特許 7189373 スイッチギヤキャビネット構成システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-05

(45)【発行日】2022-12-13

(54)【発明の名称】スイッチギヤキャビネット構成システム

(51)【国際特許分類】

   G06F 30/10 20200101AFI20221206BHJP

   G06F 30/20 20200101ALI20221206BHJP

   G06F 30/27 20200101ALI20221206BHJP

   H02B 3/00 20060101ALI20221206BHJP

   G06F 111/20 20200101ALN20221206BHJP

   G06F 119/06 20200101ALN20221206BHJP

   G06F 119/10 20200101ALN20221206BHJP

   G06F 119/20 20200101ALN20221206BHJP

【ＦＩ】

G06F30/10

G06F30/20

G06F30/27

H02B3/00 C

G06F111:20

G06F119:06

G06F119:10

G06F119:20

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2021557513

(86)(22)【出願日】2020-03-27

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-06-10

(86)【国際出願番号】 EP2020058722

(87)【国際公開番号】W WO2020201092

(87)【国際公開日】2020-10-08

【審査請求日】2021-10-27

(31)【優先権主張番号】19166275.8

(32)【優先日】2019-03-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】512086138

【氏名又は名称】リッタル ゲーエムベーハー ウント コー．カーゲー

【氏名又は名称原語表記】Ｒｉｔｔａｌ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ．ＫＧ

【住所又は居所原語表記】Ａｕｆ ｄｅｍ Ｓｔｕｅｔｚｅｌｂｅｒｇ，３５７４５ Ｈｅｒｂｏｒｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110003063

【氏名又は名称】弁理士法人牛木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】マーティン，ラルス

(72)【発明者】

【氏名】ヴァイクセル，トーマス

【審査官】合田 幸裕

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２０９６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－２３１２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１４８６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０３０７１００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２５６９８７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ３０／１０

Ｇ０６Ｆ ３０／２０

Ｇ０６Ｆ ３０／２７

Ｈ０２Ｂ ３／００

Ｇ０６Ｆ １１１／２０

Ｇ０６Ｆ １１９／０６

Ｇ０６Ｆ １１９／１０

Ｇ０６Ｆ １１９／２０

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アプリケーション固有の方法で複数の電気的および／または電子的な内蔵モジュールとさらなるオプションの部品とで構成されるモジュール式スイッチギヤキャビネット装置を含むスイッチギヤキャビネットを構成するように適合されるコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システム（１）であって、
分類装置（10）を備えたコンピューティングユニットと、
データベース（11、12、13）とを含み、
前記分類装置（10）が、前記データベース（11、12、13）に格納された履歴ストックデータセットから適切な構成を選択することにより、フレームワーク条件データセット（２）を考慮して、制御対象のプラントに対する１つ以上のスイッチギヤキャビネット構成（30）を特定するように適合され、
評価およびシミュレーションユニット（18）が、製造深さおよびスペース要件を含む異なるパラメータによって広がるパラメータ空間内で、前記フレームワーク条件データセット（２）を考慮して識別された前記スイッチギヤキャビネット構成（30）を適応させるように適合されていることで、各ケースで異なるレイアウトを有する異なるスイッチギヤキャビネットコンセプト（100）の束が生成され、
決定装置（40）が、ユーザを介したユーザ入力、または、自律的な自動選択によって、異なる前記スイッチギヤキャビネットコンセプト（100）の束からスイッチギヤキャビネットコンセプトを選択するように適合される、コンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システム。

【請求項2】

前記評価およびシミュレーションユニット（18）が、前記フレームワーク条件データセット（２）で定義されたフレームワーク条件からの逸脱と、該当する場合には、前記束の各スイッチギヤキャビネットコンセプト（100）に対して、当該逸脱の結果生じる目標とを計算し、グラフィカルに出力するように適合され、前記目標が、前記スイッチギヤキャビネットの製造時間を含む、請求項１に記載のコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システム。

【請求項3】

前記フレームワーク条件データセット（２）が、前記スイッチギヤキャビネットの所望の仕様を含む、請求項１または２に記載のコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システム。

【請求項4】

前記スイッチギヤキャビネット構成システムが、第１の電子選択フォームによって前記フレームワーク条件データセット（２）を生成するように配置される、請求項１～３のいずれか１項に記載のコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システム。

【請求項5】

前記分類装置（10）を用いて、パターン認識により１つ以上の前記スイッチギヤキャビネット構成を識別するパターン認識ユニット（20）をさらに含む、請求項１～４のいずれか１項に記載のコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システム。

【請求項6】

前記パターン認識ユニット（20）が、ファジーロジック、人工知能、または、ニューラルネットワークを用いてパターン認識を行う、請求項５に記載のコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システム。

