CN109891342B - 在金属加工工业中基于室内人员定位的制造控制 - Google Patents

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Abstract

公开一种室内定位系统(5)在制造控制中的应用。在此，该室内定位系统(5)具有多个固定地安装的发送接收单元(13)，所述发送接收单元用于确定多个移动单元(15)的位置，所述位置确定尤其通过分析处理电磁(无线电)信号的传播时间实现。所述室内定位系统(5)用于将所述移动单元(15)中的一个配属给钢和/或板材加工的工业制造设施中的人员(31)、用于通过借助室内定位系统(5)对对应移动单元(15)的定位来确定所配属的人员(31)的位置并且用于将室内定位系统(5)接合到工业制造设施的制造控制系统(1)中。

Description

在金属加工工业中基于室内人员定位的制造控制
技术领域
本发明涉及一种用于监控和控制制造过程、特别是在以钢和/或板材加工进行工件工业制造时的过程流程的方法。此外，本发明涉及一种用于特别是在钢和/或板材加工时在金属加工工业的制造车间中进行室内人员定位的系统。
背景技术
作为金属加工工业的一个例子，在钢和/或板材的工业加工中，通常有许多不同尺寸的零件被供应给各种加工步骤。例如将机床上的工件、例如激光切割件或冲压金属板件分选并且供应给另外的加工步骤。在加工过程之后，所切割或冲压的工件通常呈复合物的形式提供给相应的下游制造步骤。通常基于与纸质文档的视觉比较来手动执行各种过程流程。然而，如果切割许多不同的零件形状、执行各种不同的处理步骤、并且移动至用于钢和/或板材加工的制造车间中的不同区域，则这种监控和控制过程变得耗时并且容易出错。高的零件多样性可能引起零件配属和后续处理步骤——例如，特定于订单地放置在所设置的工件收集点单元处或者转移到后续处理步骤——中的错误。例如，如果零件放置不正确，则后续加工步骤可能受到不利影响、例如有错误地执行。
在金属加工工业中的制造过程的数字图像非常分散并且通常仅对制造过程的当前状态进行快照。因此，物理的物料流大多直接在预订站处手动地与要执行的处理步骤同步，使得通常不会发生详细的分析处理或仅发生滞后的分析处理。然而，所期望的是图像的连续性和高细节深度。
例如，由申请日为2016年10月21日的(还未公开的)德国专利申请DE102016120132.4(“Werkstücksammelstelleeinheit und Verfahren zur Unterstützungder Bearbeitung von Werkstücken”)和DE 10 2016 120 131.6(“Absortierunterstützungsverfahren und Flachbettwerkzeugmaschine”)已知一种用于辅助以平台机床产生的工件的分选过程的方法、一般性地是一种用于辅助工件处理的方法。此外，由申请日为2017年4月5日的德国专利申请DE 10 2017 107 357.4“Absortierunterstützungsverfahren und Flachbettwerkzeugmaschine”已知一种在分选例如平台机床的切割件期间的辅助方法。上述德国专利申请整体并入本文中。
由US 2016/0100289 A1已知一种用于例如借助超宽带(英语ultra-wideband，简写UWB)技术确定移动无线设备的位置的定位和跟踪系统，其中，例如通过计算到达时间差来获得设备的位置。按照US2015/0356332A1，例如针对运动中的性能分析公开了基于UWB技术的运动传感器，其尤其可借助加速度传感器进行扩展。
发明内容
本公开的一个方面的任务在于，提供能够智能辅助特别是在钢和/或板材加工领域中——一般性地在金属加工中——的制造过程的方法和系统。
所述任务中的至少一个通过用于制造控制的方法、制造控制系统、室内定位系统的使用、以及用于最终产品的工业制造的方法解决。本申请还给出扩展方案。
在一个方面，一种用于在制造车间中对在工件的工业加工中、特别是在钢和/或金属板处理中的过程流程以通过室内定位辅助的方式进行制造控制的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供固定安装在制造车间中的多个发送接收单元、至少一个移动单元和分析单元，其中，发送接收单元和移动单元构造用于发送和接收电磁信号，并且分析单元构造用于由电磁信号在发送接收单元和移动单元之间的传播时间确定出移动单元在制造车间中位置；
-通过将移动单元设置在人身上或人的身体部位上来将移动单元在空间上将配属给人；
-通过以室内定位系统定位所配属的移动单元来确定人和/或设有移动单元的身体部位的位置；和
-将人的所确定的位置接合到工业制造设施的制造控制中。
在另一方面中，用于控制在制造车间中、尤其是在钢处理和/或板材加工用的工业制造设施中的制造过程的制造控制系统包括用于在制造车间中辅助对工件的工业制造中的——尤其钢处理和/或板材加工中的——过程流程进行制造控制的室内定位系统，该室内定位系统具有：多个固定地安装在制造车间中的发送接收单元、至少一个移动单元和至少一个分析单元。所述发送接收单元和所述至少一个移动单元构造用于发送和接收电磁信号。分析单元构造用于确定电磁信号在发送接收单元与所述至少一个移动单元之间的传播时间，并且该分析单元构造用于由电磁信号的传播时间确定所述至少一个移动单元在制造车间中的位置。为了交换和提供关于所述至少一个移动单元在制造车间中的位置的数据，室内定位系统构造成制造控制系统的一部分，并且该制造控制系统构造用于将所述至少一个移动单元的所获得的位置配属给至少一个人并且将所获得的位置纳入到制造控制中。
另一方面涉及这种室内定位系统在制造控制中的应用，其中，室内定位系统构造有多个固定安装的发送接收单元用于对多个移动单元进行位置确定，其方式是，发送接收单元和移动单元发送和接收电磁信号、确定出电磁信号在对应移动单元和多个发送接收单元之间的传播时间并且由电磁信号的传播时间尤其以小于30cm的精度获得该移动单元的位置，并且，其中，使用所述室内定位系统用于
-将移动单元中的一个移动单元配属给工业制造设施中的至少一个人；
-通过借助室内定位系统对所配属的移动单元的定位来确定至少一个工件的位置；并且
-将室内定位系统集成到工业制造设施的制造控制系统中。
在另一方面中，用于借助制造控制系统(在此也称为MES，英语ManufacturingExecution System)对最终产品进行工业制造的方法包括以下步骤：
-借助制造控制系统的在数据处理设备中实现的MES接收如下用于由工件制造出最终产品的制造订单；
-借助MES选择各个处理步骤；
-借助MES确定处理步骤的顺序，其中，所述处理步骤包括以下过程中的单个或多个：切割——尤其激光切割、冲压、弯曲、钻孔、螺纹切削、磨削、接合、焊接、铆接、旋紧、压制、处理边沿和表面；
-将处理步骤在数据技术上配属给机器或工作站单元；
-在MES中将制造订单在数据技术上配属给一移动单元数据集(39)和将至少部分处理该制造订单的人员(31)配属给一移动单元数据集(39)；
-制造用于最终产品的工件，其中，当在指派给所述处理步骤中的第一处理步骤的机器或工作站单元上完成第一处理步骤之后，该工件尤其被处理成最终产品的一部分；
-将配属给制造订单的移动单元在空间上配属给所制造的工件和所述人员；
-将制造订单的状态变化存储在MES中；
-根据制造订单，将所制造的工件与移动单元一起运输至预先确定的顺序中的下一机器或下一工作站单元；
-在该机器或工作站单元上执行处理步骤；
-将制造订单的状态变化存储在MES中；
-借助MES执行制造订单的处理步骤，其中，借助定位系统基于电磁信号，在任何时间都能够通过MES确定移动单元的位置，并且MES在任何时间都具有关于工件的当前状态和当前位置的数据以及关于人员的运动的数据。
在一些实施方式中，将人的所确定的位置接合到制造控制中的该步骤包括对人的以移动单元感测的运动进行运动分析。该运动分析例如可由人的设有移动单元的一只或两只手的相对方位和运动确定出：是否已处理、尤其是抓取、运输或存放工件和/或已处理、尤其是抓取、运输或存放的是哪个工件。
在一些实施方式中，移动单元还包括加速度和/或位置传感器、陀螺仪传感器并且尤其包括基于MEMS的传感器和/或气压计传感器，和/或，附加地设置加速度和/或位置传感器和尤其基于MEMS的传感器和/或气压计传感器，以便在例如戴在手、腿或头上的传感器中提供用于对人或人的身体部位进行运动分析的数据。在该方法中，可将加速度和/或位置传感器并且尤其是基于MEMS的传感器和/或气压计传感器的信号接合到制造控制中。
在一些实施方式中，信号可通过以移动单元执行特定手势产生。由此，所述方法例如还可包括以下步骤：在制造控制系统中提供手势和过程的配属；通过分析处理移动单元关于时间的定位、尤其是通过分析处理移动单元的以室内定位系统确定出的位置来确定移动单元的运动轨迹；识别在运动轨迹的区段中的手势；并且，执行配属于该手势的过程，例如登记(Verbuchen)取出过程或登记存放过程。
所述方法还可借助信号输出单元输出用于处理工件的信息，其中，可选地还输出关于工件数量、还缺的工件、后续处理步骤、所基于的订单、客户和/或额定材料的信息。还可将另外的移动单元配属给工件、运输器件、机床和/或工具，并且可借助所配属的移动单元以室内定位系统确定出工件、运输器件、机床或工具的位置。相应地可将所确定出的位置接合到用于制造工业制造设施的最终产品的控制中和/或接合到对工件、运输器件、机床或工具的运动分析中。
在一些实施方式中，所述方法还可包括以下步骤：
-将另外的移动单元配属给工件组，
-通过人员对工件组中的一个工件执行特定于工件的处理，其中，对该工件的处理不能通过配属给工件组的移动单元感测，并且，
-对人在工件处理方面进行运动分析以获得关于所述一个工件、尤其是关于其处理和对制造物料流的影响的信息。
在一些实施方式中，在制造车间中、尤其在制造车间的平面图中对区域和/或空间屏障(
Figure GDA0003866503860000051
Schranke)进行限定，并且，将所确定的位置关于区域和/或空间屏障进行比较，以便基于该比较对制造进行控制。由所确定的位置的比较可以得出：移动单元是位于该区域内还是已经离开该区域，或者，移动单元已经经过空间屏障。可以在二维或三维中限定所述区域和/或空间屏障。
将所确定的位置接合到用于制造最终产品的控制装置中例如还可以包括以下步骤中的一个或多个：
-在人的负荷和/或人操作工件时的人体工程学性和/或人的能力尤其是对于人在制造中的部署计划而言的合格性方面进行对运动分析的分析处理；
-对人的运动和/或位置信息进行分析处理以记录处理过程，例如已在哪台机床工作了多久；
-分析处理人的运动和/或位置信息以控制制造设施的运行参数，例如空气温度、空气湿度和照明；
-分析处理人的运动和/或位置信息以特定于人地调设机床的运行参数，例如调设用于运行机床的权限和调设所显示的信息以及调设机器人单元的与安全相关的运行参数，
