CN107402554A - 用于模拟工业制造设备的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于模拟工业制造设备的方法,其中多个生产模块组合成待模拟的制造设备的设备布局,其中将具有显示单元的能携带的移动电子装置作为生产模块使用,其中在该装置上安装有用于运行的模拟软件,并且该方法通过使用者输入将代表该装置的生产模块的制造特定的特性匹配于在相应的装置上的模拟软件,其中第一生产模块由在第一装置上的模拟代表并且第二生产模块由在第二装置上的模拟代表,其中为了模拟制造流程而向第一生产模块传输计算机生成的产品模型,并且与第一生产模块的制造特定的特性相对应地在产品模型上使用第一生产功能,并且将产品模型传输给第二生产模块,其中在第二生产模块中在产品模型上使用第二生产功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于模拟工业制造设备的方法,其中,多个生产模块组合成用于待模拟的制造设备的设备布局。
背景技术
用于模拟的这种类型的方法由现有技术公开。因此,尼科·赫比格(Nico Herbig)在2015年9月的主要工作“DEPlaTa-用于工厂粗略布局的数字增强规划表”公开了例如Intuplan,其是用于设备布局的直观的规划工具。
现有技术的缺陷在于,在设定这种类型的设备布局时需要使用者的相对多的参与,因此例如必须利用3D(三维)打印机来打印和放置生产模型。附加地,生产模型还必须具有QR编码并且被拍照。
发明内容
因此,本发明的目的是简化对工业设备的模拟。
在用于模拟工业制造设备的方法中,其中,多个生产模块组合成待模拟的制造设备的设备布局,将具有显示单元的能携带的移动电子装置作为生产模块使用,其对于使用者来说非常简单,例如平板电脑或者智能电话能够简单地放置,以便形成待研发出的设备布局。在这些装置上能够安装用于运行的模拟软件,并且在相应的装置上的模拟软件能够通过使用者输入来匹配代表装置的生产模块的制造特定的特性,该生产模块例如是机器人、传送带、车床、测试设备等等,其中,第一生产模块由在第一装置上的模拟来代表并且第二生产模块由在第二装置上的模拟来代表,其中,为了模拟制造流程而向第一生产模块传输计算机生成的产品模型,并且与第一生产模块的制造特定的特性相对应地在产品模型上使用第一生产功能,并且将产品模型传输给第二生产模块,其中在第二生产模块中,在产品模型上使用第二生产功能。
为了使设备布局例如在大的工作台上投影而提出以下步骤:
a)将第一生产模块定位在第一位置处,其中由第一生产模块的第一位置形成坐标原点,
其中,每个能携带的移动电子装置具有左放置侧、右放置侧、上放置侧和下放置侧,并且
b)取决于第一生产模块的制造特定的特性,在第一生产模块的显示单元上借助于接触对象显示能用的放置侧,也就是虚拟的产品在能用的放置侧处离开制造模块并且转到下一个生产模块,接触对象然后例如是箭头,利用手指点击箭头然后可以触发功能,
c)将第二生产模块定位为第一生产模块的邻居,其中取决于第二生产模块的制造特定的特性,在第二生产模块的显示单元上借助于另外的接触对象同样显示能用的放置侧,将第二装置的通过接触对象标记的放置侧放置在第一装置的通过接触对象标记的放置侧上,
d)操作现在朝向彼此的放置侧的两个接触对象,因此关于坐标原点地确定第二生产模块的第二位置,
f)类似于步骤c)和d)描述的那样定位另外的生产模块,直到达到期望的设备布局为止。
在所有的装置都被定位并且优选地通过无线通信彼此连接之后,虚拟产品的关联模拟生产可以开始。虚拟产品或者虚拟工件然后执行模拟的生产过程,并且由此从一个移动装置转移到下一个移动装置,其中,虚拟工件相应地可在移动装置的显示器上看到。在装置上也可以显示出,哪些生产功能直接在虚拟工件上被使用。虚拟工件或者虚拟产品因此可以沿着第一生产模块至最后的生产模块的路径跟随。
使用者可以简单地检验模拟的工业制造设备是否正确地制造规划的产品。其也可以在装置上读取关于关键绩效指标(KPI)或者业绩指数的信息、例如生产时间或者总能量消耗。工业制造设备的模拟可以启动用于不同的产品,并且也可以灵活地通过新定位的装置进行匹配或者改变,从而测试不同的设备布局。
代表生产模块的移动装置设计和设置用于执行在产品模型上的生产功能,并且进一步设计用于与第二生产模块耦合连接。第二生产模块又设计和设置用于执行在产品模型上的第二生产功能。在此,在第一生产模块的第一存储装置中存储有关于第一生产模块的属性的第一自描述信息(Selbstbeschreibungs-Information),并且第二生产模块此外包括关于第二生产模块的属性的第二自描述信息。第一生产模块设计和设置用于将第一自描述信息传输给第二生产模块,并且用于从第二生产模块接收第二自描述信息。在相应的生产模块的存储装置中此外存储有关于与另外的生产模块耦合连接的端口信息。
通过第一和第二生产模块的自描述信息的存在和其相对彼此传递的可能性以及在第一生产模块中同时存在的关于与第二生产模块耦合连接的端口信息,在第一生产模块中不仅存在关于模块的能力的信息而且还存在关于与第二生产模块耦合连接的信息。由此,第一生产模块例如能够以相对较小的或者完全没有使用者参与地与第二生产模块共同工作,以处理或者加工产品。以这种方式,例如包括两个生产模块的待模拟的制造设备的构造被简化。
