机器在现有的分布式账本网络中的集成的制作方法

1.本发明涉及一种由管理系统管理的联网的多个机器组成的系统，这些机器和管理系统分别形成分布式账本网络中的节点，以及一种将机器集成到现有分布式账本网络中的方法。


背景技术：

2.在工业自动化中，所谓的机器对机器通信或machine-to-machine通信，简称m2m通信变得越来越重要，尤其是在所谓的工业4.0场景的发展中。在此，机器尤其主动相互交换能力，并经常根据他们的能力协商协作模型。特别是在智能制造的范畴中，即制造包括智能自主或半自主机器，m2m协作是未来制造设施的基础。
3.对于智能移动领域的m2m协作场景，例如电子充电或智能停车，使用已经经由分布式账本网络管理和执行的智能合约。为此，到目前为止，能够在区块链技术平台的平台相关编程语言中引入或使用智能合约，例如，运营商和用户共同使用该平台用于电子充电系统。例如，以太坊(ethereum)平台将solidity编程语言用于其智能合约。hyperledger fabric平台将编程语言go或nodejs用于称为链代码的智能合约。
4.到目前为止，还没有智能合约的标准。因此，有必要简化工业环境中机器智能合约的使用。


技术实现要素：

5.该目的通过独立权利要求的特征来实现。在从属权利要求中给出了有利的设计方案。
6.本发明涉及一种由借助于管理系统管理的联网的多个机器组成的系统，这些机器和管理系统分别作为分布式账本网络中节点的节点或客户端进行交互，其中，机器分别具有作为数据集存储在相应的机器的相应的存储器上的机器特性，其中，机器分别还具有在相同或另外的存储器上的相应的规范化智能合约，其中，管理系统具有集成合约，其中，该集成合约设计为将相应的规范化智能合约与先前的在分布式账本网络中已经可用的智能合约相匹配，并将其转换到分布式账本网络中，并且其中，转换后的智能合约设计为，调节联网的机器之间的协作模型并以计算机实现的方式在分布式账本网络中实施。
7.因此，根据本发明的系统基于由联网的机器组成的系统，其中，管理系统，例如iot设备的管理系统管理联网的机器。管理系统在此能够集中地设计或分散到几台机器上。例如，机器是设施系统的不同部件，如机器人、机床、生产机器，agv(自主引导车辆)等。在比较多个机器时，此类或类似的所谓iot(物联网)设备应能够在设施内灵活地提供关于优化使用相应的机器或者优化的负载的信息。为此目的，将机器特性存储在相应的机器上，其中，将特性作为数据集存储在相应的存储器上，从而能够直接在联网的机器之间进行相关信息的交换。
8.此外，机器现在在分布式账本网络中相互连接，即机器要么自己在分布式账本网
络中形成一个节点，要么作为dlt网络中确定存在的节点的客户端进行交互。例如，其涉及区块链网络。这些机器还具有规范化智能合约，有利地在存储在其上也存储有机器特性的同一存储器上。替选地，能够使用另外的存储器。
9.在本技术意义中，智能合约被理解为规范化智能合约，其例如以规范化或标准化的描述语言或语言存储。在此，仅提供一种语言作为标准并不是强制性的。特别地，能够存在多种标准符合智能合约的格式，并且规范化智能合约能够采用这些标准之一进行格式化。
10.规范化智能合约也能够提升为标准化智能合约。
11.联网的机器的管理系统具有集成合约。其工作原理一方面在于在已经在分布式账本网络中存在的智能合约上检查由机器带来的标准化智能合约。在此进行匹配，是否智能合约已经是已知的。此外，集成合约的工作原理在于，将机器带来的标准化智能合约转换到分布式账本网络中。转换步骤也能够称为变换。因此，这是指将标准化的智能合约转化为机器可执行形式的步骤。在最简单的情况下，这能够还包括为执行目的调用代码。
12.然后，经过转换的并因此可执行的智能合约调节联网的机器之间的协作模型。有利地，能够在智能合约中映射机器能够使用的条件。在此，例如提出了能够被网络中的其他机器接受的使用条件，例如按使用付费条件。
