对设备进行负载管理的运行方法和所属的运行装置代理的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于对设备进行负载管理的运行方法和所属的运行装置代理。用于对包括多个组件的设备进行负载管理的、在所述设备之内的至少一个运行装置用的运行装置代理具有以下：用于获得关于至少一个分配给运行装置代理的运行装置的等待处理的任务的类型和数量的信息的接口装置，用于获得关于在不同的运行状态中至少一个所分配的运行装置的资源消耗的信息的接口装置和用于与设备的其他运行装置代理和/或组件交换获得的信息的通信装置，以便提供关于至少一个所分配的运行装置的功率耗用的预测，用于与负载管理关联地将所述预测与其他运行装置代理和/或组件的其他预测聚集为设备的总和负载分布图。
【专利说明】
对设备进行负载管理的运行方法和所属的运行装置代理
技术领域
[0001]本发明涉及用于对设备进行负载管理的运行方法和所属的运行装置代理。
【背景技术】
[0002]本发明处于工业制造领域。尤其在技术建筑装备中的其他应用也是可设想的。
[0003]设备可以包括生产车间处的一个或多个生产机器(Produkt1nsmaschine)。通常在生产流程期间尤其关于至少一个生产机器的能量耗用的负载分布图被创建。生产过程的一部分可以被理解为生产流程。因此在更广泛的意义上，每个子过程可以被理解为生产流程，所述子过程对产品的生产是相关的。
[0004]这样的生产机器可以在工业制造中被使用。也被称作自动化设备，这样的生产机器被使用用于自动化地制造产品以及用于自动化地执行(生产)过程。所述生产机器根据对设备的要求由非常多的小的和大的组件组成。在所述组件中，最不同的功能性、例如测量、控制、调节、组件的操作通过接口和在组件与接口之间的通信实现。所述组件可以是单个机器、输送单元或者具有内部结构的完整的制造室。在所述组件之间存在依赖性，所述依赖性例如规定，只有当一个或多个其他组件处于定义的运行状态中时，确定的组件才可以被接通或者关断。这样的运行状态可以包括一个或多个组件的起动、热态运转、等待状态、处理状态或者关断过程。可以被使用用于在各自的运行状态内调整运行装置的功率耗用的各个运行状态的自由度因此被限制。
[0005]在一时间点需要的能量或者因此耗用的功率的量在此与分别采取的运行状态有关。在处理生产任务时，典型地经历多个运行状态，使得形成随着时间可变化的负载分布图。
[0006]在生产设备中消耗值、特别是能量消耗值的检测变得越来越重要，因为势能的识别作为对于有效的节省措施的前提是重要的。这不仅涉及各个消耗器或者消耗器组的功率耗用的高度而且涉及在生产的确定的时间周期或者无生产的时间期间所述生产设备的绝对的能量消耗。为了相应的分析，除了能量消耗的检测外，还需要过程流程和运行状态的检测。仅通过使运行信息和过程信息与能量消耗数据相关，生产设备的能量消耗的精确评价是可能的。
[0007]因为在典型的生产环境中，大量不同的运行装置或者机器和设备同时处于运行中，因此对于生产场所或者生产车间总共得到总负载分布图，所述总负载分布图表示在生产场所运行的各个运行装置的功率耗用的总和(各个负载分布图的总和)。经济的生产力求(如上面已经阐述的那样)避免或者限制顶峰负载。
[0008]可能的是，使用所谓的减负载系统，所述减负载系统在达到不允许的顶峰负载值的情况下关断各个事先定义的或者准许的消耗器。在此当前的总负载值被测量，并且被考虑用于关断决定。所述关断决定要么基于当前的测量值、要么基于短期的预测值作出，所述预测值由当前的测量值来计算。传统的系统“二进制地”、也即按照原理“开(an)”或者“关(aus)”工作，而现代的实施还使用中间状态、诸如单个运行装置或者消耗器的部分负载运行来限制总负载。
[0009]然而，对这样的生产车间的能量管理或者负载管理的标准化解决方案迄今不是已知的。
