背景技术：
在工业生产领域，诸如“人机界面”(hmi)之类的操作模块是用于控制和监视经常有大量机器和机器模块参与的生产过程的常用手段。而且，用于执行控制的常用手段不仅包括对于特定模块或特定机器的专用操作模块，还包括通过标准计算机系统来控制多台机器的跨功能计算机程序。同样，操作模块的数量日益减少，而且随着使用的操作模块的数量越少，操作模块的功能范围更广。根据今天的现有技术，机器和设备主要通过专门为此目的而开发的软件解决方案来操作。
因此，该功能范围的急剧增长，可导致计算机程序和操作模块的复杂度极大并需要一个高的导航工作量。通常，设备包括制造商的八台或更多的机器，它们通过交换信号起到设备的作用，并以良好匹配的方式启动和停止生产。
复杂的设备，例如用于吹塑、贴标、灌装和封闭容器的生产线，可能因此具有数百页的操作元件。为了构造操作页面的内容，通常选择包括主菜单项目和1-n子项目的经典固定菜单概念，其中主菜单项目和子项目的内容是固定并入的。类似的概念是由第二按钮栏补充的主按钮栏的原则，例如，对应相应主按钮的子标签。菜单的固定结构和内容并入将创作者的心智模式投射到系统上。然而，未来的用户通常会有不同的想法，并且从他的角度来看，这种方法不合逻辑，因此在查找内容和检索内容时会遇到问题，并且不可复现。如果具有不同经历和不同任务的不同用户组必须使用同一个固定定义的结构，情况将变得更加成问题。由于心智模式都是不同的，所以菜单结构不可能最佳地支持所有这些模式。最终，将或多或少对满意度做折中，或者让一组用户得到比其他人更好的支持。
经典菜单导航所需的导航工作量是一个安全关键性的方面。为了能够对生产过程和事件做出快速反应，重要的是用户能够快速找到合适的操作元件，并将导航时间降至最低。
目的
因此，本发明的目的是提供一种用于食品工业、尤其饮料工业的机器以改进对机器的控制的操作模块，以及相应的方法。
方案
根据本发明，该目的通过根据权利要求1的操作模块和根据权利要求9的方法来实现。有利的实施方式和进一步的开发包括在从属权利要求中。
本发明的一个实施方式涉及用于控制和操作食品工业、尤其饮料工业中的机器的操作模块。该操作模块可以被配置为显示用于操作机器的用户界面。根据本发明的用户界面包括选自大量操作元件的一个或多个操作元件。该大量操作元件被存储在存储单元中。每个操作元件可以被分配大量属性，并且每个分配的属性可以被指定至少一个值。
另外，该操作模块可以被配置为在操作模块上动态创建用户界面。动态创建可以包括多个分离的步骤。
在第一步中，例如可以获取操作模块上下文。操作模块上下文可以指定一个或多个参数，并且每个参数可以针对属性指定一个或多个值。
对于一个或多个参数的每个属性，可以在进一步的步骤中从大量操作元件确定子集。该子集可以包括具有该属性的至少一个指定值的所有操作元件。
在进一步的步骤中，可以根据多个子集确定要在用户界面上显示的一个或多个操作元件。要显示的操作元件可以是包括在所有子集的交集中那些操作元件。
在以下附图的基础上描述了根据本发明的实施方式，其中：
图1示出了根据本发明的实施方式的包括生产线中的大量机器和机器模块的系统，其中所述大量机器和机器模块受控于操作模块；
图2示出了根据本发明的实施方式的控制程序的用户界面的示意图；
图3示出了根据本发明的实施方式的与元数据链接的机器或模块的示例性操作元件；
图4示出了根据本发明的实施方式的大量操作元件，其中各个操作元件具有针对各自属性的各种值；和
图5示出了根据本发明的实施方式的确定要在操作模块上显示的操作元件的方法。
图1示出了在生产线101中耦合的机器102-1至102-5的组合。可以看出，各种机器可以各自包括一个或多个模块，例如机器1102-1由两个模块m1-1和m1-2组成。一些模块，例如机器2102-2中的模块m2-3，可以是可更换的或可选的。在生产线101中，整个机器也可以是可改装的或可替换的，例如包括模块m5-1和m5-2的机器5102-5，所述机器可根据各种场景由一个或多个其他机器替换。此外，这些机器可以通过各种传送带连接，例如传送带104-1和传送带104-2。
这种生产线101的实例可以是例如饮料工业的灌装线，除了灌装任务之外，还执行其他工序，如吹塑、贴标和封闭饮料容器。然而，本发明不限于工业生产中的特定机器的控制，也可以用于其他机器和机器模块。
