DE102005034079B4

DE102005034079B4 - Fertigungssystem

Info

Publication number: DE102005034079B4
Application number: DE102005034079A
Authority: DE
Inventors: Berndt Heller
Original assignee: Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2005-07-21
Filing date: 2005-07-21
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2025-07-22
Also published as: DE102005034079A1

Abstract

Fertigungssystem (F)
mit einer Anzahl von Bearbeitungszentren (1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 5c, 5d), die jeweils über einen Werkzeugsatz verfügen, wobei der Werkzeugsatz für eine auf dem jeweiligen Bearbeitungszentrum (1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 5c, 5d) durchzuführende Bearbeitungsfolge eingerichtet ist,
mit einer Werkstück-Transporteinrichtung (7), die dazu dient, Werkstücke zu den Bearbeitungszentren (1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 5c, 5d) und von diesen weg zu transportieren, und
mit einer Steuereinrichtung (36), die den Bearbeitungszentren (1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 5c, 5d) die Werkstücke (37) und die an einem Werkstück (37) auszuführende Bearbeitungsvorgänge zuteilt,
wobei die Werkstück-Transporteinrichtung (7) einen Fahrweg (6) und dem Fahrweg (6) zugeordnete Handlingeinheiten (24, 25, 26) aufweist, die sich auf dem Fahrweg (6) gemäß Vorgaben der Steuereinrichtung...

Description

Die Erfindung betrifft ein hochflexibles, modulares Fertigungssystem.
Flexible Fertigungssysteme mit einem oder mehreren Bearbeitungszentren sind bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 32 43 335 C2 eine Fertigungszelle mit zwei Bearbeitungszentren, die hinsichtlich des Werkstückflusses über einen Produktförderer miteinander verknüpft sind. Außerdem ist ein Werkzeugregal vorgesehen, aus dem sich beide Bearbeitungszentren bedienen können. Als Handhabungsgerät für die Werkzeuge dient eine Transporteinrichtung in Kreuzportalbauweise.
Auch aus der DE 35 21 285 C1 ist ein flexibles Fertigungssystem mit mehreren Bearbeitungszentren und einer Kreuz portalhandlingeinrichtung zum Werkzeugaustausch bekannt. Die Werkstücke werden entlang eines Transportwegs durch Transportwagen verfahren. Der Transportweg berührt alle Bearbeitungszentren, so dass diese von den Werkstücken erreichbar sind.
DE 197 56 278 B4 offenbart ein ähnliches flexibles Fertigungssystem, bei dem die Transporteinrichtung verfahrbare Wagen mit einem Gelenkarm hat. Der Gelenkarm schwenkt das transportierte Werkstück seitlich zu dem Transportweg aus und setzt es dabei in eine an dem Bearbeitungszentrum vorgesehene Ladestation.
Bei den insoweit bekannten Fertigungssystemen sind den einzelnen Bearbeitungszentren bestimmte Aufgaben zugeteilt, die sie, wenn die Fertigungslinie einmal eingerichtet ist, wieder und wieder ausführen.
Aus der DE 199 35 319 A1 ist ein Bearbeitungssystem bekannt, bei dem eine Werkstücktransportvorrichtung auf mehreren Transportbahnen in unterschiedlichen Richtungen Werkstücke zwischen Bearbeitungsmaschinen transportiert. Zur Organisation des Werkstücktransports sind automatische Werkstückagenten, Transportagenten sowie Maschinenagenten vorgesehen, die als Bausteine oder Programme implementiert sind und deren Verhalten von einem Überwachungsagenten beobachtet wird. Die Agenten handeln den Teilefluss untereinander aus. Fällt ein Werkstückagent aus, wird das Werkstück von einem anderen Werkstückagenten übernommen. Fällt eine Bearbeitungsmaschine aus, wird deren Arbeit von einer anderen Maschine übernommen. Somit wird eine flexible Produktionsautomatisierung erreicht.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Flexibilität insoweit bekannter Fertigungssysteme zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird mit dem Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Es ist eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, die Werkstücke den Bearbeitungszentren und den Bearbeitungszentren die auszuführenden Bearbeitungsvorgänge zuzuteilen. Dabei wird vorzugsweise von vorher festgelegten Bearbeitungsfolgen ausgegangen. Beispielsweise kann zur Bearbeitung eines Werkstücks eine Gesamtmenge von angenommen 120 einzelnen Bearbeitungsvorgängen vorzunehmen sein. Diese 120 Einzelbearbeitungsvorgänge können in beispielsweise Bearbeitungsfolgen von je 20 Einzelbearbeitungsvorgängen aufgeteilt werden. Somit sind mindestens sechs Bearbeitungszentren zur Ausführung dieser Bearbeitungsfolgen erforderlich. Es können jedoch auch mehr Bearbeitungszentren vorgesehen werden, wobei dann beispielsweise zwei, drei oder auch mehr Bearbeitungszentren der gleichen Bearbeitungsfolge zugeordnet sind. Die Steuereinrichtung teilt in einem solchen Fall einem ankommenden Werkstück dasjenige Bearbeitungszentrum zur Ausführung der jeweiligen Bearbeitungsfolge zu, das beispielsweise nach Optimierungskriterien ausgewählt ist. Optimierungskriterien können der geringste Transportweg oder anderes sein.
Auf diese Weise bilden mehrere Bearbeitungszentren jeweils ein Bearbeitungs-Cluster, wobei jedes zu dem Cluster gehörige Bearbeitungszentrum zur Ausführung der selben Bearbeitungsfolge eingerichtet ist. Zu der Bearbeitungsfolge gehört ein Werkzeugsatz, der in einem Werkzeugmagazin des Bearbeitungszentrums bereit gehalten wird.
Die Flexibilität des Fertigungssystems kann bedarfsweise so groß sein, dass die Zuordnung der Bearbeitungszentren zu den Bearbeitungs-Clustern variabel, d. h. dynamisch ist. Dies kann beispielsweise genutzt werden, um Ausfälle einzelner Bearbeitungszentren wenigstens teilweise zu kompensieren. Dies hat insbesondere dann Bedeutung, wenn unterschiedlich große Bearbeitungs-Cluster vorhanden sind. Besteht beispielsweise ein Bearbeitungs-Cluster aus lediglich einer oder auch nur zwei Bearbeitungszentren, führt ein Ausfall eines Bearbeitungszentrums dieses Clusters zum Totalausfall bzw. zu 50%-iger Produktionsreduktion. In einem solchen Fall kann die Steuereinrichtung die Bearbeitungsfolge des ausgefallenen Bearbeitungszentrums einen zu einem größeren Cluster gehörigen Bearbeitungszentrum zuweisen. Gehören zu diesem Cluster beispielsweise fünf Bearbeitungszentren und wird von diesen nun eines umgewidmet, fällt der Gesamtausstoß lediglich noch um ungefähr 20%. Auf diese hier anhand eines Totalausfalls drastisch beschriebene Weise kann die Steuereinrichtung die Produktionssicherheit wesentlich erhöhen und die Auslastung des Fertigungssystems vergrößern. Außerdem lassen sich auf diese Weise bei größeren Fertigungssystemen lokale Überlastungen abbauen.
