DE10042481A1

DE10042481A1 - Produktionssystem

Info

Publication number: DE10042481A1
Application number: DE10042481A
Authority: DE
Inventors: Ronald Schoop
Original assignee: Schneider Automation GmbH
Current assignee: Schneider Automation GmbH
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2002-06-27
Also published as: FR2813405A1; US20020077723A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Produktionssystem (10), umfassend ein Transportsystem (20, 22, 24, 26, 28) zum Transportieren von vorzugsweise auf Werkstückträgern (33) montierten Werkstücken (16) zwischen Bearbeitungsmaschinen (12), wobei die Werkstücke (16) und/oder die Werkstückträger (33) einen Datenspeicher aufweisen, in dem vorzugsweise Daten zur Identifizierung, zur Bearbeitung und/oder zum Transport des Werkstückes und/oder des Werkstückträgers enthalten sind. Um intelligente, eigenständig handelnde Werkstücke bzw. Werkstückträger zur Verfügung zu stellen, ist vorgesehen, dass das Werkstück (16) und/oder der Werkstückträger (33) zumindest eine aktive Steuereinheit (Werkstückagent) (18) mit Programm- und Datenspeicher zur eigenständigen Steuerung des Werkstückes (16) und/oder des Werkstückträgers (33) aufweist, dass die aktive Steuereinheit (Werkstückagent) mit weiteren aktiven Steuereinheiten des Transportsystems (Transportwagen) (30) und/oder der Bearbeitungsmaschinen (Maschinenagenten) (14) kommuniziert, um in Abhängigkeit des Betriebszustandes der weiteren Steuereinheiten (14, 30) das eigene Verhalten eigenständig zu steuern.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Produktionssystem, umfassend ein Transportsystem zum Transportieren von vorzugsweise auf Werkstückträgern montierten Werkstücken zwischen Bearbeitungsmaschinen, wobei die Werkstücke und/oder die Werkstückträger einen Daten speicher aufweisen, in dem vorzugsweise Daten zur Identifizierung, zur Bearbeitung und/oder zum Transport des Werkstückes und/oder des Werkstückträgers enthalten sind.

Ein Produktionssystem der zuvor genannten Art ist aus EP 0 654 721 A1 bekannt. Das bekannte Produktionssystem weist eine Mehrzahl von Paletten für die Bestückung mit Werk stücken und/oder Werkzeugen, einen Rüstplatz für die Bestückung der Paletten sowie eine Mehrzahl von transportablen Palettenmagazinen zur Ablage der palettierten Werkstücke bzw. Werkzeuge auf. Mittels eines automatischen Transportsystems werden die beladenen Palet tenmagazine auf einem Verkehrsnetz zwischen verschiedenen Bearbeitungsmaschinen transportiert. Jede Palette ist mit einem Datenspeicher versehen, in welchem Daten für die Identifizierung des auf der Palette aufgespannten Werkstückes bzw. Werkzeuges sowie die Bearbeitung des Werkstücks steuernde Daten gespeichert sind.

Ferner weist jedes Palettenmagazin einen Datenspeicher auf, in welchem Daten für die Identifizierung des Palettenmagazins und den Transport desselben steuernde Daten gespeichert sind. Ferner ist ein internes Datennetz für den Datentransfer zwischen den Datenspeichern der Paletten und Palettenmagazine und den verschiedenen Bearbeitungsmaschinen und dem Transportsystem vorgesehen. Mit anderen Worten handelt es sich bei den beschriebenen Datenspeichern um passive Einheiten, die zwar eine Identifizierung möglich machen, jedoch nicht aktiv und flexibel in den Produktionsprozess eingreifen können. Insbesondere besteht nicht die Möglichkeit, dass die Werkstückeinheit bzw. das Palettenmagazin eigenständig Ent scheidungen treffen können.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein Produktions system der zuvor genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass intelligente, eigenständig handelnde Werkstücke bzw. Werkstückträger zur Verfügung gestellt werden.

Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Werkstück und/oder der Werkstückträger zumindest eine aktive Steuereinheit (Werkstückagent) mit Programm- und Datenspeicher zur eigenständigen Steuerung des Werkstückes und/oder des Werkstückträgers aufweist, dass die aktive Steuereinheit (Werkstückagent) mit weiteren aktiven Steuereinheiten des Transportsystems (Transportagenten) und/oder der Bearbeitungsmaschinen (Maschinen agenten) kommuniziert, um in Abhängigkeit des Betriebszustandes der weiteren Steuer einheiten das eigene Verhalten eigenständig zu steuern.

Durch die erfindungsgemäße Ausführungsform wird der Vorteil erreicht, dass mittels der aktiven Steuereinheit (Werkstückagent) schon beim Einschleusen eines Werkstückes in das Produktionssystem Zustände der Bearbeitungsmaschinen und/oder des Transportsystems abgefragt und analysiert werden können. Entsprechend der Belastung z. B. einer Bearbei tungsmaschine kann dann durch den Werkstückagenten des Werkstückes eigenständig aufgrund eines gespeicherten Programms entschieden werden, welche Bearbeitungsmaschine bevorzugt anzufahren ist. Entsprechend werden dann auch Signale an die aktiven Steuer einheiten des Transportsystems und/oder der Bearbeitungsmaschinen gesendet.

Im Gegensatz zum Stand der Technik wird ein flexibler und intelligenter Werkstückfluss gewährleistet, da ein Werkstückstau frühzeitig erkannt und "vor Ort" mit den benachbarten aktiven Steuereinheiten verhandelt werden kann, um eine optimale Ausweichmöglichkeit zu erreichen.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die aktive Steuereinheit des Werkstück trägers und/oder des Werkstückes über eine drahtlose Kommunikationsverbindung mit weiteren aktiven Steuereinheiten von Werkstücken und/oder Werkstückträgern, Transportsy stemen und/oder Bearbeitungsmaschinen kommuniziert. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, aufwendige Datennetze zu installieren sowie die Problematik betreffend der Datenübertragung zwischen den mobilen Werkstückträgern und/oder Werkstücken mit am Rande einer Trans portbahn angeordneten Sensorschnittstellen zur optischen oder magnetischen Datenüber tragung.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Werkstückträger als autarke mobile Einheit ausgebildet ist, wobei die mobile Einheit neben der zuvor beschriebe nen aktiven Steuereinheit (Werkstückagent) eine weitere aktive Steuereinheit (Transportagent) aufweist, die die Aktionen des Werkstückträgers steuert. Sebstverständlich besteht die Möglichkeit, dass die Werkstückagenten und/oder Transportagenten untereinander und/oder mit den aktiven Steuereinheiten der Bearbeitungsmaschinen (Maschinenagenten) kommunizie ren, um den Produktionsprozess zu optimieren.

Zur Kommunikation zwischen den aktiven Steuereinheiten ist vorgesehen, dass diese jeweils Sende- und Empfangseinheiten aufweisen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen und den diesen zu entnehmenden Merkmale - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der folgenden Beschreibung eines in einer Zeichnung dargestellten bevor zugten Ausführungsbeispiels.

Die einzige Figur zeigt einen Ausschnitt aus einem Produktionssystem 10 in schematischer Darstellung. Das Produktionssystem 10 umfasst Bearbeitungsmaschinen 12, den Bearbei tungsmaschinen zugeordnete Maschinenagenten 14, Werkstücke 16, 16', den Werkstücken zugeordnete Werkstückagenten 18 sowie Transportmittel 20, 22, 24, 26, 28 zum Trans portieren der Werkstücke 16, 16' zwischen den Maschinen 12. Den Transportmitteln sind Transportagenten 30 zugeordnet.

