Automatisierungssystem und Verfahren zum Betreiben eines Au tomatisierungssystems

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Automatisierungssystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Automatisierungssys tems.

Bekannte Automatisierungssysteme zum automatischen Herstellen von Produkten beruhen auf einer statischen Beschreibung der Fähigkeiten der zu dem Automatisierungssystem gehörenden Pro duktionsanlagen. Die statische Beschreibung umfasst dabei ei ne Angabe, welche Fähigkeiten die jeweilige Produktionsanlage hat, das heißt, welche Produktionsschritte sie ausführen kann und mit welchen Parametern. Die Beschreibung der Fähigkeiten erfolgt dabei bei der Installation einer jeweiligen Produkti onsanlage durch einen Operator. In Abhängigkeit dieser Be schreibung werden Produktionspläne für neue Produkte er stellt. Eine Anpassung der Fähigkeiten einer Produktionsanla ge kann hierbei nur manuell durch den Operator erfolgen.

Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Automatisierungssystem be reitzustellen.

Demgemäß wird ein Automatisierungssystem mit einer Anzahl von Produktionsanlagen zum automatischen Herstellen eines Pro dukts vorgeschlagen. Das Produkt ist in Abhängigkeit eines Produktionsplans umfassend eine Sequenz von Produktions schritten herstellbar. Jeder der Produktionsanlagen ist eine Fähigkeiten-Beschreibung zugeordnet, die angibt, welche Pro duktionsschritte mit der Produktionsanlage durchführbar sind. Weiterhin ist jeder Produktionsanlage eine Erfassungseinrich tung zum Erfassen von Produktionsdaten zugeordnet. Das Auto matisierungssystem weist eine Überprüfungseinheit zum Über prüfen der Fähigkeiten-Beschreibung in Abhängigkeit der er fassten Produktionsdaten und zum Ausgeben eines Überprüfungs- ergebnisses auf. Weiterhin umfasst das Automatisierungssystem eine Anpassungseinheit zum Anpassen der Fähigkeiten- Beschreibung in Abhängigkeit des Überprüfungsergebnisses.

Dieses Automatisierungssystem weist den Vorteil auf, dass zu jedem Zeitpunkt genau bekannt ist, welche Fähigkeiten die Produktionsanlagen haben, ohne dass die Fähigkeiten- Beschreibung aufwändig von einem Operator manuell gepflegt werden müsste. Damit kann das Automatisierungssystem sehr ef fizient betrieben werden, insbesondere kann eine Produktions planung und -Steuerung exakt erfolgen. Weiterhin kann die Fä- higkeiten-Beschreibung der einzelnen Produktionsanlagen mit der Zeit immer genauer werden, wodurch der Betrieb des Auto matisierungssystems zusätzlich verbessert wird.

Das Automatisierungssystem ist beispielsweise eine automati sierte Fabrik oder Roboterfabrik, die eine Anzahl von Produk tionsanlagen umfasst. Die Produktionsanlagen sind zum bear beiten von Rohstoffen, Zwischenprodukten und/oder Produkten eingerichtet. Das Automatisierungssystem ist damit zum auto matischen Herstellen eines Produkts, ausgehend von den Roh stoffen, von vorverarbeiteten Materialien und/oder von Zwi schenprodukten eingerichtet. Ein Automatisierungssystem im Sinne dieser Beschreibung kann auch nur eine einzelne Produk tionsanlage umfassen, das heißt die Anzahl der Produktionsan lagen ist eins. Dann kann die Produktionsanlage als das Auto matisierungssystem betrachtet werden.

Das zu produzierende Produkt liegt beispielsweise als ein Produktionsplan vor, der eine vorzugsweise maschinenlesbare Beschreibung des Produkts inklusive der zur Produktion erfor derlichen Produktionsschritte umfasst. Die einzelnen Produk tionsschritte liegen in einer Sequenz vor, wobei die Sequenz auch parallel zueinander angeordnete Produktionsschritte um fassen kann. Ein jeweiliger Produktionsschritt kann von einer oder von mehreren Produktionsanlagen abgearbeitet werden. Beispielsweise kann eine erste Produktionsanlage für eine grobes Vorschleifen einer Oberfläche eingerichtet sein und eine zweite Produktionsanlage ist zum feinen Schleifen und Polieren der Oberfläche eingerichtet. Indem die Sequenz von Produktionsschritten abgearbeitete wird, wird das zu produ zierende Produkt produziert oder hergestellt.

Das Automatisierungssystem kann sowohl zum Herstellen von diskreten Produkten, beispielsweise Produkte aus Holz, Me tall, Kunststoff, elektronische Produkte und dergleichen mehr, als auch zum Herstellen formulierter Produkte, die bei spielsweise keine feste Form aufweisen, insbesondere Chemika lien, Cremes, Farben und dergleichen.

