專利名稱：規(guī)劃裝置和技術(shù)設(shè)備規(guī)劃方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于規(guī)劃一技術(shù)設(shè)備的規(guī)劃裝置，所述技術(shù)設(shè)備由復(fù)數(shù)個各具有 復(fù)數(shù)個機械組件和復(fù)數(shù)個電氣組件的模塊構(gòu)成，其中，每個模塊均具有一標定功能。本發(fā)明 還涉及一種相應(yīng)的方法。
背景技術(shù)：
((Werkstatttechnik Online (車間技術(shù)在線)}} 97 年度(2007 年)第 3 冊刊登的 "Objektorientierte Fabrikplanung (面向?qū)ο蠊S規(guī)劃)” 一文(G. Schuh 著)描述了一 種面向?qū)ο蟮墓S規(guī)劃方法。此文將這種工廠規(guī)劃方法與軟件工程進行了比較，并建議采 用一種分級結(jié)構(gòu)來進行工廠規(guī)劃。工廠模塊被設(shè)計為多個從粗略的示意性表示到細致的詳 細表示的分級式逐級執(zhí)行的規(guī)劃級。其中的每個模塊像面向?qū)ο缶幊棠菢影捶庋b的原理進 行設(shè)計，使其在規(guī)劃方案改變時可方便被更換。模塊間的相互作用只有通過那些明確可用 的接口才能實現(xiàn)。技術(shù)設(shè)備的數(shù)字規(guī)劃具有越來越重要的意義。通過技術(shù)設(shè)備的虛擬映射，在很早 的階段就可借助模擬技術(shù)來確保投資。對于生產(chǎn)設(shè)備而言，產(chǎn)品規(guī)劃可以快得多的速度轉(zhuǎn) 化為成品。這種數(shù)字規(guī)劃的所需數(shù)據(jù)量極大。除了以3D模擬的形式對技術(shù)設(shè)備的幾何結(jié)構(gòu) 進行純數(shù)字映射外，還越來越多地嘗試以一種虛擬調(diào)試的方式來模擬設(shè)備的技術(shù)功能。除 了技術(shù)設(shè)備組件的幾何特性和機械特性外，通過這種方法還可更多地考慮其電氣特性。也 就是說對于生產(chǎn)設(shè)備而言，除了幾何特性(例如生產(chǎn)用機械手的幾何特性)和制造單元的 尺寸外，例如還可考慮電動機的特性，如輸出功率或轉(zhuǎn)矩。通常情況下，所有組件都處于相 互作用的狀態(tài)下。為了檢驗?zāi)骋唤M件是否勝任所指定的任務(wù)，必須事先選取其他組件，以便 通過模擬來確定能否達到預(yù)期結(jié)果。由于從中可得出大量可能的組合，從而導(dǎo)致測定最佳 配置時的規(guī)劃工作會極其復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以特別簡單的方式對技術(shù)設(shè)備進行規(guī)劃的規(guī)劃裝 置。本發(fā)明的另一目的在于提供一種相應(yīng)的規(guī)劃方法。本發(fā)明關(guān)于規(guī)劃裝置的目的通過一種用于規(guī)劃技術(shù)設(shè)備的規(guī)劃裝置而達成，其 中，所述技術(shù)設(shè)備由復(fù)數(shù)個各具有復(fù)數(shù)個機械組件和復(fù)數(shù)個電氣組件的模塊構(gòu)成，其中，每 個模塊均具有一標定功能，設(shè)有一程序庫，所述程序庫中存儲有復(fù)數(shù)個電氣組件的集和這 些組件的特性，通過一分配功能可從所述程序庫中選擇一組件集分配給一模塊，并根據(jù)以 組件參數(shù)定義的該組件集的特性進行推導(dǎo)，從而得出用這個組件集得出的模塊功能是否 在可預(yù)定的精度范圍內(nèi)與標定功能相符。本發(fā)明基于可對所用電氣組件進行分組這一認識。舉例而言，這種分組可以是面 向制造商的。相比不同制造商所提供的電氣組件，由同一制造商提供的電氣組件彼此間通 常具有更好的兼容性。此外在選擇電氣組件制造商方面，技術(shù)設(shè)備往往也需要符合相應(yīng)的規(guī)定。另一種分組方法依據(jù)的是組件功能。舉例而言，可根據(jù)電氣組件的安全等級來進行 分組。通過將電氣組件分組成一個組件集，可大幅簡化規(guī)劃過程。模塊的功能由標定功 能描述。在此使用完整的組件集來實現(xiàn)這種標定功能。從這個意義上來說，組件集在一定 程度上可理解為系列商品尤其是系列服裝。試穿就是相當于將這個系列的功能與標定功能 進行比較。也就是說，規(guī)劃者的選擇范圍會受到組件集的限制，但這一方面可大幅簡化規(guī)劃 過程，另一方面如果使用的是可靠的系列(即組件集)，就可在質(zhì)量方面獲利。組件集存儲 在一程序庫中。以往的規(guī)劃方案最多允許從相同類型的不同組件所組成的集合中選擇單個 電氣組件，本發(fā)明則是將不同類型的組件分組成一組件集，使得組件集的選擇可在規(guī)劃過 程中確定一系列具有不同功能的組件。同一組件集中的組件相互兼容。亦即，組件集具有 內(nèi)在相容性。所述組件集的開發(fā)具有與時俱進這一特性，其功能可與盡可能多的模塊的標 定功能實現(xiàn)相符。優(yōu)選通過模擬模塊功能來檢驗相符性，其中，將組件參數(shù)作為這種模擬的基礎(chǔ)?？?以通過對一技術(shù)設(shè)備上的流程進行模擬來完成對該技術(shù)設(shè)備的數(shù)字規(guī)劃。通過這種模擬可 確定所用組件是否實際提供所需功能。舉例而言，通過一種實時模擬可得出所用組件無法 以預(yù)期速度實現(xiàn)相應(yīng)處理過程的結(jié)論。也就是說，在此情況下，不能將所述組件集原封不動 地投入使用。優(yōu)選通過將描述標定功能的標定參數(shù)與所述組件集的相應(yīng)組件參數(shù)進行比較來 檢驗相符性。亦即，所述標定功能是用參數(shù)表示的。一個組件集由那些在類型上至少部分 與所述標定功能的參數(shù)相符的參數(shù)所描述。如果該組件集的各參數(shù)在值上也與標定功能的 各參數(shù)相符，或者說這些參數(shù)處于一個相應(yīng)的區(qū)間內(nèi)，這就表明存在所期望的相符性。所述電氣組件優(yōu)選采用附帶機械功能的機電一體化實施方式。組件中的電氣和機 械組成部分越來越多地被整合成一體式結(jié)構(gòu)。舉例而言，壓電部件也可執(zhí)行機械任務(wù)。整 合了其電力驅(qū)動裝置的抓臂也可以算作一個機電一體化組件。采用機電一體化的組件可進 一步簡化規(guī)劃過程。優(yōu)選可通過一個劃分為多個分級層且包含多個逐級執(zhí)行的規(guī)劃級的規(guī)劃過程來 實施所述規(guī)劃，其中，至少第二分級層的一下規(guī)劃級的機械或電氣組件具有該下規(guī)劃級的 上級分級層中的上規(guī)劃級的機械或電氣組件的特性，并且在所述機械或電氣組件的特性方 面具有更高的詳細程度。此外，所述規(guī)劃裝置優(yōu)選以某種方式具有一個面向?qū)ο蟮捏w系結(jié) 構(gòu)，使得就面向?qū)ο缶幊痰囊?guī)則而言，所述規(guī)劃級由多個等級描述，這些等級用所述機械組 件和電氣組件的特性作為所述模塊功能的屬性和方法來將對象實例化，其中，一個下規(guī)劃 級沿用所述上規(guī)劃級的屬性和方法。通過一個劃分為復(fù)數(shù)個分級層的規(guī)劃過程可通過復(fù)數(shù)個逐級執(zhí)行的規(guī)劃級來逐 步設(shè)定更高的細節(jié)層次。通過特性的沿用可用簡單的方式將前一規(guī)劃級的規(guī)劃具體化。在 此情況下，可通過從程序庫中選擇一個組件集來實現(xiàn)細節(jié)化，由此可特別有效地以高細節(jié) 層次來實施某一規(guī)劃級的規(guī)劃。一個組件集在面向?qū)ο缶幊痰姆秶鷥?nèi)可用作一個等級集。所述規(guī)劃裝置優(yōu)選具有一個可對所述模塊進行圖示的可視化裝置，其中，這種圖 示的詳細程度沿各規(guī)劃級隨分級層的下降而增強，通過將下規(guī)劃級中的圖形元素疊置于它 的上規(guī)劃級的圖形元素之上來對該下規(guī)劃級進行顯示。規(guī)劃技術(shù)設(shè)備時需要進行可視化處
