DE102011051162A1

DE102011051162A1 - Determining parameter specifications, in process for manufacturing machine product, comprises performing automatic validity checking of first process submodel, and automatically determining parameter specifications to achieve target sizes

Info

Publication number: DE102011051162A1
Application number: DE102011051162A
Authority: DE
Inventors: René Pleul
Original assignee: Q Das Asset & Co KG GmbH; Q Das Gesellschaft fuer Datenverarbeitung und Systemtechnik mbH
Current assignee: Hexagon Technology Center GmbH
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2012-12-20
Anticipated expiration: 2031-06-18
Also published as: DE102011051162B4

Abstract

The method comprises: performing automatic validity checking (2) of a first process submodel, which mathematically represents an accepted relationship between parameter specifications from a subset of an adjustment quantity and a target size from a subset of a property amount; and automatically determining (4) the parameter specifications to achieve the predetermined target sizes using the first process submodel, performing the manufacturing process with the determined specifications, determining the properties of the manufactured product and automatically checking the determined properties. The method comprises: automatic validity checking (2) of a first process submodel, which mathematically represents an accepted relationship between parameter specifications from a subset of an adjustment quantity and a target size from a subset of a property amount; automatically determining (4) the parameter specifications to achieve the predetermined target sizes using the first process submodel, performing the manufacturing process with the determined parameter specifications, determining the properties of the manufactured product and automatically checking the determined properties whether the target size is reached, if the validity criterion is fulfilled; creating an experimental design with sets of parameter specifications to determine measured variables and producing a second process submodel using the determined properties if the target size is not achieved automatically in a process model expansion step (7). The experimental design is determined under consideration of a first process submodel. The manufacturing process is carried out with the sets of parameter specifications. The second process submodel is considered instead of the first process submodel. In the process model expansion step, the experimental design is created for an extension subset (8) of the adjustment quantity. The extension subset is determined using the first process submodel. The predetermined target size is depicted by the first process submodel and/or the second process submodel on the parameter specifications.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Parametervorgaben für einen Herstellungsprozess für ein maschinell herzustellendes Produkt in Abhängigkeit von vorgegebenen Sollgrößen für Eigenschaften des Produkts. The invention relates to a method for determining parameter specifications for a production process for a product to be machined as a function of predetermined nominal values for the properties of the product.

Endprodukte eines Herstellungsprozesses sollen am Ende des Prozesses bestimmte vorgegebene Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise werden an die Oberflächenbeschaffenheit elektroerosiv bearbeiteter Werkstücke bestimmte Anforderungen gestellt. Häufig werden Produkte unterschiedlicher Eigenschaften beispielsweise unter Verwendung einer einzigen Bearbeitungsmaschine hergestellt. Zur Herstellung von Produkten mit unterschiedlichen Produkteigenschaften müssen vorgebbare Parameter der Maschine entsprechend eingestellt werden. End products of a manufacturing process should have certain predetermined properties at the end of the process. For example, certain requirements are placed on the surface finish of electrical-discharge machined workpieces. Frequently, products of different properties are produced, for example, using a single processing machine. For the production of products with different product properties, predefinable parameters of the machine must be set accordingly.

Zur Bestimmung der für die Erreichung bestimmter Sollgrößen für Eigenschaften eines Endprodukts notwendigen Parameter, d.h. die Parametervorgaben, können im Wesentlichen zwei Vorgehensweisen unterschieden werden. In order to determine the parameters necessary to achieve certain target values for properties of a final product, i. the parameter specifications, two main approaches can be distinguished.

Bei einfachen bzw. überschaubaren Herstellungsprozessen bestimmen häufig erfahrene Anlagenfahrer durch Versuche und unter Zuhilfenahme ihrer Erfahrungswerte geeignete Parameter zur Erreichung der vorgegebenen Sollgrößen. Ein solches Vorgehen findet dort seine Grenze, wo die Zusammenhänge zwischen Prozessparametern einerseits und den durch die eingestellten Parameter erzielbaren Eigenschaften des Endprodukts andererseits nicht eindeutig oder die Anzahl der variierbaren Parameter und Eigenschaften des Produkts groß sind und auch von erfahrenen Anlagenfahrern nicht mehr überschaut werden können. Zudem ist der Erfolg dieses Verfahrens unmittelbar an die Person des Anlagenfahrers gebunden und kann beispielsweise nicht auf weitere Maschinen bzw. Anlagen beispielsweise an verschiedenen Standorten übertragen werden. In simple or manageable production processes, experienced plant operators often determine by experiment and with the aid of their empirical values suitable parameters for achieving the specified target values. Such a procedure finds its limit where the relationships between process parameters on the one hand and the properties of the end product that can be achieved by the set parameters are not unambiguous or the number of variable parameters and properties of the product are large and can no longer be overseen by experienced plant operators. In addition, the success of this method is directly related to the person of the plant operator and can not be transferred to other machines or systems, for example, at different locations, for example.

Werden die Zusammenhänge zwischen einstellbaren Parametern und damit erreichbaren Eigenschaften der Endprodukte unübersehbar oder sind beispielsweise die Kosten für durchzuführende Versuche besonders hoch, so kommen vermehrt modellbasierte Ansätze zur Ermittlung der notwendigen Parameter zum Einsatz. If the relationships between adjustable parameters and thus achievable properties of the end products are obvious or, for example, the costs for tests to be carried out are particularly high, then increasingly model-based approaches are used to determine the necessary parameters.

Beispielsweise kommen zur Bestimmung optimaler Randsteuerungen in Glasabkühlungsprozessen komplexe analytische Modelle zum Einsatz, die den Zusammenhang zwischen bestimmten Eigenschaften des herzustellenden Glases und des Abkühlungsprozesses beschreiben. Die Erstellung der notwendigen Modelle und der Verfahren zur numerischen Lösung solcher Modelle ist äußerst aufwendig, kostenintensiv und häufig nicht auf verschiedene Herstellungsprozesse übertragbar. For example, to determine optimal edge controls in glass cooling processes, complex analytical models are used which describe the relationship between certain properties of the glass to be produced and the cooling process. The creation of the necessary models and the methods for the numerical solution of such models is extremely complex, expensive and often not transferable to different manufacturing processes.

Ist die Durchführung von Versuchen zumindest im begrenzten Umfang möglich, so kommen teilweise auch datenbasierte Modellansätze zum Einsatz, wobei von den Modellen ebenfalls die Zusammenhänge zwischen Eigenschaften des Endprodukts und Prozessparametern beschrieben werden. Zur Bestimmung der notwendigen datenbasierten Modelle sind verschiedenste Schritte durchzuführen wie beispielsweise die Bestimmung des Variationsbereichs, in dem die Parameter variiert werden sollen, die Ermittlung von geeigneten Modellansätzen oder die Auswahl geeigneter Versuchspunkte innerhalb des Variationsbereichs beispielsweise durch Anwendung bekannter Methoden der Versuchsplanung und die anschließende Identifikation der Modellparameter mit Hilfe der gewonnenen Messdaten. Zur Durchführung der einzelnen Schritte wird ebenfalls erhebliches Expertenwissen zum Prozess sowie zur Methodik benötigt, so dass solche datenbasierten Prozessmodelle nur von speziell geschultem Personal erstellt werden können. Die einmal erstellten Modelle lassen sich ebenfalls nicht auf weitere Herstellungsprozesse übertragen. Zudem ist häufig ein ganz erheblicher Versuchsaufwand erforderlich, da der Variationsbereich oftmals zumindest zu Beginn sehr groß gewählt werden sollte, um die vorgegebenen Produkteigenschaften zuverlässig abbilden zu können. If it is possible to carry out tests, at least to a limited extent, data-based model approaches are sometimes used, whereby the models also describe the relationships between properties of the end product and process parameters. In order to determine the necessary data-based models, various steps are to be carried out, such as the determination of the range of variation in which the parameters are to be varied, the determination of suitable model approaches or the selection of suitable experimental points within the range of variation, for example by using known methods of experimental design and the subsequent identification of the Model parameters using the obtained measurement data. To carry out the individual steps, considerable expert knowledge of the process and the methodology is also required, so that such data-based process models can only be created by specially trained personnel. Once created models can not be transferred to other manufacturing processes. In addition, a very considerable effort is often required experimental because the range of variation should often be very large, at least initially to be able to reliably reproduce the given product properties.

Die bekannten Verfahren zur Ermittlung von Parametervorgaben zur Erreichung von Sollgrößen für Eigenschaften eines Endprodukts weisen gemeinsam den Nachteil auf, dass durch diese Verfahren erhebliche Kosten verursacht werden. Zudem sind in den meisten Fällen die analytisch oder empirisch ermittelten Modelle nicht einfach auf verschiedene Herstellungsprozesse übertragbar. The known methods for determining parameter specifications for achieving target values for properties of an end product have the common disadvantage that considerable costs are caused by these methods. In addition, in most cases the analytically or empirically determined models are not easily transferable to different manufacturing processes.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Bestimmung von Parametervorgaben bereitzustellen, das kostengünstig für verschiedene Herstellungsprozesse eingesetzt werden kann. The object of the invention is therefore to provide a method for the determination of parameter specifications, which can be used inexpensively for various manufacturing processes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale gemäß des ersten Patentanspruchs gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausführungen aus den Unteransprüchen ergeben. This object is achieved by the features according to the first claim, which result in advantageous embodiments of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf der Bestimmung der Parametervorgaben auf Grundlage datenbasierter Modelle. Dabei werden beispielsweise einzelne datenbasierte Modelle stückweise aus Prozessteilmodellen zusammengesetzt, die jeweils lokal, das heißt innerhalb begrenzter Bereiche für die die Modelle ermittelt wurden, gültig sind. Die Bereiche werden dabei durch festgelegte Einstellwerte der Prozessparameter gebildet, bei denen die Produkteigenschaften vermessen wurden. Innerhalb dieser Bereiche ist es möglich, zwischen den Einstellwerten der Prozessparameter bzw. den damit erzielten Produkteigenschaften auf Grundlage einer Modellannahme zu interpolieren, um für nicht explizit vermessene Werte der Produkteigenschaften auf entsprechende Werte der Prozessparameter zu schließen bzw. aus vorgegebenen Sollgrößen für die Produkteigenschaften die hierfür einzustellenden Parametervorgaben zu bestimmen. Die Modellannahme beschreibt dabei einen zumindest lokal gültigen funktionalen Zusammenhang zwischen den Produkteigenschaften und den Prozessparametern. Die Genauigkeit der durch Interpolation bestimmten Parametervorgaben ist unter anderem davon abhängig, ob die zu Grunde liegende Modellannahme den funktionalen Zusammenhang zwischen den Produkteigenschaften und den Prozessparametern zutreffend abbildet und zugehörige Modellparameter auf Grundlage geeigneter Messdaten und Identifikationsverfahren bestimmt wurden. Die Modellgrenzen und die in diesen Grenzen gültige Modellannahme und zugehörigen Modellparameter sowie ein Maß für die Bewertung der Validität des Modells sind die wesentlichen Elemente der zur Bestimmung der Parametervorgaben notwendigen Elemente der datenbasierten Modelle. The method according to the invention is based on the determination of the parameter specifications on the basis of data-based models. In this case, for example, individual data-based models are pieced together from process submodels that are valid locally, ie within limited areas for which the models were determined. The ranges are formed by fixed setting values of the process parameters, in which the product properties were measured. Within these ranges, it is possible to interpolate between the setting values of the process parameters or the product properties achieved thereon on the basis of a model assumption in order to infer values of the process parameters that are not explicitly measured for corresponding values of the process parameters or from preset nominal values for the product properties to determine the parameters to be set. The model assumption describes an at least locally valid functional relationship between the product properties and the process parameters. The accuracy of the parameter specifications determined by interpolation depends, inter alia, on whether the underlying model assumption correctly depicts the functional relationship between the product properties and the process parameters and the associated model parameters were determined on the basis of suitable measurement data and identification methods. The model boundaries and the model assumption and associated model parameters valid within these limits as well as a measure for the evaluation of the validity of the model are the essential elements of the elements of the data-based models necessary for the determination of the parameter specifications.

Die Produkteigenschaften können bei dem Herstellungsprozess entweder automatisch nach der Herstellung mittels geeigneter Messanordnungen ermittelt oder auch manuell erfasst werden. Bei den Parametervorgaben kann es sich beispielsweise um direkt vorgebbare Stellgrößen von in dem Herstellungsprozess verwendeten Aktoren oder auch um Sollgrößenvorgaben für Regelkreise, die bestimmte messtechnisch erfassbare Eigenschaften des Herstellungsprozess wie Drücke, Temperaturen, Geschwindigkeiten, Drehzahlen, Stoffzusammensetzungen oder dergleichen steuern, handeln. Als vorgebbare Parameter kommen aber auch alle weiteren denkbaren, vorgebbaren und den Herstellungsprozess beeinflussenden Einstellungen in Frage. Diese Parametervorgaben können ebenfalls entweder automatisch oder manuell eingestellt werden. In the manufacturing process, the product properties can either be determined automatically after production by means of suitable measuring arrangements or also recorded manually. The parameter specifications can be, for example, directly specifiable manipulated variables of actuators used in the production process or also nominal value specifications for control circuits which control certain metrologically detectable properties of the production process such as pressures, temperatures, speeds, rotational speeds, compositions of substances or the like. As a predefinable parameter but also all other conceivable, specifiable and the production process affecting settings in question. These parameter specifications can also be set either automatically or manually.

Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass zu Beginn des Verfahrens bereits mindestens ein erstes Prozessmodell mit mindestens einem ersten Prozessteilmodell bzw. mindestens ein Initialmodell vorhanden ist. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung von Parametervorgaben zur Erreichung unterschiedlicher Sollgrößen kann das mindestens eine erste Prozessteilmodell bzw. das Initialmodell um weitere, datenbasierte Prozessteilmodelle erweitert oder durch andere Prozessteilmodelle ersetzt werden. Bei dem Initialmodell kann es sich um ein vorhandenes analytisches Modell, das auf Grund physikalischer Überlegungen ermittelt wurde, um ein empirisch auf Grundlage datenbasierter Modellbildungsansätze ermitteltes Modell oder um ein Modell, das sowohl auf Grundlage physikalischer Vorüberlegungen als auch mit Hilfe bekannter Systemidentifikationsmethoden bestimmt wurde, handeln. Dabei besitzt dieses Modell entweder nur Gültigkeit für eine bestimmte Teilmenge aller möglichen Parametervorgaben bzw. für eine bestimmte Teilmenge aller möglichen durch die Variation der Parametervorgaben erzielbaren Eigenschaften der herzustellenden Produkte und/oder beschreibt die funktionalen Zusammenhänge zwischen Produkteigenschaften und Parametervorgaben in bestimmten Teilmengen unzureichend. In the following, it is assumed that at least one first process model with at least one first partial process model or at least one initial model is already present at the beginning of the method. By using the method according to the invention for determining parameter specifications in order to achieve different setpoint values, the at least one first partial process model or the initial model can be expanded by additional, data-based process submodels or replaced by other partial process models. The initial model may be an existing analytic model determined based on physical considerations, a model empirically determined based on data-driven modeling approaches, or a model determined based on physical considerations as well as known system identification methods , In this case, this model either only has validity for a specific subset of all possible parameter specifications or for a specific subset of all possible properties achievable by the variation of the parameter specifications of the products to be produced and / or insufficiently describes the functional relationships between product properties and parameter specifications in specific subsets.

Zur Bestimmung der Parametervorgaben wird zunächst in einem Gültigkeitsüberprüfungsschritt automatisch überprüft, ob das mindestens eine erste Prozessteilmodell, bzw. das Initialmodell das einen angenommenen Zusammenhang zwischen Prozessparametern aus einer Teilmenge einer Einstellmenge und Sollgrößen aus einer Teilmenge einer Eigenschaftsmenge mathematisch abbildet, ein Gültigkeitskriterium erfüllt. In order to determine the parameter specifications, it is first automatically checked in a validity checking step whether the at least one first process submodel or the initial model mathematically maps an assumed relationship between process parameters from a subset of a setting set and set values from a subset of a set of features satisfies a validity criterion.

Dabei bildet die Menge aller einstellbaren Parametervorgaben die üblicherweise mehrdimensionale Einstellmenge. Eine Teilmenge der Einstellmenge stellt den bereits erwähnten Variationsbereich dar, innerhalb dessen die zu vermessenden Parametervorgaben gewählt werden können. Entsprechend bildet die Menge aller in dem Herstellungsprozess mit den Parametervorgaben aus dem Variationsbereich erreichbaren Produkteigenschaften die Eigenschaftsmenge dar. Die Eigenschaftsmenge kann ebenfalls mehrdimensional sein, wobei die Anzahl der Dimensionen der Eigenschaftsmenge nicht der Dimension der Einstellmenge entsprechen muss. Grenzen einer Teilmenge der Eigenschaftsmenge stellen die Modellgrenzen des zu identifizierenden Modells dar und haben ein Äquivalent in der Einstellmenge. Dabei kann eine Teilmenge der Einstellmenge bzw. der Eigenschaftsmenge entweder einen Ausschnitt aus den jeweiligen Mengen oder die gesamte Menge umfassen. Die Eigenschaftsmenge kann sich im Verlauf des Verfahrens in Abhängigkeit von dem jeweils aktuell verwendeten Prozessmodell verändern. In this case, the set of all adjustable parameter specifications forms the usually multi-dimensional set-up quantity. A subset of the adjustment set represents the range of variation already mentioned, within which the parameter specifications to be measured can be selected. Accordingly, the amount of all product properties achievable in the manufacturing process with the parameter specifications from the variation range represents the property amount. The property amount may also be multi-dimensional, wherein the number of dimensions of the property amount need not correspond to the dimension of the set amount. Limits of a subset of the property set represent the model boundaries of the model to be identified and have one equivalent in the set set. In this case, a subset of the setting quantity or the property quantity can either comprise a section of the respective quantities or the entire quantity. The amount of the property may change in the course of the process depending on the currently used process model.

Das Gültigkeitskriterium ist erfüllt, falls die Werte der vorgegebenen Sollgrößen innerhalb der Teilmenge der Eigenschaftsmenge eines ersten Prozessmodells und damit innerhalb der Modellgrenzen des überprüften Modells liegen. Die Werte der vorgegebenen Sollgrößen können als n-Tupel in einem mehrdimensionalen Raum repräsentiert werden. The validity criterion is fulfilled if the values of the predefined set values lie within the subset of the property set of a first process model and thus within the model boundaries of the model being checked. The values of the predefined set values can be represented as n-tuples in a multi-dimensional space.

Sind wahlweise mehrere erste Prozessteilmodelle vorhanden, so wird der Gültigkeitsüberprüfungsschritt beispielsweise für alle ersten Prozessteilmodelle durchgeführt und mit Hilfe eines geeigneten Algorithmus das erste Prozessteilmodell bestimmt, mit dessen Hilfe geeignete Parametervorgaben für die vorgegebenen Sollgrößen voraussichtlich bestimmt werden können oder es werden die ersten Prozessteilmodelle sukzessive hinsichtlich des Gültigkeitskriteriums überprüft und sobald ein gültiges erstes Prozessteilmodell bestimmt wurde mit dem nächsten Verfahrensschritt fortgefahren. If a plurality of first process submodels are optionally present, then the validity checking step is carried out, for example, for all first process submodels and with the aid of a suitable algorithm determines the first partial process model, with the help of which suitable parameter specifications for the predetermined target values can be determined or the first process submodels are successively checked for the validity criterion and as soon as a valid first partial process model has been determined continued with the next process step.

