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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine NC-Steuerung, ein Steuerungssystem, ein Steuerungsverfahren und ein Steuerungsprogramm zum Steuern mehrerer Werkzeugmaschinen in einer Reihe von Schritten.
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Stand der Technik
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Eine NC-Steuerung (CNC-Vorrichtung) als elektronische Vorrichtung zum Steuern einer Werkzeugmaschine steuert verschiedene Motoren hauptsächlich durch Erfüllen eines Bearbeitungsprogramms und verschiedener Parameter zum Realisieren der Bearbeitung. Insbesondere wird ein Motor zum Drehen einer Spindel verwendet, an der ein Schneidwerkzeug befestigt ist, und zum Drehen einer Achse zum Bewegen eines Tischs usw., auf dem ein Werkstück fixiert ist.
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Eine große Anzahl von Werkzeugmaschinen ist in einer Fabrik als eine eigentliche Bearbeitungsstätte aufgestellt, und jede der Werkzeugmaschinen ist für die Bearbeitung verschiedener Teile verantwortlich. In manchen Fällen arbeiten viele Werkzeugmaschinen nacheinander an der Bearbeitung an einem Teil. Für die Produktion eines Artikels werden verschiedene in einer Fabrik auszuführende Schritte vorbereitet, und der Zeitraum vom Start der Bearbeitung bis zum Fertigstellen des Artikels ist je nach Teil und je nach Schritten unterschiedlich. Daher wird die Verarbeitungskapazität der Fabrik als Ganzes in Bezug auf den Durchsatz beurteilt, der die Verarbeitungskapazität zeigt, d. h. in welcher Zeit je Einheit ein fertiger Artikel hergestellt wird.
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Der Durchsatz wird nicht von der Zeitdauer vom Start bis zum Ende der Bearbeitung beeinflusst, sondern von einem Engpass, also einem Schritt, der am meisten Bearbeitungszeit benötigt. Auch wenn eine Produktionsaktivität bei einem keinen Engpass verursachenden Schritt erfolgt, bis die Kapazität einer Fabrik ihre Grenze erreicht, kann der Prozess in der Fabrik als Ganzes bis zu einem Grad nicht fortgesetzt werden, der einen Grenzwert eines Engpasses übersteigt. Das führt zu redundanten Zwischenmaterialien während des Produktionsablaufs für einen fertigen Artikel oder verkürzt die Betriebsdauer einer Werkzeugmaschine bei einem Schritt, der nach einem Schritt ausgeführt wird, bei dem der Engpass auftritt. Ein Verfahren zum Erstellen eines Produktionsplans zur Schrittoptimierung wurde als eine Technik vorgeschlagen, die einen Engpass gestattet (siehe z. B. die Patentdokumente 1 bis 3) .
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- Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2004-30199
- Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2004-145436
- Patentdokument 3: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2012-243894
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DE 10 2013 010 464 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Mehrzahl von Robotern mit Ermitteln einer jeweiligen Mindestdauer je Roboter, Ermitteln einer Gesamtmindestdauer zur Durchführung sämtlicher Produktionsaufgaben, Ermitteln jeweiliger Skalierungsfaktoren und Betreiben der Roboter unter Berücksichtigung der ermittelten Skalierungsfaktoren zur Durchführung des Produktionstaktes.
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DE 10 2015 012 111 A1 offenbart ein weiteres Verfahren zum Betreiben einer Mehrzahl von Robotern einer Produktionsanlage.
