CN111183439A - 生产设施和用于控制生产设施的生产控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生产设施(10)，其中，所述生产设施(10)包括：‑用于装载和/或卸载至少一个收集载体(16)的装卸区(12)，‑用于在收集区域(12)中定位收集载体(16)的定位系统(24)，其中，该定位系统(24)配置为用于求取布置在收集载体(16)上的移动单元(18)的位置和/或感测存储在移动单元(18)上的辨识信息(42)，‑图像拍摄单元(26)，其配置为用于感测装卸区(12)的图像信息，‑图像分析评价单元(28)，其配置为用于在使用图像信息的情况下求取收集载体(16)的方位和/或收集载体(16)的状态。本发明还涉及一种用于控制生产设施(10)的生产控制方法。根据本发明的生产设施(10)以及根据本发明的生产控制方法使得能更好地处理订单，尤其是前置准备任务和后续准备任务能够简化地和更容易地自动化。

Description

生产设施和用于控制生产设施的生产控制方法

技术领域

本发明涉及一种生产设施，其包括用于装载和/或卸载至少一个收集载体的装卸区。

背景技术

制造订单通常在这样的生产设施中处理。这样的制造订单可以例如对应于生产预给定数量的相同形状和类型的一个或多个特定工件的制造订单。通常，在收集载体中提供为制造所需的材料。制成的工件被收集在另外的收集载体中、尤其是工件收集载体中，以被移出、尤其是被送走。

为了处理制造订单，通常需要在生产设施中执行预先定义的制造程序。不同的制造订单、例如定制的小订单通常需要不同的制造程序。

生产设施的针对相应制造程序的必要设置和适配通常会导致大量额外的工作。尤其是经常需要手动适配。

此外，对于制造订单，需要在装卸区中提供在某些情况下需要的材料、工具和/或类似物。需要为要生产的工件提供合适的收集载体。收集载体至少需要具有足够的空置面来容纳工件。

通常需要寻找要处理的制造订单和相关材料，由此有时还会产生大量时间损失和相应成本。

例如，在WO2016/082883A1中公开了用于协调生产材料的转移的材料物流系统。

发明内容

因此，本发明要解决的问题是提供一种生产设施和一种生产控制方法，通过该生产设施和生产控制方法，能以简化的、更具成本效益并且更容易的方式执行制造订单的处理、尤其是执行前置准备任务和后续准备任务。

该问题通过根据权利要求1的生产设施和根据权利要求10的生产方法解决。从属权利要求提出了优选的扩展方案。

因此，该问题通过一种生产设施解决，其中，该生产设施包括：

-装卸区，用于装载和/或卸载至少一个收集载体，

-用于在装卸区中定位收集载体的定位系统，其中该定位系统配置为用于求取布置在收集载体上的移动单元的位置和/或感测存储在移动单元上的辨识信息，

-图像拍摄单元，其配置为用于感测装卸区的图像信息，

-图像分析评价单元，其配置为在使用图像信息的情况下求取收集载体的方位(Lage)和/或收集载体的状态。

因此，可以通过求取配属给收集载体的移动单元的位置来定位尤其是位于装卸区中的收集载体。在本发明的特别优选的实施方式中，定位系统可以配置为用于感测位置和辨识信息。根据辨识信息，可以辨识移动单元，并从而辨识配属给该移动单元的收集载体。因此，移动单元可以形成(在某些情况下是室内的)跟踪标签。

附加于此，可以求取收集载体的方位和/或状态。由此可获得仅由定位系统无法获得或者只能以极大的耗费才能获得的信息。

这些信息可用于简化制造订单中的前置准备和/或后续准备。例如，可以通过从制造订单数据中导出辨识信息来减少制造订单的寻找耗费，所述辨识信息用于辨识为制造订单所需的收集载体。然后能够根据辨识号和状态检查：是否存在为制造订单所需的、例如具有所需的材料和/或工具的收集载体可用；和/或，在某些情况下需要的收集载体、尤其是工件收集载体是已准备好还是需要预定。

如果使用关于收集载体的状态的信息，则收集载体的装载和/或卸载也可以进一步简化和改善。

移动单元可以包括一个存储器单元，在该存储器单元中可以存储辨识信息、尤其是唯一的辨识号以及例如预先限定的订单信息，并且定位系统可以从存储器单元读出这些信息。

在此，单个生产舱以及较大的生产单元、例如生产线或制造大厅都可以被视为本发明意义上的生产设施。尤其是，生产设施还可以包括生产区域。生产区域可以包括一个或多个加工机器和/或手动工作位置。在生产设施中、尤其是在生产舱中，装卸区可以被安排为单独的区域。尤其是在较大的生产单元中，例如也可以将与生产区域相邻的、尤其是在各个生产区域之间的车道和/或空置空间设置为装卸区。在此可设想，装卸区包括任意以下地点，收集载体能位于所述地点处和/或希望针对所述地点感测收集载体的位置和/或方位和/或状态。

