DE102016224630A1 - Method for the computer-aided generation of digital input data for a planning program - Google Patents

Method for the computer-aided generation of digital input data for a planning program Download PDF

Info

Publication number
DE102016224630A1
DE102016224630A1 DE102016224630.5A DE102016224630A DE102016224630A1 DE 102016224630 A1 DE102016224630 A1 DE 102016224630A1 DE 102016224630 A DE102016224630 A DE 102016224630A DE 102016224630 A1 DE102016224630 A1 DE 102016224630A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
production
input data
product
computer
planning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102016224630.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Sebastian Albrecht
Stephan Grimm
Daniel Meyer-Delius Di Vasto
Maja Milicic Brandt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102016224630.5A priority Critical patent/DE102016224630A1/en
Priority to PCT/EP2017/081671 priority patent/WO2018104380A1/en
Publication of DE102016224630A1 publication Critical patent/DE102016224630A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06315—Needs-based resource requirements planning or analysis
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
    • G06F16/20—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor of structured data, e.g. relational data
    • G06F16/24—Querying
    • G06F16/242—Query formulation
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/4188—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by CIM planning or realisation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur rechnergestützten Erzeugung von digitalen Eingabedaten (IN) für ein Planungsprogramm (PL) zum Planen eines Produktionsprozesses zum Produzieren eines aus mehreren vorgegebenen Teilprodukten (TP) zusammengesetzten Produkts in einem vorgegebenen Produktionssystem aus mehreren vorgegebenen technischen Komponenten (CO), welche am Produktionsprozess beteiligt sind. Erfindungsgemäß ist zumindest eine Ontologie (ON) in digitaler Form bereitgestellt, welche allgemeines Produktionswissen (BK), systemspezifisches Wissen (ES) und produktspezifisches Wissen (PS) enthält, wobei das allgemeine Produktionswissen für mehrere unterschiedliche Produktionsprozesse verwendbar ist, wobei das systemspezifische Wissen (ES) für die vorgegebenen technischen Komponenten (CO) des vorgegebenen Produktionssystems spezifisch ist und wobei das produktspezifische Wissen (PS) für die vorgegebenen Teilprodukte (TP) spezifisch ist. Die digitalen Eingabedaten (IN) für das Planungsprogramm (PL) werden im erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung eines Reasoners (RE) generiert, wobei der Reasoner (RE) aus der zumindest einen Ontologie (ON) erlaubte Konfigurationen (AC) ermittelt, welche Bestandteil der digitalen Eingabedaten (IN) sind, wobei eine jeweilige erlaubte Konfiguration (AC) eine im Produktionsprozess mögliche Kombination (AFC) aus zumindest einem Teilprodukt (AX) und zumindest einer technischen Komponente (AF), welche mit dem zumindest einen Teilprodukt (AX) wechselwirkt, sowie zumindest ein der Kombination zugeordnetes Attribut (t) umfasst.The invention relates to a method for the computer-aided generation of digital input data (IN) for a planning program (PL) for planning a production process for producing a product composed of a plurality of predetermined partial products (TP) in a given production system of a plurality of predetermined technical components (CO) involved in the production process. According to the invention, at least one ontology (ON) is provided in digital form, which contains general production knowledge (BK), system-specific knowledge (ES) and product-specific knowledge (PS), the general production knowledge being usable for several different production processes, the system-specific knowledge (ES ) is specific to the given technical components (CO) of the given production system and where the product specific knowledge (PS) is specific to the given partial products (TP). The digital input data (IN) for the planning program (PL) are generated in the inventive method using a reasoner (RE), wherein the reasoner (RE) from the at least one ontology (ON) allowed configurations (AC) determines which part of the digital Input data (IN) are, wherein a respective allowed configuration (AC) possible in the production process combination (AFC) of at least one partial product (AX) and at least one technical component (AF), which interacts with the at least one partial product (AX), as well at least one attribute (t) associated with the combination.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur rechnergestützten Erzeugung von digitalen Eingabedaten für ein Planungsprogramm.The invention relates to a method and a device for the computer-aided generation of digital input data for a planning program.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zur rechnergestützten Steuerung eines Produktionsprozesses.The invention further relates to a method and a device for the computer-aided control of a production process.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogramm bzw. ein Computerprogrammprodukt.Moreover, the invention relates to a computer program or a computer program product.

Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Produktionsplanung sowie einer darauf basierenden rechnergestützten Steuerung eines Produktionsprozesses zum Produzieren eines aus mehreren Teilprodukten zusammengesetzten Produkts in einem Produktionssystem.The invention is in the technical field of production planning and a computer-based control of a production process based thereon for producing a product composed of several partial products in a production system.

Um Produktionssysteme flexibel für die Herstellung unterschiedlicher Produkte einzusetzen, sind aus dem Stand der Technik rechnergestützte Planungsprogramme (auch als Planer bezeichnet) bekannt, die bei Inbetriebnahme des Produktionssystems ausgeführt werden. Basierend auf entsprechenden Eingabedaten, welche u. a. das herzustellende Produkt und das Produktionssystem charakterisieren, wird durch das Planungsprogramm ein Produktionsplan erzeugt, der die einzelnen erforderlichen Produktionsschritte sowie benötigten Ausgangsprodukte und daraus resultierenden Zwischenprodukte spezifiziert. Durch Ausführung des Produktionsplans wird dann das entsprechende Produkt im Produktionssystem hergestellt.In order to use production systems flexibly for the production of different products, computer-aided planning programs (also referred to as planners) are known from the prior art, which are executed when the production system is put into operation. Based on appropriate input data, which u. a. characterize the product to be manufactured and the production system, the planning program generates a production plan which specifies the individual required production steps as well as the required starting products and the resulting intermediates. By executing the production plan, the corresponding product is then produced in the production system.

Im Stand der Technik werden rechnergestützte Planer beschrieben, die auf Ontologien zugreifen, welche das Wissen über das herzustellende Produkt bzw. dessen Teilprodukte und das hierfür verwendete Produktionssystem repräsentieren. Dabei kann der Planer über sog. Reasoning (Schlussfolgern) weiteres Wissen aus der Ontologie ableiten.The prior art describes computer-aided planners accessing ontologies that represent the knowledge of the product to be manufactured or its partial products and the production system used therefor. The planner can derive further knowledge from ontology via so-called reasoning.

Die derzeitigen Ansätze zur rechnergestützten Planung eines Produktionsprozesses unter Verwendung von Ontologien sind sehr komplex und erfordern einen sehr großen Rechenaufwand, so dass diese Technologie derzeit nur für einfach aufgebaute Produktionsaufgaben eingesetzt werden kann.The current approaches to computer-aided planning of a production process using ontologies are very complex and require a very large amount of computation, so that this technology can currently only be used for simple production tasks.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur rechnergestützten Erzeugung von digitalen Eingabedaten für ein Planungsprogramm zu schaffen, so dass durch das Planungsprogramm auch komplexe Produktionsprozesse gesteuert werden können.The object of the invention is therefore to provide a method for the computer-aided generation of digital input data for a planning program, so that even complex production processes can be controlled by the planning program.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.This object is solved by the independent claims. Further developments are defined in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur rechnergestützten Erzeugung von digitalen Eingabedaten für ein Planungsprogramm zum Planen eines Produktionsprozesses zum Produzieren eines aus mehreren vorgegebenen Teilprodukten zusammengesetzten Produkts in einem vorgegebenen Produktionssystem aus mehreren vorgegebenen technischen Komponenten, welche am Produktionsprozess beteiligt sind. Hier und im Folgenden ist der Begriff des Produzieren eines Produkts weit zu verstehen. Es kann sich hierbei z.B. um die Fertigung bzw. den Zusammenbau eines Produkts handeln. Ferner kann es sich auch um die Herstellung eines Produkts über verschiedene chemische Prozesse handeln. Die am Produktionsprozess beteiligten technischen Komponenten sind solche Geräte, welche zur Durchführung des Produktionsprozesses benötigt werden. Insbesondere handelt es sich um Aktoren, wie z.B. Roboter oder robotische Einheiten, sowie ggf. auch um Sensoren, die den Produktionsprozess überwachen. The inventive method is used for the computer-aided generation of digital input data for a planning program for planning a production process for producing a product composed of several predetermined partial products in a given production system of several predetermined technical components that are involved in the production process. Here and in the following the concept of producing a product is to be understood broadly. It may be e.g. to trade in the manufacture or assembly of a product. It may also be the production of a product via various chemical processes. The technical components involved in the production process are such devices that are needed to carry out the production process. In particular, they are actuators, e.g. Robots or robotic units, as well as possibly sensors that monitor the production process.

