一种数字化工厂标准作业管理方法及系统与流程

1.本发明涉及工业数字化技术领域，尤其是涉及一种数字化工厂标准作业管理方法及系统。


背景技术：

2.做为全球制造业输出大国，中国具有世界上规模最大、门类最全、配套最完备的制造业体系，完整产业链的优势无可替代，但生产模式的粗放化、工艺标准的碎片化，导致企业的生产质量、稳定性、工艺先进性都无法保证，这些长期以来都制约着中国制造业高端化转型之路，亟待破局。
3.现有技术中，企业的作业标准长期以来是以碎片化，纸质化、局部化的方式进行管理，并且对于不同行业不同流程的变化，常常难以快速应对，管理的效率较为低下。


技术实现要素：

4.本发明旨在提供一种数字化工厂标准作业管理方法及系统，以解决上述技术问题，从而能够有效提高标准作业管理的效率。
5.为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种数字化工厂标准作业管理方法，包括：获取现场作业基础数据；根据所述现场作业基础数据的行业属性从预设的行业模板库中匹配出对应行业的行业对标数据；将所述现场作业基础数据与所述行业对标数据进行对标，从所述现场作业基础数据中筛选并剔除出不符合预设标准条件的样本数据；结合所述样本数据以及预先获取的业务基础数据和现场布局数据进行标准化运算，获取得到标准作业关键要素；根据所述标准作业关键要素生成标准作业文件通过标准文件管理器进行输出。
6.进一步地，所述获取现场作业基础数据，具体包括：获取现场写实视频，并根据用户的标记指令对所述现场写实视频进行分段得到基础动作片段；按照预设的提取规则对所述基础动作片段进行基础数据提取，生成所述现场作业基础数据。
7.进一步地，所述结合所述样本数据以及预先获取的业务基础数据和现场布局数据进行标准化运算，获取得到标准作业关键要素，具体包括：基于所述样本数据和所述行业对标数据，按预设的算法进行组合测算生成若干个标准作业待测方案；结合所述业务基础数据和所述现场布局数据，对每一所述标准作业待测方案进行产能校核和布局测算；
若所述标准作业待测方案通过所述产能校核和布局测算，则根据该标准作业待测方案获取得到所述标准作业关键要素。
8.进一步地，所述根据所述标准作业关键要素生成标准作业文件通过标准文件管理器进行输出，具体包括：将所述标准作业关键要素输入至预设的布局绘图引擎以生成得到动态图形化布局文件；将所述动态图形化布局文件输入至预设的模板引擎以生成得到所述标准作业文件并通过标准文件管理器进行输出。
9.进一步地，所述标准文件管理器还用于对所述标准作业文件进行存档管理、版本管理、审核管理及权限管理。
10.进一步地，所述标准作业关键要素包括设备最优布局方式、人员走动最优路线方式、物料最优摆放方式和工艺最优顺序。
11.为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种数字化工厂标准作业管理系统，包括：基础数据获取模块，用于获取现场作业基础数据；标准数据匹配模块，用于根据所述现场作业基础数据的行业属性从预设的行业模板库中匹配出对应行业的行业对标数据；样本数据筛选模块，用于将所述现场作业基础数据与所述行业对标数据进行对标，从所述现场作业基础数据中筛选并剔除出不符合预设标准条件的样本数据；关键要素获取模块，用于结合所述样本数据以及预先获取的业务基础数据和现场布局数据进行标准化运算，获取得到标准作业关键要素；标准文件生成模块，用于根据所述标准作业关键要素生成标准作业文件通过标准文件管理器进行输出。
12.进一步地，所述基础数据获取模块包括：视频数据获取单元，用于获取现场写实视频，并根据用户的标记指令对所述现场写实视频进行分段得到基础动作片段；基础数据提取单元，用于按照预设的提取规则对所述基础动作片段进行基础数据提取，生成所述现场作业基础数据。
