專利名稱：用于調(diào)度制造過(guò)程的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對(duì)由企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)所規(guī)劃并由車(chē)間(shopfloor)的設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)的制造過(guò)程進(jìn)行調(diào)度的方法和系統(tǒng)，其中在制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)中，提供生產(chǎn)調(diào)度 器以調(diào)度所述制造過(guò)程的任務(wù)。
背景技術(shù)：
如眾所周知的，用于對(duì)由企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)所規(guī)劃并由車(chē)間進(jìn)行生產(chǎn)的制造過(guò) 程進(jìn)行調(diào)度的方法提供制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，以用于調(diào)度并實(shí)施所調(diào)度的制造過(guò)程并控制 在工廠底層(plant floor)進(jìn)行的相應(yīng)生產(chǎn)步驟。特別地，企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)是包括硬件裝置和相應(yīng)的軟件應(yīng)用的系統(tǒng)，以用于 規(guī)劃企業(yè)的商業(yè)資源，企業(yè)的商業(yè)資源即物料供應(yīng)、人力資源管理、采購(gòu)、訂單、利潤(rùn)、財(cái)務(wù)、 庫(kù)存控制、客戶管理等等，而術(shù)語(yǔ)“車(chē)間”已被用于指示支持對(duì)在制造過(guò)程中所涉及的單個(gè) 機(jī)器進(jìn)行控制的系統(tǒng)，其中例如通過(guò)測(cè)量每個(gè)機(jī)器每小時(shí)所生產(chǎn)的部件的數(shù)量或者其運(yùn)行 參數(shù)、所生產(chǎn)的部件的質(zhì)量等等來(lái)進(jìn)行控制。如在圖1中所示意性表示的那樣，MES是在ERP上層與車(chē)間下層之間提供計(jì)算機(jī) 器和軟件工具1-n的中間層，所述軟件工具包括用于生產(chǎn)訂單管理的軟件工具1和用于生 產(chǎn)建模的軟件工具2，該用于生產(chǎn)訂單管理的軟件工具1從ERP接收生產(chǎn)請(qǐng)求，該用于生產(chǎn) 建模的軟件工具2支持選擇和管理在制造過(guò)程中要涉及的資源(即員工、機(jī)器和物料)的 階段，以便在所要求的時(shí)間約束內(nèi)實(shí)現(xiàn)所規(guī)劃的制造過(guò)程。因此，制造執(zhí)行系統(tǒng)需要對(duì)工廠設(shè)備進(jìn)行建模以便調(diào)度活動(dòng)和控制活動(dòng)。盡管關(guān) 注的是同一組機(jī)器，但調(diào)度活動(dòng)具有不同的目標(biāo)并且可能需要不同的模型方法。在這方面， 詞匯“計(jì)劃”和“調(diào)度表”被作為同義詞使用，然而術(shù)語(yǔ)“規(guī)劃”還可以被意指為處理總體資 源和宏觀任務(wù)的更高層面活動(dòng)，而“調(diào)度”被意指為考慮到個(gè)體資源和詳細(xì)活動(dòng)的某種“更 詳細(xì)的規(guī)劃”。在任何情況下，規(guī)劃和調(diào)度二者都共享相同的甘特圖隱喻(metaphor)并且 可以使用類似的交互式圖形工具。到目前為止，術(shù)語(yǔ)“交互式調(diào)度”被用來(lái)描述借助某些幫助人類調(diào)度員構(gòu)造可行并 且可靠的生產(chǎn)計(jì)劃的交互式工具來(lái)為工廠、廠房或者生產(chǎn)場(chǎng)所構(gòu)建生產(chǎn)調(diào)度表的過(guò)程。要 調(diào)度的生產(chǎn)操作通過(guò)在已知的時(shí)間量?jī)?nèi)使工廠的一個(gè)或多個(gè)資源(例如機(jī)器、物料、員工) 保持忙碌的任務(wù)來(lái)表示。在生產(chǎn)調(diào)度的早期，使用大的白板。當(dāng)前，使用基于交互式甘特圖的隱喻的基于計(jì) 算機(jī)的圖形工具(對(duì)照?qǐng)D2)。通常，這樣的工具賦予用戶借助指點(diǎn)裝置(鼠標(biāo)、軌跡球或者 觸摸屏)使表示任務(wù)的圖形對(duì)象在屏幕上移動(dòng)的能力，其中這些任務(wù)是生產(chǎn)調(diào)度表的一部 分。有可能使該生產(chǎn)調(diào)度表通過(guò)計(jì)算機(jī)算法被自動(dòng)構(gòu)建，但即使在這種情況下，人類調(diào)度員 最終也想要如下能力在甘特圖上以圖形形式顯示所得到的計(jì)劃并且交互式地執(zhí)行對(duì)該計(jì) 算機(jī)生成的調(diào)度表的某些改變。對(duì)生產(chǎn)調(diào)度表進(jìn)行人工干預(yù)是相當(dāng)復(fù)雜的任務(wù)。