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WO2003050716A2 - System und verfahren zur projektierung von transformationen von objektbäumen - Google Patents

System und verfahren zur projektierung von transformationen von objektbäumen Download PDF

Info

Publication number
WO2003050716A2
WO2003050716A2 PCT/DE2002/004375 DE0204375W WO03050716A2 WO 2003050716 A2 WO2003050716 A2 WO 2003050716A2 DE 0204375 W DE0204375 W DE 0204375W WO 03050716 A2 WO03050716 A2 WO 03050716A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
transformation
applications
rules
user
project planning
Prior art date
Application number
PCT/DE2002/004375
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2003050716A3 (de
Inventor
Dirk Langkafel
Elmar Thurner
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to US10/499,735 priority Critical patent/US7571390B2/en
Priority to EP02804563A priority patent/EP1497714A2/de
Publication of WO2003050716A2 publication Critical patent/WO2003050716A2/de
Publication of WO2003050716A3 publication Critical patent/WO2003050716A3/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
    • G06F16/20—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor of structured data, e.g. relational data
    • G06F16/25—Integrating or interfacing systems involving database management systems
    • G06F16/258—Data format conversion from or to a database

Definitions

  • the invention relates to a system and a method for projecting transformations of object trees, the source and target object trees being represented in a common meta-object model of a software system, and the software system being stored on at least one computer unit.
  • the invention further relates to a corresponding computer program, a computer program product and a data processing device.
  • heterogeneous applications e.g. If MES applications are connected to one another, then the objects or object trees of the respective applications are usually represented in different ways in the meta model of the software system, even if the objects or object trees match semantically. This different representation makes communication between the applications difficult.
  • MES Manufacturing Execution Systems
  • ERP enterprise Resource Planning
  • Manufacturing execution systems are systems that, for example, provide information for optimizing production processes.
  • the manufacturing execution systems must use the rough planning data of the ERP systems in order to get plant-specific and current detailed planning Supplement data and forward it accordingly to the subordinate automation level.
  • MES systems thus perform the task of vertical integration between the company management level and the automation level.
  • Typical individual tasks of MES systems are enterprise asset management, maintenance management, information management, scheduling, dispatching and trace & track. These tasks are carried out by MES components or MES applications.
  • XML eXtensible Markup Language
  • the XML family defines a standard procedure for transforming XML documents: XSL Transformations (XSL stands for Extensible Stylesheet Language). Tree transformations can also be described with XSL Transformations, but only if the objects of the trees are in XML format and the respective XML format is known to a user. If a user has a If you want to transform an object tree, you need the associated representation of the objects in XML format and you must define the transformation at the XML level. This means effort, because the user must first get the corresponding XML formats of the objects.
  • the object of the underlying invention is to provide a system and a method for projecting transformations of object trees that makes it possible, the definition of the transformations being convenient and simple for the user.
  • the object is achieved for a system for projecting transformations of object trees by the features of claim 1.
  • the transformation of the objects or the object trees takes place in the domain world of the user, ie the user can abstract from the underlying format of the objects.
  • Another advantage is the transformation of object structures into a form that is understandable for recipients (eg other applications) of these object structures. It is often the case that semantically identical objects (eg a production order) are represented differently in a common meta object model.
  • the transformations also create uniform representations for objects with the same semantics. This enables communication between different applications via a pure data exchange.
  • a user can very comfortably configure the trans- Make formations by graphically interconnecting (connecting) the symbols.
  • the interconnection also creates additional rules that can be further processed or reused. Thanks to the graphical user interface used, the transformations and the rules used are transparent to a user.
  • a first advantageous embodiment of the present invention for a system is that the transformation can be carried out in the domain on which a user is based. If the transformation takes place directly at the domain level of the user, the user can abstract from the internal formats of the objects or object trees. The effectiveness of a user is increased because he is in his known world (known nomenclature, known objects, etc.) when creating solutions. A user therefore does not have to transform the objects to be transformed at the level of their internal format and then translate them back into the domain world.
  • the rules are represented as objects of the software system.
  • the objects appear to a user as part of the software system.
  • a user can also handle the rules like objects, e.g. link graphically.
  • a further advantageous embodiment of the present invention for a system is that the nodes and / or the operators and / or the rules are positioned and interconnected via drag & drop using input aids. This supports a user in his way of working and increases his effectiveness.
  • a further advantageous embodiment of the present invention for a system is that further operators and / or rules for transformation are defined by a user. nable. This increases the flexibility for a user and a user can define rules that are appropriate for the underlying structures and problems.
  • a framework defines the architecture of a family of software systems, provides the basic building blocks for creating these systems and determines their interaction. Frameworks save development time and costs.
  • Adapters are one level higher than wrappers. They offer a unified view of connected applications. An adapter offers functionality to start, operate, etc. the component to be coupled. An adapter corresponds to a "facade" in the language of the design pattern.
  • a wrapper maps the API (Application Programmable Interface) of a third-party component (eg an MES application from a third-party provider) into the object model of a software system.
  • a method of the API of the third-party component becomes a method of the software system or an integer data type of the API of the third-party component becomes an integer data type of the software system, etc.
  • the objects of the applications to be integrated are mapped into the meta-object model of the software system and represented in the meta object model as a source or target object tree. If the adapters now specify the structure of these trees, a subsequent transformation from source to target object tree can be carried out very easily, possibly even automatically.
  • the object is achieved for a method for projecting transformations of object trees by the features of claim 8.
  • the transformation of the objects or the object trees takes place in the domain world of the user, ie the user can abstract from the underlying format of the objects.
  • Another advantage is the transformation of object structures into a form that is suitable for recipients
  • the interconnection also creates additional rules that can be further processed or reused. Thanks to the graphical user interface used, the transformations and the rules used are transparent to a user.
  • a first advantageous embodiment of the present invention for a method is that the transformation is carried out in the domain on which a user is based. If the transformation takes place directly at the domain level of the user, the user can abstract from the internal formats of the objects or object trees. The effectiveness of a user is increased because he is in his known world (known nomenclature, known objects, etc.) when creating solutions. A user therefore does not have to transform the objects to be transformed at the level of their internal format and then translate them back into the domain world.
  • Another advantageous embodiment of the present invention for a method is that the rules are represented as objects of the software system. As a result, the objects appear to a user as part of the software system. A user can also handle the rules like objects, eg link them graphically.
  • Another advantageous embodiment of the present invention for a method is that the positioning and interconnection of the nodes and / or the operators and / or the rules is carried out via drag & drop using input aids. This supports a user in his way of working and increases his effectiveness.
  • a further advantageous embodiment of the present invention for a method is that further operators and / or rules for transformation are defined by a user. This increases the flexibility for a user and a user can define rules that are appropriate for the underlying structures and problems.
  • a framework defines the architecture of a family of software systems, provides the basic building blocks for creating these systems and determines their interaction. Frameworks save development time and costs.
  • Adapters are one level higher than wrappers. They offer a unified view of the attached applications.
  • An adapter offers functionality to start, operate, etc. the component to be coupled.
  • An adapter corresponds to a "facade" in the language of the design pattern.
  • a wrapper maps the API (Application Programmable Interface) of a third-party component (eg an MES application from a third-party provider) into the object model of a software system.
  • a method of the API of the third-party component becomes a method of the software system or an integer data type of the API of the third-party component becomes an integer data type of the software system, etc.
  • the objects of the applications to be integrated are mapped into the meta-object model of the software system and represented in the meta object model as a source or target object tree. If the adapters now specify the structure of these trees, a subsequent transformation from source to target object tree can be carried out very easily, possibly even automatically.
  • Another advantageous embodiment of the present invention is that the method according to the invention is implemented by a computer program. This means that any modifications or adjustments can be made easily.
  • Another advantageous embodiment of the present invention is that the computer program for the method according to the invention is stored on a data carrier. This makes the process easy to handle in terms of logistics and distribution.
  • Another advantageous embodiment of the present invention is that the computer program for the method according to the invention is installed on a data processing device. This increases performance.
  • the illustration according to FIG. 1 shows an overview of the three control levels, as can usually be found in a manufacturing or manufacturing company.
  • the pyramid shape expresses that the information is compressed towards the top.
  • the top level is the ERP level (Enterprise Resource Planning).
  • ERP level Enterprise Resource Planning
  • the business and sales tasks are usually carried out in a company (e.g. finance, sales, human resources, reporting), but also cross-production logistics tasks (e.g. orders - and material management) are carried out at this level.
  • the SAP R / 3 system is an ERP system that is used very frequently at company management level.
  • the lowest level of the pyramid is the automation level (controls).
  • controls programmable logic controllers
  • PLC programmable logic controllers
  • PLS visualization and process control systems
  • the drives, actuators and sensors of the production and / or manufacturing facilities are directly connected to the systems on this level.
  • the link between the ERP level and the automation level is formed by the MES level.
  • the applications at the MES level thus ensure vertical integration between the ERP level and the automation level.
  • the MES applications must supplement the rough planning of the ERP systems with production plant-specific detailed planning and forward them to the systems at the automation level; on the other hand, it is the task of the MES applications to record production-related data at the automation level, process it and send it to the ERP level ( Management level).
  • Typical MES applications include Quality Management (QM), Maintenance Management (MM), Performance Analysis (PA), Process Management, Labor Management, Asset Management.
  • QM Quality Management
  • MM Maintenance Management
  • PA Performance Analysis
  • Process Management Labor Management
  • Asset Management Asset Management
  • MES systems or ERP systems usually contain a so-called runtime system for the temporal sequence control of the components involved (subcomponents, modules, tasks, processes of the operating system, etc.), as well as a so-called engineering system for creating and editing programs that are used for Execution in the runtime system are provided.
  • the illustration according to FIG. 2 shows an exemplary overview image with software and hardware units for MES solutions.
  • the individual MES applications AI to A3 are connected to a framework program (Framework) IF via adapters AD1 to AD3.
  • a user workstation PIW1 is coupled to the framework program IF via a bidirectional information path II and can thus manage and monitor the MES applications which are attached or integrated thereon.
  • the user workstation PIW1 usually consists of a display device (monitor, display, etc.), a data processing system (for example a PC) with a processor and memory devices and input units (keyboard, mouse, etc.).
  • the MES applications AI to A3 and the framework program IF can run on their own data processing units or processors, but it is also possible that they run on the data processing unit of the PIWI.
  • the respective MES applications AI to A3 are connected to the framework program IF via adapters AD1 to AD3.
  • the adapters are thus the coupling modules between the framework program IF and the applications. Applications that are heterogeneous per se can thus be connected to one another via the adapters, and integration with the framework program IF makes it possible to communicate between the applications and to exchange data.
  • the adapters are software modules that create connections to various applications. In typical integration scenarios, these are integrations to systems from the MES, ERP, SCADA or Controls world.
  • An adapter offers functionality to start, operate a component to be coupled, etc.
  • An adapter allows access to data and functions of the application or application to be coupled, provides certain runtime data and allows engineering information to be loaded from the application or Application. Adapters can differ in terms of their structure and scope.
  • adapters can be permanently programmed or they can be configured or be modeled. They can also differ with regard to the possibilities of access to the application to be coupled, for example adapters can only allow data access, but it is also possible for adapters to allow access to higher-value business processes.
  • the adapters When starting up, the adapters are loaded with the stored models and status information. It is then checked at runtime whether and how the different integrated applications or applications fit together. Using a visualization or monitoring component, it is possible to query the status of an adapter and display it at the user workstation PIWl (also graphically). Adapters give the system and the user a standardized and uniform view of applications (depending on which level of abstraction is available for the adapters).
  • a wrapper maps the API (Application Programmable Interface) of a third-party component (e.g. an MES application) into the object model of the framework program. For example, a method of the API of the external component becomes a method of the framework program or an integer data type of the API of the external component becomes an integer data type of the framework program.
  • API Application Programmable Interface
  • MES Application Programmable Interface
  • MES applications In addition to MES applications, applications from the corporate management level (Enterprise Resource Planning level) and / from the automation level (Controls level) can be integrated via the framework program IF and monitored or monitored via the workstation PIWl (the acronym PIW stands for Personalized Industrial Workplace) . to get managed.
  • the framework program IF thus forms an integration platform for the entire industrial sector. Different applications from the management level, the MES level and the automation level can be easily and economically integrated with the framework program IF using adapters and / or wrappers.
  • the framework program IF is therefore a middle goods platform and as a manufacturing application integration tool.
  • a user eg the plant operator
  • the framework program IF thus enables, on the one hand, vertical integration of applications from different company levels and, on the other hand, the framework program IF enables horizontal integration of applications at the MES level.
  • the PIWI workstation represents a "one window to the world" for a user on the front end of MES applications or other company applications. This means that the workstation enables integrative access to different, even heterogeneous, interfaces via a common, uniform interface Applications in the company.
  • the user of the workstation PIW1 can thus monitor and manage all integrated MES or other applications from this one workstation.
  • This workplace can be connected to the applications via the Internet, the intranet, LAN (Local Area Network) or other conceivable connections. It is also possible to use this workstation as a mobile station, e.g. to be designed as a mobile device (PDA, cell phone). This mobility would bring even more benefits to a user.
  • PDA mobile device
  • the illustration according to FIG. 3 shows the central position of the framework program coupling the software applications.
  • the framework program (IF; FIG 2) can be implemented on a single server or on any number of servers that can be distributed in an IT landscape.
  • the framework program (IF; FIG 2) is on a server IFS (Industrial Framework Server).
  • the clients are connected to this central server IFS by the bidirectional information paths 12-18.
  • the clients include the applications from the ERP, MES and automation levels. These applications are shown at the bottom of the figure in FIG. These applications are part of the supporting program via the adapters AD4 - AD6
  • the adapters AD4 - AD6 are connected to the applications via API interfaces API1 - API3 (API stands for Application Programmable Interface).
  • APIs are also used when converting parameter lists from one format to another and when interpreting the arguments in one or both directions. The APIs are, so to speak, the glue between the applications and the adapters.
  • the connection between the adapters AD4 - AD6 with the framework program (IF; FIG 2) (shown in FIG. 3 by the bidirectional information paths 13 - 15) takes place via suitable data formats (eg XML), suitable protocols (XOP, OPC, etc. ) and suitable transport mechanisms (e.g. DCOM or MSMQ).
  • HTTP Hyper Text Transfer Protocol
  • the SOAP protocol based on XML eXtensible Markup Language
  • Object Access Protocol Simple Object Access Protocol
  • Clients or applications that support ActiveX documents or calls can be integrated particularly advantageously into the framework program (IF; FIG 2) or the server IFS.
  • the applications can also be connected to the framework program using wrappers or other integration mechanisms.
  • the repository can be used as a further client with the IFS server
  • the IFR repository is used to keep data safe and persistent. This data can be accessed via method calls. Objects, methods and runtime data are stored in the repository.
  • the Personalized Industrial Workplace PIW2 and any existing engineering environment EU are clients of the IFS server.
  • the Personalized Industrial Workplace PIW2 is connected by the bidirectional information path 16 to the framework program (IF; FIG 2) or to the server, the engineering environment EU accordingly by the bidirectional information path 17.
  • the three points show that other clients on the server IFS can hang.
  • FIG. 3 it is indicated that a further client C, connected by the information path 18, also hangs on the server IFS.
  • the clients IFR, PIW2, EU, C are connected accordingly via APIs or common data formats (e.g. XML), common protocols (XOP, OPC, etc.) and common transport mechanisms (e.g. DCOM, HTTP or MSMQ).
  • common data formats e.g. XML
  • common protocols XOP, OPC, etc.
  • common transport mechanisms e.g. DCOM, HTTP or MSMQ.
  • the adapters AD4 - AD6 used allow access to data and also to methods of the individual applications, which they connect to the framework program (IF; FIG 2). These adapters are very flexible and are not restricted to individual special protocols or special transport mechanisms. If the adapters are used in a runtime environment, they are configured to ensure that certain required data from an application is available in the server environment at the right time. As already mentioned, this can be done using different protocols and transport mechanisms. In a runtime environment there can be several adapters, which can also have small server properties (such as the execution of workflows, the provision of various communication options, ). These adapters can be current application computer are running. Not only do they have to run on one machine, they can also be distributed.
  • MES applications Manufacturing Execution Systems
  • the system or method according to the invention makes it possible to integrate such heterogeneous applications with the aid of a framework program.
  • the communication between these applications is based on means of communication such as HTTP, DCOM, MSMQ, etc.
  • the communication, i.e. however, data exchange between the applications is independent of these means of communication, i.e. the applications can abstract from the application means.
  • FIG. 4 shows an example of the transformation of objects or object trees.
  • semantically identical objects can be represented differently.
  • the diagram according to FIG. 4 schematically shows the surface of a configuration environment for transforming objects or object trees with a display device AZ 1.
  • the object trees shown in the screen areas BB1 and BB2 represent semantically identical objects (for example a production order), but are represented differently .
  • the source tree QB consists of a root 1 and an underlying element 2, which in turn has sub-elements S1 and S2.
  • the target tree ZB has l ⁇ as the root and 2 and 2 ⁇ as the underlying elements.
  • Element 2 ⁇ is connected to element S1, element 2 to element S2.
  • the tree representations QB or ZB belong to applications (e.g. MES applications), which were mapped to the meta-model of the underlying software system (e.g. frameworks) using adapters. Since the two tree structures, although they represent the same objects semantically, are represented in a different form in the meta object model, communication between the applications to which they belong is not yet effectively possible in this form. Effective communication is made possible by mapping one object tree onto the other. 4, the source tree QB is transformed into the tree ZB. How this transformation takes place is shown in screen area BB3.
  • the elements S1 and S2 represent objects (eg variables) that have the same meaning in the two trees QB and ZB.
  • the screen area BB3 shows how a transformation can be carried out, which expresses that the objects S1 and S2 of the source tree QB and the target tree ZB belong together semantically.
  • the display device AZ1 can contain a menu bar ML1 as a further screen area, on which functions (for example by buttons) are shown that a user can use for the transformation.
  • a monitor or a display is usually used as the display device.
  • input aids such as a mouse or keyboard, a user can operate and activate the elements of the display device.
  • the display device AZ1 can also contain further screen areas. For example, it is also conceivable for the screen area BB3 to be subdivided further, but there may also be further menu bars ML1.
  • transformations Once transformations have been defined by the user, they can be saved and used again for later applications. A user can also define rules to perform these transformations. A user can also save these rules and use them again for later transformations. It is also conceivable that a rule becomes part of the meta object model of the underlying software system and is then available to a user as an object.
  • the rule objects mentioned are created automatically when a transformation is defined.
  • Mathematical functions addition, subtraction, sine, cosine, etc.
  • timers or other adapters e.g. Excel
  • the transformations and the rules can be created very easily using drag & drop mechanisms.
  • the transformation described above converts two semantic representations (eg object trees) that have been brought into the meta-object model by the adaptation.
  • the objects or the object trees are mapped directly onto one another and not the representations of these objects in any format structures.
  • the transformation can thus take place in the domain world of the user, and a user can abstract from the internal representation of the objects, ie from the internal formats.
  • the configuration or engineering environment described here can be implemented, for example, as a client in a framework or in the software system. However, it is also possible for this environment to be implemented on a stand-alone PC.
  • the illustration according to FIG. 5 shows an example of the transformation of objects or object trees with the aid of mathematical objects.
  • the screen areas BB1 and BB2 contain object trees OB1 and OB2 which are to be converted into one another.
  • OB1 contains the component K1 in its structure as an element
  • OB2 contains the component K2 in its structure as an element.
  • a transformation is to be produced between these components K1 and K2 ⁇ .
  • Kl ⁇ contains the variables VI and V2
  • K2 contains the variables S and D.
  • the menu bar ML2 shows operators, eg addition, subtraction, division, sine, which are used to define a transformation. can be detected. Further mathematical operators can also be provided to define a transformation, such as multiplication, tangent, arc tangent, cosine, exponential function, logarithm, root function, signum, absolute function, etc.
  • timers for the definition of transformations can also be provided be used. Timers deliver, for example, the current time or definable time cycles, which can be manipulated using the mathematical operations mentioned, for example. For example, it is conceivable to add up values that come from a timer with other values and only then forward them.
  • a user can also implement their own operators or operations using scripts or implementing COM objects.
  • the two variables VI and V2 of the component K and ⁇ Kl are added up.
  • the result of this addition (represented by the variable R1) is linked to the variable S of the component K2 or K2.
  • a rule object is created that can also be used for later transformations.
  • These control objects can, for example, be stored and used in the communication structure of an adapter (see FIG. 7).
  • the connections for the transformation are automatically generated by the drag & drop-like connection of object trees to one another or objects of object trees by pushing them onto the work surface BB3 ⁇ . This means that this connection is created in the background for the objects to be connected.
  • FIG. 6 shows an example for the configuration of a transformation.
