Optimieren eines Produktionssystems Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Optimieren eines

Produktionssystems, wie es in der Automatisierungs- und/oder Prozessindustrie zum Einsatz kommt. Das Produktionssystem weist dazu Produktionseinheiten auf, die jeweils Verhaltens ^¬ muster aufweisen, wobei Produktionseinheiten durch Kombinati- on von Verhaltensmustern Fähigkeiten ausbilden, wobei durch Anwendung von Fähigkeiten Zustandsübergänge eines Werkstücks bewirkt werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Produktionssystem, das zur Optimierung mittels eines derartigen Verfahrens ausgebildet ist, eine Produktionseinheit für ein derartiges Produktionssystem sowie ein Optimierungssystem mit einer Recheneinheit zur Durchführung eines derartigen Verfahrens .

Insbesondere zur Konfiguration von Produktionssystemen kann die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommen, wobei unter

Konfiguration neben einer initialen Konfiguration des Produktionssystems ebenso eine Rekonfiguration einer bestehenden Konfiguration eines Produktionssystems verstanden werden kann. Solche Rekonfigurationen werden bei individuellen Pro- dukten mit kleinen Losgrößen oder Produkten mit vielen Varianten immer wichtiger. Dabei ist vordergründig die Zusammenarbeit von bestehenden Produktionseinheiten miteinander zu optimieren, wobei das Identifizieren des Optimierungspotenti ^¬ als von zentraler Bedeutung ist. Ebenso denkbar ist, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch dann zum Einsatz kommt, wenn Produktionseinheiten zum Produktionssystem hinzugefügt, ersetzt oder entfernt werden. Damit erhöhen sich die Freiheits ^¬ grade der Optimierung. Durch moderne Produktionseinheiten, die über Kommunikationsfähigkeiten verfügen sind hier völlig neue Ansätze denkbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzu ^¬ geben, dass es ermöglicht, Produktionssysteme unter Berück- sichtigung von Verhaltensmustern hinsichtlich des Optimierungspotentials zu analysieren und schließlich zu optimieren. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein Produktions ^¬ system, eine Produktionseinheit sowie ein Optimierungssystem zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil der Produktionseinheiten zur Kollaboration mit weiteren Produktionseinheiten durch Bereitstellen ihrer Verhaltensmus- ter und/oder Fähigkeiten ausgebildet sind, wobei eine erste Datenbank gültige Zustandssequenzen des Werkstücks aufweist, wobei die gültigen Zustandssequenzen eine Abfolge von Fähigkeiten beschreiben, die das Werkstück im Produktionssystem durchläuft, wobei eine zweite Datenbank generische Beschrei- bungen von Verhaltensmustern der Produktionseinheiten aufweist, umfassend die Schritte:

• Erstellen einer Zustandsallokation durch Allokation der von den Produktionseinheiten bereitgestellten Verhaltensmustern zu den Zustandssequenzen,

· bestimmen eines Optimierungspotentials der Zustandsallo ^¬ kation und

• Optimieren der Zustandsallokation.

Das Verfahren betrifft zunächst das Feststellen von Optimie- rungspotenzial in der Zustandsallokation und anschließend das Durchführen einer der Optimierungen, die durch das Optimierungspotenzial identifiziert wurden. Wird im Laufe des Ver ^¬ fahrens festgestellt, dass kein Optimierungspotenzial be ^¬ steht, ist das Produktionssystem bereits optimal und der ei- gentliche Schritt des Optimierens ist sofort ohne weitere Tä ^¬ tigkeit erfüllt.

Das Bereitstellen von Verhaltensmustern und/oder Fähigkeiten ermöglicht dabei eine Kollaboration mit weiteren Produktions- einheiten und zwischen den einzelnen Produktionseinheiten.

Das Bereitstellen kann dabei bedeuten, dass einzelne Produktionseinheiten ihre Verhaltensmuster und/oder Fähigkeiten in einer geeigneten Form weitermelden oder diese an andere Pro- duktionseinheiten oder eine übergeordnete Stelle kommunizie ^¬ ren und ggf. freie Kapazitäten angeben.

Das Werkstück ist ein Vorläufer des Produkts im Endzustand bezüglich des aktuellen Produktionsprozesses und kann dabei jegliche Vorstufe eines Produkts inkl. der zu verwendenden Werkstoffe sein. Das Werkstück im Endzustand wird zum Pro ^¬ dukt. Als Werkstücke kommen beispielsweise Materialien und Rohstoffe in jeglichem Aggregatszustand, einzelne Bauteile, Softwarekomponenten oder ganze Baugruppen in Frage.