5理，這種可視化處理的一般形式是在計算機上進行2D或3D顯示。此時可有利地通過將某一 規(guī)劃級的圖形元素疊置于前一規(guī)劃級的抽象元素之上來提高該規(guī)劃級的細化程度。在這個 可視化過程中，通過對某一系列(如衣服)以抽象顯示的方式進行掃描就可清楚看出完整 組件集的使用情況。從所選系列(即組件集)得出的功能與所述標定功能之間的偏差可由 圖形元素加以顯示。舉例而言，可用閃光或使用另一顏色的方式來對所述組件集中引起上 述偏差的組件進行顯示。所述技術(shù)設(shè)備優(yōu)選是一個用于生產(chǎn)一種產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)備。產(chǎn)品生 產(chǎn)工廠的數(shù)字規(guī)劃已在很多領(lǐng)域成為現(xiàn)實。這種生產(chǎn)設(shè)備的規(guī)劃極其復(fù)雜。電氣組件特別 是自動化組件的選擇通常會受到設(shè)備制造商或設(shè)備運營商的邊界條件的限制。特定而言， 進行選擇時經(jīng)常需要考慮制造商因素。本發(fā)明關(guān)于方法的目的通過一種用于規(guī)劃一技術(shù)設(shè)備的方法而達成，其中，所述 技術(shù)設(shè)備由復(fù)數(shù)個各具有復(fù)數(shù)個機械組件和復(fù)數(shù)個電氣組件的模塊構(gòu)成，其中，每個模塊 均具有一標定功能，且設(shè)有一程序庫，所述程序庫中存儲有復(fù)數(shù)個電氣組件的集和這些組 件的特性，通過一分配功能從所述程序庫中選擇一組件集分配給一模塊，并根據(jù)以組件參 數(shù)定義的該組件集的特性進行推導(dǎo)，從而得出用這個組件集得出的模塊功能是否在可預(yù) 定的精度范圍內(nèi)與標定功能相符。這種方法的優(yōu)點可從針對所述規(guī)劃裝置的優(yōu)點進行說明的實施方式中得出。優(yōu)選通過將描述標定功能的標定參數(shù)與組件參數(shù)進行比較來檢驗相符性。優(yōu)選通過模擬模塊功能來檢驗相符性，其中，將組件集的參數(shù)作為這種模擬的基 石出。


下面借助附圖對本發(fā)明進行詳細說明。部分附圖為示意圖且不按比例繪制圖1為一技術(shù)設(shè)備；圖2為一技術(shù)設(shè)備的一模塊；圖3為一規(guī)劃裝置和一組件集；圖4為一用于規(guī)劃一技術(shù)設(shè)備的方法；以及圖5為一可視化裝置。
具體實施例方式圖1展示的是一技術(shù)設(shè)備3。技術(shù)設(shè)備3具有三個模塊9a、9b、9c。圖2對模塊9 予以了詳細圖示。技術(shù)設(shè)備3在此實施為生產(chǎn)設(shè)備。模塊9用于對待制零件進行分類。通 過叉車201將托盤61中的待制零件運到另一生產(chǎn)段191。在這個生產(chǎn)段中，由輸送帶193 將這些待制零件送入裝配單元95以組裝成產(chǎn)品41。規(guī)劃這種技術(shù)設(shè)備3時，需要對全部所 用組件的特性和功能進行詳細描述。如果涉及的是更復(fù)雜的技術(shù)設(shè)備，這就容易導(dǎo)致非常 復(fù)雜的規(guī)劃過程。下文將對如何簡化這種規(guī)劃過程進行詳細說明。圖2展示的是圖1所示技術(shù)設(shè)備3的其中一個模塊9。模塊9具有一帶一抓持器 G的機械手73。抓持器G上裝有一個用于進行模式識別的攝像機K。機械手73安裝在一輸 送機75的前面。輸送機75具有一個起驅(qū)動作用的電動機M，這個電動機安裝在一基座71 上。機械手73、輸送機75和基座71是模塊9的機械組件5。抓持器G、攝像機K和電動機