Das Transportmittel 20 ist als Verschiebeeinheit, insbesondere als Verschiebetisch, Drehtisch oder als Rotationselement wie Revolvertrommel ausgebildet, um den Werkstücken 16, 16' den Wechsel zwischen den weiteren als Transportbahnen ausgebildeten Transportmitteln 22, 28 zu ermöglichen. Die Transportbahnen 22 bis 28 sind als Rollbahnen ausgebildet, wobei die Transportbahnen 26, 28 am Rande angeordnet und in Produktionsrichtung angetrieben sind und die Transportbahnen 22, 24 entgegegesetzt zur Produktionsrichtung und damit entgegen gesetzt zur Laufrichtung der Transportbahnen 26, 28, angetrieben sind. Des Weiteren ist eine Übergabeeinrichtung 32 vorgesehen, die die Maschinen 12 beispielsweise mit der Trans portbahn 28 verbindet.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Werkstückagent 18 als aktive Steuereinheit in dem Werkstück 16 selbst oder in einem Werkstückträger 33 integriert ist und einen Programm- und Datenspeicher zur autonomen Steuerung des Werkstückes und/oder des Werkstückträgers aufweist. Ferner ist vorgesehen, dass der Werkstückagent 18 Sende- und Empfangsein richtungen aufweist, um mit den Maschinenagenten 14 und den Transportagenten 30 sowie einer zentralen Steuereinheit zu kommunizieren, um aktiv in den Produktionsprozess ein greifen zu können. Dazu können auch die Maschinen- und Transportagenten Sende- und Empfangseinrichtungen aufweisen.

Das Werkstück 16, 16' wird während eines gesamten Fertigungsprozesses durch den Werk stückagenten 18 betreut. Bevor oder sobald das Werkstück 16, 16' in das Produktionssystem 10 eingeschleust wird, werden dem Werkstückagenten die notwendigen Bearbeitungen mit geteilt, die dieser abspeichert. An einem bestimmten Werkstücktyp wie z. B. Vier- oder Sechszylindermotorblock sind verschiedene Bearbeitungen durchzuführen. Im weiteren Fertigungsverlauf sorgt der Werkstückagent dafür, dass alle notwendigen Bearbeitungen an dem Werkstück erbracht werden. Insbesondere prüft der Werkstückagent durch vorzugsweise drahtlose Kommunikation mit Maschinenagenten die Verfügbarkeit von Bearbeitungsmaschi nen 12, ermittelt die günstigste Bearbeitungsmaschine und veranlasst den Transport zu dieser Maschine. Insbesondere verhandelt der Werkstückagent 18 als aktive Steuereinheit vorzugs weise über eine drahtlose Kommunikationsverbindung wie Funkstrecke mit Transport- und/oder Maschinenagenten 30, 14, um einen optimalen Produktionsprozess einzustellen.

Sobald das Werkstück 16 von dem Werkstückagenten 18 betreut wird, kommuniziert dieser mit dem den Maschinen 12 zugeordneten Maschinenagenten 14, die dem Werkstückagenten den jeweiligen Bearbeitungsstand übermitteln. Anschließend wählt der Werkstückagent 18 aus den erhaltenen Angeboten unter Berücksichtigung des jeweiligen Füllgrades der angesproche nen Maschinen 12 die günstigste aus.

Die Verschiebeeinheit 20 wird durch den Transportagenten 30 betreut. Der Transportagent ist in der Lage, selbständig die Verschiebeeinheit 20 zu steuern. Wird das Werkstück 16 über das Transportband 26 in Produktionsrichtung zu der Verschiebeeinheit 20 transportiert, wird dieses an einem Eingang E2 gestoppt und von einem Sensor 34 erfasst.

In einem ersten Verfahrensschritt V1 beauftragt der Werkstückagent 18 den Transportagenten 30, das Werkstück 16 zu einer gewünschten Zielmaschinenadresse zu transportieren.

In einem zweiten Verfahrensschritt V2 wird der Transportauftrag in einer Auftragsliste 36 abgelegt und entsprechend der Reihenfolge der Auftragseingänge abgearbeitet. Anschließend quittiert der Transportagent 30 den Transportauftrag und sendet ein Quittiersignal zu dem Werkstückagenten 18 zurück (Verfahrensschritt V3). In einem Verfahrensschritt V4 ent scheidet der Transportagent 30 autonom über einen bestimmten Zielausgang, zu dem das an dem Eingang E2 anliegende Werkstück 16 zu verschieben ist, um auf optimalem Weg die Zielmaschinenadresse Mz zu ereichen.

Nachdem der Transportagent 30 einen Zielausgang definiert hat, wird ein in den Transport agenten implementiertes Verschiebeprogramm gestartet (Verfahrensschritt V5), so dass der Verschiebeauftrag durchgeführt werden kann.