即使可以用簡(jiǎn)單動(dòng)作(如指點(diǎn)、點(diǎn)擊和移動(dòng))來(lái)交互式執(zhí)行的各個(gè)改變是明確的，這些改變對(duì)所得到的調(diào)度表的影響也可 能是廣泛的并且難以概述。因而，由于如下幾個(gè)原因而可能難以獲得產(chǎn)生合理并可行的調(diào) 度表這一目標(biāo)生產(chǎn)任務(wù)可能受到優(yōu)先關(guān)系或者受到資源的有限可用性的約束。通常，只能 在可用機(jī)器(或者更一般地，資源)的受限子集上調(diào)度每個(gè)任務(wù)。該子集可以針對(duì)每個(gè)不 同的任務(wù)而改變生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)被用于為每個(gè)不同種類的生產(chǎn)操作并且為每個(gè)不同的產(chǎn)品存 儲(chǔ)在每個(gè)單個(gè)任務(wù)中所涉及的資源(諸如物料、設(shè)備和人員)的詳細(xì)情況。在某些情況下， 特別是在被包括在生產(chǎn)調(diào)度表中的任務(wù)的數(shù)量比較高時(shí)，這種復(fù)雜性可能令人困惑并且對(duì) 于操作員來(lái)說(shuō)難以管理。另外，所有現(xiàn)有的基于甘特圖范例(paradigm)的圖形工具將其主要關(guān)注點(diǎn)放在 所調(diào)度的實(shí)體上，所調(diào)度的實(shí)體是表示與生產(chǎn)訂單有關(guān)的活動(dòng)的各個(gè)任務(wù)。這種方式不 能很好地適應(yīng)如下這些情況，在這些情況中用戶更關(guān)心設(shè)備工作負(fù)荷而不是生產(chǎn)訂單的狀 態(tài)用戶必須總是在甘特圖上移動(dòng)各個(gè)任務(wù)，以便保證某個(gè)機(jī)器的負(fù)荷是適當(dāng)?shù)?，但是由?將注意力從一個(gè)任務(wù)轉(zhuǎn)移到另一任務(wù)，可能喪失對(duì)設(shè)備效率的關(guān)注。創(chuàng)建詳細(xì)的生產(chǎn)調(diào)度表的普通方法是使用“交互式機(jī)器甘特圖”這是基于計(jì)算機(jī) 的圖形用戶界面(圖2)，其中甘特圖的每條線都表示特定設(shè)備的時(shí)間線，并且在這些線中 的每條線上所顯示的圖形對(duì)象序列表示每個(gè)機(jī)器隨著時(shí)間的推移將要執(zhí)行哪些任務(wù)。這些 任務(wù)可以通過(guò)某種自動(dòng)調(diào)度算法被指派給甘特圖上的機(jī)器，或者可以由用戶本身手動(dòng)地每 次設(shè)置一項(xiàng)任務(wù)。用戶具有交互式地使這樣的任務(wù)在甘特圖上水平地(即在時(shí)間上改變這些任務(wù) 的位置)或者垂直地(即將任務(wù)指派給不同的設(shè)備)移動(dòng)的能力。為了減輕在每次改變之 后對(duì)是否產(chǎn)生了某些不可行的操作進(jìn)行驗(yàn)證的負(fù)擔(dān)，某些圖形工具可以在該動(dòng)作中幫助人 類調(diào)度員。例如可以使用顏色來(lái)突顯涉及該任務(wù)的特別狀況(準(zhǔn)時(shí)的任務(wù)可以被著上綠 色、延遲的任務(wù)可以被著上紅色、灰色區(qū)域可以表示設(shè)備停機(jī)時(shí)期)或者圖標(biāo)可以示出特 定約束(例如，必須被固定在某個(gè)特定位置的任務(wù))的存在。如果使計(jì)算機(jī)用戶界面的圖形性能發(fā)揮杠桿作用，則有可能在每次人機(jī)交互期 間指導(dǎo)用戶的移動(dòng)對(duì)此的實(shí)例在如下的交互式甘特圖中實(shí)現(xiàn)，該甘特圖是Siemens SimaticIT Predictive DetailedScheduler Interactive Solution(預(yù)測(cè)性詳細(xì)調(diào)度器 交互式解決方案)(見(jiàn)圖3)的一部分。每當(dāng)用戶開(kāi)始在交互式甘特圖上移動(dòng)任務(wù)時(shí)，便顯 示黃色區(qū)域以突顯該特定任務(wù)可以被設(shè)置在哪里系統(tǒng)自動(dòng)地檢查對(duì)于這樣的任務(wù)的定時(shí) 約束并且查詢生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)以獲得設(shè)備子集，其中在該設(shè)備子集上可以調(diào)度該特定任務(wù)。接 下來(lái)使用該信息來(lái)指導(dǎo)用戶，實(shí)際上遵循所突顯的區(qū)域，該用戶能夠在生產(chǎn)調(diào)度表上快速 地認(rèn)出對(duì)于這樣的任務(wù)來(lái)說(shuō)可行的位置。這是一種在生產(chǎn)計(jì)劃的構(gòu)造方面極大地協(xié)助用戶的工具，但在某些情況下，該工具具有缺點(diǎn)、即用戶必須關(guān)注要被移動(dòng)的任務(wù)他/她必須首先選擇他想要移動(dòng)哪個(gè)單獨(dú) 的任務(wù)，隨后該工具可以建議該任務(wù)可以被移動(dòng)到哪里。