【愚公系列】2023年10月 智能制造理论篇-MES系统的快速响应处理技术

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🚀前言

复杂制造执行信息的快速响应处理技术是一种集成了多种信息技术的综合应用，用于实现对制造执行过程中的异常情况快速响应和处理。它将物联网、大数据分析、人工智能、自适应控制等多种技术进行整合，以实现生产数据实时监测、快速响应和优化调整的目标。

在复杂制造过程中，生产线上的每个环节都涉及到大量的数据和信息，包括生产计划、物料库存、设备状态、生产过程数据等等，这些数据和信息的处理和分析需要借助于大数据分析和人工智能等技术手段，以实现对生产过程的控制、优化和决策支持。同时，制造执行过程中需要实时监控生产线的状态和异常情况，及时进行调整和处理，这需要借助于物联网和自适应控制等技术手段来实现。

复杂制造执行信息的快速响应处理技术能够实现制造过程的自动化、智能化和协同化，提高生产效率和质量，降低成本和风险，为企业提供了重要的技术支持和竞争优势。

分析制造执行过程中的数据响应处理机制，对制造执行系统的稳定运行具有重要的意义。

🚀一、复杂制造执行信息的快速响应处理技术

🔎1.数据驱动因素分类

在制造执行过程中，订单是整个制造执行过程的驱动源头，工艺文件与调度计划是指导生产的重要依据。通过不同角色人员的参与以及设备等生产资源的投入，制造执行过程逐步展开。为了更好地理解制造执行过程的全过程，我们可以将制造执行过程引起数据变化的驱动因素分成四个层次：订单计划管理层、工艺技术准备层、物料资源周转层和生产计划执行层。

• 订单计划管理层：该层负责订单计划的制定、下达和管理，通过生产任务单、生产计划等文档驱动生产的执行，同时也能够反馈生产状态，以便及时进行调整和优化。
• 工艺技术准备层：该层负责制定生产工艺和生产技术规程，为生产提供技术支持，并将工艺文件和数据传递给生产执行层。
• 生产计划执行层：该层负责生产过程的具体执行和管理，通过物流、质检、设备控制等手段来实现生产，同时也能够反馈生产状态，以便及时进行调整和优化。
• 物料资源周转层：该层负责管理生产所需的物料和资源，包括库存管理、物料供应等功能，为生产提供可靠的物料保障。

1）订单计划管理层的职责，其主要涉及订单管理、订单调度计划安排以及订单下发等工作，是制造执行的核心。在订单计划管理层的数据驱动源头包括订单的创建、更新、撤销、任务分配、分批和下发等方面。

2）工艺技术准备层主要针对订单，进行工艺文件编制和订单工序生产准备，以此作为制造执行的依据。这一层级的数据驱动源头包括工艺任务分配、工艺路线创建、工艺路线更改、工时更改以及生产准备等。

3）生产计划执行层主要针对订单的制造执行、进度反馈、质量检验等，是制造执行的体现。在生产计划执行层数据驱动源头包括执行小批次创建、报开完工、交检、质量检验。

4）物料资源周转层是针对订单所需的生产资源周转控制的，其中包括物料、模具、工装、量具等。该层是制造执行中的基础，其数据驱动源头包括资源采购、资源出入库、资源现场确认、资源损毁管理等。

🔎2.过程驱动的数据响应处理原则

制造执行数据集是一个综合的数据组织和再现系统，用于全面记录和呈现制造执行的各个阶段。随着制造执行流程的逐步展开，数据集也逐渐变得更加丰富。然而，由于制造执行过程中的数据存在复杂的关联和约束，简单地根据数据之间的关系来响应数据变化可能会导致数据处理的困难，甚至数据无法正确处理的问题。例如，当数据约束范围过于宽泛时，可能会导致数据变化影响范围过大。因此，在处理数据变化时，必须遵循以下数据响应处理原则。

🦋2.1 提高系统的稳定性

制造执行数据之间存在复杂的网络状约束关系，这些约束关系有时会形成循环，即一个数据的变化可能会引发其他数据的变化，从而影响整个制造执行系统的稳定性。在面对这种情况时，需要建立一种循环约束检测机制。当出现循环响应时，系统应设定终止条件，以确保稳定性，随后根据这些条件退出循环。

🦋2.2 保证数据状态的统一性

数据的变化由数据驱动引发，这些变化通过约束网络会触发多个数据的响应。由于数据之间存在约束，制造执行系统必须逐一处理数据，以确保整个驱动的响应处理完成。然而，如果其中某个数据的处理失败，将中断整个数据处理过程并破坏数据之间的约束关系。为了应对这种情况，需要将整个数据驱动的响应过程放入一个事务中进行处理。如果在事务中的任何数据操作失败，将回滚已完成的数据操作，将所有数据恢复到处理之前的状态，以确保数据状态的一致性。

🦋2.3 保证数据记录的完整性

在处理复杂关联的大数据集时，数据删除涉及多个数据项的删除操作。在执行数据删除时，必须应用前述的事务处理机制，并且不应采用物理删除方法，而应选择逻辑删除方式。由于存在复杂约束，数据删除必须按严格的顺序进行，否则约束处理不当或数据删除不完全将破坏整个系统的数据完整性。逻辑删除可以通过标记数据状态来实现，这有助于避免由于不当的约束处理而导致数据冲突和数据丢失。

🔎3.分类模块化数据响应处理技术

通过对制造执行数据关联模型的构建以及数据驱动源的分析，建立数据驱动源对数据关联约束模型的驱动关系，然后按照约束以分类模块化数据单元为单位完成对数据驱动的层层响应处理，最终实现数据的驱动响应处理，数据驱动源与数据关联约束模型的数据驱动关系如下图所示。

在订单计划管理层，数据的来源包括订单的创建、更新、撤销、任务分配、分批处理和下发。其中，订单的创建、更新、任务分配、分批处理和下发会引发订单数据单元的变化，而订单的撤销将导致订单数据单元、工艺数据单元、执行监控数据单元、质检数据单元和资源器具数据单元的变化。进一步的数据变化可通过数据单元之间的引用关系来确定。

在工艺技术准备层，数据的来源包括工艺任务分配、工艺路线的创建和更改、工时的修改以及生产准备。工艺任务分配和工艺路线的创建会引发工艺数据单元的变化，而工艺路线的更改将导致工艺数据单元、执行监控数据单元、质检数据单元和资源器具数据单元的变化。工时的修改将引起工艺数据单元、订单数据单元、执行监控数据单元和质检数据单元的变化，而生产准备将引发工艺数据单元、执行监控数据单元和资源器具数据单元的变化。其他数据单元的变化可以通过数据单元之间的引用关系进一步确定。

在生产计划执行层，数据的来源包括执行小批次的创建、报开工、交检以及质量检验。执行小批次的创建和交检会引发执行监控数据单元和质检数据单元的变化，报开工将导致订单数据单元和执行监控数据单元的变化，而质量检验将引发质检数据单元的变化。其他数据单元的变化可通过数据单元之间的引用关系进一步确定。

在物料资源周转层，数据的来源包括资源的采购、出入库、现场确认以及损毁。资源的采购和损毁将引发资源器具数据单元的变化，而资源的出入库和现场确认将导致订单数据单元、工艺数据单元和执行监控数据单元的变化。其他数据单元的变化可以通过数据单元之间的引用关系进一步确定。

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