用于将机器与多个应用耦合的设备和方法技术

提出了一种用于将机器、特别是机床与多个应用耦合的设备，该机器具有数量为N的数据源，用于以特定于数据源的数据格式来提供所述机器的数据。所述设备包括转换单元，所述转换单元被设立为：将N个数据源之一的以特定于数据源的数据格式之一存在的数据转换成用于所述应用的通用语义数据模型的数据；和/或将所述应用之一的以所述通用语义数据模型存在的数据转换成用于N个数据源之一的特定于数据源的数据格式之一的数据。借此，所述转换单元有利地建立了在相应的应用与所述机器的相应的数据源之间的数据互操作性。还提出了一种用于将机器与多个应用耦合的方法和计算机程序产品。

Equipment and methods for coupling machines to multiple applications

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将机器与多个应用耦合的设备和方法
本专利技术涉及一种用于将机器、特别是机床与多个应用耦合的设备，所述机器具有多个数据源，用于以特定于数据源的数据格式来提供所述机器的数据。此外，本专利技术涉及一种方法和一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在由程序控制的装置上促使所述方法的执行。
技术介绍
本专利技术的
特别是涉及边缘计算，在所述边缘计算中通过性能强大的应用将机床的诸如Sinumerik、Simotion或Simatik那样的控制设备的基本功能以及诸如摄像机那样的其它现场设备和传感器的基本功能扩展到附加硬件。例如，这种应用在生产过程的速度、磨损、能耗和其它特性方面优化了NC程序（NC；nemericalcontrol，数控）。还已知在即将发生机器或组件失效时发出警告、计划最佳维护周期并主动为预测性维护任务提供建议的应用。这种应用有许多的应用可能性。不过，机器的诸如传感器或致动器那样的数据源常规地以特定于数据源的数据格式来提供其数据，所述数据应当由这样的应用来处理。因此，常规地将应用构建为使得所述应用可以处理在相应的特定于数据源的数据格式下的数据。借此，常规地，相应的应用是专门为设备或机器所构建的，即使所述设备与其它设备类型共享相似的特性也是如此。换句话说，常规地，这里不存在数据互操作性。机器或设备并未针对此来开发。也就是说，常规地，为现场设备A创建的应用不会自动与现场设备B一起工作。因此，常规地，应用以特定于设备的方式来编程。如果应用也应当用于其它设备，则需要对该应用进行重新设计（Re-Engineering）或重写（Re-Writing）。接口的标准化也只是有条件地解决了缺乏数据互操作性的问题，因为接口的标准化始终只允许功能和质量（特别是数据传输的性能）的最小公分母。这种标准的一个示例是OPCUA（UA；unifiedarchitecture，统一体系架构）。OPCUA是一种工业M2M通信协议。不过，例如即使在OPCUA的情况下，也不会将特定于设备的高频数据（如在为此频率通常为500Hz或更高的位置控制回路、转速控制回路和电流控制回路情况下的位置、转速和电流）传输到所述应用。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务在于：改善机器与多个应用的耦合、特别是通信技术耦合。根据第一方面，提出了一种用于将机器、特别是机床与多个应用耦合的设备，该机器具有数量为N的数据源，用于以特定于数据源的数据格式来提供该机器的数据。所述设备包括转换单元，所述转换单元被设立为：将N个数据源之一的以特定于数据源的数据格式之一存在的数据转换成用于所述应用的通用语义数据模型的数据；和/或将所述应用之一的以所述通用语义数据模型存在的数据转换成用于N个数据源之一的特定于数据源的数据格式之一的数据。通过所述转换单元，改善了所述机器与所述应用之间的通信技术耦合。特别地，所述转换单元建立了在相应的应用与所述机器的相应的数据源之间的数据互操作性。由于所述应用使用通用语义数据模型，所述应用可以被用于多个不同的数据源，这些数据源也可以使用不同的特定于数据源的数据格式。此外，相应的应用由于该通用语义数据模型而也可以被用于不同的机器。基于所述转换单元的功能，所述应用可以使用所述通用语义数据模型，使得应用开发人员能够有利地以快速且成本有利的方式为不同的机器和/或数据源编写应用。基于所述转换单元的功能，与特定机器一起工作的应用也可以被用于其它类似的机器。所创建的数据互操作性可以是边缘计算系统（Edge-Computing-System）的重量模块，其中，应用的第三方提供商可以围绕着边缘计算硬件和软件平台来提供应用。所述机器例如是机床或设备，如现场设备。所述机器由控制设备控制，所述控制设备例如是Sinumerik、Simotion或Simatik。所提出的设备例如被构造为边缘控制器（Edge-Controller），并且能与所述机器的控制设备耦合。以特定于数据源的数据格式来提供其数据的数据源的示例包括：布置在所述机器上的传感器、用于拍摄所述机器的图像的摄像机、用于记录在所述机器的区域内的声音的麦克风以及所述机器的执行器。所述特定于数据源的数据格式是特定于输出数据源的，并且借此不是通用的，而且例如基于简单的数字代码。应用是应用软件或应用程序，所述应用程序例如被实施为计算机程序，以便处理或支持功能或者以便分析所述机器的数据。例如，应用可以关于生产过程的速度、磨损、能耗或其它特性方面对NC程序进行优化。其它应用例如可以在即将发生所述机器的机器或组件失效时发出警告、计划所述机器的最佳维护周期和/或主动为所述机器的预测性维护提供指示。所述应用使用所述通用语义数据模型，并且借此不是特定于机器或特定设备的。特别地，所述通用语义数据模型是描述例如机床的一个或多个技术或过程技术域的通用数据模型。根据一个实施方式，所述转换单元包括第一转换装置和第二转换装置。在此，所述第一转换装置被设立为：将以特定于数据源的数据格式之一存在的数据转换成特定于数据源的语义数据模型的数据。此外，所述第二转换装置被设立为：将所述特定于数据源的语义数据模型的数据转换成所述通用语义数据模型的数据。根据另一实施方式，所述转换单元还包括第三转换装置和第四转换装置。在此，所述第三转换装置被设立为：将应用之一的所述通用语义数据模型的数据转换成用于N个数据源之一的所述特定于数据源的语义数据模型之一的数据。此外，所述第四转换装置被设立为：将所述特定于数据源的语义数据模型的数据转换成所述数据源的特定于数据源的数据格式的数据。根据另一实施方式，所述第二转换装置被设立为：借助于语义映射来将所述特定于数据源的语义数据模型的数据转换成所述通用语义数据模型的数据，其中所述第三转换装置被设立为：借助于逆语义映射来将应用之一的所述通用语义数据模型的数据转换成用于N个数据源之一的所述特定于数据源的语义数据模型之一的数据。所述语义映射优选地包括将所述通用语义数据模型与特定于数据源的语义数据模型链接的映射规则。在这种情况下，所述链接的逻辑例如可以是在概念层面的继承（例如，轴是机器组件）、在关系层面的继承（例如，从过程继承的钻孔）或可逆的、任意复杂和嵌套的数学函数（例如，转数/分钟=转数/秒·60）。附加地，任何类型的复杂的逻辑映射函数都可以是所述语义映射的一部分。对于每个数据源来说，特别是使用语义映射的集合，该集合将特定于数据源的语义数据模型映射到所述通用语义数据模型。相应的映射或映射规则的格式优选地是公理（Axiom）的形式，在需要时也结合语义规则和数学函数为所述映射提供更高的表达水平。所提出的转换装置具有以下优点：在特定于数据源的数据格式与通用语义数据模型之间的转换中创建了中间阶段，即所述特定于数据源的语义数据模型。所述特定于数据源的语义数据模型的该中间阶段具有以下优点：特别是可以自动化地、也包括在概念上自动化地创建在特定于数据源的数据格式与特定于数据源的语义数据模型之间的映射或转换。随后的示例可以说明所提出的设备或所述转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将机器（20）、特别是机床与多个应用（41-43）耦合的设备（10），所述机器具有数量为N的数据源（31-33），用于以特定于数据源的数据格式（DSS）来提供所述机器（20）的数据，所述设备具有：/n转换单元（60），所述转换单元被设立为：将N个数据源（31-33）之一的以所述特定于数据源的数据格式（DSS）之一存在的数据转换成用于所述应用（41-43）的通用语义数据模型（SDM）的数据；和/或将所述应用（41-43）之一的以所述通用语义数据模型（SDM）存在的数据转换成用于N个数据源（31-33）之一的所述特定于数据源的数据格式（DSS）之一的数据。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170822 EP 17187207.01.一种用于将机器（20）、特别是机床与多个应用（41-43）耦合的设备（10），所述机器具有数量为N的数据源（31-33），用于以特定于数据源的数据格式（DSS）来提供所述机器（20）的数据，所述设备具有：
转换单元（60），所述转换单元被设立为：将N个数据源（31-33）之一的以所述特定于数据源的数据格式（DSS）之一存在的数据转换成用于所述应用（41-43）的通用语义数据模型（SDM）的数据；和/或将所述应用（41-43）之一的以所述通用语义数据模型（SDM）存在的数据转换成用于N个数据源（31-33）之一的所述特定于数据源的数据格式（DSS）之一的数据。


