用于管理产品生产规则的产品分段的方法

专利名称：用于管理产品生产规则的产品分段的方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的用于管理产品生产规则的产品分段的方法。
背景技术：
在过程自动化和过程监视领域中，现有技术存在用于控制最大可能种类的机器和 车间的标准自动化系统。这样的技术尤其覆盖了西门子公司(Siemens Corp)在其制造执 行系统(MES)领域的SIMATIC 产品族下所提供的大范围产品。用于解决所讨论的诸 如计数、测量、定位、运动控制、闭环控制和凸轮控制之类的技术任务的广大的产品线提升 了适当过程控制器的运行性能。各种配置使得能够实现灵活的机器概念。在这种背景下，存在大范围的IT解决方案以将与技术和/或逻辑过程相接近的实 际硬件与驱动安装的客户端应用层相连接。因此已经研发了制造执行系统来满足面向服务 的体系(SOA)的所有需求以无缝集成到全集成自动化(TIA)之中。因此，能够在将单独的 功能轻松地彼此组合并配置的即插即用体系(plug & play)形成这种成功的基础，由此简 化了用于控制制造车间等的复杂结构。这些要求通常需要在主干(backbone)中存在相当复杂且高深的软件解决方案， 这些解决方案能够实现全集成自动化方法。考虑到这一点，软件工程师通常使用产品建模 工具(moduler)来定义车间模型及其标准操作过程，并且利用标识该软件内活动的工作流 的高级图形语言来创建各种新的软件。接着，这种高级图形语言的字串/项被翻译为能够 在机器语言级别上执行的基于客户端的软件语言。这种翻译要求巨大的编程工作并且需要 严格测试以检查所翻译的程序是否与该高级图形语言的原始字串/项相同动作。为了以技术方式对生产系统进行建模，需要将生产过程划分为许多步骤(此后称 作产品分段PS)，从而每个产品分段表示能够由MES系统所控制的简单动作或特征。这种细 分必须顾及存在于产品分段之间的所有依赖性以保证整个生产将以正确的方式来执行。在真实环境中，这些产品分段在熟知的(likesome)数据库中通过注册有一种类 型的产品分段的产品生产规则(PPR)而得到管理。根据该过程，管理该数据库的人员必须识别每种所涉及的产品分段并且选择适当 的产品生产规则以便输入/替代/删除该正确产品生产规则中的产品分段。由于大量产品 生产规则都与最终产品或该最终产品的一部分相关，因此通过对一个或多个产品分段的每 次修改来实现它们是非常复杂且耗时的。能够通过表示汽车制造的图1来方便地对一个示例进行图示，该示例在此简化为 仅具有四个产品生产规则PPRl、PPR2、PPR3、PPR4 (汽车自身、引擎、传动、车轮)。这些产品 生产规则中的每一种都包含以下产品分段-PPRl 汽车具有一个产品分段(汽车自身作为最终产品)；-PPR2 引擎具有不同电机功率“1600、1800、2000、2500”所给出的四个产品分段；-PPR3 传动具有不同系统“4档位、4档位自动、5档位、5档位自动”所给出的四个 产品分段；
-PPR4 车轮具有类型或尺寸“钢质车轮、轻质合金轮-标准、轻质合金轮_宽胎” 所给出的三个产品分段。对于该简单配置而言，已经定义了 48个PI3R版本(每个Pra与其它Pra的组合是 一种)。所以，显然即使是管理更多PI3R或PS的产品分段的领域的技术人员使用自动过滤器 来实现产品分段，这种动作的处理时间也会非常长，并且在最差的情况下，其将必须人工更 新数据库或者在数据库中定义新的结构变化以便将其尽可能保持简单和透明。此外，所要 实现的信息量会达到非常高的水平，原因在于基本PPR(汽车自身)的PI3R数量随着每个新 版本的产品分段而成比例增加。并不确切依赖于产品变量的特定部分的大量基本信息(在 修改产品分段方面)还可能导致引入复制的PPR，而这在进一步的制造执行系统中是绝对 无用的。因此不幸的是，会需要大量的数据库存储，这还可能使得进一步的制造过程更慢。 此外，如果无法预料的存储器分配失效，可能出现丢失局部实现的风险。并且如果需要通过 搜索可能的故障来校正错误数据，则这还意味着在这种不安全情形中的操作人员必须人工 检查数据的有效性。因此这是绝对不安全的，并且需要对数据库非常高的了解以及非常长 的时间，这在生产制造线中确实是非常不方便的。

