ES2956060T3 - Procedimiento y sistema para facilitar protocolos de proceso para datos de máquinas - Google Patents

Procedimiento y sistema para facilitar protocolos de proceso para datos de máquinas Download PDF

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Abstract

La especificación proporciona un método para proporcionar protocolos de proceso para procesos que se llevan a cabo mediante varios dispositivos físicos (por ejemplo, máquinas), en el que - se asigna un sensor a un dispositivo físico, - el sensor captura variables medidas del dispositivo, - las variables capturadas a las variables medidas se les asigna una marca de tiempo, - las variables medidas capturadas, una asociación entre las variables medidas y el sensor y/o el dispositivo y la marca de tiempo asociada con las variables medidas se utilizan para producir el protocolo de proceso, en donde el protocolo de proceso comprende un número de registros de datos, en el que cada registro de datos describe un paso del proceso, y en el que cada registro de datos del protocolo del proceso comprende al menos: - un primer atributo que almacena un identificador único del proceso que asigna el paso del proceso al proceso; - un segundo atributo que almacena un identificador de la etapa del proceso; y - un tercer atributo que almacena un orden de los pasos del proceso dentro de un proceso. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento y sistema para facilitar protocolos de proceso para datos de máquinas
Campo de la invención
La invención se refiere a un procedimiento para facilitar protocolos de proceso para procesos que son ejecutados por una serie de equipos físicos, en donde los protocolos de proceso se ponen a disposición de un sistema de minería de procesos.
Antecedentes de la invención
Se sabe cómo proveer a productos, por ejemplo, de un código de barras que permita localizar productos en una línea de producción/procesamiento. En lugares predeterminados de la línea de producción o de procesamiento pueden estar previstos, para ello, equipos de lectura con los cuales pueda leerse el código de barras del producto. Durante la lectura del código de barras, el equipo de lectura respectivo puede señalizar el emplazamiento del producto correspondiente. No obstante, con ello solo puede responderse a la pregunta sobre en qué punto de la línea de producción o de procesamiento se encuentra actualmente qué producto. Incluso cuando se almacenan estos datos, es decir, cuándo qué producto y dónde se encuentra en la línea de producción o de procesamiento, puede responderse con ello asimismo solo a la pregunta sobre qué producto, cuándo y dónde se encuentra. Sin embargo, con ello no pueden responderse otras cuestiones.
En particular, no puede averiguarse qué etapa de procesamiento o de mecanizado ni en qué producto ni en qué estación se efectuó, dado que es perfectamente concebible que una estación de procesamiento procese de maneras diferentes productos iguales o similares.
Además de esta información mencionada es deseable poder analizar y visualizar todo el proceso (p.ej. proceso de procesamiento) de un producto para, por ejemplo, poder detectar cuellos de botella o fallos en el proceso de la manera más rápida posible y poder tomar las medidas correspondientes. En particular, esto es interesante cuando a lo largo de varias líneas de procesamiento se procesan diferentes partes de un producto final. En este caso, puede ser que las partes individuales del producto final a lo largo de su línea de procesamiento respectiva se procesen como se desee, pero el producto final puede montarse al principio con un retraso temporal. Para poder detectar tal retraso de un montaje final, todos los procesos de procesamiento de las partes individuales deben poder analizarse y visualizarse abarcando todos los procesos para, por ejemplo, poder averiguar la parte o las partes que se han llevado al montaje final retrasado. Con esta información, luego todo el proceso de procesamiento puede ajustarse nuevamente, por ejemplo, los procesos de procesamiento de las partes individuales pueden adaptarse entre sí.
Para poder determinar de manera fiable, por ejemplo, un cuello de botella en un proceso, generalmente es necesario analizar una cantidad mayor de instancias de proceso de este proceso para poder detectar, por ejemplo, valores atípicos que no necesitan llevar forzosamente a un nuevo ajuste del proceso.
Además, con los medios conocidos por el estado de la técnica no es posible vigilar las estaciones de procesamiento individuales, por ejemplo, máquinas individuales asignadas a las estaciones de procesamiento, en el contexto de un proceso de procesamiento de un producto. Así, por ejemplo, puede suceder que el procesamiento de un producto se retrase debido a un fallo de máquina lo que, por ejemplo, puede llevar a un retraso del proceso de producción de orden superior.
Por el documento US 2016/170406 A1 se conoce un procedimiento para vigilar instalaciones de producción. Para ello, se graban datos de trabajadores, máquinas y material en líneas de producción y se evalúan estadísticamente. La grabación de datos tiene lugar en estaciones de producción de una línea de producción mediante un escáner de código de barras, un chip RFID o una interfaz de sensor. Mediante la interfaz de sensor puede detectarse un estado de máquina. Mediante un escáner de código de barras o RFID, un trabajador puede conectarse o desconectarse de la estación de trabajo y/o anotar etapas de trabajo finalizadas. Un escaneo se almacena con un sello de tiempo como evento en una base de datos. Por consiguiente, a partir de los eventos almacenados puede generarse un informe.
Por el documento EP 3139274 A1, se conoce un procedimiento para averiguar el tiempo de trabajo neto entre etapas de proceso de una instancia de proceso. La ejecución de procesos reales genera datos de proceso y se almacenan como protocolo de proceso. Para cada etapa de proceso se almacenan datos relativos al tiempo. Para averiguar el tiempo de trabajo neto se emplea un calendario en el que están almacenados intervalos de tiempo que deben considerarse para averiguar el tiempo de trabajo neto.
Por el documento US 2017/021937 A1, se conoce un procedimiento para generar un protocolo de proceso, en donde está previsto un sensor de proceso que es ejecutado por el procesador de un sistema informático y, en donde el sensor de proceso está adaptado para deducir datos de proceso a partir de datos sin procesar, en donde los datos de proceso comprenden al menos un elemento de proceso y el al menos un elemento de proceso comprende al menos una etapa de proceso y de los datos de proceso deducidos se generan identificaciones unívocas para los elementos de proceso e identificaciones, y un orden para las etapas de proceso. Los datos generados se almacenan como protocolo de proceso.
Por el documento DE 102013 112896 A1, se conoce un procedimiento para el análisis de procesos que transcurren en una instalación de la tecnología de producción, en donde se registran datos de medición de parámetros de estado y se almacenan en un equipo de almacenamiento. Los datos de medición almacenados se importan a una unidad de ordenador, donde a partir de los datos de medición se calculan datos característicos virtuales. A partir de los datos característicos virtuales se calculan valores característicos que se emplean para el análisis de los procesos.
