(57)【要約】  本発明は、分散型の生産・制御サービスを提供するエージェントを有するデバイス、例えば、搬送・加工機械（Ｍ）と、エージェントを有するプロダクト（ＷＰ）と、通信プラットフォームを提供する調整ユニット（ＣＯ）とを備える協同的な自動化システム（ＰＳ）、制御方法に関する。分散型で、疎結合されたインフラストラクチャにおいて、生産・制御サービスを提供するデバイス（ＳＴ，ＭＡ，ＷＰ）は、ＤＰＷＳをベースにして統合されたＷｅｂサービス（ＳＴ−ＷＳ；ＭＡ−ＷＳ）および只一つの通信プラットフォームを介して通信し、デバイス機能が、デバイス・サービス（ＳＴ−ＷＳ；ＭＡ−ＷＳ）として、およびエージェント機能を記述するデバイス・エージェント（ＳＴ−ＡＧ；ＭＡ−ＡＧ）が、エージェント・サービスとして、ＤＰＷＳをベースにしたＷｅｂサービスにインプリメントされ、調整ユニットは、ＤＰＷＳ指向型の一体化プラットフォームとして作動される。【選択図】  図５
2010526382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散型の生産・制御サービスを提供するデバイス（Ｄ）、例えば、割り当てられたデバイス・エージェント（ＳＴ−ＡＧ，ＭＡ−ＡＧ）を有する搬送・加工機械（Ｍ）と、割り当てられたプロダクト・エージェント（ＷＰ−ＡＧ）を有するプロダクトと、通信プラットフォーム（ＳＫＰ）を提供する調整ユニット（ＣＯ）とを備える協同的な自動化システム（ＰＳ）において、
ＤＰＷＳをベースにしたＷｅｂサービス（ＳＴ−ＷＳ；ＭＡ−ＷＳ）が、前記生産・制御サービスを提供するデバイス（ＳＴ，ＭＡ，ＷＰ）に割り当てられていること、デバイス機能が、デバイス・サービスとして、またエージェント機能を記述するデバイス・エージェントが、エージェント・サービスとして、前記ＤＰＷＳをベースにしたＷｅｂサービスにインプリメントされていること、および前記通信プラットフォーム（ＳＫＰ）が、ＤＰＷＳ指向型の一体的なＳＯＡプラットフォームとして形成されていることを特徴とする協同的な自動化システム。
【請求項２】
ＤＰＷＳサービスと、エージェント・サービスと、デバイス・サービスは、デバイス制御装置および場合によってはデバイス機構と共に、協同的な自動化サービス・ユニット（ＣＡＳＵ）を形成することを特徴とする請求項１記載の協同的な自動化システム。
【請求項３】
前記通信ユニット（ＣＯ）には、柔軟な生産システム（ＰＳ）の構成（レイアウト）、特に、前記搬送・生産サービスの構成およびレイアウト、ならびに生産の状態が実行時間でインプリメントされることを特徴とする請求項１または２記載の協同的な自動化システム。
【請求項４】
前記生産システムのモデリングおよび調整は、適切なモデリング言語、例えば、ＢＰＥＬ４ＷＳ、ＰＮ微分、ＳＦＣ微分または流れ図に基づいて実行されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の協同的な自動化システム。
【請求項５】
前記調整ユニット（ＣＯ）は、外部から、集中型で、統合されておよび／または分散型でインプリメントされて設けら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項記載の協同的な自動化システム。
【請求項６】
前記調整ユニット（ＣＯ）は、サービスの選択とプロダクトの最適なルーティングとを支援するエージェント・システムを結合するためのサポート・インターフェースを有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の協同的な自動化システム。
【請求項７】
前記デバイス・エージェント（ＳＴ−ＡＧ，ＭＡ−ＡＧ）は、局所的に、前記協同的な自動化サービス・ユニット（ＣＡＳＵ）上に、別個のコンポーネントとして、かつプロダクト・エージェント（ＷＰ−ＡＧ）としてインプリメントされていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項記載の協同的な自動化システム。
【請求項８】
分散型の生産・制御サービスを提供するデバイス（Ｄ）、例えば、割り当てられたデバイス・エージェント（ＳＴ−ＡＧ，ＭＡ−ＡＧ）を有する搬送・加工機械（ＳＴ；ＰＰ；ＭＡ）と、割り当てられたプロダクト・エージェント（ＷＰ−ＡＧ）を有するプロダクトと、通信プラットフォーム（ＳＫＰ）を提供する調整ユニット（ＣＯ）とを備える協同的な自動化システム（ＰＳ）を制御する方法において、
前記生産・制御サービスを提供するデバイス（ＳＴ，ＭＡ，ＷＰ）が、ＤＰＷＳをベースにした統合されたＷｅｂサービス（ＳＴ−ＷＳ；ＭＡ−ＷＳ）および只一つの通信プラットフォーム（ＳＫＰ）を介して通信し、デバイス機能は、デバイス・サービス（ＳＴ−ＷＳ；ＭＡ−ＷＳ）として、またエージェント機能を記述するデバイス・エージェント（ＳＴ−ＡＧ；ＭＡ−ＡＧ；ＷＰ−ＡＧ）は、エージェント・サービスとして、前記ＤＰＷＳをベースにしたＷｅｂサービスにインプリメントされており、前記通信プラットフォームは、ＤＰＷＳ指向型の一体化したＳＯＡプラットフォームとして作動されてなることを特徴とする方法。
【請求項９】
前記通信ユニット（ＣＯ）では、柔軟な生産システム（ＰＳ）の構成（レイアウト）、特に、搬送・生産サービスの構成およびレイアウト、ならびに生産の状態を実行時間でインプリメントすることを特徴とする請求項８記載の協同的な自動化システム。
【請求項１０】