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DE 10 2012 206 083 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Optimierung eines Produktionsprozesses.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Nutzung einer jeden Werkzeugmaschine für eine Bearbeitung bis zur Grenze ihrer Produktionskapazität ist nicht immer eine effiziente Nutzung der Werkzeugmaschine. In manchen Fällen ist die Reduzierung einer Schnittgeschwindigkeit im Hinblick auf die Lebensdauer eines Werkzeugs oder auf den Energieverbrauch eher vorzuziehen. Eine NC-Steuerung hat eine Funktion wie das Ändern eines Override (Eingriff/Überbrückung), der als einfaches Verfahren zum Reduzieren einer Bearbeitungsgeschwindigkeit bereitgestellt ist. Im Hinblick auf die Oberfläche eines Werkstücks und beispielsweise das Auftreten von Schwingungen bzw. Rattermarken müssen Werkzeugmaschinen im Allgemeinen zum Aufrechterhalten der Qualität individuell feineingestellt werden. Wenn eine Fabrik nur eine kleine Anzahl, wie etwa eine oder ein paar Werkzeugmaschinen besitzt, kann ein Bediener in der Lage sein, durch Prüfen eines Gesamtablaufs die Feineinstellung bei Bedarf vorzunehmen. Allerdings gibt es auch Fabriken, in denen Dutzende von Werkzeugmaschinen oder mehr aufgestellt sein müssen. In einem solchen Fall kostet sowohl ein Verfahren zum Feineinstellen eines Parameters und eines Bearbeitungsprogramms für jede Werkzeugmaschine nach Bedarf, als auch ein Verfahren zum Wiedergeben eines vorgegebenen Backups, den Bediener wegen der großen Anzahl Werkzeugmaschinen viel Zeit für die Umsetzung. Daher wurde die Feineinstellung auf eine Werkzeugmaschine begrenzt, die offensichtlich eine redundante Produktionskapazität hat.
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Die vorliegende Erfindung soll eine NC-Steuerung, ein Steuerungssystem, ein Steuerungsverfahren und ein Steuerungsprogramm zur Verfügung stellen, mit denen eine einwandfreie Feineinstellung eines Bearbeitungsverfahrens durch jede Werkzeugmaschine in einem Bearbeitungsschritt realisiert werden kann.
- (1) Eine NC-Steuerung (beispielsweise die später beschriebene NC-Steuerung 1) nach der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Speichereinheit (beispielsweise das später beschriebene ROM 12), die mehrere Kombinationen von Bearbeitungsprogrammen und Parametern zusammen mit ersten, für die Bearbeitung erforderlichen Zykluszeiten speichert; wobei die Kombinationen für jede Werkzeugmaschine die einen Bearbeitungsschritt bildet, zumindest einen Parameter und ein Bearbeitungsprogramm für Hochgeschwindigkeitsbearbeitung und einen Parameter und ein Bearbeitungsprogramm, die zeitintensiv, aber bezüglich der Lebensdauer eines Werkzeugs oder des Energieverbrauchs überlegen sind, umfassen: eine Empfangseinheit (beispielsweise die später beschriebene Empfangseinheit 111), die eine zweite Zykluszeit eines einen Engpass auslösenden bzw. bildenden Schritts einer anderen NC-Steuerung von einem Verwaltungsserver empfängt; und eine Auswahleinheit (beispielsweise die später beschriebene Auswahleinheit 112), die die ersten Zykluszeiten in Übereinstimmung mit mehreren Kombinationen von Bearbeitungsprogrammen und Parametern mit der zweiten Zykluszeit vergleicht und eine Kombination aus den mehreren Kombinationen der Bearbeitungsprogramme und Parameter auswählt. Die ausgewählte Kombination soll mit einer längsten ersten Zykluszeit innerhalb eines Bereichs übereinstimmen, der nicht die zweite Zykluszeit übersteigt. Dabei legt die NC-Steuerung einen Bearbeitungszeitraum einer Werkzeugmaschine mit hoher Produktionskapazität auf vorgegebene Stunden mit niedrigen Stromkosten.
- (2) Die NC-Steuerung nach (1) kann eine Übertragungseinheit (beispielsweise die später beschriebene Übertragungseinheit 113) umfassen, die die von der Auswahleinheit ausgewählte erste Zykluszeit nach außen überträgt.