Eine jeweilige Produktionsanlage weist eine Fähigkeiten- Beschreibung auf, die die aktuellen Fähigkeiten der Produkti onsanlage enthält. Eine Fähigkeit ist insbesondere ein Durch führen eines bestimmten Produktionsschritts. Eine jeweilige Fähigkeit kann dabei einer bestimmten Fähigkeiten-Klasse oder Kategorie zuordenbar sein, wie beispielsweise Bohren, Fräsen, Schleifen, Lackieren, Sägen, Schweißen, und so weiter. Wei terhin enthält die Fähigkeiten-Beschreibung vorzugsweise für jede Fähigkeit Parameterwerte, die die jeweilige Fähigkeit genauer definieren. Dies kann beispielsweise für die Fähig keit "Bohren" eine Angabe zu möglichen Bohrloch-Durchmessern, Bohrloch-Tiefen, Drehzahlen des Bohrers, Materialien, die ge bohrt werden können, und dergleichen mehr sein. Weiterhin sind Angaben zu Energieverbrauch, Verschleiß, Dauer, Genauig keiten und/oder Toleranzen für eine jede Fähigkeit möglich. Insbesondere können auch Abhängigkeiten zwischen Parametern in der Beschreibung enthalten sein, beispielsweise kann eine höhere Genauigkeit auf Kosten einer höheren Dauer eines Pro duktionsschritts erzielbar sein. Insbesondere kann die Fähig keiten-Beschreibung sogenannte "Key-Performance-Indicators" umfassen, die eine betriebswirtschaftliche Bewertung der Pro duktionsanlage ermöglichen. Diese "Key-Performance- Indicators" können weiterhin auf komplexe Weise von den in der Fähigkeiten-Beschreibung enthaltenen Angaben abgeleitet oder berechnet werden. Die Fähigkeiten-Beschreibung der jeweiligen Produktionsanlage kann beispielsweise von einem Hersteller der Produktionsanla ge bereitgestellt oder auch manuell von einem Operator der Produktionsanlage erstellt werden. Die Fähigkeiten- Beschreibungen der Produktionsanlagen sind vorzugsweise in einer Datenbank gespeichert. Die Fähigkeiten-Beschreibung ei ner jeweiligen Produktionsanlage umfasst nicht unbedingt alle Fähigkeiten, die die Produktionsanlage hat, sondern kann auch nur eine Teilmenge hiervon umfassen. Beispielsweise kann die Fähigkeit "Bohren" auf Holz beschränkt sein, obwohl die Boh rer auch für Metall geeignet sind. Eine solche Diskrepanz kann bewusst gewählt sein, damit beispielsweise die Produkti onsanlage für Produktionsschritte, die das Bohren in Metall umfassen, nicht herangezogen wird, kann aber auch ungewollt auftreten, beispielsweise aufgrund einer fehlerhaften Eingabe des Operators der Produktionsanlage.

Auf Grundlage der Fähigkeiten-Beschreibungen der Produktions anlagen des Automatisierungssystems lässt sich jeder Produk tionsschritt zum Herstellen des Produkts einer Produktionsan lage zuordnen. Dies kann auch als "Skill-Matching" bezeichnet werden.

Jeder Produktionsanlage ist eine Erfassungseinrichtung zuge ordnet, die zum Erfassen von Produktionsdaten eingerichtet ist. Dabei kann eine Erfassungseinrichtung mehreren Produkti onsanlagen zugeordnet sein. Insbesondere ist es nicht nötig, dass die Erfassungseinrichtung der jeweiligen Produktionsan lage direkt nachgelagert ist und/oder dass das Erfassen der Produktionsdaten direkt nach dem Ausführen eines Produktions schritts mittels der Produktionsanlage erfolgt. Vielmehr kann die Erfassungseinrichtung eine nach dem Herstellen des Pro dukts angesiedelte Qualitätsprüfung umfassen. Dabei sind au tomatische als auch manuelle Prüfschritte möglich. Weiterhin kann eine Überprüfungseinheit einer nachfolgenden Produkti onsanlage als einer vorhergehenden Produktionsanlage zugeord nete Erfassungseinrichtung aufgefasst werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Produktionsanlage, bevor sie einen Produktionsschritt ausführt, überprüft, ob eine für den Produktionsschritt nötige Vorarbeit, wie beispielsweise das Bohren eines Lochs, korrekt und mit der erforderlichen Genau igkeit ausgeführt wurde. Weiterhin ist die jeweilige Erfas sungseinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet, Daten wie eine Leistungsaufnahme, eine Dauer eines Produktionsschritts, eine Temperatur und dergleichen, die dem Produkt nicht anzu sehen sind, als die Produktionsdaten zu erfassen.

Eine jeweilige Erfassungseinrichtung kann somit sowohl eine Messeinrichtung zum Messen von Vorrichtungsmerkmalen des Pro dukts oder Zwischenprodukts als auch eine Messeinrichtung zum Messen von Produktionsparametern während der Ausführung eines Produktionsschritts umfassen. Eine jeweilige Erfassungsein richtung umfasst beispielsweise optische, insbesondere laser basierte Messsysteme, akustische, insbesondere ultraschallba sierte Messsysteme, thermische Messsystem, elektrische Mess systeme, taktile Messsysteme und dergleichen mehr. Weiterhin kann eine jeweilige Erfassungseinrichtung eine Einheit zum Erfassen von Produktionsdaten einer jeweiligen Produktionsan lage während der Durchführung eines Produktionsschritts auf weisen, wie beispielsweise eine Leistungsaufnahme, eine Kühl mitteltemperatur, eine Vorschubgeschwindigkeit, eine Dreh zahl, und dergleichen mehr. Die erfassten Produktionsdaten können damit sowohl produktspezifische Daten als auch Daten betreffend eine jeweilige Produktionsanlage umfassen.

