JP6735746B2 - 製品に生産動作を実行するための生産モジュール - Google Patents

Description

本発明は、製品に生産動作を実行するための生産モジュールに関し、その際この生産モジュールは製品に第２の生産動作を実行するように形成および設定されている第２の生産モジュールに結合するように形成および設定されている。

この種の生産モジュールは従来技術から知られている。たとえば特許文献１はロボットおよび他のいわゆるサイバー・フィジカル・システム(ＣＰＳ)を開発するためのシステムを開示している。このシステムはアクチュエータやセンサおよび他のモジュールの操作を可能にするプラットフォームを含む。ロボット工学で知られている一定の課題のために使用可能な種々のモジュールが開示されている。これはたとえばモータの駆動またはセンサの読み取りもしくは制御であり得る。これらのモジュールは互いにおよび他の装置、たとえばコンピュータやユーザにより設定されたモジュールと統一的な通信プロトコルを介して通信を行う。

従来技術の欠点は、この種の生産システムの設定に際してユーザとのかなり多くの共同作業が必要となることにある。

米国特許出願公開第２０１１/０２２４８２８Ａ１号明細書

従って本発明の課題は、モジュール型生産システムの構築を簡略化することにある。

この課題は本願の請求項１の特徴を有する生産モジュールにより解決される。

この種の生産モジュールは製品に生産動作を実行するようにおよびさらに第２の生産モジュールと結合するように形成および設定されている。この場合第２の生産モジュールは、さらに製品に第２の生産動作を実行するように形成および設定されている。この場合前記生産モジュールの記憶装置には、前記生産モジュールの特性に関する自己記述情報が記憶されており、さらに第２の生産モジュールは第２の生産モジュールの特性に関する第２の自己記述情報を含む。前記生産モジュールは自己記述情報を第２の生産モジュールに伝送するようにおよび第２の生産モジュールから第２の自己記述情報を受領するように形成および設定されている。前記生産モジュールの記憶装置には、さらに第２の生産モジュールとの結合に関するポート情報が記憶される。代替的にまたはさらに、前記生産モジュールは第２の生産モジュールとの結合に関する相応するポート情報を記憶するように形成および設定することもできる。

第１および第２の生産モジュールの自己記述情報の存在および、この情報を相互に伝送する可能性の存在および第１の生産モジュールにおける第２の生産モジュールとの結合に関するポート情報の同時的な存在に関しては、これらのモジュールの能力に関する情報並びに前記生産モジュールにおける第２の生産モジュールとの結合に関する情報も存在する。従って第１の生産モジュールは、たとえば製品に処理および加工のためにユーザの関与が比較的少なくまたは全くなしに第２の生産モジュールと共同作業ができる状況にもたらされる。このようにして、たとえば２つの生産モジュールを含む生産システムの構築が簡略化される。

生産モジュールは種々の機械的、電気機械的または電子的装置とすることができ、これらは物品、加工品、液体または同様の製品、デバイスまたは材料の取り扱い、移動、処理および／または加工をするように設定および形成されているものである。生産モジュールは、たとえば工具モジュール、工作機（たとえば、フライス、穿孔、打ち抜き、プレスなど）または同様の器具、機器または機械またはこれらの部品であり得る。さらに生産モジュールは、少なくともなかんずく製品、デバイスまたは材料の輸送用として、たとえば搬送ベルト、クレーン、ロボットアーム、ポンプなどとして形成および設定することもできる。さらに生産モジュールは、相応する製品に貯蔵または供給用に形成および設定することもできる（たとえば、棚システム、タンクなど）。生産モジュールはまた、たとえば加工品、デバイスおよび／または固体、液体または気体状の材料の加熱またはその他の加工用に、たとえば炉、ボイラ、バルブ、撹拌機、などとして形成および設定することもできる。

生産モジュール自体は、同様に複数の部品、デバイスおよび／またはサブモジュールから形成することができ、および／またはたとえば１つまたは複数の機械的および／または電子的サブユニットを有することができる。

生産モジュールは、たとえば生産動作および／または本明細書において生産モジュールに関して記述した方法、行程および確定を制御するための制御ユニットまたはコントローラとして形成および設定することができる。さらに生産モジュールは、１つまたは複数の通信インターフェース並びにデータおよび／または情報を記憶するための１つまたは複数の記憶装置を含むことができる。生産動作の実行のため生産モジュールは、その上に相応する機械的、電気的、電子的および／または電気機械的または光学的コンポーネントを含むことができる。

特に生産モジュールは、いわゆる「サイバー・フィジカル・システム」（ＣＰＳ）としてまたはその一部として形成および設定することができる。たとえば生産モジュールは、いわゆる「サイバー・フィジカル・モジュール」（ＣＰＭ）としてまたは「サイバー・フィジカル・プロダクション・生産モジュール」（ＣＰＰＭ）として形成および設定することができる。

生産動作とは、本明細書の枠内では一般に物品、材料または素材の生産、生産、処置、取り扱いまたは加工の枠内で実行されるもしくは実行できる各行程のことを言う。生産動作は、この場合たとえば出発物質から完成最終製品までの任意の製品に関する作業工程であり得る。

たとえば生産動作は、各種の材料加工（たとえば、フライス、穿孔、研磨、プレス、塗装、注型、ポンピング、加熱、移動、開放、閉鎖など）、物品、デバイス、材料または素材の各種の輸送または移動または取り扱いまたはこの種の行程を含み得る。さらに生産動作は、たとえば貯蔵、診断、検査、光学的撮影、測量、形、長さまたは大きさの測定またはこれらに匹敵する機能性であるか、もしくはこの種の機能性を含むことができる。

製品は、たとえば機械的、光学的、電気機械的、電子的または同様の製品もしくはデバイスとして形成および設定するかもしくはこのような製品もしくはデバイスを含むことができる。さらに製品は、たとえば加工品、デバイス、固体、液体または気体状の材料、固体、液体または気体状の化学製品または類似品として形成することができる。製品は、たとえば各種の中間製品または一定の生産行程の最終製品とすることもできる。最終製品は、たとえば市販されている全ての種類の製品、たとえばマイクロチップ、コンピュータ、カメラ、自動車、化学製品、素材など、もしくはこの種の製品のための各種の中間製品でもあり得る。

本明細書の範囲内では「製品」という概念は、生産または加工という範囲内で著しく変化する物品の抽象的記述として使用される。本明細書における「製品」は、生産プロセスの過程で、たとえば生産動作の作用により、その外的または内的現象または形態において著しく変化し得るものである。

生産モジュールと第２の生産モジュールとの結合は、生産モジュールの生産動作と第２の生産モジュールの第２の生産動作とが共同作用し得るもしくは共同作用するように形成および設定することができる。生産動作のこの種の共同作用は、たとえば１つの製品に共通加工、１つの製品に加工および輸送または１つの輸送ユニットから別の輸送ユニットへの製品に引き渡しであり得る。２つの生産モジュールは、このためたとえば適当なジオメトリ的配置にあって、たとえば電子的に結合されて、生産動作の共同作用が可能とされるかもしくは実行されるまたは実行可能とされるようにすることができる。

生産モジュールと第２の生産モジュールとの結合は、たとえば相応する有線または無線の通信・インターフェース（たとえば、イサーネット、プロフィネット、プロフィバス、フィールドバス、ＷＬＡＮ、ブルートゥース（登録商標）、ＮＦＣなど）を介するコミュニケート結合として形成および設定し得るもしくはこの種のコミュニケート的結合を含み得る。

さらに、これらの生産モジュールの結合はまた、たとえば相応する接続部品を介する機械的結合を含み得る。この種の機械的結合のため、たとえば相応する接続部品、センサおよび／またはアクチュエータを有するもしくは含むことができる。

第２の生産モジュールは、たとえば本明細書で記述された生産モジュールもしくは第１の生産モジュールに相応して形成および設定することができる。さらに、これらの生産モジュールはそれぞれ、同様に本明細書による生産モジュールもしくは第１の生産モジュールに相応してそれぞれ形成および設定し得る別の生産モジュールと結合し得る。この場合、それぞれ別の生産モジュールとの結合は本明細書に詳述されているように形成および設定し得る。

生産モジュールの特性に関する自己記述情報は、たとえば生産モジュールの生産動作に関する種々の情報を含み得る。特にこれはたとえば、生産動作において実現されている１つもしくは複数の機能性の識別子もしくはキャラクターを含み得る。さらにこの情報は、加工または処置可能な材料もしくは物品に関する情報、寸法、形状、重量または同様の基準値または前提条件に関する情報、生産モジュールの１つまたは複数の加工範囲に関する情報、品質基準、結果に関する情報および／または生産動作もしくは相応する作業結果に関する前提条件または生産動作に関する同様の情報を含み得る。

