DE102016015333A1

DE102016015333A1 - Fertigungsdatenverarbeitungssystem mit einer Mehrzahl Fertigungsvorrichtungen

Info

Publication number: DE102016015333A1
Application number: DE102016015333.4A
Authority: DE
Inventors: Hiroji Nishi; Shinsuke Sakakibara
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2017-06-29
Anticipated expiration: 2036-12-22
Also published as: CN106919152A; JP2017120996A; DE102016015333B4; US10310486B2; CN106919152B; US20170185068A1; JP6382790B2

Abstract

Ein Fertigungsdatenverarbeitungssystem umfasst eine Mehrzahl Fertigungsvorrichtungen, eine Mehrzahl Datenverarbeitungseinrichtungen zum Verarbeiten von der Mehrzahl Fertigungsvorrichtungen zugeordneten Fertigungsdaten, eine Mehrzahl Kommunikationskanäle zum Kommunizieren der Fertigungsdaten zwischen der Mehrzahl Fertigungsvorrichtungen und der Mehrzahl Datenverarbeitungseinrichtungen und eine Verwaltungseinrichtung. Die Verwaltungseinrichtung bestimmt basierend auf der Kommunikationsgeschwindigkeit des Kommunikationskanals und der Datenverarbeitungsfähigkeit jeder der Mehrzahl Datenverarbeitungseinrichtungen eine Kombination der Datenverarbeitungseinrichtung, die die jeder der Mehrzahl Fertigungsvorrichtungen zugeordneten Fertigungsdaten verarbeitet, und des Kommunikationskanals, der die zugeordneten Fertigungsdaten zwischen jeder der Mehrzahl Fertigungsvorrichtungen und der Datenverarbeitungseinrichtung kommuniziert.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fertigungsdatenverarbeitungssystem mit einer Mehrzahl Fertigungsvorrichtungen und im Besonderen ein Fertigungsdatenverarbeitungssystem, das Fertigungsdaten verarbeitet, die einer Mehrzahl Fertigungsvorrichtungen zugeordnet sind.
2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Bearbeitungsvorrichtungen, wie etwa Werkzeugmaschinen, und Fertigungsvorrichtungen, wie etwa Roboter, werden alleine verwendet. Im Gegensatz dazu werden Produktionssysteme vorgeschlagen, bei denen eine Mehrzahl Fertigungsvorrichtungen über Kommunikationskanäle mit einem Hostcomputer verbunden ist, der einen Produktionsplan erstellt. Der Hostcomputer weist die Art, die Anzahl und dergleichen von Produkten an, die von jeder Fertigungsvorrichtung herzustellen sind. Die Fertigungsvorrichtungen produzieren jeweils die angewiesene Anzahl angewiesener Produkte, wodurch die Herstellung gewünschter Produkte innerhalb gewünschter Lieferzeiten unter effizienter Nutzung von Produktionsressourcen ermöglicht wird. Solche Produktionssysteme umfassen nicht nur Bearbeitungsvorrichtungen, wie etwa Werkzeugmaschinen oder Roboter, sondern auch Fertigungsmaschinen, Steuereinrichtungen, Sensoren und dergleichen, wie etwa PLCs, Fördermaschinen, Messgeräte, Prüfmaschinen, Pressmaschinen, Pressfitting-Maschinen, Druckmaschinen, Druckgießmaschinen, Spritzgießmaschinen, Lebensmittelmaschinen, Verpackungsmaschinen, Schweißmaschinen, Waschmaschinen, Beschichtungsmaschinen, Montagemaschinen, Bestückautomaten, Holzbearbeitungsmaschinen, Versiegelungsmaschinen und Schneidemaschinen. Die im Produktionssystem enthaltenen Vorrichtungen und Geräte werden als FA-Einrichtungen bezeichnet. In der folgenden Beschreibung werden Werkzeugmaschinen, Roboter und Sensoren als FA-Einrichtungen verwendet, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Die vorstehenden Produktionssysteme müssen eine große Menge von einer Mehrzahl FA-Einrichtungen zugeordneten Fertigungsdaten erfassen, verarbeiten und speichern, um Verarbeitungsergebnisse an die entsprechenden FA-Einrichtungen zurückzuführen. Daher umfassen die Produktionssysteme eine Datenverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten der Fertigungsdaten, eine Speichereinrichtung zum Speichern der Fertigungsdaten und Kommunikationskanäle zum Kommunizieren der Fertigungsdaten zwischen jeder FA-Einrichtung und der Datenverarbeitungseinrichtung. Da die Fertigungsdaten in Form einer Datenbank gespeichert werden, kann die Speichereinrichtung nachstehend als Datenbank bezeichnet werden.
In den letzten Jahren wurde maschinelles Lernen unter Verwendung verschiedener Arten von durch Werkzeugmaschinen, Roboter und verschiedene Sensoren erzeugten Echtzeitdaten in Betracht gezogen. Beispielsweise kann maschinelles Lernen dazu verwendet werden, die Bewegungen einer Achse der Werkzeugmaschine oder des Roboters zu bestimmen oder unter Verwendung eines aktuellen Werts eine Fehlerdiagnose durchzuführen. Dies ermöglicht eine Verringerung der Arbeitsbelastung von Bedienern und Programmierern und außerdem ein leichtes Erreichen hoher Qualität, hoher Effizienz und dergleichen, die nur durch erfahrene Bediener und Programmierer erreicht werden konnten.
