專利名稱：輔助無線傳感器的生產資源管理系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及生產管理領域，更具體地說，涉及一種應用輔助無線傳感器的生產資源管理系統。
背景技術：
隨著社會的發展，工廠的生產規模越來越大，工廠的資源使用情況和生產數據的管理越來越重要，現在的資源使用情況和生產數據一般依靠員工的記錄和在流水線的物品或盛放物品的容器上粘貼提示卡片實現。還沒有一種系統化的方法可實現跟蹤生產過程中的資源使用情況或產生用于分析的精確數據。同時控制操作的相關數據(例如操作順序、適當的操作員工信息、遺漏檢查信息、生產消耗、機器性能、機器空閑時間和員工資源使用效率等)都沒有得到使用。有時在生產過程中手寫的數據可以造成錯誤。

發明內容
本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的生產資源管理系統無法將生產數據和資源使用數據進行有效地結合，造成了現有生產資源管理系統無法實現資源精確及時管理以及資源的最優化分配的缺陷，提供一種利用無線傳感器將生產管理數據和生產資源使用數據有效的結合可實現資源的精確以及最優化管理的輔助無線傳感器的生產資源管理系統。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種輔助無線傳感器的生產資源管理系統，其中包括:至少一個用于讀取工序中的機器的儀表數值的自動讀表模塊；與所述自動讀表模塊相應的，用于將所述儀表數值轉換為資源消耗量的生產數據采集模塊；以及用于對各工序的所述資源消耗量進行采集和分析的管理服務器；所述生產數據采集模塊包括:用于根據預先設定獲取所述自動讀表模塊的儀表數值，并將所述儀表數值轉換為資源消耗量的轉換單元以及將所述資源消耗量發送給所述管理服務器的無線傳感器；所述轉換單元與所述自動讀表模塊連接，所述無線傳感器通過無線傳感網絡與所述管理服務器連接。在本發明所述的輔助無線傳感器的生產資源管理系統中，所述轉換單元為設置有射頻識別電子標簽或條形碼電子標簽的電子開關。在本發明所述的輔助無線傳感器的生產資源管理系統中，所述預先設定包括工序的開始時間、工序的結束時間、操作人員ID以及產品批號。在本發明所述的輔助無線傳感器的生產資源管理系統中，所述管理服務器包括根據所述資源消耗量進行成本運算的成本運算單元。在本發明所述的輔助無線傳感器的生產資源管理系統中，所述管理服務器還包括根據所述資源消耗量進行報警的報警單元。在本發明所述的輔助無線傳感器的生產資源管理系統中，所述自動讀表模塊以設定的時間間隔周期性的讀取所述儀表數值。
在本發明所述的輔助無線傳感器的生產資源管理系統中，所述生產數據采集模塊包括用于手動輸入資源消耗量的手動輸入單元。在本發明所述的輔助無線傳感器的生產資源管理系統中，所述生產數據采集模塊還包括通過轉換單元采集工序的時間參數的時間情況采集單元和通過轉換單元采集工序操作人員情況的人員情況采集單元。在本發明所述的輔助無線傳感器的生產資源管理系統中，所述資源消耗量包括水消耗量、電消耗量、氣消耗量、人力消耗量以及原材料的消耗量。在本發明所述的輔助無線傳感器的生產資源管理系統中，所述無線傳感網絡為利用ZigBee、RuBee或藍牙的無線傳感技術的無線傳感網絡。實施本發明的輔助無線傳感器的生產資源管理系統，具有以下有益效果:利用無線傳感器將生產管理數據和生產資源使用數據有效的結合可實現資源的精確以及最優化管理，避免了現有技術的生產資源管理系統無法將生產數據和資源使用數據進行有效地結合，造成現有生產資源管理系統無法實現資源精確及時管理以及資源的最優化分配的缺陷。射頻識別電子標簽或條形碼電子標簽的電子開關控制起來方便并且可以根據不同生產的流程進行設置從而重復使用。自動讀表模塊周期性的讀取儀表數值計算資源消耗量使得資源消耗量的計算更加準確。手動輸入單元可以輸入只能手動輸入的資源消耗量。時間情況采集單元和人員情況采集單元還可以采集生產中每個工序的進行時間和操作人員，更加利于生產的精細管理。各種資源的消耗量都可計入本生產資源管理系統中。有多種不同的無線傳感網絡可供用戶選擇使用。