-在制造设施的区域的准入权限方面分析处理人的运动和/或位置信息，
-分析处理人的运动和/或位置信息以通过有目的地实施的运动轨迹如手势与制造控制系统通信，
-分析处理人的运动和/或位置信息以将运动流程数字化用于机器人单元的编程。
在一些实施方式中，所述方法还可尤其借助摄像机感测人的头和/或眼运动、通过分析处理头和/或眼运动的图像数据来确定出人的视锥并且通过制造控制系统辨识出在视锥中存在的对象以将关于所辨识的对象的信息接合到工业制造设施的用于制造最终产品的制造控制中。
在一些实施方式中，制造控制系统可具有显示单元，该显示单元构造用于显示所述至少一个移动单元在制造车间的平面图中的位置。室内定位系统还可以是用于对配属于移动单元的运动轨迹或部分运动轨迹或配属于引起运动的人的运动轨迹或部分运动轨迹进行监控的系统。制造控制系统可构造用于分析处理位置数据和可选地手势，以便将人周围环境的位置上下文敏感的信息接合到制造过程中、尤其是加以显示并且可选地通过手势操控制造过程的参数、尤其是登记工作站的取出过程或存放过程。
接合或纳入到工业制造的制造控制装置中在此指的是通过制造控制装置分析处理和影响制造控制装置。例如可识别：何时进行确定的工作步骤并且制造控制装置可以对制造状态进行适配。制造控制装置可以识别可疑的错误处理并向操作员指出(例如：仅钻了两次，但是设有三个孔？)。制造控制装置还可以识别：确定的工作步骤的执行速度，机器是否满负荷运行，是否有可能改进对确定的工作步骤的处理，以及这些改进措施如何影响生产率。
制造控制装置可以控制多个不同的机器和工作站。机器还可以自身将工件状态的数据传输到制造控制装置。以这种方式，制造控制装置可以控制高度联网或完全自动化的机器或工作站单元并且同时控制联网程度低或根本不联网的机器或工作站单元。
在此公开的方案可使得能在高细节程度的情况下实现制造过程的成像的连贯性，因为这些方案多样化地在制造环境中提供传感器机构和数据关联。
通过引入用于室内定位系统的移动单元(其尤其构造为通用传感器)，可以收集关于制造环境的、全面的、与位置相关的数据。在这种情况下，“通用”意味着：可以借助一(可运动的)单元感测各种数据，如位置数据、方位/定向数据、加速度数据、环境数据，如亮度、温度、气压、湿度、磁场和/或电场、声音、振动等。这些数据在制造控制系统中可供用于各种用途并且可以-在没有接口问题的情况下-彼此相关联以及与相应的制造过程相关联并且被分析处理。
在工业制造中已知，以捆绑形式读取机器数据，以便感测机床的状态并且例如对性能参数或故障进行预测。这里公开的方案还允许提供一种用于感测物料流的系统，该系统可以足够详细地收集数据。制造控制系统和相应的制造方法以及制造过程的预测可以通过附加的细节信息进行优化。
提出，使用室内定位系统获取人员及其在制造过程中的活动的附加信息，因为这些信息会对制造设施中的流程产生重大影响。室内定位系统的移动单元自身已经提供针对配属于该移动单元的对象的2D或3D位置信息，该对象例如是工件、工具、材料或运输工具。然而，定位系统还可以用于跟踪人的运动或由人实施的运动。
利用移动单元中的加速度传感器、倾斜传感器和/或用于测量地球磁场的传感器，可以以有价值的方式补充位置信息。因此，移动单元可以成为用于感测工业制造中的所有运动流程的有价值的信息源。这包括重要的、但迄今为止没有或仅部分地自动化感测的、人在制造环境中并且更确切地说在制造设施内部的运动，制造设施内部尤其是对于GPS位置确定而言是困难的、不安全的或不可接近的。
除了将这些传感器集成到移动单元中之外，传感器还可以设置在与移动单元分开的专用支架/单元中。例如，移动单元可以佩戴在背部或腰带上，并且附加传感器可以佩戴在肢体上、例如腕带上。在后一种情况下，移动单元提供人的一般性的(粗略的)运动轨迹作为信息，而传感器允许感测身体部位如手臂、手或腿的局部轨迹。传感器例如可在智能手表中通过WLAN将其数据传输到制造控制系统用于分析处理。对此，不必强制确定出绝对运动(制造大厅中的固定轨迹)，手相对于彼此或相对于移动单元的相对运动也可以提供附加信息。
例如，可以通过传感器感测重复执行的运动模式，例如锤击、或操作手电钻或用于螺纹切削的过程。除了感测人的粗略运动轨迹和人身体部位的精细运动轨迹之外，来自周围环境的其他传感器数据也可以纳入到对所执行的运动/处理状态/工件位置等的分析处理中。所述其他传感器数据例如是在工作站或移动单元处用摄像机成像感测的数据。例如可以在手势识别中使用所感测的数据的这种配合，其方式是对不同事件和测量数据进行关系分析处理。例如仅当此类信息给出处理状态的结论性图像时，才能可靠地辨识出特定手势。
换句话说，接合到制造控制中的对移动单元的定位使得能够将人体运动装置的各个点在制造环境中的运动数字化。可选地在以身体部位上的传感器集合进行补充的情况下可以推导出用于工业制造的各种使用场景：
-在工业制造(例如板材制造)中为每个工件提供专用移动单元并不总是易于管理和经济可行的。然而，如果工件被分组为处理订单，则将一移动单元配属于一组工件可以是切实可行且经济上可行的。尽管丢失了关于单个工件的状态和位置的详细知识，但是可以通过在制造期间监视特定于工件的加工过程来获得该详细知识。
在机器加工中，通常可以直接在机床的数据接口处调用制造控制系统的知识。但是，出于时间和生产率的原因，操作员不应为每个工件单独手动预订(手动)加工步骤。
借助在此公开的尤其是通过使用室内定位系统的移动单元对运动进行高精度定位的方案，可以基于人的运动中识别出模式，该模式可得出关于各工件的物料流的结论。
例如，由已借助两个移动单元感测到的、机床操作员的双手的相对方位和运动可导出：是否已抓取、运输或存放工件和/或已抓取、运输或存放的是哪个工件。
通过关于工件的抓取过程和存放的位置信息可进行制造控制系统中的机器、存放位置或货物载体上的各工件的登记。
另外，可基于人的运动信息获得关于人的负荷和处理工件时的人体工程学性的有价值信息，从而可以针对所涉及的操作员优化基于所述信息的制造过程。此外，通过对人员在制造中的运动概况进行详细分析，可以鉴别员工在特定过程中的能力是否合格，从而基于此获得最佳的员工部署计划。
-跟踪头或眼的运动是跟踪人的手动作的有价值的补充。虽然在娱乐和显示领域中仅发生在2D层面的配属，但是在工业应用中、尤其是在板材制造中可以进行头和/或眼运动的3D分析处理，以便能够识别员工视锥中可能感兴趣的对象。针对这些对象，可以通过信号输入设备和信号输出设备导出交互、制造过程和信息交换，以便更有效地设计流程并且例如也避免危险。
-在制造、服务和维护领域，人员的运动信息和位置信息可用于记录。在宏观上例如可以确定在哪个机器处、在哪个开关柜处、哪个员工工作了多长时间。在定位的精确度足够的情况下并且可能基于将例如由辅助传感器提供的其他信息纳入，也可以识别出已在哪个模块工作。
-通过感测员工的位置，可以有针对性地控制制造设施的外围设备。当人靠近时，卷帘门可以打开然后相应地关闭而无需手动触发。可以相应于人的存在来操控照明、温度、湿度等。尤其是，这些可以地点特定地适配于制造过程及其在制造中的角色。
-权限的管理(例如，对机器和/或工作站上的预先确定的数据或活动的访问权限，或对确定区域的进入权限)和上下文信息可以通过人员特定的位置感测来实现。例如，如果操作员接近机床的显示器，则制造控制系统适宜地将与操作员相关的信息开放可看和/或释放用于操作机床的相应权限。
-安全围栏可以被对员工停留位置的以安全性为导向的分析处理所取代。也可针对人与机器人的或与用于自动化制造的其他机器的协作而使用对停留位置的以安全性为导向的分析处理。在协作模式下、即例如如果机器人和人一起参与制造过程，则机床的机器人行动可以自动化地重新配置，以遵循对机床部件(例如机器人臂)的加速度和速度合适的边界值。
-在发生火灾时，对员工的定位可以提供有关谁仍在制造设施中以及他或她所在位置的有价值信息。此外，可以探测人员的运动，以便得出关于其活动的相应结论。
-显示器的操作在工业环境中通常是关键方面。许多触屏表面需要脱掉手套，这反过来又耗费时间并且存在员工根本不使用手套的风险。
例如，如果可以用移动单元感测出用于输入控制命令的手势，则手势可以用于对工业环境中的机床进行直观操作。在此，甚至可以不需要操作员直接存在于显示器处。例如，在激光处理机的托板更换器处，员工可以通过在移动单元运动中的相应图案适配显示器的视图，而不必去显示器那。
在板材制造中，通过手势操作具有特殊的使用要求，因为一方面要克服长的路程，另一方面必须以集成到过程中的方式动态地提供上级制造控制系统的信息。如果使用耗费小，例如如果操作员在托板更换器处不必首先放下他的工件并脱下手套以选择为调用信息所需的视图——因为特定手势会触发所需视图的显示，则制造控制系统作为信息系统的使用价值显著提高。
-此外，感测移动单元的运动是将知识从人传递到机器的合适手段。人直观良好掌握的典型流程通常很难转移到机器上。例如，为了教导机器人如何抓住工件以及如何在正确的时间以正确的运动将其放置在正确的位置，通常由机器人专家对机器人编程。这使得对机器人应用的适配变得耗时。
而如果可以通过确定人类佩戴的移动单元的位置将人的运动转换为数字运动流程，则机器人可以用最小耗费模拟员工的运动，即可以通过在现场展示目标运动来对机器人进行编程。
多个工件(尤其那些在最终状态中具有相同形状并且已经经过相同工艺步骤的工件，以及特别是那些也属于共同订单的工件)称为工件收集单元或工件集合。通常将这些工件存放在工件收集点单元上。有利的是，尤其不仅物理地(其方式是：将移动单元放置在工件收集点单元附近、例如放置到工件收集点单元上)、而且有组织地(其方式是：将移动单元数据集数字地配属给制造控制系统中的处理计划)给各个工件收集单元配属一个移动单元。在制造控制系统中可以存储有所有订单(包括处理计划在内)的列表。可以将订单中的每个配属给一个工件收集单元。如果附加地将订单配属给各一个移动单元，则制造车间中的各个订单在任何时间都能够被更新。这还可以与制造控制系统中的工作站和/或机器的反馈信息组合。
在此，室内定位和室内定位系统的特征在于，可以仅通过分析单元(即无需手动交互)实现移动单元的位置确定。用于在制造车间中定位工件或订单的目前的系统具有以下缺点：必须手动地寻找丢失的工件或订单。已经认识到：尤其在具有大量小的且持续变化的订单的制造车间(即合同制造车间)中，这些手动的寻找过程花去非常高份额的非生产时间。
借助根据本发明的定位以及所描述的系统，例如可以在屏幕上调用、过滤或有针对性地定位人员、工件并从而订单的位置。尤其可以在(钢处理和/或板材加工的)工业制造中，大幅降低对工件以及工具或人员的耗时的手动寻找过程的必要性。
在此公开的方面的其他优点在于：使室内定位集成到制造过程中变得更加容易。
通过最小化操作员所需的活动可以实现生产率的提高，因为制造控制系统预测到员工的需要并且例如使员工不需要操作卷帘门或灯开关或者不需要使用操作费事的软件系统。
制造时的可持续性通过能效被提高，例如通过按需求激活功能如灯光、显示器、加热器被提高......
