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Title:
PRODUCTION MACHINE OR MACHINE TOOL AND METHOD FOR OPERATING A PRODUCTION MACHINE OR MACHINE TOOL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/053083
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention is a production machine or machine tool (10) and a method for operating a production machine or machine tool (10) having at least one control component (12) and a digital twin (32) associated with the at least one control component (12), wherein the digital twin (32) is connectable to the control component (12) for data interchange purposes and is connected for data interchange purposes during operation, wherein the digital twin (32) has access to an internal data structure (52) of the control component (12), wherein the data structure (52) comprises software objects (54) that represent components (20) connected to the production machine or machine tool (10) and wherein the digital twin (32) likewise has read and/or write access to data that such software objects (54) comprise.

Inventors:
MÄNNER ANDRES (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/073802
Publication Date:
March 19, 2020
Filing Date:
September 06, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
G05B19/4069; G05B19/418
Foreign References:
EP2498156A22012-09-12
US20140156234A12014-06-05
EP2871544A22015-05-13
EP2924520A12015-09-30
EP2498156A22012-09-12
Other References:
ZHANG HAO ET AL: "A Digital Twin-Based Approach for Designing and Multi-Objective Optimization of Hollow Glass Production Line", IEEE ACCESS, vol. 5, 25 October 2017 (2017-10-25), pages 26901 - 26911, XP011674752, DOI: 10.1109/ACCESS.2017.2766453
LUO WEICHAO ET AL: "Digital twin for CNC machine tool: modeling and using strategy", JOURNAL OF AMBIENT INTELLIGENCE AND HUMANIZED COMPUTING, SPRINGER BERLIN HEIDELBERG, BERLIN/HEIDELBERG, vol. 10, no. 3, 28 July 2018 (2018-07-28), pages 1129 - 1140, XP036708396, ISSN: 1868-5137, [retrieved on 20180728], DOI: 10.1007/S12652-018-0946-5
RENNER THOMAS ET AL: "Towards Container-Based Resource Management for the Internet of Things", 2016 INTERNATIONAL CONFERENCE ON SOFTWARE NETWORKING (ICSN), IEEE, 23 May 2016 (2016-05-23), pages 1 - 5, XP032917385, DOI: 10.1109/ICSN.2016.7501933
ZIPPER HOLGER ET AL: "Keeping the digital twin up-to-date - Process monitoring to identify changes in a plant", 2018 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON INDUSTRIAL TECHNOLOGY (ICIT), IEEE, 20 February 2018 (2018-02-20), pages 1592 - 1597, XP033336927, DOI: 10.1109/ICIT.2018.8352419
ANDREA REALE: "A guide to Edge IoT analytics: Internet of Things blog", 23 January 2018 (2018-01-23), XP055500055, Retrieved from the Internet [retrieved on 20180815]
JOE BIRON ET AL: "The edge of the IoT", O'REILLY MEDIA, 13 April 2016 (2016-04-13), pages 1 - 24, XP055654746, Retrieved from the Internet [retrieved on 20200103]
ZHANG HAO ET AL.: "A Digital Twin Based Approach for Designing and Multi-Objective Optimization of Hollow Glass Production Line", IEEE ACCESS, vol. 5, pages 26901 - 26911, XP011674752, doi:10.1109/ACCESS.2017.2766453
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Claims:
Patentansprüche

1. Produktions- oder Werkzeugmaschine (10) mit zumindest ei ner Steuerungskomponente (12) und einem der zumindest einen Steuerungskomponente (12) zugeordneten digitalen Zwilling (32) ,

wobei der digitale Zwilling (32) mit der Steuerungskompo nente (12) datentechnisch verbindbar und beim Betrieb der Produktions- oder Werkzeugmaschine (10) mit der Steuerungs komponente (12) datentechnisch verbunden ist,

wobei der digitale Zwilling (32) im Wege der datentechni schen Verbindung Zugriff auf eine interne Datenstruktur (52) der Steuerungskomponente (12) hat,

wobei die Datenstruktur (52) Softwareobjekte (54) umfasst, welche an die Produktions- oder Werkzeugmaschine (10) ange schlossene Komponenten (20) repräsentieren und

wobei der digitale Zwilling (32) im Rahmen des Zugriffs auf die interne Datenstruktur (52) der Steuerungskomponente (12) ebenfalls schreibenden und/oder lesenden Zugriff auf von solchen Softwareobjekten (54) umfasste Daten hat,

dadurch gekennzeichnet,

dass der digitale Zwilling (32) auf einer als IoT-Edge- Device fungierenden und von der Produktions- oder Werkzeugma schine (10) entweder umfassten oder dieser zugeordneten Se kundärhardware (30) implementiert ist und

dass der digitale Zwilling (32) eine als IoT-Gateway (38) fungierende Softwarekomponente umfasst, welche eine daten technische Verbindung zumindest einer externen Applikation (44) mit dem IoT-Gateway (38) erlaubt und der externen Appli kation (44) einen schreibenden und/oder lesenden Zugriff auf die Datenstruktur (52) im Speicher (50) der Softwarekomponen te (12) und die von der Datenstruktur (52) umfassten Soft wareobjekte (54) erlaubt.

2. Produktions- oder Werkzeugmaschine (10) nach Anspruch 1, wobei der digitale Zwilling (32) auf der Sekundärhardware

(30) in einem virtuellen Container implementiert ist.

3. Produktions- oder Werkzeugmaschine (10) nach einem der An sprüche 1 oder 2,

wobei die Produktions- oder Werkzeugmaschine (10) eine Mehrzahl von Steuerungskomponenten (12) aufweist und

wobei der digitale Zwilling (32) mit genau einer Steue rungskomponente (12) aus der Mehrzahl von Steuerungskomponen ten (12) verbindbar ist.

4. Produktions- oder Werkzeugmaschine (10) nach einem der vo rangehenden Ansprüche,

wobei der digitale Zwilling (32) mit genau einer Steue rungskomponente (12) verbindbar ist, indem dem digitalen Zwilling (32) in einem dafür bestimmten Speicherbereich eine Adresse (56) der jeweiligen Steuerungskomponente (12) ein- prägbar ist.

5. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, welches dafür bestimmt und eingerichtet ist, in einer oder zusammen mit ei ner Produktions- oder Werkzeugmaschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche als digitaler Zwilling (32) einer Steuerungskomponente (12) der Produktions- oder Werkzeugma schine (10) zu fungieren, und welches

Programmcodemittel (64) zum Herstellen einer datentechni schen Verbindung mit der Steuerungskomponente (12),

Programmcodemittel (66) zum Zugriff auf eine interne Da tenstruktur (52) der Steuerungskomponente (12) mit davon um fassten Softwareobjekten (54) sowie

Programmcodemittel (68) zum schreibenden und/oder lesenden Zugriff auf von solchen Softwareobjekten (54) umfasste Daten umfasst .

6. Verfahren zum Betrieb einer Produktions- oder Werkzeugma schine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

wobei mittels des digitalen Zwillings (32) und mittels dessen Möglichkeit zum schreibenden und/oder lesenden Zugriff auf die im Speicher (50) der Steuerungskomponente (12) vorge haltene Datenstruktur (52), die davon umfassten Softwareob jekte (54) und deren Daten eine Funktion aus einer Menge der folgenden Funktionen ausgeführt wird:

lesender Zugriff auf die Datenstruktur (52), zumindest einzelne Softwareobjekte (54) und/oder davon umfasste Daten zum Zwecke einer Sammlung von Daten an einem entfernten Ort; lesender Zugriff auf die Datenstruktur (52), zumindest einzelne Softwareobjekte (54) und/oder davon umfasste Daten zum Zwecke einer Sammlung von Daten an einem entfernten Ort für statistische Zwecke;

lesender Zugriff auf die Datenstruktur (52), zumindest einzelne Softwareobjekte (54) und/oder davon umfasste Daten zum Zwecke einer Sammlung von Daten an einem entfernten Ort für eine Diagnose und/oder Optimierung der Produktions- oder Werkzeugmaschine (10);

lesender Zugriff auf die Datenstruktur (52), zumindest einzelne Softwareobjekte (54) und/oder davon umfasster Daten zum Zwecke einer Sammlung von Daten an einem entfernten Ort für eine Überwachung der Produktions- oder Werkzeugmaschine (10) und/oder einer Prozessanalyse eines mittels der Produk tions- oder Werkzeugmaschine (10) ausgeführten technischen Prozesses ;

schreibender Zugriff auf die Datenstruktur (52), zumindest einzelne Softwareobjekte (54) und/oder davon umfasste Daten zum Zwecke einer Fernsteuerung der Produktions- oder Werk zeugmaschine (10);

schreibender Zugriff auf die Datenstruktur (52), zumindest einzelne Softwareobjekte (54) und/oder davon umfasste Daten zum Zwecke einer Fernkonfiguration der Produktions- oder Werkzeugmaschine (10);

Datensicherung der Datenstruktur (52), zumindest einzelner Softwareobjekte (54) und/oder davon umfasster Daten;

Zurückladen einer Datensicherung der Datenstruktur (52), zumindest einzelner Softwareobjekte (54) und/oder davon um fasster Daten.

7. Computerprogramm, insbesondere nach Anspruch 5, mit Pro grammcodemitteln, um alle Schritte des Verfahrens gemäß An spruch 6 durchzuführen, wenn das Computerprogramm als digita- ler Zwilling (32) einer Steuerungskomponente (12) einer Pro duktions- oder Werkzeugmaschine (10) ausgeführt wird.

8. Digitales Speichermedium mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen, die so mit einer Produktions- oder Werkzeug maschine (10) Zusammenwirken können, dass ein Verfahren nach Anspruch 6 ausgeführt wird.

9. System umfassend eine Produktions- oder Werkzeugmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 sowie eine Sekun därhardware (30) mit einem digitalen Zwilling (32) der oder einer Steuerungskomponente (12) der Produktions- oder Werk zeugmaschine (10), wobei die Sekundärhardware (30) eine Ver arbeitungseinheit (42) und einen Speicher (40) aufweist, in den ein Computerprogramm nach Anspruch 5 oder Anspruch 7 ge laden ist, das als digitaler Zwilling (32) einer Steuerungs komponente (12) der Produktions- oder Werkzeugmaschine (10) fungiert und im Betrieb der Produktions- oder Werkzeugmaschi ne (10) durch die Verarbeitungseinheit (42) der Sekundärhard ware (30) ausgeführt wird.

Description:
Beschreibung

Produktions- oder Werkzeugmaschine und Verfahren zum Betrieb einer Produktions- oder Werkzeugmaschine

Die Erfindung betrifft eine Produktions- oder Werkzeugmaschi ne sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Produktions- oder Werkzeugmaschine .

Solche Maschinen ( Produktions- oder Werkzeugmaschinen) sind an sich bekannt. Solche Maschinen sind jeweils ein komplexer Zusammenschluss verschiedener logischer und physischer Kompo nenten mit diversitärer Multiplizität .

Im Rahmen von Industry 4.0 und dem sogenannten Internet der Dinge (Internet of Things; IoT) ist ein möglichst umfassender Zugriff auf Daten und speziell auch auf interne Daten solcher Maschinen wünschenswert.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, einen solchen Zugriff mittels entsprechender Kommunikationsschnittstellen zu ermög lichen. Dadurch ergibt sich aber die Gefahr von Sicherheits lücken und die Integration zusätzlicher Kommunikations schnittstellen in die Funktionalität der jeweiligen Maschine oder einer einzelnen Komponente ist mit erheblichem Aufwand verbunden. Schließlich schafft die Zurverfügungstellung einer zusätzlichen Kommunikationsschnittstelle nicht ohne Weiteres Zugriffsmöglichkeiten zum Beispiel auf interne Regelungsdaten oder Echtzeitdaten der jeweiligen Maschine.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht entsprechend darin, eine Maschine ( Produktions- oder Werkzeugmaschine) der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zu deren Betrieb anzugeben, bei der bzw. bei dem ein solcher Zugriff möglich ist. Gleichzeitig soll aber ein unberechtigter und/oder un sachgemäßer Zugriff auf Daten einer solchen Maschine verhin dert werden. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mittels einer Maschine (Produktions- oder Werkzeugmaschine) mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dazu ist vorgesehen, dass die Maschine zumindest eine (grundsätzlich an sich bekannte) Steuerungs komponente umfasst und dass der Steuerungskomponente oder zu mindest einer Steuerungskomponente der Maschine ein digitaler Zwilling der Steuerungskomponente oder einer Steuerungskompo nente der jeweiligen Maschine zugeordnet ist, wobei der digi tale Zwilling die Software-Entsprechung der jeweiligen realen Steuerungskomponente ist. Dieser digitale Zwilling ist mit der oder der jeweiligen Steuerungskomponente datentechnisch verbindbar und beim Betrieb der Maschine mit der oder der je weiligen Steuerungskomponente datentechnisch verbunden. Im Rahmen der datentechnischen Verbindung hat der digitale Zwil ling zumindest Zugriff auf eine interne Datenstruktur der Steuerungskomponente, nämlich eine Datenstruktur, welche un mittelbar oder mittelbar Softwareobjekte umfasst, welche wie derum an die Maschine angeschlossene Komponenten repräsentie ren. Zu den repräsentierten Komponenten gehören zum Beispiel Antriebe, Sensoren und dergleichen. Im Rahmen des Zugriffs auf die interne Datenstruktur der Steuerungskomponente hat der digitale Zwilling schreibenden und/oder lesenden Zugriff auf die Datenstruktur und von solchen Softwareobjekten um fasste Daten.

Dabei ist vorgesehen, dass der digitale Zwilling auf einer als IoT-Edge-Device fungierenden Sekundärhardware implemen tiert ist.

Die Sekundärhardware ist eine zusätzliche, aber von der je weiligen Maschine ( Produktions- oder Werkzeugmaschine) entwe der umfasste oder dieser zugeordnete Hardware und wird zur Unterscheidung von der jeweiligen Maschine - der Primärhard ware - als Sekundärhardware bezeichnet. Die Sekundärhardware ist für die Funktion der Maschine, also für die Funktion der Primärhardware, nicht notwendig. Zusammen mit der jeweiligen Maschine ergeben sich aber weitergehende Möglichkeiten, die über die Funktion der Maschine hinausgehen, nämlich zum Bei- spiel die Möglichkeit einer Implementation eines digitalen Zwillings. Die Bezeichnung als Sekundärhardware sagt nichts über einen Ort der Sekundärhardware oder einen räumlichen Ab stand der Sekundärhardware von der Maschine aus. Die Sekun därhardware ist jedenfalls mit der Primärhardware kommunika tiv verbunden. Die Sekundärhardware kann zum Beispiel von der Maschine selbst umfasst sein, ist dort für die Funktion der Maschine nicht notwendig, umfasst aber eine eigene Verarbei tungseinheit und einen eigenen Speicher und erlaubt so die Implementation von Zusatzfunktionen, insbesondere die Imple mentation des digitalen Zwillings, indem dieser in den Spei cher der Sekundärhardware geladen ist und beim Betrieb der Maschine mittels der Verarbeitungseinheit der Sekundärhard ware ausgeführt wird.