Die Überprüfungseinheit ist zum Überprüfen oder zum Abglei chen der Fähigkeiten-Beschreibung mit den erfassten Produkti onsdaten eingerichtet. Hierunter wird beispielswiese verstan den, dass die Überprüfungseinheit überprüft, ob die Ausfüh rung eines Produktionsschritts gemäß der Fähigkeiten- Beschreibung erfolgt. Beispielsweise enthält die Fähigkeiten- Beschreibung die Angabe, dass zum Bohren eines Lochs mit 5 mm Durchmesser und 50 mm Tiefe in Stahl 4 Sekunden benötigt wer den. Die Erfassungseinrichtung erfasst, dass bei der Ausfüh rung eines Produktionsschritts 20 solcher Löcher gebohrt wur den, wobei durchschnittlich 4,2 Sekunden für ein Loch benö- tigt wurden. Die Überprüfungseinheit ermittelt somit, dass die betreffende Produktionsanlage 0,2 Sekunden länger für das Bohren eines solchen Lochs benötigt, als in der Fähigkeiten- Beschreibung angegeben ist. Beispielsweise gibt die Überprü fungseinheit gibt diese Diskrepanz als das Überprüfungsergeb nis aus. Beispielsweise umfasst das Überprüfungsergebnis eine Auflistung aller geprüften Parameterwerte mit der Angabe, ob die Fähigkeiten-Beschreibung zutreffend ist oder nicht zu treffend ist. Das Überprüfungsergebnis kann auch einen in der Fähigkeiten-Beschreibung angegebenen Wert für einen Parameter und einen aus den erfassten Produktionsdaten ermittelten Wert des Parameters enthalten. Alternativ oder zusätzlich kann ei ne Diskrepanz zwischen den beiden Werten in dem Überprüfungs ergebnis enthalten sein. Dabei kann insbesondere auch ein besserer Wert, also beispielsweise eine Bohrdauer von nur 3,5 Sekunden, als Diskrepanz aufgefasst werden.

Die Anpassungseinheit ist dazu eingerichtet, die Fähigkeiten- Beschreibung der Produktionsanlagen in Abhängigkeit des Über prüfungsergebnisses anzupassen. Anpassen bedeutet hierbei insbesondere, dass in der Fähigkeiten-Beschreibung enthaltene Fähigkeiten oder Parameterwerte von Fähigkeiten verändert werden. Bei obigem Beispiel trägt die Anpassungseinheit bei spielsweise als Bohrdauer 4,2 Sekunden ein. Die derart ange passte Fähigkeiten-Beschreibung wird dann als Grundlage für zukünftige Produktionsplanungen verwendet. Aufgrund der geän derten Fähigkeiten-Beschreibung können sich Produktionsabläu fe für das gleiche Produkt verändern, da beispielsweise nach dem Anpassen der Fähigkeiten-Beschreibung der Produktionsan lage eine andere Produktionsanlage den Produktionsschritt besser oder effizienter ausführen kann.

Die Erfassungseinrichtung sowie die Überprüfungseinheit kann hardwaretechnisch und/oder softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die Erfassungseinrichtung oder die Überprüfungseinheit zum Bei spiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die Erfas- sungseinrichtung oder die Überprüfungseinheit als Computer programmprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausge bildet sein.

Das Automatisierungssystem hat somit den Vorteil, dass gewis sermaßen sofort auf veränderte Maschinenparameter, die bei spielsweise verschleißbedingt sind, reagiert werden kann. So mit kann eine gleichbleibende Produktqualität sichergestellt werden. Weiterhin können Schwachstellen in einem Automatisie rungssystem, wie beispielsweise sich verschlechternde Produk tionsanlagen, schnell erkannt werden und eine Produktionspla nung kann optimiert werden. Zudem kann eine Fähigkeiten- Beschreibung mit zunehmender Betriebsdauer der Produktionsan lagen immer genauer werden. Beispielsweise können zwei kon struktiv identische Produktionsanlagen unterschiedliche Fä- higkeiten-Beschreibungen entwickeln, da sie beispielsweise unterschiedlich gewartet werden, wodurch manche Fähigkeiten in der einen Produktionsanlage besser sind als in der anderen und umgekehrt.

Gemäß einer Ausführungsform des Automatisierungssystems weist dieses eine Produktionsplanungseinheit auf, welche dazu ein gerichtet ist, einen Produktionsprozess in Abhängigkeit des Produktionsplans und der Fähigkeiten-Beschreibungen der Pro duktionsanlagen zu ermitteln. Der Produktionsprozess umfasst eine Zuordnung jedes Produktionsschritts des Produktionsplans zu wenigstens einer Produktionsanlage.

Die Produktionsplanungseinheit führt beispielsweise ein "Skill-Matching" durch, um den Produktionsprozess zu ermit teln. Insbesondere kann jeder Produktionsschritt eine oder mehrere Fähigkeiten erfordern. Man kann daher auch sagen, dass ein Produktionsschritt durch die Fähigkeiten, die zu seiner Ausführung benötigt werden, definiert ist. Dabei sind die zugehörigen Parameterwerte ebenfalls in dem Produktions schritt angegeben. Der Produktionsplan kann als eine Aufbau anleitung betrachtet werden, der Produktionsprozess hingegen umfasst die genaue Zuordnung jedes Produktionsschritts zu ei ner der Produktionsanlagen. Man kann auch sagen, dass der Produktionsplan eine allgemeine Beschreibung zum Herstellen des Produkts ist, der von unterschiedlichen Automatisierungs systemen verwendbar ist, der Produktionsprozess hingegen ein für das jeweilige Automatisierungssystem spezifischer Prozess ist.

Die Produktionsplanungseinheit kann hardwaretechnisch und/oder softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die Produktionspla nungseinheit zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozes sor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implemen tierung kann die Produktionsplanungseinheit als Computerpro grammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Automatisierungssys tems ist die Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Produkti onsdaten in Abhängigkeit einer zur Durchführung eines Produk tionsschritts eingesetzten Fähigkeit der Produktionsanlage eingerichtet.

Beispielsweise kann eine Fräsmaschine sowohl zum Fräsen als auch zum Bohren verwendbar sein, das heißt, die Fräsmaschine weist beide Fähigkeiten in ihrer Fähigkeiten-Beschreibung auf. Dann kann die Erfassungseinrichtung je nach dem, welche der beiden Fähigkeiten verwendet wurde, unterschiedliche Pro duktionsdaten erfassen. Beispielsweise wird bei einer Bohrung ein Durchmesser und eine Tiefe der Bohrung erfasst, während bei einem gefrästen Bauteil eine Geometrie des Bauteils und/oder eine Homogenität oder Rauheit der Oberfläche erfasst werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Automatisierungssys tems ist die Überprüfungseinheit zum Überprüfen der Fähigkei- ten-Beschreibung in Abhängigkeit eines vorbestimmten Werts und/oder des Produktionsplans eingerichtet.

Der vorbestimmte Wert ist beispielsweise ein oberer oder un terer Grenzwert für einen bestimmten Parameter, wie bei spielsweise eine Dauer zur Ausführung eines Produktions schritts. So kann vorgesehen sein, dass die Fähigkeiten- Beschreibung nur dann überprüft wird, wenn der Grenzwert überschritten oder unterschritten wird. Damit lässt sich ein ständiges Überprüfen der Fähigkeiten-Beschreibung vermeiden, solange die erfassten Produktionsdaten sich in einem durch die Grenzwerte definierten Bereich bewegen, was eine Rechen last der Überprüfungseinheit reduziert.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Produktionsplan pro duktspezifische Toleranzen aufweist, die immer zu überprüfen sind. Somit lässt sich bei solchen Produkten eine Überprüfung erzwingen, selbst wenn die erfassten Produktionsdaten inner halb des durch die Grenzwerte definierten Bereichs liegen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Automatisierungssys tem umfasst die Überprüfungseinheit eine Plausibilisierungs einheit, welche dazu eingerichtet ist, die erfassten Produk tionsdaten zu plausibilisieren.

Unter plausibilisieren wird vorliegend verstanden, dass die Überprüfungseinheit prüft, ob die erfassten Produktionsdaten im Rahmen von erwartbaren Schwankungen liegen, also bei spielsweise statistisch um einen Mittelwert verteilt sind o- der sich aufgrund von Verschleiß langsam ändern. Eine plötz liche große Änderung bezüglich einer Fähigkeit oder eines Pa rameters einer Fähigkeit wird dann beispielsweise nicht so fort in die Fähigkeiten-Beschreibung übernommen, sondern es wird beispielsweise eine Meldung an einen Operator der Pro duktionsanlage oder des Automatisierungssystems ausgegeben, der dann eine manuelle Überprüfung der Produktionsanlage vor nimmt. Beispielsweise umfasst die Überprüfungseinheit eine Ausgabeeinheit, wie einen Bildschirm. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Automatisierungssys tems ist die Anpassungseinheit zum Anpassen der Fähigkeiten- Beschreibung in Abhängigkeit einer Mehrzahl von Überprüfungs ergebnissen und/oder in Abhängigkeit eines vorbestimmten Pa rameters eingerichtet.

Beispielsweise ist vorgesehen, dass die Anpassungseinheit ei nen gleitenden Mittelwert bezüglich eines Parameters bildet, der basierend auf einer Anzahl von Überprüfungsergebnissen, gebildet wird, und nur dann den entsprechenden Parameter in der Fähigkeiten-Beschreibung anpasst, wenn der Mittelwert ei ne Diskrepanz zu dem Wert in der Fähigkeiten-Beschreibung aufweist. Anstelle des Mittelwerts können auch andere, kom plexere Funktionen herangezogen werden, um die Mehrzahl an Überprüfungsergebnissen zu bewerten.

