CN103984326B - 生产管理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生产管理信息化领域，公开了一种生产管理系统，包括故障返回控制装置、输入输出控制装置、信息控制装置、显示装置以及远程控制装置，通过分析故障返回控制装置返回的故障信息，对生产线的运行状态进行分析以实现生产管理，同时也可以通过采集与生产线上各道工序相关信息对产量和故障率的关系进行分析，从而优化生产流程，同时也公开了一种生产管理方法。本发明的优点在于，集数据采集、分析、管理以及显示为一体，同时具有数据备份，网络同步监控以及生产状态现场监控等功能，适应性强，具有较好的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及生产管理信息化领域，特别涉及一种生产管理系统以及一种生产管理方法。
背景技术
在现有工厂的生产线中，随着所生产产品的更新，加工工序日渐增多，导致与生产工序相关的信息日渐增多，管理者在面对诸多信息时，往往无所适从，不知道由何处着手进行管理。由于生产工序的日益增多所带来的另一个问题就是生产线上故障频发，由于工序数量较多，因此在各道工序之间进行协调已经成为了一种十分困难的任务。
现有技术中，往往采用线性分析法对影响生产工序的诸多要素进行逐一分析，或者挑选较为重要的要素进行分析，往往无法涵盖生产线上的各种突发因素。另外，在生产线的运行过程中，各种不确定因素较多，通过采集固定数据对生产线的运行情况进行分析管理的数据分析方法，也无法得到准确的分析数据。管理者在无法得到准确的分析数据的基础上，往往只能采用传统的管理手段进行管理，管理方法难以顾及整条生产线，导致生产效率无法得到提升，妨碍了对产品成本的有效控制。
有鉴于此，有必要研发一种可以对生产线上的各种数据进行综合分析，可以动态地适应生产线上的各种突发故障，可以监控生产线上的各种状态，从而达到高效管理的新型生产管理系统及方法。
发明内容
本发明针对现有技术管理效率低下维修反应速度无法记录的缺点，提供了新型的生产管理系统及方法，用于对生产线各道工序的运行情况进行的监控和数据的统计，从而达到促进生产，提高效率的目的。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
生产管理系统，包括故障返回控制装置、输入输出控制装置、信息控制装置、显示装置以及远程控制装置；其中，
故障返回控制装置用于收集生产线上发出的故障信息，故障返回控制装置将各个生产工序与生产线操作人员、原料、零件、中间组装件以及工具进行一一对应，所述生产工序分别包括一名或者多名操作人员以及定量的原料、零件、中间组装件以及工具；
输入输出控制装置用于将故障返回控制装置所收集的故障信息发送至信息控制装置；
信息控制装置用于接收故障信息，根据工序时间表所记载的生产工序与生产线操作人员、原料、零件、中间组装件以及工具之间的对应关系，记录并统计每道工序的故障信息，根据统计得到的每道工序的故障信息计算每道工序的实际OEE值，将每道工序的实际OEE值与预先输入的计划OEE值、黄脸限值以及红脸限值进行比较，当实际OEE值与计划OEE值的误差小于黄脸限值时则返回绿脸状态，所述绿脸状态则表明生产线处于正常工作状态；
显示装置用于显示信息控制装置所返回的生产线的工作状态；
远程控制装置用于在远端对信息控制装置调用信息控制装置内所保存的生产数据，并在远端客户端进行显示，所述的生产数据包括故障信息以及实际OEE值，所述远端客户端包括通过以太网与信息控制装置相连接的计算机装置。
于本发明实施例中，所述故障返回控制装置包括设备停线触发器以及设备不停线帮助触发器，其中，设备停线触发器用于在生产线发生整线停机的情况下触发故障信息；设备不停线帮助触发器用于触发设备不停线故障，所述设备不停线故障包括在无需停止生产线的情况下产生的、需要占用操作员时间的且与操作生产线无关呢的事务。
于本发明实施例中，一个输入输出控制装置以一对多地方式与多个故障返回控制装置相连接。