Die Bearbeitungszentren eines Clusters sind vorzugsweise in unmittelbarer räumlicher Nähe zueinander angeordnet. Bei Verknüpfung der Bearbeitungszentren hinsichtlich des Werkstückflusses durch ein flexibles Handlingsystem ist es jedoch auch möglich, Bearbeitungszentren in ein Bearbeitungs-Cluster einzubeziehen, die in räumlicher Entfernung zu den übrigen Bearbeitungszentren des Clusters angeordnet sind. Dies wird insbesondere dann auf einfache Weise möglich, wenn entlang der Transportstrecke zumindest an mehreren Stellen Werkstückablagemöglichkeiten, beispielsweise in Form eines Werkstückspeichers, angeordnet sind. Im bevorzugten Fall erstreckt sich dieser entlang des gesamten Transportwegs. Die vielen Positionen des Speichersystems können dabei dazu genutzt werden, ein Werkstück von einer Handlingeinheit an eine andere Handlingeinheit zu übergeben.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, bei der Umwidmung der einzelnen Bearbeitungszentren, d. h. bei der Änderung von deren Clusterzugehörigkeit, einen Austausch von Werkzeugen zwischen den betroffenen Bearbeitungseinheiten zu ermöglichen. Der Werkstückaustausch kann dabei durch ein gesondertes Werkzeug-Transportsystem oder durch das Werkstück-Transportsystem erfolgen, wenn zumindest eine der dort vorhandenen Handlingeinheiten in der Lage ist, Werkzeuge von einem Bearbeitungszentrum zu einem anderen zu transportieren. Dabei kann es erforderlich und möglich sein, den gesamten, für die Bearbeitungsfolge zugeschnittenen Werkzeugsatz oder auch nur einzelne Werkzeuge zu übertragen.
Die Steuereinrichtung kann prinzipiell dazu eingerichtet sein, die gesamte Bearbeitungsfolge einem einzigen anderen Bearbeitungszentrum zuzuordnen. Es ist jedoch auch möglich, die Bearbeitungsfolge eines ausgefallenen Bearbeitungszentrums auf zwei oder mehrere unterschiedliche andere Bearbeitungszentren aufzuteilen. Diese gehören dann teilweise noch ihrem ursprünglichen Bearbeitungs-Cluster und teilweise dem Bearbeitungs-Cluster des ausgefallenen Bearbeitungszentrums an. Dies kann erreicht werden, indem der Werkzeugsatz des ausgefallenen Bearbeitungszentrums auf mehrere einspringende Bearbeitungszentren aufgeteilt wird.
Die Handlingeinheiten sind vorzugsweise nach Art eines Gelenkarmroboters ausgebildet. Sie weisen vorzugsweise eine mittlere Säule auf, von der ein höhenverstellbarer Arm radial auskragt. Der Arm ist um die Vertikalachse der Säule drehbar und weist außerdem eine zumindest um eine Vertikalachse ggf. aber auch um weitere Achsen drehbar gelagerte Aufnahmeeinrichtung für die Werkstücke auf. Auf diese Weise kann die Handlingeinheit Bearbeitungszentren beschicken und Regalspeicher bedienen.
Vorzugsweise sind den Werkstücken Adapter zugeordnet, die seitens der Handlingeinheiten und der Bearbeitungszentren einheitliche Schnittstellen aufweisen. Werkzeugseitig sind sie jedoch individualisiert. Damit wird es möglich, in ein und demselben Fertigungssystem nacheinander oder auch in gemischten Losen unterschiedliche Werkstücke, z. B. Zylinderblöcke, Kurbelwellen und/oder Zylinderköpfe oder Nockenwellen zu bearbeiten. Im Grunde können alle von der Dimension her ähnliche und mit ähnlichen Zerspanungsverfahren (Grobfräsen, Feinfräsen, Bohren, Gewindeschneiden usw.) herstellbaren Teile gefertigt werden. Dabei sind die Bearbeitungszentren vorzugsweise auf Trockenbearbeitung und Bearbeitung mit geometrisch bestimmter Schneide eingerichtet.
Mit dem vorgestellten Fertigungssystem lassen sich prinzipiell kubische Werkstücke des Automobilbereichs, insbesondere des PKW-Bereichs herstellen. Das System ermöglicht Stückzahlen von kleinen bis großen Produktionsvolumina mit höchster Flexibilität. Das Gesamtsystem gestattet die vollautomatische Handhabung der Werkstücke, hohe bis höchste Flexibilität bei minimalen Stückkosten, höchster Verfügbarkeit, kurzen Lieferzeiten sowie einfacher Anwendung und Bedienung. Durch die Anordnung der einzelnen Bearbeitungszentren und die Verbindung durch ein flexibles Handlingsystem sowie eine flexibel agierende Steuereinrichtung wird ein freier Werkstückfluss und eine freie Aufteilung von Bearbeitungsfolgen möglich. Die Anlage kann dabei nicht nur hohe Stückzahlen produzieren sondern auch besonders leicht auf ein geändertes Teilespektrum angepasst werden. Außerdem kann sie verschiedene Werkstücke gleichzeitig bearbeiten (gemischte Lose).