收集载体尤其可以是工件收集载体或可以包括工件收集载体。收集载体例如可以构造为托架或篮子或者可以包括托架或篮子。

图像拍摄单元能够以不同方式构造。

图像拍摄单元尤其可以构造为摄像机。摄像机可以容易地安装在生产设施上或其附近，并且图像信息可以被直接分析评价。生产设施也可以加装这种图像拍摄单元和这种定位系统。摄像机可以固定地安装或是能运动的。摄像机也可以用于其他任务，例如在卸载或装载过程中使用或出于安全目的使用。

然而，图像拍摄单元也可以是超声传感器的形式，该超声传感器尤其是包括附加声源。

图像信息不必在任何情况下都过于详细。在某些情况下，很粗地格栅化的图像信息就足以识别收集载体。因此，图像拍摄单元可以例如包括压力传感器和/或在装卸区上的光栅网，其例如呈5至25cm的间距。如果图像分析评价单元知道在装卸区上仅布置了少量的具有已知尺寸的标准化收集载体，则粗格栅化就足够了。

然而，图像拍摄单元也可以包括接收器单元，接收器单元构造为用于接收由移动单元发送(例如通过声音，光、尤其是通过IR，蓝牙，RFID，NFC或类似的通信接口)到接收器单元的附加信息。借助这些信息，图像拍摄单元可以识别出哪些收集载体分布在装卸区中，尤其是分布在哪个位置。然后，图像分析评价单元在这些信息和收集载体尺寸的知识之间建立联系，并由此求取收集载体的方位和/或其状态。

可以设想用于求取装卸区的图像信息的图像拍摄单元的其他构型。

一般性地，在本发明的意义上，图像拍摄单元要理解为是拍摄单元，其构造为用于与图像分析评价单元协作来a)感测足以感测出收集载体在装卸区中的方位的信息和/或b)感测装卸区中的收集载体的状态。尤其是，图像拍摄单元要理解为是拍摄单元，其构造为用于与图像分析评价单元协作地a)生成足以感测收集载体在装卸区中的方位的装卸区图像和/或b)感测在装卸区中的收集载体的状态。

如果不存在收集载体或待定位的特定收集载体不在由定位系统监控的区域、尤其是装卸区中，则定位系统还可配置为感测预先限定的缺少信息和/或缺失信息作为此收集载体的位置。

如果定位系统构造为无线电定位系统或包括这种无线电定位系统，则产生特别有利的实施例。尤其是，定位系统可以构造为室内无线电定位系统。无线电定位系统可以将多个移动单元近似同时感测、高分辨率地空间定位、辨识和/或区分。无线电定位系统可以经济高效地覆盖大面积或大空间。移动单元的定位能以无接触的并且工作人员不能在感官上察觉的方式进行。由此，工作人员不会不必要地从他们的工作活动转移注意力。

为此目的，移动单元能配置为反射和/或发送适配于定位系统的无线电信号。定位系统可以包括至少一个发送和/或接收单元，该发送和/或接收单元优选地配置为用于接收和分析评价这些信号。定位系统、尤其是发送和/或接收单元可以包括一个或多个天线。这些天线可以在空间上分布，以便实现对装卸区的特别可靠的监控。优选地，生产设施包括至少三个发送和/或接收单元，以便通过三角测量来定位移动单元。

尤其是，定位系统可以构造为超宽带测量系统。超宽带测量系统可以以较低的发送功率工作。定位系统、尤其是超宽带测量系统可以通过三边化和/或通过三角测量来求取位置。为此，可将关于定位系统的发送和/或接收单元的尤其是已知的一个或多个位置信息用作基础。

定位系统可以配置为用于以小于1m、优选地小于0.3m的精度感测收集载体的位置。为此可以设置：定位系统发送、接收和/或处理具有特别宽的频谱的信号，该频谱优选地在一位数至两位数的GHz范围内。因此，信号可以具有特别陡峭的侧沿。由此可以特别准确地求取位置。在实践中已经发现：通过这种精度例如可以特别减少开头提到的寻找工作。因此，不仅可以求取出：收集载体是否在装卸区中，而且也可以求取收集载体在所述装卸区中的何处。

还可以设置：图像分析评价单元构造用于求取收集载体的实际装载状态、装载程度、可用性、不可用性、位置、空置面的方位和/或空置空间的方位作为收集载体的状态。因此，基于实际装载状态，可以求取收集载体是否装载以及是如何装载的。例如可以求取：在收集载体上是否有足够的空置面来容纳待生产的工件，如果是的话，在何处。例如也可以求取：收集载体是否已经完全装满。

还可以设置，生产设施包括用于装载和/或卸载收集载体的装卸设备。装卸设备可以尤其是构造用于收集载体的自动化的或至少部分自动化的装载和/或卸载。

为此目的，装卸设备可以配置为根据收集载体的方位和/或状态来执行装载和/或卸载进程。例如，可以根据收集载体的位置、方位、尤其是取向和/或收集载体上的空置面的位置和/或方位来控制生产好的工件或要放在收集载体上的其他物品。装载和/或卸载进程因此能以特别高的过程可靠性执行。由于例如能以特别紧密地打包的方式布置多个工件，因此能特别高效地装载收集载体。

