(57)【要約】本発明は、サービス指向型アーキテクチャを有する、柔軟性のある生産設備のための制御システムに関する。この制御システムは、少なくとも１つのソフトウェアコンポーネントを有し、データを交換するためのデータ通信装置を介して互いに結合された、非集中型の、分散型の装置と、電気的なおよび／または機械的なコンポーネントとを具備する。更に、本発明は、柔軟性のある生産設備における非集中型の、分散型の装置のためのサービス指向型ソフトウェアコンポーネントを、サービス指向型アーキテクチャのコンポーネントとして開発およびインプリメントすることによる方法に関する。制御システムが、生産設備における変化または生産シナリオが異なる場合に、低いコストで構成可能であることを達成するために、ソフトウェアコンポーネントは、柔軟性のある生産設備のＰＰＲモデルのプロセスまたはサブプロセスから導き出されており、各々のソフトウェアコンポーネントは、プロセスまたはサブプロセスから導き出された制御ロジックと、ＰＰＲモデルに表わされたリソースへのアクセスのための柔軟なインターフェースと、サービス指向型アーキテクチャへ統合するための通信インターフェースとを有することが、提案される。【選択図】      図２
2010511949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サービス指向型アーキテクチャを有する、柔軟性のある生産設備のための制御システムであって、少なくとも１つのソフトウェアコンポーネントを有し、データを交換するためのデータ通信装置を介して互いに結合された、非集中型で分散型の装置と、電気的なおよび／または機械的なコンポーネントとを具備する制御システムにおいて、
前記ソフトウェアコンポーネントは、前記柔軟性のある生産設備のＰＰＲモデルのプロセスまたはサブプロセスから導き出されており、各々のソフトウェアコンポーネントは、前記プロセスまたはサブプロセスから導き出された制御ロジックと、前記ＰＰＲモデルに表わされたリソースへのアクセスのための柔軟なインターフェースと、前記サービス指向型アーキテクチャへ統合するための通信インターフェースとを有することを特徴とする制御システム。
【請求項２】
前記通信インターフェースは、Ｗｅｂサービスに基づいたテクノロジー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に記載の制御システム。
【請求項３】
前記ソフトウェアコンポーネントおよび割り当てられたクライアント・サーバー・アーキテクチャは、異なった集約レベルでインプリメントされていることを特徴とする請求項１または２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記ソフトウェアコンポーネントは、Ｗｅｂサービスとして、一般的なＷｅｂサービスのライブラリを形成することを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項５】
前記ソフトウェアコンポーネントは、Ｗｅｂサービスとして形成されていることを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項６】
柔軟性のある生産設備における非集中型で分散型の装置のためのサービス指向型ソフトウェアコンポーネントを、サービス指向型アーキテクチャのコンポーネントとして開発およびインプリメントすることによって、制御システムを構成するための方法において、
以下の方法ステップ、すなわち、
製品・プロセス・リソースの情報を用いて、前記柔軟性のある生産設備のＰＰＲモデルを作成すること、
前記ＰＰＲモデルに含まれる生産プロセスをサブプロセスに分けること、
前記ソフトウェアコンポーネントをサブプロセスに基づいて開発することであって、前記ソフトウェアコンポーネントの各々は、前記サブプロセスから導き出された制御ロジックと、前記ＰＰＲモデルに表わされたリソースへのアクセスのための柔軟性のあるインターフェースと、前記サービス指向型アーキテクチャへ統合するための通信インターフェースとを有し、
異なった生産シナリオをクライアント・サーバー・アーキテクチャとして表示かつ分析すること、および
前記ソフトウェアコンポーネントおよび前記対応のクライアント・サーバー・アーキテクチャを、前記制御システムにインプリメントすること、を実行することを特徴とする方法。
【請求項７】
前記方法ステップを、仮想の開発環境の中で実行することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サービス指向型アーキテクチャを有する、柔軟性のある生産設備のための制御システムであって、少なくとも１つのソフトウェアコンポーネントを有し、データを交換するためのデータ通信装置を介して互いに結合された、非集中型の、分散型の装置と、電気的なおよび／または機械的なコンポーネントとを具備する制御システムに関し、柔軟性のある生産設備における非集中型の、分散型の装置のためのサービス指向型ソフトウェアコンポーネントを、サービス指向型アーキテクチャのコンポーネントとして開発およびインプリメントすることによって、制御システムを構成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動化技術の今後において、中央制御装置から小型のインテリジェントな電子装置またはコンポーネントへの変化がある。電子装置またはコンポーネントは、柔軟性の生産システムにおいて用いられることが意図される。このテクノロジーは、新たなエンジニアリング方法を必要とする。
