專利名稱：用于分散式材料流控制的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于運送運輸貨物的材料流系統(tǒng)，包括用于執(zhí)行運輸任務的部件。此外本發(fā)明涉及用于運送貨物的材料流系統(tǒng)的部件。
背景技術：
材料流系統(tǒng)應當盡可能達到針對待運送運輸貨物的最佳吞吐量。為此必須做出諸如轉(zhuǎn)轍器的位置或者是否分派(einlasten)新的運輸貨物的材料流判決，使得不會導致不平衡負載或阻塞。為此可以使用該設備的當前占用狀態(tài)以及一如果有的話一關于所計劃的待分派的運輸貨物的信息來用于預測在該設備的什么區(qū)域上預期會發(fā)生阻塞等。然后可以用合適的控制策略來抵抗該阻塞等。在具有中央材料流計算機(MFR)的系統(tǒng)中，該中央材料流計算機集中管理當前的占用狀態(tài)，并且由此還可以集中計算關于未來狀態(tài)的預測。在存在關于排隊等候要分派的運輸貨物的計劃時，可以在計算時同樣考慮這些運輸貨物。經(jīng)典的中央材料流系統(tǒng)具有中央實例，即材料流計算機，該材料流計算機如上所述周期地從下級控制裝置獲得所有所需要的信息，并從而可以預測未來的占用。在美國專利申請US2007/0078531A1中公開了用于動態(tài)模擬過程流的系統(tǒng)和方法，其中使用中央模擬機(Simulation Engine)0中央材料流計算機(MFR)是一種可能影響材料流系統(tǒng)的性能和吞吐量的瓶頸。在中央材料流計算機出現(xiàn)故障時，整個材料流系統(tǒng)可能不再與變化的負載條件匹配。在該文獻中存在用于分散式材料流系統(tǒng)的方法。分散式材料流系統(tǒng)可以引入中央實例作為信息旋轉(zhuǎn)盤(例如無源地通過電子黑板，或者有源地類似于經(jīng)典的 MFR)。但是由此又失去了分散式方法的優(yōu)點(對于性能沒有中央瓶頸，沒有單點故障， 機械電子裝置(Mechatronik)和控制裝置的共同界限)。此外，A. Fay和I. Fischer 在 Automatisierungstechnik 52 (2004)7， Oldenbourg Verlag 的文章"Dezentrale Automatisierungsstrategien fiir Gepackbeforderungssysteme“中建議，對材料流系統(tǒng)使用互聯(lián)網(wǎng)的路由機制。但是，所建議的分散式方法是不靈活的，并且不是性能好的。例如在路線改變的情況下不進行更新。G. . Follert 禾口 M. Roidl 在"Evaluation of Routing Strategies for Decentralized Self-Organization in Large Scale Conveyor Systems. Progress in Material Handling Research: 2008. Material Handling Institute, 160-184， 2008” 中建議一種沒有中央元件的方法。這通過用消息涌入(Fluten)設備來實現(xiàn)。在此，所形成的通信負載非常大，因為對于每個已分派的運輸單元來說都要通過涌入該設備的通信網(wǎng)絡來單獨確定路線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務是提供用于材料流系統(tǒng)的部件，該部件使得可以對材料流系統(tǒng)的占用狀態(tài)的未來發(fā)展進行可靠的預測，其中該部件靈活和實時地對材料流系統(tǒng)中的變化作出反應，而為此不需要諸如材料流計算機的中央實例。該任務利用尤其是用于運送運輸貨物的材料流系統(tǒng)來解決，該材料流系統(tǒng)包括用于執(zhí)行運輸任務的部件，其中部件包括
a)用于運送運輸貨物的機械元件；
b)用于檢測該機械元件和/或運輸貨物和/或環(huán)境的狀態(tài)的傳感器裝置；
c)用于機械地影響所述機械元件和/或運輸貨物的執(zhí)行器裝置；
d)用于控制所述機械元件和執(zhí)行器裝置的控制部件，該控制基于由傳感器裝置提供的數(shù)據(jù)、材料流系統(tǒng)的當前設備狀態(tài)數(shù)據(jù)以及該控制部件的控制參數(shù)；
e)與相鄰部件和與環(huán)境的接口；以及