- (3) Die NC-Steuerung nach (1) oder (2) kann eine Planungseinheit (beispielsweise die später beschriebene Planungseinheit 114) umfassen, die eine Bearbeitungsstunde in einen vorgegebenen Zeitraum verschiebt, wenn der einen Engpass auslösende Schritt der NC-Steuerung nachgelagert ist, und wenn ein Unterschied zwischen der von der Auswahleinheit ausgewählten zweiten Zykluszeit und ersten Zykluszeit einen Schwellwert übersteigt.
- (4) Ein Steuerungssystem (beispielsweise das später beschriebene Steuerungssystem 100) nach der vorliegenden Erfindung umfasst mehrere NC-Steuerungen und einen Verwaltungsserver (beispielsweise den später beschriebenen Verwaltungsserver 2). Jede der NC-Steuerungen umfasst: eine Speichereinheit, die mehrere Kombinationen von Bearbeitungsprogrammen und Parametern zusammen mit ersten, für die Bearbeitung erforderlichen Zykluszeiten speichert; eine Empfangseinheit, die eine zweite Zykluszeit einer einen Engpass auslösenden bzw. bildenden Werkzeugmaschine empfängt; eine Auswahleinheit, die eine Kombination von mehreren Kombinationen der Bearbeitungsprogramme und Parameter auswählt, wobei die ausgewählte Kombination eine ist, die die erste Zykluszeit auf einen Bereich verlängert, der die zweite Zykluszeit nicht übersteigt; und eine Übertragungseinheit, die die von der Auswahleinheit ausgewählte erste Zykluszeit nach außen überträgt. Der Verwaltungsserver umfasst: eine Erfassungseinheit (beispielsweise die später beschriebene Erfassungseinheit 201), die die erste Zykluszeit von jeder der NC-Steuerungen erfasst; und eine Benachrichtigungseinheit (beispielsweise die später beschriebene Benachrichtigungseinheit 202), die jede der NC-Steuerungen von einem Maximalwert als zweite Zykluszeit von den Zykluszeiten in Bezug auf alle Schritte einschließlich der ersten von der Erfassungseinheit erfassten ersten Zykluszeit benachrichtigt. Dabei legt die NC-Steuerung einen Bearbeitungszeitraum einer Werkzeugmaschine mit hoher Produktionskapazität auf vorgegebene Stunden mit niedrigen Stromkosten.
- (5) Ein Steuerungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung wird durch eine NC-Steuerung implementiert, die mehrere Kombinationen von Bearbeitungsprogrammen und Parametern zusammen mit für die Bearbeitung erforderlichen ersten Zykluszeiten speichert. Die Kombinationen umfassen für jede Werkzeugmaschine, die einen Bearbeitungsschritt bildet, zumindest einen Parameter und ein Bearbeitungsprogramm für Hochgeschwindigkeitsbearbeitung und einen Parameter und ein Bearbeitungsprogramm, die zeitintensiv, aber bezüglich der Lebensdauer eines Werkzeugs oder des Energieverbrauchs überlegen sind, , wobei die NC-Steuerung folgendes ausführt: einen Empfangsschritt zum Empfangen einer zweiten Zykluszeit eines einen Engpass auslösenden Schritts einer anderen NC-Steuerung von einem Verwaltungsserver; einen Vergleichsschritt zum Vergleichen der ersten Zykluszeiten in Übereinstimmung mit mehreren Kombinationen von Bearbeitungsprogrammen und Parametern mit der zweiten Zykluszeit;; und eine Auswahlschritt zum Auswählen einer Kombination aus den mehreren Kombinationen der Bearbeitungsprogramme und Parameter. Die ausgewählte Kombination ist eine, die mit einer längsten ersten Zykluszeit innerhalb eines Bereichs übereinstimmt, der nicht die zweite Zykluszeit übersteigt. Ein Bearbeitungszeitraum einer Werkzeugmaschine mit hoher Produktionskapazität wird auf vorgegebene Stunden mit niedrigen Stromkosten gelegt.