Ein Edge-Device und das sogenannte Edge-Computing sind grund sätzlich an sich bekannt. Ein IoT-Edge-Device ist für sich genommen ebenfalls an sich bekannt und verfügt über Mittel zur kommunikativen Verbindung mit der sogenannten Cloud und dort zum Beispiel mit einer Cloud-Plattform. Ein IoT-Edge- Device ermöglicht dem digitalen Zwilling also eine einfache und effiziente Weiterleitung von bei der jeweiligen Steue rungskomponente erfassbaren und im Betrieb erfassten Daten. Dabei kann auf vorhandene Funktionen und Technologien zurück gegriffen werden, ohne dies als Bestandteil des digitalen Zwillings neu implementieren zu müssen.

Des Weiteren ist vorgesehen, dass der digitale Zwilling eine als IoT-Gateway fungierende Softwarekomponente umfasst. Der Begriff Gateway bezeichnet in der Informatik bekanntlich eine Komponente (Hard- und/oder Software), welche zwischen zwei Systemen eine Verbindung herstellt. Hier handelt es sich bei dem von dem digitalen Zwilling umfassten IoT-Gateway um eine Softwarekomponente, welche den selbst in Software implemen tierten digitalen Zwilling ergänzt. Die beiden Systeme, zwi schen denen das IoT-Gateway eine Verbindung herstellt, sind die jeweilige Maschine ( Produktions- oder Werkzeugmaschine) einerseits und die Cloud, eine Cloud-Plattform oder allgemein das Internet of Things (IoT) andererseits.

Das IoT-Gateway erlaubt eine datentechnische Verbindung zu mindest einer externen Applikation mit dem IoT-Gateway und erlaubt der externen Applikation ferner einen schreibenden und/oder lesenden Zugriff auf die Datenstruktur im Speicher der Softwarekomponente und die von der Datenstruktur umfass ten Softwareobjekte. Mittels des IoT-Gateway ist beim Betrieb eine datentechnische Verbindung zumindest einer externen Ap plikation mit dem IoT-Gateway realisiert und mittels dieser datentechnischen Verbindung hat die externe Applikation schreibenden und/oder lesenden Zugriff auf die Datenstruktur im Speicher der Softwarekomponente und die von der Daten struktur umfassten Softwareobjekte.

Damit ist der digitale Zwilling besonders leicht mit der Cloud oder einer Cloud-Plattform verbindbar. Ebenso ist der digitale Zwilling auf diese Weise mit grundsätzlich beliebi gen IoT-Applikationen verbindbar. Damit ist eine weiter unten mit zusätzlichen Einzelheiten beschriebene Vielzahl von Funk tionen realisierbar. Wenn daraus beispielhaft eine Funktion zur Datensicherung (backup oder backup und restore) herausge griffen wird - für andere Funktionen gilt dasselbe entspre chend - kann eine solche Funktion grundsätzlich als Bestand teil des digitalen Zwillings oder als mit dem digitalen Zwil ling zusammenwirkende Applikation oder IoT-Applikation reali siert werden. Durch die Verfügbarkeit eines IoT-Gateway kann der digitale Zwilling auch für im Moment noch gar nicht be kannte Anwendungsfälle als Möglichkeit zum Zugriff auf eine Steuerungskomponente und die von der Steuerungskomponente um fasste Datenstruktur verwendet werden, sobald eine solche Funktion in Form einer mit dem digitalen Zwilling zusammen wirkenden IoT-Applikation realisiert ist.

Das Konzept eines digitalen Zwillings ist für sich genommen ebenfalls an sich bekannt. Digitale Zwillinge werden aber bisher vor allem für Simulationszwecke verwendet, wie dies zum Beispiel in dem Fachaufsatz „A Digital Twin Based Ap- proach for Designing and Multi-Obj ective Optimization of Hol- low Glass Production Line" von Zhang Hao et al . (erschienen in IEEE ACCESS, Band 5, Seiten 26901-26911) oder der

EP 2 498 156 A2 beschrieben ist.

Bei der hier vorgeschlagenen Neuerung geht es aber nicht um Simulation, sondern um einen möglichst unkomplizierten und gleichzeitig sicheren Zugriff auf Daten der jeweiligen Ma schine ( Produktions- oder Werkzeugmaschine) . Wie eingangs be reits erwähnt, kommen dafür grundsätzlich entsprechende Kom munikationsschnittstellen in Betracht. Dies schafft aller dings Sicherheitsrisiken. Nach dem hier vorgeschlagenen An satz fungiert ein digitaler Zwilling als Schnittstelle zu der jeweiligen Maschine ( Produktions- oder Werkzeugmaschine) und deren Daten und entsprechend basiert die hier vorgeschlagene Neuerung auf der Verwendung eines digitalen Zwillings als Schnittstelle zu der jeweiligen Maschine.

Die hier vorgeschlagene Neuerung kommt für Werkzeugmaschinen und allgemein für achsbasierte Maschinen in Betracht. Als Werkzeugmaschine werden bekanntlich alle Maschinen bezeich net, die unter anderem im Maschinenbau und im Werkzeugbau zur Bearbeitung von Bauteilen (Werkstücken) mit Werkzeugen dienen und zur Bewegung des jeweiligen Werkzeugs eine Mehrzahl von Maschinenachsen aufweisen. Zu den Werkzeugmaschinen gehören auch sogenannte NC- oder CNC-Maschinen . Ein Industrieroboter ist bekanntlich eine universelle, programmierbare Maschine mit einer Mehrzahl von Maschinenachsen, die neben einer Bear beitung von Bauteilen alternativ auch zur Handhabung von Werkstücken und für Montagezwecke bestimmt und eingerichtet ist. Ein Industrieroboter ist ein Beispiel für eine hier als Produktionsmaschine bezeichnete allgemeine Bearbeitungsma schine. Eine Werkzeugmaschine ist ein Beispiel für eine spe zielle Bearbeitungsmaschine. Zwecks Erfassung aller Möglich keiten von achsbasierten Maschinen, die zum Be- oder Verar beiten von Bauteilen, deren Handhabung und Transport oder zum Beispiel zur maßgenauen Platzierung in Relation zu zumindest einem weiteren Bauteil bestimmt und eingerichtet sind, wird hier und im Folgenden von Produktions- oder Werkzeugmaschinen und mitunter kurz von Maschinen gesprochen.

Der Vorteil der Neuerung besteht darin, dass der virtuelle digitale Zwilling der oder einer Steuerungskomponente der je weiligen realen Maschine ( Produktions- oder Werkzeugmaschine) ohne weiteres Zutun in den Komponentenverbund dieser Maschine integriert ist. Der digitale Zwilling interagiert mit den Komponenten der Maschine wie eine reale und berechtigte Steu erungskomponente und wird insoweit von diesen als berechtigte Steuerungskomponente wahrgenommen. Der digitale Zwilling er möglicht somit den Zugriff auch auf interne Daten - die oben erwähnte Datenstruktur -, insbesondere auf davon umfasste ma schinenspezifische Datenstrukturen, der jeweiligen Maschine.

Ein weiterer Vorteil der hier vorgeschlagenen Neuerung be steht darin, dass aus Sicht der Konfiguration der jeweiligen Maschine ( Produktions- oder Werkzeugmaschine) durch Integra tion eines digitalen Zwillings der oder einer Steuerungskom ponente keine Komponente integriert wird, die von der Maschi ne als neue Komponente (weitere Steuerungskomponente) „wahr genommen" wird. Der integrierte digitale Zwilling wird von den sonstigen Komponenten der jeweiligen Maschine gar nicht als digitaler Zwilling wahrgenommen (weil für diese Komponen ten kein Unterschied zwischen dem digitalen Zwilling und der von dem digitalen Zwilling repräsentierten Steuerungskompo nente erkennbar ist) . Der digitale Zwilling ist damit unmit telbar in das Sicherheitskonzept der jeweiligen Maschine in tegriert. Der digitale Zwilling ist damit ebenfalls in die interne Kommunikation der sonstigen Maschinenkomponenten (Steuerungskomponente, Antriebe, Sensoren, PLC etc.) inte griert. Durch die Integration hat der digitale Zwilling un mittelbar Zugriff auch auf maschineninterne Daten. Schließ lich besteht ein wesentlicher Vorteil noch darin, dass eine Integration eines solchen digitalen Zwillings auch bei be reits installierten Maschinen ( Produktions- oder Werkzeugma schinen) ohne die Notwendigkeit einer Neukonfiguration der jeweiligen Maschine möglich ist, denn durch die „bloße" In tegration eines von der Maschine als Steuerungskomponente, nämlich als weitere Steuerungskomponente, wahrgenommenen di gitalen Zwillings bleibt die bisherige Konfiguration der je weiligen Maschine erhalten.

Bezüglich eines Verfahrens zum Betrieb einer Maschine der eingangs genannten Art wird die o.g. Aufgabe erfindungsgemäß mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des parallelen Verfahrensanspruchs gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass der digitale Zwilling zum Beispiel als Schnittstelle zwischen der jeweiligen Steuerungskomponente und zusätzlichen Applikatio nen, wie zum Beispiel IoT-Applikationen (Internet of Things- Applikationen), fungiert. Diese können mittels des digitalen Zwillings auf die Steuerungskomponente und eine dortige je weilige Datenstruktur zugreifen. In Form solcher Applikatio nen lassen sich nachinstallierbare Funktionserweiterungen für eine jeweilige Maschine ( Produktions- oder Werkzeugmaschine) realisieren, welche die Ressourcen der Maschine nicht oder zumindest kaum belasten, jedoch agieren können, als wären sie direkt auf der jeweiligen Maschine installiert. Dadurch wird ebenfalls eine Anbindung einer jeweiligen Maschine (Produkti ons- oder Werkzeugmaschine) an die sogenannte Cloud und eine dortige Cloud-Plattform möglich.

Nach dem hier vorgeschlagenen Ansatz ist im Rahmen eines sol chen Verfahrens zum Betrieb einer Maschine ( Produktions- oder Werkzeugmaschine) der hier und im Folgenden beschriebenen Art vorgesehen, dass mittels des digitalen Zwillings eine Funkti on aus einer Menge der nachfolgend aufgeführten Funktionen ausgeführt wird. Die Ausführbarkeit der einzelnen Funktionen oder auch mehrerer Funktionen basiert darauf, dass der digi tale Zwilling schreibenden und/oder lesenden Zugriff auf die im Speicher der Steuerungskomponente vorgehaltene Datenstruk tur, die davon umfassten Softwareobjekte und deren Daten hat. Eine jede der nachfolgend aufgeführten Funktionen kann zum Beispiel als eine mit dem digitalen Zwilling zusammenwirkende (auf den digitalen Zwilling zugreifende; den digitalen Zwil- ling als Mittel zum Zugriff auf die Datenstruktur der jewei ligen Steuerungskomponente nutzende) Applikation, insbesonde re eine IoT-Applikation, ausgeführt sein. Im Einzelnen:

Mittels eines lesenden Zugriffs auf die Datenstruktur (im Speicher der jeweiligen Steuerungskomponente), auf zumindest einzelne davon umfasste Softwareobjekte und/oder wiederum da von umfasste Daten können Daten an einem grundsätzlich belie bigen, insbesondere entfernten Ort, zum Beispiel in der Cloud, gesammelt und dort zum Beispiel in einer Datenbasis, insbesondere in Form einer sogenannten Zeitreihe oder mehre rer Zeitreihen, gespeichert werden und werden im Rahmen des Betriebs der jeweiligen Maschine sowie im Rahmen der Ausfüh rung des digitalen Zwillings gesammelt bzw. gespeichert.

Mittels eines lesenden Zugriffs auf die Datenstruktur, auf zumindest einzelne Softwareobjekte und/oder davon umfasste Daten können Daten an einem grundsätzlich beliebigen Ort für statistische Zwecke und dergleichen erfasst und gesammelt, also zum Beispiel in einer Datenbasis gespeichert werden, und werden im Rahmen des Betriebs der jeweiligen Maschine sowie im Rahmen der Ausführung des digitalen Zwillings gesammelt bzw. gespeichert, zum Beispiel zu Dokumentationszwecken.

Mittels eines lesenden Zugriffs auf die Datenstruktur, auf zumindest einzelne Softwareobjekte und/oder davon umfasste Daten können Daten an einem grundsätzlich beliebigen Ort für eine Diagnose und/oder Optimierung der jeweiligen Maschine erfasst und gesammelt, also zum Beispiel in einer Datenbasis gespeichert werden, und werden im Rahmen des Betriebs der je weiligen Maschine sowie im Rahmen der Ausführung des digita len Zwillings gesammelt bzw. gespeichert.

Mittels eines lesenden Zugriffs auf die Datenstruktur, auf zumindest einzelne Softwareobjekte und/oder davon umfasste Daten können Daten an einem grundsätzlich beliebigen Ort für eine Überwachung der jeweiligen Maschine erfasst und gesam melt, also zum Beispiel in einer Datenbasis gespeichert wer- den, und werden im Rahmen des Betriebs der jeweiligen Maschi ne sowie im Rahmen der Ausführung des digitalen Zwillings ge sammelt bzw. gespeichert und zur Überwachung ausgewertet.

Mittels eines schreibenden Zugriffs auf die Datenstruktur, auf zumindest einzelne Softwareobjekte und/oder davon umfass te Daten ist eine Fernsteuerung der jeweiligen Maschine mög lich und zur Fernsteuerung der Maschine erfolgt im Rahmen des Betriebs der Maschine ein solcher schreibender Zugriff. Zum Beispiel können Fahrbefehle für Achsantriebe ausgelöst wer den, um die Maschine in eine bestimmte Konfiguration zu fah ren .

Mittels eines schreibenden Zugriffs auf die Datenstruktur, auf zumindest einzelne Softwareobjekte und/oder davon umfass te Daten ist eine Fernkonfiguration der jeweiligen Maschine möglich und zur Fernkonfiguration der Maschine erfolgt im Rahmen des Betriebs der Maschine ein solcher schreibender Zu griff. Zum Beispiel können Achsgrenzwerte verändert werden, um den verfügbaren Verfahrweg einer Achse zu vergrößern oder zu verkleinern. Ebenso können Regelungsparameter geändert werden, um zum Beispiel die Charakteristik einer Lage-, Ge- schwindigkeits- oder Beschleunigungsregelung eines Achsan- triebs zu ändern, und so weiter.

Mittels eines lesenden Zugriffs auf die Datenstruktur, auf zumindest einzelne Softwareobjekte und/oder davon umfasster Daten ist eine Datensicherung (backup) der Datenstruktur, zu mindest einzelner Softwareobjekte und/oder davon umfasster Daten möglich und zur Datensicherung solcher Daten erfolgt im Rahmen des Betriebs der Maschine ein solcher lesender Zu griff. Die resultierende Datensicherung wird zum Beispiel in der Cloud gespeichert.