于本发明实施例中，所述输入输出控制装置还用于存储工序标识符，所述工序标识符的数量等同于与所述输入输出控制装置相连接的故障返回控制装置的数量，每个工序标识符分别对应一个故障返回控制装置；当输入输出控制装置将故障返回控制装置所收集的故障信息发送至信息控制装置时，同时一并将与故障返回控制装置相对应的工序标识符发送至信息控制装置；输入输出控制装置接收故障信息以及工序标识符后，重新排列工序时间表所记载的生产工序与生产线操作人员、原料、零件、中间组装件以及工具之间的对应关系。
于本发明实施例中，输入输出控制装置还返回黄脸状态以及红脸状态，当实际OEE值与计划OEE值的误差大于黄脸限值且小于红脸限值时返回黄脸状态；当实际OEE值与计划OEE值得误差大于红脸限值时返回红脸状态。
于本发明实施例中，输入输出控制装置还用于记录计划OEE值、实际OEE值，当前产品所需各道工序、所需操作人员、每道工序的停止时间，生产线的停机时间、生产线的工作状态以及故障信息的历史记录，计算所述的实际OEE值对照所述计划OEE值、当前产品所需各道工序、所需操作人员、每道工序的停止时间，生产线的停机时间以及生产线的工作状态与故障信息的历史记录之间的统计相关强度，并根据所述统计相关强度得到对实际OEE值影响最大的工序，分析工序故障对实际OEE值与计划OEE值之间误差的影响以及误差的变动原因。
于本发明实施例中，还包括数据库装置，所述数据库装置通过以太网与信息控制装置相连接，数据库装置用于保存生产线生产每个产品的工序时间表。
于本发明实施例中，所述故障信息包括待料当机信息、工艺当机信息、换型当机信息、维修当机信息以及质量当机信息；当生产线等待原料、零件或者中间组装件调配时，故障返回控制装置发出待料当机信息；当生产线停机时，故障返回控制装置发出工艺当机信息；当生产线更换所生产的产品型号时，故障返回控制装置发出换型当机信息；当对生产线或者生产线内生产设备进行维修时，故障返回控制装置发出维修当机信息；当操作员发现产品质量问题时，故障返回控制装置发出质量当机信息。
于本发明实施例中，还包括交互控制装置，所述交互控制装置用于实时地调整信息控制装置的运行参数，并可以将信息控制装置计算得到的数据进行及时的导出。
生产管理方法，应用上述的生产管理系统得到的一种生产管理方法。
本发明具有显著的技术效果：
可以对整条生产线上的各道工序进行有效地监控，监控范围广，适应性好，可以对各种类型的生产线进行有效监控和管理，特别适用于具有多道工序，工序复杂的生产线。
进一步地，通过采集故障信息，分析故障信息、工序要素以及产量之间的关联程度，找出关联性较强的工序，从而可以得到生产线上的热点工序，为之后工序之间的优化与整合提供了一个较为准确的指引。
附图说明
图1为生产管理系统的结构示意图。
图2为故障返回控制装置的结构示意图。
图3为生产管理方法的流程示意图。
图4为信息控制装置所给出的故障-时间信息图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
生产管理系统，如图1、2所示，包括故障返回控制装置(101)、输入输出控制装置(102)、信息控制装置(103)、显示装置(104)以及远程控制装置(105)；其中，
故障返回控制装置(101)用于收集生产线上发出的故障信息，故障返回控制装置(101)将各个生产工序与生产线操作人员、原料、零件、中间组装件以及每道工序所需要的工具进行一一对应。为了实现上述一一对应的关系，首先，应当根据各道工序中所需要的操作人员的数量、每个操作人员分别完成各自工序所需要的时间以及每道工序所需要的原料、零件、中间组装件或者必须得工具，统计上述信息，并编制工序时间表，其次，按照工序时间表中所列明的工序顺序安排分配故障返回控制装置(101)，例如，将在原料、零件、中间组装件或者最终产品中各自采集唯一的个体识别信息，将上述个体识别信息之间进行相互关联成为具有相互继承的关系进行可比照的相互关系的比照进行管理，由此，可以采用通用的生产管理装置进行组装生产线，提高了整个生产管理系统的通用型。