6M是模塊9的電氣組件7。抓持器G在此設(shè)計為機電一體化組件。除了起驅(qū)動作用的電氣 組件外，該抓持器還具有用于抓持的機械組件。一個可編程控制器S也是另一種電氣組件。 這個控制器S用于對模塊9上的生產(chǎn)流程進行流程控制。借助一計算機91和一顯示器93 可介入該流程并將其參數(shù)化。通過一輸送軌道81將各種幾何形狀的待制零件51、53、55經(jīng) 過輸送機75輸送給機械手73。在此過程中，這些待制零件會經(jīng)過一個設(shè)計為光柵的接近 傳感器L。機械手73借助攝像機K識別出待制零件51、53、55的不同幾何形狀。機械手73 用抓持器G將待制零件51、53、55根據(jù)具體的幾何形狀分類到一托盤61中。模塊9的標定功能由參數(shù)F加以描述。例如，參數(shù)Fl說明的是標定通過量。這就 對電氣組件7的大量標定參數(shù)12進行了規(guī)定，例如電動機M的參數(shù)SMl，還有關(guān)于光柵L的 分辨率的參數(shù)SLl或關(guān)于抓持器G的抓持速度的參數(shù)SG2。其他用于描述模塊9的標定功 能的參數(shù)F同樣也對電氣組件7的參數(shù)進行規(guī)定。圖3展示的是一組件集13。組件集13具有一電動機M、一控制器S、一光柵L、一 抓持器G和一攝像機K。這些電氣組件7中的每個電氣組件都具有一組件參數(shù)集17。組件 集13連同其他組件集一起存儲在一規(guī)劃裝置1的一程序庫11中。如前所述用于描述模塊 9的標定功能的標定參數(shù)12同樣可供規(guī)劃裝置1使用。通過將組件集13的組件參數(shù)17與 標定參數(shù)12進行比較，可檢驗?zāi)K9的標定功能是否可通過組件集13而實現(xiàn)。另一檢驗 方法是對模塊9上的生產(chǎn)流程進行模擬。為此需要借助模擬裝置14對模塊9通過所用組 件集13而形成的生產(chǎn)流程進行模擬。如果這一模擬得出了令人滿意的生產(chǎn)流程，那么此次 檢驗就是成功的。圖4展示的是一種用于規(guī)劃一技術(shù)設(shè)備3的方法。一個規(guī)劃過程劃分為多個分級 層23。在一個第一分級層23a中實施一個第一規(guī)劃級21c。在這個規(guī)劃級中只是以2D格 式對模塊9進行粗略的示意性表示。模塊9在第二分級層23b的一個下一個規(guī)劃級21b中 得到具體化的表示。其中，在一個第一方案21bl中，輸送機75可設(shè)計為一帶式輸送機。在 一個第二方案21b2中，輸送機75設(shè)計為一鏈式輸送機。這兩種方案的采用取決于所述電 氣組件的不同配置情況。在分級層23c中以規(guī)劃級21a來對所述電氣組件進行配置。此處 也同樣會產(chǎn)生多種不同的方案。采用一個第一組件集13時產(chǎn)生一個第一方案21all。采用 一個第二組件集13時產(chǎn)生一個第二方案21al2。實施這兩種方案時，可以通過對模塊9上 的生產(chǎn)流程進行模擬來檢驗有否實現(xiàn)模塊9的標定功能。從第二規(guī)劃級21b的第二方案中 同樣會產(chǎn)生多種不同的可行方案。此處可以考慮從程序庫11中選擇用于鏈式輸送機的組 件集。鏈式輸送機與帶式輸送機之間的區(qū)別(例如)在于驅(qū)動裝置數(shù)量的不同。上述規(guī)劃過程有利地在一個面向?qū)ο蟮捏w系結(jié)構(gòu)中實施。為每個分級層各分配一 個等級27。等級27將對象29實例化。一個下一級分級層23b沿用上一級分級層23a的屬 性和方法，亦即，一個下一級分級層23b的等級27沿用上一級分級層23a的等級27的屬性 和方法。圖5展示的是一規(guī)劃裝置1的一可視化裝置33。在一圖形用戶界面101上顯示有 一個第一窗口 103和一個第二窗口 105。第二窗口 105對技術(shù)設(shè)備3進行了圖示。在第一 窗口 103中，借助一個輸入對話框111來為所述技術(shù)設(shè)備的一個模塊選擇一個特定的組件 集。通過一個菜單113用所選組件集來模擬所述技術(shù)設(shè)備的生產(chǎn)流程。當模擬功能與規(guī)定 的標定功能之間存在偏差時，就會出現(xiàn)錯誤提示信息107。第一窗口 103中會輸出一個關(guān)于
7錯誤提示信息107的錯誤描述109。圖5a用第一陰影線標示一個第一組件集，圖5b用與之 不同的另一種陰影線來標示另一組件集。使用圖5b中的組件集達到了標定功能，圖5a所 示的組件集則產(chǎn)生了錯誤提示信息。
權(quán)利要求
一種用于規(guī)劃一技術(shù)設(shè)備(3)的規(guī)劃裝置(1)，其中，所述技術(shù)設(shè)備(3)包括復(fù)數(shù)個模塊(9)，各所述模塊具有復(fù)數(shù)個機械組件(5)和復(fù)數(shù)個電氣組件(7)，其中，每個模塊(9)均具有一標定功能，其特征在于，設(shè)有一程序庫(11)，所述程序庫中存儲有復(fù)數(shù)個電氣組件(7)的集和所述這些組件的特性，通過一分配功能可從所述程序庫中選擇一組件集(13)分配給一模塊(9)，并且根據(jù)以組件參數(shù)(17)定義的所述組件集(13)的特性進行推導(dǎo)，從而得出用所述組件集(13)得出的模塊功能是否在一可預(yù)定的精度范圍內(nèi)與所述標定功能相符合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的規(guī)劃裝置(1)，其中，通過將描述所述標定功能的標定參數(shù)(12)與所述組件集(13)的相應(yīng)組件參數(shù)(17)進行比較，來檢驗相符合與否。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的規(guī)劃裝置(1)，其中，通過模擬所述模塊功能來檢驗相符與 否，其中，所述模擬以所述組件參數(shù)(17)為基礎(chǔ)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的規(guī)劃裝置(1)，其中，所述電氣組件(7) 采用附帶機械功能的機電一體化實施方式。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的規(guī)劃裝置(1)，其中，可通過一個劃分 為復(fù)數(shù)個分級層(23)且包含復(fù)數(shù)個逐級執(zhí)行的規(guī)劃級(21)的規(guī)劃過程來實施所述規(guī)劃， 其中，至少第二分級層(23b)的一個下規(guī)劃級(21a)的所述機械組件(5)或所述電氣組件 (7)具有該下規(guī)劃級(21a)的上級分級層(23)中的上規(guī)劃級(21b)的所述機械組件(5)或 所述電氣組件(7)的特性，并且在所述機械組件(5)或所述電氣組件(7)的特性方面具有 更高的細化程度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的規(guī)劃裝置(1)，其中，具有一面向?qū)ο蟮捏w系結(jié)構(gòu)，使得就面 向?qū)ο缶幊痰囊?guī)則而言，一規(guī)劃級(21)由復(fù)數(shù)個等級(27)描述，所述等級用所述機械組件 和電氣組件(7)的特性作為屬性并用所述模塊功能的方法來將復(fù)數(shù)個對象(29)實例化，其 中，一下規(guī)劃級(21a)沿用所述上規(guī)劃級(21b)的屬性和方法。