(57)【要約】本発明は、製造現場に設けられておりかつサービス指向型アーキテクチャを有する自律的なおよび協調的なオートメーション・デバイスの、その挙動を指定する方法、ならびに、サービス指向型のオートメーション・デバイスに関する。製造現場に設けられておりかつサービス指向型アーキテクチャを有する自律的なおよび協調的なオートメーション・デバイスの、その挙動を記述するために、以下のプロセス段階が提案される。すなわち、構成を含む、任意のあるオートメーション・デバイスの最初のセットアップ、サービスの定義、他のデバイスとの接続の設定、および、待ちの最初の状況へのセットアップの転送、サービス操作によるイベントの受信、入出力のためのおよび／または直接に制御によって発生される内部デバイスインタフェース、受信されたイベントの評価、イベントの実行、およびモデルベースのミドルウェア・エンベロープの状態変化、である。システムは、次の状態に達し、他のイベントを受け取ることが可能である。【選択図】      図３
2011517798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造現場に設けられておりかつサービス指向型アーキテクチャを有する自律的なおよび協調的なオートメーション・デバイスの挙動を指定する方法において、
以下のプロセス段階、すなわち、
構成を含む、任意の或るオートメーション・デバイスの最初のセットアップ、サービスの定義、他のオートメーション・デバイスとの接続の設定、および、前記セットアップの、待ちの最初の状況への転送、
サービス操作によるイベントの受信、入出力のためのおよび／または直接に制御によって発生される内部デバイスインタフェース、
受信されたイベントの評価、
イベントの実行、およびモデルベースのミドルウェア・エンベロープの状態変化、を有し、システムは、次の状態に達し、他のイベントを受け取ることが可能であることを特徴する方法。
【請求項２】
前記システムの状態の変化を、制御モデルを更新すること、または実現することによって、サービス・アクティビティ、例えば、他のデバイスとの対話、例えば、「パレットを運べ」、「受け取れまたは掴め」、「出力へ書き込めまたは入力から読み取れ」、「診断またはモニタのインデックスを報告せよ」を同期化することによって定めることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
例外の、文書化されないイベント、または内部コンフリクトの場合に、複数の決定を行ない、決定を解除するために必要な情報を用いて、通常のシステム制御に介入するための方法を用い、かつ新たなイベントを発生させることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
不十分な制御がイベントに支配的であるとき、前記オートメーション・デバイスは、具体的な決定のためにより適切な情報を提供するために、サービス指向型アーキテクチャの、例えば、意思決定システム（ＤＭＳ）の外部コンポーネントによって提供されるサービスを、要求することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか1項に記載の方法。
【請求項５】
前記オートメーション・デバイスは、自律的で、自己制御型のおよび／または自己監視型のオートメーション・デバイスとして形成されていることを特徴とする、サービス指向型アーキテクチャを有する、製造現場のためのサービス指向型のオートメーション・デバイス。
【請求項６】
前記サービス指向型のオートメーション・デバイスのモデルのサービス指向ならびにイベントベースの状態変化が、高レベルのペトリネットの「トークン・ゲーム」の規則に従うことを特徴とする請求項５に記載のサービス指向型のオートメーション・デバイス。
【請求項７】
前記オートメーション・デバイスの各々は、自律的な、サービス指向型の制御挙動を有し、この制御挙動は、前記オートメーション・デバイスの中で局所的にインプリメントされており、前記製造現場のレイアウト構成に基づいて、他のオートメーション・デバイスに接続されていることを特徴とする請求項５または６に記載のサービス指向型のオートメーション・デバイス。
【請求項８】
前記ミドルウェア・エンベロープは、サービスの提供および／または呼び出しに基づいて、可能な挙動接続を提供する請求項５ないし７のいずれか1項に記載のサービス指向型のオートメーション・デバイス。
【請求項９】
集約されたサービスの挙動と関連している決定機構が、サービス指向型のＩＴエンタープライズシステムの製造現場（横方向の協調）および高レベルのコンポーネント（垂直方向の協調）を含む全システムに接続されている情報によって影響を受けることが可能であることを特徴とする請求項５ないし８のいずれか1項に記載のサービス指向型のオートメーション・デバイス。
【請求項１０】
前記製造現場の完全挙動が、複数のイベントの非同期的な交換およびサービスの呼び出しに基づいており、前記サービスは、分散型で、自律的なサービス指向型のオートメーション・デバイスによって実行されること、および、この挙動は、ＨＬＰＮベースの、ＳＯＡベースのモデルの「マークの移動」（「トークン・ゲーム」）に型通りに従うことを特徴とする請求項５ないし９のいずれか1項に記載のサービス指向型のオートメーション・デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サービス指向型のアーキテクチャを有する、製造現場のためのサービス指向型のオートメーション・デバイスと、オートメーション・デバイスを指定するための方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
