DE102011013102A1 - Method for the optimization of non-productive times in production processes of machine tools - Google Patents

Method for the optimization of non-productive times in production processes of machine tools Download PDF

Info

Publication number
DE102011013102A1
DE102011013102A1 DE102011013102A DE102011013102A DE102011013102A1 DE 102011013102 A1 DE102011013102 A1 DE 102011013102A1 DE 102011013102 A DE102011013102 A DE 102011013102A DE 102011013102 A DE102011013102 A DE 102011013102A DE 102011013102 A1 DE102011013102 A1 DE 102011013102A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
production processes
optimization
production
basis
predictions
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102011013102A
Other languages
German (de)
Inventor
Jose Luiz Bittencourt
Matthias Münzberg
Dr. Bonefeld Ralf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102011013102A priority Critical patent/DE102011013102A1/en
Priority to PCT/EP2012/000459 priority patent/WO2012119680A1/en
Publication of DE102011013102A1 publication Critical patent/DE102011013102A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/41865—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by job scheduling, process planning, material flow
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/32—Operator till task planning
    • G05B2219/32304—Minimize flow time, tact, shortest processing, machining time
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/32—Operator till task planning
    • G05B2219/32309—Shortest remaining capacity
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung der Nebenzeiten in Produktionsabläufen von Werkzeugmaschinen, mit folgenden Schritten: – Erkennung von zeitlichen Informationen der zu optimierenden Nebenaufgaben in Produktionsabläufen auf der Grundlage der Erfassung von steuerungsinternen Informationen, – Berechnen von Voraussagen bezüglich des zeitlichen Verlaufs zukünftiger Produktionsabläufe auf der Grundlage der erkannten zeitlichen Informationen, und – Optimierung der Nebenzeiten in Produktionsabläufen auf der Grundlage der berechneten Voraussagen.The present invention relates to a method for optimizing non-productive times in production processes of machine tools, with the following steps: - Recognition of temporal information of the ancillary tasks to be optimized in production processes on the basis of the acquisition of control-internal information, - Calculation of predictions regarding the timing of future production processes on the basis of the recognized temporal information, and - optimization of non-productive times in production processes on the basis of the calculated predictions.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung der Nebenzeiten in Produktionsabläufen von Werkzeugmaschinen.The present invention relates to a method for optimizing the non-productive times of machine tools.

Die Steigerung bzw. Optimierung der Effizienz von Werkzeugmaschinen, d. h. insbesondere der auf derartigen Werkzeugmaschinen realisierten Produktionsabläufe, ist von großer wirtschaftlicher Bedeutung. Beispielsweise können Nebenaufgaben, welche bei modernen Werkzeugmaschinen in der Regel als automatisierte Nebenaufgaben realisiert sind, bestimmte Zeiten in Anspruch nehmen, welche für die eigentlichen Produktionsabläufe dann nicht mehr zur Verfügung steht. Hier ist beispielsweise an Wartungsaufgaben zu denken.Increasing or optimizing the efficiency of machine tools, d. H. in particular the production processes realized on such machine tools is of great economic importance. For example, secondary tasks, which are usually realized in modern machine tools as automated secondary tasks, take certain times, which is then no longer available for the actual production processes. Here, for example, to think about maintenance tasks.

Die vorliegende Erfindung strebt daher die Optimierung der Nebenzeiten in Produktionsabläufen von Werkzeugmaschinen an.The present invention therefore seeks to optimize the non-productive time in machine tool production processes.

Unter Nebenzeiten werden derartige Zeiten während des Produktionsablaufs verstanden, in der keine tatsächliche Wertschöpfung erfolgt. Beispielsweise seien hier an Wartungszeiten, Auszeiten, Transportzeiten für benötigte Materialien bzw. erzeugte Produkte genannt. Nebenaufgaben bzw. Nebenziele bedeuten entsprechend Aufgaben, welche in derartigen Nebenzeiten realisiert werden können. Im Gegensatz hierzu ist während der Hauptzeiten eine Wertschöpfung möglich. Als Beispiel sei hier bei einer Zerspanungsmaschine die Zeit genannt, in der tatsächlich eine Zerspanung eines Werkstücks erfolgt.Non-productive times are times during the production process in which there is no actual value added. For example, maintenance times, time-outs, transport times for required materials or produced products may be mentioned here. Side tasks or secondary goals mean corresponding tasks that can be realized in such non-productive times. In contrast, added value is possible during peak times. As an example, the time is here called in a cutting machine, in which actually takes place a machining of a workpiece.

Dieses Ziel wird erreicht durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Steigerung der Maschineneffizienz und/oder Maschinenverfügbarkeit zur Verfügung gestellt. Die für die eigentlichen Produktionsabläufe zur Verfügung stehenden Zeiträume werden vergrößert. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Erhöhung der Transparenz bezüglich der realen Nutzung von Betriebsmitteln, beispielsweise der notwendigen Energieversorgung.With the method according to the invention, the increase in machine efficiency and / or machine availability is provided. The time available for the actual production processes are increased. The method according to the invention makes it possible to increase the transparency with regard to the real use of resources, for example the necessary energy supply.

