JP2020515958A - スマート工場の透明なモニタリング方法及びシステム - Google Patents

Abstract

本発明はスマート工場の透明なモニタリング方法を提供し、スマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを構築するステップＡと、スマート工場の透明なモニタリング方法を実現するステップＢを含み、ステップＡは、仮想モデルと物理的相互接続メカニズムを構築するステップＡ１と、工場の静的モデリングを行うステップＡ２と、工場の動的モデリングを行うステップＡ３と、モデルと設備の統合を行うステップＡ４を含み、ステップＢは、スマート工場３Ｄシミュレーションを具体的に実施するステップＢ１と、仮想モデルと物理的モデルを関連させるステップＢ２と、コマンドを発しデータを収集し、フィードバックするステップＢ３と、データを可視化し表示するステップＢ４を含む。スマート工場の透明なモニタリングシステムであって、ＭＥＳモジュール、ユニット管理モジュール、ＳＣＡＤＡモジュールとバス（ｂｕｓ）制御ネットワークモジュール含む。

Description

本発明は工業自動化技術の分野に関し、特に、スマート工場の透明なモニタリング方法及びシステムに関する。

リアルタイムモニタリングはスマート製造工場の必須要件の一つである。

次世代のスマート工場は、高度なダイナミズム、適応性とランダム性等の特徴を備え、スマート工場のモニタリングに対して、データモニタリングからデータとモデル混合の３Ｄ可視化モニタリングへ、平面モニタリングから３Ｄ多視点モニタリングへの発展の差し迫ったニーズが存在する。
従来のビデオモニタリング方法は、２Ｄモニタリングを主とし、工場の全景に対する微細なモニタリングを行うことはできない。

しかも、データ駆動の３Ｄ可視化モニタリングプラットフォームとツールを欠き、設備動作過程、製品移動過程に対するモニタリングがないため、ライン全体の作業過程における動作、データ、情報等に対するリアルタイムで透明なモニタリングを行うことができない。

従来技術の欠点は、以下の通りである。
カメラの視覚的モニタリングを主とし、平面２Ｄモニタリングに属するため、ライン全体に対して多視点モニタリングが行えず、ライン全体の細部に対してクロス粒度モニタリングを行うことができない。

データ情報モニタリングを主とし、データ駆動の３Ｄ可視化モデル運動とデータのモニタリングプラットフォームとツールを欠いている。
シミュレーションの形式を主とし、設備動作過程、製品移動過程に対するリアルタイムモニタリングがないため、ライン全体の作業過程をモニタリングできない。

前記先行技術には、ライン全体に対して多視点モニタリングが行えず、ライン全体の細部に対してクロス粒度モニタリングを行うことができず、データ情報モニタリングを主としデータ駆動の３Ｄ可視化モデル運動とデータのモニタリングプラットフォームとツールを欠いており、シミュレーションの形式を主とし設備動作過程、製品移動過程に対するリアルタイムモニタリングがないため、ライン全体の作業過程をモニタリングできないという欠点がある。

本発明によるスマート工場モニタリング方法及びシステム３Ｄ可視化モジュールと透明なモニタリングプラットフォームに基づき、センサーデータを利用して、工場の各種設備のリアルタイム運転情報と状態に対して、追跡と３Ｄ可視化表現を行い、同時にリアルタイムコマンドデータと統計データを融合し、可視化表現を行い、物理的ライン全体の実行過程を、リアルタイム３Ｄ可視化表示及び関連実行性能データ動的表示を行う。

現場情報をリアルタイムでモデルとシステムにフィードバックすることで、ライン全体とその３Ｄデジタルツインモデルの作業同期を実現し、これによりライン全体に対して全景で、クロス粒度リアルタイムモニタリングを行うスマート工場の透明なモニタリング方法及びシステムに関する。

本発明によるスマート工場の透明なモニタリング方法は、以下のステップを含む。
ステップＡ：スマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを構築し、それは以下を含む。

ステップＡ１：仮想モデルと物理的相互接続メカニズムを構築し、データ駆動の３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームをスマート工場モニタリングの３Ｄ可視化インターフェースとし、３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームに基づき、デジタルツイン技術を運用し、生産データのダウンコマンドチャンネルと現場生産データのアップ情報チャンネルを構築し、産業用イーサネットと仮想コントロールネットワークにより、ソフトウェアＰＬＣとハードウェアＰＬＣの通信メカニズム及びソフト／ハードウェアＰＬＣ非同期サイクル同期化保証メカニズムを構築し、上位ＭＥＳモジュール及び下層制御ネットワークとの通信と統合を実現し、工場現場と等価なスマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを構築する。