思想は、試みおよび対応の方法を記載する。この方法は、製造現場に設けられておりかつサービス指向型のアーキテクチャ（ＳｏＡ）を有する自律的なおよび協調的なオートメーション・デバイスの動作挙動の基礎になっている。文脈に関連して、思想は、協調的で、ＳｏＡベースの生産システムのライフサイクルにおけるセットアップ段階および動作段階に焦点を当てる。これらのシステムは、分散型で、再構成可能で、知的な生産オートメーション・デバイスから組み立てられている。生産オートメーション・デバイスは、サービスとしての機能性またはサービスの集約を定める。試みまたはプロセスは、デバイスの自動機能の最初のセットアップおよびデバイスのサービスの定義の後に、協調的な対話または協力を可能にする。その目的は、製造される製品に関連され、柔軟なかつクライアントに固有なワークフローを追求するためである。サービス指向型アーキテクチャのパラダイムという屋根の下で、生産デバイスによって提供されたオーケストレートされたサービスが、以下の関係として機能する。
【０００３】
-横方向／水平方向の（デバイス−デバイス）の関係。サービスの呼び出し、サービスとの会話、例えば、「パレットを入れよ」、「グリッパを掴め」、「パレットを運び上げよ」等。
【０００４】
-垂直方向（デバイスＭＥＳ（製造実行システム）およびデバイスＤＭＳ（意思決定システム）の関係。生産または自動化の要求の動的な再編成のためにより高いレベルのより高いコンポーネントによって提供されるサービスの呼び出し、監視または診断情報またはインデックスのようなサービスとの会話等。
【０００５】
プロセスは、製造現場におけるおよびＩＴエンタープライズシステムの部分としてのサービス指向型の生産オートメーション・デバイスの自律的な挙動を記述する。デバイスは、他のデバイスとの横方向および／または水平方向の協調（サービスの集約）を、およびＭＥＳ／ＤＭＳの意思決定の情報および統合のためのサービスの要求および／または提供を可能にするために必要なサービスの自動的に耐負荷性の(selbsttragfaehiger)制御および定義の意味で、自律性の程度を有する。すべての対話およびリソースのアクセスは、サービス指向を介して行なわれる。（デバイスおよび／または製造現場のレベルからの）ボトムアップの視点の形態の「疎結合形の」継承が存在する。この継承は、自律性および結果として生じる再構成特性を増加させる。
【０００６】
製造現場が、ＳｏＡアーキテクチャへマッピングされているとき、各々の知的な生産オートメーション・デバイスの挙動は、ミドルウェア・エンベロープの一部である。ミドルウェア・エンベロープは、例えば高レベルのペトリネット（ＨＬＰＮ）モデルによって型通りに指定されており、文書化されないイベントを処理するためのルーチンによって支援され、かつ、デバイスの挙動における現在のコンフリクトを決定する。
【０００７】
これらのデバイスの機能挙動は、「マークの移動」（トークン・ゲーム、すなわちペトリネット規則に従うネット・マークの動的変化に従う。変化は、ＨＬＰＮの複数の位置の間のマーク（トークン）の移動によって行なわれる。この移動は、遷移の初期化によって発生される。ＨＬＰＮは、自動制御型および／または自己モニタリング型であり、エンベロープをＳｏＡの他のコンポーネントと接続する内部および／または外部イベントによって導かれる。これらのイベントは、同様に、サービスの呼び出しと対応することができる。
【０００８】
このプロセスの適用は、自動制御型および／または自己モニタリング型であり、他のコンポーネントに、特に、上位レベル、例えば決定を下すシステムに余り依存しない自律的なデバイスをもたらす。要するに、これらのデバイスの特徴は、以下の通りである。
【０００９】
-ＨＬＰＮの「トークン・ゲーム」の規則に従うサービス指向型の、イベントベースの開発、
-自律的な制御および結果的に生じる挙動、
-イベントベースのライフサイクルは、例えば、ＨＬＰＮの「トークン・ゲーム」の、規則に従う、
-文書化されたイベントの処理および通常の制御の除外。
【発明の概要】
【００１０】
特許の提案の目的は、製造現場に設けられておりかつサービス指向型アーキテクチャ（ＳｏＡ）を有する自律的なおよび協調的なオートメーション・デバイスの動作挙動の定式化の提供である。
【００１１】
以下の主題は、思想の適用の最初の利点を要約する。すなわち、
-生産オートメーション・デバイスによって実行される操作は、このデバイスによって提供され、かつ、製造現場の他の複数のデバイスによって、またはＳｏＡベースのＩＴインタープライスシステムの他のコンポーネントによって、協力関係の故に呼び出されることができるサービスである。ＳｏＡベースの製造現場のトポロジーは、「資源の予約」(allocation of resources）、共用された資源（shared resources）、制限されたメカトロニクスおよび情報サービスの仕様に従って、サービスの呼び出しを可能にする。
【００１２】
各々のデバイスは、自律的で、ＳｏＡベースの制御挙動を有する。この制御挙動は、局所的にデバイスにあるが、このデバイスは、製造現場のレイアウト構成に基づいて、他のデバイスに接続されている。ミドルウェア・エンベロープは、サービスの提供および／または呼び出しに基づいて、挙動のこのような可能な接続を作成する。
【００１３】
集約されたサービスの挙動と関連している決定機構ズムは、隣接するデバイスに対し局所的であるが、同様に、ＳｏＡベースのＩＴエンタープライズシステムの製造現場（横方向の協調）および高レベルのコンポーネント（垂直方向の協調）を含む全システムに接続されている情報によって影響を受けることが可能である
製造現場の完全な挙動は、イベントの非同期的な交換およびサービスの呼び出しに基づいて、知的な分散型のデバイスによって実行される。このプロセスは、ＨＬＰＮベースの、ＳｏＡベースのモデルの「トークン・ゲーム」に型通りに従う。
【００１４】
ＳｏＡベースの製造現場によって提供される可能性、すなわち、対応のメカトロニクス・デバイス（生産オートメーション・デバイス）に割り当てられているサービス間での局所的なコンフリクトに基づいて、ワークフローを管理する可能性は、生産システムの柔軟性を大いに改善する。再編成の動的性質は、システムに内在しており、同時に、コントローラの再プログラミングなしで、および／または生産の完全な再編成を待つことなしに、多くの異なったタイプの製品の加工を可能にする。
【００１５】
