一种生产流程建模与产品数据追踪的系统
专利汇可以提供一种生产流程建模与产品数据追踪的系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种生产流程建模与产品数据追踪的系统，属于工业自动化技术领域。提供基于生产 流程图 结构建模和数据追踪的方法， 串联 起生产流程网络中的各种要素，实现工业企业复杂的物流 跟踪 和成本优化。包括生产流程模型管理模 块 、 基础 数据管理模块、 数据采集 模块、流程管理模块、数据存储模块、流程构建模块、数据查询和计算模块、成本优化模块、 人机交互 模块；这些模块都部署在支持TCP/IP的计算网络 节点 上，相互之间通过支持TCP/IP的网络协议进行通信。优点在于，用于分析和优化工业企业的生产物流节奏，降低企业的生产运营成本。，下面是一种生产流程建模与产品数据追踪的系统专利的具体信息内容。
1.一种生产流程建模与产品数据追踪的系统，其特征在于，包括生产流程模型管理模块、基础数据管理模块、数据采集模块、流程管理模块、数据存储模块、流程构建模块、数据查询和计算模块、成本优化模块、人机交互模块；这些模块都部署在支持TCP/IP的计算网络节点上，相互之间通过支持TCP/IP的网络协议进行通信；其中，基础数据管理模块管理静态的基础配置数据，包括生产设备、工序、仓库、人员、客户、供应商、物料BOM基础信息，它与数据存储模块连接，从数据存储模块中读写数据；生产流程模型管理模块与流程管理模块、数据存储模块连接，产生的生产流程模型一方面会输出至数据存储模块进行存储，另外一方面会输出至流程管理模块，辅助构建生产流程网络结构图；数据采集模块与流程构建模块连接，将采集到的生产流程数据输出给流程建模模块；流程构建模块与生产流程建模、模块管理模块、数据采集模块、数据存储模块连接，功能是构建动态网络结构图，网络结构图中的节点与连接关系再输入数据存储模块进行存储；数据查询和计算模块与数据存储管理模块连接，根据查询语句的定义和计算公式生成相应的数据视图；成本优化模块与基础数据管理模块、生产流程模型管理模块、数据查询与计算模块和数据存储模块连接，对生产流程中发生的成本关系进行统计分析，通过优化计算结果对模型的参数进行调整，调整的参数重新输入数据存储模块相关的参数表格进行存储并通知流程构建模块参数更新消息，后续的流程构建模块会重新读取参数表的信息，对流程结构和数据对应关系进行调整，达到生产流程优化的目的；人机交互模块与数据查询和计算模块连接，提供图形界面，配置和修改各种基础配置信息和工艺参数信息，显示复杂的生产流程信息表格和图表、展示成本优化计算结果。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的基础数据管理模块管理生产过程中各种基础数据和生产过程中的各个工序中的各种基础数据和工艺参数信息；基础数据包括生产设备、工序、仓库、人员的信息、物料BOM结构、标准、图纸以及一些非结构化的数据；基础数据用实体和实体之间的连接关系来表示，这些数据以特定的存储格式存储在存储管理模块中；工艺参数信息分布到各个生产工序过程，包括物流参数、过程控制参数、指标系数；
生产设备需要按照生产工序组织，在录入数据的时候需要挂上相应的工序ID和分厂ID，在计算的时候按照工序和分厂进行统计；生产工序需要按照生产过程的先后顺序进行组织，大的生产工序中包括小的生产工序；
基础数据管理模块需要对多种类型的多种类型的仓库和物料结存地点进行管理，这里的仓库一般对应有形的仓库地点和货架，在仓库中存放的物料一般都需要先办理一个入库单，在入库的时候会标记仓库的名称以及物料的数量和位置；在分厂结存的信息都包括多个结存地点，这些结存的信息由分厂内部来进行管理，需要管理的信息结构包括分厂的名称、结存地点，物料类型、管理员名称这样的信息；
工艺参数既包括各种设备的工艺参数：温度控制，阀门开度、轧辊转速，也包括物流节奏参数，浇注时间、轧制时间、物料转移时间，还包括质量控制需求，尺寸、外观、成分、力学性能、组织结构，还包括宏观上的管理控制参数，用户交货期、运输方式、税率、库存限制。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的生产流程模型管理模块负责构建与管理生产过程信息和流程信息的模型结构，生产流程通过工厂的生产工序和时间先后顺序进行连接，信息流、物流、工作流、能量流都与生产流程关联，流数据的变迁由过程信息触发，在创建流程模型的时候引入：流程引擎,流程约束，流程连接，三元基础信息结构来描述流程模型结构；
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的数据采集模块负责完成生产过程中各种动态信息的采集，包括各种自动/非自动/人工的信息输入；对于自动的数据采集，一种是不间断连续型数据的采集，包括生产过程中的能源消耗、工艺物理参数；都来自部署在现场的各种类型的仪表和通讯设备，数据采集模块会和这些仪表和通讯设备进行通讯，在采集过程中还是按照标准的时间周期对数据周期性进行计量归档到数据库中，为生产过程按照流程数据进行切片提供基础数据；一种是生产过程中的事件信号信息，需要判断根据生产过程启停信号、位移信号跟踪生产过程中的物料，确定流程信息的开始状态、结束状态、工序信息、位置信息和过程状态，能辅助建立生产流程的信息；对于非自动的信息输入，有来自ERP和MES上的信息管理系统，还有生产线上的各种工单的信息传递，当信息已经集成到了已有的计算机系统则可以创建计算机程序定时访问相关的数据表格来完成数据采集工作，否则像纸质工单这些的信息需要编写相应的人机交互画面，提供录入窗口来完成生产流程信息的收集。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的流程管理模块根据采集过程中的数据构建动态的生产流程网络；首先是采集到的过程信息，包括过程起止时间，生产订单、生产设备、操作工名称、生产工序，投入产出的物料类型信息创建一个基本生产流程，生产流程引擎需要预先在生产流程模型管理已经定义和维护，然后创建相应的信息流，信息流之间需要满足模型定义中要求的流程约束和流程串联条件要求；各种不同的信息流需要分组管理和计算；对于流程构建中关联的所有基础元数据都需要在流程的信息结构中建立关联；
流程管理需要区分原料和产成品库存、中间库存、委外加工库存、残次品库存、在产品库存，计划物料库存、废料物料库存多种库存信息；原料库存、产成品库存、中间库存、委外加工库存对应有型的库存，这些库存对应相应的仓库和货架，出入库的时候需要有相应的出入库单据相对应，有出入库管理子模块管理这些信息；在产品库存是在生产车间中结存的中间品信息，并没有实际的出入库单据，是生产过程中的用余料，这些余料信息通过在产品管理系统管理；通过复杂的实时的流程数据构建，形成复杂的生产物料流程网络，在网络里面可以通过物料、流程、仓库各种信息查询手段进行追溯；
构建流程信息之间的串联关系，简单的串联关系通过一个定义在一个数据字段上，通过关键字或者条件表达式来表示，在投入产出关系后，产出的物料可以继承投入主物料的订单号、熔炼炉号、钢种、产品规格等信息，这样在通过订单号、炉号来跟踪信息就非常方便；在很多情况，产品在进行销售出库的时候需要进行合分吊，在物料的表格上存储合分吊的信息就需要建立一对多、多对一的信息串联关系。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的存储管理模块负责管理所有的基础数据、流程模型和流程网络节点信息的存储，基本的数据都是以表格的方式来展现；
基础数据的存储主要分为两类：一种是关系型数据的类型，将它映射为实体-属性结构，一个实体中包含多种类型的属性，某些类型的属性定义为标准的类型的属性，按照标准的存储格式来进行存储字段的数据；对于每种类型的数据，按照某些字段进行分表存储，在上层访问的时候隐藏底层分表的实现细节，上层提供统一的API接口进行访问；对于非关系型的数据，按照对象存储的格式进行存储，在存储的时候，需要给对象提供数据存储的位置和数据唯一的ID，在流程管理节点需要关联数据的时候就通过这个数据唯一ID进行关联；
流程节点信息和流信息的存储包括两部分信息的存储，一个就是基础信息的存储，通过关系型的表格来存储基础数据，包括过程信息和流信息，每个过程信息都包括一个唯一的自动生成的ID和过程的起止时间；流信息与过程信息串联，每个流信息都关联唯一的过程信息ID，当流程信息有分层，则流信息还需要包括父亲节点的ID；另外的信息就是流程的信息串联索引，这些索引信息都存储在特定的索引文件中，索引中都针对流程中的一个物料ID建立了父亲和孩子的ID信息；。
存储管理模块为上层数据管理模块提供透明的数据访问接口，表现在，在数据存储引擎的选择上，能支持多种类型的数据库系统类型，在上层的数据结构和属性约束关系数据的元数据信息发生变化的时候，以自动将这些信息同步到底层数据库，修改表格的主外键和约束关系；存储管理模块会对复杂的生产流程的数据按照车间级、分厂级、全厂综合进行分解，存储不同层级和粒度的数据，并且根据流程节点的数据串联关系，建立支持分布式的快速查询索引,串联起生产流程网络的各种数据节点，在查询的时候就可以加快搜索速度，方便数据追踪；在涉及到复杂的指标计算上，通过空间换时间的方式，建立多个定时任务，将一些复杂的指标公式的信息执行批量计算后存储到多个数据表格中形成数据快照，在关联的数据发生变化的时候通过线程及时更新快照数据，保持数据的一致性，在查询的时候使用快照数据提高速度。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的数据查询和计算模块从存储模块读取所有的基础数据组合查询并进行动态计算；查询的信息包括了过程和流上的多种类型的信息，查询条件上可以包括基础数据和动态过程数据的筛选条件，也可以包括进行流程追溯的各种起止条件来进行分类统计，从第一道工序出发查找某个用户订单的所有产品，以限定中间某道工序比如在轧钢生产轧制时投料时某种类型规格的材料来查找所有的产品；
查询引擎会读取扫描存储模块中建立的生产流程串联索引；另外，对于某些物料类型的投入产出统计结果可以进行再次存储，在概念上可以建立一个通用的物料，物料的属性为筛选数据的属性，重新按照投入产出关系建立流程，实现在更高级别上生产流程信息的串联。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的成本优化模块负责计算在生产过程中各个工序的耗费的成本之间的关系，输入的参数一般是物料名称、规格、钢种之内的信息，输出就是经过调优的模型参数；优化的方法是通过统计或者仿真某种类型物料在配置特定的模型参数情况系的生产情况下，摸索模型参数和耗费成本之间的投入产出比，改进模型参数，以达到成本优化的目的。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的人机交互界面模块提供一个综合性的用户数据管理平台，包括下面这些功能：
1)对基础数据和工艺设备参数的编辑，综合成本优化模块，实现对整个生产流程的手动调优功能，为成本优化模块的计算提供测试手段；
2)通过图表和图形的方式显示生产流程中的物料从原料到最终产品到出厂整个生命周期的数据，显示关联的用户订单、生产计划、生产排产和实际工单、出入库的信息；
3)展示从工序、生产设备、物料钢种、规格、质量要求等多种维度计算生产过程中发生的人力、能源和物资消耗成本，并与生产过程工艺参数性能对比图表，展示成本优化模块计算得到的最优参数和实际工艺参数进行对比。
一种生产流程建模与产品数据追踪的系统
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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