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1、(10)申请公布号 CN 101978331 A(43)申请公布日 2011.02.16CN101978331A*CN101978331A*(21)申请号 200980105919.4(22)申请日 2009.02.20102008002782.0 2008.02.22 DEG05B 19/05(2006.01)(71)申请人施奈德电气自动控制有限责任公司地址德国塞利根施塔特(72)发明人 AW科隆博 JM门德斯(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司 72001代理人张涛 李家麟(54) 发明名称面向服务的自动化设备以及用于规定面向服务的自动化设备的方法(57) 摘要本发明涉及一种用。
2、于规定具有面向服务的架构的制造车间中的自主和协作的自动化设备的行为的方法以及一种面向服务的自动化设备。为了描述具有面向服务的架构的制造车间中的自主和协作的自动化设备的运行行为，提出以下方法步骤：对自动化设备进行初始设置，包括配置服务、解释服务，建立与其它自动化设备的关联以及将设置传送给等待的初始状态；事件经由服务操作、输入端/输出端的内部设备接口接收和/或直接由控制生成；分析所接收的事件；实施该事件和改变基于模型的中间件封包的状态，其中所述系统到达下一状态并且能够接收其它事件。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2010.08.20(86)PCT申请的申请数据PCT/EP2009。
3、/052085 2009.02.20(87)PCT申请的公布数据WO2009/103811 DE 2009.08.27(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 5 页CN 101978336 A 1/2页21.一种用于规定具有面向服务的架构的制造车间中的自主和协作的自动化设备的行为的方法，其特征在于方法步骤：-对自动化设备的初始设置，包括配置服务、解释服务、建立与其它自动化设备的关联，以及将所述设置传送给等待的初始状态，-事件经由服务操作、输入端/输出端的内部设备接口接收和/或直接由控制生成，-分析所接收的事件，-实。
4、施该事件和改变基于模型的中间件封包的状态，其中所述系统到达下一状态并且能够接收其它事件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统的状态改变通过更新控制模型、对服务活动的同步化来确定，所述服务活动例如是与其它设备的交互，如“承载货板”、“拿/夹”、“对输入端/输出端的写/读”、“报告的诊断/监控索引”。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在例外、未记录事件或者存在内部冲突的情况下做出决策，其中在考虑到用于解决所述决策的必要信息的情况下使用方法，以便介入正常的系统控制以及生成新的事件。4.根据前述权利要求至少之一所述的方法，其特征在于，如果对所述事件没有足够的控制，则自动化设备。
5、请求由面向服务的架构的外部部件所提供的服务，以便提供适用于做出正确决策的信息，该外部部件例如是决策系统(DMS)。5.一种用于具有面向服务的架构的制造车间的面向服务的自动化设备，其特征在于，所述自动化设备被构造为自主的、自控制或自监控的自动化设备。6.根据权利要求5所述的面向服务的自动化设备，其特征在于，所述面向服务的自动化设备的模型的面向服务以及基于事件的状态改变遵循高级Petri网络的“令牌游戏”的规则。7.根据权利要求5或6所述的面向服务的自动化设备，其特征在于，每个自动化设备都具有自主的面向服务的控制行为，该控制行为局部地实施在该自动化设备中并且基于制造车间的布局配置而与其它自动化设备。