【０００３】
ＥＲＰシステム（エンタープライズ・リソース・プランニング・システム）の分野からは、サービス指向型アーキテクチャの試みが、非常な成功をもって確立された。その目的は、種々のビジネス・プロセスのＩＴによる支援のために種々のサービスを互いに結合するためである。例は、非特許文献１に記載されている。この試みは、制御技術および自動化技術の分野では、これまで知られていない。
【０００４】
更に、新たな製品および製品の生産設備プランニングの構想における重要な傾向は、現在多くの企業において「デジタル工場」という見出し語の下で促進される製品ライフサイクルの、一般的な全体的な観察である。この関連で、データモデルとして、プロダクト・プロセスおよびリソース（ＰＰＲモデル）という中央のタイプの結合が、達成される。
【０００５】
生産設備は、製品に類似して、同様に、ライフサイクルの観点の下で観察されねばならない。何故ならば、他の場合には、設備の柔軟性を保証することができないからである。
【０００６】
この場合、設備の固定の特性計数（fixe Kennzahlen）、例えば、所定の生産能力が、重要でなく、種々の状況に適応する、生産設備の能力が重要である。この能力は、柔軟性のある再構成可能なコンポーネントによって保証される。
【０００７】
種々の生産シナリオのための種々の生産設備は、実際の設備では開発されることはない。かような設備の構造は、この生産シナリオを試験するためには、余りにコストがかかる。従って、仮想の開発環境が必要である。この開発環境は、生産設備の製品・プロセスおよびリソースを仮想で再生することができるために用いるソフトウェア・プログラムである。このような開発環境によって、生産設備を仮想で試験することができる。
【０００８】
種々の研究対象（下記を参照せよ）は、サービス指向型アーキテクチャを、柔軟性のある生産設備における、非集中型の、分散型の装置およびコンポーネントに適用する適用可能性を調査する。しかしながら、これまで、サービス・モジュールおよび／またはＷｅｂサービスをベースにしたテクノロジーを開発するための具体的な解決法が記載されなかった。
【０００９】
ヨーロッパの「統合プロジェクトＳＯＣＲＡＤＥＳ」の枠内で、埋設されたインテリジェントな装置によって用いられるネットワーク化されたシステムを、モデル化し、デザインしおよびインプリメントするための方法、テクノロジーおよびツールが計画される。
【００１０】
このプロジェクト（ＳＯＣＲＡＤＥＳ）の目的は、複数のアプリケーションの間を接続するためのサービスを提供するいわゆるミドルウェア・テクノロジー、すなわち、アプリケーションから独立したテクノロジーの開発である。これらのテクノロジーが、サービス指向型アーキテクチャ（ＳＯＡ）に基づいており、有線のおよび無線のネットワーク・テクノロジーを含み、オープンインターフェースを有することができることが意図される。更に、このようなソフトウェアコンポーネントは、装置に固有の機能性を有することが意図される。
【００１１】
柔軟性のある生産システムにおける非集中型の、分散型のコンポーネントのためのサービス指向型アーキテクチャを開発するためのエンジニアリング方法ならびにサービス指向型モジュールとしてのソフトウェアコンポーネントの構造は、これまで知られていない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Lalanda P.；Bellissard,L；Balter,R：Asynchronous mediation for integrating business and operational processes；IEEE；Jan.-Feb.2006；Internet Computing, Volume；10, Issue:1, PP 56-64
【発明の概要】
【００１３】
このことを前提として、本発明の課題は、制御システムおよび制御システムを構成する方法を、制御システムおよび方法が、生産設備の変化および／または生産シナリオが異なる際に、僅かなコストで構成可能であるように改善することである。
【００１４】
この課題は、制御システムにおいては、本発明により、ソフトウェアコンポーネントが、柔軟性のある生産設備のＰＰＲモデルのプロセスまたはサブプロセスから導き出されており、各々のソフトウェアコンポーネントは、プロセスまたはサブプロセスから導き出された制御ロジックと、ＰＰＲモデルに表わされたリソースへのアクセスのための柔軟なインターフェースと、サービス指向型アーキテクチャへ統合するための通信インターフェースとを有することによって、解決される。
【００１５】
更に、上記課題は、方法において、本発明により、以下の方法ステップ、すなわち、
製品・プロセス・リソースの情報を用いて、柔軟性のある生産設備のＰＰＲモデルを作成すること、
ＰＰＲモデルに含まれる生産プロセスをサブプロセスに分けること、
ソフトウェアコンポーネントをサブプロセスに基づいて開発することであって、但し、ソフトウェアコンポーネントの各々は、サブプロセスから導き出された制御ロジックと、ＰＰＲモデルに表わされたリソースへのアクセスのための柔軟性のあるインターフェースと、サービス指向型アーキテクチャへ統合するための通信インターフェースとを有し、
異なった生産シナリオをクライアント・サーバー・アーキテクチャとして表示かつ分析すること、および
ソフトウェアコンポーネントおよび対応のクライアント・サーバー・アーキテクチャを、制御システムにインプリメントすること、を実行することによって解決される。
【００１６】
方法ステップを、仮想の開発環境の中で実行することは好ましい。
【００１７】
標準化されたソフトウェアコンポーネントの制御ロジックは、各々の製造プロセスに関して、例えば、溶接される薄板を固定するための締付順序（Spannfolge）に関して開発される。設備プランニングのためには、実際に、サブプロセスへの分解が実行された。この分解は、制御プログラムのための導きの糸として用いられる。コンポーネントをベースにした、エンジニアリングの試みは、製造プロセスに向けられることは適切である。このエンジニアリング方法は、機能要素を用いる。その目的は、サービス指向型アーキテクチャを専門的に用いることができるためである。
【００１８】
１つのプロセスを加工するためには、種々のリソース、例えば、アクチェータ、センサ、制御装置ならびに電気的なおよび／または機械的なコンポーネントしかしまた情報および人間も必要である。リソース自体は、仮想のモデルとして表わされており、モデルの物理挙動は出来る限り適切に再現される。以下ではサービスとも呼ぶ上記ソフトウェアの開発の際に、リソースとの関連は、ＰＰＲモデルによって定められている。
【００１９】
メカトロニクス、通信およびインテリジェンスの組合せの構成要素としてのサービスは、すべての制御タスクを担う全コンセプトに統合される。サービス指向型アーキテクチャの場合に、サービスを、Ｗｅｂサービスとしてインプリメントすることは好ましい。
【００２０】
他の方法ステップでは、生産設備のためのライフサイクルのモデルを、標準化されたソフトウェアコンポーネントから構成して開発する。この場合に注意されねばならないことは、固有の目標シナリオのためだけでなく、企画が作成され、変化する境界条件がプランニングの試みに統合されもすることである。
【００２１】
他の方法ステップは、種々の生産シナリオが、クライアント・サーバー・アーキテクチャとして示されかつ仮想で分析されることを特徴とする。この場合、目的は、境界条件が変わるときには、実際には生産設備の再プログラミングが実行されねばならない。従来の手順とは逆に、ここに用いられるサービス指向型アーキテクチャの場合、種々の変形例を、新たなクライアント・サーバー・アーキテクチャによって容易に発生させることができる。
【００２２】
他の好ましい方法ステップは、開発されたソフトウェアコンポーネントおよび割り当てられたクライアント・サーバー・アーキテクチャが、異なった集約レベル（Aggregationenebenen）でインプリメントされていることを提案する。
【００２３】
このことによって達成されるのは、集中制御装置から非集中型の制御コンポーネントへの無段の変換が実行されることができることである。この場合、Ｗｅｂサービス自体が、再度、他のＷｅｂサービスを呼び出すことができる。他のステップでは、一般的なＷｅｂサービスのライブラリを形成することが意図されることは好ましい。
【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】
【００２５】
【図１】柔軟性のある生産設備のための制御システムのサービス指向型アーキテクチャを示す。
【図２】生産設備の仮想のモジュールのプロセスグラフと、このプロセスグラフから導き出されたＷｅｂサービスとを示す。
【図３】生産設備のためのライフサイクルのモデルを作り出すための流れ図を示す。
【図４】種々の集約レベルにおけるクライアント・サーバー・アーキテクチャの略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、非集中型の、分散型の装置、例えば、ストアドプログラム可能な制御装置（ＳＰＳ，ミニＳＰＳ）またはインテリジェントモジュールの形態の制御ユニット１２，１４，１６、ならびに生産設備２４の搬送装置、モータまたはセンサの形態の電気的なおよび／または機械的なコンポーネント１８，２０，２２のための、サービス指向型アーキテクチャの制御システム１０を略示する。
【００２７】
図１で「デバイス」と呼ばれている装置１２，１４，１６は、ストアドプログラム可能な制御装置（ＳＰＳ）として、生産設備２４の中では、分散型のミニＳＰＳあるいはインテリジェントアクチュエータまたはセンサの形態のインテリジェント制御モジュールとして整列されていてもよい。装置１２，１４，１６は、データを交換するためのデータ通信システム２６を介して互いに結合されている。データ通信システム２６は、有線のバスシステムまたは無線の無線システムとして形成されていてもよい。
【００２８】
更に、装置１２，１４，１６は、夫々、アクチュエータを制御しおよび／またはセンサデータを検出するための物理入力端および／または出力端２８，３０，３２を有する。
【００２９】
装置１２，１４，１６には、１つまたは複数のソフトウェアコンポーネント３４−４４がインプリメントされている。これらのソフトウェアコンポーネントによって、種々のサービス、例えば診断、データアクセスまたは制御シーケンスが準備されかつ呼び出される。
【００３０】
纏めれば、装置（デバイス)１２，１４，１６は、すべての制御タスクを引き受ける全コンセプトに統合されるメカトリニクス・通信・インテリジェンスの組合せとしてのサービスを形成する。
【００３１】
サービス指向型アーキテクチャの図示した実施の形態では、少なくとも１つのソフトウェアコンポーネントが、Ｗｅｂサービスとして形成されている。サービス指向型アーキテクチャは、階層コンセプトを必要とすることなく、装置１２，１４，１６の間の同等に資格のある通信を可能にする。
【００３２】
図２は、サービス指向型アーキテクチャをベースにした、柔軟性のある生産設備のためのエンジニアリング・プロセスを略示している。
【００３３】
生産設備２４は、製品・プロセスおよびリソース情報を含むＰＰＲモデルによって示される。生産プロセスは、プロセスグラフ４８によって示されることができる。このプロセスグラフでは、サブプロセス５０，５２，５４が含まれている。各々のサブプロセス５０，５２，５４は、ロジック情報すなわちアクションの時間的順序のほかに、各々のサブプロセスの実行のためにどのリソースが必要であるかに関する情報をも含む。決定的なデザイン・フォントは、サービスの開発のためのこれらの情報の受け入れである。
【００３４】
制御シーケンスを担う、図１で参照番号が付された装置１２，１４，１６の、これらの装置の図２に示したソフトウェアコンポーネント３４，４０，４２が、夫々、サブプロセス５０，５２，５４のうちの１から導き出される。サブプロセスの各々のソフトウェアコンポーネントは、制御ロジック５６を含む。この制御ロッジは、各々の生産プロセス、例えばサブプロセス５２のために開発され、プロセスグラフ４８から導き出される。サブプロセス５２の加工のためには、センサ、モータおよび搬送装置のような電気的なおよび／または機械的なコンポーネント１８，２０，２２の形態のリソースが必要であるので、柔軟性のあるインターフェース５４がインプリメントされる。インターフェースには、リソースに固有なデータが割り当てられる。リソース１８，２０，２２自体は、仮想のエンジニアリング環境（ＰＰＲモデル）に表わされ、エンジニアリング環境の物理挙動、例えば、運動プロセスのための時間消費が、出来る限り適切に再生される。
【００３５】
最後に、標準化されたソフトウェアコンポーネント３４，４０，４２は、通信インターフェース６０，６２を有する。通信インターフェース６０は、サービス指向型アーキテクチャの場合に、Ｗｅｂサービスをベースにしたテクノロジーとしてインプリメントされており、他のサービスとの通信従ってまた全コンセプトへの統合を可能にする。インターフェース６２によって、リソース１８，２０，２２を起動および／またはリソースの状態を問い合わせることができる。
【００３６】
かくして、プロセスの流れ全体の全サブプロセスから、ソフトウェアコンポーネント３４，４０，４２が導き出される。これらのソフトウェアコンポーネントは、次に、サービス指向型アーキテクチャの全システム１０にインプリメントされることができる。
【００３７】
生産設備の、変化する境界条件が考慮されていてなる、出来る限り標準化されたソフトウェアコンポーネントを得るために、生産設備のためのライフサイクルのモデルを、ソフトウェアコンポーネントから構成して開発する。設備のライフサイクルの時間的シーケンスは、図３に示されている。まず、生産設備の要件定義、例えば生産設備の搬送能力を実行する。これに基づいて、生産設備の柔軟な操作のための種々の変形例の計画を行なう。生産設備のＰＰＲモデルは、設備の全ライフサイクル中に、設備の変化に適合される。ＰＰＲモデルは、生産設備の装置およびコンポーネントの仮想のマッピングを含む。マッピングには、ソフトウェアコンポーネントがモデルとして含まれている。
【００３８】
このようなモデルに基づいて、次に、種々の境界条件への柔軟な適応性を有する仮想のモデルを構成する。この場合、サブプロセス従ってまたソフトウェアコンポーネントの制御ロジックは、常時、これらの境界条件に適応される。ソフトウェアコンポーネントの柔軟性を高めるために、制御ロジックには、サブプロセスの複数の変形例、例えば、種々の締付構成（Spannkonfiguration）を有する薄板の締付がインプリメントされる。
【００３９】
本発明の利点は、計画段階で、生産システムが、仮想で、装置およびソフトウェアコンポーネントの「インテリジェントなモデルを用いて示されることができ、用いられモデルの「インテリジェンス」が、種々の変形例のプランニングによって、種々の境界条件に基づく柔軟な操作のために柔軟な操作に適合されることができることを特徴とする。変化された境界条件において設備のライフサイクルを用いたこのようなＰＰＲモデルからは、次に、実際の設備制御のための制御プログラムも導き出されることができる。
【００４０】
ハードウェアのレベルでは、本発明は、ストアドプログラム化可能な制御装置、ロボット制御装置または同様のものの形態の装置が、コストのかかる再プログラミングを必要とすることなく、柔軟に、変化する生産条件に適合されているという利点を生じる。
【００４１】
図４は、クライアント・サーバー・アーキテクチャの形態の種々の生産シナリオが示されており、仮想で分析されることができることを示す。生産設備２４では、例えば製品６４がパレット上で運ばれる。以下、製品およびパレットからなるユニットを、「クライアント」と呼ぶ。データ伝送媒体２０によって、「搬送への要求」のようなサービス６６が問い合わされる。問い合わせは、搬送インフラストラクチャのモータ制御装置のような装置１２に供給される。モータ制御装置は、同様に、サービスの問い合わせ６８を、変換ステーションの制御装置のような装置１４に伝える。最後に、装置１４は、一般的なサービス７０「搬送装置」を呼び出す。このサービスは、最終的に、製品を搬送するための要求された搬送能力を呈示する。
【００４２】
図４に示したアーキテクチャは、集中制御から非集中型の制御コンポーネント１２，１４，１６への無段の変換が実行されることができることも示す。この場合、用いられたＷｅｂサービス自体が、再度、他のＷｅｂサービス７２を呼び出すことができる。このような呼び出しは、インターネットのような、グローバルなネットワーク７４によってなされることができる。Ｗｅｂサービスは、任意の或る企業のＩＴの背景に統合されることができる。例えば、ＭＥＳ７６（マニュファクチャリング・エクセキューション・システム）との接続が形成されることができる。その目的は、特殊な経路情報を呼び出すためである。
【図１】
2010511949.tif 000003
【図２】
2010511949.tif 000004
【図３】
2010511949.tif 000005
【図４】
2010511949.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成21年10月16日(2009.10.16)
【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制御システムおよび請求項３の前提部分に記載の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動化技術の今後において、中央制御装置から小型のインテリジェントな電子装置またはコンポーネントへの変化がある。電子装置またはコンポーネントは、柔軟性の生産システムにおいて用いられることが意図される。このテクノロジーは、新たなエンジニアリング方法を必要とする。
【０００３】
ＥＲＰシステム（エンタープライズ・リソース・プランニング・システム）の分野からは、サービス指向型アーキテクチャの試みが、非常な成功をもって確立された。その目的は、種々のビジネス・プロセスのＩＴによる支援のために種々のサービスを互いに結合するためである。例は、非特許文献１に記載されている。この試みは、制御技術および自動化技術の分野では、これまで知られていない。
【０００４】
更に、新たな製品および製品の生産設備プランニングの構想における重要な傾向は、現在多くの企業において「デジタル工場」という見出し語の下で促進される製品ライフサイクルの、一般的な全体的な観察である。この関連で、データモデルとして、プロダクト・プロセスおよびリソース（ＰＰＲモデル）という中央のタイプの結合が、達成される。
【０００５】
柔軟性のある生産システムの中央分散の、分散型の装置のためのサービス指向型アーキテクチャを開発するためのエンジニアリング方法ならびにサービス指向型モジュールとしてのソフトウェアコンポーネントの構造は、これまで知られていない。
更に、従来技術から、分散型の制御システムの複数のエージェントをプログラムするためのシステムおよび方法が知られている。エージェントは、プロセスを実施するための複数の制御装置を制御するために、構成される。システムは、少なくとも１つの記憶装置を有する。この記憶装置に、少なくとも１つのライブラリが記憶されている。このライブラリは、エージェント指向型プログラミングを有するプログラム・テンプレートを備える。テンプレート・ライブリからの情報のほかに、制御システム情報が、更に、制御コード発生器に供給される。
非特許文献２は、分散型の生産システムにおけるインテリジェント・エージェントの開発に関する。
非特許文献３は、同様に、マルチ・エージェント・システムおよび、特に、所定の機械へのサービスの割り当ての問題提示に関する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Lalanda P.；Bellissard,L；Balter,R：Asynchronous mediation for integrating business and operational processes；IEEE；Jan.-Feb.2006；Internet Computing, Volume；10, Issue:1, PP 56-64
【非特許文献２】F.P.MATURANA u. a.: A generic mediator for multi-agent coordination in a distributed manufacturing system；IEEE 1995, pp 952-957
【非特許文献３】S. KORNIENKO u. a.: Application of multi-agent planning to the assignment problem ; COMPUTERS IN INDUSTRY, 54(2004), pp 273-290
【発明の概要】
【０００７】
このことを前提として、本発明の課題は、制御システムおよび制御システムを構成する方法を、制御システムおよび方法が、生産設備の変化および／または生産シナリオが異なる際に、僅かなコストで構成可能であるように改善することである。
【０００８】
この課題は、請求項１の特徴を有する制御システムによって解決される。
更に、上記課題は、請求項３の特徴を有する方法によって解決される。
【０００９】
方法ステップを、仮想の開発環境の中で実行することは好ましい。
【００１０】
標準化されたソフトウェアコンポーネントの制御ロジックは、各々の製造プロセスに関して、例えば、溶接される薄板を固定するための締付順序（Spannfolge）に関して開発される。設備プランニングのためには、実際に、サブプロセスへの分解が実行された。この分解は、制御プログラムのための導きの糸として用いられる。コンポーネントをベースにした、エンジニアリングの試みは、製造プロセスに向けられることは適切である。このエンジニアリング方法は、機能要素を用いる。その目的は、サービス指向型アーキテクチャを専門的に用いることができるためである。
【００１１】
１つのプロセスを加工するためには、種々のリソース、例えば、アクチェータ、センサ、制御装置ならびに電気的なおよび／または機械的なコンポーネントしかしまた情報および人間も必要である。リソース自体は、仮想のモデルとして表わされており、モデルの物理挙動は出来る限り適切に再現される。以下ではサービスとも呼ぶ上記ソフトウェアの開発の際に、リソースとの関連は、ＰＰＲモデルによって定められている。
【００１２】
メカトロニクス、通信およびインテリジェンスの組合せの構成要素としてのサービスは、すべての制御タスクを担う全コンセプトに統合される。サービス指向型アーキテクチャの場合に、サービスを、Ｗｅｂサービスとしてインプリメントすることは好ましい。
【００１３】
他の方法ステップでは、生産設備のためのライフサイクルのモデルを、標準化されたソフトウェアコンポーネントから構成して開発する。この場合に注意されねばならないことは、固有の目標シナリオのためだけでなく、企画が作成され、変化する境界条件がプランニングの試みに統合されもすることである。
【００１４】
他の方法ステップは、種々の生産シナリオが、クライアント・サーバー・アーキテクチャとして示されかつ仮想で分析されることを特徴とする。この場合、目的は、境界条件が変わるときには、実際には生産設備の再プログラミングが実行されねばならない。従来の手順とは逆に、ここに用いられるサービス指向型アーキテクチャの場合、種々の変形例を、新たなクライアント・サーバー・アーキテクチャによって容易に発生させることができる。
【００１５】
他の好ましい方法ステップは、開発されたソフトウェアコンポーネントおよび割り当てられたクライアント・サーバー・アーキテクチャが、異なった集約レベル（Aggregationenebenen）でインプリメントされていることを提案する。
【００１６】
このことによって達成されるのは、集中制御装置から非集中型の制御コンポーネントへの無段の変換が実行されることができることである。この場合、Ｗｅｂサービス自体が、再度、他のＷｅｂサービスを呼び出すことができる。他のステップでは、一般的なＷｅｂサービスのライブラリを形成することが意図されることは好ましい。
【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】柔軟性のある生産設備のための制御システムのサービス指向型アーキテクチャを示す。
【図２】生産設備の仮想のモジュールのプロセスグラフと、このプロセスグラフから導き出されたＷｅｂサービスとを示す。
【図３】生産設備のためのライフサイクルのモデルを作り出すための流れ図を示す。
【図４】種々の集約レベルにおけるクライアント・サーバー・アーキテクチャの略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、非集中型の、分散型の装置、例えば、ストアドプログラム可能な制御装置（ＳＰＳ，ミニＳＰＳ）またはインテリジェントモジュールの形態の制御ユニット１２，１４，１６、ならびに生産設備２４の搬送装置、モータまたはセンサの形態の電気的なおよび／または機械的なコンポーネント１８，２０，２２のための、サービス指向型アーキテクチャの制御システム１０を略示する。
【００２０】
図１で「デバイス」と呼ばれている装置１２，１４，１６は、ストアドプログラム可能な制御装置（ＳＰＳ）として、生産設備２４の中では、分散型のミニＳＰＳあるいはインテリジェントアクチュエータまたはセンサの形態のインテリジェント制御モジュールとして整列されていてもよい。装置１２，１４，１６は、データを交換するためのデータ通信システム２６を介して互いに結合されている。データ通信システム２６は、有線のバスシステムまたは無線の無線システムとして形成されていてもよい。
【００２１】
更に、装置１２，１４，１６は、夫々、アクチュエータを制御しおよび／またはセンサデータを検出するための物理入力端および／または出力端２８，３０，３２を有する。
【００２２】
装置１２，１４，１６には、１つまたは複数のソフトウェアコンポーネント３４−４４がインプリメントされている。これらのソフトウェアコンポーネントによって、種々のサービス、例えば診断、データアクセスまたは制御シーケンスが準備されかつ呼び出される。
【００２３】
纏めれば、装置（デバイス)１２，１４，１６は、すべての制御タスクを引き受ける全コンセプトに統合されるメカトリニクス・通信・インテリジェンスの組合せとしてのサービスを形成する。
【００２４】
サービス指向型アーキテクチャの図示した実施の形態では、少なくとも１つのソフトウェアコンポーネントが、Ｗｅｂサービスとして形成されている。サービス指向型アーキテクチャは、階層コンセプトを必要とすることなく、装置１２，１４，１６の間の同等に資格のある通信を可能にする。
【００２５】
図２は、サービス指向型アーキテクチャをベースにした、柔軟性のある生産設備のためのエンジニアリング・プロセスを略示している。
【００２６】
生産設備２４は、製品・プロセスおよびリソース情報を含むＰＰＲモデルによって示される。生産プロセスは、プロセスグラフ４８によって示されることができる。このプロセスグラフでは、サブプロセス５０，５２，５４が含まれている。各々のサブプロセス５０，５２，５４は、ロジック情報すなわちアクションの時間的順序のほかに、各々のサブプロセスの実行のためにどのリソースが必要であるかに関する情報をも含む。決定的なデザイン・フォントは、サービスの開発のためのこれらの情報の受け入れである。
【００２７】
制御シーケンスを担う、図１で参照番号が付された装置１２，１４，１６の、これらの装置の図２に示したソフトウェアコンポーネント３４，４０，４２が、夫々、サブプロセス５０，５２，５４のうちの１から導き出される。サブプロセスの各々のソフトウェアコンポーネントは、制御ロジック５６を含む。この制御ロッジは、各々の生産プロセス、例えばサブプロセス５２のために開発され、プロセスグラフ４８から導き出される。サブプロセス５２の加工のためには、センサ、モータおよび搬送装置のような電気的なおよび／または機械的なコンポーネント１８，２０，２２の形態のリソースが必要であるので、柔軟性のあるインターフェース５４がインプリメントされる。インターフェースには、リソースに固有なデータが割り当てられる。リソース１８，２０，２２自体は、仮想のエンジニアリング環境（ＰＰＲモデル）に表わされ、エンジニアリング環境の物理挙動、例えば、運動プロセスのための時間消費が、出来る限り適切に再生される。
【００２８】
最後に、標準化されたソフトウェアコンポーネント３４，４０，４２は、通信インターフェース６０，６２を有する。通信インターフェース６０は、サービス指向型アーキテクチャの場合に、Ｗｅｂサービスをベースにしたテクノロジーとしてインプリメントされており、他のサービスとの通信従ってまた全コンセプトへの統合を可能にする。インターフェース６２によって、リソース１８，２０，２２を起動および／またはリソースの状態を問い合わせることができる。
【００２９】
かくして、プロセスの流れ全体の全サブプロセスから、ソフトウェアコンポーネント３４，４０，４２が導き出される。これらのソフトウェアコンポーネントは、次に、サービス指向型アーキテクチャの全システム１０にインプリメントされることができる。
【００３０】
生産設備の、変化する境界条件が考慮されていてなる、出来る限り標準化されたソフトウェアコンポーネントを得るために、生産設備のためのライフサイクルのモデルを、ソフトウェアコンポーネントから構成して開発する。設備のライフサイクルの時間的シーケンスは、図３に示されている。まず、生産設備の要件定義、例えば生産設備の搬送能力を実行する。これに基づいて、生産設備の柔軟な操作のための種々の変形例の計画を行なう。生産設備のＰＰＲモデルは、設備の全ライフサイクル中に、設備の変化に適合される。ＰＰＲモデルは、生産設備の装置およびコンポーネントの仮想のマッピングを含む。マッピングには、ソフトウェアコンポーネントがモデルとして含まれている。
【００３１】
このようなモデルに基づいて、次に、種々の境界条件への柔軟な適応性を有する仮想のモデルを構成する。この場合、サブプロセス従ってまたソフトウェアコンポーネントの制御ロジックは、常時、これらの境界条件に適応される。ソフトウェアコンポーネントの柔軟性を高めるために、制御ロジックには、サブプロセスの複数の変形例、例えば、種々の締付構成（Spannkonfiguration）を有する薄板の締付がインプリメントされる。
【００３２】
本発明の利点は、計画段階で、生産システムが、仮想で、装置およびソフトウェアコンポーネントの「インテリジェントなモデルを用いて示されることができ、用いられモデルの「インテリジェンス」が、種々の変形例のプランニングによって、種々の境界条件に基づく柔軟な操作のために柔軟な操作に適合されることができることを特徴とする。変化された境界条件において設備のライフサイクルを用いたこのようなＰＰＲモデルからは、次に、実際の設備制御のための制御プログラムも導き出されることができる。
【００３３】
ハードウェアのレベルでは、本発明は、ストアドプログラム化可能な制御装置、ロボット制御装置または同様のものの形態の装置が、コストのかかる再プログラミングを必要とすることなく、柔軟に、変化する生産条件に適合されているという利点を生じる。
【００３４】
図４は、クライアント・サーバー・アーキテクチャの形態の種々の生産シナリオが示されており、仮想で分析されることができることを示す。生産設備２４では、例えば製品６４がパレット上で運ばれる。以下、製品およびパレットからなるユニットを、「クライアント」と呼ぶ。データ伝送媒体２０によって、「搬送への要求」のようなサービス６６が問い合わされる。問い合わせは、搬送インフラストラクチャのモータ制御装置のような装置１２に供給される。モータ制御装置は、同様に、サービスの問い合わせ６８を、変換ステーションの制御装置のような装置１４に伝える。最後に、装置１４は、一般的なサービス７０「搬送装置」を呼び出す。このサービスは、最終的に、製品を搬送するための要求された搬送能力を呈示する。
【００３５】
図４に示したアーキテクチャは、集中制御から非集中型の制御コンポーネント１２，１４，１６への無段の変換が実行されることができることも示す。この場合、用いられたＷｅｂサービス自体が、再度、他のＷｅｂサービス７２を呼び出すことができる。このような呼び出しは、インターネットのような、グローバルなネットワーク７４によってなされることができる。Ｗｅｂサービスは、任意の或る企業のＩＴの背景に統合されることができる。例えば、ＭＥＳ７６（マニュファクチャリング・エクセキューション・システム）との接続が形成されることができる。その目的は、特殊な経路情報を呼び出すためである。
【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】
柔軟性のある生産設備のための制御システムであって、少なくとも１つのソフトウェアコンポーネントを有し、データを交換するためのデータ通信装置を介して互いに結合された、非集中型の、分散型の装置と、電気的なおよび／または機械的なコンポーネントとを具備する制御システムにおいて、
前記装置にインプリメントされた前記ソフトウェアコンポーネントは、サービス指向型アーキテクチャを介して提供および／または要求されるＷｅｂサービスとして形成されており、前記ソフトウェアコンポーネントは、前記柔軟性のある生産設備のＰＰＲモデルの各々のサブプロセスから導き出されており、各々のソフトウェアコンポーネントは、前記サブプロセスから導き出された制御ロジックと、前記ＰＰＲモデルに表わされた装置およびコンポーネントへのアクセスのためのインターフェースと、前記サービス指向型アーキテクチャへ統合するための、Ｗｅｂサービス指向型テクノロジーにインプリメントされた通信インターフェースとを有することを特徴とする制御システム。
【請求項２】
前記ソフトウェアコンポーネントは、Ｗｅｂサービスとして、一般的なＷｅｂサービスのライブラリを形成することを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
柔軟性のある生産設備の電気的なおよび／または機械的なコンポーネントを起動するための非集中型の、分散型の装置のためのソフトウェアコンポーネントを開発およびインプリメントすることによって、制御システムを構成するための方法において、
以下の方法ステップ、すなわち、
製品・プロセス・装置およびコンポーネントの情報を用いて、前記柔軟性のある生産設備のＰＰＲモデルを作成すること、
前記ＰＰＲモデルに含まれる生産プロセスをサブプロセスに分けること、
前記ソフトウェアコンポーネントを、前記サブプロセスに基づいて、Ｗｅｂサービスとして開発することであって、但し、各々のＷｅｂサービスは、前記サブプロセスから導き出された制御ロジックと、前記ＰＰＲモデルに表わされた装置およびコンポーネントへのアクセスのためのインターフェースと、サービスの提供および／または要求を可能にするサービス指向型アーキテクチャへ統合するための、Ｗｅｂサービスをベースにした通信インターフェースと、を有し、
異なった生産シナリオをクライアント・サーバー・アーキテクチャとして表示かつ分析すること、および
前記ウェブサービスおよび前記対応のクライアント・サーバー・アーキテクチャを、前記制御システムにインプリメントすること、を実行することを特徴とする方法。
【請求項４】
前記方法ステップを、仮想の開発環境の中で実行することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ソフトウェアコンポーネントおよび対応のクライアント・サーバー・アーキテクチャは、異なった集約レベルで実現されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【国際調査報告】
2010511949.tif 000007
2010511949.tif 000008
2010511949.tif 000009
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