前記生産システムのモデリングおよび調整を、適切なモデリング言語、例えば、ＢＰＥＬ４ＷＳ、ＰＮ微分、ＳＦＣ微分または流れ図に基づいて実行することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項記載の協同的な自動化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散型の生産・制御サービスを提供するデバイス、例えば、割り当てられたデバイス・エージェントを有する搬送・加工機械と、割り当てられたプロダクト・エージェントを有するプロダクトと、通信プラットフォームを提供する調整ユニットとを具備する協同的な自動化システム、および、協同的な自動化システムを制御するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、マルチ・エージェント・システム（ＭＡＳ）が、しばしば、工業用自動化設備に設けられてきたが、広範囲の採用には至っていない。現在、マルチ・エージェント・システムの利用は、通常、生産プロセスのプランニングに限定されている。エージェント・プラットフォームと、化学研究所または産業プロジェクトによって開発されたシステムとの例は、以下の通りである。
【０００３】
−アクターをベースにしたアセンブリ・システム（ＡＢＡＳ：登録商標）は、スリムで、敏捷かつ柔軟な大量生産の目標を達するのみならず、このような大量生産を凌駕する、と主張する。このシステムは、伝統的な、硬く結合されたアセンブリ・システム構造を有しない、非常に正確で、協同的な自動化プラットフォームを提供する。アセンブリ・システムは、フィンランドのタンペレにある試験的設備において、非常にダイナミックな、再構成可能なアセンブリ解法装置を提供する。
【０００４】
−ＡＤＡＣＯＲ（分散型、非集中型生産システムのための適応可能なホロニック・アーキテクチャ）は、ポルトガルのブラガンサの科学技術専門学校で開発され、かつインプリメントされた制御アーキテクチャである。このシステムは、システムが、不意の故障が頻繁に生じることを特徴とした環境の中で作動するとき、計画の敏捷性および柔軟性を高めるために、作動の故障に対する柔軟な対応を提供することを目的としている。
【０００５】
−Ｐ２０００＋，ファクトリー・ブローカーＴＭ（登録商標）。主導的な知的生産システム（ＩＭＳ）およびホロニック生産システム（ＨＭＳの主導）と並行して、シュナイダー・エレクトリック・オートメーション社によって、最初の産業用エージェント制御生産ラインが開発され、自動車用の生産ラインの中で、成功裏に稼動されている。この生産ラインは、依然として、稼働中であり、生産システムの制御における再構成可能なシステムの概念を実証する。ファクトリー・ブローカーＴＭは、エージェント対話のための、独占的なＣＯＭまたはＤＣＯＭ（コンポーネント・オブジェクト・モデルまたは分散型コンポーネント・オブジェクト・モデル）の技術を用いるシステムの例である。
【０００６】
-J.L.M. Lastra:「Reference Mechatronic Architecture for Actor-Based Assembly Systems」、学位を得るための論文、工科大学、フィンランドのタンペレ、２００４年
-A.W.Colombo;R.Schoop,R.Neubert;「Collaborative (Agent-Based) Factory Automation」109 章、「The Industrial Information Technology Handbook, Richard Zurawski(editor), CRC Press LLC,Boca Raton, USA, November ２００４所収
-A.W.Colombo;R.Schoop,R.Neubert;「An Agent-based Intelligent Control Platform for Industrial Holonic Manufacturing Systems」IEEE Transaction on Industrial Electronics(IEEE-IES),February 2006
-R.Harrison, A,W,Colombo, A.A.West S.M.Lee;「Reconfigurable Modular Automation Systems for Automotive Power-Train Manufacture」,International Journal of Flexible Manufacturing Systems,Springer-Verlag,London 2007
Ｗｅｂサービス技術をベースにしたＳＯＡ（サービス指向型アーキテクチャ）は、自動化技術の世界において益々用いられ、既に、通信・制御プラットフォームとして用いられている。従って、Ｗｅｂ技術は、基本的に、新たな生産プラットフォームのための、柔軟な自動化システムにおける通信インフラストラクチャとして使用可能である。何故、エージェントをベースにしたシステムが、以前失敗したかの理由のうちの一つは、システムが、生産制御システムの再構成を阻止した通信技術によってインプリメントされたことである。阻止により、これらのシステムは、知的システムにとって望ましい自律原理を、妨げることとなった。
【０００７】
−ＳＩＲＥＮＡプロジェクトは、埋め込まれた実時間（リアルタイム）のネットワーク使用のためのサービス・インフラストラクチャを開発する目的を有するヨーロッパの研究・開発プロジェクトである。ＳＩＲＥＮＡプロジェクトは、種々の組み込まれたコンピュータ環境において分散適用される仕様の決定、および工業自動化、車両用エレクトロニクス、家庭内自動化および電気通信システムを含んだサービス指向型ラーメン（フレームワーク）の開発を意図する(www.sirena-itea.org)。
-I.M.Delamer;「Event-Based Middleware for Reconfigurable Manufacturing Systems:A Semantic Web Services Approach;学位を得るための論文、工科大学、フィンランドのタンペレ、２００６年
−ドイツ出願DE 10 2007 004 654「ＤＰＷＳをベースにした複数のサービスの間の通信インターフェース」では、生産システムにおけるかなり高い敏捷性および柔軟性を得るために、Ｗｅｂサービス技術およびＤＰＷＳ標準を用いることが記述されている。各々のデバイスおよび標準化された対話パターンのための一般的なインターフェースは、サービス提供者とサービス需要者との間の交渉のために用いられる。