在用戶必須注意某個(gè)特定設(shè)備的 工作負(fù)荷而不是遵循所規(guī)劃的生產(chǎn)訂單的情況下，不同種類的工具可能是有幫助的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供用于調(diào)度生產(chǎn)過(guò)程的方法和系統(tǒng)，該方法和系統(tǒng)關(guān)注于調(diào)度有效和可靠的生產(chǎn)過(guò)程的需求并且允許用于生成生產(chǎn)調(diào)度表的更加自動(dòng)化的方 式。根據(jù)本發(fā)明，在方法方面，該目的通過(guò)一種用于對(duì)由企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)所規(guī)劃 并由車(chē)間的設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)的制造過(guò)程進(jìn)行調(diào)度的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中在制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES) 內(nèi)，提供生產(chǎn)調(diào)度器以調(diào)度所述制造過(guò)程的任務(wù)，所述方法包括以下步驟-借助甘特圖來(lái)顯示當(dāng)前的生產(chǎn)調(diào)度表；
-在甘特圖中針對(duì)車(chē)間的每個(gè)設(shè)備顯示已經(jīng)被調(diào)度的時(shí)間段和那些仍未被調(diào)度的 時(shí)間段；-為特定設(shè)備選擇仍未被調(diào)度的時(shí)間段；-針對(duì)該特定設(shè)備查詢生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)以找到適合該仍未被調(diào)度的時(shí)間段的至少一個(gè) 任務(wù)；以及-在找到單個(gè)任務(wù)的情況下調(diào)度該任務(wù)或者在找到多個(gè)任務(wù)的情況下借助通過(guò)用 戶交互所輸入的決策或者借助通過(guò)選擇偏好自動(dòng)確定的決策來(lái)調(diào)度所找到的任務(wù)中的至 少一個(gè)。根據(jù)本發(fā)明，在系統(tǒng)方面，該目的通過(guò)一種用于對(duì)由企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)所規(guī)劃 并由車(chē)間的設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)的制造過(guò)程進(jìn)行調(diào)度的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中在制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES) 內(nèi)，提供生產(chǎn)調(diào)度器以調(diào)度所述制造過(guò)程的任務(wù)，所述系統(tǒng)包括-能夠借助甘特圖來(lái)顯示當(dāng)前的生產(chǎn)調(diào)度表的所述生產(chǎn)調(diào)度器；-能夠在甘特圖中針對(duì)車(chē)間的每個(gè)設(shè)備顯示已經(jīng)被調(diào)度的時(shí)間段和那些仍未被調(diào) 度的時(shí)間段的所述生產(chǎn)調(diào)度器；-用于為特定設(shè)備選擇仍未被調(diào)度的時(shí)間段的選擇器；-用于針對(duì)該特定設(shè)備查詢生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)以找到適合仍未被調(diào)度的時(shí)間段的至少一 個(gè)任務(wù)的查詢模塊；以及-能夠在找到單個(gè)任務(wù)的情況下調(diào)度該任務(wù)或者在找到多個(gè)任務(wù)的情況下借助通 過(guò)用戶交互所輸入的決策或者借助通過(guò)選擇偏好自動(dòng)確定的決策來(lái)調(diào)度所找到的任務(wù)中 的至少一個(gè)的所述生產(chǎn)調(diào)度器。因此，所述方法和所述系統(tǒng)提供交互式地構(gòu)建生產(chǎn)調(diào)度表的快速方式，從而針對(duì) 感興趣的特定設(shè)備維持對(duì)甘特圖的關(guān)注，而不是關(guān)注于需要被移動(dòng)以構(gòu)建調(diào)度表的特定任 務(wù)。所述方法和所述系統(tǒng)也非常有助于執(zhí)行生產(chǎn)調(diào)度表的局部改變、例如在針對(duì)車(chē)間層面 上的設(shè)備的控制顯示器處所輸入的局部改變，其中非常經(jīng)常地在給定設(shè)備的被調(diào)度的時(shí)間 線中找到了需要被填充的一些間隙。對(duì)于這兩種情況，所述方法和所述系統(tǒng)可以根據(jù)用戶 偏好和眾所周知的標(biāo)準(zhǔn)的集合來(lái)保證局部最優(yōu)化的可能性。與其它在甘特圖上對(duì)調(diào)度進(jìn)行 交互式操作的已知裝置相比，用戶將優(yōu)選這種更多地關(guān)注于設(shè)備負(fù)荷和效率而不是生產(chǎn)訂 單的程序。