13.然后，转换后的智能合约以计算机实现的方式在分布式账本网络中实施。例如，他规定在交易时要检查的内容或要启动的后续活动。此外，例如，能够由智能合约自动执行程序。在此，智能合约执行存储在程序代码中的逻辑，该逻辑描述协作的机器之间的依赖关系。例如，那里存储了协作伙伴(即网络中的一台机器)必须满足或验证的条件，以便能够启动或执行预设智能合约的另外的机器上的行动。
14.利用所提出的系统以有利的方式实现了新机器或外部机器在网络(例如在机器，特别是设施或工厂的操作员网络)中的集成的完全自动化。有利地，能够实现与分布式账本网络相关的信息模型的集成。在分布式账本网络或区块链网络中，智能合约的集成或加入能够灵活且独立于机器网络中使用的特定智能合约语言或格式(formaten)。特别地，物联网设施内存在的机器网络有利地补充了在机器之间设置和使用智能的自动化合约的可行性。
15.根据一个设计方案，协作模型包括用于执行工作步骤的商业条件和/或使用条件和/或根据已执行的工作步骤的状态变化。例如，规定用于机器的服务的计费模型的类型，例如按使用付费模型或按部分付费模型或按时间付费模型。在此，还能够确定，对于哪些数额，例如令牌的数额，其能够带来什么类型的机器服务。例如，确定能够在何种程度上提供哪种类型的服务。例如，能够为一定数量的令牌拧上一定数量的螺钉或钻孔或冲铆钉。在此，例如，令牌代表了分布式账本网络中的一定利益或价值。例如，dlt网络使用一个或可能几个特定的令牌定义并统一使用他们。
16.此外，协作模型例如还能够确定智能合约导致的状态变化。根据执行的工作步骤等条件的满足情况，智能合约触发状态的变化，例如，智能合约涉及的所有机器的状态都会更新为，使得执行的步骤，例如执行的服务或执行的付款被记录。尤其实现令牌的转移。还能够考虑，如果智能合约有相应的账户可供使用，他就会触发银行货币交易。例如，借助于更新后的状态也能够用于向网络中的其他机器显示一个机器在特定使用时间段被占用或
不可用。
17.根据一个设计方案，机器特性以标准化格式，特别是能够借助于模块类型封装方法交换的格式存在。相应的规范化智能合约以相同的标准化格式存在。这有利地能够实现对机器提供的信息的特别简单的处理，即一方面是机器特性，另一方面是智能合约条件。例如，智能合约的引数能够有利地基于具有机器特性的目录的标准化特性。例如，属性列在机器的特征库中，其能够作为引数传递给智能合约。因此，智能合约能够“理解”这些引数，而无需进一步转变或转换。
18.有利地，已经存在或安装在联网的机器系统中的能力协商因此也能够直接用于协作机器之间的智能合约的执行。在此，使用模块类型封装的概念，简称mtp，他通过功能描述(例如来自自动化系统的工程数据)生成。通过使用这样的描述标准，以规范化的方式传输设施部件或接口的特性或状态描述。通过将mtp概念扩展到能够在分布式账本网络中作为新部分(方面)执行的智能合约，使其能够连接到机器网络中。
19.根据一个设计方案，提供自动化标记语言或至少一种可执行代码格式，特别是solidity或hyperledger fabric链代码，特别是nodejs或go作为标准化格式。因此，在一个有利的变体方案中，在自动化标记语言格式(简称aml格式)中使用通用智能合约。然后借助于标准化函数，将其转换为在分布式账本网络节点上的可执行的形式。例如，智能合约采用aml格式，并借助于规范化函数转化为solidity代码格式。然后，例如，如果机器网络内的不同协作机器使用以太坊作为分布式账本平台，从而希望以编程语言solidity执行智能合约，那么他们能够转变或转换智能合约的由机器在aml代码中带来的信息，然后在solidity中运行。
20.在替选的有利变体方案中，以至少一种可执行代码格式、例如以多种可执行代码格式提供智能合约。例如，其在存储器中大概存储了两次，例如一次作为solidity代码，一次作为hyperledger fabric链代码。因此，在不同平台上可执行的代码格式能够直接在机器上使用。规范化函数的应用则有利地仅限于调用步骤。以可执行代码格式存储的具体智能合约能够在各种平台(例如以太坊或hyperledger fabric)上灵活使用。例如，一台机器能够灵活地集成到现有的分布式账本网络中的不同设施中。这在来自不同制造商的不同系统之间的接口处特别有用，例如在物流步骤中使用的机器的情况下。