Im erfindungsgemäßen Verfahren ist zumindest eine Ontologie in digitaler Form bereitgestellt, wobei die Generierung der Ontologie selbst nicht Bestandteil des Verfahrens ist. Die Ontologie enthält allgemeines Produktionswissen, systemspezifisches Wissen und produktspezifisches Wissen. Das allgemeine Produktionswissen ist für mehrere unterschiedliche Produktionsprozesse verwendbar. Das systemspezifische Wissen ist für die vorgegebenen technischen Komponenten des vorgegebenen Produktionssystems spezifisch. Demgegenüber ist das produktspezifische Wissen für die vorgegebenen Teilprodukte des zu produzierenden Produkts spezifisch.In the method according to the invention, at least one ontology is provided in digital form, wherein the generation of the ontology itself is not part of the method. The ontology contains general production knowledge, system-specific knowledge and product-specific knowledge. The general production knowledge can be used for several different production processes. The system-specific knowledge is specific to the given technical components of the given production system. In contrast, the product-specific knowledge for the given sub-products of the product to be produced is specific.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die digitalen Eingabedaten für das Planungsprogramm unter Verwendung eines Reasoners generiert, d. h. basierend auf Inferenz in der Form von rechnergestütztem Schlussfolgern. Der Reasoner ermittelt aus der zumindest einen Ontologie erlaubte Konfigurationen, welche Bestandteil der digitalen Eingabedaten sind. Eine jeweilige erlaubte Konfiguration umfasst eine im Produktionsprozess mögliche Kombination aus zumindest einem Teilprodukt und zumindest einer technischen Komponente, welche mit dem zumindest einen Teilprodukt wechselwirkt, sowie zumindest ein dieser Kombination zugeordnetes Attribut. Ein Attribut ist dabei ein bestimmtes Merkmal in Bezug auf die betrachtete Kombination aus Teilprodukt bzw. Teilprodukten und technischer Komponente bzw. technischen Komponenten.In the method according to the invention, the digital input data for the planning program are generated using a reasoner, i. H. based on inference in the form of computer-aided reasoning. The reasoner determines from the at least one ontology allowed configurations that are part of the digital input data. A respective permitted configuration comprises a combination, which is possible in the production process, of at least one partial product and at least one technical component which interacts with the at least one partial product, and at least one attribute assigned to this combination. An attribute is a specific feature in relation to the considered combination of partial product or partial products and technical component or technical components.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in einem Vorverarbeitungsschritt vor der eigentlichen Planung eines Produktionsprozesses Informationen über erlaubte Konfigurationen abgeleitet werden, wodurch der Suchraum für den rechnergestützten Planer, der anschließend die Eingabedaten verarbeitet, wesentlich verkleinert wird. Auf diese Weise wird die Planung eines Produktionsprozesses bei Inbetriebnahme des Produktionssystems deutlich verkürzt. Darüber hinaus können aufgrund der vorgeschalteten Ermittlung von erlaubten Konfigurationen auch größere Planungsprobleme durch den rechnergestützten Planer effizient geplant werden und somit auch komplexe Produktionsprozesse geeignet gesteuert werden. Die Erfindung hat ferner den Vorteil, dass durch eine geeignete Strukturierung der Ontologie in allgemeines, systemspezifisches und produktspezifisches Wissen die Erzeugung der digitalen Eingabedaten einfach und effizient durchgeführt werden kann.The inventive method is characterized in that in one Preprocessing step before actual planning of a production process derived information about permitted configurations, which significantly reduces the search space for the computer-aided planner, who then processes the input data. In this way, the planning of a production process during commissioning of the production system is significantly reduced. In addition, due to the upstream determination of permitted configurations, even larger planning problems can be efficiently planned by the computer-aided planner and thus also suitable control of complex production processes. The invention also has the advantage that, by suitable structuring of the ontology into general, system-specific and product-specific knowledge, the generation of the digital input data can be carried out simply and efficiently.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die zumindest eine Ontologie eine OWL-Ontologie. Eine solche Ontologie beruht auf der bekannten Ontologiesprache OWL (Web Ontology Language). Bei dieser Sprache handelt es sich um eine Spezifikation des W3C-Konsortiums.In a particularly preferred embodiment, the at least one ontology comprises an OWL ontology. Such an ontology is based on the well-known ontology language OWL (Web Ontology Language). This language is a specification of the W3C consortium.

In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform werden mittels des obigen Reasoners nicht nur die erlaubten Konfigurationen abgeleitet. Vielmehr werden für zumindest einen Teil der erlaubten Konfigurationen zusätzlich weitere Fakten zu der jeweiligen erlaubten Konfiguration durch Schlussfolgern ermittelt. Auf diese Weise enthalten die Eingabedaten für das Planungsprogramm mehr vorab generiertes Wissen, so dass die rechnergestützte Planung noch effizienter durchgeführt werden kann.In a further, particularly preferred embodiment not only the permitted configurations are derived by means of the above reasoner. Rather, for at least some of the allowed configurations, additional facts about the respective allowed configuration are determined by reasoning. In this way, the input data for the planning program contains more previously generated knowledge, so that the computer-aided planning can be carried out even more efficiently.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Rahmen der Generierung der digitalen Eingabedaten sowohl eine Planungs-Domänen-Beschreibung als auch eine Planungs-Problem-Beschreibung erzeugt. Mit anderen Worten enthalten die digitalen Eingabedaten eine Planungs-Domänen-Beschreibung und eine Planungs-Problem-Beschreibung. Die Planungs-Domänen-Beschreibung beschreibt im vorgegebenen Produktionssystem ausführbare Aktionen, wohingegen die Planungs-Problem-Beschreibung die erlaubten Konfigurationen und ggf. weitere Fakten zu diesen Konfigurationen enthält. Eine jeweilige ausführbare Aktion in der obigen Planungs-Domänen-Beschreibung umfasst vorzugsweise einen Satz von einer oder mehreren Vorbedingungen für die Ausführung der jeweiligen Aktion sowie einen Satz von einem oder mehreren Effekten, welche aus der Ausführung der jeweiligen Aktion resultieren.In a further embodiment of the method according to the invention, both a planning domain description and a planning problem description are generated in the context of the generation of the digital input data. In other words, the digital input data includes a planning domain description and a planning problem description. The planning domain description describes executable actions in the given production system, whereas the planning problem description contains the allowed configurations and possibly further facts about these configurations. A respective executable action in the above scheduling domain description preferably comprises a set of one or more prerequisites for the execution of the respective action and a set of one or more effects resulting from the execution of the respective action.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform basieren die Eingabedaten für das Planungsprogramm auf der an sich bekannten PDDL-Sprache (PDDL = Planning Domain Description Language). Diese Sprache kann von einer Vielzahl von rechnergestützten Planern verarbeitet werden.In a further preferred embodiment, the input data for the planning program is based on the PDDL language known per se (PDDL = Planning Domain Description Language). This language can be processed by a variety of computerized planners.

