DE102017002055A1 - Maschinensteuervorrichtung, welche die Betriebsbedingungen von mehreren Fertigungsmaschinen anpasst, und Produktionssystem - Google Patents

Maschinensteuervorrichtung, welche die Betriebsbedingungen von mehreren Fertigungsmaschinen anpasst, und Produktionssystem Download PDF

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Yoshifumi Shimura
Keisuke Tsujikawa
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Abstract

Eine Maschinensteuervorrichtung umfasst eine Befehlseinheit, die einzelne Betriebsbefehle an entsprechende Fertigungsmaschinen ausgibt; eine Stromüberschuss-/Strommangel-Entscheidungseinheit, die entscheidet, ob Zeitfolgendaten zum Gesamtstromverbrauch der mit den Betriebsbefehlen verknüpften Fertigungsmaschinen eine Höchstleistung größer als eine Stromversorgungskapazität der Stromanlage aufweisen; und eine Betriebsbefehl-Anpassungseinheit, welche die Betriebsbefehle an die Fertigungsmaschinen von der Befehlseinheit anpasst, um die Höchstleistung an die Stromversorgungskapazität der Stromanlage oder weniger anzupassen und eine Produktionsmenge der Fertigungsmaschinen zu maximieren.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschinensteuervorrichtung, welche die Betriebsbedingungen von mehreren Fertigungsmaschinen anpasst, und ein Produktionssystem.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • In einer Fertigungsfabrik werden Teile von einer Fertigungsmaschine wie einer Werkzeugmaschine oder einem Roboter bearbeitet oder geschweißt. Zum Fertigen von Produkten bilden mehrere Fertigungsmaschinen eine Fertigungslinie, beispielsweise eine Fertigungszelle. In diesem Fall werden die Fertigungsmaschinen, die eine Fertigungszelle bilden, von den Steuerungen der entsprechenden Fertigungsmaschinen gesteuert.
  • Die Fertigungsmaschinen werden entsprechend einzelnen Befehlen von den Steuerungen, beispielsweise einem Drehzahlbefehl und einem Betriebsstart-Zeitsteuerungsbefehl, betrieben, und somit können Betriebsbefehle, die eine große Menge an Strom erfordern, im Wesentlichen zur gleichen Zeit an die Fertigungsmaschinen ausgegeben werden. In diesem Fall kann, wenn der Gesamtstromverbrauch der Fertigungsmaschinen die Stromversorgungskapazität einer Stromanlage für die Fabrik überschreitet, ein Strommangel zu einer unzureichenden Leistung der Fertigungsmaschinen führen und dadurch die Produktivität (Produktionsmenge) verringern.
  • In einem Verfahren zum Vermeiden des Problems kann die Stromversorgungskapazität einer Stromanlage für eine Fabrik zu einer ausreichend großen Stromversorgungskapazität relativ zur Höchstleistung im Betrieb von mehreren Fertigungsmaschinen wechseln. Je größer aber die für die Stromanlage gewählte Stromversorgungskapazität ist, desto mehr Elektrizitätsmenge muss gegenüber einem Stromversorger bezahlt werden. Somit werden, wenn ein Strommangel vorübergehend auftritt, typischerweise Betriebsbefehle an die Fertigungsmaschinen manuell an den Bedienkonsolen der Fertigungsmaschinen angepasst, um eine Produktionsmenge im Bereich der Stromversorgungskapazität der Stromanlage zu maximieren.
  • Ferner wurde eine Überwachung des Stromverbrauchs von mehreren Fertigungsmaschinen zum Verringern des Stromverbrauchs einer Fabrik vorgeschlagen. Beispielsweise offenbart das japanische Patent Nr. 5218453 eine Vorrichtung zum Messen der Betriebsbedingungen von Fertigungsmaschinen wie etwa Pressmaschinen. In dieser Vorrichtung wird der Stromverbrauch der Fertigungsmaschine und der Betriebszustand der Fertigungsmaschine aus dem ermittelten Stromverbrauch ermittelt. Insbesondere wird entschieden, ob die Fertigungsmaschine in Betrieb, gestoppt oder ausgeschaltet ist. Ferner werden die Dauer eines Betriebszustands und der Stromverbrauch von jeder der Fertigungsmaschinen in einer Speichereinheit in Verbindung mit dem Betriebszustand gespeichert. Anschließend analysiert ein Produktionsleiter die Fertigungsmaschinen auf der Basis von Informationen in der Speichereinheit, um zu entscheiden, ob Zeit und Stromverbrauch erheblich verschwendet wurden oder nicht, und anschließend trifft der Produktionsleiter Maßnahmen zum Verringern der Verschwendung von Zeit und Stromverbrauch.
  • Wie zuvor beschrieben muss aber ein Bediener in der Fabrik, um eine Verringerung der Produktivität ohne Erhöhen der Stromversorgungskapazität einer Stromanlage für eine Fabrik zu verhindern, herkömmlicherweise Betriebsbefehle für Fertigungsmaschinen an den Bedienkonsolen der entsprechenden Fertigungsmaschinen anpassen.
  • Wie im japanischen Patent Nr. 5218453 beschrieben erfordert dieses Verfahren einen Vorgang zum Analysieren von Informationen einschließlich Betriebsbedingungen und Stromverbrauch der Fertigungsmaschinen. Solch ein Vorgang erlegt einem Bediener eine Last auf und erfordert ein Verfahren zum automatischen Anpassen der Betriebsbefehle an die Fertigungsmaschinen ohne manuelle Vorgänge, um eine Produktionsmenge im Bereich der Stromversorgungskapazität einer Stromanlage für eine Fabrik zu maximieren.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Maschinensteuervorrichtung und ein Produktionssystem bereit, welche die Produktivität im Bereich der Stromversorgungskapazität einer Stromanlage für eine Fabrik verbessern können.
  • Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt eine Maschinensteuervorrichtung bereit, die mehrere mit einer Stromanlage verbundene Fertigungsmaschinen steuert,
    wobei die Maschinensteuervorrichtung Folgendes umfasst:
    eine Befehlseinheit, die einzelne Betriebsbefehle an die entsprechenden Fertigungsmaschinen ausgibt;
    eine Maschineninformations-Abrufeinheit, die in vorgegebenen Intervallen Informationen umfassend wenigstens die Betriebsbedingungen, den Stromverbrauch und Produktionsmengen der Fertigungsmaschinen abruft, wenn die Fertigungsmaschinen entsprechend den Betriebsbefehlen der Befehlseinheit in Betrieb sind;
    eine Stromüberschuss-/Strommangel-Entscheidungseinheit, die entscheidet, ob Zeitfolgendaten zum Gesamtstromverbrauch der mit den Betriebsbefehlen verknüpften Fertigungsmaschinen eine Höchstleistung größer als die Stromversorgungskapazität der Stromanlage entsprechend den in einer Speichereinheit, die sequentiell die Informationen zu den Fertigungsmaschinen speichert, gespeicherten Informationen oder entsprechend den von der Maschineninformations-Abrufeinheit abgerufenen Informationen ist; und
    eine Betriebsbefehl-Anpassungseinheit, welche die Betriebsbefehle an die Fertigungsmaschinen von der Befehlseinheit entsprechend den in der Speichereinheit gespeicherten Informationen oder den von der Maschineninformations-Abrufeinheit abgerufenen Informationen anpasst, um die Höchstleistung an die Stromversorgungskapazität der Stromanlage oder weniger anzupassen und die Produktionsmenge der mit den Betriebsbefehlen verknüpften Fertigungsmaschinen zu maximieren.
  • Gemäß der Maschinensteuervorrichtung des ersten Aspekts stellt ein zweiter Aspekt der vorliegenden Offenbarung eine Maschinensteuervorrichtung ferner umfassend eine Maschineninformations-Korrektureinheit bereit, welche die Informationen zu den Fertigungsmaschinen in der Speichereinheit zu Informationen zu den Fertigungsmaschinen mit den von der Betriebsbefehl-Anpassungseinheit angepassten Betriebsbefehlen korrigiert.
  • Gemäß der Maschinensteuervorrichtung des ersten oder zweiten Aspekts stellt ein dritter Aspekt der vorliegenden Offenbarung eine Maschinensteuervorrichtung bereit, bei der die Maschineninformations-Abrufeinheit Informationen zum Stromverbrauch von einem in jeder der Fertigungsmaschinen angeordneten Wattmeter abruft.
  • Gemäß der Maschinensteuervorrichtung des ersten oder zweiten Aspekts stellt ein vierter Aspekt der vorliegenden Offenbarung eine Maschinensteuervorrichtung bereit, bei der die Maschineninformations-Abrufeinheit Informationen abruft, welche die Informationen zum Stromverbrauch von Bearbeitungsprogrammen und Antriebsparametern der mit den Betriebsbefehlen verknüpften Fertigungsmaschinen schätzen.
  • Gemäß der Maschinensteuervorrichtung von einem Aspekt des ersten bis vierten Aspekts stellt ein fünfter Aspekt der vorliegenden Offenbarung eine Maschinensteuervorrichtung ferner umfassend eine Höchstleistungs-Schätzeinheit bereit, die den Gesamtstromverbrauch und die Höchstleistung auf der Basis von Werten der Betriebsbefehle von der Befehlseinheit oder Informationen zu den Betriebsbedingungen oder den Stromverbrauch in der Speichereinheit schätzt.
  • Gemäß der Maschinensteuervorrichtung von einem Aspekt des ersten bis fünften Aspekts stellt ein sechster Aspekt der vorliegenden Offenbarung eine Maschinensteuervorrichtung bereit, bei der die Betriebsbedingungen eine für die Fertigungsmaschinen voreingestellte bearbeitete Variable umfassen.
  • Gemäß der Maschinensteuervorrichtung von einem Aspekt des ersten bis sechsten Aspekts stellt ein siebter Aspekt der vorliegenden Offenbarung eine Maschinensteuervorrichtung ferner umfassend eine Stromanlagen-Planungseinheit bereit, die einen Plan zum Erhöhen oder Verringern der Stromversorgungskapazität der Stromanlage auf der Basis eines Entscheidungsergebnisses der Stromüberschuss/Strommangel-Entscheidungseinheit erstellt und den Inhalt des Plans ausgibt.
  • Gemäß der Maschinensteuervorrichtung von einem Aspekt des ersten bis siebten Aspekts stellt ein achter Aspekt der vorliegenden Offenbarung eine Maschinensteuervorrichtung bereit, bei der die Befehlseinheit als Betriebsbefehl wenigstens einen Befehl wenigstens zu Drehzahl, Strom oder Drehmoment der Fertigungsmaschine und einen Versatzbefehl zur Betriebsstart-Zeitsteuerung der Fertigungsmaschine ausgibt.
  • Ein neunter Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt ein Produktionssystem umfassend die Maschinensteuervorrichtung gemäß einem Aspekt des ersten bis achten Aspekts und einen Hostcomputer, der zum Kommunizieren mit der Maschinensteuervorrichtung verbunden ist und einen Produktionsplan für die Maschinensteuervorrichtung angibt, wobei der Hostcomputer eine Datenbankeinheit umfasst, welche die Informationen von der Speichereinheit empfängt und speichert, bereit.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Eine ausführliche Beschreibung einer typischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wie in den beigefügten Zeichnungen dargestellt erläutert die Aufgabe, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm zur schematischen Darstellung eines Produktionssystems umfassend eine Maschinensteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
  • 2 zeigt einen ersten Schritt zum Betreiben der Maschinensteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform.
  • 3 zeigt einen zweiten Schritt zum Betreiben der Maschinensteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform.
  • 4 zeigt einen dritten Schritt zum Betreiben der Maschinensteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform.
  • 5 zeigt einen vierten Schritt zum Betreiben der Maschinensteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Nachfolgend ist eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Zum besseren Verständnis sind die Maßstäbe der Zeichnungen gegebenenfalls unterschiedlich. Die dargestellte Ausführungsform ist lediglich ein Beispiel für die Ausführung der vorliegenden Erfindung und somit ist die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm zur schematischen Darstellung eines Produktionssystems umfassend eine Maschinensteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform.
  • Wie in 1 dargestellt umfasst ein Produktionssystem 10 wenigstens eine Fertigungszelle 11, eine Maschinensteuervorrichtung 12 und einen Hostcomputer 13.
  • Die Fertigungszelle 11 ist in einer Fabrik zum Fertigen von Produkten angeordnet, während die Maschinensteuervorrichtung 12 und der Hostcomputer 13 in einem anderen Gebäude als die Fabrik angeordnet sind. Beispielsweise kann die Maschinensteuervorrichtung 12 in einem anderen Gebäude an einem Fabrikstandort umfassend die Fertigungszelle 11 angeordnet sein. In diesem Fall sind die Fertigungszelle 11 und die Maschinensteuervorrichtung 12 vorzugsweise verbunden, um miteinander über ein Netzwerk 14, beispielsweise ein Intranet, zu kommunizieren.