Im Fehlerfall ist, wie oben beschrieben, eine selbsttätige Umkonfigurierung möglich, die somit Notlaufeigenschaften garantiert. Ausgefallene Handlingeinheiten können ausgesteuert und stillgesetzt werden. Die verbleibenden Handlingeinheiten übernehmen dann die Arbeit der ausgefallenen Handlingeinheit. Gleiches gilt für die Bearbeitungseinheiten. Die optimal in den Werkstückfluss integrierten Bearbeitungs einheiten werden hinsichtlich der Ausbringung verbessert. Die Verbesserung wird nicht durch Erhöhung der Dynamikwerte, d. h. der Beschleunigung der einzelnen Achsen, sondern durch konsequent optimierte Auslastung erreicht. Dies wird durch die Entkopplung von der Bearbeitung im Arbeitsraum des jeweiligen Bearbeitungszentrums vom Werkstück bzw. Teilefluss sowie durch Erhöhung der Bearbeitungsinhalte pro Werkstück in dem Bearbeitungszentrum und die damit verbundene Reduzierung der Transport- und Nebenzeiten von Werkstück und Maschine erreicht. Dadurch gelingt es, das Werkstück länger als bisher in dem Bearbeitungszentrum zu bearbeiten und nachhaltig weniger zu transportieren. Die Effizienz der Produktion der Gesamtanlage wird somit gesteigert. Auf Spezialmaschinen wird in der Bearbeitungsfolge ganz oder zumindest weitgehend verzichtet. Alle einzelnen, in dem flexiblen Fertigungssystem vorkommenden Bearbeitungseinheiten sind Bearbeitungszentren mit Werkzeugwechslern, die in der Lage sind, an dem Werkstück mehrere Bearbeitungsoperationen auszuführen.
Das Transportsystem wird aus einer Fahrstrecke mit Handlingeinheiten (Transportfahrzeugen) gebildet, die die Werkstücke transportieren, in die Bearbeitungsmodule übergeben und mit einem Speichersystem austauschen können. Vorzugsweise ist das Speichersystem ebenfalls längs der Transportbahn angeordnet. Im bevorzugten Fall stellt es ein mehretagiges Regal für die Aufnahme von Werkstücken dar. Optional kann auf beiden Seiten des Regals jeweils eine Transportbahn mit zugehörigen Bearbeitungszentren angeordnet sein. Ein Werkstückfluss ist durch das Speichersystem (Regal) hindurch zur Verbindung der beiden Produktionsstränge möglich. Mit anderen Worten, ein von Handlingeinheiten der ersten Transportbahn in dem Regal abgelegtes Werkstück kann von Handlingeinheiten ergriffen und weiter transportiert werden, die auf der anderen Seite des Regals auf einer anderen Transportbahn laufen. Teilefluss ist somit sowohl in Transportbahnlängsrich tung als auch in Querrichtung dazu möglich. Der Werkstückspeicher kann als Rüstpuffer neuer, bzw. bereits bearbeiteter Werkstücke verwendet werden und gleichzeitig als Zwischenpuffer für teilbearbeitete Werkstücke dienen. Es wird eine Entkopplung der einzelnen Bearbeitungsabschnitte des Werkstücks und der Ausgleich von Kleinstörungen möglich. Fällt beispielsweise ein Bearbeitungszentrum oder eine Handlingeinheit nur für kurze Zeit aus, z. B. einige Minuten, kann die Anlage im Übrigen weiter laufen. Das längs der Transportrichtung erstreckte Regal bietet keine vordefinierten Speicherbereiche sondern einen Gesamtspeicher, der somit flexibel genutzt werden kann.
Gesteuert wird der Werkstückfluss vorzugsweise durch ein agenten-basiertes Steuerungssystem das in der Lage ist, sich kontinuierlich an die aktuelle Situation des Systems anzupassen und durch vorausschauende Planung stets einen optimalen Prozessablauf zu gewährleisten. Beispielsweise wird jedem Werkstück, jedem Bearbeitungszentrum und jeder Handlingeinheit ein Agent zugeordnet. Die Agenten handeln dann untereinander nach vorgegebenen Regeln den nächsten Prozessschritt, d. h. Transportschritt oder Bearbeitung aus. Willkürliche oder zufällige Abweichung der Systemgegebenheiten, etwa durch ein geändertes Teilespektrum oder eine Schwankung der Bearbeitungsdauer einzelner Operationen werden erkannt und in die Steuerentscheidungen einbezogen. Dadurch wird in jeder Situation eine bestmögliche Auslastung der Bearbeitungsstationen und ein höchsteffizienter Werkstücktransport erreicht. Störungen einzelner Systemkomponenten werden selbsttätig durch sofortige Anpassung der Anlagenabläufe kompensiert und eine Stockung des Werkstückflusses und damit ein globaler Einbruch der Produktion verhindert. Bei der agenten-basierten Aushandlung der Handlungsabläufe erfolgt dies beispielsweise schon dadurch, dass der Agent einer ausgefallenen Einheit die Nichtverfügbarkeit signalisiert, wodurch Aufträge automatisch auf andere Einheiten kommutieren.
Die Bearbeitungszentren weisen vorzugsweise eine Werkstückaufnahme auf, die um eine horizontale und um eine vertikale Drehachse gedreht werden können, wodurch eine Bearbeitung von fünf Werkstückseiten möglich wird und Mehrbearbeitungsinhalte als gegenwärtig ohne Umspannen des Werkstücks realisiert werden können. Durch die lineare Anordnung der Bearbeitungseinheiten längs des Bearbeitungswegs ist eine flexible Aufteilung der Bearbeitungsabschnitte (Bearbeitungsfolgen) der Werkstücke möglich. Dies kann, wie erläutert, dazu genutzt werden, bei Ausfall einzelner Komponenten alternative Werkstückrouten auszuwählen und die Produktion aufrecht zu erhalten. Diese Fähigkeit der eigenständigen Notlaufstrategie wird durch ein Bedien- und Steuerungsmanagement mit Einsatz der Software-Agententechnik seitens der Steuerungseinrichtung ermöglicht. Die Bedienung der Automation und der Bearbeitungsmodule ist weitestgehend ohne Bildschirm durch eine automatische Fehlerbehebung und das Anbieten vollständiger Bediensequenzen auf Knopfdruck einfach und effizient möglich.
Weitere Vorteile der Erfindung oder von einzelnen Ausführungsformen sind Gegenstand von Ansprüchen, der Zeichnung oder der Beschreibung. In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
1 ein flexibles erfindungsgemäßes Fertigungssystem in perspektivischer Prinzipdarstellung,
2 bis 5 abgewandelte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen flexiblen Fertigungssystems,
6 einen Ausschnitt des Transportsystems des Fertigungssystems nach 5 in prinzipieller Draufsicht,
7 das Transportsystem für das Fertigungssystem nach 1 bis 5 in ausschnittsweiser, perspektivischer Explosionsdarstellung und
8 das Transportsystem nach 7 in ausschnittsweiser, perspektivischer Prinzipdarstellung.
In 1 ist ein hochflexibles modulares Fertigungssystem F veranschaulicht, zu dem mehrere Bearbeitungszentren 1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 5c, 5d gehören. Jedes Bearbeitungszentrum 1a bis 5d ist prinzipiell für eine spanende Fünfseitenbearbeitung eines Werkstücks eingerichtet. Dazu weist es jeweils zumindest eine Arbeitsspindel, z. B. eine Motorspindel auf. Im bevorzugten Falle ist diese horizontal orientiert und horizontal wie auch vertikal verfahrbar. Zur Aufnahme des Werkstücks dient ein Werkstücktisch, der in zumindest einer dritten Richtung verfahrbar ist. Vorzugsweise ist er außerdem um eine Horizontalachse und um eine Vertikalachse schwenkbar. Die einzelnen Bearbeitungszentren 1a bis 5d können auch unterschiedliche Achskonfigurationen aufweisen, was jedoch die Flexibilität des Fertigungssystems etwas einschränkt.
Die Bearbeitungszentren 1a bis 5d verfügen jeweils über einen Werkzeugsatz bestehend aus einzelnen Werkzeugen, die in einem Werkzeugspeicher oder -magazin bereit gehalten werden und eine Bearbeitungsfolge charakterisieren. Beispielsweise kann eine Bearbeitungsfolge fünf, zehn oder auch mehr Einzelbearbeitungsvorgänge beinhalten. Entsprechend sind fünf, zehn oder mehr Werkzeuge vorhanden.
Die Bearbeitungszentren 1a bis 1b gehören zu einem Bearbeitungs-Cluster 1. Die Bearbeitungszentren 2a, 2b bilden das Bearbeitungs-Cluster 2. Die Bearbeitungszentren 3a, 3b bilden Bearbeitungs-Cluster 3. Die Bearbeitungszentren 4a, 4b, 4c, 4d bilden das Bearbeitungs-Cluster 4 und die Bearbeitungszentren 5a, 5b, 5c, 5d bilden das Bearbeitungs-Cluster 5. Die Bearbeitungszentren 5a bis 5d stehen paarweise einander gegenüber liegend an dem Fahrweg 6 einer Transporteinrichtung 7, die vorwiegend für den Werkstück transport vorgesehen ist. Die zu einem jeweiligen Bearbeitungs-Cluster 1 bis 5 gehörigen Bearbeitungszentren 1a bis 5d sind dabei clusterweise möglichst in enger Nachbarschaft zueinander, vorzugsweise einander bezüglich des Fahrwegs 6 gegenüber liegend angeordnet. Sie weisen jeweils eine Ladestation 8 auf, die zumindest zwei Werkstückplätze, nämlich einen innerhalb des Bearbeitungsraum und einen außerhalb desselben aufweist. Die Ladestation 8 kann an ihrer außen zugänglichen Seite be- und entladen werden während in dem Bearbeitungszentrum 1a bis 5d ein Werkstück in Bearbeitung ist. Die Ladestation 8 wird auch als Werkstückwechsler bezeichnet und ist als Dreh-Hub-Wechsler ausgebildet. Dieser basiert auf dem gleichen Prinzip wie ein Palettenwechsler. Allerdings greift er über die Fixierstifte direkt in das Werkstück oder in die Adapterplatte ein. Auf teuere Werkstückpaletten wird verzichtet.
In der Nähe des Fahrwegs 6 in Reichweite der Transporteinrichtung 7 stehen außer den Bearbeitungszentren 1a bis 5d ein oder mehrere Werkstückspeicher 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 in Form von Werkstückregalen, die insgesamt ein Werkstückspeichersystem 23 bilden.
Zur Zu- und Abführung und zum Transport von Werkstücken weist die Transporteinrichtung 7 ein oder mehrere, im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Handlingeinheiten 24, 25, 26 auf. Der Fahrweg 6 ist beispielsweise in Form von Schienenführungen ausgebildet, auf denen zu den Handlingeinheiten 24, 25, 26 gehörige Wagen laufen. Die Handlingeinheiten 24, 26 können sich dabei unabhängig voneinander jeweils über die gesamte Länge des Fahrwegs 6 bewegen, wobei sie einander nicht überholen können. Die Handlingein heit 24 ist in 7 zur Veranschaulichung gesondert und in Explosionsdarstellung dargestellt. Der auf dem Fahrweg 6 laufende Wagen 27 trägt eine Säule 28, an der ein Ausleger 29 vertikal (in Z-Richtung) verstellbar gelagert ist. Außerdem ist der Ausleger 29 um eine Vertikalachse (B-Achse) schwenkbar gelagert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dreht dazu die Säule 28 um die B-Achse. An dem freien Ende des Auslegers 29 ist eine Nabe 30 gehalten, die um eine vertikale D-Achse drehbar ist. Die Nabe 30 dient der Aufnahme von Werkstückhaltern oder -adaptern. In 7 sind beispielhaft drei unterschiedliche Adapter 31, 32, 33 veranschaulicht, die wahlweise mit der Nabe 30 verbunden werden können. Die Werkstücke können auf den Handlingeinheiten 24, 25, 26 oder auf den Adaptern 31, 32, 33 direkt transportiert werden. Dazu sind die Adapter mit Fixierstiften versehen, die in entsprechende Bohrungen in dem Werkstück eingreifen und so eine definierte Positionierung ermöglichen. Der Adapter 31 ist zur Aufnahme nur eines Werkstücks vorgesehen. Der Adapter 33 kann zwei Werkstücke aufnehmen, wodurch Transportwege reduziert werden können. Der Adapter 32 weist insgesamt vier Aufnahmestellen auf. Die an einander gegenüber liegenden Seiten angeordneten Aufnahmestellen weisen Fixierstiftanordnungen mit gleichem Lochbild auf. Die beiden verschiedenen Lochbilder werden z. B. für unterschiedliche Werkstückspannlagen benötigt, bei denen man häufig aufgrund der Werkstückgestalt mit einem einzigen Lochbild nicht auskommt.
Verschiedene Werkstücke werden zur Bearbeitung und zum Transport auf einer so genannten Adapterplatte befestigt (die auch Werkstückträger genannt wird), weil sie aufgrund ihrer Kontur ohne diese Adapterplatte nicht prozesssicher transportiert oder in die Vorrichtung eingespannt werden können. In Bezug auf den Transport innerhalb des Fertigungssystems bestehen keine Unterschiede zwischen reinem Werkstücktransport und Werkstücktransport auf Adapterplatte.
Die Bewegung des schienengeführten Wagens 27 auf dem Fahrweg 6 erfolgt beispielsweise durch Linearmotoren, wobei die Vortrieb erzeugenden Spulen vorzugsweise an dem Wagen 27 und der passive Gegenpol an dem Fahrweg 6 angeordnet ist. Die Stromzuführung zu der Handlingeinheit 24 erfolgt vorzugsweise über Stromschienen und Schleifer.
