СИСТЕМА КОНФИГУРИРОВАНИЯ КОММУТАЦИОННОГО ШКАФА Российский патент 2023 года по МПК G06F30/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к управляемой компьютером системе конфигурирования коммутационного шкафа, выполненной для конфигурирования коммутационного шкафа, который включает в себя модульно построенное оснащение коммутационного шкафа, которое специфически для области применения составлено по меньшей мере из нескольких электрических и/или электронных встроенных модулей (а при необходимости - и других факультативных компонентов). Кроме того, изобретение относится к установке для изготовления коммутационных шкафов, к применению, способу и машиночитаемому носителю с компьютерным программным продуктом.

Уровень техники

Область использования изобретения распространяется на изготовление коммутационных устройств и устройств управления. Коммутационные шкафы используются в основном в рамках промышленных областей применения. Коммутационный шкаф вбирает в себя электрические и электронные компоненты, которые выполнены в виде нормированных встроенных модулей, чтобы управлять автоматизированной производственной установкой, технологической установкой, станком или подобным. Размещенные в коммутационном шкафу встроенные модули в большинстве случаев представляют собой связанные с системой управления компоненты, которые не расположены как полевые устройства непосредственно на машине. В качестве встроенных модулей применяются, например, программируемые устройства управления с хранящейся в памяти программой, универсальные вычислительные устройства, преобразователи частоты для устройств управления скоростью вращения, модули обмена данными для шинных соединений с различными шинными системами, цифровые входные и выходные модули, а также аналоговые входные модули. Наряду с этим коммутационный шкаф обычно содержит также электрические клеммные колодки для подключения системы электрических кабелей в месте применения, за счет чего выполняется соединение с источником электропитания и с подлежащими управлению машинами и установками. Изготовление коммутационного шкафа со специфическим для области применения оснащением коммутационного шкафа осуществляется в соответствии с разработанным перед этим на стадии технического решения трехмерным макетом, который содержит также информацию комплектовочных ведомостей на подлежащие монтажу компоненты.

Из WO 2008/071309 A1 вытекает компоновка коммутационного шкафа с несколькими отдельными коммутационными шкафами, которые с помощью стенных сегментов разделены на несколько, служащих в качестве функциональных пространств частичных пространств, в которых являются размещаемыми, например, низковольтные устройства, выдвижные блоки, охлаждающие агрегаты и другие компоненты. При этом в частичном пространстве может размещаться, например, структура электрических распределительных шин и насаженные на нее адаптеры устройства для монтажа соотнесенных электрических или электронных встроенных модулей.

В EP 0 943165 B1 раскрыты различные схемы оснащения коммутационных шкафов. В первом примере выполнения ориентированный на конструктивные группы коммутационный шкаф содержит корпус коммутационного шкафа, в котором расположены несколько электрических и электронных конструктивных элементов и устройств. В верхней области корпуса коммутационного шкафа находятся несколько модулей ввода и вывода, в средней области размещены несколько предохранительных элементов и большое количество силовых выключателей, а в нижней области установлены зажимные устройства для крепления кабельных жгутов, которые ведут к отдельным машинам. Для соединения отдельных конструктивных элементов и устройств друг с другом в коммутационном шкафу расположены несколько клемм для доступного проводного монтажа и несколько клемм для исходящей кроссировки.

Раскрытие сущности изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы привести систему конфигурирования коммутационного шкафа для конфигурирования коммутационного шкафа, в которой макет может оформляться эффективным для пользователя образом с хорошим балансом возможных аспектов оптимизации.

Эта задача решена согласно признакам независимых пунктов формулы изобретения. Усовершенствования изобретения вытекают из зависимых пунктов формулы изобретения и из последующего описания.

Первый аспект относится к управляемой компьютером системе конфигурирования коммутационного шкафа, выполненной для конфигурирования коммутационного шкафа, который включает в себя модульно построенное оснащение коммутационного шкафа, которое специфически для области применения составлено из нескольких электрических и/или электронных встроенных модулей и других факультативных компонентов. Управляемая компьютером система конфигурирования коммутационного шкафа имеет вычислительный блок, который содержит устройство классификации и блок анализа и моделирования. Кроме того, предусмотрена база данных, которая может представлять собой также облачное запоминающее устройство. Устройство классификации выполнено для того, чтобы с учетом набора данных о рамочных условиях идентифицировать одну или несколько конфигураций коммутационного шкафа для подлежащей регулированию установки за счет того, что оно выбирает подходящие конфигурации из хранимого в базе данных исторического резервного набора данных. Эти хранимые конфигурации включают в себя, прежде всего, конфигурации коммутационных шкафов, которые уже производились, то есть являются успешными в применении. Блок анализа и моделирования выполнен для того, чтобы с учетом набора данных о рамочных условиях адаптировать идентифицированные конфигурации коммутационного шкафа в пределах охватываемого различными параметрами параметрического пространства, так что образуется пакет различных схем коммутационного шкафа с соответственно различными (трехмерными) макетами.

Система выполнена с возможностью сохранения конфигурации коммутационного шкафа, определяемой выбранной схемой коммутационного шкафа, в банке (базе) данных для повторного обращения к ней при будущем конфигурировании коммутационного шкафа, так что при будущем конфигурировании коммутационного шкафа система может повторно обратиться к ней. При этом в случае несоответствия выбранной схемы коммутационного шкафа заданным условиям блок анализа и моделирования с учетом измененных при необходимости параметров создает новый пакет схем коммутационного шкафа.

Блок анализа и моделирования может быть выполнен для того, чтобы для каждой схемы коммутационного шкафа рассчитывать и выдавать в графическом виде отклонения от рамочных условий, определенных в наборе данных о рамочных условиях, и при необходимости от вытекающих из этого целевых установок.

Набор данных о рамочных условиях может содержать, прежде всего, желаемую спецификацию коммутационного шкафа. Целевые установки могут содержать, прежде всего, продолжительность изготовления и/или затраты на изготовление коммутационного шкафа.

Кроме того, система конфигурирования коммутационного шкафа может быть выполнена для того, чтобы за счет взаимодействия с пользователем составлять набор данных о рамочных условиях посредством первого электронного формуляра выбора.

Согласно одной конструктивной форме, кроме того, предусмотрен блок распознавания образов, который использует устройство классификации для того, чтобы посредством распознавания образов идентифицировать одну или несколько конфигураций коммутационного шкафа.

Для этого блок распознавания образов может применять для распознавания образов технологию Fuzzy Logic, искусственный интеллект или нейронные сети.

Согласно другой конструктивной форме блок анализа и моделирования выполнен для составления параметров параметрического пространства посредством второго электронного формуляра выбора. Это может составляться или комплектоваться тоже за счет взаимодействия с пользователем.

Согласно другой конструктивной форме параметры, которые охватывают параметрическое пространство, содержат глубину производства, необходимую площадь и/или затраты на коммутационный шкаф.

Согласно другой конструктивной форме предусмотрено устройство принятия решения, выполненное для выбора одной схемы коммутационного шкафа из пакета, состоящего из различных схем коммутационного шкафа. Это устройство принятия решения может быть выполнено для того, чтобы принимать вводимые пользователем данные. Оно может быть выполнено также полностью автоматизированным, так что управляемая компьютером система конфигурирования коммутационного шкафа совершает выбор самостоятельно. Этот выбор может учитывать описанную далее ниже функцию качества.

Подобное проектирование схемы и конструирование оснащения коммутационного шкафа базируется на программном обеспечении, например, создается с помощью программного обеспечения EPLAN Pro Panel® в виде конструирования при поддержке системы автоматизированного проектирования. Запланированная конструкция включает в себя, прежде всего, трехмерную структуру монтажа в виде макета, виртуальный проводной монтаж электрических и электронных встроенных модулей и при необходимости также других компонентов, а также адаптированную к оснащению коммутационного шкафа конфигурацию медных шин и тому подобного для гибкой системы распределения тока. Электрические и электронные встроенные модули могут крепиться в корпусе коммутационного шкафа, например, с помощью монтажных шин. Для комплектации коммутационного шкафа предусматриваться также факультативные компоненты, такие как вентиляторы, кулеры, фильтры, теплообменники, устройства кондиционирования, системы внутреннего освещения, кабельные вводы и тому подобное.

Проведенное с помощью программного обеспечение конструирование для создания трехмерной модели отличается применением устройства классификации и блока анализа и моделирования, которые при доступе к подключенной к этому библиотеке встроенных модулей (банк данных) поддерживают моделирование оснащения коммутационного шкафа с учетом конструктивных краевых условий, например: размеров промежутков, возможности доступа или заданной величины потребления электрической энергии.

В корпусе коммутационного шкафа на общей несущей шине могут быть закреплены различные встроенные модули. Коммутационный шкаф построен с ориентацией на функциональные блоки, это означает, что содержатся только те встроенные модули, которые необходимы для функционирования машины. Кроме того, корпус коммутационного шкафа содержит также несколько шинных клемм для подключения коммутационного шкафа к шинной системе, блок слежения за сигналами, несколько модулей ввода и вывода, сетевой блок питания, а также реле управления нагрузкой. На дне корпуса коммутационного шкафа находятся кабельные сальники, сквозь которые во внутреннюю часть коммутационного шкафа могут проводиться присоединительные линии для машин, а также линии для дополнительных датчиков и/или исполнительных механизмов. Этот коммутационный шкаф второго примера выполнения выполнен так, что он соответствует, по меньшей мере, классу защиты IP65.