图1另外示出了耦合到生产线101的操作模块110。在根据图1的示例性实施方式中，操作模块110可以控制机器1至机器5中的每一个以及其中包括的所有模块，并且还可以控制传送带104-1和104-2。在替代实施方式中，操作模块110可以是多个操作模块中的一个，其仅控制机器和机器模块中的一个或子组。根据图1的操作模块110可以包括屏幕112，在屏幕112上可以向用户显示控制表面。另外，操作模块110还可以包括一个或多个输入装置114，用户将能够通过输入装置114向操作模块110输入控制命令和菜单导航命令。输入装置114可以例如是按钮、控制器、开关、控制杆、触控板、键盘、鼠标、相机或用于输入用户命令的任何其他装置。
根据一个实施方式，操作模块110可以是hmi(人机界面)，其屏幕112可以是触摸屏。然而，本发明不限于操作模块110的具体物理形式。操作模块110的其他实例可以是移动电话、便携式计算机、服务器、终端、台式个人电脑或平板个人电脑。
由于生产线101可预期的扩展性，操作模块110的菜单导航的复杂度也将大大增加。可以假设根据图1所示的每个机器102包括大量操作页面，每个操作页面具有大量操作元件。机器越复杂，与机器进行各种交互的操作页面数量越高，并且这些操作页面必须包含在设备的控制程序中从而可得到。
图2示出了可能的用户界面200，其中通过多个标签205容纳各种子菜单。在根据图2的实例中，机器3的子菜单被显示在屏幕上，该子菜单包括多个控制元件206-208、扩展菜单209-1和扩展菜单209-2以及选项210。在根据图2的示例性实施方式中，示出了根据机器进行分类的简化菜单导航。但是，还有大量其他菜单导航，其根据控制程序及其用户界面中的其他标准对操作元件和操作页面进行分类。根据应用和任务领域的不同，提供这些菜单导航的各种替换可能更有优势。
然而，给定的控制程序的固定结构和层级通常不能被简单地分解并且进行用户定义的转换。本发明的实施方式提供了用户界面和相应的用于创建可动态适应上下文的用户界面的方法。用户界面的这种动态适应可以在操作模块的运行期间发生。
举例来说，本发明的用户界面可以自适应登录用户的用户组和/或操作模块的位置，并且因此可以最小化通过控制程序的菜单进行导航所需的时间。它可以通过以下来实现，即将根据上下文直接需要的操作元件显示在控制程序的用户界面上并提供给用户使用。
为了允许这种根据上下文动态创建用户界面，根据本发明的实施方式，所有各种数字操作元件并非严格地并入到控制程序的固定结构中，而是作为独立的元件存储在存储单元中。具有操作元件的存储单元可以被包括在操作模块110中，或者位于远程服务器中，操作模块可以从该远程服务器下载相应的操作元件。
根据本发明的操作元件(或数字操作元件)可以是独立的用于控制、编程、读取和/或监控机器或模块中的技术工艺的交互式元件。这种交互式元件可以例如是用于用户与生产线101的生产过程进行交互的旋转控制器、控制箱、开关或类似元件。然而，根据本发明的操作元件也可以是由几个不同的交互式元件组成的一组交互式元件，这些交互式元件在逻辑上彼此相关，例如，控制特定模块所需的各种控制按钮。
根据本发明的一个实施方式，最初不分任何层级地存储在存储单元中的各个操作元件必须是能够以高效的方式快速检索到的。根据一个实施方式，这可以借助于操作模块上下文(bmk)来完成。为了考虑到当前生产状态、当前生产产品、各种模块中的资源以及其他类似状态，操作模块上下文可以是例如位置、用户组、任务域和/或登录用户的权限。如将在下文中描述的那样，在并入单个操作元件时，也可以考虑操作模块的性质和特征。根据进一步的实施方式，操作模块上下文还可以至少部分地由操作模块的用户手动指定，由此用户将能够在操作模块上快速且直观地编制期望的用户界面。
为了以有效的方式检索操作元件，根据一实施方式，向操作元件提供元数据。图3示出了与相应的元数据312链接的可能的操作元件310的实例。
根据图3的示例性操作元件310包括可控制的标尺和总共四个控制框。如已经提到的那样，操作元件还可以包括更少或更多数量的交互式元件。操作元件310可以用于针对特定机器中的特定元件的特殊控制操作。链接的元数据312包括多个属性(或属性字段)314-1至314-x。每个属性314可以包括一个或多个值。
属性314可以例如指定操作元件是否可以在移动设备上显示。在本实例中，该属性可以是：“适合于移动显示”，并且由特定操作元件指示的值可以是“是”或“否”(或“0”和“1”或类似的逻辑参数)。另一个属性可以是例如“控制器类型”。针对属性“控制器类型”的操作元件的可能值可以例如是“两点控制器”、“三点控制器”、“比例控制器”、“积分控制器”、“pid控制器”、“差动控制器”等。在实践中，可以定义操作元件的更多属性并提供值。