- (6) Ein Steuerungsprogramm nach der vorliegenden Erfindung bewirkt, dass eine NC-Steuerung, die mehrere Kombinationen von Bearbeitungsprogrammen und Parametern zusammen mit ersten, für die Bearbeitung erforderlichen Zykluszeiten speichert, wobei die Kombinationen für jede Werkzeugmaschine, die einen Bearbeitungsschritt bildet, zumindest einen Parameter und ein Bearbeitungsprogramm für Hochgeschwindigkeitsbearbeitung und einen Parameter und ein Bearbeitungsprogramm, die zeitintensiv, aber bezüglich der Lebensdauer eines Werkzeugs oder des Energieverbrauchs überlegen sind, umfassen, wobei das Steuerprogramm bewirkt, dass die NC-Steuerung Folgendes ausführt: einen Empfangsschritt zum Empfangen einer zweiten Zykluszeit eines einen Engpass auslösenden Schritts einer anderen NC-Steuerung von einem Verwaltungsserver; einen Vergleichsschritt zum Vergleichen der ersten Zykluszeiten in Übereinstimmung mit mehreren Kombinationen von Bearbeitungsprogrammen und Parametern mit der zweiten Zykluszeit; und einen Auswahlschritt zum Auswählen einer Kombination aus den mehreren Kombinationen der Bearbeitungsprogramme und Parameter. Die ausgewählte Kombination ist eine, die mit einer längsten ersten Zykluszeit innerhalb eines Bereichs übereinstimmt, der nicht die zweite Zykluszeit übersteigt. Ein Bearbeitungszeitraum einer Werkzeugmaschine mit hoher Produktionskapazität wird auf vorgegebene Stunden mit niedrigen Stromkosten gelegt.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Bearbeitungsverfahren durch jeweilige Werkzeugmaschinen innerhalb eines Bearbeitungsprozesses angemessen eingestellt.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Darstellung und zeigt die gesamte Konfiguration eines Steuerungssystems;
- 2 ist ein Blockdiagramm und zeigt die Hardwarekonfiguration des Hauptteils einer NC-Steuerung;
- 3 ist ein Blockdiagramm und zeigt die funktionelle Konfiguration einer CPU in der NC-Steuerung;
- 4 ist ein Blockdiagramm und zeigt die funktionelle Konfiguration eines Verwaltungsservers;
- 5 ist ein Flussdiagramm und zeigt ein von der NC-Steuerung implementiertes Steuerungsverfahren; und
- 6 zeigt ein Beispiel des Änderns einer Zykluszeit in der NC-Steuerung.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nachstehend wird ein Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist eine schematische Darstellung und zeigt die gesamte Konfiguration eines Steuerungssystems 100. Das Steuerungssystem 100 ist so konfiguriert, dass es eine Terminalgruppe 10 mit mehreren NC-Steuerungen (CNC-Vorrichtungen) 1 und einem Verwaltungsserver 2 beinhaltet. Die Terminalgruppe bzw. Endgerätgruppe 10 und der Verwaltungsserver 2 sind über ein Netzwerk 3, wie etwa ein Local Area Network (LAN) oder das Internet auf eine Weise verbunden, die die Kommunikation zwischen der Terminalgruppe 10 und dem Verwaltungsserver 2 gestattet.
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Die Terminalgruppe 10 beinhaltet eine NC-Steuerung 1 für einen Bearbeitungsschritt. Die Terminalgruppe 10 kann zusätzlich einen Terminal bzw. ein Endgerät beinhalten, der für einen entsprechenden einen von mehreren in einer Fabrik auszuführenden Schritten bereitgestellt ist, einschließlich beispielsweise eines Montageschritts, eines Transportschritts und eines Prüfschritts. Die NC-Steuerung 1 ist ein Typ der Terminalgruppe 10. Die NC-Steuerung 1 ist für jede Werkzeugmaschine bereitgestellt und steuert einen in der Werkzeugmaschine bereitgestellten Servomotor usw. durch Erfüllen eines eingestellten Parameters und eines eingestellten Programms. Der Verwaltungsserver 2 ist ein Informationsprozessor, der die Terminalgruppe 10 verwaltet. Jeder Terminal in der Terminalgruppe 10 darf über den Verwaltungsserver 2 verschiedene Typen von Daten an einen anderen Terminal übertragen und von diesem empfangen, oder ein Resultat der Verarbeitung durch den Verwaltungsserver 2 erfassen. In dieser Ausführungsform erfasst der Verwaltungsserver 2 eine Zykluszeit eines jeden Schritts von einem entsprechenden Terminal in der Terminalgruppe 10 und benachrichtigt jeden Terminal (NC-Steuerung 1) von der Information über einen Engpass.