Ein vorbestimmter Parameter ist insbesondere eine maximal zu lässige Abweichung eines aus den erfassten Produktionsdaten ermittelten Parameterwerts und des in der Fähigkeiten- Beschreibung hinterlegten Parameterwerts. Beispielsweise kann der vorbestimmte Parameter eine Toleranz darstellen, inner halb derer sich der Wert bewegen darf, ohne dass die Fähig keiten-Beschreibung angepasst wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Automatisierungssys tems umfasst dieses eine Datenbank zum Speichern der erfass ten Produktionsdaten.

Auf der Grundlage der erfassten Produktionsdaten lassen sich zeitliche Entwicklungen des Automatisierungssystems und/oder von einzelnen Produktionsanlagen nachvollziehen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Automatisierungssys tems ist die Anpassungseinheit dazu eingerichtet ist, eine Log-Datei bereitzustellen, in welcher eine durchgeführte An passung der Fähigkeiten-Beschreibung dokumentiert ist. Die Log-Datei wird beispielsweise in einer Datenbank gespei chert. Die Log-Datei kann insbesondere zum Verständnis des Automatisierungssystems beitragen. Weiterhin lässt sich die Log-Datei beispielsweise nach einem Ausfall einer Produkti onsanlage auswerten, um festzustellen, wie sich ein Ver schleiß bemerkbar macht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Automatisierungssys tems ist die Anpassungseinheit dazu eingerichtet, eine Fähig- keiten-Beschreibung einer Produktionsanlage von einer exter nen Einheit abzurufen und die Fähigkeiten-Beschreibung der Produktionsanlage in Abhängigkeit der abgerufenen Fähigkei ten-Beschreibung anzupassen.

Die externe Einheit ist beispielsweise ein Server eines Her stellers oder auch ein weiteres Automatisierungssystem. Dies ist vorteilhaft, um beispielsweise einer neuen Produktionsan lage eine Fähigkeiten-Beschreibung zuzuordnen, die von dem Hersteller bereitgestellt wird. Es kann auch vorteilhaft sein, von einem anderen Automatisierungssystem, das eine gleiche Produktionsanlage aufweist, die Fähigkeiten- Beschreibung abzurufen. Beispielsweise kann eine Fähigkeiten- Beschreibung für eine Produktionsanlage, die bereits seit ei niger Zeit in Betrieb ist, genauer oder realistischer sein, als eine rein theoretische Fähigkeiten-Beschreibung.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Automatisierungssystems umfassend eine Anzahl von Pro duktionsanlagen zum automatischen Herstellen eines Produkts vorgeschlagen. Jeder Produktionsanlage ist eine Fähigkeiten- Beschreibung zugeordnet, die angibt, welche Produktions schritte mit der Produktionsanlage ausgeführt werden können. In einem ersten Schritt wird ein Produktionsplan umfassend eine Sequenz von Produktionsschritten zum Herstellen des Pro dukts bereitgestellt. In einem zweiten Schritt werden während der Durchführung eines Produktionsschritts Produktionsdaten von wenigstens einer der Produktionsanlagen erfasst. In einem dritten Schritt wird die Fähigkeiten-Beschreibung in Abhän- gigkeit der erfassten Produktionsdaten überprüft und ein Überprüfungsergebnis bereitgestellt. In einem vierten Schritt wird die Fähigkeiten-Beschreibung in Abhängigkeit des Über prüfungsergebnisses angepasst.

Dieses Verfahren eignet sich insbesondere zur Ausführung mit einem Automatisierungssystem gemäß dem ersten Aspekt.

Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durch führung des wie oben erläuterten Verfahrens veranlasst.

Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm- Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form ei ner herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertra gung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammpro dukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.

Die für das vorgeschlagene Automatisierungssystem beschriebe nen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschla gene Verfahren entsprechend.

Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der je weiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfin dung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgen den beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Wei teren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungs formen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher er läutert. Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausfüh rungsform eines Automatisierungssystems;

Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines Automatisierungssystems; und

Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausfüh rungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines Automatisie rungssystems.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausfüh rungsform eines Automatisierungssystems 100, welches fünf Produktionsanlagen 110 - 114 aufweist, wobei deren Anzahl nicht auf genau fünf beschränkt ist. Beispielsweise ist das Automatisierungssystem 100 zum automatischen Herstellen von Schrauben eingerichtet. Hierzu umfasst es eine Säge 110, eine Galvanisierungsanlage 111, eine Fräse 112 und zwei Drehma schinen 113, 114, die beispielsweise für unterschiedliche Durchmesser von Schrauben geeignet sind.

