DE102011115432A1 - Verfahren zum Kostenarmen Betreiben einer Bearbeitungsmaschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kostenarmen Betreiben einer Bearbeitungsmaschine, wobei eine geeignete Bearbeitungsgeschwindigkeit ermittelt und die Bearbeitungsmaschine in der geeigneten Bearbeitungsgeschwindigkeit betrieben wird, wobei Kosten in Abhängigkeit von der Bearbeitungsgeschwindigkeit bestimmt werden, wobei die geeignete Bearbeitungsgeschwindigkeit als diejenige Bearbeitungsgeschwindigkeit bestimmt wird, die beim Betrieb der Bearbeitungsmaschine zu vorbestimmten Kosten in einer vorbestimmten Bearbeitungszeit führt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kostenarmen Betreiben einer Bearbeitungsmaschine sowie eine Recheneinheit zur Durchführung des Verfahrens.
  • Stand der Technik
  • Die Erfindung befasst sich mit dem aufwandsarmen Betrieb von Bearbeitungsmaschinen, welche in einer bestimmten Bearbeitungsgeschwindigkeit betrieben werden, d. h. eine bestimmte Anzahl von Bearbeitungsschritten in einer vorgegebenen Zeitspanne erledigen bzw. eine bestimmte Anzahl von Produkten in der vorgegebenen Zeitspanne produzieren. Bei solchen Bearbeitungsmaschinen handelt es sich ganz allgemein um Industriemaschinen, bspw. um Druckmaschinen, Verpackungsmaschinen, CNC-Maschinen, Transportbänder uvm.
  • Wird beispielsweise der Energieverbrauch als Kosten angesehen, ergeben sich die Kosten im Wesentlichen aus dem Energieverbauch für die Bearbeitung (”Bearbeitungskosten”) und dem Energieverbrauch für eventuelle Stillstandszeiten (”Stillstandskosten”). Die Spannbreite reicht dann von einer maximal zulässigen Bearbeitungsgeschwindigkeit und maximaler Stillstandszeit bis zu einer minimal zulässigen Bearbeitungsgeschwindigkeit (um die erwünschte Anzahl von Bearbeitungsschritten/Produkten auch in der vorgegebenen Zeit erledigen zu können) ohne Stillstandszeit. Der Maschinenbediener hat im Stand der Technik keinerlei Anhaltspunkte für die Vorgabe der kostenärmsten Bearbeitungsgeschwindigkeit. Üblicherweise werden betreffende Industriemaschinen daher in der maximal zulässigen Bearbeitungsgeschwindigkeit betrieben. Zwar ist aus der DE 10 2007 062 287 A1 bekannt, dass bei Druckmaschinen ggf. durch Reduzierung der Bearbeitungsgeschwindigkeit eine Energieeinsparung möglich ist. Eine kostenärmste Bearbeitungsgeschwindigkeit selbst ist jedoch nicht offenbart.
  • Es ist daher wünschenswert, eine Möglichkeit anzugeben, wie eine Bearbeitungsmaschine auf möglichst einfache Weise mit möglichst geringen Kosten betrieben werden kann.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum kostenarmen Betreiben einer Bearbeitungsmaschine sowie eine Recheneinheit zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Erfindung gibt eine Möglichkeit an, wie eine Bearbeitungsmaschine möglichst kostenarm betrieben werden kann. Dazu werden die Kosten in Abhängigkeit von der Bearbeitungsgeschwindigkeit ermittelt und dann (vorzugsweise automatisch) eine Bearbeitungsgeschwindigkeit vorgegeben, die zu erwünschten (üblicherweise möglichst geringen) Kosten führt. Als Kosten kommen ein Energieverbrauch, aber auch finanzielle Kosten, die neben den Energiekosten ggf. auch Personalkosten (Lohnkosten), Wartungskosten (z. B. erhöhte Abnutzung bei erhöhter Bearbeitungsgeschwindigkeit) und/oder andere finanzielle Kosten berücksichtigen, in Betracht. Zumindest einige der Verfahrensschritte, insbesondere Berechnungen, laufen in einer Recheneinheit ab. Grundsätzliche Zusammenhänge zwischen Bearbeitungsgeschwindigkeit und Kosten werden weiter unten unter Bezugnahme auf 2 erläutert.