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Eine Zykluszeit ist eine Betriebsdauer eines jeden für die Produktion eines fertigen Artikels erforderlichen Schritts. Wenn es die Produktion eines fertigen Artikels erfordert, dass drei Teile einer Bearbeitung mit einer Werkzeugmaschine unterzogen werden und eine Bearbeitungsdauer bei jedem dieser Teile beispielsweise drei Minuten beträgt, ist die Zykluszeit dieser Werkzeugmaschine drei Minuten mal drei, das ergibt 9 Minuten.
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2 ist ein Blockdiagramm und zeigt die Hardwarekonfiguration des Hauptteils der NC-Steuerung 1. Die NC-Steuerung 1 beinhaltet eine CPU 11 als Prozessor, der die gesamte NC-Steuerung 1 steuert. Die CPU 11 liest ein in einem ROM 12 gespeichertes Systemprogramm über einen Bus 20 und steuert die gesamte NC-Steuerung 1 durch Erfüllen des gelesenen Systemprogramms. Ein RAM 13 speichert temporär berechnete Daten, Anzeigedaten und verschiedene Arten von durch einen Bediener über eine Anzeige-/MDI-Einheit 70 eingegebenen Daten. Im Allgemeinen erfolgt der Zugriff schneller auf ein RAM als auf ein ROM. Daher kann die CPU 11 das im ROM 12 gespeicherte Systemprogramm vorher auf den RAM 13 laden. Dann kann die CPU 11 das Systemprogramm vom RAM 13 lesen und das gelesene Systemprogramm ausführen. Ein nichtflüchtiger Speicher 14 ist beispielsweise eine magnetische Speichereinheit, ein Flash-Speicher, ein MRAM, FRAM oder ein EEPROM. Alternativ dazu ist der nichtflüchtige Speicher 14 ein beispielsweise ein durch eine Batterie gesichertes SRAM oder DRAM. Der nichtflüchtige Speicher 14 ist als nichtflüchtiger Speicher konfiguriert, der seinen Speicherungszustand aufrechterhält, auch nachdem die NC-Steuerung 1 abgeschaltet wird. Der nichtflüchtige Speicher 14 speichert ein über eine Schnittstelle 15, die Anzeige-/MDI-Einheit 70 oder eine Kommunikationseinheit 27 eingegebenes Bearbeitungsprogramm usw.
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Das ROM 12 hat von vornherein verschiedene Systemprogramme gespeichert, die zum Ausführen eines Editierungsmodus, der für das Erzeugen und Editieren eines Bearbeitungsprogramms erforderlich ist, sowie zum Ausführen der Verarbeitung für den automatischen Betrieb vorgesehen sind. Verschiedene Bearbeitungsprogramme werden über die Schnittstelle 15, die Anzeige-/MDI-Einheit 70 oder die Kommunikationseinheit 27 eingegeben und werden im nichtflüchtigen Speicher 14 gespeichert. Die Schnittstelle 15 verbindet zwischen der NC-Steuerung 1 und den externen Geräten 72. Ein Bearbeitungsprogramm, verschiedene Parameter usw. werden von den externen Geräten 72 in die NC-Steuerung 1 gelesen. Das in der NC-Steuerung 1 erstellte Bearbeitungsprogramm kann in über die externen Geräte 72 in einen externen Speicherort gespeichert werden. Spezifische Beispiele für die Schnittstellen 15 beinhalten ein RS232C-Interface, eine USB-Schnittstelle, eine S-ATA-Schnittstelle, einen PC-Kartensteckplatz, einen CF-Kartensteckplatz, einen SD-Kartensteckplatz, Ethernet und W-LAN. Die Schnittstelle 15 kann sich auf der Anzeige-/MDI-Einheit 70 befinden. Beispiele der externen Geräte 72 beinhalten einen Computer, einen USB-Speicher, eine CFast-Karte, eine CF-Karte und eine SD-Karte.