f)用于確定特定于部件的未來狀態(tài)的自模擬器，其中根據(jù)相應的特定于部件的未來狀態(tài)能夠確定對材料流系統(tǒng)的未來設備狀態(tài)的預測。分散式材料流系統(tǒng)不具有中央材料流計算機(MFR)，而是由協(xié)作的自主部件或模塊構成，這些部件或模塊分別既包含機械電子裝置又包含所屬的控制裝置，并且可以在很大程度上自動地配置。這樣的系統(tǒng)的模塊例如是傳送帶、轉(zhuǎn)轍器或連結器。在常見的分散式材料流系統(tǒng)中，模塊控制裝置中沒有一個有對該材料流系統(tǒng)的總覽，并且不能容易地對該材料流系統(tǒng)的占用狀態(tài)的未來發(fā)展進行預測。但是，本發(fā)明的方法使得模塊，也就是部件， 可以一起對整個設備的占用狀態(tài)的未來發(fā)展進行分布式預測，其方法是每個模塊利用專用的(也就是分配給每個部件的)自模擬器執(zhí)行對自己的未來模塊狀態(tài)的模擬。在該材料流系統(tǒng)的每個部件中集成分散式模擬部件。在每個部件(模塊)內(nèi)部提供完整的信息來用于模擬自己未來的占用，因為當前的占用和自己的行為是已知的。此外，必須附加地由先導模塊告知關于未來要運送的運輸單元的信息，并且完全一樣地傳遞給后續(xù)部件。模塊在分散式材料流系統(tǒng)中的精確裁剪是一種設計判決而不是本方法的主題。對于本方法而言，僅僅相關的是，模塊(部件)是實體，該實體在分散式系統(tǒng)中被看作為封閉的單元并且本身具有其行為的信息。通過不具有中央材料流計算機，提高了該系統(tǒng)的可靠性。在分散式控制部件出現(xiàn)故障時不發(fā)生完全的故障，因為出現(xiàn)故障的控制部件的任務可以被相鄰部件接管。本發(fā)明的第一有利構成在于，所述自模擬器基于材料流系統(tǒng)的當前設備狀態(tài)數(shù)據(jù)以及控制部件的控制參數(shù)通過模擬來確定對特定于部件的未來狀態(tài)的預測。由此在每個部件內(nèi)部提供完整的信息來用于模擬自己的未來占用，因為當前的設備占用和自己的行為是已知的。本發(fā)明的另一有利構成在于，所述自模擬器可以通過所述接口訪問相鄰部件的數(shù)據(jù)，并且將這些數(shù)據(jù)用于模擬。由此可以由先導部件告知關于未來要運送的運輸單元的信息，并且完全一樣地傳遞給后續(xù)部件。這提高了通過所述模擬產(chǎn)生的預測(系統(tǒng)中的占用， 要預期的阻塞或不平衡負載)的有效性和精確性。本發(fā)明的另一有利構成在于控制優(yōu)化器，該控制優(yōu)化器基于通過自模擬器預測的特定于部件的未來狀態(tài)數(shù)據(jù)相應地優(yōu)化控制參數(shù)?？刂苾?yōu)化器基于所預測的未來設備狀態(tài)相應地匹配控制參數(shù)。由此根據(jù)預測結果自動推導出控制參數(shù)。本發(fā)明的另一有利構成在于，自模擬器對所有部件循環(huán)性同步地激活。部件的模擬可以對所有部件循環(huán)性同步地同時發(fā)動。這樣的循環(huán)可以按照固定的時間光柵發(fā)動，例如在整分鐘時以及在半分鐘時每30s。必須借助合適的協(xié)議來確保所有部件都與共同的時
5間同步并且對循環(huán)起始時間使用相同的時間表。這樣的協(xié)議的示例是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議ntp。在該循環(huán)開始時，所有自模擬器都以在當前停留地點處的恰好位于部件中的運輸單元來初始化。如果自模擬結束，則通知在該設備中恰好新確定的信息基礎的數(shù)據(jù)，并且循環(huán)結束。在新形成的信息基礎被傳送給部件的控制優(yōu)化器之前可以聯(lián)接多個循環(huán)。本發(fā)明的另一有利構成在于，所述自模擬器被異步激活。部件的自模擬器也可以被異步激活。由此可以靈活地根據(jù)應用情況和材料流系統(tǒng)來使用本方法。本發(fā)明的另一有利構成在于，通過自模擬器識別材料流系統(tǒng)中的不平衡負載或者阻塞。由此可以在材料流系統(tǒng)中達到針對待運送的運輸貨物的最佳吞吐量?，F(xiàn)在可以做出諸如轉(zhuǎn)轍器的位置或者是否分派新的運輸貨物的材料流判決，使得不導致不平衡負載或者阻塞。本發(fā)明的另一有利構成在于，通過控制優(yōu)化器在材料流系統(tǒng)中避免不平衡負載或者阻塞。由此可以自動和特定地做出諸如轉(zhuǎn)轍器的位置或者是否分派新的運輸貨物的材料流判決，以避免不平衡負載或者阻塞。本發(fā)明的另一有利構成在于，所述自模擬器訪問材料流系統(tǒng)的分派計劃。由此對每個分派計劃都可以產(chǎn)生與當前存在的設備滿載以及設備配置協(xié)調(diào)的預測。該任務還利用材料流系統(tǒng)的部件解決，該部件包括
