基于ETO生产模式的智能工厂研发制造协同系统及方法与流程

基于eto生产模式的智能工厂研发制造协同系统及方法
技术领域
1.本发明属于自动化生产技术领域，具体涉及基于eto生产模式的智能工厂研发制造协同系统及方法。


背景技术：

2.按照离散制造业企业组织生产的特点，可以把制造企业划分为eto、ato、mto与mts(按单设计、按单装配、按单生产和库存生产)四种生产类型。
3.其中，在eto(engineer to order，按单设计)这种生产类型下，一种产品在很大程度上是按照某一特定客户的要求来设计的，所以说支持客户化的设计是该生产流程的重要功能和组成部分。因为绝大多数产品都是为特定客户度身定制，所以这些产品有可能只生产一次。在这种生产类型中，产品的生产批量较小，但是设计工作和最终产品往往非常复杂。在生产过程中，每一项工作都要特殊处理，因为每项工作都可能有不一样的操作，不一样的费用，需要不同的人员来完成。
4.与其他生产类型的制造企业相比，eto制造企业通常以销售业务为起点，贯穿以项目计划驱动的产品研发设计、开发、配套采购、生产、交付等业务过程，最终以售后服务业务为结束。eto是在管理上最为复杂的一种生产模式，
5.eto企业作为行业内比较特殊的一个群体，因为在研发环节和生产环节种种多变而复杂的业务特点，使得企业的信息化需求与众不同，尽管企业购买了cad、capp、pdm、erp等各种软件，但是目前这些工业软件cad、capp、pdm、erp也只能解决eto企业的局部管理问题，不能解决企业全局的管理优化，导致企业的研发和制造数据不通畅，造成的数据孤岛，使得eto企业的信息化效果不佳。


技术实现要素：

6.针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于eto生产模式的智能工厂研发制造协同系统及方法，帮助企业提升eto生产模式的研发制造协同效率。
7.第一方面，一种基于eto生产模式的智能工厂研发制造协同系统，包括：
8.订单接入单元：用于获取订单信息；
9.产品设计单元：用于供用户接收到设计任务时，按照所述订单信息完成产品设计，得到设计好的bom设计图纸，并根据bom设计图纸生成设计bom表；
10.ebom
‑
mbom转换单元：用于采用广度优先和深度优先并用的方式遍历所述设计bom表，判断设计bom表中所有物料的类型，并按照不同类型预设的物料处理方法对相应的物料进行处理，得到mbom文件；
11.生产单元：用于按照所述订单信息和所述mbom文件监督成品的生产过程；
12.质量管理单元，用于按照所述订单信息记录成品生产过程的质量数据；
13.成品出库单元，用于对所述质量数据为合格的成品进行入库管理，并按照所述订单信息进行成品出库管理。
14.优选地，所述订单信息包括订单号、订单需求、销售状态、生产进度、排产期和交货期。
15.优选地，所述生产单元具体包括：
16.工艺准备单元：用于按照所述mbom文件中的工序导入mbom文件，定义每个工序的标准工时及成本；
17.生产准备单元：用于按照所述工序向相关的生产人员推送领料任务，实现物料的库存管理，当库存存在异常时进行报警；
18.下发控制单元，用于按照所述订单信息进行作业指导和生产反馈；
19.制造执行单元，用于按照所述订单信息对成品的生产过程进行监控，当监控到异常时进行报警。
20.优选地，所述ebom
‑
mbom转换单元具体用于：
21.当所述物料的类型为外协部件，不修改；
22.当所述物料的类型为虚拟部件，按照预设的虚设部件映射关系处理，去掉所述虚拟部件；
23.添加继承所述设计bom表中普通部件的中间部件；
24.得到所述mbom文件。
25.优选地，所述外协部件的判定标准是：没有装配工序或只有一道装配工序的部件；
26.所述虚拟部件的判定标准是：装配工序大于1的部件。
27.第二方面，一种基于eto生产模式的智能工厂研发制造协同方法，包括以下步骤：
28.获取订单信息；
29.供用户接收到设计任务时，按照所述订单信息完成产品设计，得到设计好的bom设计图纸，并根据bom设计图纸生成设计bom表；
30.采用广度优先和深度优先并用的方式遍历所述设计bom表，判断设计bom表中所有物料的类型，并按照不同类型预设的物料处理方法对相应的物料进行处理，得到mbom文件；
31.按照所述订单信息和所述mbom文件监督成品的生产过程；
32.按照所述订单信息记录成品生产过程的质量数据；
33.对所述质量数据为合格的成品进行入库管理，并按照所述订单信息进行成品出库管理。
34.优选地，所述订单信息包括订单号、订单需求、销售状态、生产进度、排产期和交货期。
35.优选地，所述按照所述订单信息和所述mbom文件监督成品的生产过程具体包括：
36.按照所述mbom文件中的工序导入mbom文件，定义每个工序的标准工时及成本；
37.按照所述工序向相关的生产人员推送领料任务，实现物料的库存管理，当库存存在异常时进行报警；
38.按照所述订单信息进行作业指导和生产反馈；
39.按照所述订单信息对成品的生产过程进行监控，当监控到异常时进行报警。
40.优选地，所述按照不同类型预设的物料处理方法对相应的物料进行处理，得到mbom文件具体包括：
41.当所述物料的类型为外协部件，不修改；
42.当所述物料的类型为虚拟部件，按照预设的虚设部件映射关系处理，去掉所述虚拟部件；
43.添加继承所述设计bom表中普通部件的中间部件；
44.得到所述mbom文件。
45.优选地，所述外协部件的判定标准是：没有装配工序或只有一道装配工序的部件；
46.所述虚拟部件的判定标准是：装配工序大于1的部件。
47.由上述技术方案可知，本发明提供的基于eto生产模式的智能工厂研发制造协同系统及方法，以eto产品的研发数据协同和制造数据协同为主线，对企业研发(即设计)、制造相关的业务流程和ebom
‑
mbom产品研发和制造的数据转换进行统一管理和支配，从而帮助企业提升eto生产模式的研发制造协同效率。
附图说明
48.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
49.图1为本实施例一提供的智能工厂研发制造协同系统的模块框图。
50.图2为本实施例二提供的生产单元的模块框图。
51.图3为本实施例二提供的智能工厂研发制造协同方法的流程图。
具体实施方式
52.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
53.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
54.还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
55.如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0056]
eto企业的研发和制造业务通常具有如下特点：
[0057]
1、产品设计研发。
[0058]
产品设计、工艺人员需要系统的知识重用(knowledge reuse)手段，以根据历史产品或基型产品的情况，快速高效地进行产品开发或变型，需要为每一个项目产品做产品结构(bom)和工艺的定制化设计。
[0059]
在产品设计中，借用同类型产品零部件设计的情况普遍存在，如果企业产品的模块化设计程度较好，将可以大大缩短bom和工艺设计的时间。但是产品的bom与工艺很难在其投产之前全部完成，边设计、边生产/采购是一种常见的现象。
[0060]
eto企业的产品开发与设计大都采用了cad、capp，甚至pdm系统。但是，设计与生产脱节的问题并没有得到根本解决。其中，e
‑
bom和m
‑
bom上的差异，将会给生产管理造成很多障碍。
[0061]
2、生产管理。
[0062]
eto企业的项目计划编制工作开始于合同签订后，计划编制的总数、编制和协调难度远大于其他类型企业的计划编制。
[0063]
eto企业的生产方式是按照订单号方式，基于订单信息开始设计，根据设计图纸从产品结构进行零部件展开，按订单号分别进行物料的订货准备和外包准备，并对产品制造做出指示。生产计划根据产品交货期、所需相关零件和标准制程，依次调整顺序确定在制品日程。工序作业指示、进度管理以及成本管理也都要与生产号关联后进行。
[0064]
eto企业的生产管理也都采用了erp系统，但是由于erp系统的mrp方式和eto生产模式管理的差异性(mrp是凑批生产，在一个时间段内计算由多个产品订单组成的物料和零部件需求量，以及采购提前期)，导致了erp不能把计划、订货、工序和物料和单个订单号关联，难于把握以单个订单为单位的准备、进度管理以及产品成本。
[0065]
实施例一：
[0066]
一种基于eto生产模式的智能工厂研发制造协同系统，参见图1，包括：
[0067]
订单接入单元：用于获取订单信息；
[0068]
产品设计单元：用于供用户接收到设计任务时，按照所述订单信息完成产品设计，得到设计好的bom设计图纸，并根据bom设计图纸生成设计bom表；
[0069]
ebom
‑
mbom转换单元：用于采用广度优先和深度优先并用的方式遍历所述设计bom表，判断设计bom表中所有物料的类型，并按照不同类型预设的物料处理方法对相应的物料进行处理，得到mbom文件；
[0070]
生产单元：用于按照所述订单信息和所述mbom文件监督成品的生产过程；
[0071]
质量管理单元，用于按照所述订单信息记录成品生产过程的质量数据；
[0072]
成品出库单元，用于对所述质量数据为合格的成品进行入库管理，并按照所述订单信息进行成品出库管理。
[0073]
具体地，订单接入单元用于订单接入，对订单的销售状况进行实时分析，可供用户查询订单的订单信息。所述订单信息包括订单号、订单需求、销售状态、生产进度、排产期和交货期。产品设计单元可以按订单号下发设计任务，选配模块化零部件生成产品，实现bom设计图纸的集中管理，实现团队开发的高效协同。ebom
‑
mbom转换单元首先采用广度优先和深度优先并用的方式遍历设计bom表的各个节点，判断设计bom表中所有物料的类型，针对不同类型进行不同处理。生产单元用于对产品进行生产监督。质量管理单元用于按照订单号记录产品生产过程的质量数据，支持质检结果录入、数据实时同步、成品履历扫码追溯等功能。成品出库单元用于对质检合格的成品入库，满足条件及时出库，实现物流情况全程追溯，产品交付快速精准。
[0074]
该系统针对性地解决eto生产模式企业按单设计、按单生产所面临的研发制造协
同挑战的难题，通过订单接入、产品设计、ebom
‑
mbom自动转换、工艺准备、生产准备、下发控制、制造执行、质量管理以及成品出库9大组件相结合，保障了研发、生产业务过程中的数据统一性以及数据转换的便捷性。克服了现有cad、capp、erp等传统工业软件对eto类型生产模式支撑不足的窘境。
[0075]
该系统以产品研发和制造数据管理为核心，将产品数据、生产数据和生产业务流程进行紧密关联集成，以eto产品的研发数据协同和制造数据协同为主线，对企业研发(即设计)、制造相关的业务流程和ebom
‑
mbom产品研发和制造的数据转换进行统一管理和支配，从而帮助企业提升eto生产模式的研发制造协同效率，在保证产品质量的同时，生产成本大幅度降低，生产周期大大缩短。
[0076]
参见图2，所述生产单元具体包括：
[0077]
工艺准备单元：用于按照所述mbom文件中的工序导入mbom文件，定义每个工序的标准工时及成本；
[0078]
生产准备单元：用于按照所述工序向相关的生产人员推送领料任务，实现物料的库存管理，当库存存在异常时进行报警；
[0079]
下发控制单元，用于按照所述订单信息进行作业指导和生产反馈；
[0080]
制造执行单元，用于按照所述订单信息对成品的生产过程进行监控，当监控到异常时进行报警。
[0081]
具体地，工艺准备单元用于对工艺路线进行模板化管理，将物料图纸分工序导入，定义工序标准工时及成本，实现工序总成本的精准核算。生产准备单元用于进行存储仓位精准定位，支持物料扫码入库出库、生产领料按工序推送、库存异常实时报警、工位负荷显示、辅助排程把控生产进度等功能。下发控制单元实现接订单号报工，工控机精准作业指导，工序效率产能精准反馈等功能。制造执行单元支持按单生产，实现整个制程的在线化管控，数字看板动态监控，生产异常实时响应等功能。
[0082]
优选地，所述ebom
‑
mbom转换单元具体用于：
[0083]
当所述物料的类型为外协部件，不修改；
[0084]
当所述物料的类型为虚拟部件，按照预设的虚设部件映射关系处理，去掉所述虚拟部件；
[0085]
添加继承所述设计bom表中普通部件的中间部件；
[0086]
得到所述mbom文件。
[0087]
优选地，所述外协部件的判定标准是：没有装配工序或只有一道装配工序的部件；
[0088]
所述虚拟部件的判定标准是：装配工序大于1的部件。
[0089]
具体地，所述设计bom(ebom)表可以用一个四元组(p，r，q，or)表示，记为：
[0090]
ebom＝(p，r，q，or)；
[0091]
式中，p为零部件p
i
(i＝1，2，
…
，m)的集合。r为零部件构成关系r(p
i
，p
j
的集合；r(p
i
，p
j
)记为r
ij
，r
ij
表示p
i
由p
j
构成，p
i
为p
j
的父件，p
j
为p
i
的子件。q为构成数量q(r
ij
)的集合，q(r
ij
)记为q
ij
，q
ij
表示构成关系r
ij
中一个父件p
i
由q
ij
个p
j
构成。or为装配工序o
ikl
(r
ij
)的集合，o
ikl
(r
ij
)记为o
ikl
(j)，代表在构成关系r
ij
中，零件p
j
是在其父件p
i
的第k道工艺的第l道工序装配在父件上。
[0092]
所述mbom文件为制造bom，可以用一个四元组(p
/
，r
/
，q
/
，l)表示，记为：
[0093]
mbom＝(p
/
，r
/
，q
/
，l)；
[0094]
式中，p
/
为零部件和虚拟件p
/
(i＝1，2，
…
，m
/
)的集合，p
/
＝p∪v；v为虚拟件的集合，如果p
/
∪p，则p
/
为零部件，如果p
/
∪v，则p
/
为虚拟件。r
/
为装配关系r
/
(p
/
，p
/
)的集合，r
/
(p
/
，p
/
)记为r
/
，r
/
表示p
/
由p
/
装配而成。q
/
为装配数量的集合。l为零部件绝对提前期的集合。
[0095]
工艺清单bop可以用四元组(p
/
，g，o，t)表示，记为：
[0096]
bop＝(p
/
，g，o，t)；
[0097]
式中，g为零部件工艺划分g
ij
的集合。t为工序加工时间的集合。
[0098]
ebom向mbom转换时，主要涉及产品结构的转换和调整，以下给出由ebom向mbom转换的转换规则及算法：
[0099]
(1)mbom可以直接从ebom中继承的零部件判定规则。即对p
/i
∈mbom.p
/
，如果p
/i
符合以下两个条件之一：
①
p
/i
不存在工序外购件；
②
p
/i
∈bop.p
/
，但没有装配工序或只有一道装配工序，则这样的零部件不需要进行处理，可以直接从ebom中直接继承过来。
[0100]
(2)对p
/i
∈mbom.p
/
，如果p
/i
∈bop.p
/
，且rc(p
/
)>1，则需要新增虚拟件来完成转换。新增虚拟件数量按照如下方法确定：如果mina(p
i
)＝mino(p
i
)，则需要新增的虚拟件数量为rc(p
i
)
–
1个；如果mina(p
i
)∈maxo(p
i
)，则需要新增的虚拟件数量为rc(p
/
)，rc为计算装配工序数量的函数，mina记为装配工序的第一道工序，maxo记为装配工序的最后一道工序。
[0101]
所以在上述转换规则基础上，给出以下ebom向mbom的转换算法：
[0102]
算法输入为ebom、bop，算法输出为mbom。
[0103]
算法步骤如下:
[0104]
(1)初始化操作，把ebom中的内容作为mbom的初始内容，令
[0105]
mbom＝|，ebom.p
→
mbom.p
/
，ebom.r
[0106]
→
mbom.r
/
，ebom.q
→
mbom.q
/
。
[0107]
(2)新增虚
i
拟件的判定，对p
/
∈mbom.p
/
，按照规则(1)计算出各零部件的装配工序数；按照规则(1)确定各零部件的首末装配工序，按照规则(2)判定是否需要进行虚拟件的增加操作。
[0108]
(3)工艺清单的调整，在产品结构转换完成后，对bop中的工艺工序进行调整。
[0109]
实施例二：
[0110]
一种基于eto生产模式的智能工厂研发制造协同方法，参见图3，包括以下步骤：
[0111]
获取订单信息；
[0112]
供用户接收到设计任务时，按照所述订单信息完成产品设计，得到设计好的bom设计图纸，并根据bom设计图纸生成设计bom表；
[0113]
采用广度优先和深度优先并用的方式遍历所述设计bom表，判断设计bom表中所有物料的类型，并按照不同类型预设的物料处理方法对相应的物料进行处理，得到mbom文件；
[0114]
按照所述订单信息和所述mbom文件监督成品的生产过程；
[0115]
按照所述订单信息记录成品生产过程的质量数据；
[0116]
对所述质量数据为合格的成品进行入库管理，并按照所述订单信息进行成品出库管理。
[0117]
优选地，所述订单信息包括订单号、订单需求、销售状态、生产进度、排产期和交货期。
[0118]
优选地，所述按照所述订单信息和所述mbom文件监督成品的生产过程具体包括：
[0119]
按照所述mbom文件中的工序导入mbom文件，定义每个工序的标准工时及成本；
[0120]
按照所述工序向相关的生产人员推送领料任务，实现物料的库存管理，当库存存在异常时进行报警；
[0121]
按照所述订单信息进行作业指导和生产反馈；
[0122]
按照所述订单信息对成品的生产过程进行监控，当监控到异常时进行报警。
[0123]
优选地，所述按照不同类型预设的物料处理方法对相应的物料进行处理，得到mbom文件具体包括：
[0124]
当所述物料的类型为外协部件，不修改；
[0125]
当所述物料的类型为虚拟部件，按照预设的虚设部件映射关系处理，去掉所述虚拟部件；
[0126]
添加继承所述设计bom表中普通部件的中间部件；
[0127]
得到所述mbom文件。
[0128]
优选地，所述外协部件的判定标准是：没有装配工序或只有一道装配工序的部件；
[0129]
所述虚拟部件的判定标准是：装配工序大于1的部件。
[0130]
本发明实施例所提供的方法，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。
[0131]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。