(57)【要約】製造設備の建設計画を支援する方法とシステムが紹介される。さらに，本発明に基づく方法を実施するためのコンピュータプログラムとコンピュータプログラム製品が記載される。記載されている方法においては，製造設備は，オブジェクトを有するデジタルモデルとして形成されている。このデジタルモデルは，分析のためにシミュレーション環境（８０）内へ埋め込まれる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの製造装置を有する製造設備（６０）の建設計画を支援する方法であって，その場合に，
前記製造設備（６０）は，オブジェクト（１６，２０，２２，２４，２６，３２，３８，４４，４６）を有するデジタルモデル（１０）として形成されており，かつ，
前記デジタルモデル（１０）が分析のためにシミュレーション環境（８０）内へ埋め込まれる，
ことを特徴とする建設計画の支援方法
【請求項２】
さらに，エンジニアリングプロセスのための機能ブロックが結合され，前記機能ブロック内で製造シーケンスを模写することができ，かつ前記機能ブロックによってシミュレーション技術を使用して前記デジタルモデル（１０）の内部のプロセスシーケンスとデータフローが模写される，
ことを特徴とする請求項１に記載の建設計画の支援方法。
【請求項３】
前記デジタルモデル（１０）は，付加的な情報を有しており，前記情報は作業環境にアクセスすることができ，かつ前記作業環境によってプロセスシーケンス内の固有かつネイティブなデータを案内および管理するために使用される，
ことを特徴とする請求項２に記載の建設計画の支援方法。
【請求項４】
前記デジタルモデル（１０）は，オブジェクト（１６，２０，２２，２４，２６，３２，３８，４４，４６）を有しており，前記オブジェクトは幾何学データ，運動学データ，電気的特性および制御技術的な機能ブロックを含んでいる，
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の建設計画の支援方法。
【請求項５】
前記デジタルデータ（１０）は，オブジェクト（１６，２０，２２，２４，２６，３２，３８，４４，４６）の互いに対する関係も有している，
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の建設計画の支援方法。
【請求項６】
デジタルモデル内には，構造的に重要な関係，機能的に重要な関係およびシーケンス的に重要な関係が含まれている，
ことを特徴とする請求項５に記載の建設計画の支援方法。
【請求項７】
前記制御システムへのカップリングが実施されて，前記制御システムは模写された製造装置と情報を交換する，
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の建設計画の支援方法。
【請求項８】
前記制御システムは，実際の製造装置内で使用される制御システムに相当する，
ことを特徴とする請求項７に記載の建設計画の支援方法。
【請求項９】
少なくとも１つの製造装置を有する製造設備（６０）の建設計画を支援するシステムであって，前記システムは製造設備（６０）をオブジェクト（１６，２０，２２，２４，２６，３２，３８，４４，４６）として含むデジタルモデル（１０）とシミュレーション環境とを有しており，前記シミュレーション環境内にデジタルモデル（１０）が埋め込まれている，
ことを特徴とする建設計画を支援するシステム。
【請求項１０】
さらに，エンジニアリングプロセスのための機能ブロックが結合されており，前記機能ブロック内で製造シーケンスを模写することができ，かつ前記機能ブロックによってシミュレーション技術を使用して，プロセスシーケンスとデジタルモデル（１０）の内部のデータフローが模写される，
ことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記デジタルモデル（１０）は，エンジニアリングプロセスを支援するために付加的な情報を有しており，前記情報は作業環境へアクセスすることができ，かつ前記作業環境によってプロセスシーケンス内の固有かつネイティブなデータの案内と管理に用いられる，
ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記デジタルモデル（１０）は，オブジェクト（１６，２０，２２，２４，２６，３２，３８，４４，４６）を有しており，前記オブジェクトは幾何学データ，運動学データ，電気的特性および制御技術的な機能ブロックを有している，
ことを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記デジタルモデル（１０）は，オブジェクト（１６，２０，２２，２４，２６，３２，３８，４４，４６）の互いに対する関係も含んでいる，
ことを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記デジタルモデル（１０）内に構造的に重要な関係，機能的に重要な関係およびシーケンス的に重要な関係が含まれている，
ことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記制御システムへのカップリングが設けられており，前記カップリングによって制御システムが模写された製造装置と情報を交換する，
ことを特徴とする請求項９から１４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記制御システムは，実際の製造装置内で使用される制御システムに相当する，
ことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
計算ユニットとメモリ装置とを有する電子的な計算ユニットであって，その場合に，前記メモリ装置内に請求項９から１５のいずれか１項に記載のシステムが格納されており，かつ前記計算ユニットは請求項１から８のいずれか１項に記載の方法を実施するために用いられる，
ことを特徴とする電子的なユニット。
【請求項１８】
コンピュータプログラムがコンピュータ上，または請求項１７に記載の電子的な計算ユニット上で実施された場合に，請求項１から８のいずれか１項に記載の方法の全てのステップを実施するための，
ことを特徴とするプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。
【請求項１９】
コンピュータプログラムがコンピュータ上または該当する請求項１７に記載の電子的な計算ユニット上で実施された場合に，請求項１から８のいずれか１項に記載の方法を実施するために，コンピュータ読取り可能なデータ担体上に記憶されている，
ことを特徴とするプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，製造設備の建設計画の支援方法，システムおよび電子ユニットに関する。本発明は，さらに，本発明に基づく方法を実施するコンピュータプログラムとコンピュータプログラム製品に関する。その場合に製造設備は，少なくとも１つの製造装置を有している。
【背景技術】
【０００２】
現在は，製造設備の建設計画と変換の領域においては，コンピュータ支援される一貫した作業環境は支援されない。個別場合においては，例えばコンピュータ支援設計システム（ＣＡＤ）または製品−データ−マネージメントシステム（ＰＤＭ）のような細部解決は使用されるが，これらは機械設備の運動学を完全には記述せず，かつこれらは電子技術とシーケンス制御のアスペクトも考慮しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし，まさに建設計画の領域において，変換の前に既に，建設計画された設備が設定された課題に相当することを保証することを可能にするために，シミュレーションツールを使用することが重要であると思われる。そのためにシミュレーションツールの使用が提供される。
【０００４】
しかし，実際のシミュレーションツールは，さらに進んだ分析を実施することができるようにするために，製造設備全体をその部分システムと共に予め完全にモデリングすることを前提としている。これは，例えばロボットをシミュレートするためのパケットの場合，あるいはまた制限された範囲内では，切削技術の領域における工作機械の場合が該当する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に基づく方法は，製造設備の建設計画を支援するために使用される。その場合に，製造設備は，オブジェクトを含むデジタルのモデルとして形成される。このデジタルのモデルは，分析のためにシミュレーション環境へ埋め込まれる。その場合にモデルは，製造装置をシミュレートするためのシミュレーション環境のために必要とされる，全ての情報を含んでいる。
【０００６】
シミュレーション環境は，デジタルモデルからのオブジェクトのロードとモデリングの種々の可能性を有している。同時に，例えばＳＰＳ−コントローラのような，制御技術的な設備部材を結合してシミュレートするために，シーケンス環境が形成される。
【０００７】
好ましくは，方法はさらに，エンジニアリングプロセスのための機能ブロックを有しており，その機能ブロック内で製造シーケンスを模写することができ，かつその機能ブロックによってシミュレーション技術を使用して，プロセスシーケンスとデジタルモデル内部のデータフローが模写される。従って，エンジニアリングプロセスは，シミュレーション技術の使用を取り込む，新しいプロセスシーケンスの模写を有する。同時にこのエンジニアリングプロセスは，デジタルモデル内部のデータフローを模写する。
【０００８】
好ましくはデジタルモデルは，付加的な情報を有しており，その情報は作業環境にアクセス可能であって，かつこの作業環境によってプロセスシーケンス内部の固有かつネイティブなデータの案内と管理に使用される。これは，製造設備を建設設計して変換する場合に，エンジニアリングプロセスを支援するために用いられる。
【０００９】
本発明に基づく方法の形態において，デジタルモデルはオブジェクトを有しており，そのオブジェクトは幾何学データ，運動学データ，電気的特性および制御技術的な機能ブロックを含んでいる。同様に，デジタルモデルは，例えば構造的に重要な関係，機能的に重要な関係および／またはシーケンス的に重要な関係などのオブジェクトの互いに対する関係を有することができる。
【００１０】
好ましくは，本発明に基づく方法において，さらに，制御システムへのカップリングが実施されるので，制御システムは，模写された製造装置と情報を交換する。従って，実際の構造データだけでなく，機械のオリジナルの制御プログラムも利用される。その場合に，センサ技術とアクター技術のモデリングのアスペクトおよび規格通りの関係が統一的な一貫したデータベース内に統合される。使用される制御システムは，好ましくは実際の製造装置内で使用される制御システムに相当する。
【００１１】
少なくとも１つの製造装置を有する製造設備の建設計画を支援するための，本発明に基づくシステム。システム内には，オブジェクトを有するデジタルモデルとしての製造設備とシミュレーション環境が含まれており，そのシミュレーション環境内へデジタルモデルが埋め込まれている。
【００１２】
従って，システムは，製造装置をシミュレートするためのシミュレーション環境に必要な全ての情報を有する，デジタルモデルである。
【００１３】
本発明に基づくシステムの形態においては，さらに，エンジニアリングプロセスのための機能ブロックが結合されており，その機能ブロック内で製造シーケンスを模写することができ，かつその機能ブロックによってシミュレーション技術を使用して，プロセスシーケンスとデジタルモデル内部のデータフローが模写される。
【００１４】
エンジニアリングプロセスによって，シミュレーション技術を取り入れて，プロセスシーケンスを模写することができる。
【００１５】
本発明において，システムは，製造設備の建設を計画して変換する際にエンジニアリングプロセスを支援するための作業環境を準備する，いわゆるデジタルの特殊機械（ＤＳＭ）を表す。ＤＳＭは，３つの機能ブロック，即ちデジタルモデル，シミュレーション環境およびエンジニアリングプロセスを有している。
【００１６】
ＤＳＭ内で，好ましくは実際の製造装置はデジタルモデルとして模写されて，シミュレーション環境内でさらに分析するために提供される。制御システムへのカップリングによって，製造装置の早期の駆動開始が可能となる。
【００１７】
本発明に基づく他の好ましい実施形態は，従属請求項から明らかにされる。
【００１８】
本発明に基づく電子ユニットは，計算ユニットとメモリ装置を有している。メモリ装置内には，上述したシステムが格納されている。計算ユニットは，上述した方法を実施するために使用される。
【００１９】
コンピュータプログラムは，上述した方法のステップを実施するためのプログラムコード手段を有しており，かつコンピュータ上または該当する計算機上で実施される。
【００２０】
コンピュータプログラム製品は，コンピュータ読取り可能なデータ担体上に記憶されている。好適なデータ担体として，ＥＥＰＲＯＭとフラッシュメモリ，ＣＤ−ＲＯＭ，ディスケットおよびハードディスクドライブが考えられる。
【００２１】
本発明の他の利点と形態は，明細書と添付図面から明らかにされる。
【００２２】
なお，上述し，かつ以下でさらに説明する特徴は，それぞれ記載の組合せにおいてだけでなく，他の組合せにおいても，あるいは単独でも，本発明の枠を逸脱することなしに使用可能である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に基づくシステムの形態においては，さらに，エンジニアリングプロセスのための機能ブロックが結合されており，その機能ブロック内で製造シーケンスを模写することができ，かつその機能ブロックによってシミュレーション技術を使用して，プロセスシーケンスとデジタルモデル内部のデータフローが模写される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１には，全体を参照符号１０で示す，本発明に基づくシステムの好ましい実施形態が，概略的に示されている。図には，ソフトウェアシステム，外部システムへのインターフェイス，内部のインターフェイス，デジタルモデルのオブジェクトおよびデジタル特別機械のソフトウェアパケットが示されている。
【００２５】
破線の矢印１２は，エンジニアリングプロセスのシーケンスを示している。
【００２６】
第１のブロック１４は，機械的なプランニング相を示している。このブロックには，デジタルモデルのオブジェクト１６，即ち技術的な概要が含まれている。他のブロック１８は，機械的デザイン，従って開発すべき製造設備の構造が含まれている。このブロックには，オブジェクト技術的な概要１６，ベースダイアグラム２０，回路ダイアグラム２２，サイクルタイム計算２４およびフローチャート記述２６が含まれている。実線の矢印２８は，内部のインターフェイスを示している。一点鎖線の矢印３０は，外部のシステムへのインターフェイスを示している。
【００２７】
記載されているオブジェクトは，ソフトウェアシステムＰＲＯ／Ｅ３４によって準備されるオブジェクトＣＡＤ−モデル３２と共に，シミュレーション工具３６へ提供される。電気的な調整のために，電気的なハードウェアのためにオブジェクト３８，電気的なソフトウェアのためには他のオブジェクト，即ちサイクルタイム計算のためのオブジェクト２４とフローチャート記述のためのオブジェクト２６が設けられている。
【００２８】
オブジェクト３８を処理するために，ソフトウェアシステムＥＰＬＡＮ４０が提供され，その出力はオブジェクト２４および２６と同様にソフトウェアシステムＯｐＣｏｎ４２へ入力される。これが，オブジェクトＰＬＣ−プログラム４４とＯＰＬＥＳ−プログラム４６を生成する。
【００２９】
オブジェクト４４は，ソフトウェアシステムコードｓｙｓＰＬＣ４８へ入力され，シミュレーション工具の結果はソフトウェアシステムＯＰＣ５０へ入力される。結果としてソフトウェアシステム５２が得られ，そのソフトウェアシステムは製造設備の実行可能な，シミュレートされた模写を表す。
【００３０】
図２には，モデル化された製造設備の例が，機能的なユニット６０として示されている。図には，第１の作業位置６２，第２の作業位置６４，第３の作業位置６６，第４の作業位置６８および第５の作業位置７０が示されている。
【００３１】
さらに，図には，安全オプションが記載されており，即ち参照符号７２で「非常オフ後と保護ドア１」が示され，参照符号７４で「非常オフ前」が示され，かつ参照符号７６で安全位置「非常オフ後と保護ドア１および２」が示されている。
【００３２】
図３には，シミュレーションモデルと制御コンセプト「ＯｐＣｏｎ−ＯｐｅｎＣｏｎｔｒｏｌ」の間のインターフェイスが示されている。図には，シミュレーション計算機８０と機械制御８２が概略的に図示されている。シミュレーション計算機８０は，シミュレーションモデル８４を有している。機械制御８２は，機械シーケンスプログラム８６と制御の操作表面８８を有している。
【００３３】
２つのブロック８０と８２の間には，プロトコル層ＳｉｍＣｏｍ９０が設けられている。これは，論理的な接続９２と物理的な接続９４を有している。プロトコル層９０内には，波線９６によって明らかにされるＴＣＰ／ＩＰ経由の通信平面が示されている。
【００３４】
シミュレーション計算機８０として，機械モデルのシミュレートのための権限を有する，専用のハードウェアが使用される。その場合に，可能な３次元のビジュアル化がまずこの計算機８０の他の機能として処理される。その場合に，シミュレートされた機械モデルは，オリジナルの機械制御と通信する。
【００３５】
機械制御８２は，自動化技術において機械機能を制御するために使用される制御に相当する。制御８２は，大体において，機械シーケンスプログラム８６を処理する実行時間システム，幾つかのフィールドバスシステムを介してのハードウェアコンポーネントとの通信および操作表面，即ち人−機械−インターフェイス（ＨＭＩ：Human Machine Interface）による機械操作者への通信からなる。
【００３６】
シミュレーション計算機８０は，現在では物理的にイーサネット（ＴＣＰ／ＩＰ）を介して機械制御８２と接続されている。論理的な接続９２は，このインターフェイスの主要な構成部分である，プロトコル層９０「ＳｉｍＣｏｍ」によって実現される。
【００３７】
シミュレーションモデル８４は，個別コンポーネントを有する機械のコピーを有している。この個別コンポーネントは，極めて抽象的にその行動をシミュレートされる。その場合に，相互作用（例えば，衝突）がもたらされ，それがシミュレーション環境によって検出されて，事象の形式で報告される。シミュレーション環境においては，通常，特殊なプログラム言語によるこの情報の評価と処理および制御が実施される。このプログラム言語と制御は，通常，実際の機械を制御するのには十分ではない。というのは，機械制御に課せられる実時間要請，即ち実時間能力，並行性，エラー行動および工業適格性が満たされないからである。しかし，その場合にこれは，目標設定ではない。というのは，モデル機能の概念的検査のみが重要だからである。
【００３８】
シミュレーション環境は，ソフトウェア図書館の平面上で個別コンポーネントへのアクセスを提供する。しかし，これらは極めて抽象的であって，その行動において自動化コンポーネントの基本部材を模写しない。
【００３９】
シミュレーションコンポーネントとしてのモジュールＳｉｍ−Ｋｏｍは，シミュレーション環境への統一されたインターフェイスを表す。
【００４０】
モジュールＳｉｍ−Ｋｏｍ０ｘは，各シミュレーションコンポーネントについて固有に形成され，従って数え上げ０ｘである。
【００４１】
プロトコル層９０ＳｉｍＣｏｍ内では，信号コンバータとしてのモジュールＳｉｇ−Ｋｏｍが，シミュレーションモデル８４の各個別コンポーネントの行動（トリガー，事象，スタティクス（Ｓｔａｉ））を入出力およびその信号と信号推移，例えば信号側面を用いて自動化において一般的な記述に変換する。
【００４２】
モジュールＫｏｍ−Ｓｉｇは，コンポーネント信号として個別コンポーネントの行動を，特にそれがオリジナルのメーカー固有の制御コンポーネントに相当するようにモデル化する。その場合に，既に，機械制御側の機械モジュールの機能に合わせられる。この時点で既に，モジュールＫｏｍ−ＳｉｇＦＢ０ｘとＦＢ０ｘの間で，論理的な対応づけが決定される。
【００４３】
機械制御８２は，実際の機械の制御も引き受ける同じハードウェアである。ここでは，通信チャネルをフィールドバスに切り替えることによって，機械の直接制御が可能である。機械シーケンスプログラム８６と使用される機能モジュールは，もはや修正される必要はない。シミュレーションは，機械のオリジナル制御プログラムによって遂行される。
【００４４】
様々な駆動種類で機械を操作するために，機械操作者あるいは場合によってはオペレータによる介入が必要である。そのために，機械制御８２は，例えば機械の個別機能を作動させるために，操作および観察するための付加的な操作表面８８を有している。
【００４５】
機械シーケンスプログラム８６は，特に駆動種類オートマチックにおいて，機械のシーケンスを制御する。機能モジュールに対する分離は，常に一義的ではない。即ち，例えば機能モジュールを，機械シーケンスプログラム８６によって付加的に調節することができる。他の駆動種類は，機械シーケンスプログラム８６によって制御することができる。しかし，本質的な部分は，機能モジュールの実装によってカバーされている。
【００４６】
操作表面８８と機械シーケンスプログラム８６は，ＴＣＰ／ＩＰとＯＰＣ（ＯＬＥ：for Production Control）のような，実際の基準を介して通信する。これらは，独自のプロトコルを介して機械シーケンスプログラム８６と操作表面８８の間で状態を交換する。その場合にソフトウェアシステムＯｐＣｏｎを参照することができる。
【００４７】
図４には，全体を参照符号１００で示す機能モジュールＦＢ０ｘが概略的に示されている。機能モジュールＦＢ０ｘ１００は，現在では，個々のメーカー固有の自動化コンポーネントへのオブジェクトベースのサイトを定義する。このサイトは，一度だけ形成されて，何回も使用され，かつそのプログラミングにおいて，機械内で必要とされる様々な駆動種類とエラー処理および機械シーケンス制御とそれを越えて表面への定められた通信を支援する。
【００４８】
図には，入力−出力−平面制御のためのブロック１０２が示されている。入力−出力−平面制御によって，機能モジュール１００は，フィールドバスとメーカー固有の個別コンポーネントのコンポーネント信号としてのモジュールＫｏｍ−Ｓｉｇへの論理的な接続との間で通信を切り替えるための新しい平面を得る。この切替えは，入力−出力−平面制御１０２の上方での再プログラミングを必要としないので，実際の自動化コンポーネントとシミュレートされた自動化コンポーネントの間で切替えが可能である。これは，テストする際に個別コンポーネントを実際に結合して，残りのコンポーネントをシミュレーションとして駆動することが可能になる，という効果を有する。
【００４９】
機能モジュール１００において，駆動種類，手動駆動，タイプ駆動＊＊および自動駆動のためのブロック１０４が設けられている。付加的なブロック１０６は，付加的な駆動種類，シミュレーションのためである。ハッチングで示されたブロック１０８は，ＣＡＮ−バスまたはＰｒｏｆｉ−バスのような，幾つかのフィールドバス接続を示している。他のブロック１１０は，ＳｉｍＣｏｍプロトコル層を示している。破線１１２は，機能ブロックＫｏｍ−ＳｉｇＦＢ０ｘへの論理的な接続を示している。
【００５０】
付加的な駆動種類，シミュレーションは，シミュレーション技術の枠内で新しい機能を可能にする，他の平面を提供する。これらの機能は，例えばシミュレーションモデルによって作動される，エラー場合への反応，機械の実際の状態をシミュレーションへロードすること，あるいはその逆を許可するシナリオマネージャ，バーチャルトレーニングのために必要な，従って所定のトレーニング場合またはエラー場合をトレーニングするためのバーチャル設備における操作者の学習のために必要な，付加的な機能のコピーとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
本発明を実施例を用いて図面に概略的に示し，以下で図面を参照して詳細に説明する。
【図１】本発明に基づくシステムの好ましい実施形態をフローチャートを用いて概略的に示している。
【図２】モデル化された製造設備を示している。
【図３】シミュレーションモデルと制御コンセプトの間のインターフェイスを概略的な図で説明している。
【図４】図３に基づく機能モジュールを説明するものである。
【国際公開パンフレット】
2005505811.tif 000003
2005505811.tif 000004
2005505811.tif 000005
2005505811.tif 000006
2005505811.tif 000007
2005505811.tif 000008
2005505811.tif 000009
2005505811.tif 000010
2005505811.tif 000011
2005505811.tif 000012
2005505811.tif 000013
2005505811.tif 000014
2005505811.tif 000015
2005505811.tif 000016
2005505811.tif 000017
2005505811.tif 000018
2005505811.tif 000019
2005505811.tif 000020
2005505811.tif 000021
2005505811.tif 000022
2005505811.tif 000023
2005505811.tif 000024
2005505811.tif 000025
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005505811.tif 000026
2005505811.tif 000027
【国際調査報告】
2005505811.tif 000028
2005505811.tif 000029
2005505811.tif 000030
2005505811.tif 000031
2005505811.tif 000032
2005505811.tif 000033
2005505811.tif 000034
2005505811.tif 000035