JP2020515958A - Transparent monitoring method and system for smart factories - Google Patents
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Abstract
本発明はスマート工場の透明なモニタリング方法を提供し、スマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを構築するステップＡと、スマート工場の透明なモニタリング方法を実現するステップＢを含み、ステップＡは、仮想モデルと物理的相互接続メカニズムを構築するステップＡ１と、工場の静的モデリングを行うステップＡ２と、工場の動的モデリングを行うステップＡ３と、モデルと設備の統合を行うステップＡ４を含み、ステップＢは、スマート工場３Ｄシミュレーションを具体的に実施するステップＢ１と、仮想モデルと物理的モデルを関連させるステップＢ２と、コマンドを発しデータを収集し、フィードバックするステップＢ３と、データを可視化し表示するステップＢ４を含む。スマート工場の透明なモニタリングシステムであって、ＭＥＳモジュール、ユニット管理モジュール、ＳＣＡＤＡモジュールとバス（ｂｕｓ）制御ネットワークモジュール含む。The present invention provides a transparent monitoring method for a smart factory, including step A for building a transparent monitoring platform for a smart factory and step B for realizing the transparent monitoring method for a smart factory, wherein step A is a virtual model. It includes a step A1 of constructing a physical interconnection mechanism, a step A2 of performing static modeling of a factory, a step A3 of performing dynamic modeling of a factory, and a step A4 of integrating a model and equipment, and step B is Step B1 of concretely executing the 3D simulation of the smart factory, step B2 of associating the virtual model with the physical model, step B3 of issuing a command to collect and feed back data, and step B4 of visualizing and displaying the data. Including. A transparent monitoring system for smart factory, which includes MES module, unit management module, SCADA module and bus control network module.
Description
本発明は工業自動化技術の分野に関し、特に、スマート工場の透明なモニタリング方法及びシステムに関する。 The present invention relates to the field of industrial automation technology, and more particularly to transparent monitoring method and system for smart factories.
リアルタイムモニタリングはスマート製造工場の必須要件の一つである。 Real-time monitoring is one of the essential requirements for smart manufacturing plants.
次世代のスマート工場は、高度なダイナミズム、適応性とランダム性等の特徴を備え、スマート工場のモニタリングに対して、データモニタリングからデータとモデル混合の３Ｄ可視化モニタリングへ、平面モニタリングから３Ｄ多視点モニタリングへの発展の差し迫ったニーズが存在する。
従来のビデオモニタリング方法は、２Ｄモニタリングを主とし、工場の全景に対する微細なモニタリングを行うことはできない。
The next-generation smart factory has features such as high dynamism, adaptability and randomness. For smart factory monitoring, from data monitoring to 3D visualization monitoring of data and model mixture, from planar monitoring to 3D multi-view monitoring. There is an urgent need for development.
The conventional video monitoring method is mainly for 2D monitoring and cannot perform fine monitoring for the entire view of the factory.
しかも、データ駆動の３Ｄ可視化モニタリングプラットフォームとツールを欠き、設備動作過程、製品移動過程に対するモニタリングがないため、ライン全体の作業過程における動作、データ、情報等に対するリアルタイムで透明なモニタリングを行うことができない。 Moreover, because it lacks a data-driven 3D visualization monitoring platform and tools, and there is no monitoring of equipment operation processes and product movement processes, it is not possible to perform real-time transparent monitoring of operations, data, information, etc. in the work process of the entire line. .
従来技術の欠点は、以下の通りである。
カメラの視覚的モニタリングを主とし、平面２Ｄモニタリングに属するため、ライン全体に対して多視点モニタリングが行えず、ライン全体の細部に対してクロス粒度モニタリングを行うことができない。
The drawbacks of the prior art are as follows.
Since the main focus is on visual monitoring of the camera and belongs to planar 2D monitoring, multi-viewpoint monitoring cannot be performed on the entire line, and cross-granularity monitoring cannot be performed on the details of the entire line.
データ情報モニタリングを主とし、データ駆動の３Ｄ可視化モデル運動とデータのモニタリングプラットフォームとツールを欠いている。
シミュレーションの形式を主とし、設備動作過程、製品移動過程に対するリアルタイムモニタリングがないため、ライン全体の作業過程をモニタリングできない。
It mainly focuses on data information monitoring, and lacks data-driven 3D visualization model motion and data monitoring platforms and tools.
Mainly in the form of simulation, there is no real-time monitoring of equipment operation process and product movement process, so the work process of the entire line cannot be monitored.
前記先行技術には、ライン全体に対して多視点モニタリングが行えず、ライン全体の細部に対してクロス粒度モニタリングを行うことができず、データ情報モニタリングを主としデータ駆動の３Ｄ可視化モデル運動とデータのモニタリングプラットフォームとツールを欠いており、シミュレーションの形式を主とし設備動作過程、製品移動過程に対するリアルタイムモニタリングがないため、ライン全体の作業過程をモニタリングできないという欠点がある。 In the prior art, multi-viewpoint monitoring cannot be performed on the entire line, cross-grain monitoring cannot be performed on the details of the entire line, and data-driven 3D visualization model motion and data are mainly used for data information monitoring. It lacks a monitoring platform and tools, and has the drawback of not being able to monitor the work process of the entire line, since it does not have real-time monitoring of equipment operation processes and product movement processes, mainly in the form of simulation.
本発明によるスマート工場モニタリング方法及びシステム３Ｄ可視化モジュールと透明なモニタリングプラットフォームに基づき、センサーデータを利用して、工場の各種設備のリアルタイム運転情報と状態に対して、追跡と３Ｄ可視化表現を行い、同時にリアルタイムコマンドデータと統計データを融合し、可視化表現を行い、物理的ライン全体の実行過程を、リアルタイム３Ｄ可視化表示及び関連実行性能データ動的表示を行う。 Smart factory monitoring method and system according to the present invention Based on a 3D visualization module and a transparent monitoring platform, sensor data is used to perform tracking and 3D visualization expression for real-time operation information and status of various equipment in the factory, and at the same time. Real-time command data and statistical data are fused and visualized, and the execution process of the entire physical line is displayed in real-time 3D and related execution performance data is dynamically displayed.
現場情報をリアルタイムでモデルとシステムにフィードバックすることで、ライン全体とその３Ｄデジタルツインモデルの作業同期を実現し、これによりライン全体に対して全景で、クロス粒度リアルタイムモニタリングを行うスマート工場の透明なモニタリング方法及びシステムに関する。 By feeding back on-site information to the model and system in real time, the work synchronization of the entire line and its 3D digital twin model is realized, which enables a transparent view of the smart factory that performs cross-grain real-time monitoring of the entire line in a panoramic view. Monitoring method and system.
本発明によるスマート工場の透明なモニタリング方法は、以下のステップを含む。
ステップＡ：スマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを構築し、それは以下を含む。
The transparent monitoring method of the smart factory according to the present invention includes the following steps.
