[發明專利]用于調度制造過程的方法和系統

在審

• 申請號: 201410516265.7
• 申請日: 2010-02-24
• 公開（公告）號: CN104240041A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: P.方塔諾特
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 臧永杰;劉春元

本申請是申請日為2010年2月24日、申請號為201010126311.4、發明名稱為“用于調度制造過程的方法和系統”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及用于對由企業資源規劃（ERP）所規劃并由車間（shop?floor）的設備進行生產的制造過程進行調度的方法和系統，其中在制造執行系統（MES）中，提供生產調度器以調度所述制造過程的任務。

背景技術

如眾所周知的，用于對由企業資源規劃（ERP）所規劃并由車間進行生產的制造過程進行調度的方法提供制造執行系統（MES），以用于調度并實施所調度的制造過程并控制在工廠底層（plant?floor）進行的相應生產步驟。

特別地，企業資源規劃（ERP）是包括硬件裝置和相應的軟件應用的系統，以用于規劃企業的商業資源，企業的商業資源即物料供應、人力資源管理、采購、訂單、利潤、財務、庫存控制、客戶管理等等，而術語“車間”已被用于指示支持對在制造過程中所涉及的單個機器進行控制的系統，其中例如通過測量每個機器每小時所生產的部件的數量或者其運行參數、所生產的部件的質量等等來進行控制。

如在圖1中所示意性表示的那樣，MES是在ERP上層與車間下層之間提供計算機器和軟件工具1-n的中間層，所述軟件工具包括用于生產訂單管理的軟件工具1和用于生產建模的軟件工具2，該用于生產訂單管理的軟件工具1從ERP接收生產請求，該用于生產建模的軟件工具2支持選擇和管理在制造過程中要涉及的資源（即員工、機器和物料）的階段，以便在所要求的時間約束內實現所規劃的制造過程。

因此，制造執行系統需要對工廠設備進行建模以便調度活動和控制活動。盡管關注的是同一組機器，但調度活動具有不同的目標并且可能需要不同的模型方法。在這方面，詞匯“計劃”和“調度表”被作為同義詞使用，然而術語“規劃”還可以被意指為處理總體資源和宏觀任務的更高層面活動，而“調度”被意指為考慮到個體資源和詳細活動的某種“更詳細的規劃”。在任何情況下，規劃和調度二者都共享相同的甘特圖隱喻（metaphor）并且可以使用類似的交互式圖形工具。

到目前為止，術語“交互式調度”被用來描述借助某些幫助人類調度員構造可行并且可靠的生產計劃的交互式工具來為工廠、廠房或者生產場所構建生產調度表的過程。要調度的生產操作通過在已知的時間量內使工廠的一個或多個資源（例如機器、物料、員工）保持忙碌的任務來表示。

在生產調度的早期，使用大的白板。當前，使用基于交互式甘特圖的隱喻的基于計算機的圖形工具（對照圖2）。通常，這樣的工具賦予用戶借助指點裝置（鼠標、軌跡球或者觸摸屏）使表示任務的圖形對象在屏幕上移動的能力，其中這些任務是生產調度表的一部分。有可能使該生產調度表通過計算機算法被自動構建，但即使在這種情況下，人類調度員最終也想要如下能力：在甘特圖上以圖形形式顯示所得到的計劃并且交互式地執行對該計算機生成的調度表的某些改變。

對生產調度表進行人工干預是相當復雜的任務。即使可以用簡單動作（如指點、點擊和移動）來交互式執行的各個改變是明確的，這些改變對所得到的調度表的影響也可能是廣泛的并且難以概述。因而，由于如下幾個原因而可能難以獲得產生合理并可行的調度表這一目標：生產任務可能受到優先關系或者受到資源的有限可用性的約束。通常，只能在可用機器（或者更一般地，資源）的受限子集上調度每個任務。該子集可以針對每個不同的任務而改變：生產數據庫被用于為每個不同種類的生產操作并且為每個不同的產品存儲在每個單個任務中所涉及的資源（諸如物料、設備和人員）的詳細情況。在某些情況下，特別是在被包括在生產調度表中的任務的數量比較高時，這種復雜性可能令人困惑并且對于操作員來說難以管理。

另外，所有現有的基于甘特圖范例（paradigm）的圖形工具將其主要關注點放在所調度的實體上，所調度的實體是表示與生產訂單有關的活動的各個任務。這種方式不能很好地適應如下這些情況，在這些情況中用戶更關心設備工作負荷而不是生產訂單的狀態：用戶必須總是在甘特圖上移動各個任務，以便保證某個機器的負荷是適當的，但是由于將注意力從一個任務轉移到另一任務，可能喪失對設備效率的關注。

創建詳細的生產調度表的普通方法是使用“交互式機器甘特圖”：這是基于計算機的圖形用戶界面（圖2），其中甘特圖的每條線都表示特定設備的時間線，并且在這些線中的每條線上所顯示的圖形對象序列表示每個機器隨著時間的推移將要執行哪些任務。這些任務可以通過某種自動調度算法被指派給甘特圖上的機器，或者可以由用戶本身手動地每次設置一項任務。