21.根据一个设计方案，智能合约描述了机器之间的逻辑链接的动态模型。这种描述机器的逻辑依赖性和由相应机器执行的执行步骤或执行任务的动态模型例如存在于程序代码中。例如，智能合约描述了要自动执行的步骤或状态变化，特别要是在分布式账本网络中检测的交易，根据所涉及的机器的消息或状态报告。
22.本发明还涉及一种将机器集成到现有分布式账本网络中的方法，其中
[0023]-将待集成的机器与机器网络联网，该机器网络由借助于管理系统管理的联网的多个机器组成，
[0024]-其中，机器分别作为分布式账本网络中的节点或节点的客户端一同协作，
[0025]-其中，机器还分别具有作为数据集存储在相应的机器的相应存储器上的机器特性，并在机器网络中交换，
[0026]-其中，机器分别还具有在相同的或另外的存储器上的规范化智能合约并借助于分布式账本网络交换，
[0027]-其中，管理系统具有集成合约，
[0028]-其中，待集成的机器向管理系统提供相应的规范化智能合约，并且管理系统将相应的规范化智能合约与先前在所述分布式账本网络上已经可用的智能合约相匹配，并且根据可用性将相应的规范化智能合约转换到分布式账本网络中，并且其中，转换后的智能合约调节联网的机器之间的协作模型，并以计算机实现的方式在分布式账本网络中实施。
[0029]
因此，本发明的该方面也基于联网的机器网络，其中，机器特性被交换并且智能合约现在也相互交换，并且要集成的新机器的智能合约被集成在分布式账本网络中。例如，交换机器特性和交换相应的规范化智能合约的步骤是在时间上同时执行的。还能够想象，机器特性已经被交换以识别潜在的有希望的协作机器，并且智能合约仅在后续步骤中交换。
[0030]
特别地，要容纳和集成到机器网络中的新机器的联网是在较早时间或在一个步骤中与机器特性和/或智能合约的传输一起进行的。
[0031]
为了防止智能合约的不受控制的交换或不受控制的接管，这也总是意味着存储在智能合约中的程序的执行，机器的规范化智能合约由机器网络的管理系统检查。在此，匹配智能合约是否已知，或者是否已在分布式账本网络中可用。由于要检查的智能合约以规范化或标准化的形式提供，因此能够以容易的方式与现有的同样以规范化或标准化方式存储的智能合约相匹配。
[0032]
根据一个设计方案，匹配包括以下步骤，即在已经可用的智能合约涉及与相同的协作伙伴或相同的协作模型相关的已经可用的智能合约的情况下，覆盖已经可用的智能合约。已经可用的智能合约被要集成的机器的规范化智能合约覆盖。因此，有利地总是存储当前的智能合约，例如，通过使用版本标识符，能够使其可识别。
[0033]
根据一个设计方案，匹配包括以下步骤，即在已经可用的智能合约涉及与相同的协作伙伴或相同的协作模型相关的已经可用的智能合约的情况下，在使用新的版本标识符的情况下存储相应的规范化智能合约。能够创建历史记录，之后能够跟踪不同的版本状态。特别地，能够由协作伙伴确定机器类型。替选地，也能够存储被考虑作为智能合约参与者的机器标识或机器id。
[0034]
根据一个设计方案，匹配包括以下步骤，即在已经可用的智能合约涉及与相同的协作伙伴或相同的协作模型相关的已经可用的智能合约的情况下，不存储或仅在特定条件下存储相应的规范化智能合约。
[0035]
例如，在较早的智能合约被覆盖的情况下，这涉及另一个稍后要集成的机器的智能合约，该机器提供了相同的条件，并在现在要集成的智能合约中起草了协作模型。同样能够想考虑，他是之前已经联网的同一台机器的智能合约。
[0036]
能够在分布式账本网络中有利地确定能够安装或部署新智能合约的条件。例如，操作法规、即所谓的标准操作程序能够提出必须满足的要求，因此存储集成的智能合约。还能够考虑，在已经集成和安装的智能合约中，未来不允许集成特定的合约。
