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WO2016037631A1 - System und verfahren zur simulation eines ortsabhängigen und mehrstufigen produktionsprozesses - Google Patents

System und verfahren zur simulation eines ortsabhängigen und mehrstufigen produktionsprozesses Download PDF

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Publication number
WO2016037631A1
WO2016037631A1 PCT/EP2014/002472 EP2014002472W WO2016037631A1 WO 2016037631 A1 WO2016037631 A1 WO 2016037631A1 EP 2014002472 W EP2014002472 W EP 2014002472W WO 2016037631 A1 WO2016037631 A1 WO 2016037631A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
program module
simulation program
data structure
simulation
interaction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2014/002472
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Weber
Nicolas Mauser
Christoph Byner
Kim LISTMANN
Oliver Becker
Thomas Reisinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Technology AG
Original Assignee
ABB Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Technology AG filed Critical ABB Technology AG
Priority to PCT/EP2014/002472 priority Critical patent/WO2016037631A1/de
Priority to EP14771509.8A priority patent/EP3191903A1/de
Publication of WO2016037631A1 publication Critical patent/WO2016037631A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/4188—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by CIM planning or realisation
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/31—From computer integrated manufacturing till monitoring
    • G05B2219/31054—Planning, layout of assembly system
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/32—Operator till task planning
    • G05B2219/32085—Layout of factory, facility, cell, production system planning
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/32—Operator till task planning
    • G05B2219/32339—Object oriented modeling, design, analysis, implementation, simulation language
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the invention relates to a system and a method for simulating a location-dependent and multi-stage production process of an object, comprising a computing device with a simulation program executable thereon.
  • an object to be produced such as an automobile body sequentially goes through a plurality of production steps along a movement path.
  • a large number of logical conditions must be taken into account when linking the different production steps, for example, that a subsequent production step can only be started when the preceding production step has been completed, or the object has a specific one Position on the conveyor must have reached.
  • Another exemplary condition for the start of a production step is also that all materials required for this purpose are available, for example a component to be connected to the object, such as a door or an engine compartment hood.
  • a production step is typically performed by at least one production means.
  • These may be, for example, robots or the like which join two components or which are a component or an object
  • CONFIRMATION COPY coated with a paint material but of course means of production can also be pure means of transport such as a conveyor or an elevator.
  • a production means typically has its own control system, which coordinates the sub-steps of a production step, for example the timing of the motors of an elevator or the movement sequence of a robot in accordance with a movement program. Furthermore, a production medium usually has an interface to a higher-level control system, for example on a PLC basis.
  • a control system for the higher-level coordination of the individual production means or the production steps carried out by them, a control system, in particular on a PLC basis, is usually provided, which ensures a coordinated production process on the basis of logic data transmitted via the interfaces.
  • the core of a tax system is a simulation tax program module, which must be adapted individually to the means of production and the production process.
  • sensor or actuator data from transducers positioned along the path of movement of the object by means of which, for example, the current position of an object or of a robot is reported, are also optionally taken into account by a simulation control program module.
  • a disadvantage of the prior art is that the replication of a production process in a simulation environment is very complicated, in particular due to the parameterization effort for the simulation program module and for the simulation control program module.
  • an object of the invention to provide a system and method for simulating a location-dependent and multi-stage production process of an object, which allows the simulation of a production process and the parameterization of the simulation program module and the simulation control program module in a particularly simple manner.
  • This object is achieved by a system for simulating a location-dependent and multi-stage production process of an object of the aforementioned type. This is characterized in that
  • a movement path of the object along which it is movable during the production process can be predetermined
  • the object properties can be defined by means of a data structure, which also encompasses the respective position of the object along the movement path,
  • the object can be moved along the illustrated movement path by means of a graphic interaction program module, interaction points being predeterminable on the path of movement,
  • a respective predefined parameterizable simulation program module for simulating a production step on the object can be provided at one and / or between two predetermined interaction points,
  • a data structure is optionally associable with one of the simulation program modules
  • object properties can be changed and transferred into the data structure by an associated simulation program module
  • system is designed to provide at least one parameter for the parameterization of a respective associated simulation program module. determine and apply automatically using the object properties defined in the data structure for the respective interaction point,
  • system is arranged to perform a simulation of the production process of the object by sequentially executing the simulation program modules associated with the respective interaction points in their order along the motion path, the data structure being associated with the simulation program modules and the object properties in the data structure be adjusted at the latest after completion of a respective simulated production step.
  • the basic idea of the invention is to make standardized simulation program modules available in a library and to make them easily combinable by means of a graphic interaction program module, wherein parameterization of the simulation program modules takes place as automatically as possible.
  • a sequence of interaction points that can be entered in a simple manner by means of the graphical interaction program module along a movement path of the object is used in the end.
  • a respective simulation program module can be provided at or between two interaction points and is permanently assigned to the respective interaction points.
  • a simulation program module provided between two interaction points ultimately comprises a transport function
  • an interaction program module provided at a single interaction point may include stationary processing of an object or, in the simplest case, only stationary information about an object, for example that the object is at the relevant interaction point ,
  • An object is described with its properties by a data structure, whereby the data structure is sequentially "coupled” to the interaction points in the sequence of interaction points along the movement path so that the respective data structure associates with the associated simulation program module at a respective interaction point is.
  • parameters for the respective simulation program module can ideally be determined automatically on the basis of the data in the data structure and the properties of the simulation program module.
  • the properties of the simulation program module determine its required parameters.
  • a transport function for example, requires at least one start and one end coordinate as transfer points to the movement path, which ideally can be derived directly from the coordinates of the respective interaction points.
  • a sensor function first requires a coordinate for a sensor which is to deliver corresponding measured values.
  • direct placement of a sensor on the path of motion would result in collisions with the object.
  • a suitable distance to the movement path can be derived from the object geometry which is contained in the data structure.
  • an associated simulation program module can change the properties of an object during the simulation of a production step, and these are updated in the associated data structure after completion of the production step.
  • this can be an updated coordinate along the movement path; in the case of a processing function, for example, the object geometry can also be changed, as is the case when joining two components.
  • the hardware environment for a simulation program intended to perform the above steps first includes a computing device such as a personal computer.
  • An associated graphical interaction program module For example, it may include hardware components that allow for graphical interaction, such as a graphical display device, a mouse, or even a keyboard.
  • a graphical interaction program module may also include software components such as a CAD program or the like.
  • a simulation program module has a logical behavior, a product interface and a signal interface.
  • the logical behavior describes the production step as such
  • the product interface represents the interface for a data exchange and for associating with the data structure
  • the signal interface is an interface for control data, by means of which a logical integration of a simulation program module in the overall system is made possible , in particular a logical connection to a higher-level control system.
  • the data structure contains data about the object geometry. This information makes it possible to determine coordinate-related parameters for respective simulation program modules, with which, for example, a collision of the object with fixed parameter-dependent components can be avoided. Accordingly, it is also provided according to the invention to carry out the automatic determination of at least one parameter of an associated simulation program module on the basis of the data of the object geometry and the coordinates of the associated interaction point.
  • additional data can be provided for at least one interaction point, which data can be transferred there into an associated data structure, the associated associated simulation program module being provided for taking this into account in the simulation of the production step assigned to the respective interaction point.
  • data may be of a variety of types, for example a temperature which has an influence on the production process, an enabling signal that the part of a conveyor line lying ahead is now free or else the completion of the provision of a component, wel It must be combined with the object in a subsequent production step.
  • at least part of such data originates from an also simulated superordinate control system, whereby the control system can preferably also be provided with data from the data structure, which can then be provided, for example, at other interaction points.
  • the additional data represent sensor and / or actuator data.
  • a connection of a simulation program module, which simulates a production means or the steps carried out by it, is advantageously made possible with further simulation program modules.
  • the additional data comprise logic data, with which in particular a preferably bidirectional connection of a simulation program module to a higher-level control system is made possible.
  • the system comprises a parameterizable simulation control program module for the logical coordination of the simulation program modules.
  • a simulation control program module is an essential component of a higher-level control system and is a software program product which is preferably executable for test purposes both in the simulation environment on the computing device of the system according to the invention and ideally in a tested state on a computing device of a real production system. According to a particularly preferred embodiment of the system according to the invention, this is provided for automatically determining and applying at least one parameter for the parameterization of the simulation control program module on the basis of stored properties of the respective simulation program module.
  • a conveyor for example, can be switched on and off or operated at a certain conveying speed.
  • a simulation control program module in turn may have stored in a kind of library such information via a plurality of controllable simulation program modules, so that a coupling of a simulation control program module to the control system can be done automatically based on stored data.
  • the data structure is intended to also define the object properties of more than one object. This is especially important in view of the fact that, in a typical production process, several components which are to be regarded as sub-objects are combined sequentially into one object. Thus, each component is first assigned a separate data structure, wherein after the virtual assembly of two components, these are converted into a common data structure.
  • a data structure has a general, preferably coordinate-related area, which contains data that is valid for all sub-objects contained in the data structure.
  • An example of this is the current coordinate of the object or of all sub-objects along the movement path at a common reference point of the object.
  • An example of sub-object-related properties is, for example, the respective geometry of the sub-objects or of the individual components.
  • At least one simulation program module is provided for transferring a plurality of data structures defining a respective object into a common data structure and / or for dividing a data structure describing a single object into a plurality of data structures describing a respective object.
  • the graphical interaction program module is intended to represent the movement path together with a virtual working environment. This can be achieved, for example, by coupling with a CAD system.
  • the object according to the invention is also achieved by a method for simulating a location-dependent and multi-stage production process of an object, having a computing device and a simulation program executable thereon, comprising the following steps:
  • the said method steps are preferably carried out by a simulation program installed on a computing device, wherein the computing device additionally has a graphic interaction module by means of which a manual interaction is made possible.
  • a simulation of the production process of the object is performed except for the last added simulation program module so that the at least one parameter of the added simulation program module is determined using current object properties.
  • Current objecti- Properties are an essential prerequisite for determining the parameters of an associated simulation program module.
  • a plurality of data structures defining a respective object are transferred to a common data structure and / or a data structure describing a single object is divided into a plurality of data structures describing a respective object.
  • 5 shows a system for simulating a multi-stage production process.
  • FIG. 1 shows in an illustration 10 an exemplary movement path 12 with interaction points 14, 16, 18, 20 placed on it.
  • the movement path is predetermined by its coordinates, which may originate, for example, from an external data source or else by means of a graphic interaction module Users can be specified.
  • interaction points 14, 16, 18, 20 are provided by means of a graphic interaction module. which in this example are congruent with the beginning, end and
  • FIG. 2 shows, in a representation 30, a movement path with interaction points and associated production means 34, 38, 42, which are each assigned to two adjacent interaction points and have a respective transport function.
  • the distance 32 which corresponds to the first part of the movement path between two interaction points
  • the production means 34 in this case a linear conveyor, assigned.
  • a production line 38, an elevator and a third section 40 are associated with a production means 42, a linear conveyor, to a second section 36.
  • FIG. 3 shows in a representation 50 an overview of the simulation sequence of a production process.
  • An object is shown at multiple locations along a path of travel, reference numeral 52 at a first location, numeral 56 at a second location, and numeral 58 at a third location.
  • the object has a reference point 54, all position information of the object being related to this point.
  • the object with its properties is described by a data structure 72, 74, 76 which, depending on the position of the object along the movement path, respectively has associated data.
  • the data structure 72, 74, 76 describing the object is sequentially associated in sequence of the interaction points along the movement path with a simulation program module 64, 66, 68 respectively assigned to the interaction point and representing a respective production step, so that a data exchange between simulation program module 64, 66, 68 and associated data structure 72, 74, 76 is enabled.
  • This data exchange makes it possible to automatically calculate parameters for a respective simulation program module and also to provide input parameters for the simulation program module.
  • a simulation of the production step represented by it and then an updating of the data structure 72, 74, 76 takes place.
  • FIG. 4 shows in a representation 80 an overview of program modules and data structures in the case of transferring two individual data structures into a common data structure.
  • a separate motion path 82, 84 and separate data structures 96, 100, 104 are provided prior to assembly.
  • the separate data structures are transferred to a common data structure 108 representing the new joined object, which is now moved along a common path of travel 86.
  • the common data structure 108 has a similar structure to the separate data structures 96, 100, 104, namely, for each component or object, a region with corresponding object properties 114, 116, 118 and a common region 120 with data that apply to all components in common, in particular with respect to the respective position of the joined object.
  • Each data structure 96, 100, 104, 108 may be associated with an associated simulation program module 98, 102, 106, 110 at one of the interaction points 88, 90, 92, 94, wherein data exchange is possible in the associated state.
  • a simulation control program module 112 is provided for the overarching coordination of the simulation program modules 98, 102, 106, 110.
  • FIG. 5 shows a representation 130 of a system for simulating a multi-stage production process.
  • a computing device 132 is connected to a display device 134, a keyboard 136, and a mouse 138, so that a graphical user interface is provided. interaction with a user 140 is enabled. The latter can manually set interaction points for example by means of the mouse 138 along a movement path 142 shown on the display device 134.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Simulation eines ortsabhängigen und mehrstufigen Produktionsprozesses eines Objektes (52, 56, 58), umfassend eine Rechenvorrichtung mit einem darauf ausführbaren Simulationsprogramm, wobei das System dafür vorgesehen ist, mittels eines grafischen Interaktionsprogrammoduls (134, 136, 138) Interaktionspunkte (14, 16, 18, 20, 60, 62) längs eines Bewegungspfades des Objektes (52, 56, 58) vorzusehen, wobei an einem und/oder zwischen zwei vorgegebenen Interaktionspunkten (14, 16, 18, 20, 60, 62) ein jeweiliges vordefiniertes parametrierbares Simulationsprogrammodul (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) zur Simulation eines Produktionsschrittes an dem Objekt (52, 56, 58) vorsehbar ist und wobei das System dafür vorgesehen ist, wenigstens einen Parameter für die Parametrierung eines jeweiligen Simulationsprogrammoduls (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) automatisch anhand der in der Datenstruktur (72, 74, 76, 96, 100, 104, 108) für den jeweiligen Interaktionspunkt (14, 16, 18, 20, 60, 62) definierten Objekteigenschaften zu ermitteln und anzuwenden. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein entsprechendes Verfahren.

Description

System und Verfahren zur Simulation eines ortsabhängigen und mehrstufigen Produktionsprozesses
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zur Simulation eines ortsabhängigen und mehrstufigen Produktionsprozesses eines Objektes, umfassend eine Rechenvorrichtung mit einem darauf ausführbaren Simulationsprogramm.
Es ist allgemein bekannt, dass in industriellen Produktionsanlagen, beispielsweise in der Automobilindustrie, ein zu produzierendes Objekt wie eine Automobilkarosserie längs eines Bewegungspfades seguentiell eine Vielzahl an Produktionsschritten durchläuft. Um einen korrekten Ablauf der verschiedenen Produktionsschritte zu gewährleisten ist bei der Verknüpfung der verschiedenen Produktionsschritte eine Vielzahl von logischen Bedingungen zu beachten, beispielsweise, dass ein nachfolgender Produktionsschritt erst begonnen werden kann, wenn der vorangehende Produk- tionsschritt abgeschlossen ist, oder dass das Objekt eine bestimmte Position auf dem Förderweg erreicht haben muss. Eine weitere beispielhafte Bedingung für den Start eines Produktionsschrittes ist auch, dass alle hierfür benötigten Materialien bereit stehen, beispielsweise ein mit dem Objekt zu verbindendes Bauteil wie eine Tür oder eine Motorraumhaube.
Ein Produktionsschritt wird typischerweise von wenigstens einem Produktionsmittel durchgeführt. Dies können beispielsweise Roboter oder dergleichen sein, welche zwei Bauteile zusammenfügen oder welche ein Bauteil beziehungsweise ein Objekt
BESTÄTIGUNGSKOPIE mit einem Lackmaterial beschichten, Produktionsmittel können aber selbstverständlich auch reine Transportmittel wie ein Förderer oder ein Fahrstuhl sein.
Ein Produktionsmittel verfügt typischerweise über ein eigenes Steuersystem, wel- ches die Unterschritte eines Produktionsschrittes koordiniert, beispielsweise die zeitliche Ansteuerung der Motoren eines Fahrstuhls oder den Bewegungsablauf eines Roboters entsprechend einem Bewegungsprogramm. Ein Produktionsmittel weist fernerhin üblicherweise eine Schnittstelle zu einem übergeordneten Steuersystem auf, beispielsweise auf PLC Basis.
Zur übergeordneten Koordination der einzelnen Produktionsmittel beziehungsweise der von diesen durchgeführten Produktionsschritte ist üblicherweise ein Steuersystem, insbesondere auf PLC Basis, vorgesehen, welches anhand von über die Schnittstellen übertragenen Logikdaten für einen koordinierten Produktionsablauf sorgt. Kern eines Steuersystems ist in der Regel ein Simulationssteuerprogrammo- dul, welches individuell auf die Produktionsmittel und den Produktionsprozess angepasst werden muss. Optional berücksichtigt werden von einem Simulationssteuer- programmodul beispielsweise auch Sensor- oder Aktorendaten von längs des Bewegungspfades des Objektes positionierten Messwertaufnehmern, durch welche bei- spielsweise die aktuelle Position eines Objektes oder eines Roboters gemeldet wird.
Um eine möglichst reibungslose Inbetriebnahme einer neu geplanten Produktionsanlage zu gewährleisten werden zunehmend sogenannte virtuelle Inbetriebnahmen durchgeführt, bei welchen jeweilige Produktionsmittel beziehungsweise die von die- sen durchgeführten Schritte und deren Steuersystem in Simulationsprogrammodulen nachgebildet werden, welche jeweils mit einem Simulationssteuerprogrammodul eines übergeordneten Steuersystems kommunizieren und von diesem koordiniert werden. Die gesamte Simulation erfolgt hierbei unter Verwendung der Simulationspro- grammodule auf einer Rechenvorrichtung. Im Falle des Simulationssteuerprogram- moduls kann somit genau die später in der Produktion eingesetzte Programmversion in einer virtuellen Umgebung getestet werden. Dies ermöglicht insbesondere die Vorabüberprüfung eines Simulationssteuerprogrammoduls, welches individuell auf die Produktionsmittel und den Produktionsprozess angepasst werden muss. Somit kann nach erfolgter Vorabprüfung eine reale Inbetriebnahme in vorteilhafter Weise beschleunigt und sicherer gestaltet werden.
Nachteilig an dem Stand der Technik ist jedoch, dass die Nachbildung eines Produk- tionsprozesses in einer Simulationsumgebung sehr aufwändig ist, insbesondere aufgrund des Parametrierungsaufwands für die Simulationsprogrammodule und für das Simulationssteuerprogrammodul.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein System und Verfahren zur Simulation eines ortsabhängigen und mehrstufigen Produktionsprozesses eines Objektes anzugeben, welches auf besonders einfache Weise die Nachbildung eines Produktionsprozesses sowie die Parametrierung der Simulationsprogrammodule und des Simulationssteuerprogrammoduls erlaubt. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System zur Simulation eines ortsabhängigen und mehrstufigen Produktionsprozesses eines Objektes der eingangs genannten Art. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass
• ein Bewegungspfad des Objektes vorgebbar ist, längs dessen es während des Produktionsprozesses bewegbar ist,
· die Objekteigenschaften mittels einer Datenstruktur, definierbar sind, welche auch die jeweilige Position des Objektes längs des Bewegungspfades um- fasst,
• das Objekt mittels eines grafischen Interaktionsprogrammoduls längs des dargestellten Bewegungspfades bewegbar ist, wobei auf dem Beweguhgspfad Interaktionspunkte vorgebbar sind,
• an einem und/oder zwischen zwei vorgegebenen Interaktionspunkten ein jeweiliges vordefiniertes parametrierbares Simulationsprogrammodul zur Simulation eines Produktionsschrittes an dem Objekt vorsehbar ist,
• wobei eine Datenstruktur wahlweise mit jeweils einem der Simulationspro- grammodule assoziierbar ist,
• wobei durch ein assoziiertes Simulationsprogrammodul Objekteigenschaften veränderbar und in die Datenstruktur übertragbar sind,
• wobei das System dafür vorgesehen ist, wenigstens einen Parameter für die Parametrierung eines jeweiligen assoziierten Simulationsprogrammoduls au- tomatisch anhand der in der Datenstruktur für den jeweiligen Interaktionspunkt definierten Objekteigenschaften zu ermitteln und anzuwenden,
• wobei das System dafür vorgesehen ist, eine Simulation des Produktionsprozesses des Objektes durchzuführen, indem die den jeweiligen Interaktions- punkten zugeordneten Simulationsprogrammodule in ihrer Reihenfolge längs des Bewegungspfades sequentiell ausgeführt werden, wobei die Datenstruktur mit den Simulationsprogrammodulen assoziiert wird und wobei die Objekteigenschaften in der Datenstruktur spätestens nach Abschluss eines jeweiligen simulierten Produktionsschrittes angepasst werden.
Die Grundidee der Erfindung besteht darin, standardisierte Simulationsprogrammodule in einer Bibliothek bereitzustellen und mittels eines grafischen Interaktionsprogrammoduls auf einfache Weise kombinierbar zu machen, wobei eine Parametrie- rung der Simulationsprogrammodule möglichst automatisch erfolgt. Als Basis für die Reihenfolge der durch die Simulationsprogrammodule abzuarbeitenden Produktionsschritte dient hierbei letztendlich eine Sequenz von in einfacher Weise mittels des grafischen Interaktionsprogrammoduls eingebbaren Interaktionspunkten längs eines Bewegungspfades des Objektes. Ein jeweiliges Simulationsprogrammodul ist an einem beziehungsweise zwischen zwei Interaktionspunkten vorsehbar und ist den jeweiligen Interaktionspunkten fest zugeordnet. Ein zwischen zwei Interaktionspunkten vorgesehenes Simulationsprogrammodul umfasst letztendlich eine Transportfunktion, wohingegen ein an einem einzigen Interaktionspunkt vorgesehenes Interaktionsprogrammodul eine stationäre Bearbeitung eines Objektes oder im einfachsten Fall auch lediglich eine stationäre Information über ein Objekt beinhalten kann, beispielsweise, dass sich das Objekt an dem betreffenden Interaktionspunkt befindet.
Ein Objekt wird mit seinen Eigenschaften durch eine Datenstruktur beschrieben, wo- bei die Datenstruktur im Rahmen einer Simulation in Reihenfolge der Interaktionspunkte längs des Bewegungspfades sequentiell an die Interaktionspunkte„angekoppelt" wird, so dass die jeweilige Datenstruktur an einem jeweiligen Interaktionspunkt mit dem zugeordneten Simulationsprogrammodul assoziiert ist. Im assoziierten Zustand lassen sich Parameter für das jeweilige Simulationspro- grammodul anhand der Daten in der Datenstruktur und der Eigenschaften des Simu- lationsprogrammoduls idealerweise automatisch bestimmen. Die Eigenschaften des Simulationsprogrammoduls bestimmen dessen benötigte Parameter. Eine Transport- funktion beispielsweise benötigt wenigstens eine Anfangs- und eine Endkoordinate als Übergabepunkte zum Bewegungspfad, welche sich idealerweise direkt aus den Koordinaten der jeweiligen Interaktionspunkte ableiten lassen.
Eine Sensorfunktion benötigt zunächst eine Koordinate für einen Sensor, welcher entsprechende Messwerte liefern soll. Eine direkte Platzierung eines Sensors auf dem Bewegungspfad würde jedoch zu Kollisionen mit dem Objekt führen. Ein entsprechender Abstand zum Bewegungspfad ist jedoch aus der Objektgeometrie ableitbar, welche in der Datenstruktur enthalten ist. Somit ist es möglich, benötigte Parameter für ein Simulationsprogrammodul direkt oder indirekt aus der assoziierten Datenstruktur abzuleiten.
Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß auch vorgesehen, dass ein assoziiertes Simulationsprogrammodul während der Simulation eines Produktionsschrittes die Eigenschaften eines Objektes verändern kann, und diese nach Abschluss des Produk- tionsschrittes in der assoziierten Datenstruktur aktualisiert. Dies kann im einfachsten Fall bei einer Transportfunktion eine jeweils aktualisierte Koordinate längs des Bewegungspfades sein, bei einer bearbeitenden Funktion kann auch beispielsweise die Objektgeometrie verändert werden, wie es beim Zusammenfügen von zwei Bauteilen der Fall ist.
Durch Assoziieren der Datenstruktur mit einem jeweiligen Simulationsprogrammodul, dem bedarfsweisen Aktualisieren der Objekteigenschaften und dem danach erfolgenden„Weiterreichen" der Datenstruktur an das nächste Simulationsprogrammodul ist es in vorteilhafter Weise ermöglicht, jeweilige Parameter für ein Simulationspro- grammodul automatisch zu bestimmen.
Die Hardwareumgebung für ein Simulationsprogramm, welches dafür vorgesehen ist, die obigen Schritte durchzuführen, umfasst zunächst eine Rechenvorrichtung wie einen Personal Computer. Ein zugehöriges grafisches Interaktionsprogrammodul kann zum einen Hardwarekomponenten beinhalten, durch welche eine grafische Interaktion ermöglicht ist, beispielsweise ein grafisches Anzeigegerät, eine Maus oder auch eine Tastatur. Ein grafisches Interaktionsprogrammodul kann aber auch Softwarekomponenten wie ein CAD Programm oder dergleichen beinhalten.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems weist ein Si- mulationsprogrammodul ein logisches Verhalten, ein Produktinterface und ein Signalinterface auf. Das logische Verhalten beschreibt den Produktionsschritt als solches, das Produktinterface stellt die Schnittstelle für einen Datenaustausch und zum Asso- ziieren mit der Datenstruktur dar und das Signalinterface stellt eine Schnittstelle für Steuerdaten dar, durch welche eine logische Einbindung eines Simulationsprogram- moduls in das Gesamtsystem ermöglicht ist, insbesondere eine logische Anbindung an ein übergeordnetes Steuersystem. Auf diese Weise ist eine modulare Struktur der Komponenten eines zu simulierenden Produktionsprozesses gegeben, wodurch die jeweiligen Komponenten in einfacher Weise kombinierbar sind.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Systems enthält die Datenstruktur Daten über die Objektgeometrie. Diese Information ermöglicht das Bestimmen von koordinatenbezogenen Parametern für jeweilige Simulationspro- grammodule, womit beispielsweise eine Kollision des Objektes mit feststehenden parameterabhängigen Komponenten vermieden werden kann. Demgemäß ist es erfindungsgemäß auch vorgesehen, die automatische Ermittlung wenigstens eines Parameters eines assoziierten Simulationsprogrammoduls anhand der Daten der Objektgeometrie und der Koordinaten des zugehörigen Interaktionspunkes durchzufüh- ren.
Einer weiteren Erfindungsvariante folgend sind für wenigstens einen Interaktionspunkt zusätzliche Daten bereitstellbar, welche dort in eine assoziierte Datenstruktur übertragbar sind, wobei das zugehörige assoziierte Simulationsprogrammodul dafür vorgesehen ist, diese bei der Simulation des dem jeweiligen Interaktionspunkt zugeordneten Produktionsschrittes zu berücksichtigen. Derartige Daten können vielfältiger Art sein, beispielsweise eine Temperatur, welche einen Einfluss auf den Produkti- onsprozess hat, ein Freigabesignal, dass der vorausliegende Teil einer Förderstrecke nunmehr frei ist oder auch der Abschluss der Bereitstellung eines Bauteils, wel- ches mit dem Objekt in einem nachfolgenden Produktionsschritt zusammenzufügen ist. Typischerweise stammt zumindest ein Teil derartiger Daten von einem ebenfalls simulierten übergeordneten Steuersystem, wobei dem Steuersystem vorzugsweise auch Daten aus der Datenstruktur zur Verfügung gestellt werden können, die dann beispielsweise an anderen Interaktionspunkten bereitstellbar sind.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Systems repräsentieren die zusätzlichen Daten Sensor- und/oder Aktordaten. Hierdurch ist eine Verbindung eines Simulationsprogrammoduls, welches ein Produktionsmittel bezie- hungsweise die von diesem durchgeführten Schritte simuliert, mit weiteren Simulati- onsprogrammodulen in vorteilhafter Weise ermöglicht.
Einer weiteren Erfindungsvariante folgend umfassen die zusätzlichen Daten Logikdaten, womit insbesondere eine vorzugsweise bidirektionale Anbindung eines Simulati- onsprogrammoduls an ein übergeordnetes Steuersystem ermöglicht ist.
Gemäß einer weiteren Erfindungsvariante umfasst das System ein parametrierbares Simulationssteuerprogrammodul zur logischen Koordination der Simulationspro- grammodule. Ein Simulationssteuerprogrammodul ist wesentlicher Bestandteil eines übergeordneten Steuersystems und ist ein Softwareprogrammprodukt, welches vorzugsweise zu Testzwecken sowohl in der Simulationsumgebung auf der Rechenvorrichtung des erfindungsgemäßen Systems lauffähig ist als auch idealerweise in getestetem Zustand auf einer Rechenvorrichtung eines realen Produktionssystems. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Systems ist dieses dafür vorgesehen, wenigstens einen Parameter für die Paramet- rierung des Simulationssteuerprogrammoduls automatisch anhand von hinterlegten Eigenschaften der jeweiligen Simulationsprogrammodule zu ermitteln und anzuwenden. Ein Förderer beispielsweise kann ein- und ausgeschaltet werden oder auch mit einer bestimmten Fördergeschwindigkeit betrieben werden. Ein Simulationssteuerprogrammodul seinerseits kann in einer Art Bibliothek derartige Informationen über eine Vielzahl von ansteuerbaren Simulationsprogrammodulen hinterlegt haben, so dass ein Ankoppeln eines Simulationssteuerprogrammoduls an das Steuersystem automatisch anhand hinterlegter Daten erfolgen kann. Gemäß einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Systems ist die Datenstruktur dafür vorgesehen, auch die Objekteigenschaften von mehr als einem Objekt zu definieren. Dies ist insbesondere vor dem Hintergrund von Bedeu- tung, dass in einem typischen Produktionsprozess mehrere Bauteile, welche als Unterobjekte anzusehen sind, sequentiell zu einem Objekt zusammengefügt werden. Somit ist jedem Bauteil zunächst eine eigene Datenstruktur zuzuordnen, wobei nach dem virtuellen Zusammenfügen von zwei Bauteilen diese in eine gemeinsame Datenstruktur überführt werden. Idealerweise weist eine Datenstruktur einen allgemei- nen vorzugsweise koordinatenbezogenen Bereich auf, welcher Daten beinhaltet, die für alle in der Datenstruktur enthaltenen Unterobjekte gültig sind. Ein Beispiel hierfür ist die aktuelle Koordinate des Objektes beziehungsweise aller Unterobjekte längs des Bewegungspfades an einem gemeinsamen Bezugspunkt des Objektes. Ein Beispiel für unterobjektbezogene Eigenschaften ist beispielsweise die jeweilige Geomet- he der Unterobjekte beziehungsweise der einzelnen Bauteile.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Systems ist wenigstens ein Simulationsprogrammodul dafür vorgesehen, mehrere ein jeweiliges Objekt definierende Datenstrukturen in eine gemeinsame Datenstruktur zu überfüh- ren und/oder eine ein einziges Objekt beschreibende Datenstruktur in mehrere ein jeweiliges Objekt beschreibende Datenstrukturen zu teilen.
Einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Systems folgend ist das grafische Interaktionsprogrammodul dafür vorgesehen, den Bewe- gungspfad zusammen mit einer virtuellen Arbeitsumgebung darzustellen. Dies lässt sich beispielsweise durch Kopplung mit einem CAD System erreichen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Simulation eines ortsabhängigen und mehrstufigen Produktionsprozesses eines Objektes, mit einer Rechen Vorrichtung und einem darauf ausführbaren Simulationsprogramm, umfassend folgende Schritte:
• Vorgeben eines Bewegungspfades des Objektes, längs dessen es während des Produktionsprozesses bewegbar ist, • Bereitstellen einer Datenstruktur mittels welcher die Objekteigenschaften definierbar sind, welche auch die jeweilige Position des Objektes längs des Bewegungspfades umfasst,
• Definieren der Objekteigenschaften in der Datenstruktur für den Zeitpunkt zu Beginn des Produktionsprozesses,
• Bewegen des Objektes mittels eines grafischen Interaktionsprogrammoduls längs des Bewegungspfades, wobei auf dem Bewegungspfad wenigstens ein Interaktionspunkt vorgegeben wird,
• Zuordnung wenigstens eines jeweiligen parametrierbaren Simulationspro- grammoduls für einen Produktionsschritt am Objekt an einem und/oder zwischen zwei vorgegebenen Interaktionspunkten,
• Ermittlung wenigstens eines Parameters eines parametrierbaren Simulationsprogrammoduls anhand der in der Datenstruktur für den jeweiligen Interaktionspunkt definierten Objekteigenschaften,
· Durchführung einer Simulation des Produktionsprozesses des Objektes indem die den jeweiligen Interaktionspunkten zugeordneten Simulationsprogrammo- dule in ihrer Reihenfolge längs des Bewegungspfades sequentiell ausgeführt werden, wobei die Datenstruktur sequentiell mit den Simulationsprogrammo- dulen assoziiert wird und wobei die Objekteigenschaften in der Datenstruktur spätestens nach Abschluss eines jeweiligen simulierten Produktionsschrittes angepasst werden.
Die genannten Verfahrensschritte werden vorzugsweise von einem auf einer Rechenvorrichtung installierten Simulationsprogramm ausgeführt, wobei die Rechenvor- richtung zusätzlich über ein grafisches Interaktionsmodul verfügt, mittels welchem eine manuelle Interaktion ermöglicht ist. Die sich aus dem Verfahren ergebenden Vorteile sind bereits zuvor bei dem entsprechenden System erläutert worden.
In einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante erfolgt nach Hinzufügen eines parametrierbaren Simulationsprogrammoduls und vor Ermittlung des wenigstens einen Parameters die Durchführung einer Simulation des Produktionsprozesses des Objektes bis ausschließlich des zuletzt hinzugefügten Simulationsprogrammoduls, so dass die Ermittlung des wenigstens einen Parameters des hinzugefügten Simulationsprogrammoduls anhand aktueller Objekteigenschaften erfolgt. Aktuelle Objektei- genschaften sind eine wesentliche Voraussetzung für die Ermittlung der Parameter eines assoziierten Simulationsprogrammoduls.
Gemäß einer weiteren Verfahrensvariante werden in wenigstens einem Simulations- programmodul mehrere ein jeweiliges Objekt definierende Datenstrukturen in eine gemeinsame Datenstruktur überführt und/oder eine ein einziges Objekt beschreibende Datenstruktur in mehrere ein jeweiliges Objekt beschreibende Datenstrukturen geteilt. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise einem realen Zusammenfügen eines Objektes mit einem Bauteil in der Simulation dadurch entsprochen, dass die Daten beider Objekte ab dem Punkt des Zusammenfügens in einer gemeinsamen Datenstruktur gespeichert sind und nur zusammen mit einem Simulationsprogrammodul assoziiert werden können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten sind den weiteren abhängigen AnSprüchen zu entnehmen.
Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung, weitere Ausführungsformen und weitere Vorteile näher beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1 einen exemplarischen Bewegungspfad mit Interaktionspunkten,
Fig. 2 Bewegungspfad mit Interaktionspunkten und Produktionsmitteln,
Fig. 3 eine Übersicht über die Simulation eines Produktionsprozesses,
Fig. 4 eine Übersicht über Programmodule und Datenstrukturen sowie
Fig. 5 ein System zur Simulation eines mehrstufigen Produktionsprozesses.
Figur 1 zeigt in einer Darstellung 10 einen exemplarischen Bewegungspfad 12 mit auf diesem platzierten Interaktionspunkten 14, 16, 18, 20. Der Bewegungspfad ist durch seine Koordinaten vorgegeben, wobei diese beispielsweise aus einer externen Datenquelle stammen können oder aber auch mittels eines grafischen Interaktionsmoduls durch einen Benutzer vorgebbar sind. Längs des Bewegungspfades 12 sind mittels eines grafischen Interaktionsmoduls Interaktionspunkte 14, 16, 18, 20 vorge- geben, welche in diesem Beispiel deckungsgleich sind mit den Anfangs, End- und
Knickpunkten des Bewegungspfades 12.
Figur 2 zeigt in einer Darstellung 30 einen Bewegungspfad mit Interaktionspunkten und zugehörigen Produktionsmitteln 34, 38, 42, welche jeweils zwei benachbarten Interaktionspunkten zugeordnet sind und eine jeweilige Transportfunktion aufweisen. So ist der Strecke 32, welche dem ersten Teilstück des Bewegungspfades zwischen zwei Interaktionspunkten entspricht, das Produktionsmittel 34, in diesem Fall eine lineare Fördervorrichtung, zugeordnet. Einer zweiten Strecke 36 ist ein Produktions- mittel 38, ein Fahrstuhl und einer dritten Strecke 40 ein Produktionsmittel 42, eine lineare Fördervorrichtung, zugeordnet.
Figur 3 zeigt in einer Darstellung 50 eine Übersicht über den Simulationsablauf eines Produktionsprozesses. Ein Objekt ist an mehreren Stellen eines Bewegungspfades gezeigt, nämlich mit der Bezugsziffer 52 an einer ersten Stelle, mit einer Bezugsziffer 56 an einer zweiten Stelle und mit einer Bezugsziffer 58 an einer dritten Stelle. Das Objekt weist einen Referenzpunkt 54 auf, wobei alle Positionsangaben des Objektes auf diesen Punkt bezogen sind. Das Objekt ist mit seinen Eigenschaften beschrieben durch eine Datenstruktur 72, 74, 76 welche in Abhängigkeit der Position des Objek- tes längs des Bewegungspfades jeweils zugehörige Daten aufweist.
Die das Objekt beschreibende Datenstruktur 72, 74, 76 wird sequentiell in Reihenfolge der Interaktionspunkte längs des Bewegungspfades mit einem jeweils dem Interaktionspunkt zugeordneten und einen jeweiligen Produktionsschritt repräsentieren- den Simulationsprogrammodul 64, 66, 68 assoziiert, so dass ein Datenaustausch zwischen Simulationsprogrammodul 64, 66, 68 und assoziierter Datenstruktur 72, 74, 76 ermöglicht ist. Dieser Datenaustausch erlaubt es, Parameter für ein jeweiliges Simulationsprogrammodul automatisch zu berechnen und auch Eingangsparameter für das Simulationsprogrammodul bereitzustellen. Nach Bestimmung der Parameter für ein Simulationsprogrammodul 64, 66, 68 erfolgt eine Simulation des von diesem repräsentierten Produktionsschrittes und anschließend eine Aktualisierung der Datenstruktur 72, 74, 76. Neben den für den Transport maßgeblichen Interaktionspunkten sind weitere Interaktionspunkte 60, 62 vorgesehen, welche ein Signal generieren, wenn das Objekt mit seinem Bezugspunkt den jeweiligen weiteren Interaktionspunkt 60, 62 passiert. Diese Signale werden einem übergeordneten Simulationssteuerprogrammodul 70 zur Verfügung gestellt, welches darüber hinaus datentechnisch mit entsprechenden Signalinterfaces der Simulationsprogrammodule 64, 66, 68 verbunden ist. Das Simulationssteuerprogrammodul 70 ist dafür vorgesehen, die Simulationsprogrammodule 64, 66, 68 logisch zu koordinieren und so einen reibungslosen Produktionsablauf sicher zu stellen.
Figur 4 zeigt in einer Darstellung 80 eine Übersicht über Programmodule und Datenstrukturen für den Fall eines Überführens zweier einzelner Datenstrukturen in eine gemeinsame Datenstruktur. Für jedes Bauteil eines zusammenzufügenden Objektes sind vor dem Zusammenfügen ein separater Bewegungspfad 82, 84 und separate Datenstrukturen 96, 100, 104 vorgesehen. Nach dem Zusammenfügen sind die separaten Datenstrukturen in eine gemeinsame Datenstruktur 108 überführt, welche das neue gefügte Objekt repräsentiert, wobei dieses nunmehr längs eines gemeinsamen Bewegungspfades 86 bewegt wird. Die gemeinsame Datenstruktur 108 weist einen ähnlichen Aufbau auf wie die separaten Datenstrukturen 96, 100, 104, nämlich für jedes Bauteil beziehungsweise Objekt einen Bereich mit entsprechenden Objekteigenschaften 114, 116, 118 und einen gemeinsamen Bereich 120 mit Daten, welche für alle Bauteile gemeinsam gelten, insbesondere bezüglich der jeweiligen Position des gefügten Objektes.
Jede Datenstruktur 96, 100, 104, 108 kann an einem der Interaktionspunkte 88, 90, 92, 94 mit einem zugeordneten Simulationsprogrammodul 98, 102, 106, 110 assoziiert werden, wobei im assoziierten Zustand ein Datenaustausch ermöglicht ist. Ein Simulationssteuerprogrammodul 112 ist zur übergeordneten Koordination der Simu- lationsprogrammodule 98, 102, 106, 110 vorgesehen.
Figur 5 zeigt in einer Darstellung 130 ein System zur Simulation eines mehrstufigen Produktionsprozesses. Eine Rechenvorrichtung 132 ist mit einer Anzeigevorrichtung 134, einer Tastatur 136 und einer Maus 138 verbunden, so dass eine grafische In- teraktion mit einem Benutzer 140 ermöglicht ist. Dieser kann beispielsweise mittels der Maus 138 längs eines auf der Anzeigevorrichtung 134 dargestellten Bewegungspfades 142 manuell Interaktionspunkte setzen.
Bezugszeichenliste:
10 Bewegungspfad mit Interaktionspunkten
12 Bewegungspfad
14 erster Interaktionspunkt
16 zweiter Interaktionspunkt
18 dritter Interaktionspunkt
20 vierter Interaktionspunkt
30 Bewegungspfad mit Interaktionspunkten und Produktionsmitteln
32 erste Strecke zwischen ersten Interaktionspunkten
34 erstes Produktionsmittel
36 zweite Strecke zwischen zweiten Interaktionspunkten
38 zweites Produktionsmittel
40 dritte Strecke zwischen zweiten Interaktionspunkten
42 drittes Produktionsmittel
50 Übersicht Simulation eines Produktionsprozesses
52 Objekt an erster Position
54 Referenzpunkt von Objekt an erster Position längs Bewegungspfad
56 Objekt an zweiter Position längs Bewegungspfad
58 Objekt an dritter Position längs Bewegungspfad
60 weiterer Interaktionspunkt
62 weiterer Interaktionspunkt
64 Simulationsprogrammodul für erstes Produktionsmittel
66 Simulationsprogrammodul für zweites Produktionsmittel
68 Simulationsprogrammodul für drittes Produktionsmittel
70 Simulationssteuerprogrammodul
72 Datenstruktur mit Objekteigenschaften an erster Position
74 Datenstruktur mit Objekteigenschaften an zweiter Position
76 Datenstruktur mit Objekteigenschaften an dritter Position
80 Übersicht Programmodule und Datenstrukturen
82 erster Abschnitt von erstem Bewegungspfad
84 erster Abschnitt von zweitem Bewegungspfad
86 gemeinsamer zweiter Abschnitt von erstem und zweiten Bewegungspfad
88 fünfter Interaktionspunkt 90 sechster Interaktionspunkt
92 siebter Interaktionspunkt
94 achter Interaktionspunkt
96 Datenstruktur an sechstem Interaktionspunkt
98 Simulationsprogrammodul an sechstem Interaktionspunkt
100 Datenstruktur an siebtem Interaktionspunkt
102 Simulationsprogrammodul an siebtem Interaktionspunkt
104 Datenstruktur an fünftem Interaktionspunkt
106 Simulationsprogrammodul an fünftem Interaktionspunkt
108 Datenstruktur an achtem Interaktionspunkt
110 Simulationsprogrammodul an achtem Interaktionspunkt
112 Simulationssteuerprogrammodul
114 Objekteigenschaften des ersten Objektes
116 Objekteigenschaften des zweiten Objektes
118 Objekteigenschaften des dritten Objektes
120 gemeinsame Objekteigenschaften aller Objekte in der Datenstruktur 30 System zur Simulation eines mehrstufigen Produktionsprozesses
132 Rechenvorrichtung
134 Anzeigevorrichtung
136 Tastatur
138 Maus
140 Benutzer
142 Bewegungspfad

Claims

Ansprüche
1. System zur Simulation eines ortsabhängigen und mehrstufigen Produktionsprozesses eines Objektes (52, 56, 58), umfassend eine Rechenvorrichtung (132) mit einem darauf ausführbaren Simulationsprogramm, wobei im Simulationsprogramm,
• ein Bewegungspfad (12, 82, 84, 86, 142) des Objektes (52, 56, 58) vorgebbar ist, längs dessen es während des Produktionsprozesses bewegbar ist,
• die Objekteigenschaften mittels einer Datenstruktur (72, 74, 76, 96, 100, 104, 108), definierbar sind, welche auch die jeweilige Position des Objektes (52, 56, 58) längs des Bewegungspfades (12, 82, 84, 86, 142) umfasst,
• das Objekt (52, 56, 58) mittels eines grafischen Interaktionsprogrammoduls (134, 136, 138) längs des dargestellten Bewegungspfades (12, 82, 84, 86, 142) bewegbar ist, wobei auf dem Bewegungspfad (12, 82, 84, 86, 142) Interaktionspunkte (14, 16, 18, 20, 60, 62) vorgebbar sind,
• an einem und/oder zwischen zwei vorgegebenen Interaktionspunkten (14, 16, 18, 20, 60, 62) ein jeweiliges vordefiniertes parametrierbares Simulationspro- grammodul (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) zur Simulation eines Produktionsschrittes an dem Objekt (52, 56, 58) vorsehbar ist,
• wobei eine Datenstruktur mit jeweils einem der Simulationsprogrammodule (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) assoziierbar ist,
• wobei durch ein assoziiertes Simulationsprogrammodul (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) Objekteigenschaften veränderbar und in die Datenstruktur (72, 74, 76, 96, 00, 104, 108) übertragbar sind,
• wobei das System dafür vorgesehen ist, wenigstens einen Parameter für die Parametrierung eines jeweiligen assoziierten Simulationsprogrammoduls (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) automatisch anhand der in der Datenstruktur (72, 74, 76, 96, 100, 104, 108) für den jeweiligen Interaktionspunkt (14, 16, 18, 20, 60, 62) definierten Objekteigenschaften zu ermitteln und anzuwenden,
• wobei das System dafür vorgesehen ist, eine Simulation des Produktionsprozesses des Objektes (52, 56, 58) durchzuführen, indem die den jeweiligen Interaktionspunkten (14, 16, 18, 20, 60, 62) zugeordneten Simulationsprogram- module (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) in ihrer Reihenfolge längs des Bewegungspfades sequentiell ausgeführt werden, wobei die Datenstruktur mit den Simulationsprogrammodulen (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) assoziiert wird und wobei die Objekteigenschaften in der Datenstruktur (72, 74, 76, 96, 100, 104, 108) spätestens nach Abschluss eines jeweiligen simulierten Produktionsschrittes angepasst werden.
2. System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Simulationspro- grammodul (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) ein logisches Verhalten, ein Produktinterface und ein Signalinterface aufweist.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenstruktur (72, 74, 76, 96, 100, 104, 108) Daten über die Objektgeometrie enthält.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das System dafür vorgesehen ist, die automatische Ermittlung wenigstens eines Parameters eines assoziierten Simulationsprogrammoduls (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) anhand der Daten der Objektgeometrie und der Koordinaten des zugehörigen Interaktionspunkes (14, 16, 18, 20, 60, 62) durchzuführen.
5. System nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens einen Interaktionspunkt (14, 16, 18, 20, 60, 62) zusätzliche Daten bereitstellbar sind, welche in eine Datenstruktur (72, 74, 76, 96, 100, 104, 108) übertragbar sind, wobei das zugehörige assoziierte Simulationsprogrammodul (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) dafür vorgesehen ist, diese bei der Simulation des dem jeweiligen Interaktionspunkt (14, 16, 18, 20, 60, 62) zugeordneten Produktionsschrittes zu berücksichtigen.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Daten Sensor- und/oder Aktordaten repräsentieren.
7 . System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Daten Logikdaten repräsentieren.
8. System nach einem der Ansprüche 2. bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein parametrierbares Simulationssteuerprogrammodul (70) zur logischen Koordination der Simulationsprogrammodule (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) vorgesehen ist.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das dieses dafür vorgesehen ist, wenigstens einen Parameter für die Parametrierung des Simulationssteu- erprogrammoduls (70) automatisch anhand von hinterlegten Eigenschaften der jeweiligen Simulationsprogrammodule (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) zu ermitteln und anzuwenden.
10. System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenstruktur (72, 74, 76, 96, 100, 104, 108) dafür vorgesehen ist, die Objekteigenschaften von mehr als einem Objekten (52, 56, 58) zu definieren.
11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Simu- lationsprogrammodul dafür vorgesehen ist, mehrere ein jeweiliges Objekt (52, 56, 58) definierende Datenstrukturen (72, 74, 76, 96, 100, 104, 108) in eine gemeinsame Datenstruktur zu überführen und/oder eine ein einziges Objekt beschreibende Datenstruktur in mehrere ein jeweiliges Objekt (52, 56, 58) beschreibende Datenstrukturen (72, 74, 76, 96, 100, 104, 108) zu teilen.
12. System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das grafische Interaktionsprogrammodul (134, 136, 138) dafür vorgesehen ist, den Bewegungspfad (12, 82, 84, 86, 142) zusammen mit einer virtuellen Arbeitsumgebung darzustellen.
13. Verfahren zur Simulation eines ortsabhängigen und mehrstufigen Produktionsprozesses eines Objektes (52, 56, 58), mit einer Rechenvorrichtung (132) und einem darauf ausführbaren Simulationsprogramm, umfassend folgende Schritte:
• Vorgeben eines Bewegungspfades (12, 82, 84, 86, 142) des Objektes (52, 56, 58), längs dessen es während des Produktionsprozesses bewegbar ist,
• Bereitstellen einer Datenstruktur (72, 74, 76, 96, 100, 104, 108) mittels welcher die Objekteigenschaften definierbar sind, welche auch die jeweilige Posi- tion des Objektes (52, 56, 58) längs des Bewegungspfades (12, 82, 84, 86, 142) umfasst,
• Definieren der Objekteigenschaften in der Datenstruktur (72, 74, 76, 96, 100, 104, 108) für den Zeitpunkt zu Beginn des Produktionsprozesses,
• Bewegen des Objektes (52, 56, 58) mittels eines grafischen Interaktionspro- grammoduls (134, 136, 138) längs des Bewegungspfades (12, 82, 84, 86, 142), wobei auf dem Bewegungspfad (12, 82, 84, 86, 142) wenigstens ein Interaktionspunkt (14, 16, 18, 20, 60, 62) vorgegeben wird,
• Zuordnung wenigstens eines jeweiligen parametrierbaren Simulationsprogrammoduls (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) für einen Produktionsschritt am Objekt (52, 56, 58) an einem und/oder zwischen zwei vorgegebenen Interaktionspunkten (14, 16, 18, 20, 60, 62),
• Ermittlung wenigstens eines Parameters eines parametrierbaren Simulationsprogrammoduls (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) anhand der in der Datenstruktur (72, 74, 76, 96, 100, 104, 108) für den jeweiligen Interaktionspunkt (14, 16, 18, 20, 60, 62) definierten Objekteigenschaften,
• Durchführung einer Simulation des Produktionsprozesses des Objektes (52, 56, 58) indem die den jeweiligen Interaktionspunkten (14, 16, 18, 20, 60, 62) zugeordneten Simulationsprogrammodule (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) in ihrer Reihenfolge längs des Bewegungspfades (12, 82, 84, 86, 142) sequentiell ausgeführt werden, wobei die Datenstruktur mit den Simulationsprogrammo- dulen (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) assoziiert wird und wobei die Objekteigenschaften in der Datenstruktur (72, 74, 76, 96, 100, 104, 108) spätestens nach Abschluss eines jeweiligen simulierten Produktionsschrittes angepasst werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach Hinzufügen eines parametrierbaren Simulationsprogrammoduls (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) und vor Ermittlung des wenigstens einen Parameters die Durchführung einer Simulation des Produktionsprozesses des Objektes (52, 56, 58) bis ausschließlich des zuletzt hinzugefügten Simulationsprogrammoduls (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) erfolgt, so dass die Ermittlung des wenigstens einen Parameters des hinzugefügten Simulationsprogrammoduls (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) anhand aktueller Objekteigenschaften erfolgt.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Simulationsprogrammodul (64, 66, 68, 98, 102, 106, 110) mehrere ein jeweiliges Objekt (52, 56, 58) definierende Datenstrukturen in eine gemeinsame Datenstruktur (72, 74, 76, 96, 100, 104, 108) überführt und/oder eine ein einziges Objekt beschreibende Datenstruktur (72, 74, 76, 96, 100, 104, 108) in mehrere ein jeweiliges Objekt (52, 56, 58) beschreibende Datenstrukturen (72, 74, 76, 96, 100, 104, 108) geteilt werden.
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CN107357267A (zh) * 2017-06-09 2017-11-17 百色学院 基于离散花朵授粉算法求解混合流水线调度问题的方法
CN107357267B (zh) * 2017-06-09 2019-11-05 百色学院 基于离散花朵授粉算法求解混合流水线调度问题的方法

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