ステップＡ２：工場の静的モデリングはデータ駆動の３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームを利用し、工場生産設備及びそのレイアウト状況を結合し、工場設備の３Ｄモデリング可動部材と非可動部材に対する分類モデリングを完了し、３Ｄ可視化プラットフォーム上で、ライン全体の仮想アセンブリを行う。

ステップＡ３：工場の動的モデリングはデータ駆動の３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームを利用し、工場設備動作と工場物流状況を結合し、専用機設備と中間設備動作計画を完了し、製品物流と運動計画を完了し、運動と動作コントロールスクリプトを編制し、工場のオフライン模擬運転を実現する。

ステップＡ４：モデルと設備の統合：仮想モデルと物理的相互接続メカニズムに基づき、工場設備モデルとその物理的動作同期を完了し、単一機実物とデジタル化ライン全体上で対応する単一機デジタル化モデルの動作同期を実現する。該工場設備モデルは、静的モデルと動的モデルを含む。

ステップＢ：スマート工場の透明なモニタリング方法を実現し、それは以下を含む。
ステップＢ１：スマート工場３Ｄシミュレーションを具体的に実施する。
ステップＢ２：仮想モデルと物理的モデルを関連させる。
ステップＢ３：コマンドを発し、データを収集し、フィードバックする。
ステップＢ４：データを可視化し表示する。

本発明は、３Ｄ可視化モジュールと透明なモニタリングプラットフォームに基づき、センサーデータを利用し、工場の各種設備のリアルタイム運転情報と状態に対して、追跡と３Ｄ可視化表現を行い、同時にリアルタイムコマンドデータと統計データを融合し、可視化表現を行い、物理的ライン全体の実行過程を、リアルタイム３Ｄ可視化表示及び関連実行性能データ動的表示を行う。

現場情報をリアルタイムでモデルとシステムにフィードバックすることで、ライン全体とその３Ｄデジタルツインモデルの作業同期を実現し、これによりライン全体に対して全景で、クロス粒度リアルタイムモニタリングを行う。

さらに、ステップＢ１におけるスマート工場３Ｄシミュレーションの具体的な実施の過程は、以下を含む。

ステップＢ１１：準備段階を開始し、工場サイト計画、製品外観性能、加工プロセスフロー、計画生産量、原材料投入量等に対して、詳細な調査研究を行い、生産ラインのレイアウトと具体的な単一機設備の設置及び関連資源の配置を結合し、最適化されたシミュレーションスマート工場レイアウトソリューションを設計する。

ステップＢ１２：３Ｄモデリングソフトウェアを利用し、単一機設備、中間設備に対して、３Ｄモデリングを完了し、３Ｄモデルを、シミュレーションソフトウェアに導入し、ステップＢ１１における場所生産能力等のレイアウト計画を結合し、シミュレーションソフトウェアにおいて、対応する設備３Ｄモデルに対して１対１で対応する、嵌合接続を行い、３Ｄ仮想スマート工場生産ラインレイアウトを実現する。

ステップＢ１３：シミュレーションソフトウェアにおいて、設備３Ｄモデルに対して、動作の動的設計の運動方式の性能計画を行い、シミュレーションソフトウェアにおいて、設備３Ｄモデルに対して、スクリプト編制を行い、ステップＢ１２における設備３Ｄモデル動作と運動を実現し、センサーのコントロール、制御ロジックの設計、工場生産情報等のデータ収集等を利用し、３Ｄ仮想生産ラインに対する仮想デジタル化制御を完了する。

ステップＢ１４：スタンドアロン機器３Ｄモデル或いはライン全体をサブモジュールに合理的に分割して区分し、デジタル化を行い、これにより仮想ライン全体のデジタル化モデルを構築し、ＭＥＳモジュールを実行エンジンとし、設備３Ｄデジタル化モデルを対象とし、特定機能アルゴリズムを書き、このアルゴリズムをＭＥＳモジュールのコアとし、仮想生産ライン全体を最適化調整し、生産コマンドのダウンロードと工場情報のアップロードは、実行エンジンとシミュレーションソフトウェア間でデータインタラクションを実現する必要がある。