Por el documento DE 102008 014 633 A1, se conoce un procedimiento para hacer funcionar una red de sensores inalámbrica de varios nodos sensores. Mediante señales de control los nodos de sensor pueden trasladarse de un estado operativo a otro estado operativo.
Con el procedimiento y medios conocidos por el estado de la técnica, no es posible pro tanto visualizar y analizar en la producción todas las relaciones de proceso, incluyendo datos de sensor y de máquina.
Objetivo de la invención
Por tanto, el objetivo de la presente invención es facilitar soluciones que permitan una vigilancia fiable del procesamiento de productos a lo largo de una línea de producción o de procesamiento y de los equipos que procesan productos, en particular, que permitan un análisis y evaluación eficientes de todo el proceso de producción de un producto de los equipos implicados en él.
Solución según la invención
Según la invención, este objetivo se resuelve con un procedimiento según la reivindicación independiente. Diseños ventajosos de la invención se indican en reivindicaciones dependientes.
Por consiguiente, se proporciona un procedimiento para proporcionar protocolos de proceso para procesos que son ejecutados por una serie de equipos físicos, en donde
- al menos un sensor está asociado con al menos un equipo físico,
- el al menos un sensor está adaptado para detectar propiedades físicas del equipo como magnitudes de medida y el al menos un sensor detecta las propiedades físicas del equipo como magnitudes de medida,
- las magnitudes de medida detectadas por el al menos un sensor se asocian al al menos un sensor y/o al al menos un equipo,
- a las magnitudes de medida detectadas por el al menos un sensor se asigna al menos un sello de tiempo que indica cuándo ha detectado el sensor la respectiva magnitud de medida,
- el protocolo de proceso se genera a partir de las magnitudes de medida detectadas por el al menos un sensor, de la asociación de las magnitudes de medida detectadas al al menos un sensor y/o al al menos un equipo y al sello de tiempo asociado a las magnitudes de medida, en donde el protocolo de proceso comprende un número de conjuntos de datos, en donde cada conjunto de datos describe una etapa del proceso, y en donde cada conjunto de datos del protocolo de proceso comprende al menos:
- un primer atributo en el que está almacenada una identificación unívoca del respectivo proceso y con el que la etapa de proceso se asigna al proceso;
- un segundo atributo en el que está almacenada una identificación de la etapa de proceso; y
- un tercer atributo en el que un orden de las etapas de proceso está almacenado dentro de un proceso, - el protocolo de proceso generado se almacena en un equipo de almacenamiento,
- las magnitudes de medida detectadas por el al menos un sensor se transmiten al equipo de almacenamiento a través de una red de comunicación,
- las magnitudes de medida transmitidas al equipo de almacenamiento se almacenan como datos sin procesar en el equipo de almacenamiento, en donde los datos sin procesar
- se asignan en el equipo de almacenamiento al al menos un sensor y/o al al menos un equipo, y
- adicionalmente a las magnitudes de medida, contienen para cada magnitud de medida el al menos un sello de tiempo,
- a partir de los datos sin procesar almacenados en el equipo de almacenamiento y la respectiva asignación de los datos sin procesar al al menos un sensor y/o al al menos un equipo se genera el protocolo de proceso, - cuando se genera el protocolo de proceso, la identificación de la etapa de proceso se genera a partir de las magnitudes de medida almacenadas como datos sin procesar en función de la asignación de la respectiva magnitud de medida al al menos un sensor y/o al al menos un equipo,
- el orden de las etapas de proceso dentro de un proceso se determina mediante los sellos de tiempo asignados a las magnitudes de medida, en donde se almacena el respectivo sello de tiempo al tercer atributo,
- los datos legibles por máquina transmitidos se mantienen para un procesamiento como flujo en la memoria de trabajo,
- el protocolo de proceso se genera en la memoria de trabajo y
- el protocolo de proceso se genera continuamente mediante un complemento continuo, en donde después de que se haya almacenado una magnitud de medida como dato sin procesar en el equipo de almacenamiento, se complementa el correspondiente protocolo de proceso.
Los equipos físicos son equipos técnicos como, por ejemplo, máquinas o equipos técnicos de vigilancia.
El al menos un sensor puede detectar las propiedades físicas del equipo a intervalos de tiempo, preferiblemente cíclicamente, como magnitudes de medida.
El al menos un sensor puede detectar un número de magnitudes de medida a intervalos de tiempo y transmitir conjuntamente el número de magnitudes de medida junto con un sello de tiempo para cada magnitud de medida al equipo de almacenamiento.
Las magnitudes de medida detectadas pueden transmitirse al equipo de almacenamiento en un intervalo de tiempo posterior a la detección.
Al menos un sensor puede asignarse en cada caso a una serie de equipos físicos, en donde se forma una red de sensores con los sensores asignados a los equipos físicos y en donde los sensores asignados a un equipo físico forman un nodo sensor de la red de sensores.
Las magnitudes de medida detectadas por sensores asignados a distintos equipos físicos y almacenadas como datos sin procesar en el equipo de almacenamiento se pueden asignar como etapas de proceso a un proceso predeterminado al generar el protocolo de proceso.
Es ventajoso que los nodos sensores de la red de sensores estén acoplados operativamente entre sí, en donde el acoplamiento de los nodos sensores forma la red de comunicación a través de la cual las magnitudes de medida detectadas por los sensores de los nodos sensores se transmiten al equipo de almacenamiento.
Algunos de los nodos sensores de la red de sensores pueden recibir magnitudes de medida de al menos un primer nodo sensor y transmitir las magnitudes de medida recibidas a un segundo nodo sensor.
Los datos que representan las magnitudes de medida recibidas pueden tratarse antes de su transmisión al segundo nodo sensor, en particular, pueden convertirse a un formato de datos unitario para toda la red de sensores.
Los datos transmitidos al equipo de almacenamiento pueden tratarse antes del almacenamiento en el equipo de almacenamiento, en particular, convertirse a un formato de datos uniforme.
Al generar el al menos un conjunto de datos del protocolo de proceso, la identificación de la etapa de proceso puede generarse a partir de las magnitudes de medida detectadas por el sensor y la asignación de las magnitudes de medida detectadas al sensor y/o al equipo.