Die Werkstücke werden durch Produktionseinheiten mittels aus Verhaltensweisen zusammengesetzter Fähigkeiten bearbeitet. Eine Fähigkeit kann dabei ein beliebig komplexes Zusammen- spiel von mehreren Verhaltensmustern sein, wobei es ebenso denkbar ist, dass im Ausnahmefall nur ein einzelnes Verhal ^¬ tensmuster als Fähigkeit angeboten wird.

Gültige Zustandssequenzen können durch eine Abfolge von Ver- haltensmustern und/oder Fähigkeiten erzeugt werden. Sie beschreiben dabei die Sequenz von Zuständen, die durch die Anwendung der jeweils vom Werkstück benötigten Fähigkeiten durchlaufen werden. Die gültigen Zustandssequenzen können dabei rein durch ihre zu erreichenden Zustände charakterisiert sein, sie können aber ebenso Informationen zu bevorzugten Sequenzen von Fähigkeiten enthalten, wobei die Fähigkeiten wiederum durch Verhaltensmuster dargestellt und/oder ergänzt sein können. Die Produktionseinheiten sind Vorrichtungen in einer Produktion, die einen Zustandsübergang eines Werkstücks bewirken. Als Produktionseinheit ist z.B. ein Industrieroboter mit ei ^¬ nem Greifarm denkbar. Dieser könnte als erstes Verhaltensmus ^¬ ter ein Werkstück greifen und dieses als zweites Verhaltens- muster bewegen/positionieren. Auch eine bearbeitende Funktion ist als ein drittes Verhaltensmuster des Roboters denkbar, wenn der Roboter entsprechende Verhaltensmuster aufweist. Solche bearbeitenden Funktionen können bspw. Schleif- /Schweiß-/Fräsfunktionen, Tauchbecken mit Flüssigkeiten zur Oberflächenbehandlung, ... sein. Eine Produktionseinheit kann dabei auch aus mehreren Untereinheiten mit weiteren Verhaltensmustern bestehen, wie bspw. ein Industrieroboter zum Handhaben des Werkstücks, sowie ein weiterer Industrierobo ^¬ ter, der das Schweißen an bestimmten Stellen des Werkstücks übernimmt. Produktionseinheiten können aber ebenso Programmiergeräte sein, die keine physikalische Änderung des Werk ^¬ stücks vornehmen, sondern z. B. eine Firmware-Programmierung des Werkstücks durchführen.

Das Produktionssystem weist Produktionseinheiten auf, die jeweils Verhaltensmuster aufweisen. Die Produktionseinheiten sind ferner zur Kombination von Verhaltensmustern zu Fähigkeiten ausgebildet. Wenden die Produktionseinheiten nun Fähigkeiten und/oder Verhaltensmuster an, so bewirkt dies einen oder mehrere Zustandsübergänge der Werkstücke. Zumindest ein Teil der Produktionseinheiten ist zum Bereitstellen ihrer Verhaltensmuster und/oder Fähigkeiten zur Kollaboration mit weiteren Produktionseinheiten ausgebildet. Die erste Datenbank weist gültige Zustandssequenzen des Werkstücks auf, wo ^¬ bei die Zustandssequenzen eine Abfolge von Fähigkeiten beschreiben, die das Werkstück im Produktionssystem durchläuft. Die zweite Datenbank weist generische Beschreibungen von Verhaltensmustern der Produktionseinheiten auf.

Dass die Produktionseinheiten zur Kombination von Verhaltensmustern zu Fähigkeiten ausgebildet sind, soll hier verdeutli ^¬ chen, dass eine Produktionseinheit meist mehrere Verhaltens- muster aufweist, die dann in bestimmten Abfolgen zu Fähigkeiten kombiniert werden können. Beispielsweise kann ein Greif ^¬ arm die Fähigkeit positionieren, eines Werkstücks realisie ^¬ ren, durch Kombination der Verhaltensmuster Greifen, Heben, Drehen, Ablegen, Greifer wieder Öffnen. Stellt nun ein Teil der Produktionseinheiten ihre Verhaltensmuster und/oder Fähigkeiten zur Kollaboration zur Verfügung, so können Fähigkeiten auch unter Verwendung von Verhaltensmustern mehrerer Produktionseinheiten realisiert werden. Aufgrund der nun mög- liehen Auswahl zwischen mehreren Alternativen von Verhaltensmustern und der Kooperation zwischen den Produktionseinheiten ist es Möglich eine Optimierung auf Ebene der Verhaltensmus ^¬ ter durchzuführen, wobei diese Optimierung auch mit Optimie- rungsprozessen auf höheren Ebenen kombiniert werden kann.