6、关联。8.根据权利要求5至7中的至少一项所述的面向服务的自动化设备，其特征在于，中间件封包基于对服务的提供和/或调用来提供可能的行为关联。9.根据权利要求5至8中的至少一项所述的面向服务的自动化设备，其特征在于，与会聚服务的行为相关联的决策机制能够受到与整个系统相关联的信息影响，所述整个系统包括面向服务的IT企业系统的制造车间(横向协作)和更高级层的部件(纵向协权 利 要 求 书CN 101978331 ACN 101978336 A 2/2页3作)。10.根据权利要求5至9中的至少一项所述的面向服务的自动化设备，其特征在于，制造车间的完整行为基于不同步的事件交换和服务调用，所述服务通过分布式。
7、自主的面向服务的自动化设备来实施，并且该行为在形式上遵循基于HLPN、基于SOA模型的“标记移动”(“令牌游戏”)。权 利 要 求 书CN 101978331 ACN 101978336 A 1/4页4面向服务的自动化设备以及用于规定面向服务的自动化设备的方法技术领域0001 本发明涉及一种用于具有面向服务的架构的制造车间的面向服务的自动化设备以及一种用于规定这种自动化设备的方法。发明内容0002 该想法描述一种方案以及所属的方法，该方法支持在具有面向服务的架构(SoA)的制造车间中的自主和协作的自动化设备的功能性行为。在上下文中，该想法的焦点在于在协作的基于SoA的生产系统的使用周期中的设置。
8、和运行阶段。这些系统由分布式的可重配置的智能生产自动化设备组成，这些生产自动化设备将其功能解释为服务或服务的会聚。在对设备的自动功能进行初始设置和对其服务进行解释之后，该方案/该方法使得能够进行协作的交互/合作，以便遵循灵活和特定于客户的、与要制造的产品相关联的工作流程。在面向服务的架构范例下，由生产设备提供的编排服务作为0003 -横向/水平(设备-设备)关系。调用服务或者与服务对话，例如移入货板、拿起夹具、向上运送货板等。0004 -纵向(设备-MES(Manufacturing Execution System，制造执行系统)和设备-DMS(Decision-Making-System，。
9、决策系统)关系。调用由更高层的更高部件为对生产/自动化请求进行动态重组所提供的服务，与服务对话，例如监控/诊断信息/索引等。0005 该方法描述制造车间中的和作为IT企业系统一部分的面向服务的生产自动化设备的自主行为。所述设备具有一定程度的可自承受的控制意义上的自主性和对所需服务的解释，以便实现与其它设备的横向/水平协作(服务的会聚)、请求/提供用于MES/DMS的决策信息的服务以及整合。全部的交互和资源访问通过面向服务(Service-Orientierung)来进行。存在一种从下至上视图(从设备/制造车间层)形式的“松耦合”遗传，该“松耦合”遗传增加了自主性和随之而来的重新配置特性。000。
10、6 如果制造车间被映射为SoA架构，则每个智能生产自动化设备的行为都是中间件封包的一部分，该中间件封包在形式上由例如高级Petri网络(HLPN)模型规定并且由用于处理非记录事件的例程来支持并且对当前在设备行为中的相互冲突进行决策。0007 该设备的功能性行为遵循HLPN的“标记移动”(令牌游戏：根据Petri网络规则的网络标记的动态改变。该改变通过标记(令牌)在通过过渡的启动所产生的多个位置之间的移动来进行)；这样的话，所述行为是自控制的或自监控的并且通过内部/外部事件来引导，这些内部/外部事件将所述封包与SoA的其它部件相关联。这些事件同样可以对应于服务调用。0008 该方法的应用导致自主。
11、的设备，这些自主的设备是自控制的或自监控的并且与其它部件、尤其是与上面的层-如决策系统具有较少的相关性。简而言之，这些设备的特征是：0009 -面向服务的基于事件的发展遵循HLPN的“令牌游戏”规则；说 明 书CN 101978331 ACN 101978336 A 2/4页50010 -自主的控制和随之而来的行为；0011 -基于事件的使用周期遵循例如HLPN的“令牌游戏”规则；0012 -对所记录的事件的处理和常见控制的例外；0013 本专利提案的目标是提供对具有面向服务的架构(SoA)的生产车间中的自主和协作的自动化设备的运行行为进行格式化。0014 下面的主题总结了所述想法的应用的最初。
12、优势：0015 -由生产自动化设备所实施的操作是如下服务：该服务由该设备提供并且可以被制造车间的其它设备或基于SoA的IT企业系统的其它部件由于协作关系而调用。在注意到“资源预留”(allocation of resource，资源分配)、共享资源(shared resource)、有限的机电一体化设备和信息性能规定的情况下，基于SoA的制造车间的拓扑允许调用服务。0016 每个设备都具有自主的基于SoA的控制行为，该控制行为局部地位于该设备中，但是该设备基于制造车间的布局配置与其它设备关联。中间件封包基于对服务的提供/调用创建这种可能的行为关联。0017 与会聚服务的行为相关联的决策机制对于。
13、相邻设备来说是局部的，但是同样可以受到与整个系统相关联的信息影响，该整个系统包括制造车间(横向协作)和基于SoA的IT企业系统的更高级层的部件(纵向协作)。0018 制造车间的完整行为基于对事件的异步交换和对由智能分布式设备所实施的服务的调用，并且该方法在形式上遵循基于HLPN的基于SoA的模型的“令牌游戏”。0019 该由基于SoA的制造车间提供的可能性，即基于分配给相关联的机电一体化设备(生产自动化设备)的服务之间的局部冲突来管理工作流程，显著地改善了生产系统的灵活性。动态的重组特性是系统固有的并且使得能够同时处理许多不同类型的产品，而无需对控制器进行重新编程和/或等待生产的完整重组。00。
14、20 基于与产品相关联的生产流程，制造车间中的冲突状况可以通过调用由DMS或MES部件所提供的必要服务来解决。每当做出决策时，都从一组可能的可实施的服务中调用一个服务。总是在该服务被实施时，达到该设备的新的局部状态并且发展出对应的HLPN标记。注意：HLPN中的令牌移动例如表示与制造车间拓扑(SoA中间件)相关联的逻辑信息和/或与制造车间中的货板/产品移动相关联的物理信息。附图说明0021 本发明的其它细节、优点和特征不只从权利要求、从这些权利要求中获知的、单独的和/或以组合方式的特征中得出，而且还从下面对从附图中获知的优选实施例的描述中得知。0022 图1示出自主的部件/面向服务的自动化设备。
15、的独立行为的概念，0023 图2示出具有可能路径/运行模式的电梯的示意图，0024 图3示出具有可能运行模式的电梯的行为模型，0025 图4示出对根据图3的服务“移入左上方”的激活和运行，0026 图5示出一种冲突状况，其中冲突3是根据图3的模型的当前状态。说 明 书CN 101978331 ACN 101978336 A 3/4页6具体实施方式0027 图1示出自主的自动化设备或部件的独立行为的概念，其中定义了这些部件的运行行为的使用周期的多个过程：0028 -对设备的初始设置，包括配置服务、解释服务、建立与其它设备/部件的关联，以及将所建立的关联传送给等待的初始状态。0029 -事件经由服。
16、务操作、连接到I/O的内部设备接口接收，并且直接通过(例如对冲突的)控制生成。0030 -必须对所接收的事件进行测试：0031 -如果该事件与控制模型的当前状态的描述相对应，则该系统将通过控制模型的更新、服务活动(例如与其它设备如承载货板、拿取夹具的交互)的同步化、对I/O的写入/读取、报告的诊断/监控索引而被发展。0032 -在例外和未记录事件或者内部冲突的情况下，需要若干决策。如果设备具有用于解决所述例外和未记录事件或者内部冲突的必要信息，则使用特殊方法以介入正常的系统控制并且生成新的事件。如果对该事件没有足够的控制，则该设备可以请求由SoA的外部部件(例如DMS)提供的服务，以便为正确判。