[0010]从该现有技术出发，本发明的任务是实现用于例如上面提及的类型的设备的改善的负载管理。
【发明内容】
[0011]所述任务通过独立权利要求解决。有利的改进方案是从属权利要求的主题。
[0012]本发明要求保护用于对设备进行负载管理的、在所述设备之内的至少一个运行装置用的运行装置代理。所述运行装置代理具有以下装置:
-用于获得关于分配给运行装置代理的至少一个运行装置的等待处理的任务的类型和数量的信息的接口装置，
-用于获得关于在不同的运行状态中至少一个所分配的运行装置的资源消耗的信息的接口装置，和
-用于与设备的其他运行装置代理和/或组件交换获得的信息的通信装置，以便提供关于至少一个所分配的运行装置的功率耗用的预测(Prognose)，用于与负载管理关联地将所述预测与其他运行装置代理和/或组件的其他预测聚集为所述设备的总和负载分布图。
[0013]所述设备被优选地在技术上被构造，并且在此可以包括多个组件、诸如其他运行装置代理、其他类型的其他代理、例如数据库代理或者资源管理代理、控制器和运行装置。所述资源消耗可以尤其涉及能量消耗。
[0014]所谓的代理由硬件单元和/或软件单元组成，所述硬件单元和/或软件单元使所述代理能够胜任一定的独立的和自动态的(自主的)行为。这意味着，确定的处理过程根据不同的状态(状况)运行，而不从外部给定其他启动信号，或者在所述过程期间不进行外部的控制干预。这样的运行装置代理可以与一个或多个运行装置连接，并且纯硬件地被构成。然而，所述运行装置代理也可以具有由硬件单元和软件单元组成的组合。所述硬件单元在此被表现为使得所述硬件单元分别地或者共同地具有用于与至少一个运行装置耦合的连接性接口，其中可以间接地通过控制器与至少一个运行装置或者直接地与至少一个运行装置构造所述耦合。所述连接性接口可以与软件单元相互作用地包括“即插即用”功能性类型，所述“即插即用”功能性类型能够实现与控制器或者与至少一个运行装置按硬件方式的耦入口 ο
[0015]因此运行装置代理在没有或者仅具有微小调整的情况下能够被集成到存在的设备中。
[0016]运行装置代理的实施方式提供用于确定关于至少一个运行装置的功率耗用的预测的装置，其中所述功率耗用与运行装置的运行状态以及与等待处理的任务的类型和数量有关。
[0017]借助于运行装置代理能够实现在运行装置代理中间关于分配给各自的运行装置代理的运行装置的等待处理的任务的类型和数量的信息交换以及关于在不同的运行状态中资源消耗、例如提及的运行装置的能量消耗的信息的交换。由此还可以在运行装置代理中间交换由运行装置代理确定的预测，所述预测最终可以被聚集或者联合为设备的负载管理的总和负载分布图。
[0018]关于预测(数据)和/或负载分布图的信息交换可以借助于标准化的传输协议或者借助于标准化的数据格式进行，并且因此是运行装置中立的或者应用中立的。
[0019]因此，设备的系统架构被设置，其中需要的分析和决定分散地和非集中地被执行/作出。
[0020]本发明的改进方案规定其他通信装置，当总和负载分布图达到和/或超过预先给定的最大负载时，所述通信装置可以将所述负载调节措施的发出引向所分配的运行装置(BM)和/或可以将关于这样的措施的负载调节信息传送给其他运行装置代理(BMA2;BMAn)。
[0021]本发明的一种实施方式规定，负载调节措施和/或负载调节信息与关于所分配的运行装置和/或分配给其他运行装置代理的运行装置的功率耗用的各自的自由度有关。
[0022]确定的预测此外可以包括负载调节措施的预测品质和/或调整耗费。
[0023]用于遵守预先给定的顶峰负载的所需要的负载预测因此基于生产任务、也即基于规划数据，而不基于当前的测量值，由此通过负载调节措施能够实现前瞻性的而不是反应性的调整(Anpas sung)。
[0024]本发明的另一方面是具有按照上面描述的类型的至少一个运行装置代理的设备，所述设备可以包括以下组件中的至少一个:
