CN117590806A - 数字孪生和/或自动化系统的参数化 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数字孪生和/或自动化系统的参数化，尤其是一种提供优选地在输出文件中的用于参数化优选为机床的自动化系统(MT)的数字孪生(DT)的输出数据(1)的方法，该自动化系统(MT)包括多个自动化部件(11‑18)，其中该数字孪生(DT)是该自动化系统(MT)的数字表示，该方法包括以下步骤：由多个自动化部件(11‑18)中的一个自动化部件(17)来确定来自多个自动化部件(11‑18)的参数数据(2)，其中该参数数据(2)用于使该自动化系统(MT)的数字孪生(DT)参数化，由自动化部件(17)基于参数数据(2)来创建输出数据(1)，其中该输出数据(1)能够由自动化系统(MT)的数字孪生(DT)加载。

Description

数字孪生和/或自动化系统的参数化

相关申请

本公开涉及自动化系统的领域，优选是诸如机床的工业自动化系统。此外，本公开涉及这种自动化系统的虚拟化，即数字孪生和数字孪生和/或自动化系统的参数化。

背景技术

数字孪生模拟并优化增值链的所有区域：产品、生产和性能。这是机器制造商和用户的数字转换中的下一步骤-允许他们达到下一生产率水平。这意味着生产格局中的中央过程(例如编程、生产计划和过程优化)总是使用数字孪生来模拟，其提供控制系统和/或机械加工过程的详细虚拟图像。在机器运行期间，数字孪生在优化最宽范围的过程时起决定性作用。使用数字孪生，任务的范围可以从现实世界转移到虚拟世界。例如，用于加工的数字孪生优化了机床的使用。非生产性机器周期被减到最小，并因此转移到生产计划中。

编程和设置操作实际上从真实生产环境转移到虚拟环境中。例如，机床不必处于停顿状态来识别部件是否被实际加工。CNC(计算机数控)程序可以预先测试工具与夹紧装备或机器零件的潜在碰撞。用于新生产订单的CNC程序可以“离线”运行，只要机床仍然在生产运行中。此外，新的操作人员可以在不阻塞机器的情况下进行培训。因此，机床的非生产时间被减少到最小，并因此转移到生产计划中。这提高了机床的生产率和可用性。

发明内容

本发明涉及这样的问题，即诸如CNC控制的机床的自动化系统的数字孪生DT(包括机械传动元件、电动机、驱动、CNC控制、PLC(可编程逻辑控制器)控制和诸如SinumerikEdge的网关)必须由用户以耗时的方式参数化。参数化的必要性在通常由OEM(原始设备制造商)执行的DT的初始创建时以及在最终用户的应用时持续存在，尤其是如果由于部件的重新参数化、转换、维护、修理和替换或例如机械传动元件的磨损而发生自动化系统的改变时。虽然作为OEM的自动化系统构建器通常确切地知道参数化必须如何完成并且容易访问参数，但是对于最终用户的挑战要大得多。

因此，本发明的目的是实现数字孪生和/或自动化系统的精确参数化。

本发明提出了一种用于DT和/或自动化系统的参数化的解决方案。为此，提出了例如在用户的请求下自动生成模拟自动化系统、机器或工厂所需的参数数据。这可以通过驱控自动化系统的自动化部件上的单个(虚拟)按钮以用户友好的方式来实现。响应于对自动化系统的自动化部件上的按钮的按压，自动化系统的参数数据(例如，指纹)可以以电子形式(例如，以文件)被记录。该文件又可以被直接加载到自动化部件的DT中。

附图说明

图1示出了机床和对应的数字孪生的图示。

图2示出了机床的多个自动化部件。

图3示出了参数数据从机床到数字孪生的传输。

图4示出了分别包括设置和数据备份的参数数据。

图5示出了包括用于创建输出数据的控制元件的机床的控制显示器。

图6至图17示出了其他的示例性实施例。

具体实施方式

作为包括硬件和/或软件形式的多个自动化部件11-18的自动化系统的示例，图1中示出了机床MT。

机床MT是用于处理或加工由金属或其他刚性材料制成的工件的机器，通常通过切割、钻孔、研磨、剪切或其他形式的变形。机床MT可以采用进行切割或成形的切割工具。机床MT可以具有约束工件并提供机床MT的零件的引导运动的一些装置。因此，在工件与切割工具之间的相对运动(称为工具路径)至少在一定程度上由机床MT控制或约束。

