DE102011051162B4

DE102011051162B4 - Method for determining parameter specifications for a manufacturing process

Info

Publication number: DE102011051162B4
Application number: DE102011051162.8A
Authority: DE
Inventors: René Pleul
Original assignee: Hexagon Technology Center GmbH
Current assignee: Hexagon Technology Center GmbH
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2031-06-18
Also published as: DE102011051162A1

Abstract

Verfahren zur Ermittlung von Parametervorgaben für einen Herstellungsprozess für ein maschinell herzustellendes Produkt in Abhängigkeit von vorgegebenen Sollgrößen für Eigenschaften des Produkts (1), wobeia) in einem Gültigkeitsüberprüfungsschritt (2) automatisch überprüft wird,- ob mindestens ein vorhandenes erstes Prozessteilmodell, das einen angenommenen Zusammenhang zwischen Parametervorgaben aus einer Teilmenge einer Einstellmenge und Sollgrößen aus einer Teilmenge einer Eigenschaftsmenge mathematisch abbildet, ein vorgebbares Gültigkeitskriterium erfüllt,- wobei die Menge aller einstellbaren Parametervorgaben die Einstellmenge bildet und die Menge aller herstellbaren Eigenschaften des Produkts die Eigenschaftsmenge bildet,- wobei das Gültigkeitskriterium erfüllt ist, falls die vorgegebenen Sollgrößen innerhalb der Eigenschaftsmenge liegen, undb) falls das Gültigkeitskriterium erfüllt ist, in einem Überprüfungsschritt (3)- mit Hilfe des mindestens einen ersten Prozessteilmodells automatisch Parametervorgaben zur Erreichung der vorgegebenen Sollgrößen ermittelt werden,- der Herstellungsprozess mit den ermittelten Parametervorgaben durchgeführt wird und- die Eigenschaften des hergestellten Produkts ermittelt werden,- anhand der ermittelten Eigenschaften automatisch überprüft wird, ob die Sollgrößen erreicht wurden undc) falls die Sollgrößen erreicht wurden, das Verfahren beendet ist, undd) falls die Sollgrößen nicht erreicht wurden, automatisch in einem Prozessmodellerweiterungsschritt (7)- ein Versuchsplan mit mehreren Sätzen von Parametervorgaben zur Ermittlung von Messgrößen erstellt wird,- wobei der Versuchsplan unter Berücksichtigung des mindestens einen ersten Prozessteilmodells ermittelt wird,- der Herstellungsprozess mit den Sätzen von Parametervorgaben durchgeführt wird- und die Eigenschaften der unter Verwendung der einzelnen Sätze von Parametervorgaben hergestellten Produkte ermittelt werden,- mit Hilfe der ermittelten Eigenschaften mindestens ein zweites Prozessteilmodell erstellt wird,- wobei das mindestens eine zweite Prozessteilmodell an Stelle des erste Prozessmodells berücksichtigt wird,- und das Verfahren beginnend mit dem Gültigkeitsüberprüfungsschritt (2) erneut durchgeführt wird, unde) falls das Gültigkeitskriterium nicht erfüllt ist, das Verfahren automatisch beginnend mit dem Prozessmodellerweiterungsschritt (7) erneut durchgeführt wird.Method for the determination of parameter specifications for a manufacturing process for a product to be manufactured by machine as a function of specified nominal values for properties of the product (1), whereby a) is automatically checked in a validity check step (2), mathematically maps between parameter specifications from a subset of a set of properties and nominal values from a subset of a set of properties, fulfills a specifiable criterion of validity, - the set of all adjustable parameter specifications forms the set amount and the set of all producible properties of the product forms the set of properties, - where the validity criterion is met if the specified target values are within the set of properties, and b) if the validity criterion is met, in a checking step (3) - with the aid of the at least one first process sub-model a Automatic parameter specifications are determined to achieve the specified target values, - the manufacturing process is carried out with the determined parameter specifications and - the properties of the manufactured product are determined, - the properties determined are used to automatically check whether the target values have been achieved and c) if the target values have been achieved , the method is ended, andd) if the target values have not been achieved, automatically in a process model expansion step (7) - a test plan with several sets of parameter specifications for determining measured variables is created, - the test plan being determined taking into account the at least one first process sub-model - the manufacturing process is carried out with the sets of parameter specifications - and the properties of the products manufactured using the individual sets of parameter specifications are determined, - at least one two with the help of the determined properties tes process sub-model is created, - the at least one second process sub-model is taken into account instead of the first process model, - and the method starting with the validity check step (2) is carried out again, and e) if the validity criterion is not met, the method automatically starting with the Process model expansion step (7) is carried out again.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Parametervorgaben für einer. 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. Manufacturing process for a product to be manufactured by machine as a function of specified target values for 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 Eearbeitungsmaschine hergestellt. Zur Herstellung von Produkten mit unterschiedlichen Produkteigenschaften müsser. 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 properties of workpieces machined by electrical discharge machining. Often products with different properties are manufactured using a single processing machine, for example. For the manufacture of products with different product properties, must. predeterminable parameters of the machine can 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.To determine the parameters required to achieve certain target values for the properties of an end product, i.e. the parameter specifications, a distinction can essentially be made between two approaches.

