CN107272585A - 使制造单元的运转率提高的制造管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种使制造单元的运转率提高的制造管理系统，其用于对制造机械的各结构部的磨损度适当评价、使包含多个制造机械的制造单元高效工作。单元控制装置的控制装置具有：制造机械信息接收部，其从制造单元接收与构成多个制造机械中每一个的结构部的各自的运转实际情况有关的制造机械信息；结构部磨损度计算部，其基于接收到的制造机械信息、以及针对各结构部预先确定的权重，来计算针对各结构部的加权磨损度；制造机械磨损度计算部，其基于各结构部的加权磨损度，来计算针对多个制造机械中每一个的制造机械磨损度；以及制造机械选择部，其基于各制造机械的制造机械磨损度，来选择在制造单元中应使用的制造机械。

Description

使制造单元的运转率提高的制造管理系统
技术领域
本发明涉及用于使包含多个制造机械的制造单元高效工作的制造管理系统。
背景技术
在管理由多个制造机械构成的制造单元的制造管理系统(单元控制系统)中，寻求管理各制造机械的使用状况或者判断使用哪个制造机械，从而使制造单元高效工作。例如，在存在多个可使用的制造机械的情况下，当接近制造交付期时优先选择制造快的机械，或者在材料库存没有富余时优先选择残次品少的机械。另外，在不是上述状况时、或在机械性能没有差距时，为了延长制造单元的维护间隔，从而提高制造单元的运转率(减少不能工作的时间)，有时也选择使用时间少的制造机械。
作为与其相关的现有技术。例如日本特开平04-069702号公报中公开了如下技术：在可使用多台作业设备的情况下，按照由预先确定的优先度、使用时间(休止期间)、功能的多少、作业速度等所决定的优先度(决定规则)来选定作业设备。
在日本特开平06-131021号公报中公开了一种多个机器人的控制方法，其通过重复以下过程，即“参照加工生产线的状态搜索可执行的局部作业”、“考虑优先顺位来选择机器人”、“如果剩余的机器人空闲就使已选择的机器人立刻开始执行局部作业，并且使剩余的机器人也搜索局部作业，如果剩余的机器人未空闲，就进行同时执行可能性检查，如果可能的话则开始执行，并且准备开始接下来的局部作业，同时如果不能执行的话，则为所述已选择的机器人搜索其他局部作业”，由此实现使2台机器人尽可能不产生空闲时间地持续作业。
在日本特开2001-350510号公报公开了一种将多台机床和管理装置连接而构成的管理系统，进而记载了管理装置具备：寿命判定部，其从各机床的控制装置接收与各驱动机构部的工作状况有关的数据，基于接收到的数据随时评价各驱动机构部的磨损度；数据存储部，其存储与通过寿命判定部评价的磨损度有关的数据；以及输出部，其输出与数据存储部中存储的磨损度有关的信息。
在日本特开平07-105285号公报中记载了一种制造生产线工作状况监控系统，其具备在制造生产线中实施收集表示处理产品的设备的工作状况的数据(有无工作、产品处理数量、处理好的产品的不良数量等)，并根据该数据对设备的时间运转率、性能运转率、不良率、设备综合效率进行运算输出的装置。
进而在日本特开平02-284210号公报中记载了一种技术，其对于加工机及构成控制该加工机的CNC装置的部件的使用次数和使用时间进行累积，按部件在寿命到来前督促更换，同时为了延长CNC装置等管理对象的平均寿命，从构成该管理对象的部件之中选定特定部件而将其从管理对象中剔除。
为了降低制造单元的维护频率延长可连续使用的期间(寿命)，有时选择使用时间短的制造机械。但是多数现有技术都是将制造机械整体的使用时间用作基准，没有按构成制造机械的结构部的使用时间来考虑。例如，作为制造机械整体即使选择使用时间少的制造机械，有时集中使用制造机械的特定的结构部，该结构部也将发生故障。