  • Der Hostcomputer 13 kann beispielsweise in einem Büro außerhalb der Fabrik angeordnet sein. In diesem Fall sind die Maschinensteuervorrichtung 12 und der Hostcomputer 13 vorzugsweise verbunden, um miteinander über ein Netzwerk 15, beispielsweise das Internet, zu kommunizieren. Darüber hinaus ist der Hostcomputer 13 der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise eine Produktionsplanungsvorrichtung, die Fertigungspläne für die mehreren Fertigungszellen 11 oder Fertigungsmaschinen erstellt und die Fertigungsbedingungen der Fertigungszellen 11 oder Fertigungsmaschinen verwaltet. Ferner weist der Hostcomputer 13 vorzugsweise eine Datenbankeinheit (nicht dargestellt) auf, die Maschineninformationen umfassend wenigstens Information zu Status, Stromverbrauch und Produktionsmengen der Fertigungsmaschinen wie nachfolgend beschrieben speichert.
  • Die Fertigungszelle 11 ist eine Gruppe von flexibel kombinierten Fertigungsmaschinen zum Fertigen von Produkten. Wie in 1 dargestellt umfasst die Fertigungszelle 11 der vorliegenden Ausführungsform n Fertigungsmaschinen 16-1, 16-2, ... 16-n. (n ist eine natürliche Zahl.) Die Zahl von Fertigungsmaschinen in der Fertigungszelle 11 ist nicht beschränkt. Die Fertigungszelle 11 kann eine Fertigungslinie sein, in der ein Werkstück der Reihe nach durch die Fertigungsmaschinen zu einem Endprodukt bearbeitet wird. Alternativ kann die Fertigungszelle 11 eine Fertigungslinie sein, bei der wenigstens zwei von wenigstens zwei Fertigungsmaschinen bearbeitete Werkstücke durch eine andere Fertigungsmaschine während des Fertigungsprozesses kombiniert werden. In der vorliegenden Ausführungsform können wenigstens zwei von wenigstens zwei der Fertigungszellen 11 bearbeitete Werkstücke zu einem Endprodukt kombiniert werden.
  • Die Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n können aus den folgenden Maschinen gewählt werden: eine NC-Werkzeugmaschine, ein Industrieroboter, eine SPS, ein Transportband, ein Messinstrument, ein Prüfgerät, eine Pressmaschine, ein Injektor, ein Drucker, eine Druckgießmaschine, eine Spritzgießmaschine, eine Lebensmittelmaschine, eine Verpackungsmaschine, eine Schweißmaschine, eine Waschmaschine, eine Beschichtungsmaschine, eine Montagevorrichtung, ein Montiergerät, eine Holzbearbeitungsmaschine, eine Versiegelungsvorrichtung und eine Schneidmaschine. Jede der Maschinen 16-1 bis 16-n umfasst einen Speicher, beispielsweise ein ROM oder ein RAM, eine CPU und eine Kommunikationssteuereinheit (nicht dargestellt). Die Kommunikationssteuereinheit steuert den Informationsaustausch, mit einer Kommunikationssteuereinheit (nicht dargestellt) in der Maschinensteuervorrichtung 12.
  • Die konfigurierte Maschinensteuervorrichtung 12 erzeugt somit einzelne Betriebsbefehle, beispielsweise einen Drehzahlbefehl und einen Betriebsstart-Zeitsteuerungsbefehl, und überträgt anschließend die Befehle an die entsprechenden Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n auf der Basis einer Produktionsplananweisung vom Hostcomputer 13. Wenn die Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n entsprechend den einzelnen Betriebsbefehlen in Betrieb sind, erhalten die Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n Strom von einer Stromanlage 17 der Fabrik. Zu diesem Zeitpunkt kann die Höchstleistung des Gesamtstromverbrauchs der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n die Stromversorgungskapazität der Stromanlage 17 abhängig von den an die Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n übertragenen Betriebsbefehlen überschreiten.
  • Wenn die Höchstleistung die Stromversorgungskapazität überschreitet, passt die Maschinensteuervorrichtung 12 der vorliegenden Anmeldung die Betriebsbefehle für die Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n so an, dass die Höchstleistung nicht größer ist als die Stromversorgungskapazität der Stromanlage 17 und die Fertigungszelle 11 eine maximale Produktionsmenge aufweist.
  • Nachfolgend ist insbesondere ein Konfigurationsbeispiel der Maschinensteuervorrichtung 12 mit der vorhergehenden Funktion beschrieben.
  • Wie in 1 dargestellt umfasst die Maschinensteuervorrichtung 12 der vorliegenden Ausführungsform eine Befehlseinheit 18, eine Maschineninformations-Abrufeinheit 19, eine Speichereinheit 20, eine Höchstleistungs-Schätzeinheit 21, eine Stromüberschuss-/Strommangel-Entscheidungseinheit 21, eine Betriebsbefehl-Anpassungseinheit 23, eine Maschineninformations-Korrektureinheit 24 und eine Stromanlagen-Planungseinheit 25.
  • Die Befehlseinheit 18 erzeugt einzelne Befehle für die Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n auf der Basis einer Produktionsplananweisung vom Hostcomputer 13. Ferner überträgt die Befehlseinheit 18 die erzeugten Betriebsbefehle an die entsprechenden Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n über das Netzwerk 14, beispielsweise ein Intranet, zum Betreiben der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n.
  • Zum Prüfen, ob die Höchstleistung die Stromversorgungskapazität entsprechend den erzeugten Betriebsbefehlen überschreitet, überträgt die Befehlseinheit 18 die erzeugten Betriebsbefehle an die Höchstleistungs-Schätzeinheit 21 vor den Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n. Wie nachfolgend beschrieben liest die Höchstleistungs-Schätzeinheit 21 von der Speichereinheit 20 Zeitfolgendaten zum Stromverbrauch in den Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n; die Zeitfolgendaten zum Stromverbrauch in den mit den Betriebsbefehlen verknüpften Fertigungsmaschinen werden aber gegebenenfalls nicht in der Speichereinheit 20 gespeichert. In diesem Fall betreibt die Befehlseinheit 18 die mit den Betriebsbefehlen verknüpften Fertigungsmaschinen, wodurch der Maschineninformations-Abrufeinheit 19 ermöglicht wird, Zeitfolgendaten zum Stromverbrauch in den mit den Betriebsbefehlen verknüpften Fertigungsmaschinen abzurufen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform gibt die Befehlseinheit 18 Versatzbefehle zur Betriebsstart-Zeitsteuerung der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n als Betriebsbefehle aus. In der vorliegenden Offenbarung umfassen die Betriebsbefehle jedoch vorzugsweise Befehle wenigstens zu Drehzahlen, Strömen oder Drehmoment der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n sowie bei Bedarf Versatzbefehle.