Jeder Produktionsanlage 110 - 114 ist eine Fähigkeiten- Beschreibung F110 - F114 zugeordnet. Eine jeweilige Fähigkei- ten-Beschreibung F110 - F114 liegt beispielsweise in Form ei ner Tabelle oder in einer hierarchischen Textform vor. Dabei kann für eine jeweilige Fähigkeiten-Klasse, beispielsweise "Sägen", "Bohren", Fräsen, und dergleichen ein eigenes Tabel lenblatt oder ein eigener Abschnitt vorgesehen sein. Die ein zelnen Felder oder Einträge weisen vorzugsweise eine eindeu tige Kennung auf. Die Fähigkeiten-Beschreibung F110 der Säge 110 enthält beispielsweise in einer Fähigkeiten-Klasse "Sä gen" Angaben zu einer maximal möglichen Materialstärke, einer maximalen Materialhärte, einer Schnittbreite, sowie einer Dauer für einen Sägeschnitt, wobei diese von den vorgenannten Parametern abhängt. Flll der Galvanisierungsanlage 111 ent hält beispielswiese in einer Fähigkeiten-Klasse "Beschichten" Angaben zu Durchsatzmengen, möglichen Behandlungsarten, Anga ben zum Schichtwachstum und dergleichen mehr. Die Fähigkei- ten-Beschreibung F112 der Fräse 112 enthält in einer Fähig keiten-Klasse "Fräsen" entsprechende Angaben zu Parametern, die für den Betrieb der Fräse 112 relevant oder von Interesse sind und enthält beispielsweise in einer Fähigkeiten-Klasse "Bohren" weitere entsprechende Angaben. Die Fähigkeiten- Beschreibungen F113, F114 der Drehmaschinen 113, 114 enthal ten in einer Fähigkeiten-Klasse "Drehen" Angaben zu einstell baren Drehzahlen, möglichen Gewindeformen, maximale Material härten, Toleranzen, Produktionszeiten und weitere Parameter, die für den Betrieb der Drehmaschinen 113, 114 von Interesse sind. Die Fähigkeiten-Beschreibungen F110 - F114 sind insbe sondere so detailliert, dass eine Produktionsplanung in Ab hängigkeit der Fähigkeiten-Beschreibungen F110 - F114 möglich ist.

Die Zuordnung der einzelnen Produktionsschritte 102 - 104 des Produktionsplans 101 zu den Produktionsanlagen 110 - 114 kann manuell durch einen Operator, teilautomatisch und vorzugswei se vollautomatisch erfolgen. Hierbei wird insbesondere ein "Skill-Matching" basierend auf den Fähigkeiten-Beschreibungen F110 - F114 durchgeführt.

Das Automatisierungssystem 100 weist weiterhin vier Erfas sungseinrichtungen E110 - E113 auf, die den Produktionsanla gen 110 - 114 zugeordnet sind. Dabei ist die Erfassungsein richtung E113 beiden Drehmaschinen 113, 114 zugeordnet. Die Erfassungseinrichtungen E110 - E113 sind zum Erfassen von Produktionsdaten DATA der jeweiligen Produktionsanlage 110 - 114 eingerichtet. Beispielsweise erfasst die Erfassungsein richtung Elll eine Galvanisierungsdauer, einen Galvanisie rungsstrom sowie eine Schichtdicke einer abgeschiedenen Schicht. Die derart erfassten Produktionsdaten DATA werden an die Überprüfungseinheit 120 ausgegeben oder bereitgestellt. Die Überprüfungseinheit 120 nimmt die erfassten Produktions daten DATA entgegen und vergleicht oder überprüft diese mit den in den Fähigkeiten-Beschreibungen F110 - F114 hinterleg ten Parameterwerten bezüglich der jeweiligen Fähigkeiten. Ein Überprüfungsergebnis RES wird anschließend an die Anpassungs einheit 130 ausgegeben. Wenn die Überprüfungseinheit 120 bei spielsweise eine Diskrepanz zwischen einer erwarteten Schichtdicke und einer tatsächlich abgeschiedenen Schicht feststellt, dann gibt sie dies als das Überprüfungsergebnis RES aus, beispielsweise als tatsächliche Abscheidungsrate, zum Beispiel 100 nm/min, gegenüber erwarteten 80 nm/min.

Die Anpassungseinheit 130 kann daraufhin die Fähigkeiten- Beschreibung F110 - F114 anpassen, sofern das Überprüfungser gebnis RES entsprechend ausfällt. In dem genannten Beispiel würde die Anpassungseinheit 130 beispielsweise die Fähigkei- ten-Beschreibung Flll der Galvanisierungsanlage 111 mit der tatsächlichen Abscheidungsrate von 100 nm/min anpassen. Damit lässt sich ein Produktionsprozess in Zukunft genauer planen.

Zum Herstellen eines Produkts 105, vorliegend also beispiels weise eines bestimmten Schraubentyps, wird ein Produktions plan 105 mit Produktionsschritten 102 - 104 bereitgestellt.

In dem Produktionsschritt 102 wird beispielsweise ein zylin derförmiges Metallstück mit einer bestimmten Länge und mit einem bestimmten Durchmesser hergestellt. Dies kann vorlie gend die Säge 110 übernehmen, wobei beispielsweise als Aus gangsmaterial Metallstangen mit unterschiedlichen Durchmes sern vorrätig sind. In dem Produktionsschritt 103 wird ein Gewinde in einen Teil der zylinderförmigen Metallstücke ge schnitten, was je nach Durchmesser ein der beiden Drehmaschi nen 113, 114 übernehmen kann. In dem Produktionsschritt 104 wird ein Schraubenkopf an einem Ende des mit dem Gewinde ver sehenen Metallstücks geformt, was beispielsweise die Fräse 112 übernehmen kann. Die Galvanisierungsanlage 111 wird für diesen Schraubentyp nicht verwendet. Bei der Produktion, das heißt bei der Ausführung der einzelnen Produktionsschritte 102 - 104 durch die jeweilige Produktionsanlage 110 - 114, erfassen die Erfassungseinrichtungen E110 - E113 jeweils die Produktionsdaten DATA.

Die Überprüfungseinheit 120 hat Zugriff auf die Fähigkeiten- Beschreibungen F110 - F114 der Produktionsanlagen 110 - 114. Wenn die erfassten Produktionsdaten DATA einer Produktionsan lage 110 - 114 nach der Ausführung eines Produktionsschritts 102 - 104 vorliegen, ruft die Überprüfungseinheit die jewei lige Fähigkeiten-Beschreibung F110 - F114 auf und vergleicht die darin für die in dem Produktionsschritt 102 - 104 verwen dete Fähigkeit eingetragenen Parameterwerte. Beispielsweise liegt die Fähigkeiten-Beschreibung F110 - F114 in Form einer Tabelle für eine jeweilige Fähigkeiten-Klasse vor, wobei die einzelnen Felder oder Einträge eine eindeutige Kennung auf weisen. Die erfassten Produktionsdaten DATA werden entspre chend mit der eindeutigen Kennung erfasst, so dass eine Zu ordnung von erfassten Produktionsdaten DATA zu den jeweiligen Parameterwerten in der Fähigkeiten-Beschreibung F110 - F114 ebenfalls eindeutig ist. Wenn die Überprüfungseinheit 120 ei nen Unterschied zwischen den in der Fähigkeiten-Beschreibung F110 - F114 angegebenen Werten und den erfassten Produktions daten DATA feststellt, dann gibt sie dies als Überprüfungser gebnis RES aus. Das Überprüfungsergebnis RES kann insbesonde re ein Ergebnis zu jedem überprüften Parameterwert umfassen, also auch wenn kein Unterschied festgestellt wurde und der angegebene Parameterwert somit zutreffend ist.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines Automatisierungssystems 100. Das Auto matisierungssystem 100 der Fig. 2 hat insbesondere alle zur Fig. 1 beschriebenen Eigenschaften, weist darüber hinaus je doch einige Besonderheiten auf. In dem Beispiel der Fig. 2 sind ohne Einschränkung der Allgemeinheit nur zwei Produkti onsanlagen 110, 111 mit entsprechenden Fähigkeiten- Beschreibungen F110, Flll und Erfassungseinrichtungen E110, Elll gezeigt. Die Produktionsanlagen 110, 111, Erfassungsein richtungen E110, Elll sowie die Überprüfungseinheit 120 und die Anpassungseinheit 130 wirken wie zur Fig. 1 beschrieben zusammen.

In der Fig. 2 sind die Überprüfungseinheit 120 und die Anpas sungseinheit 130 in einer Steuerungsvorrichtung 140 inte griert, die beispielsweise als ein Computer ausgebildet ist. Die Steuerungsvorrichtung 140 kann vorzugsweise weitere Ele mente aufweisen, wie eine Datenbank (nicht gezeigt) zum Spei chern der erfassten Produktionsdaten DATA (siehe Fig. 1) und/oder der Fähigkeiten-Beschreibungen F110, Flll. Die Steu erungsvorrichtung 140 weist zudem vorzugsweise eine Kommuni kationseinrichtung auf, die zum Herstellen einer Kommunikati onsverbindung KOM, insbesondere zum Austausch von Daten, mit einer externen Einheit 200 eingerichtet ist. Die Kommunikati onseinrichtung umfasst beispielsweise ein Modem, einen Netz werkadapter und/oder ein Mobilfunkmodem. Die externe Einheit 200 ist extern zu dem Automatisierungssystem 100 angeordnet. Beispielsweise ist die externe Einheit 200 ein firmeninterner Server zur Produktionsüberwachung, Produktionssteuerung oder dergleichen. Weiterhin kann die externe Einheit 200 ein Ser ver eines Herstellers des Automatisierungssystems 100 oder einer der Produktionsanlagen 110, 111 sein, der über das In ternet, vorzugsweise über eine verschlüsselte Verbindung, er reichbar ist. Weiterhin kann die externe Einheit 200 eine Steuerungsvorrichtung eines weiteren Automatisierungssystems sein.

Das Automatisierungssystem 100 umfasst weiterhin eine Produk tionsplanungseinheit 106, welche zum automatischen Planen ei nes Produktionsprozesses in Abhängigkeit eines Produktions plans 101 (siehe Fig. 1) und den Fähigkeiten-Beschreibungen F110, Flll eingerichtet ist. Die Produktionsplanungseinheit 106 kann auch in der Steuerungsvorrichtung 140 integriert sein. Die Produktionsplanungseinheit 106 führt ein "Skill- Matching" durch, bei dem jeder Produktionsschritt 102 - 104 (siehe Fig. 1) des Produktionsplans 101 einer Produktionsan lage 110, 111 zur Ausführung zugeordnet wird, wobei die je weilige Fähigkeiten-Beschreibung F110, Flll herangezogen wird. Da die Fähigkeiten-Beschreibung F110, Flll immer aktu ell ist, kann die Produktionsplanung sehr genau erfolgen. Insbesondere können auch betriebswirtschaftliche Parameter bei der Produktionsplanung durch die Produktionsplanungsein heit 106 berücksichtigt werden.