Die gültigen Zustandssequenzen, die in der ersten Datenbank abgespeichert sind, beschreiben die für das Werkstück notwendigen Fähigkeiten, die das Produktionssystem mindestens an- bieten muss, um das Werkstück zu fertigen. Es ist denkbar, dass Fähigkeiten die das System per Se nicht anbietet durch Kombination von vorhandenen Verhaltensmustern ermöglicht werden können. Die den Fähigkeiten zugrunde liegenden Verhaltensmuster werden mittels den in der zweiten Datenbank hinterlegten generi- schen Beschreibungen der Verhaltensmuster der im Produktionssystem vorhandenen Produktionseinheiten verglichen und so die Zustandsallokation erstellt. Die Zustandsallokation beinhal- tet somit eine Zuweisung der von den Produktionseinheiten bereitgestellten Verhaltensmuster zu den von den Werkstücken benötigten Fähigkeiten.

Dabei ist denkbar, dass die gültigen Zustandsbeschreibungen bereits die Fähigkeiten durch Verhaltensmuster beschrieben sind, es ist aber ebenso denkbar, dass noch ein weiterer Schritt durchgeführt werden muss, bei dem die Zustandssequen ^¬ zen, die aus Fähigkeiten aufgebaut sind, noch in eine Be ^¬ schreibung durch Verhaltensmuster umrechnet werden.

Die erste und die zweite Datenbank sind nicht unbedingt als einzelne große Datenbanken zu sehen. Die erste Datenbank, die gültige Zustandssequenzen des Werkstücks beinhaltet, kann beispielsweise in Teilen mit den Produktionsdaten des Werk- Stücks geliefert werden und auch verteilt vorhanden sein. Es ist sogar denkbar, dass jedes einzelne Werkstück eine eigene erste Datenbank aufweist. Ebenso ist denkbar, dass zumindest ein Teil der ersten Datenbank zentral, z.B. in der Cloud, gespeichert wird.

Ähnliches gilt für die zweite Datenbank, es könnte jede ein- zelne Produktionseinheit eine eigene zweite Datenbank mit ge- nerischen Beschreibungen von Verhaltensmustern aufweisen, es ist aber ebenso denkbar, dass eine zentrale zweite Datenbank existiert oder eine zentrale zweite Datenbank mit einzelnen dezentralen zweiten Datenbanken kombiniert wird, um die gene- rischen Beschreibungen der Verhaltensmuster immer am richtigen Ort und zur richtigen Zeit zur Verfügung zu haben. Auch hier sind Cloud-Dienstleistungen denkbar.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Zu- standsallokation mittels eines Vergleichs von Ein- und Aus ^¬ gangszuständen der Verhaltensmuster mit den Ein- und Ausgangszuständen der Zustandssequenzen durchgeführt. Auf diese Weise werden Verhaltensmuster lediglich aufgrund ihrer Ein- und Ausgangszustände bewertet und die Art und Weise, wie sie ans Ziel kommen, spielt zunächst keine Rolle. Als Beispiel ist denkbar, dass ein Werkstück eine Bohrung aufweisen soll, und mehrere Produktionseinheiten eine Bohrung erstellen können. Ein herkömmlicher Bohrer oder Fräser (spanende Bearbeitung) könnte zur Verfügung stehen in Konkurrenz zu einem La- serschneider . Durch den Vergleich der Ein- und Ausgangszustände kommen beide Geräte in Frage und die Entscheidung kann anhand weiterer Randbedingungen bzw. Parameter, z.B. die maximal mögliche Prozesstemperatur, getroffen werden. In einer weiteren Ausführungsform wird das Optimieren der Zu- standsallokation als kombinatorisches Optimierungsproblem und/oder als eine gemischt ganzzahlige Optimierung gelöst. Das Optimieren der Zustandsallokation und damit das Optimieren des Produktionsprozesses des zugrundeliegenden Werkstücks lässt sich als kombinatorisches Optimierungsproblem beschrei ^¬ ben und lösen, wenn: - mehr als eine zulässige Kombination von Verhaltensmustern und/oder Fähigkeiten existieren um einen gewünschten Zustand des Werkstücks herbeizuführen, wobei dies sowohl für eine einzelne Produktionseinheiten als auch für mehrere Produktionseinheiten gilt, oder

- wenn mittels Zusammenarbeit zwischen Produktionseinheiten einzelne Verhaltensweisen von anderen oder benachbarten Produktionseinheiten benutzt werden können/müssen. Es handelt sich ferner um ein gemischt ganzzahlige Optimie ^¬ rung bzw. ein Randwertproblem, wenn die Randwerte, die durch das Zustandsdiagramm eine Optimierung der Zustandsvariablen ermöglichen (z.B. durch Einbeziehung von Zwischenpositionen eines Werkstücks in die Optimierung) . Randwertprobleme können effizient mittels der sog. Constraint-Programmierung gelöst werden .