Neben dem oben beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur rechnergestützten Erzeugung von digitalen Eingabedaten für ein Planungsprogramm zum Planen eines Produktionsprozesses zum Produzieren eines aus mehreren vorgegebenen Teilprodukten zusammengesetzten Produkts in einem vorgegebenen Produktionssystem aus mehreren vorgegebenen technischen Komponenten, welche am Produktionsprozess beteiligt sind. Die Vorrichtung umfasst zumindest eine Ontologie in digitaler Form, welche allgemeines Produktionswissen, systemspezifisches Wissen und produktspezifisches Wissen enthält. Das allgemeine Produktionswissen ist für mehrere unterschiedlichen Produktionssysteme verwendbar. Das systemspezifische Wissen ist für die vorgegebenen technischen Komponenten des vorgegebenen Produktionssystems spezifisch. Das produktspezifische Wissen ist für die vorgegebenen Teilprodukte spezifisch.In addition to the method described above, the invention relates to a device for computer-aided generation of digital input data for a planning program for planning a production process for producing a product composed of a plurality of predetermined partial products in a given production system of a plurality of predetermined technical components involved in the production process. The device comprises at least one ontology in digital form, which contains general production knowledge, system-specific knowledge and product-specific knowledge. The general production knowledge is usable for several different production systems. The system-specific knowledge is specific to the given technical components of the given production system. The product-specific knowledge is specific to the given subproducts.

Die Vorrichtung umfasst ferner ein Mittel zur Generierung der digitalen Eingabedaten für das Planungsprogramm unter Verwendung eines Reasoners, wobei der Reasoner aus der zumindest einen Ontologie erlaubte Konfigurationen ermittelt, welche Bestandteil der digitalen Eingabedaten sind. Eine jeweilige erlaubte Konfiguration umfasst eine im Produktionsprozess mögliche Kombination aus zumindest einem Teilprodukt und zumindest einer technischen Komponente, welche mit dem zumindest einen Teilprodukt wechselwirkt, sowie ein der Kombination zugeordnetes Attribut.The apparatus further comprises means for generating the digital input data for the scheduler using a reasoner, wherein the reasoner determines from the at least one ontology allowed configurations that are part of the digital input data. A respective permitted configuration comprises a combination, which is possible in the production process, of at least one partial product and at least one technical component which interacts with the at least one partial product, and an attribute assigned to the combination.

Die soeben beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise zur Durchführung einer oder mehrerer bevorzugter Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet.The device according to the invention just described is preferably set up to carry out one or more preferred variants of the method according to the invention.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur rechnergestützten Steuerung eines Produktionsprozesses zum Produzieren eines aus mehreren vorgegebenen Teilprodukten zusammengesetzten Produkts in einem vorgegebenen Produktionssystem aus mehreren vorgegebenen technischen Komponenten, welche am Produktionsprozess beteiligt sind.The invention further relates to a method for computer-aided control of a production process for producing a product composed of a plurality of predetermined partial products in a given production system from a plurality of predetermined technical components involved in the production process.

Im Rahmen dieses Verfahrens werden vor Inbetriebnahme des vorgegebenen Produktionssystems Eingabedaten für ein Planungsprogramm mit dem oben beschriebenen Verfahren zur rechnergestützten Erzeugung von digitalen Eingabedaten generiert.In the context of this method, input data for a planning program are generated with the above-described method for the computer-aided generation of digital input data before the predetermined production system is put into operation.

Anschließend wird bei Inbetriebnahme des vorgegebenen Produktionssystems das Planungsprogramm unter Verwendung der Eingabedaten und einer Anfangskonfiguration des vorgegebenen Produktionssystems ausgeführt, wodurch ein Produktionsplan erhalten wird, mit dem anschließend der Produktionsprozess im vorgegebenen Produktionssystem ausgeführt wird.Subsequently, when commissioning the given production system, the Execute planning program using the input data and an initial configuration of the given production system, whereby a production plan is obtained, with which then the production process is performed in the given production system.

Der obige Begriff der Anfangskonfiguration stellt den aktuellen Zustand des Produktionssystems mit den vorhandenen Teilprodukten und technischen Komponenten dar. Der Begriff der Anfangskonfiguration ist dabei zu unterscheiden von den oben definierten erlaubten Konfigurationen. Die Anfangskonfiguration umfasst u.a. die Positionen und Orientierungen von Teilprodukten sowie die Belegung von technischen Komponenten mit Teilprodukten.The above term of the initial configuration represents the current state of the production system with the existing partial products and technical components. The term of the initial configuration is to be distinguished from the permitted configurations defined above. The initial configuration includes i.a. the positions and orientations of partial products as well as the occupancy of technical components with partial products.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur rechnergestützten Steuerung eines Produktionsprozesses zum Produzieren eines aus mehreren Teilprodukten zusammengesetzten Produkts in einem vorgegebenen Produktionssystem aus mehreren vorgegebenen technischen Komponenten, welche am Produktionssystem beteiligt sind. Die Vorrichtung umfasst ein Planungsprogramm sowie die oben beschriebene Vorrichtung zur rechnergestützten Erzeugung von digitalen Eingabedaten für das Planungsprogramm. Dabei sind das Planungsprogramm und die Vorrichtung zur rechnergestützten Erzeugung von digitalen Eingabedaten zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens zur rechnergestützten Steuerung eines Produktionsprozesses eingerichtet.The invention further relates to a device for computer-aided control of a production process for producing a composite of several partial products product in a given production system of several predetermined technical components that are involved in the production system. The device comprises a planning program and the above-described device for the computer-aided generation of digital input data for the planning program. In this case, the planning program and the apparatus for the computer-aided generation of digital input data for carrying out the above-described method for the computer-aided control of a production process are set up.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur rechnergestützten Erzeugung von digitalen Eingabedaten oder zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur rechnergestützten Steuerung eines Produktionsprozesses bzw. bevorzugter Varianten dieser Verfahren, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird.The invention further relates to a computer program with a program code for carrying out the method according to the invention for the computer-aided generation of digital input data or for carrying out the method according to the invention for the computer-aided control of a production process or preferred variants of these methods, when the program code is executed on a computer.

Die Erfindung umfasst ferner ein Computerprogrammprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur rechnergestützten Erzeugung von digitalen Eingabedaten oder zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur rechnergestützten Steuerung eines Produktionsprozesses bzw. bevorzugter Varianten dieser Verfahren, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird.The invention further comprises a computer program product with a program code stored on a machine-readable carrier for carrying out the method according to the invention for the computer-aided generation of digital input data or for carrying out the method according to the invention for the computer-aided control of a production process or preferred variants of these methods, if the program code is executed on a computer becomes.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.Embodiments of the invention are described below in detail with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung, welche die Durchführung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verdeutlicht;
  • 2 eine schematische Darstellung einer im Verfahren der 1 verwendeten Ontologie; und
  • 3 eine schematische Darstellung, welche die Ableitung von neuen Fakten aus erlaubten Konfigurationen im Rahmen einer Ausführungsform der Erfindung verdeutlicht.
Show it:
  • 1 a schematic representation illustrating the implementation of a method according to an embodiment of the invention;
  • 2 a schematic representation of a in the process of 1 used ontology; and
  • 3 a schematic representation illustrating the derivation of new facts from allowed configurations in an embodiment of the invention.

Nachfolgend wird eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert. Dabei wird zur Verdeutlichung bestimmter Verfahrensschritte auf ein Verfahren zur Herstellung eines Spielzeugfahrzeugs verwiesen, bei dem in einer Folge von Verfahrensschritten die vier Räder des Spielzeugfahrzeugs paarweise an zwei Achsen angebaut werden und anschließend die jeweiligen Achsen mit den angebauten Rädern in die Karosserie des Spielzeugfahrzeugs eingesetzt werden.A variant of the method according to the invention will be explained below. In order to illustrate certain method steps, reference is made to a method for producing a toy vehicle in which the four wheels of the toy vehicle are mounted in pairs on two axles in a sequence of method steps and then the respective axles with the mounted wheels are inserted into the body of the toy vehicle.