例如，如果由操作模块上下文指定移动操作元件需要设备的所有集成控制器，则所存储的所有操作元件的属性“适合于移动显示”和“控制器类型”将被分析，并且相应地被选择或者不被选择。通过进一步规定操作模块上下文的进一步规格，操作元件的选择可以被进一步简化和改善。
图4示出了具有可用于选择的六个操作元件410-a至410-f的示例。这个仅仅说明性的例子仅用于说明本发明。在实际使用中，可用于选择的可能的操作元件的数量通常要高得多，并且可以达到几千个操作元件的数量级。此外，根据图4的示例中的属性a1、a2、a3和a4的数量仅仅是说明性的，不应被解释为限制。
通过一个或多个操作模块上下文，可以在六个操作元件410-a至410-f中检索到一个或多个操作元件，然后一起显示在操作模块110上。在本文中操作模块上下文可以被理解为一种搜索查询，它指定一个或多个参数，例如一个或多个属性和对应的值。
根据一个实施方式，操作模块上下文包括一个或多个参数，每个参数定义属性的一个或多个值。应用于根据图4的示例，参数可以例如由如下组成：
p＝a1(a3)
通过应用参数p，创建操作元件410的子集。在这种情况下，参数p的子集包括在属性a1中设置值“a3”的所有操作元件，即u＝{be2；be3；be5}。如果参数另外包括其它值，即属性的其它值，则参数的各个值被认为是或“or”操作，并创建包括多个值中的至少一个值的操作元件的子集。例如，该参数可以是如下所示：
p＝a1(a1；a3)
因此，子集将由如下组成：u＝{be1；be2；be3；be5；be6}。
与“and”操作也可以用类似的方式来看待。如果在相同的操作模块上下文中还指定了其它参数(即，其它属性定义)，则最终子集将包括所有针对单个参数的子集的交集。例如，可以在操作模块上下文中定义两个参数p1和p2：
p1＝a1(a1；a3)且p2＝a4(d3)
这样，两个独立的操作元件子集可以被形成或定义为中间步骤：u1＝{be1；be2；be3；be5；be6}和u2＝{be2；be4；be5}。通过and操作，在最终集合中，uf将是包括在所有子集的交集中的每个操作元件：uf＝{be2；be5}。这意味着，在根据图4的示例中，如果应用上面示出的具有p1和p2的操作模块上下文，则在操作模块110上将显示操作元件be2410-b和操作元件be5410-e。为了显示更多的操作元件，可以使用更多的操作模块上下文。
上述检索操作元件的优点在于，如果在操作模块上下文中参数(即，属性)的值改变，则仅有一个子集必须被重新定义并且要显示的操作元件的结果可以被快速重新评估。
例如，如果仅操作模块110的位置改变，则用户界面可以动态地适应，因为例如仅属性“位置”的子集必须被重新定义。举例来说，如果具有便携式操作模块110的维护人员在操作模块110的操作模块上下文被设置为维护工作的情况下站在第一机器的前面，则在操作模块110的用户界面上将显示在该第一机器上进行维护工作所需的所有操作元件。如果维护人员继续前进并走向第二机器，则属性“位置”的参数将从值“机器1”改变为值“机器2”，而与维护工作相关的所有其它属性将不会改变。因此，仅需重新形成“位置”的子集，并且重新定义已经存在的子集的交集。通过rfid、wlan、蓝牙或类似手段可以完成例如操作模块110的自动位置识别。
上述用于动态创建用户界面的方法将检索必要的操作元件所需的导航时间缩短至最小，这是安全相关的方面，尤其在操作期间。如图2所示，由于在操作模块110上检索必要的操作元件所需的导航时间缩短了，与传统操作菜单相比，对生产的干预和对事件的反应将可能更快。当发生了系统未预见的情况时，也可以进行更快的反应，因为用户也可以手动影响操作模块上下文，并且自己能够通过属性定义检索适当的操作元件。
其他属性可以例如设备特性、装配单元标识、组件标识、机器状态、设备状态、个人设置、自动确定和/或由用户自己配置的个人偏好或者以前的使用行为。但是，所列举的属性不都是必需的，还可以定义其它属性。