a)具有傳送元件、傳感器和用于運輸貨物的執(zhí)行器的機械電子裝置；
b)用于控制該機械電子裝置的控制裝置，
c)與相鄰部件以及與環(huán)境的接口，
d)用于確定特定于部件的未來狀態(tài)的自模擬器，其中該自模擬器與材料流系統(tǒng)的其它部件的自模擬器一起作用，以確定該材料流系統(tǒng)的未來設備狀態(tài)。部件或模塊由傳送技術的機械裝置、傳感器裝置和執(zhí)行器裝置、控制裝置以及與相鄰模塊的通信接口組成。模塊的示例是傳送帶、轉(zhuǎn)轍器或連結器。在本發(fā)明意義下，部件/模塊還可以是比已經(jīng)提到的示例更復雜的類型。例如，連結器包括進行輸送的傳送帶在內(nèi)可以組成模塊。模塊在分散式材料流系統(tǒng)中的精確裁剪是依據(jù)例如基礎結構或者特定于應用的前提(要求)的設計判決。對于本方法而言，僅僅重要的是模塊是實體，該實體在分散式系統(tǒng)中被看作為封閉的單元并且本身具有其行為的信息。在材料流系統(tǒng)的每個部件/模塊中集成分散式模擬部件。在每個模塊內(nèi)部提供完整的信息來用于模擬自己未來的占用，因為當前的占用和自己的行為是已知的。此外，必須附加地由先導模塊告知關于未來要運送的運輸單元的信息，并且完全一樣地傳遞給后續(xù)模塊。在分散式模擬部件出現(xiàn)故障時不發(fā)生完全的故障，因為出現(xiàn)故障的模擬部件的任務可以被相鄰部件接管。本發(fā)明的另一有利構成在于，所述部件包括控制優(yōu)化器，該控制優(yōu)化器基于通過自模擬器預測的特定于部件的未來狀態(tài)數(shù)據(jù)相應地匹配控制裝置的控制參數(shù)。由此可以在調(diào)節(jié)回路的意義下自動和特定地做出專用的材料流判決，如轉(zhuǎn)轍器的位置或者是否分派新的運輸貨物，以達到最佳的占用狀態(tài)。本發(fā)明的另一有利構成在于，所述控制優(yōu)化器在材料流系統(tǒng)中避免不平衡負載或者阻塞。由此可以在該材料流系統(tǒng)中達到針對待運送的運輸貨物的最佳吞吐量。本發(fā)明的另一有利構成在于，部件的自模擬器訪問材料流系統(tǒng)的設備狀態(tài)數(shù)據(jù)和 /或訪問分派計劃數(shù)據(jù)。由此對每個分派計劃都可以產(chǎn)生與當前存在的設備滿載以及設備配置協(xié)調(diào)的預測。本發(fā)明的另一有利構成在于，所述部件通過接口熟悉相鄰部件并且相應于相鄰部件的數(shù)量和類型來自動配置自模擬器和控制優(yōu)化器。這使得分散式控制裝置的自配置成為可能。為了調(diào)整，不需要分派情景(例如在知識數(shù)據(jù)庫的意義下，在該知識數(shù)據(jù)庫中存儲了在相應的分派情景時應當如何處理)。


本發(fā)明的實施例在附圖中示出并且將在下面解釋。在此
圖1示出使用經(jīng)典中央控制計算機的體系結構，
圖2示出在使用自模擬器的情況下使用分散式控制部件的示例性體系結構， 圖3以轉(zhuǎn)轍器為例示出本發(fā)明部件的示意結構，
圖4在示意性的概貌圖中示出設備的機械電子結構與其向本發(fā)明的模塊或部件的映射之間的區(qū)別，
圖5在所選擇的設備情景中示出本發(fā)明自模擬器的示例性使用，以及圖6示出圖5的示例的特殊化和延展。
具體實施例方式圖1示出使用經(jīng)典中央材料流計算機MRl來控制材料流系統(tǒng)(例如用于運送和搬運貨物的運輸系統(tǒng))的體系結構。在此，中央材料流計算機MRl通常作為控制計算機以及作為管理計算機(例如用于集中數(shù)據(jù)存儲，用于集中分派計劃或者用于確定要預期的設備狀態(tài)的模擬)使用。中央材料流計算機MRl與設備的控制部件SKl (例如存儲器可編程控制裝置)例如通過電纜連接或無線地(WLAN，藍牙)通信?？刂撇考Kl還可以與一個或多個相鄰控制裝置NSl連接，并且與它們交換數(shù)據(jù)或者傳遞中央材料流計算機MRl的控制指令。 此外，控制部件SKl通過傳感器SEl (在運輸系統(tǒng)環(huán)境中的傳感器例如是光勢壘或運動信號裝置)獲得輸入，并且依據(jù)設備狀態(tài)AZl和控制參數(shù)SPl影響執(zhí)行器AKZ (例如調(diào)整元件)。 中央材料流計算機MRl訪問設備部件的設備狀態(tài)數(shù)據(jù)AZ1，并且通過該訪問以及依據(jù)所提供的分派計劃EPl對設備的控制部件SKl的控制參數(shù)SPl的影響來控制該控制部件SK1。 