Maschinelles Lernen erfordert eine Datenbank zum Speichern von Daten und eine Lerneinheit zum Analysieren der Daten. Herkömmlicherweise wird angenommen, dass Hardwareressourcen, wie etwa eine CPU, ein Speicher und eine externe Speichereinrichtung, die die Datenbank und die Lerneinheit bilden, in jeder der FA-Einrichtungen, wie etwa Werkzeugmaschinen, Roboter und verschiedenen Sensoren, bereitgestellt sind, um das Lernen in jeder FA-Einrichtung durchzuführen. Das Bereitstellen der Hardwareressourcen in jeder FA-Einrichtung verursacht jedoch einen Anstieg der Hardwarekosten. Daher wird ein Lernserver bereitgestellt, der die Datenbank und die Lerneinheit umfasst, und über ein Netzwerk mit den FA-Einrichtungen verbunden. Beim Durchführen des Lernens werden Lerndaten von den FA-Einrichtungen über das Netzwerk an den Lernserver gesendet. Im Lernserver werden die Lerndaten in der großen Datenbank gesammelt und die Lerneinheit führt das Lernen durch. Lernergebnisse werden vom Lernserver über das Netzwerk an die FA-Einrichtungen gesendet. Ein solches den Lernserver umfassendes System hat eine ähnliche Konfiguration wie das vorstehende Produktionssystem, wobei beispielsweise die Lerneinheit der Datenverarbeitungseinrichtung entspricht.
Des Weiteren handelt es sich, bei dem vorstehenden Produktionssystem, bei den Fertigungsdaten, die zahlreichen FA-Einrichtungen zugeordnet sind, um sogenannte große Daten (Big Data). Das Produktionssystem hat eine ähnliche Konfiguration wie ein Cloud-System, bei dem große Daten in einer großen Datenbank gesammelt und durch einen über ein Netzwerk verbundenen Server verarbeitet werden.
Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2014-068110 beschreibt mit Übertragungskanälen verbundene Kommunikationseinrichtungen und ein Umschaltsteuerverfahren. Die Mehrzahl Übertragungskanäle ist zwischen den Kommunikationseinrichtungen bereitgestellt. Im Falle einer Störung eines der Übertragungskanäle wird die Datenausgabe zu einem anderen der Übertragungskanäle umgeleitet, der keine Störung hat, um die Datenkommunikation aufrechtzuerhalten.
Zusammenfassung der Erfindung
FA-Einrichtungen, wie etwa Werkzeugmaschinen, Roboter und verschiedene Sensoren, erzeugen eine enorme Menge von Echtzeitdaten und fahren fort, die Daten zu erzeugen, solange die Werkzeugmaschinen, Roboter und verschiedenen Sensoren fortfahren zu arbeiten. Da die Verarbeitung der Echtzeitdaten von mehreren hundert, tausend oder zehntausend der Werkzeugmaschinen, Roboter und verschiedenen Sensoren ein ultraschnelles Netzwerk, eine extrem große Datenbank und einen Ultrahochleistungsprozessor erforderlich macht, ist ein solches System äußerst kostspielig.
Des Weiteren werden die FA-Einrichtungen, wie etwa die Werkzeugmaschinen, Roboter und verschiedenen Sensoren, nicht unbedingt jeden Tag betrieben. Ein Teil der Werkzeugmaschinen und Roboter kann zu Wartungszwecken gestoppt werden müssen. Da die durch jede(n) einzelne(n) Werkzeugmaschine, Roboter oder Sensor erzeugte Datenmenge schwanken kann, ist es zudem notwendig, dass das Netzwerk, die Datenbank und der Prozessor dazu in der Lage sind, eine maximale Kommunikationsdatenmenge zu verarbeiten, wodurch sich eine sehr schlechte Kosteneffizienz ergibt.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Fertigungsdatenverarbeitungssystem bereitzustellen, das Fertigungsdaten erfasst und verarbeitet, die FA-Einrichtungen, wie etwa Werkzeugmaschinen, Robotern und verschiedenen Sensoren, zugeordnet sind.
Spezifischer besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, ein Fertigungsdatenverarbeitungssystem bereitzustellen, das unter Verwendung von Echtzeitdaten, die durch die FA-Einrichtungen, wie etwa Werkzeugmaschinen, Roboter und verschiedene Sensoren, erzeugt werden, als Fertigungsdaten maschinelles Lernen durchführt.
Ein Fertigungsdatenverarbeitungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Mehrzahl Fertigungsvorrichtungen, eine Mehrzahl Datenverarbeitungseinrichtungen zum Verarbeiten von der Mehrzahl Fertigungsvorrichtungen zugeordneten Fertigungsdaten, eine Mehrzahl Kommunikationskanäle zum Kommunizieren der Fertigungsdaten zwischen der Mehrzahl Fertigungsvorrichtungen und der Mehrzahl Datenverarbeitungseinrichtungen und eine Verwaltungseinrichtung. Die Verwaltungseinrichtung bestimmt basierend auf der Kommunikationsgeschwindigkeit des Kommunikationskanals und der Datenverarbeitungsfähigkeit jeder der Mehrzahl Datenverarbeitungseinrichtungen eine Kombination der Datenverarbeitungseinrichtung, die die jeder der Mehrzahl Fertigungsvorrichtungen zugeordneten Fertigungsdaten verarbeitet, und des Kommunikationskanals, der die zugeordneten Fertigungsdaten zwischen jeder der Mehrzahl Fertigungsvorrichtungen und der Datenverarbeitungseinrichtung kommuniziert.