當(dāng)已經(jīng)識(shí)別出“瓶頸”設(shè)備并且在用戶想要將其注意力轉(zhuǎn)換到生產(chǎn)調(diào)度表的其 它部分之前該用戶例如想要使該設(shè)備的利用率最大化時(shí)，本發(fā)明將被特別用于支持其它已 知系統(tǒng)。此外，本發(fā)明的解決方案還使得人類調(diào)度員能夠在如下方面定義其個(gè)體偏好如何 最終決定在迄今為止未被調(diào)度的間隙中調(diào)度哪個(gè)任務(wù)(特別是當(dāng)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢識(shí) 別出可以適合于該間隙的多于一個(gè)的任務(wù)時(shí))。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)選擇偏好的設(shè)定被視為對(duì)本發(fā)明的有利貢獻(xiàn)。因此，可以通過(guò)挑選下列優(yōu)化參數(shù)之一或者下列優(yōu)化參數(shù)的組合來(lái)設(shè)定選擇偏好a)優(yōu)選使特定設(shè)備的所估計(jì)的建立時(shí)間最小化的任務(wù)；b)優(yōu)選使特定設(shè)備的所估計(jì)的完成延遲最小化的任務(wù)；c)優(yōu)選具有通過(guò)查詢所找到的任務(wù)的最早發(fā)布日期的任務(wù)；以及d)優(yōu)選使機(jī)器利用率最大化的任務(wù)。根據(jù)用戶的實(shí)際關(guān)注點(diǎn)，該用戶當(dāng)前可以識(shí)別其對(duì)調(diào)度表的個(gè)體需求并相應(yīng)地設(shè) 定選擇偏好。在另一優(yōu)選實(shí)例中，可以通過(guò)逐漸評(píng)估每個(gè)優(yōu)化參數(shù)來(lái)確定選擇偏好并且對(duì)與所 確定的選擇偏好相比已經(jīng)獲得最高評(píng)估結(jié)果的任務(wù)進(jìn)行調(diào)度。該選項(xiàng)允許用戶將不同的優(yōu) 化參數(shù)相對(duì)于彼此進(jìn)行權(quán)衡并且實(shí)現(xiàn)最終選擇偏好的 某種模糊確定。因此，本發(fā)明的另一 優(yōu)選實(shí)施例可以為優(yōu)化參數(shù)的組合提供決策樹(shù)，由此針對(duì)每個(gè)優(yōu)化參數(shù)定義分叉標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例可以在如下識(shí)別方面提供對(duì)調(diào)度的進(jìn)一步改進(jìn)識(shí)別未 被調(diào)度的時(shí)間段中的哪一個(gè)將針對(duì)在生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)中所查詢的哪些生產(chǎn)任務(wù)被選擇為下一 時(shí)間段。因此，可以根據(jù)時(shí)間段選擇偏好來(lái)選擇未被調(diào)度的時(shí)間段。這例如可以包括通過(guò) 針對(duì)特定設(shè)備估計(jì)保持未被調(diào)度的時(shí)間段的空閑成本來(lái)識(shí)別時(shí)間段選擇偏好。


圖1示意性地表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于管理并控制制造過(guò)程的方法；圖2示意性地表示根據(jù)當(dāng)前技術(shù)水平的基于計(jì)算機(jī)的交互式甘特圖的實(shí)例；圖3示意性地表示根據(jù)當(dāng)前技術(shù)水平的在Siemens Simatic IT Predictive Detailed Scheduler Interactive(PDS-I)解決方案范圍內(nèi)的甘特圖的實(shí)例；圖4示意性地表示圖3的現(xiàn)在包括創(chuàng)新解決方案的實(shí)例；以及圖5示意性地表示用于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行調(diào)度的系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式通過(guò)基于計(jì)算機(jī)的交互式甘特圖2的實(shí)例的表示來(lái)示出用于創(chuàng)建詳細(xì)生產(chǎn)調(diào)度 表的普通方法。所示出的甘特圖2是未進(jìn)一步示出的基于計(jì)算機(jī)的圖形用戶界面的一部 分，其中根據(jù)甘特圖2的索引1至索引11來(lái)編號(hào)的每一行表示特定機(jī)器(見(jiàn)圖2中“設(shè)備” 下方)的時(shí)間線。顯示在這些行中的每一行上的圖形對(duì)象序列表示每個(gè)機(jī)器隨著時(shí)間的推 移將要執(zhí)行哪個(gè)任務(wù)。該行上的灰色矩形表示被確認(rèn)要被調(diào)度以便在各個(gè)機(jī)器中的每一個(gè) 上進(jìn)行處理的任務(wù)。具有虛線的矩形表示打算被調(diào)度、但是尚未被確認(rèn)要被調(diào)度的任務(wù)。黑 色條示出相應(yīng)機(jī)器的特定停機(jī)時(shí)間。圖3示意性地表示根據(jù)當(dāng)前技術(shù)水平的在Siemens Simatic IT Predictive Detailed Scheduler Interactive (PDS-I)解決方案范圍內(nèi)的甘特圖的實(shí)例。該解決方 案協(xié)助用戶將任務(wù)設(shè)置在每個(gè)機(jī)器的時(shí)間線上。當(dāng)用戶想要在交互式甘特圖上移動(dòng)任務(wù) (并且例如通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊來(lái)抓取該任務(wù))時(shí)，該解決方案通過(guò)突顯可行的目標(biāo)位置來(lái)自動(dòng) 地為用戶給出猜測(cè)。使這些可行的目標(biāo)位置在虛線圓內(nèi)部作為明亮區(qū)域可見(jiàn)(例如被著 上黃色)，用戶一開(kāi)始從用于要被調(diào)度的任務(wù)的上部視圖移動(dòng)任務(wù)，該明亮區(qū)域就顯現(xiàn)出 來(lái)，并且在已經(jīng)完成移動(dòng)并且任務(wù)已經(jīng)到達(dá)用于現(xiàn)在被調(diào)度的任務(wù)的下部視圖中的新位置之后，該明亮區(qū)域消失。圖3特別示出為“被調(diào)度(scheduled)”的任務(wù)和“要被調(diào)度(to bescheduled)”的任務(wù)提供單獨(dú)視圖(分別是下部和上部視圖)的甘特圖。在該實(shí)例中，已 經(jīng)“要被調(diào)度”的任務(wù)T在“被調(diào)度”的生產(chǎn)計(jì)劃上被移動(dòng)。該解決方案借助虛線圓C為該 特定任務(wù)在能夠處理該任務(wù)的機(jī)器(在這里是“BUFFER-01”和“BUFFER-02”)的時(shí)間線上 突顯可行的時(shí)間跨度(時(shí)間段)。通過(guò)使任務(wù)T落在由該圓C所圍繞的時(shí)間線上，該任務(wù)被 調(diào)度。圖4現(xiàn)在示意性地表示圖3的現(xiàn)在包含創(chuàng)新解決方案的實(shí)例。該解決方案現(xiàn)在提 供使用通常的“指點(diǎn)和點(diǎn)擊”動(dòng)作在交互式甘特圖上的特定設(shè)備上調(diào)度任務(wù)Tl和T2的可能 性。該解決方案以相當(dāng)簡(jiǎn)單和直觀的方式來(lái)工作。一旦用戶(例如借助工具欄或者通過(guò)選 擇選項(xiàng))激活了該功能并且然后對(duì)甘特圖視圖使用指點(diǎn)裝置(鼠標(biāo)、軌跡球或觸敏屏幕)， 該用戶就可以點(diǎn)擊特定機(jī)器的時(shí)間線的“空閑”部分。利用該動(dòng)作(其還可以借助自動(dòng)的 空閑時(shí)間段選擇偏好來(lái)激活)，該用戶/該選擇方案選擇在該特定機(jī)器上尚未有任務(wù)被調(diào) 度的時(shí)間段。該選擇方案隨后針對(duì)該特定設(shè)備查詢生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)以找到最佳地適合于所挑選 的時(shí)間段的任務(wù)。通過(guò)該查詢步驟所找到的任務(wù)Tl和T2被列在圖4中的甘特圖的上部的 “要被調(diào)度”部分中。所選擇的時(shí)間段以及通過(guò)查詢所找到的相應(yīng)任務(wù)在甘特圖的上部和下 部二者中通過(guò)虛線圓被突顯出來(lái)。在甘特圖的上部中顯示被猜測(cè)為最適合選擇的任務(wù)的動(dòng)態(tài)地創(chuàng)建的預(yù)覽。通過(guò)工 具提示，用戶可以查詢一些關(guān)于任務(wù)的詳細(xì)情況。然后，用戶可以被請(qǐng)求確認(rèn)該所建議的最 適合選擇，或者該解決方案本身可以在甘特圖的下部中確認(rèn)該任務(wù)(在找到單個(gè)任務(wù)的情 況下)。在找到多個(gè)任務(wù)的情況下，用戶本身可以挑選所找到的那些任務(wù)中的至少一個(gè)，或 者該解決方案本身可以借助預(yù)先定義的選擇偏好來(lái)選擇最佳地適合于機(jī)器的生產(chǎn)調(diào)度表 (甘特圖中的機(jī)器的時(shí)間線)上的所選擇的空閑時(shí)隙的至少一個(gè)任務(wù)。通過(guò)設(shè)定選擇偏好，可以以非常直觀的方式來(lái)配置對(duì)要由該IT解決方案所執(zhí)行 的所建議的“最適合”挑選的任務(wù)的選擇。在下文中討論可能的標(biāo)準(zhǔn)集合的實(shí)例?？梢酝?過(guò)任務(wù)對(duì)所估計(jì)的準(zhǔn)備時(shí)間(setuptime)的最小化所具有的影響來(lái)自動(dòng)地挑選任務(wù)，換句 話說(shuō)，導(dǎo)致最少建立時(shí)間的任務(wù)優(yōu)選于導(dǎo)致更長(zhǎng)建立時(shí)間的其它任務(wù)。下一標(biāo)準(zhǔn)可以關(guān)注 于所估計(jì)的完成延遲的最小化。對(duì)于該標(biāo)準(zhǔn)，具有最大完成延遲的任務(wù)優(yōu)選于具有更小完 成延遲的其它任務(wù)。另一標(biāo)準(zhǔn)可以關(guān)注于相應(yīng)任務(wù)的最早發(fā)布日期(release date)。在 這里，具有最早發(fā)布日期的任務(wù)優(yōu)選于具有較新發(fā)布日期的其它任務(wù)。另一標(biāo)準(zhǔn)可以評(píng)價(jià) 機(jī)器利用率。使機(jī)器利用率最大化的那些任務(wù)必然優(yōu)選于導(dǎo)致較小的機(jī)器利用率的那些任 務(wù)。當(dāng)然，兩個(gè)或更多個(gè)前述標(biāo)準(zhǔn)的任何合理組合也可以適于定義用于自動(dòng)的或者交互式 的用戶直觀調(diào)度的選擇偏好。通過(guò)根據(jù)用戶的偏好來(lái)配置以上標(biāo)準(zhǔn)，該解決方案提供一種對(duì)生產(chǎn)調(diào)度表的改變進(jìn)行操作的方式，從而確保所調(diào)度的選擇的局部最優(yōu)性。從概念(conceptual)角度來(lái)看，可以將該解決方案看作為對(duì)圖3中所示的現(xiàn)有技 術(shù)解決方案的補(bǔ)充，因?yàn)槠湟詫?duì)稱方式起作用。這種在任務(wù)調(diào)度方面的范例轉(zhuǎn)移現(xiàn)在顯著 改變用戶交互或自動(dòng)例程在甘特圖上的工作方式，從而與之前通過(guò)更關(guān)注于對(duì)當(dāng)前在甘特 圖的“要被調(diào)度”部分中所列出的任務(wù)進(jìn)行調(diào)度而這樣做相比，現(xiàn)在明顯地更關(guān)注于特定機(jī) 器的利用率。
圖5現(xiàn)在示意性地表示用于調(diào)度生產(chǎn)過(guò)程的系統(tǒng)10。制造執(zhí)行系統(tǒng)MES被耦合到 工廠底層(也即一般使用的車(chē)間)和企業(yè)資源規(guī)劃ERP 二者。在制造執(zhí)行系統(tǒng)內(nèi)，提供數(shù) 據(jù)庫(kù)DB來(lái)存儲(chǔ)從要被執(zhí)行的生產(chǎn)訂單中所導(dǎo)出的生產(chǎn)任務(wù)。同樣在制造執(zhí)行系統(tǒng)MES內(nèi)， 提供生產(chǎn)調(diào)度器工作區(qū)14，使得能夠調(diào)度由MES和工廠底層12所執(zhí)行的生產(chǎn)過(guò)程。生產(chǎn)調(diào) 度器工作區(qū)或多或少是具有顯示器和輸入裝置的普通交互式計(jì)算機(jī)工作區(qū)。由制造執(zhí)行系 統(tǒng)并且在制造執(zhí)行系統(tǒng)內(nèi)通過(guò)在與制造執(zhí)行系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的(在這里未詳細(xì)示出的)服務(wù)器 上執(zhí)行的程序代碼來(lái)提供生產(chǎn)調(diào)度器功能?，F(xiàn)在，可以完全由用戶或者自動(dòng)輸入和用戶輸入的混合來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)度，或者通過(guò)相 應(yīng)的軟件例程來(lái)自動(dòng)完成調(diào)度，而自動(dòng)輸入和用戶輸入二者的結(jié)果或者完全自動(dòng)的調(diào)度必 須由用戶確認(rèn)和/或控制和/或授權(quán)。在這里，根據(jù)本發(fā)明的對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行調(diào)度的方法的關(guān)注點(diǎn)在于，對(duì)尚未針對(duì)工 廠底層12的特定設(shè)備被調(diào)度的時(shí)間段的識(shí)別。在第一步驟Sl中，通過(guò)用戶交互或者通過(guò) 自動(dòng)的時(shí)間選擇偏好來(lái)選擇尚未被調(diào)度的一個(gè)時(shí)間段，其中該自動(dòng)的時(shí)間選擇偏好例如可 以關(guān)注于特定機(jī)器的空閑成本。通過(guò)在調(diào)度器工作區(qū)14的顯示器上所示出的甘特圖的下 部中的虛線矩形范圍來(lái)表示所選擇的時(shí)間段(同樣對(duì)照?qǐng)D4)。在第二步驟S2中，針對(duì)包括 該特定機(jī)器的生產(chǎn)任務(wù)的任何生產(chǎn)訂單來(lái)查詢數(shù)據(jù)庫(kù)DB。然后在第三步驟S3中，任何通過(guò) 該查詢所識(shí)別出來(lái)的生產(chǎn)任務(wù)被示出為甘特圖的上部中的被填充有要被調(diào)度的任務(wù)的虛 線矩形范圍。在第四步驟S4中，通過(guò)查詢所找到的并在甘特圖的上部中所示出的生產(chǎn)任務(wù) 通過(guò)用戶交互或者通過(guò)根據(jù)預(yù)先定義的選擇偏好的自動(dòng)例程來(lái)確認(rèn)并因此進(jìn)入示出所有 最終被調(diào)度的任務(wù)的甘特圖的下部中。一旦完成了這四個(gè)步驟，只要用戶或者自動(dòng)的時(shí)間 段選擇偏好仍然識(shí)別出尚未被調(diào)度的時(shí)間段，程序就返回到第一步驟Si。因此，本程序關(guān)心對(duì)更高的機(jī)器利用率的需求，而不是關(guān)注于根據(jù)圖2和3中所示 的現(xiàn)有技術(shù)的程序的關(guān)注點(diǎn)，這些根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的程序列出尚未被調(diào)度的任務(wù)以便通過(guò)用 戶交互使那些任務(wù)被調(diào)度。因此，根據(jù)本發(fā)明的選擇偏好只遞送當(dāng)前遵守如下各項(xiàng)的那些 任務(wù)就特定機(jī)器的利用率而言的用戶偏好、如前面所述的任何可能的內(nèi)部偏好、以及可能 的限制，該可能的限制可以針對(duì)在查詢過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)之后最終被列在甘特圖的上部中的那些任 務(wù)而被排除。
權(quán)利要求
一種用于對(duì)由企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)所規(guī)劃并由車(chē)間(12)的設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)的制造過(guò)程進(jìn)行調(diào)度的方法，其中在制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)內(nèi)，提供生產(chǎn)調(diào)度器以調(diào)度所述制造過(guò)程的任務(wù)(T1，T2)，所述方法包括以下步驟-借助甘特圖(2)來(lái)顯示當(dāng)前的生產(chǎn)調(diào)度表；-在甘特圖中針對(duì)車(chē)間(12)的每個(gè)設(shè)備顯示已經(jīng)被調(diào)度的時(shí)間段和那些仍未被調(diào)度的時(shí)間段；-為特定設(shè)備選擇仍未被調(diào)度的時(shí)間段；-針對(duì)該特定設(shè)備查詢生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)(DB)以找到適合該仍未被調(diào)度的時(shí)間段的至少一個(gè)任務(wù)(T1，T2)；以及-在找到單個(gè)任務(wù)的情況下調(diào)度該任務(wù)(T1，T2)，或者在找到多個(gè)任務(wù)的情況下借助通過(guò)用戶交互所輸入的決策或者借助通過(guò)選擇偏好自動(dòng)確定的決策來(lái)調(diào)度所找到的任務(wù)中的至少一個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括步驟-通過(guò)挑選下列優(yōu)化參數(shù)之一或者下列優(yōu)化參數(shù)的組合來(lái)設(shè)定選擇偏好a)優(yōu)選使特定設(shè)備的所估計(jì)的建立時(shí)間最小化的任務(wù)；b)優(yōu)選使特定設(shè)備的所估計(jì)的完成延遲最小化的任務(wù)；c)優(yōu)選具有通過(guò)查詢所找到的任務(wù)的最早發(fā)布日期的任務(wù)；以及d)優(yōu)選使機(jī)器利用率最大化的任務(wù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，進(jìn)一步包括步驟通過(guò)逐漸評(píng)估每個(gè)優(yōu)化參數(shù)來(lái) 確定選擇偏好并且對(duì)與所確定的選擇偏好相比已經(jīng)獲得最高評(píng)估結(jié)果的任務(wù)進(jìn)行調(diào)度。
4.根據(jù)前面的權(quán)利要求2或3所述的方法，進(jìn)一步包括步驟通過(guò)針對(duì)優(yōu)化參數(shù)中的 每一個(gè)定義分叉標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定決策樹(shù)。
5.根據(jù)前面的權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的方法，進(jìn)一步包括步驟根據(jù)時(shí)間段選擇 偏好來(lái)選擇未被調(diào)度的時(shí)間段。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中通過(guò)針對(duì)特定設(shè)備估計(jì)保持未被調(diào)度的時(shí)間段的 空閑成本來(lái)識(shí)別所述時(shí)間段選擇偏好。
7.一種用于對(duì)由企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)所規(guī)劃并由車(chē)間(12)的設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)的制造過(guò) 程進(jìn)行調(diào)度的系統(tǒng)(10)，其中在制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)內(nèi)，提供生產(chǎn)調(diào)度器(14)以調(diào)度所述 制造過(guò)程的任務(wù)(Tl，T2)，所述系統(tǒng)包括-能夠借助甘特圖(2)來(lái)顯示當(dāng)前的生產(chǎn)調(diào)度表的所述生產(chǎn)調(diào)度器(14)；_能夠在甘特圖(2)中針對(duì)車(chē)間(12)的每個(gè)設(shè)備顯示已經(jīng)被調(diào)度的時(shí)間段和那些仍未 被調(diào)度的時(shí)間段的所述生產(chǎn)調(diào)度器(14)；-用于為特定設(shè)備選擇仍未被調(diào)度的時(shí)間段的選擇器；-用于針對(duì)該特定設(shè)備查詢生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)(DB)以找到適合仍未被調(diào)度的時(shí)間段的至少 一個(gè)任務(wù)(Tl，T2)的查詢模塊；以及_能夠在找到單個(gè)任務(wù)的情況下調(diào)度該任務(wù)(T1，T2)或者在找到多個(gè)任務(wù)(Τ1，Τ2)的 情況下借助通過(guò)用戶交互所輸入的決策或者借助通過(guò)選擇偏好自動(dòng)確定的決策來(lái)調(diào)度所 找到的任務(wù)中的至少一個(gè)的所述生產(chǎn)調(diào)度器(14)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于通過(guò)挑選下列優(yōu)化參數(shù)之一或者下列優(yōu)化參數(shù)的組合來(lái)設(shè)定選擇偏好的裝置a)優(yōu)選使特定設(shè)備的所估計(jì)的建立時(shí)間最小化的任務(wù)；b)優(yōu)選使特定設(shè)備的所估計(jì)的完成延遲最小化的任務(wù)；c)優(yōu)選具有通過(guò)查詢所找到的任務(wù)的最早發(fā)布日期的任務(wù)；以及d)優(yōu)選使機(jī)器利用率最大化的任務(wù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于通過(guò)逐漸評(píng)估每個(gè)優(yōu)化參數(shù)來(lái)確 定選擇偏好并且對(duì)與所確定的選擇偏好相比已經(jīng)獲得最高評(píng)估結(jié)果的任務(wù)進(jìn)行調(diào)度的裝置。
10.根據(jù)前面的權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于通過(guò)針對(duì)優(yōu)化參數(shù)中的每 一個(gè)定義分叉標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定決策樹(shù)的裝置。
11.根據(jù)前面的權(quán)利要求7至10中的任何一個(gè)所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括能夠根據(jù)時(shí)間 段選擇偏好來(lái)選擇未被調(diào)度的時(shí)間段的所述生產(chǎn)調(diào)度器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中通過(guò)針對(duì)特定設(shè)備估計(jì)保持未被調(diào)度的時(shí)間段 的空閑成本來(lái)識(shí)別所述時(shí)間段選擇偏好。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了用于對(duì)由企業(yè)資源規(guī)劃所規(guī)劃并由車(chē)間的設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)的制造過(guò)程進(jìn)行調(diào)度的方法和系統(tǒng)，其中在制造執(zhí)行系統(tǒng)內(nèi)提供生產(chǎn)調(diào)度器以調(diào)度所述制造過(guò)程的任務(wù)，該系統(tǒng)包括能夠借助甘特圖來(lái)顯示當(dāng)前生產(chǎn)調(diào)度表的生產(chǎn)調(diào)度器；能夠?yàn)檐?chē)間每個(gè)設(shè)備在甘特圖中顯示已經(jīng)被調(diào)度的時(shí)間段和那些仍未被調(diào)度的時(shí)間段的生產(chǎn)調(diào)度器；用于為特定設(shè)備選擇仍未被調(diào)度的時(shí)間段的選擇器；用于針對(duì)該特定設(shè)備查詢生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)以找到適合仍未被調(diào)度的時(shí)間段的至少一個(gè)任務(wù)的查詢模塊；以及能夠在找到單個(gè)任務(wù)的情況下調(diào)度該任務(wù)或者在找到多個(gè)任務(wù)的情況下借助通過(guò)用戶交互所輸入的決策或者借助通過(guò)選擇偏好自動(dòng)確定的決策來(lái)調(diào)度至少一個(gè)所找到的任務(wù)的生產(chǎn)調(diào)度器。
文檔編號(hào)G06Q10/00GK101813936SQ20101012631
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月25日
發(fā)明者P·方塔諾特 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司