Step A: Build a transparent monitoring platform for smart factories, which includes:
ステップＡ１：仮想モデルと物理的相互接続メカニズムを構築し、データ駆動の３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームをスマート工場モニタリングの３Ｄ可視化インターフェースとし、３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームに基づき、デジタルツイン技術を運用し、生産データのダウンコマンドチャンネルと現場生産データのアップ情報チャンネルを構築し、産業用イーサネットと仮想コントロールネットワークにより、ソフトウェアＰＬＣとハードウェアＰＬＣの通信メカニズム及びソフト／ハードウェアＰＬＣ非同期サイクル同期化保証メカニズムを構築し、上位ＭＥＳモジュール及び下層制御ネットワークとの通信と統合を実現し、工場現場と等価なスマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを構築する。 Step A1: Build a virtual model and physical interconnection mechanism, and use the data-driven 3D near-physical simulation monitoring platform as a 3D visualization interface for smart factory monitoring, and operate the digital twin technology based on the 3D near-physical simulation monitoring platform. Then, the down command channel of the production data and the up information channel of the on-site production data are constructed, and the communication mechanism between the software PLC and the hardware PLC and the software/hardware PLC asynchronous cycle synchronization guarantee mechanism by the industrial Ethernet and the virtual control network. To realize communication and integration with the upper MES module and the lower layer control network, and build a transparent monitoring platform for smart factories that is equivalent to the factory floor.
ステップＡ２：工場の静的モデリングはデータ駆動の３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームを利用し、工場生産設備及びそのレイアウト状況を結合し、工場設備の３Ｄモデリング可動部材と非可動部材に対する分類モデリングを完了し、３Ｄ可視化プラットフォーム上で、ライン全体の仮想アセンブリを行う。 Step A2: Factory static modeling uses a data-driven 3D near-physical simulation monitoring platform to combine factory production equipment and its layout situation, and complete factory equipment 3D modeling classification modeling for moving and non-moving parts Then, the virtual assembly of the entire line is performed on the 3D visualization platform.
ステップＡ３：工場の動的モデリングはデータ駆動の３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームを利用し、工場設備動作と工場物流状況を結合し、専用機設備と中間設備動作計画を完了し、製品物流と運動計画を完了し、運動と動作コントロールスクリプトを編制し、工場のオフライン模擬運転を実現する。 Step A3: Factory dynamic modeling uses a data-driven 3D near-physical simulation monitoring platform to combine factory equipment operation and factory logistics status, complete dedicated machine equipment and intermediate equipment operation plan, product logistics and movement Complete the plan, organize the motion and motion control script, and realize the offline simulated operation of the factory.
ステップＡ４：モデルと設備の統合：仮想モデルと物理的相互接続メカニズムに基づき、工場設備モデルとその物理的動作同期を完了し、単一機実物とデジタル化ライン全体上で対応する単一機デジタル化モデルの動作同期を実現する。該工場設備モデルは、静的モデルと動的モデルを含む。 Step A4: Model and equipment integration: Based on the virtual model and the physical interconnection mechanism, complete the factory equipment model and its physical operation synchronization, single machine digital and corresponding single machine digital on the whole digital line. Realize the operation synchronization of the computerized model. The factory equipment model includes a static model and a dynamic model.
ステップＢ：スマート工場の透明なモニタリング方法を実現し、それは以下を含む。
ステップＢ１：スマート工場３Ｄシミュレーションを具体的に実施する。
ステップＢ２：仮想モデルと物理的モデルを関連させる。
ステップＢ３：コマンドを発し、データを収集し、フィードバックする。
ステップＢ４：データを可視化し表示する。
Step B: Implement a transparent monitoring method for smart factories, which includes:
Step B1: The smart factory 3D simulation is specifically carried out.
Step B2: Associate the virtual model and the physical model.
Step B3: Issue a command, collect data, and give feedback.
Step B4: Visualize and display the data.
本発明は、３Ｄ可視化モジュールと透明なモニタリングプラットフォームに基づき、センサーデータを利用し、工場の各種設備のリアルタイム運転情報と状態に対して、追跡と３Ｄ可視化表現を行い、同時にリアルタイムコマンドデータと統計データを融合し、可視化表現を行い、物理的ライン全体の実行過程を、リアルタイム３Ｄ可視化表示及び関連実行性能データ動的表示を行う。 The present invention is based on a 3D visualization module and a transparent monitoring platform, and uses sensor data to perform tracking and 3D visualization representation of real-time operation information and status of various equipment in a factory, and at the same time real-time command data and statistical data. , The visualization process is performed, and the execution process of the entire physical line is displayed in real-time 3D and the related execution performance data is dynamically displayed.
現場情報をリアルタイムでモデルとシステムにフィードバックすることで、ライン全体とその３Ｄデジタルツインモデルの作業同期を実現し、これによりライン全体に対して全景で、クロス粒度リアルタイムモニタリングを行う。 By feeding back on-site information to the model and system in real time, the work synchronization of the entire line and its 3D digital twin model is realized, and thereby the whole line is subjected to cross-grain real-time monitoring in a panoramic view.
さらに、ステップＢ１におけるスマート工場３Ｄシミュレーションの具体的な実施の過程は、以下を含む。 Furthermore, the specific implementation process of the smart factory 3D simulation in step B1 includes the following.
ステップＢ１１：準備段階を開始し、工場サイト計画、製品外観性能、加工プロセスフロー、計画生産量、原材料投入量等に対して、詳細な調査研究を行い、生産ラインのレイアウトと具体的な単一機設備の設置及び関連資源の配置を結合し、最適化されたシミュレーションスマート工場レイアウトソリューションを設計する。 Step B11: The preparation stage is started, and a detailed survey and research is conducted on the factory site plan, product appearance performance, processing process flow, planned production amount, raw material input amount, etc., and the production line layout and specific single Combine the installation of machinery and equipment and the arrangement of related resources to design an optimized simulation smart factory layout solution.
ステップＢ１２：３Ｄモデリングソフトウェアを利用し、単一機設備、中間設備に対して、３Ｄモデリングを完了し、３Ｄモデルを、シミュレーションソフトウェアに導入し、ステップＢ１１における場所生産能力等のレイアウト計画を結合し、シミュレーションソフトウェアにおいて、対応する設備３Ｄモデルに対して１対１で対応する、嵌合接続を行い、３Ｄ仮想スマート工場生産ラインレイアウトを実現する。 Step B12: Using the 3D modeling software, complete the 3D modeling for the single machine equipment and the intermediate equipment, introduce the 3D model into the simulation software, and combine the layout plans such as the place production capacity in step B11. The simulation software realizes a 3D virtual smart factory production line layout by fitting and connecting one-to-one with the corresponding equipment 3D model.
ステップＢ１３：シミュレーションソフトウェアにおいて、設備３Ｄモデルに対して、動作の動的設計の運動方式の性能計画を行い、シミュレーションソフトウェアにおいて、設備３Ｄモデルに対して、スクリプト編制を行い、ステップＢ１２における設備３Ｄモデル動作と運動を実現し、センサーのコントロール、制御ロジックの設計、工場生産情報等のデータ収集等を利用し、３Ｄ仮想生産ラインに対する仮想デジタル化制御を完了する。 Step B13: In the simulation software, the performance plan of the motion method of the dynamic design of the motion is performed on the equipment 3D model, and in the simulation software, the script formation is performed on the equipment 3D model, and the equipment 3D model in step B12. Realize motion and movement, utilize sensor control, control logic design, data collection such as factory production information, and complete virtual digitization control for 3D virtual production line.