製品に関連づいているワークフローに基づいて、製造現場におけるコンフリクト状況を、ＤＭＳコンポーネントまたはＭＥＳコンポーネントによって提供される必要なサービスの呼び出しによって、解決されることが可能である。決定が下されるときはいつでも、サービスは、あり得る実行可能なサービスのセットから呼び出される。常に、サービスが実施されているときは、デバイスの新たな局所的な状況が得られ、ＨＬＰＮの対応のマーク付けが開発される。注：ＨＬＰＮにおける「トークン」移動は、例えば、製造現場のトポロジ（ＳｏＡミドルウェア）に接続された論理情報および／または製造現場におけるパレットまたは製品の動きに接続された物理的情報を表わす。
【００１６】
本発明の複数の他の詳細、利点および特徴は、複数の請求項と、これらの請求項から読み取れる、単独および／または組合せで生じる複数の特徴とからのみならず、図面から見て取れる好ましい実施の形態の以下の記述からも明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】自律的なコンポーネントまたはサービス指向型のオートメーション・デバイスの独立挙動のコンセプトを示す。
【図２】可能なパスおよび動作モードを有するエレベータの略図を示す。
【図３】可能な動作モードを有するエレベータのための挙動モデルを示す。
【図４】図３に示すサービス「左上  中へ移せ」の起動および動作を示す。
【図５】コンフリクト３が図３に示したモデルの実際の状況にあってなるコンフリクト状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図1は、自律的なオートメーション・デバイスおよび／またはコンポーネントの独立挙動のコンセプトを示す。これらのコンポーネントの操作挙動のライフサイクルのための複数の手順が、以下のように定められている。
【００１９】
-構成を含む、任意の或るデバイスの最初のセットアップ、サービスの定義、他のデバイスおよび／またはコンポーネントとの接続の設定、および、デバイスおよび／またはコンポーネントの、待ちの最初の状況への転送。
【００２０】
-イベントが、サービス操作によって受信され、内部デバイスインタフェースが、入出力のためにおよび直接に（例えばコンフリクトの）制御によって、発生される。
【００２１】
-受信されたイベントを以下のようにテストせねばならない。
【００２２】
イベントが、制御モデルの実際の状況の記述と一致するとき、システムは、制御モデルを更新することによって、サービス・アクティビティ（例えば、「パレットを運べ」、「グリッパを掴め」のような他のデバイスとの対話）、すなわち出力へ書き込めまたは入力から読み取れ、診断またはモニタのインデックスを報告せよ）の同期化によって、開発されねばならない。
【００２３】
-例外のおよび文書化されないイベントのまたは内部コンフリクトの場合に、複数の決定が必要である。デバイスが、決定を解除するために必要な情報を有するとき、通常のシステム制御に介入するための特別なプロセスが用いられる。新たなイベントが発生される。不十分な制御がイベントに支配的である場合、このデバイスは、サービスを要求する。サービスは、ＳｏＡ（例えばＤＭＳ）の外部コンポーネントによって提供される。その目的は、問題に関する具体的な決定のためのより適切な情報を提供するためである。例としては、パレットが搬送されることが意図され、２つの可能性および許容されるパス、例えば、ミドルウェアによって提供される２つのサービスすなわち「中へ移動せよ、上へ移動せよ」、が存在する。２つのサービスは、２つの側の排除関係にあって、例えば、両者は、デバイスによって提供されるが、一方のみが、最後は、起動されかつ作動することができる。決定は、ＤＭＳコンポーネントによって操作される（このコンポーネントは、ＳｏＡベースのＩＴエンタープライズシステムの上位レベルに設けられており、あるいは、製造現場で幾つかのデバイスに統合されている）。コンポーネントは、実行イベント(ハビリテーション・イベント)を、選択されたサービスに送り、ブロッキング・イベント（禁止イベント）を他のサービスに送る。
【００２４】
イベントの実行および開発後に、「トークン・ゲーム」が、モデルベースのミドルウェア・エンベロープに続く。システムは、次の状態に達し、他のイベントを受け取ることが再度可能である。
【００２５】
プロセスは、メカトロニクス・デバイスへ適用される。メカトロニクス・デバイスは、２つのレベルおよび４つの異なったポートを有するエレベータに対応する。これらのポートには、パレットが出し入れされることができる。これらのポートは、他のデバイス、例えばコンベアベルトとの接続のために用いられるほうがよいが、手動でも、パレットの、エレベータへの入力によって、起動されることができる。但し、センサが、このことを検出する場合である。図２は、１２のすべての可能な期待された動作モードを有するエレベータの図を示す。動作モードは、１つのパレットを収容することができるパスに対応し、かつＳｏＡベースの仕様の中で１２の集約されたサービスとして示されている。
【００２６】
エレベータの挙動制御は、第1の高レベルのペトリネット・モデルによって、型通りに表わされる。ペトリネット・モデルは、異なったモードでの広域の操作モードを示す(図３)。
【００２７】
メカトロニクスの制限に基づき、只1つのパレットが、エレベータによってピックアップされることができることに注意されるべきである。
【００２８】
ＨＬＰＮモデルの（黒く印された）遷移は、複雑な操作（例えば、サービスの呼び出し）を表わす。遷移は、エレベータのアトロニクス・コンポーネントによってまたは他のアトミック・サービスの集約によって提供されるアトミック・サービスであってもよい。この場合、これらのサービスは、分離されることができる。その目的は、挙動制御へのより深い洞察を得るためである。複雑なサービスまたは操作モードＩ４−Ｏ１２が観察されるときは、このサービスが、以下のサービス（左上  中へ移せ／top-left-transfer-in＋降ろせ／lift-down+右下  外へ移せ／bottom-right-transfer-out）の集約または合成から結果として生じる。
【００２９】
アトミック・サービス（左上  中へ移せ／top-left-transfer-in）（図４を参照せよ）は、生産オートメーション操作と、対応の入力からの読み取りまたは対応の出力への書き込みと、サービス・アクティビティ（例えば、コンベアベルトは、このサービスを要求する）の同期化とを示している。この遷移の起動が実行されるのは、１）モデルが論理状態「真」を示す（エレベータが、サービスを提供する準備ができている）、例えば、エレベータが利用可能であるとき、および２）コンベアベルトがサービスを要求し、またはセンサがポートのパレットを検出するときである。