13.进一步地，所述关键要素获取模块包括：待测方案生成单元，用于基于所述样本数据和所述行业对标数据，按预设的算法进行组合测算生成若干个标准作业待测方案；方案校核测算单元，用于结合所述业务基础数据和所述现场布局数据，对每一所述标准作业待测方案进行产能校核和布局测算；关键要素获取单元，用于若所述标准作业待测方案通过所述产能校核和布局测算，则根据该标准作业待测方案获取得到所述标准作业关键要素。
14.进一步地，所述标准文件生成模块包括：布局文件生成单元，用于将所述标准作业关键要素输入至预设的布局绘图引擎以生成得到动态图形化布局文件；标准文件生成单元，用于将所述动态图形化布局文件输入至预设的模板引擎以生
成得到所述标准作业文件并通过标准文件管理器进行输出。
15.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提供了一种数字化工厂标准作业管理方法及系统，所述方法包括：获取现场作业基础数据；根据所述现场作业基础数据的行业属性从预设的行业模板库中匹配出对应行业的行业对标数据；将所述现场作业基础数据与所述行业对标数据进行对标，从所述现场作业基础数据中筛选并剔除出不符合预设标准条件的样本数据；结合所述样本数据以及预先获取的业务基础数据和现场布局数据进行标准化运算，获取得到标准作业关键要素；根据所述标准作业关键要素生成标准作业文件通过标准文件管理器进行输出。本发明通过预置的行业经验数据对现场获取的作业基础数据进行对标，并通过智能化模板系统快速制作形成标准作业文件，并以电子化形式进行存储管理和呈现，从而有效提高了标准作业管理的效率。
附图说明
16.图1是本发明一实施例提供的数字化工厂标准作业管理方法的流程示意图；图2是本发明一实施例提供的数字化工厂标准作业管理系统的技术原理示意图；图3是本发明一实施例提供的数字化工厂标准作业管理系统的结构示意图。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.请参见图1
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2，本发明实施例提供了一种数字化工厂标准作业管理方法，包括步骤：s1、获取现场作业基础数据。
19.进一步地，步骤s1具体包括：获取现场写实视频，并根据用户的标记指令对所述现场写实视频进行分段得到基础动作片段；按照预设的提取规则对所述基础动作片段进行基础数据提取，生成所述现场作业基础数据。
20.在本发明实施例中，系统支持两种方式采集现场数据，一是通过手动方式录入生产过程的设备、工艺、材料等基础数据；二是通过现场视频录制并做视频剪辑分析的方式进行基础数据的输入，支持通过手机或平板等移动终端进行视频拍摄、录制，将写实基础数据采集到系统流媒体存储服务器。
21.具体地，借助系统的流媒体存储服务器集群对视频进行帧级的拆分，首先在前端支持用户进行打点，截取，分解出基础动作，如流延机电机安装作业中的前段电机安装、流延机吊装、流延机后段电机安装等；通过打点，截取的方式对视频中的帧进行分解，在前端通过特定的ui交互支持用户在视频中自行标记某个关键作业动作的起始位置，并对这段视频进行作业属性的补充、描述、及自动工时测定，最后由系统根据用户的标记和作业属性信
息进行片段的截取及合成，同时绑定基础数据。在对基础动作进行视频分段后，进行预处理对标系统的基础数据库，根据行业特征，工件特征，材料特征等，判断基础动作的工时数据、节拍时间数据、循环时间数据等是否在合理范围，根据判断结果进行后台标记，同时生成包括但不限于如下作业基础数据：作业动作、作业用时、作业者、作业属性、作业改善定义等。
22.s2、根据所述现场作业基础数据的行业属性，从预设的行业模板库中匹配出对应行业的行业对标数据。
23.需要说明的是，不同的行业具有不同的工艺参数典型范围，例如，对于热处理工艺用在模具加工和汽车制造中，其强度，硬度，淬火温度，有效面积（加工时间、制品数量等）等是有相应的标准的，例如淬火温度用在模具加工行业中通常设定820~840，硬度通常为：197~299；例如在模具加工行业，冲压工序加工时间为30