发明内容
因此，本发明的一个目标是以通过对数据库中产品分段的任意类型的修改，尤其是通过对以上所提到的缺点的任意类型的修改而保持PPR的结构更为简单和安全的方式， 来提供一种用于管理制造执行系统(MES)内的产品生产规则的产品分段的方法。该方法还 能够提供数据库的自动更新，其中具有来自操作人员的最少量的输入信息或知识，所述操 作人员在所述数据库中使用用于添加、删除或替代产品分段的命令。根据本发明，通过一种用于根据以下步骤管理制造执行系统内的产品生产规则的 产品分段的方法来实现该目标，所述制造执行系统用于提供例如之前所要制造的汽车之类 的最终产品a)多个产品分段集合中的每一个与产品生产规则集合中的一个产品生产规则相 关联，所述产品生产规则在基准的标准产品生产规则(例如，简单的“汽车制造”)下存储在 数据库中；b)向数据库输入命令(例如，来自操作人员)以便执行以下可选择的操作之一i)添加新的产品分段；ii)移除一个之前的产品分段；iii)以新的产品分段替代之前的产品分段；c)将包括之前产品分段和(与所述可选择的操作相关并且在每个产品生产规则 中自动检测的)其它产品分段的另一个新的(可能是变量或临时的)产品生产规则集合引 入所述数据库；d)将与所选择操作(i、ii、iii)相关的指示符插入所述新的产品生产规则中；e)对所述基准的标准产品生产规则和所述新的产品生产规则的所有产品分段执 行代数运算(例如，执行所述产品分段的添加)，以使得所述代数运算传递由添加i)、移除 ii)、替代iii)中的一个所选择操作所产生的最终的标准产品生产规则。所产生的该最终的标准产品生产规则可替代数据库中的所述基准的标准产品生产规则，但是并不一直要求如此，尤其是出于扩展/完善数据库的目的而并不要求如此。换句话说并且由于所述代数运算，所涉及的产品生产规则的所有产品分段都将与 一些“变量”的新的产品生产规则的所有产品分段进行代数相加，例如，所述新的产品生产 规则利用所述指示符而包含所添加的、与用于删除或添加(也适用于替代)的动作相关的 依赖于符号的产品分段。因此，该方法完全与任何的局部人工干预无关。除了在必须要执行添加、删除或替代动作的(多个)位置处(这意味着必须要在 那里添加、删除或替代所述产品分段)，与所述基准的标准产品生产规则的结构相对应的产 品生产规则的临时分配允许创建该基准的标准产品生产规则的熟知的“变量”镜像。通过 这种方式，根据本发明的方法不会丢失数据库的任意实现，原因在于将对基准的标准产品 生产规则的整个结构进行处理。因此，也完全避免了丢失产品分段或复制肤浅的产品生产 规则或其产品分段的风险。还能够在处理结束时去除临时存储器空间中之前的所述临时分 配，从而不必在数据库中保留临时数据的未使用的存储器。还定义了用于实施该临时分配 所需的存储器级别(例如，在基准的标准产品生产规则下的数据库存储器的存储器数量， 其中最大具有用于所述指示符以及要在每个产品生产规则中添加、删除或替代的所述产品 分段的附加存储器空间)。
特别地，在用于添加或删除(i，ii)新的/之前的产品分段的地方，所述指示符包 括正或负的符号，所述符号被简单地分配给所要添加或删除的所述产品分段。这能够由操 作人员来进行，所述操作人员选择要通过添加或删除指定产品分段的命令来引导的动作并 且仅输入这些数据。对于利用新的产品分段替代(iii)之前的产品分段的动作而言，所述指示符理想 地包括有选择地添加到每个产品分段的优先级信息，并且所述优先级信息提供了在被分配 有优先级的产品分段的列表中的替代位置。这样的优先级信息可自动插入到所创建的包含 要被替代的产品分段种类的所有新的产品生产规则中。所述指示符还可能包括与产品分段种类(1600、1800、2000、2500)的至少一个类
型相关的信息从而能够更加有选择地执行添加、删除或替代动作，但是这种可选方式需要 (至少从一系列产品分段的所有类型，例如汽车的不同动力化版本)更好地了解数据库。出于简要的目的，所描述的方法仅提到了包含产品生产规则和产品分段的两个级 另IJ，但是所述基准的标准产品生产规则和所述新的变量产品生产规则包括分层连接的子 “产品生产规则”，其中包含被递归应用了根据本发明的所述管理的所述或其它产品分段。 这意味着所述方法可同样应用于基本的产品生产规则以及子“产品生产规则”，例如以树的 形式。本发明的其它优选实施例在其余从属权利要求中列出。


