英语翻译 K机电091 魏范凯（最终版）(3)

based on the application of the defined information structure for MUs, the library developed, and the automatic engineering support.

Within further research activities the design methodology for MUs (like identification and management of variants) as well as further extensibility of automatic engineering support like model based code generation and parameter based MU instantiation will be considered.

Acknowledgement

This work was partially founded by the German Federal Ministry Research (BMBF) under the project SPES 2020.

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of Education and

翻译： 制造系统工程与电机单位 文摘

在制造系统工程内恰当地对付电机单位，他们必须以一种合适的方式被定义,描述并应用于建立电机工程的过程。

本文介绍了从优秀实务经验电机单位如何可以被精确地模拟和在电机工程的过程中使用,以及这些数据如何描述电机单位能在工具和交换格式内组成,以及电机单位如何可以衍生为可在电机工程的过程内重复使用的。

因此,本文提出了一些在工程制造系统的过程内有效并且合理正确运用电机单位的建议。 1、动机

在过去的几年，生产工艺生产系统(EP)由于变化的经济、技术条件发生了巨大变化。股票工程活动引起的在制造系统整体生命周期成本的成本中 增加了[1]。因此,今天制造公司对降低工程成本感兴趣。这减少通过几种方式可以达到其中一个最 常被认为是缩短EP的方式是省略和互连不同的工程活动。

但这活动是很难完成的(2、3)由于EP缩短至关重要点必要的是确保在不同的工程活动和尊敬运用与开发工程的宝物的一致性。

另一个经常讨论的问题,EP不得不应付的是更多的柔性制造系统以内创造的环保[4]的需求。最大的灵活性伴随尊重 可能的产品、应用技术、使用资源是被宣布的。但是这些灵活性要求反驳了目的性缩短工程过程既是一个增加产品品种和一个技术的复杂性增加、弹性增加的生产制造系统。

在过去几年，解决这个问题，熟知的机电一体化被改变为装备制造业系统[4]。基于电机单位(MU)和电机工程过程(机电) ，似乎可以降低工程成果和时间,可以制造系统的灵活性MEP认为客户的项目工程独立和客户的项目工程依赖工程活动之间是有区别的。独立的工程项目活动考虑活动不变系统的定义和这些不变的积木建立接口定义建立MU。这个项目依赖工程措施将使用/重用MU在工程学科交叉工程过程之内如在上方的图1所描述。

图1: 依赖betw。MEP和MU

但MEP缩短和生产系统柔性提高的成功强烈依赖于在MEP内利用MUs的方法。该应用是以一组问题(参见图1下方) 为基础的。

第一组记下结构化以及一般都反映工程过程类型工程信息地址。它宣称模拟电机单位要绘制出来不同的工具和在MEP内交换格式的基本概念。这组问题被思考是在第二节,以及本论文的3号和4号。第二组问题，处理在依赖工程过程的项目内的MU应用。这里的由MU信息结构及其在整个工作流程机电整合支持的基本动作的数量是相关的。在此基础上优化工具的支持 得到发展。这是记在第5部分和第6部分。第三组问题考虑在该工程中独立机电MUs应用，它总是问如何可重用的MUS衍生和起草在第7节中。

2、MUs建模原理

MUs的想法不是新的 [5]。它也在制造系统工程(6、7)内被考虑 。这个观念也标准化文献[8]中发现了它的路子。 在控制系统工程内，一MU将被理解为多种机械,电气, 和控制相

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关的组件。这一组合采用特殊目的,以确保一个专注的可以提供一个整体的系统单位的行为。因此,电机系统被视为Mus的层次结构[7]。 在最低水平的层次结构，所谓的基本块建立一个能量,材料, 和控制系统的信息流量(即 制造过程),致动器、感测器与信息加工单位。在更高的层次MUs的连接着低水平和更高的水平信息处理单元。