Der Fahrweg 6 ist außerdem mit einer Abdeckung 34 versehen unterhalb derer, wie 8 zeigt, eine Rollenbahn 35 zur Rückführung von Adaptern, beispielsweise dem Adapter 31, dienen kann. Dieser durchläuft den von dem Fahrweg 6 festgelegten Transportweg der Transporteinrichtung 7 von Anfang bis Ende gemeinsam mit dem Werkstück und wird dann mittels der Rollenbahn 35 von dem Ende an den Anfang zurückgeführt, wo er erneut zur Aufnahme eines Werkstücks zur Verfügung steht. Der Adapterrücktransport kann bei abweichenden Ausführungsformen auch auf anderen Wegen, z. B. auch über dem Transportweg erfolgen. Es ist dann eine Hubeinrichtung erforderlich, um die Adapter auf die Rücktransportebene zu heben und aus dieser wieder abzusenken.
Sowohl die Bearbeitungszentren 1a bis 5d als auch die Transporteinrichtung 7 untersteht der Steuerung einer Steuereinrichtung 36, die mit den Bearbeitungszentren 1a bis 5d und den Handlingeinheiten 24, 25, 26 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 36 verfügt über Daten, die den jeweiligen Betriebszustand jeder Handlingeinheit 24 bis 26 abbilden. Des Weiteren verfügt sie über Daten, die den aktuellen Be trieb jedes Bearbeitungszentrums 1a bis 5d abbilden. Dieses Datenabbild enthält mindestens Information darüber ob ein Bearbeitungszentrum arbeitet oder nicht. Vorzugsweise sind darüber hinaus weitere Informationen enthalten, wie Anfangszeit und voraussichtliche Endzeit des Bearbeitungsvorgangs. Diese Daten können auch in der jeweiligen Steuerung jedes einzelnen Bearbeitungszentrums 1a bis 5d vorgehalten und auf Abruf an die Steuereinrichtung 36 herausgegeben werden.
Werkstücke werden nun von dem Fertigungssystem F, wie nachfolgend anhand des Beispiels eines Zylinderblocks 37 erläutert, bearbeitet:
Das Werkstück 37 wird von der ersten Handlingeinheit 24 demjenigen Bearbeitungszentrum 1a, 1b des Bearbeitungs-Clusters 1 zugeführt, das gerade frei ist. Sind beide Bearbeitungszentren 1a, 1b in Betrieb, jedoch beide Ladeplätze derselben frei, wird das Werkstück demjenigen Bearbeitungszentrum zugeführt, das seine Bearbeitung als nächstes beenden wird. Dies ist ein Optimierungskriterium, das Stillstandszeiten vermeiden hilft. Zum Beschicken der Bearbeitungszentren 1a, 1b dient dabei die Handlingeinheit 24.
Das jeweilige Bearbeitungszentrum 1a oder 1b wechselt nun das angelieferte Werkstück in den Arbeitsraum ein und stellt an der Ladestation zugleich ein bearbeitetes Werkstück bereit. Dieses Ereignis wird der Steuereinrichtung 36 gemeldet. Sie sucht nun ein Handlinggerät, das ausreichend freie Zeit hat, um das Werkstück zu der Speichereinrichtung 12 oder alternativ zu dem Bearbeitungs-Cluster 2 zu liefern. Dies kann sowohl die Handlingeinheit 24 als auch die Handlingeinheit 25 sein – je nach gegenwärtiger Auslastung und anderweitiger Beschäftigung der Handlingeinheiten 24, 25. Die nach entsprechenden Optimierungskriterien (Verfügbarkeit, Verzögerung anderweitiger Aufträge, Fahrwegminimierung) ausgewählte Handlingeinheit, im Beispiel die Handlingeinheit 25, holt dann das Werkstück von dem Bearbeitungs-Cluster 1 und führt es zu dem Bearbeitungs-Cluster 2. Die Auswahl des nun zuständigen Bearbeitungszentrums 2a oder 2b trifft die Steuereinrichtung 36 wieder, indem den Bearbeitungszentren 2a, 2b zugeordnete Softwareagenten mit einer den Auftrag vergebenden Software verhandeln. Es bekommt dasjenige Bearbeitungszentrum 2a, 2b den Zuschlag, das entsprechende Optimierungskriterien bestmöglich erfüllt. Optimierungskriterien können Verfügbarkeit, kürzeste Wege oder Auslastung sein.
Auf diese Weise werden die einzelnen Werkstücke (Motorblöcke 37) durch das gesamte Fertigungssystem F getaktet, indem jeder Transportvorgang von Bearbeitungszentren zu Bearbeitungszentren oder zu Speichereinrichtungen oder von Speichereinrichtungen zu Bearbeitungszentren jeweils über Softwareagenten verhandelt wird. Der Werkstückfluss ist frei definierbar, also nicht auf eine Richtung beschränkt. Vorzugsweise verläuft der Werkstückfluss in einer Vorzugsrichtung von den ersten Bearbeitungszentren zu den letzten.
Die Bearbeitung erfolgt in den einzelnen Bearbeitungszentren 1a bis 5d jeweils mit dem im Bearbeitungszentrum vorhandenen Werkzeugsatz. Jeder Werkzeugsatz ist dabei auf eine Folge von Bearbeitungsoperationen eingerichtet. Sind beispielsweise zunächst drei Bohrungen anzubringen und dann vier Fräsvorgänge mit jeweils unterschiedlichen Werkzeugen auszuführen, beinhaltet der Werkzeugsatz drei entsprechende Bohrer und vier entsprechende Fräser. Der Werkzeugsatz kann weitere Werkzeuge aufweisen, um zu anderen Werkstücken gehörige Bearbeitungsfolgen durchzuführen. So können die Bearbeitungszentren 1a, 1b des ersten Bearbeitungs-Clusters 1 beispielsweise Bohrer und Fräser für die Bearbeitung eines Motorblocks sowie des Weiteren Fräser zur Bearbeitung einer Kurbelwelle enthalten. Zu welchem Bearbeitungs-Cluster die Bearbeitungszentren 1a bis 5d gehören kann somit werkstückspezifisch sein. So ist es durchaus möglich, dass die Bearbeitungseinheiten 1a bis 5d für die Motorblockbearbeitung auf die in 1 veranschaulichten Cluster 1 bis 5 aufgeteilt sind während sie beispielsweise zur Kurbelwellenbearbeitung eine andere Clusterzugehörigkeit aufweisen. Dort können die Bearbeitungszentren 1a bis 4a ein erstes und die Bearbeitungszentren 4b bis 5d ein zweites Cluster bilden, beispielsweise um eine lediglich zweistufige Feinbearbeitung von Kurbelwellen durchzuführen.
Die Steuereinrichtung 6 ist somit in der Lage, die Zuordnung von Bearbeitungseinheiten 1a bis 5d zu Bearbeitungs-Clustern 1 bis 5 dynamisch zu ändern. Sie ist außerdem in der Lage, ankommende Werkstücke auf die Bearbeitungszentren 1a bis 5d automatisch zu verteilen, d. h. die Bearbeitungsfolgen und Werkstücke automatisch zuzuteilen. Sie ist darüber hinaus fähig, Umwidmungen vorzunehmen, um im Störungsfalle die Funktion des Fertigungssystems F aufrecht zu erhalten. Fällt beispielsweise das Bearbeitungszentrum 2a aus würde das verbleibende Bearbeitungszentrum 2b ein erhebliches Nadelöhr darstellen und den Durchsatz des Fertigungssystems auf bestenfalls 50% reduzieren. Die übrigen Fertigungszentren wären in keiner Weise mehr ausgelastet. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung 36 beispielsweise das Bearbeitungszentrum 4a mit der ansonsten von dem Bearbeitungszentrum 2a ausgeführten Bearbeitungsfolge betrauen. Das Bearbeitungszentrum 4a wird in diesem Falle dem Cluster 2 zugeordnet. Dazu muss ein Austausch des Werkzeugsatzes oder wenigstens einiger wichtiger Werkzeuge erfolgen, die für die jeweilige Bearbeitungsfolge spezifisch sind. Dieser Werkstückaustausch erfolgt im einfachsten Falle durch eine Signalisierung, die einen Bediener zum Austausch der Werkzeugsätze auffordert. In einem komfortableren Fall ist ein Werkzeugaustauschsystem vorhanden, das die speziellen Werkzeuge von dem Bearbeitungszentrum 2a zu dem Bearbeitungszentrum 4a transportiert. Dieser Werkzeugtransport kann bei einer entsprechenden Ausführungsform auch von den Handlingeinheiten, beispielsweise der Handlingeinheit 25, vorgenommen werden. Diese holt mit einer geeigneten Vorrichtung ein oder mehrere Werkzeuge von dem Bearbeitungszentrum 2a ab und transportiert diese zu dem Bearbeitungszentrum 4a.
Es kann optional ein zentraler Werkzeugspeicher vorgesehen sein, der alle Werkzeuge vorhält, die in den einzelnen Operationen der Bearbeitungszentren 1a bis 5d benötigt werden. Dabei ist es vorteilhaft, mindestens doppelte Werkzeugsätze vorzuhalten, um im Störungsfall auch für die umgewidmete Maschine Werkzeuge bereitstellen zu können. Der zentrale Werkzeugspeicher ist beispielsweise zwischen dem Bearbeitungszentrum 3b und dem Bearbeitungszentrum 4b angeordnet oder je nach Platzbedarf auch an Stelle eines Bearbeitungszentrums. Er ist vorzugsweise so ausgebildet, dass er von hinten von einem Maschinenbediener durch eine Schleuse bestückt werden kann. Von dort aus werden die Werkzeuge z. B. mittels X-Y-Portal in die einzelnen Speicherplätze der Bearbeitungszentren transportiert.
Der zentrale Werkzeugspeicher stellt gerade bei Ausfall einzelner Bearbeitungszentren sicher, dass Werkzeuge für die dann umgewidmeten Bearbeitungszentren bereitgestellt werden können. Damit wird dem Fall vorgebeugt, dass bei einem Ausfall eines Bearbeitungszentrums keine Werkzeuge mehr aus diesem entnommen werden können, z. B. weil der Werkzeugwechsler nicht mehr angesteuert werden kann oder weil keine Achsbewegungen mehr möglich sind.
Vorzugsweise ist der zentrale Werkzeugspeicher durch die Handlingeinrichtung zu erreichen. In dem Werkzeugspeicher werden die Werkzeuge zunächst auf Werkzeugpaletten kommissioniert und anschließend von der Handlingeinrichtung zu der entsprechenden Maschine transportiert. Umgekehrt können die gebrauchten (also verschlissenen oder beschädigten) Werkzeuge auf den Werkzeugpaletten in den zentralen Werkzeugspeicher zurücktransportiert und dort z. B. mittels des X-Y-Portals in der Schleuse abgelegt werden. Dort können sie von einem Maschinenbediener entnommen werden.
Der zentrale Werkzeugspeicher kann mit einer Wechseleinrichtung versehen sein, die der Werkstückwechseleinrichtung an den einzelnen Bearbeitungszentren entspricht. Dies schafft eine Kompatibilität zwischen Werkstücken und Werkzeugen hinsichtlich des Transports.
Der zentrale Werkzeugspeicher kann außerdem mit einer Waschanlage oder einer anderen Einrichtung zur Reinigung der Werkzeugschäfte ausgerüstet sein. Durch den zentralen Werkzeugspeicher wird die Gesamtzahl der benötigten Werkzeuge relativ gering gehalten. Es ist nicht erforderlich, alle Bearbeitungszentren präventiv mit allen im Fertigungssystem erforderlichen Werkzeugen zu bestücken, um im Stö rungsfall einzelne Maschinen beliebig umwidmen zu können. Somit kann mit relativ geringer Werkzeugzahl und mit relativ kleinen Werkzeugmagazinen gearbeitet werden, was zur Wirtschaftlichkeit beiträgt.
Im Betriebsablauf werden nun einige Werkstücke von dem Bearbeitungs-Cluster 1 zu dem Bearbeitungszentrum 2b und andere zu dem Bearbeitungszentrum 4a geführt. Die Weiterbearbeitung erfolgt dann in dem Bearbeitungszentrum 3a bzw. 3b nach herkömmlicher Prozessfolge. Die Leistungsfähigkeit des Bearbeitungs-Clusters 4 ist wegen der Umwidmung des Bearbeitungszentrums 4a etwas reduziert, wobei die Reduktion hier lediglich ein Viertel d. h. etwa 25% beträgt. Obwohl mit dem Bearbeitungszentrum 2a eine Maschine ausgefallen ist, die 50% der Werkstücke bearbeiten muss, ist die Produktivität des gesamten Fertigungssystems F lediglich um etwa 25% reduziert.