ステップＢ１４：スタンドアロン機器３Ｄモデル或いはライン全体をサブモジュールに合理的に分割して区分し、デジタル化を行い、これにより仮想ライン全体のデジタル化モデルを構築し、ＭＥＳモジュールを実行エンジンとし、設備３Ｄデジタル化モデルを対象とし、特定機能アルゴリズムを書き、このアルゴリズムをＭＥＳモジュールのコアとし、仮想生産ライン全体を最適化調整し、生産コマンドのダウンロードと工場情報のアップロードは、実行エンジンとシミュレーションソフトウェア間でデータインタラクションを実現する必要がある。 Step B14: The stand-alone device 3D model or the entire line is rationally divided into sub-modules and digitized, thereby constructing a digitized model of the entire virtual line, using the MES module as the execution engine, and the equipment 3D Write a specific function algorithm for the digitized model, use this algorithm as the core of the MES module, optimize and adjust the entire virtual production line, and download production commands and upload factory information between the execution engine and simulation software. It is necessary to realize data interaction.
ステップＢ１５：工場現場リアルタイムデータに対して、相応のデータレポートを分類制作し、これによりデータはモニタリングステーションにおいて３Ｄ可視化して示される。 Step B15: A corresponding data report is categorized and produced with respect to the factory real-time data, whereby the data is displayed in 3D visualization at the monitoring station.
さらに、ステップＢ２における仮想モデルと物理的モデルの関連は、以下を含む。 Further, the relationship between the virtual model and the physical model in step B2 includes the following.
上述のスマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを運用し、ＰＬＣと仮想ネットワークを架け橋とし、３Ｄシミュレーション、設備モデルと物理的ＰＬＣの間の通信チャンネルを構築し、データ、コマンドと情報の相互接続を実現し、ステップＡ４に基づいて、デジタルツイン技術を運用し、オンラインセンサーデータ、物理的モデルフィードバックの現場リアルタイムデータを利用し、シミュレーションモデルを駆動し、製品移動状況をシミュレーションすることにより、仮想工場とリアル工場の間のインタラクティブな動きと同期を実現し、リアル設備と、モニタリングプラットフォームにマッピングされた対応モデルを、１対１でマッピングする。 Operate the transparent monitoring platform of the above-mentioned smart factory, bridge PLC and virtual network, build 3D simulation, communication channel between equipment model and physical PLC, and realize interconnection of data, command and information. , Based on step A4, the digital twin technology is operated, the online sensor data and the real-time data of the physical model feedback are used, and the simulation model is driven to simulate the product movement situation, thereby simulating the virtual factory and the real factory. It realizes the interactive movement and synchronization between, and maps the real equipment and the corresponding model mapped on the monitoring platform one to one.
さらに、ステップＢ３におけるコマンドダウンロードとデータ収集フィードバックは、以下を含む。 In addition, the command download and data collection feedback in step B3 includes:
スマート工場の透明なモニタリングプラットフォームの構築完了とデータ同期通信構築に基づいて、コマンドの指示と現場リアルタイムデータの収集とフィードバックを実現し、スマート工場の透明なモニタリングプラットフォーム工場の各種設備のリアルタイム運転情報と状態に対して、追跡を行い、一方では、ＭＥＳモジュールを介して、生産コマンドを各ユニット管理モジュールに発送し、各ユニット管理モジュールは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、さらにバス（ｂｕｓ）制御ネットワークモジュール同期を経て底層ＰＬＣに送信し、ソフト／ハードウェアＰＬＣを介して、シミュレーションプラットフォームと現場設備運動を駆動する。 Based on the completion of the construction of the transparent monitoring platform of the smart factory and the construction of the data synchronization communication, the command instruction and the real-time data collection and feedback of the site are realized, and the transparent monitoring platform of the smart factory and the real-time operation information of various facilities of the factory The status is tracked, while on the other hand, the production command is sent to each unit management module through the MES module, and each unit management module receives the production command and then converts it into the equipment command, and further (Bus) Control network module Send to bottom layer PLC via synchronization and drive simulation platform and field equipment movement via software/hardware PLC.
一方、物理的モデルの現場情報及び運動状態は、センサー収集のリアルタイムデータを介して、バス（ｂｕｓ）制御ネットワークをＳＣＡＤＡモジュールにアップロードし、各リンクの状態とデータをＭＥＳモジュールにフィードバックし、これにより閉ループ（Ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ）を形成する。
ＳＣＡＤＡモジュールは工場データを収集し、ＭＥＳモジュールにアップロードする。
Meanwhile, the field information and motion status of the physical model are uploaded to the SCADA module via the bus (bus) control network through the real-time data collected by the sensor, and the status and data of each link are fed back to the MES module. Form a closed loop.
The SCADA module collects factory data and uploads it to the MES module.
ここで、工場データは設備運転状態、生産工程、製品加工工程、故障情報を含む。 Here, the factory data includes equipment operation status, production process, product processing process, and failure information.
さらに、ステップＢ４におけるデータの可視化表示は、以下を含む。 Further, the visualization display of the data in step B4 includes the following.
現場リアルタイムデータを、３Ｄシミュレーションソフトウェアに送信し、ソフトウェア内でデータを処理し、工場運転情報と生産データに対してレポートを統計作成し、工場生産状况、設備故障状况、製品加工状况等のリアルタイムデータの３Ｄ可視化表現を実現し、これによりスマート工場の全ビュー、クロス粒度、透明なモニタリングと管理を実現する。 Real-time data of the site is transmitted to 3D simulation software, the data is processed in the software, reports are statistically created for factory operation information and production data, and real-time data of factory production status, equipment failure status, product processing status, etc. It realizes 3D visualization representation of, which enables full view of smart factory, cross grain, transparent monitoring and management.
スマート工場の透明なモニタリングシステムは、以下を含む。 The transparent monitoring system of smart factory includes:
ＭＥＳモジュールは、生産コマンドを各ユニット管理モジュールに発送し、ユニット管理モジュールは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、さらにバス（ｂｕｓ）制御ネットワークモジュール同期を経て底層ＰＬＣに送信し、ソフトウェアＰＬＣとハードウェアＰＬＣを介して、シミュレーションプラットフォームと現場設備運動を駆動し、ＳＣＡＤＡモジュールは工場データを収集し、ＭＥＳモジュールにアップロードする。 The MES module sends the production command to each unit management module, and after the production management command is received, the unit management module converts the production command into the equipment command and further transmits the equipment command to the bottom layer PLC via the bus control network module synchronization. Driving the simulation platform and field equipment movement via the software PLC and the hardware PLC, the SCADA module collects factory data and uploads it to the MES module.
ここで、工場データは設備運転状態、生産工程、製品加工工程、故障情報を含む。 Here, the factory data includes equipment operation status, production process, product processing process, and failure information.
バス（ｂｕｓ）制御ネットワークモジュールは、スマート工場の透明なモニタリングシステム内で構築される通信ネットワークである。 The bus control network module is a communication network built within the transparent monitoring system of the smart factory.