In dem Gültigkeitsüberprüfungsschritt wird zunächst überprüft, ob für die geforderten Sollgrößen für Eigenschaften des herzustellenden Produkts ein erstes Prozessteilmodell vorhanden ist, mit Hilfe dessen zur Erreichung der geforderten Sollgrößenwerte geeignete Parametervorgaben bestimmt werden können. Falls das Gültigkeitskriterium erfüllt ist, werden in einem nachfolgenden Parameterermittlungsschritt zunächst mit Hilfe des mindestens einen ersten Prozessteilmodells automatisch Parametervorgaben zur Erreichung der vorgegebenen Sollgrößenwerte ermittelt. Anschließend wird der Herstellungsprozess mit den ermittelten Parametervorgaben durchgeführt, woraufhin die Eigenschaften des hergestellten Produkts ermittelt werden. Anhand der ermittelten Eigenschaften wird anschließend mit Hilfe eines weiteren Kriteriums automatisch überprüft, ob die geforderten Sollgrößenwerte tatsächlich erreicht wurden. In the validity check step, it is first checked whether a first partial process model exists for the required nominal values for properties of the product to be produced, with the aid of which suitable parameter specifications can be determined in order to achieve the required nominal value values. If the validity criterion is met, parameter specifications for achieving the predefined setpoint values are automatically determined in a subsequent parameter determination step, first with the aid of the at least one first process submodel. Subsequently, the manufacturing process is carried out with the determined parameter specifications, whereupon the properties of the manufactured product are determined. Based on the determined properties, a further criterion is then used to automatically check whether the required setpoint values have actually been achieved.

Ist dies der Fall, wird das Bewertungsmaß der Validität der genutzten Modellkomponenten entsprechend angepasst und das Verfahren beendet. If this is the case, the evaluation measure of the validity of the model components used is adjusted accordingly and the process is terminated.

Ist dies nicht der Fall oder konnte in dem Gültigkeitsüberprüfungsschritt kein zur Bestimmung von Parametervorgaben zur Erreichung der vorgegebenen Sollgrößen geeignetes erstes Prozessteilmodell ermittelt werden, so wird in einem Prozessmodellerweiterungsschritt mindestens ein zweites Prozessteilmodell erstellt. Das zweite Prozessteilmodell kann das bestehende erste Prozessteilmodell ergänzen oder modifizieren oder aber vollständig ersetzen. Das zweite Prozessmodell besteht dann aus mindestens einem zweiten Prozessteilmodell, welches entweder zusätzlich zu dem vorangehend untersuchten ersten Prozessteilmodell zusammen mit diesem das zweite Prozessmodell bildet oder aber an Stelle des ersten Prozessteilmodells dieses ersetzt. Falls mehrere erste Prozessteilmodelle das erste Prozessmodell gebildet haben, kann das zweite Prozessteilmodell alle ersten Prozessteilmodelle oder nur eines oder einige ersetzen oder aber zusätzlich mit aufgenommen werden, um das zweite Prozessmodell zu bilden. If this is not the case or if it was not possible to determine a first partial process model that is suitable for determining parameter specifications for achieving the predetermined nominal values in the validity checking step, at least one second partial process model is created in a process model extension step. The second partial process model can supplement or modify the existing first partial process model or completely replace it. The second process model then consists of at least one second process submodel, which either forms the second process model in addition to the first process submodel investigated above, or replaces it instead of the first process submodel. If several first process submodels have formed the first process model, the second process submodel may replace all first process submodels, or only one or a few, or may be additionally included to form the second process model.

Dazu wird zunächst ein Versuchsplan mit mehreren Sätzen von Parametervorgaben zur Ermittlung von Messgrößen erstellt. Der Versuchsplan wird unter Berücksichtigung des mindestens einen ersten Prozessteilmodells ermittelt. Dabei enthält ein Satz von Parametervorgaben konkrete Parametervorgaben aus der Einstellmenge für alle vorgebbaren Parameter. Es ist allerdings auch denkbar, dass die Sätze von Parametervorgaben konkrete Parametervorgaben für einen Teil der vorgebbaren Parameter enthalten. Die Anzahl der in einem Versuchsplan enthaltenen Sätze von Parametervorgaben ist von dem zur Erstellung des Versuchsplans verwendeten Versuchsplanungsverfahren abhängig. For this purpose, a test plan with several sets of parameter specifications for the determination of measured variables is first created. The experimental design is determined taking into account the at least one first partial process model. A set of parameter specifications contains specific parameter specifications from the set quantity for all predefinable parameters. However, it is also conceivable that the sets of parameter specifications contain specific parameter specifications for a part of the predefinable parameters. The number of sets of parameter specifications contained in a design plan depends on the experimental design method used to create the design.

Zu diesem Zweck ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass in dem Prozessmodellerweiterungsschritt der Versuchsplan für eine Erweiterungsteilmenge der Menge bekannter Einstellungen bzw. bekannten Einstellmenge erstellt wird. Dabei wird zunächst eine Teilmenge der möglichen Parametervorgaben bestimmt, innerhalb der mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit solche Parametervorgaben enthalten sind, mit denen ein Produkt mit den geforderten Eigenschaften oder diesen Eigenschaften nahe liegenden Werten herstellbar ist. For this purpose, it is advantageously provided that in the process model extension step the design of an extension subset of the set of known settings or known setting quantity is created. In the process, a subset of the possible parameter specifications is first determined, within which with a certain probability such parameter specifications are contained, with which a product with the required properties or values that are close to these properties can be produced.

Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Erweiterungsteilmenge mit Hilfe des mindestens einen ersten Prozessteilmodells bestimmt wird. Die Erweiterungsteilmenge kann beispielsweise mit Hilfe bekannter Hill-Climbing-Verfahren aus dem mindestens einen ersten Prozessteilmodell bestimmt werden. Advantageously, the invention provides that the extension subset is determined with the aid of the at least one first process submodel. The extension subset can be determined, for example, with the aid of known hill climbing methods from the at least one first process submodel.

Sobald die Teilmenge der Einstellmenge bzw. die Erweiterungsteilmenge bestimmt ist, wird automatisch ein Versuchsplan erstellt, der eine bestimmte Anzahl von unterschiedlichen Sätzen von Parametervorgaben innerhalb der Teilmenge der Einstellmenge enthält. Ein solcher Versuchsplan kann beispielsweise mit Hilfe bekannter Verfahren der Versuchsplanung auf Grundlage einer vorgegebenen Modellannahme automatisch erstellt werden. Als Modellannahmen kommen beispielsweise lineare, affine oder polynominale funktionale Zusammenhänge in Frage. Es ist aber auch möglich, komplexere Modellansätze wie beispielsweise neuronale Netze, Support Vector Machines oder ähnliche zu verwenden. Once the subset of the set or extension subset is determined, a design is automatically created that includes a certain number of different sets of parameter presets within the subset of the set set. Such a design plan can be automatically created, for example, using known experimental design methods based on a given model assumption. For example, linear, affine or polynomial functional relationships are possible as model assumptions. However, it is also possible to use more complex model approaches such as neural networks, support vector machines or the like.

Im Anschluss an die Bestimmung des Versuchsplans wird der Herstellungsprozess mit den einzelnen Sätzen von Parametervorgaben durchgeführt. Dabei wird für alle Sätze von Parametervorgaben, die in dem Versuchsplan enthalten sind, jeweils mindestens ein Produkt hergestellt. Following the determination of the experimental design, the manufacturing process is carried out with the individual sets of parameter specifications. In this case, at least one product is produced for each set of parameter specifications contained in the experimental design.