In einer weiteren Ausführungsform wird das Optimierungspotenzial anhand der Anzahl der möglichen Verhaltensmuster

und/oder Fähigkeiten für einen Zustandsübergang eines Werkstücks bestimmt. Existieren im Produktionssystem zwei oder mehr mögliche Alternativen um ein Verhaltensmuster und/oder eine Fähigkeit abzubilden, so kann dies als eine mögliche Kennzahl für das Optimierungspotenzial verwendet werden.

In einer weiteren Ausführungsform wird das Optimierungspotenzial anhand von Parametern der Verhaltensmuster bestimmt. Parameter der Verhaltensmuster können dabei beispielsweise Betriebsparameter sein, die das Verhaltensmuster direkt oder indirekt beeinflussen. Handelt es sich bspw. um den eingangs genannten Greifarm, so sind für das Greifen beispielsweise als Parameter die Schließkraft, die Schließgeschwindigkeit, der minimale/maximale Schließweg sowie weitere Parameter denkbar. Auch diese können ins Optimierungspotenzial mit ein- bezogen werden und schließlich optimiert werden. Solche Parameter sind insbesondere dann von hoher Wichtigkeit, wenn es um das Synchronisieren einzelner Verhaltensmuster mehrerer Produktionseinheiten geht, die zusammen und synchronisiert eine Fähigkeit anbieten sollen.

In einer weiteren Ausführungsform werden die Verhaltensmuster und/oder Fähigkeiten zur Kollaboration mit weiteren Produktionseinheiten an einer universellen Schnittstelle und/oder mittels eines universellen Protokolls zur Verfügung gestellt. Eine universelle Schnittstelle soll dabei eine Schnittstelle der Produktionseinheit sein, an der die Verhaltensmuster und/oder Fähigkeiten abgefragt werden können, welche die Produktionseinheit nach außen zur Kollaboration zur Verfügung stellt. Solche universellen Schnittstellen können auch an weiteren Geräten zur Verfügung stehen um mit den Produktionseinheiten bzgl. der Optimierung zu Kommunizieren und oder zu diese direkt zu Konfigurieren. Das Abfragen der Verhaltens ^¬ muster kann von einer zentralen Stelle geschehen, kann aber ebenso von einer benachbarten Produktionseinheit durchgeführt werden. Alternativ und/oder zusätzlich dazu können die Verhaltensmuster und/oder die Fähigkeiten auch mittels eines universellen Protokolls an benachbarte oder weiter entfernte Produktionseinheiten angeboten werden. Das Protokoll kann derart ausgebildet sein, dass alle Produktionseinheiten zu ^¬ mindest die grundlegenden Daten der Verhaltensmuster zur Verfügung stellen und/oder austauschen können, damit diese zur Kollaboration und/oder zur Optimierung zur Anwendung kommen können .

In einer weiteren Ausführungsform wird das Produktionssystem anhand der optimierten Zustandsallokation konfiguriert. Dies ist besonders vorteilhaft, da so bei jeder Rekonfiguration und bei jeder Neukonfiguration die optimale Konfiguration des Produktionssystems ermittelt und eingesetzt werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden vorge- fertigte Fähigkeiten bei der Optimierung berücksichtigt. Es kann sich anbieten, dass einzelne Produktionseinheiten bereits vorgefertigte Fähigkeiten, z.B. vom Hersteller, aufweisen. Diese vorgefertigten Fähigkeiten können ebenso eine Korn- bination aus vorgegebenen Produktionseinheiten betreffen, bei denen bereits eine Optimierung durchgeführt wurde. Auf diese Weise kann bereits gewonnenes Wissen weiter verwendet werden. Diese vorgefertigten Fähigkeiten können beispielsweise in der zweiten Datenbank abgelegt werden.

