JP6892704B2 - スマート工場並列制御方法及びシステム - Google Patents
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Description
工場の静的モデリング:3Dデジタル化モデリングツールを利用し、工場の物理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、可動部品と不可動部品の分類モデリングを完了し、シミュレーションソフトウェア上で、全ラインの仮想組み合わせを行う。
データ同期通信チャンネルの構築:産業用イーサネット(登録商標)を介して、MESモジュール、SCADAモジュール、産業用コンピューター、物理設備、全ラインシミュレーションモデルの間で、通信ネットワークを構築し、デジタル式、双方向伝送、多分岐構造の現場バス通信ネットワークを採用し、通信プロトコル標準、コマンドフォーマット標準、現場情報フォーマットを決定し、並列制御システム中のデータ同期チャンネルを構築し、各段階データと情報の相互接続を実現する。
並列制御システムのシミュレーション生産:並列制御システムに、大量の実際のオーダーを行い、システムの設計の各種試験に、各種不確実な要素とイベントを導入し、さらに統計学の方法により、並列制御シミュレーションプラットフォームのシミュレーション生産のアウトプット効果について、分析を行い、知識ベースに保存し、これにより実際の生産で出現する可能性がある各種ランダムなイベントを検証することができる。
以下、図面を参照して、具体的な実施形態により本発明の技術解決案を説明する。
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、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転を制御でき、ソフトウェアPLC機能を備える。
“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。
ステップA:並列制御シミュレーションプラットフォームを構築し、第三者のシミュレーションソフトウェアを利用し、実際の工場現場について正確なデジタル化モデリングを行い、それに対して二次開発を行い、モデルの運転計画と対応する動作制御スクリプトを完了し、ダウンコマンドチャンネルとアップ情報チャンネルを構築し、工業制御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、工場現場と等価な並列制御シミュレーションプラットフォームを構築する。
工場の静的モデリング:3Dデジタル化モデリングツールを利用し、工場の物理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、可動部品と不可動部品の分類モデリングを完了し、シミュレーションソフトウェア上で、全ラインの仮想組み合わせを行う。
データ同期通信チャンネルの構築:産業用イーサネットを介して、MESモジュール、SCADAモジュール、産業用コンピューター、物理設備、全ラインシミュレーションモデルの間で、通信ネットワークを構築し、デジタル式、双方向伝送、多分岐構造の現場バス通信ネットワークを採用し、通信プロトコル標準、コマンドフォーマット標準、現場情報フォーマットを決定し、並列制御システム中のデータ同期チャンネルを構築し、各段階データと情報の相互接続を実現する。
並列制御システムのシミュレーション生産:並列制御システムに、大量の実際のオーダーを行い、システムの設計の各種試験に、各種不確実な要素とイベントを導入し、さらに統計学の方法により、並列制御シミュレーションプラットフォームのシミュレーション生産のアウトプット効果について、分析を行い、知識ベースに保存し、これにより実際の生産で出現する可能性がある各種ランダムなイベントを検証することができる。
Claims (5)
- スマート工場並列制御方法であって、以下のステップA乃至Cを含むことを特徴とするスマート工場並列制御方法。
ステップA:3Dデジタル化モデリングツールを利用し、実際の工場現場について正確な工場デジタル化モデリングを行い、それに対して工場デジタル化モデルの運転計画と対応する動作制御スクリプトを構築し、ダウンコマンドチャンネルとアップ情報チャンネルを構築し、工業制御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ことで、実際の工場現場と等価な並列制御シミュレーションプラットフォームを構築し、
ステップB:デジタルツイン技術に基づき、工場設備デジタル化モデルとその実際の工場設備とを動作同期させ、
工場デジタル化モデルのソフトウェアPLCと実際の工場現場の物理設備PLCとについて、構成ソフトウェアの間の通信チャンネル及び相互接続データと情報の相互接続を実現し、これにより実際の工場設備が、前記並列制御シミュレーションプラットフォームの全ラインが対応する工場設備デジタル化モデルと、動作同期化を実現することで、並列制御システムを構築し、
ステップC:前記並列制御システムを利用し、オーダーに基づいてシミュレーション生産を展開し、工場運転状態のリアルタイムモニタリング及び3D可視化表示を行い、実行プロセスで各タイプの生産運転指標の管理と突発イベントの対応処理を行い、工場設備のさまざまなパフォーマンス分析と実行最適化を行う。 - 前記ステップAは、以下のステップを含むことを特徴とする請求項1に記載のスマート工場並列制御方法。
工場の静的モデリング:3Dデジタル化モデリングツールを利用し、工場現場の物理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、可動部品と不可動部品の分類モデリングを完了し、シミュレーションソフトウェア上で、全ラインの仮想組み合わせを行い、
全ライン動作モデリング:全ラインの仮想組み合わせが完了するという前提の下で、工場設備の動作と工場物流状況を結合し、専用機設備と中間設備の動作計画、及び製品物流と運転計画について、運転と動作の制御スクリプト編制を完了し、工場のオフラインシミュレーション運転を実現する。 - 前記ステップBは、以下のステップを含むことを特徴とする請求項2に記載のスマート工場並列制御方法。
データ同期通信チャンネルの構築:産業用イーサネットを介して、MESモジュール、SCADAモジュール、産業用コンピューター、物理設備、全ラインシミュレーションモデルの間で、通信ネットワークを構築し、デジタル式、双方向伝送、多分岐構造の現場バス通信ネットワークを採用し、通信プロトコル標準、コマンドフォーマット標準、現場情報フォーマットを決定し、並列制御システム中のデータ同期チャンネルを構築し、各段階データと情報の相互接続を実現し、
並列制御システムの内部フィードバック:並列制御シミュレーションプラットフォームの構築完了とデータ同期通信の構築に基づいて、並列制御システムの内部フィードバックメカニズムを構築し、
一方、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送信し、各ユニット管理モジュールは、生産コマンドを受信した後、機器コマンドに変換し、次に現場バス制御ネットワークモジュールを経由して、下層PLCに同期送信し、ソフト/ハードウェアPLCを介して、並列制御シミュレーションプラットフォームと工場設備を駆動し、
他方、工場設備と並列制御シミュレーションプラットフォームの現場情報及び運転状態は、センサー収集のリアルタイムデータによって、バス制御ネットワークモジュールを経由して、SCADAモジュールへと伝送され、次に各段階の状態とデータを、MESモジュールにフィードバックし、これにより閉鎖ネットワークを形成する。 - 前記ステップCは、以下のステップを含むことを特徴とする請求項3に記載のスマート工場並列制御方法。
並列制御システムのシミュレーション生産:並列制御システムに、大量の実際のオーダーを行い、システムの設計の各種試験に、各種不確実な要素とイベントを導入し、さらに統計学の方法により、並列制御シミュレーションプラットフォームのシミュレーション生産のアウトプット効果について、分析を行い、知識ベースに保存し、これにより実際の生産で出現する可能性がある各種ランダムなイベントを検証することができ、
並列制御シミュレーションプラットフォームと工場制御システムの相互作用操作:デジタルツイン技術に基づき、工場現場と並列制御シミュレーションプラットフォームとを接続し、工場管理センターMESモジュールにより、二つの制御システムの生産行為についてリアルタイムの動的比較と分析を行い、将来の各状况の対照と評価について研究し、それに応じて双方の制御と管理方式を調節し、オーダーにおける製品の構造的特徴及び対応する加工或いは組み合わせタスク量の分布に基づき、製造資源と割り当て作業タスクをダイナミックに調整し、生産バランス率を高め、生産能力を最大限に発揮する。 - 以下のMESモジュール、ユニット管理モジュール、バス制御ネットワークモジュール、SCADAモジュールを含むことを特徴とする請求項4に記載のスマート工場並列制御方法を用いたスマート工場並列制御方法のシステム。
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送信し、
ユニット管理モジュールは、受信した生産コマンドを機器コマンドに変換し、続いてバス制御ネットワークモジュールを経由して下層PLCに同期送信し、ソフトウェアPLCとハードウェアPLCを介して、並列制御シミュレーションプラットフォームと工場設備を駆動し、
バス制御ネットワークモジュールは、MESモジュール、SCADAモジュール、産業用コンピューター、物理設備、全ラインシミュレーションモデルの間で、通信ネットワークを構築し、
SCADAモジュールは、工場設備と並列制御シミュレーションプラットフォームの現場情報及び運転状態を受信し、センサーを介して収集したリアルタイムデータを受信する。
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