Anschließend werden die Eigenschaften der unter Verwendung der einzelnen Sätze von Parametervorgaben hergestellten Produkte ermittelt. Mit Hilfe der ermittelten Eigenschaften wird dann mindestens das zweite Prozessteilmodell erstellt. Dabei werden die Modellparameter unter Verwendung der vorgegebenen Sätze von Parametervorgaben und der damit ermittelten Produkteigenschaften auf Basis der zu Grunde liegenden Modellannahme mit Hilfe bekannter Identifikationsverfahren bestimmt. Subsequently, the properties of the products manufactured using the individual sets of parameter specifications are determined. With the help of the determined properties, at least the second partial process model is then created. The model parameters are calculated using the given sets of parameter specifications and the determined product properties on the basis of the underlying model assumption using known identification method.

Anschließend wird das Verfahren beginnend mit dem Gültigkeitsüberprüfungsschritt durchgeführt, wobei das mindestens eine zweite Prozessteilmodell als aktuelles Prozessmodell berücksichtigt und verwendet wird. Dies ist notwendig, da nicht sichergestellt werden kann, ob die zur Erweiterung des ersten Prozessmodells verwendete Anzahl von Parametervorgaben zu Modellgrenzen führen, innerhalb der die vorgegeben Sollgrößen liegen. Subsequently, the method is carried out beginning with the validity checking step, wherein the at least one second process part model is considered and used as the current process model. This is necessary because it can not be ascertained whether the number of parameter specifications used to expand the first process model lead to model boundaries within which the specified target values lie.

Mit Hilfe des Verfahrens können schnell und kostengünstig Parametervorgaben bestimmt werden. Dabei ist es nicht notwendig, ein komplexes die gesamte Einstellmenge umfassendes einheitliches Prozessmodell zu erstellen. Vielmehr werden die zur Bestimmung der jeweiligen zur Erreichung der vorgegeben Sollgrößen notwendigen Parametervorgaben benötigten Prozessteilmodelle sukzessive erstellt. Nach und nach wird durch die vorhandenen Prozessteilmodelle ein großer Bereich der Einstellmenge abgebildet werden, der für die Erreichung der Sollgrößen ausreicht, so dass keine weiteren Prozesserweiterungsschritte notwendig sind. Da die einzelnen Verfahrensschritte vorgegeben sind und automatisiert ablaufen, sind auch keine speziellen Fachkenntnisse zur Ermittlung der zur Erreichung der Sollgrößen notwendigen Parametervorgaben erforderlich. With the help of the method, parameter specifications can be determined quickly and cost-effectively. It is not necessary to create a complex uniform process model covering the entire set-up quantity. Rather, the process submodels needed to determine the respective parameter specifications necessary for achieving the predetermined target values are created successively. Gradually, through the existing process submodels, a large range of the set amount will be displayed, which is sufficient for the achievement of the setpoints, so that no further process expansion steps are necessary. Since the individual process steps are predetermined and run automatically, no special expertise is required to determine the parameters required to achieve the setpoints.

Um auch einen Versuchsplan erstellen zu können, falls eine Erweiterungsteilmenge unter Berücksichtigung des einen ersten vorhandenen Prozessteilmodells nicht ermittelt werden kann, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass, falls das Gültigkeitskriterium nicht erfüllt ist, überprüft wird, ob eine Erweiterungsteilmenge unter Berücksichtigung des mindestens einen ersten vorhandenen Prozessteilmodells ermittelt werden kann und, falls ja, der Versuchsplan in dem Prozessmodellerweiterungsschritt in Grenzen der Erweiterungsteilmenge ermittelt wird, falls nein der Versuchsplan in dem Prozessmodellerweiterungsschritt in Grenzen einer Initialmenge ermittelt wird. Bei dem in Grenzen der Initialmenge erstellten Versuchsplan kann es sich beispielsweise um einen voll-faktoriellen Versuchsplan mit relativ grober Rasterung handeln, um den gesamten möglichen Einstellbereich abzudecken. In order to also be able to create a test plan if an extension subset can not be determined taking into account the first existing process submodel, it is provided according to the invention that, if the validity criterion is not fulfilled, it is checked whether an extension subset takes into account the at least one first existing process submodel can be determined and, if so, the design is determined in the process model extension step within limits of the extension subset, if no the design of the experiment in the process model extension step is determined within limits of an initial set. For example, the design plan created within limits of the initial set may be a full-factorial design plan with relatively coarse screening to cover the entire possible range of adjustment.

Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass es sich bei den Sollgrößen um Sollgrößenbereiche handelt. Auf diese Weise können Bereiche vorgegeben werden, innerhalb derer die jeweiligen Produkteigenschaften liegen sollen. Es ist aber auch möglich, für mindestens eine Produkteigenschaft eine konkrete Sollgröße und für die übrigen Produkteigenschaften Sollgrößenbereiche vorzugeben. Durch die Vorgabe von Sollgrößenbereichen kann zudem die Bestimmung der Parametervorgaben weiter beschleunigt werden, da beispielsweise die Auswirkungen von Modellungenauigkeiten oder Veränderungen im Herstellungsprozess erst ab einem bestimmten Grad zu einer Ablehnung der ermittelten Parametervorgaben in dem Überprüfungsschritt führen. Advantageously, the invention provides that the setpoint variables are setpoint ranges. In this way, areas can be specified within which the respective product properties should lie. However, it is also possible to specify a specific setpoint size for at least one product property and setpoint size ranges for the remaining product properties. By specifying setpoint ranges, moreover, the determination of the parameter specifications can be further accelerated since, for example, the effects of model inaccuracies or changes in the production process only lead to a rejection of the determined parameter specifications in the checking step at a certain degree.

Es ist auch möglich und erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens ein erstes Prozessteilmodell und/oder mindestens ein zweites Prozessteilmodell den funktionalen Zusammenhang zwischen mindestens einer vorgegebenen Produkteigenschaft und den Parametervorgaben nicht abbilden. In diesem Fall sollen die erforderlichen Prozessteilmodelle, die den Zusammenhang zwischen den Prozessparametern und den noch offenen Produkteigenschaften noch nicht abbilden, vor der Ausführung des Gültigkeitsüberprüfungsschrittes nachträglich berechnet werden. Dies ist jedoch nur dann möglich, wenn die dazu erforderlichen Werte von Prozessparametern und Produkteigenschaften durch Datenspeicherung verfügbar oder ableitbar sind. Dies setzt wiederum voraus, dass die Produkteigenschaften durch spezielle Algorithmen aus Datensätzen gebildet werden, die die Beschaffenheit des Produkts zunächst umfassender beschreiben, wie beispielsweise die Berechnung von Oberflächenkenngrößen aus Topographiedaten. Auf diese Weise können zum Beispiel bei Berücksichtigung einer bislang unberücksichtigten und für neue Produkte relevanten Produkteigenschaft die bereits erstellten Modelle weiterverwendet werden. It is also possible and provided according to the invention that at least one first partial process model and / or at least one second partial process model do not map the functional relationship between at least one predetermined product property and the parameter specifications. In this case, the required process submodels, which do not yet map the relationship between the process parameters and the still open product properties, should be subsequently calculated before the validity check step is executed. However, this is only possible if the required values of process parameters and product properties through data storage are available or derivable. This, in turn, presupposes that the product properties are formed by special algorithms from data sets which initially describe the nature of the product more comprehensively, such as, for example, the calculation of surface characteristics from topographical data. In this way, for example, taking into account a product property that has hitherto been disregarded and relevant for new products, the models already created can continue to be used.

Zur Bestimmung von geeigneten Parametervorgaben, die zur Erreichung mehrerer Sollgrößen bzw. im Falle einer mehrdimensionalen Eigenschaftsmenge erforderlich sind, können mehrere Prozessteilmodelle berücksichtigt werden, wobei jeweils ein Prozessteilmodell den Zusammenhang zwischen den Prozessparametern und genau einer Produkteigenschaft beschreibt. Dabei müssen in dem Gültigkeitsüberprüfungsschritt die mehreren ersten Prozessteilmodelle dahingehend überprüft werden, ob mit Hilfe der mehreren ersten Prozessteilmodelle gemeinsame Parametervorgaben für die gewünschten Produkteigenschaften bestimmt werden können. Ist dies nicht der Fall, ist das Gültigkeitskriterium nicht erfüllt und es ist mit dem Prozessmodellerweiterungsschritt fortzufahren, anderenfalls ist mit dem Überprüfungsschritt fortzufahren. In order to determine suitable parameter specifications which are required to achieve a plurality of set values or, in the case of a multidimensional set of features, several process submodels can be taken into account, with one process submodel describing the relationship between the process parameters and exactly one product property. In this case, in the validity checking step, the plurality of first process submodels must be checked as to whether common parameter specifications for the desired product properties can be determined with the aid of the first plurality of process submodels. If this is not the case, the validity criterion is not fulfilled and it is necessary to continue with the process model extension step; otherwise, continue with the verification step.

Um zu überprüfen, ob mit Hilfe der lediglich eine Teilmenge der Eigenschaftsmenge berücksichtigenden Prozessteilmodelle Parametervorgaben ermittelt werden können ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Gültigkeitskriterium erfüllt ist, falls die vorgegebenen Sollgrößen innerhalb einer von dem mindestens einen ersten Prozessteilmodell abgebildeten Eigenschaftsteilmenge liegen. In order to check whether parameter specifications can be determined with the aid of the process submodels which take into account only a subset of the property set, the validity criterion is fulfilled if the predefined target values lie within a property subset mapped by the at least one first process submodel.

Das Verfahren kann an unterschiedliche Anforderungen unter anderem vorteilhafterweise dadurch angepasst werden, dass die vorgegeben Sollgrößen für Produkteigenschaften einen Teil der Produkteigenschaften umfassen, die von dem mindestens einen ersten Prozessteilmodell und/oder mindestens einen zweiten Prozessteilmodell auf die Parametervorgaben abgebildet werden. Wird bei der Herstellung eines bestimmten Produkts nur Wert auf bestimmte Produkteigenschaften gelegt, so müssen nicht für alle erfassbaren und von den Prozessteilmodellen abgebildeten Sollgrößen für Produkteigenschaften vorgegeben werden. The method can advantageously be adapted to different requirements, inter alia, by virtue of the fact that the predetermined nominal values for product properties comprise a part of the product properties which are mapped to the parameter specifications by the at least one first partial process model and / or at least one second partial process model. If only certain product properties are emphasized in the production of a particular product, then it is not necessary to specify for all detectable nominal values for product properties that are mapped by the process submodels.

Um in diesem Fall möglichst einfach und schnell Parametervorgaben ermitteln zu können ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass vor dem Gültigkeitsüberprüfungsschritt automatisch Sollgrößenbereiche für den Teil der Produkteigenschaften vorgegeben werden, für den nicht bereits Sollgrößen und/oder Sollgrößenbereiche vorgegeben sind. Beispielsweise kann ein für eine Produkteigenschaft automatisch vorgegebener Sollgrößenbereich die gesamte in Bezug auf die jeweilige Produkteigenschaft erreichbare Eigenschaftsmenge umfassen. Auf diese Weise wird durch die automatische Vorgabe des Sollgrößenbereichs die zur Herstellung der gewünschten Produkteigenschaften notwendigen Parametervorgaben nicht unnötig eingeschränkt, so dass die Bestimmung geeigneter Parametervorgaben in einigen Fällen schneller durchgeführt werden kann. Gegebenenfalls kann dadurch beispielsweise auf die Vermessung und Erstellung eines weiteren, einen bestimmte Teilmenge der Einstellmenge genauer abbildenden Prozessteilmodells verzichtet werden. In order to be able to determine parameter specifications as simply and quickly as possible in this case, it is advantageously provided that setpoint ranges for the part of the product properties are automatically predefined before the validity check step, for which setpoints and / or setpoint ranges are not already specified. By way of example, a setpoint range which is automatically predetermined for a product property may include the total quantity of features that can be achieved with respect to the respective product feature. In this way, the automatic specification of the setpoint range does not unnecessarily restrict the parameters required for producing the desired product properties, so that the determination of suitable parameter specifications can in some cases be carried out more quickly. If appropriate, this makes it possible, for example, to dispense with the measurement and creation of a further, a specific subset of the setting quantity of a more precisely reproducing process submodel.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Further details of the invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawing.

Es zeigt: It shows:

1 einen schematisch dargestellten Ablaufplan des Verfahrens zur Ermittlung von Parametervorgaben, 1 a schematically illustrated flowchart of the method for determining parameter specifications,

2 bis 6 den Verlauf zweier Prozessteilmodelle für die Anwendung des Verfahrens bei der gezielten Ausbildung der technischen Oberfläche durch die elektroerosive Bearbeitung von Werkstücken. 2 to 6 the course of two process part models for the application of the method in the targeted training of the technical surface by the electrical discharge machining of workpieces.

In 1 ist schematisch ein Ablaufplan des Verfahrens zur Ermittlung von Parametervorgaben dargestellt. Ausgehend von vorgegebenen Sollgrößen für Produkteigenschaften 1 wird in einem Gültigkeitsüberprüfungsschritt 2 zunächst überprüft, ob mit Hilfe der vorhandenen ersten Prozessteilmodelle Parametervorgaben für den Herstellungsprozess bestimmt werden können, mit denen die Sollgrößen erreicht werden könnten. In 1 schematically a flowchart of the method for determining parameter specifications is shown. Starting from specified nominal values for product properties 1 is in a validation step 2 First, it checks whether parameter specifications for the production process can be determined with the aid of the existing first partial process models with which the nominal values could be achieved.

Ist dies der Fall so werden in einem Überprüfungsschritt 3 in erstem Parameterermittlungsschritt 4 zunächst Parametervorgaben mit Hilfe des gültigen mindestens einen ersten Prozessteilmodells bestimmt, der Herstellungsprozess mit diesen Parametervorgaben durchgeführt und die Eigenschaften des auf diese Weise hergestellten Produkts ermittelt. Anschließend wird in einem zweiten Überprüfungsteilschritt 5 überprüft, ob die vorgegebenen Sollgrößen bei der Herstellung erreicht wurden. If so, then in a verification step 3 in the first parameter determination step 4 first determines parameter specifications with the aid of the valid at least one first partial process model, carries out the manufacturing process with these parameter specifications and determines the properties of the product produced in this way. Subsequently, in a second verification sub-step 5 checks whether the specified nominal values have been reached during production.

Ist dies der Fall, so endet das Verfahren. Das Ende des Verfahrens ist in der 1 durch das Symbol 6 gekennzeichnet. If this is the case, the procedure ends. The end of the procedure is in the 1 through the symbol 6 characterized.

Wurden mit Hilfe der in dem Überprüfungsschritt 3 ermittelten Parametervorgaben die vorgegebenen Sollgrößen nicht erreicht oder konnte in dem Gültigkeitsüberprüfungsschritt 2 kein vorhandenes mindestens ein erstes Prozessteilmodell ermittelt werden, mit dessen Hilfe Parametervorgaben zur Erreichung der Sollgrößen bestimmt werden konnten, so wird das Verfahren mit einem Prozessmodellerweiterungsschritt 7 fortgeführt. Were using the in the verification step 3 determined parameter specifications did not reach the predetermined setpoint values or could in the validity check step 2 no existing at least one first partial process model can be determined with the aid of which parameter specifications for achieving the nominal values could be determined, the method then becomes a process model extension step 7 continued.

In dem Prozessmodellerweiterungsschritt 7 wird zunächst in einem ersten Erweiterungsteilschritt 8 automatisch ein Versuchsplan zur Vermessung des Herstellungsprozesses innerhalb eines auf Basis des vorhandenen mindestens einen ersten Prozessteilmodells bestimmten Variationsbereichs der Parametervorgaben bzw. einer Teilmenge der Einstellmenge erstellt. Der Versuchsplan wird mit Hilfe des bekannten d-Optimalitätskriteriums bestimmt. Als Modellannahme wird ein Polynom zweiten Grades unter Berücksichtigung sämtlicher Koppelterme ersten Grades zu Grunde gelegt. Der Versuchsplan enthält entsprechend des d-Optimalitätskriteriums und der Modellannahme innerhalb des vorab festgelegten Variationsbereichs mehrere unterschiedliche Sätze von Parametervorgaben. Nach Erstellung des Versuchsplans werden jeweils mindestens ein Produkt mit jedem der in dem Versuchsplan enthaltenen Sätze von Parametervorgaben hergestellt und jeweils die Eigenschaften des so hergestellten Produkts erfasst. In the process model extension step 7 is first in a first extension step 8th automatically creates a design plan for measuring the manufacturing process within a determined on the basis of the existing at least one first process part model range of variation of the parameter specifications or a subset of the set. The experimental design is determined using the known d-optimality criterion. The model assumption is based on a second-degree polynomial taking into account all coupling terms of the first degree. The experimental design contains several different sets of parameter specifications within the preset range of variation according to the d-optimality criterion and the model assumption. After the test plan has been drawn up, at least one product is produced with each of the sets of parameter specifications contained in the design plan and the properties of the product thus produced are recorded.

In dem darauffolgenden Erweiterungsteilschritt 9 werden automatisch anhand der vermessenen Sätze von Parametervorgaben und der jeweils zugehörigen Eigenschaften die Parameter des neu zu erstellenden Prozessteilmodells mit Hilfe bekannter Identifikationsverfahren bestimmt. In the subsequent extension step 9 The parameters of the newly created process submodel are automatically determined by means of known identification methods on the basis of the measured sets of parameter specifications and the respectively associated properties.

Anschließend wird das Verfahren mit dem Gültigkeitsüberprüfungsschritt 2 fortgesetzt. Then the procedure with the validation step 2 continued.

In den 2 bis 6 ist exemplarisch die zeitliche Entwicklung der Prozessteilmodelle und der Eigenschaftsräume während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In the 2 to 6 is exemplified the temporal evolution of the process part models and the property spaces during the implementation of the method according to the invention.

Die jeweiligen Verläufe zeigen die Abhängigkeit der in einem beispielhaften Herstellungsverfahren als Oberflächenkenngrößen verwendeten Sollgrößen arithmetischer Mittenrauwert Ra und reduzierte Spitzenhöhe Rpk von den einstellbaren Prozessparametern Kapazität C in Stufe und Ladespannung U in V auf der Basis eines Polynoms zweiten Grades. Für ein erstes (initiales) Prozessteilmodell besteht ein Variationsbereich für die Kapazität ∆C = [25; 100] und die Spannung ∆U = [105; 125] bei konstanten Einstellgrößen Stromstufe I = 2 und Servoreferenz Ref = –8,7. Die Prozessteilmodelle bilden das erste Prozessmodell, bzw. das Initialmodell dar. In 3 ist der Gültigkeitsbereich im Raum der Einstellgrößen links mit einer gestrichelt dargestellten Linie umrandet. Der zugehörige Gültigkeitsbereich des ersten Prozessmodells im Raum der Eigenschaftsmerkmale Ra in µm und Rpk in µm ist rechts und ebenfalls durch eine gestrichelte Linie dargestellt. The respective courses show the dependency of the nominal values arithmetic mean roughness Ra and reduced peak height Rpk of the adjustable process parameters capacitance C in stage and charging voltage U in V on the basis of a second degree polynomial used as surface characteristics in an exemplary manufacturing process. For a first (initial) partial process model, there is a variation range for the capacity ΔC = [25; 100] and the voltage ΔU = [105; 125] at constant setting values current level I = 2 and servo reference Ref = -8.7. The process submodels form the first process model or the initial model. In 3 the validity range is surrounded in the space of the adjustment variables on the left with a dashed line. The associated validity range of the first process model in the space of the property features Ra in μm and Rpk in μm is shown on the right and also by a dashed line.

Es sollen für die Sollgrößen der Produkteigenschaften Ra und Rpk die Werte Ra = 3,0 µm und Rpk = 3,0 µm herausgebildet werden. Aus 3 links ist zu erkennen, dass dieser Punkt nicht Element der momentan erreichbaren Eigenschaftsmenge ist. D.h. im Überprüfungsschritt 3 wird festgestellt, dass das erste Prozessmodell nicht zur Berechnung einer gesuchten Einstellung geeignet ist. Das im Gültigkeitsüberprüfungsschritt 2 geprüfte Gültigkeitskriterium ist nicht erfüllt. The values Ra = 3.0 μm and Rpk = 3.0 μm are to be developed for the nominal values of the product properties Ra and Rpk. Out 3 on the left, you can see that this point is not an element of the currently available set of features. Ie in the verification step 3 it is determined that the first process model is not suitable for calculating a desired setting. The in the validation step 2 tested validity criterion is not met.

Fortgesetzt wird mit dem Prozessmodellerweiterungsschritt 7. Im Teilschritt 8 wird im Beispiel hier anhand der Prozessteilmodelle für Ra und Rpk aus dem Gültigkeitsbereich heraus extrapoliert und eine Näherungslösung bestimmt, die in 4 schematisch dargestellt ist. In den beiden oberen Diagrammen wird die Entwicklung der Extrapolation anhand der Prozessteilmodelle in dem Eigenschaftsraum für Ra und Rpk gezeigt. In dem unteren Diagramm wird die Extrapolation im Einstellraum der Prozessparameter für die Herstellung der Produkte gezeigt. Aus dem Abstand der Näherungslösung von der Modellgrenze ergibt sich ein neuer Variationsbereich für den modellerweiternden Versuchsplan. It continues with the process model extension step 7 , In the partial step 8th is extrapolated out of the scope of validity in the example on the basis of the process submodels for Ra and Rpk and an approximate solution determined in 4 is shown schematically. The two upper diagrams show the evolution of the extrapolation from the process submodels in the property space for Ra and Rpk. The lower diagram shows the extrapolation in the adjustment space of the process parameters for the production of the products. The distance of the approximate solution from the model boundary results in a new range of variation for the model-expanding experimental design.

Innerhalb dieses Bereiches werden nach festgelegtem Aufbauprinzip z.B. vollständig faktoriell oder auf einer Kugelfläche die Parametervorgaben für den modellerweiternden Versuchsplan festgelegt, gezeigt in 5, linke Darstellung. Anschließend werden die entsprechend den Vorgaben hergestellten Produkte vermessen und aus den sich ergebenden Werten im Modellerweiterungsteilschritt 9 das zweite Prozessmodell bestimmt. Damit ergeben sich die korrespondierenden Modellgrenzen im Raum der Produkteigenschaften für das zweite Prozessmodell, gezeigt in 5, rechte Darstellung. Within this range, the parameter specifications for the model - extending test plan are determined according to a defined design principle, eg, completely factorial or on a spherical surface, as shown in 5 , left illustration. Subsequently, the products manufactured according to the specifications are measured and from the resulting values in the model extension sub-step 9 determines the second process model. This results in the corresponding model boundaries in the space of the product properties for the second process model, shown in 5 , right representation.

Das Verfahren setzt mit dem Gültigkeitsüberprüfungsschritt 2 fort, wobei das Gültigkeitskriterium unter Berücksichtigung des zweiten Prozessmodells an Stelle des ersten Prozessmodells erneut angewendet wird. The method continues with the validation step 2 wherein the validity criterion is reapplied taking into account the second process model instead of the first process model.

In dem in 6 dargestellten Fall wird das Gültigkeitskriterium erfüllt. Im Parameterermittlungsschritt 4 des sich anschließenden Überprüfungsschrittes 3 wird die Parametervorgabe berechnet, mit der die gewünschte Wertekombination der Produkteigenschaften erwartungsgemäß erreicht wird. Im Überprüfungsteilschritt 5 wird ein Produkt mit der ermittelten Vorgabe hergestellt und vermessen. Mit der Prüfung, ob die Messwerte innerhalb der Vorhersagegrenzen liegen, wird geprüft, ob das zweite Gültigkeitskriterium erfüllt ist. In the in 6 In the case shown, the validity criterion is met. In the parameter determination step 4 the subsequent verification step 3 the parameter specification is calculated with which the desired value combination of the product properties is expected to be achieved. In the verification step 5 a product is manufactured and measured with the determined specification. By checking whether the measured values lie within the prediction limits, it is checked whether the second validity criterion is fulfilled.

Claims

Method for determining parameter specifications for a production process for a product to be machined as a function of predetermined nominal values for product properties ( 1 ), wherein a) in a validation step ( 2 ) is automatically checked, - whether at least one existing first part of the process model that mathematically maps an assumed relationship between parameter specifications from a subset of a set and set values from a subset of a property set, - where the set of all adjustable parameter specifications forms the set and the set of all producible properties of the product forms the property set, wherein the validity criterion is fulfilled if the predefined set values lie within the property set, and b) if the validity criterion is satisfied, in a checking step ( 3 ) - with the help of the at least one first part of the process model parameters to achieve the predetermined target values are determined, - the manufacturing process is performed with the determined parameter specifications and - the properties of the product produced are determined - is automatically checked based on the determined properties, whether the setpoints and c) if the target values have been reached, the method has ended, and d) if the target values have not been reached, automatically in a process model extension step ( 7 ) A test plan is created with several sets of parameter specifications for the determination of measured variables, the test plan being determined taking into account the at least one first partial process model, the manufacturing process being carried out with the sets of parameter specifications, and the properties of using the individual sets of Determined by means of the determined properties, at least one second partial process model is created, the at least one second partial process model being taken into account instead of the first process model, and the method beginning with the validity checking step 2 ) and e) if the validity criterion is not met, the method automatically starting with the process model extension step ( 7 ) is carried out again.

Method according to claim 1, characterized in that in the process model extension step ( 7 ) the design plan for an extension subset of the adjustment set is created.

Method according to Claim 2, characterized in that the extension subset is determined with the aid of the at least one first process submodel.

A method according to claim 3, characterized in that, if the validity criterion is not met, it is checked whether an extension subset can be determined taking into account the at least one first process submodel and, if so, the design in the process model extension step ( 7 ) is determined within limits of the extension subset, and if no, the experimental design in the process model extension step ( 7 ) is determined within limits of an initial quantity.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the setpoint variables are setpoint ranges.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one first partial process model and / or at least one second partial process model do not map the functional relationship between at least one predetermined product property and the parameter specifications.

A method according to claim 6, characterized in that the validity criterion is met, if the predetermined target values lie within a range of characteristics imaged by the at least one first partial process model.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the predetermined target values for product properties comprise a part of the product properties that are mapped by the at least one first partial process model and / or at least one second partial process model to the parameter specifications.

Method according to claim 5 and claim 8, characterized in that before the validation step ( 2 ) setpoint ranges are automatically specified for the part of the product properties for which target values and / or setpoint ranges are not already specified.