ステップＢ１５：工場現場リアルタイムデータに対して、相応のデータレポートを分類制作し、これによりデータはモニタリングステーションにおいて３Ｄ可視化して示される。

さらに、ステップＢ２における仮想モデルと物理的モデルの関連は、以下を含む。

上述のスマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを運用し、ＰＬＣと仮想ネットワークを架け橋とし、３Ｄシミュレーション、設備モデルと物理的ＰＬＣの間の通信チャンネルを構築し、データ、コマンドと情報の相互接続を実現し、ステップＡ４に基づいて、デジタルツイン技術を運用し、オンラインセンサーデータ、物理的モデルフィードバックの現場リアルタイムデータを利用し、シミュレーションモデルを駆動し、製品移動状況をシミュレーションすることにより、仮想工場とリアル工場の間のインタラクティブな動きと同期を実現し、リアル設備と、モニタリングプラットフォームにマッピングされた対応モデルを、１対１でマッピングする。

さらに、ステップＢ３におけるコマンドダウンロードとデータ収集フィードバックは、以下を含む。

スマート工場の透明なモニタリングプラットフォームの構築完了とデータ同期通信構築に基づいて、コマンドの指示と現場リアルタイムデータの収集とフィードバックを実現し、スマート工場の透明なモニタリングプラットフォーム工場の各種設備のリアルタイム運転情報と状態に対して、追跡を行い、一方では、ＭＥＳモジュールを介して、生産コマンドを各ユニット管理モジュールに発送し、各ユニット管理モジュールは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、さらにバス（ｂｕｓ）制御ネットワークモジュール同期を経て底層ＰＬＣに送信し、ソフト／ハードウェアＰＬＣを介して、シミュレーションプラットフォームと現場設備運動を駆動する。

一方、物理的モデルの現場情報及び運動状態は、センサー収集のリアルタイムデータを介して、バス（ｂｕｓ）制御ネットワークをＳＣＡＤＡモジュールにアップロードし、各リンクの状態とデータをＭＥＳモジュールにフィードバックし、これにより閉ループ（Ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ）を形成する。
ＳＣＡＤＡモジュールは工場データを収集し、ＭＥＳモジュールにアップロードする。

ここで、工場データは設備運転状態、生産工程、製品加工工程、故障情報を含む。

さらに、ステップＢ４におけるデータの可視化表示は、以下を含む。

現場リアルタイムデータを、３Ｄシミュレーションソフトウェアに送信し、ソフトウェア内でデータを処理し、工場運転情報と生産データに対してレポートを統計作成し、工場生産状况、設備故障状况、製品加工状况等のリアルタイムデータの３Ｄ可視化表現を実現し、これによりスマート工場の全ビュー、クロス粒度、透明なモニタリングと管理を実現する。

スマート工場の透明なモニタリングシステムは、以下を含む。

ＭＥＳモジュールは、生産コマンドを各ユニット管理モジュールに発送し、ユニット管理モジュールは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、さらにバス（ｂｕｓ）制御ネットワークモジュール同期を経て底層ＰＬＣに送信し、ソフトウェアＰＬＣとハードウェアＰＬＣを介して、シミュレーションプラットフォームと現場設備運動を駆動し、ＳＣＡＤＡモジュールは工場データを収集し、ＭＥＳモジュールにアップロードする。

ここで、工場データは設備運転状態、生産工程、製品加工工程、故障情報を含む。

バス（ｂｕｓ）制御ネットワークモジュールは、スマート工場の透明なモニタリングシステム内で構築される通信ネットワークである。

本発明は、上述の内容に基づき、スマート工場モニタリング方法及びシステムを提供し、３Ｄ可視化モジュールと透明なモニタリングプラットフォームに基づき、センサーデータを利用し、工場の各種設備のリアルタイム運転情報と状態に対して、追跡と３Ｄ可視化表現を行い、同時にリアルタイムコマンドデータと統計データを融合し、可視化表現を行い、物理的ライン全体の実行過程を、リアルタイム３Ｄ可視化表示及び関連実行性能データ動的表示を行う。