下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中:圖1是本發明輔助無線傳感器的生產資源管理系統的第一優選實施例的結構示意圖；圖2是本發明輔助無線傳感器的生產資源管理系統的第二優選實施例的結構示意圖。圖3是本發明輔助無線傳感器的生產資源管理系統的優選實施例的具體結構示意圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。本生產資源管理系統可用于各種不同的制造性的工廠，例如紡織染色、紙質印刷等。本生產資源管理系統可從自動生產資源數據采集層采集每個工序的精確和實時的資源使用情況和產品生產情況的數據。自動生產資源數據采集層通過具有不同種類的自動讀表模塊I以及相應的生產數據采集模塊2獲取上述的數據。在圖1和圖2所示的本發明輔助無線傳感器的生產資源管理系統的優選實施例的結構示意圖中，所述輔助無線傳感器的生產資源管理系統包括至少一個自動讀表模塊1、與自動讀表模塊I相應的生產數據采集模塊2以及管理服務器3，自動讀表模塊I用于讀取工序中的機器的儀表數值，生產數據采集模塊2用于將所述儀表數值轉換為資源消耗量，管理服務器3用于對各工序的所述資源消耗量進行采集和分析。生產數據采集模塊2包括轉換單元21和無線傳感器22，轉換單元21用于根據預先設定獲取所述自動讀表模塊的儀表數值，并將所述儀表數值轉換為資源消耗量，無線傳感器22用于將所述資源消耗量發送給所述管理服務器3。轉換單元21與自動讀表模塊I連接，無線傳感器22通過無線傳感網絡與管理服務器3連接。本輔助無線傳感器的生產資源管理系統使用時，每個工序都配備有相應的自動讀表模塊I和生產數據米集模塊2,自動讀表模塊I與該工序中的機器的相關儀表(如水表、電表以及氣表等)連接，生產數據采集模塊2的內置各種傳感器(包括RFID、條碼或手工輸入)獲取該工序的產品的批次、訂單號、工序開始時間以及工序結束時間，然后通過自動讀表模塊I通過紅外傳感器或光學傳感器等檢測不同資源的消耗量例如水消耗量、電消耗量、氣消耗量，同時還檢測工藝過程中的壓強和溫濕度等工藝參數。生產數據采集模塊2然后通過無線傳感網絡(藍牙、ZigBee或RuBee等)將這些消耗量、工藝參數以及產品的批次、訂單號、工序開始時間以及工序結束時間發送給管理服務器3，管理服務器3采集不同工序的生產數據采集模塊2發送的資源消耗量等信息并對這些信息進行分析得出精確及時的資源消耗情況和相應的生產數據以進行成本優化。其中自動讀表模塊I基于特定的時間間隔(例如五分鐘)讀取儀表數值，生產數據采集模塊2的轉換單元21可以根據預先設定(例如工序開始結束時間)獲取自動讀表模塊I的儀表數值。無線傳感器22通過應用無線傳感技術的無線傳感網絡將轉換后的資源消耗量等數據發送給管理服務器3，這樣方便自動讀表模塊I和生產數據采集模塊2可以依照生產工序的要求進行設置，不會影響數據的傳送。所述預先設定包括工序開始時間、工序結束時間、操作人員ID以及產品批號。管理服務器3包括根據所述資源消耗量進行成本運算的成本運算單元以及根據所述資源消耗量進行報警的報警單元。管理服務器3根據采集的資源消耗量進行計算得出生產成本使得使用者可以更好的對生產進行成本管理。同時還可設置報警單元持續監控管理服務器采集的資源消耗量，以檢測任何異常或低效的資源消耗，如機器沒有被授權運行或機器運行但儀表不運轉(空轉)等，作為本發明的輔助無線傳感器的生產資源管理系統的延伸，報警單元將發出報警信號提醒使用者注意機器出現異常需要進行維修或其他處理。而成本運算單元可根據所述資源消耗量進行成本運算，使得使用者更好地對生產資源進行合理的配置和管理，降低生產的成本。