  • Die Maschineninformations-Abrufeinheit 19 ruft Informationen zu den Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n in vorgegebenen Intervallen ab, wenn die Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n gemäß den einzelnen Betriebsbefehlen in Betrieb waren. Die somit abgerufenen Informationen zu den Fertigungsmaschinen umfassen insbesondere wenigstens Informationen zu Betriebsbedingungen, Stromverbrauch und Produktionsmengen der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n.
  • Die Informationen zu den Betriebsbedingungen sind Zeitfolgendaten zu Bearbeitungsgeschwindigkeiten der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n. Die Zeitfolgendaten zu Bearbeitungsgeschwindigkeiten sind beispielsweise die Historie der Geschwindigkeitsänderungen beim Beschleunigen/Verzögern und bei konstanten Drehzahlen von Servomotoren für den Antrieb der entsprechenden Fertigungsmaschinen.
  • Die Informationen zum Stromverbrauch sind Zeitfolgendaten zum Stromverbrauch der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n. Die Zeitfolgendaten zum Stromverbrauch sind beispielsweise die Historie von in vorgegebenen Intervallen von in den entsprechenden Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n angeordneten Wattmetern (nicht dargestellt) ausgegebenen Stromwerten.
  • Die Informationen zu Produktionsmengen sind Information zur Zahl von verarbeiteten Teilen während eines Betriebs. Die Informationen werden von in den entsprechenden Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n angeordneten Zählern (nicht dargestellt) ermittelt.
  • Die Informationen zu Betriebsbedingungen umfassen ebenfalls die Sollwerte und Antriebsparameter von in den Speichern der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n gespeicherten Bearbeitungsprogrammen. Beispielsweise umfassen bei Fertigungsmaschinen wie einem Gelenkroboter, der einen Servomotor als Antriebsquelle betreibt, die Informationen zu den Betriebsbedingungen einen Impulszähler und einen Servosteuerparameter an der Mastering-Position von jeder Achse eines Roboters.
  • Die Maschineninformations-Abrufeinheit 19 überträgt die Informationen zu den Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n an die Speichereinheit 20 und die Höchstleistungs-Schätzeinheit 21. Die Speichereinheit 20 speichert sequentiell Informationen zu Betriebsbedingungen, Stromverbrauch und Produktionsmengen der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n. Die Informationen werden von der Maschineninformations-Abrufeinheit 19 übertragen. Ferner können die gespeicherten Informationen zu Betriebsbedingungen, Stromverbrauch und Produktionsmengen der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n von der Speichereinheit 20 an die Datenbankeinheit des Hostcomputers 13 übertragen und anschließend in der Datenbankeinheit gespeichert werden.
  • Die Höchstleistungs-Schätzeinheit 21 liest die Zeitfolgendaten zum Stromverbrauch der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n von der Speichereinheit 20 oder vom Hostcomputer 13 auf der Basis der Betriebsbefehle von der Befehlseinheit 18 an die Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n. Ferner schätzt die Höchstleistungs-Schätzeinheit 21 den Gesamtstromverbrauch und die Höchstleistung der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n entsprechend den gelesenen Zeitfolgendaten zum Stromverbrauch der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n. Zum Zeitpunkt der Schätzung werden die Versatzbefehle zur Betriebsstart-Zeitsteuerung der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n berücksichtigt.
  • Die Stromüberschuss-/Strommangel-Entscheidungseinheit 22 vergleicht die geschätzte Höchstleistung und die vorgegebene Stromversorgungskapazität der Stromanlage 17 zum Entscheiden, ob der Strom ausreicht oder nicht, relativ zur vorgegebenen Stromversorgungskapazität. Ein Stromversorgungskapazitätswert für die Entscheidung wird vorzugsweise vorab in der Stromüberschuss-/Strommangel-Entscheidungseinheit 22 gespeichert. Wenn die Speichereinheit 20 keine Zeitfolgendaten zum vergangenen Stromverbrauch der mit den Betriebsbefehlen verbundenen Fertigungsmaschinen enthält, wird vorzugsweise der Befehlseinheit 18 erlaubt, die mit den Betriebsbefehlen verbundenen Fertigungsmaschinen tatsächlich zu betreiben. In diesem Fall ruft die Stromüberschuss-/Strommangel-Entscheidungseinheit 22 von der Maschineninformations-Abrufeinheit 19 Zeitfolgendaten zum Stromverbrauch der mit den Betriebsbefehlen verbundenen Zeitfolgendaten ab und vergleicht die Höchstleistung des Gesamtstromverbrauchs der Fertigungsmaschinen und die Stromversorgungskapazität der Stromanlage 17.
  • Die Betriebsbefehl-Anpassungseinheit 23 passt den Betriebsbefehl an die Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n an, wenn die Stromüberschuss-/Strommangel-Entscheidungseinheit 22 entscheidet, dass die Höchstleistung die Stromversorgungskapazität der Stromanlage 17 überschreitet. Zu diesem Zeitpunkt passt die Betriebsbefehl-Anpassungseinheit 23 die Betriebsbefehle an die Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n, beispielsweise die Versatzbefehle zur Betriebsstart-Zeitsteuerung, so an, dass die Höchstleistung nicht größer ist als die Stromversorgungskapazität der Stromanlage 17 und die Fertigungszelle 11 eine maximale Produktionsmenge aufweist. Bei dieser Anpassung werden die gespeicherten Informationen zu den Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n in der Speichereinheit 20 verwendet. Alternativ können die Informationen zu den Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n nach dem Abrufen von der Maschineninformations-Abrufeinheit 19 verwendet werden.
  • Die Maschineninformations-Korrektureinheit 24 korrigiert die Informationen zu den Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-n in der Speichereinheit 20 zu Informationen zu den Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-n mit den von der Betriebsbefehl-Anpassungseinheit 23 angepassten Betriebsbefehlen. Die korrigierten Informationen zu den Fertigungsmaschinen umfassen wenigstens Informationen zu Betriebsbedingungen, Stromverbrauch und Produktionsmengen der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n. Die Maschinensteuervorrichtung 12 der vorliegenden Ausführungsform muss nicht immer die Maschineninformations-Korrektureinheit 24 umfassen.
