CN110651293A - 用于监控生产过程的方法 - Google Patents

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曼努埃尔·弗里博林
约阿希姆·格拉夫
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Abstract

本发明涉及一种用于监控生产过程的方法，其包括如下步骤：借助于可携带的设备的传感器单元检测工件；将通过传感器单元检测到的信息发送给数据库并且设立工件特定的数据组；在工件处执行加工步骤或操作步骤之前、期间和/或之后，通过可携带的设备的传感器单元检测工件；在工件处执行加工步骤或操作步骤之前、期间和/或之后，更新保存在数据库中的数据组。生产过程例如能够涉及诸如实木板、刨花板、MDF板、HDF板的板形工件或者由其他人造板构成的工件的加工。

Description

用于监控生产过程的方法
技术领域
本发明涉及一种用于监控生产过程的方法。生产过程例如能够涉及诸如实木板、木屑板、MDF板、HDF板的板形工件的加工或者由其他人造板构成的工件。这种工件能够在家具或组件工业的领域中使用。
背景技术
对特定客户个别定制的家具产品，例如整体厨房和浴室家具装置的大幅提高的需求，需要由相应的制造商，灵活地针对个体的客户要求详细研究并且相应地进行生产。因此个性化的生产引起，针对各个制造步骤同样必须创建、监控和更新个体的数据，因为不仅对于相同工件的装料，而且可能针对每个工件都必须单独地维持相应的数据组。
在此，数据组的更新是大的挑战，因为一方面在每次加工中工件相关的数据(例如工件的宽度因切割而减小)发生改变，而另一方面应当理想地无延迟地进行这种更新。
附加的挑战在如下工作环境中生产构件时产生，在所述工作环境中加工机器不通过运输单元彼此联接，而是员工手动地干预生产过程。在不同的加工步骤或加工机器之间对工件的操作和运输造成，实际的生产流程与工件的当前保存的数据脱耦，因为顺序以及工件到达相应的加工机器的时间点是可变的并且受人影响。
为了保证在这种工作环境中的工件的识别，已知的是，工件设置用于借助于条形码或标签进行其验证。然而在此不利的是，在工件处施加的标签能够被移除，或者在加工期间被移除，例如在工件的相应的部段被切掉时。借助于印上的条形码进行标记可能通常是不希望的。
发明内容
本发明的目的是，提供一种方法，借助于所述方法进一步减少在个性化地生产工件时产生的缺点和/或提高过程的安全性。
权利要求1的主题提供相应的方法。其他优选的实施方式在从属权利要求中说明。
根据本发明的方法包括下述步骤：借助于可携带的设备的传感器单元检测工件；将通过传感器单元检测的信息发送给数据库并且设立工件特定的数据组；在工件处执行加工步骤或操作步骤之前，期间和/或之后，通过可携带的设备的传感器单元检测工件；在工件处执行加工步骤或操作步骤之前，期间和/或之后，更新保存在数据库中的数据组。
所提到的工件能够是板形的或具有自由形状面的工件，尤其实木板、木屑板、MDF板、HDF板，或者由复合材料构成的板。
优选的是，可携带的设备是数据眼镜、平板电脑、移动电话、数据手套或智能手表。
数据眼镜具有如下优点：用户始终能够随身携带所述数据眼镜并且能够根据需要调取信息，所述信息在视场中向所述用户显示。借助于数据眼镜能够将信息在“增强现实”(“augmented reality”)中显示。数据眼镜的其他优点在下文中描述。
在平板电脑、移动电话(智能电话)或智能手表中能够将多个功能整合在可携带的设备中。所提到的设备设计为，使得用户能够始终随身携带这种设备。
数据手套不仅能够用于确定信息而且能够用于借助于手势进行控制，或者当数据手套本身配设有显示设备时用于显示信息。
优选的是，可携带的设备向用户显示操作指示、警告、行动的确认和/或用于激活、操纵和/或监控加工机器的的操作区，尤其在增强现实中(“augmented reality”)中显示。由此，用户的“工作位置”能够在一定程度上随身携带并且始终提供不同功能。
优选的是，无接触地，尤其借助于构成为相机的传感器单元，更优选3D相机来进行工件的检测。以这种方式能够进一步加速工作流程。
在一个实施方式中提出，基于至少一个工件维度，如工件宽度、高度、厚度和/或工件一侧的面积，工件的颜色，工件表面的光泽度，工件的材料特性、边缘棱边、涂层和/或槽图像或孔图像进行工件的检测。所确定的信息能够在数据组中合并并且用于验证。
还优选的是，可携带的设备具有用于无线的数据传输的数据传输模块，所述数据传输模块尤其结合到局域网中。由此，极其灵活地使用可携带的设备。
根据另一变型形式优选的是，可携带的设备包括位置传感器。由此，能够确定可携带的设备的位置。例如，使用三角测量法。
优选地，可携带的设备还具有一个或多个加速度传感器，使得基于加速度传感器的测量值能够推断出可携带的设备的取向。如果可携带的设备是数据眼镜，那么可携带的设备的取向对应于用户的视线方向。
通过将关于可携带的设备的位置的信息和所述取向(尤其视线方向)组合，能够推导出工件的位置。
此外，可携带的设备能够具有音响系统，所述音响系统具有语音控制功能，由此进一步简化可操作性。
此外，能够设有数据手套，所述数据手套与可携带的设备相互作用，尤其用于手势控制。数据手套例如能够实现在用户的视场范围之外的手势控制。此外，数据手套能够在替选的或附加的应用中用于帮助用户获得触觉反馈。
这种数据手套有利地能够借助于作为可携带的设备的数据眼镜使用，以便进一步提高针对用户的使用可能性。
在工件处的加工步骤或操作步骤能够选自：裁剪工件(W)，切削的棱边加工，打磨，胶合，涂漆，引入孔，施加覆层材料特别是棱边材料，在工件上印刷，安置衬片，运输，堆叠，包装，或跟踪元件或组件的安装。
此外，本发明涉及一种系统，尤其用于执行根据上述实施方式中任一所述的方法。所述系统包括：可携带的设备，其具有传感器单元，尤其相机，所述传感器单元设置用于在执行加工步骤或操作步骤之前，期间和/或之后检测工件并且确定和传输在设备侧所获得的关于工件的信息；和具有数据库的生产引导系统，其中生产引导系统设置用于，基于所传输的、在设备侧获得的信息在数据库中设立工件特定的数据组或者更新保存在数据库中的工件特定的数据组。
优选的是，可携带的设备是数据眼镜，其中还优选设有用于手势控制的数据手套。
还优选的是，可携带的设备具有音响系统，所述音响系统具有语音控制功能。由此，能够进一步简化可操作性。
附图说明
图1示出用于示出个性化的生产流程及其监控的示意图。
图2示出借助于可携带的设备的工件验证。
具体实施方式
下面，根据附图详细阐述本发明的一个优选的实施方式。其他关于这一点提到的特定的单一特征的改型能够分别彼此组合，以便构成新的实施方式。
本实施方式针对用于加工工件的生产过程，所述工件至少部段地由木材或人造板构成，例如实木板、层压板、木屑板、MDF板、HDF板等。这种工件优选在家具和组件工业的领域中使用。纯示例性地，其能够是厨房台面、货架板、地板、门等。
在至少部分地由员工执行工件操作和工件运输的制造过程中，能够将各个加工机器或加工站在一定程度上视为在制造过程中的岛。图1示意地示出这种工作环境，其中各个加工机器B1-B3在空间上彼此分开。生产引导系统15监控加工机器B1-B3的运行。
在加工机器B1-B3处取出和供应工件W由员工进行(参见图2)。在这种情况下，工件要么单个地从一个加工机器向下一个加工机器运动，要么将工件W汇集以在运输容器中运输。
具有多个工件的堆叠最终以何种顺序到达加工机器B1-B3中的一个处是不确定的，而是受员工的活动影响。此外，不进行如下监控：在运输期间是否在堆叠处进行操作。
根据本发明，将可携带的设备10(智能设备)结合到工件操作和工件运输中。在本实施例中，可携带的设备是数据眼镜10，所述数据眼镜具有传感器单元，尤其相机。借助于数据眼镜10能够为用户显示虚拟的显示器或虚拟的触摸屏10a，所述虚拟的显示器或虚拟的触摸屏在图2中示意地示出。下面普遍参照“数据眼镜”。
数据眼镜10经由无线的数据连接与生产引导系统15的数据库20连接，并且能够用于，借助于相机等确定工件W的身份。
数据眼镜10为此具有数据传输模块，所述数据传输模块优选结合到局域网中。局域网例如能够是无线局域网(WLAN)。由此，在相应地装配生产车间时始终存在在数据眼镜10和生产引导系统15之间的数据连接，所述生产引导系统优选在中央服务器上执行并且包括数据库20。
只要工件W位于加工机器或由多个加工机器和运输系统组成的系统之内，那么能够将工件特定的数据发给数据库20，因为在数据库20中在生产引导系统15中加工真实的工件的同时“一起带着”工件的数字孪生。
一旦员工干预制造过程，那么由数据眼镜10或其相机(例如3D相机)识别工件W并且借助于数据库中的相应的数据组校正。此外可能的是，识别工件W的变化例如工件因切掉子件而引起的减小并且更新工件特定的数据组。
尤其，在此识别操作步骤的类型，干预的位置等，因为数据眼镜10配设有相应的传感器。除了已经提到的相机以外，数据眼镜具有用于确定数据眼镜10的位置的传感器(尤其三角测量法，例如经由蓝牙或WLAN网络)。此外，能够设有用于检测加速度的加速度传感器，以便确定用户的视线方向。通过将数据眼镜的位置数据和关于视线方向的信息组合，能够确定被检测的工件的位置。
由于可携带的设备是数据眼镜10，传感装置不是固定的，而是由员工携带到每个任意位置。以这种方式确定：员工在何处并且以何种方式也在未限定的部位处(即不仅在加工机器的输入端和输出端处)干预制造过程。
纯示例性地，员工首先能够执行工件运输，并且在运输期间改变工件W在工件堆叠中的顺序。随身携带的数据眼镜10，或其传感装置，识别所述操作，并且告知生产引导系统15改变的情况。因此，更新在生产引导系统15的数据库20中的工件特定的数据组。
此外，员工可以通过数据眼镜以显示的方式直接获得在工件W处重要数据，例如加工历史、用于下一工作步骤的操作指示、安全提示等。
在此，在需要时能够直接改动工件特定的数据，而不必搜索操作终端。
此外，数据眼镜10提供如下可能性，除了改变工件特定的数据以外，同时也进行对机器的设置。为此，为员工显示虚拟的显示器10a。在此，员工能够与投影内容相互作用。所述相互作用不仅能够通过手势，而且能够通过语音控制进行。
在数据眼镜10的情况下的应用是虚拟的显示器10a(例如虚拟的触摸屏)，其中借助于机器的操作终端的操作界面在操作人员的瞬间位置处的投影来操作机器。
为了进一步提高用户友好度，操作界面的投影能够在面，例如工件、机器或员工的手上产生，由此在相互作用下通过所述面进行触觉反馈。具体而言，可行的是，在夹紧在CNC机器中的工件上直接在工件上执行对加工的编程。替选地，可行的是，在加工机器处进行维护工作时与操作终端远离地产生在机器壳体上的操作界面。
在生产中运输工件时，能够给员工提供用于下一加工机器的一种导航。通过所检测到的员工的位置推断出被运输的工件的位置从而跟踪所述位置。
导航不局限于在生产中工件的运输，而是也能够将员工引导至在设施之内的故障部位或者标记所述故障部位并且在那交互地通过故障排除来进行协助。如果已知故障的原因，那么能够直接向员工显示用于解决故障状态的方法途径。此外，借助于数据眼镜10与远程服务员工进行视频聊天是可行的。相应的信息能够经由虚拟的显示器10a显示，所述虚拟的显示器在图2中示意地示出。
在这种情况下，经由传感装置自动地对维护做成文档是可行的，此外能够检查：安全性重要的部件的安装是否恰当地进行。由此，机器或设施的生产就绪性能够更快地再次建立并且缩短生产过程的停机时间。
在对故障部位进行导航时还可考虑，能够在生产中给各个员工配属能力。如果故障和故障类型是已知的，那么能够相应地向具有所需的能力的员工报警并且将其以引导至故障部位。这样避免了多个员工受牵制并且首先必须针对所述故障类型寻找专业人员。
在维护工作期间，在切断机器的部件进而切断安全功能时，能够通过可携带的设备，尤其数据眼镜10(在视场中)标记危险部位进而提高安全性。
此外，作为其他优点能够通过数据眼镜10检查加工质量及其完整性。纯示例性地，由此能够确定：通过在先的加工步骤在上文中描述的尺寸精确性是否被遵守并且是否执行特定的加工步骤，例如在特定位置处是否存在相应的钻孔，是否施加特定的棱边材料，棱边材料是否与工件的覆盖材料一致，是否以相应的尺寸精确性在工件中引入特定的半径，是否以正确方式并且在正确位置中在工件上安装次级部件(铰链)等等。
在另一实施方式中，在借助于数据眼镜10的质量控制中，机器学习是可行的。如果在控制中质量不再处于公差范围内，那么必须改变机器设置或者执行维护工作。在此，有经验的员工能够经由数据眼镜10学习：根据哪个参数以何种方式影响工件质量。如果通过传感装置可行的是，检查工件的质量特征，那么能够根据需求给出对于机器优化的建议，以便重新建立产品质量。
下面，应当根据一个实例描述方法流程。在所描述的方法的范围内，使用已经提到的数据眼镜10，所述数据眼镜具有相机，借助于相机能够验证工件W及其特性。此外，能够借助于数据眼镜10在“增强现实”(“augmented reality”)中向用户显示操作指示，给出警告或者显现用于激活、操纵和监控加工机器的操作区。
作为操作指示能够向员工例如显示，特定的工件以何种顺序输送给加工机器并且应当以何种定向将所述工件引入机器中。与操作指令例如也关联有如下指示：已确定在前的工作步骤的错误执行，向员工提供修正建议。
由于在员工始终携带数据眼镜10，所述数据眼镜能够用于在整个生产过程中进行辅助。
如果识别到还未分配有任何身份的工件，那么能够借助于数据眼镜的传感器单元确定工件的特性，例如利用2D或3D相机。工件的身份能够根据工件特定的参数确定或者限定，哪个参数表征工件。
这包括工件维度(宽度、高度、厚度)，颜色，表面特性，工件表面的光泽度，工件的材料特性、棱边材料、涂层和/或槽图像或孔图像。如果通过数据眼镜的传感装置检测工件的特性，那么所述数据眼镜能够用于身份确定。
首先，用户手动地从工件堆叠处取走新的工件W。在工件堆叠中的工件尚未保存在生产引导系统15的数据库20中。通过数据眼镜的相机光学地识别工件并且为工件W分配或创建个性化的标志或个性化的数据记录。由此，生产引导系统15识别新的工件W，所述新的工件现在应当位于制造过程中的起始处。
员工将工件W现在携带至第一加工机器B1，借助于第一加工机器应当将工件W切成特定尺寸。在员工将工件W装入加工机器B1中之后，根据任务执行加工步骤。加工机器的传感器识别工件W并且将相应的加工步骤的执行做成文档。基于所述信息更新在数据库20中的工件特定的数据组。
在已经执行各个加工步骤之后，将工件W从第一加工机器B1中运出。关于这一点，员工可以取出工件W并且输送给第二加工机器B2。
在本实例中，借助于运输单元(例如运输车)进行在第一加工机器B1和第二加工机器B2之间的运输。在此，员工首先将多个工件堆叠到运输单元上。在特定数量的工件以这种方式聚集在运输单元上之后，员工能够出于自身的判断决定，将堆叠的工件输送给第二加工机器B2。
在员工借助于运输单元到达第二加工机器B2之后，员工单个地接收工件并且在供应区域或进入区域中输送给第二加工机器B2。
在这种情况下，员工的数据眼镜10识别：所述员工接收哪个工件W，其中数据眼镜10的相机识别工件W并且借助于个性化的数据组的最后保存的数据来进行校正。
由于工件W能够以这种方式分配，员工能够将工件W装入第二加工机器B2中，并且基于针对个性化的数据组保存的任务列表在第二加工机器B2中执行特定的加工过程。
例如，工件W的窄侧设有棱边材料。由于工件W具有多个窄侧，在这种机器中的所述加工过程通常进行循环，也就是说，在第一窄侧设有棱边材料之后，将工件经由运输系统再输送给加工机器的进入区域并且在第二次穿过第二加工机器B2时给工件W设置另一棱边材料。
在此，经由生产引导系统15告知第二加工机器B2：工件W处于哪个方法阶段，尤其多少个侧已经设有棱边材料，或者是否需要再次穿过第二加工机器B2。
在已经执行位于第二加工机器B2处的加工之后，员工可以在第二加工机器B2的排出区域中接收工件W。
借助于数据眼镜10现在验证相应的工件W。在此，除了工件验证以外能够检查：针对第二加工机器B2委托的加工步骤是否已正确地且完全地被执行，例如是否所有窄侧都设有棱边材料并且加工质量是否对应于特定的要求。
在本实施例中纯示例性地设有第三加工机器B3，员工能够将工件W输送给所述第三加工机器。加工机器的数量在此不受限制。
此外可行的是，工件W在通过第三加工机器B3加工之后再次输送给第一加工机器B1或第二加工机器B2，例如以便执行另一切割，如钻孔。

Claims (15)

1.一种用于监控生产过程的方法，
所述方法包括如下步骤：
借助于可携带的设备(10)的传感器单元检测工件(W)；
将通过所述传感器单元检测到的信息发送给数据库(20)并且设立工件特定的数据组；
在所述工件(W)处执行加工步骤或操作步骤之前、期间和/或之后，通过所述可携带的设备(10)的传感器单元检测所述工件(W)；
在所述工件处执行加工步骤或操作步骤之前、期间和/或之后，更新保存在所述数据库(20)中的数据组。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可携带的设备(10)是数据眼镜(10)、平板电脑、移动电话、数据手套或智能手表。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述可携带的设备(10)向用户显示操作指示、警告、行动的确认和/或操作区，尤其在增强现实中向用户显示，所述操作区用于激活、操纵和/或监控加工机器(B1-B3)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，无接触地，尤其借助于构成为相机的传感器单元，更优选借助于构成为3D相机的传感器单元来进行工件的检测。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于至少一个工件维度，如宽度、高度、厚度，和/或所述工件的一侧的面积，所述工件的颜色，工件表面的光泽度，所述工件的材料特性、边缘材料、涂层和/或槽图像或孔图像进行所述工件(W)的检测。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述可携带的设备(10)具有用于无线的数据传输的数据传输模块，所述数据传输模块尤其结合到局部网中。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述可携带的设备(10)包括位置传感器，其中在检测所述工件的时间点确定位置。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述可携带的设备(10)包括一个或多个加速度传感器。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述可携带的设备(10)具有音响系统，所述音响系统具有语音控制功能。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，还设有数据手套，所述数据手套能够与所述可携带的设备(10)相互作用，尤其用于手势控制。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述工件(W)是板形的或具有自由形状面的工件，尤其是实木板、木屑板、MDF板、HDF板或由复合材料构成的板。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述工件处的所述加工步骤或操作步骤选自：裁剪所述工件(W)，切削的棱边加工，打磨，胶合，喷漆，引入孔，施加覆层材料，特别是边缘材料，在所述工件上印刷，安置衬片，构件的运输，堆叠，包装或构件的安装。
13.一种系统，尤其用于执行根据上述权利要求中任一项所述的方法，包括：
可携带的设备(10)，其具有传感器单元，尤其相机，所述传感器单元设置用于在执行加工步骤或操作步骤之前、期间和/或之后检测工件(W)并且确定和传输关于所述工件(W)的信息；和
具有数据库(20)的生产引导系统(15)，其中所述生产引导系统(15)设置用于，基于所传输的信息在所述数据库(20)中设立工件特定的数据组或者更新保存在所述数据库(2)中的工件特定的数据组。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述可携带的设备(10)是数据眼镜(10)，其中还优选设有用于手势控制的数据手套。
15.根据权利要求13或14所述的系统，其特征在于，所述可携带的设备(10)具有音响系统，所述音响系统具有语音控制功能。
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