现在，利用计算机(所谓的CNC(机床))对机床MT进行自动控制。为此，编码的编程指令(没有手动操作员来直接控制加工运行)由机床加工。在程序中具有正确的速度和进给提供了更有效和更平滑的处理。不正确的速度和进给将导致对工具、机器主轴甚至工件的损坏。

数字孪生DT是模拟例如PC或其他计算平台上的自动化系统的虚拟自动化系统。自动化系统的硬件和/或软件组件以软件建模，并且可以表示真实自动化系统的完整图像。利用数字孪生DT，可以开发和测试自动化系统，例如包括诸如CNC机器或NCK、PLC和HMI软件的多个自动化部件，而不需要任何硬件。机床MT调试的多个部分可以在数字孪生DT上预先配置。由此，通过使用数字孪生来配置自动化系统，可以显著缩短实际自动化系统的调试时间。

例如，数字孪生可以包括NCK、数控内核、PLC、HMI、驱动器部件、电机和/或主轴的模拟。此外，数字孪生DT可以包括这些部件外围的模拟。用于模拟外围设备(例如致动器或传感器)的外围设备模拟也可以是数字孪生DT的一部分。外围模拟可以允许在PLC的输入映像中写入PLC变量和/或在PLC的输入映像中读取PLC变量。

数字孪生DT允许使用不同的机床配置，例如车削机床(具有/不具有安全集成)或铣床(具有/不具有安全集成)。可以创建、配置和/或保存不同配置的参数数据。例如，可以使用数字孪生来配置PLC和所有相关联的模块，对PLC的用户逻辑进行编程，然后将硬件配置和PLC程序加载到数字孪生中。然后可以由数字孪生来执行程序逻辑，这允许监视模拟输入和输出的响应/效果以及程序逻辑的适应。虚拟PLC，即数字孪生，可能无法完全模拟真实的PLC。与真实PLC相比，虚拟PLC的行为可能存在差异。因此，必须具有数字孪生的最新参数化。

数字孪生DT可以在诸如PC或云平台的计算平台上执行。数字孪生DT可以在具有Windows操作系统的PC上运行。从此，扫描周期时间和动作的确切时间与在物理硬件上执行这些动作的时间不同。这是因为在PC上，几个程序共享处理资源。

图2示出了机床的多个自动化部件11-18。自动化部件11-18可以包括硬件(例如处理器)和软件(例如由该处理器执行的控制程序)，以便控制自动化部件11-18和/或自动化系统MT的功能。例如，PLC 16可以包括控制PLC 16与NC 17、HMI 18和机器控制面板部件之间的信号和数据交换的第一程序。PLC 17可以包括第二程序，该第二程序是机器专用的和/或应用专用的，通过该第二程序来扩展第一PLC基础程序。

类似地，可以配置自动化系统MT的驱动器部件15和这些部件11-18的软件。例如，可以选择并参数化驱动器部件15的编码器。此外，可以设置例如与驱动器部件18的温度有关的报警设置。

自动化部件11-18可以相互作用以控制自动化系统MT。例如，PLC可以与CNC相互作用，以便(循环地)传递旋转轴和/或主轴11信号。这些信号可以影响CNC输入和/或输出。CNC进而又可以传送表示用于控制旋转轴或主轴11的实际值或设置点的信号。

此外，自动化系统MT或自动化部件11-18可以包括用于监控自动化系统MT或自动化部件11-18的一个或多个硬件部件的测量系统。测量系统可用于监控硬件故障，例如测量系统故障、导线断裂。在驱动器部件15中执行的测量系统监控功能可被映射到CNC警报或CNC反应，例如，中止参考或即时测量。

例如，西门子提供自动化系统MT，例如所谓的SINUMERIK NCU，其包括以下集成子部件：PLC、NCK、CP、HMI(SINUMERIK运行)、SINAMICS集成(驱动)。西门子NCU的运行可以在虚拟环境中模拟，例如，使用也由西门子提供的所谓的Create MyVirtual Machine软件。

图2示出了CNC控制的机床MT的自动化部件11-18的拓扑结构，其中自动化部件11-18被考虑用于DT的参数化。现在，为了参数化机床MT的DT，用户必须从机床MT检索大量不同的参数数据，或者启动、执行和记录测量。