另外，当1个制造机械具有若暂时发生故障就要在维护或修理上花费较大劳力和时间的结构部、以及短时间内就能够简单维护和修理的结构部时，可以认为前一个结构部对制造机械的运转率造成的影响较大，但是过去并未提供优先回避前一个结构部的维护的手段。
发明内容
因此本发明的目的在于，提供一种制造管理系统，用于适当评价制造机械的各结构部的磨损度、使包含多个制造机械的制造单元高效工作。
为了实现上述目的，本申请发明提供一种制造管理系统，其基于来自生产计划装置的生产计划信息，来管理具备多个制造机械的制造单元，其特征在于，该制造管理系统具备：制造机械信息接收部，其从所述制造单元接收与构成各个所述制造机械的结构部的各自的运转实际情况有关的制造机械信息；结构部磨损度计算部，其基于所述制造机械信息、以及针对各结构部预先确定的权重，来计算针对所述制造机械的各结构部的加权磨损度；制造机械磨损度计算部，其基于所述结构部磨损度计算部计算出的各结构部的加权磨损度，来计算针对所述多个制造机械中每一个的制造机械磨损度；以及制造机械选择部，其基于所述制造机械磨损度计算部计算出的各制造机械的制造机械磨损度，来选择在所述制造单元中应使用的制造机械。
在优选的实施方式中，所述制造机械选择部将所述多个制造机械之中的具有所述加权磨损度大于预先确定的阈值的结构部的制造机械剔除在外、或者将具有所述加权磨损度最高的结构部的制造机械从所述制造单元中应使用的制造机械的备选中剔除在外。
在优选的实施方式中，所述结构部磨损度计算部基于所述生产计划信息，来推测针对各制造机械的各结构部的加权磨损度，所述制造机械选择部将所述多个制造机械之中的具有推测出的所述加权磨损度大于预先确定的阈值的结构部的制造机械剔除在外、或者将具有推测出的所述加权磨损度最高的结构部的制造机械从所述制造单元中应使用的制造机械的备选中剔除在外。
附图说明
通过参照附图对以下优选的实施方式进行说明，将使本发明上述以及其他目的、特征及优点更清楚。
图1是表示包含本发明的优选实施方式所涉及的制造管理系统的系统的示意结构的框图。
图2是表示图1的制造管理系统中的、磨损度的计算处理的一例的图。
图3是表示图1的制造管理系统中的、磨损度的计算处理的其他例子的图。
具体实施方式
下面，参照添加附图，对本发明的优选实施方式进行说明。图1是表示包含本发明的优选实施方式所涉及的制造管理系统(单元控制系统)10的系统的示意结构的框图。制造管理系统10具备构成为可与制造单元14通信的单元控制装置(单元控制器)16，该制造单元14包含多个(图示例子中为4个)制造机械12a、12b、12c及12d，基于从构成为可与单元控制装置16通信的生产计划装置18接收到的生产计划信息，来管理和控制制造单元14。
制造单元14中包含的制造机械12a、12b、12c及12d例如为机床或(多关节)机器人等进行与预先确定的制造有关的作业的机械，在多数情况下，将根据基于制造单元14所具有的程序的指示来进行动作。另外各个制造机械的结构可以彼此相同也可以不同，但是至少在2个制造机械中存在共通的作业，单元控制装置16可以选定和指示在哪一个制造机械进行该共通的作业。
此外在本实施方式中，制造单元14可以设置于制造产品的工厂等中，与此相对，单元控制装置16及生产计划装置18可以设置在与工厂不同的建筑物等中。此时，单元控制装置16和制造单元14可以经由互联网等网络(第1通信装置20)连接，可以向制造单元14发送来自单元控制装置16的制造指示等。另外可以从制造单元14向单元控制装置16发送制造单元14的各制造机械的状态或制造结果、进而与构成各制造机械的结构部的运转实际情况有关的数据。