該通信基礎結構在圖1中通過箭頭顯示。使用中央材料流計算機MRl來控制材料流系統(tǒng)的缺點在于，所有集中的控制和管理功能(例如執(zhí)行設備模擬，數(shù)據(jù)保持，與控制臺的通信)都捆綁在該中央材料流計算機MRl 中。如果該中央材料流計算機MRl出現(xiàn)故障，則所述設備不再能匹配變化的負載狀況，在最不利的情況下整個設備停止。為了保證高的故障安全性，必須提供附加的計算機作為“備用”。這導致附加的成本并且通常也無法阻止一定的故障時間，因為在系統(tǒng)故障時設備部件必須首先初始化，并且備用計算機(預留計算機)需要運轉(zhuǎn)時間來重新運轉(zhuǎn)該設備。圖2示出在使用自模擬器ESl來用于控制和設備模擬的情況下(用于預測占用狀態(tài)和預言阻塞和狹口以及不平衡負載)使用分散式控制部件SK2的示例性體系結構。與經(jīng)典控制計算機(MR1，圖1)的體系結構不同，該分散式控制部件具有部件、自模擬器ES1，該自模擬器訪問設備狀態(tài)AZ2和模塊(部件)的控制參數(shù)SP2。此外，自模擬器ESl可以與相鄰模塊ES2的相應部件借助通信基礎結構來交換數(shù)據(jù)。用于控制材料流系統(tǒng)的通信基礎結構可以有線地(例如LAN，以太網(wǎng)，總線連接)、無線地(無線，例如WLAN，無線電，藍牙)或者以有線和無線之間的混合形式實現(xiàn)。該通信基礎結構在圖2中通過箭頭顯示。圖2中顯示的在材料流系統(tǒng)中使用的部件(模塊)Kl包括分散式控制部件SK2，該控制部件SK2與相鄰控制裝置NS2連接并且通過傳感器SE2 (例如用于通告運輸貨物到達的光勢壘)從物理基礎結構(轉(zhuǎn)轍器，傳送帶，運輸容器等)獲得輸入。控制部件SK2例如可以構成為存儲器可編程控制裝置(SPS)，該存儲器可編程控制裝置依據(jù)設備狀態(tài)AZ2、控制參數(shù)SP2以及傳感器SE2 的輸入為執(zhí)行器AK2 (例如調(diào)整元件，傳動裝置)提供輸出。自模擬器ESl根據(jù)相鄰模擬器ES2的數(shù)據(jù)、分派計劃EP2以及當前的設備狀態(tài)AZ2 通過模擬來確定未來的設備狀態(tài)AZ3 (或在未來不同時刻的設備狀態(tài))。部件、控制優(yōu)化器 SOl基于所預測的未來的設備狀態(tài)相應地自動匹配控制參數(shù)SP2?？刂苾?yōu)化器SOl可以與相鄰部件0 鄰模塊)的相鄰控制優(yōu)化器S02連接并且詢問和/或直接影響相鄰部件的控制參數(shù)。由此實現(xiàn)在設備運行時的進一步的優(yōu)化和效率。由此用于自模擬的信息基礎由兩個部分組成。一方面是用于自模擬的所需要的數(shù)據(jù)，另一方面是為了控制材料流系統(tǒng)而生成的數(shù)據(jù)?？紤]到設備的模塊之間的必要通信，應當達到兩個數(shù)據(jù)類型的盡可能大的交集。一般而言，信息基礎可以被描述為函數(shù)
該函數(shù)取決于模塊m和時間t。孜是用于自模擬的信息基礎的分量，和+^MY)是用于控制的分量。圖3以轉(zhuǎn)轍器為例示出本發(fā)明部件K2的示意性結構。部件(模塊)K2-K5由傳送技術的機械裝置FB1，F(xiàn)B2、用于轉(zhuǎn)向的機械裝置W1、傳感器裝置SE3，SE4(例如光勢壘，信號裝置)以及執(zhí)行器裝置(例如傳動裝置，調(diào)整元件)、控制裝置SK3以及與相鄰模塊K3-K5的通信接口組成。模塊的示例是傳送帶、轉(zhuǎn)轍器或連結器。在本發(fā)明意義下模塊/部件還可以是比已經(jīng)提到的示例更復雜的類型。例如，連結器包括進行輸送的傳送帶在內(nèi)可以組成模塊。模塊形成基于在設備工程學中的判決，并且可以通過技術人員或自動化專家來進行。圖4在示意性的概貌圖中示出設備的機械電子結構及其向本發(fā)明模塊或部件的映射之間的差別。圖4上部分的子圖(a)示出具有傳送段FB3-FB10、轉(zhuǎn)轍器W2-W4和連結元件(ZusammenfUhrungselementen) ZU1-ZU3的設備的機械電子結構。圖4下部分的子圖 (b)示出該機械電子結構向本發(fā)明模塊(部件)ml至m7的映射。為了示例性解釋，在圖4中向模塊m5分配傳送段FB7和FB8以及連結器ZU3。模塊(部件)ml-m7在分散式材料流系統(tǒng)中的精確裁剪是技術人員或自動化專家的設計判決。 該設計判決取決于現(xiàn)有的基礎結構以及對設備的要求。模塊ml-m7是實體，該實體在分散式系統(tǒng)中被看作為封閉的(abgeschlossen)單元并且本身具有其行為的信息。