【００３０】
文書化されていない他の状況は、同様に、処理されることができ、前述のように、特別な手順を必要とする。
【００３１】
「外へ移せ」の操作（例えば、「右上  外へ移せ」の遷移）を、接続された転送デバイス（例えばコンベアベルト）に同期的に実行することができる。その目的は、一方のデバイスから他方のデバイスへのパレットの均等な転送移動を保証するためである。このことは、エレベータが、接続されたコンベアベルトの「中へ移せ、のサービス」を要求することを必要とする。
【００３２】
初期セットアップと、制御モデルおよび追加のルーチンを有するデバイスの構成との後に、デバイスは、サービスを提供または表示するために、使用され、イベントと、サービスの呼び出しとを期待する。
【００３３】
例えば、接続されたコンベアベルトが、「左下  中へ移せ／bottom-left-transfer-in）」のサービス（ＩＩ）を要求する。この場合に、および文書化されたイベントが制御モデルにあるときに、デバイスは、システムを、ＨＬＰＮモデルの始動および対応のアクションの実行によって開発するために、継続している。「bottom-left-transfer-in」のサービスが、上首尾に終了した後に、システムは、コンフリクト（つまり、図５）に図示したように、コンフリクト３）によってモデルに投げ込まれた格別なイベントに直面されねばならない。デバイスが、決定のために必要な情報を有しないとき、デバイスは、この手順において役立つために、特殊なコンポーネントを呼び出さねばならない。図1に示すように、ＤＭＳは、この場合のために用いられる。エレベータは、支援情報（パレットのＩＤおよび可能な出力（呼び出されることができるサービス）すなわち「持ち上げよ／lift-up」および「右下  外へ移せ／bottom-right-transfer-out」を含む、支援のための要求（呼び出しサービス）をＤＭＳに送る。パレットの作業の流れに基づいて、イベントの形態の決定が、エレベータに送り返され、今や、エレベータは、コンフリクトを解決し、システムを開発することができるほうがよい。例えば、エレベータは、ＤＭＳから、「持ち上げよ／lift-up」を実行するための刺激を受け取るとき、エレベータは、「持ち上げよ／lift-up」を実行することを続ける。いずれの場合でも、最後の決定は、エレベータに帰する。このエレベータは、受け取った刺激を考慮するが、内部状況（例えば、エレベータおよび／または接続されたコンベアベルトが使用中）の場合には、異なって作動することが可能である。
【図１】
2011517798.tif 000003
【図２】
2011517798.tif 000004
【図３】
2011517798.tif 000005
【図４】
2011517798.tif 000006
【図５】
2011517798.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年1月27日(2011.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載の、自立的な、協調的な、サービス指向型のオートメーション・デバイスを操作するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
明細書の最初の部分に記載の方法は、非特許文献１に記載されている。この論文には、生産システムのためのサービス指向型のアーキテクチャの使用が記載されている。オートメーション・デバイスおよび該オートメーション・デバイスに接続された生産デバイスの機能は、サービスとして提供され、オートメーション・デバイスによって、製造現場のレベルでおよびＩＴエンタープライズシステムのような上位レベルによって呼び出されることができる。更に、サービスの集約の、および複数のオートメーション・デバイスの間のイベント・ベース型の通信の可能性が取り扱われる。
特許文献１には、産業用制御ネットワークにおいて複数のコンポーネントの間の仮想のおよび遠隔の対話を提供するシステムおよび方法が記載されている。産業用制御システムの１つまたは複数のコンポーネントは、Ｗｅｂサービスとして定義されている。複数のコンポーネントが協力するのは、仮想の機能フレームワークのスキャンされた部分における分散型の制御機能性を支援するためである。これらのコンポーネントは、例えば、データ処理、制御論理、入出力および産業用制御システムのステータス・コンポーネントを有することができる。標準化されかつ一般的に入手可能なインタフェースは、コントローラ機能性をサービスとして記述する。コントローラ・アプリケーションは、複数のコンポーネントおよびアソシエーティッド・インタフェースによって構成される。このことは、他の対応のサービスの検出、および複数のサービスの間の通信ための通常のＷｅｂプロトコルの使用をも含むことができる。
【特許文献１】US-B-7,151,966
【非特許文献１】F. Jammes u. a. “Service-oriented Paradigms in Industrial Automation”, IEEE Transactions on Ind. Informatics Vol. I, No. 1, February 2005
【発明の概要】
【０００３】
明細書の最初に部分に記載のタイプの方法を、以下のように、すなわち、生産システムの柔軟性を改善するべく、製品を製造するための作業計画の進行中に生じる予測されないイベントおよび／または複数のサービスの間のローカル・コンフリクトを除去するように、改善するという課題が、本発明の基礎になっている。
この課題は、本発明により、請求項１の特徴によって解決される。
思想は、試みおよび対応の方法を記載する。この方法は、製造現場に設けられておりかつサービス指向型のアーキテクチャ（ＳｏＡ）を有する自律的なおよび協調的なオートメーション・デバイスの動作挙動の基礎になっている。文脈に関連して、思想は、協調的で、ＳｏＡベースの生産システムのライフサイクルにおけるセットアップ段階および動作段階に焦点を当てる。これらのシステムは、分散型で、再構成可能で、知的な生産オートメーション・デバイスから組み立てられている。生産オートメーション・デバイスは、サービスとしての機能性またはサービスの集約を定める。
