數據採集系統的製作方法
2023-12-06 12:26:16 3
專利名稱：數據採集系統的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及一種獨特的、在以單件為基數完成工作的製造過程中使用的數據採集系統和方法，例如，流水線類型的工作。該數據採集系統和方法可用於跟蹤機器和操作者的停工時間及其原因、原材料的質量、工作環境的特徵，以及製造設備的性能。然後，利用採集到的數據可以提高單工件製造過程的總體效率。
背景技術：
在計件工作或流水線製造過程中，通常有大量的工人(或操作者)生產工件，如成衣、儀表、或其它易於一件一件地連續裝配起來的產品。例如，在服裝工業中，生產者僱傭了大量的縫紉機操作者將材料的各部分拼接(或縫製)起來，按著流水線程序來生產成衣(褲子、襯衣等)。在這樣一個製造過程中，每個縫紉機操作者都負責縫製相同的縫口或工件，這些縫口或工件是所裝配的服裝的一部分。換句話說，在單個工班中，一個操作者可能除了縫製一條褲子的內縫口外不再做其它任何事。另一個操作者則可能只縫製口袋或腰帶環。
為使生產者能夠控制流水線類型的生產過程的成本，必須有一個對工人和生產過程進行總體評價的手段，並且必須有確定生產效率不高的原因的方法，以便及時地採取正確的措施。
過去，在技術上已經認識到有必要提高計件工作生產過程的效率。例如，在U.S.Patent No.4,738,132(Tew)中公開了一種工作效率監視設備，該設備測量縫紉機操作者的工作量與時間關係的輸出信號。該設備利用一個紅外探測器對機器的轉數進行計數，從而監視操作者的縫紉機的速度，以單位時間內的針數來表示。同樣，在技術上已經認識到有必要對縫衣線進行測試和評價以便針對給定的應用選擇適當的縫衣線。然而，這些評價線的方法只利用對考察縫紉線的實際商業環境進行模擬的設備。例如，在U.S.Patent 4,899,678(Simons等)中，公開了通過模擬在進行製衣的各個織物的縫製過程中經常遇到的情況，評價縫衣線的方法和設備。該設備是改進的傳統型縫紉機，它可以對經受模擬縫製過程的織物進行連續測試。
這些已知的早期系統或方法都沒有講授或認識到實際製作過程中記錄特定的詳細信息的重要性，以及利用這些記錄到的信息評價操作者的效率和生產效率低下的確切原因、如原材料的質量問題或設備工作不正常、的重要性。
發明概述考慮到上述情況，本發明的一個目的在於向生產者提供一種系統和方法，以提高用同樣的部件重複性地裝配產品的生產過程的效率。本發明特別適用於流水線生產過程或計件工作過程，如服裝生產，其中每個工人負責對正在進行縫製的服裝進行重複性的操作，例如縫製口袋或縫製內縫。本發明的數據採集系統和方法使生產者可以確定障礙、工人的停工時間及(或)機器或原材料故障的數量、位置和原因。通過採集和分析的數據，生產者可以儘快地採取措施，以糾正錯誤並改進生產過程的效率和成本。
利用一種數據採集系統來提高計件工作的生產效率，可實現上述目的，該系統包括(a)一個能夠接收輸入並儲存數據的數據獲取單元；(b)一個包含數據並描述工件的簡圖；(c)一個能夠傳輸儲存在數據獲取單元內的數據的數據傳輸單元以及(d)一個能夠分析處理數據的數據轉換單元。上述數據採集系統可用於任何採用流水線型生產的生產過程。流水線中的任一給定的步驟都可從這個數據採集系統中獲益。
使用該系統的第一步，是對在流水作業的特定階段由操作者進行處理或換算的操作過程簡圖進行編碼。該簡圖可以表現為普通紙或其它印刷格式，或者是觸摸感應顯示屏或其它能夠讓操作者在流水線操作階段進行訪問的電子媒質的一部分。如果簡圖表現為印刷格式，那麼可以優先進行編碼，以便使標準條形碼閱讀器能夠迅速地掃描與在流水線的特定階段被加工的特定工件有關的、具體的預定數據區。例如，如果將語音識別技術作為數據獲取單元的一部分，那麼簡圖應該用易於被使用該數據採集系統的工人理解的語言或數字來進行編碼。該簡圖應該描述或說明將由操作者加工的特定工件。簡圖上的說明不必非常詳細，但必須充分地描述工件，以便能夠利用編碼數據表示工件上的特殊和(或)具體的位置。簡圖也可以利用與性能判據、工件描述以及機器和操作者標記有關的數據區來進行編碼。當操作者遇到工件、原材料及(或)用於加工工件的機器或過程上的難題時，操作者使用數據獲取單元，優先為電子掃描儀，利用標識工件的簡圖信息直接記錄流水線的特定階段位置、操作者標記，以及產生所遇到的問題的原因，例如，機器發生故障、操作者失誤、工件缺陷、原材料的問題等等。
編碼在簡圖上的具體信息是可變的，並且高度地依賴於工件的具體類型和在加工的特定階段所執行的操作。每當操作者利用數據獲取單元記錄來自簡圖的數據時，數據獲取單元經編程自動地記錄日期和時間。一旦操作者輸入適宜的、來自簡圖的編碼數據區，數據就被作為離散事件自動地存儲在數據獲取單元內部。然後，操作者返回到計件工作操作直到發生下一個問題，這時重複上述的數據採集過程。
在一天結束或操作者的交接完成後，利用數據傳輸單元，將所記錄的情況從數據獲取單元傳送到數據轉換單元。任何對電儲存在數據獲取單元中的數據進行傳輸的裝置都能被用來將數據傳輸給數據轉換單元，包括數據機、直接的硬體連接、紅外或中間裝置如可讀記錄帶或磁碟。一旦記錄的數據被傳輸給數據轉換單元，運行用來處理傳輸數據的程序以提供有意義的信息輸出，以便為生產者所利用。儘管數據轉換單元可運行大量不同類型的程序，典型地這些程序包括分類、統計分析或生成容易讀取的記錄事件的印刷輸出，這些輸出可包括表格數據或所選擇的記錄數據的圖形表示。根據從數據轉換單元得到的輸出，流水線各階段的主管人員能夠迅速作出提高製造過程總體效率的有根據的決定。同樣，這些輸出能夠為原材料生產者所利用，用來提高或調整原材料的特性，以幫助提高流水作業的總體效率或質量。
在閱讀了下面關於優先實施方案的詳細說明及參考附圖之後，本發明的其它目的和優點將得到進一步的闡明。
附圖簡述
圖1表示一個描述用生產信息和其它標準來編碼的褲子內縫的簡圖。
圖2表示一個描述用生產信息和其它標準來編碼的口袋的簡圖。
圖3是在生產過程中採自三臺縫紉機的數據的圖形表示，並表示出缺陷數量與步驟/機器號的關係。
圖4是在生產過程中採自三臺縫紉機的數據的圖形表示，並對每個機器表示出機器缺陷的位置/針。
圖5是在生產過程中採自三臺縫紉機的數據的圖形表示，並表示出每個機器缺陷的類型。
圖6是在生產過程中採自一臺縫紉機的數據的圖形表示，並表示出相對於被縫製的縫口的位置的缺陷的頻率。
圖7是對三臺縫紉機上使用的兩種不同的線進行對比而獲取的、與每種線的缺陷數量有關的數據的圖形表示。
優選實施方案的說明將結合一個優選實施方案對本發明進行說明，應該懂得，這樣做的目的並非是將本發明限制於該實施方案。相反，其目的是為了在由附屬權利要求所確定的本發明的思想和領域內包括所有可能的情況。
能夠評價和比較線和紗線是紗線生產者和這些紗線的最終用戶即服裝生產者的共同目標。在隨後的說明中，詞「紗線」利用了其最廣泛的紡織含義，並且包括所有與紗線類似的構造，包括(但不限於)線、細繩、軟繩、雙股線和繩子。特別在服裝工業中，非常需要一種評價縫衣線特性的精確方法。本發明提供了利用實際生產裝置和操作來進行這種評價的系統和過程。這是通過在縫紉機由於線故障或機器故障而停止工作時及時地在某一點獲取數據來實現的。兩個關鍵性地評價紗線的主要數據是(1)線故障的類型及(2)線故障的位置。記錄並及時分析這個數據，使生產者能夠發現最終形成正確的措施的趨勢並由此提高生產過程的總體效率。
數據採集系統的一個必要部分是在流水線生產過程的給定操作階段，準備並使用描述將要加工和(或)處理的工件的簡圖。該工件可能是口袋、內縫、腰帶環或其它作為服裝裝配的總體組成的縫製操作。
圖1和圖2示出了兩個簡圖，一個描述的是內縫，另一個描述的是口袋。除了一般地表示工件外，簡圖還包含條形碼形式的編碼數據塊。每一個條狀編碼的數據塊都有一個用打字形式描述的、能夠被工人或縫紉機操作者清楚地讀出和理解的標籤。在某些情況下，可以採用若干簡圖來描述工件的不同特徵或包含附加的編碼數據塊。簡圖的形式和內容高度依賴於正在加工的特定工件和裝備以及在流水線操作的特定階段中所使用的原材料。