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的規(guī)劃裝置(1)，其中，具有一個可對所述模塊(9)進行圖 示的可視化裝置(33)，其中，所述圖示的詳細程度沿所述規(guī)劃級(21)隨分級層的下降而增 強，且其中，通過將所述下規(guī)劃級(21a)中的圖形元素(35)疊置于這個下規(guī)劃級的所述上 規(guī)劃級(21b)的圖形元素(37)之上來對所述下規(guī)劃級(21a)進行顯示，從而通過提高所述 下規(guī)劃級(21a)的細化程度來增強所述上規(guī)劃級(21b)的示意性。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的規(guī)劃裝置(1)，其中，所述技術(shù)設(shè)備(3) 是一個用于生產(chǎn)一產(chǎn)品(41)的生產(chǎn)設(shè)備(3)。
9. 一種用于規(guī)劃一技術(shù)設(shè)備(3)的方法，其中，所述技術(shù)設(shè)備(3)包括復(fù)數(shù)個模塊 (9)，各所述模塊具有復(fù)數(shù)個機械組件(5)和復(fù)數(shù)個電氣組件(7)，其中，每個模塊(9)均具 有一標定功能，其特征在于，設(shè)有一程序庫(11)，所述程序庫中存儲有復(fù)數(shù)個電氣組件(7)的集和所述這些組件 (7)的特性，通過一分配功能(113)從所述程序庫中選擇一組件集(13)分配給一模塊(9)， 根據(jù)所述組件集(13)的以組件參數(shù)(17)定義的特性進行推導(dǎo)，從而得出用所述組件集(13)得出的模塊功能是否在一可預(yù)定的精度范圍內(nèi)與所述標定功能相符合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，通過將描述所述標定功能的標定參數(shù)(12)與所 述組件參數(shù)(17)進行比較來檢驗是否相符。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，通過模擬所述模塊功能來檢驗是否相符，其中， 所述模擬以所述組件集(13)的所述參數(shù)為基礎(chǔ)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中，當一組件集(13)與所 述模塊功能不相符時，創(chuàng)建一個新的組件集(13)以便實現(xiàn)相符。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于規(guī)劃一技術(shù)設(shè)備(3)的規(guī)劃裝置(1)，其中，所述技術(shù)設(shè)備(3)由復(fù)數(shù)個各具有復(fù)數(shù)個機械組件(5)和復(fù)數(shù)個電氣組件(7)的模塊(9)構(gòu)成，其中，每個模塊(9)均具有一標定功能，設(shè)有一程序庫(11)，所述程序庫中存儲有復(fù)數(shù)個電氣組件(7)的集和所述這些組件的特性，通過一分配功能可從所述程序庫中選擇一組件集(13)分配給一模塊(9)，根據(jù)所述組件集(13)的以組件參數(shù)(17)定義的特性進行推導(dǎo)，從而得出用所述組件集(13)得出的模塊功能是否在一可預(yù)定的精度范圍內(nèi)與所述標定功能相符。
文檔編號G05B19/418GK101918903SQ200880125061
公開日2010年12月15日 申請日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者米夏埃爾·施勒雷特, 蒂洛·施托爾珀 申請人:西門子公司