图3示出了从机床MT到数字孪生DT的输出数据1(包括参数数据2)的传输。

自动化系统MT(例如机床)的控制的适应可以使用所谓的机器数据和设置数据来执行。机器数据(MD)可以包括以下数据：一般机器数据、通道专用机器数据、旋转轴专用机器数据、用于控制单元的参数、用于进给的参数、驱动参数。设置数据(SD)可以包括以下数据：一般设置数据、通道专用设置数据、旋转轴专用设置数据。

可以选择一个或多个自动化部件，进而可以确定这些自动化部件的参数数据。在档案创建或数据备份期间，每个所选组件可出现进度条。当所有自动化部件已经完成其动作时，可以显示每个自动化部件的状态。如果所有自动化部件已经存储了它们的参数数据而没有错误，则创建输出数据。如果存在错误，即使是单个自动化部件，也不能保存输出数据。可选地，可以显示错误日志。在输出数据1是文件形式的情况下，例如在诸如机床的自动化系统MT上，文件夹或文件路径可以是预设的或可以根据需要改变。

为了创建输出数据1，用户可以在诸如机床的自动化系统MT的操作菜单中选择相应的选项，例如使用虚拟按钮。在选择虚拟按钮之后和/或在选择按钮之前，可以选择应当检索其参数数据的自动化部件。另外，用户可以确认由其他用户输入做出的选择，并且可以创建输出数据。

此外，可以启动和/或开始和/或执行一个或多个测量、例如参考测量，以便确定和/或更新参数数据2。例如，机床MT的旋转轴的坐标系可以与机床的坐标系同步。该旋转轴穿过机器零点，然后该旋转轴的实际位置被设置为零。如果作为机器设计的结果，不能直接接近机床MT的零点，则在旋转轴的横向范围内限定参考点，该参考点随后用于使旋转轴同步。其相对于机床零点的位置必须是已知的。当参考时，实际机器轴位置被设置为该值。当参考时，旋转轴可以与以下测量系统和参考类型中的任何一个同步：具有至少一个零点标记的增量旋转测量系统、增量线性测量系统、具有距离编码参考标记的旋转测量系统、-具有距离编码参考标记的线性测量系统，-绝对旋转测量系统、–绝对线性测量系统。参考方法可以包括以下任一项：-利用具有接近开关和单边缘和双边缘检测的增量测量系统的参考，-利用以接近开关替换复位凸轮的增量测量系统的参考，-利用具有用于主轴应用的经配置接近速度的接近开关的增量测量系统的参考，-利用具有通过超程2或4个零点标记的距离编码参考标记的测量系统的参考，-使用测量系统调节的被动测量系统的参考，-后续模式中的参考，-利用驱动的凸轮开关的参考。对于通道专用参考，当启动参考点方法时，在参数化序列中参考通道的所有旋转轴。一旦例如对于所涉及的所有机器旋转轴成功地完成了测量，就获得确认。结果，机床零点被更新并且可以被作为参数数据的一部分来检索。

通常，测量可用于提高自动化系统MT的数字孪生DT的精度。例如，可能在位置控制回路之内和/或之外产生间隙。此外，当在机床中穿过圆形路径时，主要由于反转误差和摩擦而出现轮廓误差。在沿直线运动期间，由于位置控制回路外部的反转误差，例如由于倾斜的铣削主轴而产生轮廓误差。这导致实际轮廓与设置轮廓之间的平行偏移。直线的梯度越浅，偏移越大。因此，参数数据可以包括反映例如摩擦补偿、间隙补偿等的数据条目。

图4示出了分别包括设置和数据备份的参数数据2。每个自动化部件可以包括可以从该相应部件检索的参数数据2。该数控NC的示例性参数数据2可以包括以下各项中的一项或多项：机器数据、设置数据、选项数据、全局用户、工具和料斗数据、保护区域数据、R参数、零偏移、工件、零件程序和子程序。PLC的示例性参数数据2可以包括PLC项目和/或剩余数据。驱动器部件的示例性参数数据2可以包括与驱动扭矩、编码器值、设置点速度等相关的数据。HMI部件2的示例性参数数据可以包括以下各项中的一项或多项：用户文本、报警文本、个体模板、工件模板、HMI应用、OEM应用、工程数据、配置、包括机器数据的显示。被表示为自动化部件的例如机床的系统设置的示例性参数数据2可以包括以下各项中的一项或多项：驱动配置、TCU设置、网络设置和mmc.ini-文件。本地驱动器或所谓的NCextend驱动器上的一个或多个程序的示例性参数数据2可以包括例如包含在用户存储器区域中的一个或多个程序。

参数数据2可以被存储为二进制数据，并且优选地不能被修改。

随后，自动化系统MT的软件部件，优选地其自动化部件、例如机床的自动化部件，可以收集参数数据2并且例如通过将参数数据组合在(单个)输出数据文件中来创建输出数据1。

一方面，参数数据2可用于保存特定的自动化系统或组件状态并能够恢复(备份)，另一方面，可用相同参数数据(设置)来设置一系列自动化系统或部件。在SINUMERIK ONE中，DSF格式(数据存储文件夹)支持这两种存档类型。CNC、PLC、HMI、系统设置和驱动器部件可以单独配置或一起存储在单独的文件中并从那里再次读入。该选择可以任意地组合。这些文件可以独立使用，并且可以以最大可能的灵活性再次读入。

参数数据2(例如，一个或多个备份)可用于参数化虚拟机工具(即，自动化系统MT的数字孪生DT)的部件。除了从真实自动化系统提取和存储用于参数化的单独参数数据的必要性之外，用户的另一个挑战是如果需要修改参数数据，使得相关联的虚拟数字孪生部件可以接收数据。例如，在早期，VNCK存在一个问题，即为了参数化相关联的虚拟模拟部件，即数字孪生部件，必须修改或移除单独的参数数据。

图5示出了在机床MT的HMI(人机接口)控制显示器上的用户界面5，其包括用于创建输出数据1的虚拟按钮形式的控制元件。

如本文所描述，每个自动化部件的数字孪生部件、例如驱动器部件，用于模拟相应部件的一个或多个功能。这用于使得驱动器部件的功能是可测试的，例如在PLC用户程序与驱动器部件之间的交互中。实际驱动器部件与模拟驱动器部件之间的直接数据交换是不可能的。

根据一个方面，用户能够容易地从真实自动化系统的真实自动化部件(例如，设备)检索一个或多个自动化部件的DT的参数数据。检索到的参数数据2可被直接输入到该自动化部件11-18的DT中而无需进一步修改。

为此，可以在HMI的用户界面(例如(触摸)显示器)上向用户提示虚拟按钮，以便保存机床MT的当前参数数据。在图5中示出具有配置选项的可能设计。在此，完整的参数数据集或单个自动化部件的参数数据是可能的。

如果通过用户输入选择了参数数据2的记录，则将参数数据2写入公共输出文件中。例如根据图3，输出数据1可以包含关于自动化部件11-18的拓扑以及参数数据2的信息。这使得输出数据1就能完整地反映真实自动化系统(例如，机床)上的状况，并且可被用于参数化DT。还可以生成输出数据1和/或参数数据2，其适于直接运行DT的不同级别的细节，例如驱动模型(例如，DriveSim基础版或DriveSim高级版)的不同细节。例如，DriveSim基础版为支持PROFIdrive的SINAMICS驱动或一般的驱动器部件提供了易于使用的模型，其允许创建驱动器部件的数字孪生(部件)。该DT允许已经处于规划阶段的驱动器部件和PLC之间的通信的验证和确认。此外，该DT使得能够确保所选择的驱动器部件和一个或多个电动机适合特定应用，例如在设计和规划阶段。