【請求項7】

前記評価およびシミュレーションユニット（18）が、第２の電子選択フォームによって、前記パラメータ空間の前記パラメータを生成するように配置されている、請求項１～６のいずれか１項に記載のコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システム。

【請求項8】

選択された前記スイッチギヤキャビネットコンセプトの前記スイッチギヤキャビネット構成を、前記データベース（11、12、13）に格納するように適合される、請求項１に記載のコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システム。

【請求項9】

前記評価およびシミュレーションユニット（18）が、少なくとも１つの代替スイッチギヤキャビネットコンセプト（100）を生成するために、その中に実装された、または、それに関連する修正アルゴリズムを備え、前記スイッチギヤキャビネットコンセプトを前記代替スイッチギヤキャビネットコンセプトに修正するための前記修正アルゴリズムが、品質関数の値を決定し、前記品質関数が極値を仮定するように修正を最適化し、前記修正アルゴリズムが、レイアウト最適化設計パラメータセットの少なくとも１つの所定のレイアウト最適化パラメータを有するパラメータ化可能な品質関数を含む、請求項１～８のいずれか１項に記載のコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システム。

【請求項10】

前記レイアウト最適化パラメータセットが、中に設置される前記電気的および／または電子的な内蔵モジュールの幾何学的寸法に関連して利用可能な前記スイッチギヤキャビネットの容積の空間利用率を含む、請求項９に記載のコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システム。

【請求項11】

前記レイアウト最適化パラメータセットが、前記内蔵モジュールが発生する廃熱、スイッチギヤキャビネットハウジングの周囲の熱、および、オプションのファン／空調ユニットの放熱能力を考慮した熱負荷係数を含む、請求項９または１０に記載のコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システム。

【請求項12】

前記レイアウト最適化パラメータセットが、少なくとも前記内蔵モジュールの消費電力を考慮した消費電力レベルを含む、請求項９～１１のいずれか１項に記載のコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システム。

【請求項13】

前記レイアウト最適化パラメータセットが、前記内蔵モジュールの電磁放射を考慮したＥＭＣの度合いを含む、請求項９～１２のいずれか１項に記載のコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システム。

【請求項14】

前記レイアウト最適化パラメータセットが、スイッチギヤキャビネットハウジング内に前記内蔵モジュールを配置する際に最小または最大ケーブル長に関する仕様を考慮するために、配線長の度合いを含む、請求項９～１３のいずれか１項に記載のコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システム。

【請求項15】

スイッチギヤキャビネットを製造するように適合されたスイッチギヤキャビネット製造システム（200）であって、
請求項１～１４のいずれか１項に記載のコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システム（１）と、
前記スイッチギヤキャビネット構成システムによって生成されたスイッチギヤキャビネットコンセプトにしたがって、スイッチギヤキャビネットを少なくとも部分的に自動で組み立てるために設置された、少なくとも部分的に自動化された生産ライン（201）とを備えるスイッチギヤキャビネット製造システム。

【請求項16】

スイッチギヤキャビネットの完全に自動化された生産のための、請求項１～１４のいずれか１項に記載されたコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システム（１）の使用。

【請求項17】

複数の電気的および／または電子的な内蔵モジュールと、さらなるオプションの部品とから、アプリケーション固有の方法で組み立てられるモジュール式スイッチギヤキャビネット機器を備えるスイッチギヤキャビネットを構成するためのコンピュータに実装される方法であって、
フレームワーク条件データセット（２）を考慮して、データベースに格納された履歴ストックデータセットから適切な構成を選択することにより、制御対象の１つ以上のスイッチギヤキャビネット構成（30）を特定するステップと、
フレームワーク条件データを考慮して特定された前記スイッチギヤキャビネット構成を、製造深さおよびスペース要件を含む異なるパラメータで構成されるパラメータ空間内で調整することにより、それぞれ異なるレイアウトのスイッチギヤキャビネットコンセプト（100）の束を生成するステップと、
様々な前記スイッチギヤキャビネットコンセプトの束から、ユーザを介したユーザ入力、または、自律的な自動選択によって、レイアウトを持つスイッチギヤキャビネットコンセプトを選択するステップとを有する方法。

【請求項18】

請求項１７に記載の方法を実行するためのプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム製品であって、当該コンピュータプログラム製品が、請求項１５に記載のスイッチギヤキャビネット製造システム（200）のコンピューティングユニット上で実行される、コンピュータプログラム製品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１９年３月２９日に出願された欧州特許出願第１９，１６６，２７５．８号の優先権を主張するものであり、この出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本発明は、アプリケーション（用途）固有の方法で複数の電気的および／または電子的な内臓モジュールとさらなるオプションの部品とで構成されるモジュール式スイッチギヤキャビネット装置を構成するために設定された、コンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システムに関する。さらに、本発明は、スイッチギヤキャビネット製造システム、用途、方法、および、コンピュータプログラム製品に関する。

【背景技術】

【0003】

本発明の適用分野は、スイッチギヤおよび制御キャビネットの構造にまで及ぶ。スイッチギヤキャビネットは、主に、産業用途の関連で使用される。スイッチギヤキャビネットは、自動化された生産プラント、プロセス・エンジニアリング・プラント、および、工作機械等を制御するために、標準化された内蔵モジュールの形で設計された電気および電子部品を収容する。スイッチギヤキャビネットに収容される内蔵モジュールは、通常、フィールドデバイスとして機械上に直接配置されない制御部品である。例えば、プログラマブル・ロジック・コントローラや、ユニバーサル・コンピューティング・ユニット、速度制御用の周波数変換器、各種バスシステムとバス接続するための通信モジュール、デジタル入出力モジュール、アナログ入力モジュール等が、内蔵モジュールとして使用される。また、スイッチギヤキャビネットは、通常、使用場所で電気配線を接続するための電気端子台も含み、これにより、電源や、制御対象の機械およびシステムとの接続を確立する。用途固有のスイッチギヤキャビネット機器を搭載したスイッチギヤキャビネットの製作は、搭載する部品のパーツリスト情報も含まれる、コンセプト段階で予め作成した３次元レイアウトに基づいて行われる。

【0004】

WO 2008/071309 A1には、複数の個々のスイッチギヤキャビネットを備えたスイッチギヤキャビネットの配置が示されており、これらのキャビネットは、壁部によって、機能区画として機能する複数の部分区画に分割されており、その中には、例えば、低電圧システム、スライドインユニット、冷却ユニット、および、その他の部品を配置することができる。この場合、サブスペースには、例えば配電レール配列や、関連する電気または電子内蔵モジュールを取付けるために配置されたデバイスアダプタ等を収容することができる。

【0005】

EP 0 943 165 B1は、スイッチギヤキャビネットの様々な機器コンセプトを開示する。第１の実施形態では、構成要素に基づくスイッチギヤキャビネットが、複数の電気・電子部品およびデバイスが配置されるスイッチギヤキャビネットハウジングを備える。スイッチギヤキャビネットハウジングの上部には、複数の入出力モジュールが配置され、中間部には、複数のヒューズエレメントとより多くの回路ブレーカが配置され、下部には、各機器につながるケーブルハーネスを固定するためのクランプ装置が配置される。個々の部品や装置を相互に接続するために、アクセス配線用の複数の端子、中間配線用の複数の端子、および、送出配線用の複数の端子が、スイッチギヤキャビネット内に配置される。

【発明の概要】

【0006】

本発明の目的は、スイッチギヤキャビネットを構成するためのスイッチギヤキャビネット構成システムであって、可能な限り最適化する態様を良好なバランスで、ユーザにとって効率的な方法によりレイアウトを設計することができるスイッチギヤキャビネット構成システムを提供することである。

【0007】

本目的は、独立した特許請求項の特徴にしたがって解決される。本発明のさらなる実施形態は、副請求項および以下の説明から生じる。

【0008】

第１の態様は、複数の電気的および／または電子的な内蔵モジュールと、さらなるオプションの部品とで構成されるモジュール式のスイッチギヤキャビネット機器を、アプリケーション（用途）固有の方法で構成するために設定された、コンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システムに関するものである。このコンピュータ支援スイッチギヤキャビネット構成システムは、分類装置と、評価およびシミュレーションユニットとからなるコンピューティングユニットを有する。さらに、データベースが設けられ、これはクラウドストレージであってもよい。分類装置は、データベースに格納されている履歴ストックデータセットから適切な構成を選択することにより、フレームワーク条件データセットを考慮して、制御（管理）対象のプラントに対する１つ以上のスイッチギヤキャビネット構成を特定するように配置される。特に、これらの格納された構成は、既に生産された、すなわち、正常に使用されているスイッチギヤキャビネットの構成からなる。評価およびシミュレーションユニットは、フレームワーク条件データセットを考慮して特定された開閉器キャビネットの構成を、異なるパラメータによって広がるパラメータ空間内で適応させるように適合され、これにより、それぞれが異なる（３次元）レイアウトを持つ、異なる開閉器キャビネットコンセプトの束が生成される。

【0009】

評価およびシミュレーションユニットは、フレームワーク条件データセットで定義されたフレームワーク条件からの逸脱を計算し、グラフィカルに出力するように設定することができ、また、該当する場合には、束の各スイッチギヤキャビネットコンセプトの結果として生じる目標を出力することができる。

【0010】

フレームワーク条件データセットは、特に、スイッチギヤキャビネットの望ましい仕様を含んでもよい。目標は、特に、スイッチギヤキャビネットの製造時間および／または製造コストを含んでもよい。

【0011】

筐体構成システムは、さらに、ユーザとの対話により、第１の電子選択フォームを用いてフレームワーク条件記録を作成するように構成されてもよい。

【0012】

一実施形態によれば、分類装置を使用して、パターン認識を用いて１つ以上のスイッチギヤキャビネット構成を識別するパターン認識ユニットがさらに提供される。

【0013】

このために、パターン認識ユニットは、パターン認識のために、ファジーロジック、人工知能、または、ニューラルネットワークを使用してもよい。

【0014】

さらなる実施形態によれば、評価およびシミュレーションユニットは、第２の電子選択フォームによってパラメータ空間のパラメータを生成するように配置される。これは、ユーザとの対話によって生成または完了することもできる。

【0015】

別の実施形態によると、パラメータ空間に広がるパラメータには、スイッチギヤキャビネットの製造深さ（製造深度）、スペース要件、および／または、コストが含まれる。

【0016】

さらなる実施形態によれば、異なるスイッチギヤキャビネットコンセプトの束からスイッチギヤキャビネットコンセプトを選択するために配置された決定装置が提供される。この決定装置は、ユーザの入力を受け付けるように設定することができる。また、完全に自動化するように設定して、コンピュータ支援キャビネット構成システムが独立して選択を行うようにしてもよい。この選択は、以下でさらに説明する品質関数を考慮に入れることができる。

【0017】

さらなる実施形態によれば、システムは、選択されたスイッチギヤキャビネットコンセプトのスイッチギヤキャビネット構成をデータベースに格納し、システムが将来のスイッチギヤキャビネット構成において参照できるように、配置される。

【0018】

このようなエンクロージャ機器の概念的な設計および構築は、ソフトウェアベースで、例えばＥＰＬＡＮ Ｐｒｏ Ｐａｎｅｌ（登録商標）により、ＣＡＤ支援設計の形で作成される。計画された設計には、特に、レイアウト形式の３次元実装構造、電気および電子内蔵モジュールと必要に応じて他の部品の仮想配線、および、エンクロージャ機器に適合したフレキシブルな配電システムのための銅バスバー等の構成が含まれる。電気または電子系の内蔵モジュールは、例えばトップハットレールを用いてスイッチギヤキャビネットハウジングに固定することができる。ファン、換気装置、フィルタ、熱交換器、空調装置、室内照明、および、ケーブル口等のオプション部品を設計してスイッチギヤキャビネットを完成させることもできる。

【0019】

３次元レイアウトを作成するために行われるソフトウェア支援設計は、分類装置と、評価およびシミュレーションユニットとを特徴としており、これらのユニットは、接続されている内蔵モジュールライブラリ（データベース）にアクセスする際に、距離寸法、アクセス性、または、電気エネルギー消費量の仕様等の構造的な境界条件を考慮して、スイッチギヤキャビネット機器のレイアウトを支援する。

【0020】

様々な内蔵モジュールが、スイッチギヤキャビネットハウジング内の共通の取付レールに取付けられることができる。スイッチギヤキャビネットは、機能ブロック指向で設計されているため、機械の機能に必要な内蔵モジュールのみが含まれる。また、スイッチギヤキャビネットハウジングは、スイッチギヤキャビネットをバスシステムに接続するための複数のバスターミナル、信号監視ユニット、複数の入出力モジュール、電源ユニット、および、ロードリレーも含む。スイッチギヤキャビネットハウジングの底部には、ケーブルブッシュが設けられ、このケーブルブッシュを介して、機械の接続線と、追加のセンサおよび／またはアクチュエータの接続線とをスイッチギヤキャビネットの内部に導くことができる。この第２の実施形態のスイッチギヤキャビネットは、少なくとも保護等級ＩＰ６５に対応するように設計される。

【0021】

スイッチギヤキャビネットのレイアウトは、原則として、アプリケーションで定義されたフレームワーク条件を満たさなければならず、さらに、熱負荷容量、電磁両立性、内蔵モジュールやその他の部品の梱包密度、および、電気エネルギー消費量等の側面からも最適化することもできる。しかしながら、これらの最適化の観点は、通常、互いに競合する関係にあり、ある観点の方向での最適化は、他の観点を犠牲にすることになる。例えば、梱包密度を上げると、通常、スイッチギヤキャビネットの熱負荷が高くなる。

【0022】

実施形態は、スイッチギヤキャビネットの構成が、最初に、電気回路図ＳＰの形式でスイッチギヤキャビネット機器の機能計画を作成または提供することから始まるという技術的教示を含む。その後、筐体機器の電気回路図ＳＰは、少なくとも１つの筐体ハウジング内の少なくとも複数の電気的および／または電子的な内蔵モジュールを配置するための３次元レイアウトＬ１に変換され、筐体機器の３次元レイアウトＬ１は、ソフトウェアレイアウト支援ユニットＬＡ、例えば本出願人の製品ＥＰＬＡＮ ＰＲＯ Ｐａｎｅｌ（登録商標）が、それに接続された内蔵モジュールライブラリにアクセスして作成される。

【0023】

このようにして作成された３次元レイアウトＬ１の修正が、その後、少なくとも１つの代替３次元レイアウトＬ２を生成するためにレイアウト支援ユニットＬＡに実装された修正アルゴリズムＭｏｄによって実行されることを提供してもよい。これにより、３次元レイアウトＬ１を代替レイアウトＬ２に修正するための修正アルゴリズムＭｏｄは、品質関数の値を決定し、品質関数が極値をとるように修正を最適化する。その後、スイッチギヤキャビネットは、代替３次元レイアウトＬ２にしたがって、組立作業場に移送されることができる。

【0024】

修正アルゴリズムは、数学的な品質関数を利用する。品質関数は、修正によって達成されるべき目標を具体化したもので、例えば、空間利用率の向上、すなわち梱包密度の向上等が挙げられる。複数の目標を同時に達成する場合、この数学的モデルは、相反する目標の場合に最小公倍数の意味での妥協点を見出すための前提条件となる。品質関数に加えて、最大温度または最大エネルギー消費量等のハードな境界条件を指定することもできる。それぞれのレイアウトバリエーションについて、品質関数を用いてテストされる複数の実行で評価を行うことができる。次のバリエーションを見つけるために、任意の最適化手法を使用することができ、これは、以前のバリエーションの履歴から、品質関数の値が推定的に改善された新しいバリエーションを導き出すものである。

【0025】

すなわち、電気回路図ＳＰを実装する際に、まず、設計者により、ソフトウェアのレイアウト支援を用いて３次元レイアウトが作成される。その後、元のレイアウトＬ１によって、例えば２つのスイッチギヤキャビネットに分散して配置されている３次元レイアウトが、１つのスイッチギヤキャビネットのより小さな実装領域に収まるように指定される場合がある。本明細書によれば、修正アルゴリズムＭｏｄは、場合によっては通常適用される間隔寸法等を無視して、修正レイアウトＬ２のための、対応して適合した提案を生成する。しかしながら、この場合は、空間利用率の高さが所定の距離寸法よりも優先されるため、修正レイアウトＬ２が優先される。その結果としていくら発熱量が多くなっても、例えば、冷却能力の高い冷却装置を設置する等して補償することができる。

【0026】

代替３次元レイアウトＬ２の事前認証により、この実施態様が許容されることが示された場合には、この代替３次元レイアウトＬ２をレイアウト支援装置ＬＡに接続されたアプリケーションデータベースＡに格納し、将来の同一または類似の電気回路図ＳＰ’の変換時に、元々許容されるレイアウトとして考慮するようにすることができる。この措置により、アプリケーションデータベースＡは充実したものとなり、この点において、所定の構造的境界条件等が厳密に遵守される実施形態のみに限定されるものではない。このような柔軟性により、スイッチギヤキャビネット機器のよりアプリケーション指向のレイアウトが可能となる。このように、本発明による解決策は、スイッチギヤキャビネットのレイアウトを作成する際に、相互に作用することを含めて個々の最適化の可能性を考慮する方法を作り出すものである。

【0027】

システム技術の面では、そのソリューションは、ＥＰＬＡＮ Ｐｒｏ Ｐａｎｅｌ（登録商標）ソフトウェアがインストールされたコンピュータであるＬＡレイアウトアシスタンスユニットに、Ｍｏｄ修正アルゴリズムを追加実装または割り当てることで実現できる。

【0028】

例えば、修正アルゴリズムＭｏｄは、少なくとも１つの変更可能なレイアウト最適化パラメータＰ１～Ｐｎを含むパラメータ化可能な品質関数を有する。このレイアウト最適化パラメータは、計画者に、レイアウト修正のための所望の重み付けを選択するために、異なる最適化方向の入力オプション－例えば、グラフィカルユーザインターフェース上でシミュレートされた回転制御による－を提供する。修正アルゴリズムＭｏｄに基づいて、システムは、様々な所定のレイアウト最適化パラメータの調整された合理的な比率を決定し、関連する代替レイアウトＬ２を提案する。しかしながら、最も単純なケースでは、単一のレイアウト最適化パラメータのみを事前に定義することも考えられる。様々なレイアウト最適化パラメータＰ１～Ｐｎが考えられ、そのうちの非限定的な選択を以下に示す。

【0029】

第１のレイアウト最適化パラメータＰ１は、そこに設置される電気および／または電子機器の内蔵モジュールの幾何学的な寸法に関連して、利用可能なスイッチギヤキャビネットの容積のスペース利用の程度を表す。

【0030】

第２のレイアウト最適化パラメータＰ２は、内蔵モジュールから発生する廃熱、スイッチギヤキャビネットの周囲の熱、および、必要に応じてオプションのファン／空調ユニットの放熱能力を考慮した熱負荷レベルを表す。

【0031】

第３のレイアウト最適化パラメータＰ３は、少なくともすべての内蔵モジュールの消費電力を考慮した消費電力レベルを表す。総電力量はスイッチギヤキャビネット機器の電気設計に依存するが、同じ機能で消費電力が異なる別の内蔵モジュールも考えられる。したがって、この点においても最適化を行うことができる。

【0032】

第４のレイアウト最適化パラメータＰ４は、内蔵モジュールの電磁放射を考慮したＥＭＣ（ＥＭＣ＝電磁両立性）の度合いを表す。

【0033】

第５のレイアウト最適化パラメータＰ５は、スイッチギヤキャビネットハウジングに内蔵モジュールを配置する際に、最小または最大のケーブル長に関する仕様を考慮するために、配線長の度合いを表す。

【0034】

ここでは例として挙げているにすぎないが、これらのレイアウト最適化パラメータＰ１～Ｐ５の中には、互いに競合するものがあり、すなわち、あるパラメータに関する最適化が、他のパラメータを犠牲にする場合があるので、パラメータ化可能な品質関数の数学的方法論は、この点での妥協点を見つけるために、異なる最適化パラメータ間の最良のバランスを可能にする。このプロセス中、あるパラメータには、優先順位付けの意味で、他のパラメータよりも高い優先順位を与えることができる。本発明による修正アルゴリズムＭｏｄの助けを借りれば、このようにして、空間利用、熱負荷、電気エネルギー消費、ＥＭＣ、および、配線のための材料費等に関連する様々な基準に関して、スイッチギヤキャビネットの機器を最適化することができる。

【0035】

さらなる態様は、キャビネットを製造するために配置されたキャビネット製造システムであって、上述および後述のコンピュータ支援型キャビネット構成システムと、キャビネット構成システムによって生成されたキャビネットコンセプトにしたがって、少なくとも部分的に自動化して、または、完全に自動化してキャビネットを組み立てるように配置された、少なくとも部分的に自動化した、または、完全に自動化した製造ラインとを含む、キャビネット製造システムに関する。

【0036】

別の態様は、スイッチギヤキャビネットの完全に自動化された製造のための上述および後述のコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システムの使用に関する。

【0037】

さらなる態様は、アプリケーション固有の方法で複数の電気的および／または電子的な内蔵モジュールとさらなるオプションの部品とで構成されるモジュール式のスイッチギヤキャビネット機器を構成する方法に関する。この方法では、データベースに格納されている過去のストックデータから適切な構成を選択することにより、フレームワーク条件データセットを考慮して、制御対象のシステムに対する１つまたは複数のスイッチギヤキャビネット構成が特定される。その後、フレームワーク条件データセットを考慮して特定されたスイッチギヤキャビネット構成の適応が、異なるパラメータによって広がるパラメータ空間内で行われ、それぞれ異なるレイアウトを持つ異なるスイッチギヤキャビネットコンセプトの束が生成される。そして、異なるスイッチギヤキャビネットコンセプトの束の中から、あるレイアウトを持つスイッチギヤキャビネットコンセプトの１つが選択され、この選択されたスイッチギヤキャビネットコンセプトにしたがって、スイッチギヤキャビネットが製造される。

【0038】

最後の態様は、本方法を実行するためのプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム製品であって、コンピュータプログラム製品が、コントロールパネル製造システムのコンピューティングユニット上で実行されるか、コンピュータ可読媒体またはクラウドストレージに格納されている場合のコンピュータプログラム製品に関する。

【図面の簡単な説明】

【0039】

さらなる実施形態は、図を参照して以下でより詳細に示される。

【図1】スイッチギヤキャビネットを構成するためのコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システムの概略図である。

【図2】スイッチギヤキャビネット製造システムの概略図である。

【図3】スイッチギヤキャビネットの構成を最適化するためにシステムが実行するプロセスのフロー図である。

【図4】スイッチギヤキャビネットを構成するためのコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システムのより詳細な概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

図１は、スイッチギヤキャビネットを構成するためのコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システム１の概略図である。スイッチギヤキャビネット構成システム１は、以下、「構成ツール」とも呼ばれ、分類装置10、および、評価ユニット／シミュレーションユニット18を必須の構成要素として備える。

【0041】

スイッチギヤキャビネット構成システム１によって、スイッチギヤキャビネットの所望の仕様、例えば所望の機能または制御タスクからなるフレームワーク条件２と、その結果として生じ、プロジェクトの経済的パラメータとして例えばコストまたはスループット時間を記述する目標とから、制御されるべきプラントのためのスイッチギヤキャビネットコンセプト100が作成される。そうることで、結果として得られる目標を持つ具体的に実行可能な構成のスイッチギヤキャビネットコンセプト100が記述され、スイッチギヤキャビネット構成システムによって出力される情報、例えば、異なる製造業者からの部品の選択等をさらに詳述したり、解釈したりする必要がなくなるようになっている。

【0042】

フレームワーク条件データセット２は、例えば、第１の電子選択フォームによって構成され、フレームワーク条件を記述するために必要な情報、例えば、制御対象のシステム（消費エネルギー、使用場所等）についての情報、環境条件（温度等）についての情報、幾何学的パラメータ（空調ユニットのサイズ／配置等）についての情報、および、部品の好み（製造業者／デザイン）についての情報が、データベースパーティション11に格納されている。

【0043】

通常多数の個別データからなるフレームワーク条件データセット２は、分類装置10に転送される。分類装置10は、パターン認識ユニット20によって、保存された履歴ストックから適切な概念／構成を選択することで、フレームワーク条件データセット２に固定されたフレームワーク条件を有する少なくとも１つのスイッチギヤキャビネット構成30を、フレームワーク条件から決定する。これらのコンセプトは、データベース（パーティション）12に格納される。

【0044】

パターン認識ユニット20は、パターン認識、および／または、ファジーロジック、および／または、ニューラルネットワークの技術および方法を利用する。

【0045】

このようにして特定されたスイッチギヤキャビネット構成30は、評価ユニット／シミュレーションユニット18によって、異なるパラメータによって広がるパラメータ空間内で適応される。これらの異なるパラメータセットは、データベース（パーティション）13に格納されている。例えば、パラメータスペースには、異なる製造バリアントに関連するパラメータセット、特に製造バリアントの自動化の深さに関する情報と、空間要件等の結果として生じるフレームワーク条件への影響と、最大コスト予算等のより高いレベルの変更可能な目標への影響とが含まれる。パラメータセットの個々のパラメータは、例えば、第２の電子選択フォームを用いて選択される。評価ユニット／シミュレーションユニット18は、フレームワーク条件２によって定義された少なくとも１つのスイッチギヤキャビネット構成30と、選択されたパラメータセットによって定義されたパラメータ空間とに基づいて、スイッチギヤキャビネットコンセプト100の束を、例えば数値シミュレーションによってシミュレートする。

【0046】

評価ユニット／シミュレーションユニット18は、フレームワーク条件データセット２の要求されたフレームワーク条件からの逸脱と、束の各スイッチギヤキャビネットコンセプトの目標とを計算し、グラフィカルに出力するように配置されてもよい。製造すべきスイッチギヤキャビネット構想の選択は、決定装置40によって行われる。

【0047】

スイッチギヤキャビネットの設計および製造は、非常に複雑な問題であり、様々な次元に分けて考えることができる。

【0048】

バリューチェーンの次元
スイッチギヤキャビネットの設計／生産は、いくつかの価値創造ステージ（エンジニアリング、作業準備、注文計画、および、実施）に分けることができ、これらの価値創造ステージは、それぞれ多くの自由度を持ち、通常はエコシステムの複数の参加者によって提供される。

【0049】

ロットサイズの次元
各スイッチギヤキャビネットは、それぞれの条件および目標に応じて、エンジニアリングにおいて様々な計画オプションが可能で電気設計や部品の選択等が異なるため、１つのユニークな製品として考えることができる。

【0050】

スイッチギヤキャビネットの構成が決まると、異なる自動化の深さ等、様々な方法で製造することができる。例えば、自動組み立てでは梱包密度が制限される等、製造上のバリエーションは、エンジニアリング段階に直接影響を与える。

【0051】

フレームワークの次元
フレームワーク条件とは、例えば、幾何学的な性質、異なる製造業者の好ましい部品、または、機能的な範囲等、顧客の仕様を意味する。これらのフレームワーク条件は、例えば、ある生産バリエーションが実現不可能であるという事実につながる場合がある。

【0052】

目標の次元
目標は、ビジネスパラメータ（プリファレンス：優先傾向、好み）として理解することができ、これらは、バリューチェーンのすべての段階における個々の意思決定に影響を与える支配的な側面を記述する。

【0053】

製品バリエーションの次元
製造パートナによって製造インフラが異なり、基本的に自動化のレベルが異なることで差別化される（ロットサイズ製造バリエーションを参照）。

【0054】

すべての付加価値段階にわたる情報を提供し、必要に応じて過去のプロジェクトへのアクセスも可能なスイッチギヤキャビネット構成システムは、計画作業を大幅に軽減し、最適化アプローチを見出すことができる。

【0055】

ここで取り上げる顧客のメリットは、決定される最適化アプローチの内容に大きく依存する。一般的には、以下のような顧客のメリットがある。
１）使いやすさ：このシステムは、バリューチェーンの各段階で、状況に応じて様々なスイッチギヤキャビネット構成を提案し、例えば自動配線の実現可能性等、下流の段階でのそれぞれの結果を表示する。
２）計画の信頼性：例えばコストまたはリソース等のビジネスパラメータをリンクさせることで、例えばプロジェクト全体の収益性をシミュレーションすることができる。
３）柔軟性：エンジニアリングの結果に基づいて、バリューチェーンの各段階での実装方法を個別にシミュレートすることができる。

【0056】

いくつかのパラメータに応じて、理想的なスイッチギヤキャビネットの構成を提案することができるスイッチギヤキャビネット構成システムが提供され、システムは：
異なるパーティションを持つデータベースを有し、
パーティションには一般的な条件（顧客の仕様）が保存され、
パーティションには目標（プリファレンス：優先傾向、好み）が保存され、
パーティションには生産バリエーション（プリファレンス：優先傾向、好み）が保存され、
パーティションにはすでに実装されている構成が保存され；
フレームワーク条件と目標とを適切な方法で結びつける（リンクする）リンク規定を有していたものであり；
構成を異なる生産バリエーションにリンクするリンクルールを有し；
あらかじめ設定されたフレームワーク条件および目標に対して、あらかじめ設定可能な偏差値の範囲内で類似した既知の構成を認識し、構成案を出力するパターン認識ユニットを有し；
可能な（仮想の）生産バリエーションや異なる構成の電気的構造をシミュレートするシミュレーションユニットを有し；
様々な目標に関連して、それぞれのシミュレーションの結果を評価し、その結果を提示する評価ユニットを有し、例えば提案された製造バリエーションを実際の製造インフラに適合させる等、それぞれの価値創造ステージで適応可能である。

【0057】

図２は、上述したスイッチギヤキャビネット構成システム１を備えるスイッチギヤキャビネット製造システム200を示しており、このシステムは、全自動または部分自動の製造ライン201に接続されており、これにより製造ラインのロボットを制御する。

【0058】

図３は、スイッチギヤキャビネットを構成するための方法のフロー図であり、ステップ301では、さらに上述したように、１つまたは複数のスイッチギヤキャビネット構成が識別され、ステップ302では、上述したように、異なるスイッチギヤキャビネットコンセプトの束が生成され、ステップ303では、製造されるスイッチギヤキャビネットのためのレイアウトを有するスイッチギヤキャビネットコンセプトの選択が、異なるスイッチギヤキャビネットコンセプトの束から選択される。選択されたスイッチギヤキャビネットコンセプトが所定の要件を満たしていないとシステムが判断した場合、それは評価およびシミュレーションユニットに戻されてもよく、評価およびシミュレーションユニットは、変更されたパラメータを考慮に入れて、そこからスイッチギヤキャビネットコンセプトの新しい束を生成する。この制御ループは、スイッチギヤキャビネットコンセプトが最適化されるまで数回実行されてもよい。ステップ304では、選択された最終的なスイッチギヤキャビネットコンセプトにしたがって、スイッチギヤキャビネットが製造される。ステップ305では、選択されたスイッチギヤキャビネットコンセプト（図４の破線の下矢印も参照）が、分類装置による後の使用のためにデータベース12に格納される。特に、システムはこのようにして、その「知識」を継続的に増加させる自己学習システムとして構成することができる。特に、データベース12に格納された回路図構成は、将来の顧客のために、例えば、低材料および工具使用量、低重量、低エネルギー消費、低発熱、および、小型寸法によって特徴付けられるスイッチギヤキャビネットコンセプトを作成するために使用することができる。

【0059】

図４は、スイッチギヤキャビネットを構成するためのコンピュータ支援型スイッチギヤキャビネット構成システムのより詳細な概略図である。

【0060】

補足すると、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」や「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」は、他の要素やステップを除外するものではなく、不定冠詞の「ａ」や「ａｎ」は複数を除外するものではないことに留意すべきである。さらに、上述のいずれかの実施形態を参照して説明した特徴またはステップは、上述の他の実施形態の他の特徴またはステップと組み合わせて使用することもできることに留意されたい。特許請求の範囲における参照符号は、制限とみなされるものではない。

【符号の説明】

【0061】

１ スイッチギヤキャビネット構成システム
２ フレームワーク条件データセット
10 分類装置
11 データベース
12 データベース
13 データベース
18 評価およびシミュレーションユニット
20 パターン認識ユニット
30 スイッチギヤキャビネット構成
40 決定装置
100 スイッチギヤキャビネットコンセプト
200 スイッチギヤキャビネット製造システム
201 生産ライン
301 方法ステップ
302 方法ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】