現場情報をリアルタイムでモデルとシステムにフィードバックすることで、ライン全体とその３Ｄデジタルツインモデルの作業同期を実現し、これによりライン全体に対して全景で、クロス粒度リアルタイムモニタリングを行う。

本発明の実施形態のスマート工場の透明なモニタリングプラットフォームの通信模式図である。 本発明の実施形態のスマート工場の透明なモニタリングシステムの構造図であり、位置関係により、構造図を図２と図３に分けた。図３は図２の続きである。 本発明の実施形態のシミュレーションモデルと物理的モデル同期の模式図である。 本発明の実施形態のスマート工場の透明なモニタリングプラットフォームの構造図である。

（実施形態）
以下、図を参照して、具体的実施方式により本発明の技術解決案を説明する。
本発明は以下の前提に立っている。

３Ｄデジタル化設計が可能なプラットフォームと対応する３Ｄ可視化エンジンを備え、内部にデータ処理機能を備え、単一機設備の仮想設備を実行でき、スクリプトを介して、設備の動作或いは製品の運動を制御でき、ソフトウェアＰＬＣ機能を備える。

デジタルツイン：物理モデル、センサー更新、運転履歴等データを十分に利用し、複合分野、マルチ物理量、マルチスケール、多重確率のシミュレーション過程を統合し、仮想空間にマッピングし、これにより対応する実体設備のすべてのライフサイクル過程を反映する。
”デジタルミラー”或いは“デジタルマッピング”とも別称される。

スマート工場の透明なモニタリング方法は、以下のステップを含む。
ステップＡ：スマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを構築し、それは以下を含む。

ステップＡ１：仮想モデルと物理的相互接続メカニズムを構築し、データ駆動の３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームをスマート工場モニタリングの３Ｄ可視化インターフェースとし、該シミュレーションモニタリングプラットフォームに基づき、デジタルツイン技術を運用し、生産データのダウンコマンドチャンネルと現場生産データのアップ情報チャンネルを構築し、産業用イーサネットと仮想コントロールネットワークにより、ソフトウェアＰＬＣとハードウェアＰＬＣの通信メカニズム及びソフト／ハードウェアＰＬＣ非同期サイクル同期化保証メカニズムを構築し、上位ＭＥＳモジュール及び下層制御ネットワークとの通信と統合を実現する。

本実施形態は、中空ガラスインテリジェント生産ラインを例とする（注：以下の各実施形態はすべて、中空ガラスインテリジェント生産ラインを例とする）。

この生産ラインの設計は、Ｄｅｍｏ３Ｄシミュレーションソフトウェアを第三者３Ｄデジタル化設計プラットフォームとし、３Ｄ可視化のモニタリングステーションインターフェースを構築する。

ダウンコマンドチャンネル構築は、以下の通りである。

ＭＥＳモジュールを介して、生産コマンドを制御システムに発送し、制御システムは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、ＰＬＣを介して、現場設備とシミュレーションモデル運動を駆動する。
アップ情報チャンネル構築は、以下の通りである。

設備とシミュレーションにおけるセンサー収集のリアルタイムデータと現場各リンクの状態とデータを、ＭＥＳモジュールにフィードバックし、アップロード過程において、現場情報は逐次設備と製品状態に転換される。
仮想コントロールネットワークによるとは、以下のことを意味する。

産業用イーサネットを介して、シミュレーションモデルと物理的モデルを接続する。

これによりソフトウェアＰＬＣとハードウェアＰＬＣの通信メカニズム（具体的な通信メカニズムは図１参照）、及びソフト／ハードウェアＰＬＣ非同期サイクル同期化保証メカニズム（ソフト／ハードウェアＰＬＣ非同期サイクル同期化保証メカニズムとは、ソフトウェアＰＬＣとハードウェアＰＬＣのそれぞれ一つの運転メカニズムで、非同期サイクル同期を実現）を構築し、上位ＭＥＳモジュール及び下層制御ネットワークとの通信と統合を実現する。

ステップＡ２：工場の静的モデリングはデータ駆動の３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームを利用し、工場生産設備及びそのレイアウト状況を結合し、工場設備の３Ｄモデリング可動部材と非可動部材に対する分類モデリングを完了し、３Ｄ可視化プラットフォーム上で、ライン全体の仮想アセンブリを行う。

Ｄｅｍｏ３Ｄを、３Ｄデジタル化設計プラットフォームとし、工場設備及びそのレイアウト状況を結合し、工場設備に対する３Ｄモデリング（可動部材と非可動部材の分類モデリング）を完了する。

例えば、中空ガラスインテリジェント生産ラインソリューション中で元のフィルム倉庫、焼戻炉等に対するモデリングを完了する。

続いて、構築されたモデル３Ｄ可視化プラットフォーム上で、ライン全体の仮想アセンブリを行い、生産ラインの静的構築を完了する。

ステップＡ３：工場の動的モデリングはデータ駆動の３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームを利用し、工場設備動作と工場物流状況を結合し、専用機設備と中間設備動作計画を完了し、製品物流と運動計画を完了し、運動と動作コントロールスクリプトを編制し、工場のオフライン模擬運転を実現する。

Ｄｅｍｏ３Ｄを、３Ｄデジタル化設計プラットフォームとし、工場設備動作と工場物流状況を結合し、静的３Ｄモデルに対して、スクリプト編制、ラダーダイヤグラム設計等を行い、専用機設備と中間設備動作計画を完了し、製品物流と運動計画を完了し、Ｄｅｍｏ３Ｄにおいて生産ラインを走らせ、工場のオフライン模擬運転を実現する。

ステップＡ４：モデルと設備の統合：仮想モデルと物理的相互接続メカニズムに基づき、工場設備モデルとその物理的動作同期を完了し、単一機実物とデジタル化ライン全体上で対応する単一機デジタル化モデルの動作同期を実現する。該工場設備モデルは、静的モデルと動的モデルを含む。

シミュレーションモデルと物理的モデルは同期しており、ステップＡ２とステップＡ３の完了に基づいて、シミュレーションモデルと物理的モデルは工場レイアウト、モデルサイズ比、センサーの数量とデバイスの使用、ＰＬＣのロジック等の面で一致性を有し、物理的ＰＬＣを中間情報伝達と制御ブリッジとし、シミュレーションソフトウェアと物理的モデルを接続し、シミュレーションソフトウェア内のソフトウェアＰＬＣと物理的ＰＬＣのＩ／Ｏ点アドレスは１対１で対応し、物理的モデルを主動部分とし、シミュレーションモデルは受動部分とし、しかも仮想運動だけを行い、制御ネットワークにより、リアルタイムデータを伝送し、これによりシミュレーションモデルと物理的モデルの同期を実現する（図４参照）。

ステップＢ：スマート工場の透明なモニタリング方法を実現し、それは以下を含む。
ステップＢ１：スマート工場３Ｄシミュレーションを具体的に実施する。
ステップＢ２：仮想モデルと物理的モデルを関連させる。
ステップＢ３：コマンドを発し、データを収集し、フィードバックする。
ステップＢ４：データを可視化し表示する。

さらに、ステップＢ１におけるスマート工場３Ｄシミュレーションの具体的な実施の過程は、以下を含む。

ステップＢ１１：準備段階を開始し、工場サイト計画、製品外観性能、加工プロセスフロー、計画生産量、原材料投入量等に対して、詳細な調査研究を行い、生産ラインのレイアウトと具体的な単一機設備の設置及び関連資源の配置を結合し、最適化されたシミュレーションスマート工場レイアウトソリューションを設計する。

ステップＢ１２：３Ｄモデリングソフトウェアを利用し、単一機設備、中間設備に対して、３Ｄモデリングを完了し、３Ｄモデルを、シミュレーションソフトウェアに導入し、ステップＢ１１における場所生産能力等のレイアウト計画を結合し、シミュレーションソフトウェアにおいて、対応する設備３Ｄモデルに対して１対１で対応する、嵌合接続を行い、３Ｄ仮想スマート工場生産ラインレイアウトを実現する。

ステップＢ１３：シミュレーションソフトウェアにおいて、設備３Ｄモデルに対して、動作の動的設計の運動方式の性能計画を行い、シミュレーションソフトウェアにおいて、設備３Ｄモデルに対して、スクリプト編制を行い、ステップＢ１２における設備３Ｄモデル動作と運動を実現し、センサーのコントロール、制御ロジックの設計、工場生産情報等のデータ収集等を利用し、３Ｄ仮想生産ラインに対する仮想デジタル化制御を完了する。

