CN112106024B 用于在机床的边缘计算设备上部署工业应用的方法和平台 （西门子股份公司）

2020.11.18PCT/EP2019/0606772019.04.25WO2019/219349EN2019.11.21用于在机床的边缘计算设备上部署工业应用于在机床的边缘计算设备上部署工业应连接的边缘计算设备ECD上部署工业应用的部署适于基于由模型管理组件MMC从相应的机床MT的边缘计算设备ECD接收的机床数据报告MTDR，实供相应的机床MT的机器实例模型MIM，并进一步适于使用相应的机床MT的机器实例模型MIM将通用工业应用的通用数据要求gR转换成机床特定展其配置数据或者在运行时转换要求来实例化通用工业应用，提供了机床MT理组件MMC部署在相应的机床MT的边缘计算设备2ASTRIDVONEULER-CHELPIN.Informati3(b)通过部署平台的模型管理组件MMC基于由所述边缘计算设备ECD从所述机床MT的所述机床MT的机器实例模型MIM，其中，所述机器实例模型MIM借助于由所述通用机床模型GMTM提供的方案来定义机床的配置数据和(c)通过所述模型管理组件MMC使用所述机床MT的所述机器实例模型MIM，将通用工业应用的通用数据要求gR转换(S3)成特定于机床(d)通过采用所述特定于机床的要求mtsR扩展其配置数据来实例化所述通用工业应(e)通过所述模型管理组件MMC将所述实例化工业应用部署(S5)在所述机床MT的所述2.根据权利要求1所述的方法，其中，采用相应的机于OEM的数据丰富了所述机床MT的所述机3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述机器实例模型MIM被存储在边缘计算设备ECD连接到的后端内的模型管理组件MMC的存储器4.根据前述权利要求1或2所述的方法，其中，所述通用工5.根据前述权利要求1或2所述的方法，其中，MIM转换成特定于机床的要求mtsR的所述通用工业应用的所述通用数据要求gR包括在部署时转换的静态数据要求和当所述工业应用在所述边缘计算设备ECD的处理器上执行时在应所述控制器提取的所述机床数据报告MTDR包括包含特定于控制器的数据报告格式或工业标准格式的预定义格式，并且包括从所述预定义格式到后端的所述模型管理组件MMC的数7.根据前述权利要求1或2所述的方法，其中来扩展存储在后端的存储器中的所述通用机床模8.根据前述权利要求1或2所述的方法，其中，规则来丰富所述机床MT的所述机器实例模9.根据前述权利要求1或2所述的方法，其中，具有采用所展的其配置数据的所述实例化工业应用部署在所述机床MT的所述边缘计算设备ECD上，其中由所述边缘计算设备ECD使用所述特定于机床的要求mtsR和/或所述通用数据要求gR经由所述边缘计算设备ECD的机床接口从所述机床MT的4MIM副本由所述工业应用用来将通用数据要求转换成特定于机床的要其中，每当改变存储在所述模型管理组件MMC的存储器中的所述机床MT的所述机器实13.根据前述权利要求1或2所述的方法，其中，在已经成功检查相应的边缘计算设备ECD满足所述特定于机床的要求mtsR之后，将所述实例化工业应用部署在所述机床MT的所所述部署平台执行根据权利要求1-13中任一项5[0001]本发明涉及一种用于在与制造设施内的机床的控制器连接的边缘计算设备上部内的机器或机床MT的不同机器配置来针对不同环境生产工业应[0006]一种更高级的保守方法是将标准协议用于工业自动化，诸如OPC统一架构（OPC-6[0008]根据本发明的第一方面，该目的通过包括权利要求1的特征的一种用于部署工业[0011]将由边缘计算设备从机床的控制器提取的机床数据报告转换成实例化所述通用[0013]通过采用机床特定要求扩展其配置数据或者在机床运行时转换子集要求或全部制造环境ME中。该方法可以自动生成与特定制造环境ME相对应的通用机床模型GMTM的实[0015]该方法允许开发人员D创建通用工业应用，该通用工业应用可以部署在多个异构的制造环境ME创建通用工业应用的可能性大机器实例模型被存储在边缘计算设备连接到的后端内的模型管理组件的存储器或数据库实例模型转换成机床特定要求的通用工业应用的通用数据要求包括在部署时转换的静态7数据要求和当工业应用在边缘计算设备的处理器上执行时在应用运行时期间转换的动态的控制器提取的机床数据报告包括包含控制器特定的数据报告格式或工业标准格式的预使用机床特定要求和/或通用数据要求经由边缘计算设备的机床接口从机床的数据源获取8[0047]图2示出用于说明根据本发明的一方面的用于在边缘计算设备上部署工业应用的[0048]图3示出根据本发明的一方面的用于在边缘计算设备上部署工业应用的方法的可[0052]图7示出用于说明在边缘计算设备上部署实例化工业应用的可能的示例性实施例[0053]图8示意性地示出由查询引擎使用机床的机器实例模型来生成形成机床特定要求[0056]图2示出用于说明用于在制造设施内的机床MT的一个或多个边缘计算设备ECD上部署工业应用的方法和平台的可能的示例性实施例的示意图。在图2中所示的示例性实施器适于控制机床的机械组件。机床控制器包括到制造环境ME的边缘计算设备ECD的接口以平台的存储器或数据库中的通用机床模型GMTM。模型管理组件MMC适于基于由模型管理组适于使用相应的机床MT的机器实例模型MIM将通用工业应用的通用数据要求gR转换成机床9该特定实施例中，边缘计算设备ECD和机床MT形成单独的物理实体，但是经由数据接口连换。