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 the case of simple or straightforward manufacturing processes, experienced plant operators often determine suitable parameters through tests and with the aid of their empirical values in order to achieve 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 on the other hand are not clear or the number of variable parameters and properties of the product is large and can no longer be overlooked even by experienced plant operators. In addition, the success of this process is directly linked to the person operating the system and cannot, for example, be transferred to other machines or systems, for example at different locations.

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 the properties of the end products that can be achieved cannot be overlooked, or if, for example, the costs for tests to be carried out are particularly high, then more and more 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, complex analytical models are used to determine optimal edge controls in glass cooling processes, which describe the relationship between certain properties of the glass to be manufactured and the cooling process. The creation of the necessary models and the methods for the numerical solution of such models is extremely complex, cost-intensive and often cannot be transferred 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 tests can be carried out at least to a limited extent, data-based model approaches are sometimes used, with the models also describing the relationships between properties of the end product and process parameters. To determine the necessary data-based models, a wide variety of steps must 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 test points within the range of variation, for example by using known methods of test planning and the subsequent identification of the Model parameters with the help of the measurement data obtained. 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 the models have been created, they cannot be transferred to further manufacturing processes. In addition, a considerable amount of experimentation is often required, since the range of variation should often be selected to be very large, at least at the beginning, in order to be able to reliably map the specified 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 setpoint values for properties of an end product have the common disadvantage that these methods cause considerable costs. In addition, in most cases the analytically or empirically determined models cannot simply be transferred to different manufacturing processes.

Zum Stand der Technik ( DE 10 2006 028 247 A1 ) gehören eine Parametereinstellvorrichtung, ein Parametereinstellverfahren und ein Parametereinstellprogramm. Gemäß diesem Stand der Technik wird eine Parametereinstellvorrichtung geschaffen, die dazu in der Lage ist, Entwicklungskosten und verschiedene soziale Kosten durch Verringerung der Arbeitsbelastung zum Optimieren von Parameterwerten zu senken. Ein Aufnahmemittel nimmt Ausgangsergebnisse während einer Variation der Werte von Parametern auf. Eine Determinationseinheit bestimmt optimale Parameterwerte auf der Grundlage der Ausgangsergebnisse, die von dem Aufnahmemittel aufgenommen sind. Ein Aufnahmemittel nimmt einen Befehl eines Verwenders zum Bestimmen einer Prozedur zum Aufnahmen der Aufnahmeergebnisse durch das Aufnahmemittel und ein Verfahren zum Bestimmen der optimalen Parameterwerte durch das Bestimmungsmittel auf. Dieses zum Stand der Technik gehörende Verfahren zur Ermittlung von Parametervorgaben für einen Herstellungsprozess für ein maschinell herzustellendes Produkt in Abhängigkeit von vorgegebenen Sollgrößen für Eigenschaften des Produktes kann noch weiter optimiert werden.To the state of the art ( DE 10 2006 028 247 A1 ) include a parameter setting device, a parameter setting method, and a parameter setting program. According to this prior art, there is provided a parameter setting device capable of reducing development costs and various social costs by reducing the workload for optimizing parameter values. A recording means records output results while varying the values of parameters. A determination unit determines optimal parameter values on the basis of the output results recorded by the recording means. A recording means receives an instruction from a user for determining a procedure for recording the recording results by the recording means and a method for determining the optimal parameter values by the determining means. This belonging to the state of the art A method for determining specified parameter values for a manufacturing process for a product to be manufactured by machine as a function of specified target values for properties of the product can be optimized even further.

