[发明专利]用于调度制造过程的方法和系统

说明书

本申请是申请日为2010年2月24日、申请号为201010126311.4、发明名称为“用于调度制造过程的方法和系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于对由企业资源规划（ERP）所规划并由车间（shop floor）的设备进行生产的制造过程进行调度的方法和系统，其中在制造执行系统（MES）中，提供生产调度器以调度所述制造过程的任务。

背景技术

如众所周知的，用于对由企业资源规划（ERP）所规划并由车间进行生产的制造过程进行调度的方法提供制造执行系统（MES），以用于调度并实施所调度的制造过程并控制在工厂底层（plant floor）进行的相应生产步骤。

特别地，企业资源规划（ERP）是包括硬件装置和相应的软件应用的系统，以用于规划企业的商业资源，企业的商业资源即物料供应、人力资源管理、采购、订单、利润、财务、库存控制、客户管理等等，而术语“车间”已被用于指示支持对在制造过程中所涉及的单个机器进行控制的系统，其中例如通过测量每个机器每小时所生产的部件的数量或者其运行参数、所生产的部件的质量等等来进行控制。

如在图1中所示意性表示的那样，MES是在ERP上层与车间下层之间提供计算机器和软件工具1-n的中间层，所述软件工具包括用于生产订单管理的软件工具1和用于生产建模的软件工具2，该用于生产订单管理的软件工具1从ERP接收生产请求，该用于生产建模的软件工具2支持选择和管理在制造过程中要涉及的资源（即员工、机器和物料）的阶段，以便在所要求的时间约束内实现所规划的制造过程。

因此，制造执行系统需要对工厂设备进行建模以便调度活动和控制活动。尽管关注的是同一组机器，但调度活动具有不同的目标并且可能需要不同的模型方法。在这方面，词汇“计划”和“调度表”被作为同义词使用，然而术语“规划”还可以被意指为处理总体资源和宏观任务的更高层面活动，而“调度”被意指为考虑到个体资源和详细活动的某种“更详细的规划”。在任何情况下，规划和调度二者都共享相同的甘特图隐喻（metaphor）并且可以使用类似的交互式图形工具。

到目前为止，术语“交互式调度”被用来描述借助某些帮助人类调度员构造可行并且可靠的生产计划的交互式工具来为工厂、厂房或者生产场所构建生产调度表的过程。要调度的生产操作通过在已知的时间量内使工厂的一个或多个资源（例如机器、物料、员工）保持忙碌的任务来表示。

在生产调度的早期，使用大的白板。当前，使用基于交互式甘特图的隐喻的基于计算机的图形工具（对照图2）。通常，这样的工具赋予用户借助指点装置（鼠标、轨迹球或者触摸屏）使表示任务的图形对象在屏幕上移动的能力，其中这些任务是生产调度表的一部分。有可能使该生产调度表通过计算机算法被自动构建，但即使在这种情况下，人类调度员最终也想要如下能力：在甘特图上以图形形式显示所得到的计划并且交互式地执行对该计算机生成的调度表的某些改变。

对生产调度表进行人工干预是相当复杂的任务。即使可以用简单动作（如指点、点击和移动）来交互式执行的各个改变是明确的，这些改变对所得到的调度表的影响也可能是广泛的并且难以概述。因而，由于如下几个原因而可能难以获得产生合理并可行的调度表这一目标：生产任务可能受到优先关系或者受到资源的有限可用性的约束。通常，只能在可用机器（或者更一般地，资源）的受限子集上调度每个任务。该子集可以针对每个不同的任务而改变：生产数据库被用于为每个不同种类的生产操作并且为每个不同的产品存储在每个单个任务中所涉及的资源（诸如物料、设备和人员）的详细情况。在某些情况下，特别是在被包括在生产调度表中的任务的数量比较高时，这种复杂性可能令人困惑并且对于操作员来说难以管理。

另外，所有现有的基于甘特图范例（paradigm）的图形工具将其主要关注点放在所调度的实体上，所调度的实体是表示与生产订单有关的活动的各个任务。这种方式不能很好地适应如下这些情况，在这些情况中用户更关心设备工作负荷而不是生产订单的状态：用户必须总是在甘特图上移动各个任务，以便保证某个机器的负荷是适当的，但是由于将注意力从一个任务转移到另一任务，可能丧失对设备效率的关注。

创建详细的生产调度表的普通方法是使用“交互式机器甘特图”：这是基于计算机的图形用户界面（图2），其中甘特图的每条线都表示特定设备的时间线，并且在这些线中的每条线上所显示的图形对象序列表示每个机器随着时间的推移将要执行哪些任务。这些任务可以通过某种自动调度算法被指派给甘特图上的机器，或者可以由用户本身手动地每次设置一项任务。