机床MT的实例化工业应用由后端BE的模型管理组件MMC部署在相应机床MT的边缘计算边缘计算设备ECD上部署工业应用的方法，该方法在可能的实施例中包括图3中所示的步MT的控制器提取的机床数据报告MTDR被转换成机床MT的对应机器实例模型M工业应用gAPP的通用数据要求gR转换成机床[0064]在可能的实施例中，步骤S2中生成的机床MT的机器实例模型MIM可以用相应机床QE使用机床MT的机器实例模型MIM进行评估，以生成查询结果QR，从而形成机床特定要求[0065]可以使用机床MT的丰富的机器实例模型MIM将通用工业应用的通用数据要求gR转工业应用在制造环境的边缘计算设备ECD的处理器上执行时在应用运行时期间转换的动态[0066]在可能的实施例中，在步骤S2中由边缘计算设备ECD从机床MT的控制器提取的机工业标准格式。机床数据报告MTDR还可伴随从预定义格式到后端BE的模型管理组件MMC的[0067]在可能的实施例中，可以通过通用工业应用gAPP的通用应用模型gAPPM来扩展存储在后端BE的存储器或数据库中的通用机床模型GMTM，也如图2中所示。在可能的实施例中，在步骤S2中提供的机床MT的机器实例模型MIM也可以通过应用通用工业应用中指定的[0068]具有采用机床特定要求mtsR扩展的其配置数据的实例化工业应用可以使用平台部署在机床MT的边缘计算设备ECD上。可由边缘计算设备ECD使用机床特定要求mtsR和/或通用数据要求gR经由边缘计算设备ECD的机床接口从机床MT的数据源[0069]在可能的实施例中，机床MT的机器实例模型MIM的副本可以存储在机床MT的边缘[0070]在可能的实施例中，数据质量谓词用于关于由边缘计算设备ECD从机床MT的数据源获取的数据限定工业应用的动态数据要求。这些数据质量谓词可以包括数据采集频率、[0071]可以将根据通用机床模型GMTM表达的通用工业应用的通用数据要求gR转换成机床特定要求mtsR，包括机床MT及其控制器及其边缘计算设备ECD的数据点和/或数据协议。仅将实例化工业应用部署在机床MT的边缘计算设备E[0072]存储在后端BE内的模型管理组件MMC的数据库中的通用机床模型GMTM提供了用于组件MMC的数据库中的通用机床模型GMTM形成了机床数据标准的超集，诸如MTConnect和VDW的OPC-UACompanions。机器实例模型MIM可以借助于由通用机床模型GMTM提供的方案来定义特定机床MT的配置数据和动态数据。机器实例模型MIM描述了机床MT及其机床组件项aDI的子类，该模拟数据项aDI形成数据项DI的子类，如图4中所示。资产ASS可以连接到诸如unit=Nm和address=“/nck/servodata/nckServoDataCmdTorque64[1]”，这是TorqueTOR的子类。此外，commandPositioncPOS和actualPositionaPOS形成Position到通用机床模型GMTM和/或机器实例模型MIM的映射。模型的生成和/或更新通常由后端BE[0076]模型管理组件MMC也可以用于解析输入并将其转换成机器实并将其存储到后端BE的存储器中。所需的输入可以包括由边缘计算设备ECD提供的机床数[0078]图5中示出从SINUMERIK数据档案库自动生成机器配置实例模型MIM的示例。左侧所示的SINUMERIK数据档案库可以是机床MT的机床数据报告MTDR的一部分，该报告转换成[0080]模型管理组件MMC可以包括接口工具，该接口工具允许丰富不同机床MT的机器实OEM特定的方式对存储在PLC中的机床数据进行寻址，其中只有相应的OEM可以理解这些数[0085]还如图2中所示，还可以经由由应用管理组件APPMC提供的通用应用模型gAPPM来扩展存储在模型管理组件MMC的数据库中的通用机应用通用模型gAPPM可以包含通用机床模型GMT扩展可以由应用管理组件APPMC和应用部署组件A[0090]如图2中所示，还可以通过应用部署组件APPDC来丰富要在其上部署工业应用APP的每个实例a都会生成类型为XYZ-AxisLoadlndex的新特性a.XYZ-AxisLoadIndex。该[0094]如果通用机床模型GMTM不足以描述新配置，则可以使用模型管理组件MMC的接口[0095]应用管理组件APPMC和应用开发组件APPDC允许经由后端系统BE通用应用gAPP来如，如果创建了应用XYZ，该应用测量特定机器轴上的负载，则可以通过将参数XYZ-AxisLoadIndex添加到轴类来指示它扩展了通[0097]该应用可以进一步包括用于扩展机器实例模型MIM的规则。这指示如何扩展通用询来引用它们。[0107]选择?axis,?address,?unit。算设备ECD的数据要求。这些特定要求可以包括例如必须在感兴趣的特定机器上读取数据询引擎QE上评估查询Q来进行，该查询引擎QE可以使用与感兴趣的机床MT的边缘计算设备算设备ECD可包括如图9中所示的本地查询引擎QE。应用APP可以使用本地查询引擎QE来将通用查询Q解析为特定机床MT的数据点和/或使用适当的寻址机制从其它应用解析为通用[0121]这意味着正在运行的应用可能潜在地取决于存储在边缘计算设备ECD的本地存储[0122]当改变机器实例模型MIM时，后端BE可以（自动或由机器操作员或机器所有者手算设备ECD上的每个单独应用检查是否必须重新部署它，包括是否仍然满足相关性或数据