在机电内MUs是被认为提供专业制造系统功能的 单位。这些功能和条件 提供所需的MEP内考虑的建模方法的主要信息。因此, 并遵循不同的独立的工程活动以及学科的工程历史，在MEP内MU被看作依赖信息而不同的涉及信息又可以分类的不同的工程学科信息组一致的组合 。分类可以遵循工程学科相关的[9]、植物结构相关[20],[13]或相关的数据结构。但是所有这些方法都不是完整的。 他们必须被结合起来。 在图2中产生的结构描述(在这个数字中的大写字母用于描述数据映射的信息，到后来所描述的存储结构。)。指定的信息集包含了六个主要支干:

?过程控制数据由像信号名单和变量定义(A)的所有控制数据包括控制代码和控制任何种类的代码规范(B)和信号信息的有关信息组成。

?机械数据(C)覆盖所有的关于机械施工包括几何运动学数据的信息 。 ?电动、气动、液压数据(D)描述

?MU的电动、气动、液压建设 包括不同类型及其插头的线路和连接。

?拓扑数据(E)覆盖MUs和设备的层次。他们对构建和在层级之内的接口作一概述。 功能描述数据将给MU一个功能性的 描述。 它包括相关职能参数(F)和技术的描述和指南(G)和悖逆的(H)的 功能模型和MU的控制为(我) 。

?最后,通用的数据(J)总结进一步的组织, 技术、经济和其他文件资料。它们覆盖例如文章代码和制造商身份和地址,重量和MU大小,提供为采集和维护的电器，电力,费用信息和用户使用手册。

除了数据集，信息结构 必须确保在不同的数据集一致。例如, 在通用的数据中尺寸信息必须与尺寸信息几何描述和电源资讯又要符合电动、气动、液压数据。

3、有计算机辅助工程工具的电机单位建模

除其他外,一个在MEP内支持申请MUs的工具是通过西门子公司[第十条、第十一条]的SIMATIC自动化设计师。SIMATIC自动化设计师[广告]遵循数字工程视觉 从转让计划阶段CAD数据,通过配置的自动化解决方案, 在生活操作中使用的 权利。它允许综合表示机械部件、电气系统和在机电自动化模型，以及 通过使用工程模板, MUs可以被预先定义的,因此, 模块化结构的基于parameterizable工程模板的制造自动化工程。储存在图书馆和通过选择、实例化、参数化、推广和interlinking用于模型的数倍 制造系统。

广告提供高弹性的建模,反映出它在不同的MEPs和系统环境下的整合。对综合建模和工具支持来说, 我们的MUs概念对这则广告模型结构映射信息集，是必要的。

因此,下面的映射强烈的反映制造自动化没有忽略所有其他人的有关MU的部分。 提出的信息构建是基于MUs 将为整个系统提供功能的想法。这些函数可以直接使用在制造过程中如输送机械情况下的运输功能，机器功能、细胞、或机器人的生产功能或蛤集的支援功能 等主要功能。此外对主要功能可以有MU的正确行为方式所需的二次函数。这样的函数可以维护功能或准备功能,如生产参数调整。

图3: 广告里电机单位的可能的造型

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在建议的信息构建内部职能的内部构建必须标准化。各功能由适当的控制代码控制。这段代码执行由程序组织单位(POU)行为规范。连接这个仪器和潜在MUs功能以及parameterize他们,以及适当的接口和参数都有规定。

MU由设备内部低水平MUs和设备来提供功能。从更高层次的整体MU使用上，每单位MUs有一个有适当的参数的执行接口。MU的这个接口结构在图4中给出了。

图4: MU的界面结构

MU的行为描述在信息结构的序列部分。这里的管制以及不受控制的行为模型能够被整合为分析像虚拟试车的目的。

最后,还有一个单独的为几何学和运动学的信息的sub-information集。图3给出了描述结构。在图2和3大写字母给了不同的数据集映射与MU相关的表示在广告建议因此,它可以看作：

? MU本身所含有的功能参数(F), 功能说明(G)和通用的数据(J), 功能(初级和次级)直接覆盖技术说明(G)， 次级结构POU的功能给出控制行为(I)， 功能次级结构代码给出控制代码 (B)，

?功能次级结构设备接口+参数，给出部分信号信息(A)、电气, 液压和气动数据(D),和功能参数(F)，

? CAD数据/运动学给几何学和运动学信息(C)， ?仪器给出拓扑信息(E),

?序列给出了控制(I)和悖逆的(H)的行为模式,

?执行提出界面和参数给出部分信号信息(A)、电气、液压、气动数据(D),和功能参数(F)。

这样映射就完成了。

4、在交流格式下电机单位建模

这是最近发展起来的一个适用于MUs的交换格式是AutomationML交换格式。

依赖机电项目从过程规划开始。在这一步,必要的制造步骤, 需要建立计划中的产品进入。产品是被定义的。在具有特色鲜明的产品参数，尤其是生产函数参数要求的生产产品是在合同中规定的。

在第二个工程步骤中，制造系统的总体布局是计划的。因此, 要求的生产函数映射到在相应有序的制造资源。该工程活动以测绘的要求的有能力执行加工功能的MUs生产函数来开始的。这些MUs是由必要的尺寸和控制应用concretised的，和安置在以后发生于系统布局内导致的制造系统中。

在后来的功能工程现实中，所有制造系统必要的细节的是具体的。几乎并行的过程，机械, 电气、控制系统相关工程活动得到执行。

因此,通用制造系统布局根据详细的机械图纸、布线飞机和控制代码concretised。在这一步,经过前期开发的MUs工程信息发展至增加工程质量和效率,同时降低工程的工期。

最后设计阶段被指定到最终实施和基于详细的系统规格制造系统调试的 。

正如指出的, MU用于所有这四个工程步骤。 在第一步他们用作评估可制造的utilisable的在制造的过程功能指南 。在第二步，评估的相反方向被使用。 在这种情况下最好的制造资源是在由MUs提供的生产功能描述基础选择的。在第三步的基础工程信息

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(re -)用于像最初的MUs的机械图纸或线路覆盖单位内部接线及其接口,或在生产系统的整个控制应用集成的控制代码碎片。不同的工程措施和他们彼此联系的大致情况如下方图6所示的。

图6:全球的电机工程流程[17]结构

这个依赖机电项目需要一个可用MUs的图书馆 。这些可重复使用MUs必须在应用程序前发展和测试。这些可重复使用的物品的发展开始于一个需求分析, 一项现有技术进入市场并进一步市场情况的调查,以及最好的做法解决方案分析和模块化。在此基础上评价装置以及各部件是在同样的方式如专题的工程过程项目下计划、建设工程和实现的。在最后一步工程设备或部件进行测试。因此,可重用的能成为图书馆的一部分工程建立了。

6、在电机单位电机工程流程的应用

如上所述, MUs是应用在机电好几次了。与依赖机电项目缩短最相关的应用情况是在规划与机电工程阶段。他们将在在控制应用设计上与一个强大的焦点在本节的内容中被更详细地描述。机械、电气、等结构以类似的方式执行。

图7: 机电的计划阶段活动 6.1计划阶段

在机电的规划阶段合适的MUs为执行相关生产函数的选择去实现选择为可用 。 有电机工程单位在图书馆实现所需要的功能吗?

有可能把生产函数分解到子函数中吗？应用电机单位! 是的，没有。

分解功能和进行次级功能。

为生产功能设计了一种新的电机工程单位， 哪些装置或低水平的电机的单位是必要的？ 哪些执行接口需要执行控制生产的功能接口？

哪一个装置接口必须控制潜在的设备和电机的单位？ 哪些主要职能必须预兆? 哪些二次函数需要预兆?

如何功能的行为看起来将像什么? 哪些参数需要要求的生产功能执行？ 控制应用的长相如何? 控制接口的长相如何?

设计基于以上问题电机单位 。是的，没有。 这是预期的功能最佳的单位吗? 是的，没有。

在图书馆制造步骤整合电机单位。这样的选择过程可以直接利用第3节给出的信息结构。这个过程开始于一个制造功能实现的选择。 对于这个生产函数，将随着MUs给出的主要功能的技术性描述选出一个合适的MU。两种情况可能发生,一为执行所需的制造函数或没有MU的存在最优的MU才能被发现 。在头一种情况下下一个函数可以考虑。在第二种情况下，如果可能的话收益功能应分为次级功能。如果一个新的MU必须在独立机电工程指定是不可能的。

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