Mittels eines schreibenden Zugriffs auf die Datenstruktur, auf zumindest einzelne Softwareobjekte und/oder davon umfass te Daten ist ein Zurückladen (restore) einer Datensicherung der Datenstruktur, einzelner Softwareobjekte und/oder davon umfasster Daten möglich und zum Zurückladen einer Datensiche rung solcher Daten erfolgt im Rahmen des Betriebs der Maschi ne ein solcher schreibender Zugriff. Die Datensicherung wird dabei zum Beispiel aus der Cloud geladen.

Mittels einer Datensicherung und der Möglichkeit des Zurück ladens einer Datensicherung besteht die Möglichkeit, eine Mehrzahl von Konfigurationen zu speichern und vorzuhalten so wie im Wege des Zurückladens genau einer Datensicherung eine spezielle vorherige Konfiguration wiederherzustellen. Auf diese Weise kann schnell, insbesondere auch ohne Anwesenheit am Ort der Maschine, zwischen unterschiedlichen Konfiguratio nen gewechselt werden.

Die genannten Beispiele sind ausdrücklich nicht abschließend. Es handelt sich vielmehr um aktuell besonders bevorzugte Funktionen. Des Weiteren ist darauf hinzuweisen, dass der be schriebene lesende oder schreibende Zugriff auf die Daten struktur im Speicher der Steuerungskomponente ausdrücklich auch einen lesenden und/oder schreibenden Zugriff auf darin referenzierte Softwareobjekte einschließt, welche in einem Speicher einer Komponente der jeweiligen Maschine instanzi- iert sind.

Der digitale Zwilling ist zur automatischen Ausführung sol cher und ähnlicher Funktionen bevorzugt in Form eines Compu terprogramms realisiert. Die hier vorgeschlagene Neuerung ist damit einerseits auch ein Computerprogramm, ggf. eine Kollek tion mehrerer Computerprogramme, mit durch einen Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen und andererseits ein Speichermedium mit einem derartigen Computerprogramm, also ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, sowie schließlich auch eine einer Produktions- oder Werkzeugmaschi ne in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise zugeord nete Hardware, in deren Speicher als Mittel zur Durchführung des Verfahrens und seiner Ausgestaltungen ein solches Compu terprogramm geladen oder ladbar ist. Das Computerprogramm umfasst Programmcodemittel, insbesondere Programmcodeanweisungen, und ist mittels der Programmcodemit tel oder Programmcodeanweisungen dafür bestimmt und einge richtet, in einer oder zusammen mit einer Produktions- oder Werkzeugmaschine der hier und im Folgenden beschriebenen Art als digitaler Zwilling einer Steuerungskomponente der Produk tions- oder Werkzeugmaschine zu fungieren. Das Computerpro gramm (das als digitaler Zwilling fungierende Computerpro gramm) umfasst Programmcodemittel zum Herstellen einer daten technischen Verbindung mit der Steuerungskomponente, Pro grammcodemittel zum Zugriff auf eine interne Datenstruktur der Steuerungskomponente mit davon umfassten Softwareobjekten sowie Programmcodemittel zum schreibenden und/oder lesenden Zugriff auf die Datenstruktur, die Softwareobjekte und von solchen Softwareobjekten umfasste Daten.

Bei speziellen Ausführungsformen der Erfindung umfasst das Computerprogramm Programmcodemittel, um alle Schritte eines jeweiligen Verfahrens zum Betrieb einer Produktions- oder Werkzeugmaschine durchzuführen (Diagnose, Überwachung, Opti mierung, Datensicherung etc. - siehe oben), wenn das Compu terprogramm als digitaler Zwilling einer Steuerungskomponente einer Produktions- oder Werkzeugmaschine ausgeführt wird. Das Computerprogramm ist dann ggf. auch ein verteiltes Computer programm und umfasst einerseits den digitalen Zwilling als Softwarefunktionseinheit und andererseits zum Beispiel eine oder mehrere Applikationen der oben genannten Art zur Diagno se, Überwachung, Optimierung, Datensicherung und dergleichen, wie oben beschrieben.

Ein solches Computerprogramm ist in grundsätzlich an sich be kannter Art und Weise auf einem digitalen Speichermedium ge speichert und dieses umfasst dann elektronisch auslesbare Steuersignale, die so mit einer Produktions- oder Werkzeugma schine Z usammenwirken können, dass ein Verfahren der hier und im Folgenden beschriebenen Art ausgeführt wird. Wenn im Folgenden Verfahrensschritte oder Verfahrensschritt folgen beschrieben werden, bezieht sich dies auf Aktionen, die aufgrund des oder eines Computerprogramms oder unter Kon trolle des oder eines Computerprogramms erfolgen. Insofern bedeutet jede Verwendung des Begriffs „automatisch", dass die betreffende Aktion aufgrund des oder eines Computerprogramms oder unter Kontrolle des oder eines Computerprogramms er folgt .

Anstelle eines Computerprogramms mit einzelnen Programmcode anweisungen kann die Implementierung des hier und im Folgen den beschriebenen Verfahrens auch oder zumindest zum Teil in Form von Firmware erfolgen. Dem Fachmann ist klar, dass an stelle einer Implementation eines Verfahrens in Software stets auch eine Implementation in Firmware oder in Firm- und Software oder in Firm- und Hardware möglich ist. Daher soll für die hier vorgelegte Beschreibung gelten, dass von dem Be griff Software oder dem Begriff Computerprogramm auch andere Implementationsmöglichkeiten, nämlich insbesondere eine zu mindest teilweise Implementation in Firmware oder in Firm- und Software oder in Firm- und Hardware, umfasst sind.

Für die weitere Beschreibung gilt zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen, dass Merkmale und Details, die im Zusammen hang mit dem Verfahren zum Betrieb einer Produktions- oder Werkzeugmaschine sowie eventueller Ausgestaltungen beschrie ben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit und im Hinblick auf eine zur Durchführung des Verfahrens eingerich tete Produktions- oder Werkzeugmaschine und umgekehrt gelten. Dementsprechend kann das Verfahren auch mittels einzelner o- der mehrerer Verfahrensmerkmale fortgebildet sein, die sich auf von der Produktions- oder Werkzeugmaschine ausgeführte Verfahrensschritte beziehen, und die Produktions- oder Werk zeugmaschine kann entsprechend auch durch Mittel zur Ausfüh rung von im Rahmen des Verfahrens ausgeführten Verfahrens schritten fortgebildet sein. Folglich ist die nachfolgende Beschreibung stets so zu lesen, dass bezüglich der Offenba rung zu den einzelnen Aspekten der Erfindung (Vorrichtung, Verfahren) stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. wer den kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete Rückbeziehungen inner halb der Ansprüche weisen auf die weitere Ausbildung des Ge genstandes des in Bezug genommenen Anspruchs durch die Merk male des jeweiligen abhängigen Anspruchs hin. Sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, ge genständlichen Schutzes für die Merkmale oder Merkmalskombi nationen eines abhängigen Anspruchs zu verstehen. Des Weite ren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche sowie der Beschreibung bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem abhängigen Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden An sprüchen sowie einer allgemeineren Ausführungsform der gegen ständlichen Vorrichtung ( Produktions- oder Werkzeugmaschine) oder des gegenständlichen Verfahrens (Verfahren zum Betrieb einer Produktions- oder Werkzeugmaschine) nicht vorhanden ist. Jede Bezugnahme in der Beschreibung auf Aspekte abhängi ger Ansprüche ist demnach auch ohne speziellen Hinweis aus drücklich als Beschreibung optionaler Merkmale zu lesen.