  • Die Stromanlagen-Planungseinheit 25 erstellt einen Plan zum Erhöhen oder Verringern der Stromversorgungskapazität der Stromanlage 17 auf der Basis des Entscheidungsergebnisses der Stromüberschuss-/Strommangel-Entscheidungseinheit 22 und überträgt anschließend die Inhalte des Plans an den Hostcomputer 13. Das Ziel der Inhalte ist nicht auf den Hostcomputer 13 beschränkt. Das Ziel kann eine Anzeigeeinheit oder ein Drucker in Verbindung mit der Maschinensteuervorrichtung 12 oder ein von einer Führungskraft oder einem Bediener gehaltener Personal Digital Assistant sein. Die Maschinensteuervorrichtung 12 der vorliegenden Ausführungsform muss nicht immer die Stromanlagen-Planungseinheit 25 umfassen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform muss das Wattmeter (nicht dargestellt) nicht immer in jeder der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n angeordnet sein. Das heißt der Stromverbrauch der Fertigungsmaschinen kann beispielsweise aus den Sollwerten und Antriebsparametern der Bearbeitungsprogramme der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n geschätzt werden, wenn die Fertigungsmaschinen entsprechend den einzelnen Betriebsbefehlen betrieben werden. Wenn die Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n beispielsweise Servopressmaschinen sind, kann der Stromverbrauch eines Motors für den Betrieb der Servopressmaschine wie folgt geschätzt werden:
    Die typischen physikalischen Eigenschaften des Motors umfassen einen Motorwicklungswiderstand (eine Phase) von R(Ω), eine Drehmomentkonstante von Kt(N·m/A), eine Trägheit der Last von J(kg·m2), eine Motordrehzahl von ω(rad/s), ein Motorwellen-Reibmoment von Tf(N·m) und einen Motorstrom-Befehlswert von I(A). Der Motor weist eine Beschleunigungszeit, eine Verzögerungszeit und eine Zeit mit konstanter Drehzahl auf der Basis der Bearbeitungsprogramme während der Bearbeitung auf.
  • In diesem Fall kann unter Berücksichtigung von ausschließlich eines Kupferverlusts als ein Motorverlust der Stromverbrauch Ea(Ws) bei der Beschleunigung des Motors mit der Gleichung (1) ermittelt werden: Ea = 1/2 × J × ω2 + 3 × R × I2 × tf1 (1)
  • Dabei ist tf1 eine Beschleunigungs-/Verzögerungszeit. Der Stromverbrauch Eb(Ws) bei der Verzögerung des Motors kann mit der Gleichung (2) ermittelt werden: Eb = –1/2 × J × ω2 × Kr + 3 × R × I2 × tf1 (2)
  • Dabei ist Kr ein Koeffizient zur Angabe des Verhältnisses der Rekuperation von kinetischer Energie.
  • Wenn sich der Motor mit einer konstanten Drehzahl dreht, kann der Stromverbrauch Ec mit der Gleichung (3) ermittelt werden: Ec = Tf × ω × tf2 + 3 × R × (Tf/Kt)2 × tf2 (3)
  • Dabei ist tf2 eine Zeit mit konstanter Drehzahl.
  • Somit werden die typischen physikalischen Eigenschaften des Motors und der Bearbeitungsprogramme vorab identifiziert, um den Stromverbrauch des Motors mit den Gleichungen (1), (2) und (3) zu schätzen.
  • Die Maschinensteuervorrichtung 12 kann zum Verwenden eines Computersystems umfassend eine Speichereinheit, eine CPU (Central Processing Unit) und eine Kommunikationseinheit, die über einen Bus miteinander verbunden sind, ausgebildet sein.
  • Die Speichereinheit ist beispielsweise ein ROM (Read Only Memory) oder ein RAM (Random Access Memory). Ferner werden im ROM gespeicherte Programme von der CPU ausgeführt, um Funktionen und Betrieb der Befehlseinheit 18, der Maschineninformations-Abrufeinheit 19, der Höchstleistungs-Schätzeinheit 21, der Stromüberschuss-/Strommangel-Entscheidungseinheit 22, der Betriebsbefehl-Anpassungseinheit 23, der Maschineninformations-Korrektureinheit 24 und der Stromanlagen-Planungseinheit 25 zu erzielen.
  • 2 bis 5 zeigen die Schritte zum Betreiben der Maschinensteuervorrichtung 12 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. In Bezug auf 1 bis 5 ist nachfolgend der Betrieb der Maschinensteuervorrichtung 12 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Beispielsweise wird die Maschinensteuervorrichtung 12 betrieben, während die Betriebsbefehle insbesondere für die zwei Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n die gleiche Betriebsstart-Zeitsteuerung aufweisen. Im folgenden Betriebsbeispiel sind die Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n Servopressmaschinen oder elektrische Spritzgießmaschinen. Die vorliegende Erfindung ist natürlich nicht auf das Betriebsbeispiel beschränkt.
  • Zunächst überträgt, wenn die Betriebsbefehle auf der Basis einer Produktionsplanungsanweisung vom Hostcomputer 13 erzeugt sind, die Befehlseinheit 18 in 1 die Betriebsbefehle an die Höchstleistungs-Schätzeinheit 21. Die Betriebsbefehle sind beispielsweise die Versatzbefehle mit der gleichen Betriebsstart-Zeitsteuerung für die Servomotoren der Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 und die Drehzahlbefehle auf der Basis der Bearbeitungsprogramme der Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2.
  • Bei Empfang des Betriebsbefehls wie in 1 dargestellt liest die Höchstleistungs-Schätzeinheit 21 von der Speichereinheit 20 Zeitfolgendaten zum Stromverbrauch der mit den Betriebsbefehlen verknüpften Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2. Die Speichereinheit 20 speichert Informationen zu den als Reaktion auf die entsprechenden Betriebsbefehle betriebenen Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n, insbesondere Informationen umfassend wenigstens die Betriebsbedingungen, den Stromverbrauch und die Produktionsmengen der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n. Beispielsweise werden wie in 2 dargestellt Zeitfolgendaten zum Stromverbrauch in Bearbeitung 1 und Bearbeitung 2 in der Speichereinheit 20 durch die Maschineninformations-Abrufeinheit 19 gespeichert. Eine Kurve A in 2 gibt Zeitfolgendaten zum Stromverbrauch des Servomotors in einer Taktzeit der Fertigungsmaschine 16-1 zum Durchführen der Bearbeitung 1 an. Ferner gibt eine Kurve B in 2 Zeitfolgendaten zum Stromverbrauch des Servomotors in einer Taktzeit der Fertigungsmaschine 16-2 zum Durchführen der Bearbeitung 2 an. Die Taktzeit ist ein Zeitraum der Bearbeitung, das heißt ein Zeitraum von Start bis Ende der Bearbeitung. In 2 werden die Bearbeitung 1 und die Bearbeitung 2 für etwa 22 Sekunden fortgesetzt.