Das Werkstück 16' wird an den gewünschten Zielausgang (im dargestellten Ausführungsbei spiel A4) ausgeschleust und über die Transportbahn 22 in entgegengegesetzter Produkteinrich tung transportiert (Verfahrensschritt V6).

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Produk tionssystem 10 leicht änderbar ist, da lokale Veränderungen wie z. B. Entfernen und Hinzufü gen von Maschinen nur lokal konfiguriert werden müssen.

Beim Ausfall der Maschine 12 mit der Maschinenadresse Mn muss beispielsweise nur der Transportagent 30 rekonfiguriert werden. Die die Werkstücke 16 betreuenden Werkstück agenten werden von der Rekonfiguration nicht beeinflusst, da diese nur die zugehörigen Zielmaschinenadressen Mz der von ihnen betreuten Werkstücke kennen. Es ist daher nicht notwendig, dass die globale Topologie des Produktionssystems 10 in jedem Werkstück agenten abgespeichert ist. Auch besteht nicht die Notwendigkeit, dass der Transportagent sämtliche Maschinenadressen kennt; denn auch die Transportagenten 30 können selbst entscheiden, welche Maschinenadresse für den jeweils gewünschten Bearbeitungsschritt optimal ist.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Werkstückträger 33 als selbständig verfahrbare mobile Einheit ausgebildet ist. In diesem Fall umfasst der Werkstück träger 33 sowohl den Werkstückagenten 18 als auch den Transportagenten 30, die beide als aktive Steuereinheiten ausgebildet sind. Durch die erfindungsgemäße Ausführungsform werden beispielsweise herkömmliche Transportsysteme zu intelligenten Einheiten, die eigen ständig miteinander und den Maschinenagenten kommunizieren und somit den Transport der Werkstücke und/oder deren Bearbeitung optimieren.

Auch besteht die Möglichkeit, zumindest den Werkstückagenten Prioritäten betreffend des Transports und/oder deren Bearbeitung zu vergeben, so dass auch innerhalb des Produktions systems Werkstücke entsprechend ihrer Priorität bevorzugt behandelt werden.

Claims

1. Produktionssystem (10), umfassend ein Transportsystem (20, 22, 24, 26, 28) zum Transportieren von vorzugsweise auf Werkstückträgern (33) montierten Werkstücken (16) zwischen Bearbeitungsmaschinen (12), wobei die Werkstücke (16) und/oder die Werkstückträger (33) einen Datenspeicher aufweisen, in dem vorzugsweise Daten zur Identifizierung, zur Bearbeitung und/oder zum Transport des Werkstückes und/oder des Werkstückträgers enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (16) und/oder der Werkstückträger (33) zumindest eine aktive Steuereinheit (18) (Werkstückagent) mit Programm- und Datenspeicher zur eigen ständigen Steuerung des Werkstückes (16) und/oder des Werkstückträgers (33) auf weist, dass die aktive Steuereinheit (Werkstückagent) mit weiteren aktiven Steuer einheiten des Transportsystems (Transportagenten) (30) und/oder der Bearbeitungs maschinen (Maschinenagenten) (14) kommuniziert, um in Abhängigkeit des Betriebs zustandes der weiteren Steuereinheiten (14, 30) das eigene Verhalten eigenständig zu steuern.

2. Produktionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Steuereinheit (18) des Werkstückträgers und/oder des Werkstückes über eine drahtlose Kommunikationsverbindung mit weiteren aktiven Steuereinheiten (14, 30) von Werkstücken und/oder Werkstückträgern, Transportsystemen und/oder Bearbeitungsmaschinen kommuniziert.

3. Produktionssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (33) als autarke mobile Einheit ausgebildet ist, wobei die mobile Einheit neben der zuvor beschriebenen aktiven Steuereinheit (Werkstückagent) (18) eine weitere aktive Steuereinheit (Transportagent) (30) aufweist, die die Aktionen des Werkstückträgers steuert.

4. Produktionsystem nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiven Steuereinheiten (14, 18, 30) jeweils eine Sende- und Empfangseinheit aufweisen.