專(zhuān)利名稱(chēng)：監(jiān)控和量化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備性能的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及監(jiān)控生產(chǎn)設(shè)備性能的領(lǐng)域。具體來(lái)講，本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控 和管理自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備性能的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備中，設(shè)備的最優(yōu)操作取決于以各自期望的生產(chǎn)速度對(duì)部件或工 件進(jìn)行處理的單個(gè)生產(chǎn)單元或位置(生產(chǎn)單元或工位)。不以期望的生產(chǎn)速度運(yùn)轉(zhuǎn)的工位 通常會(huì)約束產(chǎn)品流，并影響整個(gè)生產(chǎn)工藝的整體生產(chǎn)能力。通常認(rèn)為設(shè)備的生產(chǎn)能力由它 的約束，即，對(duì)設(shè)備的生產(chǎn)或工作流程產(chǎn)生相對(duì)最大擾亂的工位來(lái)限制。如果不能確定自動(dòng) 化生產(chǎn)設(shè)備中的約束，可能會(huì)制約做出連續(xù)改善的努力。不過(guò)，確定約束的位置可不是一件容易的事情。在具有連續(xù)的生產(chǎn)線的設(shè)備中尤 其如此。眾所周知，自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備通常由大量的順序生產(chǎn)線或處理線所組成。每個(gè)順序生 產(chǎn)線由幾個(gè)以順序方式鏈接的自動(dòng)化工位所組成。在生產(chǎn)線上，隨著工件順序地從一個(gè)工 位移動(dòng)到下一個(gè)工位，每個(gè)自動(dòng)化工位以固定的速度對(duì)工件進(jìn)行處理。在順序生產(chǎn)線上，任 何一個(gè)工位上的減速通常會(huì)導(dǎo)致從源向上游和下游傳播的波紋效應(yīng)。減速可能是由多種不 同原因造成的。“慢周期”或由于工位以比期望的速度低的速度運(yùn)行所導(dǎo)致的損耗可以是一 種對(duì)生產(chǎn)線的減速起作用的因素。這還可以是質(zhì)量缺陷，質(zhì)量缺陷導(dǎo)致處理的工件被丟棄， 從而在工作流程中產(chǎn)生間隙。當(dāng)然，在每個(gè)工位總是會(huì)有停機(jī)損耗，這不但影響被討論的工 位的性能，還在下游產(chǎn)生了空閑狀態(tài)以及在上游產(chǎn)生了堵塞狀態(tài)。因此，這些瓶頸和質(zhì)量問(wèn) 題會(huì)波及到順序生產(chǎn)線，而且它們會(huì)掩蓋約束的源頭。例如，工位可以處于空閑狀態(tài)，好像 導(dǎo)致了性能問(wèn)題，但這只是因?yàn)橛捎谏嫌位蛳掠蔚膯?wèn)題而使它處于空閑或堵塞狀態(tài)。通常 在工位或生產(chǎn)線之間提供了緩沖區(qū)，來(lái)使工作流程處于同一水平，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的處理或生 產(chǎn)。緩沖可能進(jìn)一步掩蓋了這些約束的真正源頭。度量通常被用來(lái)測(cè)量生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)率以及測(cè)量對(duì)工位或生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行改變的 效率。解決生產(chǎn)環(huán)境中的性能或生產(chǎn)率改善問(wèn)題的通常方法通常不采用確定約束的方法。 相反，這些方法集中于采集不同的數(shù)據(jù)組合，例如機(jī)器故障、整體裝置效率(OEE)、空閑時(shí)間 和廢品率。提供了工廠整體性能指標(biāo)的這些度量通常不能針對(duì)問(wèn)題源自何處提供令人滿意 的指導(dǎo)，也無(wú)法提供對(duì)需要正確測(cè)量的特定工位進(jìn)行定位的輔助管理。為了調(diào)和這個(gè)難題，采集越來(lái)越多的數(shù)據(jù)，嘗試改善被選量度的預(yù)測(cè)能力。這種信 息是從生產(chǎn)設(shè)備中的所有工位采集的。不幸的是，通常用戶需要解釋這數(shù)量不斷增大的數(shù) 據(jù)，來(lái)嘗試確定哪里存在生產(chǎn)工藝中的約束。由于數(shù)據(jù)的復(fù)雜性和信息的并發(fā)性，這通常很 困難。另外，還存在通常與采集和解釋大量數(shù)據(jù)相關(guān)的缺點(diǎn)，這在采集比必要數(shù)據(jù)更多的數(shù) 據(jù)時(shí)才會(huì)惡化。實(shí)施需要大量數(shù)據(jù)的解決方案勢(shì)必很耗時(shí)而且很昂貴。所采用的任何解決 方案還需要正確地反映所采集的數(shù)據(jù)的實(shí)質(zhì)。這需要額外的時(shí)間和精力來(lái)理解所有的數(shù)據(jù) 以及所采集的數(shù)據(jù)類(lèi)型之間的相互關(guān)系，這是很重要的工作。從而，希望只采集最小量的必 須數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)仍然可以正確地確定約束。
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從而，需要一種用于采集最小量的數(shù)據(jù)(即，只有那些與正確地確定限制生產(chǎn)能 力的約束相關(guān)的數(shù)據(jù))和對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理來(lái)確定這些約束，以及用于提供約束所在 位置的簡(jiǎn)明清楚視圖的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的目的是減輕或排除上述不利因素中的至少一 個(gè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于確定和量化自動(dòng)化生產(chǎn)或處理設(shè)備中的約束的系統(tǒng)和方法。 該設(shè)備具有大量的自動(dòng)化工位。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連續(xù)地從該設(shè)備中的自動(dòng)化裝置接收基本事 件和狀態(tài)信號(hào)，并對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行評(píng)估和處理，來(lái)在這個(gè)過(guò)程中導(dǎo)出每個(gè)給定生產(chǎn)工位的 生產(chǎn)能力測(cè)量(約束的測(cè)量)。通過(guò)人工輸入的與工位性能相關(guān)的信息，可以進(jìn)一步地增強(qiáng) 信號(hào)的自動(dòng)化采集。生產(chǎn)能力測(cè)量被表示為理想周期時(shí)間與累加時(shí)間的比值，該累加時(shí)間 包括工位上的任何延遲或過(guò)周期(overcycle)，但排除了工位上的任何加速。如果工位以比 理想周期時(shí)間短的時(shí)間對(duì)工件進(jìn)行處理，它經(jīng)歷了加速。對(duì)所有工位的生產(chǎn)能力測(cè)量進(jìn)行 分析，來(lái)確定設(shè)備中的約束。在一個(gè)實(shí)施例中，約束被確定為具有最低生產(chǎn)能力的工位。優(yōu)選地，以圖形方式向 用戶呈現(xiàn)所有工位的生產(chǎn)能力測(cè)量。這向用戶清楚地顯示了生產(chǎn)流程中的約束，表示了通 過(guò)該設(shè)備的物流。可以提供其他的深入了解，以得到關(guān)于約束和產(chǎn)能損失的更詳細(xì)的信息， 并且可以輸入關(guān)于約束的信息，例如，停機(jī)或減速。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)生產(chǎn)能力和平衡圖向用戶呈現(xiàn)了生產(chǎn)能力測(cè)量。用圖上的 圖標(biāo)表示每個(gè)工位。在每個(gè)圖標(biāo)中示出的是計(jì)算出的生產(chǎn)能力測(cè)量以及可選的由于每個(gè)被 監(jiān)控類(lèi)別(諸如空閑狀態(tài)或堵塞狀態(tài))而導(dǎo)致的產(chǎn)能損失的百分比。每個(gè)圖標(biāo)是用顏色表 示的，其中，用唯一可識(shí)別的顏色顯示約束。將每個(gè)圖標(biāo)提供為可激活的，用于請(qǐng)求和提供 進(jìn)一步的信息。例如，采用計(jì)算機(jī)指示裝置點(diǎn)擊圖標(biāo)，產(chǎn)生與所呈現(xiàn)工位的性能相關(guān)的其他 細(xì)節(jié)，或允許輸入其他信息。在本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于量化和確定自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備中的約束的系 統(tǒng)，該自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備具有多個(gè)用于對(duì)工件進(jìn)行自動(dòng)化處理的自動(dòng)化工位。該系統(tǒng)包括多 個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器，該多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器中的每一個(gè)連續(xù)地接收在各個(gè)自動(dòng)化工位上采集的事件 和狀態(tài)信號(hào)，并將這些事件和狀態(tài)信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)，這些時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)包括 各個(gè)自動(dòng)化工位在處理工件的每個(gè)處理周期中所消耗的過(guò)周期時(shí)間以及工件計(jì)數(shù)；數(shù)據(jù)建 模引擎與多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行通信；每個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器包括計(jì)算單元，該計(jì)算單元在各個(gè)工 位上完成每個(gè)處理周期時(shí)計(jì)算各個(gè)自動(dòng)化工位的生產(chǎn)能力測(cè)量，根據(jù)期望的處理時(shí)間和在 累加時(shí)段上累加的累加過(guò)周期處理時(shí)間，計(jì)算生產(chǎn)能力測(cè)量；以及，數(shù)據(jù)建模引擎從多個(gè)信 號(hào)轉(zhuǎn)換器接收生產(chǎn)能力測(cè)量，并將約束確定為生產(chǎn)能力測(cè)量符合了預(yù)先選定標(biāo)準(zhǔn)的工位， 其中，過(guò)周期時(shí)間是從每個(gè)處理周期的周期時(shí)間與理想周期時(shí)間之間的差中導(dǎo)出的一個(gè)非 負(fù)的量，該過(guò)周期時(shí)間排除了各個(gè)工位在每個(gè)處理周期中的空閑狀態(tài)和堵塞狀態(tài)所消耗的 時(shí)間，其中，分別根據(jù)累加時(shí)段上的理想周期時(shí)間和過(guò)周期處理時(shí)間，累加期望的處理時(shí)間 和累加的過(guò)周期時(shí)間，以及其中，過(guò)周期處理時(shí)間是過(guò)周期時(shí)間和理想周期時(shí)間的和。在本發(fā)明的這個(gè)方面的一個(gè)特征中，該系統(tǒng)還包括歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)和隊(duì)列管理 器，該隊(duì)列管理器安排了轉(zhuǎn)換的時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)在歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的存儲(chǔ)。