Es ventajoso que para cada sensor y/o cada equipo, las identificaciones de las etapas de proceso pertenecientes a magnitudes de medida predeterminadas o los intervalos de magnitudes de medida se almacenen en un fichero de configuración o tabla de configuración, en donde, para generar al identificación de la etapa de proceso, esta se determina con ayuda del fichero de configuración o la tabla de configuración.
Es ventajoso que se asignen datos contextualizados a al menos un conjunto de datos del protocolo de proceso, en donde los datos contextualizados los proporciona
- el al menos un sensor o
- el al menos un equipo, o
se generan durante la generación del protocolo de proceso.
El protocolo de proceso generado y almacenado en el equipo de almacenamiento se pone a disposición de un sistema de minería de procesos para el análisis de los procesos.
La presente invención permite, por tanto, ventajosamente transmitir y transformar datos a máquinas y/u objetos por uno o varios sensores o equipos de lectura, para crear protocolos de proceso con los cuales puedan visualizarse y analizarse todas las relaciones de proceso, incluyendo datos de sensor y de máquinas en la producción.
En cambio, el estado de la técnica permite únicamente una visualización de procesos que se ejecutan completamente en sistemas IT/sistemas de información. Con ello, los procesos externos, es decir, que se desarrollan fuera de los sistemas IT/sistemas de información o procesos parciales no pueden visualizarse o ni siquiera analizarse.
Una ventaja adicional de la invención consiste en que protocolos de proceso pueden enriquecerse con datos contextualizados de máquinas y/u objetos en la producción, lo que permite considerablemente mejores análisis de los desarrollos de proceso.
Breve descripción de las figuras
Detalles y características de la invención, así como formas de realización concretas de la invención resultan de la siguiente descripción asociada al dibujo. Muestra:
Fig. 1 un diagrama de bloques para ilustrar un primer aspecto de la invención en el que se vigilan equipos físicos, por ejemplo, máquinas y se generan protocolos de proceso correspondientes;
Fig. 2 un diagrama de bloques para ilustrar un segundo aspecto de la invención, en el que se vigilan productos u objetos a lo largo una línea de producción o de procesamiento y se generan protocolos de proceso correspondientes;
Fig. 3 muestra un diagrama de bloques para ilustrar un tercer aspecto de la invención, en el que se vigilan tanto equipos físicos como productos u objetos a lo largo de una línea de producción o de procesamiento y se generan protocolos de proceso correspondientes.
Descripción detallada de la invención
Fig. 1 muestra un diagrama de bloques para ilustrar el procedimiento, según un primer aspecto de la invención. En un equipo de producción, por ejemplo, para la fabricación de productos están previstos varios equipos M físicos para el procesamiento y el mecanizado de productos. Los equipos físicos pueden ser máquinas, por ejemplo, taladradoras, rectificadoras o fresadoras, robots de montaje o máquinas similares. Además de las máquinas de procesamiento, también pueden estar previstas máquinas que no procesan, por ejemplo, equipos de prueba que, por ejemplo, llevan a cabo pruebas de funcionamiento o comprueban otras características de los productos. Estos equipos M físicos se denominan en lo sucesivo también como máquinas M.
A una cantidad de máquinas M, preferiblemente, a todas las máquinas M, está asignado al menos un sensor S con el que puedan registrarse propiedades físicas de las máquinas M como magnitudes de medidas MG. Por ejemplo, para una taladradora o un equipo de atornillado eléctrico puede registrarse el momento de torsión o un perfil de momento de torsión. En un ejemplo adicional, para una máquina puede registrarse el consumo de corriente para detectar, por ejemplo, el encendido y el apagado de la máquina.
Según la invención, es posible asignar a cada máquina M sensores correspondientes o disponerlos en la máquina para registrar la propiedad física deseada en cada caso como magnitud de medida.
Además, según la invención, también es posible prever en las máquinas sensores S con los cuales no se registran propiedades físicas de la máquina, sino propiedades físicas del producto que se procesa o se mecaniza por la máquina. Por ejemplo, puede en un robot M de pintura puede estar provisto un sensor S con el que después de un proceso de pintura se mide la capa de pintura de la capa de pintura aplicada. En el caso de una fresadora o rectificadora puede estar provisto un sensor de temperatura con el que se registra el curso de la temperatura de la pieza de trabajo durante el proceso de rectificado o fresado.
En el caso más sencillo, a cada máquina M está asignado un único sensor S. Como se ha mencionado, también varios sensores S pueden estar asignados a una máquina.
Un sensor S individual asignado a una máquina o varios sensores S asignados a una máquina M pueden formar conjuntamente un nodo SN de sensor. Cada sensor S o cada nodo SN de sensor puede presentar un equipo de procesamiento, por ejemplo, un microprocesador con el cual las magnitudes MG de medidas registradas pueden procesarse o tratarse. Además, cada sensor S o cada nodo SN de sensor puede disponer de un equipo de almacenamiento para almacenar o almacenar temporalmente las magnitudes MG de medidas registradas y, dado el caso, tratadas o procesadas.
El equipo de procesamiento de los sensores o nodos de sensor puede estar adaptado para generar un registro DS de datos del protocolo de proceso. La generación de un registro de datos de un protocolo de proceso se describe con más detalle a continuación. El registro DS de datos generado por un sensor o nodos de sensor puede transmitirse al equipo de almacenamiento e insertarse allí directamente en el protocolo de proceso.
La generación del protocolo de proceso según el primer aspecto de la invención mostrado en la Fig. 1 se explica a continuación mediante la taladradora M mostrada en la Fig. 1.
A la taladradora M están asignados en este caso dos sensores S, en donde, por ejemplo, un primer sensor registra la velocidad de giro del taladrador y un segundo sensor registra el momento de torsión del taladrador como magnitudes MG de medidas. Para ello, ambos sensores presentan sensores de valores medidos correspondientes que, de manera adecuada, están acoplados a la taladradora M o están integrados en la taladradora M.
Las magnitudes medidas MG registradas por los sensores S o por el nodo SN de sensor se transmiten a un equipo DB de almacenamiento, en donde las magnitudes de medidas se almacenan como datos sin procesar. En el equipo DB de almacenamiento se almacenan además las magnitudes MG de medidas de todos los otros sensores S o nodos SN de sensor como datos sin procesar.
De los datos sin procesar almacenados en el equipo DB de almacenamiento se genera entonces el protocolo de proceso. En función de los sensores o nodos de sensor mediante los cuales se almacenan magnitudes MG de medidas en el equipo DB de almacenamiento, pueden generarse también varios protocolos de proceso diferentes.
En una configuración de la invención, el protocolo de proceso o los protocolos de proceso se generan en un momento posterior, es decir, después de que se hayan almacenado todas las magnitudes MG de medidas relevantes para un protocolo de proceso en el equipo DB de almacenamiento.
Según la invención, el protocolo de proceso se genera o los protocolos de proceso se pueden generar ininterrumpidamente, es decir, que, después de que se haya almacenado una magnitud MG de medida como dato sin procesar en el equipo DB de almacenamiento, se complementa el protocolo de proceso correspondiente. Este complemento continuo de un protocolo de proceso tiene la ventaja de que pueden detectarse anomalías o fallos en un proceso ya durante la ejecución del proceso respectivo cuando, por ejemplo, se vigila continuamente el protocolo de proceso.
El protocolo de proceso generado puede almacenarse, a su vez, en el equipo DB de almacenamiento. Como alternativa, el protocolo de proceso generado también puede almacenarse en otro equipo de almacenamiento.
Independientemente de donde se almacena el protocolo de proceso generado, este se facilita a un sistema de minería de procesos para el procesamiento posterior o evaluación. Con dicho sistema de minería de procesos pueden llevarse a cabo evaluaciones que abarcan todos los procesos de procesos ya realizados o de procesos que todavía se encuentran en ejecución.
Los sistemas de minería de procesos conocidos permiten la reconstrucción y visualización de procesos basados en IT (procesos que se ejecutan completamente en un sistema IT) tomando como base las huellas digitales dejadas por estos procesos en el sistema IT. Para la reconstrucción de los procesos a partir de estas huellas digitales, los datos sin procesar tomados como base en un equipo de almacenamiento se transforman en protocolos de proceso. El sistema de minería de procesos permite, en este sentido, una conexión con este equipo de almacenamiento o contiene este mismo equipo de almacenamiento. El sistema de minería de procesos selecciona los protocolos de proceso y los reproduce en forma de la visualización de proceso. La visualización permite a los usuarios detectar y analizar desarrollos de proceso para descubrir, por ejemplo, puntos débiles o fallos.
La presente invención permite ahora visualizar y analizar también procesos en los cuales están implicados máquinas y objetos (p.ej. productos) y que se ejecutan total o parcialmente fuera de un sistema IT. Para ello pueden emplearse los sistemas de minería de procesos ya conocidos al generarse o crearse según la invención los protocolos de proceso necesarios para ellos.
Durante el almacenamiento de las magnitudes MG de medidas transmitidas al equipo DB de almacenamiento, a cada magnitud de medida puede asignarse un sello de tiempo o un intervalo de tiempo, que consta de dos sellos de tiempo. La asignación del sello de tiempo durante el almacenamiento de las magnitudes MG de medidas en el equipo DB de almacenamiento es ventajosa cuando las magnitudes de medidas registradas por el sensor respectivo S o nodo SN de sensor se transmiten directamente después de su registro al equipo DB de almacenamiento. La transmisión de sellos de tiempo correspondientes de un Sensor S o de un nodo SN de sensor al equipo DB de almacenamiento puede evitarse así, por lo que la cantidad de datos que van a transmitirse puede reducirse, dado el caso, considerablemente, lo que en particular es importante cuando, por ejemplo, en un centro de producción, está presente una gran cantidad de sensores o nodos de sensor que, dado el caso, transmiten magnitudes MG de medidas al equipo DB de almacenamiento en intervalos de tiempo muy cortos.
No obstante, en una configuración alternativa puede estar previsto que un sensor S o nodo SN de sensor registre distanciadas cronológicamente varias magnitudes de medidas y transmita estas magnitudes MG de medidas en un momento posterior al equipo DB de almacenamiento. En este caso, es ventajoso cuando ya mediante el sensor S o mediante el nodo SN de sensor se asigna el sello de tiempo a la magnitud MG de medida respectiva.
Independientemente de dónde se realiza la asignación del sello de tiempo a la magnitud MG de medida respectiva, el sello de tiempo indica por regla general cuándo se ha registrado la magnitud MG de medida correspondiente. Según la configuración alternativa, las varias magnitudes de medidas junto con los sellos de tiempo respectivos se transmiten al equipo DB de almacenamiento.
Además, los datos sin procesar almacenados en el equipo DB de almacenamiento se asignan a un sensor o un nodo de sensor o a la máquina para que el protocolo de proceso pueda generarse correctamente o desde el protocolo de proceso, los procesos puedan reconstruirse correctamente. Esta asignación puede tener lugar en una configuración de la invención directamente mediante los sensores o mediante el nodo de sensor, en donde las magnitudes MG de medidas se transmiten junto con una identificación del sensor o del nodo de sensor o junto con una identificación de la máquina respectiva al equipo DB de almacenamiento.
En una configuración alternativa de la invención, esta asignación también puede efectuarse mediante el equipo de almacenamiento, en donde el equipo de almacenamiento debe saber naturalmente de dónde y qué magnitudes MG de medidas se han recibido. En el equipo DB de almacenamiento, los datos sin procesar que representan las magnitudes de medida se asignan luego a los respectivos sensores o a la respectiva máquina.
Del equipo DB de almacenamiento se genera luego el protocolo de proceso y se pone a disposición del sistema de minería de proceso.
La transmisión de las magnitudes de medidas registradas por los sensores y, dado el caso, el sello de tiempo y la asignación de las magnitudes de medidas a los sensores o máquinas puede realizarse de manera diferente.
En una configuración, cada Sensor o cada nodo de sensor puede transmitir los datos directamente al equipo de almacenamiento.
En una configuración alternativa de la invención, los sensores asignados a las diferentes máquinas o nodos de sensor pueden formar una denominada red de sensores, en donde los datos de un sensor o de un nodo de sensor se transmiten a través de varios sensores o a lo largo de varios nodos de sensor al equipo DB de almacenamiento. En el ejemplo mostrado en la Fig. 1, por ejemplo, las magnitudes de medidas registradas por el nodo de sensor asignado a la taladradora a través de tres nodos de sensor adicionales se transmiten al equipo DB de almacenamiento.