17、决该问题提供更适当的信息。例如要运送一个货板，存在两种可能性和所允许的路径，例如通过中间件提供两个服务：移入或移上。这两个服务都处于双向排除关系，例如两个服务都由该设备提供，但是只有一个最终能被激活并且工作。该决策由DMS部件处理(该DMS部件可以布置在基于SoA的IT企业系统的更高层中或者整合到制造车间中的其中几个设备中)，该DMS部件向所选择的服务发送实施事件(habilitation event，允许事件)并且向其它服务发送阻止事件(inhibition event，禁止事件)，0033 -在实施事件和发展之后，接下来是基于模型的中间件封包的“令牌游戏”，其中该系统达到下一状态并且该系统。
18、能够重新接收其它事件。0034 该方法用在机电一体化设备上，该机电一体化设备对应于具有两个平面和能将货板移入和移出的四个不同上货口的电梯。这些上货口用于与例如是传送带的其它设备关联，但是只能人工地通过将货板送入到电梯中(如果传感器检测到这点)来触发。图2示出具有所有12种预期的可能运行模式(这些运行模式对应于能够容纳货板的路径)的电梯的图示，这些运行模式在基于SoA的说明中被示出为12个会聚的服务。0035 对电梯的行为方面的控制形式上通过第一高级Petri网络模型来表示，所述第一高级Petri网络模型示出不同模式的全局运行方式(图3)。0036 应该注意，由于机电设备的限制，电梯只能容纳一个。
19、货板。0037 HLPN模型的(黑色标记的)过渡是复杂的操作(例如服务调用)。这些过渡可以是微小的服务，所述微小的服务通过电梯的机电部件或者其它微小服务的会聚来提供(在这种情况下，这些服务可以是分开的以便实现对行为控制的更深刻洞察)。如果观察复杂的服务/运行模式I4-012，该服务从以下服务的会聚/合成中得到(移入左上方+下降+移出右下方)。0038 微小的服务“移入左上方”(图4)表示与读/写到对应I/O相关联的生产自动化操作和服务活动的同步化(例如传送带请求该服务)。在下列情况下对该过渡的激活被实施，即如果：1)该模型示出逻辑状态“真”(电梯准备好提供服务)，例如电梯是可用的，以及说 明 。
20、书CN 101978331 ACN 101978336 A 4/4页72)如果传送带请求该服务或者传感器检测到上货口中的货板。0039 没有被记录的其它状况同样可以得到处理并且需要特殊的过程，如之前所述那样。0040 “移出”操作(例如“移出右上方”过渡)应与所关联的传送设备(例如传送带)同步实施，以便能够保证货板从一个设备到另一设备的一致的过渡移动。这要求电梯请求所关联的传送带的“移入服务”。0041 在利用控制模型和附加例程对设备进行初始设置和配置之后，该设备可用于提供/显示服务和等候事件以及调用服务。0042 例如，所连接的传送带请求“移入左下方”服务(I1)。在这种情况下并且在控制模型。
21、中的是所记录的事件时，该设备继续，以便通过启动HLPN模型和实施所属的动作来发展该系统。在“移入左下方”服务成功结束之后，该系统必须面对由模型中的冲突(例如图5中示出的冲突3)引入的异常事件。如果该设备不具有用于决策的必要信息，则该设备必须调用专门的部件，以便在该过程中帮忙。如在图1中那样，对于这种情况使用DMS。电梯发送用于支持的请求(调用服务)到DMS，包括支持信息(货板的ID和可能的输出(能够被调用的服务)：“上升”和“移出右下方”)。基于货板的工作流程，事件形式的决策被发送回电梯并且现在该电梯应该能够解决冲突并且发展该系统。例如，电梯接收到来自DMS的激励以实施“上升”，则该电梯接下去实施“上升”。在任何情况下，最后的决策对于电梯都是义务性的，该电梯考虑所接收到的激励，但是在有内部状况(例如电梯和/或所连接的传送带被占用)的情况下可以不同地操作。说 明 书CN 101978331 ACN 101978336 A 1/5页8图1说 明 书 附 图CN 101978331 ACN 101978336 A 2/5页9图2说 明 书 附 图CN 101978331 ACN 101978336 A 3/5页10图3说 明 书 附 图CN 101978331 A。