  • Ferner schätzt die Höchstleistungs-Schätzeinheit 21 Zeitfolgendaten zum Gesamtstromverbrauch der Servomotoren der zwei Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 und die Höchstleistung des Gesamtstromverbrauchs unter Berücksichtigung der gleichen Betriebsstart-Zeitsteuerung der Servomotoren der Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2. 3 zeigt Zeitfolgendaten (Kurve C) zum Gesamtstromverbrauch. Wie in 3 dargestellt geben die Zeitfolgendaten (Kurve C) zum Gesamtstromverbrauch einen Höchstleistungswert von 200 kW an. Wie in 1 dargestellt überträgt die Höchstleistungs-Schätzeinheit 21 den Wert der geschätzten Höchstleistung zur Stromüberschuss-/Strommangel-Entscheidungseinheit 22.
  • Anschließend vergleicht die in 1 dargestellte Stromüberschuss-/Strommangel-Entscheidungseinheit 22 die geschätzte Höchstleistung und eine vorgegebene Stromversorgungskapazität der Stromanlage 17. Die vorgegebene Stromversorgungskapazität wird vorab in der Stromüberschuss-/Strommangel-Entscheidungseinheit 22 gespeichert. Die Stromüberschuss-/Strommangel-Entscheidungseinheit 22 entscheidet anschließend, ob relativ zur Stromversorgungskapazität ausreichend Strom vorhanden ist oder nicht.
  • Beispielsweise bezeichnen Pa(t) und Pb(t) zur Angabe von Zeitfolgendaten (Kurve A und Kurve B in 2) zum Stromverbrauch der Servomotoren der Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 während der Bearbeitung. P(t) zum Bezeichnen einer Funktion zur Angabe von Zeitfolgendaten (Kurve C in 3) zum Gesamtstromverbrauch kann durch Gleichung (4) ausgedrückt werden: P(t) = Pa(t) + Pb(t) (4)
  • Dabei ist t eine Betriebszeit.
  • Anschließend entscheidet die Stromüberschuss-/Strommangel-Entscheidungseinheit 22, ob der Vergleichsausdruck (5) erfüllt ist oder nicht: P(t)max < E (5)
  • Dabei ist P(t)max der Höchstwert der Funktion P(t), das heißt die Höchstleistung, und E ist die vorgegebene Stromversorgungskapazität der Stromanlage 17.
  • Die Zeitfolgendaten zum durch die Funktionen Pa(t) und Pb(t) angegebenen Stromverbrauch können mit den vorhergehenden Gleichungen (1), (2) und (3) geschätzt werden. Insbesondere können Zeitfolgendaten zum Stromverbrauch der Servomotoren der Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 beispielsweise entsprechend den in der Speichereinheit 20 gespeicherten Betriebsbedingungen, den Sollwerten und den Antriebsparametern der Bearbeitungsprogramme der Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 geschätzt werden. Alternativ kann die Stromüberschuss-/Strommangel-Entscheidungseinheit 22 aktuell Zeitfolgendaten zum Stromverbrauch der Servomotoren der Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 von der Maschineninformations-Abrufeinheit 19 abrufen und die Höchstleistung P(t)max des Gesamtstromverbrauchs der Servomotoren ermitteln.
  • Anschließend passt die in 1 dargestellte Betriebsbefehl-Anpassungseinheit 23 die Betriebsbefehle an, wenn die Höchstleistung P(t)max eine vorgegebene Stromversorgungskapazität E der Stromanlage 17 als Entscheidungsergebnis überschreitet. Insbesondere passt die Betriebsbefehl-Anpassungseinheit 23 wenigstens die Versatzbefehle zur Betriebsstart-Zeitsteuerung für die Servomotoren der Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 oder die Drehzahlbefehle auf der Basis der Bearbeitungsprogramme der Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 an. Beispielsweise weisen die durch die Kurve C in 3 angegebenen Zeitfolgendaten zum Gesamtstromverbrauch eine Höchstleistung von 200 kW auf. Somit werden die Betriebsbefehle angepasst, wenn die vorgegebene Stromversorgungskapazität E 150 kW entspricht.
  • Beispielsweise passt die Betriebsbefehl-Anpassungseinheit 23 wenigstens die Versatzbefehle zur Betriebsstart-Zeitsteuerung für die Servomotoren der Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 so an, dass der Start der Bearbeitung 2 von der Bearbeitung 1 verzögert wird. Wie in 4 dargestellt kann diese Anpassung vorübergehend die Zeitfolgendaten (Kurve B) zum Stromverbrauch in der Bearbeitung 2 von den Zeitfolgendaten (Kurve A) zum Stromverbrauch in der Bearbeitung 1 verschieben. Somit werden Zeitfolgendaten zum Gesamtstromverbrauch in der Bearbeitung 1 und Bearbeitung 2 in einer in 5 dargestellten Kurve abgebildet. Wie in 5 dargestellt beträgt der Höchstleistungswert von Zeitfolgendaten (Kurve C) zum Gesamtstromverbrauch etwa 100 kW, was geringer ist als die 150 kW entsprechende Stromversorgungskapazität E.
  • Wenn aber der Start der Bearbeitung 2 von der Bearbeitung 1 wie zuvor beschrieben verzögert wird, wird ebenfalls die Fertigstellungszeit der Bearbeitung 2 verzögert wie durch die Kurve C in 5 angegeben. Insbesondere wird, da der Start der Bearbeitung 2 von der Bearbeitung 1 verzögert wird, ein Zeitraum zum Erzeugen eines Teils durch die Bearbeitung 1 und die Bearbeitung 2 verlängert, um eine Produktionsmenge zu verringern. Somit werden in der vorliegenden Ausführungsform die Befehle zur Betriebsstart-Zeitsteuerung für die Servomotoren der Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 angepasst, um eine maximale Produktionsmenge zu erzielen, während die Höchstleistung an die Stromversorgungskapazität der Stromanlage 17 oder weniger angepasst wird. Wenn die Höchstleistung größer ist als die Stromversorgungskapazität der Stromanlage 17, nachdem nur die Befehle zur Betriebsstart-Zeitsteuerung angepasst wurden, werden ebenfalls die Drehzahlbefehle für die Servomotoren der Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 angepasst. Beispielsweise werden die Servomotoren verzögert, um den Stromverbrauch der Servomotoren zu senken. Selbstverständlich wird ebenfalls in der Anpassung der Drehzahlbefehle eine Produktionsmenge vorzugsweise maximiert, während die Höchstleistung an die Stromversorgungskapazität der Stromanlage 17 oder weniger angepasst wird. Die Produktionsmenge wird durch Teilen der Betriebszeit der Fertigungsmaschine durch eine Taktzeit ermittelt.
  • Für die Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 kann ein Maschinenbediener eine bearbeitete Variable, beispielsweise einen Drehzahl-Überbrückungswert, mit an den Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 angeordneten Schaltern einstellen. Der Drehzahl-Überbrückungswert ist ein Drehzahlverhältnis der aktuellen Bearbeitung als Reaktion auf den Drehzahlbefehl des Bearbeitungsprogramms. Wenn das Bearbeitungsprogramm beispielsweise mit einem Drehzahl-Überbrückungswert von 50% ausgeführt wird, erfolgt die aktuelle Bearbeitung mit 50% einer im Bearbeitungsprogramm vorgegebenen Drehzahl. Das heißt die Bearbeitungszeit wird verdoppelt. Wenn sich somit ein in der Speichereinheit 20 aufgezeichneter Drehzahl-Überbrückungswert von einem aktuellen Drehzahl-Überbrückungswert unterscheidet, kann die Höchstleistung für den aktuellen Betriebsbefehl erst korrekt geschätzt werden, wenn der Unterschied im Drehzahl-Überbrückungswert für die in der Speichereinheit 20 aufgezeichneten Stromverbrauch-Zeitfolgendaten berücksichtigt wird. In der vorliegenden Ausführungsform werden vorzugsweise Maschineninformationen umfassend den Drehzahl-Überbrückungswert von der Maschineninformations-Abrufeinheit 19 abgerufen und in der Höchstleistungs-Schätzeinheit 21 verwendet.
  • Nachfolgend sind Berechnungsbeispiele für das Anpassen der Versatzbefehle zur Betriebsstart-Zeitsteuerung und von Drehzahlbefehlen beschrieben.
  • Jede der Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 weist eine Taktzeit, das heißt einen Bearbeitungszeitraum, auf. Somit kann der durch die Gleichung (4) ausgedrückte Gesamtstromverbrauch P(t) ebenfalls durch die Gleichung (6) ausgedrückt werden: P(t) = Pa(θa) + Pb(θb) (6)
  • Dabei sind θa und θb Positionen, das heißt Phasen in der Taktzeit (im Bearbeitungszeitraum).
  • Die Phasen θa und θb können ebenfalls durch die Gleichungen (7) und (8) ausgedrückt werden: θa = 2π × (t + Δta)/Ta (7) θb = 2π × (t + Δtb)/Tb (8)
  • Dabei sind Δta und Δtb die Werte von Versatzbefehlen zur Betriebsstart-Zeitsteuerung für die Servomotoren der Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2, Ta und Tb sind die Taktzeiten der Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 und t ist eine Betriebszeit.
  • Die Taktzeit Ta wird mit der Gleichung (9) und die Taktzeit Tb mit der Gleichung (10) berechnet: Ta = Ta_org × Va_org/Va (9) Tb = Tb_org × Vb_org/Vb (10)
  • Dabei sind Ta_org und Va_org eine Taktzeit und ein Drehzahlbefehlswert, bevor der Betriebsbefehl der Fertigungsmaschine 16-1 angepasst wird, und Va ist ein Drehzahlbefehlswert nach der Anpassung.
  • Entsprechend den Gleichungen (6) bis (10) wird der Gesamtstromverbrauch P(t) durch Anpassen der Werte der Versatzbefehle zur Betriebsstart-Zeitsteuerung und der Drehzahlbefehle für die Servomotoren der Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 berechnet.
  • Ferner weisen die Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 Produktionsmengen Na und Nb auf, die mit den folgenden Gleichungen (11) und (12) berechnet werden. Entsprechend den Gleichungen (11) und (12) werden die Produktionsmengen Na und Nb durch Teilen der Betriebszeit t durch die Taktzeiten Ta und Tb berechnet. Na = t/Ta (11) Nb = t/Tb (12)
  • Entsprechend den Gleichungen (6) bis (12) werden zum Maximieren einer Gesamtproduktionsmenge N (= Na + Nb) der zwei Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 die Versatzbefehlswerte Δta und Δtb der Betriebsstart-Zeitsteuerung und die angepassten Drehzahlbefehlswerte Va und Vb abgerufen, während sie berechnet werden.
  • Natürlich werden die Versatzbefehlswerte Δta und Δtb der Betriebsstart-Zeitsteuerung und die angepassten Drehzahlbefehlswerte Va und Vb so berechnet, dass sie der Gleichung (5) von P(t)max > E entsprechen.
  • Zum Berechnen der Versatzbefehlswerte Δta und Δtb der Betriebsstart-Zeitsteuerung und der angepassten Drehzahlbefehlswerte Va und Vb müssen Werte umfassend Ta_org, Ta_org, Va_org, Vb_org und t in den Gleichungen (6) bis (12) ermittelt werden. Somit ist die in 1 dargestellte Betriebsbefehl-Anpassungseinheit 23 vorzugsweise zum Ermitteln von Informationen zu den Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2, insbesondere von Informationen umfassend Betriebsbefehle und die Betriebsbedingungen und den Stromverbrauch auf der Basis der Betriebsbefehle von der Speichereinheit 20 oder der Maschineninformations-Abrufeinheit 19 ausgebildet.
  • Anschließend werden die von der Betriebsbefehl-Anpassungseinheit 23 angepassten Betriebsbefehle an die Befehlseinheit 18 übertragen. Die Befehlseinheit 18 betreibt die Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 entsprechend den angepassten Betriebsbefehlen. Die von der Betriebsbefehl-Anpassungseinheit 23 angepassten Betriebsbefehle werden ebenfalls an die in 1 dargestellte Maschineninformations-Korrektureinheit 24 übertragen. Anschließend korrigiert die Maschineninformations-Korrektureinheit 24 Informationen zu den Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 in der Speichereinheit 20 zu Informationen zu den Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 mit den von der Betriebsbefehl-Anpassungseinheit 23 angepassten Betriebsbefehlen.
  • Wenn die Stromüberschuss-/Strommangel-Entscheidungseinheit 22 entscheidet, dass die Höchstleistung die Stromversorgungskapazität der Stromanlage 17 für einen längeren Zeitraum überschreitet, erstellt die Stromanlagen-Planungseinheit 25 in 1 einen Plan zum Erhöhen der Stromversorgungskapazität der Stromanlage 17 und überträgt anschließend die Inhalte des Plans an den Hostcomputer 13. Ebenso wenn die Stromversorgungskapazität der Stromanlage 17 eine große Menge an überschüssigen Strom in Bezug auf die Höchstleistung aufweist, erstellt die Stromanlagen-Planungseinheit 25 einen Plan zum Verringern der Stromversorgungskapazität der Stromanlage 17 und überträgt anschließend die Inhalte des Plans an den Hostcomputer 13. Natürlich ist das Ziel der Inhalte nicht auf den Hostcomputer 13 beschränkt.