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60秒。在本发明实施例中，首先确定现场作业基础数据相对应的行业属性，例如属于汽车制造行业，则从预设的行业模板库中匹配出汽车制造行业的工艺标准数据，用于后续的对标操作。
24.在本发明实施例中，将作业基础数据做为平台的基础数据，输入到database，此时，作为伺服服务的二维仿真算法引擎将启动，自动将数据进行cube（由维度构建出来的多维空间，包含了所有要分析的基础数据，所有的聚合数据操作都在立方体上进行）建模，同时对数据展开oltp(联机事务处理on line transaction processing，oltp)，做后续过程的分析。
25.s3、将所述现场作业基础数据与所述行业对标数据进行对标，从所述现场作业基础数据中筛选并剔除出不符合预设标准条件的样本数据。
26.步骤s3为根据系统预置的基础经验数据对现场作业基础数据进行对标，如区分行业的工艺、产品标准、设计标准、加工标准等基础数据进行多场景多维度的深度匹配和对标，在具体实施例中，可以包括以下方面：匹配行业，根据业务场景的行业属性进行判断；匹配产品，做什么样的产品怎么做，根据行业经验数据进行参考对标；匹配工艺，产品的工艺应该是什么样的流程，根据业界先进的做法进行对标；匹配设备，匹配出不同的设备加工不同的工件的正确参数。
27.作为举例，系统运算逻辑如下：如热处理工艺中的淬火正常时间为4
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6小时，在标准作业数据行业对标时，系统会首先匹配当前作业的行业，再通过行业去匹配具体的生产业务，如模具加工行业中的淬火时间，得到最佳的加工建议值，再通过建议值去对标现有标准作业数据得出结论。
28.在本发明实施例中，若与所述行业对标数据进行对标后落在标准建议值之内（符合预设的标准条件），则不用调整，若匹配到不符合预设标准条件的则筛选出来作为样本数据，以进行下一步的标准化运输。
29.s4、结合所述样本数据以及预先获取的业务基础数据和现场布局数据进行标准化运算，获取得到标准作业关键要素。进一步地，所述标准作业关键要素包括设备最优布局方式、人员走动最优路线方式、物料最优摆放方式和工艺最优顺序。
30.进一步地，步骤s4具体包括：基于所述样本数据和所述行业对标数据，按预设的算法进行组合测算生成若干个标准作业待测方案；结合所述业务基础数据和所述现场布局数据，对每一所述标准作业待测方案进行
产能校核和布局测算；若所述标准作业待测方案通过所述产能校核和布局测算，则根据该标准作业待测方案获取得到所述标准作业关键要素。
31.步骤s4为利用大数据计算，图形建模等手段，对现场的人、机、物料、作业规范等作业要素进行组合、排列，并根据最佳实践经验算法库做仿真测算，得出最优的作业方案。在具体实施例中，可以包括以下方面：1、识别设备、场地、物流等现场条件，进行u形设备布局，满足操作面朝内，最短走动路线，最优ct等30余种生产准则；2、按地图比例，模拟实际作业距离及行走路线，并排除不合理的行走动作；3、将客户所需要的交付时间，所需要的制造节拍等因素与实际作业产能进行综合测算；包括校核产能，优化产能，同时做产能预警；4、对现场安全、品质、标准手持等做仿真运算。
32.s5、根据所述标准作业关键要素生成标准作业文件通过标准文件管理器进行输出。
33.进一步地，步骤s5具体包括：将所述标准作业关键要素输入至预设的布局绘图引擎以生成得到动态图形化布局文件；将所述动态图形化布局文件输入至预设的模板引擎以生成得到所述标准作业文件并通过标准文件管理器进行输出。