Al menos los nodos de sensor internos de la red de sensores están configurados a este respecto para recibir datos de un nodo de sensor y enviar los datos recibidos a un nodo de sensor adicional. Antes del reenvío de los datos recibidos estos pueden tratarse, dado el caso, por el nodo de sensor. Por ejemplo, un nodo de sensor puede tratar los datos recibidos en cuanto a su estructura de datos de manera que los datos recibidos y las magnitudes MG de medidas registradas por el nodo de sensor se transmitan con una estructura de datos uniforme al siguiente nodo de sensor. Con ello puede conseguirse, por ejemplo, que todas las magnitudes de medidas registradas por los sensores o por los nodos de sensor en una estructura de datos uniforme lleguen al equipo DB de almacenamiento.
La comunicación entre los nodos de sensor individuales en la red de sensores o entre los nodos de sensor y el equipo DB de almacenamiento puede ser por cable o inalámbrica. Asimismo, es posible una combinación de comunicación inalámbrica y por cable.
A partir de los datos sin procesar (magnitudes de medidas, asignación de las magnitudes de medidas a los sensores o máquinas y sellos de tiempo) almacenados en el equipo DB de almacenamiento se generan varios registros de sensores que forman conjuntamente el protocolo de proceso. Cada registro de datos del protocolo de proceso presenta al menos tres atributos, en donde en un primer atributo se almacena una identificación unívoca de un proceso y con el que una etapa de proceso se asigna unívocamente a un proceso, en un segundo atributo se almacena una identificación de la etapa de proceso y en el tercer atributo se almacena el orden de las etapas de proceso dentro de un proceso. Por tanto, cada registro de datos representa una etapa de proceso de un proceso indicando el orden de la etapa de proceso dentro de este proceso.
Las magnitudes MG de medidas que pertenecen a una máquina M determinada pueden representar uno o varios procesos. Sin embargo, también es posible que varias máquinas estén implicadas en un proceso, de manera que las magnitudes de medidas que pertenecen a estas varias máquinas representen uno o varios procesos.
Por ejemplo, para la taladradora y la rectificadora pueden estar almacenados los siguientes datos sin procesar en el equipo DB de almacenamiento:
Figure imgf000008_0003
Para el caso de que la taladradora y la rectificadora estén asignadas en cada caso a otro proceso, porque, por ejemplo, con la taladradora y la rectificadora se mecanizan piezas de trabajo que están previstas para diferentes productos, a partir de los datos sin procesar puede generarse, por ejemplo, el siguiente protocolo de proceso.
Figure imgf000008_0001
Mediante el primer atributo (ID de proceso), las etapas de proceso se asignan en cada caso a otro proceso.
En caso de que la taladradora y la rectificadora estén asignadas a un proceso, por ejemplo, porque una pieza de trabajo determinada se taladre primero y, a continuación, se rectifique, a partir de los datos sin procesar, por ejemplo, puede generarse el siguiente protocolo de proceso.
Figure imgf000008_0002
Las etapas de proceso de la taladradora y de la rectificadora están asignadas mediante la ID de proceso (= 1) al mismo proceso.
La ID de proceso puede averiguarse por ejemplo, a partir de una identificación del producto que va a fabricarse de manera que, por ejemplo, todas las piezas de trabajo (o productos parciales), que pertenecen a un determinado producto reciben una identificación del proceso común e inequívoca. La identificación del producto puede averiguarse, por ejemplo, con ayuda de datos legibles por máquina que están dispuestos en el producto/pieza de trabajo y que, por ejemplo, pueden leerse mediante un lector (p.ej., en la máquina M respectiva) (como, por ejemplo, se muestra en relación con la Fig. 2). Estos datos pueden transferirse al equipo de almacenamiento como datos CD contextualizados.
Los datos contextualizados pueden transmitirse desde la máquina M directamente al equipo de almacenamiento. Mediante el momento de transmisión y el sello de tiempo en los datos sin procesar, los datos contextualizados pueden relacionarse con los datos sin procesar. Como alternativa, estos datos CD contextualizados pueden transmitirse también junto con magnitudes de medidas, por lo que, en este caso, la relación entre ellos ya se da mediante la transmisión conjunta.
No obstante, si se contemplan (p.ej., evalúan) solo procesos de máquinas individuales (cuando se contempla, p.ej., cada proceso de procesamiento de una máquina como proceso autónomo), entonces la identificación del proceso puede averiguarse, por ejemplo, de la identificación de la máquina.
Mediante eventos particulares pueden diferenciarse varios procesos ejecutados por una máquina. Dicho evento en el ejemplo del taladrador mencionado anteriormente puede presentarse entonces cuando la corriente se modifica desde 0,0 A a un valor mayor de 0,0 A. Esta modificación de la corriente puede interpretarse como evento "taladrador encendido", lo que puede ser equivalente a que el taladrador ha mecanizado una nueva/otra pieza de trabajo y, con ello, se ha iniciado un nuevo proceso.
Naturalmente también todas las magnitudes de medidas registradas relativas a una máquina pueden contemplarse como un único proceso (continuo).
Los datos contextualizados pueden comprender también otros datos, por ejemplo, información relativa a la persona que maneja la máquina respectiva o información relativa al pedido del cliente, etc.
En una configuración de la invención, los datos CD contextualizados pueden facilitarse también por un sistema externo o un sistema D3 tercero y, en caso necesario, transmitirse al equipo DB de almacenamiento o relacionarse con el registro de datos respectivo del protocolo de proceso.
El valor del segundo tributo (etapa de proceso) puede averiguarse tomando como base las magnitudes de medida. En el ejemplo anterior una modificación de la magnitud de medida corriente para el taladrador de 0,0A a un valor mayor de 0,0A es equivalente a "taladrador encendido". Como valor del segundo tributo puede almacenarse luego en el registro de datos correspondiente del protocolo de proceso "taladrador encendido".
Sin embargo, es ventajoso cuando para determinadas combinaciones de magnitudes de medidas/intervalos de magnitudes-sensor las identificaciones correspondientes de las etapas de proceso (= valores del segundo tributo) se almacenan en un fichero de configuración o tabla de configuración. Cuando se generan los registros de datos del protocolo de proceso puede averiguarse luego la identificación desde el fichero de configuración o tabla de configuración.
Además, con ayuda de un sistema de minería de procesos puede averiguarse, tomando como base el protocolo de proceso, por ejemplo, si a lo largo del tiempo el periodo entre "taladrador encendido" y "momento de torsión máximo" del taladrador aumenta o si el momento de torsión máximo desciende por debajo de un valor predeterminado.
La Fig. 2 muestra un diagrama de bloques para ilustrar el procedimiento según un segundo aspecto de la invención.
En el diagrama de bloques mostrado en la Fig. 2 se mecanizan o tratan objetos O (generalmente piezas de trabajo o productos) a lo largo de una línea de producción/procesamiento. La línea de producción/procesamiento en el ejemplo mostrado en la Fig. 2 comprende un láser (con él puede p.ej., tantearse el tamaño y posición del objeto O), un robot de montaje (p.ej., para instalar componentes en el objeto O), un equipo de prueba (p.ej., para llevar a cabo pruebas de funcionamiento) y una estación de entrega (p.ej., para envasar el objeto acabado O).
A cada estación de la línea de producción/procesamiento está asignado un equipo R de lectura con el que puede registrarse información sobre el objeto O respectivo en la estación P1 a Pn respectiva. Además, a cada objeto O se le asignan datos D legibles por máquina, por ejemplo, en forma de un código de barras/código QR o en forma de un equipo de almacenamiento (p.ej., una etiqueta RFID) legible mediante ondas electromagnéticas. Los equipos de lectura están adaptados de manera correspondiente para poder leer estos datos D (p.ej., lector de código de barras o como equipo de lectura RFID).
Los equipos de lectura pueden estar adaptados para generar un registro DS de datos del protocolo de proceso. El registro DS de datos generado por un equipo de lectura puede transmitirse al equipo de almacenamiento e insertarse allí directamente en el protocolo de proceso.
Tan pronto como un objeto O alcance y/o abandone una estación P1 a Pn, se leen los datos D legibles por máquina. Los datos leídos se transmiten, a continuación, del equipo R de lectura al equipo DB de almacenamiento, donde se almacenan como datos sin procesar.
Como en el ejemplo según la Fig. 1, en este caso, los datos transmitidos también están provistos de uno o varios sellos de tiempo. La asignación del sello de tiempo puede efectuarse por el equipo R de lectura o durante el almacenamiento de los datos transmitidos mediante el equipo DB de almacenamiento.
Aunque según una variante de la invención, los datos D legibles por máquina no se transmitan directamente después de la lectura al equipo DB de almacenamiento, sin embargo, supone una ventaja que la asignación del sello de tiempo se efectúe por el equipo R de lectura. Así, el equipo R de lectura puede registrar, por ejemplo, que se ha alcanzado o abandonado una estación, sin embargo, los datos D no se transmiten hasta que no se abandone el objeto O al equipo de almacenamiento. En este caso, el equipo R de lectura debe registrar en todo caso el momento de alcanzar el objeto O y junto con los datos D transmitirlo al equipo DB de almacenamiento.
Para una vigilancia de la línea de producción/procesamiento en tiempo real (o casi en tiempo real) es ventajoso que cada equipo R de lectura transfiera los datos registrados D directamente al equipo DB de almacenamiento. Con ello, para un objeto O ya puede averiguarse durante un proceso (que se desarrolla a lo largo de la línea de producción/procesamiento), si este proceso todavía se encuentra dentro de determinados parámetros (p.ej. dentro de tiempos de ejecución predeterminados).
A partir de los datos trasmitidos al equipo DB de almacenamiento o a partir de los datos sin procesar almacenados en el equipo de almacenamiento, se genera el protocolo de proceso. El protocolo de proceso comprende al menos tres atributos que ya se describieron con respecto a la Fig. 1. A partir de una identificación de producto que forman parte de los datos legibles por máquina y que se lee con el equipo R de lectura, durante la generación del protocolo de proceso puede generarse la identificación de proceso y almacenarse en el primer atributo del protocolo de proceso. Al usar datos CD contextualizados puede generarse una identificación para la etapa de proceso respectiva y almacenarse en el segundo atributo del protocolo de proceso. El tercer atributo en el que se almacena el orden de las etapas de proceso dentro de un proceso resulta de los sellos de tiempo respectivos.
Para el ejemplo mostrado en la Fig. 2, por ejemplo, pueden almacenarse los siguientes datos sin procesar en el equipo DB de almacenamiento.
Figure imgf000010_0002
A partir estos datos sin procesar puede generarse, por ejemplo, el siguiente protocolo de proceso.
Figure imgf000010_0001
Mediante el primer atributo (ID de proceso), las etapas de proceso se asignan en cada caso a un proceso determinado.
Los datos CD contextualizados, a partir de los cuales se averiguan los valores del segundo atributo del protocolo de proceso, se pueden proporcionar, por ejemplo, de la estación P1 a la Pn respectivamente. Por ejemplo, la estación P3, que lleva a cabo la prueba de funcionamiento, puede facilitar el estado (OK o no OK) de la prueba como datos de contexto para el producto probado.
Estos datos CD contextualizados pueden transmitirse de la estación respectiva (preferiblemente junto con un sello de tiempo) directamente al equipo de almacenamiento y asignarse a la etapa de producción respectiva basándose en el sello de tiempo. Como alternativa, los datos CD contextualizados también pueden transmitirse de la estación respectiva al equipo R de lectura asignado a la estación y, junto con los datos D leídos, transmitirse del equipo de lectura al equipo de almacenamiento.
En el ejemplo mostrado en la Fig. 2, el objeto O (si no aparecen averías o similares) ha recorrido cuatro estaciones, de manera que el proceso de procesamiento para este objeto en el protocolo de proceso presenta al menos cuatro etapas de proceso.
Este proceso puede presentar también más etapas de proceso cuando, por ejemplo, la llegada del objeto a la estación y la salida de la estación se generan como etapas de proceso en el protocolo de proceso. Con ello es posible, por ejemplo, averiguar el tiempo de permanencia de un objeto en una estación, para poder comprobar, por ejemplo, en qué estación se retrasa el proceso.
La Fig. 3 muestra un diagrama de bloques para ilustrar el procedimiento según un tercer aspecto de la invención.
En la variante del procedimiento mostrada en la Fig. 3, las ventajas de la variante descrita en relación con la Fig. 1 y las ventajas de la variante descrita en relación con la Fig. 2 pueden unirse. Por tanto, en la visualización y análisis de los desarrollos de proceso pueden tenerse en cuenta datos relacionados con objetos o productos, que se facilitan por los equipos R de lectura, datos relacionados con la máquina, que se facilitan por los sensores S o por los nodos SN de sensor y datos relacionados con el contexto. Esto permite análisis aún más detallados. En particular, pueden detectarse relaciones y dependencias que no pueden detectarse solas con las dos variantes mostradas en las Fig. 1 y Fig. 2.
Según la variante de acuerdo con la Fig. 1 puede averiguarse, por ejemplo, que una máquina determinada con frecuencia sobrepasa o no alcanza un parámetro de máquina determinado (p.ej., que una taladradora después de una duración de taladrado predeterminada con frecuencia no alcanza el momento de torsión necesario).
Según la variante de acuerdo con la Fig. 2 por ejemplo, puede averiguarse que determinados productos, en los que se practicaron taladros no pasan la prueba de funcionamiento en una estación de prueba, porque los taladros no cumplen determinados criterios (taladros, p.ej., no son suficientemente profundos).
Mediante la combinación de las dos variantes según la Fig. 1 y Fig. 2 puede crearse en adelante una relación entre el parámetro de máquina y los taladros defectuosos. Por ejemplo, puede detectarse que exactamente en los productos en los que los taladros no son suficientemente profundos, la taladradora no ha alcanzado el momento de torsión necesario. El proceso de procesamiento o de producción puede ajustarse ahora de manera correspondiente, p.ej., puede prolongarse la duración de taladrado, cuando se deban taladrar taladros en estos productos, hasta que también se alcancen las profundidades de taladro requeridas de estos productos.
Por tanto, no pueden detectarse determinadas relaciones hasta combinar las dos variantes según la Fig. 1 y Fig. 2, de manera que, por ejemplo, puede reducirse considerablemente una búsqueda de fallos o de causas y con ello, dado el caso, tiempos de inactividad o paradas de producción consecuentes.
En la variante mostrada en la Fig. 3, a los productos u objetos O que se procesan o mecanizan a lo largo de una línea de producción/procesamiento están asignados datos legibles por máquina D. La configuración de estos datos D legibles por máquina se ha descrito en relación con la Fig. 2.
A las estaciones P1 a Pn de la línea de producción/procesamiento están asignados equipos de lectura, con los cuales pueden leerse los datos D legibles por máquina tan pronto como un objeto O llegue y/o abandone la estación respectiva.
A las máquinas M están asignados sensores S o nodos SN de sensor con los que pueden registrarse determinadas propiedades físicas de la máquina respectiva como magnitudes MG de medidas (por ejemplo, temperatura, momento de torsión, etc.). La configuración de los sensores S o de los nodos SN de sensor y la formación y modo de funcionamiento de una red de sensor formada empleando los nodos SN de sensor se han descrito en relación con la Fig. 1.
Los datos D legibles por máquina registrados por los equipos R de lectura y las magnitudes MG de medidas registradas por los sensores S o nodos SN de sensor se transmiten al equipo DB de almacenamiento y allí se almacenan como datos sin procesar. A partir de estos datos sin procesar se generan entonces protocolos de proceso que después se ponen a disposición de un sistema de minería de procesos. La generación de los protocolos de proceso se ha descrito en relación con la Fig. 1 y Fig. 1.
Además, pueden transmitirse al equipo DB de almacenamiento tanto los equipos R de lectura como los sensores S o nodos SN de sensor como las propias máquinas pueden transmitir datos Cd contextualizados, como se ha descrito asimismo en relación con la Fig. 1 y Fig. 2. Mediante estos datos CD contextualizados puede efectuarse la asignación de los datos D transmitidos por los equipos R de lectura a los datos MG transmitidos por los sensores S o nodos SN de sensor.
Como alternativa o adicionalmente a esta, la asignación puede tener lugar también a través de los sellos de tiempo, que se transmiten junto con los datos D transmitidos por los equipos R de lectura y los datos MG transmitidos por los sensores S o nodos SN de sensor.
Debido a esta asignación pueden asignarse al proceso correcto tanto las etapas de proceso que resultan de los datos D transmitidos por los equipos R de lectura como las etapas de proceso que resultan de los datos MG transmitidos por los sensores S o nodos SN de sensor en el protocolo de proceso. La generación de las etapas de proceso tiene lugar, en este sentido, como se ha descrito en relación con la Fig. 1 y Fig. 2.
A continuación, se muestran ejemplos de datos sin procesar que se almacenan sobre datos MG transmitidos de un nodo SN de sensor al equipo DB de almacenamiento y de datos sin procesar que se almacenan sobre datos D transmitidos de un equipo R de lectura al equipo DB de almacenamiento, así como un protocolo de proceso resultante de esto.
Figure imgf000012_0002
Datos sin procesar sobre los datos MG
Figure imgf000012_0003
Datos sin procesar sobre los datos D
Figure imgf000012_0001
Protocolo de proceso
Anteriormente se han transmitido ejemplos de realización en los cuales los datos D, MG, CD se transmiten a un equipo DB de almacenamiento y allí se almacenan como datos sin procesar. Este equipo de almacenamiento puede ser una memoria permanente (p.ej. disco duro) o una memoria volátil (p.ej. memoria de trabajo).
Para un procesamiento de los datos transmitidos como flujo está previsto según la invención mantenerlos en la memoria de trabajo, pudiendo generarse en la memoria de trabajo también el protocolo de proceso y facilitarse sistema de minería de procesos. Entonces, esto es adecuado, en particular, cuando se desea un análisis en tiempo real de procesos y el protocolo de proceso ya no se necesita después del análisis.
En cambio, para un análisis posterior de los protocolos de proceso, puede ser ventajoso almacenar en una memoria permanente los datos transmitidos y los protocolos de proceso generados de ellos.
Para el almacenamiento y para la organización de los datos pueden emplearse sistemas de gestión de base de datos, en bases de datos en memoria o también un sistema de fichero.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para proporcionar protocolos de proceso para procesos que son ejecutados por una serie de equipos físicos, en donde
-al menos un sensor (S) está asociado a al menos un equipo (M) físico,
-el al menos un sensor (S) está adaptado para detectar propiedades físicas del equipo (M) como magnitudes de medida, y el al menos un sensor (S) detecta las propiedades físicas del equipo (M) como magnitudes (MG) de medida,
-las magnitudes (MG) de medida detectadas por el al menos un sensor (S) se asocian al al menos un sensor (S) y/o al al menos un equipo (M),
-a las magnitudes (MG) de medida detectadas por el al menos un sensor (S) se asigna al menos un sello de tiempo que indica cuándo ha detectado el sensor (S) la respectiva magnitud de medida, -el protocolo de proceso se genera a partir de las magnitudes (MG) de medida detectadas por el al menos un sensor (S), de la asociación de las magnitudes de medida detectadas al al menos un sensor (S) y/o al al menos un equipo (M) y al sello de tiempo asociado a las magnitudes de medida, en donde el protocolo de proceso comprende un número de conjuntos (DS) de datos, en donde cada conjunto (DS) de datos describe una etapa del proceso, y en donde cada conjunto de datos del protocolo de proceso comprende al menos:
-un primer atributo en el que está almacenada una identificación unívoca del respectivo proceso y con el que la etapa de proceso se asigna al proceso;
-un segundo atributo en el que está almacenada una identificación de la etapa de proceso; y
-un tercer atributo en el que un orden de las etapas de proceso está almacenado dentro de un proceso,
-el protocolo de proceso generado se almacena en un equipo (DB) de almacenamiento, -las magnitudes (MG) de medida detectadas por el al menos un sensor (S) se transmiten al equipo (DB) de almacenamiento a través de una red de comunicación,
-las magnitudes (MG) de medida transmitidas al equipo (DB) de almacenamiento se almacenan como datos sin procesar en el equipo de almacenamiento, en donde los datos sin procesar
-se asignan en el equipo (DB) de almacenamiento al al menos un sensor (S) y/o al al menos un equipo (M) y
-adicionalmente a las magnitudes de medida, contienen el al menos un sello de tiempo para cada magnitud (MG) de medida,
-a partir de los datos sin procesar almacenados en el equipo (DB) de almacenamiento y la respectiva asignación de los datos sin procesar al al menos un sensor (S) y/o al al menos un equipo (M) se genera el protocolo de proceso,
-cuando se genera el protocolo de proceso, la identificación de la etapa de proceso se genera a partir de las magnitudes de medida almacenadas como datos sin procesar en función de la asignación de la respectiva magnitud de medida al al menos un sensor (S) y/o al al menos un equipo (M) y
-el orden de las etapas de proceso dentro de un proceso se determina mediante los sellos de tiempo asignados a las magnitudes de medida, en donde el respectivo sello de tiempo se almacena en el tercer atributo,
-los datos (D) legibles por máquina transmitidos se mantienen para un procesamiento como flujo en la memoria de trabajo,
-el protocolo de proceso se genera en la memoria de trabajo y
-el protocolo de proceso se genera continuamente mediante un complemento continuo, en donde después de que se haya almacenado una magnitud de medida como dato sin procesar en el equipo de almacenamiento, se complementa el correspondiente protocolo de proceso.
2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en donde el al menos un sensor (S) detecta las propiedades físicas del equipo (M) a intervalos de tiempo, preferiblemente cíclicamente, como magnitudes de medida.
3. Procedimiento, según la reivindicación 1, en donde el al menos un sensor (S) detecta un número de magnitudes de medida a intervalos de tiempo y transmite conjuntamente el número de magnitudes de medida junto con un sello de tiempo para cada magnitud de medida al equipo (DB) de almacenamiento.
4. Procedimiento, según una de las dos reivindicaciones anteriores, en donde las magnitudes de medida detectadas se transmiten al equipo (DB) de almacenamiento en un intervalo de tiempo tras la detección.
5. Procedimiento, según la reivindicación 1, en donde se asigna en cada caso al menos un sensor (S) a un número de equipos físicos (M), en donde se forma una red de sensores con los sensores (S) asignados a los equipos físicos (M) y en donde los sensores (S) asignados a un equipo físico (M) forman un nodo sensor (SN) de la red de sensores.
6. Procedimiento según la reivindicación anterior, en donde las magnitudes de medida detectadas por sensores (S) asignados a distintos equipos (M) físicos y almacenadas como datos sin procesar en el equipo de almacenamiento se asignan como etapas de proceso a un proceso predeterminado al generar el protocolo de proceso.
7. Procedimiento, según una de las dos reivindicaciones anteriores, en donde los nodos (SN) sensores de la red de sensores están acoplados operativamente entre sí, en donde el acoplamiento de los nodos (SN) sensores forma la red de comunicación a través de la cual las magnitudes de medida detectadas por los sensores de los nodos (SN) sensores se transmiten al equipo (DB) de almacenamiento.
8. Procedimiento, según la reivindicación anterior, en donde algunos de los nodos (SN) sensores de la red de sensores reciben magnitudes de medida de al menos un primer nodo sensor y transmiten las magnitudes de medida recibidas a un segundo nodo sensor.
9. Procedimiento, según la reivindicación anterior, en donde los datos que representan las magnitudes de medida recibidas se tratan antes de su transmisión al segundo nodo sensor, en particular, se convierten a un formato de datos unitario para toda la red de sensores.
10. Procedimiento, según la reivindicación 1, en donde los datos transmitidos al equipo (DB) de almacenamiento se tratan antes del almacenamiento en el equipo (DB) de almacenamiento, en particular, se convierten a un formato de datos uniforme.
11. Procedimiento, según la reivindicación 1, en donde, para cada sensor (S) y/o cada equipo (M), las identificaciones de las etapas de proceso pertenecientes a magnitudes de medida predeterminadas o intervalos de magnitudes de medida se almacenan en un fichero de configuración o tabla de configuración, en donde, para generar la identificación de la etapa de proceso, esta se determina con ayuda del fichero de configuración o la tabla de configuración.
12. Procedimiento, según la reivindicación 1, en donde al menos a un conjunto de datos del protocolo de proceso se asignan datos (CD) contextualizados, en donde los datos (CD) contextualizados los proporciona
-el al menos un sensor (S) o
-el al menos un equipo (M), o
se generan durante la generación del protocolo de proceso.
13. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde el protocolo de proceso generado y almacenado en el equipo (DB) de almacenamiento se pone a disposición de un sistema de minería de procesos para el análisis de los procesos.
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