【０００８】
ＳＯＡと、エージェントをベースにした試みとの間には、強い概念的な相乗効果がある。ＳＯＡの基本的な特徴は、疎結合された方法によるダイナミックな表示の提供およびプロセスの呼び出しである。複数のサービスを互いに硬く結合する代わりに、ＳＯＡは、分散型のシステムの再構成を容易化する。このダイナミクスおよびストラクチャを再構成する本当の能力が、マルチ・エージェント・システムをインプリメントするための前提である。
【０００９】
現在、知能物理エージェント財団（ＦＩＰＡ）によって定められた、エージェント通信のための事実上の工業規格は、通信規格および対話の連結からなる。ＦＩＰＡのメッセージを交換するための仕様がＸＭＬおよびＨＴＩＰの下に存在しているにもかかわらず、ＦＩＰＡメッセージが、ＤＰＷＳ（Ｗｅｂサービスのためのデバイス・プロファイル）のスタックと、特に、ＷＳＤＬメッセージの記述およびＷＳイベント通信仕様の使用と調和されねばならない。例えば、互いに一致させた方が望ましいＤＰＷＳ仕様、例えば、ＷＳアドレッシング仕様のヘッダ要素は、ＦＩＰＡメッセージとの重なりを含む。更に、ＤＰＷＳおよび特にＷＳディスカバリの使用は、ＦＩＰＡ抽象アーキテクチャで提案されたように、ディレクトリ・サービスの分散型バージョンをインプリメントするために役立つ。インプリメントによって、エージェントおよびサービスの特別の発見が用いられる。ＦＩＰＡおよびＷｅｂサービスを統合するという以前の試みは、大型システムの中で実行され、適用サーバーおよびデータバンクを必要とし、従って、埋め込まれたシステムで用いられるためには、余りに難しい。
【００１０】
エージェントがサービス・コンポーネントと密に結合されているか、または複数のサービス・コンポーネントと可変に結合されている、生産システムの種々の面、例えば、マルチ・エージェントおよびローレベルサービスの面を、観察するとき、サービスのシステムが、どの程度サービス層によって自ら（自律的に）調整されているか、あるいは、エージェント・システムが、生産システムの作業プロセスにどの程度影響を与えるかの問いが残っている。例えば、ファクトリー・ブローカーＴＭの解決策を用いて、制御が、エージェント・システムによって完全に実行され、すなわち、エージェントが、デバイス・サービスを開始し、デバイス・サービスを呼び出す。複数のデバイス間の調整に関する各々の対話は、エージェント・システムによって起こる。
【００１１】
単純な制御が複合され、同一レベルで生じ、互いに織り込まれているという欠点は、上記の方法に基づいている。このことにより、試みが、技術に強く結びつけている。
【概要】
【００１２】
このことを前提として、本発明の課題は、明細書の初めの部分に記述したタイプの協同的な自動化システムを、プロセスのダイナミックな検出および呼び出しが、疎結合された生産・制御サービス・インフラストラクチャの中で達成されるように、改善することである。
【００１３】
上記課題は、本発明に基づき、特に、以下のこと、すなわち、生産・制御サービスを提供するデバイスに、ＤＰＷＳをベースにしたＷｅｂサービスが割り当てられており、デバイス機能が、デバイス・サービスとして、またエージェント機能を記述するデバイス・エージェントが、エージェント・サービスとして、ＤＰＷＳベースのＷｅｂサービスにインプリメントされており、通信プラットフォームが、ＤＰＷＳ指向型の一体的なＳＯＡプラットフォームとして形成されている、ことによって解決される。
【００１４】
エージェントの機能性を既存のサービス・プラットフォームに統合することによって、複数の層が論理的および機能的に分離されるのを補償するという考えが、本発明の基礎になっている。コンポーネント・サービスと並行して、複数のエージェントを、同一のプラットフォーム上で結合するために、Ｗｅｂサービスをビークルとして用いることは好ましい。
【００１５】
機能的な観点からデバイス・サービスの最上位置に置かれる、エージェントの頭部は、サービス・プラットフォームおよびエージェントの機能性を有するデバイス機能性、例えば、サービスの呼び出し、先取り型の意思決定等による交渉を拡張する。デバイスの機能的なインターフェースは、持続している。この方向を取るためには、サービス・コンテナを、追加の内層によって拡張しなければならない。内部では、デバイス・サービスをインプリメントする際に、エージェントによる可能性が付与されねばならない。それ故に、交渉、デッドロック防止等は、どのような事情および前提でサービスが使用されかつ呼び出されるか、への事実上の影響を有する。
【００１６】
好ましい実施形態では、ＤＰＷＳサービス、エージェント・サービスおよびデバイス・サービスは、デバイス制御装置および、場合によってはデバイス機構と共に、協同的な自動化サービス・ユニットを形成する。
【００１７】
サービス提供型ユニットの生産および制御で、エージェントおよびサービスの異なった役割を際立たせるために、比較がなされる。生産自動化・制御エージェント（ＰＡＣＡ）は、ＳＯＡをベースにした生産コンポーネントに基づく。組合せで、これらの生産コンポーネントは、協同的な自動化サービス・ユニット（ＣＡＳＵ）として識別されることができる。インフラストラクチャの観点から見ると、ＰＡＣＡは、原理的に、高次能力によって拡張されたサービス、例えば先取り、交渉、自律的意思決定である。これに対し、ＣＡＳＵユニットは、ＳＩＲＥＮＡの成分を考慮せずに、機能的な観点からは、ファクトリー・ブローカーにおけるエージェントとして知られるＰＡＣＡとして、見なされる。
【００１８】
更に、通信ユニットでは、実行時間で、柔軟な生産システムの構成（レイアウト）、特に、搬送・生産サービスの構成とレイアウト、および生産の状態が、インプリメントされることが、提案されている。
【００１９】
生産システムのモデリングおよび調整は、適切なモデリング言語、例えばＢＰＥＬ４ＷＳ、ＰＮ微分、ＳＦＣ微分または流れ図に基づいて実行することができる。
【００２０】
他の好ましい実施形態では、調整ユニットは、外部から、集中型で統合されておよび／または分離型にインプリメントされて設けられている。