特别有利的是，生产设施包括指示和操作单元，其优选地包括触摸显示单元。因此，可以将关于要处理的制造订单的信息传输给工作人员。工作人员可以通过指示和操作单元输入所需数据、例如为处理订单所需的数据。所述数据随后可用于生产控制。

还可以设想，生产设施包括中央生产管理系统。生产设施也可以是更大的生产单元的一部分，所述生产单元则包括中央生产管理系统。中央生产管理系统可以例如构造为管理执行系统(MES)或可以包括管理执行系统(MES)。生产设施因此可以将信息与中央生产管理系统交换或存储在其中和/或从其中访问。例如，生产设施可以获得与要处理的制造订单有关的信息。生产设施可以将求取到的信息，例如有关收集载体的位置、方位和/或状态的信息，或将有关制造步骤的完成的信息传输给中央生产管理系统。

因此，可以例如在多个生产设施上管理收集载体。

可以设置，生产设施包括板材加工设施或构造为板材加工设施。通常在板材加工设施中处理具有大量订单类型的订单，所述订单例如呈单订单和/或小订单形式。因此，在开头提到的用于前置准备和/或后续准备的耗费在板材加工设施中影响很大，使得根据本发明的生产设施的优点变得特别明显。

本发明还涉及一种用于控制生产设施、尤其是根据本发明的生产设施的生产控制方法，该生产控制方法包括以下步骤：

A)通过定位系统感测收集载体的位置和/或辨识信息；

B)通过图像拍摄单元和图像分析评价单元求取收集载体的方位和/或状态；

C)根据感测到的位置和/或感测到的辨识信息，尤其是根据收集载体的方位和/或求取到的状态，预定、移出、装载和/或卸载收集载体。

可以在方法步骤(A)，(B)和(C)之前、之后和/或之间进行一个或多个另外的方法步骤。尤其是，方法步骤(A)和(B)可以同时进行或以任何顺序进行。

根据本发明，可以由此尤其是在装卸区内求取收集载体的位置。基于辨识信息，可以辨识收集载体。此外，可以感测其他信息，尤其是关于收集载体的方位和/或状态的信息。由此例如可以求取出对制造订单所缺少的收集载体并预定或请求该收集载体。可以将例如已经装满的收集载体移出，例如移出到随后的加工站。收集载体也可以被装载和/或卸载。在此，根据本发明，根据感测到的位置和/或感测到的辨识信息来预定、移出、装载和/或卸载。例如，收集载体可以基于其方位和状态的知识而被精确且特别有效地装载。尤其是，装卸设备可以将所制成的工件以精确且节省空间的方式布置在收集载体的空置面上。

为此尤其可以设置：借助于定位系统感测位置和辨识信息。因此可以确保以明确辨识的方式定位收集载体。

定位系统可以实现特别精确的定位。由图像拍摄单元和图像分析评价单元光学获得的信息可以补充或补足能由定位系统求取的信息。为此特别有利的是，定位系统不是光学构造的，而是例如构造为无线电定位系统。因此可以省去迄今通常的手动输入，例如输入收集载体在装卸区中的地点和方位。

在生产控制方法的一种特别有利的类别中设置：求取收集载体的实际装载状态、装载程度、可用性、不可用性、位置、空置面的方位和/或空置空间的方位作为状态。由此例如也可以求取：收集载体是否已经完全装满和/或是否要被移出、尤其是要被送走。

可以设想，根据实际装载状态自主选择和/或适配装载流程和/或卸载流程。为此，在生产设施的存储器单元中尤其是可以存储一个或多个控制程序。然后可以根据实际的装载状态来调用一个或多个控制程序。例如，可以根据制造订单的类型来设计控制程序。它们例如可以设置：将确定的工件带到、尤其是放置在收集载体上的确定的位置、尤其是空置空间上。

也可以设想：将装载流程和/或卸载流程适配成，使得自主地预定收集载体和/或自主地将收集载体从生产设施移出。

在生产设施中处理订单之前，可以将在步骤(A)和/或(B)中获得的信息与订单的要求进行比较，尤其是与所需的收集载体的辨识信息、位置、方位和/或状态进行比较。例如可以预先检查：在装卸区中是否已提供所需的所有收集载体；例如是否所需的所有材料和工具都可用；和/或，在一个或多个收集载体中是否有足够空置空间用于将待生产的工件放在所述一个或多个收集载体中。

还可以设想，将关于根据步骤(C)的收集载体的预定、移出、装载和/或卸载的信息传输到中央生产管理系统和/或从中央生产管理系统接收所述信息。例如可以在中央生产管理系统中将制造步骤的成功和/或失败、求取到的信息(例如收集载体的位置、其方位和/或其状态)登记到制造订单和/或收集载体、尤其是到配属给所述制造订单的收集载体。

因此，可以在例如在一个较大的生产单元内的多个生产设施上和/或甚至在彼此可能相距很远的多个运行车间上监控和/或控制制造订单的处理。

尤其是，可以想到的是，中央生产管理系统是虚拟计算中心的、例如云的、即基于云的计算中心的一部分，并且优选地被布置在具有数据接口的计算中心中或构造在这样的计算中心中。为管理所需的计算能力因此可以动态地适应于各自的当前要求。可以使得所提供的信息与参与到制造订单的处理和/或使用中的其他参与者的互连变容易。因此可以将迄今不能获得的生产过程信息或仅在很困难的情况下才能获得的生产过程信息提供给参与者，并且由参与者用于进一步总体上降低成本和/或时间。

附图说明

由以下参照附图对本发明的实施例的详细描述和权利要求书得到本发明的其他特征和优点，所述附图示出了对本发明重要的细节。

各个特征可以在本发明的变型中自身单独实现或以任何组合来实现。

在示意图中，示出了本发明的实施例并且在以下描述中对其进行了更详细的说明。

附图包括：

图1是生产设施的示意图。和

图2是根据本发明的方法的示意图。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明的生产设施10。在该实施例中，生产设施10构造为生产舱。它包括与生产区域14相邻的装卸区12。收集载体16位于装卸区12中。在该实施例中，收集载体16是托架。移动单元18固定地布置在收集载体16上。通过求取移动单元18的位置，可以求取收集载体16的位置。

例如，已生产出的工件20布置在收集载体16上。设置有装卸设备22，用于以工件20装载和/或卸载收集载体16。装卸设备22尤其构造成将工件20从收集载体16移位到生产区域14中以及将工件20从生产区域14移位到装卸区12中、在此尤其是收集载体16中。

定位系统24包括多个、在图1中两个发送和接收单元。定位系统24配置为对移动单元18类型的移动单元进行定位、尤其是求取其位置。因此通过定位移动单元18可以求取收集载体16的位置。

为此，定位系统构造为无线电定位系统，尤其是超宽带测量系统。通过构造为超宽带测量系统，定位系统24能够以小于30cm的地点分辨率来定位移动单元18或者说定位配属给所述移动单元18的收集载体16。

此外，图像拍摄单元26是生产设施10的组成部分，图像分析评价单元28衔接到图像拍摄单元26上。图像拍摄单元26构造为CCD摄像机。以简化的方式，图1仅示出了一个图像拍摄单元26。也可以设置有多个图像拍摄单元26。尤其是能通过多个图像拍摄单元26确保对装卸区12进行完全光学感测，并且尤其是能将在一个图像拍摄单元26的视场中的障碍物借助于其他图像拍摄单元26的视场或者说图像来补偿。

图像拍摄单元26和图像分析评价单元28一起配置为光学地监控装卸区12。尤其是，图像拍摄单元26和图像分析评价单元28配置为求取收集载体16的方位和实际装载状态。

为此，图像分析评价单元28被构造为控制单元30的一部分，该控制单元构造为计算单元。此外，定位系统24与控制单元30在数据技术上连接并且图像拍摄单元26通过图像分析评价单元28也与控制单元30在数据技术上连接。因而在控制单元30中既存在来自定位系统24的信息也存在来自图像拍摄单元26的光学信息和/或通过图像分析评价单元28由所述光学信息中获得的信息可用，光学信息和/或获得的信息尤其是关于收集载体16的方位和状态的信息。例如，收集载体16包括空置面40，通过图像分析评价单元28将该空置面40识别为所述信息。通过控制单元30，将这些信息依据移动单元18的辨识信息42与由定位系统24提供的关于收集载体16的位置的信息组合。

为此，移动单元18具有存储器单元，辨识信息42、尤其是唯一的辨识号以及例如预先限定的订单信息能存储在该存储器单元中并且能由定位系统24从存储器单元读取。辨识信息42在该实施例中附加地对于工作人员可读地印刷在移动单元18上。

定位系统24构造用于也从移动单元18读取辨识信息42或从移动单元18访问和接收辨识信息。

在控制单元30上还构造有指示和操作单元32。指示和操作单元32具有触摸显示单元。其用于向工作人员示出生产信息以及用于由工作人员输入为制造订单所需的附加数据。

控制单元30还通过数据接口34、在该实施例中通过数据网络、尤其是通过WAN(Wide Area Network)与中央生产管理系统36在数据技术上连接。中央生产管理系统36是虚拟计算中心的、尤其是云38的一部分。

至少一个计算机程序产品能实施地存放在中央生产管理系统36上。该计算机程序产品在运行中在云38中实施。计算机程序产品构造用于管理和监控多个、尤其是所有要加工的制造订单。此外，在本发明的优选构型中，在中央生产管理系统36上存放有一个或多个专门匹配于不同制造订单或制造订单类型的控制程序，尤其是用于优化地控制装载和卸载进程，就像更下面还会解释的那样。