【０００４】
試みまたはプロセスは、デバイスの自動機能の最初のセットアップおよびデバイスのサービスの定義の後に、協調的な対話または協力を可能にする。その目的は、製造される製品に関連され、柔軟なかつクライアントに固有なワークフローを追求するためである。サービス指向型アーキテクチャのパラダイムという屋根の下で、生産デバイスによって提供されたオーケストレートされたサービスが、以下の関係として機能する。
【０００５】
-横方向／水平方向の（デバイス−デバイス）の関係。サービスの呼び出し、サービスとの会話、例えば、「パレットを入れよ」、「グリッパを掴め」、「パレットを運び上げよ」等。
【０００６】
-垂直方向（デバイスＭＥＳ（製造実行システム）およびデバイスＤＭＳ（意思決定システム）の関係。生産または自動化の要求の動的な再編成のためにより高いレベルのより高いコンポーネントによって提供されるサービスの呼び出し、監視または診断情報またはインデックスのようなサービスとの会話等。
【０００７】
プロセスは、製造現場におけるおよびＩＴエンタープライズシステムの部分としてのサービス指向型の生産オートメーション・デバイスの自律的な挙動を記述する。デバイスは、他のデバイスとの横方向および／または水平方向の協調（サービスの集約）を、およびＭＥＳ／ＤＭＳの意思決定の情報および統合のためのサービスの要求および／または提供を可能にするために必要なサービスの自動的に耐負荷性の(selbsttragfaehiger)制御および定義の意味で、自律性の程度を有する。すべての対話およびリソースのアクセスは、サービス指向を介して行なわれる。（デバイスおよび／または製造現場のレベルからの）ボトムアップの視点の形態の「疎結合形の」継承が存在する。この継承は、自律性および結果として生じる再構成特性を増加させる。
【０００８】
製造現場が、ＳｏＡアーキテクチャへマッピングされているとき、各々の知的な生産オートメーション・デバイスの挙動は、ミドルウェア・エンベロープの一部である。ミドルウェア・エンベロープは、例えば高レベルのペトリネット（ＨＬＰＮ）モデルによって型通りに指定されており、文書化されないイベントを処理するためのルーチンによって支援され、かつ、デバイスの挙動における現在のコンフリクトを決定する。
【０００９】
これらのデバイスの機能挙動は、「マークの移動」（トークン・ゲーム、すなわちペトリネット規則に従うネット・マークの動的変化に従う。変化は、ＨＬＰＮの複数の位置の間のマーク（トークン）の移動によって行なわれる。この移動は、遷移の初期化によって発生される。ＨＬＰＮは、自動制御型および／または自己モニタリング型であり、エンベロープをＳｏＡの他のコンポーネントと接続する内部および／または外部イベントによって導かれる。これらのイベントは、同様に、サービスの呼び出しと対応することができる。
【００１０】
このプロセスの適用は、自動制御型および／または自己モニタリング型であり、他のコンポーネントに、特に、上位レベル、例えば決定を下すシステムに余り依存しない自律的なデバイスをもたらす。要するに、これらのデバイスの特徴は、以下の通りである。
【００１１】
-ＨＬＰＮの「トークン・ゲーム」の規則に従うサービス指向型の、イベントベースの開発、
-自律的な制御および結果的に生じる挙動、
-イベントベースのライフサイクルは、例えば、ＨＬＰＮの「トークン・ゲーム」の、規則に従う、
-文書化されたイベントの処理および通常の制御の除外。
特許の提案の目的は、製造現場に設けられておりかつサービス指向型アーキテクチャ（ＳｏＡ）を有する自律的なおよび協調的なオートメーション・デバイスの動作挙動の定式化の提供である。
【００１２】
以下の主題は、思想の適用の最初の利点を要約する。すなわち、
-生産オートメーション・デバイスによって実行される操作は、このデバイスによって提供され、かつ、製造現場の他の複数のデバイスによって、またはＳｏＡベースのＩＴインタープライスシステムの他のコンポーネントによって、協力関係の故に呼び出されることができるサービスである。ＳｏＡベースの製造現場のトポロジーは、「資源の予約」(allocation of resources）、共用された資源（shared resources）、制限されたメカトロニクスおよび情報サービスの仕様に従って、サービスの呼び出しを可能にする。
【００１３】
各々のデバイスは、自律的で、ＳｏＡベースの制御挙動を有する。この制御挙動は、局所的にデバイスにあるが、このデバイスは、製造現場のレイアウト構成に基づいて、他のデバイスに接続されている。ミドルウェア・エンベロープは、サービスの提供および／または呼び出しに基づいて、挙動のこのような可能な接続を作成する。
【００１４】
集約されたサービスの挙動と関連している決定機構ズムは、隣接するデバイスに対し局所的であるが、同様に、ＳｏＡベースのＩＴエンタープライズシステムの製造現場（横方向の協調）および高レベルのコンポーネント（垂直方向の協調）を含む全システムに接続されている情報によって影響を受けることが可能である
製造現場の完全な挙動は、イベントの非同期的な交換およびサービスの呼び出しに基づいて、知的な分散型のデバイスによって実行される。このプロセスは、ＨＬＰＮベースの、ＳｏＡベースのモデルの「トークン・ゲーム」に型通りに従う。
【００１５】
ＳｏＡベースの製造現場によって提供される可能性、すなわち、対応のメカトロニクス・デバイス（生産オートメーション・デバイス）に割り当てられているサービス間での局所的なコンフリクトに基づいて、ワークフローを管理する可能性は、生産システムの柔軟性を大いに改善する。再編成の動的性質は、システムに内在しており、同時に、コントローラの再プログラミングなしで、および／または生産の完全な再編成を待つことなしに、多くの異なったタイプの製品の加工を可能にする。
【００１６】