Das in 1 gezeigte Verfahren setzt sich aus einer Offline-Phase und einer Online-Phase zusammen. Die Offline-Phase wird vor der Inbetriebnahme des Produktionssystems zum Zusammenbau des Spielzeugfahrzeugs durchgeführt und endet mit der Erzeugung geeigneter Eingabedaten für ein rechnergestütztes Planungsprogramm. In der Online-Phase, welche mit der Inbetriebnahme des Produktionssystems beginnt, wird das rechnergestützte Planungsprogramm basierend auf den zuvor generierten Eingabedaten unter Berücksichtigung der aktuellen Konfiguration des Produktionssystems ausgeführt. Der hierdurch generierte Plan wird anschließend bei der Produktion der Spielzeugfahrzeuge verwendet, um dessen Zusammenbau geeignet zu steuern.This in 1 The procedure shown consists of an offline phase and an online phase. The offline phase is performed prior to commissioning the production system for assembling the toy vehicle and ends with the generation of appropriate input data for a computer-aided design program. In the online phase, which starts with the startup of the production system, the computer-aided planning program is executed based on the previously generated input data taking into account the current configuration of the production system. The plan generated thereby is subsequently used in the production of toy vehicles to properly control its assembly.

Ausgangspunkt des Verfahrens der 1 ist eine Ontologie ON, in der semantisches Wissen über das Produktionssystem und das herzustellende Produkt in der Form von digitalen Daten gespeichert ist. Das semantische Wissen kann beispielsweise basierend auf der bereits oben erwähnten Ontologie-Sprache OWL abgelegt sein.Starting point of the procedure of 1 is an ontology ON that stores semantic knowledge about the production system and the product to be produced in the form of digital data. The semantic knowledge may, for example, be stored based on the ontology language OWL already mentioned above.

2 zeigt schematisiert den Aufbau der Ontologie ON der 1. Die Ontologie stellt eine Eingangsgröße des hier beschriebenen Verfahrens dar und wurde vorab unter Verwendung von Expertenwissen generiert. Die Generierung der Ontologie ist somit nicht Bestandteil des hier beschriebenen Verfahrens. 2 schematically shows the structure of the ontology ON the 1 , The ontology represents an input of the method described here and was generated in advance using expert knowledge. The generation of the ontology is thus not part of the method described here.

Die Ontologie ist in drei Schichten aufgeteilt, nämlich eine Schicht BK, welche allgemeines Produktionswissen spezifiziert (BK = Background Knowledge), eine Schicht ES, welches systemspezifisches Wissen über das Produktionssystem spezifiziert (ES = Equipment Specific), sowie eine Schicht PS, welche produktspezifisches Wissen über die im Rahmen der Herstellung des Produkts verwendeten Teilprodukte spezifiziert (PS = Product Specific). Das allgemeine Produktionswissen gemäß der Schicht BK stellt dabei Domänenwissen über die Art des Produktionsprozesses dar. Eine Domäne repräsentiert die Produktionssparte, welche das betrachtete Produktionssystem betrifft. Die Produktionssparten können auf unterschiedliche Weise kategorisiert werden. Beispielsweise können die Produktionssparten in Prozessautomatisierung und Fabrikautomatisierung und auch noch in weitere Unterkategorien eingeteilt werden.The ontology is divided into three layers, namely a layer BK, which specifies general production knowledge (BK = Background Knowledge), a layer ES, which is system-specific Knowledge about the production system specified (ES = Equipment Specific), as well as a layer of PS, which specifies product-specific knowledge about the partial products used in the production of the product (PS = Product Specific). The general production knowledge according to the layer BK represents domain knowledge about the type of the production process. A domain represents the production division which concerns the production system considered. The production divisions can be categorized in different ways. For example, the production divisions can be divided into process automation and factory automation and also into other sub-categories.

In dem Diagramm der 2 sind die drei Schichten BK, ES und PS über horizontale gestrichelte Linien voneinander getrennt. Zur Veranschaulichung ist rein schematisch das Wissen in der Ontologie über Knoten in der Form von Rechtecken und dazwischen angeordneten Pfeilen angedeutet. Die tatsächliche Ontologie enthält dabei eine wesentlich größere Anzahl an Knoten und dazwischen liegenden Pfeilen. Die Pfeile geben Abhängigkeiten zwischen den Knoten wieder. Die einzelnen Knoten stellen verschiedene Merkmale dar. Unter anderem umfassen die Knoten technische Komponenten CO im Produktionssystem, die bei der Herstellung des Produktes verwendet werden, sowie auch Teilprodukte TP, die am betrachteten Produktionsprozess beteiligt sind. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind nur einige der Knoten mit den Bezugszeichen CO und TP versehen. Die technischen Komponenten sind u. a robotische Einheiten im Produktionssystem und Teilprodukte sind sowohl Ausgangsprodukte als auch im Produktionsprozess entstehende Zwischenprodukte (z.B. eine Achse mit den daran angebauten Rädern).In the diagram of 2 the three layers BK, ES and PS are separated by horizontal dashed lines. By way of illustration, the knowledge in ontology about nodes in the form of rectangles and arrows arranged therebetween is indicated purely schematically. The actual ontology contains a much larger number of nodes and arrows in between. The arrows represent dependencies between the nodes. The individual nodes represent different features. Among other things, the nodes include technical components CO in the production system, which are used in the production of the product, as well as sub-products TP, which are involved in the considered production process. For reasons of clarity, only some of the nodes are provided with the reference symbols CO and TP. The technical components are u. a robotic units in the production system and sub-products are both raw materials and intermediate products resulting from the production process (eg an axle with the wheels attached to it).

Es ist zu beachten, dass in der produktspezifischen Schicht PS nicht zwangsläufig nur Teilprodukte TP als Knoten enthalten sein können. Vielmehr kann eine solche Schicht auch technische Komponenten CO enthalten, sofern diese spezifisch zur Handhabung eines bestimmten Teilprodukts angepasst ist. In gleicher Weise kann auch die systemspezifische Schicht nicht nur Komponenten CO enthalten, sondern ggf. auch Teilprodukte, beispielsweise eine Information, welche Eigenschaften ein zu handhabendes Teilprodukt für eine bestimmte technische Komponente aufweisen darf.It should be noted that in the product-specific layer PS not only partial products TP can be necessarily included as nodes. Rather, such a layer may also contain technical components CO, provided that it is specifically adapted to handle a particular sub-product. In the same way, the system-specific layer can contain not only components CO, but possibly also partial products, for example information about which properties a subproduct to be handled may have for a specific technical component.

Die Ontologie aus 2 teilt das darin enthaltene Wissen neben den Schichten BK, ES und PS auch in die Modelle EM, SKM, POM und PRM ein, welche über vertikale gestrichelte Linien voneinander getrennt sind. Das Modell EM (EM = Equipment Model) repräsentiert Wissen über das Produktionssystem (d.h. dessen Hardware und Ressourcen). Das Modell SKM (SKM = Skill Model) repräsentiert allgemeines und spezielles Wissen über sog. Skills des Produktionssystems. Bei diesen Skills handelt es sich um Basisfunktionen in der Form von gekapselten Programmen, welche durch Komponenten im Produktionssystem ausführbar sind. Die Skills repräsentieren Knoten in dem Modell SKM. Beispielhaft sind einige Skills in dem Modell SKM mit Bezugszeichen SK angedeutet.The ontology off 2 In addition to the layers BK, ES and PS, the knowledge contained therein is also divided into models EM, SKM, POM and PRM, which are separated by vertical dashed lines. The model EM (EM = Equipment Model) represents knowledge about the production system (ie its hardware and resources). The model SKM (SKM = Skill Model) represents general and special knowledge about so-called skills of the production system. These skills are basic functions in the form of encapsulated programs that are executable by components in the production system. The skills represent nodes in the model SKM. By way of example, some skills in the model SKM are indicated by reference symbol SK.

Das Modell POM (POM = Product Model) repräsentiert allgemeines und spezielles Wissen über verarbeitbare Teilprodukte (d.h. Ausgangsprodukte, verwendete Materialien sowie Zwischenprodukte). Das Modell PRM (PRM = Process Model) beschreibt im Produktionsprozess ausführbare Produktionsschritte und deren Abhängigkeiten. Die Produktionsschritte repräsentieren Knoten in dem Modell PRM. Beispielhaft sind einige Produktionsschritte in dem Modell PRM mit Bezugszeichen PR bezeichnet.The POM (POM = Product Model) model represents general and specialized knowledge of workable partial products (i.e., starting materials, materials used, and intermediates). The model PRM (PRM = Process Model) describes executable production steps and their dependencies in the production process. The production steps represent nodes in the model PRM. By way of example, some production steps in the model PRM are designated by the reference symbol PR.

Über die mit den Pfeilen repräsentierten Abhängigkeiten in der Ontologie ON wird beispielsweise eine Kategorisierung beschrieben. Zum Beispiel stellt eine technische Komponente in der Form einer Haltevorrichtung für die Karosserie eines Spielzeugfahrzeugs eine Kategorie von Haltevorrichtung dar, in der das Teilprodukt (d. h. die Karosserie) nur aus einer Richtung eingesetzt werden kann. Ferner stellen die Teilprodukte Karosserie, Achse und Räder Teilprodukte der Kategorie „atomisches Werkstück“ dar, d. h. die Teilprodukte sind im betrachteten Produktionsprozess Ausgangsprodukte, welche sich nicht aus weiteren Teilprodukten zusammensetzen.By way of example, a categorization is described using the dependencies in the ontology ON represented by the arrows. For example, a technical component in the form of a toy vehicle body holding device is a category of holding device in which the partial product (i.e., the body) can be inserted only from one direction. Furthermore, the sub-products body, axle and wheels are sub-products of the category "atomic workpiece", ie. H. The subproducts are starting products in the production process under consideration, which are not composed of other subproducts.

Im Rahmen des Verfahrens der 1 werden mittels eines Generators PI Eingabedaten IN für ein Planungsprogramm PL erzeugt. Erfindungswesentlich ist dabei, dass diese Eingabedaten unter Verwendung eines Reasoners RE, d. h. basierend auf Inferenz (d. h. rechnergestütztem Schlussfolgern, aus der Ontologie ON abgeleitet werden. Dabei ermittelt der Reasoner RE aus der Ontologie ON erlaubte Konfigurationen, welche in 1 mit AC bezeichnet sind. Diese Konfigurationen sind Bestandteil der digitalen Eingabedaten IN. Eine erlaubte Konfiguration zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine im betrachteten Produktionsprozess mögliche Kombination aus zumindest einem Teilprodukt und zumindest einer technischen Komponente, welche mit dem zumindest einen Teilprodukt wechselwirkt, sowie zumindest ein dieser Kombination zugeordnetes Attribut umfasst.As part of the procedure of 1 are generated by means of a generator PI input data IN for a planning program PL. It is essential to the invention that these input data are derived from the ontology ON using a reasoner RE, ie based on inference (ie computer-assisted inference), whereby the reasoner RE determines from the ontology ON allowed configurations, which are described in 1 labeled AC. These configurations are part of the digital input data IN. A permitted configuration is characterized by the fact that it comprises a possible combination of at least one partial product and at least one technical component which interacts with the at least one partial product in the considered production process and at least one attribute assigned to this combination.

In der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird nach dem Reasoning-Schritt zur Ermittlung der erlaubten Konfigurationen ein weiterer zweiter Reasoning-Schritt durchgeführt, welcher weitere Fakten aus dem zuvor ermittelten erlaubten Konfigurationen ableitet. Diese Fakten sind in 1 mit Bezugszeichen FA bezeichnet. Mittels des Generators PI wird somit unter Verwendung des Reasoners RE vor der eigentlichen Inbetriebnahme des Produktionssystems eine geeignete Vorverarbeitung in einer Offline-Phase erreicht, um bereits vorab in der Ontologie enthaltenes Wissen für den anstehenden Produktionsprozess abzuleiten. Dies hat den Vorteil, dass das Planungsprogramm in der anschließenden Online-Phase eine einfachere Problembeschreibung für die Planung erhält, welche auf einfachen Fakten und nicht auf komplexen Axiomen beruht, wodurch die Erstellung des Plans durch das Planungsprogramm wesentlich einfacher wird und mit weniger Ressourcen und in kürzerer Zeit durchgeführt werden kann.In the embodiment of the invention described here, after the reasoning step for determining the permitted configurations, a further second reasoning step is performed, which derives further facts from the previously determined permitted configurations. These facts are in 1 denoted by reference FA. By means of the Generators PI is thus using the Reasoners RE before the actual startup of the production system, a suitable pre-processing in an offline phase achieved in order to derive already contained in ontology knowledge for the upcoming production process. This has the advantage that in the subsequent online phase the planning program gets a simpler problem description for the planning, which is based on simple facts and not on complex axioms, whereby the planning program makes the creation of the plan much simpler and less resource intensive shorter time can be performed.

Die über den Generator PI erzeugten Eingabedaten IN setzen sich aus einer Planungs-Domänen-Beschreibung DD sowie aus einer Planungs-Problem-Beschreibung PD zusammen. Die Planungs-Domänen-Beschreibung ist ein deklaratives Softwareartefakt, welches allgemeines Planungswissen in der Form von im Produktionssystem ausführbaren Aktionen AT wiedergibt. Jeweilige Aktionen bestehen aus einem Satz von Vorbedingungen für die Ausführung der Aktion sowie einem Satz von durch die Ausführung der Aktion hervorgerufenen Effekten. Vorzugsweise werden diese Informationen in einem Planer-spezifischen Formalismus, wie z.B. der bereits eingangs erwähnten Sprache PDDL abgelegt.The input data IN generated via the generator PI is composed of a planning domain description DD and of a planning problem description PD. The planning domain description is a declarative software artifact that reflects general planning knowledge in the form of actions AT that can be performed in the production system. Respective actions consist of a set of prerequisites for the execution of the action, as well as a set of effects produced by the action. Preferably, this information is stored in a scheduler-specific formalism, e.g. filed the already mentioned language PDDL.

Neben der Planungs-Domänen-Beschreibung DD umfassen die Eingabedaten IN ferner die Planungs-Problem-Beschreibung PD, bei der es sich ebenfalls um ein deklaratives Softwareartefakt handelt. Die Planungs-Problem-Beschreibung ist durch einen Anfangszustand und einen Zielzustand charakterisiert. Der Anfangszustand enthält die oben beschriebenen erlaubten Konfigurationen AC sowie die Fakten FA zu diesen Konfigurationen. Der Endzustand stellt eine formatierte Aufgabenbeschreibung dar. In Analogie zu der Planungs-Domänen-Beschreibung DD kann die Planungs-Problem-Beschreibung PD z.B. auch durch die Sprache PDDL repräsentiert werden.In addition to the scheduling domain description DD, the input data IN further includes the scheduling problem description PD, which is also a declarative software artifact. The scheduling problem description is characterized by an initial state and a destination state. The initial state includes the allowable configurations AC described above and the facts FA about these configurations. The final state represents a formatted task description. In analogy to the scheduling domain description DD, the scheduling problem description PD may e.g. also be represented by the language PDDL.