Zur Behebung kürzere Ausfälle einzelner Bearbeitungszentren kann die Steuereinrichtung 36 von einer Umwidmung einzelner Bearbeitungszentren absehen. Das vorhandene Speichersystem 23 bildet einen gewissen Puffer, mit dem einige Minuten Maschinenausfall durchaus zu überbrücken sind.
2 veranschaulicht ein weiteres Fertigungssystem F mit einer Reihe von Bearbeitungszentren, die wiederum in Bearbeitungs-Clustern 1, 2, 3, 4 organisiert sind. Zu der Transporteinrichtung 7 gehören zwei Fahrwege 6a, 6b, die sich parallel zueinander durch alle Bearbeitungs-Cluster 1 bis 4 hindurch erstrecken. Auf jedem Fahrweg 6a, 6b fahren zumindest ein vorzugsweise jedoch zwei oder mehrere Handlingeinheiten, die beispielsweise als Knickarm-Handlingeinheiten aufgebaut sind. Sie weisen einen Schwenkarm auf, der an einer zentralen Säule vertikal verfahrbar ist und an dessen Ende eine schwenkbare Werkstückaufnahme angeordnet ist. Zwischen den Fahrwegen 6a, 6b ist ein das Speichersystem 23 bildendes Regal 38 angeordnet, das zu beiden Fahrwegen 6a, 6b hin offen ist und somit an beiden Seiten Werkstücke aufnehmen oder abgeben kann. Das Regal 38 ist dabei so schmal, dass von Handlingeinheiten des Fahrwegs 6 in das Regal gegebene Werkstücke von Handlingeinheiten des Fahrwegs 6b abgenommen werden können und umgekehrt. Das Regal 38 weist eine Höhe auf, die der Vertikalverfahrbarkeit der einzelnen Arme der Handlingeinheiten entspricht. Somit wird der gesamte Fahrweg über die gesamte, von den Handlingeinheiten bestimmte Höhe als Speichervolumen genutzt. Den einzelnen Regalplätzen ist keine spezielle Funktion zugewiesen. Sie können auf den entsprechenden Adaptern befindliche Werkstücke jeder zu bearbeitenden Art und in jedem Bearbeitungszustand aufnehmen. Jedoch ist der Belegungszustand jedes Regalfachs, d. h. jeder Speicherstelle des Speichersystems 23 der Steuereinrichtung 36 bekannt. Diese führt gewissermaßen über die Speicherbelegung entsprechend Buch.
Mit dem Speicherprinzip werden unnötige Werkstücktransportbewegungen vermieden. Das Speichersystem 23, insbesondere in Form des Regals 38, dient vorzugsweise lediglich zur Überbrückung von Störungen. Das Speicherniveau ist frei konfigurierbar. Es kann z. B. festgelegt werden, dass Werkstücke für eine Pufferzeit von einer Stunde gespeichert werden. Es kann aber auch festgelegt werden, dass Werkstücke nur eine bestimmte Zeit im Speicher verbleiben dürfen und nach Erreichen dieser Zeit der nächsten Operation zugeführt werden müssen. Es wird angestrebt, das Speicherniveau gering zu halten. Vorzugsweise sollen die Werkstücke im Direkttransport durch die Fertigungssysteme transportiert werden, d. h. von Bearbeitungszentrum zu Bearbeitungszentrum ohne Zwischenspeicherung. Das Speicherniveau kann auch durch ein selbstlernendes System festgelegt werden, das z. B. Verfügbarkeitsdaten der Vergangenheit auswertet und hieraus optimale Werte berechnet. Auch können die Speicherniveaus zwischen den verschiedenen Operationen unterschiedliche Niveaus haben.
In diesem Fertigungssystem F können Störungen oder Ausfälle oder Verzögerungen einzelnen Bearbeitungszentren schon dadurch ausgeglichen werden, dass das Speichersystem 23 im Bedarfsfalle auch sehr große Mengen von teilweise bearbeiteten Werkstücken aufnehmen kann und somit als Zwischenpuffer wirkt.
Des Weiteren ist es möglich, Werkstücke von Handlingeinheiten des Fahrwegs 6a an Handlingeinheiten des Fahrwegs 6b zu übergeben. Dies erfolgt, indem Werkstücke in dem Regal 38 abgelegt und von der anderen Seite her von dem Regal 38 wieder abgenommen werden.
Auch bei diesem Fertigungssystem F kann die Zuordnung der einzelnen Bearbeitungseinheiten zu Bearbeitungsfolgen, d. h. Clustern, dynamisch und werkstückabhängig erfolgen. Beispielsweise kann die Cluster-Aufteilung für die Fertigung von Zylinderköpfen anders sein als für die Fertigung von Zylinderblöcken. Des Weiteren kann die Cluster-Einteilung geändert werden, wenn einzelne Bearbeitungszentren ausfallen oder sonstwie der Wartung bedürfen.
3 veranschaulicht eine einfachste Version des Fertigungssystems F mit drei Bearbeitungszentren 1a, 2a, 2b und zwei Werkstückspeichern 9, 10 sowie einer einzigen Handlingeinheit 24. Auch hier können unterschiedliche Cluster-Zuordnungen vorgenommen werden. Beispielsweise ist in 3 die Aufteilung für eine zweistufige Bearbeitung dargestellt. Es können jedoch auch Werkstücke bearbeitet werden, deren Bearbeitungsfolge auf drei Einzelfolgen aufzuteilen ist, wobei dann jedes der Bearbeitungszentren 1a, 2a, 2b eine unterschiedliche Bearbeitungsfolge durchführt. Fällt eines der Bearbeitungszentren aus kann die von diesem durchzuführende Bearbeitungsfolge auf die beiden verbleibenden Bearbeitungszentren aufgeteilt werden. Die Werkzeuge des Werkzeugsatzes sind dann entsprechend zu übertragen. Fällt bei der Aufteilung gemäß 3 hingegen beispielsweise das Bearbeitungszentrum 1a aus, kann dessen Arbeit von dem Bearbeitungszentrum 2a übernommen werden. An Stelle des Totalausfalls kann somit mit ungefähr 50% reduzierten Produktivität weiter gearbeitet werden.
Eine alternative Anlagenkonfiguration veranschaulicht 4 für die die vorigen Ausführungen entsprechend gelten.