Макет коммутационных шкафов в общем случае должен удовлетворять определенным из практики применения рамочным условиям и может, кроме того, оптимизироваться по дополнительным аспектам, например в отношении тепловой нагрузочной способности, электромагнитной совместимости, плотности монтажа встроенных модулей и прочих компонентов, потребления электрической энергии и тому подобного. Правда, эти аспекты оптимизации в большинстве случаев состоят в конкурирующем отношении друг с другом, так что оптимизация в направлении одного аспекта происходит за счет другого аспекта. Например, повышение плотности монтажа чаще всего приводит к более высокой тепловой нагрузке на коммутационный шкаф.

Конструктивные формы включают в себя техническое решение, состоящее в том, что конфигурирование коммутационного шкафа исходит сначала от составления или предоставления функциональной планировки оснащения коммутационного шкафа в виде электрической монтажной схемы SP. Вслед за этим осуществляется преобразование электрической монтажной схемы SP оснащения коммутационного шкафа в трехмерный макет L1 для расположения по меньшей мере нескольких электрических и/или электронных встроенных модулей по меньшей мере в одном корпусе коммутационного шкафа, причем трехмерный макет L1 оснащения коммутационного шкафа составляется с помощью программно-технического блока LA помощи при создании макета, например с помощью продукта EPLAN Pro Panel® заявителя, при доступе к подключенной к этому библиотеке встроенных модулей.

Может быть предусмотрено, что вслед за этим с помощью внедренного в блок LA помощи при создании макета алгоритма преобразования Mod осуществляется модифицирование составленного таким образом трехмерного макета L1 для создания по меньшей мере одного альтернативного трехмерного макета L2. При этом для преобразования трехмерного макета L1 в альтернативный макет L2 алгоритм преобразования Mod определяет значения функции качества и оптимизирует преобразование таким образом, что функция качества принимает экстремальное значение. Вслед за этим может осуществляться передача коммутационного шкафа согласно альтернативному трехмерному макету L2 на монтажный участок.

Алгоритм преобразования использует математическую функцию качества.

В функции качества воплощена цель, которая должна быть достигнута с помощью этого преобразования, например повышение степени использования пространства, то есть плотности монтажа. Если необходимо одновременно достичь нескольких целей, то эта математическая модель предлагает условие, состоящее в том, что в случае конфликтов целей является обнаруживаемым компромисс в виде наименьшего общего знаменателя. Наряду с функцией качества могут задаваться также жесткие краевые условия, как, например, максимальная температура или максимальное потребление энергии. Для каждого варианта макета может осуществляться оценивание за несколько прогонов, которые тестируются с функцией качества. Для поиска каждого следующего варианта может применяться любой способ оптимизации, который из предыстории прежних вариантов выводит новый вариант с предположительно лучшим значением функции качества.

Другими словами, сначала в процессе реализации электрической монтажной схемы SP с использованием программно-технического блока помощи при создании макета проектантом составляется трехмерный макет L1. Вслед за этим может задаваться, что трехмерный макет, который согласно оригинальному макету L1 расположен с разделением, например, на два коммутационных шкафа, должен умещаться на меньшей монтажной поверхности единственного коммутационного шкафа. В соответствии с этим заданным значением алгоритм преобразования Mod составляет соответственно адаптированное предложение для модифицированного макета L2, возможно пренебрегая действующими обычно размерами интервалов или тому подобным. Так как в этом случае степень использования пространства имеет все же более высокий приоритет, чем заданные размеры интервалов, предпочтение отдается модифицированному макету L2. Возможно вытекающие отсюда более высокие выделения тепла могут тогда компенсироваться, например, за счет установки охлаждающего устройства с более высокой охлаждающей способностью.

Если предварительная сертификация альтернативного трехмерного макета L2 показывает, что эта форма выполнения допустима, то может быть предусмотрено, что этот альтернативный трехмерный макет L2 сохраняется в соединенной с блоком LA помощи при создании макета прикладной базе А данных, чтобы учитывать его при будущих преобразованиях таких же или подобных электрических монтажных схем SP как первично допустимого макета. Благодаря этой операции происходит наращивание прикладной базы А данных, которая в этом отношении не ограничивается только конструктивными формами, в которых жестко учитываются заданные конструктивные краевые условия и тому подобное. За счет этой гибкости возможно ориентированное в большей мере на область применения макетирование оснащения коммутационного шкафа. Таким образом, соответствующее изобретению решение создает порядок действий, который при составлении макета для коммутационного шкафа учитывает отдельные возможности оптимизации, включая их взаимное влияние друг на друга.

В системотехническом отношении это решение позволяет выполнять преобразования за счет дополнительного внедрения или включения алгоритма преобразования Mod в блок LA помощи при создании макета, который может быть компьютером с инсталлированным в нем программным обеспечением EPLAN Pro Panel®.