Als Ergebnis der Offline-Phase erhält man somit die Eingabedaten IN mit der Planungs-Domänen-Beschreibung DD und der Planungs-Problem-Beschreibung PD. Bei Inbetriebnahme des Produktionssystems werden diese Eingabedaten IN einem Planungsprogramm PL zugeführt. Hierzu kann ein bekanntes Planungsprogramm, wie z.B. der bekannte rechnergestützte Planer Fast-Downward, eingesetzt werden. Das Planungsprogramm verarbeitet die Eingabedaten zusammen mit einer Anfangskonfiguration des gerade betrachteten Produktionssystems. Der Begriff der Anfangskonfiguration ist dabei zu unterscheiden von dem obigen Begriff der erlaubten Konfigurationen bzw. des Anfangszustands. Die Anfangskonfiguration beschreibt den aktuellen Zustand des Produktionssystems mit den verfügbaren technischen Komponenten, Ausgangsprodukten sowie deren Orten. In an sich bekannter Weise erzeugt das Planungsprogramm PL dann einen Produktionsplan PP, auf dessen Basis anschließend die Herstellung des Produkts gesteuert wird.As a result of the offline phase, the input data IN is thus obtained with the planning domain description DD and the planning problem description PD. When the production system is put into operation, this input data IN is fed to a planning program PL. For this purpose, a known planning program, such as e.g. the well-known computer-aided planner fast-downward, are used. The scheduler processes the input data along with an initial configuration of the currently considered production system. The concept of the initial configuration is to be distinguished from the above concept of the permitted configurations or the initial state. The initial configuration describes the current state of the production system with the available technical components, output products and their locations. In a manner known per se, the planning program PL then generates a production plan PP, on the basis of which the production of the product is subsequently controlled.

Zur Verdeutlichung ist in 3 ein Beispiel einer erlaubten Konfiguration und von daraus abgeleiteten Fakten wiedergegeben. Die erlaubte Konfiguration ist in 3 als Knoten „AFC“ bezeichnet, dem eine technische Komponente in der Form einer Achsen-Haltevorrichtung AF, ein Teilprodukt in der Form einer Achse AX sowie das Attribut t zugeordnet ist (t = top). Der Pfeil hE in 1 betrifft die Eigenschaft, dass der Knoten AFC die Achsen-Haltevorrichtung AF umfasst (hE = hasEquipment). Der Pfeil hW betrifft die Eigenschaft, dass der Knoten AFC als Werkstück die Achse AX umfasst (hW = hasWorkpiece). Das Attribut t (t = top) beschreibt die Eigenschaft, dass die Kombination aus Achsen-Befestigung AF und Achse AX eine Ausrichtung nach oben hat. Die Ausrichtung wird dabei durch den Pfeil hO (hO = hasOrientation) repräsentiert.For clarification is in 3 an example of an allowed configuration and facts derived from it. The allowed configuration is in 3 is referred to as node "AFC", which is assigned a technical component in the form of an axle-holding device AF, a partial product in the form of an axis AX and the attribute t (t = top). The arrow hE in 1 refers to the property that the node AFC comprises the axis holder AF (hE = hasEquipment). The arrow hW relates to the property that the node AFC as a workpiece includes the axis AX (hW = hasWorkpiece). The attribute t (t = top) describes the property that the combination of axis fixture AF and axis AX has an upward orientation. The alignment is represented by the arrow hO (hO = hasOrientation).

Im Rahmen der Produktion eines Spielzeugfahrzeugs ist es somit eine zulässige Konfiguration, dass die Achsen-Haltevorrichtung mit darin eingesetzter Achse nach oben hin ausgerichtet ist. Über den oben beschriebenen Reasoner wird diese erlaubte Konfiguration abgeleitet. Ferner werden mit dem Reasoner die in 3 dargestellten weiteren Fakten abgeleitet, welche die erlaubten Einsetzrichtungen der Achse in die Haltevorrichtung sowie die zugängliche Orientierung der Kombination aus Achsen-Haltevorrichtung und Achse wiedergeben. Konkret werden folgende Fakten abgeleitet:

  • - Eine erlaubte Einsetzrichtung der Achse ist von deren Unterseite, wobei die erlaubte Einsetzrichtung in 3 mit aIO (aIO = allowsInsertOrientation) und die Unterseite mit bo (bo = bottom) bezeichnet ist.
  • - Eine erlaubte Einsetzrichtung der Achse ist von deren Vorderseite, wobei die erlaubte Einsetzrichtung in 3 mit aIO (aIO = allowsInsertOrientation) und die Vorderseite mit fr (fr = front) bezeichnet ist.
  • - Eine erlaubte Einsetzrichtung der Achse ist von deren Rückseite, wobei die erlaubte Einsetzrichtung in 3 mit aIO (aIO = allowsInsertOrientation) und die Rückseite mit ba (ba = back) bezeichnet ist.
  • - Eine zugängliche Orientierung der Kombination aus Achse AX und Achsen-Haltevorrichtung AF ist hin zur Unterseite der Kombination, wobei die zugängliche Orientierung in 1 mit hAO (hAO = hasAccessibleOrientation) und die Unterseite mit bo (bo = bottom) bezeichnet ist. Die zugängliche Orientierung zeigt an, welche Seite der Kombination aus Achse und Achsen-Haltevorrichtung im Produktionsprozess zugänglich ist.
In the context of the production of a toy vehicle, it is thus a permissible configuration that the axle-holding device is aligned with the axis inserted therein upwards. This allowed configuration is derived from the reasoner described above. Furthermore, with the Reasoner the in 3 derived further facts that reflect the allowed Einsetzrichtungen the axis in the holding device and the accessible orientation of the combination of axle-holding device and axis. Specifically, the following facts are derived:
  • - An allowed insertion direction of the axis is from its underside, wherein the permitted insertion direction in 3 with aIO (aIO = allowsInsertOrientation) and the subpage with bo (bo = bottom).
  • - An allowed insertion direction of the axis is from the front, wherein the permitted insertion direction in 3 with aIO (aIO = allowsInsertOrientation) and the front side with fr (fr = front).
  • - An allowed insertion direction of the axis is from the rear side, wherein the permitted insertion direction in 3 with aIO (aIO = allowsInsertOrientation) and the backside with ba (ba = back).
  • - An accessible orientation of the combination of axis AX and axle support AF is towards the bottom of the combination, the accessible orientation in 1 with hAO (hAO = hasAccessibleOrientation) and the bottom with bo (bo = bottom). The accessible orientation indicates which side of the axle and axle fixture combination is accessible in the production process.

Ein Beispiel einer Aktion AT, welche in der Planungs-Domänen-Beschreibung DD der 1 enthalten sein kann, ist die Aktion „pick“, welche die Aufnahme eines Werkstücks durch einen Manipulator spezifiziert. Die Aktion enthält Vorbedingungen, die für die Durchführung der Aktion gegeben sein müssen, sowie daraus resultierende Effekte. Für die Aktion dürfen nur erlaubte Konfigurationen in der Form von möglichen Verbindungen zwischen Werkstück und Manipulator verwendet werden.An example of an action AT, which in the planning domain description DD of the 1 may be contained, is the action "pick", which specifies the inclusion of a workpiece by a manipulator. The action contains prerequisites that must be present for the execution of the action, as well as the resulting effects. Only permitted configurations in the form of possible connections between the workpiece and the manipulator may be used for the action.

Die im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere wird in einem Offline-Verfahren vor der Inbetriebnahme eines Produktionssystems eine Vorverarbeitung geschaffen, welche unter Verwendung von Reasoning eine einfache Problembeschreibung zur Verwendung durch ein rechnergestützten Planer liefert. Dabei wird eine strukturierte Ontologie eingesetzt, welche das Wissen über den Produktionsprozess in allgemeines Wissen, spezifisches Wissen und systemspezifisches Wissen einteilt. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren generierten Eingabedaten ermöglichen die schnelle Durchführung eines entsprechenden Planungsprogramms bei Inbetriebnahme des Produktionssystems. Hierdurch kann der Produktionsprozess schnell gestartet werden und auch mit kurzen Verzögerungen an neue Konfigurationen angepasst werden.The embodiments of the invention described above have a number of advantages. In particular, preprocessing is provided in an off-line procedure prior to commissioning of a production system, which provides a simple problem description for use by a computer-aided scheduler using reasoning. A structured ontology is used, which divides knowledge about the production process into general knowledge, specific knowledge and system-specific knowledge. The input data generated by the method according to the invention enable the rapid execution of a corresponding planning program when the production system is put into operation. As a result, the production process can be started quickly and adapted to new configurations, even with short delays.

Claims (12)

Verfahren zur rechnergestützten Erzeugung von digitalen Eingabedaten (IN) für ein Planungsprogramm (PL) zum Planen eines Produktionsprozesses zum Produzieren eines aus mehreren vorgegebenen Teilprodukten (TP) zusammengesetzten Produkts in einem vorgegebenen Produktionssystem aus mehreren vorgegebenen technischen Komponenten (CO), welche am Produktionsprozess beteiligt sind, wobei - zumindest eine Ontologie (ON) in digitaler Form bereitgestellt ist, welche allgemeines Produktionswissen (BK), systemspezifisches Wissen (ES) und produktspezifisches Wissen (PS) enthält, wobei das allgemeine Produktionswissen für mehrere unterschiedliche Produktionsprozesse verwendbar ist, wobei das systemspezifische Wissen (ES) für die vorgegebenen technischen Komponenten (CO) des vorgegebenen Produktionssystems spezifisch ist und wobei das produktspezifische Wissen (PS) für die vorgegebenen Teilprodukte (TP) spezifisch ist; - die digitalen Eingabedaten (IN) für das Planungsprogramm (PL) unter Verwendung eines Reasoners (RE) generiert werden, wobei der Reasoner (RE) aus der zumindest einen Ontologie (ON) erlaubte Konfigurationen (AC) ermittelt, welche Bestandteil der digitalen Eingabedaten (IN) sind, wobei eine jeweilige erlaubte Konfiguration (AC) eine im Produktionsprozess mögliche Kombination (AFC) aus zumindest einem Teilprodukt (AX) und zumindest einer technischen Komponente (AF), welche mit dem zumindest einen Teilprodukt (AX) wechselwirkt, sowie zumindest ein der Kombination zugeordnetes Attribut (t) umfasst.Method for the computer-aided generation of digital input data (IN) for a planning program (PL) for planning a production process for producing a product composed of several predetermined partial products (TP) in a given production system from a plurality of predetermined technical components (CO) involved in the production process , in which at least one ontology (ON) is provided in digital form, which contains general production knowledge (BK), system-specific knowledge (ES) and product-specific knowledge (PS), the general production knowledge being usable for several different production processes, the system-specific knowledge (ES ) is specific to the given technical components (CO) of the given production system and wherein the product specific knowledge (PS) is specific to the given partial products (TP); the digital input data (IN) for the planning program (PL) are generated using a reasoner (RE), the reasoner (RE) determining from the at least one ontology (ON) allowed configurations (AC) which are part of the digital input data ( IN), wherein a respective permitted configuration (AC) a possible combination in the production process (AFC) from at least one partial product (AX) and at least one technical component (AF), which interacts with the at least one partial product (AX), and at least one comprises the attribute (t) associated with the combination. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Ontologie (ON) eine OWL-Ontologie umfasst.Method according to Claim 1 , characterized in that the at least one ontology (ON) comprises an OWL ontology. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für zumindest einen Teil der erlaubten Konfigurationen (AC) mittels des Reasoners (RE) weitere Fakten (FA) zu der jeweiligen erlaubten Konfiguration (AC) abgeleitet werden.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that for at least a part of the allowed configurations (AC) by means of the reasoner (RE) further facts (FA) are derived to the respective allowed configuration (AC). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Generierung der digitalen Eingabedaten (IN) eine Planungs-Domänen-Beschreibung (DD) erzeugt wird, welche im vorgegebenen Produktionssystem ausführbare Aktionen (AT) beschreibt, sowie eine Planungs-Problem-Beschreibung (PD), welche die erlaubten Konfigurationen (AC) enthält.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the context of the generation of the digital input data (IN) a planning domain description (DD) is generated, which describes executable actions (AT) in the given production system, and a planning problem Description (PD) containing the allowed configurations (AC). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, das eine jeweilige ausführbare Aktion (AT) umfasst: - einen Satz von einer oder mehreren Vorbedingungen für die Ausführung der jeweiligen Aktion (AT) und - einen Satz von einem oder mehreren Effekten, welche aus der Ausführung der jeweiligen Aktion (AT) resultieren.Method according to Claim 4 , characterized in that a respective executable action (AT) comprises: - a set of one or more prerequisites for the execution of the respective action (AT) and - a set of one or more effects resulting from the execution of the respective action (AT ) result. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabedaten (IN) für das Planungsprogramm (PL) auf der PDDL-Sprache basieren.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the input data (IN) for the planning program (PL) based on the PDDL language. Vorrichtung zur rechnergestützten Erzeugung von digitalen Eingabedaten (IN) für ein Planungsprogramm (PL) zum Planen eines Produktionsprozesses zum Produzieren eines aus mehreren vorgegebenen Teilprodukten (TP) zusammengesetzten Produkts in einem vorgegebenen Produktionssystem aus mehreren vorgegebenen technischen Komponenten (CO), welche am Produktionsprozess beteiligt sind, umfassend - zumindest eine Ontologie (ON) in digitaler Form, welche allgemeines Produktionswissen (BK), systemspezifisches Wissen (ES) und produktspezifisches Wissen (PS) enthält, wobei das allgemeine Produktionswissen für mehrere unterschiedliche Produktionsprozesse verwendbar ist, wobei das systemspezifische Wissen (BK) für die vorgegebenen technischen Komponenten (CO) des vorgegebenen Produktionssystems spezifisch ist und wobei das produktspezifische Wissen (PS) für die vorgegebenen Teilprodukte (TP) spezifisch ist; - ein Mittel (PI) zur Generierung der digitalen Eingabedaten (IN) für das Planungsprogramm (PL) unter Verwendung eines Reasoners (RE), wobei der Reasoner (RE) aus der zumindest einen Ontologie (ON) erlaubte Konfigurationen (AC) ermittelt, welche Bestandteil der digitalen Eingabedaten (IN) sind, wobei eine jeweilige erlaubte Konfiguration (AC) eine im Produktionsprozess mögliche Kombination (AFC) aus zumindest einem Teilprodukt (AX) und zumindest einer technischen Komponente (AF), welche mit dem zumindest einen Teilprodukt (AX) wechselwirkt, sowie zumindest ein der Kombination zugeordnetes Attribut (t) umfasst.An apparatus for computer-aided generation of digital input data (IN) for a planning program (PL) for planning a production process for producing a product composed of a plurality of predetermined partial products (TP) in a given production system of a plurality of predetermined technical components (CO) involved in the production process comprising - at least one ontology (ON) in digital form containing general production knowledge (BK), system specific knowledge (ES) and product specific knowledge (PS), the general production knowledge being usable for a plurality of different production processes, the system specific knowledge (BK ) for the given technical components (CO) of the given production system is specific and wherein the product-specific knowledge (PS) for the given partial products (TP) is specific; a means (PI) for generating the digital input data (IN) for the planning program (PL) using a reasoner (RE), wherein the reasoner (RE) determines from the at least one ontology (ON) allowed configurations (AC) which Component of the digital input data (IN), wherein a respective allowed configuration (AC) is a possible combination in the production process (AFC) from at least one partial product (AX) and at least one technical component (AF), which with the at least one partial product (AX) interacts, and at least one of the combination associated attribute (t) includes. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 6 eingerichtet ist.Device after Claim 7 , characterized in that the device for carrying out a method according to one of Claims 2 to 6 is set up. Verfahren zur rechnergestützten Steuerung eines Produktionsprozesses zum Produzieren eines aus mehreren vorgegebenen Teilprodukten (TP) zusammengesetzten Produkts in einem vorgegebenen Produktionssystem aus mehreren vorgegebenen technischen Komponenten (CO), welche am Produktionsprozess beteiligt sind, wobei - vor Inbetriebnahme des vorgegebenen Produktionssystems Eingabedaten für ein Planungsprogramm (PL) mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 rechnergestützt erzeugt werden und - bei Inbetriebnahme des vorgegebenen Produktionssystems das Planungsprogramm (PL) unter Verwendung der Eingabedaten (IN) und einer Anfangskonfiguration des vorgegebenen Produktionssystems ausgeführt wird, wodurch ein Produktionsplan (PP) erhalten wird, mit dem anschließend der Produktionsprozess im vorgegebenen Produktionssystem ausgeführt wird.Method for computer-aided control of a production process for producing a product composed of several predetermined partial products (TP) in a given production system of several predetermined technical components (CO) which are involved in the production process, wherein - before commissioning the given production system input data for a planning program (PL ) with a method according to one of Claims 1 to 6 computer-generated generated and - when commissioning the given production system, the planning program (PL) using the input data (IN) and an initial configuration of the given production system is executed, whereby a production plan (PP) is obtained, then with the production process is performed in the given production system , Vorrichtung zur rechnergestützten Steuerung eines Produktionsprozesses zum Produzieren eines aus mehreren vorgegebenen Teilprodukten (TP) zusammengesetzten Produkts in einem vorgegebenen Produktionssystem aus mehreren vorgegebenen technischen Komponenten (CO), welche am Produktionsprozess beteiligt sind, wobei die Vorrichtung ein Planungsprogramm (PL) sowie eine Vorrichtung zur rechnergestützten Erzeugung von digitalen Eingabedaten (IN) für das Planungsprogramm (PL) nach Anspruch 7 oder 8 umfasst und wobei das Planungsprogramm (PL) und die Vorrichtung zur rechnergestützten Erzeugung von digitalen Eingabedaten zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9 eingerichtet sind.Apparatus for computer-aided control of a production process for producing a product composed of several predetermined partial products (TP) in a given production system of a plurality of predetermined technical components (CO) involved in the production process, the apparatus comprising a planning program (PL) and a computer-aided design Generation of digital input data (IN) for the planning program (PL) according to Claim 7 or 8th and wherein the planning program (PL) and the device for the computer-aided generation of digital input data for carrying out the method according to Claim 9 are set up. Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder nach Anspruch 9, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird.Computer program with a program code for carrying out a method according to one of Claims 1 to 6 or after Claim 9 when running the program code on a computer. Computerprogrammprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder nach Anspruch 9, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird.Computer program product with a program code stored on a machine-readable carrier for performing a method according to one of Claims 1 to 6 or after Claim 9 when running the program code on a computer.
DE102016224630.5A 2016-12-09 2016-12-09 Method for the computer-aided generation of digital input data for a planning program Withdrawn DE102016224630A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016224630.5A DE102016224630A1 (en) 2016-12-09 2016-12-09 Method for the computer-aided generation of digital input data for a planning program
PCT/EP2017/081671 WO2018104380A1 (en) 2016-12-09 2017-12-06 Method for computer-aided generation of digital input data for a planning program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016224630.5A DE102016224630A1 (en) 2016-12-09 2016-12-09 Method for the computer-aided generation of digital input data for a planning program