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Eine programmierbare Maschinensteuerung (PMC, programmable machine controller) 16 gibt ein Signal über eine I/O-Einheit 17 an eine Hilfsvorrichtung (wie etwa einen automatischen Werkzeugwechsler) einer Werkzeugmaschine aus, um die Hilfsvorrichtung durch Erfüllen eines Ablaufprogramms zu steuern, das in der NC-Steuerung bereitgestellt 1 ist. Die PMC 16 akzeptiert Signale, die über verschiedene Schalter usw. einer Bedientafel 71 eingegeben werden, die sich am Körper der Werkzeugmaschine befindet, führt die nötige Signalverarbeitung aus, und überträgt die verarbeiteten Signale an die CPU 11. Im Allgemeinen wird die PMC 16 auch programmierbarer logischer Regler (PLC, programmable logic controller) genannt. Die Bedientafel 71 ist mit der PMC 16 verbunden. Die Bedientafel 71 kann beispielsweise einen manuellen Impulsgenerator beinhalten. Die Anzeige-/MDI-Einheit 70 ist ein manuelles Dateneingabegerät mit einer Anzeige (Anzeigeeinheit) und einer Bedieneinheit wie etwa eine Tastatur oder ein Tastenfeld. Eine Schnittstelle 18 wird zum Übertragen von Bildschirmdaten verwendet, die auf der Anzeige der Anzeige-/MDI-Einheit 70 angezeigt werden sollen. Die Schnittstelle 18 wird auch zum Empfangen eines Befehls und von Daten von der Bedieneinheit der Anzeige-/MDI-Einheit 70 und zum Übertragen des empfangenen Befehls und [der empfangenen] Daten an die CPU 11 verwendet.
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Achsensteuerkreise 30 bis 34 der entsprechenden Achsen empfangen von der CPU 11 Bewegungsmengenbefehle für die entsprechenden Achsen und geben die Befehle an den entsprechenden Achsen jeweils an Servoverstärker 40 bis 44 aus. Als Antwort auf den Empfang dieser Befehle treiben die Servoverstärker 40 bis 44 jeweils Servomotoren 50 bis 54 der entsprechenden Achsen an. Jeder der Servomotoren 50 bis 54 der entsprechenden Achsen enthält einen eingebauten Positions- und Geschwindigkeitsdetektor. Die Servomotoren 50 bis 54 übertragen die Rückführsignale bezüglich Position und Geschwindigkeit als Rückführgrößen jeweils auf die Achsensteuerkreise 30 bis 34, und üben dabei eine selbsttägige Positions- und Geschwindigkeitsregelung aus.
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Ein Spindelsteuerkreis 60 gibt ein Spindelgeschwindigkeitssignal an einen Spindelverstärker 61 als Antwort auf den Empfang eines Spindelrotationsbefehls aus, der an die Werkzeugmaschine gerichtet ist. Als Antwort auf den Empfang des Spindelgeschwindigkeitssignals dreht der Spindelverstärker 61 einen Spindelmotor 62 der Werkzeugmaschine mit einer vom Befehl bezeichneten Drehzahl und treibt dadurch ein Werkzeug an. Ein Impulscodierer 63 ist an den Spindelmotor 52 beispielsweise mittels eines Getriebes oder eines Riemens gekoppelt. Der Impulscodierer 63 gibt einen Rückführimpuls in Synchronisation mit der Rotation einer Spindel aus. Der Rückführimpuls passiert den Bus 20, um von der CPU 11 gelesen zu werden.