Weiterhin gehört zum Stand der Technik ( DE 10 2004 026 641 A1 ) ein Verfahren zur Prozessautomatisierung beim Kunststoff-Spritzgießen. Bei dem zum Stand der Technik gehörenden Verfahren wird wenigstens ein Teil der elektronischen Prozessparameter eines durch eine Spritzgießeinrichtung durchgeführten Spritzgießprozesses ermittelt und es werden die Prozessparameter zur elektronischen Steuerung der Spritzgießeinrichtung unter Verwendung der ermittelten Prozessparameter analysiert und geregelt. Auch dieses Verfahren kann weiter optimiert werden.Furthermore, the state of the art ( DE 10 2004 026 641 A1 ) a method for process automation in plastic injection molding. In the method belonging to the prior art, at least some of the electronic process parameters of an injection molding process carried out by an injection molding device are determined and the process parameters for the electronic control of the injection molding device are analyzed and regulated using the determined process parameters. This process can also be further optimized.

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 determining parameter specifications that can be used cost-effectively for various manufacturing processes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale gemäß des ersten Patentanspruchs gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausführungen aus den Unteransprüchen ergeben.According to the invention, this object is achieved by the features according to the first patent claim, with advantageous embodiments resulting from the subclaims.

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. For example, individual data-based models are pieced together from process sub-models that are locally valid, that is to say within limited areas for which the models were determined. The areas are formed by defined setting values of the process parameters for 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 with them on the basis of a model assumption in order to infer corresponding values of the process parameters for not explicitly measured values of the product properties or from specified target values for the product properties to determine the parameter specifications 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, among other things, on whether the underlying model assumption accurately depicts the functional relationship between the product properties and the process parameters and whether the associated model parameters have been determined on the basis of suitable measurement data and identification methods. The model limits and the model assumption and associated model parameters that are valid within these limits, as well as a measure for evaluating the validity of the model, are the essential elements of the elements of the data-based models required to determine 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.During the manufacturing process, the product properties can either be determined automatically after manufacture by means of suitable measuring arrangements, or they can also be recorded manually. The parameter specifications can be, for example, directly predeterminable manipulated variables from actuators used in the manufacturing process or also target variable specifications for control loops that control certain metrologically detectable properties of the manufacturing process such as pressures, temperatures, speeds, rotational speeds, material compositions or the like. However, all other conceivable, predeterminable settings that influence the manufacturing process can also be used as parameters that can be predetermined. 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 process sub-model or at least one initial model is already available at the beginning of the method. By using the method according to the invention for determining parameter specifications to achieve different target values, the at least one first process sub-model or the initial model can be expanded by further, data-based process sub-models or replaced by other process sub-models. The initial model can be an existing analytical model that was determined on the basis of physical considerations, a model determined empirically on the basis of data-based modeling approaches, or a model that was determined both on the basis of preliminary physical considerations and with the aid of known system identification methods . This model is either only valid for a certain subset of all possible parameter specifications or for a certain subset of all possible properties of the products to be manufactured that can be achieved by varying the parameter specifications and / or does not adequately describe the functional relationships between product properties and parameter specifications in certain 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.To determine the parameter defaults, a validity check is first carried out automatically to determine whether the at least one first process sub-model or the initial model has the one assumed relationship between process parameters from a subset of a setting set and target values from a subset of a Mathematically maps the set of properties, fulfills 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.The amount of all adjustable parameter specifications forms the usually multi-dimensional setting amount. A subset of the set amount represents the already mentioned variation range, within which the parameter specifications to be measured can be selected. Correspondingly, the set of all product properties achievable in the manufacturing process with the parameter specifications from the range of variation represents the set of properties. The set of properties can also be multidimensional, the number of dimensions of the set of properties not having to correspond to the dimension of the set amount. Limits of a subset of the property set represent the model limits of the model to be identified and have an equivalent in the setting set. A subset of the set quantity or the set of properties can either comprise a section of the respective quantities or the entire quantity. The set of properties can change in the course of the method 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 specified nominal values lie within the subset of the set of properties of a first process model and thus within the model limits of the model being checked. The values of the specified nominal 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 several first process sub-models are optionally available, the validity check step is carried out for all first process sub-models, for example, and the first process sub-model is determined with the help of a suitable algorithm, with the aid of which suitable parameter specifications for the specified target values can be determined, or the first process sub-models are successively Checked the validity criterion and, as soon as a valid first process part model has been determined, proceeded to the next procedural 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 checking step, it is first checked whether a first process part model is available for the required setpoints for properties of the product to be manufactured, with the help of which parameter specifications suitable for achieving the required setpoint values can be determined. If the validity criterion is met, in a subsequent parameter determination step, parameter specifications for achieving the specified setpoint values are initially determined automatically with the aid of the at least one first process sub-model. The manufacturing process is then carried out with the determined parameter specifications, whereupon the properties of the manufactured product are determined. On the basis of the properties determined, 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 assessment measure of the validity of the model components used is adjusted accordingly and the process is ended.

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 no first process sub-model suitable for determining parameter specifications to achieve the specified target values could be determined in the validity check step, at least one second process sub-model is created in a process model expansion step. The second process sub-model can supplement or modify the existing first process sub-model or completely replace it. The second process model then consists of at least one second process sub-model, which either forms the second process model in addition to the previously examined first process sub-model together with it, or replaces it in place of the first process sub-model. If several first process sub-models have formed the first process model, the second process sub-model can replace all of the first process sub-models or only one or some or can also be included in order 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.To this end, a test plan is first created with several sets of parameter specifications to determine measured variables. The test plan is determined taking into account the at least one first process sub-model. A set of parameter specifications contains specific parameter specifications from the set amount for all specifiable parameters. However, it is also conceivable that the sets of parameter specifications contain specific parameter specifications for some of the parameters that can be specified. The number of sets of parameters in a design depends on the 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 expansion step, the test plan is created for an expansion subset of the set of known settings or known set amounts. First, a subset of the possible parameter specifications is determined within which, with a certain probability, those parameter specifications are contained with which a product with the required properties or values 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.According to the invention, it is advantageously provided that the extension subset is determined with the aid of the at least one first process submodel. The extension subset can be determined from the at least one first partial process model, for example, with the aid of known hill climbing methods.

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.As soon as the subset of the set set or the extended subset is determined, a test plan is automatically created which contains a certain number of different sets of parameter specifications within the subset of the set set. Such a test plan can, for example, be created automatically with the aid of known test planning methods on the basis of a predefined model assumption. Linear, affine or polynomial functional relationships, for example, can be considered 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 test plan, the manufacturing process is carried out with the individual sets of parameter specifications. In this case, at least one product is produced for each of the sets of parameter specifications that are contained in the test plan.

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.The properties of the products manufactured using the individual sets of parameter specifications are then determined. With the help of the determined properties, at least the second process part model is then created. The model parameters are determined using the specified sets of parameter specifications and the product properties thus determined on the basis of the underlying model assumption with the aid of known identification methods.

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.The method is then carried out beginning with the validity check step, the at least one second process sub-model being taken into account and used as the current process model. This is necessary because it cannot be ensured whether the number of parameter specifications used to expand the first process model lead to model limits 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 aid of the method, parameter specifications can be determined quickly and inexpensively. It is not necessary to create a complex, uniform process model that encompasses the entire set amount. Rather, the process sub-models required to determine the respective parameter specifications required to achieve the specified target values are created successively. Gradually, the existing process sub-models will map a large area of the set quantity that is sufficient to achieve the target values, so that no further process expansion steps are necessary. Since the individual process steps are specified and run automatically, no special specialist knowledge is required to determine the parameter specifications required to achieve the target values.

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 cannot be determined taking into account the first existing process submodel, the invention provides that, if the validity criterion is not met, a check is made as to whether an extension subset taking into account the at least one first existing process submodel can be determined and, if yes, the test plan is determined in the process model expansion step within the limits of the extension subset, if no, the test plan is determined in the process model expansion step within the limits of an initial set. The test plan created within the limits of the initial set can, for example, be a fully factorial test plan with a relatively coarse grid in order to cover the entire possible setting range.

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.According to the invention, it is advantageously provided that the target values are target value ranges. In this way, ranges can be specified within which the respective product properties should lie. However, it is also possible to specify a specific target size for at least one product property and target size ranges for the other product properties. By specifying target size ranges, the determination of the parameter specifications can also be accelerated further, since, for example, the effects of model inaccuracies or changes in the manufacturing process only lead to a rejection of the determined parameter specifications in the checking step above a certain level.

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 process sub-model and / or at least one second process sub-model do not depict the functional relationship between at least one predetermined product property and the parameter specifications. In this case, the required process sub-models, which do not yet map the relationship between the process parameters and the product properties that are still open, are to be calculated afterwards before the validity check step is carried out. However, this is only possible if the required values of process parameters and product properties have been saved through data storage are available or derivable. This in turn presupposes that the product properties are formed from data records using special algorithms that initially describe the nature of the product more comprehensively, such as the calculation of surface parameters from topographic data. In this way, for example, if a previously unconsidered product property relevant to new products is taken into account, the models that have already been 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.To determine suitable parameter specifications that are required to achieve several target values or in the case of a multi-dimensional set of properties, several process sub-models can be taken into account, with one process sub-model describing the relationship between the process parameters and exactly one product property. In this case, in the validity checking step, the several first process sub-models must be checked to determine whether common parameter specifications for the desired product properties can be determined with the aid of the several first process sub-models. If this is not the case, the validity criterion is not fulfilled and the process model extension step must be continued, otherwise the verification step must be continued.

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 only take into account a subset of the property set, the invention provides that the validity criterion is met if the specified target values are 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 be advantageously adapted to different requirements, inter alia, in that the specified target values for product properties include part of the product properties that are mapped onto the parameter specifications by the at least one first process sub-model and / or at least one second process sub-model. If, during the manufacture of a certain product, value is only placed on certain product properties, then it is not necessary to specify target values for product properties for all of the recordable and the process sub-models.

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 defaults as simply and quickly as possible in this case, it is advantageously provided that, before the validity check step, target size ranges are automatically specified for that part of the product properties for which target sizes and / or target size ranges are not already specified. For example, a target size range automatically predetermined for a product property can include the entire set of properties that can be achieved with regard to the respective product property. In this way, the automatic specification of the target size range does not unnecessarily restrict the parameter specifications required to produce the desired product properties, so that the determination of suitable parameter specifications can be carried out more quickly in some cases. If necessary, it is possible, for example, to dispense with the measurement and creation of a further partial process model that more precisely depicts a certain subset of the set amount.

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

Es zeigt:

1 einen schematisch dargestellten Ablaufplan des Verfahrens zur Ermittlung von Parametervorgaben,
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.

It shows:

1 a schematically illustrated flow chart of the method for determining parameter specifications,
2 to 6th the course of two process part models for the application of the process in the targeted formation of the technical surface through 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 a flow chart of the method for determining parameter specifications is shown schematically. Based on specified target values for product properties 1 is in a validation step 2 First of all, it is checked whether, with the aid of the existing first process sub-models, it is possible to determine parameter specifications for the manufacturing process with which the target 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 this is the case, a verification step 3 in the first parameter determination step 4th first of all, parameter specifications are determined with the aid of the valid at least one first process sub-model, the manufacturing process is carried out with these parameter specifications and the properties of the product manufactured in this way are determined. Then, in a second sub-checking step 5 checks whether the specified target values were achieved during manufacture.

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 process ends. The end of the process is in the 1 by the symbol 6th marked.

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.Have been using the in the verification step 3 determined parameter specifications did not reach the specified target values or could in the validity check step 2 no existing at least one first process part model can be determined with the help of which parameter specifications for Achievement of the target values could be determined, so the method with a process model expansion step 7th 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 expansion step 7th is initially in a first extension step 8th a test plan for measuring the manufacturing process is automatically created within a range of variation of the parameter specifications or a subset of the set amount, which is determined on the basis of the existing at least one first process sub-model. The test plan is determined with the aid of the known d-optimality criterion. The model assumption is based on a polynomial of the second degree, taking into account all coupling terms of the first degree. According to the d-optimality criterion and the model assumption, the test plan contains several different sets of parameter specifications within the previously defined range of variation. After the test plan has been created, at least one product is produced with each of the sets of parameter specifications contained in the test plan, and the properties of the product produced in this way are recorded in each case.

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 substep 9 the parameters of the new process sub-model to be created are automatically determined with the aid of known identification methods on the basis of the measured sets of parameter specifications and the respective associated properties.

Anschließend wird das Verfahren mit dem Gültigkeitsüberprüfungsschritt 2 fortgesetzt.Then the procedure starts 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 6th the temporal development of the process sub-models and the property spaces during the implementation of the method according to the invention is shown as an example.

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 ΔC=[25;100] und die Spannung ΔU=[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 curves show the dependency of the target values, arithmetic mean roughness value Ra and reduced peak height Rpk, used as surface parameters in an exemplary production process, on the adjustable process parameters capacitance C in level and charging voltage U in V based on a polynomial of the second degree. For a first (initial) process part model, there is a range of variation for the capacitance ΔC = [25; 100] and the voltage ΔU = [105; 125] with constant setting variables current level I = 2 and servo reference Ref = -8.7. The process sub-models form the first process model or the initial model. In 3 the area of validity in the area of the setting variables is outlined on the left with a dashed line. The associated area of validity of the first process model in the area 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 established for the nominal values of the product properties Ra and Rpk. Out 3 On the left it can be seen that this point is not an element of the currently achievable set of properties. Ie in the verification step 3 it is determined that the first process model is not suitable for calculating a desired setting. That in the validation step 2 Checked 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.The process model expansion step is continued 7th . In a partial step 8th is extrapolated from the validity range using the process sub-models for Ra and Rpk and an approximate solution is determined, which in 4th is shown schematically. The two upper diagrams show the development of the extrapolation based on the process part models in the property space for Ra and Rpk. The lower diagram shows the extrapolation in the setting room of the process parameters for the manufacture of the products. The distance between the approximate solution and the model limit results in a new range of variation for the model-expanding test plan.

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 area, the parameter specifications for the model-expanding test plan are determined according to a defined construction principle, for example completely factorial or on a spherical surface, shown in 5 , left representation. The products manufactured according to the specifications are then measured and based on the resulting values in the model expansion sub-step 9 determines the second process model. This results in the corresponding model boundaries in the area of 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 procedure continues with the validation check step 2 continues, the validity criterion being applied again in place of the first process model, taking into account the second 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 6th the case shown, the validity criterion is met. In the parameter determination step 4th the subsequent verification step 3 the parameter specification is calculated with which the desired combination of values for the product properties is expected to be achieved. In the review substep 5 a product is manufactured and measured with the specified specification. When checking whether the measured values are within the prediction limits, it is checked whether the second validity criterion is met.

Claims

Method for determining specified parameter values for a manufacturing process for a product to be manufactured by machine as a function of specified target values for properties of the product (1), wherein a) is automatically checked in a validity check step (2), - whether at least one existing first process sub-model, which mathematically maps an assumed relationship between parameter specifications from a subset of a set and setpoint values from a subset of a set of properties, fulfills a predeterminable validity criterion, - whereby the amount of all adjustable parameter specifications forms the set amount and the amount of all producible properties of the product forms the property set, - the validity criterion being met if the specified target values are within the set of properties, and b) if the validity criterion is met, in a checking step (3) - with the help of the at least one first process sub-model, parameter specifications for achieving the specified target values are automatically determined, - the manufacturing process is carried out with the determined parameter specifications and - the properties of the manufactured product are determined, - Based on the properties determined, it is automatically checked whether the target values have been achieved and c) if the target values have been reached, the process is ended, and d) if the target values have not been achieved, automatically in a process model expansion step (7) - a test plan with several sets of parameter specifications for the determination of measured variables is created, - wherein the test plan is determined taking into account the at least one first process sub-model, - the manufacturing process is carried out with the sets of parameter specifications - and the properties of the products manufactured using the individual sets of parameter specifications are determined, - at least one second process sub-model is created with the help of the determined properties, - the at least one second process sub-model being taken into account instead of the first process model, - and the method starting with the validity check step (2) is carried out again, and e) if the validity criterion is not met, the method is automatically carried out again starting with the process model expansion step (7).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that in the process model expansion step (7) the test plan is created for an expansion subset of the set set.

Procedure according to Claim 2 , characterized in that the extension subset is determined with the aid of the at least one first process sub-model.

Procedure 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 test plan is determined in the process model extension step (7) within the limits of the extension subset, and if not, the test plan is determined in the process model expansion step (7) within the limits of an initial set.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the nominal values are nominal value ranges.

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

Procedure according to Claim 6 , characterized in that the validity criterion is met if the predetermined setpoint values are within a subset of properties mapped by the at least one first process sub-model.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the predefined setpoint values for product properties comprise part of the product properties that are mapped onto the parameter specifications by the at least one first process sub-model and / or at least one second process sub-model.

Procedure according to Claim 5 and Claim 8 , characterized in that, before the validity checking step (2), target size ranges are automatically specified for that part of the product properties for which target sizes and / or target size ranges are not already specified.