生产模块可以模拟极大不同的机械、机电或者电子装置,其配置和设计用于处理、移动、加工和/或整理物体、工件、液体或者同类的产品、组件或者材料。生产模块例如可以是工具模块、机床(例如用于铣削、钻孔、冲压、挤压或诸如此类)或者类似的工具、装置或者机器或者其部件。此外,生产模块还可以设计和配置用于至少传输产品、组件或者材料,例如设计成传送带、吊车、机器臂、泵或者类似物。此外,生产模块也可以设计和配置用于存放或者供应相应的产品(例如包括货架系统、油箱或类似物)。生产模块例如也可以设计和配置用于对工件、组件和/或固体的、液体的或者气态的材料进行加热或者还有其他的加工,例如设计成锅炉、熔炉、阀、搅拌器或者类似物。
生产模块自身又可以由多个子模块构成,和/或例如复制一个或者多个机械的和/或电子的子单元。
生产模块例如可以设计成和配置成控制单元或者控制器,其用于对生产功能和/或在之前的说明中关于生产模块描述的方法、过程和测定的控制。此外,生产模块可以包括一个或者多个通信接口以及一个或多个存储器装置,以用于存储数据和/或信息。为了执行生产功能,生产模块可以此外复制相应的机械的、电气的、电子的和/或机电的或者光学的组件。
尤其是生产模块可以模拟所谓的“网络物理系统”(CPS)或者其部分。因此,生产模块为了模拟例如可以复制所谓的“网络物理模块”(CPM)或者“网络物理生产模块”(CPPM)。
生产功能在本说明的范围中通常被理解为每个过程,其在物品、材料或者物质的生产、制造、加工、处理或者制作的范畴中可以单独执行或者一同执行。生产功能在此例如可以是每个关于任意的原始材料至制成的最终产品的生产的、可能的工作步骤。
例如生产功能可以是每种类型的材料处理(例如铣削、钻孔、打磨、挤压、上漆、浇注、泵送、加热、移动、开启、关闭等等),物体、组件、材料或者物质的每种类型的传输或者运动或者处理是或者包括这些类型的过程。此外,生产功能例如可以是存放、诊断、检验、光学拍摄、测量、形状、位置或者尺寸的确定或者可比较的功能,或者包括这种功能。
产品例如可以被复制成机械的、光学、机电的、电子的或者可比较的产品或者产品模型。此外,产品例如可以被复制为工件、组件、固体的、液体的或者气体的材料、固体的、液体的或者气体的化学制剂或者类似物,其作为产品模型。
在本说明的范畴中,概念“产品”被应用作为在生产或者加工的范畴中由此改变的物体的简要描述。在当前描述的意义上的“产品”能够在生产过程的运行中例如通过生产功能的影响在其外部或者内部的形象或者设计方案中完全改变。
第一生产模块与第二生产模块的耦合连接可以这样地设计和配置,即第一生产模块的第一生产功能和第二生产模块的第二生产功能共同作用或者能够共同作用。生产功能的这种类型的共同作用例如可以是产品的整体加工、产品的加工和传输或者还有产品从一个向另一个传输单元的传递。两个生产模块为此例如可以处于一个适合的几何布置中,并且例如这样地耦合连接,即生产功能的共同作用被实现或者被执行或者能被执行。
第一生产模块与第二生产模块的耦合连接或者通常两个相邻的生产模块的耦合连接例如可以设计和配置成通过相应的有线的或者无线的通信接口(例如像通过以太网、Profinet、Profibus、现场总线、WLAN、蓝牙、NFC等等)实现的通信耦合连接,或者包括这种类型的通信耦合连接。
第二生产模块例如能够对应于在当前说明中描述的第一生产模块地进行设计和配置。此外,生产模块能够相应地与另外的生产模块耦合连接,其又分别对应于根据本描述的生产模块或者第一生产模块地进行设计和配置。在此,与相应另外的生产模块的耦合连接也如在本说明中进一步描述的那样进行设计和配置。
关于生产模块的属性的自描述信息例如可以包括关于生产模块的生产功能的区别最大的信息。尤其是其例如包括一个功能或者多个功能的标识或者特性,其在生产功能中实现。此外,其可以包括关于能被加工或者处理的材料或者物体的信息、关于尺寸规格、形状规格、重量规格或类似规格或者前提条件的信息、关于生产模块的一个或者多个加工范围的信息、关于生产功能或者相应的工作结果或者产品的质量标准、质量结果和/或前提条件的信息、或者关于生产功能的类似信息。
自描述信息此外可以包括关于生产模块的其余属性的信息,例如像尺寸、几何形状、位置、识别标识、构造、配置、可支配服务和功能、连接的装置、模块和/或组件、可支配的控制和其他命令以及可支配的通信接口、相应的通信参数(MAC地址或诸如此类),和/或包括关于生产模块的状态信息。
关于第二生产模块的属性的以及还有相关与在当前描述中的另外的所述生产模块的自描述信息可以对应之前的设计方案地进行设计和配置。
自描述信息在生产模块之间的传递例如可以实现、设计和配置成有线的和/或无线的通信。这种类型的传输例如可以通过以太网、现场总线、WLAN、蓝牙、NFC、光学或者类似物实现或者设计和配置。在第二生产模块与第一生产模块耦合连接的情况中,例如可以提出,第二生产模块的第二自描述信息发送给第一生产模块。此外,第一生产模块的第一自描述信息也可发送给第二生产模块。在第一生产模块和第二生产模块之间的自描述信息的交换可以被设置。
在第一生产模块中存储的关于与第二生产模块耦合连接的端口信息例如可以包括关于第二生产模块的第二生产功能。此外,端口信息可以包括关于生产模块的生产功能与第二生产模块的第二生产功能相互作用的信息。这种类型的信息例如可以是关于传输范围或者相互作用范围,产品例如必须或者可以处于该范围中,从而实现生产功能的这种相互作用。
这种类型的相互作用例如可以是产品的整体加工、处于传输模块中的产品的加工、或者在两个传输模块之间的传递。
此外,端口信息也可以包括关于另外的、能通过第二生产模块达到的模块的信息、生产功能和/或功能。这种类型的、关于这样的另外的模块或者生产功能的信息可以对应于之前所述的关于第二生产模块的信息。
此外,生产模块还能直接地与根据本描述的一个或者多个另外的生产模块耦合连接,其中还可以提出,对于每个直接与生产模块连接的另外的生产模块都将关于与相应的生产模块的耦合连接的、相应的端口信息存储在生产模块中。该端口信息可以对应于之前描述的关于与第二生产模块耦合连接的端口信息地进行设计和配置。
关于与第二或者另外的生产模块的耦合连接的端口信息的测定例如可以在生产模块中实现,或者也可以在外部的计算机或者可比较的装置中实现,并且然后传输给生产模块。“测定”在此例如被理解为从相应的信息中的纯数据提取或者读出相应的信息数据,但是也被理解为对传输的或者传递的数据或者信息的加工。
在一个优选的设计方案中,关于与第二生产模块耦合连接的端口信息可以包括关于生产模块与第二生产模块的在空间上的相互作用范围的信息,其中在空间上的相互作用范围的特性在于,当产品模型处于相互作用范围中时,不仅第一生产模块的第一生产功能还有第二生产模块的第二生产功能能够对产品模型产生作用。
关于相互作用范围的信息可以例如以减少的或没有使用者参与的工作来实现生产模块,因为对于生产模块已知的是,待加工的或者待处理的产品或者材料必须处于哪些空间范围,从而不仅自己而且还通过第二生产模块进行加工和处理。以这种方式进一步简化了相应的生产系统的构造和运行。
尤其可以提出,相互作用范围可以基于第一生产模块的自描述信息或者第二生产模块的自描述信息地测定或者能测定。这种测定例如可以在生产模块、在第二生产模块和/或在外部计算机或者类似装置中实现。
为此目的,例如可以在相应的自描述信息中分别存储相应的生产模块的工作范围,并且然后通过相应的工作范围识别相互作用范围以及测定生产模块之间彼此的相对位置。在此,用于生产模块的相对位置的信息例如被预设或能被预设或者也自动地或通过使用者来测定。
端口信息然后例如可以包括关于相互作用范围的几何形状和/或相互作用范围的位置的信息。在此,几何形状和/或位置被存储在相应的模块坐标中或者另外的坐标系统中,例如对于两个生产模块来说共同的坐标系统中。
对于利用真实的制造设备和真实的生产模块的以后的真实生产来说非常有利的是,当模拟达到目标状态时,在模拟期间获得的参数和自描述信息、服务信息、配置信息、能力信息、命令信息、状态信息中的至少一个的调节被存储并且被使用以用于以后的真实生产。
考虑到上述实施的信息的完整的存储范围和作为软件堆栈的参数,因此非常有意义的是在以后的真实网络物理系统中接收该软件堆栈或者不同的生产模块的各个软件堆栈。
因为软件堆栈的再次使用能力同样实现了真实的网络物理模块,其在软件堆栈方面同样地够构造,集成在待模拟的设备布局中或者反之亦然,并且以这样的方式使用来自真实的和模拟的模块的混合体,以用于研发/改进和运行真实的制造设备。
尤其是可以在相应的模块坐标或者还有在另外的坐标系统、例如模块的共同坐标系统中给出和/或存储相互作用范围的位置。这同样适用于相互作用范围的几何形状、例如空间设计方案。
在一个有利的设计方案中,在生产模块中存储的关于与第二生产模块耦合连接的端口信息包括关于与第二生产模块直接和/或间接连接的另外的生产模块的属性的信息。尤其是,在生产模块中存储的关于与第二生产模块耦合连接的端口信息可以包括关于与第二生产模块直接和/或间接连接的生产模块的生产功能的信息。
以这种方式能够进一步简化由这种类型的生产模块构成的制造设备的构造和运行,其中,在确定的生产模块中的产品已经能够通过关于耦合连接的第二生产模块的端口信息识别,其能为另外的生产模块和/或生产功能提供与第二生产模块连接的耦合连接或者共同作用。
在此,与第二生产模块连接的另外的生产模块的属性能够是这样的属性,如其例如关于生产模块的自描述信息在另外的位置处在本说明中进一步实施。
尤其是关于与第二生产模块耦合连接的端口信息可以包括关于所有与第二生产模块直接和/或间接地连接的另外的生产模块的属性。此外,被存储的、关于另外的生产模块的特性的信息也可以在生产模块的确定的分类上包括技术限制、空间限制或者还有功能限制。
在此,与第二生产模块直接连接的另外的生产模块是这样的模块,其通过直接耦合连接或者到第二生产模块的联系来提供。间接连接的另外的生产模块是这样的模块,其不具有至第二生产模块的直接耦合连接,而是能够再次通过至另外的生产模块由第二生产模块达到。
两个生产模块直接连接,当模块例如“有效”连接时,也就是当例如其根据本描述的生产功能如已经描述的那样能够共同作用时。尤其是其直接连接,当其根据本描述耦合连接时。因此,例如两个连接的传输模块可以利用在两个模块之间的相应传输实现产品的连续传输。与另外的模块连接的加工单元然后例如能够实现处于另外的模块中的产品的加工,或者与另外的模块共同加工。
此外,在根据本描述的生产模块中存储的自描述信息可以包括关于生产模块的位置和/或设计方案的配置信息。
自描述信息也可以包括关于生产模块的能支配功能和服务的能力信息,其中其例如可以包括关于生产功能的信息。
此外,自描述信息也可以包括关于能执行的或者能理解的命令的以及能调节的或者被调节的参数的命令信息。
此外,自描述信息也包括关于工作状态的状态信息。在此,工作状态例如也可以包括当前运行状态(全功能激活、部分功能激活、未激活、紧急运行或诸如此类),或者还包括关于出现的故障和报警或者类似物的信息。状态信息此外可以包括关于在生产模块中或者上存在的产品的信息(例如相应的产品ID、当前加工状态、在生产模块中的当前位置或诸如此类)。
生产模块的配置信息类可以包括生产模块的位置、功能设计方案和/或几何设计方案。此外,生产模块的配置信息也可以包括可支配的和/或可触及的空间工作范围或者物理的和其他的环境(例如相邻的模块、机器、安全区域或诸如此类)。
在生产模块中存储的关于与第二生产模块耦合连接的端口信息可以包括关于与第二生产模块耦合连接的第三生产模块的属性的信息,其中,第三生产模块与第二生产模块耦合连接,在第三生产模块中存储有或者能够存储关于第三生产模块的属性的第三自描述信息,并且第三生产模块设计和配置用于执行在产品上的第三生产功能。
在此,关于与第二生产模块耦合连接的第三生产模块的属性的信息可以包括关于第三生产模块的第三生产功能的信息,并且此外第三生产模块与第二生产模块的耦合连接根据在当前的描述中阐述的、在生产模块和第二生产模块之间的耦合连接进行配置和设计。第三生产模块的自描述信息或者该模块的第三生产功能此外可以根据相应的信息或者生产模块的或者第二生产模块的功能按照当前的描述进行设计和配置。
关于第三生产模块的信息例如可以到达生产模块,其中例如自描述信息或者其一部分通过第二生产模块传输到该生产模块上,并且在那里在存储的端口信息的范畴中总体上在提取中或者在相应的加工或者处理之后存储。
此外也可以提出,另外的或者还有所有的直接或者间接地与第二生产模块连接的生产模块包括这样的自描述信息,并且其能通过第二生产模块传输至该生产模块。以这种方式,对应于该另外的生产模块的相应的信息同样能够存储在关于与第二生产模块耦合连接的端口信息中。以这种方式此外同样能够在生产模块中提供多个或者还有全部关于通过第二生产模块进一步能够触及的生产模块的功能、属性、状态或者另外的参数的信息。
这实现了进一步简化的模拟或者由这种类型的生产模块构成的进一步简化的设备布局设计,因为以这种方式实现了关于另外的生产步骤的改进的规划,其应该能够利用在生产模块中的产品来实施。
附图说明
接下来参考附图示例性地进一步描述本发明。
图中示出:
图1示出用于模拟具有作为组合的生产模块的移动电子装置的制造设备的设备布局,
图2示出两个相邻地布置的、用于说明能操作的接触对象的生产模块,
图3示出在具有显示单元的移动电子装置中的生产模块的示意性设计方案,
图4示出用于由生产模块构造的生产系统的构造、数据和通讯结构的实例,
图5示出用于生产模块的数据结构的详细实例,
图6示出用于机器人与传输模块的组合的实例,
图7示出在图6中示出的生产系统的实例的示意性结构,
图8示出在两个生产模块耦合连接的情况中的用于方法流程的实例,
图9示出用于由生产模块构成生产系统的平面布局结构的实例,
图10示出在图9中示出的具有矩形布局的生产系统的详细描述的示意图。
具体实施方式
根据图1示出了由在具有坐标原点0的坐标系统中的生产模块1、2、…、n组合成的设备布局AL。第一生产模块1放置在具有第一位置P1(0,0,0)的坐标原点0中。设计为移动电子装置的第一生产模块1以及全部其他生产模块2、…、n除了具有显示单元D之外还具有左放置侧l、右放置侧r、上放置侧o和下放置侧u。第二生产模块2利用其左放置侧l布置在第一生产模块1的右放置侧r上。第二生产模块2因此在坐标系统中占据第二位置P2(1,0,0)。第三生产模块3利用其左放置侧l布置在第二生产模块2的右放置侧r上。第三生产模块3因此在坐标系统中占据第三位置P3(2,0,0)。
第四生产模块4利用其上放置侧o布置在第二生产模块2的下放置侧u上。因此第四定位模块4占据在坐标系统中的第四位置P4(1,-1,0)。第五定位模块5利用其上放置侧o布置在第四定位模块4的下放置侧u上。第五定位模块5占据第五位置P5(1,-2,0)。第六定位模块6利用其左放置侧l布置在第五定位模块5的右放置侧r上。因此第六生产模块6占据在坐标系统中的第六位置P6(2,-2,0)。从第六生产模块6出发,现在还可以在一行中分别在已经定位的生产模块的右放置侧r上任意地对接很多生产模块Pn。
利用如此放置的或者定位的生产模块1、2、…、n可以通过例如由平板电脑的排列组合成设备布局AL,如其以后应该在实际中存在的那样。从定位在坐标原点0中的第一生产模块1出发,第二生产模块2作为第一生产模块1的邻居利用其左放置侧l布置在第一生产模块1的右放置侧r上。生产模块1、…、n的显示单元D取决于生产模块1、…、n的制造特定的特性地借助于接触对象Br、Bl来显示能用的放置侧l、r、o、u(参见图2)。
根据图2,在第一生产模块1和第二生产模块2上示例性地示出右侧的接触对象Br和左侧的接触对象Bl的显示,其中右侧的接触对象Br属于第一生产模块1,并且左侧的接触对象Bl属于第二定位模块2。接触对象Br、Bl例如作为指向彼此的箭头在生产模块1、…、n的显示单元D上示出。因为生产模块1、…、n例如设计成平板电脑,因此平板电脑的显示单元D具有触摸屏。在操作现在朝向彼此的放置侧l、r的两个接触对象Br、Bl时,关于坐标原点0地确定第二生产模块2的第二位置P2。为了确定另外的位置P3、…、Pn,分别在显示单元D中在剩余的生产模块3、…、n的能用的放置侧l、r、o、u上也再次示出接触对象。待模拟的设备布局AL的规划者现在必须在生产模块1、…、n的触摸屏上分别触摸指向彼此的放置侧l、r、o、u,其中接触对象Br、Bl显现出来,并因此确定每个生产模块关于坐标原点0的位置。
根据图3示出了具有示意性构造的生产模块1。生产模块1具有模拟软件S,其中模拟软件S可以访问第一自描述信息120。在第一生产模块1中存在产品模型40,其能够在处理之后进一步到达另外的生产模块。为了通过使用者输入将生产模块1匹配于代表该装置的生产模块的制造特定的特性,存在用于使用者输入50的区域。用于使用者输入50的区域具有例如用于控制机器人的第一触摸按钮51、例如用于控制传送带的第二触摸按钮52、例如用于控制钻机的第三触摸按钮53、例如用于控制装配区段的第四触摸按钮54和例如用于控制装置的测试运行的第五触摸按钮55。
图4示出了三个生产模块1、2、3的耦合连接的示意性构造。
对于每个生产模块1、2、3来说示意性地示出了生产模块的构造。在此,生产模块1、2、3分别包括自描述信息120、220、320,其中,在相应的生产模块1、2、3的自描述信息120、220、320的存储区域中分别存储有关于在相应的模块中存在的、所谓“网络物理端口”的端口信息150、250、350。在图4中示出的端口信息150、250、350是用于根据本描述的端口信息的实例。此外,相应的生产模块1、2、3的存储区域120、220、320分别包括关于功能的以及电子的、机械的和通信的配置以及相应的模块的属性的配置信息130、230、330。此外,相应的生产模块1、2、3的自描述信息120、220、320的存储区域包括相应的模块的功能描述140、240、340、能支配的命令的描述160、260、360以及关于相应的模块110、210、310的一个或者多个状态信息170、270、370。配置信息130、230、340、服务信息描述140、240、340或者功能、能支配的命令的描述160、260、360和状态信息170、270、370分别是用于根据本描述的自描述信息的实例。当前的所述自描述的或者端口信息联系图8还示例性地进一步描述。
此外,每个生产模块1、2、3都包括自动化和/或控制装置180、280、380,以用于模拟自动化或者控制或处理不同的功能和服务,其提供给相应的生产模块1、2、3。此外,在每个生产模块1、2、3中存在一个或者多个用于电子组件或模块182、282、382的模拟模块,其对例如执行器以及另外的电子、光学和其他装置的运行进行模拟。此外,每个生产模块1、2、3包括用于机械部件184、284、384的模拟模型。
在图4中示出的箭头190、192、194表示在第一生产模块1中发生变化时的示例性的通讯流程。为此,例如第二生产模块2通过相应的消息190在第一生产模块1中注册为“订户”,也就是与第一生产模块1连接的模块。该注册例如可以在两个模块耦合连接时或者直接在耦合连接之后或者也可以在以后实现。以相同的方式,第三生产模块3通过相应的“订户”消息192在第一生产模块1中注册。在第一生产模块中发生变化时,例如发生在从正常常态到停止状态的状态变化时,停止状态然后存储在第一生产模块1的状态信息170中,然后第一生产模块1发送相应的变化消息194给第二生产模块210并且也将相应的消息196发送给第三生产模块3。以这种方式,第二生产模块2和第三生产模块3通过在第一生产模块1中的状态变化被告知,并且这例如能够考虑产品的生产链的或者共同的处理或加工的协调。
通过这样的通信图示能够原则上关心的是,在产品模型1、2、3的一个中发生变换时相应地告知与之直接或者间接连接的生产模块,并且其能够在设备布局AL内部的共同作用的框架中被考虑。相应的“订阅”过程然后可以按照意义地刚好从第一产品模型1和第三产品模型3向第二产品模型2指向,或者从第一产品模型1和第二产品模型2向第三产品模型3指向,从而通过这样的机制彼此通过变化分别相应地告知全部三个在图4中示出的生产模块1、2、3。
生产模块1、2、3在此例如可以设计复制为所谓的“网络物理模块”(CPM)、或者所谓的“网络物理生产模块(CPPM)”。
图5示出了用于在图4中示出的第一生产模块1的自描述信息120的示意性构造的一个实例。自描述信息120的存储器包括配置信息130,在该配置信息中例如存储有模块类型131、模块的或模块的功能部件的布局132或几何位置、以及模块110的工作区域133。在此,“类型”131例如由相应的标识或者还由一个或多个功能标识构成或者包括这些信息。在关于工作区域133的信息中例如可以描述空间区域,在相应的功能模块1中的产品能够存在于该空间区域中或者该产品能够移动到该空间区域内。因此,传送带的工作区域例如可以是沿着传送带纵向延伸的体积区域,在该体积区域中产品能够借助于传送带移动。在加工机床的情况中,工作区域例如可以是这样的体积区域,在该体积区域中机器的加工部件能够对处于其中的产品产生影响。相应的工作区域可以测定在之前描述的生产功能的范畴中的另外的功能。
此外,第一生产模块1的第一自描述信息120的存储区域包括功能和服务信息140,其中,该信息包括另外的信息,以用于模块的传输可能性141、模块的处理可能性142、或者还有用于存放或者存储产品或材料的存放可能性146。处理信息142此外例如可以包括以使用相应的处理功能为前提条件143的信息、进一步表征处理功能的相应的参数144和/或还有后续条件145,该后续条件对于在处理后的产品的进一步加工而言是表征特性的或者必要的。
通常,根据本描述的生产模块可以相应地还包括多个所述的生产功能,其中,然后例如在相应的存储装置中为每个功能能够存储或者存储一个信息。因此,例如生产模块可以具有多个传输功能,例如通过一个或者多个传送带或者机器臂或者其组合具有不同的处理功能,以及还具有不同的存放可能性。
在生产模块1的自描述信息120的存储装置中,此外还存储有关于所谓的“网络物理端口”至另外的生产模块的端口信息。该“网络物理端口”不仅可以包括关于与耦合连接的生产模块的功能的共同工作的信息,而且还包括关于在这种类型的耦合连接的模块中可支配的功能的信息。
因此,端口信息150例如包括关于第一“网络物理端口”151至相邻的耦合连接的生产模块、例如根据图4的第二生产模块2的信息。在此,在相应的端口信息151中例如包含关于至第二生产模块2的相互作用或者传递区域的尺寸152、传递区域的位置或定位153、以及连接的模块的标识154的信息。此外,关于第二生产模块2的功能的信息以及关于与第二生产模块2连接的另外的生产模块的功能的信息被存储在相应的端口信息151中。如果存在由第一生产模块1至另外的生产模块的、另外的直接连接、例如至根据图4的第三生产模块3的直接连接,那么为至第三生产模块3的相应的“网络物理端口”将相应的端口信息存储在通常的端口信息150中。
此外,第一生产模块1的自描述信息120的存储区域包含关于在生产模块中可用的、对其进行控制的指令或者命令的信息160。因此,在该命令存储器160中例如存放用于运行命令161或者还有目标速度命令162的信息,利用该信息来定义具有相应的可用参数的命令并且能够由系统的使用者读取以用于对第一生产模块1的控制进行配置。
在第一生产模块1的存储装置120中的事件/状态信息区域170中,例如存储有关于生产模块的当前状态171以及例如关于模块的电机的当前速度172的信息。
根据图5,在第一生产模块1中存储的信息的整体实现的是,在使用者很少参与、或者完全没有使用者参与的情况下也能对多个这种类型的生产模块的共同工作的模拟进行组织,并且使这样耦合连接的生产模块的共同的生产流程在设备布置AL中可见。通过所述的信息使得与这样的生产模块耦合连接的另外的模块能够不仅识别出关于功能、关于几何形状的信息,而且还识别出关于模块的状态和驱控或控制可行性的信息以及还有与模块的连接可行性的信息,并且其例如在半自动的或者自动的规划过程中能够进行考虑。
图6示出了来自更大的生产系统400的小的区段,其中该区段包括机器人412以及传输或者传送带422。在此,在图6中示出了用于传输或者传送带422的工作区域522,在该工作区域的体积区域中能够传输产品。关于工作区域522的信息例如能够存储在传送带422的存储器中的相应的配置信息内。此外,机器臂412的工作区域512通过圆形的线展开,其表示用于机器臂412的球形的工作范围。在图6中还示出了在传送带422与机器臂412之间的相互作用范围540,产品必须处于该区域内,由此其能够由机器臂412传送至传送带422或者由机器臂412从传送带422上取下。
关于相互作用范围的信息然后例如可以存储在为传送带422配置的生产模型的存储装置中和/或为机器臂412配置的生产模型的存储区域中。相互作用范围540的测定例如可以在机器臂412与传送带422耦合连接时实现。如果在机器臂412与传送带422之间的几何位置被改变,那么也可以测定变化了的相互作用范围540。相互作用范围的测定例如可以如在本说明中详细阐述的那样执行。
传送带422通过相互作用范围540与机器臂的耦合连接例如能够被描述成传送带422至机器臂412的“网络物理端口”。同样地,从机器臂412的角度看,能够将通过相互作用范围540至传送带422的耦合连接描述成相应的“网络物理端口”。其在图7中以示意性的方式示出。
图7示出了机器臂412的示意图和传输或者传送带422的示意图。在此,“网络物理端口”412/d从至传送带422的机器人412的角度看作为具有标识“d”的正方形在图7中标出。同样地,“网络物理端口”422/b从至机器人412的传送带422的角度看作为具有标识“b”的正方形在传送带422的示意图中示出。此外,在图7中示出了机器臂412的另外潜在的“物理网络端口”412/a、412/b、412/c,其示出了在图7中没有示出的相邻的模块的相应的“物理网络端口”412/a、412/b、412/c,或者表示用于相应的端口信息的相应的存储装置。以相同的方式,为传送带422示出了另外的“物理网络端口”422/a、422/b、422/c,其表示至另外的在图7中没有示出的生产模块的或者用于相应的端口信息的存储区域的、潜在的“网络物理端口”。
此外,示出了待由机器人412在传送带422上传递的产品500。在示意图中其这样地示出,即产品500在一定程度上以机器人412的“网络物理端口”412/d由机器人放置到传送带422上,并且然后在传动带的“网络物理端口”422/d中被接收,从而然后例如由传送带422进一步传输。
在此,两个端口信息412/d和422/b此外至少描述了相同的空间上的相互作用范围,从而能够实现相应的产品传递。
图8示出了用于在两个生产模块耦合连接的情况中的、示意性的流程的示意图,这两个生产模块例如能够根据本描述或者尤其是对应于在图4至图7中示出的生产模块地进行设计和配置。