_自动化设备，
-制造设备，
-生产设备，
-机器，
_能量网，
-电流分布网，
-负载分布网。
[0025]本发明的另一方面是用于针对这样的运行装置或者针对这样的设备的负载管理的运行方法。
[0026]所述运行方法可以如上面描述的运行装置代理那样相应地被改进。
[0027]本发明的另一方面是计算机程序或者计算机程序产品，所述计算机程序或计算机程序产品具有用于当使所述计算机程序(产品)在上面提及的类型的运行装置代理中实施时执行上面提及的运行方法和其实施方式的装置。
【附图说明】
[0028]本发明的其他优点、细节和改进方案由结合附图对实施例的以下描述得出。
[0029]该图示出用于在运行装置中间通过负载分布图进行信息交换的分散式系统架构的示例。
【具体实施方式】
[0030]在该图中示出生产设备，其由多个组件组成，所述组件所有都被需要例如用于产生确定的产品。为了控制生产设备，存在控制器3丨、3丨’、3丨’’和3丨’’’。所述控制器3丨、5七’、St’ ’、ST’ ’ ’分别地与运行装置BM、BM’、BM’ ’和BM’ ’ ’、例如生产机器、TBS装置(技术建筑设备(technical Building Services)或者按德语:Technische GebSudeausriistung(技术建筑配备))等处于连接中。这样的装置可以是包括对此分别需要的设备技术在内的加热装置、空调技术、能量供应装置、媒体供应装置、照明装置、废料处理装置。在与能量有关的(energetisch)负载管理情况下，此外提供在图中未示出的能量供应装置，所述能量供应装置通过供应线路给组件供应电能。
[0031]为了能够在所述生产设备中制造产品，设置具有要制造的产品的生产参数的数据库DB。所述数据库DB与数据库代理DBA、例如计算机、计算机电路板或者还与软件模块连接，并且通过通信网K分别地与运行装置代理BMA1、BMA2至BMAn连接，所述运行装置代理分别地与用于分别所分配的运行装置81、81’、81’’的控制器5丨、5丨’、5丨’’连接，使得所述控制器能够通过接收的生产参数将控制指令引导到运行装置。可选择地，资源管理代理RA可以与通信网K连接。所述资源管理代理提供关于资源的可用性的信息。所述资源管理代理通过控制器St、St’、St’ ’和St’ ’ ’从运行装置BM、BM’、BM’ ’和BM’ ’ ’获得所述信息。可能的是，(如在图中示出的)控制器和运行装置在没有运行装置代理的情况下在所述设备中存在。这尤其在较旧的设备情况下是这种情况，其中必要时仅在对于负载分布决定性的运行装置处使用运行装置代理。
[0032]所述运行装置代理BMAl至BMAn承担在总负载分布图的意义上对于各自的运行装置允许的功率耗用的协商。所述运行装置代理对此拥有接口，所述接口允许其获得关于各自的运行装置的等待处理的未来的(生产)任务的类型和数量的信息，并且在使用关于在各个运行状态中能量消耗的之前测定的和存储的信息的情况下从中确定或者计算运行装置的功率耗用的预测。所述运行装置代理此外拥有关于可以被使用用于调整在各自的运行状态内运行装置的功率耗用的各个运行状态的自由度的信息。
[0033]所述各个运行装置代理可以被构成为独立的硬件代理(例如计算机)，所述硬件代理拥有用于常用的通信网K(例如以太网、现场总线类型)的标准化的、优选地被构成为I/O接口的硬件接口和/或软件接口以及拥有控制通信系统。因此所述运行装置代理可以典型地使用现有的通信网基础设施，并且满足或者扩展不同的控制器。所述运行装置代理还可以以软件模块/单元的形式被构成为软件代理，所述软件模块/单元可以在存在的IT基础设施上被实施并且可以承担相同的任务。
[0034]所述运行装置代理可以通过所述通信网K与其他运行装置代理接触，以便交换预测的负载分布图，并且检查关于总和负载分布图的目标设定的遵守(例如遵守最大负载、离开(Abfahren)预先给定的分布图)。在违反规定目标设定的情况下，分别参与的运行装置可以在使用运行装置的各自的自由度的情况下如此协调所有运行装置的功率耗用，使得目标违反被避免。对此运行装置代理可以开始将负载调节措施、诸如控制指令发出给分配给所述运行装置代理的运行装置和/或将关于这样的措施的负载调节信息传送给其他运行装置代理。
[0035]此外可以在所述运行装置代理之间交换与能量有关的信息。
[0036]这样的信息可以包括预测的负载分布图、必要时关于预测品质和/或关于负载调节措施的调整耗费的信息，然而不包括关于在订货数据或者机器程序的意义上过程数据的
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[0037]这样的信息此外可以包括信息，所述信息关于组件特定的功率耗用变化过程对于每个组件要么是预知的，例如通过借助于制造商附带的信息。对此可替代地并且例如如果预期在不同的时间点(例如在设备组件的寿命上由于磨损引起的)变化的能量耗用，对于每个组件可以测定关于组件特定的功率耗用变化过程的信息。这里不同的可能性是可设想的，例如在安装后的初始测量、在执行所述方法的时间点的测量或者反复的测量和平均值的形成。
[0038]可以将如此测定的总功率耗用与允许的最大负载(能量耗用)比较。比较值的超过可以可视地以合适的方式(例如彩色地)被强调。所述允许的最大负载还可以是动态的值，所述值是与时间点有关的。
[0039]每个包含到负载管理中的运行装置如此通过其单独的负载分布图被包含，使得不同的运行装置可以通过统一的或者标准化的数据格式被代表并且因此被组合。
[0040]在生产设备中，各个运行装置81^1’、81’ ’适宜地分别配备有运行装置代理，以便能够实现和简化运行装置代理彼此的通信能力。所述运行装置代理通常独立地在生产设备的组件复合体(Komponentenverbund)中例如通过连接性接口例如以“即插即用(Plug&Play)”形式登记，并且进入到总负载分布图的协商中。
[0041]通过运行装置代理到整个设备中的即插即用式集成，实现使信息交换减少到负载分布图上。也不需要整个设备的独立的设计和参数化，而是仅需要其各个组件的独立的设计和参数化。这是应用中立的(anwendungsneutral)并且降低集成时的复杂性。
[0042]为了能够拥有需要的信息，适宜的是，对于运行装置将所述运行装置的各自的运行装置代理参数化、也即存放运转状态的定义、在运转状态中功率耗用的测定和存储以及运行装置的自由度的定义。而不强制性需要用于在违反目标设定情况下调整总负载分布图的规则的集中定义，因为这通过运行装置代理的各自的能力被分散地进行。
[0043]在连接性接口的实施方式中，可视地评估上面提及的信息是可能的。因此对准运行装置或者所述运行装置的控制器的显示器的摄像机可以足以从显示器读出和评估提及的信息。所述实施方式在已经较旧的存在的设备的情况下可以是有意义的，其中连接性接口的完全集成不论按硬件方式还是按软件方式都是不可能的。
[0044]在用这样的运行装置代理或者用所述运行方法装备/加装存在的运行装置时，仅需要局部观察经装备的运行装置，而不需要观察整个复杂的设备。
[0045]尽管本发明详细地通过优选的实施例进一步被阐明和描述，但是本发明从而不通过公开的示例限制，并且其他的变动可以由技术人员从中导出，而不偏离本发明的保护范围。
【主权项】
1.用于对包括多个组件的设备进行负载管理的、在包括多个组件的设备之内的至少一个运行装置(BM)用的运行装置代理(BMAl)，具有: -用于获得关于分配给运行装置代理(BMAl)的至少一个运行装置(BM)的等待处理的任务的类型和数量的信息的接口装置， -用于获得关于在不同的运行状态中至少一个所分配的运行装置(BM)的资源消耗的信息的接口装置，和 -用于与设备的其他运行装置代理(例如BMA2;BMAn)和/或组件交换所获得的信息的通信装置，以便提供关于至少一个所分配的运行装置(BM)的功率耗用的预测，用于与负载管理关联地将所述预测与其他运行装置代理和/或组件的其他预测聚集为设备的总和负载分布图。2.按照上述权利要求所述的运行装置代理(BMAl)，其特征在于用于确定关于至少一个运行装置(BM)的功率耗用的预测的装置，其中所述功率耗用与运行装置的运行状态以及与等待处理的任务的类型和数量有关。3.按照上述权利要求之一所述的运行装置代理(BMAl)，其特征在于，所述通信装置被构成为使得借助于标准化的传输协议交换确定的预测。4.按照上述权利要求之一所述的运行装置代理(BMAl)，其特征在于用于与至少一个所分配的运行装置耦合的连接性接口。5.按照上述权利要求之一所述的运行装置代理(BMAl)，其特征在于其他通信装置，当总和负载分布图达到和/或超过预先给定的最大负载时，所述其他通信装置可以将负载调节措施的发出引向所分配的运行装置(BM)，和/或可以将关于这样的措施的负载调节信息传送给其他运行装置代理(例如BMA2; BMAn)和/或组件。6.按照上述权利要求所述的运行装置代理(BMAl)，其特征在于，所述负载调节措施和/或负载调节信息与关于所分配的运行装置(BM)和/或分配给其他运行装置代理(BMA2;BMAn)的运行装置(BM’ ；BM’ ’)的功率耗用的各自的自由度有关。7.按照上述权利要求之一所述的运行装置代理(BMAl)，其特征在于，确定的预测此外包括负载调节措施的预测品质和/或调整耗费。8.具有按照上述权利要求之一所述的至少一个运行装置代理的设备。9.按照上述权利要求所述的设备，所述设备包括以下组件中的至少一个: _自动化设备， -制造设备， -生产设备， -机器， _能量网， -电流分布网， -负载分布网。10.用于对包括多个组件的设备进行负载管理的运行装置代理(BMAl)用的运行方法，具有以下步骤: -获得关于分配给运行装置代理(BMAl)的运行装置(BM)的等待处理的任务的类型和数量的信息，和 -获得关于在不同的运行状态中分配给运行装置代理(BMAl)的运行装置(BM)的资源消耗的信息， -在运行装置代理(BMAl)和设备的其他运行装置代理(BMA2; BMAn)和/或组件之间交换获得的信息，以便提供关于至少一个所分配的运行装置(BM)的功率耗用的预测，用于与负载管理关联地将所述预测与其他运行装置代理和/或组件的其他预测聚集为设备的总和负载分布图。11.按照上述权利要求所述的运行方法，其特征在于，关于所分配的运行装置(BM)的功率耗用的预测被确定，其中所述功率耗用与运行装置(BM)的运行状态以及排队等候的任务的类型和数量有关。12.按照上述权利要求之一所述的运行方法，其特征在于，当总和负载分布图达到和/或超过预先给定的最大负载时，负载调节措施的发出被引向所分配的运行装置(BM)，和/或关于这样的措施的负载调节信息被传送给其他运行装置代理(BMA2;BMAn)。13.按照上述权利要求所述的运行方法，其特征在于，负载调节措施和/或负载调节信息与关于所分配的运行装置(BM)和/或分配给其他运行装置代理(BMA2;BMAn)的运行装置(BM’；BM’’)的功率耗用的各自的自由度有关。14.按照上述权利要求之一所述的运行方法，其特征在于，确定的预测此外包括负载调节措施的预测品质和/或调整耗费。15.计算机程序产品，具有用于当使所述计算机程序产品在尤其按照上述设备权利要求之一所述的运行装置代理中实施时执行按照上述方法权利要求之一所述的运行方法的目.ο
【文档编号】G05B19/418GK105867320SQ201610085579
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月15日
【发明人】C.莫泽, N.魏纳特
【申请人】西门子公司