DE102014104637A1 - Intelligente Überwachung von Produktionsmaschinen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung zumindest einer Produktionsmaschine, wobei die Produktionsmaschine • zumindest einen internen Sensor aufweist, der erste Daten während eines Produktionsprozesses sammelt, • zumindest einen externen Sensor aufweist, der zweite Daten des Produktionsprozesses sammelt, • wobei die ersten und zweiten Daten über geeignete Datenleitungen an eine Datenbank übermittelt werden • und wobei die Daten von einer geeigneten Auswerteeinheit zur Berechnung einer Prognose verwendet werden. Ein Zusammenführen der Daten aus Produktionsplanung, Werkzeug- und Produktionsmaschinenüberwachung ermöglicht es, eine vorausschauende Produktionsplanung umzusetzen, in der die Lebensdauer der Maschine bis zur nächsten Wartung, die verbleibende Standzeit des Werkzeugs und Umfang des jetzigen Auftrags und der Folgeaufträge langfristig aufeinander abgestimmt werden können.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Überwachung zumindest einer Produktionsmaschine nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
  • Derartige Verfahren werden beispielsweise benötigt, um die Standzeiten von Produktionsmaschinen zu minimieren.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung zumindest einer Produktionsmaschine, wobei die Produktionsmaschine
    • • zumindest einen internen Sensor aufweist, der erste Daten während eines Produktionsprozesses sammelt,
    • • zumindest einen externen Sensor aufweist, der zweite Daten des Produktionsprozesses sammelt,
    • • wobei die ersten und zweiten Daten über geeignete Datenleitungen an eine Datenbank übermittelt werden
    • • und wobei die Daten von einer geeigneten Auswerteeinheit zur Berechnung einer Prognose oder des IST-Zustandes verwendet werden.
  • In einem IST-Zustand werden insbesondere die Verschleißdaten der Vergangenheit berücksichtigt.
  • Ein Zusammenführen der Daten aus Produktionsplanung, Werkzeug- und Produktionsmaschinenüberwachung ermöglicht es, eine vorausschauende Produktionsplanung umzusetzen, in der die Lebensdauer der Maschine bis zur nächsten Wartung, die verbleibende Standzeit des Werkzeugs und Umfang des jetzigen Auftrags und der Folgeaufträge langfristig aufeinander abgestimmt werden können.
  • Stand der Technik
  • Die DE 44 472 88 B4 zeigt ein Verfahren zur Überwachung vom Produktionsmaschinen. Hierzu werden Sensordaten der Maschine ausgewertet und daraus Prognosen über einen möglichen Ausfall der Produktionsmaschine getroffen. Die Maschine kann präventiv gewartet werden.
  • Leider verfügen nicht alle Produktionsmaschinen über eine ausreichende Sensorik um aussagekräftige Prognosen zu generieren.
  • Aufgabenstellung
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Produktionsmaschine oder mehrere Produktionsmaschinen, unabhängig von der internen Sensorik, zu überwachen und Prognosen für die Zukunft, beispielsweise einen möglichen Ausfall, abzuleiten.
  • Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Das hier vorgeschlagene Verfahren zur Überwachung zumindest einer Produktionsmaschine bezieht sich auf Produktionsmaschinen, die nicht über eine ausreichende interne Sensorik verfügen um präzise Informationen über den momentanen Zustand der Produktionsmaschine zu erlangen und Prognosen für die Zukunft zu treffen.
  • Prognosen für die Zukunft können beispielsweise sein:
    • • wie lange die Produktionsmaschine bis zur nächsten Wartung noch betrieben werden kann und/oder
    • • wann eine Revision der Produktionsmaschine notwendig ist und/oder
    • • welche Produktionsdauer ein Folgeauftrag maximal haben darf
    • • eine Lebensdauerabschätzung der gesamten Produktionsmaschine oder einzelner Teile davon.
  • Bei den oben erwähnten internen Sensoren handelt es sich um Sensoren, die in der Produktionsmaschine integriert und üblicherweise fest mit dieser verbunden sind. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Temperatur und/oder Drucksensoren und/oder Stromsensoren und/oder andere Sensoren.
  • Diese ersten Sensoren liefern so genannte erste Daten während eines Produktionsprozesses.
  • Es hat sich gezeigt, dass zusätzlich zu diesen ersten Daten noch weitere Daten notwendig sind um präzise Prognosen abzuleiten. Daher sind erfindungsgemäß externe Sensoren vorhanden, die so genannten zweite Daten während des Produktionsprozesses liefern.
  • Die externen Sensoren sind nicht irreversibel mit der Produktionsmaschine verbunden. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Kamera handeln, die Aufnahmen eines bestimmten Bauteils der Produktionsmaschine macht. Bei stark vibrierenden Produktionsmaschinen, beispielsweise bei Stanzen, ist es besonders vorteilhaft wenn gerade externe Sensoren nicht mit der Produktionsmaschine in physikalischem Kontakt stehen. Vibrationen lassen sich nur über physikalischen kontakt messen. Für Versorgungskabel ist dies eine besondere Belastung. Dadurch setzt man am besten Sensoren ohne Kabel ein, welche dann keine physikalische Zuordnung zu anderen Maschinen oder Infrastrukturteilen haben. Dadurch ist eine Zuordnung der Sensoren zur Maschine in diesem Fall besonders wichtig
  • Es ist vorteilhaft, wenn der zumindest eine externe Sensor mit einem Identifikationsmittel, beispielsweise mit einem RFID-Transponder, versehen ist. Über das Identifikationsmittel können die generierten Daten in einer Datenbank einer bestimmten Produktionsmaschine zugeordnet werden.
  • Die ersten und zweiten Daten werden jeweils über geeignete Datenleitungen oder Funkverbindungen zu der Datenbank übermittelt. Die Daten werden über eine Auswerteeinheit, beispielsweise ein Rechner eines Maschinenparks, zur Berechnung der oben erwähnten Prognose oder des momentanen Zustands verwendet.
  • In der Regel weist die Produktionsmaschine ein Werkzeug auf, welches am Produktionsprozess beteiligt ist. Hierbei handelt es sich beispielsweise um die Spritzgussform einer Spritzgussmaschine. Derartige Werkzeuge können leicht ausgetauscht werden und sind, genau wie die Produktionsmaschine selbst, einem Verschleiß unterlegen. Daher ist es vorteilhaft, wenn diese Werkzeug mit einem Identifikationsmittel, beispielsweise einem RFID-Transponder, versehen sind, damit nachverfolgbar ist, welche Produktionsmaschine das Werkzeug genutzt hat. Dadurch kann eine automatische Zuordnung aufgenommener Sensordaten zu einer Maschine-Werkzeug-Konfiguration erfolgen.
  • Oft werden Werkzeuge, insbesondere Spritzgusswerkzeuge, vom Produktionsmaschinenbetreiber und nicht vom Hersteller selber hergestellt. Der Betreiber kann in das Werkzeug Sensoren integrieren oder Sensoren darauf richten. In beiden Fällen handelt es sich in der Sprache dieser Anmeldung um externe Sensoren, da sie nicht vom Hersteller eingebracht wurden.
  • Wenn ein externer Sensor ein solches Werkzeug überwacht, werden dritte, werkzeugspezifische Daten an die Datenbank übermittelt und die dritten Daten werden für die Berechnung der Prognose berücksichtigt. Wenn ein externer Sensor auf das Werkzeug gerichtet ist und kein weiterer externer Sensor auf die Produktionsmaschine, besteht kein Unterschied zwischen den zweiten und dritten Daten in der Sprache dieser Anmeldung.
  • Vorteilhafterweise werden die Daten online, das heißt nahezu in Echtzeit, ausgewertet, bzw. aktuelle Daten in Echtzeit oder nahezu Echtzeit mit historischen Daten verglichen oder nur historische Daten offline ausgewertet. Dadurch verfügt der Betreiber eines Produktionsmaschinenparks immer über aktuelle Prognosen und kann seine Produktionspläne dementsprechend steuern. Bekanntermaßen kommen Produktionsaufträge mit immer kleinerer Stückzahl und kurzer Bearbeitungsfrist immer spontaner rein.
  • Die Erfindung entfaltet in besonderer Weise Wirkung, wenn zumindest zwei Produktionsmaschinen, eine erste Produktionsmaschine und zumindest eine zweite Produktionsmaschine, überwacht werden, wobei die Produktionsmaschinen jeweils zumindest einen internen Sensor aufweisen und die internen Sensoren jeweils erste Daten während eines Produktionsprozesses sammeln. Die Produktionsmaschinen teilen sich zumindest einen externen Sensor, wobei der externe Sensor abwechselnd zweite Daten, von der ersten Produktionsmaschine und der zumindest zweiten Produktionsmaschine, sammelt.
  • Der externe Sensor sammelt beispielsweise zunächst von der ersten Produktionsmaschine über einen definierten Zeitraum zweite oder dritte Daten und anschließend über einen definierten Zeitraum von der zumindest zweiten Produktionsmaschine zweite oder dritte Daten. Das ist vorteilhaft, wenn sich der Zustand der Produktionsmaschine und/oder des Werkzeugs sehr langsam ändert. In diesem Fall kann ein externer Sensor eingespart werden. Ein derartiges Szenario erzwingt die wechselnde Zuordnung der Daten zu den Maschinen und Auswerteszenarien. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Sensor automatisch weiß, an welcher Maschine und in welchen Datenkontext er seine Daten liefert. Einem derartigen Sensor kann die Zuordnung nicht fest einprogrammiert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 4447288 B4 [0006]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Überwachung zumindest einer Produktionsmaschine, wobei die Produktionsmaschine • zumindest einen internen Sensor aufweist, der erste Daten während eines Produktionsprozesses sammelt, • zumindest einen externen Sensor aufweist, der zweite Daten des Produktionsprozesses sammelt, • wobei die ersten und zweiten Daten über geeignete Datenleitungen an eine Datenbank übermittelt werden • und wobei die Daten von einer geeigneten Auswerteeinheit zur Berechnung einer Prognose oder eines IST-Zustandes verwendet werden.
  2. Verfahren zur Überwachung zumindest einer Produktionsmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Prognose beinhaltet • wie lange die Produktionsmaschine bis zur nächsten Wartung noch betrieben werden kann und/oder • wann eine Revision der Produktionsmaschine notwendig ist und/oder • welche Produktionsdauer ein Folgeauftrag maximal haben darf • eine Lebensdauerabschätzung der gesamten Produktionsmaschine oder einzelner Teile davon.
  3. Verfahren zur Überwachung zumindest einer Produktionsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Produktionsmaschine ein Werkzeug aufweist, welches am Produktionsprozess beteiligt ist.
  4. Verfahren zur Überwachung zumindest einer Produktionsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine externe Sensor mit einem Identifikationsmittel versehen ist.
  5. Verfahren zur Überwachung zumindest einer Produktionsmaschine nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug mit einem Identifikationsmittel versehen ist.
  6. Verfahren zur Überwachung zumindest einer Produktionsmaschine nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Identifikationsmittel um einen RFID-Transponder handelt.
  7. Verfahren zur Überwachung zumindest einer Produktionsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass • dritte, werkzeugspezifische Daten an die Datenbank übermittelt werden und • die dritten Daten für die Berechnung der Prognose berücksichtigt werden.
  8. Verfahren zur Überwachung zumindest einer Produktionsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Daten online ausgewertet werden.
  9. Verfahren zur Überwachung zumindest einer Produktionsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, • dass zumindest zwei Produktionsmaschinen, eine erste Produktionsmaschine und zumindest eine zweite Produktionsmaschine, überwacht werden, wobei die Produktionsmaschinen jeweils zumindest einen internen Sensor aufweisen, und die internen Sensoren jeweils erste Daten während eines Produktionsprozesses sammeln und • dass die Produktionsmaschinen zumindest einen externen Sensor zusammen nutzen, wobei der externe Sensor abwechselnd zweite Daten, von der ersten Produktionsmaschine und der zumindest zweiten Produktionsmaschine, sammelt.
  10. Zumindest zwei Produktionsmaschinen mit jeweils zumindest einem internen Sensor und mit zumindest einem gemeinsamen, externen Sensor.
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