Nach einer weiteren Ausführungsform enthält die zweite Datenbank generische Beschreibungen von Fähigkeiten. Bei Fähigkeiten, die nicht weiter optimiert werden sollen oder können, kann es sich anbieten, diese bereits in die zweite Datenbank zu speichern und ggf. zu sperren um zu verhindern, dass eine unnötige Optimierung daran durchgeführt wird. Dies erhöht die Effizienz weiter. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Produktionssystem modular aufgebaut. Modular soll hier bedeuten, dass zumindest Teile der die einzelnen Produktionseinheiten ihre Position und oder ihre Funktion variabel im Produktions ^¬ system einnehmen können. Diese Modularität kann ebenfalls mit in die Bestimmung des Optimierungspotentials einbezogen wer ^¬ den, wodurch sich entsprechende Freiheitsgrade ergeben.

Die Aufgabe wird weiter durch ein Produktionssystem gelöst, das zur Optimierung mittels eines erfindungsgemäßen Verfah- rens ausgebildet ist. Das Produktionssystem weist Produkti ^¬ onseinheiten auf, die jeweils Verhaltensmuster aufweisen und zur Kombination von Verhaltensmustern zu Fähigkeiten ausgebildet sind, wobei zumindest ein Teil der Produktionseinhei ^¬ ten zum Bereitstellen ihrer Verhaltensmuster und/oder Fähig- keiten zur Kollaboration mit weiteren Produktionseinheiten ausgebildet sind, wobei eine erste Datenbank gültige Zu- standssequenzen des Werkstücks aufweist, wobei die Zustands- sequenzen eine Abfolge von Fähigkeiten beschreiben, die das Werkstück im Produktionssystem durchläuft, wobei eine zweite Datenbank generische Beschreibungen von Verhaltensmustern der Produktionseinheiten aufweist. Die Aufgabe wird weiter durch eine Produktionseinheit zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen Produktionssystem gelöst, wobei die Produktionseinheit Verhaltensmuster aufweist und wobei die Produktionseinheit zur Kombination von Verhaltens- mustern zu Fähigkeiten ausgebildet ist, wobei durch Anwendung von Fähigkeiten Zustandsübergänge eines Werkstücks bewirkbar sind, wobei die Produktionseinheit ferner zum Bereitstellen ihrer Verhaltensmuster und/oder Fähigkeiten zur Kollaboration mit weiteren Produktionseinheiten ausgebildet ist.

Die Aufgabe wird weiter durch ein Optimierungssystem aufweisend eine Kommunikationseinheit sowie eine Recheneinheit ge ^¬ löst, wobei die Kommunikationseinheit zur Kommunikation mit zumindest einer ersten und einer zweiten Datenbank ausgebil- det ist, wobei die erste Datenbank gültige Zustandssequenzen zumindest eines Werkstücks aufweist, wobei die zweite Daten ^¬ bank generische Beschreibungen von Verhaltensmustern der Produktionseinheiten aufweist, wobei die Recheneinheit zur

Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.

Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Fertigungsmanagementsys ^¬ tem gelöst, das zur Ansteuerung und/oder Konfiguration eines Produktionssystems ausgebildet ist, wobei zur Konfiguration des Produktionssystems eine gemäß eines erfindungsgemäßen Verfahrens erstellte Zustandsallokation verwendbar ist.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und er- läutert. Es zeigen:

FIG 1 ein Produktionssystem, das aus Produktionseinheiten aufgebaut ist und ein Werkstück, das im Produkti- onsprozess eine gültige Zustandssequenz durchlaufen soll,

FIG 2 eine erste Datenbank, eine zweite Datenbank und ei ^¬ ne Zustandsallokation und FIG 3 eine Zustandsallokation und ein Optimierungssystem im Detail.

FIG 1 zeigt ein Produktionssystem 1, mit einem Werkstück W, das mittels einer gültigen Zustandssequenz Stl verarbeitet werden soll. Das Werkstück W ist am Eingang einer Produktionslinie des Produktionssystems 1 zu sehen, wobei der Eingang durch zwei Produktionseinheiten Ul, U2, die hier als Roboterarme ausgeführt sind, ausgebildet ist. Die beiden Roboterarme Ul, U2 weisen jeweils Fähigkeiten Ski, Sk2 auf, die jeweils aus den Verhaltensmustern Bl, B2, B3, B4 ausgebildet sind. Als nächste Stufe sind drei langgezogene Produktionseinheiten U3, U4, U5 zu sehen, die beispielsweise als Förderbänder aus ^¬ gebildet sein können. Diesen Produktionseinheiten U3, U4, U5 sind jeweils weitere Produktionsfähigkeiten der Produktions ^¬ einheit U6 mit den Fähigkeiten Sk6 und Sk7 zugeordnet, die durch Kollaboration der Produktionseinheiten U3, U4, U5 mit der Produktionseinheit U6 erreicht werden können. Die Produk ^¬ tionseinheit U3 weist dabei die Fähigkeiten Sk30 und Sk31 auf, die Produktionseinheit U4 die Fähigkeiten Sk40 und Sk41. Die Fähigkeit Sk30 könnte einen Belichtungsprozess darstel ^¬ len, die Fähigkeit Sk40 könnte einen Bestückungsprozess dar ^¬ stellen, die Fähigkeiten Sk6, Sk7 der übergreifenden Produktionseinheit U6 könnten dabei Bestückungsprozesse von Leiter- platten darstellen. Die Fähigkeiten Sk31 und Sk41 könnten dabei Lötautomaten sein, die die bestückten Platinen einem Reflow-Lötvorgang unterziehen.

Produktionseinheiten U3, U4, U5 weisen außerdem jeweils eine universelle Schnittstelle INT auf, die beispielsweise zur

Kommunikation mittels eines universellen Protokolls ausgebil ^¬ det sein kann. Über die universelle Schnittstelle INT können Fähigkeiten Ski, Skn und/oder Verhaltensmuster Bl, Bn weiteren Produktionseinheiten Ul, Un mitgeteilt werden, über ein universelles Protokoll kann diese Funktionalität auch weitläufiger, im gesamten Produktionssystem oder sogar über dessen Grenzen hinaus, angeboten werden. Es ist weiterhin denkbar, dass über die universelle Schnittstelle auch ak- tuelle Zustände in Form von Ist-Werten, -Positionen, -Geschwindigkeiten, ... geteilt werden. Es ist denkbar, dass die universellen Schnittstellen INT sowohl über ein universelles Protokoll mit den benachbarten Produktionseinheiten Ul, Un kommunizieren als auch an einem übergeordneten Optimierungsverfahren teilnehmen.

Als Abschluss der Produktionslinie bzw. des Produktionssys ^¬ tems 1 ist eine Produktionseinheit U7, die zwei Greifarme aufweist, zu sehen. Mögliche Fähigkeiten (nicht dargestellt) für eine derartige Produktionseinheit U7 wären, dass das Werkstück W entnommen, verpackt wird und/oder einem Endbearbeitungsschritt, wie bspw. einer Versiegelung, zugeführt wird .

Auf der rechten Seite ist eine erste Datenbank DB1 zu sehen, die sich entlang des Produktionssystems 1 erstreckt. Die gül ^¬ tige Zustandsfolge Stl des Werkstücks W ist in der ersten Da ^¬ tenbank DB1 ebenfalls abgebildet womit angedeutet ist, dass das Werkstück W das Produktionssystems 1 gemäß der Zustands- folge Stl durchlaufen soll. Des Weiteren ist eine weitere gültige Zustandsfolge Stn abgebildet, die einem weiteren Werkstück W zugeordnet sein könnte. FIG 2 zeigt die bereits in der FIG 1 gezeigte Datenbank DB1, die gültige Zustandssequenzen Stl, Stn enthält. Eine zweite Datenbank DB2 beinhaltet generische Beschreibungen von Fähigkeiten Ski, Skn der Produktionseinheiten Ul, Un sowie deren Verhaltensmuster Bl, B2, Bn . Es ist möglich, dass die zweite Datenbank DB2 lediglich die Verhaltensmuster Bl,

B2, Bn der Produktionseinheiten Ul, Un abbildet und die Fähigkeiten Ski, Skn zunächst nicht mit abbildet, um ein erhöhtes Optimierungspotenzial zu ermöglichen, da die Opti ^¬ mierung so auf einem feingranularen Niveau stattfinden kann. Wie hier gezeigt ist es ebenfalls möglich, dass in der zwei ^¬ ten Datenbank DB2 vorgefertigte oder bereits bekannte Fähig ^¬ keiten Ski, Skn gespeichert sind. Durch einen Abgleich der in der gültigen Zustandssequenz Stl geforderten Fähigkeiten wird die Zustandsallokation StMatch, die hier in der Mitte zu sehen ist, erstellt.

FIG 3 zeigt eine Zustandsallokation StMatch und ein Optimie- rungssystem OPT im Detail. Das Optimierungssystem OPT weist eine Kommunikationsschnittstelle COM und eine Recheneinheit CPU auf. Die Kommunikationsschnittstelle COM ist dabei zur Kommunikation mit einer ersten Datenbank DB1 und einer zweiten Datenbank DB2 ausgebildet. Die Recheneinheit CPU weist eine gestrichelte Verbindung zur Zustandsallokation StMatch auf, was bedeuten soll, dass diese z.B. in der Recheneinheit CPU berechnet werden kann oder sogar dort gespeichert werden kann. Es ist ebenso denkbar, dass die Recheneinheit CPU eine in der ersten und/oder zweiten Datenbank DB1, DB2 gespeicher- te Zustandsallokation StMatch verarbeitet.