根据具体情况，自动化系统的自动化部件，优选地每个自动化部件可以由一个或多个数字孪生表示。即，取决于所需和/或要求的详细级别，自动化部件可以由不同的数字孪生来建模。也就是说，自动化部件可以由多个数字孪生中的一个数字孪生来表示，这取决于例如执行自动化部件和/或自动化系统的模拟所需或要求的细节级别。因此，对自动化部件和/或自动化系统建模所需的参数的数量和/或量可以取决于用于对自动化部件和/或自动化系统建模的数字孪生。因此，自动化部件可以由多个(不同的)数字孪生建模。例如，如本文所描述，驱动器部件可由DriveSim基础版或DriveSim高级版建模。因此，可以有多个(不同的)数字孪生，具有用于一个自动化部件的不同级别的细节。例如，可以有多个不同的数字孪生可用于一种类型的自动化部件，例如用于一种类型的自动化设备。用于(类型)自动化部件或自动化设备的多个数字孪生可被存储在储存库中。于是可能需要对一个或多个自动化部件的相应数字孪生进行参数化。中央自动化部件可以确定用于参数化自动化系统的当前数字孪生的参数数据。即，中央自动化部件可以确定参数化自动化系统的一个或多个自动化部件的数字孪生所需的参数数据。中央自动化部件然后可以创建必要的或与自动化系统的一个或多个自动化部件的数字孪生匹配的输出数据，以便输出数据可由自动化系统的一个或多个自动化部件的数字孪生加载和/或适用。

为了表征自动化系统MT的机械(静态/动态)，除了仅仅检索所存储的参数数据之外，还可以执行测量以确定摩擦、频率响应、间隙等。这里，例如，可以调用自动伺服调谐(AST)。自动伺服调谐使参数适应于控制设备的过程变得自动化，该控制设备控制CNC机床的旋转轴。根据机床动态特性的频率响应测量来调整参数。自动伺服调谐AST的好处之一是它便于测量过程。根据用户为自适应策略选择的目标参数，分别优化旋转轴控制回路。在第二步骤中，为被识别为包含在内插路径中的旋转轴来调整控制回路参数设置，结果为获得所有旋转轴的正确动态响应。这种适配确保了所有旋转轴沿内插路径的协调运动。

输出数据1的创建不仅可以经由机床的HMI 18来进行，而且可选地还可以在另一联网部件上进行。输出数据1的创建(例如，以数据备份的形式)可以经由任何接口(USB、网络、服务PC等)进行和/或可以由与自动化系统通信地耦连的设备(诸如机床)发起。

可替换地，自动化系统可以包括由CU320、PLC或运动控制系统控制的一个或多个机器来代替机床。因此，自动化系统可以包括联网的机器以及在进一步的(完全联网的)生产中。在这种情况下，参数数据2和/或拓扑信息可以由连接自动化系统的自动化部件的网络中可访问的每个自动化部件存储和/或从其检索。应当理解，参数数据2还可以涉及自动化系统MT的一个或多个软件部件，其中没有专用硬件(例如机床的VNCK)被分配给软件部件，对于软件部件也需要DT，并且因此可以被参数化。

在此描述的实施例提供了许多有利和益处，例如由真实自动化系统本身为DT创建参数数据和/或输出数据。此外，可以在不修改输出数据的情况下将输出数据直接读取到DT中。在参数数据和/或输出数据中可以考虑存在于联网的自动化系统中的自动化部件。机械的特性被包括作为参数数据(备份)的一部分，作为参考测量(例如所谓的测量运行)的一部分。用户只需按下一个按钮即可创建参数数据(备份)。用户可以选择应该是参数(数据备份)一部分的自动化部件。可以确定适合于直接参数化并因此运行DT的不同级别的细节的参数数据，例如驱动模型的不同细节(例如，DriveSim基础版或DriveSim高级版)。参数数据的触发和检索(备份)在联网自动化系统的任何合适的自动化部件上都是可能的。在此描述的实施例不仅可用于联网自动化系统，例如CNC机器，而且可用于独立的单独驱动器部件，即用于非联网机器。

另外的优点是在实际系统本身中创建DT的参数数据(备份)。此外，作为该数据备份的一部分生成的输出数据文件可以被直接加载到DT中，即由数字孪生直接读取。在数据备份期间可以考虑联网自动化解决方案中存在的所有部件。机械特性是参数数据(备份)的一部分。在数据备份(“单击”)开始之后的测量运行期间测量机械特性。用户只需按下一个按钮即可创建参数数据(备份)。用户可以选择各个部件并为它们启动数据备份。参数数据(备份)可以包含用于DT的不同级别细节的参数集。(例如，DriveSim基础版或DriveSim高级版)。用户可以在自动化系统的任何合适的自动化部件(例如，联网的制造系统)上启动参数数据备份。