Über die Kommunikationsverbindung KOM kann die Steuerungsvor richtung 140 beispielsweise den Produktionsplan 101 empfangen und/oder erfasste Produktionsdaten DATA versenden. Weiterhin kann die Steuerungsvorrichtung 140 eine Fähigkeiten- Beschreibung F110, Flll über die Kommunikationsverbindung KOM senden oder empfangen. Beispielsweise wird eine neue Produk tionsanlage in das Automatisierungssystem 100 eingebaut. Dann kann die Steuerungsvorrichtung 140 die Fähigkeiten- Beschreibung dieser neuen Produktionsanlage von der externen Einheit 200 abrufen, die in diesem Fall beispielsweise einen Server des Herstellers der neuen Produktionsanlage umfasst.

Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausfüh rungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines Automatisie rungssystems 100, zum Beispiel eines der Automatisierungssys teme 100 der Fig. 1 oder 2.

In einem ersten Schritt S1 wird ein Produktionsplan 101 (sie he Fig. 1) umfassend eine Sequenz von Produktionsschritten 102 - 104 (siehe Fig. 1) zum Herstellen eines Produkts 105 (siehe Fig. 1) bereitgestellt. Der Produktionsplan 101 kann beispielsweise von einem Betreiber oder einem Kunden des Au tomatisierungssystems 100 bereitgestellt werden. Der Produk tionsplan 101 enthält dabei vorzugsweise alle Informationen, die zum automatischen Herstellen des Produkt 105 notwendig sind, insbesondere die benötigten Ausgangsmaterialien sowie eine Abfolge von Produktionsschritten. Manche Produktions schritte 102 - 104 können nur mit genau einer Produktionsan lage 110 - 114 (siehe Fig. 1 oder 2) ausführbar sein, andere Produktionsschritte 102 - 104 können mit unterschiedlichen Produktionsanlagen 110 - 114 ausführbar sein. Der Produkti onsplan umfasst vorzugsweise eine allgemeine Beschreibung, die für unterschiedliche Automatisierungssysteme verwendbar ist. Das Automatisierungssystem 100 führt zum hersteilen des Produkts 105 einen Produktionsprozess aus, bei dem ein jewei liger Produktionsschritt 102 - 104 des Produktionsplans 105 einer Produktionsanlage 110 - 114 zugeordnet ist. In Ausfüh rungsformen kann der Produktionsplan 101 selbst bereits einen Produktionsprozess für ein Automatisierungssystem 100 umfas sen.

In einem zweiten Schritt S2 werden während der Durchführung eines der Produktionsschritte 102 - 104 mittels einer der Produktionsanlagen 110 - 114 Produktionsdaten DATA (siehe Fig. 1) erfasst. Beispielsweise wird eine Produktionsanlage 110 - 114 während der Ausführung des Produktionsschritts 102 - 104 überwacht, das heißt, es werden Betriebsparameter der Produktionsanlage 110 - 114 aufgenommen. Weiterhin kann nach dem Produktionsschritt 102 - 104 das resultierende Produkt 105 oder Zwischenprodukt analysiert, vermessen oder geprüft werden, beispielsweise mittels entsprechenden Messsystemen, um die korrekte Ausführung des Produktionsschritts sicherzu stellen. Alle dabei erfassten Daten bilden die erfassten Pro duktionsdaten DATA.

In einem dritten Schritt S3 werden die Fähigkeiten- Beschreibungen F110 - F114 (siehe Fig. 1 oder 2) in Abhängig keit der erfassten Produktionsdaten DATA überprüft und es wird ein Überprüfungsergebnis RES (siehe Fig. 1) bereitge stellt. Das Überprüfen der Fähigkeiten-Beschreibung F110 - F114 erfolgt vorzugsweise indem ein jeweilige in der Fähig keiten-Beschreibung F110 - F114 enthaltener Parameterwert ei ner bestimmten Fähigkeit mit dem Wert des Parameters in den erfassten Produktionsdaten DATA verglichen wird.

In einem vierten Schritt S4 wird die Fähigkeiten-Beschreibung F110 - F114 in Abhängigkeit des Überprüfungsergebnisses RES angepasst. Ein Anpassen erfolgt insbesondere dann, wenn die erfassten Produktionsdaten DATA einen anderen Wert eines Pa rameters ausgeben als in der Fähigkeiten-Beschreibung F110 - F114 hinterlegt ist. Damit wird die Fähigkeiten-Beschreibung F110 - F114 einer jeweiligen Produktionsanlage 110 - 114 im mer aktuell gehalten. Weiterhin kann die jeweilige Fähigkei ten-Beschreibung F110 - F114 für jede Produktionsanlage 110 - 114 mit der Zeit immer genauer werden. Damit ist insbesondere eine sehr genaue Produktionsplanung möglich. Zudem lassen sich betriebswirtschaftliche Gesichtspunkte bei der Produkti onsplanung exakt berücksichtigen, da die entsprechenden Kenn zahlen der Produktionsanlagen in den Fähigkeiten- Beschreibungen F110 - F114 enthalten sind und durch den be schriebenen Anpassungsvorgang auch der tatsächlichen Situati on entsprechen.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.