製品に関連づいているワークフローに基づいて、製造現場におけるコンフリクト状況を、ＤＭＳコンポーネントまたはＭＥＳコンポーネントによって提供される必要なサービスの呼び出しによって、解決されることが可能である。決定が下されるときはいつでも、サービスは、あり得る実行可能なサービスのセットから呼び出される。常に、サービスが実施されているときは、デバイスの新たな局所的な状況が得られ、ＨＬＰＮの対応のマーク付けが開発される。注：ＨＬＰＮにおける「トークン」移動は、例えば、製造現場のトポロジ（ＳｏＡミドルウェア）に接続された論理情報および／または製造現場におけるパレットまたは製品の動きに接続された物理的情報を表わす。
【００１７】
本発明の複数の他の詳細、利点および特徴は、複数の請求項と、これらの請求項から読み取れる、単独および／または組合せで生じる複数の特徴とからのみならず、図面から見て取れる好ましい実施の形態の以下の記述からも明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】自律的なコンポーネントまたはサービス指向型のオートメーション・デバイスの独立挙動のコンセプトを示す。
【図２】可能なパスおよび動作モードを有するエレベータの略図を示す。
【図３】可能な動作モードを有するエレベータのための挙動モデルを示す。
【図４】図３に示すサービス「左上  中へ移せ」の起動および動作を示す。
【図５】コンフリクト３が図３に示したモデルの実際の状況にあってなるコンフリクト状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図1は、自律的なオートメーション・デバイスＡＧおよび／またはコンポーネントの独立挙動のコンセプトを示す。これらのコンポーネントの操作挙動のライフサイクルのための複数の手順が、以下のように定められている。
【００２０】
-構成を含む、任意の或るデバイスＡＧの最初のセットアップ、サービスの定義、他のデバイスおよび／またはコンポーネントとの接続の設定、および、デバイスおよび／またはコンポーネントの、待ちの最初の状況への転送。
【００２１】
-イベントが、サービス操作によって受信され、内部デバイスインタフェースが、入出力のためにおよび直接に（例えばコンフリクトの）制御によって、発生される。
【００２２】
-受信されたイベントを以下のようにテストせねばならない。
【００２３】
イベントが、制御モデルの実際の状況の記述と一致するとき、システムは、制御モデルを更新することによって、サービス・アクティビティ（例えば、「パレットを運べ」、「グリッパを掴め」のような他のデバイスとの対話）、すなわち出力へ書き込めまたは入力から読み取れ、診断またはモニタのインデックスを報告せよ）の同期化によって、開発されねばならない。
【００２４】
-例外のおよび文書化されないイベントのまたは内部コンフリクトの場合に、複数の決定が必要である。デバイスが、決定を解除するために必要な情報を有するとき、通常のシステム制御に介入するための特別なプロセスが用いられる。新たなイベントが発生される。不十分な制御がイベントに支配的である場合、このデバイスは、サービスを要求する。サービスは、ＳｏＡ（例えばＤＭＳ）の外部コンポーネントによって提供される。その目的は、問題に関する具体的な決定のためのより適切な情報を提供するためである。例としては、パレットが搬送されることが意図され、２つの可能性および許容されるパス、例えば、ミドルウェアによって提供される２つのサービスすなわち「中へ移動せよ、上へ移動せよ」、が存在する。２つのサービスは、２つの側の排除関係にあって、例えば、両者は、デバイスによって提供されるが、一方のみが、最後は、起動されかつ作動することができる。決定は、ＤＭＳコンポーネントによって操作される（このコンポーネントは、ＳｏＡベースのＩＴエンタープライズシステムの上位レベルに設けられており、あるいは、製造現場で幾つかのデバイスに統合されている）。コンポーネントは、実行イベント(ハビリテーション・イベント)を、選択されたサービスに送り、ブロッキング・イベント（禁止イベント）を他のサービスに送る。
【００２５】
-イベントの実行および開発後に、「トークン・ゲーム」が、モデルベースのミドルウェア・エンベロープに続く。システムは、次の状態に達し、他のイベントを受け取ることが再度可能である。
【００２６】
プロセスは、メカトロニクス・デバイスＬＩへ適用される。メカトロニクス・デバイスは、２つのレベルＥ１，Ｅ２および４つの異なったポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を有するエレベータに対応する。これらのポートには、パレットＰが出し入れされることができる。これらのポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、他のデバイスＡＧ、例えばコンベアベルトとの接続のために用いられるほうがよいが、手動でも、パレットＰの、エレベータへの入力によって、起動されることができる。但し、センサが、このことを検出する場合である。図２は、１２のすべての可能な期待された動作モードを有するエレベータＬＩの図を示す。動作モードは、１つのパレットを収容することができるパスに対応し、かつＳｏＡベースの仕様の中で１２の集約されたサービスとして示されている。
【００２７】
エレベータＬＩの挙動制御は、第1の高レベルのペトリネット・モデルによって、型通りに表わされる。ペトリネット・モデルは、異なったモードでの広域の操作モードを示す(図３)。
【００２８】
メカトロニクスの制限に基づき、只1つのパレットＰが、エレベータＬＩによってピックアップされることができることに注意されるべきである。
【００２９】
青色のおよび大きいほうのボックス（ＨＬＰＮモデルの遷移）は、複雑な操作（例えば、サービスの呼び出し）を表わす。遷移は、エレベータＬＩのアトロニクス・コンポーネントによってまたは他のアトミック・サービスの集約によって提供されるアトミック・サービスであってもよい。この場合、これらのサービスは、分離されることができる。その目的は、挙動制御へのより深い洞察を得るためである。複雑なサービスまたは操作モードＩ４−Ｏ１２が観察されるときは、このサービスが、以下のサービス（top-left-transfer-in+lift-down+ bottom-right-transfer-out）の集約または合成から結果として生じる。
【００３０】
アトミック・サービス「top-left-transfer-in」（図４を参照せよ）は、生産オートメーション操作と、対応の入力からの読み取りまたは対応の出力への書き込みと、サービス・アクティビティ（例えば、コンベアベルトは、このサービスを要求する）の同期化とを示している。この遷移の起動が実行されるのは、１）モデルが論理状態「真」を示す（エレベータが、サービスを提供する準備ができている）、例えば、エレベータが利用可能であるとき、および２）コンベアベルトがサービスを要求し、またはセンサがポートのパレットを検出するときである。
【００３１】
文書化されていない他の状況は、同様に、処理されることができ、前述のように、特別な手順を必要とする。
【００３２】
「外へ移せ」の操作（例えば、「top-right-transfer-out」の遷移）を、接続された転送デバイス（例えばコンベアベルト）に同期的に実行することができる。その目的は、一方のデバイスから他方のデバイスへのパレットＰの均等な転送移動を保証するためである。このことは、エレベータＬＩが、接続されたコンベアベルトの「中へ移せ、のサービス」を要求することを必要とする。
【００３３】
初期セットアップと、制御モデルおよび追加のルーチンを有するデバイスＡＧの構成との後に、デバイスは、サービスを提供または表示するために、使用され、イベントと、サービスの呼び出しとを期待する。
【００３４】
例えば、接続されたコンベアベルトが、「bottom-left-transfer-in」のサービス（ＩＩ）を要求する。この場合に、および文書化されたイベントが制御モデルにあるときに、デバイスＡＧは、システムを、ＨＬＰＮモデルの始動および対応のアクションの実行によって開発するために、継続している。「bottom-left-transfer-in」のサービスが、上首尾に終了した後に、システムは、コンフリクト（つまり、図５に図示したように、コンフリクト３）によってモデルに投げ込まれた格別なイベントに直面されねばならない。デバイスＡＧが、決定のために必要な情報を有しないとき、デバイスは、この手順において役立つために、特殊なコンポーネントＤＭＳを呼び出さねばならない。図1に示すように、ＤＭＳは、この場合のために用いられる。エレベータは、支援情報（パレットのＩＤおよび可能な出力（呼び出されることができるサービス）すなわち「lift-up」および「bottom-right-transfer-out」を含む、支援のための要求（呼び出しサービス）をＤＭＳに送る。パレットの作業の流れに基づいて、イベントの形態の決定が、エレベータに送り返され、今や、エレベータは、コンフリクトを解決し、システムを開発することができるほうがよい。例えば、エレベータは、ＤＭＳから、「lift-up」を実行するための刺激を受け取るとき、エレベータは、「lift-up」を実行することを続ける。いずれの場合でも、最後の決定は、エレベータＬＩに帰する。このエレベータは、受け取った刺激を考慮するが、内部状況（例えば、エレベータおよび／または接続されたコンベアベルトが使用中）の場合には、異なって作動することが可能である。
【００３５】
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１]  製造現場に設けられておりかつサービス指向型アーキテクチャを有する自律的なおよび協調的なオートメーション・デバイスの挙動を指定する方法において、
以下のプロセス段階、すなわち、
構成を含む、任意の或るオートメーション・デバイスの最初のセットアップ、サービスの定義、他のオートメーション・デバイスとの接続の設定、および、前記セットアップの、待ちの最初の状況への転送、
サービス操作によるイベントの受信、入出力のためのおよび／または直接に制御によって発生される内部デバイスインタフェース、
受信されたイベントの評価、
イベントの実行、およびモデルベースのミドルウェア・エンベロープの状態変化、を有し、システムは、次の状態に達し、他のイベントを受け取ることが可能であることを特徴する方法。
[２]  前記システムの状態の変化を、制御モデルを更新すること、または実現することによって、サービス・アクティビティ、例えば、他のデバイスとの対話、例えば、「パレットを運べ」、「受け取れまたは掴め」、「出力へ書き込めまたは入力から読み取れ」、「診断またはモニタのインデックスを報告せよ」を同期化することによって定めることを特徴とする請求項１に記載の方法。
[３]  例外の、文書化されないイベント、または内部コンフリクトの場合に、複数の決定を行ない、決定を解除するために必要な情報を用いて、通常のシステム制御に介入するための方法を用い、かつ新たなイベントを発生させることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
[４]  不十分な制御がイベントに支配的であるとき、前記オートメーション・デバイスは、具体的な決定のためにより適切な情報を提供するために、サービス指向型アーキテクチャの、例えば、意思決定システム（ＤＭＳ）の外部コンポーネントによって提供されるサービスを、要求することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか1項に記載の方法。
[５]  前記オートメーション・デバイスは、自律的で、自己制御型のおよび／または自己監視型のオートメーション・デバイスとして形成されていることを特徴とする、サービス指向型アーキテクチャを有する、製造現場のためのサービス指向型のオートメーション・デバイス。
[６]  前記サービス指向型のオートメーション・デバイスのモデルのサービス指向ならびにイベントベースの状態変化が、高レベルのペトリネットの「トークン・ゲーム」の規則に従うことを特徴とする請求項５に記載のサービス指向型のオートメーション・デバイス。
[７]  前記オートメーション・デバイスの各々は、自律的な、サービス指向型の制御挙動を有し、この制御挙動は、前記オートメーション・デバイスの中で局所的にインプリメントされており、前記製造現場のレイアウト構成に基づいて、他のオートメーション・デバイスに接続されていることを特徴とする請求項５または６に記載のサービス指向型のオートメーション・デバイス。
[８]  前記ミドルウェア・エンベロープは、サービスの提供および／または呼び出しに基づいて、可能な挙動接続を提供する請求項５ないし７のいずれか1項に記載のサービス指向型のオートメーション・デバイス。
[９]  集約されたサービスの挙動と関連している決定機構が、サービス指向型のＩＴエンタープライズシステムの製造現場（横方向の協調）および高レベルのコンポーネント（垂直方向の協調）を含む全システムに接続されている情報によって影響を受けることが可能であることを特徴とする請求項５ないし８のいずれか1項に記載のサービス指向型のオートメーション・デバイス。
[１０]  前記製造現場の完全挙動が、複数のイベントの非同期的な交換およびサービスの呼び出しに基づいており、前記サービスは、分散型で、自律的なサービス指向型のオートメーション・デバイスによって実行されること、および、この挙動は、ＨＬＰＮベースの、ＳＯＡベースのモデルの「マークの移動」（「トークン・ゲーム」）に型通りに従うことを特徴とする請求項５ないし９のいずれか1項に記載のサービス指向型のオートメーション・デバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造現場のレベルでのおよびサービス指向型アーキテクチャを有するＩＴエンタープライズシステムの部分としての生産システムの、自律的な、協調的な、サービス指向型の複数のオートメーション・デバイス（ＡＧ）を操作するための方法であって、これらのオートメーション・デバイス（ＡＧ）は、生産デバイスにおよび互いに連結されており、自らの機能性および／または前記連結された生産デバイスの機能性を、サービスまたはサービスの集約として提供し、および／または、前記製造現場のおよび／または前記ＩＴエンタープライズシステムのオートメーション・デバイス（ＡＧ）から、サービスまたはサービスの集約について問い合わせ、前記オートメーション・デバイス（ＡＧ）のセットアップが行なわれ、前記方法は、構成、サービスの定義、他のオートメーション・デバイスとの接続の設定を有し、前記生産システムの挙動は、作業プランに従って製品を製造するという目標をもった、イベントの非同期的な交換およびサービスの呼び出しに基づいていてなる方法において、
各々のオートメーション・デバイス（ＡＧ）の挙動は、ミドルウェア・エンベロープの一部によって表わされ、このミドルウェア・エンベロープは、ＨＬＰＮ（高レベルのペトリネット）モデルによって型通りに指定され、内部のおよび／または外部のイベントおよび／またはサービスの呼び出しによって制御されること、１つのオートメーション・デバイス（ＡＧ）によって受け取られた１つのイベントが試験され、このイベントが前記ＨＬＰＮモデルの実際のステータスの記述と対応するとき、前記生産システムは、前記ＨＬＰＮモデルの更新ならびにサービス・アクティビティの同期化によって、新たな状態へ移され、前記イベントが、例外、文書化されないイベント、または内部コンフリクトであるとき、決定がなされ、決定を解除するために必要な情報があるとき、イベントが発生され、および／または、外部のコンポーネント（ＤＭＳ）および／またはオートメーション・デバイス（ＡＧ）のサービスが、具体的な決定のための情報を準備するために、問い合わされること、および、前記イベントの実施および／または、サービスの問い合わせならびに前記ＨＬＰＮモデルの開発後に、前記生産システムは、次のステータスに達し、更なるイベントを受け取る準備ができていることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記システムの状態の変化を、ＨＬＰＮ制御モデルを更新すること、または実現することによって、サービス・アクティビティ、例えば、他のデバイスとの対話、例えば、「パレットを運べ」、「受け取れまたは掴め」、「出力へ書き込めまたは入力から読み取れ」、「診断またはモニタのインデックスを報告せよ」を同期化することによって定めることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
例外の、文書化されないイベントの、または内部コンフリクトの処理のために、具体的な決定のために適切な情報を提供するために、意思決定システム（ＤＭＳ）のサービスを、要求することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記サービス指向型のオートメーション・デバイス（ＡＧ）の前記ＨＬＰＮモデルのサービス指向ならびにイベントベースの状態変化が、高レベルのペトリネットの「トークン・ゲーム」の規則に従うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記オートメーション・デバイス（ＡＧ）の各々には、自律的な、サービス指向型の制御挙動がインプリメントされ、前記製造現場のレイアウト構成に基づいて、他のオートメーション・デバイス（ＡＧ）に接続されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記ミドルウェア・エンベロープは、サービスの提供および／または呼び出しに基づいて、可能な挙動接続を提供する請求項１ないし５のいずれか1項に記載の方法。
【請求項７】
集約されたサービスの挙動と関連している決定機構が、製造現場および前記サービス指向型のＩＴエンタープライズシステムの高レベルのコンポーネントを含む前記生産システムに接続されている情報によって影響を受けることが可能であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか1項に記載の方法。
【請求項８】
前記製造現場の完全挙動が、複数のイベントの非同期的な交換およびサービスの呼び出しに基づいており、前記サービスは、分散型の、自律的な、１サービス指向型のオートメーション・デバイスによって実行されること、および、この挙動は、前記ＨＬＰＮモデルに型通りに従うことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか1項に記載の方法。
【国際調査報告】
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