下面参考以上所提到的图1详细描述本发明的优选示例。缩写形式PS和Pra — 般可用于指代产品分段和产品生产规则。
具体实施例方式根据本发明的方法对PS的正确集合执行动态处理以便创建新的持久性PPR，其定义了如何制造特定的最终产品。所述新的Pra可根据用户选择而被保留或移除。为了实现这一结果，必须要引入新型的PPR(也称作“变量”PI3R =新PPR)和新型 的PS (也被称作“否定PS”)。否定PS仅可属于变量PPR。否定PS涉及之前所定义的指示 符(或其内容)。考虑图 中所示的变量，三个变量PI3R是必要的一个用于引擎，一个用于传动，一 个用于车轮。所有这些变量PI3R被称作利用基本分类(例如，引擎1600，传动4档位，钢质 车轮)来定义汽车的基准的标准PPR。(以可选方式)每个变量Pra包含与PS的变量数目一样多的标准PS(除了已经包 括在标准PPR中的基本部分之外)和一否定PS。所述否定PS被称作标准PPR中的一个对 Sps。例如，用于引擎的变量PPR具有与引擎1600(基本)相关的否定PS，以及可选的用 于1800、2000和2500的三个标准PS。如前所述，根据附图的本发明给出了一种用于根据以下步骤管理制造执行系统 (MES)内的产品生产规则“引擎、传动、车轮” (PPR1,PPR2,PPR3)的产品分段(PSl = 1600， 1800,2000,2500 ；PS2 = 4档位，4档位自动，5档位，5档位自动；PS3 =；等)的方法，所述 制造执行系统适于提供最终产品(例如汽车)a)多个产品分段集合中的每一个与产品生产规则集合中的一个产品生产规则相 关联，所述产品生产规则在基准的标准产品生产规则(PPR，例如，见以下进一步描述中的这 种称作“MyCar vl. 0”的PI5R的版本)下存储在数据库(DB)中；b)向数据库输入命令以便执行以下可选择的操作之一i)添加新的产品分段；ii)移除一个之前的产品分段；iii)以新的产品分段替代之前的产品分段；c)将包括之前产品分段和其它产品分段(NegPS)的另一个新的产品生产规则 (VarPPR)集合引入所述数据库；d)将与所选择操作(i、ii、iii)相关的指示符插入所述新的产品生成规则 (VarPPR)中；e)对所述基准的标准产品生产规则(PPR)和所述临时产品生产规则(VarPPR)的 所有产品分段执行代数运算，以使得所述代数运算传递由添加i)、移除ii)、替代iii)中的 一个所选择操作所产生的最终的标准产品生产规则(pre’)。一般处理认为标准PI3R和变量PPR的列表的组合提供了该临时PPR。这种关联提供了具有所有可能产品配置的矩阵，其中包括标准Pra和变量PPR的 列表，它们必须组合以获得给定产品(例如，具有引擎2000、钢质车轮和5档位传动的汽 车)。根据本发明的处理能够依据以下步骤进行阐述1.检查全部涉及PPR的命令输入并且形成相应的变量PPR ；2.将命令输入所提供的所有PI3R的产品分段组合在代数表达式中；3.通过根据PS对Pra及其类型或项的依赖性将PS代数关联来估算所述表达式的结果； 4.返回所述估算所产生的新的标准PPR。根据所述表达式能够执行以下运算产品分段的插入、替代、删除。所产生的PPR的组成以上所提到的过程所产生的Pra由输入pra的代数组合所产生的所有产品分段组 成。该所产生的PPR的基本配置要素如相关车间、最终产品、生命周期等与输入中所 提供的标准PPR的相同。其余产品分段之间的所有依赖性都被复制在新的PPR中。PPR兼容性如果所述过程不知道何时对其PS完全不兼容的代数表达式进行估算，则可能在 开始创建变量PI3R的过程之前考虑应当被有效管理的各个PI3R之间的这种兼容性。缺省地，可认为PI3R兼容与所有的第一标准pra相兼容。为了使得PI3R不与其它 PPR相兼容，指示符例如可包含每对PI3R之间的明确的不兼容或兼容关系。代数表达式规则在对代数表达式进行估算时，所要考虑的重点可如下给出 表达式PS项的顺序；·项可能包含在该表达式中的项为·产品分段·否定产品分段根据对所述方法的输入中所提供的归类列表对该表达式中的项进行归类·第一项为标准PPR。该PI3R用于得到所产生的PPR的基本配置。 其它项为按照对所述方法的输入中所给出的归类列表进行排序的变量PPR。为了进行以下描述，假设以下符号 所应用的规则如下.在表达式中出现多于一次的PS项被其最后出现的情况所替代。见“具有替代示例的pra”；
