装配设施的工具系统和用于装配设施的工具系统的方法与流程

本发明涉及一种用于装配设施的工具系统和一种用于装配设施的工具系统的方法。

背景技术：

在装配设施（如用螺丝拧紧设施（Schraubanlage）、焊接设施等等）中，接合技术可以投入使用或者可以进行提供可映射在二维坐标系中的数据的工序，（例如用螺丝拧紧技术、焊接技术、铆接等等）。这里，各种控制装置可以根据需求得到应用，所述各种控制装置分别控制所述工序中的一个并且借此执行刚好必需的接合技术。

在装配设施中，视需求而定，总体上超过1000个控制装置、例如大约2000个控制装置可以在工具系统中运行。在管理很多控制装置的情况下，这要求高的工作花费或复杂的物流。

如果应该在该工具系统上运行来源于不同的制造商的多个不同的控制装置，那么得出问题。这种控制装置通常不是彼此兼容的，使得不同的控制装置不可以在一个工具系统中共同地运行。

此外，还有问题的是：在工具系统的运行过程中，可一再添加或者取消新的工序。通常，这要求工具系统的新配置，这是花费时间的并且借此由于为此必要的系统停转和必要的人员花费而是成本高的。

在这种情况下，如果用于各个工序的各个控制装置的基础数据必须手动地被输入，那么还造成困难地添加了高的故障风险或者针对用于最小化故障风险的人员的另一时间花费。

此外，如果存在其它的可能会由于改变工具系统而被干扰的信息技术基础设施，那么还形成问题。

此外，即使在工具系统中也还经常存在如下要求：采用防火墙，以便确保数据的安全性。在这种情况下，例如可需要：数据由未经准许的第三方的不符合期望的操纵或者读出应该变得不可能或尽可能地被造成困难。

技术实现要素：

因而，本发明的任务是：提供一种用于装配设施的工具系统和一种用于装配设施的工具系统的方法，利用所述工具系统和所述方法可以解决之前提到的问题。尤其是应该提供一种用于装配设施的工具系统和一种用于针对装配设施的工具系统的方法，在所述工具系统和所述方法中能够简单地、可靠地并且成本有利地实现所述工具系统的灵活的配置。

该任务通过一种根据权利要求1所述的用于装配设施的工具系统来解决。该工具系统有：至少两个工具控制装置，用于控制工具元件，以处置至少一个工件；第一数据处置装置，用于接受由所述至少两个工具控制装置在处置所述至少一个工件时所产生的数据并且将所述数据存储在第一数据库中；和第二数据处置装置，用于处理由所述第一数据处置装置存储在第一数据库中的数据，以分析所述数据和/或制成所述数据的可视化。

利用该工具系统，可以在灵活地配置工具系统的情况下有效地并且简单地确保数据相对通过未经准许的第三方的访问的安全性。可能的是：在所述工具系统中采用防火墙并且根据用户的水平（办公水平（Office-Level））仍然很有利地实现对生产数据的访问可能性。

该工具系统的另一优点在于：利用该工具系统保证了对现存的信息技术基础设施的独立性。

该工具系统的有利的其它的优点在从属权利要求中被说明。

可能的是：针对第一数据库和第一数据处置装置的数据安全级与针对第二数据处置装置的数据安全级有区别。

此外，第一数据库和第一数据处置装置可以通过第一防火墙与所述至少两个工具控制装置分开，和/或第一数据库和第一数据处置装置可以通过第二防火墙与第二数据处置装置分开。

优选地，所述至少两个工具控制装置被构建为：针对第一数据库提供工序数据，而针对第二数据库提供质量数据。在这种情况下，工序数据可包括以各个数值或者测量曲线为形式的测量值，而质量数据可包括利用工具元件对所述至少一个工件的处置曾是正常的还是不正常的陈述。

如果所述至少两个工具控制装置被构建为：在每次利用工具元件处置所述至少一个工件之后将在处置时所产生的工序数据发送给第一数据处置装置，那么是有利的。以这种方式，可以在灵活地配置工具系统的情况下有效地并且简单地确保数据相对通过未经准许的第三方的访问的安全性，如之前所描述的那样。

在该工具系统的有利的构建方案中，所述至少两个工具控制装置被构建用于以预先确定的协议发送工序数据，在所述预先确定的协议中，工序数据的数据头部具有相应的工具控制装置的基础数据。以这种方式，在该工具系统中可能的是：保证了与该工具系统的所有的支持该协议的控制装置的兼容性。由此，该工具系统很有利地提供了开放的接口。因此，可以无限制地内连很多控制装置。在这种情况下，所述控制装置可以也在首次开始运转之后简单地并且可靠地被内连到该工具系统中。