在每個模塊 ml-m7內(nèi)部提供完整的信息來用于模擬自己未來的占用，因為當前的占用和自己的行為是已知的。此外，還必須附加地由先導模塊告知關于未來要運送的運輸單元的信息，以及完全一樣地傳遞給后續(xù)模塊。圖5借助于選擇的設備情景示出本發(fā)明自模擬器的示例性使用。如在圖2中已經(jīng)提到的，信息基礎可以被描述為函數(shù)該函數(shù)取決于模塊m和時間t。兩(《,·；>是用于自模擬的信息基礎的分量，和廣)是用于控制的分量。下面基于模塊(部件)的自模擬器描述示例性模擬。圖5上面三分之一的子圖(a) 示出該示例的原始基礎，即機械電子設備結構到模塊/部件ml-m7的分配，如在圖4中所示。對于該示例假定，用于控制的信息基礎由在模塊上與時間有關的運輸單元數(shù)量組成。也就是說，.戰(zhàn)(m,i)包含在時間t時在整個模塊m上的運輸單元數(shù)量。在轉(zhuǎn)轍器的情況下，僅僅是直至判決位置(在圖5中在模塊布局中以灰色附著的方式示出)的模塊。此外，對于對模塊m的控制來說只有對于模塊m’的值是感興趣的，其中所述模塊m’在材料流中從m出發(fā)可達?？刂聘鶕?jù)信息基礎為模塊確定行為。一般而言，控制同樣可以描述為函數(shù)
m, f): χ ^ (m', t)，
該函數(shù)向在時間t時位于模塊m的判決點上的運輸單元χ在信息基礎Λ的情況下分配在時間t’時向后續(xù)模塊m’的進入。在圖5中間的子圖(b)示出該分配?；疑街拿鏄擞洺鱿鄳K的判決點。如果兩個模塊同時位于該模塊的判決點上，例如子圖(b)中的運輸單元χ和z，則函數(shù)(次(JPs, m, Κ 》可以將這兩個模塊在時間上矯正地轉(zhuǎn)運給后續(xù)模塊。如果在該示例中，即在子圖(b)中，運輸單元χ在ζ之前被轉(zhuǎn)運到模塊Hl1中，則對于χ 和ζ進入模塊叫的進入時刻t’和t’’成立的是t’ <t’’。但是這是為了實施自模擬的設計判決。函數(shù)議既可以向χ也可以向ζ分配相同的時刻，(^iJL m2, i》W = i兩JLnu t)(z) 。于是自模擬必須能夠相應地考慮這些值。此外，身，.)包含對于自模擬所需要的數(shù)據(jù)JTe( 力。如果對該示例進一步假定在自模擬的范圍內(nèi)向每個模塊通知運輸單元在模擬內(nèi)到達該模塊的到達時間。為簡單起見， 假定在到達模塊m之后運輸單元在恒定的時間τ,η之后到達模塊m的判決點，也就是不考慮由于反向阻塞所造成的等候。然后在時間t時踏入模塊m的運輸單元χ在時間t’時離開它并且踏入模塊m’，其中(t', W) = Js, + : ,)(χ)。在模塊具有多個入口的情況下，運輸
時間Ilm還可能與相應的入口有關，參見圖5下面三分之一的子圖(C)。由此描述了運輸單
元χ通過模塊m的完整經(jīng)歷。用于自模擬的信息基礎對該示例而言除了來自fs《·,· 的值之外只必須還包含在時間t時到達模塊m的運輸單元。在我們的示例的情況下，針對模塊m的信息基礎:i氣《,·)無論是對控制還是對自模擬都只對針對可以在材料流中從模塊m出發(fā)到達的模塊m’的值感興趣。也就是說，為了在所有模塊中提供信息基礎，每個模塊向其先導轉(zhuǎn)達來自其后續(xù)者的數(shù)據(jù)以及其自己的數(shù)據(jù)就足夠了。在此，利用簡單的標準方法避免無窮數(shù)據(jù)循環(huán)的形成。模塊(部件)的模擬對所有模塊都循環(huán)性同步地同時發(fā)動。這樣的循環(huán)可以按照固定的時間光柵發(fā)動，例如在整分鐘時以及在半分鐘時每30s。必須借助合適的協(xié)議確保所有模塊都同步到共同的時間上并且使用相同的時間計劃來用于循環(huán)起始時間。這樣的協(xié)議的示例是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議ntp。在循環(huán)開始時，所有自模擬器都以在當前停留地點恰好位于模塊中的運輸單元來初始化。如果關于要預期的運輸單元的計劃存在，則這些運輸單元可以在相應的模塊(這些運輸單元應當被分派到的地方)處以其預期的提供時刻來考慮?；谧詈蟮男畔⒒A對·,·)，為位于該模塊上的運輸單元確定向后續(xù)模塊的傳送時刻并且通知給相應的模塊。 對于通過自模擬虛擬進入的運輸單元也進行類似的處理。進入時刻在待模擬的時間水平之后的運輸單元被丟棄。如果自模擬結束，則通知在設備中恰好新確定的信息基礎對*，·)的數(shù)據(jù)，并且循環(huán)結束。