本发明的另一个优点涉及机器和相应控制软件的制造。制造商将不再被迫编程控制程序的用户界面的固定菜单，该固定菜单难于被扩展、自定义或按比例调节。相反，制造商将只提供一系列具有相应元数据的操作元件，以便通过操作模块上下文将正确的操作元件自动显示在操作模块上。此外，机器的改进或扩展可以非常容易地集成在控制中。在这种情况下，只需将用于新模块的相应操作元件输入到存储器中，并且操作模块110将立即能够检索并显示新的操作元件。
这也便于外部的维护，例如由机器的制造商通过vnc访问进行维护，因为操作元件可以包括例如“机器”、“设备”和“客户”之类的其他出厂前属性。此外，操作元件的元数据更新也以这种方式高度简化了。
本发明也简化了对特定类型的操作模块110的适配。根据一个实施方式，操作模块110可以使操作模块上下文适应其属性。为此，可以定义诸如“屏幕分辨率”、“适合于移动使用”、“可用输入装置”等的各种属性，并且操作模块110根据其属性设置值，这样使得显示在操作模块110上的操作元件的版本将只是操作模块110实际上能够使用并且可以使用的那些版本。
根据另一实施方式，根据不同的多个操作模块上下文一次显示在操作模块上的多个操作元件也可以作为一组操作元件存储在存储元件中。当再次确定该多个操作模块上下文时，可立即检索该组操作元件，而无需再次执行检索过程。在本文中操作元件可以存储在远程服务器的存储单元中，并且可以通过适当地引用服务器上的操作元件来形成用户界面。在本文中操作元件可以出现在一个组中，或者也可以同时出现在任意数量的组中。在本文中每个组都是独立的。例如，从一个组中移除对其他动态分组没有任何影响。
存储操作元件和/或操作元件组的远程服务器可以位于设备中，但也可以是远离设备的。例如，远程服务器可以位于饮料公司的总部，饮料公司的总部可以查看其所有吹塑机的统计数据。根据进一步的实施方式，远程服务器的规模可以以任意方式调整，并且可采用从单个组件到(本地独立)控制室的各种形式。
由于许多用户在一个池中工作，因此可能存在使用重叠。在这种情况下，可以使用一种技术，是在文件系统中常见的操作来管理读取和写入访问。例如，加载到操作模块110上的操作元件可先仅具有读取权限，并且只有当操作模块110上的操作元件的实例也具有写入访问权限时，机器的设置中的改变才能被接受。
通过本发明，多个机器甚至整个设备的操作概念可以通过单个系统被反映得更好，并且可以以任意方式向上和向下调整规模。根据一个实施方式，所有操作模块110都经由内容池(例如远程服务器)填充。扩展、升级、改变可以非常容易地执行，因为新的内容、即新的操作元件将根据其在所有操作模块110上的属性立即被正确地显示，并且可以被相应地使用或不可见。结果就是，制造商和系统控制的最终用户都将节省时间和成本。
图5示出了在操作模块110上动态创建和显示用户界面的方法。该方法在步骤502开始，并且在步骤504获得具有针对属性的一个或多个值的一个或多个参数的操作模块上下文(bmk)。确切地说，该操作模块上下文指定一个或多个参数，并且每个参数指定属性的一个或多个值。
在步骤506中，从所有的大量操作元件确定针对第一属性的操作元件的子集。该子集包含具有该属性的至少一个指定值的所有操作元件。通过这种方式，由于通过指定参数中的属性的多个值保证了上述or操作，将选择具有至少一个值的所有操作元件。
在步骤508中，将确定bmk中是否还包括另一参数(即具有指定值的另一属性)。如果bmk中仍包含另一属性，则该方法将继续进行到步骤510，以针对另一属性确定另一个操作元件子集。另一个子集包括具有另一属性的至少一个指定值的所有操作元件。随后，该方法将继续并且在步骤508中再次确定bmk中是否还指定了另一属性。
当已经处理了bmk中的所有属性(即所有参数)时，即，当在bmk中没有指定另一属性时，该方法继续到步骤512。在这里，确定上述所确定的所有子集的交集。交集的确定和形成保证了上述and操作，因为包含在交集中的操作元件仅仅是共同具有所有上述属性中选定值的操作元件。
因此，通过最后一步确定了要在操作模块上要显示的所有操作元件。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于控制和操作食品工业中的机器的操作模块，其中
所述操作模块被配置为用于显示用于操作所述机器的用户界面，
所述用户界面包括选自大量操作元件的一个或多个操作元件，
所述大量操作元件被存储在存储单元中，
所述大量操作元件中的每个操作元件已经被分配了多个属性，并且所分配的每个属性已经被指定了至少一个值，并且