Zumindest ein Teil der Mehrzahl Datenverarbeitungseinrichtungen kann eine Lerneinheit umfassen.
Das Fertigungsdatenverarbeitungssystem kann ferner eine Netzwerkverwaltungseinrichtung zum Umschalten einer Verbindung zwischen der Mehrzahl Kommunikationskanäle umfassen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genauer hervor. Es zeigt:
1 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Konfiguration einer FA-Einrichtung darstellt;
2A ein Blockdiagramm der Konfiguration der FA-Einrichtung mit einer Lernfunktion, wobei eine Lerneinheit in einer Steuereinheit bereitgestellt ist;
2B ein Blockdiagramm der Konfiguration der FA-Einrichtung mit einer Lernfunktion, der ein Computer als Lerneinheit hinzugefügt ist;
3 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Konfiguration eines herkömmlichen Fertigungsdatenverarbeitungssystems mit einem Lernserver darstellt, der von einer Mehrzahl FA-Einrichtungen gemeinsam genutzt wird;
4 ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Fertigungsdatenverarbeitungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5A ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Konfiguration eines Kommunikators darstellt;
5B ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für Konfiguration eines anderen Kommunikators darstellt;
6 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für Verbindungen zwischen einer FA-Einrichtungsgruppe und einer Lernservergruppe in dem Fertigungsdatenverarbeitungssystem gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
7A ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel für eine Verbindung zwischen der FA-Einrichtungsgruppe und der Lernservergruppe in dem Fertigungsdatenverarbeitungssystem gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
7B ein Blockdiagramm, das noch ein weiteres Beispiel für eine Verbindung zwischen der FA-Einrichtungsgruppe und der Lernservergruppe in dem Fertigungsdatenverarbeitungssystem gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
8 ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Fertigungsdatenverarbeitungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
9 ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Fertigungsdatenverarbeitungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Genaue Beschreibung der Erfindung
Vor der Beschreibung der Ausführungsformen werden eine FA-Einrichtung, FA-Einrichtungen mit einer Lerneinheit und ein herkömmliches Fertigungsdatenverarbeitungssystem vom Cloud-Typ mit einer Lerneinheit beschrieben.
1 zeigt ein Beispiel für die Konfiguration einer FA-Einrichtung.
Eine FA-Einrichtung 10 umfasst ein zu steuerndes Objekt (oder zu erfassendes Objekt) 11 und eine Steuereinrichtung 12. Die Steuereinrichtung 12 umfasst eine Steuereinheit 13 und eine Kommunikationseinheit 15, die mit Kommunikationskanälen verbunden ist. Die Steuereinheit 13 wird durch Software oder Firmware in einem Computer realisiert. Die Kommunikationseinheit 15 wird durch eine Kommunikationseinrichtung oder Kommunikationssoftware realisiert. Die Steuereinheit 13 kommuniziert während der Steuerung des zu steuernden Objekts 11 über die Kommunikationskanäle mit einem Hostcomputer und Steuereinrichtungen anderer FA-Einrichtungen.
Wie vorstehend beschrieben, ist die FA-Einrichtung eine Bearbeitungsvorrichtung, wie etwa eine Werkzeugmaschine, oder eine Fertigungsmaschine, eine Steuereinrichtung, ein Sensor oder dergleichen, wie etwa ein Roboter, eine PLC, eine Fördermaschine, ein Messgerät, eine Prüfmaschine, eine Pressmaschine, eine Pressfitting-Maschine, eine Druckmaschine, eine Druckgießmaschine, eine Spritzgießmaschine, eine Lebensmittelmaschine, eine Verpackungsmaschine, eine Schweißmaschine, eine Waschmaschine, eine Beschichtungsmaschine, eine Montagemaschine, ein Bestückautomat, eine Holzbearbeitungsmaschine, eine Versiegelungsmaschine oder eine Schneidemaschine. Das zu steuernde Objekt (oder zu erfassende Objekt) 11 entspricht einem Hauptkörperabschnitt der FA-Einrichtung.
2A zeigt die Konfiguration einer FA-Einrichtung mit einer Lernfunktion, wobei eine Lerneinheit in der Steuereinheit bereitgestellt ist. 2B zeigt die Konfiguration einer anderen FA-Einrichtung mit einer Lernfunktion, der ein Computer als Lerneinheit hinzugefügt ist.
Bei der Konfiguration von 2A umfasst die Steuereinrichtung 12 einen Speicher 14, um eine Lerndatenbank zu bilden, und die Steuereinheit 13 enthält zusätzlich zur Konfiguration von 1 eine Lerneinheit 16. Die Lerneinheit 16 wird durch Software des Computers realisiert, der die Steuereinheit 13 bildet. Die Konfiguration von 2A kann verwendet werden, wenn der die Steuereinheit 13 bildende Computer eine hinreichende Verarbeitungsfähigkeit zum Lernen hat. Die Verarbeitungsfähigkeit des die Steuereinheit 13 bildenden Computers ist jedoch im Allgemeinen zum Realisieren der Lerneinheit 16 unzureichend. Daher kann die Konfiguration von 2A nicht dazu in der Lage sein, eine Lerneinheit mit einer hinreichenden Lernfunktion zu realisieren.
Daher wird, wie in 2B gezeigt, in der Steuereinrichtung 12 ein Computer installiert, um eine Lerneinheit 17 zu realisieren. Dies erfordert jedoch erhebliche Hardwareressourcen, durch die die Speicherkapazität der Datenbank 14 und die Computerverarbeitungsfähigkeit der Lerneinheit 17 erzielt werden, um eine hinreichende Lernfunktion zu erreichen, wodurch ein Anstieg der Hardwarekosten verursacht wird.
3 zeigt ein Beispiel für die Konfiguration eines herkömmlichen Fertigungsdatenverarbeitungssystems mit einem Lernserver, der von einer Mehrzahl FA-Einrichtungen gemeinsam genutzt wird.
Das Fertigungsdatenverarbeitungssystem von 3 umfasst eine Mehrzahl FA-Einrichtungen (10A bis 10N), einen Lernserver 20 mit einer Datenbank 21 und einer Lerneinheit 22 und ein Kommunikationsnetzwerk 30, das zwischen der Mehrzahl FA-Einrichtungen (10A bis 10N) und dem Lernserver 20 bereitgestellt ist. Das Kommunikationsnetzwerk 30 ist beispielsweise ein Ring-Netzwerk, wie etwa Token-Ring-Netzwerk.
Während des Lernens sendet die Mehrzahl FA-Einrichtungen (10A bis 10N) Daten über das Netzwerk 30 an den Lernserver 20. Im Lernserver 20 werden die Lerndaten in der großen Datenbank 21 gesammelt und die Lerneinheit 22 führt ein Lernen durch. Lernergebnisse werden vom Lernserver 20 über das Netzwerk 30 an die entsprechenden FA-Einrichtungen gesendet.
Es wird darauf hingewiesen, dass sich die Konfiguration von 3 auch in dem Fall anwenden lässt, in dem ein Verwaltungsserver, der die Fertigungsdaten der Mehrzahl FA-Einrichtungen erfasst, analysiert und verwaltet, sowie der Lernserver bereitgestellt sind. In einem solchen Fall wird der Verwaltungsserver an die Stelle des Lernservers 20 gesetzt.
Die FA-Einrichtungen, wie etwa Werkzeugmaschinen, Roboter und verschiedene Sensoren, erzeugen eine enorme Menge von Echtzeitdaten und fahren fort, die Daten zu erzeugen, solange die Werkzeugmaschinen, Roboter und verschiedenen Sensoren fortfahren zu arbeiten. Wenn die Anzahl der Werkzeugmaschinen, Roboter und verschiedenen Sensoren mehrere Hundert, Tausend oder Zehntausend beträgt, erfordert die Verarbeitung einer enormen Menge in Echtzeit erzeugter Daten ein ultraschnelles Netzwerk, eine extrem große Datenbank und einen Ultrahochleistungsprozessor, wodurch ein äußerst kostspieliges System erforderlich ist. Ein Mangel an Kanalkapazität des Netzwerks, Kapazität der Datenbank oder Verarbeitungsfähigkeit des Prozessors verursacht eine Störung der gewünschten Verarbeitung (Lernen) innerhalb der gewünschten Zeitspanne.
Außerdem kann bei der Konfiguration von 3 die durch jede(n) einzelne(n) Werkzeugmaschine, Roboter oder Sensor erzeugte Datenmenge schwanken. Das Netzwerk, die Datenbank und der Prozessor müssen dazu in der Lage sein, eine maximale Kommunikationsdatenmenge zu verarbeiten, wodurch sich eine sehr schlechte Kosteneffizienz ergibt. Die folgenden Ausführungsformen stellen Fertigungsdatenverarbeitungssysteme bereit, die durch FA-Einrichtungen, wie etwa Werkzeugmaschinen, Roboter und verschiedene Sensoren, erzeugte Echtzeitdaten als Fertigungsdaten bei geringen Kosten verarbeiten (lernen).
4 zeigt die Konfiguration eines Fertigungsdatenverarbeitungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Fertigungsdatenverarbeitungssystem gemäß der ersten Ausführungsform umfasst eine FA-Einrichtungsgruppe 40, erste Kommunikationskanäle 71, eine Mehrzahl Netzwerkverwaltungseinrichtungen 73A bis 73C, zweite Kommunikationskanäle 72 und eine Servergruppe 100.
In der Zeichnung umfasst die FA-Einrichtungsgruppe 40 einen Roboter 41A, eine Werkzeugmaschine 41B, einen Roboter 41C, eine Werkzeugmaschine 41D und einen Sensor 41E. Der Roboter 41A, die Werkzeugmaschine 41B, der Roboter 41C, die Werkzeugmaschine 41D und der Sensor 41E haben jeweils die in 1 gezeigte Konfiguration. Das zu steuernde Objekt 11 entspricht einem Hauptkörperabschnitt.
Die Steuereinheit 13 steuert den Hauptkörperabschnitt. Beispielsweise ist das zu steuernde Objekt 11 beim Roboter 41A ein Hauptkörperabschnitt des Roboters und die Steuereinheit 13 ist eine Robotersteuereinrichtung, die den Hauptkörperabschnitt des Roboters steuert. Die FA-Einrichtungsgruppe 40 kann zusätzlich oder anstelle der Werkzeugmaschinen, der Roboter und des Sensors eine(n) beliebige(n) der vorstehend beschriebenen Fertigungsvorrichtungen, Steuereinrichtungen, Sensoren und dergleichen umfassen.
Die Servergruppe 100 umfasst Lernserver 50A, 50B und 50C und einen Verwaltungsserver 53. Die Lernserver 50A, 50B und 50C umfassen jeweils eine Datenbank 51A, 51B und 51C und eine Lerneinheit 52A, 52B und 52C. Die Datenbanken 51A bis 51C haben eine dem Speicher (Datenbank) 14 entsprechende Konfiguration und die Lerneinheiten 52A bis 52C eine der Lerneinheit (Computer) 17 entsprechende Konfiguration, wie in 2B gezeigt. Der Verwaltungsserver 53 führt eine allgemeine Verwaltung durch.
Die Lernserver 50A, 50B und 50C führen für die Steuereinheiten des Roboters 41A, der Werkzeugmaschine 41B, des Roboters 41C, der Werkzeugmaschine 41D und des Sensors 41E, die in der FA-Einrichtungsgruppe 40 enthalten sind, das Lernen durch. Die Lernserver 50A, 50B und 50C können jedoch für das gesamte Fertigungsdatenverarbeitungssystem das Lernen durchführen, wie etwa das Zuweisen von Aufgaben an die einzelnen FA-Einrichtungen.
Obgleich dies nicht dargestellt ist, können, wenn die Lernserver 50A, 50B und 50C das Lernen für die FA-Einrichtungen durchführen, der Roboter 41A, die Werkzeugmaschine 41B, der Roboter 41C, die Werkzeugmaschine 41D und der Sensors 41E, die in der FA-Einrichtungsgruppe 40 enthalten sind, eine Lernergebnisausführeinheit aufweisen, wie etwa einen neuronalen Kommunikationskanal, um ein Lernergebnis auszuführen.
Die Lerneinheiten 52A bis 52C können einen beliebigen Algorithmus, wie etwa ”überwachtes Lernen”, ”nicht überwachtes Lernen”, ”halbüberwachtes Lernen”, ”bestärkendes Lernen”, ”Transduktion” oder ”Multi-Task-Lernen”, und eine beliebige Technik, wie etwa ”Entscheidungsbaumlernen”, ”Assoziationsregellernen”, ”neuronales Netzwerk”, ”genetische Programmierung”, ”induktive Logikprogrammierung”, ”Stützvektormaschine”, ”Clusteranalyse”, ”Bayessches Netz”, ”bestärkendes Lernen” oder ”Expressionslernen”, verwenden.
Bei der ersten Ausführungsform ist die Mehrzahl Lernserver ohnehin bereitgestellt. Daher ist es möglich, die Speicherkapazität einer die Datenbank 51A, 51B oder 51C bildenden Speichereinrichtung und die Verarbeitungsfähigkeit eines die Lerneinheit 52A, 52B oder 52C bildenden Prozessors in jedem Lernserver im Vergleich zu dem in 3 gezeigten System mit einem einzelnen Lernserver relativ zu reduzieren.
Jede der Netzwerkverwaltungseinrichtungen 73A bis 73C ist über die ersten Kommunikationskanäle 71 kommunikationsfähig mit dem Roboter 41A, der Werkzeugmaschine 41B, dem Roboter 41C, der Werkzeugmaschine 41D und dem Sensors 41E verbunden, die in der FA-Einrichtungsgruppe 40 enthalten sind. Jede der Netzwerkverwaltungseinrichtungen 73A bis 73C ist über die zweiten Kommunikationskanäle 72 kommunikationsfähig mit den Lernservern 50A, 50B und 50C und dem Verwaltungsserver 53 verbunden, die in der Servergruppe 100 enthalten sind, um die Verbindungen zwischen den ersten Kommunikationskanälen 71 und den zweiten Kommunikationskanälen 72 zu steuern. Jede der Mehrzahl Netzwerkverwaltungseinrichtungen ist mit jeder FA-Einrichtung und jedem Lernserver verbunden. Jede der Mehrzahl Netzwerkverwaltungseinrichtungen kann jedoch auch nicht mit jeder FA-Einrichtung und jedem Lernserver verbunden sein. Außerdem sind jede der Mehrzahl FA-Einrichtungen und die Mehrzahl Lernserver mit jeder Netzwerkverwaltungseinrichtung verbunden. Jede der Mehrzahl FA-Einrichtungen und die Mehrzahl Lernserver können jedoch auch nicht mit jeder Netzwerkverwaltungseinrichtung verbunden sein. Des Weiteren können die Netzwerkverwaltungseinrichtungen 73A bis 73C in eine einzelne Netzwerkverwaltungseinrichtung integriert sein.
Die ersten Kommunikationskanäle 71 und die zweiten Kommunikationskanäle 72, die frei aktiviert oder deaktiviert werden können, bilden ein Netzwerk mit relativ niedriger Geschwindigkeit.
5A zeigt die Konfiguration eines in den FA-Einrichtungen 41A bis 41E, den Lernservern 50A bis 50C oder dem Verwaltungsserver 53 bereitgestellten Kommunikators. 5B zeigt die Konfiguration eines in jeder der Netzwerkverwaltungseinrichtungen 73A bis 73C bereitgestellten Kommunikators.
Wie in 5A gezeigt, umfasst der in den FA-Einrichtungen 41A bis 41E, den Lernservern 50A bis 50C oder dem Verwaltungsserver 53 bereitgestellte Kommunikator Kommunikationsanschlüsse 83A, 83B, ..., und 83M, deren Anzahl der Anzahl der angeschlossenen ersten Kommunikationskanäle 71 oder zweiten Kommunikationskanäle 72 entspricht, und eine Kommunikationssteuereinheit 81. Die Kommunikationssteuereinheit 81 umfasst einen Pufferspeicher 82, der Kommunikationsdaten zwischenspeichert. Die Kommunikationssteuereinheit 81 sendet Sendedaten von der Steuereinheit an einen der Kommunikationsanschlüsse 83A, 83B, ..., und 83M und Empfangsdaten von dem Kommunikationsanschluss 83A, 83B, ..., oder 83M an die Steuereinheit.
Wie in 5B gezeigt, umfasst jede der Netzwerkverwaltungseinrichtungen 73A bis 73C Kommunikationsanschlüsse 86A, 86B, ..., und 86L, deren Anzahl der Anzahl der angeschlossenen ersten Kommunikationskanäle 71 entspricht, Kommunikationsanschlüsse 87A, 87B, ..., und 87P, deren Anzahl der Anzahl der angeschlossenen zweiten Kommunikationskanäle 72 entspricht, und eine Kommunikationskanalumschalteinheit 85. Die Kommunikationskanalumschalteinheit 85 schaltet die Verbindung zwischen dem Kommunikationsanschluss 86A, 86B, ..., oder 86L und dem Kommunikationsanschluss 87A, 87B, ..., oder 87P um. Die Kommunikationskanalumschalteinheit 85 kann die Verbindung zwischen einem der Kommunikationsanschlüsse 86A, 86B, ..., und 86L und einem anderen der Kommunikationsanschlüsse 86A, 86B, ..., und 86L und die Verbindung zwischen einem der Kommunikationsanschlüsse 87A, 87B, ..., und 87P und einem anderen der Kommunikationsanschlüsse 87A, 87B, ..., und 87P umschalten. Dies ermöglicht eine Kommunikation zwischen den FA-Einrichtungen, zwischen den Lernservern oder zwischen dem Lernserver und dem Verwaltungsserver.
Bei dem Fertigungsdatenverarbeitungssystem gemäß der ersten Ausführungsform meldet jede der FA-Einrichtungen 41A bis 41E dem Verwaltungsserver 53 die Erzeugungsgeschwindigkeit (Datengröße pro Sekunde) von Lerndaten in Antwort auf eine Anfrage vom Verwaltungsserver 53. Jeder der Lernserver 50A bis 50C meldet dem Verwaltungsserver 53 die Erzeugungsgeschwindigkeit (Datengröße pro Sekunde) von Lerndaten in Antwort auf eine Anfrage vom Verwaltungsserver 53. Jede der Netzwerkverwaltungseinrichtungen 73A bis 73C meldet dem Verwaltungsserver 53 die Erzeugungsgeschwindigkeit (Datengröße pro Sekunde) von Lerndaten in Antwort auf eine Anfrage vom Verwaltungsserver 53. Basierend auf diesen Meldungen meldet der Verwaltungsserver 53 jeder FA-Einrichtung, an welchen Lernserver die FA-Einrichtung die Lerndaten senden soll. Der Verwaltungsserver 53 meldet den Netzwerkverwaltungseinrichtungen 73A bis 73C, welche Kommunikationskanäle zu aktivieren und welche Kommunikationskanäle zu deaktivieren sind und welche FA-Einrichtung über die aktivierten Kommunikationskanäle mit welchem Lernserver verbunden ist. Wenn die von der FA-Einrichtung gesendeten Lerndaten die Verarbeitungsfähigkeit des Lernservers übersteigen, meldet der Verwaltungsserver 53 dem Lernserver an welchen Lernserver der Lernserver die Lerndaten übertragen soll. Wie vorstehend beschrieben, bestimmt der Verwaltungsserver 53 Kombinationen der FA-Einrichtung, der Kommunikationskanäle (Netzwerkverwaltungseinrichtung) und des einzelnen oder der mehreren Lernserver. Wenn die Erzeugungsgeschwindigkeit der Lerndaten jeder FA-Einrichtung, die Kommunikationsgeschwindigkeit jedes Kommunikationskanals oder die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Lerndaten jedes Lernservers dynamisch variiert, kann der Verwaltungsserver 53 in beliebiger Weise über die dynamische Variation benachrichtigt werden und die Kombination der FA-Einrichtung, der Kommunikationskanäle (Netzwerkverwaltungseinrichtung) und des einzelnen oder der mehreren Lernserver dynamisch ändern.
6 zeigt ein Beispiel für Verbindungen zwischen der FA-Einrichtungsgruppe und der Lernservergruppe in dem Fertigungsdatenverarbeitungssystem gemäß der ersten Ausführungsform.
Bei dem Beispiel von 6 ist eine FA-Einrichtung 44A über einen ersten Kommunikationskanal 71A, eine Netzwerkverwaltungseinrichtung 74A und einen zweiten Kommunikationskanal 72A mit einem Lernserver 54A verbunden, der eine Datenbank 55A und eine Lerneinheit 56A umfasst. Eine FA-Einrichtung 44D ist über einen ersten Kommunikationskanal 71D, eine Netzwerkverwaltungseinrichtung 74C und einen zweiten Kommunikationskanal 72D mit einem Lernserver 54C verbunden, der eine Datenbank 55C und eine Lerneinheit 56C umfasst.
Im Gegensatz dazu sind die FA-Einrichtungen 44B und 44C über erste Kommunikationskanäle 71B bzw. 71C mit einer Netzwerkverwaltungseinrichtung 74B verbunden und die Netzwerkverwaltungseinrichtung 74B ist über einen zweiten Kommunikationskanal 72B mit einem Lernserver 54B verbunden, der eine Datenbank 55B und eine Lerneinheit 56B umfasst.
Das Beispiel von 6 ist zum Verarbeiten von durch die FA-Einrichtungen 44A und 44D erzeugten Lerndaten in den Lernservern 54A bzw. 54C geeignet und wird umgesetzt, wenn der Lernserver 54B eine ausreichende Verarbeitungsfähigkeit hat, um die durch die FA-Einrichtungen 44B und 44C erzeugten Lerndaten zu verarbeiten. Selbstverständlich ist es außerdem erforderlich, dass jeder Kommunikationskanal dazu fähig ist, die nötigen Daten zu senden. Beispielsweise weist der zweite Kommunikationskanal 72B eine hohe Kommunikationsgeschwindigkeit auf, um die in den FA-Einrichtungen 44B und 44C erzeugten Lerndaten senden zu können.
7A und 7B zeigen weitere Beispiele für Verbindungen zwischen einer FA-Einrichtung und einem oder mehreren Lernservern in dem Fertigungsdatenverarbeitungssystem gemäß der ersten Ausführungsform.
In 7A ist, da eine FA-Einrichtung 46 eine große Menge Lerndaten erzeugt, die FA-Einrichtung 46 mit einem Lernserver 57A mit hoher Verarbeitungsfähigkeit verbunden, um die große Menge Lerndaten zu verarbeiten. Ein einzelner erster Kommunikationskanal und ein einzelner zweiter Kommunikationskanal haben jedoch eine unzureichende Kommunikationsgeschwindigkeit. Daher ist die FA-Einrichtung 46 über zwei erste Kommunikationskanäle 71E und 71F, zwei Netzwerkverwaltungseinrichtungen 76A und 76B und zwei zweite Kommunikationskanäle 72E und 72F mit dem Lernserver 57A verbunden.
In 7B ist, da eine FA-Einrichtung 48 eine große Menge Lerndaten erzeugt, die FA-Einrichtung 48 mit zwei Lernservern 60A und 60B verbunden, um die große Menge Lerndaten zu verarbeiten. Ein erster Kommunikationskanal 71G hat eine hinreichende Kommunikationsgeschwindigkeit, um die durch die FA-Einrichtung 48 erzeugten Lerndaten zu senden. Eine Netzwerkverwaltungseinrichtung 78 verbindet den ersten Kommunikationskanal 71G mit zweiten Kommunikationskanälen 72G und 72H, um die Lerndaten an die Lernserver 60A und 60B zu senden.
Wie vorstehend beschrieben, bestimmt der Verwaltungsserver 53 in dem Fertigungsdatenverarbeitungssystem gemäß der ersten Ausführungsform die Kombinationen der FA-Einrichtung, der ersten und zweiten Kommunikationskanäle, der Netzwerkverwaltungseinrichtung und des Lernservers basierend auf der Erzeugungsgeschwindigkeit der Lerndaten der FA-Einrichtung, der Kommunikationsgeschwindigkeit der Kommunikationskanäle, dem freien Platz in der Datenbank des Lernservers und der Datenverarbeitungsfähigkeit der Lerneinheit. Daher kann es neben den in den 6 und 7 gezeigten Beispielen verschiedene andere Verbindungsbeispiele geben.
Bei der ersten Ausführungsform bestimmt der Verwaltungsserver die Kombinationen der FA-Einrichtung, der Kommunikationskanäle, der Netzwerkverwaltungseinrichtung und der Lernservergruppe basierend auf der Erzeugungsgeschwindigkeit der Lerndaten jeder FA-Einrichtung. Der Verwaltungsserver kann jedoch die Kombinationen der FA-Einrichtung, der Kommunikationskanäle, der Netzwerkverwaltungseinrichtung und der Lernservergruppe auch basierend auf der Größe der Lerndaten, die die FA-Einrichtung aufweist, und der Größe der unverarbeiteten Lerndaten bestimmen, die die Datenbank des Lernservers aufweist.
Die FA-Einrichtungen, die Lernserver und die Netzwerkverwaltungseinrichtungen können dem Verwaltungsserver 53 automatisch ohne Anfrage vom Verwaltungsserver 53 Daten melden. Alternativ kann der Verwaltungsserver 53 im Voraus über Datengrößen betreffende Informationen verfügen.
Wenn der Lernserver das maschinelle Lernen nicht durch eine Lamping-Analyse (Stapelverarbeitung) sondern durch eine schrittweise Analyse (Echtzeitverarbeitung) durchführt, ist es möglich, die Notwendigkeit einer Bereitstellung der Datenbank im Lernserver zu beseitigen, wobei die Lerneinheit Lerndaten vom Netzwerk mittels eines Puffers mit kleiner Kapazität direkt verarbeiten kann.
Bei diesem Beispiel bilden die ersten Kommunikationskanäle 71 und die zweiten Kommunikationskanäle 72 das Netzwerk mit relativ niedriger Geschwindigkeit, das frei aktiviert oder deaktiviert werden kann. Es kann jedoch stattdessen ein Ring-Kommunikationsnetzwerk, wie etwa ein Token-Ring-Netzwerk, verwendet werden. In diesem Fall wird eine Mehrzahl Ring-Kommunikationsnetzwerke bereitgestellt. Die Mehrzahl FA-Einrichtungen und die Mehrzahl Lernserver sind jeweils mit der Mehrzahl Ring-Kommunikationsnetzwerke verbunden. Ein Teil der Ring-Kommunikationsnetzwerke ist spezifisch für die Kommunikation zwischen einer bestimmten der FA-Einrichtungen und einem bestimmten der Lernserver ausgelegt. Die verbleibenden FA-Einrichtungen und Lernserver hingegen sind dazu in der Lage, über die verbleibenden Ring-Kommunikationsnetzwerke zu kommunizieren.
8 zeigt die Konfiguration eines Fertigungsdatenverarbeitungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der Unterschied zwischen dem Fertigungsdatenverarbeitungssystem gemäß der zweiten Ausführungsform und dem Fertigungsdatenverarbeitungssystem gemäß der ersten Ausführungsform besteht darin, dass eine Servergruppe 200 einen Verwaltungsserver 66 aufweist, der mit Lernservern 63A bis 63C verbunden ist. Die übrige Konfiguration entspricht der der ersten Ausführungsform.
Bei der ersten Ausführungsform entspricht der Verwaltungsserver in Ebene und Position den Lernservern. Im Gegensatz dazu befindet sich der Verwaltungsserver 66 bei der zweiten Ausführungsform auf einer höheren Ebene als die Lernserver 63A bis 63C. Der Verwaltungsserver 66 kommuniziert über den Lernserver 63A, 63B oder 63C, den zweiten Kommunikationskanal 72, die Netzwerkverwaltungseinrichtung 73A, 73B oder 73C und den ersten Kommunikationskanal 71 mit jeder in der FA-Einrichtungsgruppe 40 enthaltenen FA-Einrichtung.
9 zeigt die Konfiguration eines Fertigungsdatenverarbeitungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der Unterschied zwischen dem Fertigungsdatenverarbeitungssystem gemäß der dritten Ausführungsform und dem Fertigungsdatenverarbeitungssystem gemäß der ersten Ausführungsform besteht darin, dass eine Servergruppe 300 einen Verwaltungsserver 67 umfasst, der über die zweiten Kommunikationskanäle 72 mit den Netzwerkverwaltungseinrichtungen 73A bis 73C verbunden ist, und die Lernserver 68A bis 68C über den Verwaltungsserver 67 mit den zweiten Kommunikationskanälen 72 und dergleichen verbunden sind. Die übrige Konfiguration entspricht der der ersten Ausführungsform.
Bei der dritten Ausführungsform befindet sich der Verwaltungsserver 67 auf einer tieferen Ebene als die Lernserver 68A bis 68C. Die Lernserver 68A bis 68C kommunizieren über den Verwaltungsserver 67, den zweiten Kommunikationskanal 72, die Netzwerkverwaltungseinrichtung 73A, 73B oder 73C und den ersten Kommunikationskanal 71 mit jeder in der FA-Einrichtungsgruppe 40 enthaltenen FA-Einrichtung.
Bei der vorstehenden ersten bis dritten Ausführungsform umfasst die Servergruppe die Lernserver. Es kann jedoch anstelle des Lernservers ein Fertigungsdatenanalyseserver bereitgestellt werden, um die Fertigungsdaten der in der FA-Einrichtungsgruppe 40 enthaltenen FA-Einrichtungen zu analysieren.
Die vorliegende Erfindung stellt bei niedrigen Kosten ein Fertigungsdatenverarbeitungssystem mit verteilter Verarbeitung bereit.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014-068110 [0007]

Claims

Fertigungsdatenverarbeitungssystem, das umfasst: – eine Mehrzahl Fertigungsvorrichtungen (41A–41E), – eine Mehrzahl Datenverarbeitungseinrichtungen (50A–50C) zum Verarbeiten von der Mehrzahl Fertigungsvorrichtungen zugeordneten Fertigungsdaten, – eine Mehrzahl Kommunikationskanäle (71, 72) zum Kommunizieren der Fertigungsdaten zwischen der Mehrzahl Fertigungsvorrichtungen und der Mehrzahl Datenverarbeitungseinrichtungen und – eine Verwaltungseinrichtung (53), wobei – die Verwaltungseinrichtung (53) basierend auf der Kommunikationsgeschwindigkeit des Kommunikationskanals und der Datenverarbeitungsfähigkeit jeder der Mehrzahl Datenverarbeitungseinrichtungen eine Kombination der Datenverarbeitungseinrichtung, die die jeder der Mehrzahl Fertigungsvorrichtungen zugeordneten Fertigungsdaten verarbeitet, und des Kommunikationskanals bestimmt, der die zugeordneten Fertigungsdaten zwischen jeder der Mehrzahl Fertigungsvorrichtungen und der Datenverarbeitungseinrichtung kommuniziert.
Fertigungsdatenverarbeitungssystem nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Teil der Mehrzahl Datenverarbeitungseinrichtungen (50A–50C) eine Lerneinheit umfasst.
Fertigungsdatenverarbeitungssystem nach Anspruch 1 oder 2, das ferner eine Netzwerkverwaltungseinrichtung zum Umschalten einer Verbindung zwischen der Mehrzahl Kommunikationskanäle (71, 72) umfasst.