轉換單元21可根據工序開始時間、工序結束時間、操作人員ID以及產品批號等預先設定的條件進行自動讀表模塊的儀表數值的獲取，如根據工序的開始、結束時間得到整個工序的各個資源的使用量，根據操作人員ID得到該操作人員的資源使用量以及工作狀況，根據產品批號得到該批次產品的生產情況和資源使用情況。本發明的輔助無線傳感器的生產資源管理系統利用無線傳感器22將生產管理數據和生產資源使用數據有效的結合可實現資源的精確以及最優化管理，避免了現有技術的生產資源管理系統無法將生產數據和資源使用數據進行有效地結合，造成現有生產資源管理系統無法實現資源精確及時管理以及資源的最優化分配的缺陷。
作為本發明的輔助無線傳感器的生產資源管理系統的優選實施例，轉換單元21為設置有射頻識別電子標簽或條形碼電子標簽的電子開關。基本上一個生產訂單能夠分成多個工作訂單，每個工作訂單上都有相應的射頻識別電子標簽或條形碼電子標簽，這些射頻識別電子標簽或條形碼電子標簽一般設置在在制品的傳送平臺上以區分不同工序中的在制品。在制品每到一個工序時，通過射頻識別電子標簽或條形碼電子標簽開啟工序中的設備相應的自動讀表模塊I讀取該工序中設備的資源消耗量，當在制品離開該工序時，通過射頻識別電子標簽或條形碼電子標簽關閉相應的自動讀表模塊I。自動讀表模塊I可以通過連接不同的儀表以獲取不同的儀表數據，獲取的數據經生產數據采集模塊2轉化為資源消耗量后通過無線傳感網絡實時返回給管理服務器3。這樣通過該電子開關可以獲取精確的資源消耗信息并且射頻識別電子標簽或條形碼電子標簽可以根據不同生產的流程進行設置從而重復使用。作為本發明的輔助無線傳感器的生產資源管理系統的優選實施例，所述自動讀表模塊I以設定的時間間隔周期性的讀取所述儀表數值。通過相應的工作訂單的射頻識別電子標簽或條形碼電子標簽開啟自動讀表模塊I獲取相應機器的不同儀表的儀表數值。這些生產資源使用數據通過無線傳感網絡與管理服務器3同步，自動讀表模塊I以設定的時間間隔(例如5秒)周期性的讀取儀表數值并經生產數據采集模塊2發送給管理服務器3，然后再次通過相應的工作訂單的射頻識別電子標簽或條形碼電子標簽關閉自動讀表模塊1，隨后在制品被傳送到下一個工序的機器上進行加工，在這個工序上通過使用相應的工作訂單的射頻識別電子標簽或條形碼電子標簽進行相同的操作。當這個工作訂單的產品的所有工序完成后，這個工作訂單相應的射頻識別電子標簽或條形碼電子標簽能夠收集起來再分配給新的工作訂單，實現射頻識別電子標簽或條形碼電子標簽在新的工作訂單中重復利用。自動讀表模塊I周期性的讀取儀表數值計算資源消耗量使得資源消耗量的計算更加準確。在圖2所示的本發明輔助無線傳感器的生產資源管理系統的第二優選實施例的結構示意圖中，生產數據采集模塊2包括手動輸入單元23、時間情況采集單元24以及人員情況采集單元25。手動輸入單元23用于手動輸入資源消耗量，時間情況采集單元24用于通過轉換單元21采集工序的時間參數，人員情況采集單元25用于通過轉換單元21采集工序操作人員情況。由于在生產過程中有時自動讀表模塊I讀取的儀表數值不能正確反映資源使用情況(如生產過程中發生了水電氣的復位等)或者有些資源無法使用自動讀表模塊I進行讀取，這時可以使用手動輸入單元23對某些資源消耗量進行手動輸入，以配合自動讀表模塊I的使用。為了使得到的資源消耗量更加的精確，本生產數據采集模塊2還設置有時間情況采集單元24，用于采集每個工序的進行時間，以配合資源消耗量進行分析資源消耗量是否合理。人員情況采集單元25對操作員工進行登記，可以配合資源消耗量分析操作員工的工作是否熟練恰當以及是否出現操作失誤。手動輸入單元23可以輸入只能手動輸入的資源消耗量。時間情況采集單元24和人員情況采集單元25還可以采集生產中每個工序的進行時間和操作人員，更加利于生產的精細管理。作為本發明的輔助無線傳感器的生產資源管理系統的優選實施例，所述資源消耗量包括水消耗量、電消耗量、氣消耗量、人力消耗量以及原材料的消耗量。所述無線傳感網絡為利用ZigBee (IEEE 802.15.4協議),RuBee (IEEE1902.1協議)或藍牙的無線傳感技術的無線傳感網絡。各種資源的消耗量都可計入本生產資源管理系統中。有多種不同的無線傳感網絡可供用戶選擇使用。采用本發明的輔助無線傳感器的生產資源管理系統可以實現以下的有益效果:1、生產資源管理的自動實時監控本發明實時監控跟蹤每個工序的生產情況(例如工序開始結束時間、操作人員、操作機器等)和資源使用情況，實現了對資源消耗量、在制品狀態的檢測以及潛在問題的提前預警(如某種資源即將使用完畢)。并且通過對資源消耗量和生產狀態的統計能夠減少資源和人力的浪費達到最優化的資源配置，即使發現了工藝中的問題和浪費也能夠在最短時間內給出合適的處理方案。2、生產消耗管理在制品在不同的工序中消耗不同的種類和數量的資源，可通過資源消耗量和相應的機器信息獲得。通過上述的獲得的不同工序的資源消耗情況可生成基于ABC(activitybased costing:基于活動的成本管理)的統計報告。本生產資源管理系統可以根據上述的報告中數據生成最佳的生產日程，工作定價以及機器和員工的評估。3、在制品工藝標準管理根據生產歷史消耗獲取例如員工、機器、生產工藝數據等的內部標準數據，利用這些內部標準數據可以進行例如生成最佳的生產日程，工作定價以及機器和員工的評估等標
準管理工作。4、工藝改進管理由于可以自動獲取每個工序的及時、準確、完整的生產和資源消耗信息。管理者可以依據上述獲取的信息進行生產工藝的改進以最大化生產收益。使用穩定的工藝和工藝的不斷改進縮短了生產周期，依據勞動量和員工效率對不同工序中的員工進行分配以最大化生產收益。5、人力和資源管理 通過射頻識別電子標簽或條形碼電子標簽可以識別每個操作流程中的操作人員，因此可以通過本生產資源管理系統實時檢測操作員工的工作效率等工作情況以實現操作員工的最優化配置。6、資產使用管理一些可以重復使用的資產(例如原材料、在制品或完成品的容器或搬運工具等)通過設置在其上的射頻識別電子標簽或條形碼電子標簽使得可以隨時跟蹤該資產的信息，例如誰最后使用、承載的貨物是什么、是否在維護等等信息以便進行資產使用的管理。本發明的輔助無線傳感器的生產資源管理系統解決了獲取產品的實際資源消耗量、生產的實際工作周期、在每個工序中消耗資源的百分比、每個工序中機器的資源使用效率以及返工和資源浪費情況等問題。本發明還解決了以下問題:1、獲取資源消耗量的時間過長原來使用人工獲取資源消耗量，需要工作人員查看工廠的每個儀表，并且讀取數據后將相關數據輸入電腦中，花費時間長并且人工輸入容易出錯。現在采用自動讀表模塊I字節獲取儀表數值并通過生產數據采集模塊2轉換為資源消耗量經無線傳感網絡直接發送給管理服務器3統計，節省了員工工作時間且避免的數據輸入的錯誤。2、資源使用數據作為檢測和分析數據不夠充分通常資源使用數據一天由人工記錄一次到兩次。數據僅僅在每天或者每半天的很短的一個時間段內收集，但是工廠在在一天內卻要處理很多工作訂單，因此收集的資源使用量相對于每個工作訂單或每個機器的使用狀況的檢測和分析是不夠充分的。現在的自動讀表模塊I和生產數據采集模塊2可以隨時獲取每個工作訂單或每個機器的儀表數值、生產情況或資源消耗量，用于進行每個工作訂單或每個機器的使用狀況的檢測和分析足夠充分的。3、各種資源消耗量集成困難過去由于資源消耗量都是通過人工讀取，很難或者無法對采集的資源消耗量進行集成分析處理。現在通過自動讀表模塊I獲取各種儀表數值，可以方便的將這些儀表數值發送給單一的數據庫進行集成分析處理。4、資源使用數據不精確原來采用人工采集數據，存在著記錄錯誤的風險。現在采用自動讀表模塊I和生產數據采集模塊2直接獲取資源使用數據，避免了人工錯誤的產生。5、資源使用數據不連續及時原來采用人工采集數據，各個機器很難做到同時采集，造成每個機器的資源消耗量的數據是不連續的。同時由于是人工采集，操作員無法及時將數據錄入到管理服務器3中，造成資源消耗量的數據不能及時反映。現在采用自動讀表模塊I和生產數據采集模塊2隨時獲取每個工序每個機器的資源消耗量的實時數據，得到的資源使用數據連續及時。6、沒有有效的資源消耗量檢測和分析工具不能對資源的異常使用進行報警和基于ABC對資源消耗量進行計算和分析。現有的生產資源管理系統可以對資源消耗量的異常進行報警同時也可以基于ABC生成與資源消耗量相關的統計報告。以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