Der Engineering-Aufwand für die Werkzeugmaschine insgesamt kann durch Unterstützung der Planung bzw. zeitlichen Planung von automatisierten Nebenaufgaben reduziert werden.The overall engineering effort for the machine tool can be reduced by supporting the planning or scheduling of automated ancillary tasks.

Die erfindungsgemäß realisierte Erkennung realer zeitlicher Muster in Produktionsabläufen dient insbesondere zu einer Verbesserung der Abschätzung von Leerlaufzeiten. In Kenntnis derartiger Leerlaufzeiten sind beispielsweise automatisierte Nebenaufgaben, wie etwa Wartungsarbeiten oder Energiemanagement, wesentlich effektiver in die Produktionsabläufe einbindbar, wodurch die für die eigentlichen Produktionsabläufe zur Verfügung stehenden Zeiten erhöht werden können. Herkömmlicherweise verwendete Time-Out-Zeiten können verkürzt oder ganz vermieden werden.The detection of real temporal patterns in production processes implemented according to the invention serves, in particular, to improve the estimation of idle times. In the knowledge of such idle times, for example, automated ancillary tasks such as maintenance or energy management, much more effectively incorporated into the production processes, which can be increased for the actual production processes available times. Conventionally used time-out times can be shortened or completely avoided.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the method according to the invention are the subject of the dependent claims.

Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Optimierung von Produktionsabläufen eine Optimierung der Energieeffizienz und/oder der Leerlaufzeiten und/oder der Wartungszeiten umfasst. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht insbesondere eine optimierte Anpassung zwischen diesen einzelnen Kriterien, welche jeweils alleine und gemeinsam zur Effektivität der Produktionsabläufe beitragen.It is particularly preferred that the optimization of production processes includes optimization of energy efficiency and / or idle times and / or maintenance times. In particular, the method according to the invention makes possible an optimized adaptation between these individual criteria, which alone and together contribute to the effectiveness of the production processes.

In vorteilhafter Weise werden im Rahmen der erfindungsgemäßen Berechnung von Voraussagen bezüglich des zeitlichen Verlaufs zukünftiger Produktionsabläufe Methoden des maschinellen Lernens und/oder kontextsensitive Technologien, insbesondere kontextsensitive Software-Technologien, verwendet. Mittels derartiger Verfahren sind auf der Grundlage der erkannten steuerungsinternen bzw. impliziten Informationen in besonders günstiger Weise Aussagen bezüglich zukünftiger bzw. zu erwartender Produktionsabläufe berechenbar. Insbesondere können in diesem Zusammenhang auch Methoden der Wahrscheinlichkeitsrechnung eingesetzt werden. Auch Verfahren zur Mustererkennung (z. B. künstliche neuronale Netze) sind vorteilhaft einsetzbar.Advantageously, methods of machine learning and / or context-sensitive technologies, in particular context-sensitive software technologies, are used within the scope of the inventive calculation of predictions with regard to the time profile of future production processes. By means of such methods, predictions regarding future or expected production processes can be calculated on the basis of the recognized control-internal or implicit information in a particularly favorable manner. In particular, methods of probability calculation can also be used in this context. Also methods for pattern recognition (eg artificial neural networks) can be advantageously used.

Es ist besonders bevorzugt, dass die Optimierung der Nebenzeiten in Produktionsabläufen unter Berücksichtigung systemrelevanter Randbedingungen erfolgt. Wird beispielsweise darauf erkannt, dass innerhalb eines gewissen Zeitintervalls ein Energiesparmodus oder ein Abschalten der Werkzeugmaschine möglich wäre, dies aber beispielsweise im Lichte von Hochfahrzeiten, Energieverbräuchen der Moduswechsel oder übergeordneten Verfügbarkeitsbedingungen der Werkzeugmaschine nicht zweckmäßig erscheint, kann auf eine entsprechende Ausführung eines Energiesparmodus verzichtet werden.It is particularly preferred that the optimization of the non-productive times in production processes takes into account system-relevant boundary conditions. If it is recognized, for example, that a power-saving mode or shutdown of the machine tool would be possible within a certain time interval, but this does not seem appropriate in the light of startup times, energy consumption of the mode change, or higher availability conditions of the machine tool, for example, a corresponding embodiment of an energy-saving mode can be dispensed with.

Es erweist sich ferner als zweckmäßig, dass berechnete Voraussagen auf der Grundlage manueller Eingaben eines Benutzers modifizierbar sind. Diese Maßnahme kann beispielsweise dann eingesetzt werden, wenn vorausberechnete Produktionsabläufe prinzipiell korrekt sind, aber der Produktionsablauf insgesamt verändert werden soll.It also proves convenient that calculated predictions are modifiable based on a user's manual input. This measure can be used, for example, if predicted production processes are in principle correct, but the production process as a whole is to be changed.

Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausgestaltungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren weiter beschrieben.The invention will now be further described by means of preferred embodiments with reference to the accompanying figures.

Es zeigt It shows

1 eine schematische Darstellung einer Automatisierungspyramide gemäß dem Stand der Technik, 1 a schematic representation of an automation pyramid according to the prior art,

2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, 2 a schematic representation for explaining a preferred embodiment of the method according to the invention,

3 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 3 a schematic representation of an exemplary application of the method according to the invention,

4 eine der 2 entsprechenden Darstellung einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 4 one of the 2 corresponding representation of a further embodiment of the method according to the invention,

5 eine der 3 entsprechenden Darstellung der weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und 5 one of the 3 corresponding representation of the further preferred embodiment of the method according to the invention, and

6 eine detailliertere Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. 6 a more detailed representation of a preferred embodiment of the method according to the invention.

1 zeigt eine typische Automatisierungspyramide, wie sie zur Steuerung von Werkzeugmaschinen in der Praxis verwendet wird. 1 shows a typical automation pyramid, as used for controlling machine tools in practice.

Eine derartige Automatisierungspyramide ist typischerweise in verschiedene Levels unterteilt. In den unteren Levels 1 bzw. 2 (gemäß ISA-95 ) ist die Prozesssteuerung 10 (beispielsweise als NC/SPS ausgebildet) vorgesehen. Ein Benutzer kann über eine Schnittstelle 12 (HMI bzw. Human-Machine-Interface) Steuerbefehle in die Steuerung 10 eingeben. Die Eingabe der Befehle erfolgt über Verbindungsleitung 13. Bei derartigen Steuerbefehlen kann es sich beispielsweise um Befehle zum Energiemanagement handeln.Such an automation pyramid is typically divided into different levels. In the lower levels 1 and 2 (according to ISA-95 ) is the process control 10 (designed for example as NC / PLC) provided. A user can through an interface 12 (HMI or human-machine interface) control commands in the controller 10 enter. The commands are entered via connection line 13 , Such control commands may be, for example, commands for energy management.

Die Planung und Steuerung der Produktionsaktivitäten erfolgt entsprechend ISA-95 in Level 3. Da in dieser Norm ISA-95 englische Ausdrücke verwendet werden, sind diese zur Erleichterung des Verständnisses für den Fachmann in den Figuren angegeben. In der Figurenbeschreibung werden auch die entsprechenden deutschen Ausdrücke verwendet. Ein Produktionsleitsystem (MES bzw. Manufacturing Execution System) ist schematisch dargestellt und mit 14 bezeichnet. Hierbei erhaltene Informationen bezüglich Produktionsaktivitäten bzw. -parametern werden ebenfalls (über eine Verbindung 16) in die Steuerung 10 eingegeben.The planning and control of the production activities takes place accordingly ISA-95 in level 3. Because in this Standard ISA-95 English terms are used to facilitate the understanding of those skilled in the figures. In the description of the figures, the corresponding German terms are also used. A production control system (MES or Manufacturing Execution System) is shown schematically and with 14 designated. Information obtained regarding production activities or parameters is likewise obtained (via a connection 16 ) in the controller 10 entered.

In 2 ist eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.In 2 a first preferred embodiment of the method according to the invention is shown.

Im Gegensatz zu der Automatisierungspyramide gemäß dem Stand der Technik erkennt man hier, dass in den unteren Levels 1, 2 lediglich die Prozesssteuerung (wiederum mit 10 bezeichnet) vorgesehen ist.In contrast to the automation pyramid according to the prior art can be seen here that in the lower levels 1, 2 only the process control (again with 10 designated) is provided.

Als beispielhafte Ausgestaltung von Aktivitäten innerhalb des Produktionsleitsystems 14 sind Produktionsaktivitäten 18 sowie Inventaraktivitäten 20 mit ihrer jeweiligen Wechselwirkung dargestellt. Der Begriff Inventaraktivitäten umfasst hierbei nicht nur verwendete Materialien bzw. erzeugte Produkte, sondern auch Energie bzw. das Energiemanagement. Der wesentliche Aspekt der in 2 dargestellten Zusammenhänge ist das Energiemanagement.As an exemplary embodiment of activities within the production control system 14 are production activities 18 as well as inventory activities 20 represented with their respective interaction. The term inventory activities here includes not only used materials or products produced, but also energy or energy management. The essential aspect of in 2 shown relationships is the energy management.

Die Prozesssteuerung 10 erhält über eine Leitung 25 Informationen über die Inventaraktivitäten, die von der Inventareinplanung (Inventory Dispatching 21) und der Inventarausführung (Inventory Execution 22) verarbeitet werden. Über eine Leitung 13 gibt die Steuerung 10 entsprechende Zustandsdaten an die Produktionsaktivitäten 18 aus, insbesondere zur Sammlung von Produktionsdaten (mit 19 bezeichnet), die für eine Produktionsnachverfolgung (Production tracking) 27 zur Verfügung gestellt werden. Anhand dieser Produktionsaktivitäten sind die Inventaraktivitäten, im vorliegenden Beispiel also Energiemanagement, steuerbar (wie mittels Pfeil 29 angedeutet).The process control 10 receives over a line 25 Information about the inventory activities that Inventory Dispatching (Inventory Dispatching 21 ) and inventory execution (Inventory Execution 22 ) are processed. About a line 13 gives the control 10 corresponding status data to the production activities 18 from, in particular for the collection of production data (with 19 referred to) for a production tracking 27 to provide. On the basis of these production activities, the inventory activities, in this example energy management, can be controlled (as with arrow 29 indicated).