34.在本发明实施例中，通过二维仿真算法引擎进行二次运算后，将运算后的元数据同时传入布局绘图引擎和模板引擎，由布局绘图引擎的基于canvas和svg技术进行动态图形化布局生成，并由模板引擎通过静态化技术进行输出，输出内容包括：模拟实际工作比例的图形化可调整的工厂设计文件；多媒体、多格式（excel/pdf、二维码)作业过程要领指导数据（作业要领书）；工厂作业能力评估信息表（工程别能力表）。
35.在本发明实施例中，进一步地，所述标准文件管理器还用于对所述标准作业文件进行存档管理、版本管理、审核管理及权限管理。最后通过多种前端组件对标准文件管理器进行文件的调取，例如通过thymeleaf进行静态化及呈现。
36.需要说明的是，作为制造企业的运作核心，企业的作业标准长期以来是以碎片化，纸质化、局部化的方式在进行管理，业界并未出现一款面向制造行业的作业标准管理、制作、分析、追踪的数字化系统，本发明方案的出现将能够改变这一现状。
37.现有工业数字化系统多数将现场流程通过信息化方式刻画实现，在面对不同流程，不同基础，不同行业的变化时，常常难以快速应对，而本发明方案将提供一个基于20年精益生产管理实际案例，数千个不同行业不同规模的经验模板库，不同行业不同场景的用户均可以在平台上找到所需要的标准作业文件及经验参考，而无需重复造轮子，也能够根据现状智能化生成及制作。
38.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1、提升生产现状把控有效性；现有生产现状的把握多为手绘或者顾问粗略估算，本发明方案提供了时间观测、现场观测、设备布局等多种智能信息化工具帮助企业进行现状把握，减少人为误差，更智能
准确反馈现状。
39.2、优化的生产设计算法，助力企业经营改善，提升效率；一改传统口口相传的工厂设计及改善方式，系统根据写实的现状及工艺基础数据，基于海量专家经验算法库及行业经验算法库进行智能化分析生成优化的设计方案及标准，帮助企业快速制订改善方案。
40.3、生产作业准确性、效率提高，降低了无效或错误作业带来的成本损失；1)标准化作业文件同时可作为训练新手的文档，使操作人员经过短期培训，快速学到较为先进合理的操作技术，掌握工作流程。
41.2)降低操作员工之间的可变因素，减小产品质量的波动与偏差，维持产品质量的稳定性，另一方面，操作者对照这个标准，可以很方便地看到问题所在，追查到不良品产生的原因，继而采取对策消除废品和返工。
42.3)由于标准化作业规定了每项作业的时间，以及在一个循环时间内生产一个单位产品需要几名作业人员，这样必须使用最小限度的作业人员，从而降低了生产成本。
43.4)标准化作业规定了作业人员进行一系列作业的最优顺序，保证了生产质量合格的产品。
44.4、标准规范化、版本化、可追溯、同时可多前端扫码调阅；1)明确了以低成本生产优良品质产品的高效率的方法；2)将员工通过长时间学习与实践获得的经验电子化，记录在标准文件中，以帮助企业积累技术经验，避免因人员的流动而使经验、技术流失；3)电子化的标准作业指导书，支持随时随地调阅、审批及版本管理；5、智能化模板系统，快速对标、学习行业先进标准及解决方案，无需重复造轮子；智能标准化生成制作引擎，助力企业快速制作形成标准作业，持久化作业标准；1)平台化的智能工具，排除行业、时间、空间的壁垒，企业可以在平台上获得行业中最有具经验性的作业标准文件，可进行对标，调整；2)智能化的制作引擎，快速推荐合理方案；3)标准文件可统一管理、版本化、持久化，永不丢失。
45.作为举例，下面以实施某五金文具工厂的数字化转型升级项目为例进行说明：企业的痛点是：管理不规范，较为粗放；工人素质参差不齐，且招工、培训困难；产品不良率长期居高不下；产品交期不可控，客户满意低。