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016224630A1 true DE102016224630A1 (en) 2018-06-14

Family

ID=60782183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016224630.5A Withdrawn DE102016224630A1 (en) 2016-12-09 2016-12-09 Method for the computer-aided generation of digital input data for a planning program

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102016224630A1 (en)
WO (1) WO2018104380A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3598378A1 (en) * 2018-07-20 2020-01-22 Siemens Aktiengesellschaft Method and system for providing transparency in an autonomous production system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070245298A1 (en) * 2006-04-18 2007-10-18 International Business Machines Corporation Apparatus and data structure for automatic workflow composition
DE102011006784A1 (en) * 2011-04-05 2012-10-11 Siemens Aktiengesellschaft Method for adjusting manufacturing plant used in industrial production environment, involves selecting operation mode of plant among several operation modes based on plant state determined according to plant dependant information
DE102012211511A1 (en) * 2012-07-03 2014-01-09 Siemens Aktiengesellschaft Determining the suitability of a resource
WO2016074730A1 (en) * 2014-11-13 2016-05-19 Siemens Aktiengesellschaft Method for planning the production of a product and production module having self-description information

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013223833A1 (en) * 2013-11-21 2015-05-21 Siemens Aktiengesellschaft System for the computer-aided creation of rules for monitoring and / or diagnosis of a technical installation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070245298A1 (en) * 2006-04-18 2007-10-18 International Business Machines Corporation Apparatus and data structure for automatic workflow composition
DE102011006784A1 (en) * 2011-04-05 2012-10-11 Siemens Aktiengesellschaft Method for adjusting manufacturing plant used in industrial production environment, involves selecting operation mode of plant among several operation modes based on plant state determined according to plant dependant information
DE102012211511A1 (en) * 2012-07-03 2014-01-09 Siemens Aktiengesellschaft Determining the suitability of a resource
WO2016074730A1 (en) * 2014-11-13 2016-05-19 Siemens Aktiengesellschaft Method for planning the production of a product and production module having self-description information

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3598378A1 (en) * 2018-07-20 2020-01-22 Siemens Aktiengesellschaft Method and system for providing transparency in an autonomous production system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018104380A1 (en) 2018-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3446185B1 (en) Method and apparatus for designing a production process for producing a product composed of several part products
WO2002037197A2 (en) Testing method and testing device for starting up systems which are controlled by means of a program logic
DE102008008500B3 (en) Method for computer-assisted configuration of e.g. motor vehicle, involves determining template provided for generic specification of characteristics of technical system, and values of template based on modeling of configuration information
WO2010112264A1 (en) Device and method for creating a process model
EP4320567A1 (en) Computer-implemented method and computer program for assembly component quantity planning for assembly parts for production optimization of a production system, assembly component quantity planning system and production planning and control system
DE102010004192A1 (en) Process for the construction of industrial plants
DE102019203634A1 (en) Method and device for controlling a robot
DE102016224630A1 (en) Method for the computer-aided generation of digital input data for a planning program
WO2018050252A1 (en) Method and device for planning a production process from a specification and basic functions
EP1593070A2 (en) System and method for controlling jobs of a production device
DE102004040976A1 (en) Generating and modifying user interfaces, especially of control and monitoring systems used in automation technology by extraction of data from CAD plans and conversion into XML format
AT500188B1 (en) COMPUTER-ASSISTED CONFIGURATOR FOR CONFIGURING AN INVESTMENT OF THE FOUNDRY INDUSTRY
DE102019206541A1 (en) Method for performing computer-aided XiL simulations
EP3901713B1 (en) Method and device for operating a technical system with optimal model
DE102016214666A1 (en) Method and device for designing a technical system
Darnstaedt et al. Procedure for describing human expert knowledge and cognitive processes during the teach-in of industrial robots
DE102008063684A1 (en) Method for describing basic activities for automated, dynamic generation of process-specific workflows in industry, involves producing resulting state of activities during execution of process or treatment steps based on starting condition
DE102007031693A1 (en) Method for characterization of natural radiation, involves determining starting condition or initial condition, process or processing step and result or resulting state for each natural radiation
EP3343476A1 (en) Method and device for computer-aided design of a production process for producing a product
DE102016121788A1 (en) Configuration of an automation system
DE102017208143A1 (en) Method for computer-assisted user assistance in the creation of a program for analyzing data of at least one technical system
EP4082868A1 (en) Method for optimizing rail traffic of a rail traffic network
DE102017207036A1 (en) Method for computer-aided analysis of the operation of a production system
DE102020213366A1 (en) Method for providing a machine learning algorithm, method and system for classification and/or regression of process data and/or process metadata
DE102021006088A1 (en) Method for situation-dependent planning of assembly scopes to be carried out in a manufacturing environment of a vehicle production

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee