[發(fā)明專利]用于工業(yè)應(yīng)用的技能接口

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680088176.4
• 申請日: 2016-08-10
• 公開（公告）號: CN109564419B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 理查德·加里·麥克丹尼爾
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子股份公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 沈敬亭;陳方鳴

一種信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)，包括多個信息物理單元，這些信息物理單元被配置為共同生產(chǎn)包括一個或多個工件的產(chǎn)品。每個信息物理單元包括一個或多個自動化系統(tǒng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)接口和處理器。網(wǎng)絡(luò)接口被配置為接收一個或多個技能實例。每個技能實例提供由一個或多個自動化系統(tǒng)設(shè)備對工件進(jìn)行轉(zhuǎn)換的與機(jī)器無關(guān)的請求。處理器被配置為通過應(yīng)用對自動化系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行控制的行為來執(zhí)行一個或多個技能實例中的每一個。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及用于工業(yè)應(yīng)用的技能接口，以及與之相關(guān)的方法、系統(tǒng)和裝置。所公開的技術(shù)可以應(yīng)用于例如使用可編程控制器的各種自動化生產(chǎn)環(huán)境。

背景技術(shù)

制造過程高度自動化，可以分成幾個層次。例如，在最高級別，進(jìn)行企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)，其可以被稱為業(yè)務(wù)層。在較低級別，進(jìn)行硬件實現(xiàn)和控制，其可以被稱為各種控制或單元層。中間層集成并連接業(yè)務(wù)層和控制層。該中間層包括制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，其根據(jù)數(shù)據(jù)和功能之間的交互來定義MES流程，例如資源管理、資源分配、調(diào)度、數(shù)據(jù)收集和獲取、質(zhì)量保證管理、維護(hù)管理、性能分析、調(diào)度、文檔控制、人工管理以及材料和生產(chǎn)跟蹤。

設(shè)計工業(yè)應(yīng)用的一個挑戰(zhàn)是機(jī)器對機(jī)器的交互高度依賴于MES如何實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的過程。結(jié)果是整個系統(tǒng)的穩(wěn)固性受到限制。當(dāng)需要定制時，必須手動執(zhí)行。例如，工業(yè)環(huán)境中的操作員或其他工人可以閱讀工作指令(work order)，為特定的工藝步驟拾取輸入材料，將這些材料送到機(jī)器上，并運行機(jī)器來完成該步驟。在某些情況下，諸如起重機(jī)之類的機(jī)器可能有助于物品的傳輸；但是原則上，系統(tǒng)的任何定制仍然依賴于人類與系統(tǒng)的交互。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實施例通過提供與工業(yè)應(yīng)用的技能接口相關(guān)的方法、系統(tǒng)和裝置來解決和克服一個或多個上述缺點和缺陷。這里描述的技術(shù)在稱為“技能”的抽象的角度定義了自動化應(yīng)用程序中多個交互設(shè)備之間通信意圖的問題。技能的目的是將自動化過程中建立和執(zhí)行過程的過程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和簡化。它還用作系統(tǒng)級機(jī)器之間的通信介質(zhì)，并確定要執(zhí)行哪些操作來計算優(yōu)化。技能與人們在MES中找到的過程相關(guān)，但可以在單元級別實現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)包括多個信息物理單元，信息物理單元被配置為共同生產(chǎn)包括一個或多個工件的產(chǎn)品。在一些實施例中，每個信息物理單元包括可編程邏輯控制器。每個信息物理單元包括一個或多個自動化系統(tǒng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)接口和處理器。網(wǎng)絡(luò)接口被配置為接收技能實例，技能實例提供由自動化系統(tǒng)設(shè)備對工件進(jìn)行轉(zhuǎn)換的與機(jī)器無關(guān)的請求。在一些實施例中，網(wǎng)絡(luò)接口包括使用表述性狀態(tài)轉(zhuǎn)移(REST)協(xié)議來接收技能實例的web服務(wù)接口。處理器被配置為通過應(yīng)用控制自動化系統(tǒng)設(shè)備的行為來執(zhí)行每個技能實例。在信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)的一些實施例中，至少一個信息物理單元對應(yīng)于傳輸系統(tǒng)，該傳輸系統(tǒng)有助于工件在系統(tǒng)中所包括的其它信息物理單元之間傳輸。

根據(jù)前述信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)的一些實施例，每個信息物理單元還包括單元指令隊列，該單元指令隊列被配置為在處理器執(zhí)行之前存儲技能實例。處理器還可以被配置為在將技能實例輸入到單元指令隊列中之后，基于優(yōu)選序列對單元指令隊列重新排序。此外(或可替換地)，處理器還可以被配置成按順序執(zhí)行技能實例，跳過不能立即執(zhí)行的技能實例。在前述信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)的一些實施例中，處理器還被配置為在從執(zhí)行的單元指令隊列中移除技能實例時，向信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)送指示該技能實例完成的消息。處理器還可以被配置為在從執(zhí)行的單元指令隊列中移除技能實例時，修改技能實例的技能狀態(tài)參數(shù)。

在一些實施例中，每個信息物理單元還包括被配置為讀取工件上的物理標(biāo)簽的掃描儀設(shè)備。該物理標(biāo)簽指定與工件相對應(yīng)的統(tǒng)一資源標(biāo)識符(URI)。處理器可以在執(zhí)行期間使用URI將單元指令隊列中的技能實例與工件相關(guān)聯(lián)。例如，在一個實施例中，技能實例包括與對應(yīng)于工件的URI相匹配的關(guān)鍵技能值。