Die Inventaraktivitäten 20 sind ferner mittels Eingabebefehlen eines Benutzers 28 steuerbar bzw. manipulierbar.The inventory activities 20 are also by means of input commands of a user 28 controllable or manipulatable.

Anhand des somit zur Verfügung gestellten Datenkreislaufs ist das System, beispielsweise die Prozesssteuerung 10 oder die Produktionsnachverfolgung 27, in der Lage, eine zukünftige Produktion bzw. zukünftige Produktionsabläufe vorauszusagen. Dieser Zusammenhang ist in 3 schematisch vereinfacht dargestellt. Hierbei werden insbesondere Verfahren maschinellen Lernens, z. B. künstliche neuronale Netze, verwendet.Based on the thus provided data cycle is the system, for example, the process control 10 or the production tracking 27 able to predict future production or future production processes. This connection is in 3 shown schematically simplified. In particular, methods of machine learning, e.g. As artificial neural networks used.

Es sei beispielhaft davon ausgegangen, dass anhand der Rekonstruktion von zeitlichen Informationen über Produktionsabläufe auf Basis von impliziten bzw. steuerungsinternen Informationen, wie sie anhand der 2 dargestellt wurde, die in Schaubild 3.1 der 3 erhaltenen vorausgesagten Produktionsabläufe erhalten werden.By way of example, it has been assumed that the reconstruction of temporal information about production processes based on implicit or control-internal information, as described on the basis of FIG 2 was shown in the diagram 3.1 of the 3 obtained predicted production processes.

Als Beispiele für implizite bzw. steuerungsinterne Informationen seine verschiedene Betriebsmodi, beispielsweise eine manuelle oder eine automatische Betriebsweise und unterschiedliche Bewegungsabläufe bzw. -parameter erwähnt. Beispielsweise kann zur Feststellung des Zustandes oder des Aktivseins eines Produktionsablaufs festgestellt werden, ob eine bestimmte Drehachse in Bewegung ist oder nicht. Hier können beispielsweise Drehgeschwindigkeiten oder Drehzahlen bestimmt werden. In diesem Zusammenhang können auch sogenannte Zustandsmaschinen erfasst werden, welche eine Menge von Betriebsparametern umfassen, welche in bestimmten Betriebszuständen oder bei Übergängen von einem Betriebszustand in einen anderen vorliegen.As examples of implicit or control-internal information his various operating modes, such as a manual or an automatic mode of operation and different motion sequences or parameters mentioned. For example, it can be determined to determine the condition or the activity of a production process whether a particular axis of rotation is in motion or not. Here, for example, rotational speeds or speeds can be determined. In this context, so-called state machines can be detected, which include a set of operating parameters that exist in certain operating states or at transitions from one operating state to another.

Man erkennt, dass bis zu einem Zeitpunkt t1 drei Produktionsabläufe A, B, C stattfinden. Zwischen den Zeiten t1 und t2 liegt kein Produktionsablauf bzw. keine Aktivität vor. Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 wird lediglich der Produktionsablauf C ausgeführt. Nach dem Zeitpunkt t3 werden die Produktionsabläufe B und C ausgeführt. Es handelt sich hierbei, wie erwähnt, um voraussichtliche bzw. vorhergesagte Produktionsabläufe.It can be seen that three production sequences A, B, C take place up to a point in time t1. There is no production process or activity between times t1 and t2. Between times t2 and t3, only the production cycle C is executed. After the time t3, the production processes B and C are executed. These are, as mentioned, expected or predicted production processes.

Diese Daten bezüglich voraussichtlicher Produktionsabläufe werden im Rahmen der Produktionsaktivitäten 18 ermittelt und, wie bereits erwähnt, den Inventaraktivitäten (Inventarausgabe 21) zur Verfügung gestellt. Die Inventarausgabe 21 ermittelt die für die jeweiligen Zeiten benötigten Energiemodi. Dies ist in Schaubild 3.2 dargestellt. Man erkennt, dass bis zum Zeitpunkt t1 ein vollständiger Betrieb bzw. die volle Energieversorgung gewährleistet sein muss. Gleiches gilt für die Zeit nach Zeitpunkt t3. Für die Zwischenzeiten können entsprechende Energiesparmodi 1, 2 eingestellt werden.These data on anticipated production processes are included in the production activities 18 determined and, as already mentioned, the inventory activities (inventory issue 21 ) made available. The inventory issue 21 determines the energy modes required for the respective times. This is in diagram 3.2 shown. It can be seen that a complete operation or the full energy supply must be ensured by the time t1. The same applies to the time after time t3. For the split times corresponding energy saving modes 1, 2 can be set.

Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbare Vorteil liegt insbesondere darin begründet, dass aufgrund der vorausgesagten Zeiten für Produktionsabläufe unmittelbar bei Erreichen dieser Zeitpunkte auf bestimmte Energiesparmodi umgestellt werden kann. Es ist nicht notwendig, wie bei herkömmlichen Produktionsabläufen zunächst Time-Out-Zeiten, während denen das System beispielsweise in einen Standby-Modus wechselt, vorzusehen. insbesondere der in Schaubild 3.2 dargestellte Energiesparmodus 2 kann ein vollständiges Ausschalten des Systems sein.The advantage that can be achieved with the method according to the invention is based in particular on the fact that on the basis of the predicted times for production processes, it is possible to switch to specific energy-saving modes as soon as these points in time are reached. It is not necessary, as in conventional production processes, initially to provide time-out times during which the system, for example, goes into a standby mode. especially in the diagram 3.2 illustrated energy saving mode 2 may be a complete shutdown of the system.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Produktionsabläufe A, B und C beispielsweise unterschiedliche Anforderungen an die Maschinenressourcen stellen, und daher in unterschiedlichen Maschinenmodi bzw. Betriebsmodi ausgeführt werden können.It should be noted that the production processes A, B and C, for example, make different demands on the machine resources and can therefore be carried out in different machine modes or operating modes.

In den 4 und 5 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Optimierung von Produktionsabläufen dargestellt, wobei hier Wartungsaktivitäten im Vordergrund stehen. Die dargestellte Struktur entspricht im Wesentlichen derjenigen der 2, so dass zur Verkürzung der Beschreibung für gleiche bzw. gleichartige Komponenten bzw. Abschnitte gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Lediglich die Inventaraktivitäten 20 gemäß 2 sind durch Wartungsaktivitäten 30, die Inventarausgabe durch Wartungsausgabe 31, und die Inventarausführung 22 durch Wartungsausführung 32 ersetzt.In the 4 and 5 shows a further preferred embodiment of the method according to the invention for the optimization of production processes is shown, with maintenance activities are in the foreground here. The structure shown corresponds essentially to that of 2 , so that the same reference numerals are used to shorten the description for the same or similar components or sections. Only the inventory activities 20 according to 2 are through maintenance activities 30 , the inventory issue through maintenance issue 31 , and the inventory execution 22 through maintenance execution 32 replaced.

In 5 sind in entsprechenden Schaubildern 5.1 und 5.2 die vorausgesagten Produktionsabläufe (entsprechend 3) sowie sich hieraus ergebende Wartungszeiten dargestellt. Wie ohne Weiteres plausibel eignet sich im dargestellten Beispiel lediglich der Zeitraum zwischen t1 und t2 für Wartungsarbeiten. Gegenüber dem Stand der Technik ergibt sich wiederum der Vorteil, dass unmittelbar bei Erreichen des Zeitpunkts t1 entsprechende Wartungsarbeiten bzw. Wartungsroutinen angegangen werden können, ohne gegebenenfalls wie im Stand der Technik zusätzliche Zeit für Wartungsroutinen einplanen zu müssen.In 5 are in corresponding graphs 5.1 and 5.2 the predicted production processes (corresponding to 3 ) as well as resulting maintenance times. As is plausibly plausible in the example shown, only the period between t1 and t2 is suitable for maintenance work. In contrast to the prior art, there is again the advantage that corresponding maintenance work or maintenance routines can be addressed directly when the time t1 is reached, without possibly having to plan additional time for maintenance routines as in the prior art.

Wie erwähnt eignet sich das dargestellte Verfahren insbesondere zur Planung und Steuerung von betriebstechnischen automatisierten Nebenaufgaben, beispielsweise Tests für die Instandhaltung einer Werkzeugmaschine. Anhand geeigneter Verfahren (beispielsweise Methoden des maschinellen Lernens oder kontextsensitiver Software-Technologien) ist eine Synthese bzw. Rekonstruktion von Informationen über Produktionsabläufe zur Planung bzw. Steuerung von automatisierten Nebenaufgaben mittels Bereitstellung von Voraussagen über Produktionsabläufe zur Verfügung gestellt. Insbesondere können herkömmlicherweise verwendete Time-Out-Zeiten (Zeitüberschreitungen) weitgehend vermieden werden. Hierdurch treten Zeitverluste durch das Abwarten derartiger Time-Outs erfindungsgemäß nicht mehr auf. Fehleinschätzungen derartiger Time-Out-Zeiten, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, sind erfindungsgemäß nicht mehr zu berücksichtigen. Auf den erhöhten Engineering-Aufwand bei der Einrichtung und Anpassung von Time-Out-Zeiten kann verzichtet werden. Die Erfindung ermöglicht die Erkennung realer zeitlicher Muster in Produktionsabläufen, und somit eine wesentlich verbesserte Abschätzung von Leerlaufzeiten, welche dann für Nebenaufgaben verwendet werden können.As mentioned, the illustrated method is particularly suitable for the planning and control of operational automated secondary tasks, for example, tests for the maintenance of a machine tool. Appropriate methods (for example, machine learning techniques or context-sensitive software technologies) are used to synthesise or reconstruct information about production processes for planning or controlling automated ancillary tasks by providing forecasts of production processes. In particular, conventionally used time-out times (timeouts) can be largely avoided. As a result, time losses due to the waiting for such time-outs no longer occur according to the invention. Misjudgments of such time-out times, as known from the prior art, are no longer to be considered according to the invention. The increased engineering effort in setting up and adjusting time-out times can be dispensed with. The invention enables the recognition of real temporal patterns in production processes, and thus a much improved estimation of idle times, which can then be used for secondary tasks.

