CN112241147B - 适用于加工机台的暖机系统和暖机方法 - Google Patents

Abstract

提供一种适用于加工机台的暖机系统和暖机方法。暖机方法包括：取得工单排程信息；根据工单排程信息识别出加工机台；根据工单排程信息启动对应加工机台的暖机程序；以及在暖机程序启动后，根据加工机台的机台状态信息计算加工机台的暖机性能指标。

Description

适用于加工机台的暖机系统和暖机方法

技术领域

本发明涉及到一种暖机系统和暖机方法，且特别涉及到一种适用于加工机台的暖机系统和暖机方法。

背景技术

在工业4.0概念兴起且物联网技术逐渐发达的情况下，如何有效的利用互联网来激活传统制造业的制造流程，使得制造流程更智能化及高效化成为一项重要的议题。传统制造工厂(例如：工具机厂或纺织厂等)的加工机台需要依赖加工人员在现场进行机台暖机，避免冷机与热机之间的热变位公差问题，进而缩小加工产品的误差值。此外，加工程式的更新也需要通过人员手动进行。由于机台的暖开机需耗费一定的时间，因此将浪费加工人员在现场等待的时间成本。另一方面，针对不同的机台，加工人员还需思考如何选取适当的暖机程式来避免暖机时间过长的问题。再者，加工人员手动更新加工程式也需耗费时间进行试车的运转。上述几个流程均会耗费一定的等待时间，造成生产效率的下降。

发明内容

本发明提供一种适用于加工机台的暖机系统，包括收发器、存储介质以及处理器。收发器接收加工机台的机台状态信息。存储介质储存多个模块。处理器耦接存储介质以及收发器，其中处理器存取并执行多个模块，并且多个模块包括工单管理模块、自动更新模块、暖机模块以及性能指标模块。工单管理模块取得工单排程信息。自动更新模块根据工单排程信息识别出加工机台。暖机模块根据工单排程信息启动对应加工机台的暖机程序。性能指标模块在暖机程序启动后，根据机台状态信息计算加工机台的暖机性能指标。

在本发明的一实施例中，上述的暖机系统，进一步包括加工程式管理模块。加工程式管理模块管理暖机程序所使用的暖机程式的版本，其中处理器在完成暖机程序后，启动对应加工机台的加工程序。

在本发明的一实施例中，上述的自动更新模块根据工单排程信息加载暖机程式。

在本发明的一实施例中，上述的暖机模块通过收发器接收现场信息，并且根据现场信息确定启动暖机程序，其中现场信息指示无人员在现场或指示无异物影响机台。

在本发明的一实施例中，上述的工单排程信息包括工单名称、加工程式名称、暖机程式名称、预计暖机时间间隔、机台启动时间、暖机程序启动时间以及机台识别码中的至少一个。

在本发明的一实施例中，上述的收发器通讯连接至感测器以及加工机台，并且从感测器及加工机台取得机台状态信息。

在本发明的一实施例中，上述的感测器包括温度计以及电表中的至少一个。

在本发明的一实施例中，上述的机台状态信息包括主轴负载、主轴转速、温度、电流电压、时域振幅波形、暖机时间以及运转状态中的至少一个。

在本发明的一实施例中，上述的暖机系统更包括输入输出装置。输入输出装置耦接处理器，输入输出装置根据使用者的操作而产生工单排程信息，并且输出暖机性能指标供使用者参考。

本发明提供一种适用于加工机台的暖机方法，包括：取得工单排程信息；根据工单排程信息识别出加工机台；根据工单排程信息启动对应加工机台的暖机程序；以及在暖机程序启动后，根据加工机台的机台状态信息计算加工机台的暖机性能指标。

基于上述，本发明的暖机系统可根据工单排程信息自动化地对加工机台进行暖机程序，进而改善加工机台的生产效率。

为了让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特别列举实施例，并结合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是根据本发明的实施例绘示应用一种暖机系统的场景的示意图。

图2是根据本发明的实施例绘示一种暖机方法的流程图。

图3是根据本发明的实施例进一步绘示暖机方法的步骤的流程图。

图4是根据本发明的实施例绘示采用暖机系统的加工流程以及传统的加工流程的比较的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的内容可以被更容易明了，以下特别列举实施例作为本发明确实能够据以实施的范例。另外，在可能的情况下，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤，是代表相同或类似部件。

图1是根据本发明的实施例绘示应用一种暖机系统100的场景的示意图。暖机系统100包括处理器110、存储介质120、收发器130以及输入输出装置140。暖机系统100可通过收发器130通讯连接至一个或多个加工机台(例如：加工机台210或加工机台220)以自动化地对所述加工机台进行暖机程序或加工程序。暖机系统100还可通过收发器130通讯连接至用于感测加工机台的机台状态信息的感测器300。值得注意的是，暖机系统100可用于管理任意数量的加工机台，本发明并不限于此。

处理器110耦接存储介质120、收发器130以及输入输出装置140。处理器110例如是中央处理单元(central processing unit，CPU)，或是其他可程式化的一般用途或特殊用途的微控制单元(micro control unit，MCU)、微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、可编程控制器、专用集成电路(applicationspecific integrated circuit，ASIC)、图形处理器(graphics processing unit，GPU)、算术逻辑单元(arithmetic logic unit，ALU)、复杂可编程逻辑器件(complex programmablelogic device，CPLD)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)或其他类似元件或上述元件的组合。

存储介质120例如是任何型态的固定式或可移动式的随机存取存储器(randomaccess memory，RAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，HDD)、固态硬盘(solid state drive，SSD)或类似元件或上述元件的组合，而用于储存可由处理器110执行的多个模块或各种应用程式。在本实施例中，存储介质120可储存包括工单管理模块121、自动更新模块122、加工程式管理模块123、暖机模块124以及性能指标模块125等多个模块，其功能将于后续说明。

收发器130以无线或有线的方式传送或接收讯号。收发器130还可以执行例如低噪声放大、阻抗匹配、混频、向上或向下频率转换、滤波、放大以及类似的操作。暖机系统100的处理器110可通过收发器130通讯连接至加工机台210(或加工机台220)以控制加工机台210执行暖机程序或加工程序。

输入输出装置140例如是电脑、键盘、鼠标或显示器(或触控显示器)等，但本发明不限于此。输入输出装置140可根据使用者的操作而产生工单排程信息，并将工单排程信息发送给处理器110。另一方面，输入输出装置140还可以将暖机系统100提供的资料显示给使用者，以供使用者参考。

感测器300例如是温度计或电表。处理器110可通过收发器130通讯连接至加工机台210以及对应于加工机台210的感测器300，从而取得加工机台210的机台状态信息。机台状态信息可能来自于加工机台210或感测器300，并可包括加工机台210的主轴负载、主轴转速、温度、电流电压、时域振幅波形、暖机时间或运转状态等信息，但本发明不限于此。

图2是根据本发明的实施例绘示一种暖机方法的流程图，其中所述暖机方法可由如图1所示的暖机系统100实施。在步骤S210中，使用者可上传暖机程式或加工程式至暖机系统100，其中暖机程式用以执行对加工机台210(或加工机台220)的暖机程序，并且加工程式用以执行对加工机台210(或加工机台220)的加工程序。由于不同的加工机台之间可能存在差异，因此，对应于加工机台220的暖机程式或加工程式与对应于加工机台220的暖机程式或加工程式可以是不同的。在一些实施例中，所述暖机程式或加工程式可由暖机系统100通过收发器130连线至云端服务器而获得。

在步骤S220中，暖机系统100的工单管理模块121可取得工单排程信息。工单排程信息例如是由使用者通过输入输出装置140输入至暖机系统100。工单排程信息可包括工单名称、加工程式名称、暖机程式名称、预计暖机时间间隔、机台启动时间、暖机程序启动时间或机台识别码等信息，但本发明不限于此。

在步骤S230，暖机系统100的自动更新模块122可根据工单排程信息识别出对应的加工机台。具体来说，自动更新模块122可由工单排程信息中的机台识别码来判断工单排程信息对应于加工机台210或加工机台220。如果自动更新模块122判断机台识别码对应于加工机台210，则流程进入步骤S240，暖机系统100开始对加工机台210(或称“第一加工机台”)进行暖机。另一方面，若自动更新模块122判断机台识别码对应于加工机台220(或称“第二加工机台”)，则流程进入步骤S250，暖机系统100开始对加工机台220进行暖机。

图3是根据本发明的实施例进一步绘示暖机方法的步骤S240的流程图。在步骤S241中，自动更新模块122读取工单排程信息的内容。在步骤S242中，自动更新模块122根据工单排程信息判断对应的暖机程式。具体来说，自动更新模块122可根据工单排程信息中的暖机程式名称判断对应的暖机程式是否可用。举例来说，自动更新模块122可存取存储介质120以取得暖机程式。如果存储介质120并未储存所述暖机程式，则自动更新模块122判断暖机程式为不可用，而使流程进入步骤S251。在步骤S251中，处理器110可基于暖机程式不可用而通过输入输出装置140发出异常警报供使用者参考。反之，如果自动更新模块122判断暖机程式为可用，则流程进入步骤S243。

在步骤S243，自动更新模块122基于暖机程式可用而加载暖机程式。具体来说，自动更新模块122可根据工单排程信息中的暖机程式名称而将对应的暖机程式加载至暖机模块124以及加工机台210中。在一些实施例中，加工程式管理模块123可管理暖机程式(或如步骤S250所使用的加工程式)的版本。举例来说，加工程式管理模块123可通过收发器130连线至云端服务器，从而通过存取云端服务器来更新存储介质120中的暖机程式(或加工程式)。由于不同的加工机台之间可能存在差异，故加工程式管理模块123可参考机台识别码来管理暖机程式或加工程式的版本。

在步骤S244中，处理器110根据工单排程信息判断时间设定信息是否正确。具体来说，处理器110可根据预存于存储介质120中的排程资料来判断工单排程信息中所设定的机台启动时间、暖机程序启动时间或预计暖机时间间隔等时间设定信息是否正确。举例来说，如果根据厂房的规则(可预储存在存储介质120之中)，加工机台210的启动及暖机程序只能在上午时执行，则处理器110可基于工单排程信息中所设定的机台启动时间或暖机程序启动时间对应于下午的时段而判断时间设定信息不正确。举另一例来说，如果根据厂房的规则，加工机台210的暖机时间间隔不可超过三个小时，则处理器110可基于工单排程信息中所设定的预计暖机时间间隔超过三个小时而判断时间设定信息不正确。

如果处理器110判断时间设定信息正确，则流程进入步骤S245。反之，如果处理器110判断时间设定信息错误，则流程进入步骤S251。在步骤S251中，处理器110可基于时间设定信息错误而通过输入输出装置140发出异常警报供使用者参考。

在步骤S245中，处理器110根据工单排程信息启动加工机台210。具体来说，处理器110可根据工单排程信息中的机台启动时间而在对应的时间点启动加工机台210。

在步骤S246中，处理器110判断加工机台210的启动是否顺利。如果加工机台210的启动顺利，则流程进入步骤S247。反之，如果加工机台210的启动发生异常，则流程进入步骤S251。在步骤S251中，处理器110可基于加工机台210的启动发生异常而通过输入输出装置140发出异常警报供使用者参考。

在步骤S247中，暖机模块124判断是否启动暖机程序。具体来说，加工机台210的四周可设置用以检测现场信息的一个或多个感测器。暖机模块124可通过收发器130接收该些感测器所产生的现场信息，并且根据现场信息判断是否启动暖机程序。如果现场信息指示无人员在现场(即：在加工机台210附近)或指示无异物影响加工机台210，则流程进入步骤S248。反之，如果现场信息指示有人员在现场或有异物影响加工机台210，则流程进入步骤S251。在步骤S251中，处理器110可基于现场信息指示有人员在现场或有异物影响加工机台210而通过输入输出装置140发出异常警报供使用者参考。

在步骤S248中，暖机模块124根据工单排程信息启动对应加工机台210的暖机程序。在步骤S249中，性能指标模块125根据机台状态信息计算加工机台210的暖机性能指标。具体来说，执行暖机程序的期间，加工机台210的机台状态信息将会发生变化。因此，在暖机程序启动后，性能指标模块125将可根据机台状态信息计算加工机台210的暖机性能指标。性能指标模块125可通过输入输出装置140显示暖机性能指标及/或机台状态信息供使用者参考。使用者可根据暖机性能指标判断加工机台210的暖机进度。暖机性能指标例如是关联于下列中的至少一个参数的函数：主轴负载、主轴转速、温度、电流电压、时域振幅波形、暖机时间以及运转状态。性能指标模块125还可以根据以下的公式(1)计算出历史暖机性能指标平均值Pn，其中“i”代表时间索引、“Pi”代表时间点i时的暖机性能指标、“K”代表历史暖机性能指标的个数。

在步骤S250中，暖机程序完成。在暖机程序完成后，处理器110可进一步根据工单排程信息来启动加工机台210的加工程序。具体来说，自动更新模块122根据工单排程信息中的加工程式名称来将对应的加工程式加载至处理器110以及加工机台210中，使得处理器110以及加工机台210可根据加工程式进行加工程序以生产加工产品。

图4是根据本发明的实施例绘示采用暖机系统100的加工流程S410以及传统加工流程S420的比较的示意图。由本实施例可知，采用暖机系统100的加工流程S410的稼动率会显著地高于传统加工流程S420的稼动率，其中稼动率的计算方式如公式(2)所示，其中“UR”代表稼动率、“Tt”代表加工机台的可稼动时间。具体来说，“Tt”为加工机台的最大操作时间扣除停机损失，其中停机损失为预期的休止时间，例如关联到员工休假、员工教育训练或机台保养等因素。“Tc”代表加工机台的可稼动时间扣除停线时间，其中停线时间为非预期的休止时间，例如关联到批次转换及制程异常、加工机台异常停止或修复加工机台等因素。

参照图4，假设加工人员的作业时间为9：00。采用暖机系统100的加工流程S410可在作业时间之前先进行暖机程序。在步骤S411中，暖机系统100可根据工单排程信息设定加工机台(假设为加工机台210)的暖机程式、预计暖机时间间隔、机台启动时间或暖机程序启动时间等参数。在步骤S412中，暖机系统100将暖机程式加载至加工机台210中。在步骤S413中，暖机系统100进行加工机台210的暖机程序。暖机程序约耗费不到30分钟的时间。因此，从08:30开始进行的暖机程序可以在作业时间(即：9：00)前完成。在步骤S414中，加工人员在09：00时开始进行加工机台210的运转试车。接着，在步骤S415，加工人员可在09：15时开始利用加工机台210进行加工生产。

相对来说，传统加工流程S420需等待加工人员到达现场时才可以开始进行。在步骤S421中，加工人员在09：00时抵达加工机台(假设为加工机台220)所在的现场。在步骤S422中，加工人员在09：15时以手动的方式启动加工机台220的暖机程序。此时，加工流程S410早已进入到加工生产的步骤(即：步骤S415)。在步骤S423中，加工机台220在09：30时完成暖机程序。在步骤S424中，加工人员以手动的方式挑选应用于加工机台220的加工程式。在步骤S425中，加工人员以手动的方式将加工程式加载至加工机台220中。在步骤S426中，加工人员开始进行加工机台220的运转试车。如果加工人员在步骤S424时挑选到不适合的加工程式，则步骤S426将会失败。加工人员需要重新执行步骤S424。就算加工人员很顺利地在第一次就挑选到最适合的加工程式，加工机台210也需等到10:00才能在步骤S427中开始进行加工生产。

表1为加工流程S410与传统加工流程S420的稼动率比较表。由表1可看出采用暖机系统100的加工流程S410比起传统加工流程S420减少了约四分之一的等待时间，加工时间也增加了45分钟。加工流程S410的稼动率更比传统加工流程S420的稼动率增加了约10％，加工产品的完成数量也多了三件。

表1

暖机性能指标用以评定暖机程式用于加工机台的暖机效能。举例来说，假设采用了暖机系统100的加工机台(假设为加工机台210)具有五个不同的暖机程式(暖机程式W1、W2、W3、W4以及W5)，且加工机台210在星期一至星期五分别以不同的暖机程式进行暖机。性能指标模块125可分别计算出每日的暖机性能指标，如表2所示，其中暖机时间代表加工机台210的轴承温度达到加工温度所需耗费的时间。在本实施例中，暖机程式W4之暖机性能指标最高，同时仅需耗费25分钟之暖机时间。而暖机程式W3之暖机性能指标最低，需耗时50分钟来完成暖机。

表2

表3为使用各暖机程式的加工效率分析。假设一加工机台(例如：加工机台210)的总运行时间为8小时，制作单一加工产品需耗费15分钟。由表3可以看出暖机程式W4所耗费的暖机时间最短，且其稼动率最高，加工产品的完成数量也是最多的。暖机程式W3所耗费的暖机时间最长，且其稼动率以及加工产品的完成数量均为最少的。

表3

通过以上分析，如果加工人员依据暖机性能指标来选定最适合加工机台210的暖机程式W4，与暖机效能最差的暖机程式W3相比，可以提高约5％的稼动率，并且完成较多的加工产品。

综上所述，本发明提供使用者输入输出装置以键入工单排程信息，暖机系统可根据工单排程信息自动化地识别出所需使用的加工机台及其暖机程序或加工程序。如此，可解决传统制造业使用纸张进行工单排程的管理，减少纸张浪费并达到增加排程效率以及加工信息透明化的目的。此外，暖机系统的加工程式的版本可被自动地更新。由于加工程式的版本将不再需要人力维护，因此可降低使用错误版本加工程式的机率，并可减少维护加工程式的成本。暖机系统还可以通过加工程式名称以及机台识别码来进行加工机台的识别以及加工程式的自动同步，使得加工程式可预先被同步至加工机台。加工程式将不再需要以人力的方式进行更新、比对或安装，从而可降低使用错误加工程式的机率、人工比对加工程式的时间以及进行运转试车所使用的耗材。

暖机系统可根据工单排程信息安排暖机程序以及加工程序的启动时间。待加工机台启动后，暖机系统可结合感测器的感测资料来判断进行暖机中的加工机台的机台状态信息。机台状态信息可向加工人员提供包括主轴负载、主轴转速、温度或电流电压等信息，加工人员可通过机台状态信息评估暖机程序实施在该加工机台的效率，有助于加工人员日后填写工单排程信息时作为参考，解决加工人员选取不当的暖机程式而造成暖机时间过长的问题。

暖机系统可在判断无人员在现场或无异物影响机台后，才开始暖机程序。由于人员不需要在现场也可以在任意的时段进行加工机台的暖机程序，因此可显著地提高加工机台的稼动率并提高厂房的安全性。

虽然本发明已通过实施例的方式公开如上，然而其并非用于限定本发明，任何所属技术领域中具有公知常识的人，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可以作出些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求所界定的范围为准。

符号说明

100：暖机系统

110：处理器

120：存储介质

121：工单管理模块

122：自动更新模块

123：加工程式管理模块

124：暖机模块

125：性能指标模块

130：收发器

140：输入输出装置

210：加工机台

220：加工机台

300：感测器

S410：加工流程

S420：传统加工流程

S210、S220、S230、S240、S250、S241、S242、S243、S244、S245、S246、S247、S248、S249、S250、S251、S411、S412、S413、S414、S415、S421、S422、S423、S424、S425、S426、S427：步骤

Claims (9)

1.一种适用于加工机台的暖机系统，其特征在于，包括：

收发器，接收所述加工机台的机台状态信息；

存储介质，储存多个模块；以及

处理器，耦接所述存储介质以及所述收发器，其中所述处理器存取并执行所述多个模块，并且所述多个模块包括：

工单管理模块，取得工单排程信息；

自动更新模块，根据所述工单排程信息识别出所述加工机台；

暖机模块，根据所述工单排程信息启动对应所述加工机台的暖机程序；

性能指标模块，在所述暖机程序启动后，根据所述机台状态信息计算所述加工机台的暖机性能指标，暖机性能指标用以评定暖机程式用于加工机台的暖机效能，加工人员依据暖机性能指标来选定最适合加工机台的暖机程式；以及

加工程式管理模块，管理所述暖机程序所使用的暖机程式的版本，其中所述处理器在完成所述暖机程序后，启动对应所述加工机台的加工程序。

2.根据权利要求1所述的适用于加工机台的暖机系统，其特征在于，所述自动更新模块根据所述工单排程信息加载所述暖机程式。

3.根据权利要求1所述的适用于加工机台的暖机系统，其特征在于，所述暖机模块通过所述收发器接收现场信息，并且根据所述现场信息确定启动所述暖机程序，其中所述现场信息指示无人员在现场或指示无异物影响机台。

4.根据权利要求1所述的适用于加工机台的暖机系统，其特征在于，所述工单排程信息包括工单名称、加工程式名称、暖机程式名称、预计暖机时间间隔、机台启动时间、暖机程序启动时间以及机台识别码中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的适用于加工机台的暖机系统，其特征在于，所述收发器通讯连接至感测器以及所述加工机台，并且从所述感测器及所述加工机台取得所述机台状态信息。

6.根据权利要求5所述的适用于加工机台的暖机系统，其特征在于，所述感测器包括温度计以及电表中的至少一个。

7.根据权利要求1所述的适用于加工机台的暖机系统，其特征在于，所述机台状态信息包括主轴负载、主轴转速、温度、电流电压、时域振幅波形、暖机时间以及运转状态中的至少一个。

8.根据权利要求1所述的适用于加工机台的暖机系统，其特征在于，进一步包括：

输入输出装置，耦接所述处理器，所述输入输出装置根据使用者的操作而产生所述工单排程信息，并且输出所述暖机性能指标供所述使用者参考。

9.一种适用于加工机台的暖机方法，其特征在于，包括：

取得工单排程信息；

根据所述工单排程信息识别出所述加工机台；

根据所述工单排程信息启动对应所述加工机台的暖机程序；

在所述暖机程序启动后，根据所述加工机台的机台状态信息计算所述加工机台的暖机性能指标，暖机性能指标用以评定暖机程式用于加工机台的暖机效能，加工人员依据暖机性能指标来选定最适合加工机台的暖机程式；以及

管理所述暖机程序所使用的暖机程式的版本，并且在完成所述暖机程序后，启动对应所述加工机台的加工程序。

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