5 und 6 veranschaulichen ein Fertigungssystem F, das aus den bereits vorgestellten Modulen aufgebaut ist und für die Bediengeräte eine in 6 gesondert veranschaulichte Ausschleusestation 39 aufweist. Es wird davon ausgegangen, dass die Handlingeinheiten 24, 25, 26 gelegentlich ausfallen und/oder der Wartung oder Umrüstung bedürfen. Um dies bewerkstelligen zu können, zweigt von dem Fahrweg 6 vorzugsweise an zentraler Stelle ein Seitenzweig 40 ab, über den eine Handlingeinheit, beispielsweise die Handlingeinheit 25, auf ein oder mehrere Abstellpositionen 41, 42 gefahren werden kann. In dem Softwaresystem der Steuereinrichtung 36 wird die betreffende Handlingeinheit 25 als „in Wartung" gekennzeichnet. Sie ist somit nicht verfügbar. Der Softwareagent zur Auftragsvergabe handelt somit automatisch mit den Softwareagenten 24, 26, die auszuführenden Transportaufträge aus, so dass diese nahtlos die Aufgabe der ausgeschleusten Handlingeinheit 25 mit übernehmen. Der Betriebsablauf in dem Fertigungssystem F wird somit kaum merklich gestört.
Ein modulares Fertigungssystem mit agenten-basierter Auftragsvergabe enthält Bearbeitungszentren 1a bis 5d, die in Bearbeitungs-Clustern organisiert sind. Sie sind über eine Transporteinrichtung 7 mit eigenständigen Handlingeinheiten 24 bis 26 miteinander verkettet. Die Zuordnung von Werkstücken und Bearbeitungsfolgen zu einzelnen Bearbeitungszentren nimmt eine Steuereinrichtung 36 automatisch vor.

Claims

Fertigungssystem (F) mit einer Anzahl von Bearbeitungszentren (1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 5c, 5d), die jeweils über einen Werkzeugsatz verfügen, wobei der Werkzeugsatz für eine auf dem jeweiligen Bearbeitungszentrum (1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 5c, 5d) durchzuführende Bearbeitungsfolge eingerichtet ist, mit einer Werkstück-Transporteinrichtung (7), die dazu dient, Werkstücke zu den Bearbeitungszentren (1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 5c, 5d) und von diesen weg zu transportieren, und mit einer Steuereinrichtung (36), die den Bearbeitungszentren (1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 5c, 5d) die Werkstücke (37) und die an einem Werkstück (37) auszuführende Bearbeitungsvorgänge zuteilt, wobei die Werkstück-Transporteinrichtung (7) einen Fahrweg (6) und dem Fahrweg (6) zugeordnete Handlingeinheiten (24, 25, 26) aufweist, die sich auf dem Fahrweg (6) gemäß Vorgaben der Steuereinrichtung (36) bewegen können, wobei der Fahrweg (6) alle Bearbeitungszentren (1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 5c, 5d) berührt, wobei mehrere Bearbeitungszentren (1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 5c, 5d) jeweils für die gleiche Bearbeitungsfolge vorgesehen sind und jeweils einen Bearbeitungs-Cluster (1, 2, 3, 4, 5) bilden, wobei die Cluster-Zugehörigkeit der einzelnen Bearbeitungszentren (1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 5c, 5d) durch den für das jeweilige Bearbeitungszentrum (1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 5c, 5d) zugänglichen Werkzeugsatz festgelegt ist, wobei die Steuereinrichtung (36) berechtigt ist, die Cluster-Zugehörigkeit der einzelnen Bearbeitungszentren (1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 5c, 5d) bedarfsweise zu ändern, wobei die Steuereinrichtung (36) mit einer Werkzeug-Transporteinrichtung (7) verbunden ist, die dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Werkzeug eines Werkzeugsatzes eines Bearbeitungszentrums (1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 5c, 5d) in den Werkzeugsatz eines anderen Bearbeitungszentrums (1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 5c, 5d) zu überführen, wobei wenigstens eine der Handlingeinheiten (24, 25, 26) dazu eingerichtet ist, außer Werkstücken (37) auch Werkzeuge von einer Bearbeitungseinheit (2a) zu einer anderen (4a) zu transportieren.
Fertigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Werkzeug-Transporeinrichtung (7) ein Werkzeugsatz eines stillzulegenden Bearbeitungszentrums (2a) an ein anderes Bearbeitungszentrum (4a) übergeben oder auf wenigstens zwei Bearbeitungszentren (4a, 4b) aufgeteilt und zu entsprechenden Teilen an diese übergeben wird.
Fertigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einem Bearbeitungs-Cluster (1, 2, 3, 4, 5) gehörigen Bearbeitungszentren (1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 5c, 5d) clusterweise in räumlicher Nähe zueinander stehen.
Fertigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (36) den Bearbeitungszentren (1a, 1b) eines Bearbeitungs-Clusters (1) die Bearbeitung eines ankommenden Werkstücks (37) automatisch zuteilt.
Fertigungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (36) die Zuteilung nach wenigstens einem Optimierungskriterium vornimmt.
Fertigungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Optimierungskriterium die gleichmäßige Auslastung der Bearbeitungszentren (1a, 1b) eines Bearbeitungs-Clusters (1) ist.
Fertigungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Optimierungskriterium die Minimierung der durch das Werkstück (37) zurückzulegenden Wege ist.
Fertigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (36) mit der Werkstück-Transporteinrichtung (7) verbunden ist.
Fertigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Handlingeinheiten (24, 25, 26) unabhängig voneinander auf dem Fahrweg (6) ausschließlich einander nicht überholend bewegbar sind.
Fertigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (36) den Handlingeinheiten (24, 25, 26) Transportaufträge nach Optimierungskriterien zuordnet.
Fertigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Werkstücken (37) Adapter (31, 32, 33) oder Indexaufnahmen zugeordnet sind, mit denen die Werkstücke (37) das Fertigungssystem (F) durchlaufen.
Fertigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstück- oder Werkzeug-Transporteinrichtung (7) eine Rückführungseinrichtung (35) für die Adapter (31, 32, 33) aufweist.
Fertigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungszentren (1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 5c, 5d) jeweils eine Ladestation (8) aufweisen, die mit einem Werkstück (37) beladbar ist, während in dem Bearbeitungszentrum (1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 5c, 5d) ein anderes Werkstück (37) in Bearbeitung ist.
Fertigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstück- oder Werkzeug-Transporteinrichtung (7) ein Speichersystem (23) zugeordnet ist.
Fertigungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichersystem (23) sich entlang der Transportstrecke erstreckend angeordnet ist.
Fertigungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichersystem (23) ein Regal (38) zur Zwischenablage von Werkstücken (37) ist.
Fertigungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Fahrweg (6) der Werkstück- oder Werkzeug-Transporteinrichtung (7) zu beiden Seiten des Regals (38) erstreckt.