自己記述情報は、その上に生産モジュールのその他の特性、たとえば大きさ、ジオメトリ、状況、同定識別子、構造、コンフィギュレーション、使用可能なサービスおよび機能性、接続された機器、モジュールおよび／またはデバイス、使用可能な制御その他のコマンド並びに使用可能な通信インターフェース、相応する通信パラメータ（ＭＡＣアドレスなど）および／または生産モジュールに関する状態情報を含み得る。

第２の生産モジュールの特性に関する並びに本明細書で述べた他の生産モジュールに関する自己記述情報は上述のようにして形成および設定し得る。

生産モジュール間の自己記述情報の伝送は、たとえば有線および／または無線の通信として行われるかもしくは形成および設定し得る。この種の伝送は、たとえばイサーネット、フィールドバス、ＷＬＡＮ、ブルートゥース（登録商標）、ＮＦＣ、光学的または同様なものを介して行うかもしくは形成および設定し得る。第１および第２の生産モジュールの結合に際しては、たとえば、第２の生産モジュールの第２の自己記述情報が前記生産モジュールに送られるようにして行うことができる。さらに、また前記生産モジュールの自己記述情報は第２の生産モジュールに送ることができる。また、前記生産モジュールと第２の生産モジュール間の自己記述情報の交換も行うことができる。

第２の生産モジュールとの結合に関する第１の生産モジュールに記憶されたポート情報は、たとえば第２の生産モジュールの第２の生産動作に関する情報を含み得る。さらにこのポート情報は、前記生産モジュールの生産動作と第２の生産モジュールの第２の生産動作との交互作用に関する情報を含み得る。この種の情報は、たとえば、生産動作のこの種の交互作用を可能にするためにたとえば製品が存在しなければならないまたは存在し得る引き渡し範囲または交互作用範囲に関する情報であり得る。

この種の交互作用は、たとえば製品に共通加工、輸送モジュールにある製品に加工または２つの輸送モジュール間の引き渡しであり得る。

さらにポート情報は、第２の生産モジュールの第２の自己記述情報を全て、またはこの情報を部分的に含み得る。さらにポート情報は、第２の生産モジュールを介して到達し得る別のモジュール、生産動作および／または機能性に関する情報も含み得る。このような別のモジュールもしくは、生産動作に関するこの種の情報は、第２の生産モジュールに関する上述の情報に相当し得る。

さらに生産モジュールは、本明細書記載のように１つまたは複数の別の生産モジュールに直接的に結合し、その際さらに生産モジュールに直接的に結合された別の生産モジュールの各々に対し各生産モジュールとの結合に関する相応するポート情報が前記生産モジュール内に記憶されるまたは記憶されているようにすることができる。このポート情報は、第２の生産モジュールとの結合に関する上述のポート情報に相応して形成および設定し得る。

第２またはさらに別の生産モジュールとの結合に関するポート情報の確定は、たとえば前記生産モジュールにおいて行うか、または外部計算機またはこれに匹敵する装置で行われ、次いで前記生産モジュールに伝送することができる。ここで「確定」とは、たとえば相応する通知からの純粋なデータ抽出または相応する情報データの読み出し、さらには伝送または伝達されたデータまたは情報の処理を意味する。

有利な実行形態では、第２の生産モジュールとの結合に関するポート情報は前記生産モジュールと第２の生産モジュールとの三次元交互作用範囲に関する情報を含むことができ、この三次元交互作用範囲は、前記生産モジュールの生産動作も第２の生産モジュールの第２の生産動作も製品が交互作用範囲にあるときにはこの製品に作用できることを特徴としている。

交互作用範囲に関する情報は、生産モジュールに対して、たとえばユーザの関与を少なくまたは無しに共同作用させることを可能にできる。なぜなら生産モジュールには、加工すべきまたは操作すべき製品または材料が自らまたは第２の生産モジュールにより加工または操作されるためにはどの三次元範囲になければならないかが判っているからである。このようにして、相応する生産システムの構築および稼働がさらに簡略化される。

特に交互作用範囲は、前記生産モジュールの自己記述情報並びに第２の生産モジュールの第２の自己記述情報に基づき確定または確定可能にすることができる。この確定は、たとえば前記生産モジュール、第２の生産モジュールおよび／または外部計算機または同様な装置内で行うことができる。

この目的のため、たとえば各自己記述情報にはそれぞれ各モジュールの作業範囲が格納され、次いで交互作用範囲が各作業範囲並びに生産モジュール相互の相対的状況の知識を介して確定されるようにすることができる。この場合、生産モジュールの相対的状況の情報は、たとえば予め規定されるか規定可能にされるかまたは自動的にまたはユーザにより確定できるようにされる。有利な実行形態ではさらに、第２の生産モジュールにも交互作用範囲に関する情報が記憶され、その際たとえば情報は生産モジュールから第２の生産モジュールに伝達されるかまたは第２の生産モジュールもしくは別の計算機装置によって別個に確定できるようにされる。この場合、たとえば種々に計算された交互作用範囲の平衡はたとえば結合を改良するために行うことができよう。

ポート情報は、たとえば交互作用範囲のジオメトリおよび／または交互作用範囲の位置に関する情報を含み得る。この場合、ジオメトリおよび／または位置は相応するモジュールコーディネートまたは他のコーディネートシステム、たとえば両生産モジュールに共通のコーディネートシステムに記憶することができる。

上述の課題は、生産モジュールの記憶装置に生産モジュールの特性に関する自己記述情報が記憶または記憶可能にされ、さらにこの生産モジュールがこの生産モジュールに結合された第２の生産モジュールとの共通の三次元交互作用範囲を確定するように形成および設定され、第２の生産モジュールが製品に第２の生産動作を実行するように形成および設定されており、さらにこれらの生産モジュールの共通の三次元交互作用範囲は前記生産モジュールの生産動作も第２の生産モジュールの第２の生産動作も製品が交互作用範囲内にあるときに製品に作用できるようにすることを特徴としている、製品に生産動作を実行するための生産モジュールによっても解決できる。

このように形成された生産モジュールは、たとえば生産モジュールにおける交互作用範囲の確定に関して２つの生産モジュール間の結合費用が減ぜられることにより、交互作用範囲の確定に関して両モジュールの協働が可能になるもしくは簡略化されることにより、この種の生産モジュールから成るシステムの構築を簡単にする。

この場合、生産モジュール、生産動作、生産モジュールの特性に関する自己記述情報並びに相応する第２の生産動作を備えた第２の生産モジュール並びに交互作用範囲並びに交互作用範囲の確定は、本明細書に記載のように形成および設定することができる。

第２の生産モジュールとの共通の三次元交互作用範囲の確定は、たとえば第２のモジュールの使用可能な作業範囲に関する第２のモジュールから伝達されたデータにより、たとえば前記生産モジュールの自己記述情報に記憶された固有の作業範囲の情報との共同作用において確定することができる。付加的にこの確定には、たとえば両モジュールの状況、位置および／または方向性に関する付加的な状況情報を利用できる。代替的に、たとえば交互作用範囲はまた、前記生産モジュールおよび第２の生産モジュールの公知のまたは確定された位置、状況および／または方向性データからも確定できる。特に、この場合前記生産モジュールおよび／または第２の生産モジュールの既知の特性および形態もこの中に含むことができる。

両生産モジュールの状況もしくは相対的状況は、たとえばユーザにより指示または確定される（たとえば、ロボットアーム、センサなどを介して）か、またはたとえばＧＰＳ，カメラ、光学的センサ、有線センサ、超音波センサまたは類似のシステムもしくはこれらのシステムの組み合わせなどの位置決めシステムの利用により確定できる。

共通の三次元交互作用範囲の確定は、たとえばユーザにより惹起されるか、またはこれらのモジュールの結合の際に自動的にまたは各結合の際におよび／またはこれらのモジュールの少なくとも１つに関する状況変化またはその他の変化の際に自動的に行うことができる。

交互作用範囲の形成は、前記生産モジュールと第２の生産モジュールがそれぞれ固有の生産動作をもって製品に関し共同作用できるかもしくは共同作用するようにして行うことができる。この種の共同作用は、たとえば製品に共通の加工または取り扱い、適当な輸送システムを介して処理もしくは加工のため予め規定された状況に位置決めされている製品に加工または取り扱い、または材料、物品もしくは製品に輸送のために用意された生産モジュール間の引き渡しである。生産動作の共同作用の別の可能性はたとえば本明細書に記載されている生産動作のための各種の形態可能性から生じる。

第２の生産モジュールとの前記生産モジュールの結合は、たとえば本明細書に詳述されているように形成および設定することができる。

有利な実行形態では、前記生産モジュールの記憶装置に第２の生産モジュールとの結合に関するポート情報が記憶または記憶可能にされ、このポート情報は前記生産モジュールと第２の生産モジュールとの三次元交互作用範囲に関する情報を含むようにされる。特に三次元交互作用範囲に関する情報は、交互作用範囲のジオメトリおよび／または交互作用範囲の位置に関する情報を含む。