【００２１】
更に、調整ユニットは、サービスの選択およびプロダクトの最適なルーティングを支援するエージェント・システムを結合するためのサポート・インターフェースを有する。
【００２２】
この場合、デバイス・エージェントは、局所的に、協同的な自動化サービス・ユニット上に、あるいは、別個のコンポーネントとして、かつプロダクト・エージェントとしてインプリメントされることが可能である。
【００２３】
更に、本発明は、分散型の生産・制御サービスを提供するデバイス、例えば、割り当てられたデバイス・エージェントを有する搬送・加工機械と、割り当てられたプロダクト・エージェントを有するプロダクトと、通信プラットフォームを提供する調整ユニットとを具備する協同的な自動化システムを制御する方法に関する。方法の課題は、生産・制御サービスを提供するデバイスは、ＤＰＷＳをベースにして統合されたＷｅｂサービスおよび只一つの通信プラットフォームを介して通信し、デバイス機能が、デバイス・サービスとして、またエージェント機能を記述するデバイス・エージェントが、エージェント・サービスとして、ＤＰＷＳをベースにしたＷｅｂサービスにインプリメントされており、通信プラットフォームは、ＤＰＷＳ指向型の一体的なＳＯＡプラットフォームとして作動される、ことによって、解決される。
【００２４】
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】
【００２５】
【図１】図１ａは、クロス・マッピングにおけるマルチ・エージェント・システムおよび／またはサービス関係を示す。図１ｂは、１対１のマッピングにおけるマルチ・エージェント・システムおよび／またはサービス関係を示す。図１ｃは、同一のインフラストラクチャ使用の際の、統合された方法によるマルチ・エージェント・システムおよび／またはサービス関係を示す。
【図２】図２ａは、協同的な自動化サービス・ユニットを示す。物理エージェントは、只一つの通信プラットフォームを有する別個のエージェント層としてインプリメントされている。図２ｂは、協同的な自動化サービス・ユニットを示す。物理エージェントは、只一つの通信プラットフォームを有する統合されたサービスとしてインプリメントされている。
【図３】協同的な自動化サービス・ユニットの内部構造を示す。
【図４】シフト・テーブル、ワークピースおよび機械を有する複雑な配列の略図を示す。
【図５】コンフリクトの解決およびＣＡＳＵコンポーネントのオーケストレーションの方法の略図を示す。
【図６】複数のＣＡＳＵコンポーネント間のオペレーション交換の略図および簡略化された順次式の流れ図を示す。
【図７】複数のＣＡＳＵコンポーネント間の対話機構の図を示す。
【図８】エージェントの対話のためにＤＰＷＳの特徴を用いた複数のＣＡＳＵコンポーネント間の対話機構の略図を示す。
【図９】ハロー・メッセージまたはルック・アップに続く通信の略図を示す。
【図１０】ＣＡＳＵシフト・テーブル側での複数のＣＡＳＵコンポーネント間の通信機構の略図を示す。
【図１１】ワークピース側での複数のＣＡＳＵコンポーネント間の通信機構の略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１ａには、マルチ・エージェント・システムとサービスの関係が示されている。この場合、図１ａは、クロス・マッピングを示す。複数のエージェントＡＧが、互いに、また一つのサービスあるいは複数のサービスＳと関係がある。図１ｂは、１対１のマッピングを示す。複数のエージェントＡＧは、互いに通信し、サービスＳを呼び出すことができる。図１ｃに示したマルチ・エージェント・システムでは、エージェントＡＧは、同じインフラストラクチャ使用の際には、サービスＳに統合されている。
【００２７】
図２ａは、一つのストラクチャを示す。複数のエージェントＡＧが、一つのマルチ・エージェント・システムＭＡＳに設けられている。これらのエージェントは、エージェント通信プラットフォームＡＫＰを介して、例えば、ＦＩＰＡでは、ＤＣＯＭを介して通信する。複数のサービス起動可能デバイスＳＡＤは、別々に存在し、サービス通信プラットフォームＳＫＰを介して、例えば、ＳＯＡＰ仕様およびＤＰＷＳ仕様を用いるＷｅｂ技術によって通信する。
【００２８】
これとは逆に、図２ｂには、エージェントＡＧおよびサービス起動可能デバイスＳＡＤが、協同的な自動化サービス・ユニットＣＡＳＵとして示されている。協同的な自動化サービス・ユニットは、只一つの通信プラットフォームＳＫＰを介して通信する。
【００２９】
図３は、物理ＣＡＳＵコンポーネントの内部ストラクチャを示す。物理ＣＡＳＵコンポーネントは、メカトロニクスＭＴと、デバイス制御装置ＤＳＴと、エージェント・サービスＡＳが統合されているＤＰＷＳサービスとを含む。
【００３０】
図４は、生産機械ＭＡ１，ＭＡ２と、シフト・テーブルＳＴ１，ＳＴ２を有するモジュール式の搬送システムと、この搬送システム上でシフト可能であり、かつプロダクトまたはワークピースＷＰを搬送するためのプロダクト・パレットＰＰとからなる柔軟な生産システムＰＳの、テストインプリメンテーションを示す。
【００３１】
図５は、図４に示した生産システムＰＳに対するＣＡＳＵコンポーネントの略図を示す。
【００３２】
中央のインスタンスＣＯでは、インスタンスＣＯと結合されたＣＡＳＵコンポーネントのオーケストレーションがなされる。インスタンスＣＯでは、生産システムＰＳの内部モデルがインプリメントされている。
【００３３】
シフト・テーブル、機械ならびにパレットおよび／またはワークピースのような、ハードウェアおよびソフトウェアのユニットは、夫々、図３に示したストラクチャを有するＣＡＳＵコンポーネントによって示されている。これらのＣＡＳＵコンポーネントは、デバイス・サービスＳＴ−ＷＳ、ＭＡ−ＷＳならびにＣＡＳＵコンポーネントに属するエージェント・サービスＳＴ−ＡＧならびにＭＡ−ＡＧを含む。更に、プロダクト・エージェントＷＰ−ＡＧは、同様に、ＣＡＳＵコンポーネントとして示されている。これらのコンポーネントは、しかしながら、デバイス・サービスＤＳを含まない。
【００３４】
図５に示すように、集中的にまたは分散的にインプリメントされたインスタンスＣＯの制御および調整が、例えば、オーケストレーションの方法によって、実行される。この制御インスタンスＣＯは、柔軟な生産システムＰＳの構成（レイアウト）、すなわち、搬送・生産サービスの構成およびレイアウトならびに実行時間における生産の状態を、「認識する」。生産システムＰＳのモデリングおよび調整は、適切なモデリング言語、例えば、ＢＰＥＬ４ＷＳ、ＰＮ微分（ＰＮ−Ｄｅｒｉｖａｔｅ）、ＳＦＣ微分、流れ図に基づいて実行される。物理的な制約、例えば時間挙動、並列型のリソース・アクセスおよび異常や不測の挙動に対する対応は、プロセス・モデルの中で考慮されている（または考慮されねばならない）。これにより、かなり複雑な実行モデルを生成することができる。
【００３５】
インスタンスＣＯまたはオーケストレータ（外部から、集中型で統合されたおよび／または分散型にインプリメントされた）は、生産システムＰＳを、レイアウトと、設備の実際の状態を表わす挙動モデルとをベースにして調整する。ワークピース・エージェントＷＰ−ＡＧと、シフト・テーブル・エージェントＳＴ−ＡＧと、機械エージェントＭＡ−ＡＧとを有し、サービスの選択およびプロダクトの最適なルーティングを支援することを意図したエージェント・システムは、オーケストレーションの外側で論理的にインプリメントされており、サポート・インターフェースＳＩによって、オーケストレーションに接続されている。実行時間にオーケストレーションレベルで生じるコンフリクトは、インターフェースＳＩを介して，エージェント・システムに通信される。
【００３６】
例えば、ワークピースＷＰを有するパレットＰＰが、ターゲットを知らぬままに、分岐点ＫＰに達するとき、次の操作ステップをどの機械ＭＡによって実行すべきか？というコンフリクトが生じる。この場合、まず、パレットＰＰ上のプロダクトＷＰが、プロダクト・エージェントＷＰ−ＡＧによって識別される。このプロダクト・エージェントは、矢印Ｎ１によって示されており、コンフリクトの状態を表示しかつコンフリクトの解決を要求するという次の操作ステップをロードする。続いて、複数の機械ＭＡが、サービスとして、次の操作ステップを提供する。供給および機械ＭＡの選択を有する提案要求は、矢印Ｎ２，Ｎ３（エージェントによる交渉）により示されるように、プロダクト・エージェントＷＰ−ＡＧおよび機械エージェントＭＡ−ＡＧによってなされる。機械エージェントＭＡ−ＡＧおよびシフト・テーブル・エージェントＳＴ−ＡＧは、局所的に、ＣＡＳＵコンポーネント上に統合されており、および／または、例えば、プロダクト・エージェントＷＰ−ＡＧのための、別個のコンポーネントとしてインプリメントされることが可能である。
【００３７】
シフト・テーブル・コンポーネントは、図６に示すように、サービスとして見なされる。シフト・テーブルＳＴは、サービスＳＴ−ＷＳとして見なされる。このサービスは、例えば、「パレットＰＰを所定の入力コンベアベルトＥＢから所定の出力コンベアベルトへ動かせ」のようなアクション、「所定の入力コンベアベルトＥＢにパレットＰＰが、提供されている」というような目下の状態を知らせるための、イベントの配信または出力を可能にする基本オペレーションを利用する。オペレーションの範囲は、局所的なコンポーネントに限定されている。サービス・オペレーションおよびイベントは、複数のシフト・テーブルＳＴを組み合わせて、コーディネータＣＯによってオペレーションの現在の記録に基づいて調整および制御可能なシステムを形成するために、十分に細かく構成されている。他のインターフェースは存在しない。
【００３８】
この状態では、集中インスタンスＣＯの制御および調整は、例えば、図５に示したオーケストレーションの方法によって、提供される。集中インスタンスは、いわば、搬送システムの接続状態を「認識」し、パレットＰＰおよびプロダクトＷＰの分配を「認識」する。調整は、一種の広範囲な記述方法、例えば、ＢＰＥＬ４ＷＳ、ＰＮ微分、ＳＦＣ微分、流れ図または各々の適切で、より良い表示によって記述される。物理的な制約、例えば時間挙動、並列型のリソース・アクセスおよび異常や不測の挙動に対する対応は、プロセス・モデルの中で考慮されている（または考慮されねばならない）。このことにより、かなり複雑な実行モデルを生成することができる。
【００３９】
シフト・テーブル・サービスの一連の詳細なオペレーションは、例えば、以下の通りである。
【００４０】
−Ｍｏｖｅオペレーション（ｐｅｌｌｅｔｉｄ，ｉｎｎｕｍ，ｏｕｔｎｕｍ）：このオペレーションは、入力コンベアベルトＥＢから出力コンベアベルトＡＢへのパレットＰＰの搬送を問い合わせる。複数の非同期式の応答タイプが可能である。例えば、登録済み、却下、開始、終了、キャンセル等。テーブルＳＴの出力端へのパレットＰＰのシフト・オペレーションを問い合わせるための低水準のオペレーションが可能であるのは、このオペレーションが、所定の入力ポートに達するときである。Ｍｏｖｅ（）オペレーションは、Ｍｏｖｅ（ｐｉｄ，ｉｎｎｕｍ，ｏｕｔｎｕｍ）：＝ＦｅｔｃｈＩｎ（ｐｉｄ，ｉｎｎｕｍ）＋Ｍｏｖｅ−Ｏｕｔ（ｐｉｄ，ｏｕｔｎｕｍ）から構成された（順次の）オペレーションであるだろう。
【００４１】
−ｅｖｅｎｔ  ＩｎＢｕｆｆｅｒＲｅｃｅｉｖｅｄ（ｐａｌｌｅｔｉｄ，ｉｎｎｕｍ）
このイベントは、シフト・テーブルＳＴが、パレットＰＰを、複数の入力コンベアベルトのうちの一つで検知するとき、送信される。このイベントは、Ｍｏｖｅ（）オペレーションを開始することができる。
【００４２】
−ｅｖｅｎｔ  ｏｕｔＢｕｆｆｅｒＲｅｃｅｉｖｅｄ（ｐａｌｌｅｔｉｄ，ｏｕｔｎｕｍ）
Ｍｏｖｅ（）後のイベントは、実行され、パレットは、コンベアベルトのポートまたは出力ポートの上で解放された。イベントの受信者は、次のＭｏｖｅ（）オペレーションを発信することができる。
【００４３】
−ｅｖｅｎｔ  ＯｕｔＢｕｆｆｅｒＣｒｉｔｉｃａｌＳｔａｔｅ（ｏｕｔｉｄ）
シフト・テーブルＳＴが、局所的なコンベアベルトの状態を、適切に設置されたセンサによってモニタすることができる。出力コンベアベルトは、少なくともｎ個のパレットが所定のベルトにシフト可能か否かを検出する複数のセンサを有することができる。出力コンベアベルトが臨界的なバッファ状態に達するとき、イベントが送信される。
【００４４】
−ｅｖｅｎｔ  ＩｎＢｕｆｆｅｒＴｉｍｅｏｕｔ（ｐａｌｌｅｔｉｄ，ｉｎｎｕｍ）
パレットＰＰが入力端に到着した後に、イベントが、前述のように、送信される。Ｍｏｖｅ（）オペレーションがパレットＰＰを出力端に更に搬送し、あるいは、所定のタイムアウト後に、問題を表示するイベントが発信される。この状態が生じるのは、Ｍｏｖｅ（）オペレーションが生じないとき、あるいは、不意のパレットが到着するときである。障害を回避するためには、複数のシフト・テーブルＳＴが、同様に、自律的に、これらの部分を、不履行出力コンベアベルトに送ることができる。
【００４５】
コーディネータＣＯとシフト・テーブルＳＴ１−ＳＴ３との間の通信の例が、図７に示されている。コーディネータＣＯは、シフト・テーブルＳＴ１からシフト・テーブルＳＴ３へのパレットＰＸの搬送のためのプロセスの流れを操作し、シフト・テーブルＳＴ３に割り当てられた機械Ｍ３を用いる。パレットは、以下の経路、すなわち、シフト・テーブルＳＴ１（ｉｎ１→ｏｕｔ３）→シフト・テーブルＳＴ２（ｉｎ３→ｏｕｔ２）→シフト・テーブルＳＴ３（ｉｎ２→ｏｕｔ１）に従い、機械Ｍ３によって加工されるための準備ができている。パレットＰＰをシフト・テーブルＳＴ１およびシフト・テーブルＳＴ３から搬送するためのサービスの呼び出しと、機械Ｍ３のオペレーションの開始とを示す簡略化された順次の流れ図ＦＤが、図８に示されている。
【００４６】
シフト・テーブルのサービスが拡張して、ＣＡＳＵを形成する（＝サービス＋ＰＡＣＡ）
エージェントの機能性を有するシフト・テーブルのコンポーネントの拡張が、ここで扱われる。前の複数の段落では、パレットＰＰを一方の点から他方の点へ搬送するプロセスを操作することができるように、如何にコーディネータＣＯを用いることができるかが記載された。
【００４７】
ＳＯＡの決定的なコンセプトは、サービス同士の疎なる結合である。実際、シフト・テーブルＳＴ、パレットＰＰおよび機械Ｍは、元々疎結合されたサービスとして見なされ、同時に種々のユーザすなわち発呼者によって使用される。更に、システムは、同様に、冗長なリソース、例えばオペレーションの同一のセットを提供する種々の機械と共に、取り扱われねばならない。プロセス実行プログラムの図に基づいて、物理リソースへのサービスの問い合わせの所定のマッピングを、設計の時間に見出すことは難しい。プロセスは、抽象的な、オフセットの、別個のステップで実行され、必要なタイプのサービスのみを含む。リソースを、実行時間（ｒｕｎｔｉｍｅ）で決めなくてはいけない。
【００４８】
サービスを見つける方法は、問い合わせ・応答パターンから知られるように、直ぐに実行されない。オペレーションは直接応答される。サービス・プロバイダーは、共同で使用されるリソースとして見なされる。従って、サービス・プロバイダーは、サービスの問い合わせおよびサービスの提供を実行し、オペレーションを実行する。
【００４９】
プロセス実行プログラムの図を参照して、図８に示した高次のサービス形成の他のアスペクトを説明しよう。流れ図は、複数のシフト・テーブルのサービスＷＳを、適切な順番にもたらすことによって、パレットＰＰが一方の位置から他方の位置へ如何に搬送されるかを、前もって描く。今や、シフト・テーブルのサービスＳＴ−ＷＳが、このようなサービスに内在する協同の能力に基づいて、構成される。それ故に、サービスの問い合わせ元（ワークピース）が、構成されたサービスを利用する。ｍｏｖｅ（１，２）＋ｍｏｖｅ（２，３）の代わりに、問い合わせはｍｏｖｅ（１，３）である。２つのｍｏｖｅサービスは、高次元のサービスを実現するために、協働しなければならない。
【００５０】
オペレーション開始
ＤＰＷＳの認識によって、一方の（ＣＡＳＵ）デバイスを他方のデバイスの前に始動する必要はない。シフト・テーブルＳＴが最初のテーブルとして始動するとき、このシフト・テーブルは、ワークピースが始動するとき、（ＣＡＳＵ）ワークピースによって見つけられる。（ＣＡＳＵ）ワークピースが最初のワークピースとして始動するとき、（ＣＡＳＵ）シフト・テーブルは、このテーブルが始動するとき、現われる。これらのテーブルの名前が、識別の名前の部分に登録されている方が望ましい。（ＣＡＳＵ）デバイスが認識されるとき、このデバイスのメタ・データ・サービスおよびサービスのメタ・データが問い合わされる。それ故に、この（ＣＡＳＵ）デバイスにアクセスがなされることが可能である。
【００５１】
常に一つの新たな（ＣＡＳＵ）デバイスがネットワークに表われるとき、すべてのデバイスに、ハローのメッセージを送り（マルチ・キャスティングし）、すべての他の（ＣＡＳＵ）デバイスは、図９に示すように、これらの新たなデバイス・データ・サービスおよびサービス・メタ・データを問い合わせる。
【００５２】
簡単な場合が図１０および１１に示されている。図１０は、ＣＡＳＵシフト・テーブル側を示し、図１１はワークピース側を示している。（ＣＡＳＵ）ワークピースＷＰ１は、下方のコンベアに乗って到着し、上方のコンベアへ搬送されることを希望する。ワークピース・エージェントＷＰ−ＡＧは、前もって見つけられた（ＣＡＳＵ）シフト・テーブルＳＴ１に自らの到着を告げ、下方のコンベアから上方のコンベアへ移動されることを要求する。このメッセージは、ＤＰＷＳ通信層に供給される。ＤＰＷＳ通信層は、シフト・テーブルが見つけられたとき、所定の名前ＳＴ１を、実際の登録されたエンドポイントに変換する表を有する。このエンドポイントによって、メッセージは、シフト・テーブル・エージェントＳＴ−ＡＧに送られるために、提供されている。このメッセージは、今や、送信され、シフト・テーブル・エージェントのＤＰＷＳ層は、このメッセージを受信し、送信側のエンドポイントを名前ＷＰ１に変換する。名前ＷＰ１は、他の（ＣＡＳＵ）エージェントによって理解されることができ、前もって（ＣＡＳＵ）シフト・テーブル・エージェントＳＴ−ＡＧに知らされている。（ＣＡＳＵ）エージェントは、最後に、ワークピースＷＰ１から、ワークピースの到着の知らせを受信する。
【００５３】
ワークピースＷＰが、（ＣＡＳＵ）シフト・テーブルＳＴの入口に達するとき、ハードウェアが、このことを、（ＣＡＳＵ）エージェントに通信する。（ＣＡＳＵ）エージェントは、次に、ワークピースがどこへシフトされるべきかの、コマンドを発する。ハードウェアは、ワークピースＷＰをシフトし、（ＣＡＳＵ）エージェントに、手続きの終了を伝える。次に、（ＣＡＳＵ）エージェントは、ＤＰＷＳ通信層に、ワークピースＷＰに、要求された課題の終了に関するイベントを送ることを要求する。ＤＰＷＳは、所定のＩＤから、記憶されたエンドポイントを受け取り、「ワークピースが伝達された」というイベントを、ワークピース・エージェントＤＰＷＳ層に送る。
【００５４】
ＣＡＳＵエージェントによる認識可能なＩＤのためのエンドポイントを変換した後に、ＤＰＷＳ層が、このメッセージを、（ＣＡＳＵ）エージェントに伝達する。この（ＣＡＳＵ）エージェントは、次に、次のアクションを決定する。
【００５５】
手続きの詳細
ＤＰＷＳ層は、加入者政策に基づいて構成されねばならない。このイベントを受け取るためには、クライアントは、このイベントを申し込まねばならない。人は、常に、各々のシフト・テーブルのイベントの型を申し込むことができる。申し込みを更新することができるのは、申し込みがランするか、あるいは、問い合わせの実行の際に、あるいは、メッセージが届いても申し込まないとき、である。ＤＰＷＳ層の内部手続きを定めなければならないのは、ネットワークまたはその開発時間を最適化するためである。
【００５６】
サーバー
サービス・プロバイダーＤＰＷＳインターフェースは、単純であり、具体的なランに対し、サーバーの構成および（ＣＡＳＵ）エージェントとの接続を要求する。
【００５７】
クライアント
クライアントＤＰＷＳインターフェースは、エージェントにサービスを呼び出し、イベントを受信することを可能にする。インターフェースは、イベントを申し込み、申し込みがランしないか、または、不要なメッセージを受信しないように、申し込みがキャンセルされることにより、申し込みを管理し、デバイスの、ネットワークへの到着およびネットワークからの離脱を管理し、これらをエージェントに伝える。
【００５８】
アーキテクチャ
任意のあるデバイスは複数のブロックを有する。このデバイスは、エージェントと、サーバーと、一つまたは複数のクライアントと、場合によってはハードウェアとから構成される。各々のデバイスは、サーバーによって管理されるサービスと、インプリメンテーションに従って一つまたは複数のクライアントとを有する。デバイスは、各々のデバイスの型と通信できる只一つのクライアントを有し、またはエージェントが通信することを望む少なくとも複数のデバイスの型に対応して、複数のクライアントを有する。任意のあるデバイスが始動されるとき、サーバーは、ネットワークのすべてのデバイスへ、ハローのメッセージを送る。各々のクライアントは、他のデバイスを見つけるために、検索を開始する。
【符号の説明】
【００５９】
ＳＴ−ＡＧ  デバイス・エージェント
ＭＡ−ＡＧ  デバイス・エージェント
Ｍ  搬送・加工機械
ＷＰ−ＡＧ  プロダクト・エージェント
ＳＫＰ  通信プラットフォーム
ＣＯ  調整ユニット
【図１】
2010526382.tif 000003
【図２】
2010526382.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010526382.tif 000006
【図５】
2010526382.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010526382.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年10月7日(2009.10.7)
【手続補正１】
【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】
分散型の生産・制御サービスを提供するデバイス（Ｄ）、例えば、割り当てられたデバイス・エージェント（ＳＴ−ＡＧ，ＭＡ−ＡＧ）を有する搬送・加工機械（Ｍ）と、割り当てられたプロダクト・エージェント（ＷＰ−ＡＧ）を有するプロダクトとを具備し、前記生産・制御サービスを提供するデバイス（ＳＴ，ＭＡ，ＷＰ）に、ＤＰＷＳ（Ｗｅｂサービス向けのデバイス・プロファイル）プロトコルをベースにしたＷｅｂサービス（ＳＴ−ＷＳ；ＭＡ−ＷＳ）が、割り当てられており、デバイス機能が、デバイス・サービスとして、およびエージェント機能を記述するデバイス・エージェントが、エージェント・サービスとして、前記ＤＰＷＳをベースにしたＷｅｂサービスにインプリメントされてなる協同的な自動化システム(ＰＳ)において、
前記自動化システム(ＰＳ)は、通信プラットフォーム（ＳＫＰ）を提供する調整ユニット（ＣＯ）を有し、前記通信プラットフォーム（ＳＫＰ）は、サービス指向型アーキテクチャを有する、ＤＰＷＳ（Ｗｅｂサービス向けのデバイス・プロファイル）指向型の一体的なプラットフォームとして、形成されていること、および通信ユニット（ＣＯ）には、柔軟な生産システムの構成（レイアウト）ならびに生産の状態が、実行時間でインプリメントされることを特徴とする協同的な自動化システム。
【請求項２】
ＤＰＷＳサービスと、エージェント・サービスと、デバイス・サービスは、デバイス制御装置および場合によってはデバイス機構と共に、協同的な自動化サービス・ユニット（ＣＡＳＵ）を形成することを特徴とする請求項１記載の協同的な自動化システム。
【請求項３】
前記生産システムのモデリングおよび調整は、適切なモデリング言語、例えば、ＢＰＥＬ４ＷＳ、ＰＮ微分、ＳＦＣ微分または流れ図に基づいて実行されることを特徴とする請求項１ないし２のいずれか１項記載の協同的な自動化システム。
【請求項４】
前記調整ユニット（ＣＯ）は、外部から、集中型で、統合されておよび／または分散型でインプリメントされて設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の協同的な自動化システム。
【請求項５】
前記調整ユニット（ＣＯ）は、サービスの選択とプロダクトの最適なルーティングとを支援するエージェント・システムを結合するためのサポート・インターフェースを有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の協同的な自動化システム。
【請求項６】
前記デバイス・エージェント（ＳＴ−ＡＧ，ＭＡ−ＡＧ）は、局所的に、前記協同的な自動化サービス・ユニット（ＣＡＳＵ）上に、別個のコンポーネントとして、かつプロダクト・エージェント（ＷＰ−ＡＧ）としてインプリメントされていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の協同的な自動化システム。
【請求項７】
分散型の生産・制御サービスを提供するデバイス（Ｄ）、例えば、割り当てられたデバイス・エージェント（ＳＴ−ＡＧ，ＭＡ−ＡＧ）を有する搬送・加工機械（ＳＴ；ＰＰ；ＭＡ）と、割り当てられたプロダクト・エージェント（ＷＰ−ＡＧ）を有するプロダクトとを具備し、前記生産・制御サービスを提供するデバイス（ＳＴ，ＭＡ，ＷＰ）に、ＤＰＷＳ（Ｗｅｂサービス向けのデバイス・プロファイル）プロトコルをベースにしたＷｅｂサービス（ＳＴ−ＷＳ；ＭＡ−ＷＳ）が、割り当てられており、デバイス機能が、デバイス・サービスとして、およびエージェント機能を記述するデバイス・エージェントが、エージェント・サービスとして、前記ＤＰＷＳをベースにしたＷｅｂサービスにインプリメントされてなる協同的な自動化システム(ＰＳ)を制御する方法において、
前記生産・制御サービスを提供するデバイス（ＳＴ，ＭＡ，ＷＰ）を、調整ユニットによって提供された只一つの通信プラットフォームを介して通信すること、この通信プラットフォーム（ＳＫＰ）を、サービス指向型アーキテクチャを有する、ＤＰＷＳ（Ｗｅｂサービス向けのデバイス・プロファイル）指向型の一体化したプラットフォームとして、作動すること、および、前記通信ユニット（ＣＯ）では、柔軟な生産システム（ＰＳ）の構成（レイアウト）ならびに生産の状態を実行時間でインプリメントすることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記生産システムのモデリングおよび調整を、適切なモデリング言語、例えば、ＢＰＥＬ４ＷＳ、ＰＮ微分、ＳＦＣ微分または流れ図に基づいて実行することを特徴とする請求項１記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載の協同的な自動化システム、および、請求項７の前提部分に記載の、協同的な自動化システムを制御するための方法に関する。上記タイプの協同的な自動化システムは、刊行物A.Bepperling等著『A Frame Work for Development and Implementation of Web Service based on Intelligent Autonomous Mechatronik Components』Industrial Informatatics, 2006, IEEE,Int.Conf.on IEEE PL, Aug.1st.2006, PP 341-347に記載されている。ここには、「エージェント・サービス」、「デバイス・サービス」、「アプリケーション・サービス」、「実時間アプリケーション・サービス」のようなサービスがインプリメントされている知的自律型メカトロニクス・コンポーネントが提案されている。これらのサービスは、プロトコルに従って、種々の通信プラットフォームにおいて、ＤＰＷＳ（Ｗｅｂサービス向けのデバイス・プロファイル）を介して、互いに通信する。特に、Ｗｅｂサービス・プラットフォームおよびエージェント・プラットフォームが、互いに別々に存在している。刊行物F.Jammes著『Service Oriented Device Communications using the Device Profile for Web-Services』 Inter Citation, December 2nd.2005には、自らの機能性を提供する埋め込まれた複数のデバイスの間の、これらの間の通信のレベルにおけるアプリケーション・サービス指向型アーキテクチャが、記載される。「アーキテクチャ用のＷｅｂサービス向けのデバイス・プロファイル」および「知的デバイス」の使用が、同様に記載されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上記課題は、本発明に基づき、特に、請求項１の特徴によって解決される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
更に、通信ユニットでは、搬送・生産サービスの構成とレイアウトが、インプリメントされることが、提案されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
更に、本発明は、分散型の生産・制御サービスを提供するデバイス、例えば、割り当てられたデバイス・エージェントを有する搬送・加工機械と、割り当てられたプロダクト・エージェントを有するプロダクトと、通信プラットフォームを提供する調整ユニットとを具備する協同的な自動化システムを制御する方法に関する。方法の課題は、請求項7の特徴によって、解決される。
【国際調査報告】
2010526382.tif 000014
2010526382.tif 000015
2010526382.tif 000016
2010526382.tif 000017