在本發(fā)明的這個(gè)方面的另一個(gè)特征中，該系統(tǒng)還包括圖形用戶界面，用于向用戶 顯示工位的生產(chǎn)能力測(cè)量的圖形表示，該圖形表示包括工位圖標(biāo)，每個(gè)工位圖標(biāo)對(duì)應(yīng)于一 個(gè)工位，并示出了生產(chǎn)能力測(cè)量的數(shù)字值。在本發(fā)明的這個(gè)方面的又一個(gè)特征中，該圖形表 示包括一個(gè)或多個(gè)鄰近這些工位圖標(biāo)的每一個(gè)工位定位的狀態(tài)圖標(biāo)，該一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)圖 標(biāo)每一個(gè)均示出了每個(gè)工位在所表示的狀態(tài)上消耗的時(shí)間百分比。在第二方面，提供了用于量化和確定自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備中的約束的系統(tǒng)，該自動(dòng)化 生產(chǎn)設(shè)備具有順序鏈接的用于對(duì)工件進(jìn)行自動(dòng)化處理的自動(dòng)化工位。該系統(tǒng)包括多個(gè)信號(hào) 轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)累加器、歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)以及數(shù)據(jù)建模引擎，該多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器中的每一個(gè)連 續(xù)地接收在各個(gè)自動(dòng)化工位上采集的空閑信號(hào)、堵塞信號(hào)和EOC信號(hào)，并將空閑信號(hào)、堵塞 信號(hào)和EOC信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)，該時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)包括各個(gè)自動(dòng)化工位在每個(gè)處 理周期中對(duì)工件進(jìn)行處理所消耗的測(cè)量周期時(shí)間、各個(gè)自動(dòng)化工位在每個(gè)處理周期中消耗 的過(guò)周期時(shí)間、以及工件計(jì)數(shù)；該數(shù)據(jù)累加器用于累加從每個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器接收到的時(shí)間和 計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)，該累加的時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)包括累加時(shí)段上的累加過(guò)周期時(shí)間、累加理想處理時(shí) 間以及總工件計(jì)數(shù)；該歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)以及累加的時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù) 據(jù)；該數(shù)據(jù)建模引擎與多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器以及歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行通信；每個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器包 括計(jì)算單元，該計(jì)算單元在各個(gè)工位的每個(gè)處理周期完成時(shí)計(jì)算各個(gè)自動(dòng)化工位的生產(chǎn)能 力測(cè)量，該生產(chǎn)能力測(cè)量是根據(jù)累加的理想處理時(shí)間與累加的過(guò)周期處理時(shí)間的比值；以 及，該數(shù)據(jù)建模引擎從多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器接收生產(chǎn)能力測(cè)量，并將具有最小生產(chǎn)能力測(cè)量的 工位確定為約束，其中，過(guò)周期時(shí)間是從測(cè)得的周期時(shí)間與理想周期時(shí)間之間的差導(dǎo)出的 非負(fù)的量，其中，累加的理想處理時(shí)間是理想周期時(shí)間與總工件計(jì)數(shù)的乘積，以及其中，累 加的過(guò)周期處理時(shí)間是累加的理想處理時(shí)間和累加的過(guò)周期時(shí)間的和。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了監(jiān)控和管理自動(dòng)化處理設(shè)備性能的方法。該方法 包括下列步驟連續(xù)地接收從自動(dòng)化處理設(shè)備上的多個(gè)工位自動(dòng)采集的狀態(tài)和事件信號(hào)；將這些 狀態(tài)和事件信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)，每個(gè)工位的時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)包括至少一個(gè)過(guò)周期 時(shí)間，該過(guò)周期時(shí)間是根據(jù)測(cè)得的周期時(shí)間與理想的周期時(shí)間之間的差導(dǎo)出的一個(gè)非負(fù)的 量；在一個(gè)累加時(shí)段上對(duì)這些工位累加這些時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)，累加的時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)至少 包括每個(gè)工位在累加時(shí)段上處理的總工件計(jì)數(shù)以及根據(jù)過(guò)周期時(shí)間累加的累加過(guò)周期時(shí) 間；在每個(gè)工位完成對(duì)工件的處理時(shí)，連續(xù)地計(jì)算每個(gè)工位的生產(chǎn)能力測(cè)量，根據(jù)工件總 量、累加的過(guò)周期時(shí)間和理想周期時(shí)間計(jì)算該生產(chǎn)能力測(cè)量；以及根據(jù)這些工位的生產(chǎn)能 力測(cè)量，確定自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備中的約束，該約束是具有最小生產(chǎn)能力測(cè)量的工位。在本發(fā)明的這個(gè)方面的一個(gè)特征中，每個(gè)工位的時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)包括每個(gè)工位在 空閑狀態(tài)消耗的第一時(shí)間量和每個(gè)工位在堵塞狀態(tài)消耗的第二時(shí)間量，該方法還包括在每 個(gè)工位相關(guān)的圖標(biāo)上顯示生產(chǎn)能力測(cè)量、從第一時(shí)間量導(dǎo)出的信息以及從第二時(shí)間量導(dǎo)出 的信息的步驟。在其他的特征中，該方法還包括根據(jù)所述生產(chǎn)能力測(cè)量的數(shù)字值用顏色標(biāo) 示與所述每個(gè)工位相關(guān)的圖標(biāo)的步驟。在本發(fā)明的其他方面中，提供了上述上面的各種組合和子集。


為了說(shuō)明的目的(但不是限制性的)，參照附圖對(duì)本發(fā)明的上述方面和其他方面 進(jìn)行了詳細(xì)的解釋?zhuān)渲袌D1示意地使出了一種自動(dòng)化處理設(shè)備，該自動(dòng)化處理設(shè)備與根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例 的計(jì)算機(jī)實(shí)施的性能管理系統(tǒng)交互，并被該計(jì)算機(jī)實(shí)施的性能管理系統(tǒng)監(jiān)控；圖2是示出了用于確定和量化圖1所示的自動(dòng)化處理設(shè)備中的約束的性能管理系 統(tǒng)的框圖；圖3A示意地示出了工位周期和周期結(jié)束信號(hào)、堵塞信號(hào)和空閑信號(hào)的產(chǎn)生；圖3B沿時(shí)間軸示出了與各種狀態(tài)和時(shí)間信號(hào)相關(guān)的時(shí)間標(biāo)記以及這些信號(hào)到基 本時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換；圖4沿時(shí)間軸示意地示出了在工位處的損耗種類(lèi)；圖5是示出了用于確定和量化自動(dòng)化處理設(shè)備中的約束的工藝步驟的流程圖；圖5B沿時(shí)間軸描繪了與各種狀態(tài)和時(shí)間信號(hào)相關(guān)的時(shí)間標(biāo)記，來(lái)示出這些信號(hào) 到時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換以及轉(zhuǎn)換后的時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)的累加；圖6是圖示了兩個(gè)連續(xù)生產(chǎn)線上的工位的生產(chǎn)能力測(cè)量的視圖；圖7示出了生產(chǎn)能力和平衡圖，用于圖示多個(gè)以連續(xù)方式和并行方式鏈接的生產(chǎn) 線的生產(chǎn)能力測(cè)量和其他性能指標(biāo)；圖8是示出了與不同種類(lèi)的損耗相關(guān)的詳細(xì)信息的示范性屏幕顯示；圖9是示出了涉及0EE的詳細(xì)信息的另一個(gè)示范性屏幕顯示；圖10是用戶人工輸入信息的示范性屏幕顯示，其提供了與工位上的質(zhì)量損耗的 原因相關(guān)的信息；以及圖11是示出了給定監(jiān)控周期上的質(zhì)量損耗統(tǒng)計(jì)的示范性屏幕顯示。
具體實(shí)施例方式通過(guò)說(shuō)明本發(fā)明的原理的一些特定實(shí)施例的一個(gè)或一些示例，提供了下文的說(shuō)明 和其中說(shuō)明的實(shí)施例。提供這些示例是為了解釋的目的，在說(shuō)明書(shū)和附圖中用各自相同的 參考標(biāo)號(hào)來(lái)標(biāo)示類(lèi)似的部件。本發(fā)明涉及用于確定和量化自動(dòng)化生產(chǎn)或處理設(shè)備中的約束的系統(tǒng)和方法。該設(shè) 備具有多個(gè)自動(dòng)化工位。在一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)采用自動(dòng)地從每個(gè)工位采集到的事件和狀 態(tài)信號(hào)，對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理，以導(dǎo)出每個(gè)工位的生產(chǎn)能力測(cè)量。通過(guò)提供允許用戶人工輸入 涉及工位性能的信息的輸入裝置，進(jìn)一步增強(qiáng)了信號(hào)的自動(dòng)采集。該系統(tǒng)不采集大量信號(hào)，而 采集少量的核心事件和狀態(tài)信號(hào)(在一個(gè)實(shí)施例中為三個(gè))，將這些信號(hào)與它們的時(shí)間數(shù)據(jù) 關(guān)聯(lián)，來(lái)導(dǎo)出生產(chǎn)能力測(cè)量。提供了一種數(shù)據(jù)建模引擎，用于分析所有工位的生產(chǎn)能力測(cè)量， 來(lái)確定設(shè)備中的約束。包括該設(shè)備中的所有被監(jiān)控的工位的生產(chǎn)能力測(cè)量的生產(chǎn)能力度量被 圖示給用戶，以提供對(duì)約束的清楚指示。還對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，來(lái)提供關(guān)于性能損耗的統(tǒng)計(jì)或性 能損耗的原因，使得對(duì)用戶提供關(guān)于應(yīng)當(dāng)在什么地方進(jìn)行何種類(lèi)型的改進(jìn)的指導(dǎo)。圖1示意地示出了自動(dòng)化處理設(shè)備100。該自動(dòng)化處理設(shè)備可以是任何生產(chǎn)設(shè)備、 處理設(shè)備或測(cè)試設(shè)備、或任何包括多個(gè)自動(dòng)化或可被自動(dòng)化的處理單元的設(shè)備。例如，該設(shè) 備可以是汽車(chē)自動(dòng)化生產(chǎn)線、半導(dǎo)體自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備或包括多個(gè)飲料的自動(dòng)化灌裝生產(chǎn)線的灌裝設(shè)備。該設(shè)備100具有多個(gè)本質(zhì)上是工位、工作單元或工藝位置的自動(dòng)裝置102。裝 置102是一個(gè)能夠獨(dú)立于其他裝置獨(dú)立運(yùn)行的裝置。裝置102通?？梢詫?duì)應(yīng)于一臺(tái)機(jī)器、 一組機(jī)器或者甚至機(jī)器的部件。這些自動(dòng)化裝置通常被組織成連續(xù)的生產(chǎn)線或處理線，例 如，生產(chǎn)線A(104)、生產(chǎn)線B(106)和生產(chǎn)線C(108)。每個(gè)連續(xù)的生產(chǎn)或處理線104、406、108具有線入口點(diǎn)110和線出口點(diǎn)112。在線 的入口點(diǎn)和線的出口點(diǎn)之間順序地鏈接了幾個(gè)自動(dòng)化裝置102。工件114在生產(chǎn)線的入口 點(diǎn)110進(jìn)入生產(chǎn)線。在每個(gè)工位對(duì)工件進(jìn)行處理，工件可以是在汽車(chē)自動(dòng)化組裝線上部分 組裝了的汽車(chē)、在灌裝設(shè)備中的空瓶或半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中的半導(dǎo)體晶片以及其他。在自動(dòng) 化測(cè)試設(shè)備中，工件可以是要經(jīng)過(guò)一系列自動(dòng)化測(cè)試的成品，或者是在每個(gè)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集 和分析工位上分析的樣本。在生產(chǎn)線的每個(gè)裝置102處對(duì)該工件順序地進(jìn)行處理，直到它 到達(dá)了生產(chǎn)線的出口點(diǎn)112?？梢栽诰€的入口點(diǎn)或出口點(diǎn)提供緩沖區(qū)114。在連續(xù)生產(chǎn)中，生產(chǎn)線處理的工件只 有一個(gè)流程可以選擇，也就是順序鏈接的裝置所定義的路徑。在這種順序生產(chǎn)線中，工件必 須去的下一個(gè)工位是固定的。不過(guò)，取決于在每個(gè)工位已經(jīng)完成的單個(gè)處理，工件從一個(gè)工 位移動(dòng)到另一個(gè)工位的時(shí)序不是固定的。由于這種獨(dú)立的時(shí)序，在每個(gè)生產(chǎn)線的入口點(diǎn)或 出口點(diǎn)提供的緩沖區(qū)114有助于保持生產(chǎn)線之間的工作流程的一致水平。優(yōu)選地，還可以 在工位之間提供緩沖區(qū)，有助于進(jìn)一步使工作流程相同，使得可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的處理或生產(chǎn)。 緩沖區(qū)經(jīng)常提供一些關(guān)于工位是否已經(jīng)以設(shè)計(jì)的生產(chǎn)或處理速度工作的指示。生產(chǎn)線出口點(diǎn)112可以被鏈接至另一個(gè)生產(chǎn)線的入口點(diǎn)110，來(lái)進(jìn)一步處理已經(jīng) 部分處理過(guò)的工件。在迭代處理中，生產(chǎn)線的出口點(diǎn)可以被鏈接回它自己的入口點(diǎn)，來(lái)在工 件被移交給下一條生產(chǎn)線以做其他處理之前對(duì)工件進(jìn)行多次處理。其他的結(jié)構(gòu)也是可行 的。圖1示出了一種示范性結(jié)構(gòu)，其中，生產(chǎn)線A(104)和生產(chǎn)線(C)的出口點(diǎn)被鏈接至生 產(chǎn)線B(106)的入口點(diǎn)。生產(chǎn)線A處理的第一工件116和生產(chǎn)線C處理的第二工件118被 生產(chǎn)線B進(jìn)一步處理，來(lái)在生產(chǎn)線B的出口點(diǎn)生產(chǎn)組合產(chǎn)品120。每個(gè)自動(dòng)化裝置102可以具有可編程邏輯控制器122 (PLC)或安裝在其上的類(lèi)似 控制裝置。PLC是負(fù)責(zé)以預(yù)定的方式操作裝置102的計(jì)算機(jī)硬件的部件。通常，它包括傳感 器或具有用于從檢測(cè)狀態(tài)和觸發(fā)事件或測(cè)量監(jiān)控條件的傳感器接收輸入的接口。PLC包括 一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器寄存器，來(lái)從它相關(guān)的裝置102采集數(shù)據(jù)。PLC 122的內(nèi)部邏輯用關(guān)于裝 置102的監(jiān)控狀態(tài)的數(shù)據(jù)填入它的存儲(chǔ)器寄存器。每個(gè)存儲(chǔ)器寄存器存儲(chǔ)與裝置102的單 個(gè)監(jiān)控狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)。例如，一個(gè)存儲(chǔ)器寄存器中的值追蹤裝置102的空閑狀況，而另一 個(gè)存儲(chǔ)器寄存器中的值追蹤該裝置的堵塞狀況?？梢杂枚鄠€(gè)邏輯條件或使PLC響應(yīng)于變化 的輸入并相應(yīng)地操作該裝置的“梯形圖”對(duì)PLC進(jìn)行編程。PLC執(zhí)行的一些功能包括質(zhì)量監(jiān) 控(例如，保證部件被正確加載)、工藝監(jiān)控(例如，確保在可接受的指標(biāo)內(nèi)完成給定的工 藝，例如，鉚壓壓力、鉆進(jìn)深度等)、安全監(jiān)控(例如，監(jiān)控安全門(mén)、光幕、緊急制動(dòng)按鈕等)。 雖然圖1所示的PLC 122通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路連接至裝置102，但應(yīng)當(dāng)理解的是，PLC 122可以與 裝置102 —體，提供存儲(chǔ)器寄存器和采集存儲(chǔ)在其中的數(shù)據(jù)的裝置之間的直接連接。諸如有線或無(wú)線數(shù)據(jù)鏈接之類(lèi)的通信鏈路124將所有的PLC連接在一起，來(lái)形成 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)126。信號(hào)由PLC連續(xù)采集，還被通過(guò)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到計(jì)算機(jī)128或幾個(gè)計(jì)算機(jī)， 在這些計(jì)算機(jī)上執(zhí)行本質(zhì)上是軟件系統(tǒng)130的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。任何合適的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議可以被用來(lái)傳輸采集的信號(hào)。為用戶提供了一個(gè)或幾個(gè)諸如計(jì)算機(jī)監(jiān)視器和鍵盤(pán)或觸摸屏之 類(lèi)的顯示和輸入裝置132，并將其連接至軟件系統(tǒng)130，來(lái)顯示被監(jiān)控的裝置102的顯示狀 態(tài)，并輸入與這些裝置相關(guān)的任何信息。將在下文詳細(xì)說(shuō)明的是，該軟件系統(tǒng)130處理PLC 122采集的信號(hào)數(shù)據(jù)，并根據(jù)本文說(shuō)明的方法計(jì)算每個(gè)裝置102的生產(chǎn)能力測(cè)量。優(yōu)選地， 以圖形方式向用戶呈現(xiàn)該生產(chǎn)能力測(cè)量。該軟件系統(tǒng)130還可以方便地提供用戶接口，例 如，顯示在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器132上的圖形用戶接口，用于接受與任何一個(gè)裝置102相關(guān)的輸 入。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例與PLC交互的軟件系統(tǒng)130。軟件系統(tǒng)130 包括多個(gè)本質(zhì)上是RTLE 204 (real-time logicengine，實(shí)時(shí)邏輯引擎)的信號(hào)轉(zhuǎn)換器202、 數(shù)據(jù)累加器206以及數(shù)據(jù)建模引擎208。該數(shù)據(jù)建模引擎208包括歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)210或 是與歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)210交互的、報(bào)告模塊212、視覺(jué)表示模塊214以及人工數(shù)據(jù)輸入工具 216，歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)210可以是獨(dú)立的，也可以作為軟件系統(tǒng)130的一部分?？蛇x地，在PLC 122和信號(hào)轉(zhuǎn)換器202之間提供了工藝控制OLE (OLE for Process Control)服務(wù)器218。 優(yōu)選在數(shù)據(jù)累加器206和數(shù)據(jù)建模引擎208之間提供隊(duì)列管理器220。軟件系統(tǒng)130連續(xù)地從PLC 122的采集中接收數(shù)據(jù)輸入，每個(gè)PLC安裝在每個(gè)工 廠的工位102上。箭頭222表示原始信號(hào)數(shù)據(jù)流，該原始信號(hào)數(shù)據(jù)流從每個(gè)工位的傳感器 傳送到PLC 122、被0PC服務(wù)器218預(yù)處理或格式化、被RTLE 204和數(shù)據(jù)累加器206處理、 可能在隊(duì)列管理器220處被緩存、并被隊(duì)列管理器220寫(xiě)入歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)210，所得數(shù)據(jù) 被數(shù)據(jù)建模引擎208操作和分析。在每個(gè)工位102，PLC 122與工位進(jìn)行交互，以連續(xù)地從工位采集事件和狀態(tài)信 號(hào)。參照?qǐng)D3A，PLC被編程來(lái)采集三個(gè)狀態(tài)事件信號(hào)的最小組空閑位302、堵塞位304和 E0C(end of cycle，周期結(jié)束)位306。空閑位302被用來(lái)指示“空閑”狀態(tài)，S卩，何時(shí)工位 空閑并等待下一個(gè)工件到來(lái)。這是在工位已經(jīng)完成上一個(gè)完成的周期的卸載(即，已經(jīng)將 它完成的部件傳遞到下一個(gè)工位)，但在給定的延遲之后并沒(méi)有在這個(gè)工位上出現(xiàn)新的部 件，或者新的工件在上一個(gè)工位沒(méi)有完成的時(shí)刻。例如，當(dāng)入口點(diǎn)的緩沖區(qū)(“入口緩沖”) 和工位都為空時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種狀況，這是由于上游工位的減速造成的。或者，也可能由于原料 使得工位無(wú)法完成其處理周期而使工位處于空閑狀態(tài)。當(dāng)工位已經(jīng)完成了一個(gè)周期，而下 游工位無(wú)法接收這個(gè)完成的部件時(shí)，堵塞位304出現(xiàn)。例如，在由于在下游工位上出現(xiàn)了減 速，下游工位沒(méi)有準(zhǔn)備好來(lái)接收更多的部件時(shí)，會(huì)出現(xiàn)這種情況?？梢詫?duì)E0C位306進(jìn)行編 程，使之出現(xiàn)在每個(gè)周期的同一點(diǎn)。通常，它被用來(lái)指示“周期完成”或“周期結(jié)束”狀況。例 如，每當(dāng)工位完成了對(duì)工件的處理，打開(kāi)E0C位306。便利地，E0C位對(duì)短周期(例如3秒) 保持開(kāi)的狀態(tài)來(lái)保證它被RTLE或0PC服務(wù)器檢測(cè)到。只要E0C位在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持 開(kāi)的狀態(tài)，以保證它可以被檢測(cè)到，就可以采用任何取決于巡檢速度或其他這種參數(shù)的其 他合適的周期(例如，從1秒到3秒)。還可以采集諸如錯(cuò)誤狀態(tài)、質(zhì)量損耗、與產(chǎn)品或生產(chǎn)工藝相關(guān)的識(shí)別符之類(lèi)的其 他信號(hào)。采集其他的信號(hào)可以增加系統(tǒng)可以報(bào)告的信息量。例如，通過(guò)向PLC的存儲(chǔ)器寄存 器(未示出)添加質(zhì)量位，PLC可以采集“質(zhì)量”信號(hào)。質(zhì)量位與“E0C”信號(hào)一起出現(xiàn)。如 果在一個(gè)周期的結(jié)束，“質(zhì)量”信號(hào)為“0N”，那么，對(duì)棄用件或拋棄件進(jìn)行計(jì)數(shù)。PLC還可以 采集一個(gè)或幾個(gè)識(shí)別符信號(hào)。這種識(shí)別符可以包括產(chǎn)品代碼、產(chǎn)品型號(hào)、部件類(lèi)型、處理批次類(lèi)型、選件內(nèi)容等，或任何類(lèi)型的期望識(shí)別符。例如，可以采集“型號(hào)ID”信號(hào)。型號(hào)ID 表示當(dāng)前運(yùn)行的型號(hào)，通常是作為用于識(shí)別產(chǎn)品線配置或被處理的工件的字母數(shù)字值而給 出的。系統(tǒng)可以采用型號(hào)ID來(lái)調(diào)整或恢復(fù)基于型號(hào)的參數(shù)。下文將要說(shuō)明的是，理想周期 時(shí)間的值隨型號(hào)變化，可以基于型號(hào)ID的值來(lái)方便地調(diào)整或回復(fù)理想周期時(shí)間。報(bào)告和視 覺(jué)表示還可以采用“型號(hào)ID”作為一種過(guò)濾，允許采用型號(hào)對(duì)各種測(cè)量進(jìn)行顯示和分類(lèi)。工位自身可以具有其他狀態(tài)位，工位采用這些狀態(tài)位來(lái)確定它處于周期中的哪個(gè) 階段。PLC監(jiān)控的一些通常條件包括“加載延遲”、“部件出現(xiàn)”、“部件完成”和“卸載延遲”。 在很多情況下，工位在它釋放一個(gè)完成的工件的時(shí)刻和它加載一個(gè)新的工件的時(shí)刻之間具 有固有的延遲?！凹虞d延遲”表示工件被加載的給定延遲?！凹虞d延遲”位308在加載過(guò)程中 打開(kāi)，但由于這是正常周期的一部分，工位不處于堵塞狀態(tài)或空閑狀態(tài)。類(lèi)似地，工位可以 在它卸載一個(gè)完成的工件時(shí)具有固有的延遲?！靶遁d延遲”位310在卸載過(guò)程中出現(xiàn)，在這 個(gè)位被關(guān)閉時(shí)，準(zhǔn)備再次開(kāi)始一個(gè)新的周期。在加載延遲之后打開(kāi)“部件出現(xiàn)”位312。認(rèn) 為已經(jīng)加載了一個(gè)新的工件，新的處理周期開(kāi)始。在處理周期的結(jié)束，打開(kāi)“部件完成”位 314。在這個(gè)點(diǎn)可以打開(kāi)E0C位306，并保持預(yù)定的周期(例如3秒)或任何其他的足夠長(zhǎng) 到讓RTLE或0PC服務(wù)器檢測(cè)到的周期(例如，1秒到3秒)。圖3A示意地示出了通常的機(jī)器周期，該機(jī)器周期從“加載延遲”(步驟320)開(kāi)始， 通過(guò)“部件出現(xiàn)”或處理周期的開(kāi)始(步驟330)、“部件完成”或E0C (步驟340)、“卸載延 遲”(步驟350)，并再次回到“加載延遲”。實(shí)心或填充的圓或小長(zhǎng)方形表示位打開(kāi)，未填充 的圓或小長(zhǎng)方形表示位關(guān)閉。參照?qǐng)D3B，圖3A中所示的事件也被標(biāo)記在時(shí)間軸316上。時(shí) 刻L表示周期的開(kāi)始，此時(shí)，“加載延遲”位308首先被打開(kāi)。在固有的延遲之后，“加載延 遲”位308在時(shí)刻1\被關(guān)閉。當(dāng)工件位于工位時(shí)，打開(kāi)“部件出現(xiàn)”位312。此時(shí)，工位開(kāi) 始對(duì)工件進(jìn)行處理。在工位在時(shí)刻T2完成了對(duì)工件的處理之后，打開(kāi)“部件完成”位314。 時(shí)刻和時(shí)刻T2之間的持續(xù)時(shí)間通常被稱(chēng)為“P2PSA”時(shí)間，或部件到部件獨(dú)立時(shí)間。下文 將詳細(xì)說(shuō)明的是，如果P2PSA時(shí)間比理想的周期時(shí)間(Takt時(shí)間)長(zhǎng)，則認(rèn)為工位過(guò)周期， 并采集P2PSA時(shí)間和Takt時(shí)間之間的時(shí)間差為單位過(guò)周期時(shí)間。E0C位306在時(shí)刻T2被 打開(kāi)3秒，這提供了周期結(jié)束信號(hào)318或E0C信號(hào)。最后，“卸載延遲”位310在時(shí)刻T3被 打開(kāi)，并在直到T4的固有卸載延遲的持續(xù)時(shí)間內(nèi)保持開(kāi)的狀態(tài)。時(shí)刻T4還與下一個(gè)周期的 T0'重合。相鄰周期中的E0C的開(kāi)始時(shí)刻之間的時(shí)間通常被稱(chēng)為“P2P”時(shí)間，或部件到部件 時(shí)間。再次參照?qǐng)D3A。在上一個(gè)工件已經(jīng)退出之后，現(xiàn)在工位在等待另一個(gè)工件進(jìn)入。 在預(yù)計(jì)加載新的工件時(shí)打開(kāi)“加載延遲”位。不過(guò)，在給定的時(shí)間延遲(可能為0)之后，工 位可能發(fā)現(xiàn)它沒(méi)有新的工件(步驟360)，“部件出現(xiàn)”位312保持關(guān)的狀態(tài)(步驟370)。當(dāng) 出現(xiàn)這種情況時(shí)，工位將它的狀態(tài)報(bào)告為“空閑”，空閑位302被打開(kāi)。工位將保持在這種狀 態(tài)，即，空閑位302保持開(kāi)的狀態(tài)，直到新的工件進(jìn)入工位。類(lèi)似地，在周期結(jié)束時(shí)，E0C位 306被打開(kāi)，并保持3秒。如果在固有的卸載延遲之后，即，在“卸載延遲”位被清空之后，完 成的工件沒(méi)有退出(步驟380)，仍然出現(xiàn)在工位上，工位將它的狀態(tài)報(bào)告為“堵塞”，堵塞位 304被打開(kāi)(步驟390)。堵塞位304會(huì)保持開(kāi)的狀態(tài)，直到工件退出工位，即直到“部件出 現(xiàn)”位312被清空。PLC采集的信號(hào)明確地或隱含地與時(shí)間信息相關(guān)。PLC可以被編程來(lái)利用時(shí)間信息，并對(duì)工位消耗在空閑狀態(tài)或堵塞狀態(tài)的時(shí)間量、工位在連續(xù)E0C信號(hào)之間消耗的時(shí)間 量進(jìn)行累加，或每當(dāng)接收到E0C信號(hào)時(shí)可以累加(即增大)總的單位計(jì)數(shù)，來(lái)對(duì)處理的工件 的總量進(jìn)行跟蹤。PLC還可以被編程來(lái)執(zhí)行更復(fù)雜的計(jì)算。不過(guò)，雖然PLC是可編程的，并 不鼓勵(lì)在已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)的PLC中改變PLC邏輯來(lái)采集附加的信號(hào)或執(zhí)行附加的計(jì)算，這是因?yàn)?這種改變很耗時(shí)，而且需要大量的“驗(yàn)證”來(lái)保證常規(guī)的操作不受到任何形式的影響。優(yōu)選 地，將任何計(jì)算和累加留給信號(hào)轉(zhuǎn)換器202，以改善性能和降低實(shí)施成本。在下文中會(huì)進(jìn)一 步說(shuō)明時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)的計(jì)算和累加。應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管在本文中將PLC描述為用于采集信號(hào)的裝置，這僅僅是因?yàn)?通常PLC已經(jīng)被安裝在自動(dòng)化設(shè)備上來(lái)在每個(gè)工位采集信號(hào)。在大部分裝置中，PLC可能 已經(jīng)采集了系統(tǒng)所需要的最小必須信號(hào)。不要求一定采用PLC。作為對(duì)PLC的補(bǔ)充或替換， 可以采用能夠采集軟件系統(tǒng)130所采用的狀態(tài)和事件信號(hào)的任何傳感器。0PC服務(wù)器從PLC接收數(shù)據(jù)。0PC是用于在控制流程和它的功能性之間進(jìn)行數(shù)據(jù) 通信的標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議。0PC服務(wù)器218對(duì)連接到其上的每個(gè)PLC 122的存儲(chǔ)器寄存器中存儲(chǔ) 的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和格式化，并將標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)提供給信號(hào)轉(zhuǎn)換器202或RTLE 204。通常，0PC 服務(wù)器218通過(guò)周期性地讀取存儲(chǔ)器寄存器來(lái)采集這種數(shù)據(jù)。0PC服務(wù)器218在它的內(nèi)部 存儲(chǔ)器以標(biāo)準(zhǔn)化方式將讀取的數(shù)據(jù)和表示從哪個(gè)存儲(chǔ)器寄存器和裝置采集數(shù)據(jù)的源信息 存儲(chǔ)在一起。以標(biāo)準(zhǔn)化方式向信號(hào)轉(zhuǎn)換器202提供數(shù)據(jù)和源信息，允許它對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn) 行適當(dāng)?shù)慕忉尯吞幚?。從而?PC服務(wù)器218向數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換器202提供了從PLC的存儲(chǔ)器 寄存器請(qǐng)求和接收數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，對(duì)存儲(chǔ)在0PC服 務(wù)器218的內(nèi)部存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和格式化是已知的。可以配置PLC 122和/或0PC服務(wù)器218，使得特定存儲(chǔ)器寄存器的值使0PC服 務(wù)器218將標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到信號(hào)轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)采集器。這種數(shù)據(jù)采集被稱(chēng)為觸發(fā)或主 動(dòng)提出的數(shù)據(jù)采集。RTLE或數(shù)據(jù)累加可以對(duì)這樣采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和格式化， 以存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)210中。這表示數(shù)據(jù)“推”模式。信號(hào)轉(zhuǎn)換器還可以從0PC服務(wù)器218中 “拉”數(shù)據(jù)。這種請(qǐng)求通常被轉(zhuǎn)發(fā)到0PC服務(wù)器218，0PC服務(wù)器218從它的內(nèi)部存儲(chǔ)器中 采集合適的數(shù)據(jù)，并再次以標(biāo)準(zhǔn)化形式將這些采集的數(shù)據(jù)返回信號(hào)轉(zhuǎn)換器202。信號(hào)轉(zhuǎn)換器 所進(jìn)行的這種數(shù)據(jù)采集被稱(chēng)為非觸發(fā)的或請(qǐng)求的數(shù)據(jù)采集。再次，信號(hào)轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)采集 器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析和格式化，以存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)210中。在美國(guó)專(zhuān)利No. 6，862，486中提供 了 0PC服務(wù)器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)采集一起工作來(lái)從PLC中采集數(shù)據(jù)以及將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 在數(shù)據(jù)庫(kù)中的實(shí)例，通過(guò)引用將這篇專(zhuān)利文獻(xiàn)并入本文。信號(hào)轉(zhuǎn)換器202從傳感器或0PC服務(wù)器接收諸如事件和狀態(tài)信號(hào)之類(lèi)的“原始” 數(shù)據(jù)項(xiàng)，并將它們轉(zhuǎn)換成計(jì)數(shù)和時(shí)間數(shù)據(jù)。每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)包括從存儲(chǔ)器寄存器恢復(fù)的表示PLC 122的監(jiān)控狀態(tài)值的數(shù)據(jù)和關(guān)于該數(shù)據(jù)項(xiàng)的源(即裝置102)的信息，還可能包括與0PC服 務(wù)器218提供的數(shù)據(jù)相關(guān)的時(shí)間信息。每個(gè)采集的數(shù)據(jù)或從中導(dǎo)出的信息在數(shù)據(jù)庫(kù)210中 被存儲(chǔ)為一個(gè)或多個(gè)表中的記錄。采集的數(shù)據(jù)可以是諸如裝置在一個(gè)時(shí)間間隔中所處理的 部件的數(shù)量之類(lèi)的數(shù)據(jù)(計(jì)數(shù))或在時(shí)間間隔中機(jī)器中的閑置時(shí)間(時(shí)間)，或者采集數(shù)據(jù) 可能是通常具有開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間和持續(xù)時(shí)間的事件數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)通常在裝置102的 監(jiān)控狀態(tài)從開(kāi)狀態(tài)切換到關(guān)狀態(tài)時(shí)或從關(guān)狀態(tài)切換到開(kāi)狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的。在PLC處采集的并 被信號(hào)轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步處理的數(shù)據(jù)通常明確地或隱含地與時(shí)間標(biāo)記相關(guān)。時(shí)間標(biāo)記將數(shù)據(jù)項(xiàng)的每個(gè)記錄與時(shí)間間隔或記錄時(shí)間關(guān)聯(lián)起來(lái)。使獨(dú)立的記錄具有相關(guān)的時(shí)間標(biāo)記在對(duì)這些 記錄進(jìn)行處理和操作時(shí)提供了靈活性。諸如機(jī)器在特定狀態(tài)所消耗的時(shí)間的百分比之類(lèi)的 其他信息還可以被導(dǎo)出，即信號(hào)轉(zhuǎn)換器根據(jù)基本時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)計(jì)算出。PLC采集的信號(hào)被轉(zhuǎn)發(fā)到多個(gè)RTLE 204以進(jìn)行處理。通常，RTLE 204是可以編 程的，可以被用來(lái)執(zhí)行各種計(jì)算和邏輯操作。它的存儲(chǔ)器或寄存器可以被編程為計(jì)時(shí)器或 計(jì)數(shù)器。RTLE通常比PLC更易于編程，提供RTLE來(lái)從連接到其上的PLC或一組PLC中卸 載任何所需的程序。如上文所述，PLC至少采集空閑位302、堵塞位304和E0C位306，這些 位均與它們各自的時(shí)間信息相關(guān)。通過(guò)追蹤空閑(或堵塞)位打開(kāi)和關(guān)閉的時(shí)間，即，將時(shí) 間信息和狀態(tài)信號(hào)自身關(guān)聯(lián)起來(lái)，可以測(cè)量(或?qū)С?被監(jiān)控裝置102消耗在空閑狀態(tài)或 堵塞狀態(tài)的時(shí)間量。類(lèi)似地，E0C位306的打開(kāi)或關(guān)閉還允許RTLE204追蹤部件到部件周 期時(shí)間和產(chǎn)生用于累加部件計(jì)數(shù)的信號(hào)。測(cè)量或計(jì)算連續(xù)周期的相繼結(jié)束之間經(jīng)過(guò)的時(shí) 間，來(lái)獲得部件到部件周期時(shí)間。每當(dāng)工位在周期結(jié)束時(shí)，被處理工件的總數(shù)也遞增。還可 以追蹤和計(jì)算諸如緩沖區(qū)計(jì)數(shù)、工件進(jìn)入和退出工位的時(shí)間之類(lèi)的其他計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)和計(jì)時(shí)信 號(hào)。RTLE 204還追蹤測(cè)量的周期時(shí)間，在工位完成對(duì)工件的處理之后立即或很短時(shí)間之后 來(lái)評(píng)估每個(gè)工件的過(guò)周期時(shí)間。測(cè)得的周期時(shí)間是工位處理工件實(shí)際所消耗的時(shí)間。通過(guò) 計(jì)算、累加或追蹤工位開(kāi)始處理工件的時(shí)刻和工件完成對(duì)工件的處理的時(shí)刻之間的持續(xù)時(shí) 間來(lái)測(cè)量這個(gè)周期時(shí)間。加載延遲、卸載延遲和在空閑狀態(tài)或堵塞狀態(tài)所消耗的時(shí)間不包 括在測(cè)得的周期時(shí)間中。計(jì)算和累加過(guò)周期時(shí)間，也就是測(cè)得的周期時(shí)間與理想的周期時(shí) 間之間的差。過(guò)周期時(shí)間是工位處理工件所消耗的額外時(shí)間的亮度，測(cè)得的周期時(shí)間表示 超過(guò)周期的處理時(shí)間。理想周期時(shí)間不是一個(gè)測(cè)得的量。確切地講，它是一個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，表示設(shè)計(jì)的生產(chǎn) 或處理速度或期望的速度，通常已知為T(mén)akt時(shí)間。Takt時(shí)間表示希望生產(chǎn)線上的每個(gè)工位 完成處理周期的一種節(jié)奏或固定的速度。為了能夠流暢連續(xù)地進(jìn)行處理，希望生產(chǎn)線的每 個(gè)工位以這種速度處理，因此，Takt時(shí)間真實(shí)地表示了生產(chǎn)線而不僅僅是單獨(dú)的工位的“節(jié) 奏”。希望每個(gè)工位處理工件精確地、不多也不少地消耗它的Takt時(shí)間。如果工位完成對(duì) 工件的處理消耗了比理想周期時(shí)間長(zhǎng)的時(shí)間，稱(chēng)之為過(guò)周期。當(dāng)一個(gè)工位過(guò)周期時(shí)，它使順 序生產(chǎn)線的速度降低。那么，該生產(chǎn)線最好以過(guò)周期的工位的速度對(duì)工件進(jìn)行處理。