2.根据权利要求1所述的设备，
其特征在于，所述转换单元（60）具有第一转换装置（71）和第二转换装置（72），其中所述第一转换装置（71）被设立为：将以所述特定于数据源的数据格式（DSS）之一存在的数据转换成特定于数据源的语义数据模型（DSM）的数据，而且其中所述第二转换装置（72）被设立为：将所述特定于数据源的语义数据模型（DSM）的数据转换成所述通用语义数据模型（SDM）的数据。


3.根据权利要求2所述的设备，
其特征在于，所述转换单元（60）还具有第三转换装置（73）和第四转换装置（74），其中所述第三转换装置（73）被设立为：将所述应用（41-43）之一的所述通用语义数据模型（SDM）的数据转换成用于N个数据源（31-33）之一的所述特定于数据源的语义数据模型（DSM）之一的数据，而且其中所述第四转换装置（74）被设立为：将所述特定于数据源的语义数据模型（DSM）的数据转换成所述数据源（31-33）的特定于数据源的数据格式（DSS）的数据。


4.根据权利要求3所述的设备，
其特征在于，所述第二转换装置（72）被设立为：借助于语义映射（M）来将所述特定于数据源的语义数据模型（DSM）的数据转换成所述通用语义数据模型（SDM）的数据，而且其中所述第三转换装置（73）被设立为：借助于逆语义映射来将所述应用（41-43）之一的所述通用语义数据模型（SDM）的数据转换成用于N个数据源（31-33）之一的所述特定于数据源的语义数据模型（DSM）之一的数据。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，
其特征在于，所述设备（10）被构造为边缘控制器，所述边缘控制器能与用于控制所述机器（20）的控制设备（80）耦合。


6.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，
其特征在于，所述设备（10）被构造为控制器，所述控制器集成在用于控制所述机器（20）的控制设备（80）中。

【专利技术属性】
技术研发人员：JG菲舍尔，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE