CN102294624B - 用于控制节拍式生产线的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种用于控制节拍式生产线(1)的方法，该生产线用于加工飞机结构构件(2)，其中，该生产线(1)具有至少一个带有至少一个加工机器(4)的加工站(3)。提出：对于一生产节拍确定加工站(3)中的执行顺序，其方式在于，确定结构构件或者结构构件区段在该生产节拍对该工作区(8)的预计的或者实际的占据，根据该占据确定在该加工站(3)中在该生产节拍总共要执行的操作(O)并且在这些操作(O)下优化所述执行顺序。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的用于控制节拍式生产线的方法以及一种根据权利要求12的用于运行节拍式生产线的流程控制装置。
背景技术
在飞机制造领域中，大的飞机结构构件的加工对相应制造设备提出了高要求。对此的一个原因在于：结构构件的长度延伸尺寸不少时候大于分配给该结构构件的加工站的工作空间的长度延伸尺寸。
这样的飞机结构构件的例子是飞机的机身段或机翼段。这里在制造领域中要执行的典型操作是铆接操作，这些铆接操作例如涉及机身段的肋与纵梁的连接或者机身段或机翼的肋与外罩部分的连接。当前，机身段的加工处于中心地位，这不应理解为限制性的。
在过去进行了不同的尝试，使飞机制造至少部分地自动化。例如已知使用NC控制的铆接机器人用于机械地实施铆接操作(EP 0 593 127B1)。
此外已知，使用节拍式生产线来加工飞机的结构构件，如机身段，其中，该生产线例如具有带有铆接机器人的铆接加工站。
在已知的生产线中，机身段被相继地节拍式地输送经过铆接加工站的工作区。同样被机身段节拍式地通过的其它加工站无缝地衔接该铆接加工站。
上述节拍式生产线对于NC控制的铆接机器人的编程提出了特别高的要求。对此的原因首先曾经在于：机身以多种不同的顺序通过加工站，使得通常视生产节拍(Fertigungstakt)而定需要调换一组不同的铆接操作程序。
更困难的是：由于机身段的不同长度延伸尺寸，铆接加工站的工作区经常只被机身段的一些区段、而不是被全部机身段占据。例如该铆接加工站可以被不同机身段的两个区段占据。
不考虑高的编程费用，生产线已经证明适合用于飞机制造。但也已经表明：可以鉴于理论上可能的工件通过性提高实际的工件通过性。
发明内容
本发明基于这样的任务，扩展构造已知的、用于控制用于加工飞机结构构件的节拍式生产线的方法，使得工件通过性优化。
上述问题通过根据权利要求1的方法解决。
重要的是这样的考虑：对于每个生产节拍，加工站中的执行顺序根据该加工站的工作区的预计的或实际的占据重新确定。由此可以以优化的执行顺序对不同的占据作出反应。
对于所提出的解决方案特别有意义的是该事实：这些结构构件就在其上要执行的操作而言不是分别被视为整体，而是被视为区段式的。因此能够对于结构构件的每个任意区段确定对应的、要执行的操作。在此每个操作也可以包含一定数量的下级操作。
根据本发明，为了对于一个生产节拍确定加工站中的执行顺序，首先对于该生产节拍确定结构构件或者结构构件区段对工作区的预计的或者实际的占据。此外还确定在该加工站中在该生产节拍要执行的操作。在这些个别地为对应的生产节拍确定的操作中，能够容易地优化执行顺序，以便在相应地适配生产节拍的情况下提高工件通过性。
对于上述优化重要的是考虑所有待执行的操作，即使加工站的工作区例如被两个不同的结构构件或结构构件区段占据。即该优化针对在制造技术上预计的或实际的情况。
如果要执行的操作的编程至少部分地离线地、即与生产运行不相关地进行，所提出的解决方案是特别有利的。那么通常对于每个要执行的操作存在一个NC程序块，其中，可以由这些NC程序块和所述优化的执行顺序生成一个总程序流程(权利要求5)。
可以按照不同的优化准则进行执行顺序的优化。这是权利要求6至11的内容。
根据按照具有独立性意义的权利要求12的另一教导，要求保护一种用于运行用于加工飞机结构构件的节拍式生产线的流程控制装置。该流程控制装置与加工机的机器控制装置耦合。
根据该另一教导重要的是：上述方式的流程控制装置确定对于一个生产节拍在加工站中的执行顺序并且存储优化的执行顺序用于机械执行。
对于优选情况，即给要执行的操作分别对应分配一个特别是离线编程的NC程序块，该流程控制装置还如上面解释的那样承担总程序流程的生成(权利要求13)。
附图说明
下面根据附图详细描述本发明。附图示出：
图1用于加工飞机结构构件的节拍式生产线，具有所提出的流程控制装置，
图2结构构件区段对加工站的工作区的示例性占据连同所分配的、具有不同刀(模)具配置的操作的完全示意性描述，
图3根据图2的结构构件区段连同具有第一刀具配置的操作，
图4根据图2的结构构件区段连同具有第二刀具配置的操作，以及
图5根据图2的结构构件区段连同具有第三刀具配置的操作。
具体实施方式
图1中所示的用于加工飞机结构构件2的生产线1用于实施所提出的控制方法。在此该生产线1总共装备有5个加工站3，它们刚好各具有一个加工机器4。当然原则上也可以设置没有加工机器的加工站，例如当涉及手工加工站时。此外可以自由选择加工站3和加工机器4的数量。
每个加工机器4装备有一个机器控制装置5，该机器控制装置与流程控制装置6在控制技术上耦合。
图1中一些重复部件的标记编号设有附加字母。考虑到使描述清楚，在下面，只要不涉及重复部件之间的区别，就放弃附加字母。
在每个结构构件2上并从而在每个结构构件区段上要执行预定数量的机械操作O。与此有关的信息存储在流程控制装置6或一上级控制层中。
这些结构构件2被相继地节拍式地输送经过对应的加工站3的工作区8。在图1中以附图标记“7”表示输送方向。
在一个加工站3的工作区8中可以在对应的结构构件区段上执行相应的机械操作O。在加工站3具有铆接机器人的情况下，工作区8是机器人可达到的工作空间。
现在能够从图1的描述中得知：视生产节拍而定，一个加工站3的工作区8被至少一个结构构件区段占据。例如加工站3a被结构构件2a和结构构件2b的一结构构件区段占据。加工站3b，3c和3d分别被两个结构构件(2b，2c；2c，2d；2d，2e)的结构构件区段占据。加工站3e被结构构件2f的一个结构构件区段占据。
结构构件2在工作区8上的分布不能脱离对应的制造情况来预言，因为生产线中的结构构件2的顺序最终取决于订货计划。另外，结构构件2在输送方向7上具有完全不同的纵向延伸尺寸。
对于工件通过性特别有意义的是：优化地确定在一个加工站3中并且在一个生产节拍要执行的操作O的执行顺序。在下面根据唯一一个加工站3来解释所提出的、加工站3中的执行顺序的确定：
确定一个加工站3中的、在一定生产节拍的执行顺序的基础首先基于确定在该对应的生产节拍结构构件或结构构件区段对该加工站3的工作区8的预测的或者实际的占据。用于此的数据可以来自材料流计划工具。
紧接着根据加工站3的占据确定在该加工站3中在该生产节拍总共要执行的操作O。这里在加工站3c中例如涉及分配给结构构件2c的进入到加工站3c中的结构构件区段的以及分配给结构构件2d的进入到加工站3c中的结构构件区段的操作。最后对于如此确定的操作O总体优化执行顺序。与之相关的优化准则还要在后面讨论。
接着将上面解释的、优化的执行顺序存储，用于机械执行。
当然可考虑用于实现加工机器4的各种不同的方案。在这里并且优选至少一个加工站3的至少一个加工机器4是铆接机，特别是铆接机器人。相应地在那里要执行的机械操作O始终至少部分地是铆接操作。
在所示的并且就此而言优选的实施例中，结构构件2是飞机机身段2，它们沿着其纵轴线被输送通过加工站3。在此，这些纵轴线平行于上面所述的输送方向7延伸。
但原则上结构构件2也可以是飞机机翼段或类似物，它们也沿着其纵轴线被引导经过加工站3。
图2示意地示出图1中所示的生产线1的加工站3e的工作区8e被一个结构构件区段占据。该结构构件区段是机身段2f的一个区段，该结构构件区段装备有一排平行的肋9，该排在输送方向7上延续。
在图2中还表明在所涉及的结构构件区段的肋9上要实施的铆接操作O。在这里一个铆接操作O用一个括号代表，该括号的括号型式反映操作类型。在这里重要的仅是：设置不同的操作类型。具体涉及哪些操作类型对于所提出的解决方案是不重要的。
原则上，可以在到达涉及的生产节拍之前进行所提出的执行顺序优化。这具有使优化和生产运行在时间上脱耦的优点。例如当要以模拟或者类似方式检验执行顺序时这会是有利的。
特别是在使用铆接机器人的情况下，加工机器4是NC控制的加工机器4，其中，给每个要通过该加工机器4执行的操作O分配一个NC程序块。该NC程序块可以离线地生成并且包含用于可能存在的、启用的刀具的运动序列和/或转换命令。这些NC程序块可以例如借助CAD程序或者类似程序离线地生成。
基于优化的执行顺序，根据NC程序块生成用于该至少一个NC加工机器4的总程序流程。然后在所涉及的生产节拍内在该至少一个加工机器4中执行该总程序流程。
现在优选，这些加工机器4至少部分地按照对应的操作配置，其中，所述优化(不管怎样也)在减少配置变换方面进行。在这里，一种操作的操作类型取决于：加工机器4为了实施对应的操作必须接受哪些配置。从图2的示图能够得知该事实：在结构构件区段的每个肋9上要实施一系列操作O，这些操作的不同操作类型显现在对应的不同括号型式中。
能够以特别简单的方式实现在减少配置变换方面的优化，其方式在于，首先将具有相同机器配置的操作O分组。该分组例如可以通过流程控制装置6中的中间存储装置或者类似装置进行。
图3，4和5中的描述示出按照操作类型对操作O分组的原则。如果现在首先执行图3中示出的操作O，然后执行图4中示出的操作O并且最后执行图5中示出的操作O，那么为了执行所有在图2中示出的操作O仅需要两个配置变换。由此经常能够节省时间并且提高工件通过性，只要生产节拍被相应地适配。
上述配置可以视加工机器4而定包括不同的方面。例如可能必要的是：对于加工机器4视操作O而定实施一次刀(模)具变换，其中，所述优化(不管怎样也)在减少刀(模)具变换方面进行。
但也可考虑：该配置涉及以耗材或者类似材料装备加工机器4。这尤其对于铆接机器、特别是铆接机器人是重要的，它们视操作O而定可能装备有不同的铆钉，其中，所述优化则(不管怎样也)在减少改变对应装备方面进行。
此外一个重要的优化准则是执行时间，需要该执行时间，以便在一个生产节拍期间在一个加工站3中实施这些操作O。
对于加工机器4中的至少一个具有机械手，特别是机器人的情况，优选设置，所述优化(不管怎样也)在减少移动路程方面进行。通过减少多重路程当然也能够很大地减少执行时间。
上述优化准则能够视边界条件的不同而相互组合或者与其它优化准则组合。就此而言对各个优化准则的描述不应被理解为限制性的。
根据具有独立性意义的另一教导，上面谈到的流程控制装置6被要求作为一种流程控制装置来保护。该流程控制装置6与加工站3的机器控制装置5在控制技术上耦合。该流程控制装置承担按照所提出的方法来确定优化的执行顺序。可以参考上面的所有与此相关的解释。
与流程控制装置6相关地特别有意义的是，产生上面解释的、由各个NC程序块和由优化的执行顺序组成的总程序流程。该流程控制装置6生成上述总程序流程并且在至少一个加工机器4中在所涉及的生产节拍内触发该总程序流程的执行。
Claims (13)
1.用于控制节拍式生产线(1)的方法，所述生产线用于加工飞机结构构件(2)，其中，该生产线(1)具有至少一个带有至少一个加工机器(4)的加工站(3)，
其中，在每个结构构件区段上要执行预定数量的机械操作(O)，并且，为此这些结构构件(2)被相继地节拍式地输送经过该加工站(3)的工作区，
其中，视生产节拍而定该加工站(3)的工作区(8)被不同结构构件(2)的结构构件区段占据，
其中，对于生产节拍确定加工站(3)中的执行顺序，其方式在于，确定不同结构构件的结构构件区段在该生产节拍对该工作区(8)的预计的或者实际的占据，根据该占据确定在该加工站(3)中在该生产节拍总共要执行的操作(O)并且在这些操作(O)下优化所述执行顺序，