在该工具系统的之前所描述的有利的构建方案中，所述预先确定的协议可以是JSON。可替换地或者附加地，相应的工具控制装置的基础数据可具有工具控制装置的标识号码和/或工具控制装置的装配部位和/或工具控制装置的名字。

有利地，第一数据处置装置可以被构建为：如果所述第一数据处置装置从对于第一数据处置装置然而还是未知的工具控制装置接收到数据，那么利用所述工具控制装置的基础数据将所述至少两个工具控制装置之一重新安放（anlegen）在第一数据处置装置的组织结构中。

在特定的构建方案中，所述至少一个工具控制装置可具有至少一个焊接控制装置和/或至少一个用螺丝拧紧控制装置和/或至少一个钻孔控制装置和/或至少一个铆接控制装置和/或至少一个冲压控制装置。

此外，该任务还通过一种根据权利要求10所述的用于装配设施的工具系统的方法来解决。在这种情况下，该工具系统有至少两个工具控制装置，用于控制工具元件，以处置至少一个工件，其中该方法具有如下步骤：利用所述至少两个工具控制装置之一来控制用于处置所述至少一个工件的工具元件；利用第一数据处置装置来接受由所述工具控制装置在处置所述至少一个工件时所产生的数据；将所述数据存储在第一数据库中；并且利用第二数据处置装置来处理由所述第一数据处置装置存储在第一数据库中的数据，以分析所述数据和/或制成所述数据的可视化。

该方法实现了与之前关于工具系统所提到的优点相同的优点。

本发明的其它的可能的实施方案也包括之前或者在下文关于实施例所描述的特征或者实施形式的没有明确被提到的组合。在此，本领域技术人员也将把单个方面作为改进方案或者补充方案添加到本发明的相应的基本形式。

附图说明

随后，本发明参考附上的附图并且依据实施例进一步被描述。

图1示出了具有按照第一实施例的工具系统的装配设施的简化的方框电路图；

图2示出了用于装配设施的按照第一实施例的工具系统的方法的流程图；以及

图3示出了在按照第二实施例的工具系统中被发送的工序数据的强烈被简化的示意性的图表（Schaubild）。

在所述附图中，只要不另作说明，相同的或者功能相同的要素就被配备同样的参考符号。

具体实施方式

图1示出了在装配设施100中投入使用的工具系统1。装配设施100例如可以是用于车辆、电子设备、家具等等的作业线。然而，附加地或者可替换地，装配设施100也可以被构建为多个单个装配站。

利用工具系统1，工件8可以借助于生产控制装置10和工具控制装置11、12、13、14而被加工。为此，工具控制装置11、12、13、14分别操控（ansteuern）工具元件111、121、131、141。生产控制装置10被置于工具控制装置11、12、13、14之上，并且在装配设施100中控制工具控制装置11、12、13、14在生产流程或者装配流程中的坐标。

除了控制装置10至14之外，该工具系统1还有：第一数据处置装置20；第一数据库21；第二数据库22；第二数据处置装置30；到万维网应用（如被实施为传统的计算机屏幕的万维网显示装置35、被实施为平板电脑（Tablet-PC（PC=个人计算机））的万维网显示装置36和被实施为移动电话的万维网显示装置37）的连接；已经存在的质量管理系统40；已经存在的可被实施为显示装置的工序数据仪表板总成（Prozessdatencockpit）50；第一防火墙（Firewall）70；和第二防火墙80。万维网显示装置35、36、37分别通过因特网与工具系统1相连。

在这种情况下，工具控制装置11、12、13、14和工具元件111、121、131、141被布置在装配设施100中，所述工具控制装置11、12、13、14和工具元件111、121、131、141通过第一防火墙70与防护区200分开。第一数据处置装置20以及第一和第二数据库21、22被分配给防护区200。该防护区200通过第二防火墙80与办公室或者办公内联网（Office-Intranet）300分开。第二数据处置装置30被分配给办公内联网300。在办公内联网300中，在被分配给装配设施100的办公室中的用户可以访问装配设施100的数据112、113、122、123、132、133、142、143。

第一和第二防火墙70、80提供了不同的数据安全级。由此，第一数据库21和第一数据处置装置20有不同于第二数据处置装置30的数据安全级。在这种情况下，因为第一数据库21和第一数据处置装置20不可以被未经准许的第三方、尤其是通过因特网访问，所以针对所述第一数据库21和所述第一数据处置装置20的数据安全级更高。此外，针对装配设施100的数据安全级高于针对第一数据库21和第一数据处置装置20的数据安全级。

在运行时，在已经利用工具元件111加工了工件8中的一个或者多个之后，工具控制装置11将工序数据112（如各个测量数据或者曲线形式的测量数据等等）发送给第一数据处置装置20。此外，工具控制装置11接着或者至少部分同时地也将质量数据113发送给第二数据库22。质量数据113也可以被工序数据112包括，而且这样可以连同工序数据112被发送给第一数据处置装置20。第一数据处置装置20接受工序数据112并且将所述工序数据112存储在第一数据库21中的正确的位置上。质量数据113被存储在第二数据库22中。

工具控制装置12、13、14的运行类似于工具控制装置11的之前所描述的运行起作用，使得工序数据122、132、142也被发送给第一数据处置装置20、被第一数据处置装置20接受并且被存储在第一数据库21中的正确的位置上，而质量数据123、133、143被存储在第二数据库22中。

质量数据113、123、133、143例如具有工序数据112、122、132、142是正常的还是不正常的说明。

如在图2中所阐明的那样，在用于工具系统1的方法中，在该方法开始之后，在步骤S1中利用所述工具控制装置11至14之一来操控分别所属的工具元件111、121、131、141，用于处置所述工件8中的至少一个。之后，该流程继续行进到步骤S2。

在步骤S2中，在处置所述一个或者多个工件8时所产生的工序数据112、122、132、142被所涉及的工具控制装置11至14发送给第一数据处置装置20，如之前所描述的那样。之后，该流程继续行进到步骤S3。

在步骤S3中，由于处置所述一个或者多个工件8而产生的质量数据112、122、132、142被所涉及的工具控制装置11至14发送给第二数据库22，如之前所描述的那样。之后，该流程继续行进到步骤S4。

在步骤S4中，由工具控制装置11至14在处置所述一个或者多个工件8时所产生的工序数据112、122、132、142被第一数据处置装置20接受。之后，该流程继续行进到步骤S5。

在步骤S5中，第一数据处置装置20促使工序数据112、122、132、142被存储在第一数据库21中，于是所述工序数据112、122、132、142被存储在第一数据库21中。之后，该流程继续行进到步骤S6。

在步骤S6中，第二数据处置装置30处理所述工序数据112、122、132、142。为此，第二数据处置装置30访问第一数据库21并且紧接着分析工序数据112、122、132、142，使得所述工序数据112、122、132、142也可以被显示在显示装置、例如万维网显示装置35上。可替换地或者附加地，所述工序数据112、122、132、142也可以在没有其它的分析的情况下被显示在显示装置上。由此，第二数据处置装置30实施了分析工序数据112、122、132、142和/或制成所述工序数据112、122、132、142的可视化。之后，该流程返回到步骤S1，使得可以开始用于同样的或者另一工具控制装置11、12、13、14的方法，如之前所描述的那样。

在该方法中，可替换地，步骤S3也可以在步骤S2之前或者与步骤S2至少部分同时地被实施。此外，针对多个工具控制装置11、12、13、14，该方法还可以至少部分并行地运行。在后者的情况下，该方法会由所述工具控制装置11、12、13、14之一来实施。

通过工具系统1的之前所描述的架构，一方面实现了现存的IT基础设施（例如质量数据库）的独立性并且存储了用于监控（Monitoring）和分析的其它的工序相关的数据。此外，利用工具系统1来实现的解决方案通过开放的接口与支持开放协议的所有控制装置10至14是兼容的。

通过工具系统1的所述架构设计上的结构，由防火墙70、80所保护的用于装配设施100的区、防护区200和办公内联网300可以可靠地被跨接，如之前所描述的那样。因此，可以由办公内联网300中的用户的水平（办公水平（Office-Level））以可靠的方式和方法访问来自制造或者生产的数据、即工序数据112、122、132、142。

图3作为关于装配设施100或工具系统1的第二实施例的例子示出了工序数据112的数据帧3的结构。然而，工序数据122、132、142的数据帧以相同的方式被构造。

如在图3中所示出的那样，工序数据112、122、132、142按照预先确定的协议被打包在数据帧3中。换句话说，在工具系统1中，按照预先确定的协议发送工序数据112、122、132、142。尤其是可以按照处于草案中的JSON协议来发送工序数据112、122、132、142。随后，被置于引号中的术语（如“node id（节点id）”等等）是JSON协议的名称（Bezeichnung）。