·否定PS项移除标准PPR的相关PS项。如果该相关PS X没有出现在该表达式 中，则不进行任何操作。见“具有否定示例的PPR” ；·没有指定(例如，通过指示符)特定PI3R名称和版本的否定PS项移除出现的所 有具有相同名称的PS项。见“具有PS省略示例的PPR” ；·该表达式中不具有相应的相似PS或否定PS的PS被复制/保持原样；·没有指定Pra版本的否定PS项移除所有之前PI3R版本的所出现的所有PS项。替代PS的基本PI3R和变量PPR
假设制造具有根据图1的一些变量的汽车。可以考虑以下基本Pra来产生具有其 制造阶段(产品分段) 的被称
的版本。上面划线的特征(这里为“引擎子组装”)意味着根据命令及其指示符使用将对代 数表达式有用处的所谓的“否定” PS。对于之前用于引擎的变量PI3R中最后一组可选产品分段1800、2000、2500而言，对 一些PS定义并分配优先级作为之前所提到的包括正整数0、1、2等的指示符的一部分，所述 指示符提供了两种可能的信息其标识该组内的可选PS (其也可包括η个实体(η >= 1)， 例如优先级0也可以分配给两种(η = 2)类型/实体“子引擎” 2000和2200)，并且其提供 了良好的适应方式以用于选择一个PS (0为最高，而该级别随着数字增加而降低)。在该示 例中，这里的代数估算仅考虑所要被替代的产品分段的最高优先级，因为我们希望获得以引擎2000替代1600引擎(之前优先级被设置为0)的新版本的“MyCar vl. 0”。利用“MyCar vl. 0”和“Engines vl. 0”的所有PS，以这种方式来执行代数估算 的版本“MyCar vl. 0”。在删除属于子PPR“质量测试阶段”的称作“传感器测试”的PS的情况下，还将代数 地创建这样的“否定”变量PS "NoQuality Test vl. 0”并且接着与基本PPR "MyCar vl. 0”组合。在将PPR "MyCar vl. 0”和“NoQualityTest vl. 0”组合之后，以这种方式执行代数估算
焊接PS +喷漆PS +组装PS +引擎子组装PS +档位子组装PS +传 并且所产生的称作“MyCar v2. 0”的新PI3R为 通过这种运算，变量PPR中的所选择PS已被分配了负符号以便代数删除基本PPR 中的相应“正” PS。除了将向所要添加的所选择PS分配正符号之外，根据本发明的PS添加原则与删 除相同。这样的添加/删除命令所使用的指示符包括用于在变量PPR中分配正或负符号的 方式。在下文中，还给出了与如何可能在具有数据库的服务器上实施算法以便应用根据 本发明的方法的示例-具有替代示例的PPR以下初始配置包括·具有名为PSl的PS的名为PPRl的标准PPR·具有名为PSl和PS2的两个PS的名为VarPPRl的变量PPR·具有名为PS2的名为VarPPR2的变量PPR对以下各项执行代数估算PSppki, 10 (PS1)，PSv邏ia.0(PS2)，PSVarppE1,L0(PSl),PSVarPPE2,L0(PS2)所产生的Pra将具有以下产品分段的副本PSVarPPE1,L0(PSl),PSVarPPE2,L0(PS2)PSl和PS2已经被PSl和PS2的最后出现形式所替代。-具有否定示例的PPR以下初始配置包括(否定PS的名称在该示例中无关)·具有名为PSl的PS的名为PPRl的标准PPR
·名为VarPPRl的变量PPR，其具有名为PS2的PS以及如下配置的否定PS 名称NPSl链接PPR:PPR1链接PI3R 版本1.0链接PS:PS1 名为VarPPR2的变量PPR，其具有名为PS3的PS以及如下配置的名为NPSl的否定PS 名称NPSl链接PI3R :VarPPRl链接PI3R 版本1.0链接PS:PS2对以下各项执行代数估算PSppe1jlo(PSI),PSVarPPE1,L0(PS2),PS ^piJJilJ) (PPH-LOPSl),PSVarppE2,L0(PS3),丨:|H_||_|所产生的pra将具有以下项的副本PSVarPPE2,L0(PS3)尽管PS3从VarPPR2复制而来，但由于包括否定PS，其它PS没有被复制。-具有PS省略示例的PPR(在PPR中添加所省略的PS)以下初始配置包括(否定PS的名称在该示例中无关)·具有名为PSl的PS的名为PPRl的标准PPR·名为VarPPRl的变量PPR，其具有名为PS2的PS以及如下配置的否定PS 名称NPSl链接PPR:(未指定)链接PI3R版本(未指定)链接PS:PS1·具有名为PSl的PS的名为VarPPR2的变量PPR对以下各项执行代数估算PSppki, L q (PS1)，PSv邏ia.0(PS2)，PSVarPPE2,L0(PSl)
_2]^vwmm(Yl-PSI),所产生的Pra将具有以下项PSVarPPE1,L0(PS2)PS2从VarPPRl复制而来并且已经从所产生的PPR中排除了所有名为PSl的PS。
因此，新版本的VarPPRl包含PS2而不包含PSl
权利要求
一种用于根据以下步骤管理制造执行系统(MES)内的产品生产规则(PPR1，PPR2，...)的产品分段(PS1，PS2，...)的方法，所述制造执行系统适于提供最终产品a)多个产品分段集合中的每一个与产品生产规则集合中的一个产品生产规则相关联，所述产品生产规则在基准的标准产品生产规则(PPR)下存储在数据库中；b)向数据库输入命令以便执行以下可选择的操作之一i)添加新的产品分段；ii)移除一个之前的产品分段；iii)以新的产品分段替代之前的产品分段；c)将包括之前产品分段和其它产品分段(NegPS)的另一个新的产品生产规则(VarPPR)集合引入所述数据库；d)将与所选择操作(i，ii，iii)相关的指示符插入所述新的产品生成规则(VarPPR)中；e)对所述基准的标准产品生产规则(PPR)和所述新的产品生产规则(VarPPR)的所有产品分段执行代数运算，以使得所述代数运算传递由添加i)、移除ii)、替代iii)中的一个所选择操作所产生的最终的标准产品生产规则(PPR’)。
2.如权利要求1所述的方法，其中通过添加或删除(i，ii)新的/之前的产品分段，所述指示符包括分配给所要添加 或删除的所述产品分段的正或负的符号。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中通过以新的产品分段替代(iii)之前的产品分段，所述指示符包括有选择地添加 到每个产品分段(1800，2000，2500)的优先级信息(0，1，2，...)，并且所述优先级信息提供 了在被分配有优先级的产品分段(2000-0，1800-1，2500-2)的列表中的替代位置(0)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述指示符包括每种类型的产品分段种类(1600，1800，2000，2500)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述基准的标准产品生产规则(PPR)和所述新的产品生产规则(VarPPR)包括 分级连接的子产品生产规则，该子产品生产规则包含被递归应用了所述管理的其它产品分 段。
全文摘要
本发明的主要目标在于提供一种用于管理制造执行系统内的产品生产规则的产品分段的有效方法，制造执行系统适于提供最终产品，包括步骤多个产品分段集合中的每一个与产品生产规则集合中的一个产品生产规则相关联，产品生产规则在基准的标准产品生产规则下存储在数据库中；向数据库输入命令以便执行添加、移除、替代中的可选择操作之一；将包括之前产品分段和其它产品分段的另一个新的产品生产规则集合引入数据库；将与所选择操作相关的指示符插入所述新的产品生成规则中；对基准的标准产品生产规则和新的产品生产规则的所有产品分段执行代数运算，以使得所述代数运算传递由添加、移除、替代中的一个所选择操作所产生的最终的标准产品生产规则。
文档编号G06Q10/00GK101866449SQ20101016611
公开日2010年10月20日 申请日期2010年4月19日 优先权日2009年4月20日
发明者A·拉维奥拉, E·雷焦 申请人:西门子公司