提高制造执行系统和企业资源规划系统的工作性能的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种提高制造执行系统(MES)和企业资源规划系统(ERP)的工作性能的方法。
【背景技术】
[0002]众所周知的，用于由企业资源规划(ERP)规划并由车间生产的制造过程的方法提供制造执行系统(MES)，制造执行系统(MES)用于建模、规划、调度和执行制造过程并且在车间层面控制相应的生产步骤。
[0003]具体来说，企业资源规划系统(下文中简称ERP)是一种包括硬件设备和相应软件应用的系统，用于规划企业的商业资源，即材料供应、人力资源管理、采购、订单、利润、财务、库存控制、客户管理等等，而“车间”这个术语已被用于指示一种系统，该系统支持对执行生产操作的单个机器的控制，并且例如通过测量每个机器每小时生产的工件量或其运行参数、产生的工件的质量等来参与到制造过程中。
[0004]制造执行系统(以下称为MES)是在ERP上层与车间下层之间提供计算机和软件工具的中间层，其包括从ERP接收生产请求的用于生产指令管理的软件工具，以及用于生产建模的软件工具，该软件工具支持对要参与到制造过程中的资源即员工、机器和材料的选择和管理的阶段，以在要求的时间限制内实现所计划的制造过程。
[0005]因此，由ANSI/ISA/95标准规范的制造执行系统需要对工厂设备进行建模以用于调度活动和控制活动。因此，生产过程通常由生产请求组成，该生产请求定义对单个产品的生产的请求。预定义的产品由产生规则确定，每个生产规则被划分成许多个段要求，其表示由MES控制的简单生产动作。
[0006]因此，生产请求(可也称为操作请求或工作指令)包含至少一个段要求；即使它涵盖该产品的全部生产。段要求至少包含对所产生的产品的标识、量和测量单位的材料生产要求。通常，在MES中，用户由于诸如机器停机时间、材料短缺、缺少人员等各种原因想要修改要生产的产品的量。当然，希望的是MES系统包括能够通过重新调整所涉及的资源来修改所涉及资源的所有的量(例如，材料输入、人员、设备)的机制。在图1中图示地示出了该架构和逻辑设置。
[0007]例如，假设1000kg番茄酱的初始生产请求将需要1400kg西红柿，100kg罗勒和20kg盐和其它调料。用户计划这个生产请求，并且该生产过程开始执行后，出现了西红柿的短缺，例如，由于新的及时交付的失败，仅700kg西红柿可用。现在，用户不得不将初始生产请求从1000kg番茄酱更新至500kg番茄酱，这要求改变涉及的所有其它资源，如700kg西红柿，50kg罗勒和10kg盐及其它调味品。此外，例如由于烹饪台仅被使用30分钟而不是60分钟，也有一些设备可重新用于其它生产请求。有时，如在本例中给出简单的线性的重新调整并不反映所涉及资源的真实情况，并且需要执行更复杂的计算。
[0008]关于MES的另一个关键问题是要对ERP制定的操作计划立即做出反应。在此项活动中，根据操作计划创建工作指令是MES与ERP的互动中最具挑战性的任务之一，因此应该在可能的最佳性能的情况下被操作。通常地，工作指令在执行步骤、资源和参数方面是相当复杂的，它的从头创建是很耗时的并且通常不能与大多严格的制造计划相兼容。
【发明内容】
[0009]不幸的是，目前工作指令是从相应的操作定义开始被从头生成的，或者是通过收集来自ERP的所有数据(例如，处理作为操作请求的格式的B2MML的文件)而创建的。因此，工作指令的创建严重依赖于以下子实体的量，该子实体包括:流程段、资源需求(材料、人员、设备)、工艺参数、流程段间的依赖关系、设备等。有时，使用工作指令模板，但该模板通常不能满足高性能要求下ERP对操作计划的要求，这是因为，为了适应当前的ERP要求，该模板通常需要被巨大地调整。
[0010]另一种可能的方式是批量导入而不对数据进行任何检查:这是创建工作指令的最快方式，但这种方式也引入了关于数据一致性的其它问题。当然，不能被认为这些问题相对于性能而言是次要问题。
[0011]因此，本发明的一个目的是提供一种提高制造执行系统(MES)和企业资源规划系统(ERP)的工作性能的方法，其能够在ERP下载关于相应操作计划的工作指令时实现工作指令的有效创建。
[0012]根据本发明，该目的是通过一种提高制造执行系统(MES)和企业资源规划系统(ERP)的工作性能的方法实现的，所述方法包括以下步骤:
[0013]a)提供企业资源规划系统，该企业资源规划系统能够用于规划生产工厂的商业资源以及向制造执行系统发出生产指令；
[0014]b)提供制造执行系统，该制造执行系统能够根据生产指令控制并执行生产工厂中的生产过程；
[0015]c)由企业资源规划系统创建操作计划；所述操作计划表示生产过程的生产工作流程；
[0016]d)创建若干操作定义；每个操作定义包含预定义的各个工作指令的目录；
[0017]e)由企业资源规划系统下载操作计划，从而创建制造执行系统能够执行的相应工作指令的集合；所述创建是通过从目录中提取与操作计划有关的至少一个预定义的工作指令的来实现的；
[0018]f)由制造执行系统更新所提取的工作指令中的生产过程的量；
[0019]g)在制造执行系统的控制下执行更新的工作指令；
[0020]h)由制造执行系统准备关于所执行的工作指令的操作性能数据；以及
[0021]I)由企业资源规划系统(ERP)计算过程操作性能。
[0022]因此，本方法使得能够改进工作指令创建过程的效率和负荷降低，这是涉及MES和ERP的接口的关键活动。特别地，由于工作指令现在从操作定义实例化了，工作指令的目录使得能下载各个所涉及的工作指令，因为操作定义代表工程实体，其定义需要如何执行关于类别生产、维护、库存和质量的具体制造操作。
[0023]为了在下载操作计划的请求之后将目录的创建和工作指令的创建相分离，本发明可有利地提供通过在制造执行系统的工程层次上的异步作业来填充目录的步骤。异步意味着在这一点上定义目录中的工作指令的步骤和在下载操作计划的请求之后创建工作指令之间是彼此完全分离的过程。
【附图说明】
[0024]在下文中参照以下附图更详细地描述本发明的优选实施例，其中:
[0025]图1示出了响应于操作计划的工作流程的逻辑设置；
[0026]图2示出了对应于具体操作定义的工作指令的不同模式；以及
[0027]图3示出了处理ERP的请求以根据各个工作指令的提取下载操作计划的算法的工作流程。
【具体实施方式】
[0028]图1示出了响应于操作计划4的工作流程的逻辑设置2，操作计划4由若干操作请求6构成，操作请求6代表若干在运行时中的工作指令。操作请求6对应于操作定义8，操作定义8表示含有用于指示如何执行在运行时环境中所需的一组制造操作的所有信息的工程实体。操作定义8 (或者也被称为产品生产规则)在工程层次本身包括若干段，在运行时环境中，段要求10由这些段产生，段要求10具体定义工作指令(操作请求6)的各种制造操作(步骤)。因此，操作请求6由对应于流程段12的若干段要求10组成。每个段要求10现在可以包含若干关于执行期望的操作请求6的具体要求的具体信息，期望的操作请求6是根据在工程层次由各种操作定义8提供的信息而创建的。只例举几个，段要求10可以包括若干段参数14、人员要求16、设备要求18、