權利要求
1.一種輔助無線傳感器的生產資源管理系統，其特征在于，包括: 至少一個用于讀取工序中的機器的儀表數值的自動讀表模塊(I); 與所述自動讀表模塊(I)相應的，用于將所述儀表數值轉換為資源消耗量的生產數據采集模塊(2);以及 用于對各工序的所述資源消耗量進行采集和分析的管理服務器(3)； 所述生產數據采集模塊(2)包括: 用于根據預先設定獲取所述自動讀表模塊的儀表數值，并將所述儀表數值轉換為資源消耗量的轉換單元(21)以及將所述資源消耗量發送給所述管理服務器(3)的無線傳感器(22)； 所述轉換單元(21)與所述自動讀表模塊(I)連接，所述無線傳感器(22 )通過無線傳感網絡與所述管理服務器(3)連接。
2.根據權利要求1所述的輔助無線傳感器的生產資源管理系統，其特征在于， 所述轉換單元(21)為設置有射頻識別電子標簽或條形碼電子標簽的電子開關。
3.根據權利要求1所述的輔助無線傳感器的生產資源管理系統，其特征在于， 所述預先設定包括工序的開始時間、工序的結束時間、操作人員ID以及產品批號。
4.根據權利要求1所述的輔助無線傳感器的生產資源管理系統，其特征在于， 所述管理服務器包括根據所述資源消耗量進行成本運算的成本運算單元。
5.根據權利要求1所述的輔助無線傳感器的生產資源管理系統，其特征在于， 所述管理服務器還包括根據所述資源消耗量進行報警的報警單元。
6.根據權利要求1所述的輔助無線傳感器的生產資源管理系統，其特征在于， 所述自動讀表模塊(I)以設定的時間間隔周期性的讀取所述儀表數值。
7.根據權利要求1所述的輔助無線傳感器的生產資源管理系統，其特征在于， 所述生產數據采集模塊(2)包括用于手動輸入資源消耗量的手動輸入單元(23)。
8.根據權利要求1所述的輔助無線傳感器的生產資源管理系統，其特征在于， 所述生產數據采集模塊(2)還包括通過轉換單元(21)采集工序的時間參數的時間情況采集單元(24)和通過轉換單元(21)采集工序操作人員情況的人員情況采集單元(25)。
9.根據權利要求1所述的輔助無線傳感器的生產資源管理系統，其特征在于， 所述資源消耗量包括水消耗量、電消耗量、氣消耗量、人力消耗量以及原材料的消耗量。
10.根據權利要求1所述的輔助無線傳感器的生產資源管理系統，其特征在于， 所述無線傳感網絡為利用ZigBee、RuBee或藍牙的無線傳感技術的無線傳感網絡。
全文摘要
本發明涉及一種輔助無線傳感器的生產資源管理系統，包括至少一個用于讀取工序中的機器的儀表數值的自動讀表模塊；與自動讀表模塊相應的，用于將儀表數值轉換為資源消耗量的生產數據采集模塊；以及用于對各工序的所述資源消耗量進行采集和分析的管理服務器；生產數據采集模塊包括用于根據預先設定獲取所述自動讀表模塊的儀表數值，并將儀表數值轉換為資源消耗量的轉換單元以及將資源消耗量發送給所述管理服務器的無線傳感器；轉換單元與自動讀表模塊連接，無線傳感器通過無線傳感網絡與管理服務器連接。本發明的輔助無線傳感器的生產資源管理系統利用無線傳感器將生產管理數據和生產資源使用數據有效的結合可實現資源的精確以及最優化管理。
文檔編號G05B19/418GK103197611SQ201210003389
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者倪偉定, 陳麗娟, 杜堅明, 程少明, 蔡日星 申請人:香港紡織及成衣研發中心有限公司