本発明は、上述の内容に基づき、スマート工場モニタリング方法及びシステムを提供し、３Ｄ可視化モジュールと透明なモニタリングプラットフォームに基づき、センサーデータを利用し、工場の各種設備のリアルタイム運転情報と状態に対して、追跡と３Ｄ可視化表現を行い、同時にリアルタイムコマンドデータと統計データを融合し、可視化表現を行い、物理的ライン全体の実行過程を、リアルタイム３Ｄ可視化表示及び関連実行性能データ動的表示を行う。 The present invention provides a smart factory monitoring method and system based on the above contents, and uses sensor data based on a 3D visualization module and a transparent monitoring platform for real-time operation information and status of various equipment in a factory. , Tracking and 3D visualization are performed, real-time command data and statistical data are fused at the same time, visualization is performed, and the execution process of the entire physical line is displayed in real time 3D visualization and related execution performance data dynamic display.
現場情報をリアルタイムでモデルとシステムにフィードバックすることで、ライン全体とその３Ｄデジタルツインモデルの作業同期を実現し、これによりライン全体に対して全景で、クロス粒度リアルタイムモニタリングを行う。 By feeding back on-site information to the model and system in real time, the work synchronization of the entire line and its 3D digital twin model is realized, which allows cross-grain real-time monitoring of the entire line in a panoramic view.
（実施形態）
以下、図を参照して、具体的実施方式により本発明の技術解決案を説明する。
本発明は以下の前提に立っている。
(Embodiment)
Hereinafter, with reference to the drawings, a technical solution of the present invention will be described by a specific implementation method.
The present invention is based on the following premise.
３Ｄデジタル化設計が可能なプラットフォームと対応する３Ｄ可視化エンジンを備え、内部にデータ処理機能を備え、単一機設備の仮想設備を実行でき、スクリプトを介して、設備の動作或いは製品の運動を制御でき、ソフトウェアＰＬＣ機能を備える。 It is equipped with a 3D visualization engine that supports 3D digitization design, has an internal data processing function, can execute virtual equipment of a single machine, and control the operation of the equipment or the movement of the product via a script. It has a software PLC function.
デジタルツイン：物理モデル、センサー更新、運転履歴等データを十分に利用し、複合分野、マルチ物理量、マルチスケール、多重確率のシミュレーション過程を統合し、仮想空間にマッピングし、これにより対応する実体設備のすべてのライフサイクル過程を反映する。
”デジタルミラー”或いは“デジタルマッピング”とも別称される。
Digital twin: Fully utilize data such as physical model, sensor update, operation history, and integrate simulation process of complex fields, multi-physical quantities, multi-scale, and multi-probability, and map it to virtual space. Reflects all life cycle processes.
Also called "digital mirror" or "digital mapping".
スマート工場の透明なモニタリング方法は、以下のステップを含む。
ステップＡ：スマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを構築し、それは以下を含む。
The transparent monitoring method of smart factory includes the following steps.
Step A: Build a transparent monitoring platform for smart factories, which includes:
ステップＡ１：仮想モデルと物理的相互接続メカニズムを構築し、データ駆動の３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームをスマート工場モニタリングの３Ｄ可視化インターフェースとし、該シミュレーションモニタリングプラットフォームに基づき、デジタルツイン技術を運用し、生産データのダウンコマンドチャンネルと現場生産データのアップ情報チャンネルを構築し、産業用イーサネットと仮想コントロールネットワークにより、ソフトウェアＰＬＣとハードウェアＰＬＣの通信メカニズム及びソフト／ハードウェアＰＬＣ非同期サイクル同期化保証メカニズムを構築し、上位ＭＥＳモジュール及び下層制御ネットワークとの通信と統合を実現する。 Step A1: Build a virtual model and physical interconnection mechanism, use a data-driven 3D near-physical simulation monitoring platform as a 3D visualization interface for smart factory monitoring, operate digital twin technology based on the simulation monitoring platform, and produce Build a data down command channel and a field production data up information channel, and build a communication mechanism between software PLC and hardware PLC and a software/hardware PLC asynchronous cycle synchronization guarantee mechanism by industrial Ethernet and virtual control network. , Communication and integration with upper MES modules and lower control network.
本実施形態は、中空ガラスインテリジェント生産ラインを例とする（注：以下の各実施形態はすべて、中空ガラスインテリジェント生産ラインを例とする）。 This embodiment takes a hollow glass intelligent production line as an example (Note: all the following embodiments take a hollow glass intelligent production line as an example).
この生産ラインの設計は、Ｄｅｍｏ３Ｄシミュレーションソフトウェアを第三者３Ｄデジタル化設計プラットフォームとし、３Ｄ可視化のモニタリングステーションインターフェースを構築する。 The design of this production line uses Demo3D simulation software as a third-party 3D digitization design platform to build a monitoring station interface for 3D visualization.
ダウンコマンドチャンネル構築は、以下の通りである。 The down command channel construction is as follows.
ＭＥＳモジュールを介して、生産コマンドを制御システムに発送し、制御システムは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、ＰＬＣを介して、現場設備とシミュレーションモデル運動を駆動する。
アップ情報チャンネル構築は、以下の通りである。
The production command is sent to the control system through the MES module, and after receiving the production command, the control system converts the production command into the equipment command and drives the site equipment and the simulation model movement through the PLC.
The up information channel construction is as follows.
設備とシミュレーションにおけるセンサー収集のリアルタイムデータと現場各リンクの状態とデータを、ＭＥＳモジュールにフィードバックし、アップロード過程において、現場情報は逐次設備と製品状態に転換される。
仮想コントロールネットワークによるとは、以下のことを意味する。
The real-time data of sensor collection in equipment and simulation, the status and data of each site link are fed back to the MES module, and in the upload process, the site information is sequentially converted into equipment and product status.
By virtual control network is meant the following:
産業用イーサネットを介して、シミュレーションモデルと物理的モデルを接続する。 Connect the simulation model to the physical model via Industrial Ethernet.
これによりソフトウェアＰＬＣとハードウェアＰＬＣの通信メカニズム（具体的な通信メカニズムは図１参照）、及びソフト／ハードウェアＰＬＣ非同期サイクル同期化保証メカニズム（ソフト／ハードウェアＰＬＣ非同期サイクル同期化保証メカニズムとは、ソフトウェアＰＬＣとハードウェアＰＬＣのそれぞれ一つの運転メカニズムで、非同期サイクル同期を実現）を構築し、上位ＭＥＳモジュール及び下層制御ネットワークとの通信と統合を実現する。 As a result, the communication mechanism between the software PLC and the hardware PLC (see FIG. 1 for the concrete communication mechanism) and the soft/hardware PLC asynchronous cycle synchronization guarantee mechanism (soft/hardware PLC asynchronous cycle synchronization guarantee mechanism are Asynchronous cycle synchronization is realized by one operating mechanism of each of the software PLC and the hardware PLC, and communication and integration with the upper MES module and the lower layer control network are realized.