通过感测员工的位置和健康信息可以增加安全性(例如在火灾时更快地救援)。
例如，通过借助手势或直观机器人编程实现的直观操作，可以实现在操作高度复杂设施方面的较低合格门槛。
在一些实施方式中，控制或监测在工作站或工作站单元上对一个或多个工件的处理，所述工作站与制造控制装置联网或集成到该制造控制装置中。这种机器工作站包括以下机器：所述机器通过数据连接尤其数字传输地获得执行制造指令。在此，可以不通过操作员进行干预或仅进行最小的干预。这种机器通常称为自动化的或完全自动化的机器。这种机器也可以将制造的状态通知给制造控制装置。
在一些实施方式中，控制和/或监督在工作站或工作站单元上对一个或多个工件的处理，所述工作站与制造控制装置仅在非常低的程度上联网或根本不联网或不集成到制造控制装置中。所述工作站可以是以下工作站——在这些工作站中由人手手动地执行工作步骤，或者所述工作站可以是以下工作站——这些工作站具有机器，这些机器仅在非常低的程度上联网或甚至不联网或仅可以非常开销大地联网，例如在具有2016年10月13日的提交日的DE 10 2016 220 015.1《Handarbeitsplatzeinheit，Arbeits-Datenverarbeitungsvorrichtung，Handarbeitsplatzbetreibungssystem，Handarbeitsplatzbe-triebsverfahren und Handarbeitsplatzbereitstellungsverfahren》中所描述的所谓的手工作站。在此，该德国专利申请也以其整体并入本文。
仅在非常低的程度上联网的工作站或工作站单元例如可以是具有简单机器的工作站——例如用于钻孔、锯、铣和弯曲的工作站。所述工作站的唯一的联网可以存在于监测系统中，如其在DE 10 2016 220 015.1中所描述的那样。另一联网可能性是：监测这种机器的电流或功率消耗并且将来自功率消耗的信息联网。因此，如果机器根本没有消耗电力，则例如可以推断出机器可能还未完成订单。在电流或功耗方面，通常也可以在无负载运行和负载运行之间进行区分，使得例如可以识别钻机何时空转运行以及何时在负载下、例如钻孔运行。附加地或替代地，可以监控声音、空气运动(例如由机器上的风扇引起的风)、温度、湿度、振动等，以求取这种工作站单元的状态。以这些传感器接收的信号也可以接合到制造控制系统中。所述信号在此可以结合手势识别被分析处理。
对于有效和高效的制造控制来说，目前仍面临的一个重要障碍在于由具有如下工作站的制造过程构成的组合：所述工作站与制造控制装置不联网或仅在很低的程度上联网，因为当订单从自动化工作站到达非自动化工作站时，这些订单还是始终被印刷在纸张上。这使制造变慢。如果例如要在短时间内在多个工作站上特别快地完成具有多个工艺步骤的待处理订单，则这也使灵活性变得困难。能够确保顺利实现这一目标的制造工厂具有优于其竞争对手的优势。借助对工件/人员的定位以及定位与制造控制装置的关联，在此公开的方案能够实现灵活且快速地制造出最终产品。
基于在此公开的方案，制造车间中的智能辅助系统可以利用对人员(例如工作人员)和可选地工件(一般性地对材料)、运输介质、机器、工具以及更多用于辅助制造过程的对象的2D或3D的位置确定。由此，能够将2D位置或3D位置作为与其他传感器信息一并存在并且已经根据在此公开的方案所确定的信息在整体制造控制和工厂数字化的范畴内使用。
在此公开的方案基于使用2D/3D室内(户内)定位系统作为位置相关的信息处理的起点。可选地，该定位系统可以配备有其他的传感装置——例如加速度传感器和/或位置传感器，并且该定位系统因此还用作方位相关的信息处理的起点。由此，尤其能够实现在制造控制中在2D/3D室内定位系统范畴内的位置相关的(必要时方位相关的)交互，以及能够实现制造过程的优化。虚拟屏障(门)和区域例如可以用于自动化地监测和控制制造过程以及后续的生产步骤。这尤其可以实时地实现。
已经认识到，在考虑到期望工艺过程的情况下，可以在制造车间中、也可以在钢处理和/或板材加工的工业制造的特定环境中使用这种定位系统。相应地，可以将这种定位系统集成到制造控制系统(在此也称为MES)中。通过考虑制造车间中的期望工艺过程，尽管存在钢和板材，例如也能够使用这种定位系统，虽然金属工件可能反射和屏蔽所使用的电磁信号。即使人员运动或金属工件在本地运动并且因此在位置和定向方面不断地改变反射面，也仍然可以实现这种使用。
参考开头提及的物流和处理步骤的登记，在使用2D/3D室内定位系统时，在将所获得的位置信息开销低地、动态地配属给物理部件的情况下产生复杂性。在此公开的方案化解了这种复杂性并且例如允许：在不存在昂贵交互的情况下，将具有所配属的标识符的订单配属给借助其获得待配属的位置信息的移动单元。
室内定位系统允许将制造车间内的制造中的物流详细地映射到数字过程处理中。在此，定位系统简化在生产环境中对参与制造的对象/人员的定位。如果人员、工具、生产装置或货物载体最初配备有定位系统的移动单元，则它们在数字控制系统中必须手动地或自动化地根据数字信息配属。这也涉及暂时参与制造的人员和对象——例如服务人员和特定生产订单。暂时需要的动态配属可以始终重新产生并且在制造车间中仅需要几小时、几天或几周。为了能够开销低地且可靠地实现和确保将移动单元动态地配属给人员和新的制造订单，可以使用在此提出的工艺辅助。
这尤其涉及使用光学传感器来将人员简单地配属给定位系统的移动单元。在此可以实现配属过程和制造过程的紧密衔接，该衔接尤其还在制造的仍然主要手动的环境中确保过程可靠性。
此外，在此公开的将这种室内定位技术集成到板材制造过程中的实施方式可以包括以下方法步骤、应用和优点：
-对订单的变化的配属进行反映；
-尤其在定位工件和工具的情况下，借助定位系统和其他的传感装置对人员(例如工作人员)的协助进行反映；
-通过具有对于工作人员而言低自由度的自动化流程确保过程可靠的且开销低的制造。
-在无需工作人员开销大地收集信息的情况下的直观制造流程。
借助在此公开的方法，可以以30cm以下、尤其10cm以下的精度在由GPS卫星信号无法到达的制造车间中实现室内位置确定，所述制造车间例如具有1公顷范围内的平面图。借助其他技术(蓝牙、WiFi、WLAN、红外线、无线电、RFID)基本上无法实现这种精度。在定位人员(例如工作人员)、工件、订单和/或工具时，需要考虑多个要求。显然，工业制造越来越多地针对于小批量制造，所述小批量制造在不同工作站处(例如机器工作站和手动工作站)具有多个单个的工作步骤(制造过程——例如切割、弯曲、磨削、表面处理)。因此，通常需要在一天内完成数百个不同的订单，这些订单需要所有不同的工作步骤。
一旦出现故障，制造控制很快就会变得非常不明确。在制造车间中，由单个人员费时地寻找处理到一半或根本尚未处理的订单并且求取这些订单的状态。然后，将该状态传输给制造控制装置。这可能在实际制造中导致巨大的时间损失。
由于生产处理中的加工步骤变得越来越快，并且具有越来越少相同部件的不同的订单的数量越来越多，会越来越频繁地出现这种失效。由此引起的失效时间使生产时间减少。如果要快速地找出订单、工件、人员(例如工作人员)和工具，则在此公开的对这些单元中的至少单个的定位有助于降低失效时间。该定位尤其满足对于工业制造的非常高的要求。
在工业制造中力求实现实时定位。该实时定位应该局部地如此准确，使得可以可靠地找到移动单元和/或将移动单元配属给处理步骤。为此已经证明，仅精确到1m的定位是不够的。而且，如下定位也是不利的并且经常无法使用：该定位还需要随着电磁波的射束特性的每次改变(这例如由金属工件在制造车间中的运动所引起)而重新校准。此外，定位应该是灵活的，多个订单应该能够合并成一个订单，一个订单应该能够分成多个订单等。定位应该能够易于操作。定位应该是无故障的。
通常，在此公开的方案可以实现过程可靠性的提高、循环时间的优化以及相应地实现生产的成本优化。具体地，在此公开的方案例如可以在制造过程中明显地节省时间，其中，制造过程例如从生产所需件数的部件延伸至正确地递交给后续过程(例如后续的金属加工步骤)。此外，多个订单几乎可以同时地过程可靠地实现。此外，在此公开的方案允许在定位系统的范畴内简单地配属工件。因此，尽管存在同时处理多个待处理订单的复杂性，但是可以优化未完成的订单。
此外，如果将机器(例如激光切割机和/或冲压机)集成到部分自动化的制造过程中，则可以灵活地执行不同的过程流程并伴随着时间的节省。此外，错误避免以及对工件、处理步骤等的自动、正确的登记可以为基于数据的金属加工(例如钢和板材制造)的实时控制奠定基础。相应地，在制造小批量工件时使用的机床也可以集成到由MES在工业4.0的范畴内控制的制造中。
附图说明
在此，公开允许至少部分地改善现有技术中的方面的方案。尤其由根据附图对实施方式的以下描述得出其他特征和其适用性。附图示出：
图1示出具有室内空间定位系统的制造控制系统的示例性示意图；
图2示出基于UWB的移动单元的示例性实施方式的图示；
图3示出用于工件的运输车上的其他示例性移动单元的图示；
图4示出制造车间的示例性数字平面图；
图5示出其他的示例性数字平面图；
图6示出机床的示例性图示，该机床集成到室内定位系统中；
图7示出用于阐述以室内定位系统辅助的制造的流程图；和
图8示出用于阐述用于工业制造最终产品的方法步骤的流程图。
具体实施方式
在此描述的方面部分地基于以下认知：借助尤其基于UWB技术的新型定位系统的精度和可靠性(例如借助小于30cm、尤其小于10cm的位置确定方面的精度)，能够有意义地在工业制造的范畴内使用室内定位系统。
在此公开的、设置用于集成到工业制造中的定位系统基于移动单元(在此也称为“标签”)和静止的发送接收装置(在此也称为“锚”)。在集成到工业制造中的情况下，为了定位工件——通常对象(“资产”)，该对象分别设有至少一个移动单元或与该移动单元在功能上和空间上相关联(在此也称为物理配属或空间配属)。移动单元通常是以下电子部件：该电子部件尤其能够借助UWB通信技术与发送接收装置进行通信。为了确定传播时间，每个移动单元可以具有自身的时间确定单元(“时钟”)。
可以通过如下方式执行在空间上的配属：将移动单元在人员上定位、靠近所配属的工件定位、或者将移动单元定位在工件本身上，或者将工件放置在工件收集点单元上，在该工件收集点单元上设有移动单元(例如运输车、收集容器或托板)。移动单元可以固定地安装在那里，或者移动单元能够固定和/或放置在人员上/工件上/工件收集点单元上。为了进行固定，移动单元例如可以具有保持机构——例如磁铁或夹紧装置、旋紧装置、夹持装置、卡口装置或抽吸装置，借助该保持机构可以将移动单元如此连接在工件或工件收集点单元上，使得该移动单元无法不受控制地从该工件收集单元松脱。
除了例如工件至移动单元的待进行的空间配属以外，还可以将移动单元配属给(并且因此将工件在空间上配属给工件)工件的所属生产订单(在此也称为制造过程的数字配属或简称为处理计划配属)。此外，还可进行配属给人员数据集，其中，人员数据集可一般性地针对在制造设施中的活动人员存储在制造控制系统中。
完全或部分自动化的处理计划配属例如将生产订单与定位系统的特定移动单元连接。这例如可以通过在操作员和定位系统的周围环境中组合使用辅助系统来执行。
辅助系统例如是光学辅助系统，在该光学辅助系统中，借助光学传感器识别由操作员抓取的工件或工具，并且在产生订单中的可用生产数据的环境中(优选)唯一明确地辨识出用于处理计划配属的工件或工具。在一开始所列举的DE 10 2016 120 131.6中公开一种示例性的辅助系统。如果图像数据例如涉及工件和移动单元，则这种辅助系统也可以用于空间配属。此外，如以下结合移动单元的实施方式所阐述的那样，设置在移动单元上的一个或多个传感器可以用于处理计划配属，但也可以用于空间配属。
然后，空间配属可以辅助在后续制造过程期间通过可定位的移动单元对所识别的和所配属的工件或所配属的人员的进一步跟踪。在下文中，并且结合附图示例性地阐述不同的物理的(空间的)和数字的(过程)配属。这些配属可以单独地或组合地使用。在此，过程流程的紧密衔接确保了手动环境中的过程可靠性。
在数字配属的情况下，可以使移动单元与生产订单/人员数据相关联。生产订单涉及在不同的制造台上(例如在激光切割机上或在冲压机上以及例如在分选位置上)的处理过程。移动单元现在可以用于跟踪生产订单。例如可以通过如下方式实现数字配属：在几何限定的区域内定位移动单元。如果移动单元存在于该区域内，则将该移动单元与尚未配属的生产订单中的一个或与存在于那里的人员相关联。在此，可以在一开始就将关于该订单的信息加载到移动单元上，或者可以根据需要始终更新地加载到该移动单元上。
