WO2020078726A1

WO2020078726A1 - System zur bearbeitung eines werkstücks mit kommunizierenden systemteilnehmern

Info

Publication number: WO2020078726A1
Application number: PCT/EP2019/076753
Authority: WO
Inventors: Alexander Metzger; Benjamin Weber
Original assignee: Schuler Pressen Gmbh
Priority date: 2018-10-15
Filing date: 2019-10-02
Publication date: 2020-04-23
Also published as: DE102018125435B4; DE102018125435A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (10) zur Bearbeitung eines Werkstücks (11), insbesondere zur zyklischen Bearbeitung. Das System (10) hat mehrere Systemteilnehmer (22), die mittels jeweils einer Kommunikationsschnittstelle (24) an ein Kommunikationsnetzwerk (23) angeschlossen sind. Jeder Systemteilnehmer (22) ist als wenigstens ein Block (25) einer Blockchain (26) definiert. Der wenigstens eine Block (25) enthält die statischen Eigenschaften (E) des Systemteilnehmers (22), die sich während des Bearbeitungsprozesses nicht oder nichtwesentlich ändern. Über das Kommunikationsnetzwerk (23) werden sich dynamisch ändernde Systemdaten (D) ausgetauscht. Für die Kommunikation wird ein Kommunikationsprotokoll verwendet, das auf der Erzeugung eines gerichteten azyklischen Grafen (40) basiert.

Description

System zur Bearbeitung eines Werkstücks mit

kommunizierenden Systemteilnehmern

[0001] Die Erfindung betrifft ein System, das zur Durch führung eines Bearbeitungsprozesses eingerichtet ist. Der Bearbeitungsprozess dient der Bearbeitung eines Werkstücks, insbesondere der Umformung eines Werkstücks. Das System weist mehrere Systemteilnehmer auf, die untereinander über ein Kommunikationsnetzwerk kommunizieren können.

[0002] Bei solchen Systemen ist die Manipulationssicher heit problematisch, wenn das Kommunikationsnetzwerk kein abgeschlossenes Netzwerk ist und beispielsweise der Zugriff über das Internet oder einen anderen Zugang möglich ist.

Ein solcher Zugang ist häufig erforderlich oder vorteil haft, beispielsweise um eine Fernwartung, eine Ferndiagno se, eine Steuerung oder eine Zustandsabfrage des Systems auch von entfernten Orten durchführen zu können.

[0003] Heute sind kryptografische Ansätze bekannt, um die Systemsicherheit zu verbessern und Manipulationen mög lichst zu vermeiden. US 2017/0212781 Al beschreibt ein Sys tem, das auf dem Blockchain-Prinzip beruht. Die Transaktio nen im System werden in einen Block der Blockchain ge schrieben. Über eine Hashfunktion werden die Blöcke in ei ner fortlaufenden Kette aneinander gereiht. Durch die Auf reihung der Blöcke hängt der jeweilige Block vom Inhalt al ler anderen vorhergehenden Blöcke ab. Wenn eine solche Blockchain verteilt auf mehreren Ressourcen verwaltet wird, kann eine Manipulation mit hoher Wahrscheinlichkeit ausge schlossen werden.

[0004] Eine weitere kryptografische Sicherung von Daten ist beispielsweise auch in US 2016/0365978 Al beschrieben. Auch bei diesem Verfahren werden in eine Datenbank ge schriebene Daten über eine Hashfunktion in einer Reihe mit einander verknüpft, um eine Manipulation zu verhindern.

[0005] Das aus DE 10 2016 011 192 Al bekannte System schlägt zur Verwaltung einer Datenbank vor, entweder eine Blockchain oder einen gerichteten azyklischen Grafen zu verwenden. Dabei wird auf den sogenannten Tangle der IOTA Foundation verwiesen.

[0006] WO 2017/167399 A9 beschreibt ein Produktionssys tem, das durch eine Peer-to-Peer-Modul gesteuert wird. Die ses Modul ist mit einem Peer-to-Peer-Netzwerk verbunden. Über das Netzwerk können Steuerbefehle an eine Produktions einheit übermittelt werden. Die Produktionseinheit kann ei ne Steuerung, ein Werkzeug oder einen Sensor aufweisen. In dem Peer-to-Peer-Netzwerk können Daten und Aktivitäten in Form einer Blockchain-Datenbank gespeichert werden. Der Be triebsablauf wird somit als Blockchain definiert, so dass der gesamte Herstellungsprozess beginnend mit der Rohmate rialgewinnung bis zum fertigen Endprodukt in der Blockchain vorliegt und sicher nachverfolgt werden kann.

[0007] Nachteilig bei den sequentiellen Verfahren, wie etwa dem Blockchain-Prinzip, ist der hohe Zeitbedarf und der zunehmende Rechenaufwand abhängig von der Anzahl der Transaktionen bzw. Übertragungen in einem Kommunikations netzwerk. Andererseits bietet das Blockchain-Prinzip ein sehr hohes Maß an Sicherheit, gegenüber anderen Verfahren, die eine geringere Sicherheit gegenüber Manipulationen von außen aufweisen.

[0008] Es kann daher als Aufgabe der vorliegenden Erfin dung angesehen werden, ein System bereitzustellen, das ein hohes Maß an Sicherheit gegen Manipulationen bietet und an dererseits eine ausreichend schnelle Kommunikation zur Steuerung und/oder Überwachung eines Bearbeitungsprozesses eines Werkstücks zu ermöglichen.

[0009] Diese Aufgabe wird durch ein System mit den Merk malen des Patentanspruches 1 gelöst.

[0010] Das erfindungsgemäße System weist mehrere System teilnehmer auf. Das System ist dazu eingerichtet, einen Be arbeitungsprozess zur Bearbeitung eines Werkstücks auszu führen, d.h. zu steuern und/oder zu regeln und/oder zu überwachen. Der Bearbeitungsprozess ist bevorzugt ein sich zyklisch wiederholender Prozess mit einer bestimmten Perio dendauer. Bei dem Prozess kann es sich insbesondere um das Umformen eines Werkstücks handeln, wie etwa das Tiefziehen und/oder Fließpressen und/oder Abstreckgleitziehen und/oder Stanzen und/oder Schneiden und/oder Prägen eines Werk stücks. Hierzu kann das System beispielsweise eine oder mehrere Bearbeitungsmaschineneinheiten, insbesondere Pres sen oder Pressenstufen aufweisen. Beispielsweise kann in jeder der Bearbeitungsmaschineneinheiten genau ein Werk stück innerhalb jeder Periodendauer bearbeitet, abtranspor tiert und ein weiteres Werkstück zugeführt werden.

[0011] Das System hat mehrere Systemteilnehmer, die je weils eine Kommunikationsschnittstelle aufweisen und mit dieser Kommunikationsschnittstelle an ein Kommunikations netzwerk angeschlossen sind. Jeder Systemteilnehmer kann eine Hardwarekomponente, eine Softwarekomponente oder eine Kombination aus Hardware und Software sein. Bei den System teilnehmern kann es sich beispielsweise um Komponenten oder Subsysteme einer oder mehrerer Pressen, Pressenanlagen, Um formvorrichtungen oder dergleichen handeln. Ein Systemteil nehmer kann beispielsweise ein Antrieb, ein Motor, eine Pumpe, ein Ventil, ein Sensor, eine Transfereinrichtung zum Werkstücktransfer, eine Steuereinrichtung, eine Einrichtung zur Vorgabe eines virtuellen Pressenleitwinkels, eine Über wachungseinheit, ein sogenannter Watchdog, ein Überwa- chungs- und/oder Steuerungsrechner usw. sein.

[0012] Die statischen oder quasistatischen Eigenschaften jedes Systemteilnehmers, die sich innerhalb des Bearbei tungsprozesses und insbesondere innerhalb einer Perioden dauer des Bearbeitungsprozesses nicht oder nur unwesentlich ändern, sind in wenigstens einem Block definiert, wobei die die Systemteilnehmer des Systems beschreibenden Blöcke nach dem Blockchain-Prinzip organisiert sind. Das bedeutet, dass ein Block in der Blockchain vom Inhalt sämtlicher vorherge hender Blöcke abhängt. Die Blöcke der Systemteilnehmer bil den eine einzige Blockchain.

[0013] Alle statischen oder quasistatischen Eigenschaf ten jedes Systemteilnehmers können in einer Blockgruppe mit einem oder mehreren Blöcken der gemeinsamen Blockchain ent halten sein. Jede statische oder quasistatische Eigenschaft kann eine Hardware- und/oder Softwarekomponente und/oder Funktionalität des Systemteilnehmers sein. Jede Blockgruppe eines Systemteilnehmers wird unabhängig von allen anderen Blockgruppen anderer Systemteilnehmer gebildet und an- schließend werden alle Blöcke aller Systemteilnehmer in der gemeinsamen Blockchain nach dem Blockchain-Prinzip ver knüpft. Vorzugsweise sind die Blockgruppen der Systemteil nehmer separat voneinander und weisen keine gemeinsamen Blöcke in der Blockchain auf. Die Blöcke einer einzigen Blockgruppe können, müssen in der Blockchain aber nicht un mittelbar aufeinanderfolgen .

[0014] Zumindest einige der Systemteilnehmer sind dazu eingerichtet, im Rahmen einer Übertragung über das Kommuni kationsnetzwerk als sendende Systemteilnehmer Systemdaten zu senden. Zumindest einige der Systemteilnehmer sind dazu eingerichtet, als empfangende Systemteilnehmer gesendete Systemdaten zu empfangen. Einige Systemteilnehmer können sowohl zum Senden, als auch zum Empfangen von Systemdaten eingerichtet sein.

[0015] Die Systemdaten sind Daten, die sich während des Bearbeitungsprozesses dynamisch ändern können und insbeson dere auch innerhalb einer Periodendauer. Beispielsweise können Systemdaten, die Positrons- und/oder Bewegungsdaten eines Systemteilnehmers innerhalb des Bearbeitungsprozesses sein, wie etwa die zeitlich variierenden Positions

und/oder Bewegungsdaten eines Pressenstößels oder einer Transfereinrichtung. Andere Beispiele für die Systemdaten sind ein Motorstrom eines Elektromotors bzw. ein An

triebsmoment eines Motors, Schwingungen oder Vibrationen an einem Teil des Systems, die von einem Sensor erfasst wer den, usw. Die Systemdaten beschreiben somit insbesondere den Verlauf der Bearbeitung des Werkstücks innerhalb des Systems, beispielsweise innerhalb einer Presse.

[0016] Keine Systemdaten sind beispielsweise vorgegebene Sollwerte für die Bearbeitung des Werkstücks oder andere Vorgaben für das Bearbeiten des Werkstücks, die für mehrere Zyklen eines Bearbeitungsprozesses Gültigkeit haben und da her statische oder quasistatische Daten Bilden, die eine Eigenschaft eines Blocks in der Blockchain darstellen.

[0017] Die Übertragung mittels des Kommunikationsnetz werkes erfolgt unter Verwendung eines Kommunikationsproto kolls. Das Kommunikationsprotokoll basiert auf der Bildung eines gerichteten azyklischen Grafen, in dem jede Übertra gung einen Knoten des gerichteten azyklischen Grafen bil det. Außerdem kann jede Übertragung für jedes ein Knoten paar jeweils eine Kante erzeugen.

[0018] Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Systems lässt sich einerseits eine hohe Systemsicherheit erreichen, da sämtliche statischen oder quasistatischen Eigenschaften der Systemteilnehmer durch Blöcke einer gemeinsamen Block chain definiert sind. Andererseits können auch sich dyna misch ändernde Informationen über das Kommunikationsnetz werk schnell und mit einer hohen Sicherheit ausgetauscht werden, so dass auch ein Betrieb des Bearbeitungsprozesses in Echtzeit gesteuert und/oder geregelt und/oder überwacht werden kann.

[0019] Durch die Definition des Systems bzw. der System teilnehmer sowie ihrer Eigenschaften in einer Blockchain, können gezielt einzelne oder mehrere oder alle Systemteil nehmer oder kann das System kopiert bzw. geklont werden, beispielsweise wenn ein identisches oder zumindest ähnli ches System aufgebaut wird. In einem gerichteten azykli schen Grafen sind nur die Systemteilnehmer identifizierbar, die bereits gesendet haben. Ein vollständiges Kopieren oder Klonen wäre bei einer ausschließlichen Verwendung des ge richteten azyklischen Grafen nicht sichergestellt. Die Blockchain der Systemteilnehmer bietet die Möglichkeit, ge zielt einen oder mehrere identifizierte Systemteilnehmer zu kopieren bzw. klonen, unabhängig von deren Präsenz in einem gerichteten azyklischen Grafen.

[0020] Es ist bevorzugt, dass das System bzw. die Sys temteilnehmer dazu eingerichtet ist bzw. sind, die von ei nem gesendeten Systemteilnehmer gesendeten Systemdaten als empfangener Systemteilnehmer nur dann zu empfangen, wenn die Übertragung bestätigt wurde. Die Bestätigung der Über tragung kann durch entsprechende Vorgaben im Kommunikati onsprotokoll erfolgen.

[0021] Bei einer Ausführungsform des Systems werden bei jeder Übertragung folgende Schritte entsprechend dem Kommu nikationsprotokoll durchgeführt: Zunächst wird im gerichte ten azyklischen Grafen durch das Senden der Systemdaten im Rahmen der Übertragung ein weiterer Knoten erzeugt. Der er zeugte weitere Knoten wird über jeweils eine Kante mit zwei beliebig ausgewählten, noch nicht bestätigten Knoten im ge richteten azyklischen Grafen verbunden. Optional kann an schließend vom sendenden Systemteilnehmer das Verrichten von Arbeit verlangt werden, entsprechend dem Proof-of-Work- Prinzip. Der hinzugefügte weitere Knoten bildet zunächst einen Endknoten, zu dem noch keine Kante im gerichteten azyklischen Grafen führt. Vorzugsweise wird eine Übertra gung erst dann bestätigt, wenn von jedem im gerichteten azyklischen Grafen vorhandenen Endknoten (zu dem noch keine Kante führt) ein Pfad über eine oder mehrere Kanten im Gra fen vorhanden ist. [0022] Es ist vorteilhaft, wenn jeder Systemteilnehmer einen Pufferspeicher für empfangene und/oder zu sendende Systemdaten aufweist.

[0023] Jeder oder zumindest ein Teil der Systemteilneh mer kann dazu eingerichtet sein, die im Pufferspeicher vor handenen Daten auf ihre Relevanz zu prüfen. Die Relevanz prüfung erfolgt bevorzugt dahingehend, ob die im Puffer speicher vorhandenen Systemdaten eine Änderung der Eigen schaften des Systemteilnehmers erfordern oder eine solche Änderung Vorteile für den Systemteilnehmer oder das System mit sich bringt. Die Eigenschaften sind im wenigstens einen Block definiert und können nicht während der Durchführung des Bearbeitungsprozesses geändert werden. Die Verknüpfung in der Blockchain verhindert eine solche Änderung der Ei genschaften. Sind im Pufferspeicher derart relevante Daten vorhanden, werden diese zunächst im Pufferspeicher gelassen und nicht gelöscht.

[0024] Es ist außerdem vorteilhaft, wenn jeder oder zu mindest ein Teil der Systemteilnehmer dazu eingerichtet ist, nicht relevante Daten aus dem Pufferspeicher zu lö schen, zumindest dann, wenn eine vorgegebene Speicheraus lastung des Pufferspeichers erreicht ist. Dadurch soll ver hindert werden, dass relevante Systemdaten nicht mehr im Pufferspeicher abgelegt werden können.

[0025] Es ist außerdem vorteilhaft, wenn jeder oder zu mindest ein Teil der Systemteilnehmer dazu eingerichtet ist, eine Unterbrechung des Bearbeitungsprozesses anzufor dern, wenn durch das Löschen von nicht relevanten Daten aus dem Pufferspeicher kein Unterschreiten der vorgegebenen Speicherauslastung oder eines anderen Speicherbelegungs- schwellenwertes nicht erreichbar ist.

[0026] Das System ist vorzugsweise außerdem dazu einge richtet, bei einer Unterbrechung des Bearbeitungsprozesses die in den Pufferspeichern vorhandenen relevanten Daten der Systemteilnehmer zu prüfen und gegebenenfalls eine Aktuali sierung des Inhalts der Blöcke und mithin der Eigenschaften der Systemteilnehmer vorzunehmen. Hierzu wird die gesamte Blockchain neu erstellt. Dadurch werden die bislang im Puf ferspeicher abgelegten relevanten Systemdaten wirksam, so dass wenigstens eine Eigenschaft des betreffenden System teilnehmers des Systems verändert bzw. aktualisiert wird.

Da ein System eine begrenzte Anzahl von Systemteilnehmern aufweist, ist der Rechenaufwand ausreichend gering, um bei spielsweise bei der Umrüstung, Reinigung, Instandsetzung, Wartung oder ähnlichen Arbeiten an einem oder mehreren Sys temteilnehmern eine Neuberechnung der Blockchain durchfüh ren zu können ohne die Stillstandszeit zu verlängern.

[0027] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erge ben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeich nungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

[0028] Figur 1 eine schematische, blockschaltbildähnli che Darstellung eines beispielhaften Systems mit mehreren Systemteilnehmern,

[0029] Figur 2 eine stark schematisierte, blockschalt bildähnliche Darstellung der Verknüpfung mehrerer System teilnehmer eines Systems, [0030] Figur 3 ein Blockschaltbild, das die Verknüpfung der Systemteilnehmer nach dem Blockchain-Prinzip veran schaulicht und

[0031] Figur 4 eine schematische Darstellung eines ge richteten azyklischen Grafen für die Kommunikation der Sys temteilnehmer untereinander.

[0032] In Figur 1 ist ein Blockschaltbild eines bei spielhaften Systems 10 zur Bearbeitung eines Werkstücks 11 veranschaulicht. Das System 10 ist beispielsgemäß zur Um formung des Werkstücks 12 eingerichtet. Unter dem Umformen des Werkstücks kann beispielsweise das Bearbeiten des Werk stücks durch Tiefziehen und/oder Fließpressen und/oder Ab- streckgleitziehen und/oder Stanzen und/oder Schneiden und/oder Prägen verstanden werden. Der Bearbeitungsprozess ist beispielsgemäß als zyklischer Prozess ausgeführt. Ein Werkstück 12 wird innerhalb einer Periodendauer T in einer Bearbeitungsmaschineneinheit bzw. Station des Systems 10 bearbeitet. Innerhalb der Periodendauer T findet vorzugs weise auch der Werkstücktransfer in bzw. aus der Bearbei tungsmaschineneinheit bzw. Station des Systems 10 statt. Weist das System 10 mehrere Bearbeitungsmaschineneinheiten bzw. Stationen auf, kann in jeder Bearbeitungsmaschinenein heit bzw. Station ein Werkstück 11 während der Periodendau er T bearbeitet werden.

[0033] Abhängig von der Ausgestaltung des Systems 10 hat es eine beliebige Anzahl von Systemteilnehmern 12. In Figur 1 ist beispielhaft eine Presse 13, eine Transfereinrichtung 14 sowie eine Leitwinkelsteuerung 15 veranschaulicht. Die Leitwinkelsteuerung 15 gibt einen virtuellen Leitwinkel für das System 10 vor, um den Prozessablauf einzelner Bearbei- tungsmaschineneinheiten oder anderer Maschinen und Trans fereinrichtungen des Systems 10 zeitlich aufeinander abzu stimmen. Anstelle eines virtuellen Leitwinkels könnten auch andere übergeordnete Steuersignale bereitgestellt werden. Bei dem Beispiel in Figur 1 wird der virtuelle Leitwinkel der Leitwinkelsteuerung 15 der Transfereinrichtung 14 sowie der Presse 13 und beispielsgemäß einem Antriebsmotor 17 ei nes Pressenantriebs 18 zur Bewegung eines Pressenstößels 19 der Presse 13 bereitgestellt. An der Presse 13 sind bei spielhaft mehrere Sensoren 20 veranschaulicht, mittels de nen unterschiedliche Daten erfasst werden können. Bei spielsweise kann ein oder können mehrere Sensoren 20 vor handen sein, um ein oder mehrere sich während des Bearbei tungsprozesses und insbesondere während einer Periodendauer T ändernde Systemdaten D zu erfassen. Als Systemdaten D kommen beispielsweise ein den Motorstrom des Antriebsmotors 17 beschreibendes Motorstromsignal I, ein die Position des Pressenstößels 19 beschreibendes Positionssignal P, ein die Presskraft beschreibendes Presskraftsignal F oder Vibratio nen des Pressengestells der Presse 13 beschreibende Vibra tionssignal V in Betracht. Bei den Systemdaten D handelt es sich insbesondere um sich dynamisch ändernde Daten während der Bearbeitung und/oder des Transfers des Werkstücks 11.

[0034] Das in Figur 1 veranschaulichte System 10 weist mehrere Systemteilnehmer 22 auf, die über ein Kommunikati onsnetzwerk 23 miteinander kommunikationsverbunden sind. Jeder Systemteilnehmer 22 ist mittels einer Kommunikations schnittstelle 24 an das Kommunikationsnetzwerk 23 ange schlossen (vergleiche Fig. 2). Das Kommunikationsnetzwerk 23 und die daran angeschlossenen Systemteilnehmer 22 sind dazu eingerichtet, im Rahmen einer Übertragung von einem sendenden Systemteilnehmer 22 Systemdaten D zu einem emp- fangenen Systemteilnehmer 22 zu übertragen. Wenigstens ein Teil der Systemteilnehmer 22 ist hierzu zum Senden einge richtet und wenigstens ein Teil der Systemteilnehmer 22 ist zum Empfangen eingerichtet. Systemteilnehmer 22 können auch sowohl zum Empfangen, als auch zum Senden eingerichtet sein .

[0035] Jeder Systemteilnehmer 22 hat statische bzw. qua si statische Eigenschaften E, die sich im Laufe des Bear beitungsprozesses nicht oder nur unwesentlich ändern und die sich insbesondere während einer Periodendauer T nicht oder nicht derart ändern, dass sie den Bearbeitungsprozess des Werkstücks 11 beeinträchtigen. Die Eigenschaften können beispielsweise vorgegebene Sollwerte, wie ein Soll- Bewegungsprofil für die Transfereinrichtung 14 während ei ner jeweiligen Periodendauer T oder ein zeitabhängiger Soll-Motorstrom des Antriebsmotors 17 und/oder die Position des Pressenstößels 19 und/oder die Presskraft F während ei ner Periodendauer sein. Solche Eigenschaften sind als sta tische oder quasistatische Eigenschaften einem jeweiligen Systemteilnehmer 22 zugeordnet. Die statischen oder quasi statischen Eigenschaften E können Hardware- und/oder Soft wareeigenschaften eines Systemteilnehmers 22 sein.

[0036] Wie es in Figuren 3 veranschaulicht ist, ist je der Systemteilnehmer 22 durch eine mehrere Blöcke 25 in einer gemeinsamen Blockchain 26 definiert. Beispielsweise kann ein Motor einen Systemteilnehmer 22 bilden, der eine oder mehrere der folgenden statischen oder quasistatischen Eigenschaften E aufweisen kann: Motorsteuerung als Hard- und Softwarekomponenten, Rotor, Stator, Rotorlager, etc. Jede dieser Eigenschaften bildet einen Block 25 in der Blockchain 26. In der gemeinsamen Blockchain 26 sind alle Eigenschaften E aller Systemteilnehmer 22 in Form von Blö cken 25 enthalten. Die Blöcke 25 eines einzigen Systemteil nehmers 22 können eine Blockgruppe mit einem oder mehreren Blöcken 25 in der Blockchain 26 bilden.

[0037] In Figur 3 ist ein Systemteilnehmer 22 bzw. des sen Blöcke 25 und deren Verknüpfung in der Blockchain 26 veranschaulicht. Die Anzahl der Eigenschaften E und mithin der Blöcke 25 pro Systemteilnehmer 22 kann variieren, wobei lediglich beispielhaft drei Blöcke 25 dargestellt sind. In nerhalb jedes Blocks 25 sind die statischen bzw. quasista tischen Eigenschaften E des Systemteilnehmers 22 abgelegt. Jeder Block 25 hat außerdem eine Verschlüsselungsfunktions einheit 27, der ein Verschlüsselungswert Hi_i des jeweils vorhergehenden Blocks 25 in der Blockchain 26 sowie die Ei genschaften E des jeweiligen Blocks 25 (Block Nummer i) zu geführt werden. Die Verschlüsselungsfunktionseinheit 27 er zeugt daraus einen weiteren Verschlüsselungswert Hi und übermittelt diesen an den nachfolgenden Block 25 (Block Nummer i+1) in der Blockchain 26. Somit ist jeder Block 25 in der Blockchain 26 mit allen anderen vorhergehenden Blö cken 25 verknüpft. Eine Manipulation eines Blockes 25 hätte eine Veränderung in allen darauf folgenden Blöcken 25 zur Folge, so dass Manipulationen sehr leicht erkannt werden können. Die Verschlüsselungsfunktionseinheit 27 kann bei spielsweise eine kryptografische Hashfunktion zur Erzeugung der Verschlüsselungswerte Hi verwenden.

[0038] Zumindest einige und vorzugsweise alle System teilnehmer 22 weisen einen Pufferspeicher 30 auf, der mit der Kommunikationsschnittstelle 24 verbunden ist. Systemda ten D, die gesendet werden sollen und/oder empfangen wer den, können in dem Pufferspeicher 30 zwischengespeichert werden .

[0039] Die Kommunikation zwischen den Systemteilnehmern 22 über das Kommunikationsnetzwerk 23 basiert auf einem Kommunikationsprotokoll, das auf der Erzeugung eines ge richteten azyklischen Grafen 40 basiert, wie er schematisch in Figur 4 veranschaulicht ist. Der gerichtete azyklische Graf 40 hat Knoten 41 und Kanten 42. Eine Kante 42 verbin det genau zwei Knoten 41 miteinander. Die Kante 42 hat eine Richtung und führt von einem neueren Knoten 41 zu einem äl teren Knoten 41. Bei einer Übertragung U von Systemdaten D im Kommunikationsnetzwerk 23 werden folgende Schritte durchgeführt :

[0040] Es wird ein weiterer Knoten 41 im gerichteten azyklischen Grafen 40 erzeugt, der dann einen Endknoten 41a im gerichteten azyklischen Grafen 40 bildet. Ein Endknoten 41a ist ein Knoten 41, zudem noch keine Kante 42 eines an deren Knotens 41 führt. In Figur 4 sind lediglich beispiel haft und schematisch drei Endknoten 41a dargestellt.

[0041] Zum Zeitpunkt der Erzeugung des neuen Endknotens 41a im Rahmen einer Übertragung von Systemdaten D werden zwei Kanten 42 ausgehend von dem neuen Endknoten 41a auf zwei beliebige, im Grafen 40 vorhandene und insbesondere noch nicht bestätigte Knoten 41b generiert. Noch nicht be stätigte Knoten 41b sind solche Knoten 41 des Grafen 40, zu denen nicht von jedem Endknoten 41a direkt oder indirekt ein Pfad über wenigstens eine Kante 42 führt. In Figur 4 sind die noch nicht bestätigten Knoten 41b quergestreift dargestellt. Die Endknoten 41a sind durch Kreuzschraffur gekennzeichnet. Die Knoten 41 ohne Füllung sind bereits be stätigte Knoten 41c. Ausgehend von sämtlichen vorhandenen Endknoten 41a ist ein Pfad über eine oder mehrere Kanten 42 zu diesen bestätigten Knoten 41c vorhanden.

[0042] Erst dann, wenn ein Knoten 41 bestätigt wird und einen bestätigten Knoten 41c bildet, wird die dem bestätig ten Knoten 41c entsprechende Übertragung durch den wenigs tens einen empfangenden Systemteilnehmer 22 akzeptiert.

[0043] Die Latenz in der Kommunikation über das Kommuni kationsnetzwerk 23 auf Basis des gerichteten azyklischen Grafen 40 ist ausreichend gering, um auch zeitkritische Systemdaten D austauschen zu können. Bei Systemen 10 zur Bearbeitung eines Werkstücks 11 ist die Anzahl an System teilnehmern 22 in der Regel beschränkt, so dass dann eine ausreichende Bandbreite für die Kommunikation über das Kom munikationsnetzwerk 23 ohne Weiteres zur Verfügung steht. Andererseits ist die Anzahl der Systemteilnehmer 22 und die Anzahl der Übertragungen ausreichend groß, um eine Übertra gung vorzugsweise in einem Bruchteil einer Sekunde zu be stätigen, so dass auch echtzeitfähige oder im Wesentlichen echtzeitfähige Kommunikation ermöglicht wird.

[0044] In den empfangenden Systemteilnehmern 22 werden empfangene Systemdaten D oder anderweitig gesammelte Sys temdaten D im Pufferspeicher 30 abgelegt. Wenn ein System teilnehmer 22 beispielsweise einen Sensor 20 aufweist oder durch einen Sensor 20 gebildet ist, können in dem Puffer speicher 30 auch die selbst gesammelten Sensordaten abge legt werden. Die Systemteilnehmer 22 sind beim Ausführungs beispiel dazu eingerichtet, die im Pufferspeicher 30 vor handenen Systemdaten D auf ihre Relevanz hin zu prüfen. Bei dieser Prüfung wird untersucht, ob die Systemdaten D eine oder mehrere der Eigenschaften E des Systemteilnehmers 22 betreffen und eine Aktualisierung von wenigstens einer Ei genschaft E erforderlich oder vorteilhaft ist. Beispiels weise kann geprüft werden, ob aufgrund von einem Verschleiß ein oder mehrere als eine Eigenschaft E vorgegebene Soll werte angepasst werden müssen, um die Toleranzvorgaben am bearbeiteten Werkstück 11 einzuhalten. Derart relevante Systemdaten D werden im Pufferspeicher 30 aufrechterhalten.

[0045] Zumindest dann, wenn eine vorgegebene Speicher auslastung im Pufferspeicher 30 erreicht ist, kann der Sys temteilnehmer 22 nicht relevante Systemdaten aus dem Puf ferspeicher 30 löschen. Sollte eine Situation eintreten, in der kein Löschen von Systemdaten D im Pufferspeicher 30 da zu führt, dass die vorgegebene Speicherauslastung unter schritten oder ein anderer vorgebbarer Speicherbelegungs schwellenwert erreicht oder unterschritten wird, kann der Systemteilnehmer 22 dazu eingerichtet sein, eine Unterbre chung des Bearbeitungsprozesses anzufordern. Beispielsweise kann dann das Zuführen von neuen Werkstücken 11 unterbunden und die einen oder die mehreren Bearbeitungsstationen im System 10 kontrolliert abgeschaltet werden. Eine solche Un terbrechung kann bei einem Ausführungsbeispiel auch die Be stätigung einer Bedienperson erfordern.

[0046] Während der Unterbrechung des Bearbeitungsprozes ses kann die Blockchain 26 neu generiert werden. Wenigstens einer der Systemteilnehmer 22 aktualisiert eine oder mehre re seiner Eigenschaften E, wodurch sich der Inhalt des be treffenden Blockes 25 verändert. Nach der Aktualisierung wenigstens eines Blockes 25, wird die Blockchain 26 neu er mittelt. Dazu werden aufeinanderfolgend die Verschlüsse lungswerte Hi erzeugt und an den jeweils nachfolgenden Block 25 übermittelt, bis die Blockchain 26 vollständig ist .

[0047] Für das Aktualisieren der Eigenschaften E und der Blockchain 26 kann auch eine ohnehin notwendige Unterbre chung bzw. Stillstandzeit verwendet werden, beispielsweise bei einer Wartung, Instandsetzung, Umrüstung oder ähnli chem.

[0048] Das vorstehend erläuterte System 10 ist lediglich ein Beispiel für ein System 10 zur Bearbeitung eines Werk stücks 11. Die Anzahl der Systemteilnehmer 22 eines Systems 10 ist im Prinzip beliebig und kann auch andere als die hier beispielhaft dargestellten Systemteilnehmer 22 umfas sen, beispielsweise eine Überwachungseinrichtung für das System 10, eine Fernwartungseinrichtung für das System 10, eine Diagnoseeinrichtung für das System 10 oder ähnliche Überwachungs- und/oder Steuereinrichtungen, die beispiels weise entfernt vom Ort der Bearbeitung des Werkstücks 11 in einem Kontrollraum angeordnet sein können. Zusätzlich oder alternativ zu der veranschaulichten Presse 10 kann das Sys tem 10 auch andere Umformmaschinen oder Bearbeitungsmaschi nen für das Werkstück 11 und/oder Manipulatoren, Fördermit tel oder dergleichen aufweisen.

[0049] Die Erfindung betrifft ein System 10 zur Bearbei tung eines Werkstücks 11, insbesondere zur zyklischen Bear beitung. Das System 10 hat mehrere Systemteilnehmer 22, die mittels jeweils einer Kommunikationsschnittstelle 24 an ein Kommunikationsnetzwerk 23 angeschlossen sind. Jeder System teilnehmer 22 ist als wenigstens ein Block 25 in einer Blockchain 26 definiert. Der wenigstens eine Block 25 ent hält die statischen Eigenschaften E des Systemteilnehmers 22, die sich während des Bearbeitungsprozesses nicht oder nicht wesentlich ändern. Über das Kommunikationsnetzwerk 23 werden sich dynamisch ändernde Systemdaten D ausgetauscht. Für die Kommunikation wird ein Kommunikationsprotokoll ver wendet, das auf der Erzeugung eines gerichteten azyklischen Grafen 40 basiert.

Bezugs zeichenliste :

10 System

11 Werkstück

13 Presse

14 Transfereinrichtung

15 Leitwinkelsteuerung

17 Antriebsmotor

18 Pressenantrieb

19 Pressenstößel

22 Systemteilnehmer

23 Kommunikationsnetzwerk

24 Kommunikationsschnittstelle

25 Block

26 Blockchain

27 Verschlüsselungseinheit

30 Pufferspeicher

40 gerichteter azyklischer Graf

41 Knoten

41a Endknoten

41b nicht bestätigter Knoten 41c bestätigter Knoten

42 Kante

D Systemdaten

E Eigenschaft

F Presskraftsignal Hi Verschlüsselungswert I Motorstromsignal

P Positionssignal

V Vibrationssignal

Claims

Patentansprüche :

1. System (10) aufweisend mehrere Systemteilnehmer (22), wobei das System (10) dazu eingerichtet ist, einen Be arbeitungsprozess zur Bearbeitung eines Werkstücks (11) auszuführen ; wobei die Eigenschaften (E) jedes Systemteilnehmers (22) durch wenigstens einen nach dem Blockchain-Prinzip erzeugten Block (25) definiert sind, wobei die Systemteilnehmer (22) jeweils über eine Kom munikationsschnittstelle (24) an ein Kommunikations netzwerk (23) angeschlossen sind, wobei zumindest eini ge Systemteilnehmer (22) dazu eingerichtet sind, im Rahmen einer Übertragung mittels des Kommunikations netzwerks (23) als sendende Systemteilnehmer (22) Sys temdaten (D) zu senden und wobei zumindest einige Sys temteilnehmer (22) dazu eingerichtet sind, im Rahmen der Übertragung als empfangende Systemteilnehmer (22) gesendete Systemdaten (D) zu empfangen, wobei alle Übertragungen von Systemdaten (D) unter Verwendung ei nes Kommunikationsprotokolls erfolgen, das auf der Er zeugung eines gerichteten azyklischen Grafen (40) ba siert, in dem jede Übertragung einen Knoten (41) des gerichteten azyklischen Grafen (40) darstellt.

2. System nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass ein Systemteilnehmer (22) eine Hardware- und/oder eine Software-Komponente ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsprozess ein zyklisch mit einer Periodendauer (T) ablaufender Bearbeitungsprozess ist.

4. System nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass sich die Systemdaten (D) innerhalb der Periodendauer (T) ändern.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Eigen schaften (E) um statische oder quasistatische Daten handelt .

6. System nach Anspruch 3 oder 4 und nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass sich die Eigenschaften (E) innerhalb einer Periodendauer (T) nicht oder nicht der art ändern, dass dadurch der Bearbeitungsprozess in derselben Periodendauer (T) beeinflusst wird.

7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die von einem sendenden Systemteilnehmer (22) gesendeten Systemdaten (D) nur dann von wenigstens einem empfangenden Systemteilnehmer (22) akzeptiert werden, wenn die Übertragung bestätigt wurde .

8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das System (10) dazu ein gerichtet ist, bei jeder Übertragung folgende Schritte entsprechend dem Kommunikationsprotokoll durchzuführen:

- Erzeugen eines weiteren Knotens (41) im gerichteten azyklischen Grafen (40) durch das Senden der Systemda ten (D) im Rahmen der Übertragung und - Auswahlen von zwei beliebigen noch nicht bestätigten Knoten (41) im gerichteten azyklischen Grafen (40) und Bilden von jeweils einer Kante (42) zwischen dem weite ren Knoten (41) und den ausgewählten Knoten (41) .

9. System nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass der gerichtete azyklische Graf (40) wenigstens einen Endknoten (41a) aufweist, zu dem noch keine Kante (42) führt und dass jede Übertra gung als bestätigt gilt, wenn der der Übertragung ent sprechende Knoten (41) über jeweils einen Pfad aus we nigstens einer Kante (42) mit allen vorhandenen Endkno ten (41a) verbunden ist.

10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Sys temteilnehmer (22) einen mit der Kommunikationsschnitt stelle (24) verbundenen Pufferspeicher (30) für zu sen dende und/oder empfangene Systemdaten (D) aufweist.

11. System nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sys temteilnehmer (22) dazu eingerichtet ist, die im Puf ferspeicher (30) vorhandenen Daten auf ihre Relevanz in Bezug auf die Eigenschaften (E) des jeweiligen System teilnehmers (22) zu bewerten.

12. System nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sys temteilnehmer (22) dazu eingerichtet ist, nicht rele vante Daten aus dem Pufferspeicher (30) zu löschen, wenn eine vorgegebene Speicherauslastung erreicht ist.

13. System nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sys temteilnehmer (22) dazu eingerichtet ist, eine Unter brechung des Bearbeitungsprozesses anzufordern, wenn durch Löschen von nicht relevante Daten aus dem Puffer speicher (30) das Unterschreiten der vorgegebenen Spei cherauslastung oder eines anderen Speicherbelegungs schwellenwertes nicht erreichbar ist.

14. System nach Anspruch 12 oder 13,

dadurch gekennzeichnet, dass das System (10) dazu ein gerichtet ist die die Systemteilnehmer (22) definieren den Blöcke (25) während einer Unterbrechung des Bear beitungsprozesses neu zu bestimmen, wenn wenigstens ei ner der Systemteilnehmer (22) relevante Systemdaten (D) in seinem Pufferspeicher (30) hat, die nur mit einer Aktualisierung seiner Eigenschaften (E) wirksam werden.

15. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass alle Blöcke (25) aller Systemteilnehmer (22) eine einzige Blockchain (26) bil den .