Bei einer Ausführungsform der Maschine ( Produktions- oder Werkzeugmaschine) umfassen die Steuerungskomponente und der digitale Zwilling jeweils zumindest eine Datenschnittstelle, wobei die datentechnische Verbindung zwischen dem digitalen Zwilling und der Steuerungskomponente mittels zumindest je weils zweier paarig zusammengehöriger Datenschnittstellen be steht. Als Datenschnittstellen kommen zum Beispiel Daten schnittstellen mit einem proprietären Protokoll, zum Beispiel dem bei Geräten der Anmelderin verwendeten S7-Kommunikations- protokoll, bis hin zu Datenschnittstellen für einen remote- Zugriff mittels eines SSH-Netzwerkprotokolls in Betracht.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Maschine (Produktions oder Werkzeugmaschine) ist der digitale Zwilling auf der Se kundärhardware in einem virtuellen Container (Miocroservice) implementiert. Auf der Sekundärhardware kann damit mehr als ein digitaler Zwilling implementiert sein. Im Falle einer als IoT-Edge-Device fungierenden Sekundärhardware hat damit jeder digitale Zwilling unmittelbar Zugriff auf die Kommunikations möglichkeiten zur Cloud, insbesondere zu einer dortigen

Cloud-Plattform.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Maschine (Produk tions- oder Werkzeugmaschine) umfasst diese eine Mehrzahl von Steuerungskomponenten und der digitale Zwilling ist mit genau einer Steuerungskomponente aus der Mehrzahl von Steuerungs komponenten verbindbar und beim Betrieb der Maschine mit ge nauer einer Steuerungskomponente verbunden. Dann kann der di gitale Zwilling spezifisch genau einer Steuerungskomponente zugeordnet sein und über die Zuordnung zu dieser besteht der Zugriff auf deren Datenstruktur und damit die Datenstruktur der gesamten Maschine. Grundsätzlich besteht sogar die Mög lichkeit, einen digitalen Zwilling zunächst einer ersten Steuerungskomponente zuzuordnen und später die Zuordnung zu der ersten Steuerungskomponente aufzuheben und den digitalen Zwilling stattdessen einer anderen Steuerungskomponente zuzu ordnen, zum Beispiel einer im Slave-Modus arbeitenden Steue rungskomponente .

Eine besonders einfache und effiziente Möglichkeit zur Zuord nung eines digitalen Zwillings zu einer Steuerungskomponente einer jeweiligen Maschine oder genau einer Steuerungskompo nente einer jeweiligen Maschine (Verbindung des digitalen Zwillings mit einer Steuerungskomponente oder mit genau einer Steuerungskomponente) besteht darin, dass dem digitalen Zwil ling in einem dafür bestimmten Speicherbereich eine Adresse der jeweiligen Steuerungskomponente einprägbar ist und zum Betrieb eingeprägt wird. Als eine derartige Adresse kommt zum Beispiel eine Startadresse eines Speichers der Steuerungskom ponente in Betracht.

Insgesamt ist die hier vorgestellte Erfindung auch ein Sys tem, welches einerseits zumindest eine Produktions- oder Werkzeugmaschine mit zumindest einer oder jeweils zumindest einer Steuerungskomponente sowie andererseits zumindest eine Sekundärhardware mit zumindest einem oder jeweils zumindest einem digitalen Zwilling der oder einer Steuerungskomponente der Produktions- oder Werkzeugmaschine umfasst, wobei die o- der jede Sekundärhardware eine Verarbeitungseinheit und einen Speicher aufweist, in den ein digitaler Zwilling einer Steue rungskomponente der oder einer Produktions- oder Werkzeugma schine geladen ist und der im Betrieb der Produktions- oder Werkzeugmaschine durch die Verarbeitungseinheit der Sekun därhardware ausgeführt wird.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegen stände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Das Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschränkung der Er findung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegen den Offenbarung durchaus auch Ergänzungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche, die zum Beispiel durch Kombina tion oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziellen Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hin blick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neu en Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen.

Es zeigen

FIG 1 eine Produktions- oder Werkzeugmaschine mit einer da von umfassten Steuerungskomponente und einen der Steuerungskomponente zugeordneten digitalen Zwilling sowie

FIG 2 eine andere Darstellung der Steuerungskomponente und des digitalen Zwillings mit weiteren Einzelheiten. Die Darstellung in FIG 1 zeigt schematisch stark vereinfacht als Beispiel für eine Produktions- oder Werkzeugmaschine eine im Folgenden mitunter auch nur kurz als Maschine 10 bezeich- nete Werkzeugmaschine 10 mit zumindest einer davon umfassten Steuerungskomponente (NCU) 12.

Eine solche Steuerungskomponente 12 umfasst in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise zum Beispiel folgende Funkti onseinheiten: Eine als Numeric Controller fungierende NC-Ein- heit 14 (NCK) , welche die Bewegungsbefehle für die jeweilige Maschine 10 berechnet, und eine Mensch-Maschine-Schnittsteile (HMI) 16. In einen nicht näher gezeigten Speicher der Steue rungskomponente 12 ist zum Beispiel zumindest eine HMI-Appli- kation 18 geladen. Die Steuerungskomponente 12 steuert und/oder überwacht in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise alle angeschlossenen und von der Maschine 10 umfassten Komponenten (K) 20, also zum Beispiel Antriebe, Sensoren und dergleichen. Ein solcher Antrieb wirkt zum Beispiel (in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise) auf eine Ma schinenachse. Mit der HMI-Schnittstelle 16 der Steuerungskom ponente 12 ist in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise zumindest ein Bedien- und Beobachtungsgerät (OP) 22 verbindbar oder im Betrieb verbunden. Eine Maschine 10 kann mehrere Steuerungskomponenten 12 umfassen. Jeder Steuerungs komponente 12 sind dann zur Steuerung und/oder Überwachung einzelne Komponenten 20 zugeordnet.

Eine Steuerungskomponente 12 leistet in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise insbesondere Folgendes: Steuerung und/oder Überwachung aller angeschlossenen Komponenten 20, Implementation der Kommunikation zu den angeschlossenen Kom ponenten 20, Implementation der internen Datenstrukturen so wie schließlich Abstraktion des Zugriffs auf diese Daten strukturen und deren Daten für interne Programme, welche auf der Werkzeugmaschine 10 laufen (zum Beispiel eine HMI-Appli- kation 18). Gemäß dem hier vorgeschlagenen Ansatz ist auf einer zusätzli chen, aber von der jeweiligen Maschine 10 entweder umfassten oder dieser zugeordneten Hardware 30 (Sekundärhardware 30), zum Beispiel einer als IoT-Edge-Device fungierenden Hardware, ein digitaler Zwilling (Z) 32 der Steuerungskomponente 12 o- der einer Steuerungskomponente 12 der jeweiligen Maschine 10 (Produktions- oder Werkzeugmaschine) implementiert.

Der digitale Zwilling 32, also die Software-Entsprechung der realen Steuerungskomponente 12 oder zumindest einer realen Steuerungskomponente 12, umfasst - wie die reale Steuerungs komponente 12, aber jeweils in Software implementiert - eine Mensch-Maschine-Schnittsteile (HMI) 36 und ein IoT-Gateway oder HMI-IoT-Gateway (HMIG) 38. Die Beschreibung des digita len Zwillings 32 als Software-Entsprechung der realen Steue rungskomponente 12 soll verdeutlichen, dass der digitale Zwilling 32 dieselbe Funktionalität aufweist, wie die jewei lige Steuerungskomponente 12. Der Zwilling 32 umfasst keine Entsprechung einer NC-Einheit 14, hat aber Zugriff auf ein Steuerungsprogramm der (realen) NC-Einheit 14, zum Beispiel über die Datenstruktur 52 sowie ein dort das Steuerungspro gramm repräsentierendes Softwareobjekt 54.

Für die Implementation des digitalen Zwillings 32 auf der Se kundärhardware 30 wird eine entsprechende Softwarekomponente in einen dortigen Speicher 40 geladen. Beim Betrieb ist der digitale Zwilling 32 in den Speicher 40 der Sekundärhardware 30 geladen. Beim Betrieb wird der digitale Zwilling 32 mit tels einer von der Sekundärhardware 30 umfassten Verarbei tungseinheit 42 ausgeführt, nämlich einer Verarbeitungsein heit 42 in Form von oder nach Art eines Mikroprozessors. Eine Verarbeitungseinheit in Form von oder nach Art eines Mikro prozessors und ein Speicher der Maschine 10, nämlich jeweils eine Verarbeitungseinheit und ein Speicher für die oder jede Steuerungskomponente 12, sind in der Darstellung in FIG 1 nicht gezeigt, aber selbstverständlich in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise vorhanden (die Darstellung in FIG 2 zeigt den Speicher 50 einer Steuerungskomponente 12) . Die Bezeichnung derjenigen Hardware 30, auf welcher der digi tale Zwilling 32 implementiert wird oder ist, als Sekundär hardware 30 rechtfertigt sich im Vergleich zu der jeweiligen Maschine 10, der Primärhardware, weil die Sekundärhardware 30 für die Funktion der Maschine 10, also für die Funktion der Primärhardware, nicht notwendig ist. Zusammen mit der jewei ligen Maschine 10 ergeben sich aber weitergehende Möglichkei ten, die über die Funktion der Maschine 10 hinausgehen, näm lich zum Beispiel die Möglichkeit einer Implementation eines digitalen Zwillings 32. Der Begriff sagt nicht notwendig et was über einen Ort der Sekundärhardware 30 oder einen räumli chen Abstand der Sekundärhardware 30 von der Maschine 10 aus. Speziell im Falle einer der jeweiligen Maschine 10 zugeordne ten, grundsätzlich aber auch bei einer von der jeweiligen Ma schine 10 umfassten Sekundärhardware 30 ist diese mit der Ma schine 10, insbesondere mit der jeweiligen Steuerungskompo nente 12, in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise kommunikativ verbunden, zum Beispiel im Wege einer Ethernet- Verbindung und eines proprietären Netzwerkprotokolls, zum Beispiel TCP. Bei einer der jeweiligen Maschine 10 zugeordne ten Sekundärhardware 30 besteht ein (mittels der kommunikati ven Verbindung überbrückter) räumlicher Abstand von der Ma schine 10, der sich im Bereich von Zentimetern oder wenigen Metern bewegen kann, jedoch auch diverse Kilometer betragen kann (auch Ländergrenzen-übergreifend oder Kontinent-über- greifend; zum Beispiel über das Internet) .

Der digitale Zwilling 32 wird mit der realen Werkzeugmaschine 10 und dort der oder einer realen Steuerungskomponente 12 verbunden. Dies erlaubt den vollständigen Zugriff auf sämtli che interne Funktionalitäten der jeweiligen realen Steue rungskomponente 12 und macht diese zum Beispiel für IoT-App- likationen (IOTA) 44 nutzbar. Die Verbindung erfolgt, indem dem digitalen Zwilling 32 die Adresse der realen Steuerungs komponente 12 oder die Adresse genau einer realen Steuerungs komponente aus einer Mehrzahl von von der Maschine 10 umfass ten Steuerungskomponenten 12 mitgeteilt wird. Dafür wird die Adresse der realen Steuerungskomponente 12 oder der jeweili- gen realen Steuerungskomponente 12 in einen dafür vorgesehe nen Speicher des digitalen Zwillings 32 geladen. Sobald der digitale Zwilling 32 die Adresse der realen Steuerungskompo nente 12 kennt, insbesondere die IP-Adresse der realen Steue rungskomponente 12, verbindet dieser sich automatisch mit der realen Steuerungskomponente 12 und besitzt Zugriff auf die interne Datenschnittstelle (FIG 2: Bezugsziffer 60) der rea len Steuerungskomponente 12. Damit ergibt sich ein voller Zu griff auf die Maschine 10, ohne deren Ressourcen zu belasten, und der digitale Zwilling 32 ist ohne Neukonfiguration der Maschine 10 mit deren Komponenten 20 verbunden.

Der als IoT-Gateway 38 oder als HMI-IoT-Gateway 38 fungieren de Teil (Softwareteil) des digitalen Zwillings 32 bildet die Schnittstelle zwischen einer „internen" Kommunikations schnittstelle des digitalen Zwillings 32 und einer externen Entwicklungsschnittstelle für IoT-Applikationen 44. Damit können auf einer Sekundärhardware 30 nachinstallierbare Funk tionserweiterungen für Maschinen 10 realisiert werden, welche die Ressourcen der Maschine 10 nicht/kaum belasten, jedoch agieren können, als wären sie direkt auf der Maschine 10 in stalliert. Dadurch wird ebenfalls die Anbindung einer Maschi ne 10 an die sogenannte Cloud 46 und eine dortige Cloud- Plattform 48 möglich, zum Beispiel indem mittels einer IoT- Applikation 44 Daten in die Cloud 46 und zur Cloud-Plattform 48 übertragbar sind und im Betrieb übertragen werden und/oder Daten aus der Cloud 46 und von der Cloud-Plattform 48 emp fangbar sind und im Betrieb empfangen werden. Eingangs waren dafür einzelne Beispiele genannt: Datenerfassung, statisti sche Auswertungen, Diagnose, Optimierung, Fernwartung, Fern konfiguration, Fernsteuerung, Datensicherung. Es war bereits darauf hingewiesen worden, dass diese Beispiele nicht ab schließend sind.

FIG 2 zeigt eine Steuerungskomponente 12 der Maschine 10 (Produktions- oder Werkzeugmaschine) und einen digitalen Zwilling 32 der Steuerungskomponente 12 in einer anderen Dar stellung und mit weiteren Details. Die Steuerungskomponente 12 ist entweder die genau eine Steuerungskomponente 12 der Maschine 10 oder eine Steuerungskomponente 12 aus einer Mehr zahl von Steuerungskomponenten 12 der Maschine 10. Bei einer Maschine 10 mit einer Mehrzahl von Steuerungskomponenten 12 kann mehreren Steuerungskomponenten 12 oder jeder Steuerungs komponente 12 jeweils ein digitaler Zwilling 32 zugeordnet sein .

Die Steuerungskomponente 12 umfasst in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise einen Speicher 50, in den zum Bei spiel ein (nicht gezeigtes) Steuerungsprogramm geladen ist, welches die Funktionalität der Maschine 10 bestimmt oder zu mindest mitbestimmt. Im Speicher 50 der Steuerungskomponente 12 ist auch eine (in der Darstellung in FIG 2 nur schematisch gezeigte) Datenstruktur 52 instanziiert . Die Datenstruktur 52 umfasst zum Beispiel einzelne Softwareobjekte 54 (nur einzel ne bezeichnet), welche als ( Software- ) Repräsentanten der an geschlossenen Komponenten 20 (FIG 1) fungieren. Die Daten struktur 52 umfasst von jedem als Repräsentant einer ange schlossenen Komponente 20 fungierenden Softwareobjekt 54 zu mindest eine Adresse der jeweiligen Daten und/oder Zugriffs funktionen. Die einzelnen Softwareobjekte 54 können demnach über einzelne Speicher des Komponentenverbunds der jeweiligen Maschine 10 verteilt sein. Ein einzelnes Softwareobjekt 54 oder einzelne Softwareobjekte 54 kann bzw. können zum Bei spiel in einem (nicht gezeigten) Speicher einer Komponente 20 instanziiert sein. In diesem Falle umfasst die Datenstruktur 52 im Speicher 50 der Steuerungskomponente 12 gewissermaßen nur die „Hülle" des jeweiligen Softwareobjekts 54.

