用于使用嵌入在电子生产设备中的原地web服务来提供实时生产信息的方法

专利名称：用于使用嵌入在电子生产设备中的原地web服务来提供实时生产信息的方法
本申请以2003年8月13日提交的美国临时申请No.60/494,716和2003年8月13日提交的美国临时申请No.60/494,715为基础，并从这些临时申请中要求用于优先权目的的权益。
背景技术：
在现今的电子制造领域，许多公司花费非常大量的金钱和努力从生产机器或设备中收集大量的历史性能、条件和使用数据。这种数据收集方法部分地是半自动的，并且仍强烈依赖于操作人员和维护或处理技术人员的人工输入。尽管大多数生产设备嵌入在工厂Web中，但是由于不同的专有设备接口(以太网、串行RS232等等)和Web协议，难以使数据收集处理自动化。另外，只有在所收集的数据可以被进一步处理、分析并且其结果可以被转变成针对整个商业系统的确实结论的情况下，所收集的数据才是有价值的。到目前为止，系统集成者总是必须应用“适配器技术”来将生产设备与所有其它企业应用集成。每一台生产机器需要专用的适配器。这导致配置管理和维护十分困难，因为每当机器的软件版本改变时，可能也需要改变该适配器。
“Web服务”是允许商业功能和通过Web连接的系统之间的完全协作的新兴因特网技术概念。Web服务允许将商业功能宽松地集成在企业之间和企业内部。它们提供统一的编程模块以便可以用共同的方法来完成企业内部和外部的应用集成，影响共同的基础设施。因而，可以比以往更迅速、更容易并且成本更低地集成应用。互用性或者使完全不同的系统进行通信与无缝共享数据的能力是Web服务的目标。
因此，需要在电子生产设备中采用Web服务技术来向用户提供实时操作数据和生产信息。

发明内容
本发明的一个目的是实现上面提到的需求。根据本发明的原理，通过提供一种与制造处理的电子装置装配设备通信的方法来实现这个目的。该方法在电子装置装配设备中的计算机可读介质上提供Web服务。所述Web服务包括与该设备相关的信息。该方法确保Web服务可由订户通过因特网协议访问。
根据本发明的另一个目的，所述电子装置装配设备包括一个控制器，该控制器包括在其上存储有定义至少一个Web服务的可执行指令的计算机可读介质。该Web服务包括与该设备相关的信息。该设备还包括一个与该控制器相关联的web服务接口，以便使该web服务可由订户通过因特网协议访问。
通过考虑参照附图的下面的详细描述和所附权利要求书，本发明的其它目的、特点和特征、该结构的相关元件的功能和操作方法、部件组合以及制造经济性都将变得更明白，所述附图形成本说明书的一部分。


根据下面的附图以及对优选实施例的详细描述将更好地理解本发明，其中相同的附图标记涉及相同的部件，其中图1是根据本发明的原理嵌入在电子生产设备中并可由订户访问的Web服务的示意图。
图2是根据本发明的原理嵌入在电子生产设备中并可由订户访问的Web服务的详细示意图。
具体实施例方式
所述实施例公开了具有嵌入在其中以向其它订户提供实时操作数据和生产信息的“Web服务”技术的电子生产设备。
Web服务是可利用标准因特网协议访问的可编程的应用逻辑(例如存储在计算机可读介质上的可执行代码)，或者换句话说，其是用于透明的机器到机器、机器到应用和应用到应用的通信的支持Web的标准的实现。因而，对web服务的使用允许各厂商弥合由不同销售商开发的或运行在不同操作系统中的以不同可编程语言编写的软件之间的通信间隙。计算机可读介质可以是例如硬盘驱动器、软盘驱动器、随机存取存储器、只读存储器、EPROM、光盘等等。