在新形成的信息基礎被傳送到所述模塊的控制優(yōu)化器之前，可以聯(lián)接多個循環(huán)。但是該模擬還可以針對模塊(部件)異步激活。為此目的，模塊存儲虛擬地通過相鄰模塊的自模擬器進入的運輸單元。該模塊注明虛擬進入的運輸單元的預期的到達時間以及其它特性。在異步激活的情況下，不同模塊的自模擬器的運行不需要協(xié)調(diào)。由此模塊的自模擬的運行與相鄰模塊無關如果針對模塊的模擬被起動，則自模擬器首先以在當前停留地點恰好位于該模塊中的運輸單元來初始化。此外，自模擬器以由該模塊存儲的虛擬進入的運輸單元來初始化。如果對該模塊來說存在將分派到該模塊的運輸單元的計劃，則自模擬器還以這些運輸單元的提供時刻來考慮這些運輸單元?；谧詈蟮男畔⒒A汽為所有這些運輸單元確定向后續(xù)模塊的傳送時刻并且通知給相應的模塊。后續(xù)模塊存儲這些虛擬進入的運輸單元的值以便稍后用在其自己的模擬中。由此針對所考察的模塊的模擬結束，并且信息基礎對·,■)得到更新。在一個或多個自模擬之后，新的信息基礎對V)被傳送給該模塊的控制裝置。所描述的方法由于以下原因收斂所考察的時間水平是有限的，例如運輸單元通過所述設備的最大容許的經(jīng)歷時間。每個模塊m對于已接收的關于在時刻t要運輸?shù)呢浳?br> 的消息至多產(chǎn)生一個消息，該消息最早涉及時刻t+ Tm (=、+經(jīng)歷時間)并且發(fā)往后續(xù)模
塊，以及在需要時向所接收的消息的源模塊產(chǎn)生關于具體的驗收時刻的消息。也就是說，在有限的很多消息之后達到所述時間水平并且不再發(fā)送新的消息。于是在每個模塊中提供關于直至該時間水平的不同負載狀態(tài)的預測。為了確保該方法的效率，需要在要通過自模擬確定的數(shù)據(jù)與對于設備的最佳運行所需要的數(shù)據(jù)之間協(xié)調(diào)。對于設備的最佳運行所需要的數(shù)據(jù)根據(jù)在所采用的控制中使用的信息基礎來給出；通過自模擬產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在其質(zhì)量方面不需要超過由該控制所需要的質(zhì)量，只要這對于自模擬的信息基礎是不必要的。所發(fā)生的校準耗費與具體設備和可能的分派情景無關。該耗費僅在開發(fā)相應的通用設備類型時發(fā)生并且因此是一次性的。目前具有中央材料流計算機(MFR1 ；圖1)的材料流系統(tǒng)的缺點得到了避免，也就是集中的通信狹口、單點故障以及機械電子裝置、控制裝置和材料流優(yōu)化裝置的不統(tǒng)一的界限。分散式的、自主的模塊的優(yōu)點得到保持，也就是在很大程度上的自配置、減小的工程耗費、更快速的開始運轉(zhuǎn)等。盡管如此，在此產(chǎn)生高質(zhì)量的、關于該系統(tǒng)的未來負載狀態(tài)的預測作為有前瞻性的材料流策略的基礎，否則所述有前瞻性的材料流策略在質(zhì)量上僅在使用中央材料流計算機時才可能。圖6示出圖5的示例的特殊化和延展。作為示例設備使用在圖4的子圖(a)中示意性顯示的設備的片段。該設備由8個傳送帶、3個轉(zhuǎn)轍器和3個連結器組成。該設備分為 7個模塊，一個傳送帶(m7)，3個轉(zhuǎn)轍器(m2，m4, m6)以及3個連結器(Hi1, m3, m5)(參見圖4的子圖(b)，圖5的子圖(a)和圖6的子圖(a))。所有傳送元件都應當具有相同的速度并且可以每2個時間單位在入口處接收運輸單元。用于控制該設備的信息基礎^4·,·)由與時間有關的在這些模塊上的運輸單元數(shù)量組成，也就是說，^m1 )是在時間t時在模塊m上的運輸單元數(shù)量。在轉(zhuǎn)轍器的情況下只是直至判決位置(在模塊布局中以灰色附著的)的模塊。此外，對于模塊m處的控制只有對于m’的值&伸》是感興趣的，其中m’在材料流中從m出發(fā)可達。應當向該示例設備中分派三種類型的運輸單元，這些類型在相應的起點/目標組合方面加以區(qū)分類型χ，y和ζ。類型χ和y通過模塊Hi1到達該設備，類型ζ通過模塊m4到達該設備。類型χ和ζ應該通過模塊m3離開該設備，而類型y應該通過模塊m7離開該設備。 在圖6的子圖(b)中針對這三種類型的運輸單元示出當前由控制裝置使用的路線R1-R3:該設備在時刻t=10時處于圖6(c)的狀況，并且控制裝置仍然使用圖6(b)的路
線。此外，運輸時間τ in對于模塊Hi1和m2或m4等于6或0個時間單位，并且從判決點到后
續(xù)模塊的入口的運輸時間對所有模塊來說都是2個時間單位。在模塊Hi1上示出的從x3至 Xl的序列是最密可能的序列，也就是說，模塊Hi1和m2直至判決點為止(包括該判決點)可以接收最大4個運輸單元。運輸速度要使得在離開該判決點之后下一個運輸單元最早2個時間單位后進入。于是，模塊m2獲得關于運輸單元的到達的以下信息 由于模塊叫接收虛擬進入的運輸單元，因此給出以下信息基礎、約《/772, ·>。對從入口直至運輸單元在6個時間單位之后到達的判決點(包括該判決點)的運輸單元計數(shù)。 如果示例設備僅在未來11個時間單位模擬，則在模塊叫上出現(xiàn)過載，因為在這11 個時間單位中模塊m2必須接收7個運輸單元。但是，對該時間間隔的最大接收容量只有5個運輸單元。在該信息基礎中識別出，在時刻18，20和21必須有5個運輸單元位于模塊m2 的直至判決點的路段上。該模塊為最大4個運輸單元提供空間。如果該循環(huán)結束，例如因為時間水平僅為11個時間單位，則通知在設備中的信息基礎的所獲得的數(shù)據(jù)。在模塊m2的特殊情況下，其自己的數(shù)據(jù)，也就是上面的具有
·》的值的表被告知給模塊m3和m5。此外，m2必須將由模塊m3和m5獲得的數(shù)據(jù)
轉(zhuǎn)交給叫和叫。如果在控制裝置中不需要這些精確的數(shù)據(jù)，則可以減小通信容量。 如果對于該控制裝置例如只有關于模塊是否被滿載到高于或少于50%的信息是相關的，則通知具有最大50%滿載的時間間隔10-13以及具有超過50%滿載的時間間隔14-21就足夠了?，F(xiàn)在該控制裝置能夠?qū)㈩愋挺频倪\輸單元通過路線-爪5 - /776 -爪3而不是m4- m2- rrt3引導(Ienkten)并且由此卸載模塊m2。由于只有運輸單元h還在最后的轉(zhuǎn)轍器之前并且可以被變更線路，因此在隨后進行的自模擬中對于t=20，21而言
的值從5減小到4。所描述的方法還可以有益地用于具有中央控制裝置的設備。在這種情況下，該方法實現(xiàn)了一種軟件體系結構，其中軟件組件的系統(tǒng)界限與機械電子裝置的界限一致。由此原則上可以將真實的設備鏡像地映射為該(中央)控制裝置的軟件環(huán)境。從而很多優(yōu)點都可以從分散控制的設備轉(zhuǎn)用到集中控制的設備上，例如具有借助預定拓撲對該控制裝置在很大程度上的自配置的更簡單的投入運行以及減小了的工程耗費。用于運送貨物的材料流系統(tǒng)的部件，包括具有傳送元件、傳感器和用于運輸貨物的執(zhí)行器的機械電子裝置、用于控制該機械電子裝置的控制裝置、與相鄰部件以及與環(huán)境的接口、用于確定特定于部件的未來狀態(tài)的自模擬器，其中該自模擬器與材料流系統(tǒng)的其它部件的自模擬器一起作用，以確定該材料流系統(tǒng)的未來設備狀態(tài)的預測。分散式自模擬器可以同步或異步地激活。附圖標記
MRl中央材料流計算機 NS1-NS2相鄰控制裝置 SK1-SK3控制部件 SE1-SE5傳感器 AK1-AK2執(zhí)行器 AZ1-AZ3設備狀態(tài) EP1-EP2分派計劃 SP1-SP2控制參數(shù) S01-S02控制優(yōu)化器 ES1-ES2自模擬器 Kl-K5,ml-m7部件/模塊 FBl-FBlO傳送帶 W1-W4轉(zhuǎn)轍器 ZU1-ZU3連結器χ, xl-x3運輸單元 y, yl運輸單元 z, zl-z3運輸單元 R1-R3路線
權利要求
1.一種用于運送運輸貨物的材料流系統(tǒng)，該材料流系統(tǒng)包括用于執(zhí)行運輸任務的部件 (K1-K5，ml-m7)，其中部件(K1-K5，ml_m7)包括a)用于運送運輸貨物(x，xl_x3，y，yl，ζ,zl-z3)的機械元件(FB1-FB10，W1-W4， ZU1-ZU3)；b)用于檢測該機械元件(FB1-FB10，W1-W4，ZU1-ZU3)和/或運輸貨物(x，xl_x3，y，yl, ζ, zl-z3)和/或環(huán)境的狀態(tài)的傳感器裝置(SE1-SE5)；c)用于機械地影響所述機械元件(FB1-FB10，W1-W4，ZU1-ZU3)和/或運輸貨物 (χ, xl-x3，y, yl, ζ, zl_z3)的執(zhí)行器裝置(AKl，AK2)；d)用于控制所述機械元件(FB1-FB10，W1-W4，ZU1-ZU3)和執(zhí)行器裝置(AK1，AK2)的控制部件(SK1-SK3)，該控制基于由傳感器裝置(SE1-SE5)提供的數(shù)據(jù)、材料流系統(tǒng)的當前設備狀態(tài)數(shù)據(jù)(AZl-AB)以及該控制部件(SK1-SK3)的控制參數(shù)；e)與相鄰部件(Kl-K5，ml-m7)和與環(huán)境的接口；其特征在于，該部件(K1-K5，ml-m7)還包括f)用于確定特定于部件的未來狀態(tài)的自模擬器(ES1，ES2)，其中根據(jù)相應的特定于部件的未來狀態(tài)能夠確定對材料流系統(tǒng)的未來設備狀態(tài)的預測。