46.为了解决以上问题，通过采用本发明实施例的信息化的方式做如下举措：导入数字化工厂标准作业管理系统，其功能包括：1)对现场进行视频观测及写实，生成现场的布局图和作业逻辑图；2)获取现场作业基础数据以定义现场现状、测算加工能力，同时与客户需求对标；3)结合现场现状及加工能力，借助标准作业工具的大数据智能算法引擎，进行作业的分析及标准作业方式的推荐，生成最佳实践标准；4)对于自动生成的标准作业的结果，用户可以手动对其细节进行微调及补充；5)对生成得到的标准作业结果进行转化形成多媒体作业要领书，生成二维码，并粘贴到工位或设备上。
47.6)现场大屏播放视频作业要领书，进行作业标准引导，手机扫码查看作业要领书，
随时随地搜索知识库；7)对生产的标准文件进行版本化、持久化管理、形成不断改善，不断积累，不断标准的良性循环；3.通过引入本发明方案的数字化工厂标准作业管理系统，达到了如下效果：1)信息化后，形成了持久有效，可检索，可维护标准sop库，有助于推广经验、快速培训，企业的人才育成及工艺可持续得到很好的保证；2)通过标准的载体和格式（信息化，多前端），明确以低成本生产优良品质产品的高效率的方法；3)不断改进的工艺及生产标准，统一可参照的作业要领书，在生产的过程中起到了标准的指导作业，员工所有的作业都有规范约束，进而保证了产品质量，质量提升在10
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50%；4)精益标准作业信息化工作的使用，使企业的改善得到持续的助推，真正有据可依，有法可查；5)精益标准作业信息化工作的使用，使现场问题及标准可视化，图形化，管理者对生产管理的把握力度大大提升；6)以上的效果的提升，保证了生产的质量、标准、交期、工艺的先进稳定性等，大大提升了企业在行业内的竞争力。
48.需要说明的是，对于以上方法或流程实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
49.请参见图3，为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种数字化工厂标准作业管理系统，包括：基础数据获取模块1，用于获取现场作业基础数据；标准数据匹配模块2，用于根据所述现场作业基础数据的行业属性从预设的行业模板库中匹配出对应行业的行业对标数据；样本数据筛选模块3，用于将所述现场作业基础数据与所述行业对标数据进行对标，从所述现场作业基础数据中筛选并剔除出不符合预设标准条件的样本数据；关键要素获取模块4，用于结合所述样本数据以及预先获取的业务基础数据和现场布局数据进行标准化运算，获取得到标准作业关键要素；标准文件生成模块5，用于根据所述标准作业关键要素生成标准作业文件通过标准文件管理器进行输出。
50.进一步地，所述基础数据获取模块1包括：视频数据获取单元，用于获取现场写实视频，并根据用户的标记指令对所述现场写实视频进行分段得到基础动作片段；基础数据提取单元，用于按照预设的提取规则对所述基础动作片段进行基础数据提取，生成所述现场作业基础数据。
51.进一步地，所述关键要素获取模块4包括：
待测方案生成单元，用于基于所述样本数据和所述行业对标数据，按预设的算法进行组合测算生成若干个标准作业待测方案；方案校核测算单元，用于结合所述业务基础数据和所述现场布局数据，对每一所述标准作业待测方案进行产能校核和布局测算；关键要素获取单元，用于若所述标准作业待测方案通过所述产能校核和布局测算，则根据该标准作业待测方案获取得到所述标准作业关键要素。
52.进一步地，所述标准文件生成模块5包括：布局文件生成单元，用于将所述标准作业关键要素输入至预设的布局绘图引擎以生成得到动态图形化布局文件；标准文件生成单元，用于将所述动态图形化布局文件输入至预设的模板引擎以生成得到所述标准作业文件并通过标准文件管理器进行输出。
53.可以理解的是上述系统项实施例，是与本发明方法项实施例相对应的，本发明实施例提供的一种数字化工厂标准作业管理系统，可以实现本发明任意一项方法项实施例提供的数字化工厂标准作业管理方法。
54.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。