用制造执行系统控制制造工厂的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明设及分别根据权利要求1和8的前序的用于用MES系统控制制造工厂的方 法和系统。
【背景技术】
[0002] 在现今的工业自动化领域中，为了提高竞争力，制造公司需要同时减少投放市场 的时间、增加过程可视性和生产灵活性、优化预报和调度、W及减少废料、库存水平和停工 时间；所有该些都是在跨所有全球设施保证最优的质量和生产效率的同时进行的。
[0003] 因此，为了满足该些高要求的目标，制造公司需要集成的IT基础设施，该集成的 IT基础设施帮助它们在全球范围内并且如果必要的话实时地协调生产。制造执行系统 (ME巧通常被称为IT层，该IT层集成商业系统（例如ER巧和生产控制系统。
[0004] 在西口子公司的SIMATIC?产品族下，西口子公司提供范围广泛的MES产品。
[0005] 如制造企业方案协会（MESA国际组织）定义的，MES系统是通过管理"从订单发放 到制造的点至产品交货到成品的点的生产操作及通过"经由双向通信跨组织和供应链 地向其它系统提供关于生产活动的任务关键信息"，来"驱动制造操作的有效执行的动态信 息系统"。用于开发MES系统的国际标准通常被称为ISA-95或S95。
[0006]MES系统通常包含的功能为资源分配和状态、派送生产订单、数据收集/获取、质 量管理、维修管理、性能分析、操作/细节调度、文档控制、劳动力管理、过程管理和产品跟 踪。
[0007] 因此，由软件供应商开发的MES系统的目标是向制造公司（客户）提供用于测量 和控制生产活动的工具，其目的在于为制造工厂提升盈利能力、增加生产率、提高质量和过 程性能。
[0008] 如本文中所使用的，软件应用是由软件开发者开发的一组软件组件，W进行MES 系统内的一些有用动作，例如监视来自工厂过程的值或控制工厂设备。
[0009] 通常，在维修或配置时间，系统工程师或系统集成方根据特定制造工厂要求来灵 活地定制MES应用。
[0010] 反而，在运行时，MES应用由可W是工厂操作者或生产线负责人员的终端用户使 用。
[0011] 在配置阶段期间要求系统工程师定义意在作为在MES平台上运行的一组操作的 逻辑，W控制制造工厂操作。在MES领域中，使用术语逻辑，其通常指在MES系统上执行的 一组功能或操作。
[0012] 在配置期间，系统工程师通常使用应用，本文中后面被称为工厂设计者，W用数字 方式表示制造工厂。
[0013] 在MES产品中，具有工厂设计阶段对于把在工作流程的生产逻辑中将使用的物理 设备分类是有用的。
[0014] 通过面向对象的架构来对工厂建模，其中设备对象是实质上表示工厂的设备部件 的MES实体。而且，通过生产的工作流程或规则，要求系统工程师通过工厂设计者定义需要 的工厂逻辑，其中逻辑一般被定义为用于执行给定操作的自动化过程；例如针对维修的逻 辑、自动化逻辑（例如通过化C)、关于产品材料的逻辑、针对订单管理的逻辑、针对生产线 自动化的逻辑等等。
[0015] 如本文中所使用的，使用术语工作流程，其是指用于执行逻辑操作的一组预定步 骤；其中步骤可W是逻辑进行明确定义的任务或调用另一工作流程。
[0016] 因此，在已知的工厂建模技术中，设备对象是没有逻辑的数据的收集方。例如，设 备对象可W被表示为数据库表的记录，其中记录字段中的每个表示设备属性，例如状态、重 量、尺寸、温度和其它设备特征。
[0017] 在一些已知的现有技术中，能够创建工作流程和商业规则，但是工作流程和商业 规则是相对于工厂和设备管理不同的实体，因而，令人遗憾的是，它们没有根据设备结构被 组织。
[0018] 在一些其它更先进的现有技术中，例如通过在设备对象内添加规则，能够基于工 厂表示来对逻辑进行分类。该有利地使得能够实现逻辑表征，但是令人遗憾的是，仍具有没 有使得能够实现设备表征的缺陷，即不能用公知的特征表征设备对象的缺陷。
[0019] 因此，在所有上述现有技术中，仍不存在超出单纯的聚集的设备对象和生产逻辑 之间的联系，并且令人遗憾的是，另一主要缺陷是还不能通过运行时间能力表征设备对象。
[0020] 另一缺陷是工作流程和规则对表示简单的逻辑有益，但是令人遗憾的是，在要求 大量的步骤和动作的复杂情况下，对执行和维修两者而言，工作流程和规则会变得相当繁 重。
【发明内容】
[002。 因此，本发明的目的是克服上述缺点，特别是通过提供用于用MES系统控制制造 工厂的方法和系统来克服上述缺点，其中设备对象设置有一组特定特征，还包括仿真面向 对象的范例的功能。
[0022] 通过经由执行满足给定客户要求的给定工作流程来用MES系统控制制造工厂的 方法和系统来实现上述目的，本发明包括W下步骤：
[0023] a)提供用于通过一组设备对象且通过至少一个工作流程来对制造工厂的表示建 模的应用，所述应用在下文中被称为工厂设计者；其中设备对象是信息的收集方；
[0024] b)提供用于扩充设备对象的特征的复合实体，该种复合实体在下文中被称为插 件；插件使包括配置、一组属性元素、一组功能元素的接口可见；
[00巧]本发明进一步包括在维修时间要执行的W下步骤：
[0026]C)设计该一组设备对象能够使用的一组插件；
[0027] d)针对至少一个设备对象，关联至少一个插件；
[0028] e)通过工厂设计者，根据给定客户要求定义给定工作流程，所述给定工作流程包 括与关联到设备对象的至少一个插件的至少一个元素的至少一个交互；
[0029] 本发明进一步包括在运行时要执行的W下步骤：
[0030]f)执行给定工作流程，W及进行与所关联的设备对象的至少一个插件的至少一个 元素的至少一个交互。
[0031] 在发明实施方式中，优选地设备对象可W是数据库表的记录。
[0032] 在发明实施方式中，插件接口可W另外包括事件元素。
[0033] 在发明实施方式中，在插件元素是功能时，交互是对功能的调用。
[0034] 在发明实施方式中，在插件元素是属性时，交互是评定属性的动作。
[0035] 在发明实施方式中，在插件元素是属性时，交互是触发事件的动作。
[0036] 此外，能够提供计算机程序元件，该计算机程序元件包括计算机程序代码，该计算 机程序代码用于在被装载到计算设备的数字处理器中时根据上述方法执行步骤。
[0037] 另外，能够提供存储在计算机可用介质上的计算机程序产品，该计算机程序产品 包括用于使计算设备执行提到的方法的计算机可读程序代码。
[0038] 利用发明实施方式，提供了用于管理设备对象的模型，其方便地将工厂设计模型 与逻辑定义模型联合（unify)。
[0039] 利用发明实施方式，设备实体可W有利地富含逻辑功能，能够从工作流程调用该 些逻辑功能。
[0040] 利用发明实施方式，能够用仿真面向对象编程（〇〇巧范例的一组特定能力设计设 备对象，其中每个设备对象具有一组明确定义的功能。事实上，通过添加用于在工作流程情 景进行动作的基于插件的实体，使得工厂设计能够富含设备对象。因此，利用插件可执行逻 辑，设备对象能够被看作复合对象，该复合对象能够被改编W满足制造情景的大量要求，并 且该复合对象能够W与真实的OOP对象相同的方式被使用。
[0041] 利用发明实施方式，通过披露的功能和/或属性的给定类别，例如用于移动给定 材料的一组设备对象、要求维修的一组设备对象等，可W有利地表征一组设备对象。
[0042] 利用发明实施方式，在维修时间定义的运行时间逻辑和工厂模型描述在同一设备 对象实体中被关联，并具有相同的生命周期和/或版本。例如，系统集成方可W通过插件首 先定义设备对象，然后定义逻辑。一旦将插件关联到设备对象，在软件更新中它们将一起被 处理。
[0043] 另外，系统工程师能够开发包括用于特定客户工程的一组插件的独立模块，并且 她/他能够方便地在其它工程中再次使用它，而无需特别关屯、集成和分配问题。能够与特 定设备对象无关地定义插件，并且若干设备对象能够使用该插件。
[0044] 发明实施方式提供了开发过程和工作分解方面的优点。事实上，由于其灵活的粒 度水平，从工作组织观点来看，插件开发能够适应工程需要。
[0045] 在发明实施方式中，可W在编码库内提供插件，可W有利地用执行编程语言开发 编码库，从而改进性能并减小逻辑复杂性。因此，除了使用在逻辑复杂且需要大量的步骤和 动作时变得繁重的、诸如工作流程或商业规则的高级设计语言的选项之外，使软件开发者 和系统工程师能够用例如C#、C++或化vaScript的编程语言设计插件功能。
【附图说明】
[0046] 现将参考附图W优选而非排他性实施方式描述本发明，其中：
[0047] 图1是示意性地图解在本发明的示例实施方式中可W如何将插件放置在工厂模 型的片段内的框图；
[0048] 图2是示意性地图解在本发明的示例实施方式中能够如何根据工作流程执行插 件内的功能的框图；
[0049] 图3是示意性地图解在本发明的示例实施方式中插件方法的执行和插件事件的 随后引发的框图。
【具体实施方式】
[0050] 本发明的至少一些实施方式解决上述问题，其中通过执行满足给定客户要求的给 定工作流程来用MES系统控制制造工厂。
[0051] 提供被称为工厂设计者的应用，W通过一组设备对象且通过至少一个工作流程来 对制造工厂的表示建模。
[0052] 设备对象是信息的收集方，优选地它可W是数据库表的记录的形式，其中每个字 段可W方便地定义给定设备属性。
[0053] 提供被称为插件的复合实体，W扩充设备对象的特征。插件使包括配置、一组属性 元素、一组功能元素W及可选地一组事件的接口可见。