定義
IEC/ISO 62264標準對製造運行管理的定義是:通過協調管理企業的人員、設備、物料和能源等資源,把原材料或零件轉化為產品的活動。它包含管理那些由物理設備、人和信息系統來執行的地行為,並涵蓋了管理有關調度、產能、產品定義、歷史信息、生產裝置信息,以及與相關的資源狀況信息的活動。
性質
功能層次定位
IEC/ISO 62264標準以美國普度大學企業參考體系結構(PERA)為基礎,建立了如圖1所示的功能層次模型,將企業的功能劃分為五個層次,明確地指出製造運行管理的範圍是企業功能層次中的第3層,作用是定義了為實現生產最終產品的工作流活動,包括了生產紀錄的維護和生產過程的協調與最佳化等。由此針對製造運行管理的研究可轉化為兩個方面:一是針對製造運行管理內部的整體結構、主要功能及信息流走向的定義;二是針對製造運行管理與其外部系統(即第4層的業務計畫系統、第2層及其以下的過程控制系統)之間的信息互動的定義。
製造運行管理的整體架構
IEC/ISO 62264標準又參考了美國普度大學的CIM參考模型,給出了企業功能數據流模型,定義了與生產製造相關的12種基本功能及各個功能間相互的信息流。在此基礎上,根據業務性質的不同,又將功能數據流模型中製造運行管理的內部細分為4個不同性質的區域,生成了如圖2所示的製造運行管理模型,明確了MOM的內部的整體結構。
圖2中的粗虛線代表了企業的業務計畫系統與製造運行系統之間的接口,即給出了製造運行管理的邊界。白色橢圓和帶箭頭的實線段則分別代表企業中與生產製造相關的基本功能及各功能之間相互互動的信息。圖2中的陰影區域則表示製造運行管理內部細分的4大類不同性質的區域,分別是:生產運行管理、維護運行管理、質量運行管理和庫存運行管理。
製造運行信息的互動
為了實現MOM與業務計畫系統(第4層)之間的信息更有效地集成與共享,IEC/ISO 62264標準分別針對MOM內部4類不同性質的區域進行了歸納與整合,將其與業務系統間互動的信息均歸為4類,分別是:運行定義信息、運行能力信息、運行調度/請求信息和運行績效/回響信息。這4類信息可根據所套用的製造運行管理區域進行細化,如圖3所示,從而使得互動的製造運行信息能夠形成一個完整的邏輯閉環。
基礎信息資源定義
在明確了MOM的範圍、結構和信息互動的基礎上,IEC/ISO 62264標準採用UML(Unified Modeling Language)建立了企業信息資源對象模型,描述了企業信息的基本結構。首先通過建立3類基礎資源模型(即:人員模型、設備模型和物料模型)作為企業信息構建的基礎;進而使用並匯集這3類基礎資源模型,輔以特定的參數描述和從屬性描述,聯合生成了過程段模型。過程段是指企業中一個生產段所需的所有資源和能力的匯集,可視為企業生產過程的基本粒度,過程段對象模型即成為了描述企業信息資源的基本單位。通過過程段模型與前面定義的3類基礎資源模型的聯合使用和匯集,便可生成與1.4節所述的製造運行信息相對應的對象模型,即運行能力模型、運行定義模型、運行調度模型和運行績效模型,從而使MOM與業務計畫系統之間相互動的製造運行信息有了對象模型的支撐,為MOM軟體產品和軟體系統的開發與集成奠定了堅實的基礎。
套用
製造運行管理活動模型
MOM通用活動模型模板的概述
IEC/ISO 62264標準定義了MOM通用活動模型模板,給出了MOM內部的基本體系框架,作為描述與研究製造運行管理的基本工具。該模型中的橢圓框表示企業製造運行管理內部的主要活動,帶箭頭的實線則代表了這些活動之間相互傳遞的各種信息流。通過這些活動和信息流的定義,可以清晰地反映企業製造運行管理的基本業務過程,實現對從原材料、能源和信息到產品的轉換過程中的成本、數量、安全和時間等參數進行協調、指導和追蹤。
MOM通用活動模型模板的使用
MOM通用活動模型模板實際使用時,需細化到1.3節所述的製造運行管理的4類主要區域。例如,當該模型模板用於描述生產運行管理時,它將會細化生成一個更為具體的生產運行管理活動模型,如圖5所示。該模型的主要活動已細化到與生產直接相關,各活動之間的信息流也被進一步地細化描述,並擴展了它與第1-2層生產控制功能之間的信息互動。
在生產運行管理活動模型實際套用時,業務系統通過調用產品定義管理和生產資源管理的信息,結合第4層的相關活動與信息,形成生產調度信息傳遞給詳細生產調度模組;通過該模組分解為詳細生產進度表;再通過生成分派模組進一步生成生產分派清單;最後通過生產執行管理模組形成操作命令,下達到第1-2層的生產控制功能。實際的生產功能需要再結合產品定義管理所提供的生產規則,完成由生產執行管理下達的操作命令,並以操作回響的形式,將實際的生產結果反饋給生產執行管理模組。同時,通過生產數據收集模組從實際生產過程及生產執行管理模組,實時獲取並存儲設備和流程特定數據和操作相應信息,形成生產和資源的歷史數據,傳遞給生產跟蹤和生產績效分析模組,進一步形成生產跟蹤報告和績效分析結果反饋給MOM的其他活動,並形成生產績效信息反饋給第4層業務系統。
類似的,MOM通用活動模型模板同樣可以用於描述其他3類製造運行區域,形成維護運行管理活動模型、質量運行管理活動模型和庫存運行管理活動模型。以上這4類運行管理活動模型之間通過詳細調度模組相互動,共同為製造運行管理提供了模型化的描述與支撐。