ステップＢ１４：スタンドアロン機器３Ｄモデル或いはライン全体をサブモジュールに合理的に分割して区分し、デジタル化を行い、これにより仮想ライン全体のデジタル化モデルを構築し、ＭＥＳモジュールを実行エンジンとし、設備３Ｄデジタル化モデルを対象とし、特定機能アルゴリズムを書き、このアルゴリズムをＭＥＳモジュールのコアとし、仮想生産ライン全体を最適化調整し、生産コマンドのダウンロードと工場情報のアップロードは、実行エンジンとシミュレーションソフトウェア間でデータインタラクションを実現する必要がある。

ステップＢ１５：工場現場リアルタイムデータに対して、相応のデータレポートを分類制作し、これによりデータはモニタリングステーションにおいて３Ｄ可視化して示される。

さらに、ステップＢ２における仮想モデルと物理的モデルの関連は、以下を含む。

上述のスマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを運用し、ＰＬＣと仮想ネットワークを架け橋とし、３Ｄシミュレーション、設備モデルと物理的ＰＬＣの間の通信チャンネルを構築し、データ、コマンドと情報の相互接続を実現し、ステップＡ４に基づいて、デジタルツイン技術を運用し、オンラインセンサーデータ、物理的モデルフィードバックの現場リアルタイムデータを利用し、シミュレーションモデルを駆動し、製品移動状況をシミュレーションし、これにより仮想工場とリアル工場の間のインタラクティブな動きと同期を実現し、リアル設備と、モニタリングプラットフォームにマッピングされた対応モデルを、１対１でマッピングする。
さらに、ステップＢ３におけるコマンドダウンロードとデータ収集フィードバックは、以下を含む。

スマート工場の透明なモニタリングプラットフォームの構築完了とデータ同期通信構築に基づいて、コマンドの指示と現場リアルタイムデータの収集とフィードバックを実現し、スマート工場の透明なモニタリングプラットフォーム工場の各種設備のリアルタイム運転情報と状態に対して、追跡を行い、一方では、ＭＥＳモジュールを介して、生産コマンドを各ユニット管理モジュールに発送し、各ユニット管理モジュールは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、さらにバス（ｂｕｓ）制御ネットワークモジュール同期を経て底層ＰＬＣに送信し、ソフト／ハードウェアＰＬＣを介して、シミュレーションプラットフォームと現場設備運動を駆動する。

一方、物理的モデルの現場情報及び運動状態は、センサー収集のリアルタイムデータを介して、バス（ｂｕｓ）制御ネットワークを経てＳＣＡＤＡモジュールへとアップロードし、各リンクの状態とデータをＭＥＳモジュールにフィードバックし、これにより閉ループ（Ｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐ）を形成する。

ＳＣＡＤＡモジュールは工場データを収集し、ＭＥＳモジュールにアップロードする。

ここで、工場データは設備運転状態、生産工程、製品加工工程、故障情報を含む。

さらに、ステップＢ４におけるデータの可視化表示は、以下を含む。

現場リアルタイムデータを、３Ｄシミュレーションソフトウェアに送信し、ソフトウェア内でデータを処理し、工場運転情報と生産データに対してレポートを統計作成し、工場生産状况、設備故障状况、製品加工状况等のリアルタイムデータの３Ｄ可視化表現を実現し、これによりスマート工場の全ビュー、クロス粒度、透明なモニタリングと管理を実現する。

スマート工場の透明なモニタリングシステムは、以下を含む。

ＭＥＳモジュールは、生産コマンドを各ユニット管理モジュールに発送し、ユニット管理モジュールは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、さらにバス（ｂｕｓ）制御ネットワークモジュール同期を経て底層ＰＬＣに送信し、ソフトウェアＰＬＣとハードウェアＰＬＣを介して、シミュレーションプラットフォームと現場設備運動を駆動し、ＳＣＡＤＡモジュールは工場データを収集し、ＭＥＳモジュールにアップロードする。

ここで、工場データは設備運転状態、生産工程、製品加工工程、故障情報を含む。

バス（ｂｕｓ）制御ネットワークモジュールは、スマート工場の透明なモニタリングシステム内で構築される通信ネットワークである。

前述した本発明の実施形態は本発明を限定するものではなく、よって、本発明により保護される範囲は後述の特許請求の範囲を基準とする。

Claims (6)

