WO2009135510A1 - Apparatus and method for the computer-aided creation and output of a handling instruction - Google Patents

Apparatus and method for the computer-aided creation and output of a handling instruction Download PDF

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WO2009135510A1
WO2009135510A1 PCT/EP2008/003717 EP2008003717W WO2009135510A1 WO 2009135510 A1 WO2009135510 A1 WO 2009135510A1 EP 2008003717 W EP2008003717 W EP 2008003717W WO 2009135510 A1 WO2009135510 A1 WO 2009135510A1
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WO
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instruction
identification
work
order
technical object
Prior art date
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PCT/EP2008/003717
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German (de)
French (fr)
Inventor
Thilo Stolper
Wolfgang Wohlgemuth
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/41805—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by assembly
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
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    • G09B19/003—Repetitive work cycles; Sequence of movements
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/31—From computer integrated manufacturing till monitoring
    • G05B2219/31046—Aid for assembly, show display on screen next workpiece, task, position to be assembled, executed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for the computer-aided creation and output of a handling instruction for a work process that is to be performed by a user on a technical object.
  • the invention is used for example in manufacturing, assembly and maintenance tasks. Instructions for action, which are also referred to as taskflows, are hereby made available, for example, to a service technician in order to guide him step by step in his work and thus achieve a predefined goal in his work.
  • Such a context-sensitive provision of information in the form of taskflows is known, for example, from DE 10 2004 030 533 A1.
  • a user of a technical system for example, automatically be provided with the product information relevant to him in relation to his current work situation by automatically searching for object terms relating to the current user situation in a structured information model.
  • the object concepts which are linked with each other via relations, have references with which the information relevant in the current working context of the user can be addressed and made available to him.
  • Such dynamic, context-sensitive generation of an action instruction is especially advantageous if the subject of the work to be carried out is very large and complex. For vehicles, manufacturing equipment and complex machines it is difficult to complete monolithic To provide guidance for all possible applications statically.
  • the invention is based on the object of providing an instruction instruction for a user when carrying out a work process that is adapted as well as possible to the current framework conditions that exist during the execution of the work process.
  • This object is achieved by a method for computer-aided creation and output of a handling instruction for a user's work on a technical object in which at least one identification feature characterizing the work process is detected in at least one work step necessary for carrying out the work a first order of identification features stored in a memory is evaluated for identification of the detected identification feature of the work step, design data of the technical object are evaluated, the evaluation taking place with regard to a barrier-free execution of the handling instruction.
  • a device for the computer-aided creation and output of a handling instruction for a user's work on a technical object comprising: detecting means for detecting at least one identification feature characterizing the work process in at least one work step for the user Execution of the operation, a storage means for storing a first sequence of identification features, an identification means for identifying the operation, further storage means for design data of the technical object, an evaluation means for evaluation in terms of a barrier-free processing of the handling instruction.
  • Identification is the verification of an object in relation to presented, uniquely identifying features which form the identity. This identity, for example of people, can be checked by means of unique characteristics that correspond to those of a passport. For this purpose, chip cards, magnetic cards, smart cards, RFID technology and biometric methods are used.
  • RFID Radio Frequency Identifica- tion
  • RFID is a method for automatic identification of objects and living beings.
  • RFID also stands for the automatic capture and storage of data.
  • an RFID system always consists of a transponder, for example a microchip with antenna in a carrier or housing, which identifies the object and a reader for reading out the transponder identification.
  • a transponder for example a microchip with antenna in a carrier or housing
  • an RFID middleware with interfaces to other EDP systems and databases is required for data exchange.
  • Passive transponders obtain the necessary energy from the electromagnetic field of the reader (short range) for their function, while active transponders draw their energy from a battery, thus enabling a considerably longer range when exchanging data with a reader.
  • RFID technology enables non-contact read and write operations.
  • the invention is based on the recognition that instructions for action are automatically generated on the basis of object identifications, sequences in the handling of objects and existing design data, such as CAD plans can.
  • the objects to be considered are different tools, such as joining tools and different components, which belong to a technical object as a whole.
  • the sequence of manipulations or operations that are performed on the components and structural restrictions of the technical object are taken into account. It is also taken into account that at least two different joining operations are possible with the tool tools, for example a joining tool. In addition, it can be taken into account whether a component can already be manipulated or if, for example, it still has to be secured. According to the method, an action statement is generated which provides the "correct" operations in the order to be performed.
  • the procedure uses instructions, animations, hints and links to further information for all tool operations and components.
  • a movement sequence for tool operations can also be taken over from CAD information.
  • a first identification feature is detected by a tool used. Based on this, a second identification feature is preferably detected based on a component being manipulated or to be manipulated.
  • Steps of manipulation of the technical object by the user corresponds detected.
  • the order of handling of the tools and the manipulation of components can be detected according to the method, whether, for example, a disassembly or assembly is present.
  • animation data of the tool are evaluated for collision detection.
  • the structural restrictions tions of the technical object and the motion sequences for the tools can be evaluated by means of CAD plans. If, for example, a component is to be removed from a location which is difficult to access, the handling instruction is set up according to the method in such a way that disruptive components lying in the assembly path or in an access path for a tool must first be removed.
  • the processed work steps are logged and, in the case of deviations of the first order from the second order occurring during the output of the action statement, an instruction fragment which is no longer permissible under the changed order and completely processed is deleted or by at least one new one Instruction fragment replaces or a new statement fragment inserted into the still to be processed part of the instruction and the output continues with the work still to be processed.
  • a user is preferably to use a data glove as a detection means.
  • the identification features are read out of RFID elements.
  • RFID elements can be advantageously attached to the components and the tools without disturbing influences. A mere pass by with the data glove on the components or in the hand taking a tool immediately registers the use of the tool or the manipulation of a component.
  • an assembly or disassembly operation of an assembly associated with the technical object is preferably carried out by means of the detection system. recorded and stored as an order.
  • Real approaches by experienced skilled workers are used as a basis for reference actions. This gives you instructions for reference which can be carried out on the real plant and which reflect an ideal procedure.
  • the detection means are designed for detecting a first identification feature of a tool in an advantageous embodiment.
  • the detection means are designed to detect a second identification feature from a manipulated or manipulated component.
  • a detection means can represent a data glove or else a measuring cross section spanned by a plurality of, for example, RFID elements, through which the components are carried out.
  • a further advantageous embodiment of the device comprises recording means for recording the identification features of a second order corresponding to the manipulation of the technical object by the user.
  • Such sequences may, for example, represent the referenced reference instructions or represent a log of the work currently progressing.
  • the device will be configured with means for collision detection on the basis of animation data of the tool.
  • These means may, for example, one or more memory modules with implemented instructions and analysis functions for the evaluation of predeterminable possible ways in which the tool or a component can be guided barrier-free by an arrangement of several components or units in or on the technical system.
  • a system for automatically generating and outputting action instructions which is formed by means of the apparatus, comprises a logging means for logging the processed work steps, a means for detecting a deviation in the first order deviations occurring during the output of the action statement a means for deleting a statement fragment no longer permitted under the changed order and not yet completely processed, a means for replacing this statement part which is no longer permissible and not yet completely processed by a new statement fragment during the output of the statement Steps, a means for inserting a new statement fragment into the part of the action statement still to be processed, and a means for continuing the output with the work steps still to be processed.
  • the embodiment of the invention makes it possible to modify a once generated handling instruction during its execution on the basis of changed sequences or boundary conditions, without subsequently carrying out a complete restart of the instruction instruction output.
  • the device is connected to a detection means, which is designed as a data glove.
  • This connection can be a wired connection or a radio connection.
  • the individual instruction fragments are stored in a memory and can be dynamically combined to form the instruction in accordance with the target specification, so that the instruction includes the complete sequential list of the work steps necessary for carrying out the operation.
  • at least one framework condition is included, which is taken into account when selecting the individual statement fragments.
  • Such a framework condition may be, for example, in a repair that take to hand a particular tool, which is detected via an RFID element.
  • Taskflows or the action statement are output sequentially for the user.
  • the work steps then performed by the user and / or the completely processed instruction fragments are logged, so that it is known at any time during the output of the working steps at which point the user is located within the handling instruction and which activities he has already performed.
  • the framework condition represents a spare parts list and the stock of spare parts changes during the execution of the assembly work
  • the at least one framework condition can define a process value or environmental parameter of an automated industrial process.
  • a constraint could also define a minimum qualification of the user.
  • several such frameworks may be taken into account in the selection and compilation of instruction fragments, which will generally be the case.
  • it may be u.U. expedient, when generating a task flow for a maintenance work on an automated process plant, to take into account both certain process values, such as pressures and temperatures, as well as environmental parameters, such as the ambient temperature of the plant and also the qualification of the user.
  • process values such as pressures and temperatures
  • environmental parameters such as the ambient temperature of the plant and also the qualification of the user.
  • an instruction manual for a fitter would have to be designed differently than for a designer who designed the affected machine himself.
  • a check of validity of the part of the action statement still to be processed during its processing can be carried out in such a way that, during the output of the work steps of a first statement fragment, the fulfillment of the minimum criterion of a second statement fragment immediately following the first statement fragment is checked.
  • Replacing a statement fragment at runtime due to a changed frame condition may also affect other instruction fragments of the instruction which are in some way associated with the replaced statement fragment.
  • statement fragments in a prescribed predecessor or successor condition may be linked to the now-defunct statement fragment.
  • meta-information could include predecessor conditions which characterize the respective sequence fragments optionally or compellingly preceding, in particular immediately preceding, statement fragments and which are checked when changing the action instruction.
  • the target of the operation is stored as a further meta-information to the instruction.
  • a first software component and a second software component to output the action instruction could be used.
  • the first software component can then be referred to as a taskflow generator, since its primary task is the creation of the instruction by situational stringing together the appropriate instruction fragments.
  • the second software component can be called a taskflow engine. It sequentially outputs the individual work steps of the previously generated task flow to the user.
  • the two software components Taskflow Generator and Taskflow Engine can each be installed on a separate data processing unit to ensure the maintainability of the To facilitate software.
  • the two data processing units are then communicatively connected with each other.
  • instruction fragments can additionally be selected by evaluating an information model implemented in the form of an ontology, which contains information about the structure of the technical object.
  • an embodiment of the invention is particularly advantageous in which the technical object is an automation system.
  • an advantageous embodiment of the invention is that the technical object is a vehicle.
  • 1 shows a system for the automatic generation of action instructions.
  • the user 1 carries, for example, on his right hand a detection means 4.
  • the detection means 4 is designed as a data glove, which can read RFID elements.
  • the data glove is connected to the device 20 via a line of action shown in dashed lines. This line of action may be configured as a wired connection or as a radio connection with the device 20.
  • the user 1 is replaced by an experienced worker and the worker will perform an assembly or disassembly of an assembly exactly and in all its details.
  • first component 2A and a second component 2B there are a first component 2A and a second component 2B.
  • the components 2A, 2B each carry an RFID element R1, R2 assigned unique identification feature 2a, 2b.
  • the tool group 3 available for the user 1, there are in each case a first tool 3A, a second tool 3B and a third tool 3C.
  • the tools 3A, 3B and 3C each carry RFID elements R3, R4 and R5, further unique identification features 3a, 3b and 3c.
  • the RFID element R3 is read out via the data glove and the identification feature 3a indicates to the system of the device that the tool 3A has been taken as the first working step , This is followed by further steps and handles, in which each of the information features of the components or tools read and the recording means 11 as a first order of information features in the storage means 8 are stored.
  • the sequence stored via the recording means 11 and in the storage means 8 is fed via an identification means 9 to an evaluation means 10 having a combined means 12 for collision detection.
  • an evaluation means 10 having a combined means 12 for collision detection.
  • design data 5 from a further storage means 8a are used.
  • the geometric information from the design data 5 of the technical object and animation data of the tools are evaluated and the action statement 6 is generated via the generating means 15.
  • the device 20 After an operation is completed, the device 20 generates an action instruction 6 for deposit in a service system and stores it in an instruction storage 8b. In this case, the order of the handling of the tools 3 and the components 2 is evaluated continuously via the evaluation means 10. Since, for example, when dismantling a component, a joint connection first has to be separated before the component can be manipulated and the procedure is reversed accordingly during assembly, the device 20 recognizes whether it is being assembled or disassembled.
  • the corresponding work instructions can be generated by means of the generation means 15.
  • the device 20 also takes into account the structural restrictions of the technical object via the design data 5.
  • the device recognizes whether and when a component can be removed or whether further joints must be separated and other components must be removed. This also allows the instructions for the manipulation of other components to be incorporated in the instructions.
  • the device 20 checks after each reading of an information feature by the means 12 for collision detection, whether further joining elements or other components block the component to be removed or whether it is freely manageable.
  • a means 14 for detecting a deviation evaluates a possible difference between the first order of information features and the second order of identification features. If a statement fragment 7 of the action instruction 6 is to be replaced due to a changed order during runtime, this can be performed by a means 16 for deleting, a means 17 for replacement or a means 18 for inserting a new statement fragment 7 1 .
  • Continuation of the instruction can be issued a new instruction to the user 1.

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Abstract

The invention relates to an apparatus (20) and a method for the computer-aided creation and output of a handling instruction (6) for an operation to be carried out on a technical object by a user (1). The object of providing a handling instruction for a user when carrying out an operation, which instruction has been matched as well as possible to the current boundary conditions which exist while the operation is being carried out, is achieved by means of a method in which at least one identification feature (2a, 2b, 3a, 3b, 3c) which characterizes the operation is detected using detection means (4) in at least one step which is required for carrying out the operation, a first sequence of identification features (2a, 2b, 3a, 3b, 3c) which is stored in a memory (8) and is intended to identify the detected identification feature of the step is evaluated, and construction data (5) for the technical object are evaluated, wherein the evaluation is carried out with regard to barrier-free execution of the handling instruction.

Description

Beschreibung description
Vorrichtung und Verfahren zur computergestützten Erstellung und Ausgabe einer HandlungsanweisungDevice and method for the computer-aided creation and issuing of a handling instruction
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur computergestützten Erstellung und Ausgabe einer Handlungsanweisung für einen Arbeitsvorgang, der von einem Anwender an einem technischen Objekt durchzuführen ist.The invention relates to a device and a method for the computer-aided creation and output of a handling instruction for a work process that is to be performed by a user on a technical object.
Die Erfindung kommt beispielsweise bei Fertigungs-, Montage- und Instandhaltungsaufgaben zum Einsatz. Handlungsanweisungen, die auch als Taskflows bezeichnet werden, werden hierbei beispielsweise einem Servicetechniker zur Verfügung gestellt, um diesen bei seiner Tätigkeit Schritt für Schritt zu leiten und so ein vordefiniertes Ziel seiner Arbeit zu erreichen.The invention is used for example in manufacturing, assembly and maintenance tasks. Instructions for action, which are also referred to as taskflows, are hereby made available, for example, to a service technician in order to guide him step by step in his work and thus achieve a predefined goal in his work.
Eine derartige kontextsensitive Informationsbereitstellung in Form von Taskflows ist beispielsweise aus der DE 10 2004 030 533 Al bekannt. Hier wird vorgeschlagen, einem Anwenderm beispielsweise einer technischen Anlage, automatisch die für ihn in Bezug auf seine aktuelle Arbeitssituation relevanten Produktinformationen zur Verfügung zu stellen, indem in einem strukturierten Informationsmodell für den ak- tuellen Kontext der vom Anwender angeforderten Information betreffende Gegenstandsbegriffe automatisch gesucht werden. Die Gegenstandsbegriffe, die untereinander über Relationen miteinander verknüpft sind, besitzen Referenzen, mit deren Hilfe die im aktuellen Arbeitskontext des Anwenders relevan- ten Informationen adressiert und ihm zur Verfügung gestellt werden können.Such a context-sensitive provision of information in the form of taskflows is known, for example, from DE 10 2004 030 533 A1. Here, it is suggested that a user of a technical system, for example, automatically be provided with the product information relevant to him in relation to his current work situation by automatically searching for object terms relating to the current user situation in a structured information model. The object concepts, which are linked with each other via relations, have references with which the information relevant in the current working context of the user can be addressed and made available to him.
Eine derartige dynamische, kontextsensitive Generierung einer Handlungsanweisung ist insbesondere dann besonders vorteil- haft, wenn der Gegenstand der durchzuführenden Arbeit sehr groß und komplex ist. Für Fahrzeuge, Fertigungsanlagen und komplexe Maschinen ist es schwierig, komplette monolithische Anleitung für alle möglichen Anwendungsfälle statisch zur Verfügung zu stellen.Such dynamic, context-sensitive generation of an action instruction is especially advantageous if the subject of the work to be carried out is very large and complex. For vehicles, manufacturing equipment and complex machines it is difficult to complete monolithic To provide guidance for all possible applications statically.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Handlungsan- Weisung für einen Anwender bei der Durchführung eines Arbeitsvorgangs zur Verfügung zu stellen, die möglichst gut an die aktuellen Rahmenbedingungen angepasst sind, die während der Durchführung des Arbeitsvorganges existieren.The invention is based on the object of providing an instruction instruction for a user when carrying out a work process that is adapted as well as possible to the current framework conditions that exist during the execution of the work process.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur computergestützten Erstellung und Ausgabe einer Handlungsanweisung für einen Arbeitsvorgang eines Anwenders an einem technischen Objekt gelöst bei dem in mindestens einem für die Durchführung des Arbeitsvorganges notwendigen Arbeitsschritt über Erfassungsmit- tel mindestens ein den Arbeitsvorgang kennzeichnendes Identifikationsmerkmal erfasst wird, eine in einem Speicher abgelegte erste Reihenfolge von Identifikationsmerkmalen zur Identifikation des erfassten Identifikationsmerkmals des Arbeitsschrittes ausgewertet wird, Konstruktionsdaten des tech- nischen Objektes ausgewertet werden, wobei die Auswertung hinsichtlich eines barrierefreien Abarbeitens der Handlungsanweisung erfolgt.This object is achieved by a method for computer-aided creation and output of a handling instruction for a user's work on a technical object in which at least one identification feature characterizing the work process is detected in at least one work step necessary for carrying out the work a first order of identification features stored in a memory is evaluated for identification of the detected identification feature of the work step, design data of the technical object are evaluated, the evaluation taking place with regard to a barrier-free execution of the handling instruction.
Ferner wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur computer- gestützten Erstellung und Ausgabe einer Handlungsanweisung für einen Arbeitsvorgang eines Anwenders an einem technischen Objekt gelöst, wobei die Vorrichtung umfasst: Ein Erfassungsmittel zur Erfassung mindestens eines den Arbeitsvorgang kennzeichnendes Identifikationsmerkmals in min- destens einem Arbeitsschritt für die Durchführung des Arbeitsvorganges, ein Speichermittel zum Ablegen einer ersten Reihenfolge von Identifikationsmerkmalen, ein Identifikationsmittel zur Identifikation des Arbeitsschrittes, weitere Speichermittel für Konstruktionsdaten des technischen Objek- tes, ein Auswertemittel zur Auswertung hinsichtlich eines barrierefreien Abarbeitens der Handlungsanweisung. Unter Identifikation versteht man die Überprüfung eines Objektes in Bezug auf vorgelegte, eindeutig kennzeichnende Merkmale, welche die Identität bilden. Diese Identität, beispielsweise von Menschen, kann anhand von eindeutigen Merkma- len, die denen eines Ausweises entsprechen, überprüft werden. Hierfür werden Chipkarten, Magnetkarten, Smartkarten, die RFID - Technologie sowie biometrische Verfahren eingesetzt.Furthermore, the object is achieved by a device for the computer-aided creation and output of a handling instruction for a user's work on a technical object, the device comprising: detecting means for detecting at least one identification feature characterizing the work process in at least one work step for the user Execution of the operation, a storage means for storing a first sequence of identification features, an identification means for identifying the operation, further storage means for design data of the technical object, an evaluation means for evaluation in terms of a barrier-free processing of the handling instruction. Identification is the verification of an object in relation to presented, uniquely identifying features which form the identity. This identity, for example of people, can be checked by means of unique characteristics that correspond to those of a passport. For this purpose, chip cards, magnetic cards, smart cards, RFID technology and biometric methods are used.
Die Abkürzung RFID steht für „Radio Frequency Identificati- on", zu Deutsch etwa „Identifizierung über Radiowellen". RFID ist ein Verfahren zur automatischen Identifizierung von Gegenständen und Lebewesen. Neben der kontaktlosen Identifizierung und der Lokalisierung von Gegenständen steht RFID auch für die automatische Erfassung und Speicherung von Daten.The abbreviation RFID stands for "Radio Frequency Identifica- tion", for example "identification via radio waves". RFID is a method for automatic identification of objects and living beings. In addition to contactless identification and location of objects, RFID also stands for the automatic capture and storage of data.
Prinzipiell besteht ein RFID-System immer aus einem Transpon- der, beispielsweise einem Mikrochip mit Antenne in einem Träger oder Gehäuse, der den Gegenstand kennzeichnet und einem Leser zum Auslesen der Transponderkennung. Außerdem wird für den Datenaustausch eine RFID-Middleware mit Schnittstellen zu weiteren EDV-Systemen und Datenbanken benötigt.In principle, an RFID system always consists of a transponder, for example a microchip with antenna in a carrier or housing, which identifies the object and a reader for reading out the transponder identification. In addition, an RFID middleware with interfaces to other EDP systems and databases is required for data exchange.
Zu unterscheiden sind passive und aktive Transponder. Passive Transponder beziehen die notwendige Energie aus dem elektro- magnetischen Feld der Antenne des Lesegerätes (geringe Reichweite) für ihre Funktion, aktive Transponder dagegen beziehen ihre Energie aus einer Batterie und ermöglichen so eine erheblich größere Reichweite beim Datenaustausch mit einem Leser. Die RFID Technologie ermöglicht berührungslose Schreib- und Lesevorgänge.A distinction must be made between passive and active transponders. Passive transponders obtain the necessary energy from the electromagnetic field of the reader (short range) for their function, while active transponders draw their energy from a battery, thus enabling a considerably longer range when exchanging data with a reader. RFID technology enables non-contact read and write operations.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass anhand von Objektidentifikationen, Reihenfolgen in der Handierung von Objekten und bestehenden Konstruktionsdaten, wie z.B. CAD- Plänen, automatisiert Handlungsanweisungen generiert werden können. Als Objekte sind einzusetzende unterschiedliche Werkzeuge wie z.B. Fügewerkzeuge und unterschiedliche Bauteile anzusehen, die zu einem technischen Objekt als Ganzes gehören.The invention is based on the recognition that instructions for action are automatically generated on the basis of object identifications, sequences in the handling of objects and existing design data, such as CAD plans can. The objects to be considered are different tools, such as joining tools and different components, which belong to a technical object as a whole.
Bei der Generierung von Handlungsanweisungen werden die Reihenfolge der Manipulationen bzw. Operationen, welche auf die Bauteile ausgeübt werden, und bauliche Restriktionen des technischen Objektes berücksichtigt. Auch wird berücksich- tigt, dass mit den Werkzeugzeugen, beispielsweise einem Fügewerkzeug zumindest zwei unterschiedliche Fügeoperationen möglich sind. Zudem kann berücksichtigt werden, ob ein Bauteil bereits manipuliert werden kann oder ob es beispielsweise erst noch gesichert werden muss. Verfahrensgemäß wird eine Handlungsanweisung generiert, welche die "richtigen" Operationen in der durchzuführenden Reihenfolge bereitstellt. Hierzu werden von dem Verfahren Anweisungen, Animationen, Hinweise und Verlinkungen zu weiteren Informationen für alle Werkzeugoperationen und Bauteile genutzt. Auch ein Bewegungsablauf für Werkzeugoperationen kann aus CAD-Informationen übernommen werden .When generating instructions, the sequence of manipulations or operations that are performed on the components and structural restrictions of the technical object are taken into account. It is also taken into account that at least two different joining operations are possible with the tool tools, for example a joining tool. In addition, it can be taken into account whether a component can already be manipulated or if, for example, it still has to be secured. According to the method, an action statement is generated which provides the "correct" operations in the order to be performed. The procedure uses instructions, animations, hints and links to further information for all tool operations and components. A movement sequence for tool operations can also be taken over from CAD information.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird von einem eingesetzten Werkzeug ein erstes Identifikationsmerkmal erfasst. Vorzugsweise wird darauf aufbauend von einem manipulierten oder zu manipulierenden Bauteil ein zweites Identifikationsmerkmal erfasst.In an advantageous embodiment of the invention, a first identification feature is detected by a tool used. Based on this, a second identification feature is preferably detected based on a component being manipulated or to be manipulated.
Diese erfassten Identifikationsmerkmale werden vorzugsweise in einer zweiten Reihenfolge, welche den sequenziellenThese detected identification features are preferably in a second order, which is the sequential
Schritten der Manipulation des technischen Objektes durch den Anwender entspricht, erfasst. Durch die Reihenfolge der Handhabung der Werkzeuge und der Manipulation von Bauteilen kann verfahrensgemäß erkannt werden, ob beispielsweise eine Demon- tage oder eine Montage vorliegt.Steps of manipulation of the technical object by the user corresponds detected. By the order of handling of the tools and the manipulation of components can be detected according to the method, whether, for example, a disassembly or assembly is present.
Auf vorteilhafte Weise werden zur Kollisionserkennung Animationsdaten des Werkzeuges ausgewertet. Die baulichen Restrik- tionen des technischen Objektes und die Bewegungsabläufe für die Werkzeuge können mittels CAD-Pläne ausgewertet werden. Ist beispielsweise ein Bauteil an einer schwer zugänglichen Stelle zu entfernen, so wird die Handlungsanweisung verfah- rensgemäß derart zusammengestellt, dass im Montageweg oder in einem Zugangsweg für ein Werkzeug liegende, störende Bauteile zuerst entfernt werden müssen.Advantageously, animation data of the tool are evaluated for collision detection. The structural restrictions tions of the technical object and the motion sequences for the tools can be evaluated by means of CAD plans. If, for example, a component is to be removed from a location which is difficult to access, the handling instruction is set up according to the method in such a way that disruptive components lying in the assembly path or in an access path for a tool must first be removed.
In einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung werden die ab- gearbeiteten Arbeitsschritte protokolliert und bei einer während der Ausgabe der Handlungsanweisung eintretenden Abweichungen der ersten Reihenfolge von der zweiten Reihenfolge wird ein unter der geänderten Reihenfolge nicht mehr zulässiges und vollständig abgearbeitetes Anweisungsfragment gestri- chen oder durch mindestens ein neues Anweisungsfragment ersetzt oder ein neues Anweisungsfragment in den noch abzuarbeitenden Teil der Handlungsanweisung eingefügt und die Ausgabe mit den noch abzuarbeitenden Arbeitsschritten fortgesetzt. Durch eine Auswertung aller gesammelten Bauteil- und Werkzeugidentifikationsmerkmalen, kann das System flexibel auf eine Abweichung der Montagereihenfolge reagieren und eine neue mögliche Montagereihenfolge zusammenstellen.In a further preferred refinement, the processed work steps are logged and, in the case of deviations of the first order from the second order occurring during the output of the action statement, an instruction fragment which is no longer permissible under the changed order and completely processed is deleted or by at least one new one Instruction fragment replaces or a new statement fragment inserted into the still to be processed part of the instruction and the output continues with the work still to be processed. By evaluating all collected component and tool identification features, the system can flexibly respond to a variation in assembly order and assemble a new possible assembly order.
Vorzugsweise wird bei Durchführung des Verfahrens ein Anwen- der als Erfassungsmittel einen Datenhandschuh zu verwenden.When the method is carried out, a user is preferably to use a data glove as a detection means.
Zum Erfassen der Identifikationsmerkmale werden in einer Ausgestaltungsvariante der Erfindung die Identifikationsmerkmale aus RFID-Elemente ausgelesen. Derartige RFID-Elemente lassen sich vorteilhaft an den Bauteilen und an den Werkzeugen ohne störende Einflüsse befestigen. Ein bloßes Vorbeistreichen mit dem Datenhandschuh an den Bauteilen oder ein in die Hand Nehmen eines Werkzeuges registriert dabei sofort die Benutzung des Werkzeuges bzw. die Manipulation eines Bauteiles.For detecting the identification features, in one embodiment variant of the invention, the identification features are read out of RFID elements. Such RFID elements can be advantageously attached to the components and the tools without disturbing influences. A mere pass by with the data glove on the components or in the hand taking a tool immediately registers the use of the tool or the manipulation of a component.
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren in einem sogenannten Lernmodus ein Montage- bzw. Demontagearbeitsvorgang einer dem technischen Objekt zugehörigen Baugruppe mittels des Erfas- sungsmittels aufgezeichnet und als Reihenfolge abgespeichert. Reale Vorgehensweisen erfahrener Facharbeiter werden hierbei als Grundlage für Referenzhandlungsanweisungen verwendet. Dadurch erhält man Referenzhandlungsanweisungen, die an der re- alen Anlage durchführbar sind und ein ideales Vorgehen widerspiegeln.In the method, in a so-called learning mode, an assembly or disassembly operation of an assembly associated with the technical object is preferably carried out by means of the detection system. recorded and stored as an order. Real approaches by experienced skilled workers are used as a basis for reference actions. This gives you instructions for reference which can be carried out on the real plant and which reflect an ideal procedure.
Für die eingangs genannte Vorrichtung sind in einer vorteilhaften Ausgestaltung die Erfassungsmittel zum Erfassen eines ersten Identifikationsmerkmales eines Werkzeuges ausgestaltet. Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, wenn zur Erfassung eines zweiten Identifikationsmerkmales von einem manipulierten oder zu manipulierenden Bauteil die Erfassungsmittel ausgestaltet sind. Wie bereits erwähnt, kann ein Erfassungsmit- tel ein Datenhandschuh darstellen oder auch ein durch mehrere beispielsweise RFID-Elemente aufgespannter Messquerschnitt, durch den die Bauteile durchgeführt werden.For the device mentioned in the introduction, the detection means are designed for detecting a first identification feature of a tool in an advantageous embodiment. In this case, it is furthermore advantageous if the detection means are designed to detect a second identification feature from a manipulated or manipulated component. As already mentioned, a detection means can represent a data glove or else a measuring cross section spanned by a plurality of, for example, RFID elements, through which the components are carried out.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung weist dabei Aufzeichnungsmittel zur Aufzeichnung der Identifikationsmerkmale einer zweiten Reihenfolge entsprechend der Manipulation des technischen Objektes durch den Anwender auf. Solche Reihenfolgen können beispielsweise die erwähnten Referenzhandlungsanweisungen darstellen oder eine Protokollierung der momentan fortschreitenden Arbeit wiedergeben.A further advantageous embodiment of the device comprises recording means for recording the identification features of a second order corresponding to the manipulation of the technical object by the user. Such sequences may, for example, represent the referenced reference instructions or represent a log of the work currently progressing.
Vorzugsweise wird die Vorrichtung mit Mitteln zur Kollisionserkennung auf der Basis von Animationsdaten des Werkzeuges ausgestaltet sein. Diese Mittel können beispielsweise ein oder mehrere Speicherbausteine mit implementierten Anweisungen und Analysefunktionen zur Auswertung von vorgebbaren möglichen Wegen, auf denen das Werkzeug oder ein Bauteil durch eine Anordnung von mehreren Komponenten oder Aggregaten in oder an der technischen Anlage barrierefrei geführt werden kann. Bei einer weiter optimierten Ausgestaltung der Vorrichtung umfasst ein mittels der Vorrichtung gebildetes System zur automatischen Generierung und Ausgabe von Handlungsanweisungen: ein Protokollierungsmittel zur Protokollierung der abge- arbeiteten Arbeitsschritte, ein Mittel zur Erkennung einer Abweichung bei einer während der Ausgabe der Handlungsanweisung eintretenden Abweichungen der ersten Reihenfolge von der zweiten Reihenfolge, ein Mittel zum Streichen eines unter der geänderten Rei- henfolge nicht mehr zulässigen und noch nicht vollständig abgearbeiteten Anweisungsfragmentes , ein Mittel zum Ersetzen dieses nicht mehr zulässigen und noch nicht vollständig abgearbeiteten Anweisungsfragmentes durch ein neues Anweisungsfragment während der Ausga- be der Arbeitsschritte, ein Mittel zum Einfügen eines neuen Anweisungsfragmentes in den noch abzuarbeitenden Teil der Handlungsanweisung und ein Mittel zur Fortsetzung der Ausgabe mit den noch abzu- arbeitenden Arbeitsschritten.Preferably, the device will be configured with means for collision detection on the basis of animation data of the tool. These means may, for example, one or more memory modules with implemented instructions and analysis functions for the evaluation of predeterminable possible ways in which the tool or a component can be guided barrier-free by an arrangement of several components or units in or on the technical system. In a further optimized embodiment of the device, a system for automatically generating and outputting action instructions, which is formed by means of the apparatus, comprises a logging means for logging the processed work steps, a means for detecting a deviation in the first order deviations occurring during the output of the action statement a means for deleting a statement fragment no longer permitted under the changed order and not yet completely processed, a means for replacing this statement part which is no longer permissible and not yet completely processed by a new statement fragment during the output of the statement Steps, a means for inserting a new statement fragment into the part of the action statement still to be processed, and a means for continuing the output with the work steps still to be processed.
Somit ermöglicht es die Ausgestaltung der Erfindung, eine einmal generierte Handlungsanweisung während ihrer Abarbeitung aufgrund veränderter Reihenfolgen oder Rahmenbedingungen zu modifizieren, ohne im Anschluss einen kompletten Neustart der Handlungsanweisungsausgabe durchzuführen.Thus, the embodiment of the invention makes it possible to modify a once generated handling instruction during its execution on the basis of changed sequences or boundary conditions, without subsequently carrying out a complete restart of the instruction instruction output.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung mit einem Erfassungsmittel, welches als ein Datenhandschuh ausgestaltet ist, verbunden. Diese Verbindung kann eine drahtgebundene Verbindung oder eine Funkverbindung sein.Preferably, the device is connected to a detection means, which is designed as a data glove. This connection can be a wired connection or a radio connection.
Weitere die Erfindung weiterbildende Gedanken sind folgende: Eine Informationsbereitstellung für den Anwender kann sehr viel effizienter gestaltet werden, wenn eine einmal generierte Handlungsanweisung auch zur Laufzeit, also während der Ausgabe der einzelnen Arbeitsschritte der Handlungsanweisung, noch aufgrund von sich ändernden Rahmenbedingungen modifi- ziert werden kann. Die Handlungsanweisung ist aus einer se- quenziellen Abfolge einzelner Anweisungsfragmente aufgebaut. Diese Anweisungsfragmente bestehen ihrerseits aus einer Abfolge einzelner Arbeitsschritte, deren Durchführung jeweils eine bestimmte Teilaufgabe des Arbeitsvorganges löst.Further ideas developing the invention are as follows: Providing information to the user can be made much more efficient if a handling instruction generated once also at runtime, that is to say during the output of the individual work steps of the handling instruction, still modifies due to changing general conditions. can be decorated. The instruction is based on a sequential sequence of individual instruction fragments. These instruction fragments in turn consist of a sequence of individual work steps, the implementation of which solves a particular subtask of the work process.
Die einzelnen Anweisungsfragmente sind in einem Speicher abgelegt und können entsprechend der Zielvorgabe dynamisch zu der Handlungsanweisung zusammengefügt werden, so dass die Handlungsanweisung die vollständige sequenzielle Liste der zur Durchführung des Arbeitsvorganges notwendigen Arbeitsschritte umfasst. Bei der erstmaligen Generierung der Handlungsanweisung wird mindestens eine Rahmenbedingung erfasst, die bei der Auswahl der einzelnen Anweisungsfragmente Berück- sichtigung findet. Eine solche Rahmenbedingung kann beispielsweise bei einer Reparatur, dass zur Hand nehmen eines bestimmten Werkzeuges sein, welches über ein RFID-Element erkannt wird.The individual instruction fragments are stored in a memory and can be dynamically combined to form the instruction in accordance with the target specification, so that the instruction includes the complete sequential list of the work steps necessary for carrying out the operation. When generating the action statement for the first time, at least one framework condition is included, which is taken into account when selecting the individual statement fragments. Such a framework condition may be, for example, in a repair that take to hand a particular tool, which is detected via an RFID element.
Die einzelnen Arbeitsschritte des einmal generiertenThe individual work steps of the once generated
Taskflows bzw. der Handlungsanweisung werden sequenziell für den Anwender ausgegeben. Die daraufhin vom Anwender durchgeführten Arbeitsschritte und/oder die komplett abgearbeiteten Anweisungsfragmente werden protokolliert, so dass jederzeit während der Ausgabe der Arbeitsschritte bekannt ist, an welcher Stelle der Anwender sich innerhalb der Handlungsanweisung befindet und welche Tätigkeiten er bereits ausgeführt hat.Taskflows or the action statement are output sequentially for the user. The work steps then performed by the user and / or the completely processed instruction fragments are logged, so that it is known at any time during the output of the working steps at which point the user is located within the handling instruction and which activities he has already performed.
Stellt die Rahmenbedingung beispielsweise eine Ersatzteilliste dar und ändert sich der Vorrat der Ersatzteile während der Durchführung der Montagearbeit, so kann dynamisch auf diese Änderung reagiert werden, in dem der noch nicht abgearbeitete Teil des Taskflows entsprechend modifiziert wird. Beispiels- weise kann bei der Montage ein zuvor ausgewähltes und nunmehr nicht mehr vorhandenes Ersatzteil durch ein anderes Ersatzteil ersetzt werden. Diese Ersetzung hat jedoch auch eine Änderung der noch durchzuführenden Arbeitsschritte zufolge. Aufgrund dessen wird ein Anweisungsfragment, welches zuvor Bestandteil der Handlungsanweisung war und den Einbau des nunmehr nicht mehr vorhandenen Ersatzteiles beschreibt, durch ein anderes Anweisungsfragment aus dem Speicher ersetzt, das den Einbau des alternativen Ersatzteiles beschreibt.If, for example, the framework condition represents a spare parts list and the stock of spare parts changes during the execution of the assembly work, then it is possible to respond dynamically to this change by modifying the part of the taskflow that has not yet been processed accordingly. For example, during assembly a previously selected and now no longer available spare part can be replaced by another spare part. However, this replacement also implies a change in the work still to be done. Due to this, a statement fragment which was previously part of the action statement and describes the installation of the now no longer existing spare part is replaced by another instruction fragment from the memory, which describes the installation of the alternative spare part.
Unter dem Begriff Rahmenbedingung sind allgemein die Umstände zu verstehen, die neben der Zielvorgabe bei der Auswahl und Aneinanderreihung der Anweisungsfragmente zu berücksichtigen sind. So kann insbesondere in der Prozess- oder Fertigungsautomatisierung in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die mindestens eine Rahmenbedingung einen Prozesswert oder Umgebungsparameter eines automatisierten industriellen Prozesses definieren.The term frame condition is to be understood in general as the circumstances to be taken into account in addition to the target in the selection and stringing together of the statement fragments. Thus, in particular in process or production automation in an advantageous embodiment of the invention, the at least one framework condition can define a process value or environmental parameter of an automated industrial process.
Eine Rahmenbedingung könnte auch eine Mindestqualifikation des Anwenders definieren. Selbstverständlich können auch mehrere derartige Rahmenbedingungen bei der Auswahl und Zusammenstellung der Anweisungsfragmente Berücksichtigung finden, was im Allgemeinen auch der Fall sein wird. Beispielsweise ist es u.U. zweckmäßig, bei der Generierung eines Taskflows für eine Wartungsarbeit an einer automatisierten prozesstechnischen Anlage sowohl gewisse Prozesswerte, wie Drücke und Temperaturen als auch Umgebungsparameter wie beispielsweise die Umgebungstemperatur der Anlage sowie auch die Qualifikation des Anwenders zu berücksichtigen. Z.B. wäre eine Handlungsanweisung für einen Monteur bei ansonsten vollständig identischen Rahmenbedingungen zweckmäßigerweise anders zu gestalten als für einen Konstrukteur, der die betroffene Ma- schine selbst entworfen hat.A constraint could also define a minimum qualification of the user. Of course, several such frameworks may be taken into account in the selection and compilation of instruction fragments, which will generally be the case. For example, it may be u.U. expedient, when generating a task flow for a maintenance work on an automated process plant, to take into account both certain process values, such as pressures and temperatures, as well as environmental parameters, such as the ambient temperature of the plant and also the qualification of the user. For example, In the case of otherwise completely identical basic conditions, an instruction manual for a fitter would have to be designed differently than for a designer who designed the affected machine himself.
Eine Überprüfung einer Gültigkeit des noch abzuarbeitenden Teils der Handlungsanweisung während ihrer Bearbeitung kann derart geschehen, dass während der Ausgabe der Arbeitsschrit- te eines ersten Anweisungsfragmentes die Erfüllung des Mindestkriteriums eines unmittelbar auf das erste Anweisungsfragment folgenden zweiten Anweisungsfragmentes geprüft wird. Wird ein Anweisungsfragment aufgrund einer veränderten Rahmenbedingung während der Laufzeit ersetzt, so kann dies auch Auswirkungen auf andere Anweisungsfragmente der Handlungsanweisung haben, die in irgendeiner Art und Weise mit dem er- setzten Anweisungsfragment verbunden sind. Beispielsweise können Anweisungsfragmente in einer vorgeschriebenen Vorgänger- oder Nachfolgerbedingung mit dem nunmehr nicht mehr vorhandenen Anweisungsfragment verknüpft sein. Um derartige In- konsistenzen innerhalb des Taskflows zu vermeiden, könnten Metainformationen Vorgängerbedingungen umfassen, die den jeweiligen aneinandergereihten Anweisungsfragmenten optional oder zwingend vorausgehende, insbesondere unmittelbar vorausgehende, Anweisungsfragmente kennzeichnen und bei der Änderung der Handlungsanweisung überprüft werden.A check of validity of the part of the action statement still to be processed during its processing can be carried out in such a way that, during the output of the work steps of a first statement fragment, the fulfillment of the minimum criterion of a second statement fragment immediately following the first statement fragment is checked. Replacing a statement fragment at runtime due to a changed frame condition may also affect other instruction fragments of the instruction which are in some way associated with the replaced statement fragment. For example, statement fragments in a prescribed predecessor or successor condition may be linked to the now-defunct statement fragment. In order to avoid such inconsistencies within the task flow, meta-information could include predecessor conditions which characterize the respective sequence fragments optionally or compellingly preceding, in particular immediately preceding, statement fragments and which are checked when changing the action instruction.
Bei einer während der Abarbeitung der Handlungsanweisung durchzuführenden Änderung an der Handlungsanweisung muss nicht nur die geänderte Rahmenbedingung bekannt sein, sondern auch die ursprüngliche Zielvorgabe, die durch die Abarbeitung der Arbeitsanweisung erreicht werden soll. Daher wird in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Zielvorgabe des Arbeitsvorganges als weitere Metainformation zu der Handlungsanweisung abgespeichert.In the case of a change to the action instruction to be carried out during the execution of the action instruction, not only the changed frame condition must be known, but also the original target which is to be achieved by the execution of the work instruction. Therefore, in an advantageous embodiment of the invention, the target of the operation is stored as a further meta-information to the instruction.
Zur Erstellung und Änderung der Handlungsanweisung könnte eine erste Softwarekomponente und zur Ausgabe der Handlungsanweisung eine zweite Softwarekomponente verwendet werden. Die erste Softwarekomponente kann dann als Taskflow Generator bezeichnet werden, da ihre primäre Aufgabe die Erstellung der Handlungsanweisung durch situationsgerechte Aneinanderreihung der geeigneten Anweisungsfragmente ist. Die zweite Softwarekomponente kann als Taskflow Engine bezeichnet werden. Sie gibt die einzelnen Arbeitsschritte des zuvor generierten Taskflows sequentiell an den Anwender aus.To create and change the handling instruction, a first software component and a second software component to output the action instruction could be used. The first software component can then be referred to as a taskflow generator, since its primary task is the creation of the instruction by situational stringing together the appropriate instruction fragments. The second software component can be called a taskflow engine. It sequentially outputs the individual work steps of the previously generated task flow to the user.
Die beiden Softwarekomponenten Taskflow Generator und Taskflow Engine können jeweils auf einer eigenen Datenverarbeitungseinheit installiert werden, um die Wartbarkeit der Software zu erleichtern. Die beiden Datenverarbeitungseinheiten sind dann kommunikativ miteinander verbunden.The two software components Taskflow Generator and Taskflow Engine can each be installed on a separate data processing unit to ensure the maintainability of the To facilitate software. The two data processing units are then communicatively connected with each other.
Es ist jedoch auch denkbar, beide Softwarekomponenten auf ei- ner gemeinsamen Datenverarbeitungseinheit zu installieren. Hierbei können die beiden Komponenten auch einzelne Funktionseinheiten einer gemeinsamen Software darstellen. Um eine dynamische und situationsgerechte Zusammenstellung der Handlungsanweisung aus den einzelnen abgespeicherten Anweisungs- fragmenten zu ermöglichen, können Anweisungsfragmente zusätzlich durch Auswertung eines in Form einer Ontologie implementierten Informationsmodells ausgewählt werden, das Informationen über die Struktur des technischen Objektes umfasst.However, it is also conceivable to install both software components on a common data processing unit. In this case, the two components can also represent individual functional units of a common software. In order to enable a dynamic and situational compilation of the instruction from the individual stored instruction fragments, instruction fragments can additionally be selected by evaluating an information model implemented in the form of an ontology, which contains information about the structure of the technical object.
Insbesondere im Bereich der industriellen Automatisierungstechnik werden sehr komplexe Anlagen eingesetzt, an denen verschiedenste Instandhaltungs-, Montage- und Reparaturarbeiten anfallen können. Da es ausgesprochen aufwendig wäre, für diese Vielzahl an möglichen Arbeitsvorgängen Handlungsanwei- sungen statisch auch noch für die verschiedensten möglichenParticularly in the field of industrial automation technology, very complex systems are used, in which a variety of maintenance, installation and repair work can be incurred. Since it would be extremely costly, instructions for this multitude of possible operations statically even for the most diverse possible
Rahmenbedingungen bereitzuhalten, ist eine Ausführung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei der das technische Objekt eine automatisierungstechnische Anlage ist.Providing conditions, an embodiment of the invention is particularly advantageous in which the technical object is an automation system.
Auch in der Automobilindustrie fallen aufgrund der Typenvielfalt unzählige verschiedene Wartungs- und Montageaufgaben an. Daher besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung darin, dass das technische Objekt ein Fahrzeug ist.Also in the automotive industry due to the variety of types innumerable different maintenance and assembly tasks. Therefore, an advantageous embodiment of the invention is that the technical object is a vehicle.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Es zeigt:In the following, the invention will be described and explained in more detail with reference to the embodiment shown in the figure. It shows:
FIG 1 ein System zur automatischen Generierung von Hand- lungsanweisungen.1 shows a system for the automatic generation of action instructions.
Gemäß FIG 1 ist eine Vorrichtung 20 zur computergestützten Erstellung und Ausgabe einer Handlungsanweisung 6 für einen Arbeitsvorgang eines Anwenders 1 an einem technischen Objekt dargestellt. Stellvertretend für das technische Objekt sind eine Bauteilgruppe 2 und eine Werkzeuggruppe 3 dargestellt. Der Anwender 1 trägt beispielsweise an seiner rechten Hand ein Erfassungsmittel 4. Das Erfassungsmittel 4 ist als ein Datenhandschuh ausgestaltet, welcher RFID-Elemente auslesen kann. Der Datenhandschuh ist über eine gestrichelt dargestellte Wirklinie mit der Vorrichtung 20 verbunden. Diese Wirklinie kann als eine kabelgebundene Verbindung oder als eine Funkverbindung mit der Vorrichtung 20 ausgestaltet sein.According to FIG. 1, a device 20 for the computer-aided creation and output of an action instruction 6 for a Operation of a user 1 shown on a technical object. Representing the technical object, a component group 2 and a tool group 3 are shown. The user 1 carries, for example, on his right hand a detection means 4. The detection means 4 is designed as a data glove, which can read RFID elements. The data glove is connected to the device 20 via a line of action shown in dashed lines. This line of action may be configured as a wired connection or as a radio connection with the device 20.
In einer Lernphase wird der Anwender 1 durch einen erfahrenen Arbeiter ersetzt und der Arbeiter wird eine Montage bzw. eine Demontage einer Baugruppe exakt und in sämtlichen Einzelhei- ten durchführen. Über den Datenhandschuh, welcher durch den Arbeiter getragen wird, werden sämtliche Informationsmerkmale 2a, 2b, 3a, 3b, 3c, welche in RFID-Elementen Rl,..., R5 abgespeichert sind, erfasst und mittels eines Aufzeichnungsmittel 11 in ein Speichermittel 8 der Vorrichtung 20 abgelegt.In a learning phase, the user 1 is replaced by an experienced worker and the worker will perform an assembly or disassembly of an assembly exactly and in all its details. About the data glove, which is carried by the worker, all information features 2a, 2b, 3a, 3b, 3c, which are stored in RFID elements Rl, ..., R5, detected and by means of a recording means 11 in a storage means 8 of Device 20 stored.
In der Bauteilgruppe 2 befinden sich ein erstes Bauteil 2A und ein zweites Bauteil 2B. Die Bauteile 2A, 2B tragen jeweils über ein RFID-Element Rl, R2 zugeordnetes eindeutiges Identifikationsmerkmal 2a, 2b. In der für den Anwender 1 zur Verfügung stehenden Werkzeuggruppe 3 befindet sich jeweils ein erstes Werkzeug 3A, ein zweites Werkzeug 3B und ein drittes Werkzeug 3C. Die Werkzeuge 3A, 3B und 3C tragen jeweils über RFID-Elemente R3, R4 und R5, weitere eindeutige Identifikationsmerkmale 3a, 3b und 3c.In the component group 2, there are a first component 2A and a second component 2B. The components 2A, 2B each carry an RFID element R1, R2 assigned unique identification feature 2a, 2b. In the tool group 3 available for the user 1, there are in each case a first tool 3A, a second tool 3B and a third tool 3C. The tools 3A, 3B and 3C each carry RFID elements R3, R4 and R5, further unique identification features 3a, 3b and 3c.
Wir der Anwender 1 mit dem Datenhandschuh das erste Werkzeug 3A in die Hand nehmen, so wird über den Datenhandschuh das RFID-Element R3 ausgelesen und über das Identifikationsmerkmal 3a ist dem System der Vorrichtung bekannt, das als erster Arbeitsschritt das Werkzeug 3A zur Hand genommen wurde. Es folgen weitere Arbeitsschritte und Handgriffe, bei welchen jeweils die Informationsmerkmale der Bauteile oder der Werkzeuge ausgelesen und über das Aufzeichnungsmittel 11 als eine erste Reihenfolge von Informationsmerkmalen in dem Speichermittel 8 abgelegt werden.When the user 1 with the data glove takes the first tool 3A in hand, the RFID element R3 is read out via the data glove and the identification feature 3a indicates to the system of the device that the tool 3A has been taken as the first working step , This is followed by further steps and handles, in which each of the information features of the components or tools read and the recording means 11 as a first order of information features in the storage means 8 are stored.
Jetzt liegt die Abfolge, wie die Bauteile 2A, 2B und die Werkzeuge 3A, 3B und 3C benutzt werden, eindeutig vor. Eine für eine Handlungsanweisung 6 notwendige detaillierte Zusammenstellung von Anweisungsfragmenten 7 wird innerhalb der Vorrichtung 20 über ein Erzeugungsmittel 15 erzeugt.Now the sequence of how to use the components 2A, 2B and the tools 3A, 3B and 3C is clear. A detailed compilation of instruction fragments 7 necessary for an instruction 6 is generated within the device 20 via a generating means 15.
Die über das Aufzeichnungsmittel 11 und in dem Speichermittel 8 abgelegte Reihenfolge wird über ein Identifikationsmittel 9 einem Auswertemittel 10 mit einem kombinierten Mittel 12 zur Kollisionserkennung zugeführt. Bei der Zuführung zu den Mittel 12 zur Kollisionserkennung werden Konstruktionsdaten 5 aus einem weiteren Speichermittel 8a herangezogen. Die geometrischen Informationen aus den Konstruktionsdaten 5 des technischen Objektes und Animationsdaten der Werkzeuge werden ausgewertet und es wird über das Erzeugungsmittel 15 die Handlungsanweisung 6 erzeugt.The sequence stored via the recording means 11 and in the storage means 8 is fed via an identification means 9 to an evaluation means 10 having a combined means 12 for collision detection. When feeding to the means 12 for collision detection design data 5 from a further storage means 8a are used. The geometric information from the design data 5 of the technical object and animation data of the tools are evaluated and the action statement 6 is generated via the generating means 15.
Nach dem ein Arbeitsvorgang abgeschlossen ist, generiert die Vorrichtung 20 eine Handlungsanweisung 6 für die Hinterlegung in einem Servicesystem und speichert diese in einem Anweisungsspeicher 8b ab. Dabei wird fortlaufend über das Auswer- temittel 10 die Reihenfolge der Hantierung der Werkzeuge 3 und der Bauteile 2 ausgewertet. Da beispielsweise beim demontieren eines Bauteils zuerst eine Fügeverbindung getrennt werden muss bevor das Bauteil manipuliert werden kann und beim Montieren entsprechend umgekehrt vorgegangen wird, er- kennt die Vorrichtung 20, ob montiert oder demontiert wird.After an operation is completed, the device 20 generates an action instruction 6 for deposit in a service system and stores it in an instruction storage 8b. In this case, the order of the handling of the tools 3 and the components 2 is evaluated continuously via the evaluation means 10. Since, for example, when dismantling a component, a joint connection first has to be separated before the component can be manipulated and the procedure is reversed accordingly during assembly, the device 20 recognizes whether it is being assembled or disassembled.
Aus dieser Information können die entsprechenden Arbeits- uns Handlungsanweisungen mittels des Erzeugungsmittels 15 generiert werden. Dabei berücksichtigt die Vorrichtung 20 über die Konstruktionsdaten 5 auch die baulichen Restriktionen des technischen Objektes. So erkennt die Vorrichtung, ob und wann ein Bauteil entfernt werden kann oder ob weitere Fügeverbindungen getrennt und weitere Bauteile entfernt werden müssen. Damit können auch die Anweisungen zur Manipulation von weiteren Bauteilen in den Handlungsanweisungen eingebaut werden.From this information, the corresponding work instructions can be generated by means of the generation means 15. In this case, the device 20 also takes into account the structural restrictions of the technical object via the design data 5. Thus, the device recognizes whether and when a component can be removed or whether further joints must be separated and other components must be removed. This also allows the instructions for the manipulation of other components to be incorporated in the instructions.
Dabei überprüft die Vorrichtung 20 nach jedem Einlesen eines Informationsmerkmales durch die Mittel 12 zur Kollisionserkennung, ob weitere Fügeelemente oder andere Bauteile das zu entfernende Bauteil blockieren oder ob es frei handhabbar ist.The device 20 checks after each reading of an information feature by the means 12 for collision detection, whether further joining elements or other components block the component to be removed or whether it is freely manageable.
Über ein Protokollierungsmittel 13 werden sämtliche Handhabungen, welcher der Anwender 1 ausführt, in der Vorrichtung 20 protokolliert. Ein Mittel 14 zur Erkennung einer Abweichung wertet einen möglichen Unterschied zwischen der ersten Reihenfolge von Informationsmerkmalen und der zweiten Reihen- folge von Identifikationsmerkmalen aus. Soll ein Anweisungsfragment 7 der Handlungsanweisung 6 aufgrund einer veränderten Reihenfolge während der Laufzeit ersetzt werden, so kann dies durch ein Mittel 16 zum Streichen, ein Mittel 17 zum Ersetzen oder ein Mittel 18 zum Einfügen eines neuen Anwei- sungsfragmentes 71 durchgeführt werden. Über Mittel 19 zurBy means of a logging means 13, all manipulations which the user 1 carries out are logged in the device 20. A means 14 for detecting a deviation evaluates a possible difference between the first order of information features and the second order of identification features. If a statement fragment 7 of the action instruction 6 is to be replaced due to a changed order during runtime, this can be performed by a means 16 for deleting, a means 17 for replacement or a means 18 for inserting a new statement fragment 7 1 . About means 19 to
Fortsetzung der Handlungsanweisung kann eine neue Handlungsanweisung an den Anwender 1 ausgegeben werden. Continuation of the instruction can be issued a new instruction to the user 1.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur computergestützten Erstellung und Ausgabe einer Handlungsanweisung (6) für einen Arbeitsvorgang eines Anwenders (1) an einem technischen Objekt bei dem in mindestens einem für die Durchführung des Arbeitsvorganges notwendigen Arbeitsschritt über Erfassungsmittel (4) mindestens ein den Arbeitsvorgang kennzeichnendes Identifikationsmerkmal (2a, 2b, 3a, 3b, 3c) erfasst wird, - eine in einem Speicher (8) abgelegte erste Reihenfolge von Identifikationsmerkmalen (2a, 2b, 3a, 3b, 3c) zur Identifikation des erfassten Identifikationsmerkmals des Arbeitsschrittes ausgewertet wird, Konstruktionsdaten (5) des technischen Objektes ausgewer- tet werden, wobei die Auswertung hinsichtlich eines barrierefreien Abarbeitens der Handlungsanweisung (6) erfolgt.1. A method for computer-aided preparation and output of an action instruction (6) for a work operation of a user (1) on a technical object in which at least one necessary for the execution of the operation step via detection means (4) at least one identifying the operation identification feature (2a , 2b, 3a, 3b, 3c), - a first sequence of identification features (2a, 2b, 3a, 3b, 3c) stored in a memory (8) is evaluated for identifying the detected identification feature of the working step, design data (5) of the technical object, the evaluation taking place with regard to a barrier-free execution of the handling instruction (6).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei von einem eingesetzten Werkzeug (3A, 3B, 3C) ein erstes Identifikationsmerkmal (3a,2. The method as claimed in claim 1, wherein a first identification feature (3a, 3b, 3c) of an inserted tool (3a, 3b, 3c) is used.
3b, 3c) erfasst wird.3b, 3c) is detected.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei von einem manipulierten oder zu manipulierenden Bauteil (2A, 2B) ein zweites Identifikationsmerkmal (2a, 2b) erfasst wird.3. The method of claim 1 or 2, wherein from a manipulated or manipulated component (2A, 2B), a second identification feature (2a, 2b) is detected.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Identifikationsmerkmale (2a, 2b, 3a, 3b, 3c) in einer zweiten Reihenfolge, welche den sequentiellen Schritten der Manipula- tion des technischen Objektes durch den Anwender (1) entspricht, erfasst werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the identification features (2a, 2b, 3a, 3b, 3c) in a second order, which corresponds to the sequential steps of the manipulation of the technical object by the user (1) detected become.
5. Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, wobei zur Kollisionserkennung Animationsdaten des Werkzeuges (3A, 3B, 3C) ausgewer- tet werden.5. The method of claim 2 to 4, wherein for collision detection animation data of the tool (3A, 3B, 3C) are evaluated.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei6. The method according to any one of claims 4 to 5, wherein
- die abgearbeiteten Arbeitsschritte protokolliert werden und - bei einer während der Ausgabe der Handlungsanweisung (6) eintretenden Abweichung der ersten Reihenfolge von der zweiten Reihenfolge ein unter der geänderten Reihenfolge nicht mehr zulässiges und noch nicht vollständig abgear- beitetes Anweisungsfragment (7) gestrichen oder durch mindestens ein neues Anweisungsfragment (T ) ersetzt wird oder ein neues Anweisungsfragment (7') in den noch abzuarbeitenden Teil der Handlungsanweisung (6) eingefügt wird und - die Ausgabe mit den noch abzuarbeitenden Arbeitsschritten fortgesetzt wird.- the completed work steps are logged and in the case of a deviation of the first order from the second order occurring during the output of the action instruction (6), an instruction fragment (7) which is no longer permissible under the changed order and has not yet been completely processed, or replaced by at least one new instruction fragment (T) or a new statement fragment (7 ') is inserted in the part of the action statement (6) still to be processed, and - the output is continued with the work steps still to be processed.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei als Erfassungsmittel (4) ein Datenhandschuh verwendet wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein as a detection means (4) a data glove is used.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Identifikationsmerkmale (2a, 2b, 3a, 3b, 3c) aus RFID-Elemen- ten (Rl,..., R5) ausgelesen werden.8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the identification features (2a, 2b, 3a, 3b, 3c) from RFID elements (Rl, ..., R5) are read out.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Montage bzw. Demontage Arbeitsvorgang einer dem technischen Objekt zugehörigen Baugruppe mittels des Erfassungsmittels (4) aufgezeichnet und als erste Reihenfolge abgespeichert wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein an assembly or disassembly operation of the technical object associated assembly by means of the detection means (4) is recorded and stored as a first order.
10. Vorrichtung (20) zur computergestützten Erstellung und10. Device (20) for computer-aided creation and
Ausgabe einer Handlungsanweisung (6) für einen Arbeitsvorgang eines Anwenders (1) an einem technischen Objekt, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Erfassungsmittel (4) zur Erfassung mindestens eines den Arbeitsvorgang kennzeichnendes Identifikationsmerkmals (2a, 2b, 3a, 3b, 3c) in mindestens einem Arbeitsschritt für die Durchführung des Arbeitsvorganges, ein Speichermittel (8) zum Ablegen einer ersten Reihenfolge von Identifikationsmerkmalen (2a, 2b, 3a, 3b, 3c) , ein Identifikationsmittel (9) zur Identifikation des Arbeitsschrittes,Outputting an action instruction (6) for a work operation of a user (1) on a technical object, the apparatus comprising: detection means (4) for detecting at least one identification feature (2a, 2b, 3a, 3b, 3c) characterizing the work operation in at least a work step for carrying out the work process, a storage means (8) for depositing a first sequence of identification features (2a, 2b, 3a, 3b, 3c), an identification means (9) for identifying the work step,
- weitere Speichermittel (8a) für Konstruktionsdaten (5) des technischen Objektes, ein Auswertemittel (10) zur Auswer- tung hinsichtlich eines barrierefreien Abarbeitens der Handlungsanweisung (6) .- Further storage means (8a) for design data (5) of the technical object, an evaluation means (10) for the Auswer- regarding the barrier-free handling of the handling instruction (6).
11. Vorrichtung (20) nach Anspruch 10, wobei die Erfassungs- mittel (4) zum Erfassen eines ersten Identifikationsmerkmals11. The device (20) according to claim 10, wherein the detection means (4) for detecting a first identification feature
(3a, 3b, 3c) eines Werkzeuges (3A, 3B, 3C) ausgestaltet sind.(3a, 3b, 3c) of a tool (3A, 3B, 3C) are configured.
12. Vorrichtung (20) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Erfassungsmittel (4) zur Erfassung eines zweiten Identifikati- onsmerkmals (2a, 2b) von einem manipulierten oder zu manipulierenden Bauteil (2A, 2B) ausgestaltet sind.12. Device (20) according to claim 10 or 11, wherein the detection means (4) for detecting a second identification onsmerkmals (2a, 2b) of a manipulated or manipulated component (2A, 2B) are configured.
13. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, mit Aufzeichnungsmitteln (11) zur Aufzeichnung der Identifikati- onsmerkmale (2a, 2b, 3a, 3b, 3c) in einer zweiten Reihenfolge entsprechend der Manipulation des technischen Objektes durch den Anwender (1) .13. Device (20) according to any one of claims 10 to 12, with recording means (11) for recording the identification onsmerkmale (2a, 2b, 3a, 3b, 3c) in a second order according to the manipulation of the technical object by the user ( 1) .
14. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, mit Mitteln (12) zur Kollisionserkennung auf der Basis von Animationsdaten des Werkzeuges (3A, 3B, 3C) .14. Device (20) according to one of claims 10 to 12, with means (12) for collision detection on the basis of animation data of the tool (3A, 3B, 3C).
15. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, mit Protokollierungsmitteln (13) zur Protokollierung der abge- arbeiteten Arbeitsschritte,15. Device (20) according to any one of claims 10 to 14, with logging means (13) for logging the processed working steps,
Mittel (14) zur Erkennung einer Abweichung bei einer während der Ausgabe der Handlungsanweisung (6) eintretenden Abweichung der ersten Reihenfolge von der zweiten Reihenfolge, - Mittel (16) zum Streichen eines unter der geänderten Reihenfolge nicht mehr zulässigen und noch nicht vollständig abgearbeiteten Anweisungsfragmentes (7),Means (14) for detecting a deviation in a deviation of the first order from the second order occurring during the output of the action instruction (6), means (16) for deleting an instruction fragment which is no longer permissible under the changed order and has not yet been completely processed ( 7)
- Mittel (17) zum Ersetzen dieses nicht mehr zulässigen und noch nicht vollständig abgearbeiteten Anweisungsfragmentes (7) durch ein neues Anweisungsfragment (7') während der Ausgabe der Arbeitsschritte, - Mittel (18) zum Einfügen eines neuen AnweisungsfragmentesMeans (17) for replacing this inadmissible and not yet completely processed instruction fragment (7) with a new instruction fragment (7 ') during the output of the working steps, Means (18) for inserting a new statement fragment
(7') in den noch abzuarbeitenden Teil der Handlungsanweisung (6) und(7 ') in the part of the action to be worked on (6) and
- Mittel (19) zur Fortsetzung der Ausgabe mit den noch abzuarbeitenden Arbeitsschritten.- means (19) for continuing the output with the work steps still to be completed.
16. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei das Erfassungsmittel (4) als ein Datenhandschuh ausgestaltet ist. 16. Device (20) according to one of claims 10 to 15, wherein the detection means (4) is designed as a data glove.
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