Например, алгоритм преобразования Mod имеет параметризуемую функцию качества, которая содержит по меньшей мере один изменяемый параметр оптимизации макета P1-Pn. Этот параметр оптимизации макета предоставляет проектанту возможность ввода, например с помощью эмулированного в графический пользовательский интерфейс поворотного регулятора, для различных направлений оптимизации, чтобы выбирать необходимые значимости для изменения макета. С помощью алгоритма преобразования Mod система определяет согласованное между собой, целесообразное соотношение различных заданных параметров оптимизации макета и предлагает соответствующий альтернативный макет L2. В простейшем случае является, однако, также мыслимым, что заранее задаваемым является лишь единственный параметр оптимизации макета. Являются мыслимыми различные параметры оптимизации макета P1-Pn, из числа которых в последующем делается неограничивающий выбор.

Первый параметр Р1 оптимизации макета описывает степень использования пространства находящего в распоряжении объема коммутационного шкафа по отношению к геометрическим размерам подлежащих монтажу в нем электрических и/или электронных встроенных модулей.

Второй параметр Р2 оптимизации макета описывает уровень тепловой нагрузки с учетом образованного встроенными модулями отходящего тепла, тепла окружающей среды коммутационного шкафа и скорости отвода тепла факультативного вентилятора или устройства кондиционирования при его наличии.

Третий параметр Р3 оптимизации макета описывает уровень потребления электрической энергии с учетом, по меньшей мере, электрической потребляемой мощности всех встроенных модулей. Хотя общая электрическая мощность зависит от электротехнического расчета оснащения коммутационного шкафа, все же могли бы рассматриваться альтернативные встроенные модули, которые при той же функции отличаются в потребляемой мощности. Поэтому может выполняться оптимизация также в этом отношении.

Четвертый параметр Р4 оптимизации макета описывает степень EMV (EMV = электромагнитная совместимость), которая учитывает электромагнитное излучение встроенных модулей.

Пятый параметр Р5 оптимизации макета описывает степень длины проводного монтажа, чтобы учитывать заданные величины в отношении минимальных или максимальных длин кабелей при расположении встроенных модулей в корпусе коммутационного шкафа.

Так как некоторые из этих, указанных здесь лишь в качестве примера параметров Р1-Р5 оптимизации макета находятся в конкуренции друг с другом, то есть оптимизация в отношении одного параметра может идти за счет другого параметра, математическая методика параметризуемой функции качества создает условия для наилучшего баланса между различными параметрами оптимизации, чтобы находить компромисс в этом отношении. При этом в отношении определения приоритетов одному параметру может приписываться более высокий приоритет, чем другому параметру. То есть с помощью соответствующего изобретению алгоритма преобразования Mod можно оптимизировать оснащение коммутационного шкафа в отношении разных критериев с точки зрения использования пространства, тепловой нагрузки, потребления электрической энергии, электромагнитной совместимости, расхода материалов для проводного монтажа и тому подобного.

Другой аспект относится к установке для изготовления коммутационных шкафов, выполненной для изготовления коммутационного шкафа, имеющей управляемую компьютером систему конфигурирования коммутационного шкафа, как это описано выше и ниже, а также, по меньшей мере, частично автоматизированную или полностью автоматизированную технологическую линию, выполненную, по меньшей мере, для частично автоматизированного или полностью автоматизированного монтажа коммутационного шкафа согласно созданной системой конфигурирования коммутационного шкафа схеме коммутационного шкафа.

Другой аспект относится к применению описанной выше или в последующем, управляемой компьютером системы конфигурирования коммутационного шкафа для полностью автоматизированного изготовления коммутационного шкафа.

Другой аспект относится к способу конфигурирования коммутационного шкафа, который включает в себя модульно построенное оснащение коммутационного шкафа, которое специфически для области применения составлено из нескольких электрических и/или электронных встроенных модулей и других факультативных компонентов. При осуществлении этого способа с учетом набора данных о рамочных условиях идентифицируют одну или несколько конфигураций коммутационного шкафа для подлежащей регулированию установки за счет того, что выбирают подходящие конфигурации из хранимого в базе данных исторического резервного набора данных. После этого осуществляют адаптацию идентифицированных с учетом набора данных о рамочных условиях конфигураций коммутационного шкафа в рамках охватываемого различными параметрами параметрического пространства, так что образуется пакет различных схем коммутационного шкафа с соответственно различными макетами. Вслед за этим осуществляют выбор одной из схем коммутационного шкафа с определенным макетом из пакета различных схем коммутационного шкафа, после чего изготавливают коммутационный шкаф согласно этой выбранной схеме коммутационного шкафа.

Конфигурацию выбранной схемы коммутационного шкафа сохраняют в банке данных для повторного обращения к ней при будущем конфигурировании коммутационного шкафа, и в случае несоответствия выбранной схемы коммутационного шкафа заданным условиям создают, с учетом измененных при необходимости параметров, новый пакет схем коммутационного шкафа

Последний аспект относится к машиночитаемому носителю с компьютерным программным продуктом, содержащим средства программных кодов для осуществления предлагаемого в изобретении способа при выполнении этого компьютерного программного продукта в вычислительном устройстве установки для изготовления коммутационных шкафов или сохранении на машиночитаемом носителе данных или в облачном запоминающем устройстве.

В последующем с помощью фигур представляются подробнее другие конструктивные формы. Показано на:

Фиг. 1 схематическое изображение управляемой компьютером системы конфигурирования коммутационного шкафа для конфигурирования коммутационного шкафа,

Фиг. 2 схематическое изображение установки для изготовления коммутационных шкафов,

Фиг. 3 изображение хода процесса выполняемого системой способа оптимизируемого конфигурирования коммутационного шкафа,

Фиг. 4 детальное схематическое изображение управляемой компьютером системы конфигурирования коммутационного шкафа для конфигурирования коммутационного шкафа.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показано схематическое изображение управляемой компьютером системы 1 конфигурирования коммутационного шкафа для конфигурирования коммутационного шкафа. Система 1 конфигурирования коммутационного шкафа, называемая в последующем также "инструментом конфигурирования", содержит в качестве существенных составных частей устройство 10 классификации и блок 18 анализа и моделирования.

С помощью системы 1 конфигурирования коммутационного шкафа из рамочных условий 2, которые содержат желаемую спецификацию коммутационного шкафа, то есть, например, желаемые функциональные возможности или задачу регулирования, а также из вытекающих из этого целевых установок, которые описывают производственно-экономические параметры проекта, то есть, например, затраты или длительности выполнения, составляется схема 100 коммутационного шкафа для подлежащей регулированию установки. При этом схема 100 коммутационного шкафа описывается конкретно выполняемой конфигурацией с вытекающими из нее целевыми установками, так что больше нет необходимости в том, чтобы выданную системой конфигурирования коммутационного шкафа информацию детализовать или интерпретировать далее, например выбирать компоненты различных изготовителей.

Набор 2 данных о рамочных условиях конфигурируется, например, посредством первого электронного формуляра выбора, причем в разделе 11 базы данных сохранены необходимые для описания рамочных условий данные, например о подлежащей регулированию установке (потребление энергии, место установки и т.д.), об условиях окружающей среды (температура и т.д.), о геометрических параметрах (величина и расположение устройства кондиционирования и т.д.), о параметрах компонентов (изготовитель и выполнение).

Набор 2 данных о рамочных условиях, который содержит, как правило, некоторое количество отдельных данных, передается в устройство 10 классификации. Устройство 10 классификации с помощью блока 20 распознавания образов определяет из рамочных условий по меньшей мере одну конфигурацию 30 коммутационного шкафа с зафиксированными в наборе 2 данных о рамочных условиях рамочными условиями за счет того, что оно выбирает подходящие схемы и конфигурации из накопленного исторического запаса. Эти схемы сохраняются в базе 12 данных (в разделе базы данных).

Блок 20 распознавания образов пользуется технологиями и методами распознавания образов, и/или технологией Fuzzy Logic, и/или нейронными сетями.

Идентифицированная таким образом конфигурация 30 коммутационного шкафа с помощью блока 18 анализа и моделирования адаптируется в пределах охватываемого различными параметрами параметрического пространства. Эти различные наборы параметров сохранены в базе 13 данных (в разделе базы данных). Например, параметрическое пространство наборов параметров содержит для различных вариантов изготовления, прежде всего, информацию о глубине автоматизации вариантов изготовления и вытекающие отсюда влияния на рамочные условия, как, например, на занимаемую площадь, и влияния на целевые установки, а также на изменяемые целевые установки более высокого порядка, как, например, на максимальный бюджет расходов. Отдельные параметры набора параметров выбираются, например, посредством второго электронного формуляра выбора. Блок 18 анализа и моделирования, например, посредством цифрового моделирования, исходя по меньшей мере из одной конфигурации 30 коммутационного шкафа, и с помощью определенного при посредстве рамочных условий 2 и при посредстве выбранных наборов параметров параметрического пространства моделирует пакет схем 100 коммутационного шкафа.

Блок 18 анализа и моделирования может быть выполнен для того, чтобы для каждой схемы коммутационного шкафа из этого пакета рассчитывать и выдавать в графическом виде отклонения от требуемых рамочных условий набора 2 данных о рамочных условиях и от целевых установок. Выбор подлежащей изготовлению конфигурации коммутационного шкафа осуществляется с помощью устройства 40 принятия решения.

Конструирование и производство коммутационных шкафов представляет собой крайне сложное обстоятельство, которое можно разложить на различные масштабы.

Масштаб цепочки создания стоимости

Конструирование и производство коммутационных шкафов можно разделить на несколько этапов создания стоимости (проектно-конструкторские работы, подготовка работ, планирование заказа и реализация), причем каждый из этих этапов создания стоимости обладает большим количеством степеней свободы и, как правило, создается несколькими участниками взаимосвязанной системы.

Масштаб объема партии

Каждый коммутационный шкаф может рассматриваться как отдельная единица, так как для каждого комплекта рамочных условий и целевых установок при проектно-конструкторских работах возможно большое количество проектировочных опций, они могут различаться, например, по форме электрической компоновки или по выбору компонентов.

Если коммутационный шкаф сконфигурирован, то он может изготавливаться различными способами, например, с разными уровнями автоматизации, причем вариант изготовления оказывает прямое влияние на фазу проектно-конструкторских работ, например, автоматическая комплектация ограничивает плотность монтажа.

Масштаб рамочных условий

Под рамочными условиями понимаются задаваемые заказчиком данные, например: геометрический характер, предпочтительные компоненты различных изготовителей или объем функций. Эти рамочные условия могут приводить к тому, что, например, определенные варианты изготовления становятся невыполнимыми.

Масштаб целевых установок

Целевые установки могут пониматься как производственно-экономические параметры (предпочтения), они описывают доминантные аспекты, которые влияют на отдельные решения на протяжении всех этапов создания стоимости.

Масштаб вариантов изготовления

Разные партнеры по изготовлению обладают отличающимися технологическими инфраструктурами, которые дифференцируются по существу по разным уровням автоматизации (см. объем партии, варианты изготовления).

Благодаря системе конфигурирования коммутационного шкафа, которая предоставляет охватывающую этапы создания стоимости информацию и при необходимости предоставляет доступ к прошлым проектам, могут значительно снижаться затраты на проектирование и указываться подходы к оптимизации.

Названные здесь выгоды для клиента в большой мере зависят от содержания подлежащих определению подходов к оптимизации. В общих чертах оперируют следующими выгодами для клиента:

1) простота применения: в зависимости от ситуации система предлагает для каждого этапа создания стоимости различные конфигурации коммутационного шкафа и в дополнение к этому указывает соответствующие следствия для последующих шагов, например возможность выполнения автоматического проводного монтажа,

2) надежность проектирования: для связывания производственно- экономических параметров, например затрат и ресурсов, можно моделировать, например, рентабельность всего проекта,

3) гибкость: базирование на результатах проектно-конструкторских работ позволяет моделировать способ реализации на каждом этапе создания стоимости отдельно.

Предоставляется система конфигурирования коммутационного шкафа, которая предоставляет возможность предлагать идеальную конфигурацию коммутационного шкафа в зависимости от многих параметров, причем эта система:

обладает базой данных с разными разделами,

причем в одном разделе сохранены рамочные условия (заданные клиентом величины),

в одном разделе сохранены целевые установки (предпочтения), в одном разделе сохранены варианты изготовления (предпочтения), в одном разделе сохранены уже реализованные конфигурации, обладает предписаниями по связыванию, которые в подходящей форме связывают рамочные условия с целевыми установками,

обладает предписаниями по связыванию, которые связывают конфигурацию с различными вариантами изготовления,

обладает блоком распознавания образов, который по заданным рамочным условиям и целевым установками выявляет в задаваемом интервале отклонений похожие известные конфигурации и выдает предложения по конфигурации, обладает блоком моделирования, который для различных конфигураций моделирует возможные (виртуальные) варианты изготовления, электрические компоновки,

обладает блоком анализа, который оценивает результаты соответствующих моделирований в зависимости от различных целевых установок и отображает результат и является адаптируемым к соответствующим этапам создания стоимости, например адаптация предложенного варианта изготовления к реальной технологической инфраструктуре.

На фиг. 2 показана установка 200 для изготовления коммутационных шкафов, которая имеет описанную выше систему 1 конфигурирования коммутационного шкафа, которая соединена с полностью или частично автоматизированной технологической линией 201 и таким образом управляет роботами этой технологической линии.

На фиг. 3 показана структурная диаграмма способа конфигурирования коммутационного шкафа, при котором на шаге 301, как описано выше, идентифицируют одну или несколько конфигураций коммутационного шкафа, на шаге 302, как описано выше, образуют пакет различных схем коммутационного шкафа, на этапе 303 из этого пакета различных схем коммутационного шкафа выбирают одну схему коммутационного шкафа с макетом подлежащего изготовлению коммутационного шкафа. Если система констатирует, что выбранная схема коммутационного шкафа не соответствует заданным условиям, то она может вернуться обратно к блоку анализа и моделирования, который тогда в ответ на это с учетом измененных при необходимости параметров образует новый пакет схем коммутационного шкафа. Этот контур регулирования может проходиться многократно, пока схема коммутационного шкафа не будет оптимизирована. Затем на шаге 304 изготавливают коммутационный шкаф соответственно выбранной окончательной схеме коммутационного шкафа. На шаге 305 выбранную схему коммутационного шкафа (см. также нижнюю штриховую стрелку на фиг. 4) сохраняют в базе 12 данных для последующего использования устройством классификации. Таким образом, система может быть построена, прежде всего, как самообучающаяся система, которая постоянно повышает свои "знания". Накопленные в базе 12 данных конфигурации коммутационного шкафа могут использоваться, прежде всего, для составления схем коммутационного шкафа для будущих клиентов, причем схемы выделяются, например, малым использованием материалов и инструментов, малым весом, малым потреблением энергии и малыми размерами.

На фиг. 4 показано детальное схематическое изображение управляемой компьютером системы конфигурирования коммутационного шкафа для конфигурирования коммутационного шкафа.

Следует дополнительно указать на то, что слова "содержащий" и "имеющий" не исключают наличие других элементов или шагов, а указание того или иного элемента в единственном числе не исключает наличия нескольких таких элементов. Помимо этого, следует указать на то, что признаки или шаги, которые были описаны со ссылкой на приведенные выше примеры выполнения, могут использоваться также в комбинации с другими признаками или шагами других, описанных выше примеров выполнения. Ссылочные обозначения в формуле изобретения не следует рассматривать как ограничения.

Перечень ссылочных обозначений:

1 система конфигурирования коммутационного шкафа

2 набор данных о рамочных условиях

10 устройство классификации

11 банк данных

12 банк данных

13 банк данных

18 блок анализа и моделирования

20 блок распознавания образов

30 конфигурации коммутационного шкафа

40 устройство принятия решения

100 схемы коммутационного шкафа

200 установка для изготовления коммутационных шкафов

201 технологическая линия

301 шаг способа

302 шаг способа.

Изобретение относится к системам конфигурирования коммутационного шкафа. Технический результат заключается в обеспечении возможности автоматической оптимизации конфигурации коммутационного шкафа. Коммутационный шкаф включает в себя модульно построенное оснащение, которое специфически для области применения составлено из нескольких электрических и/или электронных встроенных модулей и других факультативных компонентов. Управляемая компьютером система конфигурирования коммутационного шкафа включает в себя вычислительный блок, который содержит устройство классификации и блок анализа и моделирования для создания пакета различных схем коммутационного шкафа с соответственно различными макетами, последующего выбора определенного макета и соответствующего управления линией изготовления коммутационного шкафа. 5 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Управляемая компьютером система (1) конфигурирования коммутационного шкафа, выполненная для конфигурирования коммутационного шкафа, который включает в себя модульно построенное оснащение коммутационного шкафа, которое специфически для области применения составлено по меньшей мере из нескольких электрических и/или электронных встроенных модулей, содержащая:

- вычислительный блок с устройством (10) классификации,

- банк (11, 12, 13) данных,

причем устройство (10) классификации выполнено для того, чтобы с учетом набора (2) данных о рамочных условиях идентифицировать одну или несколько конфигураций (30) коммутационного шкафа для подлежащей регулированию установки за счет того, что устройство (10) классификации выбирает подходящие конфигурации из хранимого в банке (11, 12, 13) данных исторического резервного набора данных,

отличающаяся тем, что она также содержит:

- блок (18) обработки данных и моделирования, выполненный для того, чтобы с учетом набора (2) данных о рамочных условиях адаптировать идентифицированные конфигурации (30) коммутационного шкафа в пределах параметрического пространства, охватываемого различными параметрами, содержащими глубину производства и необходимую площадь, и посредством выбранных наборов параметров параметрического пространства моделировать пакет различных схем (100) коммутационного шкафа с соответственно различными макетами,

- устройство (40) принятия решения, выполненное для того, чтобы из пакета различных схем (100) коммутационного шкафа с помощью вводимых пользователем данных или автоматизированного выбора при посредстве пользователя или самостоятельно выбирать одну схему коммутационного шкафа,

причем система (1) выполнена с возможностью сохранения конфигурации коммутационного шкафа, определяемой выбранной схемой коммутационного шкафа, в банке (12) данных для повторного обращения к ней при будущем конфигурировании коммутационного шкафа, и в случае несоответствия выбранной схемы коммутационного шкафа заданным условиям блок (18) анализа и моделирования с учетом измененных при необходимости параметров создает новый пакет схем (100) коммутационного шкафа.

2. Система (1) по п. 1, причем блок (18) обработки данных и моделирования выполнен для того, чтобы для каждой схемы (100) коммутационного шкафа из пакета рассчитывать и выдавать в графическом виде отклонения от рамочных условий, определенных в наборе (2) данных о рамочных условиях, и при необходимости от вытекающих из этого целевых установок, причем целевые установки содержат длительность изготовления коммутационного шкафа.

3. Система (1) по одному из предшествующих пунктов, причем набор (2) данных о рамочных условиях содержит желаемую спецификацию коммутационного шкафа.

4. Система (1) по одному из предшествующих пунктов, причем система (1) конфигурирования коммутационного шкафа выполнена для составления набора (2) данных о рамочных условиях посредством первого электронного формуляра выбора.

5. Система (1) по одному из предшествующих пунктов, имеющая, помимо этого, блок (20) распознавания образов, который использует устройство (10) классификации для того, чтобы посредством распознавания образов идентифицировать одну или несколько конфигураций коммутационного шкафа.

6. Система (1) по п. 5, причем блок (20) распознавания образов применяет для распознавания образов технологию Fuzzy Logic, искусственный интеллект или нейронные сети.

7. Система (1) по одному из предшествующих пунктов, причем блок (18) обработки данных и моделирования выполнен для составления параметров параметрического пространства посредством второго электронного формуляра выбора.

8. Система (1) по одному из предшествующих пунктов, причем:

- блок (18) обработки данных и моделирования применяет для создания по меньшей мере одной альтернативной схемы (100) коммутационного шкафа внедренный в него или соотнесенный с ним алгоритм преобразования, причем этот алгоритм преобразования для преобразования схемы коммутационного шкафа в альтернативную схему коммутационного шкафа определяет значения функции качества и оптимизирует преобразование таким образом, что функция качества принимает экстремальное значение,

- алгоритм преобразования содержит параметризуемую функцию качества, которая имеет по меньшей мере один заданный параметр оптимизации макета из набора параметров оптимизации макета.

9. Система (1) по п. 8, причем набор параметров оптимизации макета содержит степень использования пространства находящего в распоряжении объема коммутационного шкафа по отношению к геометрическим размерам подлежащих монтажу в нем электрических и/или электронных встроенных модулей.

10. Система (1) по п. 8 или 9, причем набор параметров оптимизации макета содержит уровень термической нагрузки с учетом образованного встроенными модулями отходящего тепла, тепла окружающей среды корпуса коммутационного шкафа и скорости отвода тепла факультативного вентилятора или устройства кондиционирования.

11. Система (1) по одному из пп. 8-10, причем набор параметров оптимизации макета содержит уровень потребления электрической энергии с учетом, по меньшей мере, электрической потребляемой мощности встроенных модулей.

12. Система (1) по одному из пп. 8-11, причем набор параметров оптимизации макета содержит степень электромагнитной совместимости, которая учитывает электромагнитное излучение встроенных модулей.

13. Система (1) по одному из пп. 8-12, причем набор параметров оптимизации макета содержит степень длины проводного монтажа, чтобы учитывать заданные величины в отношении минимальных или максимальных длин кабелей при расположении встроенных модулей в корпусе коммутационного шкафа.

14. Система (1) по одному из предшествующих пунктов, причем оснащение коммутационного шкафа дополнительно включает в себя факультативные компоненты, такие как вентиляторы, кулеры, фильтры, теплообменники, устройства кондиционирования, системы внутреннего освещения и кабельные вводы.

15. Установка (200) для изготовления коммутационных шкафов, выполненная для изготовления коммутационного шкафа, имеющая:

- управляемую компьютером систему (1) конфигурирования коммутационного шкафа по одному из предшествующих пунктов,

- по меньшей мере частично автоматизированную технологическую линию (201), выполненную, по меньшей мере, для частично автоматизированного монтажа коммутационного шкафа согласно одной из выработанных системой конфигурирования коммутационного шкафа схем коммутационного шкафа.

16. Применение управляемой компьютером системы (1) конфигурирования коммутационного шкафа по одному из пп. 1-14 для полностью автоматизированного изготовления коммутационного шкафа.

17. Реализуемый с помощью компьютера способ конфигурирования коммутационного шкафа, который включает в себя модульно построенное оснащение коммутационного шкафа, которое специфически для области применения составлено по меньшей мере из нескольких электрических и/или электронных встроенных модулей, включающий следующие шаги:

- с учетом набора (2) данных о рамочных условиях идентифицируют одну или несколько конфигураций (30) коммутационного шкафа для подлежащей регулированию установки за счет того, что из хранимого в банке данных исторического резервного набора данных выбирают подходящие конфигурации,

- адаптируют идентифицированные с учетом набора данных о рамочных условиях конфигурации коммутационного шкафа в пределах параметрического пространства, охватываемого различными параметрами, которые содержат глубину производства и необходимую площадь, и посредством выбранных наборов параметров параметрического пространства моделируют пакет различных схем (100) коммутационного шкафа с соответственно различными макетами,

- из пакета различных схем коммутационного шкафа с помощью вводимых пользователем данных или автоматизированного выбора при посредстве пользователя или самостоятельно выбирают одну схему коммутационного шкафа с макетом,

причем конфигурацию выбранной схемы коммутационного шкафа сохраняют в банке (12) данных для повторного обращения к ней при будущем конфигурировании коммутационного шкафа, и в случае несоответствия выбранной схемы коммутационного шкафа заданным условиям создают, с учетом измененных при необходимости параметров, новый пакет схем коммутационного шкафа.

18. Способ по п. 17, причем оснащение коммутационного шкафа дополнительно включает в себя факультативные компоненты, такие как вентиляторы, кулеры, фильтры, теплообменники, устройства кондиционирования, системы внутреннего освещения и кабельные вводы.

19. Машиночитаемый носитель с компьютерным программным продуктом, содержащим средства программных кодов для осуществления способа по п. 17 или 18 при выполнении этого компьютерного программного продукта в вычислительном устройстве установки (200) для изготовления коммутационных шкафов по п. 15.