ステップＡ２：工場の静的モデリングはデータ駆動の３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームを利用し、工場生産設備及びそのレイアウト状況を結合し、工場設備の３Ｄモデリング可動部材と非可動部材に対する分類モデリングを完了し、３Ｄ可視化プラットフォーム上で、ライン全体の仮想アセンブリを行う。 Step A2: Factory static modeling uses a data-driven 3D near-physical simulation monitoring platform to combine factory production equipment and its layout situation, and complete factory equipment 3D modeling classification modeling for moving and non-moving parts Then, perform virtual assembly of the entire line on the 3D visualization platform.
Ｄｅｍｏ３Ｄを、３Ｄデジタル化設計プラットフォームとし、工場設備及びそのレイアウト状況を結合し、工場設備に対する３Ｄモデリング（可動部材と非可動部材の分類モデリング）を完了する。 Demo3D is used as a 3D digitized design platform to combine factory equipment and its layout status and complete 3D modeling (classification modeling of movable and non-movable members) for factory equipment.
例えば、中空ガラスインテリジェント生産ラインソリューション中で元のフィルム倉庫、焼戻炉等に対するモデリングを完了する。 For example, complete modeling for original film warehouse, tempering furnace, etc. in hollow glass intelligent production line solution.
続いて、構築されたモデル３Ｄ可視化プラットフォーム上で、ライン全体の仮想アセンブリを行い、生産ラインの静的構築を完了する。 Subsequently, the virtual assembly of the entire line is performed on the constructed model 3D visualization platform, and the static construction of the production line is completed.
ステップＡ３：工場の動的モデリングはデータ駆動の３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームを利用し、工場設備動作と工場物流状況を結合し、専用機設備と中間設備動作計画を完了し、製品物流と運動計画を完了し、運動と動作コントロールスクリプトを編制し、工場のオフライン模擬運転を実現する。 Step A3: Factory dynamic modeling uses a data-driven 3D near-physical simulation monitoring platform to combine factory equipment operation and factory logistics status, complete dedicated machine equipment and intermediate equipment operation plan, product logistics and movement Complete the plan, organize the motion and motion control script, and realize the offline simulated operation of the factory.
Ｄｅｍｏ３Ｄを、３Ｄデジタル化設計プラットフォームとし、工場設備動作と工場物流状況を結合し、静的３Ｄモデルに対して、スクリプト編制、ラダーダイヤグラム設計等を行い、専用機設備と中間設備動作計画を完了し、製品物流と運動計画を完了し、Ｄｅｍｏ３Ｄにおいて生産ラインを走らせ、工場のオフライン模擬運転を実現する。 Demo3D is used as a 3D digitization design platform, combining factory equipment operation and factory physical distribution status, script composition, ladder diagram design, etc. for static 3D model, and complete special equipment and intermediate equipment operation plan , Complete product distribution and exercise plan, run production line in Demo3D and realize offline simulated operation of factory.
ステップＡ４：モデルと設備の統合：仮想モデルと物理的相互接続メカニズムに基づき、工場設備モデルとその物理的動作同期を完了し、単一機実物とデジタル化ライン全体上で対応する単一機デジタル化モデルの動作同期を実現する。該工場設備モデルは、静的モデルと動的モデルを含む。 Step A4: Model and equipment integration: Based on virtual model and physical interconnection mechanism, complete factory equipment model and its physical operation synchronization, single machine digital and corresponding single machine digital on whole digital line. Realize the operation synchronization of the computerized model. The factory equipment model includes a static model and a dynamic model.
シミュレーションモデルと物理的モデルは同期しており、ステップＡ２とステップＡ３の完了に基づいて、シミュレーションモデルと物理的モデルは工場レイアウト、モデルサイズ比、センサーの数量とデバイスの使用、ＰＬＣのロジック等の面で一致性を有し、物理的ＰＬＣを中間情報伝達と制御ブリッジとし、シミュレーションソフトウェアと物理的モデルを接続し、シミュレーションソフトウェア内のソフトウェアＰＬＣと物理的ＰＬＣのＩ／Ｏ点アドレスは１対１で対応し、物理的モデルを主動部分とし、シミュレーションモデルは受動部分とし、しかも仮想運動だけを行い、制御ネットワークにより、リアルタイムデータを伝送し、これによりシミュレーションモデルと物理的モデルの同期を実現する（図４参照）。 The simulation model and the physical model are synchronized, and based on the completion of step A2 and step A3, the simulation model and the physical model can be set such as factory layout, model size ratio, sensor quantity and device usage, PLC logic, etc. The physical PLC is used as an intermediate information transmission and control bridge, the simulation software and the physical model are connected, and the software PLC in the simulation software and the I/O point address of the physical PLC have a one-to-one correspondence. The physical model is the main part, the simulation model is the passive part, and only the virtual motion is performed. Real-time data is transmitted by the control network, which realizes the synchronization between the simulation model and the physical model ( (See FIG. 4).
ステップＢ：スマート工場の透明なモニタリング方法を実現し、それは以下を含む。
ステップＢ１：スマート工場３Ｄシミュレーションを具体的に実施する。
ステップＢ２：仮想モデルと物理的モデルを関連させる。
ステップＢ３：コマンドを発し、データを収集し、フィードバックする。
ステップＢ４：データを可視化し表示する。
Step B: Implement a transparent monitoring method for smart factories, which includes:
Step B1: The smart factory 3D simulation is specifically carried out.
Step B2: Associate the virtual model and the physical model.
Step B3: Issue a command, collect data, and give feedback.
Step B4: Visualize and display the data.
さらに、ステップＢ１におけるスマート工場３Ｄシミュレーションの具体的な実施の過程は、以下を含む。 Furthermore, the specific implementation process of the smart factory 3D simulation in step B1 includes the following.
ステップＢ１１：準備段階を開始し、工場サイト計画、製品外観性能、加工プロセスフロー、計画生産量、原材料投入量等に対して、詳細な調査研究を行い、生産ラインのレイアウトと具体的な単一機設備の設置及び関連資源の配置を結合し、最適化されたシミュレーションスマート工場レイアウトソリューションを設計する。 Step B11: The preparation stage is started, and a detailed survey and research is conducted on the factory site plan, product appearance performance, processing process flow, planned production amount, raw material input amount, etc., and the production line layout and specific single Combine the installation of machinery and equipment and the arrangement of related resources to design an optimized simulation smart factory layout solution.
ステップＢ１２：３Ｄモデリングソフトウェアを利用し、単一機設備、中間設備に対して、３Ｄモデリングを完了し、３Ｄモデルを、シミュレーションソフトウェアに導入し、ステップＢ１１における場所生産能力等のレイアウト計画を結合し、シミュレーションソフトウェアにおいて、対応する設備３Ｄモデルに対して１対１で対応する、嵌合接続を行い、３Ｄ仮想スマート工場生産ラインレイアウトを実現する。 Step B12: Using the 3D modeling software, complete the 3D modeling for the single machine equipment and the intermediate equipment, introduce the 3D model into the simulation software, and combine the layout plans such as the place production capacity in step B11. The simulation software realizes a 3D virtual smart factory production line layout by fitting and connecting one-to-one with the corresponding equipment 3D model.
ステップＢ１３：シミュレーションソフトウェアにおいて、設備３Ｄモデルに対して、動作の動的設計の運動方式の性能計画を行い、シミュレーションソフトウェアにおいて、設備３Ｄモデルに対して、スクリプト編制を行い、ステップＢ１２における設備３Ｄモデル動作と運動を実現し、センサーのコントロール、制御ロジックの設計、工場生産情報等のデータ収集等を利用し、３Ｄ仮想生産ラインに対する仮想デジタル化制御を完了する。 Step B13: In the simulation software, the performance plan of the motion method of the dynamic design of the motion is performed for the equipment 3D model, and in the simulation software, the script formation is performed for the equipment 3D model, and the equipment 3D model in step B12 Realize motion and movement, utilize sensor control, control logic design, data collection such as factory production information, and complete virtual digitization control for 3D virtual production line.
ステップＢ１４：スタンドアロン機器３Ｄモデル或いはライン全体をサブモジュールに合理的に分割して区分し、デジタル化を行い、これにより仮想ライン全体のデジタル化モデルを構築し、ＭＥＳモジュールを実行エンジンとし、設備３Ｄデジタル化モデルを対象とし、特定機能アルゴリズムを書き、このアルゴリズムをＭＥＳモジュールのコアとし、仮想生産ライン全体を最適化調整し、生産コマンドのダウンロードと工場情報のアップロードは、実行エンジンとシミュレーションソフトウェア間でデータインタラクションを実現する必要がある。 Step B14: The stand-alone device 3D model or the entire line is rationally divided into sub-modules, and digitized, thereby constructing the digitized model of the entire virtual line, using the MES module as the execution engine, and the equipment 3D Write a specific function algorithm for the digitized model, use this algorithm as the core of the MES module, optimize and adjust the entire virtual production line, and download production commands and upload factory information between the execution engine and simulation software. It is necessary to realize data interaction.
ステップＢ１５：工場現場リアルタイムデータに対して、相応のデータレポートを分類制作し、これによりデータはモニタリングステーションにおいて３Ｄ可視化して示される。 Step B15: A corresponding data report is categorized and produced with respect to the factory real-time data, whereby the data is displayed in 3D visualization at the monitoring station.
さらに、ステップＢ２における仮想モデルと物理的モデルの関連は、以下を含む。 Further, the relationship between the virtual model and the physical model in step B2 includes the following.
上述のスマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを運用し、ＰＬＣと仮想ネットワークを架け橋とし、３Ｄシミュレーション、設備モデルと物理的ＰＬＣの間の通信チャンネルを構築し、データ、コマンドと情報の相互接続を実現し、ステップＡ４に基づいて、デジタルツイン技術を運用し、オンラインセンサーデータ、物理的モデルフィードバックの現場リアルタイムデータを利用し、シミュレーションモデルを駆動し、製品移動状況をシミュレーションし、これにより仮想工場とリアル工場の間のインタラクティブな動きと同期を実現し、リアル設備と、モニタリングプラットフォームにマッピングされた対応モデルを、１対１でマッピングする。
さらに、ステップＢ３におけるコマンドダウンロードとデータ収集フィードバックは、以下を含む。
Operate the transparent monitoring platform of the above-mentioned smart factory, bridge PLC and virtual network, build 3D simulation, communication channel between equipment model and physical PLC, and realize interconnection of data, command and information. Based on step A4, the digital twin technology is operated, online sensor data, physical model feedback on-site real-time data are used to drive the simulation model to simulate the product movement situation, which enables the virtual factory and the real factory. It realizes the interactive movement and synchronization between, and maps the real equipment and the corresponding model mapped on the monitoring platform one to one.
Further, the command download and data collection feedback in step B3 includes:
スマート工場の透明なモニタリングプラットフォームの構築完了とデータ同期通信構築に基づいて、コマンドの指示と現場リアルタイムデータの収集とフィードバックを実現し、スマート工場の透明なモニタリングプラットフォーム工場の各種設備のリアルタイム運転情報と状態に対して、追跡を行い、一方では、ＭＥＳモジュールを介して、生産コマンドを各ユニット管理モジュールに発送し、各ユニット管理モジュールは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、さらにバス（ｂｕｓ）制御ネットワークモジュール同期を経て底層ＰＬＣに送信し、ソフト／ハードウェアＰＬＣを介して、シミュレーションプラットフォームと現場設備運動を駆動する。 Based on the completion of the construction of the transparent monitoring platform of the smart factory and the construction of the data synchronization communication, the command instruction and the real-time data collection and feedback of the site are realized, and the transparent monitoring platform of the smart factory and the real-time operation information of various facilities of the factory The status is tracked, while on the other hand, the production command is sent to each unit management module through the MES module, and each unit management module receives the production command and then converts it into the equipment command, and further (Bus) Control network module Send to bottom layer PLC via synchronization and drive simulation platform and field equipment movement via software/hardware PLC.
一方、物理的モデルの現場情報及び運動状態は、センサー収集のリアルタイムデータを介して、バス（ｂｕｓ）制御ネットワークを経てＳＣＡＤＡモジュールへとアップロードし、各リンクの状態とデータをＭＥＳモジュールにフィードバックし、これにより閉ループ（Ｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐ）を形成する。 On the other hand, the site information and motion status of the physical model are uploaded to the SCADA module via the bus (bus) control network via the real-time data collected by the sensor, and the status and data of each link are fed back to the MES module. This forms a closed loop.
ＳＣＡＤＡモジュールは工場データを収集し、ＭＥＳモジュールにアップロードする。 The SCADA module collects factory data and uploads it to the MES module.
ここで、工場データは設備運転状態、生産工程、製品加工工程、故障情報を含む。 Here, the factory data includes equipment operation status, production process, product processing process, and failure information.
さらに、ステップＢ４におけるデータの可視化表示は、以下を含む。 Further, the visualization display of the data in step B4 includes the following.
現場リアルタイムデータを、３Ｄシミュレーションソフトウェアに送信し、ソフトウェア内でデータを処理し、工場運転情報と生産データに対してレポートを統計作成し、工場生産状况、設備故障状况、製品加工状况等のリアルタイムデータの３Ｄ可視化表現を実現し、これによりスマート工場の全ビュー、クロス粒度、透明なモニタリングと管理を実現する。 Real-time data of the site is transmitted to 3D simulation software, the data is processed in the software, reports are statistically created for factory operation information and production data, and real-time data of factory production status, equipment failure status, product processing status, etc. It realizes 3D visualization representation of, which enables full view of smart factory, cross grain, transparent monitoring and management.
スマート工場の透明なモニタリングシステムは、以下を含む。 The smart factory's transparent monitoring system includes:
ＭＥＳモジュールは、生産コマンドを各ユニット管理モジュールに発送し、ユニット管理モジュールは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、さらにバス（ｂｕｓ）制御ネットワークモジュール同期を経て底層ＰＬＣに送信し、ソフトウェアＰＬＣとハードウェアＰＬＣを介して、シミュレーションプラットフォームと現場設備運動を駆動し、ＳＣＡＤＡモジュールは工場データを収集し、ＭＥＳモジュールにアップロードする。 The MES module sends the production command to each unit management module, and after the production management command is received, the unit management module converts the production command into the equipment command and further transmits the equipment command to the bottom layer PLC via the bus control network module synchronization. Driving the simulation platform and field equipment movement through the software PLC and the hardware PLC, the SCADA module collects factory data and uploads it to the MES module.
ここで、工場データは設備運転状態、生産工程、製品加工工程、故障情報を含む。 Here, the factory data includes equipment operation status, production process, product processing process, and failure information.
バス（ｂｕｓ）制御ネットワークモジュールは、スマート工場の透明なモニタリングシステム内で構築される通信ネットワークである。 The bus control network module is a communication network built within the transparent monitoring system of the smart factory.
前述した本発明の実施形態は本発明を限定するものではなく、よって、本発明により保護される範囲は後述の特許請求の範囲を基準とする。 The above-described embodiments of the present invention are not intended to limit the present invention, and thus the scope of protection of the present invention is based on the claims below.
Claims (6)
スマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを構築するステップＡと、スマート工場の透明なモニタリング方法を実現するステップＢ、
を含むことを特徴とするスマート工場の透明なモニタリング方法。
ステップＡは、以下のステップＡ１乃至ステップＡ４を含む。
ステップＡ１：仮想モデルと物理的相互接続メカニズムを構築し、データ駆動の３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームをスマート工場モニタリングの３Ｄ可視化インターフェースとし、３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームに基づき、デジタルツイン技術を運用し、生産データのダウンコマンドチャンネルと現場生産データのアップ情報チャンネルを構築し、産業用イーサネットと仮想コントロールネットワークにより、ソフトウェアＰＬＣとハードウェアＰＬＣの通信メカニズム及びソフト／ハードウェアＰＬＣ非同期サイクル同期化保証メカニズムを構築し、上位ＭＥＳモジュール及び下層制御ネットワークとの通信と統合を実現し、工場現場と等価なスマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを構築し、
ステップＡ２：工場の静的モデリングはデータ駆動の３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームを利用し、工場生産設備及びそのレイアウト状況を結合し、工場設備の３Ｄモデリング可動部材と非可動部材に対する分類モデリングを完了し、３Ｄ可視化プラットフォーム上で、ライン全体の仮想アセンブリを行い、
ステップＡ３：工場の動的モデリングはデータ駆動の３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームを利用し、工場設備動作と工場物流状況を結合し、専用機設備と中間設備動作計画を完了し、製品物流と運動計画を完了し、運動と動作コントロールスクリプトを編制し、工場のオフライン模擬運転を実現し、
ステップＡ４：モデルと設備の統合：仮想モデルと物理的相互接続メカニズムに基づき、工場設備モデルとその物理的動作同期を完了し、単一機実物とデジタル化ライン全体上で対応する単一機デジタル化モデルの動作同期を実現する。該工場設備モデルは、静的モデルと動的モデルを含む。
ステップＢは以下のステップＢ１乃至ステップＢ4を含む。
ステップＢ１：スマート工場３Ｄシミュレーションを具体的に実施し、
ステップＢ２：仮想モデルと物理的モデルを関連させ、
ステップＢ３：コマンドを発し、データを収集し、フィードバックし、
ステップＢ４：データを可視化し表示する。 A transparent monitoring method for smart factories,
Step A to build a transparent monitoring platform for smart factories, and step B to realize a transparent monitoring method for smart factories.
A transparent monitoring method for smart factories, which includes:
Step A includes the following steps A1 to A4.
Step A1: Build a virtual model and physical interconnection mechanism, and use the data-driven 3D near-physical simulation monitoring platform as a 3D visualization interface for smart factory monitoring, and operate digital twin technology based on the 3D near-physical simulation monitoring platform. Then, the down command channel of the production data and the up information channel of the on-site production data are constructed, and the communication mechanism between the software PLC and the hardware PLC and the software/hardware PLC asynchronous cycle synchronization guarantee mechanism are provided by the industrial Ethernet and the virtual control network. To realize communication and integration with upper MES module and lower layer control network, and to build a transparent monitoring platform for smart factories that is equivalent to the factory floor,
Step A2: Factory static modeling uses a data-driven 3D near-physical simulation monitoring platform to combine factory production equipment and its layout status, and complete 3D modeling of factory equipment classification modeling for moving and non-moving parts Then, on the 3D visualization platform, virtual assembly of the entire line is performed.
Step A3: Dynamic modeling of the factory uses a data-driven 3D near-physical simulation monitoring platform to combine factory equipment operation and factory logistics status, complete dedicated machine equipment and intermediate equipment operation plan, product logistics and movement Complete the plan, organize the movement and motion control script, realize offline simulated operation of the factory,
Step A4: Model and equipment integration: Based on virtual model and physical interconnection mechanism, complete factory equipment model and its physical operation synchronization, single machine digital and corresponding single machine digital on whole digital line. Realize the operation synchronization of the computerized model. The factory equipment model includes a static model and a dynamic model.
Step B includes the following steps B1 to B4.
Step B1: A concrete 3D simulation of the smart factory,
Step B2: Associate the virtual model with the physical model,
Step B3: Issue commands, collect data, give feedback,
Step B4: Visualize and display the data.
ステップＢ１１：準備段階を開始し、工場サイト計画、製品外観性能、加工プロセスフロー、計画生産量、原材料投入量等に対して、詳細な調査研究を行い、生産ラインのレイアウトと具体的な単一機設備の設置及び関連資源の配置を結合し、最適化されたシミュレーションスマート工場レイアウトソリューションを設計し、
ステップＢ１２：３Ｄモデリングソフトウェアを利用し、単一機設備、中間設備に対して、３Ｄモデリングを完了し、３Ｄモデルを、シミュレーションソフトウェアに導入し、ステップＢ１１における場所生産能力等のレイアウト計画を結合し、シミュレーションソフトウェアにおいて、対応する設備３Ｄモデルに対して１対１で対応する、嵌合接続を行い、３Ｄ仮想スマート工場生産ラインレイアウトを実現し、
ステップＢ１３：シミュレーションソフトウェアにおいて、設備３Ｄモデルに対して、動作の動的設計の運動方式の性能計画を行い、シミュレーションソフトウェアにおいて、設備３Ｄモデルに対して、スクリプト編制を行い、ステップＢ１２における設備３Ｄモデル動作と運動を実現し、センサーのコントロール、制御ロジックの設計、工場生産情報等のデータ収集等を利用し、３Ｄ仮想生産ラインに対する仮想デジタル化制御を完了し、
ステップＢ１４：スタンドアロン機器３Ｄモデル或いはライン全体をサブモジュールに合理的に分割して区分し、デジタル化を行い、これにより仮想ライン全体のデジタル化モデルを構築し、ＭＥＳモジュールを実行エンジンとし、設備３Ｄデジタル化モデルを対象とし、特定機能アルゴリズムを書き、このアルゴリズムをＭＥＳモジュールのコアとし、仮想生産ライン全体を最適化調整し、生産コマンドのダウンロードと工場情報のアップロードは、実行エンジンとシミュレーションソフトウェア間でデータインタラクションを実現する必要があり、
ステップＢ１５：工場現場リアルタイムデータに対して、相応のデータレポートを分類制作し、これによりデータはモニタリングステーションにおいて３Ｄ可視化して示される。 The method for transparent monitoring of a smart factory according to claim 1, wherein the specific implementation process of the smart factory 3D simulation in step B1 includes the following steps B11 to B15.
Step B11: The preparation stage is started, and a detailed survey and research is conducted on the factory site plan, product appearance performance, processing process flow, planned production amount, raw material input amount, etc., and the production line layout and specific single Combine the installation of machinery and equipment and the arrangement of related resources to design an optimized simulation smart factory layout solution,
Step B12: Using the 3D modeling software, complete the 3D modeling for the single machine equipment and the intermediate equipment, introduce the 3D model into the simulation software, and combine the layout plans such as the place production capacity in step B11. The simulation software realizes a 3D virtual smart factory production line layout by fitting and connecting one-to-one with the corresponding equipment 3D model,
Step B13: In the simulation software, the performance plan of the motion method of the dynamic design of the motion is performed for the equipment 3D model, and in the simulation software, the script formation is performed for the equipment 3D model, and the equipment 3D model in step B12. Achieve motion and movement, use sensor control, control logic design, data collection such as factory production information, complete virtual digitization control for 3D virtual production line,
Step B14: The stand-alone device 3D model or the entire line is rationally divided into sub-modules and digitized, thereby constructing a digitized model of the entire virtual line, using the MES module as the execution engine, and the equipment 3D Write a specific function algorithm for the digitized model, use this algorithm as the core of the MES module, optimize and adjust the entire virtual production line, and download production commands and upload factory information between the execution engine and simulation software. Data interaction needs to be realized,
Step B15: A corresponding data report is categorized and produced with respect to the factory real-time data, whereby the data is displayed in 3D visualization at the monitoring station.
上述のスマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを運用し、ＰＬＣと仮想ネットワークを架け橋とし、３Ｄシミュレーション、設備モデルと物理的ＰＬＣの間の通信チャンネルを構築し、データ、コマンドと情報の相互接続を実現し、ステップＡ４に基づいて、デジタルツイン技術を運用し、オンラインセンサーデータ、物理的モデルフィードバックの現場リアルタイムデータを利用し、シミュレーションモデルを駆動し、製品移動状況をシミュレーションし、これにより仮想工場とリアル工場の間のインタラクティブな動きと同期を実現し、リアル設備と、モニタリングプラットフォームにマッピングされた対応モデルを、１対１でマッピングする。 The method according to claim 2, wherein associating the virtual model and the physical model in step B2 includes the followings.
Operate the above-mentioned transparent monitoring platform of the smart factory, bridge PLC and virtual network, build 3D simulation, communication channel between equipment model and physical PLC, and realize interconnection of data, command and information. Based on step A4, the digital twin technology is operated, online sensor data, physical model feedback on-site real-time data is used to drive the simulation model, and the product movement situation is simulated, thereby the virtual factory and the real factory. It realizes the interactive movement and synchronization between, and maps the real equipment and the corresponding model mapped on the monitoring platform on a one-to-one basis.
スマート工場の透明なモニタリングプラットフォームの構築完了とデータ同期通信構築に基づいて、コマンドの指示と現場リアルタイムデータの収集とフィードバックを実現し、スマート工場の透明なモニタリングプラットフォーム工場の各種設備のリアルタイム運転情報と状態に対して、追跡を行い、一方では、ＭＥＳモジュールを介して、生産コマンドを各ユニット管理モジュールに発送し、各ユニット管理モジュールは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、さらにバス（ｂｕｓ）制御ネットワークモジュール同期を経て底層ＰＬＣに送信し、ソフト／ハードウェアＰＬＣを介して、シミュレーションプラットフォームと現場設備運動を駆動し、
一方、物理的モデルの現場情報及び運動状態は、センサー収集のリアルタイムデータを介して、バス（ｂｕｓ）制御ネットワークを経てＳＣＡＤＡモジュールへとアップロードし、各リンクの状態とデータをＭＥＳモジュールにフィードバックし、これにより閉ループ（Ｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐ）を形成する。
ＳＣＡＤＡモジュールは工場データを収集し、ＭＥＳモジュールにアップロードし、ここで、工場データは設備運転状態、生産工程、製品加工工程、故障情報を含む。 The method of claim 3, wherein the command download and data collection feedback in step B3 includes the following.
Based on the completion of the construction of the transparent monitoring platform of the smart factory and the construction of data synchronization communication, the command instruction and the real-time data collection and feedback of the site are realized, and the transparent monitoring platform of the smart factory and the real-time operation information of the various facilities of the factory are realized. The status is tracked, while on the other hand, the production command is sent to each unit management module through the MES module, and each unit management module receives the production command and then converts it into the equipment command, and further (Bus) Control network module Send to bottom layer PLC via synchronization, drive simulation platform and field equipment movement via software/hardware PLC,
On the other hand, the site information and motion status of the physical model are uploaded to the SCADA module via the bus (bus) control network via the real-time data collected by the sensor, and the status and data of each link are fed back to the MES module. This forms a closed loop.
The SCADA module collects factory data and uploads it to the MES module, where the factory data includes equipment operating status, production process, product processing process, and failure information.
現場リアルタイムデータを、３Ｄシミュレーションソフトウェアに送信し、ソフトウェア内でデータを処理し、工場運転情報と生産データに対してレポートを統計作成し、工場生産状况、設備故障状况、製品加工状况等のリアルタイムデータの３Ｄ可視化表現を実現し、これによりスマート工場の全ビュー、クロス粒度、透明なモニタリングと管理を実現する。 The method for transparent monitoring of a smart factory according to claim 4, wherein the visualization display of the data in step B4 includes the following.
Real-time data of the site is transmitted to 3D simulation software, the data is processed in the software, reports are statistically created for factory operation information and production data, and real-time data of factory production status, equipment failure status, product processing status, etc. It realizes 3D visualization representation of, which enables full view of smart factory, cross grain, transparent monitoring and management.
ＭＥＳモジュールは、生産コマンドを各ユニット管理モジュールに発送し、
ユニット管理モジュールは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、さらにバス（ｂｕｓ）制御ネットワークモジュール同期を経て底層ＰＬＣに送信し、ソフトウェアＰＬＣとハードウェアＰＬＣを介して、シミュレーションプラットフォームと現場設備運動を駆動し、
ＳＣＡＤＡモジュールは工場データを収集し、ＭＥＳモジュールにアップロードし、ここで、工場データは設備運転状態、生産工程、製品加工工程、故障情報を含む。
バス（ｂｕｓ）制御ネットワークモジュールは、スマート工場の透明なモニタリングシステム内で構築される通信ネットワークである The system of the transparent monitoring method of the smart factory according to claim 5, wherein the system of the transparent monitoring method of the smart factory includes:
The MES module sends the production command to each unit management module,
After receiving the production command, the unit management module converts it into a device command, and further transmits it to the bottom layer PLC through the bus control network module synchronization, and transmits it to the simulation platform and the field equipment through the software PLC and the hardware PLC. Drive movement,
The SCADA module collects factory data and uploads it to the MES module, where the factory data includes equipment operating status, production process, product processing process, and failure information.
The bus control network module is a communication network built within the transparent monitoring system of the smart factory.
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