Die Erfindung wird nun anhand der 6 weiter erläutert. In dieser ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie sie beispielsweise unter Bezugnahme auf die 2 und 3 dargestellt wurde, im größeren Detail erläutert. Die Komponenten, welche bereits unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurden, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.The invention will now be described with reference to 6 further explained. In this is a preferred embodiment of the method according to the invention, as for example with reference to the 2 and 3 has been illustrated, explained in greater detail. The components, which are already with reference to 2 have been described are provided with the same reference numerals.

Die auf Level 1, 2 vorgesehene Prozesssteuerung 10 weist zunächst ein Zustandsmonitormodul (State monitor) 101 auf. Dieses erfasst die Zustände der Steuerung (Controller state) 102 über die Zeit, beispielsweise in regelmäßigen Abständen. Diese Zustände werden auf ein Kommunikationsmodul 103 gegeben. Das Kommunikationsmodul 103 übergibt die über die Zeit erfassten Zustände der Steuerung auf ein weiteres Kommunikationsmodul 104, welches im Level 3 angesiedelt ist.The process control provided on Level 1, 2 10 initially has a state monitor module (state monitor) 101 on. This detects the states of the controller (controller state) 102 about the Time, for example at regular intervals. These states are based on a communication module 103 given. The communication module 103 transfers the states of the control acquired over time to another communication module 104 , which is located in level 3.

Die erfassten Zustände der Steuerung werden als ”State history” bzw. über die Zeit verfügbare Zustandsdaten an ein Zustandszuordnungsmodul (State mapper) 105 gegeben. Dieses Modul 105 ordnet jedem erfassten Zustand einen zugeordneten Produktionsmodus zu. Die prinzipielle Zuordnung zwischen Zuständen der Steuerung und Produktionsmodus erfolgt hierbei mit Hilfe einer vorgegebenen Konfiguration 106. Beispielsweise ist es möglich, einer Menge von n Zuständen der Steuerung (beispielsweise bestimmte Bewegungszustände von Achsen oder anderen Komponenten) jeweils einen Produktionsmodus zuzuordnen. Diese Zuordnung wird dem Modul 105 mitgeteilt. In dem Modul 105 ist es somit möglich, die Produktionsablaufhistorie (Production history), also die Zuordnung von Zuständen der Steuerung zu Produktionsmoden, zu erzeugen. Diese Informationen werden auf ein Mustererkennungsmodul (Time pattern analyzer) 107 gegeben. Dieses Modul 107 erzeugt ein auf der Historie basierendes Produktionsmuster, welches anschließend mittels eines Produktionsmodusvoraussagemoduls (production mode predictor) 108 umgewandelt werden kann in voraussichtliche bzw. zukünftige Produktionsabläufe.The detected states of the controller are referred to as state history or state data available over time to a state mapper module (state mapper). 105 given. This module 105 assigns each assigned state an assigned production mode. The principle assignment between states of the control and production mode is carried out here using a predetermined configuration 106 , For example, it is possible to assign a production mode to a set of n states of the controller (for example, certain states of motion of axes or other components). This assignment becomes the module 105 communicated. In the module 105 Thus, it is possible to generate the production history, ie the assignment of states of the controller to production modes. This information is sent to a pattern recognition module (Time pattern analyzer) 107 given. This module 107 generates a history-based production pattern, which is subsequently produced by means of a production mode predictor module. 108 can be converted into anticipated or future production processes.

Die Module 104 bis 108 sind innerhalb des Bereiches Produktionsaktivitäten 18 angeordnet.The modules 104 to 108 are within the range of production activities 18 arranged.

Die so mittels des Moduls 108 getroffene Vorhersage bezüglich zukünftiger Produktionsabläufe (bzw. des zeitlichen Verlaufs zukünftiger Produktionsabläufe) wird anschließend im Bereich Inventaraktivitäten 20 weiterverarbeitet.The so by means of the module 108 The forecast made regarding future production processes (or the timing of future production processes) will then be used in the area of inventory activities 20 further processed.

Die Produktionsablaufvorhersage, wie sie von dem Modul 108 erzeugt wird, wird in einem Randbedingungsprüfmodul (constraint checking) 109 zunächst auf Zweckmäßigkeit geprüft. Hierzu wird in einem weiteren Konfigurationsmodul 110 zunächst auf eine Zuordnung zwischen Produktionsmodi und Inventarmodi zugegriffen. Beispielsweise kann darauf erkannt werden, dass die Umschaltung auf einen bestimmten Energiesparmodus für eine zu kurze Zeit nicht zweckmäßig ist, so dass aufgrund der Randbedingung in einem derartigen Fall auf ein Umschalten in einen Energiesparmodus verzichtet wird.The production process prediction as given by the module 108 is generated in a constraint checking module 109 initially tested for expediency. This is done in another configuration module 110 Initially, an association between production modes and inventory modes was accessed. For example, it can be recognized that switching to a specific energy-saving mode is not appropriate for too short a time, so that switching to an energy-saving mode is dispensed with because of the boundary condition in such a case.

Anschließend an diese Randbedingungsprüfung erfolgt in einem Modul 111 und einem anschließenden Modul 112 ein Erstellen bzw. ein Prüfen zweckmäßiger zukünftiger Betriebsabläufe. Diese Informationen werden anschließend einem weiteren Kommunikationsmodul 113 zugeführt, welches diese Daten zurück in das Level 1 auf das Kommunikationsmodul 103 gibt.Subsequent to this boundary condition test takes place in a module 111 and a subsequent module 112 creating or reviewing appropriate future operations. This information then becomes another communication module 113 which returns this data back to level 1 on the communication module 103 gives.

Es sei angemerkt, dass die Überprüfung im Modul 112 automatisch und/oder mittels alternativer oder zusätzlicher manueller Eingaben durch einen Benutzer 28 durchgeführt werden kann.It should be noted that the review in the module 112 automatically and / or by means of alternative or additional manual inputs by a user 28 can be carried out.

Das Kommunikationsmodul 103 gibt die berechneten und geprüften Produktionsabläufe an einen Modusmanager (Mode manager) 113. Dieser führt die weiteren Produktionsabläufe auf der Grundlage der berechneten Voraussagen aus. Das Modul 113 greift hierbei auf Inventarmodi 114 und auf Timerdaten eines Timermoduls 115 zu. Dieses Timermodul 115 liefert Timerdaten auch für das Modul 101.The communication module 103 gives the calculated and tested production processes to a mode manager (fashion manager) 113 , This executes the further production processes on the basis of the calculated predictions. The module 113 accesses inventory modes 114 and timer data of a timer module 115 to. This timer module 115 also provides timer data for the module 101 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • ISA-95 [0023] ISA-95 [0023]
  • ISA-95 [0024] ISA-95 [0024]
  • Norm ISA-95 [0024] Standard ISA-95 [0024]

Claims (5)

Verfahren zur Optimierung der Nebenzeiten in Produktionsabläufen von Werkzeugmaschinen, mit folgenden Schritten: – Erkennung von zeitlichen Informationen der zu optimierenden Nebenaufgaben in Produktionsabläufen auf der Grundlage der Erfassung von steuerungsinternen Informationen, – Berechnen von Voraussagen bezüglich des zeitlichen Verlaufs zukünftiger Produktionsabläufe auf der Grundlage der erkannten zeitlichen Informationen, und – Optimierung der Nebenzeiten in Produktionsabläufen auf der Grundlage der berechneten Voraussagen.Method for the optimization of idle times in production processes of machine tools, with the following steps: Recognition of temporal information of the ancillary tasks to be optimized in production processes on the basis of the acquisition of control-internal information, Calculating predictions regarding the time course of future production processes on the basis of the detected temporal information, and - Optimization of idle times in production processes on the basis of the calculated predictions. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung der Nebenzeiten in Produktionsabläufen die Optimierung der Energieeffizienz und/oder von Leerlaufzeiten und/oder Wartungszeiten umfasst.A method according to claim 1, characterized in that the optimization of the non-productive times in the production processes, the optimization of energy efficiency and / or idle times and / or maintenance times includes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Berechnung von Voraussagen Verfahren des maschinellen Lernens und/oder kontextsensitive Technologien, insbesondere kontextsensitive Software-Technologien, verwendet werden.Method according to one of Claims 1 or 2, characterized in that methods of machine learning and / or context-sensitive technologies, in particular context-sensitive software technologies, are used in the calculation of predictions. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung der Nebenzeiten in Produktionsabläufen unter Berücksichtigung systemrelevanter Randbedingungen erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the optimization of the non-productive times in production processes taking into account system-relevant boundary conditions. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die berechneten Voraussagen auf der Grundlage manueller Eingaben eines Benutzers modifizierbar sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the calculated predictions are modifiable on the basis of manual inputs of a user.
DE102011013102A 2011-03-04 2011-03-04 Method for the optimization of non-productive times in production processes of machine tools Pending DE102011013102A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011013102A DE102011013102A1 (en) 2011-03-04 2011-03-04 Method for the optimization of non-productive times in production processes of machine tools
PCT/EP2012/000459 WO2012119680A1 (en) 2011-03-04 2012-02-02 Method for optimizing non-productive times in machine tool production sequences

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011013102A DE102011013102A1 (en) 2011-03-04 2011-03-04 Method for the optimization of non-productive times in production processes of machine tools

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011013102A1 true DE102011013102A1 (en) 2012-09-06

Family

ID=45569553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011013102A Pending DE102011013102A1 (en) 2011-03-04 2011-03-04 Method for the optimization of non-productive times in production processes of machine tools

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102011013102A1 (en)
WO (1) WO2012119680A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015211941A1 (en) * 2015-06-26 2016-12-29 Zf Friedrichshafen Ag Method and device for reducing the energy requirement of a machine tool and machine tool system
DE102017003944B4 (en) 2016-04-25 2023-11-16 Fanuc Corporation Numerical control to reduce power consumption in non-cutting condition
DE102022209953A1 (en) 2022-09-21 2024-03-21 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method for determining an optimal route for producing a product along a production line having at least one process station

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6917845B2 (en) * 2000-03-10 2005-07-12 Smiths Detection-Pasadena, Inc. Method for monitoring environmental condition using a mathematical model
US20020156542A1 (en) * 2001-02-23 2002-10-24 Nandi Hill K. Methods, devices and systems for monitoring, controlling and optimizing processes
US7676294B2 (en) * 2007-09-27 2010-03-09 Rockwell Automation Technologies, Inc. Visualization of workflow in an industrial automation environment
DE102007046848A1 (en) * 2007-09-29 2009-04-02 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale Method and system for controlling the transport sequences in a process plant by means of a predictive mode
US7974723B2 (en) * 2008-03-06 2011-07-05 Applied Materials, Inc. Yield prediction feedback for controlling an equipment engineering system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Norm ISA-95

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015211941A1 (en) * 2015-06-26 2016-12-29 Zf Friedrichshafen Ag Method and device for reducing the energy requirement of a machine tool and machine tool system
DE102017003944B4 (en) 2016-04-25 2023-11-16 Fanuc Corporation Numerical control to reduce power consumption in non-cutting condition
DE102022209953A1 (en) 2022-09-21 2024-03-21 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method for determining an optimal route for producing a product along a production line having at least one process station

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012119680A1 (en) 2012-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013171234A1 (en) Method for the monitoring, control and data-collection of system components of a service-oriented automation system, and a service-oriented automation system for carrying out said method
EP2726945A1 (en) Device for the energy-efficient control of a system and method therefor
DE102017003154A1 (en) MANUFACTURING MANAGEMENT SYSTEM WITH THE ABILITY TO IMPROVE THE AVAILABILITY LEVEL OF A PRODUCTION CELL
DE102013010464A1 (en) Method for operating robots in production plant, involves determining scale factors, such that time interval of planned movement phases are extended without extending determined total minimum period of forthcoming production cycle
EP2574997B1 (en) Method for adjusting an operating status
DE102018129810A1 (en) Method and device for controlling a number of energy-feeding and / or energy-consuming units
DE102011013102A1 (en) Method for the optimization of non-productive times in production processes of machine tools
DE102007003030A1 (en) Method for operating a wind farm
WO2013131556A1 (en) Method and device for the energy-efficient control of a plant
DE102019120864B3 (en) Method and device for planning maintenance work on at least one machine
EP3082001B1 (en) Method for expanding an automation device using a virtual field device and automation device
EP2798418B1 (en) Device and method for the automatic generation of power-up sequences in an installation
DE102007036325A1 (en) Method and system for creating a production plan for a production plant
EP2479630A1 (en) Method for collision-free switching of an assembly from off mode to operational mode
EP2574996B1 (en) Method for determining a partial load state of a system
DE102017003157A1 (en) Numerical control
DE102011122516A1 (en) Method for reduction of e.g. resource consumption of machine tool in automation field, involves switching system mechanisms between work mode with higher power requirement and power saving mode with lower power requirement
DE102008063684A1 (en) Method for describing basic activities for automated, dynamic generation of process-specific workflows in industry, involves producing resulting state of activities during execution of process or treatment steps based on starting condition
EP3992733A1 (en) Machine loading planning for a complex production plant
WO2016050599A1 (en) Method for determining the energy requirement of a production machine or of a production system comprising a plurality of production machines, and measuring device suitable for performing the method
DE102007031693A1 (en) Method for characterization of natural radiation, involves determining starting condition or initial condition, process or processing step and result or resulting state for each natural radiation
DE102011122515A1 (en) Method for reducing consumption of energy resource of automation device, involves determining event of input and output of event interface equipment installation, to initiate exchange between operation mode and power saving mode
EP3000004B1 (en) Device and method for operating a technical system and method for producing a technical system
WO2013044962A1 (en) Tool for assisting an energy-efficient control and method therefor
EP2729854B1 (en) Method for determining component parameters and device

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed