WO2016141998A1 - Vorrichtung und verfahren zum bereitstellen einer digitalen abbildung einer physikalischen entität - Google Patents

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WO2016141998A1
WO2016141998A1 PCT/EP2015/055231 EP2015055231W WO2016141998A1 WO 2016141998 A1 WO2016141998 A1 WO 2016141998A1 EP 2015055231 W EP2015055231 W EP 2015055231W WO 2016141998 A1 WO2016141998 A1 WO 2016141998A1
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physical entity
physical
data
interface
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PCT/EP2015/055231
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Frank Buschmann
Lars GELBKE
Vladimir Zahorcak
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for providing a digital representation of a physical entity. Furthermore, the present invention relates to a virtual system having a plurality of such devices.
  • an object of the present invention is to provide a simple way to access a di ⁇ gitale illustration of a physical entity.
  • the device has an imaging unit for imaging an ner physical structure of the physical entity to a digital structure based on a predefined scheme, a storage unit for storing the digital structure in a distributed computing network and an interface unit for providing at least one section ⁇ point for an external access to the stored digi ⁇ tale Structure on.
  • the respective unit for example imaging unit or interface unit, can be implemented in hardware and / or software technology.
  • the respective unit may be designed as a device or as part of a device, for example as a computer or as a microprocessor or as a control computer of a vehicle.
  • the respective unit can be used as Computerpro ⁇ program product, as a function, as a routine, be formed as part of a program code or an executable object.
  • the proposed device provides the structure of a physical entity as a digital image in a simple manner. This can be used to simulate the physical entity, alone or in combination with other physical entities
  • the physical entity an actual physical device such as a plant, part of a plant, such as a machine part ei ⁇ ner machine as individual components to be, but also a collection of physical units in this context, like a production line, or be carried out by physical units Pro ⁇ processes or controls.
  • the digital image can be understood, which represents an enti ⁇ ty of the real world as a virtual entity. Since this entity can also be an abstract entity like a production line, there is not always a one-to-one mapping of the digital structure to a concrete physical device.
  • the physical entity may be a complete manufacturing plant or factory, but may also represent individual production resources in a factory, such as machine tools and robots.
  • the predefined scheme defines a mapping scheme of physical entity properties of the physical entity to the digital structure.
  • the mapping scheme includes a plurality of data categories.
  • mapping of the physical structure can be done by first of all the properties of the physical
  • the data categories can then contain corresponding data or provide service information.
  • a data category "configuration" data or information about the hardware and software, the manufacturer and the like have a data category "state” may data or in ⁇ mation about the production, such as history or current production, alarms, required maintenance and. contain similar.
  • the predefined schema is based on a predefined ontology.
  • the memory unit is configured to redundantly store the data of the digital structure in the distributed computing network.
  • a redundant backup of data can be raised stabili ⁇ hen safety, as it can still be accessed on the redundant data stored even in case of failure of a memory.
  • the memory unit is configured to store critical data of the digital structure in a dedicated memory device. Particularly critical data, such as data that is sent immediately to
  • Such dedicated spoke Rein ⁇ direction can be a particularly fast or in addition Tin-cherter memory.
  • the interface unit is adapted to forward traffic from external to the SpeI ⁇ cherü.
  • a request for data of the digital image is forwarded by the interface unit directly to the memory unit or the memory with the data.
  • the corresponding result is then returned and output via the interfaces.
  • any information can be queried regardless of the local location of the requester and the storage locations.
  • a virtual system having a plurality of modules, each module having at least one apparatus for providing a digital image of a physical entity, each of said devices is adapted to provide a digital Abbil ⁇ dung of a physical entity.
  • a virtual system may consist of one or more digital maps provided by the particular device.
  • Each of the devices can access the same distributed computing network for storage.
  • the state of "health state” of the production line queried the digital mapping of the production line also takes into account the "health state” of their stock under ⁇ th production modules.
  • the necessary information is again provided directly from the digital images of the subordinate modules.
  • a computer program product which causes the execution of the method as explained above on a program-controlled device.
  • a computer program product such as a computer program means, for example, as a storage medium, such as
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of one embodiment of an apparatus for providing a digital representation of a physical entity
  • Fig. 2 is a schematic block diagram of an embodiment of a digital image
  • FIG. 3 is a schematic block diagram of an embodiment of distributed storage of a digital structure
  • FIG. 4 is a schematic block diagram of an embodiment of a virtual system having a plurality of digital maps of FIG. 1;
  • FIG. and 5 shows a schematic flow diagram of a method for providing a digital representation of a physical entity.
  • the same or functionally identical elements have been given the same reference numerals, unless stated otherwise.
  • FIG. 1 shows an apparatus 10 for providing a digital image 2 of a physical entity 1.
  • the device 10 has an imaging unit 11, a memory unit 12 and an interface unit 13.
  • the imaging unit 11 forms a physical structure of the physical entity 1 to a digital structure 2 ba ⁇ sierend onto a predefined scheme.
  • the digital structure 2 is then stored by the memory unit 12 in a distributed computing network 20.
  • one or more interfaces for external access 3 4 are provided on the stored digital structure 2 through the interface unit. 13
  • a digital map 2 may include a plurality of data categories 21. This can be, for example, the configuration, communication or the state of the physical entity 1.
  • the data categories 21 may in turn be divided into subcategories 22.
  • Subcategories 22 may also be subdivided into different data 23 again. Such a subdivision always depends on the physical entity 1 and can be arbitrarily extended or reduced.
  • the various information and data of a digital map 2 are stored in the distributed computing network 20. chert. An example of such distributed storage is shown in FIG.
  • FIG. 4 shows a virtual system 100 having a plurality of digital images 2 provided by a device 10.
  • the digital mappings 2 can be stored partly by the distributed storage directly in the physical entity 1 where they are most needed. An additional, ie redundant, storage in the distributed computing network 20 is possible. Furthermore, parts of the digital images are stored in the distributed computing network 20 2 and other parts directly into the physika ⁇ metallic entities 1. The storage media of the physical entities are also considered as part of the distributed computing network.
  • a physical entity 1 may be composed of a plurality of digital maps 2, depending on the structure of the physical entity 1.
  • the device 10 provides for each of the physical entities 1 uniform interfaces 3 via the communication interface 14 to allow access to the various digital images 2.
  • 5 shows a method for providing a digital image 2 of a physical entity 1.
  • the method comprises the steps 501 to 503.
  • a physical structure of the physical entity 1 to a digital structure 2 is mapped ba ⁇ sierend on a predefined scheme.
  • the digital structure 2 is stored in a distributed computing network 20.
  • Interfaces 3 for external access 4 provided on the stored digital structure 2.

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer digitalen Abbildung einer physikalischen Entität vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist eine Abbildungseinheit zum Abbilden einer physikalischen Struktur der physikalischen Entität auf eine digitale Struktur basierend auf einem vordefinierten Schema, eine Speichereinheit zum Speichern der digitalen Struktur in einem verteilten Rechennetzwerk und eine Schnittstelleneinheit zum Bereitstellen von zumindest Schnittstelle für einen externen Zugriff auf die gespeicherte digitale Struktur auf. Des Weiteren werden ein virtuelles System mit einer Mehrzahl solcher Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Bereitstellen einer digitalen Abbildung einer physikalischen Entität vorgeschlagen. Durch die vorgeschlagene Vorrichtung wird auf einfache Weise die Struktur einer physikalischen Entität als digitales Abbild zur Verfügung gestellt. Dieses kann zur Simulation der physikalischen Entität, alleine oder in Kombination mit weiteren physikalischen Entitäten, verwendet werden.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zum Bereitstellen einer digitalen Abbildung einer physikalischen Entität
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bereitstellen einer digitalen Abbildung einer physikalischen Entität. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein virtuelles System mit einer Mehrzahl solcher Vorrichtungen.
In Industrieanlagen werden Informationen, Daten, Zustände und Eigenschaften von Geräten und Anlagen in unstrukturierter Weise erfasst und oftmals nur lokal oder gar nicht gespei- chert. Dabei wird zwischen sogenannten Engineering-Daten, also Daten, welche während der Planungsphase erhoben und fest¬ gelegt werden, und Laufzeit-Daten, also Daten, die während des realen Betriebs auftreten, unterschieden. Die Art der er- fassten Daten reicht somit von einfachen Protokolldaten bis hin zu komplexen Engineering-Modellen.
Da diese Daten nicht konsistent verwaltet, synchronisiert und abgefragt werden, lassen sich beispielsweise an einer realen Anlage vorgenommene Konfigurationsänderungen nicht auf kor- respondierende Planungsunterlagen übertragen. Fehlende oder inkonsistente Daten zwischen realen Anlagen und Simulationen können zu Fehlern oder Falschannahmen führen. Viele Berechnungen, wie beispielsweise Simulationen, werden in solchen Systemen auf den Engineering-Daten durchgeführt, welche wie beschrieben jedoch von den echten Daten abweichen können.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, auf einfache Weise den Zugriff auf eine di¬ gitale Abbildung einer physikalischen Entität zu ermöglichen.
Demgemäß wird eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer digitalen Abbildung einer physikalischen Entität vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist eine Abbildungseinheit zum Abbilden ei- ner physikalischen Struktur der physikalischen Entität auf eine digitale Struktur basierend auf einem vordefinierten Schema, eine Speichereinheit zum Speichern der digitalen Struktur in einem verteilten Rechennetzwerk und eine Schnitt- Stelleneinheit zum Bereitstellen von zumindest einer Schnitt¬ stelle für einen externen Zugriff auf die gespeicherte digi¬ tale Struktur auf.
Die jeweilige Einheit, zum Beispiel Abbildungseinheit oder Schnittstelleneinheit, kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor oder als Steuerrechner eines Fahrzeuges ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Computerpro¬ grammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein .
Durch die vorgeschlagene Vorrichtung wird auf einfache Weise die Struktur einer physikalischen Entität als digitales Abbild zur Verfügung gestellt. Dieses kann zur Simulation der physikalischen Entität, alleine oder in Kombination mit wei- teren physikalischen Entitäten, verwendet werden
Viele industrielle Geräte erfassen nur einfache Daten, bei¬ spielsweise um Status- und Prozessinformationen an zentrale Anwendungen liefern zu können oder eine Fehlersuche zu unter- stützen. Die Strukturierung dieser Daten ist dabei häufig hersteiler- oder gerätespezifisch und nicht ausreichend, um komplexere Anwendungen und Aufgaben wie Simulationen oder Datenanalysen mit ausreichenden Daten versorgen zu können. Da die Abbildungseinheit der vorgeschlagenen Vorrichtung die Abbildung nach einem vordefinierten Schema durchführt, können die Daten einer physikalischen Entität standardisiert abge¬ bildet werden. Auf diese Weise können externe Vorrichtungen oder Systeme die Daten der abgebildeten physikalischen Enti- tät unter Verwendung des vordefinierten Schemas über die durch die Schnittstelleneinheit bereitgestellte eine oder mehreren Schnittstellen einfach abrufen.
Die physikalische Entität kann in diesem Zusammenhang eine tatsächliche physikalische Einheit wie eine Anlage, ein Teil einer Anlage, wie beispielsweise eine Maschine, ein Teil ei¬ ner Maschine, wie einzelne Komponenten, sein, aber auch eine Ansammlung an physikalischen Einheiten, wie eine Produktionslinie, oder durch physikalische Einheiten durchgeführte Pro¬ zesse oder Steuerungen sein. Die digitale Abbildung kann als ein virtuelles Gebilde verstanden werden, welches eine Enti¬ tät der realen Welt repräsentiert. Da diese Entität auch ein abstraktes Gebilde wie eine Produktionslinie sein kann, ist nicht immer eine 1:1 Abbildung der digitalen Struktur auf ein konkretes physikalisches Gerät gegeben. Beispielsweise kann die physikalische Entität eine komplette Produktionsanlage oder Fabrik sein, aber auch einzelne Produktions-Ressourcen in einer Fabrik, wie Werkzeugmaschinen und Roboter, darstellen .
Um komplexe Themen wie beispielsweise die Simulation der rea¬ len Gesamtanlage oder ein kooperatives Zusammenarbeiten zwei- er autonomer Maschinen unterstützen zu können, müssen die für diese Aufgaben benötigen Daten in einer geeigneten Form zur Verfügung gestellt werden. Durch die vorgeschlagene Vorrichtung kann sichergestellt werden, dass die Daten und Informa¬ tion sowohl in einer strukturierten und vollständigen Form verfügbar sind als auch sinnvoll konsolidiert wurden und kon¬ sistent zueinander sind, um die Datenmenge in einem Rahmen zu halten, der in vertretbarer Zeit verarbeitet werden kann. Durch das verwendete vordefinierte Schema können diese Daten schnell und standardisiert abgefragt und abgelegt werden.
Durch die vorgeschlagene Vorrichtung wird ein digitales Ab¬ bild einer physikalischen Entität bereitgestellt. Auf diese digitale Abbildung kann durch Schnittstellen einfach zuge- griffen werden. Gleichzeitig beruht die digitale Abbildung auf einem vordefinierten Schema, so dass eine einheitliche Struktur für verschiedene digitale Abbildungen sowie die Zu¬ griffe auf diese digitalen Abbildungen verwendet werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform definiert das vordefinierte Sche¬ ma ein Abbildungsschema von Eigenschaften der physikalischen Struktur der physikalischen Entität auf die digitale Struktur .
Das vordefinierte Schema gibt ein standardisiertes Abbil¬ dungsschema vor, gemäß dem die physikalische Struktur der physikalischen Entität in die digitale Struktur umgesetzt wird. Auf diese Weise werden die physikalischen Strukturen von verschiedenen physikalischen Entitäten einheitlich in digitale Strukturen umgesetzt. Der Zugriff auf die digitalen Strukturen, d.h. die digitalen Abbildungen der physikalischen Entitäten, kann somit vereinfacht werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthalten die Eigenschaften Daten, Informationen und/oder Prozesse der physikalischen Struktur der physikalischen Entität.
Die physikalische Struktur der physikalischen Entität kann durch verschiedene Eigenschaften gekennzeichnet sein. Hierzu zählen beispielsweise Eingangsdaten, Ausgangsdaten, gespeicherte Daten, verwendete Prozesse oder sonstige Informatio¬ nen, wie beispielsweise von Sensoren. Durch Abbilden dieser Eigenschaften, und deren Struktur und Aufteilung, in der di- gitalen Struktur kann die physikalische Struktur definiert werden .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält das Abbildungsschema eine Mehrzahl von Datenkategorien.
Die Abbildung der physikalischen Struktur kann dadurch erfolgen, dass zunächst die Eigenschaften der physikalischen
Struktur in Datenkategorien aufgeteilt werden. Solche Katego- rien können beispielsweise eine Konfiguration, ein Zustand, eine Zusammenarbeit oder ähnliches der physikalischen Entität sein. Diese Datenkategorien können von der Art der physikalischen Entität abhängen.
Die Datenkategorien können dann entsprechende Daten enthalten bzw. Serviceinformationen bereitstellen. Beispielsweise kann eine Datenkategorie „Konfiguration" Daten oder Informationen über die Hardware und Software, den Hersteller und ähnliches aufweisen. Eine Datenkategorie „Zustand" kann Daten oder In¬ formationen über die Produktion, beispielsweise die Historie oder die aktuelle Produktion, Alarme, benötigte Wartung und ähnliches enthalten. Gemäß einer weiteren Ausführungsform basiert das vordefinierte Schema auf einer vordefinierten Ontologie.
Durch eine vordefinierte Ontologie kann bei der Abbildung der physikalischen Struktur der physikalischen Entität eine ein- heitliche Ontologie, d.h. Sprache verwendet werden. Dies kann ebenfalls den Zugriff auf die digitale Abbildung vereinfa¬ chen .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Speichereinheit dazu eingerichtet, Daten der digitalen Struktur verteilt und physikalisch unabhängig zu speichern.
Durch eine verteilte Speicherlösung können beispielsweise Da¬ tenteile direkt an der Stelle abgelegt werden, an der sie beispielsweise am häufigsten benötigt werden, am kostengüns¬ tigsten sind oder die beste Performance bieten. Des Weiteren kann der Speicherplatz durch verschiedene Speichervorrichtungen verschiedener Systeme bereitgestellt werden, so dass der Speicherplatz von keinem System überlastet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Speichereinheit dazu eingerichtet, die Daten der digitalen Struktur in dem verteilten Rechennetzwerk redundant zu speichern. Eine redundante Sicherung der Daten kann die Sicherheit erhö¬ hen, da auch bei einem Ausfall eines Speichers noch auf die redundant gespeicherten Daten zugegriffen werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Speichereinheit dazu eingerichtet, kritische Daten der digitalen Struktur in einer dedizierten Speichereinrichtung zu speichern. Besonders kritische Daten, wie Daten, die unverzüglich zur
Verfügung stehen müssen oder Daten, die besonders abgesichert werden müssen, können auf einer dedizierten Speichereinrichtung gespeichert werden. Eine solche dedizierte Speicherein¬ richtung kann ein besonders schneller oder zusätzlich abgesi- cherter Speicher sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Schnittstelleneinheit dazu eingerichtet, die zumindest eine Schnittstelle als lokal unabhängige Schnittstelle bereitzustellen.
Um den Zugriff auf die digitale Abbildung zu vereinfachen, werden nach außen klar definierte Schnittstellen bereitgestellt. Diese sind lokal unabhängig, d.h. sind unabhängig von dem tatsächlichen Speicherort der digitalen Abbildung oder den mehreren Speicherorten. Ein System, welches Daten der digitalen Abbildung nutzt, benötigt auf diese Weise keinerlei Information darüber, an welchem physikalischen Speicherort die Daten tatsächlich liegen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zumindest eine
Schnittstelle dazu eingerichtet, eine externe Abfrage der di¬ gitalen Struktur bereitzustellen.
Durch die eine oder mehreren Schnittstellen kann eine Abfrage mit einer vereinheitlichten Sprache bereitgestellt werden. Auf diese Weise ist ein vereinfachter Zugriff möglich. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Schnittstelleneinheit dazu eingerichtet, Zugriffe von extern an die Spei¬ chereinheit weiterzuleiten. Eine Anfrage nach Daten der digitalen Abbildung wird durch die Schnittstelleneinheit direkt an die Speichereinheit bzw. die Speicher mit den Daten weitergeleitet. Das entsprechende Ergebnis wird dann zurückgegeben und über die Schnittstellen ausgegeben. Mit entsprechenden Rechten kann unabhängig von der lokalen Position des Anfragers und der Speicherorte jede Information abgefragt werden.
Des Weiteren wird ein virtuelles System vorgeschlagen, welches eine Mehrzahl von Modulen aufweist, wobei jedes Modul zumindest eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer digitalen Abbildung einer physikalischen Entität aufweist, wobei jede der Vorrichtungen dazu eingerichtet ist, eine digitale Abbil¬ dung einer physikalischen Entität bereitzustellen. Ein virtuelles System kann aus einer oder mehreren digitalen Abbildungen, die durch die jeweilige Vorrichtung bereitgestellt werden, bestehen. Jede der Vorrichtungen kann dabei auf dasselbe verteilte Rechennetzwerk zur Speicherung zugreifen .
Gemäß einer Ausführungsform weist zumindest eines der Mehrzahl von Modulen eine kaskadierende Mehrzahl von Vorrichtungen zum Bereitstellen einer digitalen Abbildung einer physikalischen Entität auf.
Industrielle Produktionsanlagen können in einer strikten hierarchischen Struktur abgebildet werden, da jede Vorrichtung eine physikalische Entität, die wiederum eine untergeordnete physikalische Entität aufweisen kann, als digitale Struktur bzw. Abbildung abbildet, die ebenfalls eine entsprechende un¬ tergeordnete digitale Struktur bzw. Abbildung enthalten kann. Beispielsweise kann eine Produktionslinie aus mehreren ver¬ schiedenen Produktionsmodulen wie einem Roboter und einem Förderband bestehen. Die Produktionsmodule wiederum können sich aus Elementen wie beispielsweise einer Kamera und An- trieben zusammensetzen.
Die entsprechende digitale Abbildung würde in ihrer digitalen Struktur also eine übergeordnete Abbildung der Produktionsli¬ nie mit darunter angeordneten Abbildungen der Produktionsmo- dule, hier einem Roboter und einem Förderband, bestehen. Die Abbildungen der Produktionsmodule wiederum können sich aus weiteren Abbildungen der Elemente zusammensetzen.
Wird beispielsweise der Zustand „Health-State" der Produkti- onslinie abgefragt, berücksichtigt die digitale Abbildung der Produktionslinie ebenso den „Health-State" ihrer unterlager¬ ten Produktionsmodule. Die dafür nötigen Informationen werden wiederum direkt von den digitalen Abbildungen der unterlagerten Module bereitgestellt.
Des Weiteren wird ein Verfahren zum Bereitstellen einer digitalen Abbildung einer physikalischen Entität vorgeschlagen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Abbilden ei¬ ner physikalischen Struktur der physikalischen Entität auf eine digitale Struktur basierend auf einem vordefinierten
Schema, Speichern der digitalen Struktur in einem verteilten Rechennetzwerk und Bereitstellen von zumindest einer Schnittstelle für einen externen Zugriff auf die gespeicherte digi¬ tale Struktur.
Die für die vorgeschlagene Vorrichtung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Ver¬ fahren entsprechend. Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung des wie oben erläuterten Verfahrens veranlasst. Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm- Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B.
Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammpro¬ dukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfin¬ dung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgen¬ den beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert .
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Bereitstellen einer digitalen Abbildung einer physikalischen Entität;
Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform einer digitalen Abbildung;
Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform einer verteilten Speicherung einer digitalen Struktur;
Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausfüh- rungsform eines virtuellen Systems mit einer Mehrzahl von di- gitalen Abbildungen nach Fig. 1 ; und Fig. 5 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bereitstellen einer digitalen Abbildung einer physikalischen Entität. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Bereitstellen einer di- gitalen Abbildung 2 einer physikalischen Entität 1.
Die Vorrichtung 10 weist eine Abbildungseinheit 11, eine Speichereinheit 12 und eine Schnittstelleneinheit 13 auf. Die Abbildungseinheit 11 bildet eine physikalische Struktur der physikalischen Entität 1 auf eine digitale Struktur 2 ba¬ sierend auf einem vordefinierten Schema ab. Die digitale Struktur 2 wird dann durch die Speichereinheit 12 in einem verteilten Rechennetzwerk 20 gespeichert.
Um auf die gespeicherte digitale Struktur 2 bzw. digitale Ab¬ bildung 2 zugreifen zu können, werden durch die Schnittstelleneinheit 13 eine oder mehrere Schnittstellen 3 für einen externen Zugriff 4 auf die gespeicherte digitale Struktur 2 bereitgestellt.
Wie in Fig. 2 gezeigt, kann eine digitale Abbildung 2 eine Mehrzahl von Datenkategorien 21 aufweisen. Dies können beispielsweise die Konfiguration, Kommunikation oder der Zustand der physikalischen Entität 1 sein. Die Datenkategorien 21 können wiederum in Unterkategorien 22 unterteilt sein. Die Unterkategorien 22 können ebenfalls wieder in verschiedene Daten 23 unterteilt sein. Eine solche Untergliederung hängt jeweils von der physikalischen Entität 1 ab und kann beliebig erweitert oder reduziert sein.
Die verschiedenen Informationen und Daten einer digitalen Abbildung 2 werden in dem verteilten Rechennetzwerk 20 gespei- chert. Ein Beispiel einer solchen verteilten Speicherung ist in Fig. 3 gezeigt.
Ein Objekt 31, welches die digitale Abbildung 2 selbst oder nur Teile 21, 22, 23 davon sein kann, setzt sich aus mehreren Halbobjekten 40, 50 zusammen. Diese können auf verschiedenen physikalischen Speicherorten 32, 33 gespeichert sein. An jedem Halbobjekt 40, 50 hängen wiederum Unterobjekte bzw. Daten 41, 51. Alle Halbobjekte 40, 50 zusammen bilden das eigentli- che Objekt 31, welches alle Informationen besitzt.
Fig. 4 zeigt ein virtuelles System 100 mit einer Mehrzahl von digitalen Abbildungen 2, die durch eine Vorrichtung 10 bereitgestellt werden.
Die digitalen Abbildungen 2 können durch die verteilte Speicherung zum Teil direkt in der physikalischen Entität 1 abgelegt werden, in der sie am häufigsten benötigt werden. Eine zusätzliche, d.h. redundante, Speicherung in dem verteilten Rechennetzwerk 20 ist möglich. Des Weiteren können auch Teile der digitalen Abbildungen 2 in dem verteilten Rechennetzwerk 20 gespeichert werden und andere Teile direkt in den physika¬ lischen Entitäten 1. Die Speichermedien der physikalischen Entitäten werden ebenfalls als Teil des verteilten Rechen- netzwerks angesehen.
Eine physikalische Entität 1 kann sich aus mehreren digitalen Abbildungen 2 zusammensetzten, je nach Struktur der physikalischen Entität 1. Die Vorrichtung 10, die, obwohl nur einmal gezeigt, in einer Mehrzahl vorhanden sein kann, kann mit den physikalischen Entitäten sowie dem verteilten Rechennetzwerk über eine Kommunikationsschnittstelle 14 kommunizieren. Die Vorrichtung 10 stellt für jede der physikalischen Entitäten 1 einheitliche Schnittstellen 3 über die Kommunikationsschnitt- stelle 14 bereit, um einen Zugriff auf die verschiedenen digitalen Abbildungen 2 zu ermöglichen. Fig. 5 zeigt ein Verfahren zum Bereitstellen einer digitalen Abbildung 2 einer physikalischen Entität 1. Das Verfahren weist die Schritte 501 bis 503 auf. In einem ersten Schritt 501 wird eine physikalische Struktur der physikalischen Entität 1 auf eine digitale Struktur 2 ba¬ sierend auf einem vordefinierten Schema abgebildet.
In einem zweiten Schritt 502 wird die digitale Struktur 2 in einem verteilten Rechennetzwerk 20 gespeichert.
In einem dritten Schritt 503 werden eine oder mehrere
Schnittstellen 3 für einen externen Zugriff 4 auf die gespeicherte digitale Struktur 2 bereitgestellt.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbei¬ spielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zum Bereitstellen einer digitalen Abbildung (2) einer physikalischen Entität (1), mit:
einer Abbildungseinheit (11) zum Abbilden einer physika¬ lischen Struktur der physikalischen Entität (1) auf eine digitale Struktur (2) basierend auf einem vordefinierten Schema,
einer Speichereinheit (12) zum Speichern der digitalen Struktur (2) in einem verteilten Rechennetzwerk (20), und
einer Schnittstelleneinheit (13) zum Bereitstellen von zumindest einer Schnittstelle ( 3 ) für einen externen Zugriff (4) auf die gespeicherte digitale Struktur (2) .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das vordefinierte Schema ein Abbildungsschema von Eigen¬ schaften der physikalischen Struktur der physikalischen Entität (1) auf die digitale Struktur (2) definiert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Eigenschaften Daten, Informationen und/oder Prozesse der physikalischen Struktur der physikalischen Entität (1) enthalten .
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Abbildungsschema eine Mehrzahl von Datenkategorien enthält.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das vordefinierte Schema auf einer vordefinierten Onto- logie basiert.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheit (12) dazu eingerichtet ist, Daten der digitalen Struktur (2) verteilt und physikalisch unabhängig zu speichern.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Speichereinheit (12) dazu eingerichtet ist, die Da¬ ten der digitalen Struktur (2) in dem verteilten Rechennetzwerk (20) redundant zu speichern.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Speichereinheit (12) dazu eingerichtet ist, kriti¬ sche Daten der digitalen Struktur (2) in einer dedizierten Speichereinrichtung zu speichern.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schnittstelleneinheit (13) dazu eingerichtet ist, die zumindest eine Schnittstelle (3) als lokal unabhängige Schnittstelle bereitzustellen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zumindest eine Schnittstelle (3) dazu eingerichtet ist, eine externe Abfrage der digitalen Struktur bereitzu¬ stellen .
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schnittstelleneinheit (13) dazu eingerichtet ist, externe Zugriffe (4) an die Speichereinheit (12) weiterzulei¬ ten .
12. Virtuelles System (100), welches eine Mehrzahl von Modu¬ len aufweist, wobei jedes Modul zumindest eine Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 - 11 aufweist, wobei jede der Vorrichtungen (10) dazu eingerichtet ist, eine digitale Ab¬ bildung einer physikalischen Entität (1) bereitzustellen.
13. Virtuelles System nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eines der Mehrzahl von Modulen eine
kaskadierende Mehrzahl von Vorrichtungen (10) nach einem der Ansprüche 1 - 11 aufweist.
14. Verfahren zum Bereitstellen einer digitalen Abbildung (2) einer physikalischen Entität (1), mit:
Abbilden (501) einer physikalischen Struktur der physikalischen Entität (1) auf eine digitale Struktur (2) basierend auf einem vordefinierten Schema,
Speichern (502) der digitalen Struktur (2) in einem verteilten Rechennetzwerk (20), und
Bereitstellen (503) von zumindest einer Schnittstelle (3) für einen externen Zugriff (4) auf die gespeicherte digitale Struktur (2 ) .
15. Computerprogramm, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 14 veranlasst.
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