當(dāng)一 個(gè)工位過(guò)周期時(shí)，它還可以使下一個(gè)空位產(chǎn)生空閑狀態(tài)，對(duì)上一個(gè)工位產(chǎn)生堵塞狀態(tài)，這會(huì) 使整個(gè)生產(chǎn)線或設(shè)備的速度發(fā)生起伏。另一方面，當(dāng)工位完成對(duì)工件的處理消耗了比理想 周期時(shí)間短的時(shí)間，存在工位的加速。由于其他的工位仍然以期望的速度或較低的速度運(yùn) 轉(zhuǎn)，即，至少消耗Takt時(shí)間來(lái)完成工件，加速并不必然會(huì)促進(jìn)設(shè)備的整體生產(chǎn)率。由于工位 的加速可能將下游的堵塞狀態(tài)引入到順序生產(chǎn)線，它實(shí)際上可能使性能降低。對(duì)Takt時(shí)間的選擇可能考慮工位的最大處理能力、在工位要完成的任務(wù)、要處理 的部件以及生產(chǎn)線的整個(gè)生產(chǎn)或處理速度以及其他因素。具體地講，Takt時(shí)間是一個(gè)隨產(chǎn) 品不同或隨型號(hào)不同而改變的參數(shù)。對(duì)應(yīng)于不同產(chǎn)品、型號(hào)、部件或任務(wù)的Takt時(shí)間數(shù)據(jù) 可能通常被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)210或其他存儲(chǔ)裝置中，以被RTLE 204取出。當(dāng)還采集型號(hào)ID 信號(hào)時(shí)，可以自動(dòng)地調(diào)整或恢復(fù)Takt時(shí)間值。通過(guò)比較工位的周期時(shí)間和理想的周期時(shí)間，可以測(cè)量工位的性能或生產(chǎn)能力。 當(dāng)工位處理工件消耗了額外的時(shí)間時(shí)，即，當(dāng)有一個(gè)非零的過(guò)周期時(shí)間時(shí)，生產(chǎn)能力降低。不明顯的是，任何工位的加速通常不會(huì)促進(jìn)生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力，生產(chǎn)能力計(jì)算的結(jié)論可能 會(huì)掩蓋約束的出處。為了排除加速，將過(guò)周期時(shí)間設(shè)為零，而不是計(jì)算出的負(fù)值。根據(jù)下述 公式可以計(jì)算生產(chǎn)能力測(cè)量Throughput capability =-expected--( 1)
"^exp ected + 丁overcycle式中，總的過(guò)周期時(shí)間T。VCT。y。le是在一個(gè)給定的累加時(shí)段上根據(jù)工位處理單個(gè)工 件所消耗的過(guò)周期時(shí)間所累加的時(shí)間。Texpected是在累加期間所期望的用于處理總的工 件的時(shí)間總量。T6xp6。t6d+T。V6rcy。l6的和表示累加的過(guò)周期處理時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例中，可以采 用簡(jiǎn)單的公式Texpe。ted = NmitsX (Takt Time)，其中，Takt Time是理想周期時(shí)間，Nunits是處 理的工件的總量。簡(jiǎn)單公式(等式(1))的其他變型也是可行的，其中，任何非零Tovercycle 減小了生產(chǎn)能力測(cè)量的值。通常，對(duì)多個(gè)RTLE 204進(jìn)行編程，來(lái)為每個(gè)工位102計(jì)算生產(chǎn) 能力。多個(gè)RTLE 204還分析時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)，而且還執(zhí)行其他性能相關(guān)的參數(shù)的計(jì)算。 例如，可以根據(jù)被處理工件的總量和工位可用的總時(shí)間(即，經(jīng)歷的總時(shí)間減去累加的停 機(jī)時(shí)間)計(jì)算工位(或每個(gè)生產(chǎn)線或整個(gè)設(shè)備)的總體完成量。根據(jù)采集的數(shù)據(jù)可以計(jì)算 出的其他量包括每小時(shí)工作量(jobs per hour，HPH)、平均故障間隔時(shí)間(MTBF)、或平均修 復(fù)時(shí)間(MTTR)。另外，可以對(duì)從工位接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來(lái)獲得工位消耗在諸如堵塞狀 態(tài)、空閑狀態(tài)或停機(jī)狀態(tài)之類(lèi)的損耗狀態(tài)上的累加時(shí)間的整體百分比，或者按照分類(lèi)，例如 正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間損耗、停機(jī)損耗或速度損耗或任何其他導(dǎo)出的性能指標(biāo)。數(shù)據(jù)累加器206從RTLE 204采集數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)傳送到隊(duì)列管理器220， 以插入數(shù)據(jù)庫(kù)220。數(shù)據(jù)累加器可以簡(jiǎn)單地將采集到的數(shù)據(jù)傳送到隊(duì)列管理器，在這種情 況下，數(shù)據(jù)累加器本質(zhì)上是用于保持和緩存采集到的數(shù)據(jù)的臨時(shí)存儲(chǔ)器。這種緩存有助于 減少在任何網(wǎng)絡(luò)減速或延遲情況下當(dāng)數(shù)據(jù)不能被立即寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)的數(shù)據(jù)丟失。數(shù)據(jù)累加 器206還可以執(zhí)行其他的計(jì)算和操作。例如，數(shù)據(jù)累加器206可以執(zhí)行時(shí)間或計(jì)數(shù)的累加。 原理上，數(shù)據(jù)累加器206也可以執(zhí)行百分比的計(jì)算和其他更復(fù)雜的計(jì)算。通常，在0PC服務(wù)器和RTLE是一一對(duì)應(yīng)時(shí)，數(shù)據(jù)累加器通?？梢詮膸讉€(gè)RTLE接收 數(shù)據(jù)，如圖2中的虛線所示。類(lèi)似地，每個(gè)隊(duì)列管理器可以從幾個(gè)數(shù)據(jù)累加器采集數(shù)據(jù)。一 個(gè)數(shù)據(jù)累加器可以服務(wù)的RTLE的數(shù)量通常由負(fù)載所確定。通常負(fù)載還確定一個(gè)隊(duì)列管理 器可以服務(wù)的數(shù)據(jù)累加器的數(shù)量。隊(duì)列管理器220處理數(shù)據(jù)隊(duì)列，并將數(shù)據(jù)插入數(shù)據(jù)庫(kù)中。隊(duì)列管理器對(duì)從數(shù)據(jù)累 加器206采集的數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行格式化，創(chuàng)建處理消息、對(duì)這些消息進(jìn)行排隊(duì)、用包含在這些消 息中的數(shù)據(jù)更新服務(wù)器210。每個(gè)處理(例如SQL處理)在數(shù)據(jù)庫(kù)210中創(chuàng)建或更新記錄。數(shù)據(jù)建模引擎208提供了對(duì)從信號(hào)轉(zhuǎn)換器202和數(shù)據(jù)累加器206接收到的它們采 集的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模和操作的平臺(tái)。數(shù)據(jù)建模引擎208還作為基于網(wǎng)頁(yè)的應(yīng)用程序的平臺(tái)以 及作為從數(shù)據(jù)庫(kù)210恢復(fù)數(shù)據(jù)的服務(wù)器。報(bào)告模塊212主要是一種報(bào)告工具，這種報(bào)告工具是數(shù)據(jù)建模引擎208的部件或 連接到數(shù)據(jù)建模引擎208。報(bào)告模塊212采用存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)210中的數(shù)據(jù)執(zhí)行必要的計(jì)算， 并提供(例如)工廠配置的關(guān)于約束的報(bào)告、測(cè)量和性能指標(biāo)。視覺(jué)表示模塊214主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生用于使采集的和計(jì)算的信息顯現(xiàn)的顯示屏幕。它可以對(duì)信息和數(shù)據(jù)的視覺(jué)呈現(xiàn)提供門(mén)戶網(wǎng)站(未示出)或其他的視覺(jué)或圖形顯示工具。人工數(shù)據(jù)輸入工具216是軟件模塊或軟件工具，它允許從車(chē)間對(duì)有約束的裝置進(jìn) 行人工數(shù)據(jù)采集，盡管它還可以提供用于輸入其他信息的用戶界面。人工數(shù)據(jù)輸入工具還 可以被用來(lái)協(xié)助在設(shè)備或工藝的單個(gè)部件進(jìn)行故障定位約束問(wèn)題。應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管圖2所示的性能監(jiān)控和管理軟件系統(tǒng)130包括0PC服務(wù)器、 RTLE、數(shù)據(jù)累加器、隊(duì)列管理器和數(shù)據(jù)建模引擎以及其他，這些部件并不存在于單個(gè)的對(duì)象 或可執(zhí)行的計(jì)算機(jī)文件中，它們也不必在單個(gè)計(jì)算機(jī)硬件上執(zhí)行。例如，可能存在大量的計(jì) 算機(jī)，每個(gè)均具有大量在其上執(zhí)行的RTLE，但只有一個(gè)單獨(dú)的附加計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)建模引 擎部件的主機(jī)。當(dāng)然，其他的硬件和軟件架構(gòu)也是可行的。如何選擇合適的硬件和軟件架 構(gòu)更多的是一個(gè)工程選擇。如上文所述，可以在機(jī)器層面采集與工位的諸如“質(zhì)量”信號(hào)之類(lèi)的損耗相關(guān)的信 號(hào)，以進(jìn)行其他的處理和分析?？梢砸圆煌姆绞綄?duì)損耗進(jìn)行分類(lèi)。通常，一種對(duì)損耗進(jìn)行 分類(lèi)的方式是將它們分成運(yùn)行時(shí)間、停機(jī)時(shí)間、速度和質(zhì)量損耗中的一個(gè)。這四種類(lèi)別中的 每一個(gè)均強(qiáng)調(diào)了機(jī)器層面的生產(chǎn)能力的潛在損耗或第一時(shí)間質(zhì)量性能。根據(jù)諸如空閑位、 堵塞位之類(lèi)的其他信號(hào)可以估計(jì)這些損耗，或者用機(jī)器層面的數(shù)據(jù)，即PLC或安裝在每個(gè) 工位的傳感器采集的數(shù)據(jù)，對(duì)這些損耗進(jìn)行測(cè)量或者進(jìn)行確認(rèn)，或者在每個(gè)工位人工地采 集這些損耗。下文要說(shuō)明的是，可以提供人工輸入屏幕，來(lái)接收用戶輸入和捕捉相關(guān)信息。 方便地，出于這個(gè)目的，可以采用通過(guò)顯示和輸入裝置132呈現(xiàn)給用戶的圖形用戶界面?！斑\(yùn)行時(shí)間損耗”通常指的是裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)裝置上的損耗，S卩，不是由于裝置的停 機(jī)時(shí)間而導(dǎo)致的損耗?？