1. スマート工場の透明なモニタリング方法であって、
   スマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを構築するステップＡと、スマート工場の透明なモニタリング方法を実現するステップＢ、
   を含むことを特徴とするスマート工場の透明なモニタリング方法。
   ステップＡは、以下のステップＡ１乃至ステップＡ４を含む。
   ステップＡ１：仮想モデルと物理的相互接続メカニズムを構築し、データ駆動の３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームをスマート工場モニタリングの３Ｄ可視化インターフェースとし、３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームに基づき、デジタルツイン技術を運用し、生産データのダウンコマンドチャンネルと現場生産データのアップ情報チャンネルを構築し、産業用イーサネットと仮想コントロールネットワークにより、ソフトウェアＰＬＣとハードウェアＰＬＣの通信メカニズム及びソフト／ハードウェアＰＬＣ非同期サイクル同期化保証メカニズムを構築し、上位ＭＥＳモジュール及び下層制御ネットワークとの通信と統合を実現し、工場現場と等価なスマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを構築し、
   ステップＡ２：工場の静的モデリングはデータ駆動の３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームを利用し、工場生産設備及びそのレイアウト状況を結合し、工場設備の３Ｄモデリング可動部材と非可動部材に対する分類モデリングを完了し、３Ｄ可視化プラットフォーム上で、ライン全体の仮想アセンブリを行い、
   ステップＡ３：工場の動的モデリングはデータ駆動の３Ｄ近物理的シミュレーションモニタリングプラットフォームを利用し、工場設備動作と工場物流状況を結合し、専用機設備と中間設備動作計画を完了し、製品物流と運動計画を完了し、運動と動作コントロールスクリプトを編制し、工場のオフライン模擬運転を実現し、
   ステップＡ４：モデルと設備の統合：仮想モデルと物理的相互接続メカニズムに基づき、工場設備モデルとその物理的動作同期を完了し、単一機実物とデジタル化ライン全体上で対応する単一機デジタル化モデルの動作同期を実現する。該工場設備モデルは、静的モデルと動的モデルを含む。
   ステップＢは以下のステップＢ１乃至ステップＢ4を含む。
   ステップＢ１：スマート工場３Ｄシミュレーションを具体的に実施し、
   ステップＢ２：仮想モデルと物理的モデルを関連させ、
   ステップＢ３：コマンドを発し、データを収集し、フィードバックし、
   ステップＢ４：データを可視化し表示する。
2. 前記ステップＢ１におけるスマート工場３Ｄシミュレーションの具体的な実施の過程は、以下のステップＢ１１乃至ステップＢ１５を含むことを特徴とする請求項１に記載のスマート工場の透明なモニタリング方法。
   ステップＢ１１：準備段階を開始し、工場サイト計画、製品外観性能、加工プロセスフロー、計画生産量、原材料投入量等に対して、詳細な調査研究を行い、生産ラインのレイアウトと具体的な単一機設備の設置及び関連資源の配置を結合し、最適化されたシミュレーションスマート工場レイアウトソリューションを設計し、
   ステップＢ１２：３Ｄモデリングソフトウェアを利用し、単一機設備、中間設備に対して、３Ｄモデリングを完了し、３Ｄモデルを、シミュレーションソフトウェアに導入し、ステップＢ１１における場所生産能力等のレイアウト計画を結合し、シミュレーションソフトウェアにおいて、対応する設備３Ｄモデルに対して１対１で対応する、嵌合接続を行い、３Ｄ仮想スマート工場生産ラインレイアウトを実現し、
   ステップＢ１３：シミュレーションソフトウェアにおいて、設備３Ｄモデルに対して、動作の動的設計の運動方式の性能計画を行い、シミュレーションソフトウェアにおいて、設備３Ｄモデルに対して、スクリプト編制を行い、ステップＢ１２における設備３Ｄモデル動作と運動を実現し、センサーのコントロール、制御ロジックの設計、工場生産情報等のデータ収集等を利用し、３Ｄ仮想生産ラインに対する仮想デジタル化制御を完了し、