Die Steuerung und/oder Überwachung der Komponenten 20 durch die Steuerungskomponente 12 erfolgt beim Betrieb der Maschine 10 in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise in Form eines schreibenden und/oder lesenden Zugriffs auf diese Soft wareobjekte 54 und die davon umfassten Daten. Zu den Daten solcher Softwareobjekte 54 gehören zum Beispiel auch interne Regelungsdaten oder Echtzeitdaten . Zu einem Softwareobjekt 54, welches zum Beispiel einen Antrieb oder eine Maschinen- achse mit einem zu deren Bewegung vorgesehenen Antrieb reprä sentiert, gehören zu den Daten des Softwareobjekts 54 zum Beispiel Echtzeit-Positionsdaten sowie Daten, welche eine Re gelung der Lage, der Geschwindigkeit und/oder der Beschleuni gung des Antriebs bestimmen.

Der Speicher 50 der Steuerungskomponente 12 hat eine Start adresse 56 und die Datenstruktur 52 hat eine eigene Adresse relativ zu dieser Startadresse 56. Mittels der Startadresse 56 ist ein Zugriff auf die Datenstruktur 52 möglich, zum Bei spiel mittels der Startadresse 56 und eines konstanten oder bekannten Offsets von der Startadresse 56.

Die Steuerungskomponente 12 umfasst eine Datenschnittstelle 60 und der digitale Zwilling 32 umfasst ebenfalls eine Daten schnittstelle 62. Mittels der beiden Datenschnittstellen 60, 62 (Softwareschnittstellen) sind die Steuerungskomponente 12 und der digitale Zwilling 32 datentechnisch miteinander ver bunden. Im Rahmen dieser datentechnischen Verbindung hat der digitale Zwilling 32 Zugriff auf den Speicher 50 der Steue rungskomponente 12. Damit hat der digitale Zwilling 32 auch Zugriff auf die von dem Speicher 50 der Steuerungskomponente 12 umfasste Datenstruktur 52 und die dortigen Softwareobjekte 54 sowie deren Daten.

Bei einer speziellen Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes ist vorgesehen, dass eine Adresse der Steuerungskom ponente 12, also zum Beispiel deren IP-Adresse oder die

Startadresse 56 des Speichers 50 der Steuerungskomponente 12, in einen dafür vorgesehenen Speicherbereich des digitalen Zwillings 32 geladen wird. Mittels dieser Adresse und der da tentechnischen Verbindung über die beiden Datenschnittstellen 60, 62 hat der digitale Zwilling 32 somit mittelbar oder un mittelbar Zugriff auf den Speicher 50 und die dortige Daten struktur 52 sowie die davon umfassten Softwareobjekte 54. In der Darstellung in FIG 2 ist dies - vereinfacht - in Form ei ner vom digitalen Zwilling 32 ausgehenden, gestrichelten Li nie über die datentechnische Verbindung zwischen dem digita- len Zwilling 32 und der Steuerungskomponente 12 (Daten schnittstellen 62, 60) und zur Startadresse 56 des Speichers 50 der Steuerungskomponente 12 gezeigt. Wenn als Adresse der Steuerungskomponente 12 deren IP-Adresse in den dafür vorge sehenen Speicherbereich des digitalen Zwillings 32 geladen wird, ermittelt der digitale Zwilling 32 automatisch mit ei nem Zugriff auf diese IP-Adresse die Startadresse 56 des Speichers 50 der Steuerungskomponente 12. Insoweit wird zum Beispiel bei einem solchen Zugriff eine Konfiguration (Konfi gurationsdatensatz) der Steuerungskomponente 12 ausgelesen und der Konfigurationsdatensatz umfasst die Startadresse 56 des Speichers 50.

Der digitale Zwilling 32 ist ein Computerprogramm und umfasst Programmcodemittel, nämlich Programmcodeanweisungen, mittels derer der digitale Zwilling 32 sich in der oben beschriebenen Art und Weise automatisch mit der Steuerungskomponente 12 verbindet und dabei Zugriff auf die Datenstruktur 52 im Spei cher 50 der Steuerungskomponente 12 sowie die davon umfassten Softwareobjekte 54 und deren Daten erhält. Die Programmcode anweisungen gewährleisten, dass das Computerprogramm in einer oder zusammen mit einer Produktions- oder Werkzeugmaschine 10 in der hier und im Folgenden beschriebenen Art und Weise als digitaler Zwilling 32 einer Steuerungskomponente 12 der Pro duktions- oder Werkzeugmaschine 10 fungiert. Insbesondere um fasst das Computerprogramm, also der digitale Zwilling 32, jeweils nur schematisch gezeigte Programmcodemittel 64 zum automatischen Herstellen einer datentechnischen Verbindung mit der Steuerungskomponente 12, Programmcodemittel 66 zum Zugriff auf die interne Datenstruktur 52 der Steuerungskompo nente 12 mit den davon umfassten Softwareobjekten 54 sowie Programmcodemittel 68 zum schreibenden und/oder lesenden Zu griff auf von solchen Softwareobjekten 54 umfasste Daten.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch das oder die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Einzelne im Vordergrund stehende Aspekte der hier eingereich ten Beschreibung lassen sich damit kurz wie folgt zusammen fassen: Angegeben werden eine oftmals kurz nur als Maschine 10 bezeichnete Produktions- oder Werkzeugmaschine 10 mit zu mindest einer Steuerungskomponente 12 und einem der zumindest einen Steuerungskomponente 12 zugeordneten digitalen Zwilling 32 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Maschine 10. Der digitale Zwilling 32 ist mit der Steuerungskomponente 12 datentechnisch verbindbar und beim Betrieb der Produktions oder Werkzeugmaschine 10 mit der Steuerungskomponente 12 da tentechnisch verbunden. Der digitale Zwilling 32 hat im Wege der datentechnischen Verbindung Zugriff auf eine interne Da tenstruktur 52 der Steuerungskomponente 12. Die Datenstruktur 52 umfasst Softwareobjekte 54, welche an die Produktions- o- der Werkzeugmaschine 10 angeschlossene Komponenten 20, insbe sondere an die jeweilige Steuerungskomponente 12 angeschlos sene Komponenten 20, repräsentieren oder Daten für oder von solchen Komponenten 20 umfassen oder datentechnisch zusammen fassen. Der digitale Zwilling 32 hat im Rahmen des Zugriffs auf die interne Datenstruktur 52 der Steuerungskomponente 12 ebenfalls schreibenden und/oder lesenden Zugriff auf von sol chen Softwareobjekten 54 umfasste Daten. Damit ist ein umfas sender Zugriff auf die internen Daten einer jeweiligen Pro duktions- oder Werkzeugmaschine 10 möglich. Im Rahmen dieser Zugriffsmöglichkeit lassen sich viele Funktionen realisieren, welche die Grundfunktion der jeweiligen Produktions- oder Werkzeugmaschine 10 sinnvoll ergänzen (Datenerfassung, sta tistische Auswertungen, Diagnose, Optimierung, Fernwartung, Fernkonfiguration, Fernsteuerung, Datensicherung etc.).