  • Das Verfahren eignet sich insbesondere für Maschinen mit einer geringen Grundlast und einer überproportional steigenden Leistungsaufnahme bei steigender Produktionsgeschwindigkeit, da hier eine Kostenersparnis am größten ist. Maschinen mit elektrischen Antrieben, deren Leistungsaufnahme für Beschleunigung und Verzögerung mit der Produktionsgeschwindigkeit steigt, oder Maschinen mit Motoren, Gebläsen oder Pumpen, deren Drehzahl mit der Produktionsgeschwindigkeit steigt, sind besonders geeignet für das Verfahren.
  • Vorzugsweise brauchen nur Bearbeitungsgeschwindigkeiten zwischen den o. g. genannten Grenzen minimal zulässige Bearbeitungsgeschwindigkeit und maximal zulässige Bearbeitungsgeschwindigkeit berücksichtigt werden, was die Ermittlung der geeigneten Bearbeitungsgeschwindigkeit vereinfacht.
  • In bevorzugter Ausführungsform werden ermittelte geeignete Bearbeitungsgeschwindigkeiten produktspezifisch abgespeichert, bspw. in einer computerimplementierten Datenbank. Die Speicherung kann vorzugsweise auch in Abhängigkeit von Umgebungsparametern, wie z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit u. ä. erfolgen, die erfahrungsgemäß ebenfalls Einfluss auf den Energieverbrauch nehmen. Erfolgt zu einem späteren Zeitpunkt wieder eine Bearbeitung unter den gleichen Randbedingungen, kann vorteilhaft auf die gespeicherten Daten zurückgegriffen werden.
  • Zweckmäßigerweise wird ein Zusammenhang zwischen der Bearbeitungsgeschwindigkeit ν und der zur Verfügung stehenden Bearbeitungszeit Tges gebildet. Die Anzahl der innerhalb der Bearbeitungszeit Tges zu erledigenden Bearbeitungsschritte bzw. Produkte wird mit N bezeichnet. Beispielsweise hängen die Bearbeitungskosten üblicherweise von Zeit und Bearbeitungsgeschwindigkeit ab, Stillstandskosten (bspw. Aus oder Standby) üblicherweise nur von der Zeit. Die benötigte Bearbeitungszeit Tprod ergibt sich als Quotient N/ν.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Kostenfunktion für die Abhängigkeit der Kosten von der Bearbeitungsgeschwindigkeit bestimmt, vorzugsweise als Polynomfunktion, vorzugsweise 3ten Grades, und daraus die geeignete Bearbeitungsgeschwindigkeit bestimmt. Alternativ kann die geeignete Bearbeitungsgeschwindigkeit messtechnisch ermittelt werden, indem die Kosten ermittelt, bspw. gemessen werden und die Bearbeitungsgeschwindigkeit über den zulässigen Bereich durchgefahren wird. Die Bearbeitungsgeschwindigkeit, für die die erwünschten (z. B. geringsten) Kosten gemessen werden, (d. h. die geeignete Bearbeitungsgeschwindigkeit) wird dann für den Betrieb verwendet.
  • Eine Polynomfunktion 3ten Grades eignet sich besonders für eine ausreichend genau Approximation der Kostenfunktion bei vertretbarem Rechenaufwand. Die Grade der Polynomfunktion können verschiedenen Teilprozessen gemäß nachfolgender Tabelle zugeordnet werden.
    Grad Leistungsbedarf bei Geschwindigkeitserhöhung Beispiel
    0 konstant Leistungsaufnahme der Steuerung, Heizung oder Kühlung, Steuerteile der Antriebe, Infrastruktur
    1 Linear steigend Gleitreibung, produktabhängige Energie (Heizleistung pro Produkt, Umformenergie pro Produkt, ...)
    2 Quadratisch steigend I2R eines Elektromotors im Antrieb, Wicklungsverluste durch höhere Beschleunigungen → Motorstrom I ist proportional zur Beschleunigung, Umwandlung der kinetischen Energie in Wärme durch Bleederwiderstand der Antriebe, laminare Strömung
    3 Kubisch steigend Turbulente Strömung von Pumpen und Gebläsen
  • Damit beschreibt folgende Formel (1) die mittlere Leistungsaufnahme P [W] in Abhängigkeit von der Produktionsgeschwindigkeit ν [Produkte bzw. Schritte/Zeiteinheit]: P(ν) = a0 + a1·ν + a2·ν2 + a3·ν3 (1)
  • Der Energieverbrauch Wprod während der Bearbeitung ist das Integral der Leistungsaufnahme über die Zeitdauer Tprod der Bearbeitung.
  • Figure 00040001
  • Aus Tprod = N/ν folgt: Wprod(ν) = a0· N / ν + a1·N + a2·ν·N + a3·ν2·N (3)
  • Unter Berücksichtigung eines Stillstand-Energieverbrauchs (Aus, Standby, Leerlauf usw.) ergibt sich der Gesamtenergieverbrauch Wges: Wges(ν) = a0· N / ν + a1·N + a2·ν·N + a3·ν2·N + astill·(Tges – N / ν) (4)
  • Die minimal zulässige Geschwindigkeit ergibt sich zu:
    Figure 00050001
  • Die Parameter N sowie Tges sind bekannt.
  • Eine Produktionsgeschwindigkeit ν0 mit minimalem Energieverbrauch bestimmt sich durch Minimierung der Kostenfunktion Wges für ν = νprod,min.
  • Als zu verringernde (bzw. zu minimierende) Kosten kommen jedoch auch andere Kosten außer dem Energieverbrauch in Betracht, bspw. finanzielle Kosten. Neben dem reinen Energieverbrauch spielen hier auch die Energiekosten pro kWh sowie feste Betriebskosten (z. B. Personalkosten, Wartungskosten usw.) eine Rolle.
  • Die für eine Kostenfunktion im Rahmen der Erfindung verwendeten Koeffizienten können auf unterschiedliche vorteilhafte Arten bestimmt werden. Die Bestimmung erfolgt automatisch in einer entsprechend eingerichteten Recheneinheit.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform werden die Koeffizienten im Rahmen wenigstens einer Messfahrt bestimmt. Dabei werden die Kosten E für mehrere unterschiedliche Bearbeitungsgeschwindigkeiten ν gemessen, bspw. der Energieverbrauch durch ein entsprechendes Messgerät. Bei einem Polynom 3ten Grades sind bspw. vier Messpunkte ausreichend. Aus den Messpunkten (E/ν) können dann die Koeffizienten bestimmt werden. Zweckmäßigerweise erfolgt je eine Messung für ν = 0 und drei weitere Bearbeitungsgeschwindigkeiten größer Null. Die drei weiteren Geschwindigkeiten werden zweckmäßigerweise so gewählt, dass wenigstens ein Wert kleiner ν0 und wenigstens ein Wert größer ν0 existiert. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die minimal zulässige Geschwindigkeit und die maximal zulässige Geschwindigkeit vermessen werden. Alternativ kann dies erreicht werden, indem die Steigung der Kostenfunktion zwischen den Messpunkten ermittelt und solange weitere Messpunkte vermessen werden, bis ein Vorzeichenwechsel der Steigung stattgefunden hat.
  • Alternativ können sehr viele Bearbeitungsgeschwindigkeiten über den gesamten zulässigen Geschwindigkeitsbereich vermessen werden, was einem im Wesentlichen kontinuierlichen Durchfahren des Messbereichs entspricht. Als Ergebnis wird eine Messpunkttabelle bzw. Stützpunkttabelle erhalten, aus der die Koeffizienten z. B. mittels der Methode der kleinsten Fehlerquadrate ermittelt werden können. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Messpunkttabelle direkt zur Ermittlung der geeigneten Bearbeitungsgeschwindigkeit herangezogen, indem die erwünschten Kosten in der Messpunkttabelle gesucht werden und die zugehörige Bearbeitungsgeschwindigkeit aus der Messpunkttabelle entnommen wird. Ggf. ist eine Interpolation notwendig.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Koeffizienten während des Normalbetriebs (d. h. nicht in einer speziellen Messfahrt) bestimmt werden. Dabei werden wiederum die Kosten für unterschiedliche Geschwindigkeiten gemessen. Dabei handelt es sich jetzt jedoch um Geschwindigkeiten, die im Normalbetrieb auftreten (oder nahe bei solchen liegen). Die Bestimmung der Koeffizienten gemäß dieser Ausführungsform kann ggf. länger dauern als die Bestimmung der Koeffizienten durch eine spezielle Messfahrt. In der Folge wird die geeignete Bearbeitungsgeschwindigkeit zu einem späteren Zeitpunkt eingestellt, dafür kann jedoch die Messfahrt eingespart werden, was insgesamt zu Zeit- und Kostenvorteilen führen kann.
  • Sind die Koeffizienten einmal bestimmt, kann ein Minimum der Kostenfunktion analytisch oder numerisch bestimmt werden. Alternativ kann die Kostenfunktion graphisch dargestellt werden, so dass der Bediener daraus die geeignete Bearbeitungsgeschwindigkeit auswählen kann. Hierzu eignet sich besonders ein Touchscreen. Alternativ oder zusätzlich können die Kosten pro Produkt/Bearbeitung in Abhängigkeit von der Bearbeitungsgeschwindigkeit ermittelt und dem Bediener dargestellt werden. Zweckmäßigerweise wird der momentane Betriebspunkt in dieser Darstellung angezeigt. Hierdurch kann das Einsparpotential besonders deutlich gemacht werden und der Bediener erhält die Information darüber, welche Geschwindigkeitsänderungen zu Kosteneinsparungen führen.
  • Zur Vereinfachung der soeben beschriebenen Ausführungsform kann vorgesehen sein, den Koeffizienten a3 = 0 zu setzen. In dieser Ausgestaltung reichen bereits drei Messpunkte für die Koeffizientenbestimmung, die zweckmäßigerweise bei ν = 0 und zwei weiteren Bearbeitungsgeschwindigkeiten größer Null durchgeführt werden. Werden mehr als drei Bearbeitungsgeschwindigkeiten vermessen, können die Koeffizienten über die Methode der kleinsten Fehlerquadrate genauer ermittelt werden.
  • Wird als Kosten der Energieverbrauch gemessen, erfolgt dies vorzugsweise mittels eines einzigen Energiemessgerätes vorzugsweise am Einspeisepunkt der Maschine. Alternativ werden mehrere dezentral angeordnete Messgeräte eingesetzt und deren Messwerte summiert. Bei der dezentralen Ausführung können auch zunächst dezentral die Koeffizienten bestimmt und diese dann summiert werden. Die dezentrale Bestimmung der Koeffizienten kann jeweils insbesondere gemäß einer der oben beschriebenen Alternativen erfolgen. Bei der dezentralen Ausführung müssen nicht alle Energieverbraucher mit einem Messgerät ausgestattet werden. Bspw. sind Verbraucher bekannt (wie z. B. moderne Elektroantriebe), die ihren Energieverbrauch selbständig intern ermittelt können. Auch sind Verbraucher bekannt, deren Energieverbrauch Datenblättern entnommen werden kann.
  • Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z. B. ein Steuergerät einer Bearbeitungsmaschine, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
  • Auch die Implementierung der Erfindung in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten ermöglicht, insbesondere wenn eine ausführende Recheneinheit noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u. a. m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
  • Figurenbeschreibung
  • 1 zeigt eine als Druckmaschine ausgebildete Bearbeitungsmaschine, die im Rahmen der Erfindung betrieben wird.
  • 2 zeigt beispielhafte Verläufe des Energieverbrauchs über die Zeit für unterschiedliche Bearbeitungsgeschwindigkeiten.
  • 3 zeigt die graphische Darstellung einer beispielhaften Kostenfunktion.
  • In 1 ist eine als Druckmaschine ausgebildete Bearbeitungsmaschine schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet. Ein Bedruckmaterial, beispielsweise Papier 101, wird der Maschine über ein Einzugswerk (Infeed) 110 zugeführt. Das Papier 101 wird durch hier als Druckwerke 111, 112, 113, 114 ausgebildete Bearbeitungseinrichtungen geführt und bedruckt und durch ein Auszugswerk (Outfeed) 115 wieder ausgegeben. Im gezeigten Beispiel dienen das Einzugs- und das Auszugswerk zum Transport des Bedruckmaterials mit einer mittleren Transportgeschwindigkeit. Alternativ oder zusätzlich können entsprechende angetriebene Bearbeitungseinrichtungen vorgesehen sein, die das Material bearbeiten und transportieren.
  • Das Einzugswerk 110 weist einen Antrieb 110''' und das Auszugswerk 115 einen Antrieb 115''' auf, die jeweils über eine Datenverbindung 151 mit einer (Transport-)Steuerungseinrichtung 150, bspw. einer SPS, verbunden sind. Der Antrieb 110''' bzw. 115''' beinhaltet dabei beispielsweise einen Motor und eine Ansteuerelektronik. Die Datenverbindung 151 kann insbesondere als echtzeitfähige Feldbusverbindung, bspw. als SERCOS III-Verbindung, ausgeführt sein. Über die Datenverbindung 151 wird bspw. eine Leitachsposition digital (”wellenlos”) an das Einzugswerk 110 und das Auszugswerk 115 übertragen.
  • Die Druckwerke 111 bis 114 können beispielsweise auf einem Tintenstrahlprinzip basierende oder elektrofotografisch arbeitende Digitaldruckwerke sein. Ebenso können jedoch analoge Druckwerke (Flexodruck, Offsetdruck usw.) vorgesehen sein. Der Kern der Erfindung steht in keinem Zusammenhang zur Art der betriebenen Maschine.
  • Die Druckwerke übertragen das Druckbild beispielsweise zeilenweise auf das Material 101. Zur Ansteuerung der Druckwerke 111 bis 114 werden Gebersignale – wie bekannt – auf einer entsprechenden Geberleitung 152 übertragen. Die Gebersignale können – wie im vorliegenden Beispiel – als Geberemulation von der Steuerungseinrichtung 150 oder – wie durch den gestrichelten Pfeil angedeutet – von einem Drehgeber erzeugt werden. Als eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit bietet sich eine Geberemulationsverbindung aus der Ansteuerelektronik der Antriebe 110 bzw. 115 über die Geberleitung zu den Digitaldruckwerken an. Allgemein kann die Geberinformation – wie in 1 dargestellt – in einer Bus-Struktur oder sternförmig (nicht dargestellt) übertragen werden. In letzterem Falle sind mehrere Gebersignalausgänge im System notwendig.
  • Der Energieverbrauch aller dargestellten Komponenten hängt in der Praxis von der Bearbeitungsgeschwindigkeit ab, wobei als Bearbeitungsgeschwindigkeit die Anzahl der fertig gedruckten (d. h. alle Farben) Produkte pro Zeiteinheit definiert wird.
  • In 2 sind beispielhafte Verläufe des Energieverbrauchs über die Zeit für unterschiedliche Bearbeitungsgeschwindigkeiten dargestellt.
  • Auf der Ordinate ist der Energieverbrauch E (z. B. in kWh), auf der Abszisse die verstrichene Zeit t (z. B. in min) aufgetragen.
  • Das Diagramm zeigt die einer beispielhaften Bearbeitungsmaschine zugeführte Energie E über der Zeit t, wobei eine definierte Anzahl von Bearbeitungsschritten durchgeführt bzw. von Produkten hergestellt wird. Der dafür zur Verfügung stehende Zeitraum ist Tges und erstreckt sich von 0 bis t4. Nach dieser Zeit startet üblicherweise der nächste Bearbeitungszyklus.
  • Es werden vier beispielhafte Fälle 201–204 unterschieden, wobei angenommen wird, dass der Energieverbrauch pro Zeiteinheit (entspricht der Steigung im Diagramm) für unterschiedliche Bearbeitungsgeschwindigkeiten auch unterschiedlich ist. Die Bearbeitungsgeschwindigkeit selbst ergibt sich indirekt aus dem jeweiligen Verlauf, genauer aus der Position eines Knicks im Verlauf.
  • Der Verlauf 201 entspricht dem üblichen Fall, dass die Bearbeitungsmaschine in der maximal zulässigen Bearbeitungsgeschwindigkeit betrieben wird. Die erwünschten Schritte/Produkte sind dann zum frühesten Zeitpunkt t1 erledigt und die Bearbeitungsmaschine wird anschließend im Stillstand eingeschaltet belassen. Der Energieverbrauch pro Zeiteinheit im Stillstand ist entsprechend geringer, so dass der Graph nach dem Knick eine kleinere Steigung hat.
  • Der Verlauf 203 entspricht einem Fall, in dem die Bearbeitungsmaschine in etwas reduzierter Bearbeitungsgeschwindigkeit betrieben wird. Die erwünschten Schritte/Produkte sind dann zum Zeitpunkt t3 erledigt und die Bearbeitungsmaschine wird anschließend in einen Energiesparmodus (bspw. ”Standby”) geschaltet. Der Energieverbrauch pro Zeiteinheit im Energiesparmodus ist sehr gering, so dass der Graph nach dem Knick fast keine Steigung hat.
  • Der Verlauf 202 entspricht einem Fall, in dem die Bearbeitungsmaschine in einer weiter reduzierten Bearbeitungsgeschwindigkeit betrieben wird. Die erwünschten Schritte/Produkte sind dann zum Zeitpunkt t2 erledigt und die Bearbeitungsmaschine wird anschließend ausgeschaltet. Der Energieverbrauch pro Zeiteinheit im ausgeschalteten Zustand ist im Wesentlichen Null, so dass der Graph nach dem Knick keine Steigung hat.
  • Der Verlauf 204 schließlich entspricht dem Fall, in dem die Bearbeitungsmaschine in der minimal zulässigen Bearbeitungsgeschwindigkeit betrieben wird. Die erwünschten Schritte/Produkte sind dann genau zum Zeitpunkt t4 erledigt, eine anschließende Stillstandsphase gibt es nicht.
  • Die Verläufe gemäß 2 sind rein beispielhaft. Üblicherweise werden die Verläufe produktspezifisch und ggf. auch maschinenspezifisch sein. Auch äußere Einflüsse, wie z. B. die Umgebungstemperatur, können die Verläufe beeinflussen.
  • Es wird deutlich, dass die am Ende des Zyklus aufgewandte Gesamtenergie (d. h. E(t4)) für den Verlauf 203 minimal ist. Die zugehörige Bearbeitungsgeschwindigkeit kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung bestimmt werden. Heutzutage hat der Maschinenbetreiber keine Information über die produktspezifische energieoptimale Bearbeitungsgeschwindigkeit. Somit kann der Maschinenbetreiber mögliche Einsparpotentiale nicht nutzen.
  • In 3 ist in einem Diagramm eine beispielhafte von der Bearbeitungsgeschwindigkeit ν abhängige Kostenfunktion E(ν) dargestellt. Dabei ist der Energieverbauch E in [Wh] über der Bearbeitungsgeschwindigkeit ν in [N/min] aufgetragen. Es ist erkennbar, dass ein Minimum des Energieverbrauchs etwa bei ν0 = 310 N/min vorliegt. Als Koeffizienten wurden verwendet.
    • • a0 = 500 [W]
    • • a1 = 50 [Ws]
    • • a2 = 20 [Ws2]
    • • a3 = 0 [Ws3]
    • • N = 2000 [Produkte]
  • Die geeignete Bearbeitungsgeschwindigkeit ν0 kann im Rahmen der Erfindung gemäß den bereits erläuterten Methoden bestimmt werden. Die Bearbeitungsmaschine wird dann in der geeignete Bearbeitungsgeschwindigkeit ν0 betreiben, so dass die Kosten minimal sind unter der Bedingung, dass eine erwünschten Anzahl N von Bearbeitungsschritten oder Produkten in einer vorbestimmten Zeit Tges erledigt werden können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007062287 A1 [0003]

Claims (9)

  1. Verfahren zum kostenarmen Betreiben einer Bearbeitungsmaschine (100), wobei eine geeignete Bearbeitungsgeschwindigkeit (ν0) ermittelt und die Bearbeitungsmaschine (100) in der geeigneten Bearbeitungsgeschwindigkeit (ν0) betrieben wird, wobei Kosten (E) in Abhängigkeit von der Bearbeitungsgeschwindigkeit (ν) bestimmt werden, wobei die geeignete Bearbeitungsgeschwindigkeit (ν0) als diejenige Bearbeitungsgeschwindigkeit bestimmt wird, die beim Betrieb der Bearbeitungsmaschine (100) zu vorbestimmten Kosten in einer vorbestimmten Bearbeitungszeit führt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Bestimmung der geeigneten Bearbeitungsgeschwindigkeit (ν0) eine von der Bearbeitungsgeschwindigkeit (ν) abhängige Kostenfunktion lokal oder global minimiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei als Kostenfunktion eine Polynomfunktion, vorzugsweise 3ten Grades, verwendet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei während einer Messfahrt oder während des Normalbetriebs die Kosten (E) für eine Anzahl von unterschiedlichen Bearbeitungsgeschwindigkeiten ermittelt werden und aus den Messpunkten die Koeffizienten der Polynomfunktion ermittelt werden.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die geeignete Bearbeitungsgeschwindigkeit (ν0) und/oder in Rückbezug auf einen der Ansprüche 3 oder 4 die Kostenfunktion und/oder in Rückbezug auf Anspruch 4 die Koeffizienten produktspezifisch abgespeichert werden.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine von der Bearbeitungsgeschwindigkeit abhängige Kostenfunktion graphisch dargestellt wird und die geeignete Bearbeitungsgeschwindigkeit (ν0) aus dem Graphen ausgewählt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die geeignete Bearbeitungsgeschwindigkeit (ν0) messtechnisch ermittelt wird, indem die Kosten (E) für mehrere Bearbeitungsgeschwindigkeiten ermittelt werden und diejenige Bearbeitungsgeschwindigkeit als geeignete Bearbeitungsgeschwindigkeit (ν0) ermittelt wird, deren Kosten (E) den vorbestimmten Kosten am nächsten kommen.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Bearbeitungsmaschine eine Industriemaschine betrieben wird, bspw. eine Druckmaschine, Stanzmaschine, Verpackungsmaschine, CNC-Maschine oder Transportmaschine.
  9. Recheneinheit (150), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
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