Weiterhin ist ein Fertigungsmanagementsystem MES zu sehen, das zur Ansteuerung und/oder Konfiguration eines Produktionssystems ausgebildet ist. Zur Konfiguration des Produktions- Systems 1 kann dabei eine gemäß eines erfindungsgemäßen Ver ^¬ fahrens erstellte und/oder optimierte Zustandsallokation StMatch verwendet werden. Das Fertigungsmanagementsystem MES ist dabei kommunikativ mit der ersten und zweiten Datenbank DB1, DB2, und der Kommunikationsschnittstelle COM des Opti- mierungssystems OPT verbunden. Es kann also sein, dass das Optimierungssystem OPT direkt mit dem Fertigungsmanagement ^¬ system MES kommuniziert, wobei das Optimierungssystem OPT auch als Teil des Fertigungsmanagementsystems MES ausgebildet sein kann.

Es ist weiterhin die bereits aus FIG 1 und FIG 2 bekannte Zu- standssequenz Stl zu sehen, in der beispielhaft eine Sequenz aus zwei Fähigkeiten Ski, Sk2 sowie deren jeweilige Ein- und Ausgangszustände StINI, StOUTl, StIN2, StOUT2 als Sequenz dargestellt sind.

Das Erstellen der Zustandsallokation StMatch ist beispielhaft wie folgt möglich. Für die erforderliche Zustandssequenz Stl des Werkstücks W müssen zumindest Verhaltensmuster Bl, Bn gefunden und zugewiesen werden. Dies kann automatisiert oder teilautomatisiert durch entsprechende Matching-Algorithmen geschehen. Es ist ebenso denkbar, dass eine zentrale Daten- bank übliche Zustandsallokationen StMatch beinhaltet und anbietet. Die Zustandsallokation StMatch der Zustandssequenz Stl des Werkstücks W wird durch Verhaltensmuster Bl, Bn und/oder Fähigkeiten Ski, ... Skn definiert. Eine Definition der Zustandsallokation StMatch der Zustandssequenz Stl nur durch Verhaltensmuster Bl, Bn ist dementsprechend feingra- nularer und ermöglicht dadurch mehr Freiheitsgrade bei der Optimierung. Je mehr Fähigkeiten Ski, ... Skn zur Definition der Zustandsallokation StMatch der Zustandssequenz Stl herangezogen werden, desto stärker werden die Freiheitsgrade ver- ringert und es kann Zeit, Rechenleistung, Energie, ... bei der Optimierung gespart werden. Das Optimierungspotential der Zu ^¬ standsallokation StMatch ergibt sich aus der Möglichkeit, dass einzelne Verhaltensmuster Bl, Bn von mehreren separaten Produktionseinheiten Ul, Un angeboten werden. Weiteres Optimierungspotential ergibt sich aus Parametern einzelner Verhaltensmuster, die in sich selbst Optimierungspotential bieten. Beim Erstellen der Zustandsallokation StMatch können dabei Richtlinien befolgt werden, die Beschränkungen bzgl. der maximal möglichen Anzahl von alternativen Verhaltensmus- ter Bl, Bn und/oder Fähigkeiten Ski, ... Skn beinhalten.