  • 6 shows a display device AZ3 (eg display, monitor). With the screen areas BBl ⁇ , BB3 ⁇ , BB2 "and the screen area ML3.
  • the object tree OB3 is shown with the component K3.
  • the component K3 contains the variables v3 and v4.
  • the arrows P1 and P2 show schematically that the component K3 or the associated variable v3 are dragged onto the screen area BB3 "via drag & drop.
  • the screen area BB3" thus represents a working surface in the configuration environment.
  • the screen areas BB2 ⁇ contains the object tree OB4.
  • This object tree OB4 contains a node MO with mathematical objects.
  • the math objects for creating the rules are stored in the menu bar ML3. From this menu bar ML3, these mathematical objects can then be deselected for the work area BB3 via drag & drop or with a mouse click.
  • the ML3 menu bar can also contain other functions that can also be defined by the user.
  • the screen areas, as shown in the display device AZ3, can also be arranged in any other way. It is also conceivable that further screen areas are displayed or that fewer screen areas are displayed.
  • the entries for the configuration environment can also be made using other input aids, eg using the keyboard.
  • Each adapter is a special component with the special property that the component of an adapter runs in its own process.
  • Each adapter comes with a certain default structure, which is again represented as a tree structure of objects in the framework program, ie components and variables, and which provides certain places where the adapter can place certain information externally. Examples of this are status information about the status of the adapter (if the adapter is connected to its application, the application is running, version information, etc.).
  • an adapter can provide information about the external system, ie the external application.
  • the "Object Space" allows an adapter to lay out structures that other adapters or other applications can access.
  • An adapter can also provide information regarding a communication infrastructure to the outside.
  • Communication infrastructure is understood to mean objects to send, receive and transform messages. But also mechanisms for routing and mechanisms for logging the data exchange of the adapter.
  • the communication infrastructure of an adapter also includes so-called ports and outports, which physically receive or send the messages.
  • An adapter is available as a separate process of the operating system, ie if an adapter crashes, it has no effect on other adapters.
  • An adap ter is therefore a separate, closed application that can be executed on its own
  • Adapters and wrappers are mechanisms for integrating software components into a software system.
  • a wrapper forms the API (Application Programmable Interface) of a third-party component or an application to be integrated into the object model of the software system, here the framework program (IF; FIG 2).
  • the framework program IF; FIG 2.
  • a method of the API of the application to be integrated becomes a method of the framework program or an integer data type of the API of the application to be integrated becomes an integer data type of the framework program, etc.
  • a wrapper thus brings the API of the application to be integrated into the language, into the nomenclature and the object world of the framework program.
  • An adapter is one level higher than a wrapper.
  • Adapters represent a standardized view of applications to be integrated, and the framework program in which the application to be integrated is hooked in can abstract from this application.
  • An adapter provides functionality to the system to be integrated, i.e. the application to be integrated, to start, to operate and to act. With the help of the adapter e.g. a user is using a SAP application without being a SAP expert.
  • the IDOC adapter maps SAP applications into the object model of the framework program and is then used as objects of the framework program (component IDOC).
  • two applications can be brought together peer-to-peer without such a connection having to be programmed peer-to-peer.
  • These connections are configured according to the invention by establishing a connection.
  • the rules used in the transformation can be part of an adapter or the rules can be stored as information on an adapter and incorporated into the system.
  • FIG 8 shows the object structure of a "component” as a meta-object model of the framework program (IF; FIG 2) in UML (Unified Modeling Language).
  • the software applications to be integrated and the underlying communication means e.g. HTTP, MSMQ, etc.
  • IF object model of the framework program
  • heterogeneous applications have a common object model.
  • This object model is very generic and represents a meta-object model.
  • the core of this object model consists of an object type called "Component".
  • a component can in turn aggregate other components and / or contain special types of components, so-called variables, to which certain values are assigned during operation. Components and variables can also have additional attributes.
  • This object model forms the basis for the adaptation of MES applications or other applications.
  • All applications to be integrated are represented within the framework program (IF, FIG 2) in the representation of this object model.
  • the underlying means of communication are also mapped to this generic object model.
  • In the framework program (IF; FIG 2), all applications and all the underlying means of communication are now in one and homogeneous object model. This makes it very easy and easy to set up communication relationships between the applications.
  • the rectangular boxes represent parts of the object model.
  • An aggregation is represented by a diamond relationship
  • inheritance is represented by a triangular relationship.
  • FIG. 8 thus shows that a component can consist of several components; furthermore, one component can be part of another component.
  • a diamond is connected to a component with attributes and variables. This means that a component can contain attributes and variables. Attributes are descriptive data. All objects in a class have the same attributes, but generally different attribute values. An attribute value is a value assigned to an attribute from its value range.
  • a variable can take values of certain data types (e.g. integer, real etc.).
  • a component can contain several variables. However, a component can also be a superclass of a variable, as represented by the triangular relationship. That is, a variable can be a derived component.
  • the diamond and triangular relationships can also contain cardinalities.
  • Mapping mechanisms such as adapters or wrappers map the software applications to be integrated and the underlying communication means to this generic object structure, that is to say the “component” structure, of the framework program (IF; FIG. 2).
  • System and method for planning the transformation of object trees in particular in MES systems, the source and target object trees being represented in a common meta-object model of a software system, in particular a framework.
  • the source object tree is transformed into the target object tree by rules.
  • the transformation takes place directly on the objects of the meta object model (component). This enables communication via pure data exchange between coupled applications.
  • the system or method according to the invention described above can be implemented as a computer program in languages known therefor.
  • a computer program implemented in this way can also be stored and transported in a known manner via electronic data paths, but also on data carriers.

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Abstract

System und Verfahren zur Projektierung der Transformation von Objektbäumen OB1 - OB4, insbesondere in MES-Systemen, wobei die Quell- QB und Zielobjektbäume ZB in einem gemeinsamen Metaobjektmodell eines Softwaresystems, insbesondere eines Frameworks IF, repräsentiert sind. Der Quellobjektbaum QB wird durch Regeln in den Zielobjektbaum ZB transformiert. Die Transformation findet direkt auf den Objekten des Metaob-jektmodells Component statt. Dadurch wird eine Kommunikati-on über einen reinen Datenaustausch zwischen angekoppelten Applikationen ermöglicht.

Description

Beschreibung
System und Verfahren zur Projektierung von Transformationen von Objektbäumen
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Projektierung von Transformationen von Objektbäumen, wobei die Quell- und Zielobjektbäume in einem gemeinsamen Metaobjektmodell eines Softwaresystems repräsentiert sind und wobei das Softwaresystem auf mindestens einer Rechnereinheit gespeichert ist.
Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Computerprogramm, ein Computerprogrammprodukt sowie eine Datenverarbeitungseinrichtung.
Wenn in einem Softwaresystem heterogene Applikationen, z.B. MES-Applikationen miteinander verbunden werden, dann sind die Objekte bzw. Objektbäume der jeweiligen Applikationen, im Me- tamodell des Softwaresystems meistens in unterschiedlicher Weise repräsentiert, auch wenn die Objekte bzw. Objektbäume semantisch übereinstimmen. Durch diese unterschiedliche Repräsentation wird die Kommunikation zwischen den Applikationen erschwert.
Aus "Software für die Automatisierung - Transparenz über die Abläufe schaffen", Artikel von Dirk Kozian in Elektronik für die Automatisierung 11, 17.11.1999 ist bekannt, für die Automatisierung von Produktions- bzw. Fertigungsabläufen so genannte Manufacturing Execution Systems (MES) einzusetzen. Diese Systeme integrieren die Automatisierungsebene (Controls) mit den ERP-Systemen (ERP: Enterprise Resource Planning) der Unternehmensleitebene. Manufacturing Execution Systems sind Systeme, die z.B. Informationen zur Optimierung von Produktionsabläufen bereitstellen. Zum einen müssen die Manufacturing Execution Systems die groben Planungsdaten der ERP-Systeme um anlagenspezifische und aktuelle Feinplanungs- daten ergänzen und diese entsprechend an die unterlagerte Automatisierungsebene weiterleiten, zum anderen haben sie die Aufgabe, aus der Automatisierungsebene produktionsrelevante Informationen zu übernehmen, diese aufzubereiten und an die Unternehmensleitebene weiterzumeiden. MES-Systeme erfüllen somit die Aufgabe einer vertikalen Integration zwischen der Unternehmensleitebene und der Automatisierungsebene. Typische Einzelaufgaben von MES-Systemen sind Enterprise Asset Management, Maintenance Management, Information Management, Schedu- ling, Dispatching und Trace & Track. Diese Aufgaben werden jeweils von MES-Komponenten bzw. MES-Applikationen ausgeführt .
Aufgrund der Software- und datentechnischen Heterogenität der MES-Applikationen lassen sich diese aber nur sehr schwer in ein gemeinsames System bzw. Projekt integrieren und der Datenaustausch zwischen diesen Applikationen ist nur mit Aufwand möglich.
Aus "Massive Wiederverwendung: Konzepte, Techniken und Organisation", Artikel von Ulrich Lindner in OBJEKTspektrum 1/96, S. 10 - 17, ist es bekannt, Softwarekomponenten durch so genannte Adapter oder durch Wrapping (Verpacken) in ein Softwaresystem zu integrieren. Ziel ist es dabei die Wiederverwendbarkeit von Softwarekomponenten zu erhöhen.
Aus "XML - Schlüsseltechnologie für Softwarearchitekturen", Artikel von Alexander Jung in OBJEKTspektrum 1/2001, S. 71 - 74, ist es bekannt, XML (eXtensible Markup Language) für den Datenaustausch zwischen Fremdsystemen einzusetzen und dabei Transformationen vorzunehmen. Im Rahmen der XML-Familie ist ein Standardvorgehen zur Transformation von XML-Dokumenten definiert: XSL Transformations (XSL steht für Extensible Stylesheet Language) . Mit XSL Transformations lassen sich auch Baumtransformationen beschreiben, aber nur, wenn die Objekte der Bäume im XML-Format vorliegen und das jeweilige XML- Format einem Anwender bekannt ist. Wenn ein Anwender eine Transformation eines Objektbaumes durchführen will, benötigt er die zugehörige Repräsentation der Objekte im XML-Format und er muss auf der XML-Ebene die Transformation definieren. Das bedeutet Aufwand, denn der Anwender muss die entsprechenden XML-Formate der Objekte erst besorgen.
Aus "Konfigurieren statt Programmieren - Die Empfehlungen des ZVEI-Arbeitskreises Systemaspekte, 1. Teil", Artikel in Elektronik 8/1994, S. 112 - 117, ist es bekannt, die Software Automatisierungssysteme zu Konfigurieren bzw. zu Projektieren. Es sind aber keine konfigurierbaren Systeme für branchenübergreifende Problemstellungen vorhanden.
Aufgabe der zugrundeliegenden Erfindung ist es ein System und ein Verfahren zur Projektierung von Transformationen von Objektbäumen zur Verfügung zu stellen, dass es ermöglicht, wobei die Definition der Transformationen für den Anwender komfortabel und einfach ist.
Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe für ein System zur Projektierung von Transformationen von Objektbäumen durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Die Transformation der Objekte, bzw. der Objektbäume findet dabei in der Domänenwelt des Anwenders statt, d.h. der Anwender kann vom zugrunde liegenden Format der Objekte abstrahieren. Ein weiterer Vorteil liegt darin, durch die Transformation Objektstrukturen in eine Form gebracht werden, die für Empfänger (z.B. andere Applikationen) dieser Objektstrukturen jeweils verständlich sind. Es liegt nämlich oft der Fall vor, dass in einem gemeinsamen Metaobjektmodell, semantisch gleiche Objekte (z.B. ein Produktionsauftrag) unterschiedlich repräsentiert sind. Durch die Transformationen werden für Objekte mit gleicher Semantik auch einheitliche Repräsentationen geschaffen. Dadurch wird eine Kommunikation zwischen unterschiedlichen Applikationen über einen reinen Datenaustausch ermöglicht. Ein Anwender kann sehr komfortabel die Projektierung der Trans- formationen vornehmen durch grafisches Verschalten (Verbinden) der Symbole. Durch das Verschalten werden auch weitere Regeln erzeugt, die weiterverarbeitet bzw. wiederverwendet werden können. Durch die verwendete grafische Oberfläche sind die Transformationen und die verwendeten Regeln für einen Anwender transparent.
Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein System liegt darin, dass die Transformation in der für einen Anwender zugrundeliegenden Domäne durchführbar ist. Erfolgt die Transformation direkt auf der Domänenebene des Anwenders, kann der Anwender von den internen Formaten der Objekte bzw. Objektbäume abstrahieren. Die Effektivität eines Anwenders wird dadurch erhöht, da er sich in seiner bekannten Welt (bekannte Nomenklatur, bekannte Objekte etc.) bei der Erstellung von Lösungen aufhält. Ein Anwender muss somit die zu transformierenden Objekte nicht auf der Ebene ihres internen Formats transformieren und danach wieder in die Domänenwelt zurückübersetzen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein System liegt darin, dass die Regeln als Objekte des Softwaresystems repräsentiert sind. Dadurch erscheinen die Objekte einem Anwender als Teil des Softwaresystems. Ein Anwender kann die Regeln auch wie Objekte handhaben, z.B. grafisch verknüpfen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein System liegt darin, dass das Positionieren und Verschalten der Knoten und/oder der Operatoren und/oder der Regeln via drag&drop durch Eingabehilfsmittel erfolgt. Dadurch wird ein Anwender in seiner Arbeitsweise unterstützt und seine Effektivität erhöht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein System liegt darin, dass von einem Anwender weitere Operatoren und/oder Regeln zur Transformation defi- nierbar sind. Dadurch wird die Flexibilität für einen Anwender erhöht und ein Anwender kann sich Regeln definieren, die für die zugrundeliegenden Strukturen und Problemstellungen angemessen sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein System liegt darin, dass das Softwaresystem durch mindestens ein Rahmenprogramm realisiert ist. Dadurch liegen die Vorteile eines Rahmenprogramms (Framework) vor. Ein Framework definiert die Architektur einer Familie von Softwaresystemen, stellt die grundlegenden Bausteine zur Erstellung dieser Systeme zur Verfügung und legt deren Zusammenspiel fest. Durch Frameworks werden Entwicklungszeit und Entwicklungskosten eingespart.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein System liegt darin, dass Quell- und Zielobjektbaum durch die Objektmodelle von angekoppelten Adaptern vorgegeben sind. Adapter sind eine Abstraktionsstufe höher als Wrapper. Sie bieten eine einheitliche Sicht auf angekoppelte Applikationen. Ein Adapter bietet Funktionalität, um die anzukoppelnde Komponente zu starten, zu bedienen etc. Ein Adapter entspricht in der Sprache der Design Patterns einer "Facade". Ein Wrapper dagegen bildet das API (Application Programmable Interface) einer Fremdkomponente (z.B. eine MES- Applikation eines Drittanbieters) in das Objektmodell eines Softwaresystems ab. So wird z.B. aus einer Methode des API der Fremdkomponente eine Methode des Softwaresystems bzw. aus einem Integer-Datentyp des API der Fremdkomponente wird ein Integer-Datentyp des Softwaresystems, usw. Durch Adapter werden die Objekte der zu integrierenden Applikationen in das Metaobjektmodell des Softwaresystems abgebildet und im Metaobjektmodell als Quell- bzw. Zielobjektbaum repräsentiert. Wenn nun die Adapter die Struktur dieser Bäume vorgeben, kann eine nachfolgende Transformation von Quell- auf Zielobjektbaum sehr leicht erfolgen, evtl. sogar automatisiert. Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe für ein Verfahren zur Projektierung von Transformationen von Objektbäumen durch die Merkmale von Anspruch 8 gelöst. Die Transformation der Objekte, bzw. der Objektbäume findet dabei in der Domänenwelt des Anwenders statt, d.h. der Anwender kann vom zugrunde liegenden Format der Objekte abstrahieren. Ein weiterer Vorteil liegt darin, durch die Transformation Objektstrukturen in eine Form gebracht werden, die für Empfänger
(z.B. andere Applikationen) dieser Objektstrukturen jeweils verständlich sind. Es liegt nämlich oft der Fall vor, dass in einem gemeinsamen Metaobjektmodell, semantisch gleiche Objekte (z.B. ein Produktionsauftrag) unterschiedlich repräsentiert sind. Durch die Transformationen werden für Objekte mit gleicher Semantik auch einheitliche Repräsentationen geschaffen. Dadurch wird eine Kommunikation zwischen unterschiedlichen Applikationen über einen reinen Datenaustausch ermöglicht. Ein Anwender kann sehr komfortabel die Projektierung der Transformationen vornehmen durch grafisches Verschalten
(Verbinden) der Symbole. Durch das Verschalten werden auch weitere Regeln erzeugt, die weiterverarbeitet bzw. wiederverwendet werden können. Durch die verwendete grafische Oberfläche sind die Transformationen und die verwendeten Regeln für einen Anwender transparent.
Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Verfahren liegt darin, dass die Transformation in der für ein Anwender zugrundeliegenden Domäne durchgeführt wird. Erfolgt die Transformation direkt auf der Domänenebene des Anwenders, kann der Anwender von den internen Formaten der Objekte bzw. Objektbäume abstrahieren. Die Effektivität eines Anwenders wird dadurch erhöht, da er sich in seiner bekannten Welt (bekannte Nomenklatur, bekannte Objekte etc.) bei der Erstellung von Lösungen aufhält. Ein Anwender muss somit die zu transformierenden Objekte nicht auf der Ebene ihres internen Formats transformieren und danach wieder in die Domänenwelt zurückübersetzen. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Verfahren liegt darin, dass die Regeln als Objekte des Softwaresystems repräsentiert werden. Dadurch erscheinen die Objekte einem Anwender als Teil des Softwaresystems. Ein Anwender kann die Regeln auch wie Objekte handhaben, z.B. grafisch verknüpfen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Verfahren liegt darin, dass das Positionieren und Verschalten der Knoten und/oder der Operatoren und/oder der Regeln via drag&drop durch Eingabehilfsmittel durchgeführt wird. Dadurch wird ein Anwender in seiner Arbeitsweise unterstützt und seine Effektivität erhöht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Verfahren liegt darin, dass von einem Anwender weitere Operatoren und/oder Regeln zur Transformation definiert werden. Dadurch wird die Flexibilität für einen Anwender erhöht und ein Anwender kann sich Regeln definieren, die für die zugrundeliegenden Strukturen und Problemstellungen angemessen sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Verfahren liegt darin, dass das Softwaresystem durch mindestens ein Rahmenprogramm realisiert wird. Dadurch liegen die Vorteile eines Rahmenprogramms (Framework) vor. Ein Framework definiert die Architektur einer Familie von Softwaresystemen, stellt die grundlegenden Bausteine zur Erstellung dieser Systeme zur Verfügung und legt deren Zusammenspiel fest. Durch Frameworks werden Entwicklungszeit und Entwicklungskosten eingespart.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Verfahren liegt darin, dass Quell- und Zielobjektbaum durch die Objektmodelle von angekoppelten Adaptern vorgegeben werden. Adapter sind eine Abstraktionsstufe höher als Wrapper. Sie bieten eine einheitliche Sicht auf angekop- pelte Applikationen. Ein Adapter bietet Funktionalität, um die anzukoppelnde Komponente zu starten, zu bedienen etc. Ein Adapter entspricht in der Sprache der Design Patterns einer "Facade". Ein Wrapper dagegen bildet das API (Application Programmable Interface) einer Fremdkomponente (z.B. eine MES- Applikation eines Drittanbieters) in das Objektmodell eines Softwaresystems ab. So wird z.B. aus einer Methode des API der Fremdkomponente eine Methode des Softwaresystems bzw. aus einem Integer-Datentyp des API der Fremdkomponente wird ein Integer-Datentyp des Softwaresystems, usw. Durch Adapter werden die Objekte der zu integrierenden Applikationen in das Metaobjektmodell des Softwaresystems abgebildet und im Metaobjektmodell als Quell- bzw. Zielobjektbaum repräsentiert. Wenn nun die Adapter die Struktur dieser Bäume vorgeben, kann eine nachfolgende Transformation von Quell- auf Zielobjektbaum sehr leicht erfolgen, evtl. sogar automatisiert.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass das erfindungsgemäße Verfahren durch ein Computerprogramm implementiert ist. Dadurch können eventuelle Modifizierungen bzw. Anpassungen leicht durchgeführt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass das Computerprogramm für das erfindungsgemäße Verfahren auf einem Datenträger gespeichert ist. Dadurch ist das Verfahren bezüglich der Logistik und Verteilung leicht handhabbar.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass das Computerprogramm für das erfindungsgemäße Verfahren auf einer Datenverarbeitungseinrichtung installiert ist. Dadurch wird die Performance erhöht.
Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich anhand der nun folgenden Beschreibung vorteilhafter Ausführungsbeispiele und in Verbindung mit den Figuren. Soweit in unterschiedlichen Figuren Elemente mit gleichen Funktionalitäten beschrieben sind, sind diese mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigen:
FIG 1 in einer Übersichtsdarstellung die "Unternehmenspyramide" mit drei Steuerungsebenen,
FIG 2 ein beispielhaftes Übersichtsbild mit Software- und Hardwareeinheiten für MES-Lösungen,
FIG 3 die zentrale Stellung des die Softwareapplikationen koppelnden Rahmenprogramms,
FIG 4 ein Beispiel für die Transformation von Objekten,
FIG 5 ein Beispiel für die Transformation von Objekten mit Hilfe von mathematischen Objekten,
FIG 6 ein Beispiel für die Projektierung einer Transformation,
FIG 7 den prinzipiellen Aufbau eines Adapters und
FIG 8 eine "Component" als Metaobjektmodell in UML- Notation.
Die Darstellung gemäß FIG 1 zeigt in einer Übersichtsdarstellung die drei Steuerungsebenen, wie sie üblicherweise in einem produzierenden bzw. fertigenden Unternehmen zu finden sind. Durch die Pyramidenform wird ausgedrückt, dass nach Oben hin eine Verdichtung der Informationen stattfindet. Die oberste Ebene ist die ERP-Ebene (Enterprise Resource Plan- ning. Auf dieser Unternehmensleitebene werden üblicherweise die betriebswirtschaftlichen und vertrieblichen Aufgaben in einem Unternehmen durchgeführt (z.B. Finanzwesen, Vertriebswesen, Personalwesen, Berichterstattung) . Aber auch produkti- onsanlagenübergreifende logistische Aufgaben (z.B. Auftrags- und Materialverwaltung) werden auf dieser Ebene durchgeführt. Das System SAP R/3 ist ein ERP-System, das auf der Unternehmensleitebene sehr häufig verwendet wird.
Die unterste Ebene der Pyramide ist die Automatisierungs- Ebene (Controls) . Auf dieser Ebene kommen üblicherweise speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) in Verbindung mit Visu- alisierungs- und Prozessleitsystemen (PLS) zum Einsatz. Die Antriebe, Aktoren und Sensoren der Produktions- und/oder Fertigungseinrichtungen stehen direkt mit den Systemen dieser Ebene in Verbindung.
Das Verbindungsglied zwischen der ERP-Ebene und der Automatisierungs-Ebene wird durch die MES-Ebene gebildet. Die Applikationen der MES-Ebene sorgen somit für eine vertikale Integration zwischen der ERP-Ebene und der Automatisierungs-Ebene. Die MES-Applikationen müssen einerseits die Grobplanungen der ERP-Systeme um produktionsanlagenspezifische Feinplanungen ergänzen und an die Systeme der Automatisierungs-Ebene weiterleiten, andererseits ist es Aufgabe der MES-Applikationen produktionsrelevante Daten der Automatisierungs-Ebene aufzunehmen, aufzubereiten und an die ERP-Ebene (Unternehmensleitebene) weiterzuleiten.
Typische MES-Applikationen sind u.a. Quality Management (QM) , Maintenance Management (MM) , Performance Analysis (PA) , Pro- cess Management, Labor Management, Asset Management. Durch jeweils drei Punkte wird in FIG 1 ausgedrückt, dass sich auf einer Ebene weitere Elemente (Applikationen, Systeme etc.) befinden können.
MES-Systeme bzw. ERP-Systeme enthalten in der Regel ein so genanntes Laufzeitsystem zur zeitlichen Ablaufsteuerung der beteiligten Komponenten (Teilkomponenten, Module, Tasks, Prozesse des Betriebssystems etc.), sowie ein so genanntes Engineeringsystem zum Erstellen und Editieren von Programmen, welche zur Ausführung im Laufzeitsystem vorgesehen sind. Die Darstellung gemäß FIG 2 zeigt ein beispielhaftes Übersichtsbild mit Software- und Hardwareeinheiten für MES- Lösungen. Die einzelnen MES-Applikationen AI bis A3 sind über Adapter ADl bis AD3 mit einem Rahmenprogramm (Framework) IF verbunden. Über einen bidirektionalen Informationspfad II ist ein Benutzerarbeitsplatz PIW1 mit dem Rahmenprogramm IF gekoppelt und kann somit die daran hängenden bzw. integrierten MES-Applikationen verwalten und überwachen. Der Benutzerarbeitsplatz PIWl besteht üblicherweise aus einer Anzeigevorrichtung (Monitor, Display, etc.), einer Datenverarbeitungsanlage (z.B. PC) mit Prozessor und Speichereinrichtungen sowie Eingabeeinheiten (Keyboard, Maus, etc.). Die MES-Applikationen AI bis A3 sowie das Rahmenprogramm IF können auf eigenen Datenverarbeitungseinheiten bzw. Prozessoren ablaufen, es ist aber auch möglich, dass sie auf der Datenverarbeitungseinheit des PIWl ablaufen.
Über Adapter ADl bis AD3 sind die jeweiligen MES-Applikationen AI bis A3 mit dem Rahmenprogramm IF verbunden. Die Adapter sind somit die Koppelbausteine zwischen dem Rahmenprogramm IF und den Applikationen. Über die Adapter können somit auch an sich heterogene Applikationen miteinander verbunden werden, und durch die Integration mit dem Rahmenprogramm IF ist es möglich, zwischen den Applikationen zu kommunizieren und Datenaustausch zu betreiben. Die Adapter sind Softwaremodule, die Verbindungen zu verschiedenen Anwendungen bzw. Applikationen herstellen. In typischen Integrationsszenarien sind dies Integrationen zu Systemen aus der MES-, ERP-, SCADA- oder Controls-Welt . Ein Adapter bietet Funktionalität, um eine anzukoppelnde Komponente zu starten, zu bedienen, etc. Ein Adapter erlaubt den Zugriff auf Daten und Funktionen der anzukoppelnden Anwendung bzw. Applikation, stellt bestimmte Runtimedaten zur Verfügung und erlaubt das Laden von Engineeringinformationen aus der anzukoppelnden Anwendung bzw. Applikation. Adapter können sich hinsichtlich ihres Aufbaus und Umfangs unterscheiden. So können Adapter z.B. fest programmiert sein oder sie können konfiguriert bzw. modelliert werden. Auch bezüglich der Möglichkeiten des Zugriffs auf die anzukoppelnde Applikation können sie sich unterscheiden, so können z.B. Adapter nur einen datentechnischen Zugang gestatten, es ist aber auch möglich, dass Adapter einen Zugang auf höherwertige Geschäftsabläufe zulassen. Beim Hochfahren werden die Adapter mit den hinterlegten Modellen und Zustandsinformationen geladen. Zur Laufzeit wird dann überprüft, ob und wie die unterschiedlichen integrierten Applikationen bzw. Anwendungen zusammenpassen. Über eine Vi- sualisierungs- bzw. Monitoringkomponente ist es möglich, den Status eines Adapters abzufragen und am Benutzerarbeitsplatz PIWl darzustellen (auch graphisch) . Durch Adapter erhält das System und auch der Anwender eine standardisierte und einheitliche Sicht auf Applikationen (je nachdem, welche Abstraktionsebene bei den Adaptern vorhanden ist) .
Eine weitere Möglichkeit Softwarekomponenten zu integrieren, ist es, Wrapper einzusetzen. Ein Wrapper bildet das API (Application Programmable Interface) einer Fremdkomponente (z.B. eine MES-Applikation) in das Objektmodell des Rahmenprogram- mes ab. So wird z.B. aus einer Methode des API der Fremdkomponente eine Methode des Rahmenprogramms bzw. aus einem Integer-Datentyp des API der Fremdkomponente wird ein Integer- Datentyp des Rahmenprogramms.
Neben MES-Applikationen können auch Applikationen aus der Unternehmensleitebene (Enterprise Resource Planning-Ebene) und/aus der Automatisierungsebene (Controls-Ebene) über das Rahmenprogramm IF integriert werden und über den Arbeitsplatz PIWl (das Acronym PIW steht für Personalized Industrial Workplace) überwacht bzw. verwaltet werden. Das Rahmenprogramm IF bildet somit eine Integrationsplattform für den gesamten industriellen Bereich. Unterschiedliche Applikationen aus der Unternehmensleitebene, der MES-Ebene und der Automatisierungsebene lassen sich durch das Rahmenprogramm IF einfach und wirtschaftlich mit Hilfe von Adaptern und/oder Wrap- pern integrieren. Das Rahmenprogramm IF ist somit als Middle- ware-Plattform und als Manufacturing Application Integration- Werkzeug anzusehen. Über den Arbeitsplatz PIWl kann ein Benutzer (z.B. der Anlagenfahrer) die jeweiligen Zustände der zu überwachenden Applikationen sehen, und er kann auch auf Daten und auf Methoden der Applikationen zugreifen, und weiterhin kann er durch diesen Zugriff Applikationen miteinander in Verbindung setzen.
Das Rahmenprogramm IF ermöglicht es somit, zum einen eine vertikale Integration von Applikationen aus unterschiedlichen Unternehmensebenen zu erreichen und zum anderen ermöglicht das Rahmenprogramm IF eine horizontale Integration von Applikationen der MES-Ebene.
Der Arbeitsplatz PIWl stellt für einen Benutzer an der Frontendseite von MES-Applikationen oder anderen Applikationen aus dem Unternehmen ein "One Window to the World" dar. Das heißt, der Arbeitsplatz ermöglicht, über eine gemeinsame einheitliche Oberfläche einen integrativen Zugang auf unterschiedliche, auch heterogene Anwendungen im Unternehmen. Der Benutzer des Arbeitsplatzes PIWl kann somit von diesem einen Arbeitsplatz aus alle integrierten MES- oder anderen Anwendungen überwachen und verwalten. Dieser Arbeitsplatz kann über das Internet, das Intranet, LAN (Local Area Network) oder andere denkbare Verbindungen mit den Applikationen verbunden sein. Es ist auch möglich, diesen Arbeitsplatz als mobile Station, z.B. als mobiles Endgerät (PDA, Handy) auszugestalten. Diese Mobilität würde für einen Benutzer noch weitere Vorteile bringen.
Die Darstellung gemäß FIG 3 zeigt die zentrale Stellung des die Softwareapplikationen koppelnden Rahmenprogramms. Um das erfindungsgemäße System oder Verfahren zu realisieren, bietet es sich an, eine Client-Server-Architektur zu wählen. Das Rahmenprogramm (IF; FIG 2) kann dabei auf einem einzigen Server oder auf mehreren beliebigen Servern, die sich in einer IT-Landschaft verteilen können, realisiert sein. In FIG 3 ist dargestellt, dass sich das Rahmenprogramm (IF; FIG 2) auf einem Server IFS (Industrial Framework Server) befindet. An diesem zentralen Server IFS hängen durch die bidirektionalen Informationspfade 12 - 18 verbunden, die Clients. Zu den Clients zählen zum einen die Applikationen aus der ERP-, der MES- und der Automatisierungsebene. In FIG 3 sind diese Applikationen am unteren Bildrand dargestellt. Über die Adapter AD4 - AD6 sind diese Applikationen mit dem Rahmenprogramm
(IF; FIG 2) und somit mit dem Server IFS verbunden. Die Verbindung der Adapter AD4 - AD6 mit den Applikationen erfolgt über API-Schnittstellen API1 - API3 (API steht für Application Programmable Interface) . Ein Application Programmable Interface stellt eine Schnittstelle mit einer Menge von Kommandos dar. APIs werden auch verwendet bei der Umsetzung von Parameterlisten von einem Format in ein anderes Format und bei der Interpretation der Argumente in eine oder beide Richtungen. Die APIs sind sozusagen der Klebstoff zwischen den Applikationen und den Adaptern. Die Verbindung zwischen den A- daptern AD4 - AD6 mit dem Rahmenprogramm (IF; FIG 2) (in FIG 3 dargestellt durch die bidirektionalen Informationspfade 13 - 15) geschieht über geeignete Datenformate (z.B. XML), geeignete Protokolle (XOP, OPC, etc.) und geeignete Transportmechanismen (z.B. DCOM oder MSMQ) . Auch HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) kann hierbei verwendet werden. Auch das auf XML eXtensible Markup Language) beruhende Protokoll SOAP
(Simple Object Access Protocol) kann für die Integration der Adapter AD4 - ADβ an das Rahmenprogramm (IF; FIG 2) bzw. den zugehörenden Server IFS verwendet werden. Clients bzw. Applikationen, die ActiveX-Dokumente bzw. -Aufrufe unterstützen, lassen sich besonders vorteilhaft in das Rahmenprogramm (IF; FIG 2) , bzw. den Server IFS integrieren. Die Anbindung der Applikationen an das Rahmenprogramm kann neben Adaptern auch durch Wrapper oder anderen Integrationsmechanismen erfolgen.
Als weiterer Client kann mit dem Server IFS das Repository
IFR (Industrial Framework Repository) verbunden sein. In
FIG 3 ist die Verbindung durch den bidirektionalen Informati- onspfad 12 dargestellt. Das Repository IFR wird verwendet, um Daten sicher und persistent zu halten. Über Methodenaufrufe kann auf diese Daten zugegriffen werden. Im Repository sind u.a. Objekte, Methoden und Laufzeitdaten gespeichert.
Auf der oberen Bildhälfte sind weitere Clients des Servers IFS dargestellt. Der Personalized Industrial Workplace PIW2 und eine eventuell vorhandene Engineeringumgebung EU sind Clients des Servers IFS. Der Personalized Industrial Workplace PIW2 ist durch den bidirektionalen Informationspfad 16 mit dem Rahmenprogramm (IF; FIG 2) bzw. mit dem Server verbunden, die Engineeringumgebung EU entsprechend durch den bidirektionalen Informationspfad 17. Durch die drei Punkte ist dargestellt, dass weitere Clients am Server IFS hängen können. In FIG 3 ist angedeutet, dass außerdem ein weiterer Client C, verbunden durch den Informationspfad 18, am Server IFS hängt.
Die Verbindung der Clients IFR, PIW2, EU, C geschieht entsprechend über APIs bzw. über gängige Datenformate (z.B. XML), gängige Protokolle (XOP, OPC, etc.) und gängige Transportmechanismen (z.B. DCOM, HTTP oder MSMQ) .
Die eingesetzten Adapter AD4 - AD6 ermöglichen den Zugang zu Daten und auch zu Methoden der einzelnen Applikationen, die sie mit dem Rahmenprogramm (IF; FIG 2) verbinden. Diese Adapter sind sehr flexibel und nicht auf einzelne spezielle Protokolle oder spezielle Transportmechanismen festgelegt. Wenn die Adapter in einer Laufzeitumgebung eingesetzt werden, dann sind sie so konfiguriert, dass sichergestellt ist, dass bestimmte benötigte Daten aus einer Applikation zum richtigen Zeitpunkt in der Serverumgebung vorhanden sind. Dies kann, wie schon gesagt, über unterschiedliche Protokolle und Transportmechanismen erfolgen. In einer Laufzeitumgebung können sich mehrere Adapter, die auch kleine Servereigenschaften (wie beispielsweise das Ausführung von Workflows, die Bereitstellung verschiedener Kommunikationsmöglichkeiten, ... ) besitzen können, befinden. Diese Adapter können auf dem jewei- ligen Applikationsrechner laufen. Sie müssen aber nicht nur auf einer Maschine laufen, sie können auch verteilt sein.
Softwareapplikationen, insbesondere MES-Applikationen (Manufacturing Execution Systems) , liegen oft in einer heterogenen Form vor, z.B. können sie unterschiedliche Datenformate oder Objektmodelle besitzen oder sie sind in unterschiedlichen Programmiersprachen realisiert. Das erfindungsgemäße System bzw. Verfahren ermöglicht es, solche heterogenen Applikationen mit Hilfe eines Rahmenprogramms zu integrieren. Die Kommunikation zwischen diesen Applikationen erfolgt auf der Basis von Kommunikationsmitteln wie z.B. HTTP, DCOM, MSMQ, etc. Die Kommunikation, d.h. der Datenaustausch zwischen den Applikationen ist aber unabhängig von diesen Kommunikationsmitteln, d.h. die Applikationen können von den Applikationsmitteln abstrahieren.
In der Darstellung gemäß FIG 4 ist ein Beispiel für die Transformation von Objekten bzw. Objektbäumen dargestellt. In einem gemeinsamen Meta-Objektmodell können semantisch gleiche Objekte durchaus unterschiedlich repräsentiert sein. Um eine Kommunikation über den reinen Datenaustausch zu ermöglichen, ist es notwendig, dass die auszutauschenden Objektstrukturen in eine Form gebracht werden, die für den jeweiligen Empfänger verständlich ist. Die Darstellung gemäß FIG 4 zeigt schematisch die Oberfläche einer Projektierungsumgebung zur Transformation von Objekten bzw. Objektbäumen mit einer Anzeigevorrichtung AZ 1. Die in den Bildschirmbereichen BBl bzw. BB2 dargestellten Objektbäume stellen semantisch gleiche Objekte (z.B. einen Produktionsauftrag) dar, die aber unterschiedlich repräsentiert sind. Der Quellbaum QB besteht aus einer Wurzel 1 und einem darunter liegenden Element 2, das wiederum als Unterelemente Sl und S2 besitzt. Der Zielbaum ZB besitzt als Wurzel lλ und als darunter hängende Elemente 2 und 2 Λ. Das Element 2Λ ist mit dem Element Sl verbunden, das Element 2 mit dem Element S2. Die Baumrepräsentationen QB bzw. ZB gehören zu Applikationen (z.B. MES-Applikationen), die über Adapter das Meta-Modell des zugrunde liegenden Softwaresystems (z.B. Frameworks) abgebildet wurden. Da die beiden Baumstrukturen, obwohl sie semantisch gleiche Objekte repräsentieren, in einer unterschiedlichen Form im Metaobjektmodell repräsentiert sind, ist eine Kommunikation zwischen den Applikationen, zu denen sie gehören, in dieser Form noch nicht effektiv möglich. Eine effektive Kommunikation wird dadurch ermöglicht, dass ein Objektbaum auf den anderen abgebildet wird. In der Darstellung gemäß FIG 4 wird der Quellbaum QB in den Baum ZB transformiert. Wie diese Transformation erfolgt, ist im Bildschirmbereich BB3 dargestellt. Die Elemente Sl und S2 stellen dabei Objekte (z.B. Variablen) dar, die in den beiden Bäumen QB und ZB die gleiche Bedeutung haben. Im Bildschirmbereich BB3 ist dargestellt, wie eine Transformation erfolgen kann, die ausdrückt, dass die Objekte Sl und S2 des Quellbaumes QB und des Zielbaumes ZB semantisch zusammengehören. Die Anzeigevorrichtung AZl kann als weiteren Bildschirmbereich eine Menüleiste ML1 enthalten, auf der Funktionen (z.B. durch Buttons) dargestellt sind, die ein Anwender für die Transformation verwenden kann. Als Anzeigevorrichtung dient üblicherweise ein Monitor oder ein Display. Über Eingabehilfsmittel, z.B. Maus oder Keyboard, kann ein Anwender die Elemente der Anzeigevorrichtung bedienen und aktivieren. Die Anzeigevorrichtung AZl kann auch weitere Bildschirmbereiche beinhalten. So ist es z.B. auch vorstellbar, dass der Bildschirmbereich BB3 weiter unterteilt wird, es können aber auch weitere Menüleisten ML1 vorhanden sein. Einmal vom Anwender definierte Transformationen können abgespeichert werden und für spätere Anwendungen wieder verwendet werden. Auch kann ein Anwender Regeln definieren, um diese Transformationen durchzuführen. Auch diese Regeln kann ein Anwender abspeichern und für spätere Transformationen wieder verwenden. Es ist auch denkbar, dass eine Regel Teil des Me- ta-Objektmodells des zugrunde liegenden Softwaresystems wird und dann als Objekt einem Anwender zur Verfügung steht. Die erwähnten Regelobjekte entstehen automatisch bei der Definition einer Transformation. Zur Definition von Transformatio- nen können mathematische Funktionen (Addition, Subtraktion, Sinus, Kosinus, etc.), aber auch Timer oder andere Adapter (z.B. Excel) verwendet werden. Über Drag&Drop-Mechanismen können sehr leicht die Transformationen und die Regeln erstellt werden. Durch die oben beschriebene Transformation werden zwei semantische Darstellungen (z.B. Objektbäume), die durch die Adaption in das Meta-Objektmodell gebracht worden sind, ineinander übergeführt. Dadurch ist es sehr leicht, dass die adaptierten Applikationen (z.B. unterschiedliche MES-Applikationen) miteinander kommunizieren können. Bei der beschriebenen Transformation werden die Objekte bzw. die Objektbäume direkt aufeinander abgebildet und nicht die Repräsentationen dieser Objekte in irgendwelchen FormatStrukturen. Die Transformation kann somit in der Domänenwelt des Anwenders erfolgen, und ein Anwender kann von der internen Repräsentation der Objekte, d.h. von den internen Formaten, abstrahieren. Die hier beschriebene Projektierungs- bzw. Engineeringumgebung kann z.B. als Client in einem Framework oder im Softwaresystem realisiert sein. Es ist aber auch möglich, dass diese Umgebung auf einem stand-alone-PC realisiert wird.
Die Darstellung gemäß FIG 5 zeigt ein Beispiel für die Transformation von Objekten bzw. Objektbäumen mit Hilfe von mathematischen Objekten. Die Bildschirmbereiche BBl und BB2 enthalten Objektbäume OBl bzw. OB2, die ineinander übergeführt werden sollen. OBl enthält in seiner Struktur als Element die Komponente Kl, OB2 enthält in seiner Struktur als Element die Komponente K2. Über einen Drag&Drop-Mechanismus werden die Komponenten Kl bzw. K2 auf die Arbeitsfläche BB3 λ geschoben, und auf der Arbeitsfläche BB3 λ entspricht die Komponente Kl λ der Komponente Kl vom Objektbaum OBl und die Komponente K2 Λ entspricht der Komponente K2 des Objektbaumes OB2. Zwischen diesen Komponenten Kl und K2 Λ soll eine Transformation hergestellt werden. Kl Λ enthält die Variablen VI und V2, K2 enthält die Variablen S und D. In der Menüleiste ML2 sind Operatoren, z.B. Addition, Subtraktion, Division, Sinus dargestellt, die für die Definition einer Transformation verwen- det werden können. Es können auch weitere mathematische Operatoren zur Verfügung gestellt werden, um eine Transformation zu definieren, wie z.B. Multiplikation, Tangens, Arcus Tangens, Kosinus, Exponentialfunktion, Logarithmus, Wurzelfunktion, Signum, Absolutfunktion, usw. Des Weiteren können auch Timer für die Definition von Transformationen verwendet werden. Timer liefern z.B. die aktuelle Zeit oder auch definierbare Zeittakte, die z.B. mit Hilfe der erwähnten mathematischen Operationen manipuliert werden können. So ist es z.B. denkbar, Werte, die aus einem Timer kommen, mit anderen Werten aufzuaddieren und erst dann weiterzuleiten. Ein Anwender kann aber auch eigene Operatoren bzw. Operationen implementieren mittels Skript oder Implementierung von COM-Objekten. Im Bildschirmbereich BB3 ist dargestellt, dass die zwei Variablen VI und V2 der Komponente Kl bzw. Kl Λ aufaddiert werden. Das Resultat dieser Addition (dargestellt durch die Variable Rl) wird mit der Variablen S der Komponente K2 bzw. K2 verbunden. Bei der Erstellung einer solchen Transformation entsteht ein Regelobjekt, das auch wieder für spätere Transformationen verwendet werden kann. Diese Regelobjekte können z.B. in der Kommunikationsstruktur eines Adapters (siehe FIG 7) abgelegt und verwendet werden. Durch die drag&drop-mäßige Verbindung von Objektbäumen untereinander bzw. Objekten von Objektbäumen, indem sie auf die Arbeitsfläche BB3 Λ geschoben werden, werden automatisch die Verbindungen für die Transformation erzeugt. D.h. im Hintergrund wird für die zu verbindenden Objekte diese Verbindung angelegt.
Durch die Möglichkeiten der graphischen Projektierung mit Drag&Drop-Mechanismus muss ein Anwender einzelne Verbindungen nicht mehr programmieren, sondern er kann sie graphisch projektieren. Die Effektivität eines Anwenders steigt dadurch enorm. Nach einer Transformation liegen zwei Objektbäume, die miteinander verbunden werden sollen, in einer gemeinsamen Repräsentation vor. Dadurch ist es sehr leicht möglich, eine Kommunikation, die auf einem reinen Datenaustausch basiert, zwischen diesen Objekten, d.h. zwischen den dazugehörenden Applikationen, einzurichten. Die Performance einer solchen Kommunikationsverbindung ist sehr hoch.
Die Darstellung gemäß FIG 6 zeigt ein Beispiel für die Projektierung einer Transformation. In FIG 6 ist eine Anzeigevorrichtung AZ3 (z.B. Display, Monitor) dargestellt. Mit den Bildschirmbereichen BBlλΛ , BB3Λ , BB2" und dem Bildschirmbereich ML3. Im Bildschirmbereich BBl" ist der Objektbaum OB3 mit der Komponente K3 dargestellt. Die Komponente K3 enthält die Variablen v3 und v4. Mit den Pfeilen Pl und P2 wird schematisch dargestellt, dass die Komponente K3 bzw. die dazugehörige Variable v3 auf den Bildschirmbereich BB3" via Drag&Drop gezogen werden. Der Bildschirmbereich BB3" stellt somit eine Arbeitsoberfläche in der Projektierungsumgebung dar. Der Bildschirmbereiche BB2Λ enthält den Objektbaum OB4. Dieser Objektbaum OB4 enthält einen Knoten MO mit mathematischen Objekten. Diese mathematischen Objekte können ebenfalls auf die Arbeitsfläche BB3" geschoben werden. Dies wird schematisch durch den Pfeil P3 dargestellt. Durch den Pfeil P3 wird das mathematische Objekt "Subtraktion" (Sub) ausgewählt und auf die Arbeitsfläche geschoben. Dieses mathematische Objekt "Subtraktion" enthält die Eingangsvariablen x3 und y3 sowie die Ausgangsvariable r3. Die Variable r3 stellt das Resultat der Differenzbildung dar. In der Darstellung gemäß FIG 6 ist dargestellt, dass der Knoten mit den mathematischen Objekten MO neben der Subtraktion auch die Addition, die Multiplikation, die Division, den Sinus enthalten kann. Es ist a- ber auch möglich, dass dieser Knoten weitere mathematische Objekte wie Arcus, Arcustangens oder vom Anwender selbst definierte mathematische Funktionen enthält. Der Anwender kann auf der Arbeitsfläche BB3 Λ * die Objekte miteinander verknüpfen und dabei Regeln für die Transformation der Objektbäume herstellen. Es ist auch denkbar, dass die mathematischen Objekte zur Erstellung der Regeln in der Menüleiste ML3 hinterlegt sind. Von dieser Menüleiste ML3 können diese mathematischen Objekte dann auch via Drag&Drop oder über Mausklick für die Arbeitsfläche BB3 abgewählt werden. Die Menüleiste ML3 kann auch weitere Funktionen beinhalten, die auch vom Anwender definiert sein können. Die Bildschirmbereiche, wie sie in der Anzeigevorrichtung AZ3 dargestellt sind, können auch beliebig anders angeordnet werden. Es ist auch denkbar, dass weitere Bildschirmbereiche angezeigt werden bzw. dass weniger Bildschirmbereiche angezeigt werden. Die Eingaben für die Projektierumgebung können auch über andere Eingabehilfsmittel, z.B. über Tastatur erfolgen.
Darstellung gemäß FIG 7 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Adapters. Jeder Adapter ist eine spezielle Component mit der besonderen Eigenschaft, dass die Component eines Adapters jeweils in einem eigenen Prozess läuft. Jeder Adapter bringt schon eine bestimmte Default-Struktur mit, die wieder als Baumstruktur von Objekten des Rahmenprogramms, d.h. Components und Variablen, dargestellt ist, und die bestimmte Stellen zur Verfügung stellt, an denen der Adapter bestimmte Informationen nach außen legen kann. Beispiele dafür sind Statusinformationen über den Zustand des Adapters (ist der Adapter mit seiner Anwendung verbunden, läuft die Anwendung, Versionsinformationen, usw.). Weiterhin kann ein Adapter Informationen über das externe System, d.h. die externe Applikation, nach außen geben. Durch den "Object Space" kann ein Adapter Strukturen nach außen legen, auf die andere Adapter bzw. andere Applikationen zugreifen können. Auch kann ein Adapter Informationen bezüglich einer Kommunikationsinfrastruktur nach außen geben. Unter Kommunikationsinfrastruktur versteht man Objekte, um Nachrichten zu senden, zu empfangen, Nachrichten zu transformieren. Aber auch Mechanismen, um ein Routing vorzunehmen und Mechanismen, um den Datenaustausch des Adapters zu protokollieren. Weiterhin gehören zur Kommunikationsinfrastruktur eines Adapters so genannte In- ports und Outports, die physikalisch die Nachrichten empfangen oder versenden. Ein Adapter ist als eigener Prozess des Betriebssystems vorhanden, d.h. wenn ein Adapter abstürzt, dann hat das keine Auswirkungen auf andere Adapter. Ein Adap- ter ist somit eine eigene geschlossene Anwendung, die alleine ausführbar ist
Adapter und Wrapper sind Mechanismen für die Integration von Softwarekomponenten in ein Softwaresystem. Ein Wrapper bildet das API (Application Programmable Interface) einer Fremdkomponente bzw. einer zu integrierenden Applikation in das Objektmodell des Softwaresystems, hier Rahmenprogramms (IF; FIG 2) ab. So wird z.B. aus einer Methode des API der zu integrierenden Applikation eine Methode des Rahmenprogramms bzw. aus einem Integer-Datentyp des API der zu integrierenden Applikation wird ein Integer-Datentyp des Rahmenprogramms, usw. Ein Wrapper bringt somit das API der zu integrierenden Applikation in die Sprache, in die Nomenklatur und in die Objektwelt des Rahmenprogramms.
Ein Adapter dagegen ist eine Abstraktionsstufe höher als ein Wrapper. Adapter stellen eine standardisierte Sicht auf zu integrierende Applikationen dar, und das Rahmenprogramm, in das die zu integrierende Applikation eingehängt wird, kann von dieser Applikation abstrahieren. Ein Adapter stellt Funktionalität zur Verfügung, um das zu integrierende System, d.h. die zu integrierende Applikation, zu starten, zu bedienen und zu handeln. Mit Hilfe der Adapter kann z.B. ein Anwender eine SAP-Applikation benutzen, ohne ein SAP-Experte zu sein. Durch die IDOC-Adapter werden SAP-Applikationen in das Objektmodell des Rahmenprogramms abgebildet und werden dann als Objekte des Rahmenprogramms (Component IDOC) verwendet.
Durch das erfindungsgemäße System und Verfahren können zwei Applikationen (z.B. MES-Applikationen) peer-to-peer-mäßig zusammengebracht werden, ohne dass eine solche Verbindung jeweils peer-to-peer-mäßig programmiert werden muss. Diese Verbindungen werden erfindungsgemäß projektiert durch das Etablieren einer Connection. Die bei der Transformation verwendeten Regeln können Teil eines Adapters sein bzw. die Regeln können als Information auf einem Adapter hinterlegt sein und ins System eingebracht werden.
Es gibt z.B. Adapter für Spreatsheets (z.B. Excel) oder andere "Commercials off the shelf"-Programme.
Darstellung gemäß FIG 8 zeigt die Objektstruktur einer "Component" als Metaobjektmodell des Rahmenprogramms (IF; FIG 2) in UML (Unified Modelling Language) . Beim erfindungsgemäßen System und Verfahren werden die zu integrierenden Softwareapplikationen und die zugrunde liegenden Kommunikationsmittel (z.B. HTTP, MSMQ, etc.) auf ein Objektmodell des Rahmenprogramms (IF; FIG 2) abgebildet. Dadurch besitzen an sich heterogene Applikationen ein gemeinsames Objektmodell. Dadurch werden alle Methoden, Datenstrukturen, Objekte usw. der zu integrierenden Fremdapplikationen in einem gemeinsamen Objektmodell dargestellt. Dieses Objektmodell ist sehr gene- risch und stellt ein Metaobjektmodell dar. Der Kern dieses Objektmodells besteht aus einem Objekttyp namens "Component". Eine Component kann wiederum andere Components aggregieren und/oder spezielle Typen von Components, so genannte Variablen, denen im Betrieb bestimmte Werte zugewiesen sind, enthalten. Components und Variablen können jeweils auch zusätzliche Attribute besitzen.
Dieses Objektmodell bildet die Basis der Adaptierung von MES- Applikationen oder anderen Applikationen. Das bedeutet, dass die Strukturen der Applikationen in Strukturen dieses Objektmodells übersetzt bzw. abgebildet werden. Alle zu integrierenden Applikationen werden innerhalb des Rahmenprogramms (IF, FIG 2) in der Darstellung dieses Objektmodells repräsentiert. Auch die zugrunde liegenden Kommunikationsmittel werden auf dieses generische Objektmodell abgebildet. Im Rahmenprogramm (IF; FIG 2) sind nun alle Applikationen und alle zugrunde liegenden Kommunikationsmittel in einem einheitli- chen und homogenen Objektmodell repräsentiert. Dadurch können sehr einfach und leicht Kommunikationsbeziehungen zwischen den Applikationen eingerichtet werden.
In der Darstellung gemäß FIG 8 ist die generische Komponente "Component", die den Kern des Objektmodells darstellt, in UML-Notation aufgezeigt.
Die rechteckigen Kästchen stellen Teile des Objektmodells dar. Durch eine Rautenbeziehung wird eine Aggregation (ist Teil von-Beziehung) dargestellt, durch eine Dreiecksbeziehung wird die Vererbung (ist ein-Beziehung) dargestellt. In der Darstellung gemäß FIG 8 wird somit gezeigt, dass eine Component aus mehreren Components bestehen kann, weiterhin kann eine Component Teil einer anderen Component sein. Durch die Rautenbeziehung ist eine Component mit Attributen und Variablen verbunden. Das heißt, eine Component kann Attribute und Variable beinhalten. Attribute sind beschreibende Daten. Alle Objekte einer Klasse besitzen dieselben Attribute, jedoch im Allgemeinen unterschiedliche Attributwerte. Ein Attributwert ist ein einem Attribut zugeordneter Wert aus seinem Wertebereich. Eine Variable kann Werte von bestimmten Datentypen (z.B. Integer, Real etc.) annehmen. Wie durch die Rautenbeziehung dargestellt, kann eine Component mehrere Variablen enthalten. Eine Component kann aber auch eine Oberklasse einer Variable sein, wie durch die Dreiecksbeziehung dargestellt. Das heißt, eine Variable kann eine abgeleitete Component sein. Die Rauten- und die Dreiecksbeziehungen können auch Kardinalitäten beinhalten.
Durch Abbildungsmechanismen wie z.B. Adapter oder Wrapper werden die zu integrierenden Softwareapplikationen und die zugrunde liegenden Kommunikationsmittel auf diese generische Objektstruktur, d.h. "Component"-Struktur, des Rahmenprogramms (IF; FIG 2) abgebildet. System und Verfahren zur Projektierung der Transformation von Objektbäumen, insbesondere in MES-Systemen, wobei die Quell- und Zielobjektbäume in einem gemeinsamen Metaobjektmodell eines Softwaresystems, insbesondere eines Frameworks repräsentiert sind. Der Quellobjektbaum wird durch Regeln in den Zielobjektbaum transformiert. Die Transformation findet direkt auf den Objekten des Metaobjektmodells (Component) statt. Dadurch wird eine Kommunikation über einen reinen Datenaustausch zwischen angekoppelten Applikationen ermöglicht.
Das oben beschriebene erfindungsgemäße System bzw. Verfahren lässt sich als Computerprogramm in dafür bekannten Sprachen implementieren. Ein derartig implementiertes Computerprogramm kann in ebenfalls bekannter Weise über elektronische Datenwege, aber auch auf Datenträgern abgespeichert und transportiert werden.

Claims

Patentansprüche
1. System zur Projektierung von Transformationen von Objektbäumen (QB, OBl - OB4)), wobei die Quell- (QB) und Zielobjektbäume (ZB) in einem gemeinsamen Metaobjektmodell eines Softwaresystems repräsentiert sind und wobei das Softwaresystem auf mindestens einer Rechnereinheit gespeichert ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass a) in einem ersten Bildschirmbereich (BB1, BB1 , BB1,Λ) auf einer Anzeigevorrichtung (AZl - AZ3) ein Quellobjektbaum (QB) dargestellt ist, b) in einem zweiten Bildschirmbereich (BB2, BB2λ) der Anzeigevorrichtung (AZl - AZ3) ein Zielobjektbaum (ZB) dargestellt ist, c) in einem dritten Bildschirmbereich (BB3, BB3 , BB3λ ) der Anzeigevorrichtung (AZl - AZ3) eine Arbeitsfläche (BB3, BB3 , BB3,Λ) dargestellt ist, zum Positionieren der Knoten der Objektbäume (QB, ZB, OBl - OB4) , d) in einem vierten Bildschirmbereich (MLl - ML3, BB2> ) der Anzeigevorrichtung (AZl - AZ3) Operatoren und/oder Regeln dargestellt sind, die optional auf der Arbeitsfläche (BB3, BB3 Λ , BB3ΛΛ) positionierbar sind und e) auf der Arbeitsfläche (BB3, BB3 BB3 λ) eine Transformation projektierbar ist, durch Verschalten der auf der Arbeitsfläche (BB3, BB3 BB3 λ) befindlichen Symbole.
2. System zur Projektierung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Transformation in der für einen Anwender zugrundeliegenden Domäne durchführbar ist.
3. System zur Projektierung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Regeln als Objekte des Softwaresystems repräsentiert sind.
4. System zur Projektierung nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Positionieren und Verschalten der Knoten und/oder der Operatoren und/oder der Regeln via drag&drop durch Eingabehilfsmittel erfolgt.
5. System zur Projektierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass von einem Anwender weitere Operatoren und/oder Regeln zur Transformation definierbar sind.
6. System zur Projektierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Softwaresystem durch mindestens ein Rahmenprogramm (IF) realisiert ist.
7. System zur Projektierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Quell- (QB) und Zielobjektbaum (ZB) durch die Objektmodelle von angekoppelten Adaptern (ADl - AD6) vorgegeben sind.
8. Verfahren zur Projektierung von Transformationen von Objektbäumen (QB, OBl - OB4), wobei die Quell- (QB) und Zielobjektbäume (ZB) in einem gemeinsamen Metaobjektmodell eines Softwaresystems repräsentiert werden und wobei das Softwaresystem auf mindestens einer Rechnereinheit gespeichert wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass a) in einem ersten Bildschirmbereich (BB1, BB1 BB1,Λ) auf einer Anzeigevorrichtung (AZl - AZ3) ein Quellobjektbaum (QB) dargestellt wird, b) in einem zweiten Bildschirmbereich (BB2, BB2 Λ ) der Anzeigevorrichtung (AZl - AZ3) ein Zielobjektbaum (ZB) dargestellt wird, c) in einem dritten Bildschirmbereich (BB3, BB3 BB3 ) der Anzeigevorrichtung (AZl - AZ3) eine Arbeitsfläche (BB3, BB3\ BB3 ) dargestellt wird, auf der Knoten der Objektbäume positioniert werden, d) in einem vierten Bildschirmbereich (ML1 - ML3, BB2λΛ)der Anzeigevorrichtung (AZl - AZ3) Operatoren und/oder Regeln dargestellt werden, die optional auf der Arbeitsfläche positioniert werden und e) auf der Arbeitsfläche eine Transformation projektiert wird durch Verschalten der auf der Arbeitsfläche befindlichen Symbole.
9. Verfahren zur Projektierung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Transformation in der für ein Anwender zugrundeliegenden Domäne durchgeführt wird.
10. Verfahren zur Projektierung nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Regeln als Objekte des Softwaresystems repräsentiert werden.
11. Verfahren zur Projektierung nach Anspruch 8, 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Positionieren und Verschalten der Knoten und/oder der Operatoren und/oder der Regeln via drag&drop durch Eingabehilfsmittel durchgeführt wird.
12. Verfahren zur Projektierung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass von einem Anwender weitere Operatoren und/oder Regeln zur Transformation definiert werden.
13. Verfahren zur Projektierung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Softwaresystem durch mindestens ein Rahmenprogramm (IF) realisiert wird.
14. Verfahren zur Projektierung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Quell- (QB) und Zielobjektbaum (ZB) durch die Objektmodelle von angekoppelten Adaptern (ADl - AD6) vorgegeben werden.
15. Computerprogramm, das ein Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14 implementiert.
16. Datenträger, auf dem ein Computerprogramm nach Anspruch 15 gespeichert ist.
17. Datenverarbeitungseinrichtung (PIWl, PIW2, IFS) auf der ein Computerprogramm nach Anspruch 15 installiert ist.
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