参考图1，由10指示的多个Web服务被嵌入在设备12的控制器13中或与设备12的控制器13相关联。设备12优选地是用在电子装置制造中的设备，比如用于电路板生产的置放机，但其也可能是任何一种电子生产设备。如图1所示，Web服务10经由通常由16指示的web服务接口与通常由14指示的订户或用户企业应用相接口。用户企业应用的实例包括生产线监控和生产线控制18、客户关系和管理20以及供应链管理22。可以在位于包含该设备12的工厂中或远离该工厂的计算机上提供这些企业应用14。Web服务接口16优选地是可扩展标记语言(XML)、超文本传输协议(HTTP)或简单对象访问协议(SOAP)接口。
对基于服务的开发限定以下五个要求a.表示数据的标准方式b.通用的、可扩展的消息格式c.通用的、可扩展的服务描述语言d.发现位于特定Web站点上的服务的方式e.发现服务供应者的方式XML是表示数据的标准方式的适宜选择。多数与Web服务相关的规范将XML用于数据表示，并利用XML模式来描述数据类型。SOAP定义了用于信息交换的轻型协议。SOAP规范的一部分定义了一组关于如何用XML表示数据的规则。SOAP规范的其它部分定义了一种可扩展的消息格式、用SOAP消息格式表示远程程序调用的惯例、以及与HTTP协议的绑定。
有一种标准方式来证明Web服务10接收及产生什么消息，即证明Web服务契约。Web服务描述语言(WSDL)是一种基于XML的契约语言，其是用于令开发商和开发商工具来创建及解释契约的标准机制。使用基于XML的服务描述来描述Web服务。该服务描述覆盖了与服务交互所必需的所有细节，包括消息格式、传输协议和位置。该描述隐藏服务的实现细节。为了与合作网络中的其它伙伴(例如企业应用14)通信，根据Web服务接收和产生的消息来严格地定义Web服务接口。可以用任何编程语言在任何平台上实现Web服务的使用者(consumer)，只要它们可以创建并使用为Web服务接口所定义的消息。
Web服务体系结构基于三个角色(服务供应者、服务登记处和服务请求者)与三种操作(公布、发现和绑定)之间的交互。在典型的情况中，服务供应者充当一个网络可访问的软件模块(Web服务的实现)的主机。该服务供应者定义对Web服务的服务描述，并将其“公布”给服务请求者或服务登记处。服务请求者使用“发现”操作来检索该服务描述，并使用该服务描述来与该Web服务实现进行“绑定”和交互。
图2是示出具有嵌入在其中的Web服务10的设备12的图1的更详细示意图。如图所示，该设备12包括功能性设备控制器13。典型的电子设备控制器13包含主要针对功能性的部件或子系统(诸如轴或运动控制、传感器和致动器系统控制、观察系统控制、网络/接口控制、人机接口控制)连同一个中央智能处理单元。在这个传统的常规体系结构中，通信通道仍然主要由网络/接口控制子系统进行管理。耗材、产品、生产工艺、配置和文档数据及信息的交换仍需要在这个关于传输和交付的方法(自动的、事件触发的、自交付的)、语法(数据格式、数据分组)和内容(信息实体、自说明)的子系统的限制范围内进行处理。
根据该实施例，生产信息Web服务管理器10’是对主体系结构的补充。PIWSM 10’将传统网络/接口子模块的核心功能减到最少，其仅仅是对硬件接口的控制。经由Web服务提供所有的通信内容。如图所示，PIWSM 10”包括Web服务24、26、28、30和32，其功能将在下面进行解释。PIWSM 10’还包括多个可经由接口16访问的数据库。例如，提供了诸如耗材数据库34、产品数据库36、生产/工艺数据库38、配置数据库40和文档/手册数据库42之类的数据库。这些数据库是示范性的，并且可以提供其它数据库。尽管PIWSM 10’被示为附加到传统体系结构上，但应当理解，PIWSM 10’可以被认为是控制器13的体系结构的一部分。PIWSM 10’可经由到企业应用18、20和22的web服务接口16进行访问。另外，PWISM 10’可经由图形用户接口44(GUI)或端口进行访问。
现今由传统的设备控制器13提供的典型的外部通信功能是事件通知和/或覆盖范围。Web服务“事件通知”24取代这些功能。关于文档和手册26的基本信息Web服务提供最新的文档以及对操作人员训练和资格认证的多媒体支持。更复杂的Web服务也被创建以显示诸如诊断、故障排除、远程监控支持28、程序(制法)管理30以及甚至操作最优化支持32之类的设备信息提供范围的可能扩展。
因而，参考图1和2，嵌入在设备12中的PIWSM 10’的Web服务10的实例是1.事件通知和报告24每当在设备上发生一个事件时提供相关的设备数据。
2.文档/手册26每当通知关于设备的文档变化时给订户提供信息更新，或者应请求给订户提供信息更新。
3.诊断/维护支持28每当“冲击器(impactor)”(重要的可用状态(health)/维护操作事件)发生时给订户提供预定义的相关设备可用状态或维护参数，或者应请求给订户提供预定义的相关设备可用状态或维护参数。
4.制法管理30电子制造的一个关键问题是与引入新产品(NPI)或工程修改命令(ECO)有关的准备工作包。通常，工艺工程师必须花费大量的时间来从设计数据中创建用于生产线的制法，所述设计数据诸如是CAD输出、BOM(材料清单)以及诸如部件形状数据等的材料数据。在产生制法之后，所述制法需要直接在生产线上经受具有若干次试运行的最优化周期，这导致损失大量宝贵的生产时间。通过远程提供这种针对程序产生和测试的服务，主要电子设备厂商(ECEV)可以帮助他们的客户减少痛苦且非常耗时的工作量。因而，这种服务(应请求)提供与由所述设备处理的产品或工作项目有关的所有制法的信息。这种服务还包含详细的分析，诸如与每一制法有关的生产性能、每一制法的缺陷级别(DPMO)、每一制法的工艺能力(Cp)和机器能力指标(Cpk)(见下面的表1)以及每一制法的下降度。
表1术语


5.性能最优化32使用存储在产品/工艺数据库中的已有知识来应请求提供所推荐的结构信息、统计工艺控制界限和/或基于工艺规则的故障排除指南。这种服务支持客户在生产线或工厂级别上监控当前的操作性能。通过使用实时能力和ECEV支持服务，每当事件发生时，制造商可以跟踪工厂工作流程中的工作状态并掌握持久更新的车间时间表和实时调度的复杂任务。这种服务也可以用来通知客户在他们的工厂中与工作流程、后勤、资源平衡或者跨资源的同步作业有关的其它最优化的可能性。一个简单的实例是由于为关键客户引入新的产品系列而检查并调整“人工投入线性平衡法(line balancing)”策略的可能性。这种关于专业服务的大量机会将增加客户接触点的数量，因而可能改善客户关系。
未在图1和2中示出的其它Web服务可以包括6.实时监控和分析；这种服务支持客户在工厂中的设备级别上监控关键性能。居主导地位的主要电子设备厂商(ECEV)可以利用他们的非常大的机器安装基础来提供这种综合服务。许多公司通常从他们的厂房车间中收集大量的数据，但是由于许多已知的原因(于早先的段落中提到)，这些数据未被进一步分析和处理。ECEV可以为数据及其与操作的关系提供解释和说明。一个实例是停工时间分析服务，其可以帮助客户理解在他们的工厂中的设备可用性的原因。
7.预测维护取代执行其自己的规则的、并且有时是高成本的预防性维护任务，客户可以依赖于由ECEV提供的预测维护服务。这种基于事实的预测维护概念依赖于实际的实时数据收集。与来自历史的趋向数据的比较和与内部知识基础(例如关于主要部件的MTBF数据)的比较将允许厂商诊断潜在的问题并确定设备性能下降的程度，以便可以在严重的破坏或停机发生之前警告客户。这种服务可以从维护监控开始(这是最容易且最直接的服务)，以便确保跟随所需的维护间隔。ECEV支持人员可以在不同的位置同时看到其机器并跟踪其重要的操作参数。这样做的主要目标是关于迫近预防性的维护数据以及潜在需要的部件替换的数据而对客户做出警告。防止在生产线或制造室发生缺陷的实时、闭环、前瞻性工艺控制系统的概念在本申请人的名为“Real Time Closed-Loop Proeess Control System for DefectPrevention(用于缺陷预防的实时、闭环工艺控制系统)”的共同待审美国申请(代理人案号No.2003P11853U S01)中被详细描述，在此将其内容并入本说明书中以作参考。
8.设备寿命周期管理这是许多与设备相关的服务的捆绑，在其采购之后开始直到其终止。这是用于遍及设备使用寿命期间的资源管理的大的途径。高端电子生产设备往往比其主要设计用于的产品和工艺寿命长，因此设备寿命周期管理可以变成良好的商业惯例和对于客户来说有价值的服务。工业数据显示出所有安装设备的重要部件是使用中或闲置的。这也是这种服务类型的动机，其在性能下降期间非常有用并且非常有价值。以这种服务为特色，ECEV可以进入二手设备市场并瞄准新的客户群。这可以帮助他们更好地理解这些潜在客户的需求，这些潜在客户可以在将来变为客户。
9.性能保证服务保证是生产者向其客户做出的最高级别承诺。由于生产环境中的电子装置装配设备的主导地位(不但在于成本，而且在于整体性能)，制造商强烈地依赖于ECEV产品和服务能力。设计良好的性能保证结构可以是一种战略手段，用来使制造商内心平静，并且使制造商具有“这个ECEV易于合作”的印象。由于其不同的操作特征和特定条件，有各种不同的制造商类型。例如，一个制造商可能比其它制造商更能自给自足。因此，必须在不同级别上提供性能保证。机器级别保证例如精确性、生产能力等的机器参数。生产线/制造室级别对生产线生产能力或者生产线的合格率级别或缺陷级别等等的“集体保证”。成品级别对成品输出(数量和质量)等等的保证。这些性能保证级别确定所需的服务的混合。性能保证业务量可以基于当前组织能力和通用市场惯例随着时间而发展。
从体系结构的观点看，Web服务10是描述可通过标准化的XML/HTTP/SOAP通信进行网络访问的操作集合的接口。为了示出该实施例的平台和语言独立性以及协作效果，以不同的编程语言(VB、Java)和操作系统平台(Windows、Unix等等)开发了Web服务10和企业应用18、20和22。
因而，PIWSM 10’实现为正确的用户群提取正确信息的复杂通信和报告能力以及链接到各种商业应用的能力。这在协作制造和实时性能管理的时代是重要的组成部分。企业应用只在有数据馈送的时候提供及时、精确的结果。PIWSM 10’提供同步连接，其将来自工厂中的设备的数据变成信息，并将所述信息直接提供给所有不同的应用，诸如现场服务自动化、呼叫中心应用以及客户关系管理系统。
PIWSM 10’被配置为便于预测维护以及对可开帐单的耗材和支持服务的精确跟踪，并且还被配置为监控对生产和装配设备或器件的使用。该实施例也支持远程诊断和远程设备监控，并且可以被实现来仔细检查企业内部使用以及建立在制造商和提供对生产设备的修理和维护服务的供应商之间的实时通信。
通过把焦点集中在客户的制造操作效率上，主要电子设备厂商(ECEV)认识到维护是一种战略武器，并且通过出售设备他们也出售一定范围的服务。安装的基础越大，服务生意就能变得越好。维护是服务包的核心。利用由设备生成的实时信息，ECEV人员可以监控他们安装在现场的设备的性能，并在其出现故障之前对其进行处理。
此外，维护服务的范围可以被扩展到预测维护，其以最优成本向客户提供比传统的预防性实践更好的灵活性。因此，用预测技术实现改进的设备可靠性并且降低维护成本，其中当前和历史设备数据可以被用来模拟设备性能，以便预测并预防故障。这是服务技术和现场服务执行能力的混合。
这个商业模型可以帮助生产设备厂商在已经成熟的市场中脱颖而出。
该实施例提供一种基于Web服务10的实现的方法，以便直接从电子生产设备12中生成精确及时的(实时)生产信息，而无需使用任何类型的适配器、翻译器或包装器技术。订户可以通过web服务供应商并经由因特网协议来本地地或远程访问寄于web中的服务10。
为了阐明本发明的结构和功能原理并阐明采用了优选实施例的方法而示出并描述了前述的优选实施例，在不脱离这些原理的范围内可以改变本发明的优选实施例。因此，本发明包括被包含在所附权利要求书的精神中的所有修改。
权利要求
1.一种与制造处理的电子装置装配设备通信的方法，包括以下步骤在该电子装置装配设备中的计算机可读介质上提供web服务，所述web服务包括与该设备相关的信息；以及确保所述web服务可由订户通过因特网协议访问。
2.如权利要求1所述的方法，其中该确保步骤包括提供一个用来访问所述web服务的接口。
3.如权利要求2所述的方法，其中该接口被提供为可扩展标记语言(XML)接口、超文本传输协议(HTTP)接口和简单对象访问协议(SOAP)接口当中的一个。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述web服务是计算机可读介质上的可执行指令，并且该提供步骤包括在该设备的一个控制器中提供所述计算机可读介质。
5.如权利要求4所述的方法，其中用可扩展标记语言(XML)来表示所述web服务的信息。
6.如权利要求1所述的方法，其中至少一项所述web服务包括与该设备上的事件发生有关的信息。
7.如权利要求1所述的方法，其中至少一项所述web服务包括与关于该设备的文档的文档变化有关的信息。
8.如权利要求1所述的方法，其中至少一项所述web服务包括与该设备的维护参数有关的信息。
9.如权利要求1所述的方法，其中至少一项所述web服务包括关于制法的信息，所述制法涉及由该设备处理的项目。
10.如权利要求1所述的方法，其中至少一项所述web服务包括关于生产线级别上的当前操作性能的信息。
11.如权利要求1所述的方法，其中该设备是一个电子部件置放机。
12.如权利要求1所述的方法，进一步在该设备中提供可经由一个接口访问的多个数据库。
13.一种电子装置装配设备，包括一个控制器，其包括在其上存储有定义至少一项web服务的可执行指令的计算机可读介质，该web服务包括与该设备有关的信息；以及一个web服务接口，其与该控制器相关联，以使该web服务可由订户通过因特网协议访问。
14.如权利要求13所述的设备，其中该计算机可读介质在其上存储有多项web服务。
15.如权利要求13所述的设备，其中该web服务接口是可扩展标记语言(XML)接口、超文本传输协议(HTTP)接口和简单对象访问协议(SOAP)接口当中的一个。
16.如权利要求14所述的设备，其中至少一项所述web服务包括与在该设备上的事件发生有关的信息。
17.如权利要求14所述的设备，其中至少一项所述web服务包括与关于该设备的文档的文档变化有关的信息。
18.如权利要求14所述的设备，其中至少一项所述web服务包括与该设备的维护参数有关的信息。
19.如权利要求14所述的设备，其中至少一项所述web服务包括关于制法的信息，所述制法涉及由该设备处理的项目。
20.如权利要求14所述的设备，其中至少一项所述web服务包括关于生产线级别上的当前操作性能的信息。
21.如权利要求13所述的设备，其中该设备是一个电子部件置放机。
22.如权利要求13所述的设备，其中该设备进一步包括可经由所述接口访问的多个数据库。
全文摘要
电子装置装配设备12包括一个控制器13，该控制器13包括其上存储有定义至少一项web服务10的可执行指令的计算机可读介质。该web服务包括与该设备相关的信息。该设备还包括一个与控制器13相关联的web服务接口16，以使该web服务10可由订户通过因特网协议访问。
文档编号G05B19/418GK1930565SQ200480029991
公开日2007年3月14日 申请日期2004年8月6日 优先权日2003年8月13日
发明者T·M·阮 申请人:西门子能量及自动化公司