而僅把實(shí)際使用的資源復(fù)制到所述生產(chǎn)請(qǐng)求中；以及在所述 資源上執(zhí)行相應(yīng)的生產(chǎn)步驟；
[0020] d)通過以下操作執(zhí)行所述產(chǎn)品的所述生產(chǎn)：逐步地重復(fù)步驟c)，直到在與所述生 產(chǎn)步驟的工作流程有關(guān)的抽象資源的所述工作流程中，所有抽象資源都已經(jīng)被在所述生產(chǎn) 步驟中所述實(shí)際使用的資源所替換。
[0021] 因此，當(dāng)從PPR使用后期綁定方法開始，本發(fā)明加快生產(chǎn)請(qǐng)求的創(chuàng)建。通過創(chuàng)建具 有抽象資源的工作流程的生產(chǎn)請(qǐng)求來實(shí)現(xiàn)后期綁定方法，這允許創(chuàng)建具有關(guān)于最終所使用 的生產(chǎn)資源的最少信息的生產(chǎn)請(qǐng)求。當(dāng)客戶請(qǐng)求到達(dá)時(shí)，不是通過將所有可能的資源從PPR 復(fù)制到生產(chǎn)請(qǐng)求中而是僅創(chuàng)建關(guān)于抽象資源方面的極少量信息，來完全地創(chuàng)建生產(chǎn)請(qǐng)求。 在這個(gè)抽象資源的工作流程的構(gòu)思中，該方法也可以只創(chuàng)建生產(chǎn)請(qǐng)求而不復(fù)制執(zhí)行生產(chǎn)請(qǐng) 求所需的任何資源。不管怎樣，大家還是看好改善MES系統(tǒng)管理的具有后期綁定方法的基 本思想。在該后一方法中，在創(chuàng)建生產(chǎn)請(qǐng)求期間，根本不復(fù)制物理資源，而只在第二步驟中 復(fù)制（即在執(zhí)行之前），將資源從相應(yīng)的PPR復(fù)制到生產(chǎn)請(qǐng)求中。在該上一情況下，可以通 過相應(yīng)地過濾在生產(chǎn)請(qǐng)求或在后臺(tái)中定義的需求來制作資源的副本，其中，在后臺(tái)中在沒 有任何過濾器的情況下復(fù)制所有資源）；或者根據(jù)實(shí)際執(zhí)行逐步地制作資源的副本（僅復(fù) 制所需要的資源。該后一種情況可能稍許延遲執(zhí)行，這是因?yàn)橘Y源逐步地復(fù)制）。對(duì)本發(fā)明 來說重要的是，在創(chuàng)建生產(chǎn)請(qǐng)求期間所復(fù)制的信息僅僅是為了保持符合ISA-S95標(biāo)準(zhǔn)所需 要的最小集合，從而使得MES系統(tǒng)能夠管理該生產(chǎn)請(qǐng)求。這樣，生產(chǎn)請(qǐng)求的創(chuàng)建快，并且將 存儲(chǔ)器消耗和對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問操作減小至最小。
[0022] 優(yōu)選地，產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則和生產(chǎn)請(qǐng)求為ISA-S95實(shí)體，從而使得能夠通過MES系統(tǒng)實(shí) 現(xiàn)PPR和生產(chǎn)請(qǐng)求兩者的完全控制和易理解性。
[0023] 在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，抽象資源表示諸如一組平行的生產(chǎn)線的若干 或一組資源的通用術(shù)語。因此，抽象資源表示如下生產(chǎn)步驟，根據(jù)