[發明專利]監控和量化自動化生產設備性能的系統和方法

無效

• 申請號: 200780052395.8
• 申請日: 2007-04-10
• 公開（公告）號: CN101939766A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 丹尼斯·P·科科
• 申請（專利權）人: 艾克蒂夫普朗特公司
• 主分類號: G07C3/00
• 分類號: G07C3/00;G05B19/4063;G05B19/418;G07C3/02;G07C3/14
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 陳源;張天舒

技術領域

本發明總的涉及監控生產設備性能的領域。具體來講，本發明涉及一種用于監控和管理自動化生產設備性能的系統和方法。

背景技術

在自動化生產設備中，設備的最優操作取決于以各自期望的生產速度對部件或工件進行處理的單個生產單元或位置(生產單元或工位)。不以期望的生產速度運轉的工位通常會約束產品流，并影響整個生產工藝的整體生產能力。通常認為設備的生產能力由它的約束，即，對設備的生產或工作流程產生相對最大擾亂的工位來限制。如果不能確定自動化生產設備中的約束，可能會制約做出連續改善的努力。

不過，確定約束的位置可不是一件容易的事情。在具有連續的生產線的設備中尤其如此。眾所周知，自動化生產設備通常由大量的順序生產線或處理線所組成。每個順序生產線由幾個以順序方式鏈接的自動化工位所組成。在生產線上，隨著工件順序地從一個工位移動到下一個工位，每個自動化工位以固定的速度對工件進行處理。在順序生產線上，任何一個工位上的減速通常會導致從源向上游和下游傳播的波紋效應。減速可能是由多種不同原因造成的。“慢周期”或由于工位以比期望的速度低的速度運行所導致的損耗可以是一種對生產線的減速起作用的因素。這還可以是質量缺陷，質量缺陷導致處理的工件被丟棄，從而在工作流程中產生間隙。當然，在每個工位總是會有停機損耗，這不但影響被討論的工位的性能，還在下游產生了空閑狀態以及在上游產生了堵塞狀態。因此，這些瓶頸和質量問題會波及到順序生產線，而且它們會掩蓋約束的源頭。例如，工位可以處于空閑狀態，好像導致了性能問題，但這只是因為由于上游或下游的問題而使它處于空閑或堵塞狀態。通常在工位或生產線之間提供了緩沖區，來使工作流程處于同一水平，以實現連續的處理或生產。緩沖可能進一步掩蓋了這些約束的真正源頭。

度量通常被用來測量生產設備的生產率以及測量對工位或生產環境進行改變的效率。解決生產環境中的性能或生產率改善問題的通常方法通常不采用確定約束的方法。相反，這些方法集中于采集不同的數據組合，例如機器故障、整體裝置效率(OEE)、空閑時間和廢品率。提供了工廠整體性能指標的這些度量通常不能針對問題源自何處提供令人滿意的指導，也無法提供對需要正確測量的特定工位進行定位的輔助管理。

為了調和這個難題，采集越來越多的數據，嘗試改善被選量度的預測能力。這種信息是從生產設備中的所有工位采集的。不幸的是，通常用戶需要解釋這數量不斷增大的數據，來嘗試確定哪里存在生產工藝中的約束。由于數據的復雜性和信息的并發性，這通常很困難。另外，還存在通常與采集和解釋大量數據相關的缺點，這在采集比必要數據更多的數據時才會惡化。實施需要大量數據的解決方案勢必很耗時而且很昂貴。所采用的任何解決方案還需要正確地反映所采集的數據的實質。這需要額外的時間和精力來理解所有的數據以及所采集的數據類型之間的相互關系，這是很重要的工作。從而，希望只采集最小量的必須數據，這些數據仍然可以正確地確定約束。

從而，需要一種用于采集最小量的數據(即，只有那些與正確地確定限制生產能力的約束相關的數據)和對采集的數據進行處理來確定這些約束，以及用于提供約束所在位置的簡明清楚視圖的系統和方法。本發明的目的是減輕或排除上述不利因素中的至少一個。

發明內容

本發明涉及一種用于確定和量化自動化生產或處理設備中的約束的系統和方法。該設備具有大量的自動化工位。數據處理系統連續地從該設備中的自動化裝置接收基本事件和狀態信號，并對這些信號進行評估和處理，來在這個過程中導出每個給定生產工位的生產能力測量(約束的測量)。通過人工輸入的與工位性能相關的信息，可以進一步地增強信號的自動化采集。生產能力測量被表示為理想周期時間與累加時間的比值，該累加時間包括工位上的任何延遲或過周期(overcycle)，但排除了工位上的任何加速。如果工位以比理想周期時間短的時間對工件進行處理，它經歷了加速。對所有工位的生產能力測量進行分析，來確定設備中的約束。

在一個實施例中，約束被確定為具有最低生產能力的工位。優選地，以圖形方式向用戶呈現所有工位的生產能力測量。這向用戶清楚地顯示了生產流程中的約束，表示了通過該設備的物流。可以提供其他的深入了解，以得到關于約束和產能損失的更詳細的信息，并且可以輸入關于約束的信息，例如，停機或減速。