  • In diesem Beispiel werden die zwei Fertigungsmaschinen 16-1 und 16-2 der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n betrieben. Natürlich können zwei oder mehr der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n in der vorliegenden Erfindung betrieben werden.
  • Die Maschinensteuervorrichtung 12 kann automatisch die Betriebsbefehle für die Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n so anpassen, dass der Gesamtstromverbrauch der entsprechend den einzelnen Betriebsbefehlen betriebenen Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n nicht die Stromversorgungskapazität der Stromanlage 17 der Fabrik überschreitet. Zu diesem Zeitpunkt werden die Betriebsbefehle für die Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n angepasst, um die Produktionsmenge der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n zu maximieren. Dies kann die Produktivität im Bereich der Stromversorgungskapazität der Stromanlage 17 für die Fabrik verbessern.
  • Das heißt, wenn die Betriebsbefehle der Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n zu einem Strommangel führen, so dass die Leistung der Fertigungsmaschinen beeinträchtigt wird, kann die Maschinensteuervorrichtung 12 die Betriebsbefehle für die Fertigungsmaschinen 16-1 bis 16-n ohne manuelle Vorgänge anpassen, während die maximale Produktivität erhalten bleibt.
  • Die vorliegende Erfindung wurde zuvor gemäß der typischen Ausführungsform beschrieben. Einem Fachmann ist klar, dass die Ausführungsform geändert werden kann und verschiedene weitere Änderungen, Auslassungen und Ergänzungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 5218453 [0005, 0007]

Claims (9)

  1. Maschinensteuervorrichtung (12), die mehrere mit einer Stromanlage (17) verbundene Fertigungsmaschinen (16-1 bis 16-n) steuert, wobei die Maschinensteuervorrichtung (12) Folgendes umfasst: eine Befehlseinheit (18), die einzelne Betriebsbefehle an die entsprechenden Fertigungsmaschinen (16-1 bis 16-n) ausgibt; eine Maschineninformations-Abrufeinheit (19), die in vorgegebenen Intervallen Informationen umfassend wenigstens Betriebsbedingungen, Stromverbrauch und Produktionsmengen der Fertigungsmaschinen (16-1 bis 16-n) abruft, wenn die Fertigungsmaschinen (16-1 bis 16-n) entsprechend den Betriebsbefehlen der Befehlseinheit (18) in Betrieb sind; eine Stromüberschuss-/Strommangel-Entscheidungseinheit (22), die entscheidet, ob Zeitfolgendaten zum Gesamtstromverbrauch der mit den Betriebsbefehlen verknüpften Fertigungsmaschinen (16-1 bis 16-n) eine Höchstleistung größer als eine Stromversorgungskapazität der Stromanlage (17) entsprechend den in einer Speichereinheit (20), die sequentiell die Informationen zu den Fertigungsmaschinen (16-1 bis 16-n) speichert, gespeicherten Informationen oder entsprechend den von der Maschineninformations-Abrufeinheit (19) abgerufenen Informationen aufweisen; und eine Betriebsbefehl-Anpassungseinheit (23), welche die Betriebsbefehle an die Fertigungsmaschinen (16-1 bis 16-n) von der Befehlseinheit (18) entsprechend den in der Speichereinheit (20) gespeicherten Informationen oder den von der Maschineninformations-Abrufeinheit (19) abgerufenen Informationen anpasst, um die Höchstleistung an die Stromversorgungskapazität der Stromanlage (17) oder weniger anzupassen und eine Produktionsmenge der mit den Betriebsbefehlen verknüpften Fertigungsmaschinen (16-1 bis 16-n) zu maximieren.
  2. Maschinensteuervorrichtung (12) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Maschineninformations-Korrektureinheit (24), welche die Informationen zu den Fertigungsmaschinen (16-1 bis 16-n) in der Speichereinheit (20) zu Informationen zu den Fertigungsmaschinen (16-1 bis 16-n) mit den von der Betriebsbefehl-Anpassungseinheit (23) angepassten Betriebsbefehlen korrigiert.
  3. Maschinensteuervorrichtung (12) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Maschineninformations-Abrufeinheit (19) die Informationen zum Stromverbrauch von einem in jeder der Fertigungsmaschinen (16-1 bis 16-n) angeordneten Wattmeter abruft.
  4. Maschinensteuervorrichtung (12) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Maschineninformations-Abrufeinheit (19) Informationen abruft, welche die Informationen zum Stromverbrauch von Bearbeitungsprogrammen und Antriebsparametern der mit den Betriebsbefehlen verknüpften Fertigungsmaschinen (16-1 bis 16-n) schätzen.
  5. Maschinensteuervorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend eine Höchstleistungs-Schätzeinheit (21), die den Gesamtstromverbrauch und die Höchstleistung auf der Basis von Werten der Betriebsbefehle von der Befehlseinheit (18) oder der in der Speichereinheit (20) gespeicherten Informationen zu den Betriebsbedingungen schätzt.
  6. Maschinensteuervorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Betriebsbedingungen eine für die Fertigungsmaschinen (16-1 bis 16-n) voreingestellte bearbeitete Variable umfassen.
  7. Maschinensteuervorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend eine Stromanlagen-Planungseinheit (25), die einen Plan zum Erhöhen oder Verringern der Stromversorgungskapazität der Stromanlage (17) auf der Basis eines Entscheidungsergebnisses der Stromüberschuss/Strommangel-Entscheidungseinheit (22) erstellt und den Inhalt des Plans ausgibt.
  8. Maschinensteuervorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Befehlseinheit (18) als Betriebsbefehl einen Befehl wenigstens zu einer Drehzahl, einem Strom oder einem Drehmoment der Fertigungsmaschinen (16-1 bis 16-n) und/oder einen Versatzbefehl zur Betriebsstart-Zeitsteuerung der Fertigungsmaschinen (16-1 bis 16-n) ausgibt.
  9. Produktionssystem (10) umfassend: die Maschinensteuervorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8; und einen Hostcomputer (13), der zum Kommunizieren mit der Maschinensteuervorrichtung (12) verbunden ist und einen Produktionsplan an die Maschinensteuervorrichtung (12) meldet, den Hostcomputer (13) umfassend eine Datenbankeinheit, welche die Informationen von der Speichereinheit (20) empfängt und speichert.
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