2.根據(jù)權利要求1所述的材料流系統(tǒng)，其特征在于，所述自模擬器基于材料流系統(tǒng)的當前設備狀態(tài)數(shù)據(jù)以及控制部件的控制參數(shù)通過模擬來確定對特定于部件的未來狀態(tài)的預測。
3.根據(jù)上述權利要求之一所述的材料流系統(tǒng)，其特征在于，所述自模擬器(ES1，ES2) 能夠通過所述接口訪問相鄰部件的數(shù)據(jù)，并且將這些數(shù)據(jù)用于模擬。
4.根據(jù)上述權利要求之一所述的材料流系統(tǒng)，還包括控制優(yōu)化器(S01，S02)，該控制優(yōu)化器基于通過自模擬器(ES1，ES2)預測的特定于部件的未來狀態(tài)數(shù)據(jù)相應地優(yōu)化控制參數(shù)。
5.根據(jù)上述權利要求之一所述的材料流系統(tǒng)，其特征在于，所述自模擬器(ES1，ES2) 對于所有部件(K1-K5，ml-m7)循環(huán)性同步地被激活。
6.根據(jù)上述權利要求之一所述的材料流系統(tǒng)，其特征在于，所述自模擬器(ES1，ES2) 被異步激活。
7.根據(jù)上述權利要求之一所述的材料流系統(tǒng)，其特征在于，通過所述自模擬器(ES1， ES2)識別材料流系統(tǒng)中的不平衡負載或者阻塞。
8.根據(jù)權利要求4至7之一所述的材料流系統(tǒng)，其特征在于，通過所述控制優(yōu)化器 (S01，S02)在材料流系統(tǒng)中避免不平衡負載或者阻塞。
9.根據(jù)上述權利要求之一所述的材料流系統(tǒng)，其特征在于，所述自模擬器(ES1，ES2) 訪問材料流系統(tǒng)的分派計劃(EP1，EP2)。
10.一種用于運送貨物的材料流系統(tǒng)的部件(Kl-K5，ml-m7)，包括a)具有傳送元件、傳感器和用于運輸貨物的執(zhí)行器的機械電子裝置；b)用于控制該機械電子裝置的控制裝置，c)與相鄰部件(Kl-K5，ml-m7)以及與環(huán)境的接口，d)用于確定特定于部件的未來狀態(tài)的自模擬器(ES1，ES2)，其特征在于，該自模擬器 (ES1，ES2)與材料流系統(tǒng)的其它部件的自模擬器一起作用，以確定該材料流系統(tǒng)的未來設備狀態(tài)。
11.根據(jù)權利要求10所述的部件(K1-K5，ml-m7)，還包括控制優(yōu)化器(S01，S02)，該控制優(yōu)化器基于通過自模擬器(ES1，ES2)預測的特定于部件的未來狀態(tài)數(shù)據(jù)相應地匹配控制裝置的控制參數(shù)。
12.根據(jù)權利要求10或11所述的部件(K1-K5，ml-m7)，其特征在于，所述控制優(yōu)化器 (S01，S02)在材料流系統(tǒng)中避免不平衡負載或者阻塞。
13.根據(jù)權利要求10至12之一所述的部件(K1-K5，ml-m7)，其特征在于，所述自模擬器(ES1，ES2)訪問材料流系統(tǒng)的設備狀態(tài)數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權利要求10至13之一所述的部件(K1-K5，ml-m7)，其特征在于，所述部件(K1-K5，ml-m7)通過接口熟悉相鄰部件(K1-K5，ml-m7)并且相應于相鄰部件(K1-K5， ml-m7)的數(shù)量和類型來自動配置自模擬器(ES1，ES2 )和控制優(yōu)化器(SOl，S02 )。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于運送貨物的材料流系統(tǒng)的部件，包括具有傳送元件、傳感器和用于運輸貨物的執(zhí)行器的機械電子裝置、用于控制該機械電子裝置的控制裝置、與相鄰部件以及與環(huán)境的接口、用于確定特定于部件的未來狀態(tài)的自模擬器，其中該自模擬器與材料流系統(tǒng)的其它部件的自模擬器一起作用，以確定該材料流系統(tǒng)的未來設備狀態(tài)的預測。分散式自模擬器可以同步或異步地激活。
文檔編號G05B19/418GK102378946SQ201080014526
公開日2012年3月14日 申請日期2010年3月23日 優(yōu)先權日2009年4月6日
發(fā)明者拜爾 G., 科伊特納 K. 申請人:西門子公司