本發明的另一方面是數據獲取單元，能夠從簡圖中接收並儲存編碼數據。可以使用任何類型的數據獲取單元從簡圖獲取數據，例如，採用下列技術的計算機系統(1)顯示簡圖及其附屬數據區的觸摸感應屏，(2)用來判讀並儲存操作者所述代碼的語音識別技術，(3)從簡圖中選擇編碼數據區的光或雷射定點設備，(4)電子掃描儀，(5)其它類型的「定點投射(cpoint and shoot)」電子選擇設備。優選類型的數據獲取單元是電子掃描儀，優選的是能夠讀取ASCII碼形式的條碼數據的那種掃描儀。這種條形碼閱讀器在U.S.Patent No.4,825,058中已有敘述，在此將它引為參考。此外電子掃描儀優選為手提式的，並能夠編程接收、識別並儲存足夠的數據塊，使得在裝配線某個階段的生產過程中至少可以整天地使用這個掃描儀。該掃描儀還應能接收代表生產位置和(或)縫紉機操作者的數據並能自動記錄每次掃描的數據和時間。另外，還希望掃描儀有一個手持式光筆，以便於掃描條碼數據。
數據在被接收並儲存在電子掃描儀中後，由數據傳輸單元傳輸給數據轉換單元。數據傳輸單元可以是任何能夠將儲存在電子掃描儀中的數據傳輸到另一物理位置的電子設備。優選類型的數據傳輸單元是從下面由數據機、硬體連接、網絡連接、紅外通訊設備和中間裝置如可讀記錄帶或磁碟夠成的組中選擇出來的一個裝置。最好的方法是將數據傳輸單元與電子掃描儀做成一個整體，從而形成單一的設備。例如，如果數據傳輸單元是數據機，它可位於電子掃描儀內部並在內部直接相連，這樣只需一個標準模擬電話線連接器來傳輸儲存的數據。利用這個方法，電話線可直接通過一個RJ11型的連接器與電子掃描儀相連，儲存在掃描儀中的數據能夠通過數據機和電話線傳輸到位於另一個物理位置的數據轉換單元。
為了利用在生產過程中採集的數據，首先必須將它轉換成生產者能夠使用的形式。同樣，數據轉換必須及時，以便迅速實現對生產操作的改變。出於上述目的，本發明的另外一個整體部分是數據轉換單元。數據轉換單元可以是任何能夠運行將最初儲存在電子掃描儀中並從數據傳輸單元接收的數據轉換為可用信息的程序的計算裝置。在一個優選的方法中，數據轉換單元是一臺個人計算機，經編程後用於接收、儲存並轉換通過數據傳輸單元從電子掃描儀接收到的ASCII文件。例如，ASCII文件可以首先被轉換為Dbase II格式，然後由一個或多個程序進行處理以生成生產者可以使用的輸出。可以運行程序進行分類、過濾、計算統計趨勢以及生成書面報告和圖形。對數據轉換單元所運行的程序的類型並無嚴格要求，它高度依賴於生產操作的類型以及生產者所希望的可用的輸出類型和形式。真正的要求在於數據轉換單元對工人收集的數據及時地進行分析，使得生產者能夠檢測並改正問題，從而提高生產過程的總體效率。
實例在一個製造牛仔褲的商業生產企業中，對本數據採集系統及其使用方法進行了試驗測試。利用圖1所示描述內縫針腳形狀的簡圖，採集了流水線三個階段的數據，在每個階段進行相同的縫製操作，但採用的是不同的縫紉機和操作者。在每個階段，使用圖1所示簡圖，操作者利用一個帶有光筆的可攜式手提Telxon 710條形碼閱讀器以ASCII格式記錄數據。每次當縫紉操作停止時，操作者就使用該簡圖。操作者使用這個手提掃描儀記錄停止的原因，即是由左針還是由右針引起，以及在內縫上停止發生的位置。如果停止是由維護問題引起的，也將它記錄下來。
利用標準的模擬電話線，將電子掃描儀採集的數據通過掃描儀中內置的數據機傳輸給遠處的個人計算機。個人計算機一接收到數據，就將它從ASCII格式轉換成Dbase III格式。一旦數據轉換為Dbase III格式，就可以運行各種程序，利用個人計算機生成匯總和分析三個階段的操作性能的圖形輸出。所生成的圖形輸出類型的實例表示在圖3-7中。
圖3-5中表現的圖形數據顯示出在三個不同生產階段採集到的數據，在每個階段進行相同的縫製操作。圖3用圖形顯示了每個階段(以縫紉機#代表)缺陷的數量。如圖所示，儘管數據採集的時間更長，第1696531號縫紉機記錄的缺陷的數量最少。圖4指出每個縫紉機#右針和左針中發生缺陷的相對數量。圖5將在每個階段中產生缺陷的原因識別出來，即操作停止是由跳針、斷線引起的還是由毛邊引起的。圖6僅顯示了一個階段(第299209號縫紉機)的數據，並表示出在沿內縫針腳的每個預定位置上缺陷的出現頻率。這些預定位置對應於圖1中的數字標記為01-09的條形碼數據。
最後，比較由兩個不同的供應商生產的兩種不同的紗線，在這種情況下為縫紉線，該比較以圖形方式表現在圖7中。平均而言，正如每個記錄到的缺陷所對應的縫合內縫數所指出的那樣，1號線的性能優於2號線。
如上述的實例指出的那樣，本發明的數據採集系統能夠獲取大量的信息，生產者可以利用這些信息來監視並提高計件工作的效率。應該承認，對精於本項技術的人而言，本發明會有修改和變化，這裡規定將所有這些修改和改進包括在權利要求的範圍內。
權利要求
1.一種提高計件工作生產操作的效率的數據採集系統，包括(a)一個能夠接收輸入並儲存數據的數據獲取單元；(b)一個包含數據並描述工件的簡圖；(c)一個能夠傳輸儲存在數據獲取單元內的數據的數據傳輸單元；以及(d)一個能夠分析處理數據的數據轉換單元。
2.根據權利要求1的系統，其中數據獲取單元是一個電子掃描儀。
3.根據權利要求2的系統，其中電子掃描儀是一個手提式條形碼閱讀器。
4.根據權利要求3的系統，其中條形碼閱讀器配備有一個光筆，用於掃描簡圖上包含的條形碼。
5.根據權利要求1的系統，其中數據獲取單元和數據傳輸單元形成一個整體設備。
6.根據權利要求1或5的系統，其中數據傳輸單元包括一個數據機。
7.根據權利要求1的系統，其中數據轉換單元包括一臺能夠生成所處理的條形碼數據的表格或圖形輸出的個人計算機。
8.一種提高計件工作生產操作效率的數據採集方法，一共包括下列步驟(a)將工件描述符、性能標準、機器和操作者標記編碼為至少一個描述工件的簡圖；(b)向工人提供簡圖；(c)利用電子掃描儀記錄來自簡圖的編碼數據；(d)利用數據傳輸單元傳輸記錄的編碼數據；(e)在數據轉換單元中運行程序以分析處理記錄的編碼數據。
9.根據權利要求8的方法，其中記錄包括使用手提式條形碼閱讀器從簡圖中掃描編碼數據。
10.根據權利要求8的方法，其中傳輸包括使用數據機傳輸來自電子掃描儀的被記錄的的編碼數據。
11.一種用於評價紗線性能的數據採集系統，包括(a)一個能夠接收和儲存條形碼數據的電子掃描儀；(b)一個描述工件並包含條形碼數據的簡圖；(c)一個能夠傳輸儲存在電子掃描儀中的條形碼數據的數據傳輸單元；(d)一個能夠分析處理條形碼數據的數據轉換單元。
12.根據權利要求11的系統，其中電子掃描儀是一個手提式條形碼閱讀器。
13.根據權利要求12的系統，其中條形碼閱讀器配備有一個光筆，用於掃描包含在簡圖中的條形碼。
14.根據權利要求11的系統，其中電子掃描儀和數據傳輸單元構成一個整體設備。
15.根據權利要求11或14的系統，其中數據傳輸單元包括一個數據機。
16.根據權利要求11的系統，其中數據轉換單元包括一個能夠生成處理過的條形碼數據的表格或圖形輸出的個人計算機。
17.一種用於評價紗線的性能的數據採集方法，一共包括下列步驟(a)將紗線描述符、性能標準位置、機器和操作者的標記編碼為至少一個描述針腳圖案的簡圖；(b)向工人提供簡圖；(c)利用電子掃描儀記錄來自簡圖的編碼數據；(d)利用數據傳輸單元傳輸記錄的編碼數據；(e)在數據轉換單元中運行程序以分析處理記錄的編碼數據。
18.根據權利要求17的方法，其中記錄包括使用手提式條形碼閱讀器掃描來自簡圖的條形碼數據。
19.根據權利要求17的方法，其中傳輸包括使用數據機傳輸來自電子掃描儀的編碼數據。
全文摘要
數據採集系統包括一個能夠從生產工件的簡圖中閱讀並記錄編碼數據區的數據獲取單元、一個將記錄的編碼數據傳輸到遠處的數據傳輸單元、以及一個能夠處理所記錄的數據的數據轉換單元。本系統提供了一種準確的方法,用於監視並提高流水線或計件工作生產過程的效率。
文檔編號G07C3/00GK1191620SQ95197923
公開日1998年8月26日 申請日期1995年6月26日 優先權日1995年4月6日
發明者T·W·迪克森 申請人:美國埃夫裡德公司