按照所述预先确定的协议，数据头部A被放在工序数据112前面，而工序数据112被分配给跟随有结束部分C的数据部分B。数据头部A首先被传输给第一数据处置装置20，结束部分C最后被传输给第一数据处置装置20。工具控制装置11的基础数据A1和工序数据112的信息A2被布置在数据头部A中。结束部分C具有控制比特，所述控制比特表明由数据头部A、数据部分B和结束部分C所构造的数据帧的结束。

除了未被示出的控制比特之外，基础数据A1还具有工具控制装置11的标识号码A11、工具控制装置11的装配部位A12和工具控制装置11的名字A13。然而，也可能的是：除了所述未被示出的控制比特之外，基础数据A1只具有工具控制装置11的标识号码A11或者装配部位A12或者名字A13。任意的其它的组合也是可能的。根据这在预先确定的协议中如何被规定，基础数据A1可以被布置在数据头部A中的任意的位置上。

附加地或者可替换地，除了工具控制装置11的标识号码A11“node id”和/或工具控制装置11的装配部位A12“location name（位置名）”和/或工具控制装置11的名字A13“channel（通道）”之外，工具控制装置11的基础数据A1还可具有工具控制装置11的格式“format”，所述格式“format”有“channel”或者针对应用的“application”作为值。附加地或者可替换地，基础数据A1也可以具有在装配设施100中的工具控制装置11的当前的编号“nr”。附加地或者可替换地，基础数据A1也可以具有工具控制装置11的硬件名称“hardware”。附加地或者可替换地，基础数据A1也可以具有工具控制装置11的MAC地址“mac0”。附加地或者可替换地，基础数据A1也可以具有工具控制装置11的IP地址“ip0”。附加地或者可替换地，基础数据A1也可以具有工具控制装置11的序列号“tool serial（工具序列号）”。根据需求，对工具控制装置11的其它的说明在基础数据A1中也是可能的。

工序数据112的信息A2可具有：利用工具控制装置11所执行的工序的结果“result”、例如质量数据113；利用工具控制装置11所执行的工序的日期“date”；工具控制装置11的软件的软件版本“sw version”；工具控制装置11的软件的软件构建名称（Software Build Bezeichnung）“sw build”；利用工具控制装置11所执行的工序的编号“prg nr”；利用工具控制装置11所执行的工序的名字“prg name”；利用工具控制装置11所执行的工序的具有日期的并且为文字（in Worten）的程序的最后的改变“prg date”；所述一个/多个被加工的工件8的标识号码“id code”；所测量的物理量、诸如在用螺丝拧紧工序中的转矩的单位“torque unit”；用于所执行的工序的中断准则“last cmd”；已经进行了所执行的工序的中断的装置的标识号码“stopped by”；所执行的工序的持续时间“duration”。附加地，在用螺丝拧紧工序的情况下，在工序数据112的信息A2中可以存在最后的阶段的行名称“last step row”和/或最后的阶段的列名称“last step column”。

随后，针对在用于用螺丝拧紧工序的工序数据的数据头部A中的信息的例子被说明：

而工序数据112包括诸如在用螺丝拧紧过程中那样的所执行的工序的信息：

用螺丝拧紧阶段“tightening steps”不被改变地在第一数据库中被保存为JSON字符串（String）。

附加地，最小和最大的值以及终值从进行评价的阶段（由“last step column”和“last step row”构成的阶段）的用螺丝拧紧功能“tightening functions”中被读出并且被保存在第一数据库21中的工序数据表格中。如果进行评价的阶段是被扩展的用螺丝拧紧阶段“extended”，那么所述进行评价的阶段也正确地被分析。

为了正确地读出并且保存最小值和最大值，所述最小值和最大值必须被包含在用螺丝拧紧功能“tightening functions”中，诸如“TF AngleMin”、“MF Torque Max”或者针对在“UfB_MOMENT_MAXWERT_CMD”中的被扩展的用螺丝拧紧阶段“extended”。

为了可以使用用螺丝拧紧曲线的图形图示，必须在JSON对象（Objekt）“graph”中填满字段：旋转角度值“angle values”、转矩值“torque values”和以秒为单位的时间值“time values”。

针对其它的接合工序（如焊接、铆接等等）的工序数据相对应地与表征所述接合工序的值相适配。

由此，工具控制装置11、12、13、14在每个用螺丝拧紧过程之后利用按照图3的预先确定的协议主动地寄送工序数据（各个测量值、测量曲线等等）。因为在按照图3的预先确定的协议中的数据帧3的头部部分A1包含进行发送的工具控制装置11、12、13、14的基础数据A，所以进行接收的第一数据处置装置20知道是否涉及已经已知的工具控制装置11、12、13、14的数据并且可以相对应地分配工序数据112、122、132、142。如果涉及迄今为止不是已知的工具控制装置11、12、13、14中的一个的数据，那么工具控制装置11、12、13、14被第一数据处置装置20作为“未被分配的”利用所述工具控制装置11、12、13、14的基础数据A被安放在第一数据处置装置20的软件的概况树中。

如果例如工具控制装置11在数据处置装置20和由此第一数据库21中还不是已知的，那么用户接着可以方便地将所述工具控制装置11分配给在第一数据处置装置20的软件的概况树中的相对应的工厂/车间（Halle）/设施。由此，对于工具控制装置11，手动地输入基础数据A（如标识号码A11、装配部位A12、名字A13等等）不是必需的。

以这种方式，与被实施为软件的第一数据处置装置20相连的工具控制装置11、12、13、14可以简单地利用所述工具控制装置11、12、13、14的基础数据A被安放在工具系统1中，使得所述工具控制装置11、12、13、14可以将数据寄送给被实施为软件的第一数据处置装置20。由此，具有在图3中所示出的结构的第一数据组一被寄送，工具控制装置11、12、13、14就以它们的基础数据A自动地被登记在工具系统1上。借此，用于将新的工具控制装置11、12、13、13内连到工具系统1中的花费变得低于迄今的花费。

因此，工具系统1同样提供了开放的接口，所述开放的接口允许支持按照图6的预先确定的协议的所限定的数据格式的每个控制装置10、11、12、13、14连接到其。此外，该工具系统1完全与现存的IT基础设施无关并且因而不影响所述现存的IT基础设施。由此，也可以利用所述根据办公水平的解决方案访问生产数据、即工序数据112、122、132、142。

所述工具系统1和所述方法的所有之前所描述的构建方案可以单个地或者以所有可能的组合得到应用。尤其是，之前所描述的实施例的所有的特征和/或功能都可以任意地被组合或者也可以被删去。附加地，尤其是如下的修改方案是可设想的。

在附图中所示出的部分示意性地被示出，并且只要所述在附图中被示出的部分的之前所描述的功能被确保，所述在附图中被示出的部分就可以在精确的构建方案中与在所述附图中所示出的形式有偏差。

装配设施100可以是任意的装配设施（诸如用螺丝拧紧设施、焊接设施等等）。在这种情况下，每个任意的接合技术都可以投入使用。通常，在装配设施100中可以进行（例如按照用螺丝拧紧技术、焊接技术、铆接技术、冲压技术、钻孔技术等等的）如下工序，所述工序提供了可映射在二维坐标系中的形式的数据。由此，工具系统1的至少一个工具控制装置11至14可以是焊接控制装置。可替换地或者附加地，工具系统1的至少一个工具控制装置11至14可以是用螺丝拧紧控制装置。可替换地或者附加地，工具系统1的至少一个工具控制装置11至14可以是钻孔控制装置。可替换地或者附加地，工具系统1的至少一个工具控制装置11至14可以是铆接控制装置。可替换地或者附加地，工具系统1的至少一个工具控制装置11至14可以是冲压控制装置。

工具控制装置11至14的数目是任意地可选的。尤其是，大约2000个工具控制装置11至14可以被设置并且被内连到工具系统1中。

生产控制装置10也可以将数据发送给第一数据处置装置20和/或第二数据库22，即使这在图1中未被示出也如此。

也可设想的是：第二数据处置装置30也可以访问第二数据库22，以便将质量数据113、123、133、143例如显示在所述万维网显示装置35、36、37中的至少一个上或者一起包括在其分析中。

此外还可能的是：所述质量数据113、123、133、143也以按照图3的预先确定的协议被发送。

除了所述万维网显示装置35、36、37之外或者可替换于所述万维网显示装置35、36、37地，只与办公内联网300连接的显示装置也可以显示所述数据112、113、122、123、132、133、142、143的至少一部分。