このようにして、これらの生産モジュールの共同作用に関する情報は有意義に格納および形成され、これはかかるモジュールから成る相応する生産システムの構築を、たとえば２つのモジュールの結合の部分的自動化または自動化を可能にできることにより、さらに簡略化する。

ポート情報、これらの生産モジュールの三次元交互作用範囲並びにこの交互作用範囲のジオメトリおよび位置に関する情報は、本明細書に詳述したように設定および形成することができる。

特に交互作用範囲の位置は、たとえば相応するモジュールコーディネートまたは別のコーディネートシステム、たとえばモジュールの共通コーディネートシステムに指示および／または格納することができる。同様なことは交互作用範囲のジオメトリ、たとえば三次元形態に対しても当てはまる。

一般的に本明細書に記載の生産モジュールは有利には、第２の生産モジュールとの結合に関するポート情報が第２の生産モジュールの特性に関する情報を含むように形成および設定することができる。特にポート情報は、これに関係して第２の生産モジュールの第２の生産動作に関するポート情報を含むことができる。

第２の生産モジュールとの結合に関するポート情報に記憶されたこの種の情報に関しては、たとえば、第２の生産モジュールとの結合に関して前記生産モジュールにある製品に対し加工または輸送のどのような別の可能性が可能であるかを、既に前もって計画することが可能である。これは製品に関する生産計画を可能にし、従ってこの種の生産モジュールから成る生産システムの構築および稼働を簡略化する。

この場合、第２の生産モジュールの特性に関する情報は前記生産モジュールの特性に関する情報に相応して形成および設定することができる。たとえば第２の生産モジュールの特性に関する情報は、その大きさ、状況および／または位置、同定識別子の大きさまたはパラメータ、通信インターフェイスに関する情報、および場合によってはこの種のインターフェイスの相応するパラメータ（たとえばＭＡＣアドレス）、第２の生産モジュールの使用可能な生産または別の機能および／またはサービス、およびこれらに匹敵する情報を含むことができる。

有利な実行形態では、第２の生産モジュールとの結合に関する前記生産モジュールに記憶されたポート情報は、第２の生産モジュールと直接的におよび／または間接的に接続された別の生産モジュールの特性に関する情報を含むことができる。特に第２の生産モジュールとの結合に関する前記生産モジュールに記憶されたポート情報は、第２の生産モジュールと直接的におよび／または間接的に接続された生産モジュールの生産動作に関する情報を含むことができる。

このようにして、この種の生産モジュールから成る生産システムの構築および稼働は、一定の生産モジュールに製品がある場合に結合された第２の生産モジュールに関するポート情報に関しては既に、どのような別の生産モジュールおよび／または生産動作が第２の生産モジュールとの結合もしくは共同作用に関して使用可能または到達可能であるかを認識できることにより、簡略化される。

この場合、第２の生産モジュールに接続された別の生産モジュールの特性は、たとえば１つの生産モジュールの自己記述情報に関して本明細書の別の箇所で詳述しているような特性であり得る。

特に第２の生産モジュールとの結合に関するポート情報は、第２の生産モジュールと直接的におよび／または間接的に接続されたすべての別の生産モジュールに関する特性を含むことができる。さらに別の生産モジュールの特性に関する記憶された情報は、生産モジュール、技術的制限、三次元制限または機能的制限の一定のカテゴリーを含むことができる。

この場合、第２の生産モジュールと直接的に接続される別の生産モジュールは、第２の生産モジュールとの直接的な結合もしくはリンクができるモジュールである。間接的に接続される別の生産モジュールは、第２の生産モジュールと直接的な結合を有さずに、他の生産モジュールを介して第２の生産モジュールから到達可能であるモジュールである。

２つの生産モジュールは、これらのモジュールが「有効に」接続されるときに、すなわちたとえばそれらの生産動作が本明細書の記載により（既に説明してあるように）共同作用するかもしくは共同作用が可能であるときに、直接的に接続される。特にこれらのモジュールは、本明細書に記載のように結合されているまたは結合されるときに、直接的に接続される。たとえば２つの接続された輸送モジュールは、モジュール間の相応する引き渡しによる製品に連続的な輸送を可能にする。別のモジュールに接続された加工ユニットは、この場合たとえば別のモジュールにある製品に加工または別のモジュールと共通な加工を可能にする。

さらに生産モジュールに本明細書に記載のように、記憶された自己記述情報は生産モジュールの状況および／または形態に関するコンフィギュレーション情報を含むことができる。

自己記述情報は、生産モジュールの使用可能な機能およびサービスに関する能力情報を含むこともでき、これらの情報はたとえば生産動作に関する情報を含むことができる。

さらに自己記述情報は、生産モジュールにより実行可能なまたは理解可能な命令並びに可調整または調整済みのパラメータに関する命令情報も含むことができる。

その上に自己記述情報は、作業状態に関する状態情報も含むことができる。この場合、作業状態は、たとえば現実の運転状態（完全に機能的に活性、部分的に機能的に活性、不活性、非常時運転など）または発生した事故および警告などに関する情報も含むことができる。状態情報は、さらに生産モジュール内にもしくはこのモジュールに存在する製品に関する情報（例えば、相応する製品ＩＤ、実際の加工状態、生産モジュール内における実際の位置など）を含むことができる。

生産モジュールのコンフィギュレーション情報は、たとえば生産モジュールの位置、機能的形態および／またはジオメトリ的形態を含むことができる。さらに生産モジュールのコンフィギュレーション情報は、使用可能および／またはアクセス可能な三次元作業範囲または物理的およびその他の環境（たとえば隣接モジュール、機械、安全範囲、など）も含むことができる。

生産モジュールに記憶された第２の生産モジュールとの結合に関するポート情報は、第２の生産モジュールと結合された第３の生産モジュールの特性に関する情報を含むことができ、その際この第３の生産モジュールは第２の生産モジュールと結合され、第３の生産モジュールには第３の生産モジュールの特性に関する第３の自己記述情報が記憶されまたは記憶可能にし、第３の生産モジュールは製品に第３の生産動作を実行するように形成および設定されている。

この場合、第２の生産モジュールと結合された第３の生産モジュールの特性に関する情報は第３の生産モジュールの第３の生産動作に関する情報を含み、さらに第２の生産モジュールと第３の生産モジュールの結合は本明細書の記載により説明したように前記生産モジュールと第２の生産モジュールとの結合のように形成および設定することができる。第３の生産モジュールの自己記述情報もしくはこのモジュールの第３の生産動作は、さらに本明細書に記載の前記生産モジュールと第２の生産モジュールの相応する情報もしくは機能のように形成および設定することができる。

第３の生産モジュールに関する情報は、たとえば自己記述情報もしくはその一部が第２の生産モジュールを介して前記生産モジュールに伝達されそこで記憶されたポート情報の枠内で全部が、抜粋がまたは相応する加工または処理の後に記憶されることにより、前記生産モジュールに到達することができる。

さらにまた、別のまたはすべての間接的にまたは直接的に第２の生産モジュールに接続された生産モジュールはこの種の自己記述情報を含み、これらの情報を第２の生産モジュールを介して前記生産モジュールに伝送できるようにもしくは伝送されるようにすることもできる。このようにして、これらの別の生産モジュールに対する相応する情報は、同様に第２の生産モジュールとの結合に関するポート情報内に記憶することができる。このようにして、第２の生産モジュールを介してさらにアクセス可能な複数のまたは全ての生産モジュールの機能性、特性、状態またはその他のパラメータが同様に前記生産モジュール内で使用可能にすることができる。

これは、このようにすれば前記生産モジュール内にある製品に実行すべきその他の生産工程に関する改良された計画が可能となるので、この種の生産モジュールから成る相応する生産システムのさらに簡略化された構造もしくはさらに簡略化された稼働を可能にする。

上述の課題はまた、生産システムが本明細書に記載の複数の生産モジュールを含み、その際に複数の生産モジュールが少なくとも部分的に本明細書に記載のように互いに結合されているようにした、最終または中間製品を生産するための生産システムによっても解決できる。

この生産システムの生産モジュールが、それぞれ自己記述情報およびポート情報または隣接もしくは結合されたモジュールとの相互作用範囲に関する情報を含むことにより、モジュール相互のコーディネートおよびコーポレーションが上述の情報により本明細書に既に詳述したように簡略化されるので、このような生産システムの構築および稼働が簡略化される。

中間または最終製品とは一般に、市販可能なものであれ生産プロセス中の中間製品であれ、生産プロセスのそれぞれの成果物を意味する。概念「製品」の枠内で既に説明したように、中間製品または最終製品は任意の物品、デバイス、材料、化学製品などであり得る。

複数のモジュールとは、たとえば２つ以上のモジュール、有利には少なくとも３個から１０個以上のモジュールを含むことができる。

生産システムはさらに、結合された複数の生産モジュールの各生産モジュールにこの生産モジュールに直接的に結合された複数の生産モジュールの各生産モジュールに対して本明細書に記載のポート情報が記憶されているまたは記憶されるように、形成および設定することができる。これはたとえば、生産モジュールの一つに直接的に接続されたもしくは結合された別の生産モジュールの各々に対して相応するポート情報が生産モジュール内に記憶されていることを意味することができる。この場合、ポート情報は本明細書に記載のように形成および設定することができる。

このようにして、１つの生産モジュールにはこれに直接的に結合された各モジュールに対して相応するポート情報が存在し、このポート情報を介してたとえばさらに隣接モジュールの機能性および特性、並びに（上記に例示したように）隣接モジュールを越えて到達可能な機能性に関する情報が使用可能および認知可能であるかまたはこれらを可能とすることができる。

この実行形態により、たとえば一定の生産モジュールにある製品に計画および／または設定は、この生産モジュール内の上述のポート情報を介して既に、この生産モジュールに直接隣接するモジュール並びにそれぞれその後ろにあるモジュールに関してどのような機能性および設定が使用可能、到達可能および／または利用可能であるかまたは可能とすることができるかの情報が得られることにより、さらに簡略化される。

生産システムはさらに、包含され結合された生産モジュールの相対的配置が予め規定されたまたは規定可能な三次元および／または二次元構造に相応するように形成および設定することができる。たとえば生産システムの構築のためにある程度の二次元エレメント形状または三次元エレメント形状を予め規定し、生産システムの個々の生産モジュールを嵌め込むべきまたは嵌め込むことのできる網目を形成することができる。たとえば統一的な二次元または三次元構造、形状または形態を備えたモジュールはたとえば一種のセル状のネットワークでジオメトリ的に相互配置され、さらに電気的および／または通信的に相応して結合することができる。

このような三次元および／または二次元構造を予め規定することは、既に個々のモジュールの計画段階で隣接モジュールがどこで三次元にこのモジュールに隣接するかおよびモジュールが相応して形成および設定可能であるかが判るので、相応する生産システムの構築および組み立てを簡単にする。このようにして生産システムは、場合によってはより簡単にかつわずかな調整費用で相応するモジュールから形成することができる。二次元構造は、たとえば正方形または六角形の基本エレメントまたは類似の形状を有するかまたは含み得る。

このような予め規定されるまたは規定可能な三次元および／または二次元構造の達成および／または維持のために相応する手段を設けるか設定することができる。

この種の手段は、たとえば生産システムもしくは生産モジュールの据え付けまたは組み立て範囲に設けられるセル領域であり得る。この種のセル領域は、たとえばグラフ的、光学的、電子的または類似の手段または処置でマーキングすることができる。このようなマーキングにより、生産モジュールの生産システムに対する配置または組み立ては簡易化、簡略化および／または制御することができる。

さらに、このような予め規定されるまたは規定可能な構造の達成および／または維持のための手段は、接続部材、スペーサ、マークまたは類似の手段として個々の生産モジュールに設けることができる。さらに、これらの手段は、個々の生産モジュールに対して相応する形状または形態を備えたスペーサ、フレーム部材または組み立て用プラットフォームを含むことができる。

たとえば、２つ以上の生産モジュールの機械的結合または固定のための相応する接続部材は、さらにモジュールの電気的または通信的接続のために利用するか利用可能にすることができる。さらに、生産モジュール間の電気的および／または通信的接続は特別な手段を介して達成するようにもできる。

上述の課題はまた、第１の生産モジュールが製品に第１の生産動作を実行するように、第２の生産モジュールが製品に第２の生産動作を実行するように形成および設定され、さらに第１の生産モジュールには第１の生産モジュールの特性に関する第１の自己記述情報がおよび第２の生産モジュールには第２の生産モジュールの特性に関する第２の自己記述情報が記憶されるようにした、第１の生産モジュールと第２の生産モジュールとの結合方法によっても解決できる。

この場合この方法は次の工程を含む。
・第１および第２の生産モジュールを結合する、
・第２の生産モジュールの第２の自己記述情報を第１の生産モジュールに伝送する、
・第１の生産モジュールによる第２の生産モジュールとの結合に関する第１のポート情報を確定し、第１の生産モジュールに第１のポート情報を記憶する。

生産モジュール内にそれぞれ存在する自己記述情報によっておよび第１の生産モジュールと接続された第２の生産モジュールに関するポート情報の確定および印加によって、生産シーケンスの設定はこの種の生産モジュールを利用して簡略化される。なぜならこの種のデータは、たとえばユーザまたは外部手段によってはもはや生産モジュールに導きおよび設定する必要はなく、生産モジュールはこのようにしてある種の自立性を遵守できるからである。

この場合、第１および第２の生産モジュールは本明細書記載の生産モジュールに相応して形成および設定することができる。さらに、第１および第２の自己記述情報、ポート情報および生産モジュールの結合は、本明細書に記載のように形成および設定することができる。

特に生産モジュールの結合は、本関連においても並びに一般的にも本明細書に開示されたモジュールおよびシステムに対して、第１の生産モジュールの第１の生産動作と第２の生産モジュールの第２の生産動作との共同作用が製品に関して可能であるかまたは行われるように形成および設定することができる。

このため、たとえば生産モジュールの相応する三次元もしくはジオメトリ的配置が設けられるかおよび／または相応する電気的および／または通信的結合が設けられ、たとえば相応する生産動作をコーディネートすることができる。電気的および／または通信的結合のためには、たとえば生産モジュールの機械的結合も行われ、それら相互の相対的状況を固定するかまたは少なくとも安定化することができる。さらに、個々の生産モジュールに接続部材または構造部材を設け、両生産モジュールの相互の正しい方向性の形成を可能にするまたは簡略化もしくは強制することもできる。

第１のポート情報の確定は、たとえば第２の生産モジュールの伝送された第２の自己記述情報からのたとえば相応する情報の抽出から成るか、またはこのようなものを含むことができる。さらに第１のポート情報の確定はまた、場合によっては固有の自己記述情報または別の情報との組み合わせにおいて、得られた情報の相応する再処理を含むこともできる。

第２の自己記述情報の伝送は、たとえば手動的に惹起するかまたは製作時に自動的にもしくは通信的結合の作成後に惹起することができる。さらに第２の自己記述情報の伝送は、第２の生産モジュールの相応する特性、コンフィギュレーションおよび／または状態が変化したときにもおよび／または常に行うこともできる。この場合、この種の変化するまたは変化可能な「状態」は、たとえばモジュールの種々の活動性および使用可能性の状態および／またはたとえば生産モジュール内の製品に存在または状況変化でもあり得る。

このためたとえばさらに、第１の生産モジュールは第２の生産モジュールに相応する接続されたモジュールとして報知され、第２の生産モジュールのこの種の各変化時に相応する活性化された自己記述情報もしくは活性化がそれに報知された全ての生産モジュールに送られるようにすることができる。

さらに、第１と第２の生産モジュールの結合後にさらに
・第１の生産モジュールの第１の自己記述情報および／または第１のポート情報が第２の生産モジュールに伝送され、および
・第２の生産モジュールにより第１の生産モジュールの結合に関する第２のポート情報が確定され第２の生産モジュールに記憶される
ようにすることができる。

このようにして、たとえば生産モジュールの結合後に隣接する生産モジュールおよび場合によっては、さらにこのモジュールに接続または結合された生産モジュールに関する各情報が、対称的に両生産モジュールに記憶されるもしくは保持される。このようにして、たとえばよりフレキシブルな生産サイクルが生産モジュールの利用のもとに可能にされる。なぜなら、モジュールに関する情報の分布状態により所定の作業フロー方向は存在せず、各生産モジュールからこれに結合または接続された生産モジュールが、機械的、機能的並びに情報的に到達可能であるからである。

この場合、たとえば第１および第２のポート情報は、少なくとも構造的に相応することができる。

ここに記載した方法はさらに、第１および／または第２のポート情報の確定が第１の生産モジュールと第２の生産モジュールとの三次元交互作用範囲に関する情報の確定を含むように形成および設定することができる。この場合交互作用範囲は、第１の生産モジュールの第１の生産動作も第２の生産モジュールの第２の生産動作も製品が交互作用範囲にあるときに製品に作用できることを特徴としている。

交互作用範囲の確定も三次元交互作用範囲の確定も本明細書に記載のように形成および設定することができる。三次元交互作用範囲の確定はたとえば第１の生産モジュール、第２の生産モジュールまたは外部計算機または同様のユニットでも行うことができる。さらに三次元交互作用範囲の確定は複数の上述のユニットでも行うことができるし、場合によっては交互に比較または平衡して、できるだけ改良された交互作用範囲が得られるようにすることもできる。

この場合、各生産モジュールは三次元交互作用範囲に関する情報を、少なくとも交互作用範囲のジオメトリおよび状況をそれぞれ固有のモジュールに特有のコーディネートシステムに書き込むことができる。代替的に、たとえば共通のコーディネートシステムを設け、これに相応する交互作用範囲が統一的に明確化および／または定義可能にされるかできるようにすることもできる。三次元の交互作用範囲の状況および／またはジオメトリはたとえば各自己記述情報に格納された使用可能な作業範囲に関する情報およびモジュール相互の相対的三次元位置または配置に関する情報を利用して確定することができる。

たとえば、結合されたまたは結合すべき生産モジュールの共同作用を改良するために、三次元交互作用範囲に関する情報の確定後に第１と第２の生産モジュールの相対的状況を変化し、次いで改めて三次元交互作用範囲に関する情報を本明細書に記載のように確定するようにすることができる。このようにすれば、いわば相対的に相応する計算および調整によりたとえば改良された適当なおよび／または拡大された交互作用範囲および従って生産モジュールの生産動作の改良された共同作用が達成される。

第１と第２の生産モジュールの結合は、結合された生産モジュールの相対的配置が予め規定されたまたは規定可能な三次元または二次元構造に相応するように行うこともできる。この場合、生産モジュールの結合、形態および／または取り付け面は、予め規定されたまたは規定可能な三次元または二次元構造を達成するように本明細書に記載のように形成および設定することができる。さらに、別の生産モジュールを第１および／または第２の生産モジュールに同様にして結合すれば、このようにして多数の生産モジュールにより形成される生産システムも構築可能となる。

この場合、たとえば同様に予め規定されたまたは規定可能な構造の達成および／または維持手段を設け、第１と第２の生産モジュールの結合をこの手段を利用して行い、結合された生産モジュールの相対的配置を予め規定されたまたは規定可能な三次元および／または二次元構造に相応するようにすることができる。

上述のように予め規定された構造の達成手段は、たとえば相応する接続部材を各生産モジュールに含むことができる。これはこの場合、接続部材を介する生産モジュールの相応する接続に際して自動的に予め規定されたまたは規定可能な三次元または二次元構造が生じるように形成および設定することができる。

さらにこの目的のために相応するセンサ、たとえば間隔センサおよび／または相応するマークをそのために設けることもできるしもしくは予め規定された構造の達成手段がこのようなセンサを含むことができる。その上この種の手段は、組み立てプラットフォームまたはハウジングまたは同様のフレーム部材または相応する形状を備えた構造部材とすることもでき、これらはたとえば相互の繋ぎもしくは他の生産モジュールの相応する他のフレームまたは組み立て部材との接触により予め規定されたまたは規定可能な構造の構築に導くことができる。

その上、結合された生産モジュールの構造もしくは組み立て範囲に個々の生産モジュールに対する相応する面または空間範囲をマークし、この中に生産モジュールをたとえば嵌合または調整できるようにまたはできなければならないようにすることもできる。

別の有利な実行形態は従属請求項に記載されている。

以下に本発明を添付の図面を参照して例示的に詳細に説明する。

図１は生産モジュールから構成される生産システムの構成、データおよび通信構造の例を示す。 図２は生産モジュールのデータ構造の詳細例を示す。 図３はロボットと輸送モジュールとの組み合わせ例を示す。 図４は生産システムの図３に示した例の概略構造を示す。 図５は２つの生産モジュールを結合する際の方式シーケンス例を示す。 図６は生産システムのための生産モジュールの二次元配置構造例を示す。 図７は図６に示した生産システムの区画配列の詳細概略図を示す。

図１は第１の生産モジュール１１０、第２の生産モジュール２１０並びに第３の生産モジュール３１０を備えた生産システム１００の概略構築図を示し、各生産モジュールは図１において正方形で概略表示されている。

各モジュール１１０、２１０、３１０のモジュール構成は概略表示されている。この場合モジュールは、それぞれ１つの記憶装置領域１２０、２２０、３２０を含んでおり、その際各モジュール１１０、２１０、３１０の記憶装置領域１２０、２２０、３２０には、それぞれ各モジュールに備わるいわゆる「サイバー・フィジカル・ポート」に関するポート情報１５０、２５０、３５０が記憶されている。図１に示したポート情報１５０、２５０、３５０は、本明細書に記載のポート情報の一例である。さらに各生産モジュールの記憶装置領域１２０、２２０、３２０は、それぞれ機能的並びに電子的、機械的および通信的コンフィギュレーショ並びに各モジュールの特性に関するコンフィギュレーション情報１３０、２３０、３３０を含んでいる。さらに各モジュールの記憶装置領域１２０、２２０、３２０は、各モジュールの機能性記述１４０、２４０、３４０、使用可能な命令記述１６０、２６０、３６０、並びに各モジュール１１０、２１０、３１０に関する１つまたは複数の状態情報１７０、２７０、３７０を含む。コンフィギュレーション情報１３０、２３０、３３０、機能性記述１４０、２４０、３４０、使用可能な命令記述１６０、２６０、３６０、および状態情報１７０、２７０、３７０は、それぞれ本明細書に記載の自己記述情報の一例である。上述の自己記述型もしくはポート情報は、図２との関連でなお例示的に説明する。

さらに各生産モジュール１１０、２１０、３１０は、自動化または制御のためのもしくは各生産モジュール１１０、２１０、３１０が提供する種々の機能性およびサービスの取り扱いのための自動化および／または制御装置１８０、２８０、３８０を含む。さらに各生産モジュール１１０、２１０、３１０には、たとえばアクチュエータ並びにモジュール１１０、２１０、３１０の別の電子的、光学的その他の装置を作動させるために必要であるもしくは使用される１つまたは複数の電子デバイスまたはモジュール１８２、２８２、３８２が設けられる。その上、各モジュール１１０、２１０、３１０は機械的部材１８４、２８４，３８４を含む。

図１に示した矢印１９０、１９２、１９４、１９６は第１の生産モジュール１１０に変化が生じる際の例示的な通信経路を示す。このため、たとえば第２の生産モジュール２１０は相応する通知１９０を介して第１の生産モジュール１１０に「サブスクライバー」、すなわち第１の生産モジュール１１０に接続されたモジュールとして登録される。この登録は、たとえば両モジュールの結合時にもしくは結合直後にまたは後でも行うことができる。同様に、第３の生産モジュール３１０は相応する「サブスクライバー」通知１９２を介して第１の生産モジュール１１０に登録される。第１の生産モジュールの変化時に、たとえば第１の生産モジュール１１０の状態情報１７０に記憶されている通常状態から停止状態への状態変化時には、第１の生産モジュール１１０は相応する変化通知１９４を第２の生産モジュール２１０へまた相応する通知１９６を第３の生産モジュール３１０に送る。このようにして、第２および第３の生産モジュール２１０、３１０は第１の生産モジュール１１０における状態変化について報知され、これはたとえば生産チェーンのコーディネーションまたは１つの製品に共通した加工または処理の際に考慮することができる。

このような通信体系により原理的には、生産モジュール１１０、２１０、３１０の１つにおける変化時にそれぞれこれに直接的または間接的に接続されている生産モジュールに報知がなされ、これは生産システム１００内で共同作用の枠内で考慮することができる。相応する「サブスクリプション」行程は、次いで全く同様に第１および第３の生産モジュール１１０、３１０から第２の生産モジュール２１０にもしくは第１および第２の生産モジュール１１０、２１０から第３の生産モジュールにというように設定することができるので、このような機構を介して図１に示した３つのモジュール１１０、２１０、３１０のすべてが相互に変化についてそれぞれ相応に報知がなされる。

生産モジュール１１０、２１０、３１０は、この場合たとえばいわゆる「サイバー・フィジカル・モジュール」（ＣＰＭ）またはいわゆる「サイバー・フィジカル・生産モジュール」（ＣＰＰＭ）とも呼ぶことができ、もしくはこのようなモジュールとして形成および構成される。生産システム１００は、この関連においてたとえばいわゆる「サイバー・フィジカル・システム」（ＣＰＳ）とも呼ぶことができ、もしくはこのように形成および設定される。

図２は図１に示した第１の生産モジュール１１０の記憶装置ユニット１２０の概略構造の一例を示す。この自己記述型もしくはポート・情報・記憶装置１２０はコンフィギュレーション情報１３０を含んでおり、この中にはたとえばモジュールタイプ１３１、モジュールまたはモジュールの機能部材のジオメトリ的状況または配置１３２並びにモジュール１１０の作業範囲１３３が記憶されている。この場合「タイプ」１３１は、たとえば相応する識別子または１つまたは複数の機能表示から成るかもしくはこのような情報を含むことができる。作業範囲１３３に関する情報にはたとえば、相応する生産モジュール１１０に製品が存在するようにできるもしくはこれらの製品を動かすことができる三次元範囲を記述することができる。たとえば輸送ベルトの作業範囲は、輸送ベルトに沿って長く延び製品を輸送ベルトにより動かすことのできるボリューム範囲とすることができる。加工機械では、作業範囲はたとえば機械の加工部材がその中にある製品に作用することができるボリューム範囲とすることができる。相応する作業範囲は、上述の生産動作の範囲内で別の機能性に対して確定される。

さらに、第１の生産モジュール１１０の記憶装置領域１２０は機能性およびサービス情報１４０を含んでおり、この情報はモジュールによる輸送可能性１４１、モジュールの加工可能性１４２、または製品または材料の保管または格納のための貯蔵可能性１４６を含んでいる。加工情報１４２は、たとえばさらに、相応する加工機能を利用するための前提情報１４３、加工機能を詳細に示す相応するパラメータ１４４および／または加工後の製品に再処理を特徴づけるもしくは必要である追加条件１４５も含むことができる。

広く一般的に本明細書に記載の生産モジュールはそれぞれ複数の上述の生産動作性を含むことができ、その際たとえば相応する記憶装置において各機能性に対してそれぞれ１つの情報を格納できるかもしくは格納されている。たとえば１つの生産モジュールはたとえば１つまたは複数の輸送ベルトまたはロボットアームもしくはそれらの組み合わせに関する複数の輸送機能性を有し、種々の加工機能を有し並びにまた種々の貯蔵可能性を有することもできる。

生産モジュール１１０の記憶装置１２０には、さらに別の生産モジュールに対するいわゆる「サイバー・フィジカル・ポート」に関するポート情報１５０が記憶されている。この「サイバー・フィジカル・ポート」は、結合された生産モジュールの機能的共同作業に関する情報、並びにこのように結合されたモジュールに使用可能な機能性に関する情報も含むことができる。

たとえばポート情報１５０は隣接し結合された生産モジュール、たとえば図１に示す第２の生産モジュール２１０に対する第１の「サイバー・フィジカル・ポート」１５１に関する情報を含む。この場合相応するポート情報１５１には、たとえば第２の生産モジュールに対する交互作用または引き渡し範囲の大きさ１５２、引き渡し範囲の状況または位置１５３、並びに接続されたモジュール２１０の識別子１５４に関する情報が含まれる。さらに、たとえば第２の生産モジュールの機能性に関する情報並びに第２の生産モジュール２１０に接続された別の生産モジュールの機能性に関する情報を相応するポート情報１５１に記憶することもできる。第１の生産モジュール１１０から別の生産モジュール、たとえば図１に示す第３の生産モジュール３１０に対するさらなる直接的な接続が存在しうるならば、この第３の生産モジュール３１０に対する相応する「サイバー・フィジカル・ポート」に対しても相応するポート情報が一般的なポート情報１５０に格納されるであろう。

さらに第１の生産モジュール１１０の記憶装置領域１２０は、生産モジュールにおいて使用可能な命令またはその制御のためのコマンドに関する情報１６０を含む。この命令記憶装置１６０には、たとえば実行命令１６１またはターゲット・スピード命令１６２に関する情報も蓄積され、これらの情報を基に相応して使用可能なパラメータでこれらの命令が定義され、システムのユーザにより生産モジュール１１０の制御を設定するために読み出すことができる。

第１の生産モジュール１１０の記憶装置１２０における事象／状態情報範囲１７０には、たとえば生産モジュールの実際の状態１７１並びにたとえばモジュールのモータの実際の速度１７２に関する情報が格納されている。

第１の生産モジュール１１０に格納された図２に示した情報全体は、ユーザの比較的少ない関与によっても、またユーザの関与なしでもこの種の複数の生産モジュールの共同作業を組織化しこのように結合された生産モジュールの共通の生産シーケンスを生じせしめることを可能にする。上述の情報に関しては、このような生産モジュールに結合された別の生産モジュールにおいて、１つのモジュールの機能性、ジオメトリ、並びに状態および励振もしくは制御可能性に関する情報並びにモジュールに対する結合可能性を検知し、これをたとえば半自動化されたまたは自動化された計画プロセスに際して考慮することが可能である。

図３は、比較的大きな生産システム４００からの小さい部分図で、この部分図はロボット４１２並びに輸送または搬送ベルト４２２を含んでいる。この図３には、輸送または搬送ベルト４２２に対する作業範囲５２２が示されており、そのボリューム範囲内で製品が輸送可能になっている。作業範囲５２２に関する情報は、たとえば相応するコンフィギュレーション情報内で輸送ベルト４２２の記憶装置に格納できるようになっている。さらに、ロボットアーム４１２の作業範囲５１２が円形で線引きされており、ロボットアーム４１２に対する球形の作業範囲を表示している。図３には輸送ベルト４２２とロボットアーム４１２との間の交互作用範囲５４０も示されており、製品はロボットアーム４１２から輸送ベルト４２２に引き渡されるかロボットアーム４１２から搬送ベルト４２２により引き受けられるようにするには、この範囲の中になければならない。

この交互作用範囲に関する情報は、たとえば輸送ベルト４２２の記憶装置および／またはロボットアーム４１２の記憶装置領域に格納することができる。交互作用範囲５４０の確定は、たとえばロボットアーム４１２と輸送ベルト４２２との結合の際に行うことができる。ロボットアーム４１２と輸送ベルト４２２との間のジオメトリ的状況が変化すると、交互作用範囲５４０の変化も確定される。交互作用範囲の確定は、たとえば本明細書に詳述されているように行うことができる。

交互作用範囲４５０上でのロボットアームに対する輸送ベルト４２２の結合は、輸送ベルト４２２の「サイバー・フィジカル・ポート」としてロボットアーム４１２に記述可能である。同様に、ロボットアーム４１２の方から見れば交互作用範囲上での輸送ベルト４２２の結合は相応する「サイバー・フィジカル・ポート」として記述可能である。これは図４に概略的に示されている。

図４は、ロボットアーム４１２の概略図並びに輸送または搬送ベルト４２２の概略図を示す。この場合「サイバー・フィジカル・ポート」４１２/ｄは、ロボット４１２から輸送ベルト４２２の方角に見て正方形の表示「ｄ」として図４に示されている。同様に、「サイバー・フィジカル・ポート」４２２/ｂはロボット４１２に対する輸送ベルト４２２の観点から正方形の表示「ｂ」として輸送ベルト４２２の概略図に示されている。さらに図４には、ロボットアーム４１２の別の潜在的「サイバー・フィジカル・ポート」４１２/ａ、４１２/ｂ、４１２/ｃが示されており、これらは図４には示されていないモジュールに対する相応する「サイバー・フィジカル・ポート」を示すかもしくは相応するポート情報に対する相応する記憶装置をシンボル化するものである。同様に、搬送ベルト４２２に対しても別の「サイバー・フィジカル・ポート」４２２/ａ、４２２/ｃ、４２２/ｄが示されており、これらは図４には示されていない別の生産モジュールに対する潜在的「サイバー・フィジカル・ポート」または相応するポート情報に対する記憶装置領域をシンボル化するものである。

さらに図４にはロボット４１２から輸送ベルト４２２に引き渡される製品５００が示されている。図４の概略図ではこれは、製品５００がいわば搬送ベルト４２２に対するロボット４１２の「サイバー・フィジカル・ポート」４１２/ｄにロボットによりもたらされ、次いでロボット４１２に対する搬送ベルトの「サイバー・フィジカル・ポート」４２２/ｂで引き受けられ、次いでたとえば搬送ベルト４２２でさらに輸送されるように示されている。

この場合、両ポート情報４１２/ｄ、４２２/ｄは少なくともなかんずく同一の三次元交互作用範囲を記述し、相応する製品の引き渡しを実現できるようになっている。

図５は、たとえば本明細書の記載によりまたは特に図1から図4に示された生産モジュールに相応して形成および設定することのできる２つの生産モジュールの結合の際における概略的シーケンスの一例を示す。

第１の工程６１０では、新しい生産モジュールが既に設置されている生産モジュールに関連付けられる。この関連付け６１０は、たとえば手動によるユーザの関与、たとえばモジュールの相応するタッチスクリーンや相応するネットワーク接続により惹起されるか、または新しいモジュールを設置されているモジュールに隣接するものとして検知する間隔センサなどにより惹起される。関連付けられたモジュールは、従って隣人となり、互いに相応する通信手段を介してそれぞれ他のモジュールに隣人として報知しあう。このような相互報知により少なくともなかんずく、各モジュールにおける相応する変化がそれぞれ他のモジュールに報知されることが行われる。これは、たとえば図１に関連して説明したサブスクリプション・コミュニケーション・モードを介して達成される。

次に方向付け工程６２０では、モジュールの位置および作業範囲のトポロギー的方向付けが達成および設定される。これは、たとえば既に設置されているモジュールの座標系を利用して行うことができる。これは入手可能な技術次第では（たとえば相応する位置決めシステムおよびいわゆる「ニア・フィールド・コミュニケーション（近距離無線通信）」またはＲＥＩＤ（レイド）技術により）完全自動化が可能である。さらにモジュールは、たとえばユーザをして、たとえば相応する操作パネルを介して、たとえば新しいモジュールを如何に動かし方向付けしなければならないかのかの指針を与えることができる。

このような方向付けは、生産システム全体に対して相応する格子またはハニカム構造を規定することにより比較的簡単に達成できるが、これは図６との関連で詳述する。

計算工程６３０では「サイバー・フィジカル・ポート」の自動計算が行われ、これはなかんずく両モジュールの作業範囲間の断面ボリュームの計算を含む。このような断面ボリュームは、本明細書記載の交互作用範囲の一例である。個々のモジュールの各作業範囲に関する情報は、各モジュールに格納されており、これによって他のモジュールにも伝えられる。このようにして、既に設置されているモジュールは新しいモジュールの作業範囲について知らされ、固有の作業範囲および相対的位置の知識を介して断面ボリュームを計算できる。両作業範囲が重ならないとの計算が生じると、相応するモジュールは通常は簡単には機能的に結合することはできない。

第４の情報交換工程６４０では、他の生産モジュールに対する各生産モジュールの特性に関する相応するサービス情報の交換が行われる。図１で説明した報知・公開機構を介して、たとえば既に設置されているモジュールが新しいモジュールの特性に関する情報を伝送され、この情報を自らに格納し、場合によっては既に設置されているモジュールに既に接続されている別のモジュールにさらに伝送することができる。次いで新しい生産モジュールの機能性もしくは特性または識別子に関する情報は、たとえば設置されているモジュールのポート情報に新しいモジュールに関して格納することができる。

次いで同調工程６５０では、既に設置されているモジュールと新たに設置されるモジュールとの同調が行われ、両モジュールの機能性の共同作用が可能にされる。このような同調は、たとえば互いに接続された２つの輸送ベルトの輸送速度の調整または輸送速度と、実行すべき加工プロセスとの調整などが含まれる。共同作業工程６５０の終了後、新しい生産モジュールと既に設置済みの生産モジュールは製品に加工および生産に関して共同作業できるようになる。

図６は生産システム４００の三次元規則的配置の２つの例を示し、図６では生産システム４００の全体が示されている。生産システムの第１の正方形のフレーム構造４００/１では、各モジュールは完全に正方形の面範囲内にある。この場合生産システム４００は、２つの３Ｄプリンタ４１１、４３１、２つのロボット４１２、４３２、並びに２つのＣＮＣ機４１３、４３３（ＣＮＣ：コンピュータ数値制御）を含む。さらに生産システムは、製品に対する供給・輸送ユニット４２１、製品に対する輸送・搬送ベルト４２２並びに輸送・貯蔵ユニット４２３を含む。

各モジュール輪郭の三次元形態により個々の生産モジュールは、相応する正方形の面範囲内に完全にあり、また各正方形セルの縁部との間隔が既知であるように形成される。したがって個々のモジュールの開発時に、既に製品に輸送または加工のための相応する機械的部材は隣接する正方形セルとの共同作業が可能であるように形成される。正方形セルによって形成された生産システム４００/１の構築は、たとえば相応するハウジング形状または個々の生産モジュールに対する支持プラットフォームによって容易化される。

図６は、さらに６角形のハニカムシステム４００/２として生産システムの別の形状を示しており、ここでは生産システム４００の生産モジュールはそれぞれ６角形のセル配置で形成され、１つの生産システムにまとめられている。

図７は、図６に示した生産システム４００の詳細および機能図である。図７には、生産システム４００が図６とは異なり３Ｄプリンタ４３１はただ１つ、ＣＮＣフライス４１３はただ１つ示されている。

図７における個々の生産モジュールの表示はシンボルで示されており、各生産モジュールに対しては４つの「サイバー・フィジカル・ポート」ａ、ｂ、ｃ、ｄが繋がった小さな正方形で表示されており、これらは可能なまたは存在している「サイバー・フィジカル・ポート」をシンボル化するものである。

たとえば輸送・搬送ベルト４２２は、４つの「サイバー・フィジカル・ポート」４２２／ａ、４２２／ｂ、４２２／ｃ、４２２／ｄを有する。この場合、供給・輸送モジュール４２１に対する「サイバー・フィジカル・ポート」４２２／ａは、このモジュールに対する「サイバー・フィジカル・ポート」をシンボル化している。この「サイバー・フィジカル・ポート」４２２／ａに関連して記憶された情報は、この「サイバー・フィジカル・ポート」を介して達成可能なすべての機能性をも有する。これらの達成可能な機能性は、図７では「サイバー・フィジカル・ポート」のそれぞれ正方形のシンボルの横に文字で書かれている。たとえば、「サイバー・フィジカル・ポート」４２２／ａはとりわけこのポートを介して、すなわちこのような接続を介して供給・搬送モジュールに機能性「輸送」および「供給」が達成可能で相応するモジュール４２１で実行可能であるという情報を受ける。ロボット４１２に対する輸送モジュール４２２のポート４２２／ｂを介して、たとえば相応するポート情報４２２／ｂに格納されている機能性「輸送」および「フライス」が使用可能である。この場合、機能性「輸送」は、ロボット４１２により実行されるのに対し、機能性「フライス」はロボット４１２に接続されたＣＮＣフライス盤４１３で実行される。

供給・輸送モジュール４２１のポート４２１／ｃを介してこのようにして、たとえば図７に示す生産システム４００のすべての機能性（固有のものを除く）が使用可能であり、すなわち種々のルートで機能性「輸送」、「格納」、「フライス」並びに「印刷」が提供される。

このようにして一定のモジュールにある製品においておよび既知の次に必要とされる作業工程において、それぞれ各モジュールのポート情報の分析により必要に応じて製品にさらなる生産のための生産シーケンスを規定することができる。

接続されたモジュールに関するポートに格納された個々の機能情報の組織化は、たとえばたとえば図５の工程６４０との関連で説明した情報・分配工程により達成可能である。たとえば、図１との関連で説明した変化・転送機構を介して各情報は次いで実際に保持することができる。

１００，４００・・・生産システム
１１０，２１０，３１０，４１１，４１２，４１３，４２１，４２２，４２３，４３１，４３２，４３３・・・生産モジュール
１２０，２２０，３２０・・・記憶装置
１３０，１４０，１６０，１７０，２３０，２４０，２６０，２７０，３３０，３４０，３６０，３７０・・・自己記述情報
１３０，１３１，１３２，１３３，２３０，３３０・・・コンフィギュレーション情報
１４０，１４１，１４２，１４３，１４４，１４５，１４６，２４０，３４０・・・能力情報
１５０，１５１，１５２，１５３，１５４，２５０，３５０・・・ポート情報
１６０，１６１，１６２，２６０，３６０・・・命令情報
１７０，１７１，１７２，２７０，３７０・・・状態情報
５００・・・製品
５４０・・・交互作用範囲

Claims (18)

1. 製品（５００）に第２の生産動作を実行するために形成および設定された第２の生産モジュール（１１０，２１０，３１０，４１２，４１３，４２１，４２２，４２３，４３１，４３２，４３３）に結合するように形成および設定された、製品（５００）の生産動作を実行するための生産モジュール（１１０，２１０，３１０，４１２，４１３，４２１，４２２，４２３，４３１，４３２，４３３）において、
   自己の記憶装置（１２０，２２０，３２０）に自己の特性に関する自己記述情報（１３０，１４０，１６０，１７０，２３０，２４０，２６０，２７０，３３０，３４０，３６０，３７０）が記憶され、
   前記第２の生産モジュールが前記第２の生産モジュールの特性に関する第２の自己記述情報（１３０，１４０，１６０，１７０，２３０，２４０，２６０，２７０，３３０，３４０，３６０，３７０）を含み、
   前記第２の生産モジュールに前記自己記述情報を伝送し、前記第２の生産モジュールから前記第２の自己記述情報を受領するとともに、前記自己記述情報及び前記第２の自己記述情報に基づいて、前記第２の生産モジュールとの共通の三次元の交互作用範囲（５４０）を確定するように形成および設定され、
   前記記憶装置に、前記第２の生産モジュールとの結合に関するポート情報（１５０，１５１，１５２，１５３，１５４，２５０，３５０）が記憶されるまたは前記第２の生産モジュールとの結合に関するポート情報を記憶するように形成および設定され、前記第２の生産モジュールとの結合に関する前記ポート情報（１５０，１５１，１５２，１５３，１５４，２５０，３５０）が、前記交互作用範囲（５４０）に関する情報を含み、
   前記交互作用範囲（５４０）が、製品が前記交互作用範囲（５４０）内にあるときに自己の生産動作と第２の生産モジュールの第２の生産動作とが製品に作用でき、および
   自己と前記第２の生産モジュールの結合後、自己と前記第２の生産モジュールとの間の相対的状況が変化すると、前記交互作用範囲（５４０）に関する情報を変更することを特徴とする生産モジュール。
2. 前記ポート情報（１５０，１５１，１５２，１５３，１５４，２５０，３５０）が前記交互作用範囲（５４０）のジオメトリおよび前記交互作用範囲（５４０）の位置の少なくとも一方に関する情報を含むことを特徴とする請求項１記載の生産モジュール。
3. 製品（５００）の生産動作を実行するための生産モジュール（１１０，２１０，３１０，４１２，４１３，４２１，４２２，４２３，４３１，４３２，４３３）の記憶装置（１２０，２２０，３２０）に前記生産モジュールの特性に関する自己記述情報（１３０，１４０，１６０，１７０，２３０，２４０，２６０，２７０，３３０，３４０，３６０，３７０）が記憶されるまたは記憶可能である生産モジュールにおいて、
   自己に結合された第２の生産モジュール（１１０，２１０，３１０，４１２，４１３，４２１，４２２，４２３，４３１，４３２，４３３）との共通の三次元の交互作用範囲（５４０）を確定するように形成および設定され、
   前記第２の生産モジュールが製品（５００）に第２の生産動作を実行するように形成および設定され、
   これらの生産モジュールの共通の三次元の交互作用範囲（５４０）が、製品（５００）がこの交互作用範囲（５４０）内にあるときに自己の生産動作と前記第２の生産モジュールの前記第２の生産動作とが製品に作用でき、および
   自己と前記第２の生産モジュールの結合後、自己と前記第２の生産モジュールとの間の相対的状況が変化すると、前記交互作用範囲（５４０）の変化も確定されることを特徴とする生産モジュール。
4. 自己の前記記憶装置（１２０，２２０，３２０）に前記第２の生産モジュールとの結合に関するポート情報（１５０，１５１，１５２，１５３，１５４，２５０，３５０）が記憶されるまたは記憶可能にされ、および
   このポート情報（１５０，１５１，１５２，１５３，１５４，２５０，３５０）が、自己と前記第２の生産モジュールとの三次元交互作用範囲（５４０）に関する情報を含むことを特徴とする請求項３記載の生産モジュール。
5. 前記第２の生産モジュールとの結合に関する前記ポート情報（１５０，１５１，１５２，１５３，１５４，２５０，３５０）が前記第２の生産モジュールの特性に関する情報を含むことを特徴とする請求項１から４の１つに記載の生産モジュール。
6. 前記第２の生産モジュールとの結合に関する前記ポート情報（１５０，１５１，１５２，１５３，１５４，２５０，３５０）が前記第２の生産モジュールに直接的または間接的に接続された別の生産モジュール（１１０，２１０，３１０，４１２，４１３，４２１，４２２，４２３，４３１，４３２，４３３）の特性に関する情報を含むことを特徴とする請求項１から５の１つに記載の生産モジュール。
7. 前記自己記述情報（１３０，１４０，１６０，１７０，２３０，２４０，２６０，２７０，３３０，３４０，３６０，３７０）がさらに、
   ・自己の状況および形態の少なくとも一方に関するコンフィギュレーション情報（１３０，１４０，１６０，１７０，２３０，２４０，２６０，２７０，３３０）、
   ・自己の使用可能な機能およびサービスに関する能力情報（１４０，１４１，１４２，１４３，１４４，１４５，１４６，２４０，３４０）、これは生産動作に関する情報を含み、
   ・自己の実行可能な命令および可調整パラメータに関する命令情報（１６０，１６１，１６２，２６０，３６０）、および自己の作業状態に関する状態情報（１７０，１７１，１７２，２７０，３７０）の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１から６の１つに記載の生産モジュール。
8. 自己に記憶された前記第２の生産モジュールとの結合に関するポート情報が前記第２の生産モジュールに結合された第３の生産モジュール（１１０，２１０，３１０，４１１，４１２，４１３，４２１，４２２，４２３，４３１，４３２，４３３）の特性に関する情報を含み、
   前記第３の生産モジュールが前記第２の生産モジュールに結合され、前記第３の生産モジュールに前記第３の生産モジュールの特性に関する自己記述情報（１３０，１４０，１６０，１７０，２３０，２４０，２６０，２７０，３３０，３４０，３６０，３７０）が記憶されるまたは記憶可能であり、前記第３の生産モジュールが製品に第３の生産動作を実行するように形成および設定されていることを特徴とする請求項１から７の１つに記載の生産モジュール。
9. 請求項１から８の１つに記載の少なくとも部分的に互いに結合された複数の生産モジュール（１１０，２１０，３１０，４１１，４１２，４１３，４２１，４２２，４２３，４３１，４３２，４３３）を含み、前記複数の生産モジュールのそれぞれが請求項１から８の１つに記載のように形成および設定されている、
   中間または最終製品の生産のための生産システム（１００，４００）。
10. 前記複数の生産モジュールのそれぞれにこの生産モジュールに直接的に結合されている各生産モジュールに対する請求項１から９の１つに記載の複数の生産モジュールからのポート情報（１５０，１５１，１５２，１５３，１５４，２５０，３５０）が記憶されていることを特徴とする請求項９記載の生産システム。
11. 複数の結合されている生産モジュールの相対的配置が予め規定されたまたは規定可能の三次元構造および二次元構造の少なくとも一方に相当することを特徴とする請求項９または１０記載の生産システム。
12. 予め規定されたまたは規定可能の構造を達成または維持する手段が設けられていることを特徴とする請求項１１記載の生産システム。
13. 第１の生産モジュール（１１０，２１０，３１０，４１１，４１２，４１３，４２１，４２２，４２３，４３１，４３２，４３３）を第２の生産モジュール（１１０，２１０，３１０，４１１，４１２，４１３，４２１，４２２，４２３，４３１，４３２，４３３）に結合するための方法であって、
    前記第１の生産モジュールが製品（５００）に第１の生産動作を実行するようにおよび前記第２の生産モジュールが製品（５００）に第２の生産動作を実行するように形成および設定され、およびさらに
    前記第１の生産モジュールにおいて前記第１の生産モジュールの特性に関する第１の自己記述情報（１３０，１４０，１６０，１７０，２３０，２４０，２６０，２７０，３３０，３４０，３６０，３７０）、および前記第２の生産モジュールにおいて前記第２の生産モジュールの特性に関する第２の自己記述情報（１３０，１４０，１６０，１７０，２３０，２４０，２６０，２７０，３３０，３４０，３６０，３７０）が記憶されている方法において、
    ・前記第１および第２の生産モジュールを結合する工程、
    ・前記第２の生産モジュールの第２の自己記述情報を前記第１の生産モジュールに伝送する工程、
    ・前記第１の生産モジュールによって前記第２の生産モジュールの結合に関する第１のポート情報（１５０，１５１，１５２，１５３，１５４，２５０，３５０）を確定しこの第１のポート情報を第１の生産モジュールに記憶する工程を有し、
    前記第１のポート情報の確定が前記第１の生産モジュールと前記第２の生産モジュールとの三次元の交互作用範囲（５４０）に関する情報の確定を含み、この交互作用範囲が、前記第１の生産モジュールの前記第１の生産動作並びに前記第２の生産モジュールの前記第２の生産動作を製品が前記交互作用範囲にあるときにこの製品に作用させることができ、
    三次元の前記交互作用範囲（５４０）に関する情報の確定後に前記第１および第２の生産モジュールの相対的状況が変化し、次いで改めて前記交互作用範囲（５４０）に関する情報が確定されることを特徴とする方法。
14. 前記第１および第２の生産モジュールの結合後にさらに
    ・前記第１の生産モジュールの前記第１の自己記述情報および前記第１のポート情報の少なくとも一方が前記第２の生産モジュールに伝送され、および
    ・前記第２の生産モジュールによって前記第１の生産モジュールへの結合に関する第２のポート情報（１５０，１５１，１５２，１５３，１５４，２５０，３５０）を確定し前記第２の生産モジュールに記憶することを特徴とする請求項１３記載の方法。
15. 前記第２のポート情報の確定が前記第１の生産モジュールと前記第２の生産モジュールとの三次元の交互作用範囲（５４０）に関する情報の確定を含み、この交互作用範囲が、前記第１の生産モジュールの前記第１の生産動作並びに前記第２の生産モジュールの前記第２の生産動作を製品が前記交互作用範囲にあるときにこの製品に作用させることができることを特徴とする請求項１４記載の方法。
16. 前記第１および第２の生産モジュールがそれぞれ請求項１から８の１つに記載のように形成および設定されていることを特徴とする請求項１３から１５の１つに記載の方法。
17. 前記第１および第２の生産モジュールの結合が、結合された生産モジュールの相対的配置が予め規定されたまたは規定可能の三次元または二次元構造に相当するように行われることを特徴とする請求項１３から１６の１つに記載の方法。
18. 予め規定されたまたは規定可能の構造の達成または維持手段が設けられ、および前記第１および第２の生産モジュールの結合がこの手段を利用して次のように、すなわち結合されたこれらの生産モジュールの相対的配置が予め規定されたまたは規定可能の三次元または二次元構造に相当するように行われることを特徴とする請求項１７記載の方法。