图2示意性地示出用于控制生产设施的生产控制方法100，该方法在后面详细解释。在生产控制方法的在这里介绍的变型的情况下，尤其是设置用于控制相应于图1的生产设施10的一生产设施。

因而为了更容易理解，为标识生产设施10的元件使用图1的附图标记。

第一步骤110中，首先准备生产设施10以及收集载体16。尤其是给予移动单元18唯一的辨识信息42、尤其是辨识号，并且将其以可查询的方式存储在移动单元18中。因而，能唯一辨识收集载体16。为了检查，能够附加地将辨识信息42印刷或显示在移动单元18上。

在中央生产管理系统36中存放辨识信息42以及至少针对一个制造订单存放为该制造订单所需的所有信息。

如果存放有多个制造订单，则中央生产管理系统36选出要加工的制造订单并且通过数据接口34向控制单元30传输对应的订单数据，该订单数据尤其是为处理订单所需的一个或多个收集载体16的或者说配属于所述收集载体的移动单元18的辨识号。在优选变型中，中央生产管理系统36还将一个或多个特定的控制程序传输给控制单元30，在所述控制程序中尤其是编码有用于对装卸设备22进行制造订单特定的控制的、经优化的装载和/或卸载序列或者说策略。

针对后续的图示简单地从以下出发：仅仅需要所述收集载体16与其移动单元18。

控制单元30将这些信息借助输出和操作单元32提供给工作人员用于获得信息和检查。工作人员则通过操纵输出和操作单元32开始处理制造订单。

在接着的步骤112中，借助定位系统24感测布置在装卸区12中的所有收集载体的位置以及辨识信息以及其辨识信息。

在步骤114中，基于这些信息检查：为制造订单所需的所有收集载体16——在该示例中即所述收集载体16——是否都位于装卸区12中。为此，将求取的辨识信息与在制造订单中存放的辨识信息比较。

如果缺少收集载体16(在图2中以负号标记的路径)，则将其在步骤116中预定并且在装卸区12中提供以及在某些情况下重新求取其位置。所述提供能够通过工作人员完成或——在所述方法的变型中——例如借助自主输送系统完成，该自主输送系统有利地由控制单元30控制。

在后一步骤118中，借助图像拍摄单元26和图像分析评估单元28求取收集载体16的方位以及其实际装载状态。尤其是求取收集载体16关于装卸区12的定向如何和所需的材料以及要加工的工件20在收集载体上应在何处放下。

根据位置、辨识信息42以及实际装载状态，在控制单元30上选出合适的控制程序、尤其是卸载程序，或——在所述方法的变型中——由中央生产管理系统36通过数据接口34将合适的控制程序传输给控制单元并在控制单元30上实施。在控制程序中存放有专门匹配于制造订单以及收集载体36的卸载策略，使得装卸设备22将为制造所需的所有元件、尤其是工件20尺寸刚好地抓取并在优化的输送路线上目的地合理地从收集载体16输送至生产区域14并从而将收集载体相应于制造订单在最小的时间耗费的情况下卸载。在此，工件20的每个单输送由控制单元30经由数据接口34告知中央生产管理系统36并通过中央生产管理系统在其中记入。

在后一步骤120中将工件20在生产区域14中按订单加工。

接着将收集载体16在步骤122中以加工好的工件20装载。

为此首先出于安全性原因借助定位系统24重新感测收集载体16的位置以及借助图像拍摄单元26和图像分析评估单元28求取其方位和其当前实际装载状态。

然后类似于步骤118，通过在控制单元30上实施的装载程序控制装卸设备22，使得收集载体16又被装载以工件20。同样类似的，将工件20分别在中央生产管理系统36中记出。

在装载结束之后，将加工步骤的完成以及实际装载状态由控制单元30通过数据接口34往回传输给中央生产管理系统36。因而在任何时刻都能借助中央生产管理系统36完成生产设施10中的当前生产状况的虚拟成像。

在最后的步骤124中，将收集载体16根据用于进一步加工的制造订单送到后续的生产设施或——在制成工件20的情况下——为了交付而送到交付仓库。

在将附图中的所有的图一起看时，本发明概括性地涉及一种生产设施10以及一种用于控制生产设施、尤其是生产设施10的生产控制方法100，通过该生产设施或者说在该生产控制方法中借助定位系统24感测和求取收集载体16的辨识信息42和/或位置并且借助图像拍摄单元26和图像处理单元感测和求取收集载体16的方位和状态、尤其是实际装载状态。

为了处理制造订单，能够基于对这些信息的组合处理将收集载体16满足需求地预定、装载和/或卸载以及——尤其是在制造订单结束之后——从生产设施10移出。迄今所需的预先准备和后续准备因而降到最小或部分地甚至被避免。生产设施10能够通过当下感测个体化的信息而特别灵活和简单地自适配于各种各样的制造订单类型。制造订单的处理能够通过消除迄今的时间损失源头而加速。在中央生产管理系统36中可存放这些信息和与制造订单相关的其他信息并集中管理。生产设施10的自动化程度因而能够通过简单的方式显著提高。

借助室内定位和室内定位系统24，移动单元18的位置确定能够仅仅通过分析单元进行，即无需人工的相互作用。迄今的用于在制造车间中定位工件或订单的系统具有的缺点在于：必须人工找到丢失的工件或订单。已认识到：人工的寻找过程，尤其是在具有大量持续变换的小订单的制造车间中、即例如在合同制造车间中，造成极高份额的非生产时间。通过根据本发明的定位和所述的系统能够例如在屏幕上对工件20和从而订单的位置进行调用、过滤或适宜地定位。对工件20、以及工具或人员的费时的人工寻找过程的必要性尤其是在(处理钢材和/或板材的)工业制造中能够被极大地降低。

在这里公开的方案基于将2D/3D室内(Indoor)定位系统用作与地点相关的信息处理的基础。定位系统24、尤其是移动单元18可选地能够装备有另外的传感机构、例如至少一个加速度传感器和/或方位传感器，并从而还用作与方位相关的信息处理的基础。由此尤其是使得能实现在生产控制或者说制造控制中在2D/3D室内定位系统的范畴中的与地点(和在某些情况下与方位)相关的相互作用以及生产进程的优化。例如能使用虚拟的栅栏(Gates)和区，以将制造过程和后续的生产步骤自动化地监控和控制。

这能够尤其是实时进行。

已认识到：在考虑制造大厅中的预计的过程进程的情况下，这种定位系统24在加工钢材和/或板材的工业制造的特定环境中的使用也是可能的。相应地，这种定位系统能集成在制造控制系统(在这里也称为生产控制系统或者说MES(Manufacturing ExecutionSystem))中。通过考虑在制造大厅中的预计的过程进程，例如尽管存在钢材和板材，这种定位系统24的使用仍是可能的，虽然金属的工件20能反射和屏蔽所用的电磁信号。即使金属工件20此外还在地点上移动并从而将反射面持续地在反射面的位置和定向方面改变，该使用也仍是可能的。

在使用2D/3D室内定位系统24的情况下，在将所获得的地点信息不费事地、动态地配属给有形的零部件时会形成复杂性。在这里公开的方案解决该复杂性并例如可实现将生产订单以配属的标识在没有费事的交互的情况下配属给移动单元18，通过该移动单元获得要配属的地点信息。

室内定位系统24可实现将在制造大厅内的制造中的材料流详细反映到数字过程处理中。定位系统24在此简化对在生产环境中参与制造的对象/人员的定位。如果工具、资源或货物载体初始就装备有定位系统24的能定位的移动单元18，则工具、资源或货物载体是在数字控制系统中人工或自动化地相应地配属给数字信息的。这也涉及临时参与制造的对象，例如生产订单或服务人员。临时需要的动态配属可能会持续重复出现，并且在制造大厅中仅需要几个小时、几天或几周的时间。为了使得能不费事地并且可靠地实现和保证将移动单元18动态地配属给新的生产订单，能使用在此提出的过程辅助。

借助在此公开的方法，可以在GPS卫星信号无法到达的具有例如在1公顷范围内的建筑面积的制造大厅中以小于30cm、尤其是小于10cm的精度来进行室内定位。使用其他技术(蓝牙，WiFi，WLAN，红外，移动无线电或RFID)基本上不可能达到这种精度。在定位工件20、订单、人员(例如操作员)和/或工具时，需要考虑许多要求。已经认识到：工业制造越来越趋向于在不同的工作位置(例如机器工作位置和人工工作位置)上以大量单独的工作步骤(诸如切割、弯曲、磨削、表面处理的制造过程)制造小批量产品。因此，往往需要在一天内处理数百个需要所有不同工作步骤的不同订单。一旦发生一次中断，制造控制就会很快变得非常不清楚。在制造大厅中，通过人寻找半加工订单或根本未加工的订单和求取其状态很费时间。然后这被传给制造控制。这可能导致在实际制造期间大量的时间损失。

由于在生产加工过程中加工步骤变得越来越快，并且在具有的相同的件越来越少的不同订单的数量增加的情况下，这种停工现象可能会越来越频繁地发生。由此造成的时间损失减少了生产时间。如果要迅速找到订单、工件20、人员(例如操作员)和工具，则本文公开的定位至少有助于这些单元中的一些单元减少浪费的时间。尤其是，所述定位满足工业制造的非常高的要求。

实时定位是工业制造的目标。实时定位必须在位置上如此精确，以使得可以可靠地找到移动单元18和/或可以可靠地将移动单元18配属给加工步骤。已经清楚的是，仅精确到1m的定位不足以实现该目的。如果一定位在电磁波的辐射行为的每个改变——该改变例如由金属工件20在制造大厅中的运动引起——的情况下都必须重新校准，则该定位是不利的并且通常不能使用。定位也应该是灵活的，多个订单应能组合为一个订单，一个订单应能拆分为多个订单，等等。定位应该易于操作。定位应该是防停工的。

一般性地，在此公开的方案可以使得能够增加过程可靠性、优化生产时间并相应地优化生产成本。具体而言，本文公开的方案可以在制造过程中节省大量时间，其中，所述制造过程例如从制成所需数量的零件一直持续到正确转移到后续过程(例如后续的金属加工步骤)。可以近似同时过程可靠地实施多个订单。在此公开的方案还允许在定位系统24的范畴中简单地配属工件20。因此，尽管同时处理多个订单很复杂，但仍可以优化未结订单。

此外，如果将诸如激光切割机和/或冲压机之类的机器并入部分自动化的制造过程中，则可以灵活地处理不同的过程流程并节省时间。此外，错误预防和工件20、加工步骤等的自动的和正确的登记能够构成金属加工(例如，钢材和板材制造)的基于数据的实时控制的基础。相应地，也可以将在制作小批量工件时使用的机床集成到在工业4.0的范畴中由MES控制的制造中。

在此所描述的方面部分基于以下认知：通过新的、尤其是基于UWB技术的定位系统的精度和可靠性，例如通过小于30cm、尤其是小于10cm的地点确定精度，可使得室内定位系统在工业制造的范畴中的使用变得有意义。

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18(在此也称为“标签”)和固定的发送接收装置(在此也称为“锚定器”)。在集成到工业制造中时，为了确定工件20(一般性地，对象(“资产”))的位置，每个工件都配备有至少一个移动单元18，或者说使每个工件与至少一个移动单元建立功能联系或空间联系(在此也称为物理配属或空间配属)。移动单元18一般性地是能够与发送接收装置通信的电子构件，该通信尤其是借助UWB通信技术进行。每个移动单元可以具有其自己的用于确定运转时间的时间确定单元(“时钟”)。

定位系统24可以包括多个发送接收单元和至少一个移动单元18。此外，定位系统24可以与MES协作。例如，定位系统24的分析单元可以构造为MES的一部分。

发送接收单元可以配置为向移动单元18发送UWB无线电信号并从其接收UWB无线电信号。

在地点上可运动的移动单元18和例如以固定方式安装的发送接收单元之间的距离可以由信号克服两个单元之间的距离所需的时间来确定。如果求取出到分别已知其地点的多个发送接收单元的距离，则例如可以通过三角测量来确定移动单元18相对于发送接收单元的空间地点。

为了确定运转时间，发送接收单元和一个或多个移动单元18可以具有高度精确的时钟，这些时钟可以将时间精确地确定到几纳秒或甚至仅几分之一纳秒。即使发送接收单元和移动单元18中的时钟高度准确，这些时钟也还不是强制同步化的。可以使用不同的方法来同步时钟或消除由不同步的时钟造成的误差。例如，其中一个发送接收单元能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对于移动单元18是已知的，或者可以与信号一起传输，使得移动单元18可以同步到所述发送接收单元的时间。替代地，移动单元18能够以已知的时间间隔Ta发送两个信号。在这种情况下，发送接收单元可以基于其自己的以其自己的时钟进行的从第一信号的接收直至第二信号的接收的时间测量来求取同步偏差，并且可以根据距离测量来计算同步偏差。第一信号和第二信号之间的时间间隔应该是短的，以使移动单元18此时在地点上没有明显移动。可以由移动单元18选择时间间隔，使得该时间间隔是移动单元18从接收其应该应答的信号直至输出第一信号所需的时间的预定倍数或分数。

此外，发送接收单元可以通过无线或有线通信连接与分析单元连接。

例如，这些移动单元18仅能经由发送接收单元进行通信。替代地或附加地，这些移动单元可以独立地经由其他通信连接(例如，WLAN连接)与分析单元/MES通信。

一般性地，发送接收单元和移动单元18与制造控制系统、尤其是与MES的数据通信可以是双向的。

在一些实施方式中，为了对制造控制系统进行数据访问，可以将WLAN发送站集成到定位系统的发送接收单元中，使得在制造大厅中能够以移动方式(例如，使用智能手机或平板电脑)经由发送接收单元访问数字数据。WLAN发送站在发送接收单元中的集成可以简化制造大厅中数据通信系统的安装和操作。

UWB技术使用例如从3GHz到5GHz的频率范围，其中，UWB技术使用相对较宽的频率范围来形成在时间上边界清晰的信号曲线(通信框架)。为了能够尽可能精确地定位发送无线电波的对象，需要具有非常陡峭的侧沿的信号。这意味着该信号具有关于时间的矩形信号曲线，而不是正弦曲线。为此，需要一个信号，在该信号中多个具有不同频率的正弦信号被叠加。这是因为具有不同频率的多个正弦信号可以形成一信号，该信号具有陡峭侧沿并且可以近似为关于时间的大致矩形的曲线。这意味着必须使用宽带频谱中的多个频率才能形成信号。相应地适用于精确定位的尤其是具有宽带频谱的UWB技术。例如，在“IEEE802.15-2015”标准中描述了UWB技术的技术内容和可用的频带。

此外，可以在移动单元18上设置LED作为人类可读的信息的显露元件。所述LED例如可以通过不同的颜色、闪烁频率或闪烁图案将编码信息可视地传达给人类。尤其是闪烁的LED例如与显示器相比在远距离更容易识别。因此，如果例如寻找移动单元18，则诸如LED的信号设备特别有优势。它可以由操作员以远程控制的方式寻址，然后可以通过信号设备使其引人注意。附加地或替代地，其可以输出噪声信号。这种远程控制的寻址例如可以借助于另外的移动单元18进行或者经由尤其是便携式的其他设备，例如智能手机或平板电脑进行，或者经由分析单元进行。但所述寻址也能够直接进行、例如通过近场发送器(例如蓝牙、NFC、IR)进行。

移动单元18还可以包括单独的传感器或多个不同的传感器，用于求取方位、加速度、借助陀螺传感器求取空间运动、温度、磁场、电场、湿度、亮度、声音、振动等。这些参数可用于附加的功能。

Claims (14)

1.一种生产设施(10)，其中，所述生产设施(10)包括：

-用于装载和/或卸载至少一个收集载体(16)的装卸区(12)，

-用于在装卸区(12)中定位收集载体(16)的定位系统(24)，其中，该定位系统(24)配置为用于求取布置在收集载体(16)上的移动单元(18)的位置和/或感测存储在移动单元(18)上的辨识信息(42)，

-图像拍摄单元(26)，其配置为用于感测装卸区(12)的图像信息，

-图像分析评价单元(28)，其配置为用于在使用图像信息的情况下求取收集载体(16)的方位和/或收集载体(16)的状态。

2.根据权利要求1所述的生产设施(10)，其特征在于，所述定位系统(24)构造为超宽带测量系统。

3.根据前述权利要求中任一项所述的生产设施(10)，其特征在于，所述定位系统(24)配置为用于以小于1m、优选地小于0.3m的精度感测所述收集载体(16)的位置。

4.根据前述权利要求中任一项所述的生产设施(10)，其特征在于，所述图像分析评价单元(28)构造为用于求取收集载体(16)的实际装载状态、装载程度、可用性、不可用性、位置、空置面(40)的方位和/或空置空间的方位作为收集载体(16)的状态。

5.根据前述权利要求中任一项所述的生产设施(10)，其特征在于，所述生产设施(10)包括用于装载和/或卸载所述收集载体(16)的装卸设备(22)。

6.根据权利要求5所述的生产设施(10)，其特征在于，所述装卸设备(22)配置为用于根据所述收集载体(16)的方位和/或状态来执行装载进程和/或卸载进程。

7.根据前述权利要求中任一项所述的生产设施(10)，其特征在于，所述生产设施(10)包括指示和操作单元(32)，该指示和操作单元优选包括触摸显示单元。

8.根据前述权利要求中任一项所述的生产设施(10)，其特征在于，所述生产设施(10)包括中央生产管理系统(36)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的生产设施(10)，其特征在于，所述生产设施(10)包括板材加工设施或构造为板材加工设施。

10.一种用于控制生产设施(10)的生产控制方法，所述生产设施尤其是根据前述权利要求中任一项所述的生产设施，所述生产控制方法包括以下步骤：

A)借助于定位系统(24)感测收集载体(16)的位置和/或辨识信息(42)；

B)借助于图像拍摄单元(26)和图像分析评价单元(28)求取收集载体(16)的方位和/或状态；

C)根据所感测的位置和/或所感测的辨识信息(42)，尤其是根据收集载体(16)的方位和/或所求取的状态，预定、移出、装载和/或卸载收集载体(16)。

11.根据权利要求10所述的生产控制方法，其特征在于，求取收集载体(16)的实际装载状态、装载程度、可用性、不可用性、位置、空置面(40)的方位和/或空置空间的方位作为状态。

12.根据权利要求11所述的生产控制方法，其特征在于，根据实际装载状态自主地选择和/或适配装载流程和/或卸载流程。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的生产控制方法，其特征在于，在于生产设施(10)中处理订单之前，将在步骤(A)和/或(B)中获得的信息与订单的要求进行比较，尤其是与所需的收集载体(16)的辨识信息、其位置、其方位和/或其状态进行比较。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的生产控制方法，其特征在于，关于根据步骤(C)的所述收集载体(16)的预定、移出、装载和/或卸载的信息被传输给中央生产管理系统(36)和/或从中央生产管理系统(36)接收关于根据步骤(C)的所述收集载体(16)的预定、移出、装载和/或卸载的信息。

Images