生产计划装置18例如为个人计算机，可以设置在远离工厂的办公室等。此时，生产计划装置18可以经由互联网等网络(第2通信装置22)，与单元控制装置16可通信地连接，并可以从生产计划装置18向单元控制装置16发送制造计划等。另外可以从单元控制装置16向生产计划装置18发送制造单元14的各制造机械的状态、与制造结果有关的数据。
此外第1通信装置20只要是通过与单元控制装置16和制造单元14可通信的方式连接则任何方式均可，另外第2通信装置22只要是通过与单元控制装置16和生产计划装置18可通信的方式连接任何方式均可。
单元控制装置16除了上述第1通信装置20及第2通信装置22，还具有控制装置24及存储器等存储装置26，控制装置24具有：制造机械信息接收部28，其是从制造单元14接收与构成各个制造机械12a、12b、12c及12d的结构部(后述)的各自的运转实际情况有关的制造机械信息的通信模块等；结构部磨损度计算部30，其基于接收到的制造机械信息、以及对各结构部预先确定的权重，来计算针对制造机械12a、12b、12c及12d的各结构部的磨损度(加权磨损度)；制造机械磨损度计算部32，其基于结构部磨损度计算部30计算出的各结构部的加权磨损度，来计算针对多个制造机械12a、12b、12c及12d各自的磨损度(制造机械磨损度)；以及制造机械选择部34，其基于制造机械磨损度计算部32计算出的各制造机械的制造机械磨损度，来选择制造单元14中应使用的制造机械。另外结构部磨损度计算部30可以具有基于任意生产计划，来对各结构部推测加权磨损度的功能。此外结构部磨损度计算部30、制造机械磨损度计算部32及制造机械选择部34的各自的功能例如可以通过控制装置24内置的CPU等处理器来实现。
接着，对本实施方式所涉及的制造管理系统中的处理的具体例来进行说明。图2以表格形式针对制造单元14中包含的制造机械12a及12b各自在某个时刻的制造机械整体的使用时间、以及构成各制造机械的多个(这里为3个)结构部A、B及C各自的使用时间进行表示，这种制造机械信息也可以显示在适当的显示器(例如单元控制装置16的显示器等显示部36)中。
下面，对作为表示各结构部的使用时间(工作时间)和其磨损度(与后述的加权磨损度对比，也称为单纯磨损度)的内容进行说明，但是作为单纯磨损度，除了上述使用时间，也可以使用各结构部的工作次数或移动量，或者将其组合来使用，这些信息也可以处理为制造机械信息。另外在组合的情况下，也可以将使用时间、工作次数及移动量等分别与根据经验等求出的权重相乘，并将其相加后的结果设为单纯磨损度。
此外，由于制造机械的各结构部的动作控制是经由数值控制装置或者PLC(PMC)来进行的，因此通过在数值控制装置或者PLC(PMC)的控制软件中赋予累积各结构部的使用时间(或者、使用次数、移动距离)的功能，由此能够测定各结构部的使用时间等。另外，由于数值控制装置或PLC(PMC)基于程序的指示来进行动作，因此也可以通过解析(模拟)程序，来推测各结构部的使用时间。另外，测定或者推测出的使用时间、使用次数、移动距离与哪一个结构部相对应，是数值控制装置或者PLC(PMC)已经具有的信息，可以将对应关系信息预先存储在数值控制装置或者PLC(PMC)中，例如，如果是“G00X”这样的程序指令则与X轴相对应，如果是“M06”这样的程序指令则与工具更换装置相对应等。
结构部A、B及C基于各自的维护所需要的时间或劳力的多少而被分类，这里，结构部A及B例如为加工中心的基本构造即X轴、Y轴或Z轴等，其较大且重，或者在构造上靠内侧，由此将其设为维护上需要时间和劳力的结构部。另一方面，结构部C为例如工具更换装置或冷却液供给装置等周边装置，其较小且轻，在构造上靠外侧，由此将其设为维护容易的结构部。另外除了这样的结构部以外，虽然上述X轴、Y轴或Z轴上载置的主轴或旋转台等较重但是在构造上靠外侧，因此也可以考虑为维护所需要的时间或劳力在中等程度的结构部。
如图2所示，在比较制造机械12a和12b的情况下，由于整体的使用时间上制造机械12b较短，因此若基于此，将选择制造机械12b作为进行接下来的作业的制造机械。但是，在维护上需要时间和劳力的结构部A的比较中由于制造机械12b的使用时间长，因此若选择制造机械12b，则结构部A早期需要维护的可能性较高，结果相较于选择制造机械12a的情况，制造单元14的运转率将降低。例如，在图2的例子中若进一步使制造机械12b工作500小时，则结构部A的使用时间变为1500小时，将变为磨损度突出(需要尽快维护)的状态。
因此，在本实施方式中，使各结构部的使用时间(单纯磨损度)与针对预先确定的维护的权重相乘，来求出各结构部的加权磨损度，通过对这些加权磨损度进行合计，来求出各制造机械的磨损度。具体来说，对于在维护上需要时间和劳力的结构部A及B，设定较大的权重(这里为1.0)，对于维护容易的结构部C，设定较小的权重(这里，制造机械12a为0.1、制造机械12b为0.2)。此外权重的值可以在经验上确定，但是也可以通过累积数据来适当修正。
使用如上所述的权重来求出各结构部的加权磨损度，将它们合计后的结果例如在图2的例子中，制造机械12a及12b的磨损度分别变为700及1520。因此在制造机械12a与12b的比较中，制造机械磨损度小的制造机械12a在下一个工序等中将被选择为应使用的制造机械。这样在本实施例中，基于维护的容易程度等对各结构部的磨损度进行适当地评价和计算，基于此求取每个制造机械的磨损度，因此可以降低在维护(维修)上花费劳力或时间的结构部的维护频率。因此能够使每个制造机械的维护间隔延长、且增大维护时间相对于工作时间的比例，所以作为制造单元整体也将大幅实现高效化。另外，还可以大幅削减维护费用。
此外在上述的例子中，也可以在选择制造机械磨损度最低的制造机械之前，在多个制造机械所包含的结构部之中，将具有加权磨损度大于预先确定的阈值的结构部的制造机械、或者除此之外将具有加权磨损度最高的结构部的制造机械，从制造单元中应使用的制造机械的备选中剔除在外。在图2的例子中，可以将包含加权磨损度最大的结构部A(加权磨损度1000)的制造机械12b剔除在外。另外在将上述阈值例如设定为800时，还是将包含超过该阈值的结构部A的制造机械12b剔除在外。这样，在进行基于制造机械磨损度的制造机械的选择之前，通过将满足预定条件的制造机械剔除在外，可以更适当地选择应使用的制造机械。
图3是以表格形式分别针对制造单元14所包含的制造机械12c及12d，对某一时刻的制造机械整体的使用时间、以及构成各制造机械的多个(这里为3个)结构部A、B及C各自的使用时间进行表示，这样的信息与图2的例子一样，也可以在适当的显示器(例如单元控制装置16的显示部36)上进行显示。
如图3所示，在比较制造机械12c和12d时，由于在整体使用时间方面制造机械12c较短，因此若基于此，则将选择制造机械12c作为进行下一次作业的制造机械。但是，若将至此的使用时间与基于过去的实际情况的使用时间相加，则某个结构部(图3的例子中制造机械12c的结构部B)的使用时间会突出，从而需要尽快进行制造机械12c的维护。
因此，在选定应使用的制造机械时，在推测出今后的结构部的磨损度的基础上，有时优选使用推测出的磨损度和上述权重，来求取制造机械的磨损度。更具体地说，在从当前时刻基于由生产计划装置18指示的制造内容使各制造机械工作的情况下，设为结构部A、B及C将分别增加100小时、1000小时及100小时的使用时间。
基于该增加后的使用时间来计算(推测)各制造机械的各结构部的加权磨损度，也可以在选择制造机械磨损度最低的制造机械之前，将多个制造机械所包含的结构部之中的具有推测出的加权磨损度大于预先确定的阈值的结构部的制造机械、或者除此之外将具有推测出的加权磨损度最高的结构部的制造机械，从制造单元中应使用的制造机械的备选中剔除在外。在图3的例子中，可以将包含加权磨损度最大的结构部B(加权磨损度2000)的制造机械12c剔除在外。另外，在将上述阈值设定为例如1500时，还是将包含超过该阈值的结构部B的制造机械12c剔除在外。这样，在进行基于制造机械磨损度的制造机械的选择之前，基于制造计划来推测将来的磨损度，通过将满足预定条件的制造机械剔除在外，进而可以适当选择应使用的制造机械。
此外在图3的例子中，属于各制造机械的结构部的加权磨损度，可以使用在来自生产计划装置18的生产计划信息中预先包含该结构部的磨损度的过去实际情况而得的结果，也可以根据生产计划信息中的信息来进行推测。在根据生产计划信息中的信息来进行推测的情况下，例如，在使生产计划信息中的制造机械动作的指示程序中包含有制造机械的哪个机构部以怎样的速度向哪里移动、开始或停止使用各机构部的指示，因此，通过进行指示程序的模拟可以知道各机构部的工作次数、工作时间、移动量。
在使用图2及图3进行说明的实施例中，使用制造机械的各结构部的加权磨损度，来计算制造机械的磨损度，或将包含加权磨损度大的结构部的制造机械剔除在外，但是也可以进一步设定制造的速度或不良率等制造机械的磨损度以外的基准，在制造机械的选定时也考虑这些基准。例如，也可以对各基准设定优先度，还可以使用对各基准加权后得到的参数。另外这些优先度或权重也可以包含在生产计划信息中，并按制造条件来变更。
根据本公开，在使构成多个制造机械中每一个的结构部的磨损度适当定量化的基础上，可以求取制造机械的磨损度，因此相较于过去可以准确判断使用哪个制造机械，结果可以更平均地使用制造机械及结构部。结果相较于过去，可以使制造单元的维护间隔明显延长，从而可以提高制造单元的运转率。另外，也可以削减维护上花费的费用。

Claims (3)

1.一种制造管理系统，其基于来自生产计划装置的生产计划信息，来管理具备多个制造机械的制造单元，其特征在于，该制造管理系统具备：
制造机械信息接收部，其从所述制造单元接收与构成各个所述制造机械的结构部的各自的运转实际情况有关的制造机械信息；
结构部磨损度计算部，其基于所述制造机械信息、以及针对各结构部预先确定的权重，来计算针对所述制造机械的各结构部的加权磨损度；
制造机械磨损度计算部，其基于所述结构部磨损度计算部计算出的各结构部的加权磨损度，来计算针对所述多个制造机械中每一个的制造机械磨损度；以及
制造机械选择部，其基于所述制造机械磨损度计算部计算出的各制造机械的制造机械磨损度，来选择在所述制造单元中应使用的制造机械。
2.根据权利要求1所述的制造管理系统，其特征在于，
所述制造机械选择部将所述多个制造机械之中的具有所述加权磨损度大于预先确定的阈值的结构部的制造机械剔除在外、或者将具有所述加权磨损度最高的结构部的制造机械从所述制造单元中应使用的制造机械的备选中剔除在外。
3.根据权利要求1所述的制造管理系统，其特征在于，
所述结构部磨损度计算部基于所述生产计划信息，来推测针对各制造机械的各结构部的加权磨损度，
所述制造机械选择部将所述多个制造机械之中的具有推测出的所述加权磨损度大于预先确定的阈值的结构部的制造机械剔除在外、或者将具有推测出的所述加权磨损度最高的结构部的制造机械从所述制造单元中应使用的制造机械的备选中剔除在外。
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