通常情况下，故障返回控制装置(101)位于操作员的操作工位，通过电性连接与生产线设备相连接，或者可以为每道工序的操作员掌握操作，作为一种可选的简化方案，故障返回控制装置(101)可以包括设备停线触发器(1011)以及设备不停线帮助触发器(1012)，其中，设备停线触发器(1011)用于在生产线发生整线停机的情况下触发停线故障，按下设备停线触发器(1011)的按钮即意味着整条生产线出现了必须停止的重大故障；设备不停线帮助触发器(1012)用于触发设备不停线故障，所述设备不停线故障包括在无需停止生产线的情况下产生的、需要占用操作员时间的且与操作生产线无关呢的事务，通常的情况下，操作员不会一直在生产线上工作，为了处理某一些突发的时间，或者是一些无法精确控制时间的情况，例如进行生产工艺的变更、非重要零件的维修、产品型号的更换、补充原料或者其他材料以及因为产品质量问题所导致的情况，需要触发设备不停线帮助触发器(1012)，但设备不停线帮助触发器(1012)的按钮被按下后，操作员停止生产线上的工作而转而处理其他事务的时间仍然被信息控制装置(103)记录在下来，上述停线故障以及不停线故障合称为故障信息，当上述故障被排除后，故障返回控制装置(101)则发出复位信息进行复位；此外，复位信息也可以通过交互控制装置(107)直接发送至信息控制装置(103)，通常对于停线故障采用该种复位方式。所述生产工序分别包括一名或者多名操作人员以及定量的原料、零件、中间组装件以及工具。将生产线故障的类型划分为设备不停线故障以及设备停线故障，信息控制装置(103)可以通过统计设备不停线故障的时间得到各道工序的实际所需要的时间，可以将设备不停线故障的统计时间作为生产线的生产历史信息处理，从而得到了一种可以较好地反映生产线的运转状态的指标，该指标替换了现有的通过统计生产线或者生产线的某道工序的运转状态的物理量所碰到的测量困难的问题，同时也简化了指标。
输入输出控制装置(102)用于将故障返回控制装置(101)所收集的故障信息发送至信息控制装置(103)，于本实施例中，输入输出控制装置(102)可以为具有交换功能的数据接收发送装置，该装置通过交换机(108)将所收集到的故障信息或者其他数据发送至信息控制装置(103)，具体地，输入输出控制装置(102)可以选用具有以太网或者串行端口连接功能的I/O模块。
信息控制装置(103)用于接收故障信息，根据工序时间表所记载的生产工序与生产线操作人员、原料、零件、中间组装件以及工具之间的对应关系，记录并统计每道工序的故障信息，根据统计得到的每道工序的故障信息计算每道工序的实际OEE值，OEE是Overall Equipment Effectiveness(全局设备效率)的简称，将每道工序的实际OEE值与预先输入的计划OEE值、黄脸限值以及红脸限值进行比较，当实际OEE值与计划OEE值的误差小于黄脸限值时则返回绿脸状态，所述绿脸状态则表明生产线处于正常工作状态。
于本实施例中，信息控制装置(103)用于车间流水线的生产率、装配线的状况以及进程状态的监控和显示，具有数据整合能力，可以对不同来源的数据进行比较，获取数据之间的强度关联，并用图表进行表示。信息控制装置(103)可以方便的连接任意PLC、驱动器、仪表和条码器等，除显示生产信息功能外，还具有日志功能，远程编程功能等。
除了显示生产线工作状态，信息控制装置(103)尚具有以下的功能：
当故障信息给出后，为了能够了解产品的品质历史与生产线之间的关联性或是相互作用。信息控制装置(103)尚需要建立以下的趋势图。通常使用变量X，通常表示为横坐标，以及变量Y，通常表示为纵坐标，建立以上的趋势图。在趋势图中，变量X表示时间性要素，包括整个生产线的运行总时长以及由非停线故障导致的产量停滞时间；变量Y则表示产量性要素，该产量性要素通常用所生产的产品数量或者将各道工序进行量化处理，以量化后的指标作为产量进行表示，通常，该量化处理可以对各道工序的通用特征，例如时间、工序的复杂程度或者所需要的操作人员的数量进行表示。建立趋势图后，即可以在产量和故障之间建立关联模型，更为重要的是，可以用产量-故障之间的关联来简化基于生产历史信息的多工序多变量之间的复杂的构造关系，起到简化模型的作用。利用上述趋势图，也可以进行对模型的自动分析，并从上述列举的产量变动因素中寻找导致产量变化的根本原因。应当指出的是，上述的趋势图可以表示为一张图表，可以表示上述的时间性要素和产量性要素之间的数据关联。
进一步地，对于上述趋势图中所反映出来的产量与故障之间的关联，信息控制装置(103)通过对产量停滞的时间段与所有类型的非停线故障之间的组合来进一步地探寻产量与故障之间的关联，例如，可以通过基于统计分析方法的共分散构造分析的路线系数或者图形建模的偏相关系数得到。
在建立趋势图，并得到产量与故障之间的关联后，为了进一步分析原材料等因素对产量以及最终得到的产品品质的影响，以每天进行变化的具有复杂工序的产品为对象，锁定对象中2个或者2个以上的要素，所述要素即与上述的各道工序的通用特性相关联的指标，例如，以对象中实际OEE值与计划OEE值相差最大的2个或者2个以上的工序，锁定该工序的通用特征作为对象的要素。通过锁定对象要素，可以在具有需要使用原料、零件或者中间组装件进行加工或者组装的生产工序中查找生产线中对产品品质变动具有影响的根本工序。如图4所示，图4揭示了通过对当机信息进行上述分析处理后所得到的工序排序表，其中位于图4最上边的工序Line19-A，表明在整个生产线中，Line19-A为对产品品质变动具有最大影响的根本工序。
显示装置(104)用于显示信息控制装置(103)所返回的生产线的工作状态。
远程控制装置(105)用于在远端对信息控制装置(103)调用信息控制装置(103)内所保存的生产数据，并在远端客户端进行显示，所述的生产数据包括故障信息以及实际OEE值，所述远端客户端包括通过以太网与信息控制装置(103)相连接的计算机装置。远程控制装置(105)可以为手机终端(1051)、笔记本(1052)或者PC机(1053)。
一个输入输出控制装置(102)以一对多地方式与多个故障返回控制装置(101)相连接。
所述输入输出控制装置(102)还用于存储工序标识符，所述工序标识符的数量等同于与所述输入输出控制装置(102)相连接的故障返回控制装置(101)的数量，每个工序标识符分别对应一个故障返回控制装置(101)；当输入输出控制装置(102)将故障返回控制装置(101)所收集的故障信息发送至信息控制装置(103)时，同时一并将与故障返回控制装置(101)相对应的工序标识符发送至信息控制装置(103)；输入输出控制装置(102)接收故障信息以及工序标识符后，重新排列工序时间表所记载的生产工序与生产线操作人员、原料、零件、中间组装件以及工具之间的对应关系。
输入输出控制装置(102)还返回黄脸状态以及红脸状态，当实际OEE值与计划OEE值的误差大于黄脸限值且小于红脸限值时返回黄脸状态；当实际OEE值与计划OEE值得误差大于红脸限值时返回红脸状态。
输入输出控制装置(102)还用于记录计划OEE值、实际OEE值，当前产品所需各道工序、所需操作人员、每道工序的停止时间，生产线的停机时间、生产线的工作状态以及故障信息的历史记录，计算所述的实际OEE值对照所述计划OEE值、当前产品所需各道工序、所需操作人员、每道工序的停止时间，生产线的停机时间以及生产线的工作状态与故障信息的历史记录之间的统计相关强度，并根据所述统计相关强度得到对实际OEE值影响最大的工序，分析工序故障对实际OEE值与计划OEE值之间误差的影响以及误差的变动原因。
生产管理系统还包括数据库装置(106)，所述数据库装置(106)通过以太网与信息控制装置(103)相连接，数据库装置(106)用于保存生产线生产每个产品的工序时间表。
所述故障信息包括待料当机信息、工艺当机信息、换型当机信息、维修当机信息以及质量当机信息；当生产线等待原料、零件或者中间组装件调配时，故障返回控制装置(101)发出待料当机信息；当生产线停机时，故障返回控制装置(101)发出工艺当机信息；当生产线更换所生产的产品型号时，故障返回控制装置(101)发出换型当机信息；当对生产线或者生产线内生产设备进行维修时，故障返回控制装置(101)发出维修当机信息；当操作员发现产品质量问题时，故障返回控制装置(101)发出质量当机信息。
生产管理系统还包括交互控制装置(107)，所述交互控制装置(107)用于实时地调整信息控制装置(103)的运行参数，并可以将信息控制装置(103)计算得到的数据进行及时的导出。
生产管理方法，如图3所示，应用上述的生产管理系统，包括以下具体步骤：
故障返回控制步骤(201)：收集生产线上发出的故障信息，故障返回控制装置(101)将各个生产工序与生产线操作人员、原料、零件、中间组装件以及工具进行一一对应，所述生产工序分别包括一名或者多名操作人员以及定量的原料、零件、中间组装件以及工具。
输入输出控制步骤(202)：将故障返回控制装置(101)所收集的故障信息发送至信息控制装置(103)。
信息控制步骤(203)：接收故障信息，根据工序时间表所记载的生产工序与生产线操作人员、原料、零件、中间组装件以及工具之间的对应关系，记录并统计每道工序的故障信息，根据统计得到的每道工序的故障信息计算每道工序的实际OEE值，将每道工序的实际OEE值与预先输入的计划OEE值、黄脸限值以及红脸限值进行比较，当实际OEE值与计划OEE值的误差小于黄脸限值时则返回绿脸状态，所述绿脸状态则表明生产线处于正常工作状态。
显示步骤(204)：显示信息控制装置(103)所返回的生产线的工作状态。
远程控制步骤(205)：在远端对信息控制装置(103)调用信息控制装置(103)内所保存的生产数据，并在远端客户端进行显示，所述的生产数据包括故障信息以及实际OEE值，所述远端客户端包括通过以太网与信息控制装置(103)相连接的计算机装置。
数据库存储步骤(206)：通过以太网与信息控制装置(103)相连接，数据库装置(106)用于保存生产线生产每个产品的工序时间表。
交互控制步骤(207)：实时地调整信息控制装置(103)的运行参数，并可以将信息控制装置(103)计算得到的数据进行及时的导出。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (9)
1.一种生产管理系统，其特征在于，包括故障返回控制装置(101)、输入输出控制装置(102)、信息控制装置(103)、显示装置(104)以及远程控制装置(105)；其中，故障返回控制装置(101)用于收集生产线上发出的故障信息，故障返回控制装置(101)将各个生产工序与生产线操作人员、设备、零件、中间组装件以及工具进行一一对应，所述生产工序分别包括一名或者多名操作人员以及定量的原料、零件、中间组装件以及工具；
输入输出控制装置(102)用于将故障返回控制装置(101)所收集的故障信息发送至信息控制装置(103)；
信息控制装置(103)用于接收故障信息，根据工序时间表所记载的生产工序与生产线操作人员、原料、零件、中间组装件以及工具之间的对应关系，记录并统计每道工序的故障信息，根据统计得到的每道工序的故障信息计算每道工序的实际OEE值，将每道工序的实际OEE值与预先输入的计划OEE值、黄脸限值以及红脸限值进行比较，当实际OEE值与计划OEE值的误差小于黄脸限值时则返回绿脸状态，所述绿脸状态则表明生产线处于正常工作状态；
显示装置(104)用于显示信息控制装置(103)所返回的生产线的工作状态；远程控制装置(105)用于在远端对信息控制装置(103)调用信息控制装置(103)内所保存的生产数据，并在远端客户端进行显示，所述的生产数据包括故障信息以及实际OEE值，所述远端客户端包括通过以太网与信息控制装置(103)相连接的计算机装置；
所述故障返回控制装置(101)包括设备停线触发器(1011)以及设备不停线帮助触发器(1012)，其中，设备停线触发器(1011)用于在生产线发生整线停机的情况下触发故障信息；设备不停线帮助触发器(1012)用于触发设备不停线故障，所述设备不停线故障包括在无需停止生产线的情况下产生的、需要占用操作员时间的且与操作生产线无关呢的事务。
2.根据权利要求1所述的生产管理系统，其特征在于，一个输入输出控制装置(102)以一对多的方式与多个故障返回控制装置(101)相连接。