Die Fähigkeit Ski ist aus einer Abfolge von Verhaltensmustern Bl, B2 aufgebaut, die Fähigkeit Sk2 ist in diesem Fall aus den Verhaltensmustern B2, B3 aufgebaut, wobei Verhaltensmus- ter B3 zweimal auszuführen ist und das Verhaltensmuster B2 lediglich einmal. Für Fähigkeit Ski ist das Verhaltensmuster Bl zweimalig auszuführen und das Verhaltensmuster B2 lediglich einmal. Insgesamt sind alle Verhaltensmuster Bl, B2, B3 jeweils zweimalig in der durch die Zustandssequenz Stl vorge- gebenen Reihenfolge auszuführen. Auf der rechten Seite ist ein Ausschnitt der zweiten Datenbank DB2 ^λ zu sehen. In diesem Fall sind Produktionseinheiten Ul, U5 mit ihren jeweiligen Verhaltensmustern Bl, B2, B3 abgebildet. Die Produktionsein- heit Ul weist dabei zwei Verhaltensmuster Bl, B3 auf. Die üb ^¬ rigen Produktionseinheiten U2, U5 weisen dabei jeweils nur ein Verhaltensmuster Bl, B2, B3 auf. Reale Produktionseinhei ^¬ ten Ul, Un können deutlich mehr als ein einziges Verhal- tensmuster Bl, Bn aufweisen, hier ist der Übersichtlichkeit halber lediglich ein stark vereinfachter Fall dargestellt, wo auch vorgefertigte Fähigkeiten Ski, Skn nicht berücksichtigt werden. Im Ausschnitt der zweiten Datenbank DB2 ^λ sind Allokationen Skl\ Sk2 ^λ der Fähigkeiten Ski, Sk2 zu sehen. Die sind Allokationen Skl Sk2 ^λ der Fähigkeiten Ski, Sk2 können dabei beispielsweise bereits einer Optimierung unterzogen worden sein, weshalb die hier dargestellte Variante gewählt wurde. Es wäre aber ebenso denkbar, dass, falls die Produktionseinheiten U2, U3 und U5 anderweitig verplant wären oder sehr hohe Umrüstkosten zur Folge hätten, dass die Zu- standssequenz Stl mit ihren Fähigkeiten Ski, Sk2 ausschließlich unter Verwendung der beiden Produktionseinheiten Ul und U4 realisiert wird, da diese bereits alle nötigen Verhal ^¬ tensmuster Bl, B2, B3 aufweist. Sind nun alle möglichen Zu- Ordnungen in der Zustandsallokation StMatch bekannt, so können gängige Optimierungsverfahren darauf angewendet werden, um dann beispielsweise ein zeitoptimales, ein energieoptima ^¬ les und/oder ein kostenoptimales Produktionssystem zu erhalten. Dies kann jedes Mal geschehen, wenn dem Produktionssys- tem 1 eine neue Produktionseinheit Ul, Un hinzugefügt oder eine Produktionseinheit Ul, Un verschoben wird, andere Produkte gefertigt werden sollen oder sich weitere Änderungen im Produktionssystem 1 ergeben haben. Beispielhaft ist für die Allokation der ersten Fähigkeit Ski ^λ noch deren Ausgangs- zustand StOUT sowie der Eingangszustand StIN eingezeichnet, über die eine Allokation durchgeführt werden kann.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Op ^¬ timierung eines Produktionssystems 1, wobei das Produktions- System 1 Produktionseinheiten Ul, Un aufweist, die jeweils Verhaltensmuster Bl, Bn aufweisen, wobei Produktionseinheiten Ul, Un durch Kombination von Verhaltensmustern Bl, Bn Fähigkeiten Ski, Skn ausbilden, wobei durch Anwen- dung von Fähigkeiten Ski, Skn und/oder Verhaltensmustern Bl, Bn Zustandsübergänge eines Werkstücks W bewirkt wer ^¬ den, wobei eine erste Datenbank DBl gültige Zustandssequenzen Stl, Stn des Werkstücks W aufweist, wobei die Zustandsse- quenzen Stl, Stn eine Abfolge von Fähigkeiten Ski, Skn beschreiben, die das Werkstück W im Produktionssystem 1 durchläuft und wobei eine zweite Datenbank DB2 generische Be ^¬ schreibungen von Verhaltensmustern Bl, Bn der Produktionseinheiten Ul, Un aufweist. Um ein Verfahren anzugeben, dass es ermöglicht, Produktionssysteme 1 unter Berücksichti ^¬ gung von Verhaltensmustern Bl, Bn hinsichtlich des Optimierungspotentials zu analysieren und schließlich zu optimie ^¬ ren, wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil der Produktionseinheiten Ul, Un zur Kollaboration mit weiteren Pro- duktionseinheiten Ul, Un durch Bereitstellen ihrer Verhaltensmuster Bl, Bn und/oder ihrer Fähigkeiten Ski, Skn ausgebildet sind, wobei das Verfahren die Schritte:

• Erstellen einer Zustandsallokation StMatch durch Alloka- tion der von den Produktionseinheiten Ul, Un bereitge- stellten Verhaltensmustern Bl, Bn zu den Zustandssequenzen Stl, Stn,

• bestimmen eines Optimierungspotentials der Zustandsallo ^¬ kation StMatch und

• Optimieren der Zustandsallokation StMatch,

umfasst. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Produktions ^¬ system, eine Produktionseinheit, ein Optimierungssystem sowie ein Fertigungsmanagementsystem.