臻e和堵塞狀態(tài)在工位運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)均產(chǎn)生損耗，從而也是“運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間損 耗”。其他的例子包括在工藝的試運(yùn)行階段消耗的時(shí)間(從而沒(méi)有產(chǎn)出產(chǎn)品)、操作員的午 飯時(shí)間、產(chǎn)品類(lèi)型的轉(zhuǎn)換、或沒(méi)有需求時(shí)的空閑時(shí)間。工位從工件進(jìn)入工位時(shí)刻到理想周期時(shí)間結(jié)束所消耗的時(shí)間被稱(chēng)為周期時(shí)間 406。長(zhǎng)于takt時(shí)間但仍小于閾值的消耗時(shí)間被認(rèn)為是速度損耗408，即，裝置的停機(jī)所導(dǎo) 致的損耗。諸如takt時(shí)間的110%的閾值可以大到任意程度。通常，用戶基于用戶的經(jīng)驗(yàn) 和該裝置的過(guò)去的性能來(lái)選擇這個(gè)閾值。裝置消耗比該閾值長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)完成對(duì)工件的處理 被認(rèn)為是經(jīng)歷了停機(jī)。由停機(jī)引起的損耗被稱(chēng)為是“停機(jī)損耗”，即由裝置的停機(jī)所引起的 損耗。不過(guò)，當(dāng)計(jì)算停機(jī)損耗時(shí)，在這個(gè)計(jì)算中包括了整個(gè)過(guò)周期時(shí)間410，即，100% takt 時(shí)間和周期結(jié)束之間的時(shí)間。對(duì)稍后會(huì)被拋棄掉的工件或由于質(zhì)量問(wèn)題需要再次處理的工 件進(jìn)行處理所消耗的時(shí)間被分類(lèi)為質(zhì)量損耗。下表示出了根據(jù)在PLC采集的信號(hào)導(dǎo)出損耗數(shù)據(jù)和用人工輸入的數(shù)據(jù)放大導(dǎo)出 的數(shù)據(jù)的示例?？梢岳斫獾氖?，這些閾值級(jí)別只是用來(lái)說(shuō)明，用戶可以根據(jù)每種機(jī)器的功能 和周期時(shí)間來(lái)進(jìn)行完全調(diào)整。
損耗損耗數(shù)據(jù)速度損耗-將理想周期時(shí)間的100%至110%的所有周期時(shí) 間分類(lèi)為速度損耗
1權(quán)利要求
一種用來(lái)量化和確定自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備中的約束的系統(tǒng)，所述自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備具有用于對(duì)工件進(jìn)行自動(dòng)化處理的自動(dòng)化工位，所述系統(tǒng)包括多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器，每個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器連續(xù)地接收在各個(gè)自動(dòng)化工位采集的事件和狀態(tài)信號(hào)，并將所述事件和狀態(tài)信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)，所述時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)包括所述各個(gè)自動(dòng)化工位在每個(gè)對(duì)工件進(jìn)行處理的處理周期中所消耗的過(guò)周期時(shí)間以及工件計(jì)數(shù)；數(shù)據(jù)建模引擎，其與所述多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行通信；所述每個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器包括計(jì)算單元，在所述各個(gè)自動(dòng)化工位完成每個(gè)處理周期時(shí)，所述計(jì)算單元計(jì)算所述各個(gè)自動(dòng)化工位的生產(chǎn)能力測(cè)量，所述生產(chǎn)能力測(cè)量是根據(jù)累加時(shí)段上的期望的處理時(shí)間和累加的過(guò)周期處理時(shí)間計(jì)算的；以及所述數(shù)據(jù)建模引擎從所述多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器接收所述生產(chǎn)能力測(cè)量，將約束確定為生產(chǎn)能力測(cè)量符合預(yù)先選定標(biāo)準(zhǔn)的工位；其中，所述過(guò)周期時(shí)間是根據(jù)所述每個(gè)處理周期的周期時(shí)間與理想周期時(shí)間之間的差導(dǎo)出的一個(gè)非負(fù)的量，所述過(guò)周期時(shí)間排除了所述各個(gè)自動(dòng)化工位在所述每個(gè)處理周期中在空閑狀態(tài)和堵塞狀態(tài)所消耗的時(shí)間，其中，所述期望的處理時(shí)間和所述累加的過(guò)周期處理時(shí)間是在所述累加時(shí)段上分別根據(jù)所述理想周期時(shí)間和過(guò)周期處理時(shí)間累加出來(lái)的，以及其中，所述過(guò)周期處理時(shí)間是所述過(guò)周期時(shí)間和所述理想周期時(shí)間的和。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其還包括歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)以及隊(duì)列管理器，所述隊(duì)列 管理器對(duì)所述時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)在歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的存儲(chǔ)進(jìn)行安排。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其還包括用于從用戶接收與所述工位中的一個(gè)工位相 關(guān)的性能信息的人工輸入界面，其中，所述數(shù)據(jù)建模引擎將所述性能信息包括在所述設(shè)備 的性能分析中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)建模引擎包括統(tǒng)計(jì)分析模塊，所述統(tǒng)計(jì) 分析模塊從所述歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)接收數(shù)據(jù)，并根據(jù)對(duì)所述工位的性能降低起作用的原因的 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)生成報(bào)告。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其還包括圖形用戶界面，用于以文本格式和圖形格式 中的至少一種顯示所述報(bào)告。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其還包括圖形用戶界面，用于向用戶顯示所述工位的 所述生產(chǎn)能力測(cè)量的圖形表示，所述圖形表示包括多個(gè)工位圖標(biāo)，所述工位圖標(biāo)的每一個(gè) 對(duì)應(yīng)與所述工位中的一個(gè)，并示出所述生產(chǎn)能力測(cè)量的數(shù)字值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述圖形表示包括位于鄰近所述工位圖標(biāo)的每 個(gè)工位圖標(biāo)的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)圖標(biāo)，所述一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)圖標(biāo)均示出了每個(gè)工位在所呈現(xiàn) 的各個(gè)狀態(tài)中所消耗的時(shí)間百分比。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)圖標(biāo)包括空閑狀態(tài)圖標(biāo)和 堵塞狀態(tài)圖標(biāo)，相對(duì)于所述每個(gè)工位圖標(biāo)，所述空閑狀態(tài)圖標(biāo)布置在上游位置，所述堵塞狀 態(tài)圖標(biāo)布置在下游位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)圖標(biāo)和所述每個(gè)工位圖標(biāo) 是可激活的，用于顯示與所述每個(gè)工位相關(guān)的其他信息。
10.一種用于量化和確定自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備中的約束的系統(tǒng)，所述自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備具有 順序鏈接的用于對(duì)工件進(jìn)行自動(dòng)化處理的自動(dòng)化工位，所述系統(tǒng)包括多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器，每個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器連續(xù)地接收在各個(gè)自動(dòng)化工位采集的空閑信號(hào)、堵 塞信號(hào)和EOC信號(hào)，并將所述空閑信號(hào)、堵塞信號(hào)和EOC信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)，所述 時(shí)間和技術(shù)數(shù)據(jù)包括所述各個(gè)自動(dòng)化工位在每個(gè)處理周期中對(duì)工件進(jìn)行處理所消耗的測(cè) 量周期時(shí)間、所述各個(gè)自動(dòng)化工位在所述每個(gè)處理周期中所消耗的過(guò)周期時(shí)間以及工件計(jì) 數(shù)；數(shù)據(jù)累加器，其用于對(duì)從所述每個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器接收到的所述時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行累 力口，所述累加的時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)包括在累加時(shí)段上累加的過(guò)周期時(shí)間、累加的理想處理時(shí) 間和總工件計(jì)數(shù)；歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)，其用于存儲(chǔ)所述時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)以及所述累加的時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)建模引擎，其與所述多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器以及所述歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行通信；所述每個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器包括計(jì)算單元，在所述各個(gè)自動(dòng)化工位完成各個(gè)處理周期時(shí)，所 述計(jì)算單元計(jì)算所述各個(gè)自動(dòng)化工位的生產(chǎn)能力測(cè)量，所述生產(chǎn)能力測(cè)量是根據(jù)所述累加 的理想處理時(shí)間與累加的過(guò)周期處理時(shí)間的比值計(jì)算的；以及，所述數(shù)據(jù)建模引擎從所述多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器接收所述生產(chǎn)能力測(cè)量，并將具有最小生產(chǎn) 能力測(cè)量的工位確定為約束，其中，所述過(guò)周期時(shí)間是根據(jù)所述測(cè)量周期時(shí)間與理想周期時(shí)間的差導(dǎo)出的非負(fù)的 量，其中，所述累加的理想處理時(shí)間是所述理想周期時(shí)間與所述總工件計(jì)數(shù)的乘積，以及其 中，所述累加的過(guò)周期處理時(shí)間是所述累加的理想處理時(shí)間與所述累加的過(guò)周期時(shí)間的 禾口。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其還包括隊(duì)列管理器，所述隊(duì)列管理器對(duì)所述時(shí)間 和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)和所述累加的時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)在歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的存儲(chǔ)進(jìn)行安排。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)累加器的每一個(gè)都包括存儲(chǔ)緩存器， 所述存儲(chǔ)緩存器用于在將所述時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)以及所述累加的時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在所 述歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)之前對(duì)所述時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)以及所述累加的時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行臨時(shí) 存儲(chǔ)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其還包括圖形用戶界面，用于向用戶顯示所述工位 的所述生產(chǎn)能力測(cè)量的圖形表示，所述圖形表示包括工位圖標(biāo)，所述工位圖標(biāo)的每一個(gè)對(duì) 應(yīng)于所述工位中的一個(gè)，并示出所述生產(chǎn)能力測(cè)量的數(shù)字值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述圖形表示包括位置鄰近所述工位圖標(biāo)的 每個(gè)工位圖標(biāo)的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)圖標(biāo)，所述一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)圖標(biāo)均示出所述每個(gè)工位在所 呈現(xiàn)的各個(gè)狀態(tài)所消耗的時(shí)間百分比。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)圖標(biāo)包括空閑狀態(tài)圖標(biāo) 和堵塞狀態(tài)圖標(biāo)，相對(duì)于所述每個(gè)工位圖標(biāo)，所述空閑狀態(tài)圖標(biāo)布置在上游位置，所述堵塞 狀態(tài)圖標(biāo)布置在下游位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述圖形表示包括一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)圖標(biāo)，所述 一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)圖標(biāo)提供了從所述歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)取得的與所述工位相關(guān)的關(guān)于性能的 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)圖標(biāo)包括鄰近兩個(gè)工位 的至少一個(gè)緩沖區(qū)圖標(biāo)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)圖標(biāo)和所述每個(gè)工位均 是可激活的，用于顯示關(guān)于所述每個(gè)工位的其他信息。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其還包括用于從用戶接收與所述工位中的一個(gè)工位 相關(guān)的性能信息的人工輸入界面，其中，所述數(shù)據(jù)建模引擎將所述性能信息包括在所述設(shè) 備的性能分析中。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)建模引擎包括統(tǒng)計(jì)分析模塊，所述統(tǒng) 計(jì)分析模塊用于根據(jù)對(duì)所述工位的性能降低產(chǎn)生作用的原因的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)生成報(bào)告。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其還包括用于以文本格式和圖形格式中的至少一個(gè) 顯示所述報(bào)告的圖形用戶界面。
22.—種監(jiān)控和管理自動(dòng)化處理設(shè)備的性能的方法，所述方法包括下列步驟連續(xù)地接收從自動(dòng)化處理設(shè)備上的多個(gè)工位自動(dòng)采集的狀態(tài)和事件信號(hào)；將所述狀態(tài)和事件信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)，所述工位每一個(gè)的所述時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù) 據(jù)包括至少一個(gè)過(guò)周期時(shí)間，所述過(guò)周期時(shí)間是從測(cè)量周期時(shí)間與理想周期時(shí)間之間的差 導(dǎo)出的一個(gè)非負(fù)的量；在一個(gè)累加時(shí)段上對(duì)所述工位累加所述時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)，所述累加的時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù) 至少包括所述每個(gè)工位在所述累加時(shí)段上處理的總工件計(jì)數(shù)以及根據(jù)所述過(guò)周期時(shí)間累 加出的累加的過(guò)周期時(shí)間；在所述每個(gè)工位完成對(duì)工件的處理時(shí)，連續(xù)地計(jì)算每個(gè)工位的生產(chǎn)能力測(cè)量，根據(jù)所 述總工件計(jì)數(shù)、所述累加的過(guò)周期時(shí)間和所述理想周期時(shí)間計(jì)算所述生產(chǎn)能力測(cè)量；以及根據(jù)所述工位的生產(chǎn)能力測(cè)量，確定自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備中的約束，所述約束是具有最小 生產(chǎn)能力測(cè)量的工位。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其還包括監(jiān)控所述約束工位的所述累加的過(guò)周期時(shí) 間的減少。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述每個(gè)工位的所述時(shí)間與計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)包括所 述每個(gè)工位在空閑狀態(tài)消耗的第一時(shí)間量和所述每個(gè)工位在堵塞狀態(tài)消耗的第二時(shí)間量， 而且，所述方法還包括在所述每個(gè)工位相關(guān)的圖標(biāo)中顯示生產(chǎn)能力測(cè)量、從所述第一時(shí)間 量導(dǎo)出的信息以及從第二時(shí)間量導(dǎo)出的信息的步驟。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其還包括根據(jù)所述生產(chǎn)能力測(cè)量的數(shù)字值用顏色標(biāo) 示與所述每個(gè)工位相關(guān)的圖標(biāo)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定、量化和向用戶呈現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)或處理設(shè)備中的約束的系統(tǒng)和方法。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連續(xù)地從該設(shè)備的自動(dòng)化裝置接收基本狀態(tài)信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)，并對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行評(píng)估和處理，以導(dǎo)出工藝中的每個(gè)給定生產(chǎn)工位的生產(chǎn)能力測(cè)量(約束測(cè)量)。生產(chǎn)能力測(cè)量被表示為理想周期時(shí)間對(duì)累加的過(guò)周期時(shí)間的比值。累加的過(guò)周期時(shí)間只包括延遲，排除了工位中的任何加速。約束被確定為與生產(chǎn)線上的所有其他工位相比具有最低生產(chǎn)能力測(cè)量的工位。優(yōu)選地，以圖形方式向用戶呈現(xiàn)所有工位的生產(chǎn)能力測(cè)量?？梢蕴峁┢渌纳钊肓私猓缘玫疥P(guān)于約束和產(chǎn)能損失的詳細(xì)信息，以及輸入與約束相關(guān)的信息，例如停機(jī)或減速。
文檔編號(hào)G05B19/4063GK101939766SQ200780052395
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2007年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月26日
發(fā)明者丹尼斯·P·科科 申請(qǐng)人:艾克蒂夫普朗特公司