并且，存储优化的执行顺序用于机械执行。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，至少一个加工站(3)的所述至少一个加工机器(4)构造为铆接机器，并且，要执行的机械操作(O)至少部分地是铆接操作。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述结构构件(2)是飞机机身段或者是飞机机翼段，它们沿着其纵轴线被输送通过加工站(3)。
4.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在到达所涉及的生产节拍之前，进行所述执行顺序的优化。
5.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，至少一个加工机器(4)构造为NC控制的加工机器(4)，给每个要通过该加工机器(4)执行的操作(O)分配一个NC程序块，并且，基于优化的执行顺序根据这些NC程序块生成一个用于至少一个加工机器(4)的总程序流程并且在至少一个加工机器(4)中在所涉及的生产节拍内执行该总程序流程。
6.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，这些加工机器(4)至少部分地按照对应的操作(O)来配置，并且，所述优化在减少配置变换方面进行。
7.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在优化范围内将所有具有相同机器配置的操作(O)分组并且设置用于分组式的执行。
8.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，对于这些加工机器(4)，视操作(O)不同而实施刀具变换，所述优化在减少刀具变换方面进行。
9.根据权利要求2的方法，其特征在于，铆接机器视操作的不同而装备以不同的铆钉，并且，所述优化在减少对应装备的变化方面进行。
10.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述优化在减少执行时间方面进行。
11.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，至少一个加工机器(4)具有机械手，并且，所述优化在减少移动路程方面实施。
12.用于节拍式生产线(1)的流程控制装置，该生产线(1)用于加工飞机结构构件(2)，该流程控制装置特别是用于实施根据前述权利要求之一的方法，其中，该生产线(1)具有至少一个带有至少一个加工机器(4)的加工站(3)，其中，该加工机器(4)具有机器控制装置(5)，该机器控制装置在控制技术上与该流程控制装置(6)耦合，
其中，在每个结构构件区段上要执行预定数量的机械操作(O)，并且，为此这些结构构件(2)被相继地节拍式地输送通过加工站(3)的工作区，
其中，视生产节拍而定，加工站(3)的工作区(8)被至少一个结构构件区段占据，
其中，该流程控制装置(6)确定在加工站(3)中在一生产节拍时的执行顺序，其方式在于，该流程控制装置确定结构构件或者结构构件区段在该生产节拍对该工作区(8)的预计的或者实际的占据，根据该占据确定在该加工站(3)中在该生产节拍总共要执行的操作(O)并且在这些操作(O)下优化所述执行顺序，
并且，该流程控制装置(6)存储该优化的执行顺序，用于机械执行。
13.根据权利要求12的流程控制装置，其特征在于，至少一个加工机器(4)构造为NC控制的加工机器(4)，给每个要通过该加工机器(4)执行的操作分配一个NC程序块，并且，该流程控制装置(6)基于优化的执行顺序根据这些NC程序块生成一用于所述至少一个NC加工机器(4)的总程序流程并且在所涉及的生产节拍内在至少一个加工机器(4)中触发该执行。
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