   ステップＢ１４：スタンドアロン機器３Ｄモデル或いはライン全体をサブモジュールに合理的に分割して区分し、デジタル化を行い、これにより仮想ライン全体のデジタル化モデルを構築し、ＭＥＳモジュールを実行エンジンとし、設備３Ｄデジタル化モデルを対象とし、特定機能アルゴリズムを書き、このアルゴリズムをＭＥＳモジュールのコアとし、仮想生産ライン全体を最適化調整し、生産コマンドのダウンロードと工場情報のアップロードは、実行エンジンとシミュレーションソフトウェア間でデータインタラクションを実現する必要があり、
   ステップＢ１５：工場現場リアルタイムデータに対して、相応のデータレポートを分類制作し、これによりデータはモニタリングステーションにおいて３Ｄ可視化して示される。
3. 前記ステップＢ２における仮想モデルと物理的モデルを関連させることは、以下を含むことを特徴とする請求項２に記載のスマート工場の透明なモニタリング方法。
   上述のスマート工場の透明なモニタリングプラットフォームを運用し、ＰＬＣと仮想ネットワークを架け橋とし、３Ｄシミュレーション、設備モデルと物理的ＰＬＣの間の通信チャンネルを構築し、データ、コマンドと情報の相互接続を実現し、ステップＡ４に基づいて、デジタルツイン技術を運用し、オンラインセンサーデータ、物理的モデルフィードバックの現場リアルタイムデータを利用し、シミュレーションモデルを駆動し、製品移動状況をシミュレーションし、これにより仮想工場とリアル工場の間のインタラクティブな動きと同期を実現し、リアル設備と、モニタリングプラットフォームにマッピングされた対応モデルを、１対１でマッピングする。
4. 前記ステップＢ３におけるコマンドダウンロードとデータ収集フィードバックは、以下を含むことを特徴とする請求項３に記載のスマート工場の透明なモニタリング方法。
   スマート工場の透明なモニタリングプラットフォームの構築完了とデータ同期通信構築に基づいて、コマンドの指示と現場リアルタイムデータの収集とフィードバックを実現し、スマート工場の透明なモニタリングプラットフォーム工場の各種設備のリアルタイム運転情報と状態に対して、追跡を行い、一方では、ＭＥＳモジュールを介して、生産コマンドを各ユニット管理モジュールに発送し、各ユニット管理モジュールは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、さらにバス（ｂｕｓ）制御ネットワークモジュール同期を経て底層ＰＬＣに送信し、ソフト／ハードウェアＰＬＣを介して、シミュレーションプラットフォームと現場設備運動を駆動し、
   一方、物理的モデルの現場情報及び運動状態は、センサー収集のリアルタイムデータを介して、バス（ｂｕｓ）制御ネットワークを経てＳＣＡＤＡモジュールへとアップロードし、各リンクの状態とデータをＭＥＳモジュールにフィードバックし、これにより閉ループ（Ｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐ）を形成する。
   ＳＣＡＤＡモジュールは工場データを収集し、ＭＥＳモジュールにアップロードし、ここで、工場データは設備運転状態、生産工程、製品加工工程、故障情報を含む。
5. 前記ステップＢ４におけるデータの可視化表示は、以下を含むことを特徴とする請求項４に記載のスマート工場の透明なモニタリング方法。
   現場リアルタイムデータを、３Ｄシミュレーションソフトウェアに送信し、ソフトウェア内でデータを処理し、工場運転情報と生産データに対してレポートを統計作成し、工場生産状况、設備故障状况、製品加工状况等のリアルタイムデータの３Ｄ可視化表現を実現し、これによりスマート工場の全ビュー、クロス粒度、透明なモニタリングと管理を実現する。
6. 前記スマート工場の透明なモニタリング方法のシステムは、以下を含むことを特徴とする請求項５に記載のスマート工場の透明なモニタリング方法のシステム。
   ＭＥＳモジュールは、生産コマンドを各ユニット管理モジュールに発送し、
   ユニット管理モジュールは、生産コマンドを受け取った後、機器コマンドに変換し、さらにバス（ｂｕｓ）制御ネットワークモジュール同期を経て底層ＰＬＣに送信し、ソフトウェアＰＬＣとハードウェアＰＬＣを介して、シミュレーションプラットフォームと現場設備運動を駆動し、
   ＳＣＡＤＡモジュールは工場データを収集し、ＭＥＳモジュールにアップロードし、ここで、工場データは設備運転状態、生産工程、製品加工工程、故障情報を含む。
   バス（ｂｕｓ）制御ネットワークモジュールは、スマート工場の透明なモニタリングシステム内で構築される通信ネットワークである