所述操作模块还被配置为用于在所述操作模块上动态创建所述用户界面，所述动态创建包括：
获取操作模块上下文，所述操作模块上下文指定一个或多个参数，并且每个参数指定属性的一个或多个值；
从所述大量操作元件中确定针对所述一个或多个参数的每一个所述属性的子集，所述子集包括具有所述属性的至少一个指定值的所有操作元件；以及
从确定的所述子集中确定要在所述用户界面上显示的所述一个或多个操作元件，所述要显示的操作元件是包括在所确定的所有子集的交集中的那些操作元件。
2.根据权利要求1所述的操作模块，其中，所述操作模块上下文的所述一个或多个参数描述以下属性中的一个属性的值：
所述操作模块的位置、
用户权限、
用户任务描述、
安全级别、
机器标识、
模块标识、
设备特性、
装配单元标识、
组件标识、
机器状态、
设备状态、
个人设置、
自动确定和/或由用户自己配置的个人偏好、
以前的使用行为、
机器的位置、和/或
模块的位置。
3.根据权利要求1或2所述的操作模块，其中，在所述操作模块运行期间动态创建所述用户界面进一步包括：
根据多个不同的操作模块上下文在所述用户界面上共同显示多个操作元件。
4.根据权利要求3所述的操作模块，其中，根据多个不同的操作模块上下文所显示的所述多个操作元件作为一组操作元件被存储在存储元件中，并且作为一组操作元件被检索。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的操作模块，其中，
所述操作元件被存储在服务器的存储单元中，并且
所述用户界面是通过适当引用所述服务器上的所述操作元件形成的。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的操作模块，其中，
所述操作模块还被配置为自动指定一个或多个附加参数，
所述附加参数各自根据机器或者模块的唯一标识指定值。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的操作模块，其中，所述操作模块上下文至少部分依赖于所述操作模块的自动位置识别。
8.一种显示用于操作食品工业中的机器的用户界面的方法，其中
所述用户界面包括选自大量操作元件的一个或多个操作元件，
所述大量操作元件存储在存储单元中，
所述大量操作元件中的每个操作元件已经被分配了多个属性，并且每个被分配的属性已经被指定了至少一个值，并且
所述方法包括在操作模块上动态创建所述用户界面，其中所述动态创建包括：
获取操作模块上下文，所述操作模块上下文指定一个或多个参数，并且每个参数指定属性的一个或多个值；
从所述大量操作元件中确定针对所述一个或多个参数的每一个所述属性的子集，所述子集包括具有所述属性的至少一个指定值的所有操作元件；以及
从确定的所述子集中确定要在所述用户界面上显示的一个或多个操作元件，所述要显示的操作元件是包括在所确定的所有子集的交集中的那些操作元件。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述操作模块上下文的所述一个或多个参数描述以下属性中的一个属性的值：
所述操作模块的位置、
用户权限、
用户任务描述、
安全级别、
机器标识、
模块标识、
设备特性、
装配单元标识、
组件标识、
机器状态、
设备状态、
个人设置、
自动确定和/或由用户自己配置的个人偏好、
以前的使用行为、
机器的位置、和/或
模块的位置。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，在所述操作模块运行期间动态创建所述用户界面还包括：
根据多个不同的操作模块上下文在所述用户界面上共同显示多个操作元件；
其中，根据多个不同的操作模块上下文所显示的所述多个操作元件作为一组操作元件被存储在存储元件中，并且作为一组操作元件被检索。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中，
所述操作元件被存储在服务器的存储单元中，并且
通过适当地引用所述服务器上的所述操作元件形成所述用户界面。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：
自动指定一个或多个附加参数，所述附加参数各自根据机器或模块的唯一标识来指定值。
13.根据权利要求8至12中的一项所述的方法，其中，所述操作模块上下文至少部分地取决于所述操作模块的自动位置识别。