例如可以由操作员将数字配属于生产订单的移动单元配属到工件收集部(例如送货车或托板、通常货物载体)上，在制造工件期间，在所述工件收集部上可能存放有摄像机辅助装置(物理配属)。同样，可以将工具数字地配属给移动单元。在基于机器的数字的和/或物理的配属的范畴内，对于足够自动化的制造台而言，也可以通过处于生产过程中的机器将移动单元定位在货物载体上。
在物理配属的情况下，操作员或可能能够相应操控的机器可以将待配属的工件自动化地放置在可能已经数字配属的移动单元旁边的货物载体上。例如手动地借助直接在移动单元上的操纵或者通过MES来完成物理配属。在将移动单元物理配属给一人员的情况下，移动单元由该人员携带。移动单元为此可例如集成到衣物(外套、鞋子、手套)中。
此外，可以通过跟踪手动操作过程的辅助系统来辅助物理配属。如果操作员拾取工件或工具，则可以通过辅助系统通过传感技术感测该拾取。通过辅助系统配属至已经数字配属的移动单元例如可以以两种方式实现。一方面，操作员可以在视觉上将实际的工件/工具配属给示意性草图，该示意性草图显示在移动单元的显示单元上。另一方面，例如通过记录到工件/工具的成功夹持，相应配属的移动单元可以发出光学的或声学的信号。
替代之前执行的数字配属，辅助系统可以发起：根据由辅助系统识别的工件/工具的类型来数字地配属附近放置有工件/工具的移动单元。
还可以实现移动单元的动态的配属，其方式例如是：扫描移动单元的订单文件和/或编码(例如条形码、QR码、磁编码等)。此外，可以借助订单文件/人员的编码和移动单元的编码分析处理共同的照片或者两个单独的照片。在此，在一些配属方法中，可能除了光学辅助系统以外，还可以借助移动单元上的摄像机(或操作员的单独的摄像机)拍摄订单文件的照片。
作为处理订单文件上的信息的替代或附加，可以考虑使用工件的期望几何形状。例如在将借助基于摄像机的辅助系统或移动单元上的摄像机所感测的工件的几何形状与期望几何形状比较之后，然后可以重新加载中央产品数据系统中的信息并且将其显示给操作员。如果图像处理不允许唯一明确的辨识，则可以给操作员列出符合所感测的几何形状的有效生产订单的子集。然后，操作员做出最终选择并且建立数字配属。
因此可以改善过程可靠性。尤其可以唯一明确地配属起类似作用的工件/工具，而所述工件/工具不会被操作员例如混淆、相应地错误配属以及错误地处理。
图1示意性地示出制造控制系统1，其包括MES(制造执行系统)3和室内定位系统5(在此简称定位系统)。
MES 3通过无线的或有线的通信连接9与定位在制造车间中的一个或多个机床7连接。通常，MES 3用于在借助机床7对工件进行工业制造的情况下控制过程流程/制造步骤。因此，MES 3尤其用于控制机床7。为此，MES 3接收关于过程流程/制造步骤的信息以及机床7的状态信息。MES 3是数据处理系统或者通常是可以在数据处理设备中实现的数据处理方法。该数据处理设备可以涉及单个电子数据处理设备(服务器)或多个数据处理设备的网络(服务器网络/云)。所述数据处理设备或所述网络可以在制造车间中本地设置，或者可以以分布式的方式在外部构造。
如下平台可以是所谓的云：在该平台上数据处理设备可用，也就是说，在该平台上可以实现MES 3。云例如包括具有如下计算和存储容量的外部服务器：多个产品制造商可以同时使用所述计算和存储容量。在此，可以通过访问认证、密码等确保：没有制造商能够访问另一制造商的或制造设备的操作员的数据。这可以确保：没有外部第三方可以访问所存储的数据。可以通过如下方式确保：存储在云中的那些数据也在那里被处理，并且制造设备的想要使用数据的制造商或运营商在其侧仅在云中处理数据。这种云使用可以导致显著简化系统配置并且伴随地导致成本节省。此外，访问权限可通过由人所带的移动单元控制。为此，将人员数据38与移动单元数据39相互关联。
数据处理设备可以具有带有不同应用程序(APP)的用户界面(GUI＝GraphicalUser Interface：图形用户界面)。借助对可以实施确定应用程序的不同APP的提供，可以分段地构造企业所需的制造软件，从而根据需要——例如在使用特定APP时那样，仅当要使用制造软件时才调用这些制造软件。这能够实现：可以根据需要而向提供制造软件的供应商支付费用。
数据处理设备尤其用于在制造设施的实时运行期间辅助制造。所基于的计算系统例如具有数字处理器系统，该数字处理器系统具有微处理器回路，该微处理器回路具有数据输入和控制输出，数字处理器系统根据存储在计算机可读的介质上的指示运行。通常，MES3具有用于实时辅助的高计算能力以及用于存储程序指令的长期(非易失)存储器及用于存储用于辅助操作员的方法的感测数据和分析处理结果的非常快的短期(易失)存储器。
定位系统5可以具有多个发送接收单元13和至少一个移动单元15。此外，定位系统5还可以与MES 3共同作用。定位系统5的分析单元11例如可以构造成MES 3的一部分。
发送接收单元13可以设置用于将UWB无线电信号发送给移动单元15处并且从所述移动单元接收UWB无线电信号。
可以通过如下时间来确定能够局部运动的移动单元15与例如固定安装的发送接收单元13之间的距离：所述时间是信号跨越两个单元之间的距离所需的时间。如果求取到多个发送接收单元13(其位置分别是已知的)的距离，则例如通过三角测量法来确定移动单元15相对于发送接收单元13的空间位置。
对于传播时间确定而言，发送接收单元13和移动单元15可以具有高精度的时钟，该时钟可以精确到几纳秒或几分之一纳秒的时间。即使当发送接收单元13和移动单元15中的时钟是高精度的时，所述时钟也不一定是同步的。可以使用不同的时钟同步方法或者消除由异步时钟变化过程引起的错误的方法。因此，发送接收单元13中的一个例如可以作为主位置确定单元在第一时间T1发送信号并且在第二时间T2发送第二信号。时间差T2-T1可以为移动单元15所已知或者与信号一起传输，从而该移动单元可以与发送接收单元13的时间同步。替代地，移动单元15可以以预先已知的时间间隔Ta发送两个信号。在这种情况下，根据借助发送接收单元的自身时钟的自身时间测量，发送接收单元13可以从接收到第一信号直至接收到第二信号求取同步偏差并且从距离测量中排除该同步偏差。第一信号与第二信号之间的时间间隔应该很小，从而移动单元在此期间不会显著地运动。由移动单元如此选择时间间隔，使得该时间间隔是以下时间的预给定倍数或预给定分数：所述时间是移动单元从接收到信号、至对该信号做出反应、直至输出第一信号所需要的时间。
此外，发送接收单元13可以通过无线的或有线的通信连接与分析单元11连接。
移动单元15例如仅可以通过发送接收单元13进行通信。替代地或附加地，该移动单元可以通过其他的通信连接9(例如WLAN连接)与分析单元11/MES 3独立地通信。
通常，发送接收单元13和移动单元15与制造控制系统1、尤其与MES3的数据通信能够双向地实现。
在一些实施方式中，为了对制造控制系统1进行数据访问，可以将WLAN发送站集成到定位系统5的发送接收单元13中，从而例如能够通过发送接收单元13(例如通过智能手机或平板电脑)访问制造车间中的数字数据。将WLAN发送站集成到发送接收单元13中可以简化数据通信系统在制造车间中的安装和运行。
分析单元11例如可以用作中央主位置确定单元(在此也称为“服务器”)。该分析单元例如限定用于UWB通信的通信帧。此外，通信帧包含帧/UWB无线电信号的发送时间。在一些实施方式中，发送接收单元13构造成主位置确定单元。
在室内定位的一种示例性实现中，为了感测移动单元15中的一个的位置，主位置确定单元将通信帧传输给发送接收单元13。这种通信帧用于移动单元15与发送接收单元之间的定位的信号交换。通过调用中央数据库，例如已知静止的发送接收单元13相对于主位置确定单元的位置，从而发送接收单元13以及分析单元11通过信号传播时间已知UWB无线电信号的发送与接收之间的时间偏移。
在预确定的时间间隔(例如100ms)之后，主位置确定单元传输第二通信帧，该第二通信帧由发送接收单元13和移动单元15所接收。通过感测从开始接收第一帧直至开始接收第二帧的时间，则发送接收单元13和移动单元14已知主位置确定单元所理解的内容“例如恰好低于100ms”。因此，移动单元15和发送接收单元13可以将其时间确定单元的频率与主位置确定单元同步。
在不同的、之前配置的(从接收到第二帧起所测量的)时间间隔之后，移动单元15发送应答帧。例如在10ms之后发送“标签1”，在20ms之后发送“标签2”，在30ms之后发送“标签3”等。由发送接收单元13接收该无线电传输，并且将相对于主位置确定单元的第二帧发送开始的精确接收时刻传输给分析单元11。然后，分析单元11通过三角测量法求取移动单元15的位置并且将该位置传输给MES 3。
可以将一组发送接收单元13配属给主位置确定单元，并且可以将接收时间传输给这些主位置确定单元。为了感测大型制造车间中的或跨越多个建筑物或房间的位置，可以设置多组的发送接收单元13，所述发送接收单元分别配属给单独的主位置确定单元。这些主位置确定单元又可以彼此进行通信。视移动单元15的位置而定，可以将接受时间传输给不同的主位置确定单元(服务器)，并且可以借助这些不同的主位置确定单元来执行三角测量。
通过之前示例性描述的对传播时间和三角测量的分析，室内定位系统5可以通过发送接收单元13在使用UWB技术的情况下感测一个或多个移动单元15的位置。UWB技术例如使用3GHz至5GHz的频率范围，其中，UWB技术使用相对较大的频率范围来形成时间上严格限界的信号变化过程(通信帧)。为了能够尽可能精确地定位发送无线电波的对象，需要具有非常陡边沿的信号。也就是说，该信号表示随时间变化的矩形信号变化过程，而不是正弦形变化过程。为此需要以下信号：在该信号中，具有不同频率的多个正弦信号叠加。因为由具有不同频率的多个正弦信号可以形成如下信号：该信号具有陡的边沿并且可以随时间近似具有基本上矩形的变化过程。这表示，必须有来自宽带频谱的多个频率才能形成信号。相应地，具有宽带频谱的UWB技术尤其适用于精确定位。在标准“IEEE802.15-2015”中例如描述UWB技术和UWB技术的可用频带。
图2示例性地示出移动单元15。为了使操作员与移动单元15进行互动，该移动单元可以是能够电子操控的显示器17和/或一个或多个用于输出信息的信号输出设备18(LED)，所述能够电子操控的显示器例如是电子墨水显示器(也称为电子纸显示器)。
在显示器17上例如可以显示关于订单的、对于人和/或机器可读的、经编码的和/或文本形式和/或图形形式的信息。显示器17也可以用作用于向如下用户进行反馈的信号输出设备：该用户使移动单元15以所描述的方式中的一种运动(例如摇动)或者以所描述方式中的一种操纵(例如按下键19)移动单元。
信号输出设备的另一示例是用于尤其在能够听见的范围内输出声音、尤其输出语音信息的设备。
通常，移动单元15可以具有能够调制信号源作为信号输出设备，该信号源用于产生调制的光信号、声信号或振动信号。该信号输出设备可以类似于德国实用新型DE202016106352 U1中所描述的通信设备，该通信设备用作用于无线传输数据的发送数据的通信设备。借助这种尤其无摄像机的通信设备，相应地补充的移动单元例如可以与电子信号处理单元协作地传输输入数据。在此，通信设备可以具有用于接收光信号、声信号或振动信号的至少一个传感器，并且信号处理单元可以如此编程，使得该信号处理单元从所接收到的经调制的信号恢复其中包含的数据。
此外，可以将用于输入参数的至少一个信号输入设备(例如在图2中示出的键19)集成到移动单元15中。
此外，移动单元15可以具有用于接收光信号、声信号或振动信号的简单传感器(尤其亮度传感器)作为信号输入设备。然后，如之前提到的DE202016106352U1中描述的那样，可以将该信号输入设备用作从机床接收数据的通信设备，该通信设备用于无线传输数据——尤其访问数据。为此，机床具有用于产生光信号、声信号或振动信号的至少一个可调制的信号源，这些信号已经根据待传输的数据进行调制。在一些实施方式中，例如可以使用机床的以下设备：所述设备无论如何都具有用于处理工件的机床并且提供产生声音、振动或经调制的光波动的可能性，借助所述声音、振动或经调制的光波动可以将数据传输至移动单元15。
在一些实施方式中，移动单元15可以具有用于借助电磁感应进行数据传输的发送器和/或接收器，并且该移动单元可以设计用于根据预限定的协议(例如借助RFID、NFC：近场通信)执行数据处理。这可以通过特别成本有利的硬件组件来实现，这些硬件组件还可以节能地构造。通常，借助NFC或RFID的近场通信是近场中的稳健的、快速的并且无线的通信。
通过设置在移动单元中的其他传感器，可以使自动化的或辅助的配属变得直观且过程可靠。然而，以下描述的示例性传感器也可以在另一制造环境中有益地使用。
例如可以设置陀螺仪、加速度传感器、位置传感器、振动传感器和/或用于地球磁场的磁传感器。替代地或附加地，同样可以集成其他的基于MEMS(micro-electro-mechanical system：微机电系统)的传感器。以这类传感器(例如在锤击、冲压和压制等时)接收的信号同样可接合到制造控制装置中。这些信息可结合手势识别来分析处理。
这种传感器可以通过与定位系统的位置数据的传感器融合(Sensorfusion)来实现更稳健和更准确的位置确定。此外，一个传感器(或多个传感器一起)可以构成与人员——例如做出手势(“在空气中书写”)或有针对性地摇动的工作人员——交互的基础。这可以与位置相关地关于环境实现。然后，第一区域中的确定手势可以触发不同于另一区域的动作。
尤其可通过确定操作员的手、尤其是移动单元的运动轨迹并且一般性地通过分析处理操作员的位置数据进行基于操作员的手的运动轨迹识别手势运动。相应地可针对取出的工件输出存放信号，用于以系统辅助的方式将所取出的工件存放在为取出的该工件设置的工件收集点单元处。
由操作员执行的制造过程可通过下述方式识别：操作员的手的、尤其是戴在手上或手附近的移动单元的运动轨迹或该运动轨迹的一个区段可配属给一手势运动或操作员的手的对制造过程特定的运动轨迹。
此外可提供手势和过程的配属。操作员的手的、尤其是移动单元的运动轨迹可通过分析处理位置数据来确定出。相应地可识别在运动轨迹的区段中的手势，并且可执行配属于该手势的过程，如将工件的取出过程入账或将工件的存放过程入账。
然后，尤其当将移动单元的传感器置于生产环境中时，分析处理移动单元的传感器是特别有针对性的和有意义的。在焊接、安装、连接的情况下，在存放区域内形成多个传感器组合而成的子集。所述子集还可以用于质量检查和标识次品。
振动传感器可以用于辨识与操作员的交互并且用于辨识摇动曲线(特定组件的生产环境的文件)，以优化生产环境。也可以考虑将这些振动传感器用于探测地震。以这类传感器(例如在锤击、冲压、压制等时)接收的信号同样可接合到制造控制装置中。该信号在此可结合手势识别被分析处理。
此外，移动单元15也具有摄像机20，该摄像机设计用于能够拍摄工件的图像和/或工件上或其他文件上、工具上或产品上的代码(例如条形码或QR码)的图像。以这种方式，可以将工件和/或订单配属给移动单元15。附加地，移动单元可以具有用于求取、处理和传输摄像机数据的功能。以这类传感器接收的信号同样可接合到制造控制装置中。该信号在此可结合手势识别被分析处理。
在移动单元的用于与工件收集点设备一起使用的一些实施方式中，移动单元15可以具有传感器(称重单元)，以用于求取工件的和/或工件收集部的重量和/或工件收集部的料位。附加地，该移动单元可以具有用于处理和传输相应地求取的数据的功能。此外，可以借助磁感应、电容、借助超声或基于摄像机地或借助这些技术的组合来监测工件收集部的料位。以这类传感器接收的信号同样可接合到制造控制装置中。该信号在此可结合手势识别被分析处理。
此外，移动单元15可以具有用于求取磁场强度的传感器。附加地，该移动单元可以具有用于处理和传输如此求取的数据的功能。这种磁场传感器可以用于读取磁代码，该磁代码例如引入在工件中。通常，这种传感器可以用作用于通过金属的特定结构唯一明确地辨识板材构件的基础。这种传感器例如是霍尔传感器。通常，这种传感器可以构造成用于涡流测量。用于进行编码和读取这种编码的相应方法例如在DE 102 48 142 B3或DE 43 06209 A1中公开。以这类传感器接收的信号同样可接合到制造控制装置中。该信号在此可结合手势识别被分析处理。
在一些实施方式中，移动单元15可以具有用于通过红外(IR)接口接收和/或传输数据的传感器和/或发送器。附加地，该移动单元可以具有用于处理和传输这种IR数据的功能。IR接口(IR二极管、IR-LED、蓝牙低功耗)作为通信接口是成本有利的并且可以非常节能地使用。以这类传感器接收的信号同样可接合到制造控制装置中。该信号在此可结合手势识别被分析处理。
此外，移动单元15可以具有温度传感器，该温度传感器结合了用于求取、处理和传输温度数据的功能。以这类传感器接收的信号同样可接合到制造控制装置中。该信号在此可结合手势识别被分析处理。因为移动单元15的位置对于制造控制装置而言是已知的，所以可以使用具有温度数据的制造控制装置来调节制造车间中的室温。制造控制装置尤其可以感测制造车间的各个区域——具有温度传感器的移动单元处于该区域中——内的温度，并且例如图形化地显示或在错误状态方面进行分析处理。因此，例如可以在打开门的情况下识别到异常的冷却变化过程，或者，在异常的加热变化过程的情况下发出警报。类似地，移动单元可以构造成如下分布式网络：该分布式网络由用于调节制造车间中的湿度的湿度传感器和/或用于调节制造车间的照明的亮度传感器构成。除了使用移动单元作为用于建筑物调节的传感器以外，这种温度传感器和湿度传感器能够记录用于特定工件的或通常用于运行制造设备的制造条件。
在一些实施方式中，移动单元15可以附加地具有GPS传感器，该GPS传感器结合了用于求取、处理和/或传输GPS数据的功能。以这类传感器接收的信号同样可接合到制造控制装置中。该信号在此可结合手势识别被分析处理。
此外，移动单元15可以具有气体传感器——尤其烟雾警报器，该气体传感器结合了用于求取、处理和/或传输气体分析数据的功能。因此，作为烟雾警报器的移动单元在发生火灾的情况下或在机器出现故障的情况下构成分布式的预警系统。
在一些实施方式中，移动单元15可以具有用于识别生物数据——尤其例如指纹或面部识别数据的人员特定的数据——的传感器。以这类传感器接收的信号同样可接合到制造控制装置中。该信号在此可结合手势识别被分析处理。因此，移动单元15或制造控制装置可以如此识别个体的人员。这例如允许：将移动单元15的显示调整成指向人员的语言(例如人员的母语)。此外，例如根据指向该人员的工作档案
Figure GDA0003866503860000261
确定的信息仅可以输出给确定的人员。以这类传感器接收的信号同样可接合到制造控制装置中。该信号在此可结合手势识别被分析处理。
此外，移动单元15可以具有用于识别附近人员(例如工作人员)的生命功能的传感器。例如可以收集关于脉搏/心率、肌肉收缩/伸展、血压的数据。这些数据允许对人员的身体状况进行监测并且可以推断出该人员的活动。相应地，移动单元15具有用于求取、处理和/或传输如此识别的数据的功能。相应地，由人员携带的移动单元可以监测该人员的状态。以这类传感器接收的信号同样可接合到制造控制装置中。该信号在此可结合手势识别被分析处理。
在一些实施方式中，移动单元15可以具有用于识别音频信号的传感器，该传感器结合了用于求取、处理和/或传输如此识别的数据的功能。因此，可以借助语音输入来控制移动单元，记录、存储、分析处理音频数据，并且将所述音频数据传递给其他的移动单元。以这类传感器接收的信号同样可接合到制造控制装置中。该信号在此可结合手势识别被分析处理。
例如可以通过制造控制装置激活或禁用移动单元15上的之前描述的传感器和功能。各个功能的激活可以作为选项由制造控制系统的运行者或经销商以特定许可程序形式在时间上进行控制。如果制造车间运行者例如仅对于确定的时间期望确定的功能，例如仅当制造车间不再运行时才进行期望温度监测，则该制造车间运行者可以根据许可程序对于由该制造车间运行者预给定的时间段启用该功能性。对于制造车间运行者而言，通过许可程序例如可能比他持续使用该功能性更加有利。对于制造控制系统的运行者或经销商来说，这可以具有更好了解其客户的实际所使用的功能的附加价值。
通常，借助电池或蓄电池运行移动单元15的电子部件。蓄电池可以通过向外引导的接通部或无线地(例如感应地)充电。这两者可以如此实现，使得移动单元15具有紧密封闭的壳体，以保护移动但愿免受潮湿和环境影响。此外，移动单元15还可以具有用于对蓄电池进行充电的设备，该设备从周围环境影响获得能量：例如由上侧与下侧之间的温度差、由快速运动(例如振动或冲击)或由现存电磁波(太阳能)的所谓的“能量收集”。
为了经济地运行电池或蓄电池，移动单元15可以采取如下待机模式：在该待机模式中，移动单元例如不再发送UWB信号和/或禁用接收。在一些实施方式中，该移动单元可以自主地离开待机模式。例如，如果该移动单元已经被移动，则该移动单元可以将新位置传输给制造控制装置。
通常，可以将所描述的传感器中的一个或多个单独地或组合地用于这种控制方法。用于位置探测和加速度探测的传感器尤其适用于操控运行模式中的这种变换。
在一些实施方式中，移动单元15可以具有由以下材料中的一种或组合构成的壳体：塑料、金属和橡胶。此外，壳体可以在其角落和/或边沿处具有弹性材料(例如橡胶)，以防止损坏。后者也例如可以用于防止在运输时滑落。
之前描述的传感器提供机器可读的信息，所述信息过程可靠地反映给操作员。移动单元的显示单元可以用作信息接口。替代地，可以使用制造设备的显示器或制造车间中专门设置的显示器。在移动单元的显示单元上显示的数据不总是能够完整地反映工件的整个信息内容，然而，该显示单元可以基于环境地显示相应制造过程所需的数据，例如对于逻辑显示下一制造过程、对于分选显示部件几何形状、对于质量检查显示构件公差。在此，描述参数(例如尺寸、颜色、运动和闪烁)是用于强调和辅助当前重要信息的合适方式。
此外，可以将移动单元上的LED设置成人类可读取的信息的暴露元件，该LED可以将通过不同颜色、闪烁频率或闪烁模式编码的信息在视觉上通知给人。例如即使在远距离处，正在闪烁的LED也比显示器17更容易地识别到。因此，例如当寻找移动单元15时，诸如LED的信号设备具有特殊的优点。该移动单元可以由操作员远程控制地寻址并且然后借助信号设备变得可察觉。附加地或替代地，该移动单元可以发出噪声信号。例如可以由其他的移动单元或由其他的尤其可携带的设备(例如智能手机、平板电脑)或通过分析单元11实现这种远程控制的寻址。然而，这种远程控制的寻址例如也可以直接通过近场发射器(例如蓝牙、NFC、IR)实现。
在钢处理和/或板材加工中对工件进行工业制造的范畴内，通常将移动单元15配属给工件和人。可选地，移动单元可以安装到辅助装置(例如运输车辆、机器和工具)上，由此，在这种情况下也可以将移动单元(在空间上或数字地)配属给人员(例如工作人员)或辅助装置，以便辅助和/或感测过程。在此，数字配属涉及人员特定的或辅助装置特定的信息(例如人员数据38)。
图3例如示出具有工件23和移动单元15'的运输车21。运输车21包括用于该工件或多个这样的工件23的存放区域24，所述工件在机床的处理计划范畴内已经生产出。移动单元15'在显示器17上例如显示这些工件23特定信息，所述信息能够基于数字配属被调用。
移动单元15'相应地构造用于例如从MES 3接收关于所存放的工件23的信息并且将该信息输出给操作员。移动单元15'例如构造用于接收关于所存放的工件23的数量、仍然缺少的工件、后续处理步骤、所依据的订单(客户)、期望材料等的信息并且在显示器17上输出所述信息。在此，节能地，显示器17可以是电子墨水显示器。
此外，可以通过激活信号输出设备(例如一个或多个LED或声学信号源)来输出信号或反馈。通常，这种信号输出设备构造用于将反馈信号输出给操作员。
此外，移动单元15'可以(补充地)具有信号输入设备。例如，可以设置摇动传感器(例如加速度传感器)和/或位置传感器作为信号输入设备。
这种移动单元——尤其这种组合的信号单元、显示单元和定位单元形式的移动单元——可以在制造中的过程流程中用作独立单元。所述移动单元可以在空间上配属给一个或多个工件23，然后由操作员将所述移动单元与所配属的工件23一起从一个处理步骤移至下一处理步骤/从一个机床7移至下一机床7。
可以以多种方式使用在制造中提供的移动单元。以下描绘示例性的使用场景。
通过发送接收单元13借助传播时间分析定位移动单元。发送接收单元13通常位置固定地安装在大厅天花板、大厅墙壁、机床7、存储结构等上。发送接收单元13的位置例如存储在制造车间的数字平面图中。
图4示出示例性的制造车间的示意性的数字平面图25，该制造车间配备有多个不同类型的机床7。钢处理和金属加工中的机床7例如是切割机(尤其激光切割机)、冲压机、研磨机、弯曲机等。在平面图25中还示出以非常小低的程度联网的工作站26，所述工作站例如是具有用于钻孔、锯切、铣削、弯曲的简单机器的工作站，这些简单机器不具有联网或仅具有通过监测系统的联网，如在DE 10 2016 220 015.1中所描述的那样。此外，在平面图中可以看出区域27、27'和屏障29。所述区域27、27'和屏障29已经由操作员在机床7的使用方面以及所属工作流程方面所限定。屏障29在制造车间中在空间上(例如线性地)延伸并且限定以下界限：通过移动单元超过该界限会触发特定的动作。区域27、27'和屏障29通常可以配属有工件特定的或对象/操作员特定的特征。在图4中示出的视图例如可以示意性地显示在数据处理设备(例如个人电脑)的屏幕(监视器)上。如果(例如借助光标或借助对触摸板进行触摸)在监视器上激活各个区域、屏障或移动单元，则可以显示状态信息。可以根据确定的移动单元进行过滤，(例如所有配属给确定客户的订单的移动单元、所有在手上或夹克上的移动单元)。可以显示借助移动单元的温度传感器所测量的温度分布。可以显示机器的状态等。
因此，当移动单元处于特定区域内或穿越特定屏障时，可以在使用制造控制系统中的空间配属的情况下触发动作，其中，这些动作可以根据所属的工件/对象/人员以及该工件/对象/人员的处理/处理状态/处理过程——通常基于数字配属——而发生改变。此外，也可以在制造车间现场彩色地标记区域27、27'和屏障29。
此外，在平面图25中可以示意性地看出工件收集部——例如运输车21或该运输车的部分区域，所述工件收集部例如位于机床7附近或位于区域27中的一个内。此外，可以示意性地看出操纵机床7的操作员31。
因此，在数字平面图25中不仅示出静止的元件(机床)，而且也示出能够根据移动单元的空间配属和数字配属而运动的元件(工件、运输车、操作员)。通过室内定位能够使可运动的元件集成到平面图中，其方式是：例如给运输车21和操作员31分别配属单独的移动单元15。
此外，在数字平面图25中，可以看出多个发送接收单元13的示例性位置。这些位置如此选择，使得至少2个(2D定位)或3个以及更多的(3D定位)发送接收单元13被配属给制造车间中的覆盖有室内定位的相应区域。通过图4中的双箭头33示例性地说明可运动的元件(或所配属的移动单元15)的传播时间测量。
室内定位系统5主要应用于定位人31和工件23(一般是材料)以及在制造时使用的移动单元(例如运输车21、叉车、工具以及其他的移动设备)。在使用移动单元的位置信息(该移动单元的空间配属和数字配属)的情况下，可以更简单地借助分别配属的移动单元15来定位对象，这降减少了或避免寻找时间，所述位置信息基本上仅涉及待配属的对象的移动单元和类型。附加地，所获得的关于对象的空间信息允许分析过程流程和工具的例如(充分)使用。
定位可以以2D或3D形式实现。如果例如存在制造车间的3D平面图(如图4所示)，则除了主要的水平定位以外，也可以进行垂直定位。因此，除了水平面中的坐标x和y以外，也可以考虑高度坐标z。3D形式的定位对覆盖基于3D定位的区域的发送接收单元13以及该发送接收单元在制造车间中的位置提出特定要求。
图5示出另一示例性制造车间的另一数字平面图25'的视图。可以看出发送接收单元13(锚)的多个位置以及移动单元15(标签)的多个当前位置。此外，可以看出多个区域27和屏障29。借助定位系统，可以在平面图25'中示出移动单元15的位置，并且为了控制目的在处理工件时使用该移动单元相对于区域27和屏障29的位置。为此又需要给移动单元15配属工件(或一组工件)或操作员、运输装置、工具等。在控制区域30中说明制造控制系统1的制造控制装置的位置。分析单元11可以存在于那里。具有屏幕(监视器)的数据处理设备30A(例如个人电脑)也可以存在于那里，在所述屏幕上例如显示在图4或图5中所示的数字平面图25或25'。
图5还示出轨迹32A，该轨迹涉及移动单元并且属于已运动穿过多个区域的人。
将移动单元数字地配属给工件(或者在制造时使用的对象——例如工具)或人尤其可以通过与制造控制系统1(下文中简称为制造控制装置)各种交互来实现。例如可以在制造控制装置的操作界面中选择相应的工件/相应的对象/人员数据，并且例如通过输入所属的参考编号来配属给特定的移动单元，所述操作界面例如被提供在智能手机或平板电脑上。替代地，在用户界面中选择工件/对象/人之后，可以通过激活移动单元上的输入键(例如参见图2中的键19)和移动单元与制造控制装置的所配属的数据交换来建立配属。
代替手动输入，替代地，例如可以自动化地或部分自动化地通过用于进行激活的预给定运动(例如摇动、敲击或振动)来实现移动单元的激活。附加地设置在移动单元中的加速度传感器例如可以识别出这种预给定的运动。此外，可以通过在特定位置(例如限定的区域27)手动地识别特定移动单元(例如通过摇动移动单元)来实现半自动化的配属。在此，制造控制装置例如可以给摇动的特定位置配属待处理的特定工件/特定人员数据。当移动单元在限定的配属区域(例如图4中的区域27')上摇动时，制造控制装置例如也可以推断出移动单元与默认对象(例如空的滚轮车、员工)的关联。
此外，例如可以借助对移动单元以及所配属的工件/对象/人的拍摄的图像处理进行配属，该移动单元例如设有诸如条形码(参见图2中的显示)的标识符。
此外，可以通过在操作界面上显示的对话框来进行图形配属。
视应用而定，可以在定位系统中使用激活的或未激活的移动单元。激活的移动单元以期望的重复率将其位置周期性地永久地传送给制造控制系统。通常，激活的重复地(周期性地)进行发射的发送器也称为“信标”(信标灯)。相反，未激活的移动单元暂时不参与位置识别。例如当移动单元的最后可能的位置已知，所配属的工件存放的时间段较长，订单处理暂停或者处理过程之间预计较长的等待时间，则会出现未激活的移动单元的情况。
为了监测这种状态，可以使用设置在移动单元中的传感器——例如加速度传感器、位置传感器或声音传感器。通常，可以通过(数字)信号或手动操作来触发从非激活状态到激活状态的切换。例如可以通过有针对性地摇动移动单元(例如手动摇动)或者通过工件的运输开始(通过屏障29转移)来实现手动操纵。对于激活的移动单元而言，可以特定于移动单元地限定任意重复率。在此，借助调节工具例如可以根据环境信息限定对于每个移动单元或所配属的工件或对象或人有意义的行为模式。环境信息例如可以包括区域从属关系、最后通过的空间屏障、分别激活的处理过程、当前的时间窗(白天/夜晚/工作日)和特定的标签族。
在使用场景中，人员(例如操作员)应该根据订单使工件23弯曲。为此，该人员访问制造控制系统(MES；产生引导系统)中的数据并且例如打开制造车间的数字平面图25、25'。如果工件已经设有移动单元15(工件标签)，则根据所配属的移动单元15向该人员显示待弯曲的工件23在平面图25、25'中的位置。移动单元15和工件23例如已经存放在运输车21上，并且移动单元15不仅被配属给工件23、而且被配属给运输车21。相应地，例如可以将符号“运输车”与工件的示意性形状一起显示在平面图中。
为了进行说明，图6示出操作员31的分选过程，该操作员将激光切割机7'的切割物分选/放置到运输车21'上。已经根据特定的订单激活移动单元15'(处理计划配属)并且将该移动单元配属给工件23'(空间配属)。在完成分选过程之后，操作员31例如激活移动单元15'的键，从而通知制造控制系统——分选过程完成。替代地，将分选作为示例性的处理过程以戴在操作员31的手上的移动单元15以手在取出工件期间的运动轨迹32B的形式记录在制造控制系统1中。特别限定的运动模式可作为用于分选过程结束的手势存储在制造控制系统1中。摄像机在此也可作为附加定位系统对手的运动进行分析，以识别手势或一般性地分析处理运动轨迹。可通过操作员的手的跟踪来确认：工件是否已存放到正确的箱子中。例如在图4中示出手在取出工件9期间的运动轨迹32B。
为了能感测取出工件的手的所需的位置，可替代地或补充地在工作站区域中设置基于传感器的(附加)定位系统。该基于传感器的定位系统允许对操作员的手进行定位(在集成到移动单元中的情况下允许对移动单元的定位)。基于传感器的定位系统优选位于操作员的手/手臂附近。在图6中，移动单元例如可设置在操作员31的手套上。基于传感器的定位系统例如是其实际位置可被实时识别的发送器(射频识别，RFID)。
可实现以下应用：可显示关于在操作员的手附近的零件的信息(取消基于纸的分选)。工件的取出可通过在抓取工件期间的手势控制来记录。此外可通过存放工件期间的手势控制将该工件记于一工件收集点。所述记于在此例如包括配属于一货物载体并从而标记所存放的是哪些工件和存放了多少工件以及确定的工件已经运动到哪，例如限定的格的位置。
因此，后续待使用的机床的操作员知道：在制造车间中的哪个位置处可以找到工件(使用移动单元的位置信息)。如果操作员到达那里(这已经借助由该操作员携带的移动单元和穿过屏障29'被识别出并且已经被传递给制造控制系统)，并且如果多个运输车紧密地站在一起，则操作员可以辨识出正确的运输车，其方式是：制造控制系统自动地激活相应移动单元上的LED(信号输出设备)，从而该LED例如闪烁。该光学信号可以使操作员识别出正确的运输车并且将该运输车一同移至其弯曲工作站。一旦操作员拾取运输车21'并且将其推过屏障29'，就将运输车的拾取例如传递给制造控制系统。
此外，室内定位系统允许对现有建筑物中的高库存进行索引。例如可以通过移动单元的气压计(3D标签)辨识移动单元的高度，从而辨识仓库中的“行”。通过至少两个发送接收单元(2D定位)可以辨识仓库的列。因此，如果移动单元存在于仓库主体中，则用于配备有移动单元的托板的相应存储格室例如可以直接存储在制造控制系统中。相应地，操作员可以直接找出具有存储格室的说明的托板。替代地，可以将三个或多个发送接收单元如此定位在高库存中，使得还能够实现在三维空间中的位置确定。
结合图7概述了在此描述的借助室内定位系统辅助的制造的集成。此外，在此补充地参照图1至3和6。
图7示例性地示出用于在工业加工工件23时对过程流程进行制造控制的方法的方法步骤，其中，该方法受到室内定位的辅助。对于该方法而言，相应地提供如之前所述的室内定位(步骤51)，并且执行配属过程，以便将移动单元15配属给一个或多个工件23。配属过程包括：移动单元数据配属过程(步骤51A)——即之前描述的数字配属，和空间配属(步骤51B)——即之前描述的物理配属。
步骤51A的移动单元数据配属过程在图1中示意性地在制造控制系统1中说明。在制造控制系统1中存储有处理计划37。处理计划37可以——以处理计划辅助工具数据集为例——包括几何数据集37A和/或辨识工件的编码数据集37B。此外，处理计划37可以包括相应工件23的一个或多个处理参数和工件参数37C。此外，定位系统5提供移动单元数据集39，该移动单元数据集应配属给处理计划37。
为了数字配属，可以提供图像感测设备20(步骤59A)，该图像感测设备例如是移动单元15的一部分。在此，图2示意性地示出处于移动单元15的侧壁上的图像感测设备20。借助图像感测设备20，例如可以记录带有代码或工件23上的代码57的订单文件表达——例如以处理计划特定的对象为例(步骤59B)。然后，借助通信系统将该记录从移动单元15传输给制造控制系统1。在制造控制系统1中辨识处理计划37(步骤59C)，并且将该处理计划配属给移动数据集39(步骤59D)，该处理计划包括相应的代码数据集37B，该移动数据集例如属于借助其已经记录过代码的移动单元15。
替代地，可以借助集成到制造控制系统1中的任何成像设备实施这种类型的数字配属，其中，可以将任意的移动单元的移动单元数据集配属给所辨识出的处理计划。
空间配属可以由辅助系统41辅助，该辅助系统设置在机床7中或者通常设置在工作站上。为此，图6示出具有光学辅助系统的机床7，该光学辅助系统基于借助摄像机35的图像数据感测并且辅助将工件配属给移动单元。在此，提供如下移动单元：所述移动单元在之前的数字配属(步骤51A)的范畴内已经被配属有处理计划。
在辅助的空间配属的情况下，摄像机35识别出经分选的工件23(步骤61A)并且为此产生测量辅助工件数据集41A(步骤61B)。将测量辅助工件数据集41A与制造控制系统1中的处理计划37的几何数据集37A进行比较(步骤C)，以便辨识出属于所感测到的工件的处理计划37。制造控制系统1现在例如可以激励所辨识出的移动单元输出信号(LED闪烁、产生音调等)，以便简化手动空间配属。替代地或补充地，在对移动单元15和所感测到的工件23进行自动化组装的范畴内，制造控制系统1可以促使所感测到的工件23放置在所辨识出的移动单元15中(步骤61D)。
在进行配属之后，通过借助室内定位系统5对所配属的移动单元15进行定位来确定所配属的工件23的位置(步骤53)。现在，将所配属的移动单元15的所确定的位置集成到用于制造工业制造设施的最终产品的控制装置中。图7以虚线表明：补充地或替代地，还可以确定工具、人员、运输装置、机床和/或工件收集点单元的位置(步骤51'、51A'、51B'、53')并且接合到工业制造设施的控制装置中。
所述接合例如可以包括：限定(步骤55A)制造车间中的、尤其制造车间的平面图25、25'中的区域27和/或空间屏障29，以及比较(步骤55B)相对于区域27和/或空间屏障29的确定的位置。
在制造车间的平面图中，在步骤55A中例如可以建立围绕机床/处理位置(例如围绕弯曲机)的区域(机床区域)。在此，将这些区域限定为体积体(3D区域)，该体积体例如达到车间地板上方直至1.5m的高度。如果将具有工件以及所属移动单元(车标签)的运输车推入该区域(所属移动单元具有属于订单的工件)，则制造控制系统在步骤55B中对这一点进行记录。
在此，对过程流程的制造控制的辅助可以包括：在此讨论的移动单元的集成可能性。例如可以在制造控制系统1与移动单元15之间进行附加的信号传输，以便交换信息。所述信号可以由移动单元15的信号输入设备15A(例如传感器、键19或图像感测设备20)产生或者由移动单元15的信号输出设备15B(例如显示单元17、LED或扬声器)产生。
此外，通过制造控制系统1对过程流程的制造控制的辅助可以操控机床7上的处理参数或者通常可以调整如下制造参数：所述制造参数例如也可以涉及制造车间或后续的数据分析。
作为集成到制造控制装置中的另一示例，在使用步骤51A的数字配属的情况下，制造控制系统可以在处理位置处(例如在弯曲机处)登记所属的处理订单。此外，可以自动地发起进一步的间接动作。例如，可以在机床中自动地加载所属的处理程序。这可以允许通过工具主机自动地装配机床(例如弯曲机)。在所配属的屏幕上可以向操作员显示即将进行的处理过程(工作过程)所需的信息。例如可以显示工件的原始形状的图像以及工件的弯曲形状、待弯曲的工件数量和/或下一处理过程等。
结合所限定的区域和屏障进行处理的一个优点在于：工作人员除了将借助所属移动单元标记的工件引入到所属机床区域中之外不必做任何其他事情，由此已经自动化地发起各种准备措施。如上所述，机床例如可以立即自动地在新的待处理订单方面进行调整。由此，可以显著地节省时间并且可以避免错误。
如果操作员现在开始处理(例如弯曲)订单的工件，则该操作员可以拾取移动单元并且将该移动单元推移到机床的激活部件(例如弯曲梁)上。在那里限定另一区域(登记区域)，该区域自动地处理订单并且将订单传输给制造控制系统。因此，例如可以监测所进行的弯曲过程并且针对订单存储所述弯曲过程。如果已经处理(弯曲)过所有工件，则将移动单元从预定区域移除，由此，例如可以在制造控制系统中将订单登记成已完全实施。
在此，通过在定位系统中使用移动单元也可以显著节省时间，因为操作员不需要在终端上进行复杂登记。
如果移动单元与制造控制系统交互或操作员操纵移动单元的附加功能(输入键等)，则移动单元的操作员可以通过输出装置(例如RGB-LED、振动、显示文本或声音)从移动单元获得反馈或消息。因此，只要订单处于正在处理的状态中，就例如可以(例如通过LED发绿光)使移动单元的状态或所属订单的状态可视化。此外，可以将反馈或消息发送给后续的处理位置。因此，已完成的处理过程的自动登记可以使后续的过程注意到：部件现在准备就绪并且这些部件处于哪里。通常，还可以进一步增强动作的触发(例如在区域上的进行登记)，从而例如可以在不同处理过程期间在时间上监测工件。
如果除了定位位置以外还测量移动单元的空间位置，则例如可以区分：特定的移动单元处于水平的还是竖直的。这允许与制造控制系统的进一步交互。例如可以将具有多个订单的工件(即多个不同的以及例如不同地待处理的工件)和多个移动单元的车推入区域中。如果不是要同时处理所有订单，则例如可以通过相应移动单元的垂直定位将首先要处理的订单通知给制造控制系统。
通过移动单元向制造控制系统发送反馈的另一可能性是已经提到的摇动移动单元或执行特定的手势类型的运动。
此外，可以基于处于一个或多个区域(例如当前激活的和/或非激活的移动单元)中的移动单元的数量来触发事件或显示即将发生的事件。例如，可以触发分选过程或运输任务。
除了静止区域以外，区域可以附加地与一个或多个移动单元动态地共同移动。这例如允许运输多个货物载体(运输车)，并且一同携带的订单可以作为集群由制造控制系统共同处理。
此外，移动单元例如可以固定(空间配属)在手动工具(工具标签)上并且关于工具本身数字地配属，从而可以更容易地定位该工具。此外，借助设置在这种工具标签中的加速度传感器可以求取何时和/或如何使用手动工具。
此外，通过求取工具的位置，还能够测量工具穿过空间的运动(轨迹信息/分析处理)。由此可以产生关于如下的信息：已经处理了多少构件，或者，是否忘记了处理步骤等。
此外，可以通过定位系统传输其他数据，例如通过移动单元的相应行动模式来传输在所限定的错误区域中的错误通知。
另一种使用场景涉及过程状态的感测，所述过程状态的特征在于工件、人员、机器和其他的生产装置的位置，并且可以通过对这些测量位置的认知分析处理来感测所述过程状态。通常，定位数据和传感器数据以及关于区域和屏障的信息允许多种分析处理可能性。因此，例如可以借助这种原始数据产生诸如关键性能指标(KPI)的特征数字并且执行详细分析，以优化制造过程。所述分析(例如KPI)例如可以以“热图”的形式、作为实时视图或聚合地显示。因此，例如能够立即调用其他的分析处理图(例如意大利面条图)用于不同的处理过程。这允许通过按下按钮来获得标准特征值(例如循环时间、价值流分析等)，所述标准特征值在增多时通常产生大的开销。此外，可以借助数值优化法基于所获得的位置信息来改善生产中的流程。
定位系统的使用还允许：当人员随身携带移动单元(人员标签)时被定位。除了工件和工具以外，人员的定位(作为整体或局部定位腿、手臂和手)提供了关于生产流程的有价值信息。与此相关的使用场景例如涉及监测对于安全重要相关的区域，以用于保护人员、尤其工作人员。此外，可以产生运动模式，进而例如又可以分析处理所述运动模式以保护人员、尤其工作人员。尤其通过同步地分析处理人员的、尤其操作员或工作人员的双手，可以感测关于制造过程和工件的详细信息。因此可以感测到：
-工作人员访问位置X；
-工作人员将特定的工件从A向B运输；
-工作人员将特定的工件放置在位置Y处；
-诸如钻孔、按压等的制造过程已经实施x次；
-已经在工件上以特定的轨迹实施了诸如去毛刺、焊接等制造过程；
-已经在特定的位置处执行了装配过程。
不同的移动单元可以处于特定的关系中。这些移动单元例如可以在特定的制造过程的范畴内分组成移动单元族，以便为确定数量的移动单元限定基本的(行为)模式。例如，可以将族配属给订单、构件组、工件的后续过程或所属的货物载体(运输车、托板、收集容器)。在此，可以在进行的处理过程中动态地改变族属性。在此，移动单元可以同时属于不同的族。此外，移动单元的族可以涉及特定的关联——例如所有货物载体、所有运输装置、所有工作人员、所有工件、所有机器等，或者移动单元的族可以涉及移动单元的特定状态——例如移动单元的承载状态。
相应地，分析(例如感测过程状态)可以基于对这些移动单元族的分析处理。
通过在此所公开的以室内定位和至制造控制系统的接口对制造设备的扩展，可以确定工件收集点单元的位置和/或记录操作员的手的运动。这种通过超宽带系统的定位可以由四个或更多的“锚”以及一个或多个“标签”构造。锚用作接收器并且可以固定地定位在工作空间周围。将标签例如施加在所有的工件收集点单元上或操作员的手上，并且这些标签用于定位所述工件收集点单元或操作员的手。用于室内定位的其他系统例如包括蓝牙、WiFi、红外和RFID。
如果将工件收集点单元集成到定位系统中，则可以借助机床车间中的相应系统来通过发送器接收器系统实现定位，在该机床车间中设置有多个处理机和/或工作站。
在控制中心中监测和控制处理过程的操作员可以在其监测监视器上看到：特定的订单当前位于过程链中的何处以及该订单的状态当前如何。相应地，该操作员也可以直接访问显示单元，以便对显示数据(工件信息)的单元进行匹配，所述数据例如是偏好设置、工作步骤等。替代地或补充地，这也可以本地地借助工件收集点单元上的输入设备(例如键、开关、触摸板)来实现或者通过如下数据接口实现：所述数据接口例如为外部的移动的输入单元(智能手机、平板电脑、智能手表等)提供输入通道。相应地，工件收集点单元例如具有近场无线电网络(蓝牙、NFC)。这例如也可以用作用于定位工件收集点单元的近场定位系统的一部分。后者使得当工件收集点单元隐藏在多个工件收集点单元中时更容易地找到该工件收集单元。例如有针对性地操控工件收集点单元，从而激活信号设备(例如发光的LED)。
近场定位例如还可以用于分选，其方式是：例如从工件收集点单元出发定位(尤其与定位系统交互的智能手套的)手的位置。如果操作员的“手”从剩余框架(Restgitter)取出部件，则在MES中将构件位置从剩余网格记录到手上。如果手运动到工件收集点单元的定位系统附近，则在MES中记录：已经将该部分存放在所属工件收集点单元上。一方面，定位系统可以识别手及工件的靠近。另一方面，上级系统(例如MES)可以将工件收集点单元和手的位置相关联。
在图8中示例性地示出对最终产品进行工业制造的方法步骤，可以借助在此公开的制造控制系统(尤其MES 3)执行所述方法步骤。
在第一步骤80中，借助例如在数据处理设备30A中实现的MES3接收如下制造订单(具有处理计划37)：所述处理订单用于由工件23制造出最终产品。在随后的步骤81中，借助MES 3选择各个处理步骤。在另一步骤82中，由MES 3(或操作员)选择应按照其执行处理步骤的顺序。在此，处理步骤可以是以下过程中的一个或多个：切割(尤其激光切割)、冲压、弯曲、钻孔、螺纹切削、磨削、装配、焊接、铆接、旋紧、按压、处理边沿和表面。
在另一步骤83中，将处理步骤中的每个在数据技术上配属给机床7或工作站单元。该工作站单元可以是如上所述的工作站26(尤其手动工作站)。
在另一步骤84中，将制造订单在数据技术上配属给移动单元数据集39，该移动单元数据集存储在用于移动单元的MES 3中。还将至少部分处理制造订单的人31在数据技术上配属给移动单元数据集39。该步骤84可以相应于图7中所示的步骤51A或51A′。尤其也可以更早地——尤其例如在之前描述的方法步骤中的一个或多个之后——进行步骤84。
在另一步骤85中，尤其在处理步骤中的第一个之后，在配属给该处理步骤的机床7或工作站单元上制造工件23，该工件至少部分地是最终产品的一部分。在此，例如从板材切割制造订单的一部分。因为后续的处理步骤还可能需要进行铣削或冲压，所以工件23仍然可以具有比最终产品更多的材料，即该工件仅部分地形成最终产品或者是该最终产品的一部分。
在另一步骤86中，将配属给制造订单的移动单元15在空间上配属给所制造的工件23和人31。该步骤86可以相应于图7中所示的步骤51B/51B′。在另一步骤87中，将制造订单的状态变化存储在MES 3中。
在可选的步骤88中，相对于制造订单存储移动单元15的位置。
在另一步骤89中，根据制造订单，将工件23与移动单元15一起运输至预确定的顺序中的至下一机床7或下一工作站单元。这可以是通过人员或通过自动化运输过程执行MES3的指令的结果。在此，在此描述的室内定位系统可用于——尤其是通过该室内定位系统的安装在人/运输器件上的移动单元——跟踪运输过程。
在另一步骤90中，在配属给该处理步骤的机床7或工作站单元上执行该处理步骤。在此，也可使用在此描述的室内定位系统——尤其是在另外的传感器(所述另外的传感器识别人的身体部位的运动轨迹并且例如经历手势分析处理)的辅助之下——来跟踪人的运动。
在可选的步骤91中，针对制造订单中的制造步骤存储移动单元15的位置。
在另一步骤92中，将制造订单状态的变化重新存储在MES 3中。
在另一步骤93中决定：是要以方法步骤89(即运输至下一处理步骤)继续还是结束制造。
在这些制造步骤期间，始终可以基于受MES 3控制的电磁信号借助定位系统5来定位移动单元15。因此，MES 3可以在任何时间都具有例如工件23的当前状态和当前位置的数据以及人31的运动的数据。MES 3、移动单元15和定位系统5尤其可以如之前所描述的那样构造。
所有之前所描述的方法步骤——所述方法步骤由制造控制装置、制造控制系统、定位系统或MES 3实施——也可以借助一个或多个数据处理设备实现，所述数据处理设备具有用于执行所述方法步骤的装置。
在之前的说明书中已结合配属于工件的移动单元的位置感测阐释了不同的方面。但这些方面也能以各种形式转用到配属于人的移动单元的位置感测上。对于分析处理方案也是如此。
明确强调，为了原始公开的目的以及为了限制所要求保护的发明的目的，在本说明书中公开的所有特征都旨在视为彼此独立和无关的，并且所有特征都旨在视为与实施方式中的特征组合无关。明确指出，为了原始公开的目的以及为了限制所要求保护的发明的目的，所有实体组的所有值范围或数据(尤其作为值范围的限制)都公开了每个可能的中间值或每个可能的实体组。

Claims (22)

1.一种用于在制造车间中对在工件(23)的呈钢和/或板材加工形式的工业加工中的过程流程以室内定位辅助的方式进行制造控制的方法，该方法具有以下步骤：
提供多个固定安装在制造车间中的发送接收单元(13)、至少一个移动单元(15)和分析单元(11)，其中，发送接收单元(13)和移动单元(15)构造用于发送和接收电磁信号并且分析单元(11)构造用于由电磁信号在发送接收单元(13)和移动单元(15)之间的传播时间确定出移动单元(15)在制造车间中的位置，
通过将移动单元(15)设置在人员(31)的手上或手附近来将移动单元(15)在空间上配属给人员(31)，
通过以室内定位系统(5)对所配属的移动单元(15)进行定位来确定人员(31)的设有移动单元的手的位置，并且
将人员(31)的手的所确定的位置接合到工业制造设施的制造控制中，
其特征在于，将人员(31)的手的所确定的位置接合到制造控制中的步骤包括对人员(31)的手的借助移动单元(15)感测的运动进行运动分析，其中，
通过以移动单元(15)执行特定手势来产生信号，
在制造控制系统(1)中提供手势和过程的配属，其中，所述过程包括登记取出过程或登记存放过程，
通过分析处理移动单元(15)的以室内定位系统(5)确定出的位置来确定移动单元(15)的运动轨迹(32B)，
识别在运动轨迹(32B)的区段中的手势，并且
执行配属于该手势的过程。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该运动分析基于人员(31)的设有移动单元(15)的一只手或两只手的相对位置和运动确定出：工件(23)是否已被抓取、运输或存放和/或哪个工件已被抓取、运输或存放。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，移动单元(15)还具有加速度和/或位置传感器，和/或，其中，附加地设置加速度和/或位置传感器，以便在戴有传感器的情况下提供用于对人员(31)的所述手进行运动分析的数据，所述方法还具有：
将加速度和/或位置传感器的信号接合到制造控制中。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，移动单元(15)还具有信号输出单元，所述方法还具有：
借助信号输出单元输出用于处理工件(23)的信息，其中，输出关于工件(23)的数量、还缺的工件、后续处理步骤、所基于的订单、客户和/或额定材料的信息。
5.根据权利要求1或2所述的方法，还具有：
将另外的移动单元(15)配属给工件(23)、运输器件(21)、机床(7)和/或工具，
借助所配属的移动单元(15)以室内定位系统(5)确定工件(23)、运输器件(21)、机床(7)或工具的位置，并且，
将所确定的位置接合到用于制造工业制造设施的最终产品的控制中和/或接合到对工件(23)、运输器件(21)、机床(7)或工具的运动分析中。
6.根据权利要求1或2所述的方法，还具有
将另外的移动单元(15)配属给一组工件(23)，
由人员(31)对该组工件(23)中的一个工件(23)执行特定于工件的处理，其中，该工件的处理不能通过配属于该组工件的移动单元感测，并且
执行对人员(31)的在该工件(23)的处理方面的运动分析，以获得关于该工件的处理的信息和关于对制造物料流的影响的信息。
7.根据权利要求1或2所述的方法，还具有：
在制造车间中对区域(27)和/或空间屏障(29)进行限定，并且
将所确定的位置关于所述区域(27)和/或空间屏障(29)进行比较并且基于该比较来控制制造。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，由所确定的位置的比较得出：移动单元(15)是位于一区域(27)中还是已经离开该区域，或，移动单元(15)已经经过一空间屏障(29)，和/或
其中，所述区域(27)和/或空间屏障(29)在二维或三维上被限定。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，将所确定的位置接合到用于制造最终产品的控制中的步骤还包括以下步骤中的一个或多个步骤：
对运动分析在人员(31)的负荷方面和/或在人员(31)操作工件时的人体工程学性方面和/或在人员(31)的能力对于人员(31)在制造中的部署计划而言的合格性方面进行分析处理；
对人员(31)的运动和/或位置信息进行分析处理以记录处理过程；
分析处理人员(31)的运动和/或位置信息以控制制造设施的运行参数；
分析处理人员(31)的运动和/或位置信息以特定于人员地调设机床(7)的运行参数，
对人员(31)的运动和/或位置信息在制造设施的区域的准入权限方面进行分析处理，
分析处理人员(31)的运动和/或位置信息用以通过有目的地实施的手势与制造控制系统通信，
分析处理人员(31)的运动和/或位置信息以将运动流程数字化用于机器人员单元的编程。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述发送接收单元(13)设置用于将UWB无线电信号发送给移动单元(15)并且从所述移动单元接收UWB无线电信号，其中，人员(31)的所述手的位置的确定包括通过所述发送接收单元(13)感测对应的移动单元(15)的位置，所述感测在针对传播时间和三角测量的分析采用使用3GHz至5GHz的频率范围的UWB技术的情况下进行。
11.根据权利要求3所述的方法，
其中，所述移动单元(15)具有基于MEMS的传感器和/或气压计传感器；和/或
其中，附加地设置基于MEMS的传感器和/或气压计传感器。
12.根据权利要求4所述的方法，其中，移动单元(15)还具有光学信号单元、声学信号单元和/或振动信号单元。
13.根据权利要求7所述的方法，其中，对区域(27)和/或空间屏障(29)的所述限定在制造车间的平面图(25)中进行。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，记录处理过程包括记录已在哪台机床工作了多久。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，所述制造设施的运行参数涉及空气温度、空气湿度和照明。
16.根据权利要求9所述的方法，其中，调设所述机床(7)的运行参数包括调设用于运行机床(7)的权限和调设所显示的信息以及调设机器人员单元的与安全相关的运行参数。
17.一种制造控制系统(1)，用于对钢加工和/或板材加工的工业制造设施的制造车间中的制造过程进行控制，该制造控制系统具有：
室内定位系统(5)，用于在制造车间中对在工件(23)的呈钢和/或板材加工形式的工业制造中的过程流程的制造控制进行辅助，该室内定位系统具有多个固定安装在制造车间中的发送接收单元(13)、至少一个移动单元(15)和分析单元(11)，其中，发送接收单元(13)和至少一个移动单元(15)构造用于发送和接收电磁信号并且分析单元(11)构造用于确定电磁信号在发送接收单元(13)和所述至少一个移动单元(15)之间的传播时间并且用于由电磁信号的传播时间确定所述至少一个移动单元(15)在制造车间中的位置，并且，其中，为了交换和提供关于至少一个移动单元在制造车间中的位置的数据，室内定位系统(5)构造成制造控制系统(1)的一部分，并且，其中，
制造控制系统(1)构造用于将所述至少一个移动单元(15)的所获得的位置配属给人员(31)的至少一只手并且将所获得的位置纳入到制造控制中，其中，室内定位系统是用于监控运动轨迹(33)或部分运动轨迹的系统，所述运动轨迹或部分运动轨迹是配属于一移动单元(15)或一引起运动的人员(31)，并且，
其中，制造控制系统(1)构造用于分析处理位置数据和分析处理手势，以将人员(31)的周围环境的位置上下文敏感的信息接合到制造过程中并且通过手势登记工作站的取出过程或存放过程，其方式是，实施根据权利要求1至16之一所述的方法。
18.一种室内定位系统(5)在制造控制中的应用，其中，所述室内定位系统(5)构造有多个固定地安装的发送接收单元(13)，所述发送接收单元用于确定多个移动单元(15)的位置，其方式是：所述发送接收单元(13)和所述移动单元(15)发送和接收电磁信号、确定电磁信号在相应的移动单元(15)与多个发送接收单元(13)之间的传播时间、并且由电磁信号的传播时间获得移动单元(15)的位置，其中，
使用所述室内定位系统(5)用于：
-将所述移动单元(15)中的一个移动单元配属给工业制造设施中的至少一个人员(31)；
-通过借助室内定位系统(5)对所配属的移动单元(15)进行定位来确定至少一个工件(23)的位置；并且
-将所述室内定位系统(5)接合到所述工业制造设施的制造控制系统(1)中，所述制造控制系统(1)是根据权利要求17所述的制造控制系统。
19.根据权利要求18所述的室内定位系统(5)在制造控制中的应用，其中，室内定位系统(5)的应用还用于将所述移动单元(15)中的一个移动单元配属给在制造中的工件(23)、用于工件(23)的运输装置、机床(7)和/或工具。
20.一种用于借助制造控制系统(1)对最终产品进行工业制造的方法，所述制造控制系统(1)是根据权利要求17所述的制造控制系统，所述方法具有以下步骤：
-借助所述制造控制系统(1)的在数据处理设备中实现的MES(3)接收用于由工件制造出最终产品的制造订单；
-借助MES(3)选择各个处理步骤；
-借助MES(3)确定处理步骤的顺序，其中，所述处理步骤包括以下过程中的单个或多个：切割、冲压、弯曲、钻孔、螺纹切削、磨削、拼合、焊接、铆接、旋紧、压制、处理边沿和表面；
-将所述处理步骤在数据技术上配属给机床(7)或工作站单元(26)；
-在MES(3)中将制造订单在数据技术上配属给一移动单元数据集(39)并且将至少部分处理制造订单的人员(31)在数据技术上配属给一移动单元数据集(39)；
-制造用于最终产品的一工件(23)；
-将配属给制造订单的移动单元(15)在空间上配属给所制造的工件(23)和所述人员(31)；
-将制造订单的状态变化存储在MES(3)中；
-根据制造订单，将所制造的工件(23)与移动单元(15)一起运输至预先确定的顺序中的下一机床(7)或下一工作站单元(26)；
-在该机床(7)或工作站单元(26)上执行处理步骤；
-将制造订单的状态变化存储在MES(3)中；并且
-借助MES(3)执行制造订单的处理步骤，其中，借助定位系统(5)基于电磁信号在任何时间都能够通过所述MES(3)确定出移动单元(15)的位置并且MES(3)在任何时间都具有关于所述工件(23)的当前状态和当前位置的数据以及关于所述人员(31)的运动的数据。
21.根据权利要求20所述的用于借助制造控制系统(1)对最终产品进行工业制造的方法，其中，所述切割包括激光切割。
22.根据权利要求20或21所述的用于借助制造控制系统(1)对最终产品进行工业制造的方法，其中，在所述处理步骤中的在配属给第一处理步骤的机床(7)或工作站单元(26)上的第一处理步骤之后，所述工件被处理成最终产品的一部分。
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