结合图6至图17描述了其他实施例。

在图6中示出了示例性方法步骤。在第一步骤S1中，例如通过来自多个自动化部件的自动化部件来确定来自自动化系统的多个自动化部件的参数数据。参数数据可以用于参数化自动化系统的数字孪生。在步骤S2中，例如由自动化部件基于参数数据创建输出数据。输出数据可以包括参数数据。另外，输出数据可以包括与启动输出数据创建的日期和/或用户有关的元数据。输出数据可由自动化系统的数字孪生加载。因此，在步骤S3中，输出数据由自动化系统的数字孪生加载。参数数据用于参数化自动化系统的数字孪生。

如上所描述，其中参数数据包括多个自动化部件的设置、优选为数据备份，和/或参数数据包括关于自动化系统内的多个自动化部件的拓扑信息。

在图7中示出了示例性方法步骤。在步骤S0中，获得用户输入。用户输入因此启动确定参数数据的步骤S1。用户输入优选是单个用户输入。用户输入可由用户经由运行自动化系统的用户界面输入。随后，在步骤S2中，如上所描述，创建输出数据。

转到图8，示出了其他示例性方法步骤。在步骤S0中，如前所描述，可以获得用户输入。在步骤S5中，基于用户输入选择参数数据的详细程度。同样，用户输入可以经由运行自动化系统的用户界面输入。该详细程度涉及参数数据，例如以便匹配自动化系统的数字孪生的详细程度。如前所描述，自动化部件的数字孪生可以实现自动化部件的特定功能子集和/或最小所需参数，例如转换器控制。例如在SINAMICSDriveSim基础版的情况下，自动化部件的DT可用作标准化FMU模型(功能模拟单元)，并且与许多标准的基于时间的模拟程序(例如SIMIT、Simcenter Amesim、NX Motion或Matlab Simulink)兼容。

根据具体情况，为了对这些特性进行建模和模拟，可能需要一定量和/或特定的参数。因此，可以在执行DT所必需和所需的参数数据之间匹配细节级别。因此，在步骤S6中，可以基于模板确定参数数据，例如通过经由用户界面选择模板。该模板可以用于选择用于参数化自动化系统数字孪生的参数数据。因此，可以基于所选择的模板来确定细节级别，反之亦然。该模板可以充当用于从自动化部件的总体参数数据中选择个体参数数据的过滤器。最后，如前所描述，在步骤S2中，可以基于如上所描述获得的参数数据来创建输出数据。

因此，对于将由自动化系统的一个或多个自动化部件的相应数字孪生确定和/或加载的参数数据，可以使用相应的模板。即，对于自动化系统的一个或多个自动化部件的每个数字孪生，可以获得和/或使用相应的模板。模板可以用于确定适合于各种数字孪生的参数数据。一个或多个模板还可以用于过滤参数数据和/或用于根据所需的细节级别确定数字孪生的得出参数数据。

转到图9，在步骤S7中，可以预先配置自动化系统的数字孪生。也就是说，用默认(出厂)设置来设置DT。在该状态下，自动化部件的DT能够表示不同的自动化部件，即设备。因此有必要使DT适应自动化系统。为此，在步骤S3中，输出数据可以由数字孪生加载。因此，DT的参数化可以被初始化和/或更新。迄今为止，输出数据可以被传输(从自动化系统)到数字孪生，该数字孪生例如位于计算平台上，该计算平台优选地包括一个或多个处理器和存储器。

图10中示出了另外的示例性方法步骤。如前所描述，可以在步骤S0中获得用户输入。在步骤S8中，用户输入可以触发或启动一个或多个测量的执行。因此，通过用户界面由用户输入启动一个或多个测量。测量可以由自动化系统执行，例如，可以执行旋转轴和/或主轴的参考测量。随后，可以在步骤S1中确定或更新参数数据。该一个或多个测量值可以用于确定该自动化系统的一个或多个机械特性，优选地至少一个自动化部件(例如该旋转轴或主轴)的共振、摩擦和/或间隙。在下文中，可以在步骤S2中创建输出数据(其可以包括(更新的)参数数据)，如在此所描述的，并且输出数据然后可以由自动化系统的数字孪生加载，也如在此所描述的。

应当理解，确定参数数据的步骤和/或创建输出数据的步骤由来自多个自动化部件的一个自动化部件或通信地耦连到自动化部件的设备来执行。迄今为止，可以使用来自多个自动化部件的一个自动化部件，也称为中央自动化部件。中央自动化部件可以是多个自动化部件中的一个，用于确定多个自动化部件(中的每一个)的参数数据。中央自动化部件可以是多个自动化部件中的一个，其可运行以基于参数数据创建输出数据。中央自动化部件可以包括软件部件，该软件部件例如通过将参数数据组合在(单个)输出数据文件中来确定和/或收集多个自动化部件(中的每一个)的参数数据和/或创建输出数据。

如图11所示，在步骤S9中，自动化系统可以提供可由自动化系统的数字孪生直接加载的交换格式的输出数据。在随后的步骤S3中，如本文所描述，输出数据由数字孪生加载，并且数字孪生基于参数数据被参数化。

转到图12，在步骤S10中，数字孪生可以基于参数数据确定虚拟处理的工件的质量指标。在步骤S11中，数字孪生可以优化参数数据，以便获得改进的质量指标。在步骤S12中，数字孪生可以基于优化来获得调整后的参数数据。如这里所描述的，调整后的参数数据可以被重新传输到自动化系统以便在那里应用，即，由自动化系统和/或其自动化部件(重新)加载。

转到图13，在步骤S13中，数字孪生可以基于参数数据确定自动化系统故障的根本原因。视情况而定，在自动化系统中可能发生故障。基于参数数据，可以执行数字孪生，并且例如通过参数的变化，可以确定故障的根本原因。为此，可以改变参数数据，并且一旦发现不产生故障的运行模式，就可以例如基于使故障在其变化时消失的特定参数来指定根本原因。

现在转到图14，在步骤S14中，数字孪生可以基于参数数据确定自动化系统的处理时间。处理时间优选为由机床对工件的加工时间。在步骤S15中，数字孪生可以优化参数数据，以便获得改进的处理时间。在随后的步骤S12中，数字孪生可以基于优化来获得调整后的参数数据。

如图15所示，在步骤S16中，将调整后的参数数据从数字孪生传输到自动化系统。在自动化系统处，可以由自动化系统和/或多个系统和/或多个组件(重新)加载，以便应用调整后的参数设置。应当理解，步骤S16可以例如与如图12、图13和/或图14所示的示例性方法步骤中的任何一个组合。

如图16所示，示出了基于自动化系统的数字孪生来提供优选地在输出文件中的以参数化自动化系统、优选为机床的输出数据的方法的示例性方法步骤，该自动化系统包括多个自动化部件，并且该数字孪生数字地表示该自动化系统，并且该数字孪生包括多个数字孪生部件，其中每个数字孪生部件数字地表示该自动化系统的自动化部件。在步骤S20中，来自该多个数字孪生的数字孪生部件可以确定该多个数字孪生的参数数据，优选地该参数数据用于对该自动化系统进行参数化。在步骤S21中，数字孪生部件可以基于参数数据创建输出数据。在随后的步骤S22中，由自动化系统(重新)加载输出数据。

例如，由数字孪生(部件)创建的输出数据可以包括如图12、图13和/或图14中所描述的调整后的参数数据。

类似于这里已经描述的实施例，确定参数数据的步骤可以由经由运行数字孪生(组件)的用户界面的(单个)用户输入来启动。

转到图17，在步骤S23中，数字孪生部件可以提供交换格式的输出数据。在步骤S24中，输出数据由自动化系统直接加载。通过(重新)加载输出数据，自动化系统可以基于参数数据被参数化。

由此实现自动化系统和/或其数字孪生的无缝参数化。

其他实施例可以包括自动化系统MT，优选为机床，该自动化系统MT包括一个或多个处理器和存储器，可运行用于执行如在此描述的方法步骤，尤其是根据图6至图17中的示例性实施例中的一个或多个。

其他实施例可以包括计算平台，优选地包括一个或多个处理器和存储器，可运行来执行这里描述的方法步骤，尤其是根据图6至图17中的一个或多个示例性实施例。

其他实施例可以包括一种系统，该系统包括如在此描述的自动化系统MT和在此描述的计算平台，尤其是根据图6至图17中的示例性实施例中的一个或多个。

其他实施例可以包括计算机程序，例如在非瞬态存储介质上，该计算机程序包括程序代码，当该程序代码被执行时，执行在此描述的方法步骤，尤其是根据图6至图17中的示例性实施例中的一个或多个。

Claims (16)

1.一种提供用于对自动化系统(MT)的数字孪生(DT)进行参数化的输出数据(1)的方法，所述自动化系统(MT)包括多个自动化部件(11-18)，

其中，所述数字孪生(DT)是所述自动化系统(MT)的数字表示，所述方法包括以下步骤：

由所述多个自动化部件(11-18)中的一个自动化部件(17)确定来自所述多个自动化部件(11-18)的参数数据(2)，其中，所述参数数据(2)用于对所述自动化系统(MT)的所述数字孪生(DT)进行参数化，

由所述自动化部件(17)基于所述参数数据(2)来创建输出数据(1)，其中，所述输出数据(1)能够由所述自动化系统(MT)的所述数字孪生(DT)加载。

2.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述参数数据(2)包括所述多个自动化部件(11-18)的设置，和/或所述参数数据(2)包括关于所述自动化系统(MT)内的所述多个自动化部件(11-18)的拓扑信息。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定所述参数数据(2)的步骤是由用户输入经由用于运行所述自动化系统(MT)的用户界面(5)来启动的。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，经由用于运行所述自动化系统(MT)的用户界面(5)来选择所述参数数据(2)的详细程度。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，基于模板确定所述参数数据(2)，以选择用于对所述自动化系统(MT)的所述数字孪生(DT)进行参数化的参数数据(2)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

预配置所述自动化系统(MT)的所述数字孪生(DT)，

将所述输出数据(1)传输到所述数字孪生(DT)，

由所述数字孪生(DT)加载所述输出数据(1)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，由所述自动化系统(MT)执行一个或多个测量，用于确定和/或更新所述参数数据(2)，其中，所述一个或多个测量用于确定所述自动化系统(MT)的一个或多个机械特性。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定所述参数数据(2)的步骤和/或创建所述输出数据(1)的步骤是由所述多个自动化部件(11-18)的一个自动化部件(17)或通信地耦连至所述自动化部件(17)的设备执行的。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，由所述自动化系统(MT)提供能够由所述自动化系统(MT)的所述数字孪生(DT)直接加载的交换格式的所述输出数据(1)，并且其中，通过加载所述输出数据(1)，基于所述参数数据(2)对所述数字孪生(DT)进行参数化。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

由所述数字孪生(DT)基于所述参数数据(2)来确定虚拟处理的工件的质量指标，

由所述数字孪生(DT)优化所述参数数据(2)以便获得改进的质量指标，并且

基于所述优化由所述数字孪生(DT)获得调整后的参数数据。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，由所述数字孪生(DT)基于所述参数数据(2)来确定所述自动化系统(MT)的故障的根本原因。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

由所述数字孪生(DT)基于所述参数数据来确定所述自动化系统(MT)的处理时间，

由所述数字孪生(DT)优化所述参数数据(2)以便获得改进的处理时间，并且

基于所述优化由所述数字孪生(DT)获得调整后的参数数据。

13.根据前述权利要求10至12中任一项所述的方法，将所述调整后的参数数据从所述数字孪生(DT)传输到所述自动化系统(MT)。

14.一种提供用于基于自动化系统(MT)的数字孪生(DT)来对所述自动化系统(MT)进行参数化的输出数据(1)的方法，所述自动化系统(MT)包括多个自动化部件(11-18)，并且所述数字孪生(DT)数字地表示所述自动化系统(MT)，并且所述数字孪生(DT)包括多个数字孪生部件，其中，每个数字孪生部件数字地表示所述自动化系统(MT)的自动化部件(11-18)，所述方法包括以下步骤：

由来自多个数字部件的数字孪生部件来确定来自所述多个数字部件的参数数据(2)，其中，所述参数数据(2)用于对所述自动化系统(MT)进行参数化，

基于所述参数数据(2)由所述数字孪生部件创建输出数据(1)，其中，所述输出数据(1)能够由所述自动化系统(MT)加载。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，确定所述参数数据(2)的步骤由用户输入经由用于运行所述数字孪生(DT)的用户界面来启动。

16.根据权利要求15所述的方法，由所述数字孪生部件提供能够由所述自动化系统(MT)直接加载的交换格式的所述输出数据(1)，并且其中，通过加载所述输出数据(2)，基于所述参数数据(2)对所述自动化系统(MT)进行参数化。