在第一步骤610中,新的生产模块被联合至已经定位的生产模块。该联合610例如可以通过手动的使用者干预、例如通过相应的模块的触摸屏或者相应的网络连接进行触发,或者也可以通过相应的间距或者类似的传感器进行触发,其将新的生产模块识别为至已经定位的生产模块的邻居。联合的生产模块因此成为邻居并且通过相应的通信装置报告成在相应另外的生产模块的情况中的邻居。通过相互报告此外至少可以引起的是,在每个生产模块上的相应的变化被通知给相应另外的生产模块。这例如可以通过订阅通信模式、如其联系图4所描述的那样实现。
在指向步骤620中然后实现或者配置了生产模块的位置和工作区域的拓扑指向。这例如可以在使用已经安装的模块的坐标系统的情况下实现。根据可支配的拓扑,其可以全自动地实现(例如借助于相应的定位系统和所谓的“近场通信”或者还有RFID技术)。此外,模块例如也可以对操作者例如通过相应的操作面板进行引导,例如新的模块必须如何移动或者指向。
这种类型的指向可以简单地实现,当为整个生产系统确定相应的格栅或者蜂窝结构时,如其联系图9进一步描述的那样。
在计算步骤630中实现了“网络物理端口”的自动计算,其此外包括在两个模块的工作区域之间的接口体积的计算。这样的接口体积是根据当前描述的相互作用范围的一个实例。关于各个模块的相应的工作区域的信息在相应的模块中被存储,并且通过其也传输到另外的模块上。以这种方式,已经安装的模块能够被新的模块获知其工作区域,并且通过自身的工作区域的识别和相对的定位然后计算出接口体积。如果计算得出两个工作区域不重叠,那么相应的生产模块在通常情况中就不能简单地在功能上彼此耦合连接。
在第四信息交换步骤640中,实现了关于相应的生产模块在另外的生产模块上的属性的、相应的服务信息的交换。通过联系图4已经描述的报告和公开机制,已经定位的生产模块例如能够传递关于新的生产模块的属性的信息,其被存储并且必要时被传输给与已经定位的生产模块已经连接的另外的生产模块。关于新的生产模块的功能或者属性或者标识的信息然后例如能够被存储在关于新的生产模块的、已经定位的生产模块的端口信息中。
在协调步骤650中,然后实现了已经安装的生产模块与新定位的生产模块的功能的协调,从而实现两个生产模块的功能的共同作用。这样的协调例如可以包含两个彼此连接的传送带的传送速度的匹配、或者还有传送速度与执行的处理过程或者类似物的匹配。在共同工作步骤650结束之后,新的生产模块和已经定位的生产模块在模拟的处理和产品的生产方面共同作用。
图9示出了用于生产系统400的空间上规则的布置的两个实例,其中在图9中现在示出了全部的生产系统400。在生产系统的第一个正方形网格结构400/1中,每个生产模块处于正方形的面区域的内部。生产系统400在此包括两个3D打印机411、431、两个机器人412、432以及两个CNC机床413、433(CNC:计算机数控)。此外,生产系统包括用于产品的供应和传输单元421、用于产品的传输或者传送带422以及传输和存放单元423。
通过相应的模块轮廓的空间设计方案,各个生产模块能够如下地设计,即生产模块完全地处于相应的正方形的面区域的内部,并且至相应的正方形单元的边缘的间距是已知的。因此,已经可以在各个生产模块的软件研发中如此地准备用于传输或者处理产品的相应的机械部件,即实现与相邻的正方形单元的共同作用。
此外,图9示出了生产系统的作为六边形蜂窝系统400/2的替代设计方案,其中,生产系统400的生产模块设计成相应的六边形单元布置并且组合成生产系统。
图10以局部图和功能图示出了在图9中示出的生产系统400。与图9不同的是,在图10中生产系统400示出了仅仅一个3D打印机431以及仅仅一个CNC铣床413。
各个生产模块的图在图10中示意性地实现,其中为每个生产模块示出了四个“网络物理端口”a、b、c、d作为附属的小正方形,它们表示能用的或者还存在的“网络物理端口”。
因此,传输或者传送带422例如具有四个存在的“网络物理端口”422/a、422/b、422/c、422/d。在此,至供应-传输模块421的“网络物理端口”422/a表示至该模块的“网络物理端口”。关于该“网络物理端口”422/a存储的信息还包括整体功能,其能够通过该“网络物理端口”实现。该能实现的功能在图10中作为在“网络物理端口”相应的正方形标志旁的文字写出。因此,“网络物理端口”422/a此外包含这样的信息,即通过该端口、也就是该连接对于供应/传输模块来说能够实现功能“传输”和“供应”,其能够由相应的模块421实施。通过传输模块422至机器人412的端口422/b例如能够提供功能“传输”和“铣削”,其然后存储在相应的端口信息422/b中。在此,功能“传输”由机器人412执行,而功能“铣削”由与机器人412连接的CNC铣床413执行。
通过供应-传输模块421的端口421/c,以这种方式例如能够提供生产系统400的所有功能(除了自身),也就是通过不同的路径实现功能“传输”、“存放”、“铣削”以及“打印”。
以这种方式,在确定的生产模块中的产品中以及在已知的接下来必要的工作步骤中,分别通过相应的模块的端口信息的分析在需要时确定用于产品的进一步生产的生产流程。
各个在端口中存放的、关于连接的生产模块的功能信息的组织例如可以通过信息分配步骤实现,例如像在图8中联系步骤640描述的那样。通过例如像联系图4描述的变化传输机制然后能够将相应的信息实时地保持。
Claims (8)
1.一种用于模拟工业制造设备的方法,其中,多个生产模块(1、…、n)组合成待模拟的制造设备的设备布局(AL),其特征在于,将具有显示单元(D)的能携带的移动电子装置作为所述生产模块(1、…、n)使用,其中在所述装置上安装有用于运行的模拟软件(S),并且在相应的所述装置上的所述模拟软件通过使用者输入来匹配代表所述装置的所述生产模块(1、…、n)的制造特定的特性,其中,第一生产模块(1)由在第一装置上的模拟来代表并且第二生产模块(2)由在第二装置上的模拟来代表,其中,为了模拟制造流程而向所述第一生产模块(1)传输计算机生成的产品模型(40),并且与所述第一生产模块(1)的所述制造特定的特性相对应地在所述产品模型(40)上使用第一生产功能,并且将所述产品模型(40)传输给所述第二生产模块(2),其中在所述第二生产模块(2)中,在所述产品模型(40)上使用第二生产功能。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,每个能携带的移动电子装置具有左放置侧(l)、右放置侧(r)、上放置侧(o)和下放置侧(u),并且所述设备布局(AL)通过以下步骤确定:
a)将所述第一生产模块(1)定位在第一位置(P1)处,其中由所述第一生产模块(1)的所述第一位置(P1)形成坐标原点(0),
b)取决于所述第一生产模块(1)的所述制造特定的特性,在所述第一生产模块(1)的显示单元(D)上借助于接触对象(Br、Bl)显示能用的放置侧(l、r、o、u),
c)将所述第二生产模块(2)定位为所述第一生产模块(1)的邻居,其中取决于所述第二生产模块的所述制造特定的特性,在所述第二生产模块(2)的显示单元(D)上借助于另外的接触对象(Br、Bl)同样显示能用的放置侧(l、r、o、u),将所述第二装置的通过接触对象(Bl)标记的所述放置侧(l、r、o、u)放置在所述第一装置的通过接触对象(Br)标记的所述放置侧(l、r、o、u)上,
d)操作现在朝向彼此的所述放置侧(l、r、o、u)的两个所述接触对象(Br、Bl),因此关于所述坐标原点(0)地确定所述第二生产模块(2)的第二位置(P2),
f)类似于步骤c)和d)描述的那样定位另外的生产模块(3、…、n),直到达到期望的设备布局(AL)为止。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,为了将所述第一生产模块(1)与所述第二生产模块(2)耦合连接,在所述第一生产模块(1)中存储关于所述第一生产模块的所述制造特定的特性的第一自描述信息(120),并且在所述第二生产模块(2)中存储关于所述第二生产模块的所述制造特定的特性的第二自描述信息(220),并且执行以下步骤:
将所述第一生产模块(1)与所述第二生产模块(2)耦合连接,
将所述第二生产模块(2)的所述第二自描述信息传输给所述第一生产模块(1),以及
由所述第一生产模块(1)测定关于与所述第二生产模块(2)连接的耦合连接的第一端口信息(150、250、350)并且将所述第一端口信息存储在所述第一生产模块(1)中。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,此外在所述第一生产模块(1)与所述第二生产模块(2)耦合连接之后,
将所述第一端口信息(150、250、350)和/或所述第一生产模块(1)的所述第一自描述信息(120)传输给所述第二生产模块(2),以及
由所述第二生产模块(2)将关于与所述第一生产模块连接的耦合连接的第二端口信息测定并且存储在所述第二生产模块中。
5.根据权利要求3或4所述的方法,其中,所述第一端口信息的和/或所述第二端口信息的测定包括关于所述第一生产模块(1)与所述第二生产模块(2)在空间上的相互作用范围(540)的信息的测定,其中,所述相互作用范围(540)的特性在于,当所述产品模型处于所述相互作用范围(540)中时,不仅所述第一生产模块(1)的所述第一生产功能还有所述第二生产模块(2)的所述第二生产功能能够对所述产品模型(40)产生作用。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法,其特征在于,自描述信息(120、220、320)包括:
关于生产功能的服务信息(140),
关于所述生产模块的位置和/或设计方案的配置信息(130),
关于所述生产模块的能支配功能和服务的能力信息,所述能力信息包括关于所述生产功能的信息,
关于能由所述生产模块执行的命令和能调节的参数的命令信息(160),和/或
关于所述生产模块的工作状态的状态信息(170)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其特征在于,当所述模拟达到目标状态时,在所述模拟期间获得的参数以及对所述自描述信息(120、220、320)、所述服务信息(140)、所述配置信息(130)、所述能力信息、所述命令信息(160)和所述状态信息(170)中的至少一个的调节被存储,并且被使用以用于利用真实的制造设备和真实的生产模块的以后的真实生产。
8.一种用于模拟工业制造设备的计算机程序产品,所述计算机程序产片存储在计算机能读取的介质上并且具有命令,所述命令执行用于移动装置的、根据权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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