[发明专利]面向服务的自动化设备以及用于规定面向服务的自动化设备的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于具有面向服务的架构的制造车间的面向服务的自动化设备以及一种用于规定这种自动化设备的方法。

发明内容

该想法描述一种方案以及所属的方法，该方法支持在具有面向服务的架构(SoA)的制造车间中的自主和协作的自动化设备的功能性行为。在上下文中，该想法的焦点在于在协作的基于SoA的生产系统的使用周期中的设置和运行阶段。这些系统由分布式的可重配置的智能生产自动化设备组成，这些生产自动化设备将其功能解释为服务或服务的会聚。在对设备的自动功能进行初始设置和对其服务进行解释之后，该方案/该方法使得能够进行协作的交互/合作，以便遵循灵活和特定于客户的、与要制造的产品相关联的工作流程。在面向服务的架构范例下，由生产设备提供的编排服务作为

-横向/水平(设备-设备)关系。调用服务或者与服务对话，例如移入货板、拿起夹具、向上运送货板等。

-纵向(设备-MES(Manufacturing Execution System，制造执行系统)和设备-DMS(Decision-Making-System，决策系统))关系。调用由更高层的更高部件为对生产/自动化请求进行动态重组所提供的服务，与服务对话，例如监控/诊断信息/索引等。

该方法描述制造车间中的和作为IT企业系统一部分的面向服务的生产自动化设备的自主行为。所述设备具有一定程度的可自承受的控制意义上的自主性和对所需服务的解释，以便实现与其它设备的横向/水平协作(服务的会聚)、请求/提供用于MES/DMS的决策信息的服务以及整合。全部的交互和资源访问通过面向服务(Service-Orientierung)来进行。存在一种从下至上视图(从设备/制造车间层)形式的“松耦合”遗传，该“松耦合”遗传增加了自主性和随之而来的重新配置特性。

如果制造车间被映射为SoA架构，则每个智能生产自动化设备的行为都是中间件封包的一部分，该中间件封包在形式上由例如高级Petri网络(HLPN)模型规定并且由用于处理非记录事件的例程来支持并且对当前在设备行为中的相互冲突进行决策。

该设备的功能性行为遵循HLPN的“标记移动”(令牌游戏：根据Petri网络规则的网络标记的动态改变。该改变通过标记(令牌)在通过过渡的启动所产生的多个位置之间的移动来进行)；这样的话，所述行为是自控制的或自监控的并且通过内部/外部事件来引导，这些内部/外部事件将所述封包与SoA的其它部件相关联。这些事件同样可以对应于服务调用。

该方法的应用导致自主的设备，这些自主的设备是自控制的或自监控的并且与其它部件、尤其是与上面的层-如决策系统具有较少的相关性。简而言之，这些设备的特征是：

-面向服务的基于事件的发展遵循HLPN的“令牌游戏”规则；

-自主的控制和随之而来的行为；

-基于事件的使用周期遵循例如HLPN的“令牌游戏”规则；

-对所记录的事件的处理和常见控制的例外；

本专利提案的目标是提供对具有面向服务的架构(SoA)的生产车间中的自主和协作的自动化设备的运行行为进行格式化。

下面的主题总结了所述想法的应用的最初优势：

-由生产自动化设备所实施的操作是如下服务：该服务由该设备提供并且可以被制造车间的其它设备或基于SoA的IT企业系统的其它部件由于协作关系而调用。在注意到“资源预留”(allocation of resource，资源分配)、共享资源(shared resource)、有限的机电一体化设备和信息性能规定的情况下，基于SoA的制造车间的拓扑允许调用服务。

每个设备都具有自主的基于SoA的控制行为，该控制行为局部地位于该设备中，但是该设备基于制造车间的布局配置与其它设备关联。中间件封包基于对服务的提供/调用创建这种可能的行为关联。

与会聚服务的行为相关联的决策机制对于相邻设备来说是局部的，但是同样可以受到与整个系统相关联的信息影响，该整个系统包括制造车间(横向协作)和基于SoA的IT企业系统的更高级层的部件(纵向协作)。

制造车间的完整行为基于对事件的异步交换和对由智能分布式设备所实施的服务的调用，并且该方法在形式上遵循基于HLPN的基于SoA的模型的“令牌游戏”。

该由基于SoA的制造车间提供的可能性，即基于分配给相关联的机电一体化设备(生产自动化设备)的服务之间的局部冲突来管理工作流程，显著地改善了生产系统的灵活性。动态的重组特性是系统固有的并且使得能够同时处理许多不同类型的产品，而无需对控制器进行重新编程和/或等待生产的完整重组。