[0037]
根据一个设计方案，匹配包括以下步骤：在缺少可用性的情况下，存储相应的可用智能合约。例如，然后无需担心要集成的智能合约的条件会与先前在分布式账本网络中的智能合约的条件发生冲突。
[0038]
根据一个设计方案，规范化智能合约具有用于描述方法的相关接口，并且方法描述了机器之间的协作选项。例如，智能合约和相关接口相互链接地存储在mtp中。
[0039]
在此，该接口具有描述用于执行特定交易以履行合同所需的方法及其引数的功能。例如，能够调用方法，例如“转移令牌”，即执行导致在分布式账本网络中用于转移令牌的功能。通过令牌的转移，尤其是传输对应于网络中的服务的值的虚拟货币或虚拟交换媒介。
[0040]
根据一个设计方案，接口还描述了用作方法的输入的引数。
[0041]
除了被调用的方法之外，还需要传递引数，例如要传输的令牌数量或收件人，这些引数映射到该方法。例如，附加地，上下文id或车辆id被发送。作为方法能够想象不同的功能，该功能能够被考虑用于运行操作以符合智能合约的规范。在此，通过他们描述在执行智能合约的范畴中涉及的机器的其中一个应该调用哪些功能，来描述机器之间的协作选项。例如，还能够考虑创建关于已完成任务的报告的方法。例如，引数是状态变化。
[0042]
根据一个设计方案，引数以规范化的方式存储在机器上，并且尤其对应于机器特性的标准化特性。
[0043]
根据一个设计方案，机器特性描述相应的机器的能力并且以标准化方式存储，使得其他机器能够处理关于能力的信息。有利地，生产步骤或过程链的协商在机器之间自主进行。替选地，除了机器之间的自主和独立协商之外，标准化格式也能够由监控或接管机器之间通知的管理系统使用。
[0044]
根据一个设计方案，借助于规范化函数将智能合约转换成所有dlt网络参与者都理解或适合dlt网络的形式。特别地，智能合约也被转化为机器能够调用的形式。智能合约的规范化程度越低，规范化功能的设计就越复杂。对于已经存储在可执行代码中的智能合约，规范化功能能够设计得更简单，并且能够仅限于调用代码。如果使用广义规范化智能合约，规范化功能包括将其转变为可调用的形式。
[0045]
因此，以有利的方式，能够在所谓的智能机器或网络物理系统中的机器中提供自动化产品，其一方面带来并提供所描述的规范化智能合约，并且另一方面将机器集成到分布式账本网络中。现有的机器描述存储库特别有利地用于此目的。
[0046]
机器因此自动集成到设施的机器网络中，这些机器网络例如经由通信网络进行通信，并且同时例如集成到由相同参与者组成的机器区块链网络中。特别地，使用了模块类型封装概念的基础，其用于交换机器特性以及智能合约，以参与分布式账本网络、特别是区块链网络。
[0047]
本发明还涉及一种具有计算机程序的计算机程序产品，当计算机程序在程序控制的装置上运行时，该计算机程序具有用于执行根据上述设计方案之一的方法的构件。特别地，计算机程序分布在机器网络和/或分布式账本网络中来执行。
附图说明
[0048]
下面根据附图借助实施例更详细地解释本发明。图中示出：
[0049]
图1示出了根据本发明第一实施例的机器网络和机器区块链网络的示意图；
[0050]
图2示出了根据本发明第二实施例的用于将机器的智能合约集成到区块链网络中的方法的示意图。
具体实施方式
[0051]
在图1中，示出了五个机器人10，11，12，13，15和一个agv14以说明工厂中的机器网络。出于说明的原因，该数量被限制为六台机器，尽管具有显著更多机器例如几百台机器的实施例是能够想象的。出于该第一实施例的目的，机器人10，11，12，13，15被示为夹持机器人。同样地，能够有利地使用可想象用于工业自动化网络中的协作的其他机器以及其他机器人，例如并联运动学或其他串联运动学，特别是具有任意数量的自由度。
[0052]
在第一实施例中，机器人10，11，12，13，15需要相互合作，以便使用分布式任务组装生产部件，例如印刷电路板。为此，机器人10，11，12，13，15相互交换关于他们相应的机器特性的信息。
[0053]
根据第一实施例，也使用所谓的agv14，自主引导车辆，即自主地围绕设施行驶的运输设备。agv14携带要由机器人加工的工件，并且特别将其运输到属于不同制造站的不同的机器人。
[0054]
举例来说，图1示出机器人10携带关于其机器特性21的数据集，即已将其存储在其存储器中，并且例如主动或根据请求在机器网络中公开。随后是所谓的基于能力的生产步骤的计划，其中，计划能够由管理系统的主管机关集中执行，或者也以分散地方式分布到机器人上执行。例如，要在网络中完成整个生产任务的子任务，并根据与单个机器的利用率相关的机器特性做出由哪个机器人接管子任务的决定。同样，能够基于其中一个机器人能够处理子任务的速度的说明来做出决定。
[0055]
根据本发明的第一实施例，生产设施还应该能够在区块链基础上运行。为此，各个机器人10，11，12，13，15和agv14应各自形成区块链网络的节点k0，k1，k2，k3，k4，k5。即机器分别都应该能够参与区块链网络，特别是通过将交易传输到区块链网络和/或存储区块链数据库。
[0056]
例如，涉及私有区块链结构或所谓的联盟区块链结构，其中，对区块链网络的参与仅限于制造网络的参与者。例如，在工业环境中，使用私有区块链，其中，共识方法发生在一个联盟内，其成员彼此或行政机构已知，或满足特定的信任水平。例如，只有在制造设施的通信网络中经过身份验证的节点才能参与到区块链网络中。
[0057]
生产设施内的区块链网络具已知的优势，例如以分散的方式可用的数据管理，受操纵保护的交易和可追溯的交易链。此外，根据第一实施例，以这样的方式使用区块链网络，使得描绘机器人之间的协作模型的智能合约相互已知并被执行。因此，以特别有利的方式产生了具有机器特性交换的通信网络和用于执行智能合约的区块链网络的特别有利的协同作用，这能够实现具有其相应的特性和协作条件的机器人首先完全自主地合作。
[0058]
图1又针对机器人10说明，机器人除了机器特性21之外还具有存储在其存储器中的智能合约22。为清楚起见，机器特性21和智能合约22仅针对机器人10示出，但能够有利地存在于所有机器人中，或者一般来说存在于能够在系统内自主地或至少灵活地使用的机器中。
[0059]
例如，两个铣削机器人12，13集成在生产设施的通信网络中。例如，两个机器人都经由机器id进行身份验证，并且经由通信连接借助于加密方法进行身份验证。例如，两个机器人为此配备了加密密钥。例如，两个铣削机器人都传递其相应的能够执行特定铣削方法的特性。例如，该信息被发送至agv14，agv14携带要铣削的零件。例如，由agv负责选择两个
铣削机器人12，13中的一个。除了两个铣削机器人具有的机器特性外，还存在有关由相应的铣削机器人提供的协作模型的信息。
[0060]
在此，协作模型描述了能够执行铣削过程的条件，特别是虚拟价格。例如，虚拟价格代表相应的铣削机器人的负荷率。例如，由于其在系统中的空间位置而经常使用的机器人进行铣削加工的价格高于使用频率较低的机器人。例如，这又能够结合到制造方法的集中的或分散的规划中，例如通过优化方法提高成本效率。
[0061]
一方面，智能合约提供了与特定机器人进行协作的条件的信息。该信息存储在区块链中，因此能够由例如agv 14查询。此外，在区块链网络中能够经由智能合约在区块链支持下处理协作。作为协作的组成部分，例如还调节在结束子任务后由铣削机器人触发哪些动作，例如如何调整工件的数字孪生或与服务的付款相关的交易安全地存储在区块链中。
[0062]
因此，智能合约作为可执行逻辑形成了伴随或记录例如根据机器特性和协作模型计划或确定的生产的整个过程的基础，并且通过在区块链中保护一致的数据集来支持该过程。
[0063]
有利地，能够在设施中设置作为中央管理机关的管理系统100，其在自主机器不参与的地方干预制造过程。此外，管理系统能够与其他设施单元或物流单元执行更高级别的任务或协调任务。例如，管理系统100协调机器对机器网络的加入和认证。此外，管理系统具有集成合约20，也能够称为入职智能合约(onboarding smart contract)。管理系统也作为节点进行交互。
[0064]
根据图2和第二实施例更详细地解释集成合约20的工作原理。在第一步骤s10中，具有相关的智能合约22的机器人10与区块链网络联网。例如，为了能够作为区块链网络中的参与节点，他提前通过了认证过程。特别地，该步骤代表入职过程中的一个步骤。在第二步骤s20中，机器人10将其规范化智能合约22提供给区块链网络。在此，规范化智能合约22例如作为网络中的交易被公开，并且交易例如使用网络中约定的共识机制被验证。
[0065]
在第三步骤s30中，规范化智能合约22在用于区块链网络之前与存在于区块链网络中的智能合约相匹配。在此，目的是要检查要采纳的新智能合约与现有智能合约的兼容性和无害性。为该验证过程提供集成合约20。集成合约20能够集中存储在管理系统上。
[0066]
通常，管理系统100也能够提供作为例如分布在几个节点上的分散的主管机关。在此，必须确保执行散管理系统任务的节点中至少一定能确定的比例是网络的永久组成部分。
[0067]
集成合约20因此也能够分散地存储在区块链网络中，至少存储在形成管理系统的那些节点上，并且尤其存储在所有参与节点上。
[0068]
在由于机器网络的系统结构已经存在中央单元的情况下，这也能够有利地用于智能合约登陆任务。
[0069]
标准化智能合约22的检查能够表明相同的智能合约已经在更早的时间点存储在区块链网络中。在这种情况下，例如，能够进行覆盖旧智能合约或存储具有相同标识符和新版本号的新智能合约的第四步骤s41。
[0070]
在替选的第四步骤s42中，存储受限制地实现，例如仅当在操作规定(所谓的sop)，中提供代替的选项时。例如，应该防止新智能合约的集成对现有协作产生非故意的反作用。然而，与此同时，已经建立的协作也应该能够需要时切换到已更新的智能合约。
[0071]
例如，需要由agv 14在设施中重新建立的新智能合约提供更好的故障排除。设施的应该在相同的条件下使用的、如新的要集成的agv14的其他多个agv也应该同样能够使用新的智能合约，这多个agv也提供相同的协作模型。。对于某些设施，特别是连续过程，应该例如仅在计划的停机时间、即为设施中的更新或其他维护的目的而计划的停机时间期间切换到新的智能合约。
[0072]
该检查还能够表明规范化智能合约22是未知的。
[0073]
因此，还能够提供另外的替选的第四步骤s43，即重新创建规范化智能合约22。特别地，管理系统能够在未知智能合约的情况下检查针对特定要求的可用的信息，例如头信息的可信度或代码一致性。
[0074]
不同的替选步骤之后是规范化智能合约22转换的第五步骤s50，这导致能够在区块链网络中执行的代码。例如，agv 14的规范化智能合约22是智能合约的更新的版本，他映射了agv继承工件运输过程的规则。agv 14通过管理系统的入职合同将其部署在系统中。
[0075]
例如，agv 14使用模块类型封装方法来说明机器特性21，例如取决于电池充电状态的剩余操作运行时间。同样存储在mtp中的是规范化智能合约22，其有利地以与机器特性21相同的标准化语言、例如以aml(自动化标记语言)存储。因此，共同标准化格式有利地用于以同样共同使用的标准化交换方法(mtp)来处理机器特性21和智能合约22。
[0076]
管理系统100对规范化智能合约22使用规范化函数，并将其转换为可执行的智能合约代码。根据区块链平台，代码以solidity，nodejs或go等编程语言执行。
[0077]
因此，总体而言，在所呈现的不同的形式中提供了智能合约的工业质量的转换，该智能合约在机器之间用于简化机器之间的协作。
[0078]
尽管通过实施例对本发明进行了详细说明和描述，但是本发明不受所公开的示例的限制，并且本领域技术人员能够在不脱离本发明的保护范围的情况下从中得出其他变体方案和组合。