3.根据权利要求2所述的生产管理系统，其特征在于，所述输入输出控制装置(102)还用于存储工序标识符，所述工序标识符的数量等同于与所述输入输出控制装置(102)相连接的故障返回控制装置(101)的数量，每个工序标识符分别对应一个故障返回控制装置(101)；当输入输出控制装置(102)将故障返回控制装置(101)所收集的故障信息发送至信息控制装置(103)时，同时一并将与故障返回控制装置(101)相对应的工序标识符发送至信息控制装置(103)；输入输出控制装置(102)接收故障信息以及工序标识符后，重新排列工序时间表所记载的生产工序与生产线操作人员、原料、零件、中间组装件以及工具之间的对应关系。
4.根据权利要求1所述的生产管理系统，其特征在于，输入输出控制装置(102)还返回黄脸状态以及红脸状态，当实际OEE值与计划OEE值的误差大于黄脸限值且小于红脸限值时返回黄脸状态；当实际OEE值与计划OEE值得误差大于红脸限值时返回红脸状态。
5.根据权利要求1所述的生产管理系统，其特征在于，输入输出控制装置(102)还用于记录计划OEE值、实际OEE值，当前产品所需各道工序、所需操作人员、每道工序的停止时间，生产线的停机时间、生产线的工作状态以及故障信息的历史记录，计算所述的实际OEE值对照所述计划OEE值、当前产品所需各道工序、所需操作人员、每道工序的停止时间，生产线的停机时间以及生产线的工作状态与故障信息的历史记录之间的统计相关强度，并根据所述统计相关强度得到对实际OEE值影响最大的工序，分析工序故障对实际OEE值与计划OEE值之间误差的影响以及误差的变动原因。
6.根据权利要求1所述的生产管理系统，其特征在于，还包括数据库装置(106)，所述数据库装置(106)通过以太网与信息控制装置(103)相连接，数据库装置(106)用于保存生产线生产每个产品的工序时间表。
7.根据权利要求1所述的生产管理系统，其特征在于，所述故障信息包括待料当机信息、工艺当机信息、换型当机信息、维修当机信息以及质量当机信息；当生产线等待原料、零件或者中间组装件调配时，故障返回控制装置(101)发出待料当机信息；当生产线停机时，故障返回控制装置(101)发出工艺当机信息；当生产线更换所生产的产品型号时，故障返回控制装置(101)发出换型当机信息；当对生产线或者生产线内生产设备进行维修时，故障返回控制装置(101)发出维修当机信息；当操作员发现产品质量问题时，故障返回控制装置(101)发出质量当机信息。
8.根据权利要求1所述的生产管理系统，其特征在于，还包括交互控制装置(107)，所述交互控制装置(107)用于实时地调整信息控制装置(103)的运行参数，并可以将信息控制装置(103)计算得到的数据进行及时的导出。
9.一种生产管理方法，其特征在于，应用上述权利要求1-8任一所述的生产管理系统，包括以下具体步骤：
故障返回控制步骤(201)：收集生产线上发出的故障信息；
输入输出控制步骤(202)：将故障返回控制装置(101)所收集的故障信息发送至信息控制装置(103)；
信息控制步骤(203)：接收故障信息，根据工序时间表所记载的生产工序与生产线操作人员、原料、零件、中间组装件以及工具之间的对应关系，记录并统计每道工序的故障信息，根据统计得到的每道工序的故障信息计算每道工序的实际OEE值，将每道工序的实际OEE值与预先输入的计划OEE值、黄脸限值以及红脸限值进行比较，当实际OEE值与计划OEE值的误差小于黄脸限值时则返回绿脸状态，所述绿脸状态则表明生产线处于正常工作状态；
显示步骤(204)：显示信息控制装置(103)所返回的生产线的工作状态；
远程控制步骤(205)：在远端对信息控制装置(103)调用信息控制装置(103)内所保存的生产数据，并在远端客户端进行显示，所述的生产数据包括故障信息以及实际OEE值；
数据库存储步骤(206)：保存生产线生产每个产品的工序时间表；
交互控制步骤(207)：实时地调整信息控制装置(103)的运行参数，并可以将信息控制装置(103)计算得到的数据进行及时的导出。
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