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3 ist ein Blockdiagramm und zeigt die funktionelle Konfiguration der CPU 11 der NC-Steuerung 1. Die CPU 11 beinhaltet eine Empfangseinheit 111, eine Auswahleinheit 112, eine Übertragungseinheit 113 und eine Planungseinheit 114. Jede dieser Funktionseinheiten wird durch Ausführen des im ROM 12 gespeicherten Systemprogramms durch die CPU 11 realisiert.
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Das ROM (Speichereinheit) 12 speichert mehrere Kombinationen von Bearbeitungsprogrammen und Parametern zusammen mit einer ersten, für die Bearbeitung erforderlichen Zykluszeit. In einem spezifischen Beispiel speichert das ROM 12 wie folgt zwei oder mehrere Arten von Kombinationen, die vorher zusammen mit einer Bearbeitungszeit (ersten Zykluszeit) feineingestellt wurden: „einen Parameter und ein Bearbeitungsprogramm für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung“ und „einen Parameter und ein Bearbeitungsprogramm, die zeitintensiv, aber bezüglich der Lebensdauer eines Werkzeugs und des Energieverbrauchs überlegen sind.“
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Die Empfangseinheit 111 akzeptiert eine Zykluszeit (zweite Zykluszeit) eines einen Engpass auslösenden Schritts in einer Fabrik als Ganzes oder in einem Workflow bis zur Fertigstellung eines Artikels, an dem die NC-Steuerung einschließlich dieser Empfangseinheit 111 beteiligt ist. Insbesondere empfängt die Empfangseinheit 111 Folgendes vom Verwaltungsserver 2: die zweite Zykluszeit des einen Engpass auslösenden Schritts und Informationen, die wenigstens angeben, ob der einen Engpass auslösende Schritt der NC-Steuerung 1 einschließlich dieser Empfangseinheit 111 vorgelagert oder nachgelagert ist. Die Empfangseinheit 111 kann die Eingabe der zweiten Zykluszeit durch einen Bediener akzeptieren.
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Die Auswahleinheit 112 wählt eine Kombination aus mehreren Kombinationen von Bearbeitungsprogrammen und Parametern in dem ROM 12 aus. Die ausgewählte Kombination soll die erste Zykluszeit auf einen Bereich verlängern, der die zweite Zykluszeit des einen Engpass auslösenden Schritts nicht übersteigt. Insbesondere vergleicht die Auswahleinheit 112 die erste Zykluszeit der NC-Steuerung 1 einschließlich dieser Auswahleinheit 112 mit der zweiten Zykluszeit des Engpasses und verlängert eine Bearbeitungszeit auf einen Bereich, der den Durchsatz der Fabrik als Ganzes nicht beeinflusst, und dabei die Lebensdauer eines Werkzeugs verlängert und den Energieverbrauch reduziert.
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Die Übertragungseinheit 113 überträgt eine aktuelle Zykluszeit, insbesondere die erste Zykluszeit, die der Kombination des von der Auswahleinheit 112 ausgewählten Bearbeitungsprogramms und Parameters entspricht, in regelmäßigen Intervallen oder in einer vorgegebenen Zeitfolge an den Verwaltungsserver 2.
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Die Planungseinheit 114 verschiebt eine Bearbeitungsstunde in einen vorgegebenen Zeitraum, wenn der einen Engpass auslösende Schritt der NC-Steuerung 1 einschließlich dieser Planungseinheit 114 nachgelagert ist und wenn ein Unterschied zwischen der von der Auswahleinheit 112 ausgewählten zweiten Zykluszeit und ersten Zykluszeit einen Schwellwert übersteigt. Insbesondere beendet die NC-Steuerung 1 vor der Ausführung des nachgelagerten Schritts ihren eigenen Schritt vorher innerhalb eines optimalen Zeitraums. Beispielsweise wird ein Zeitraum mit niedrigeren Stromkosten als vorgegebener Zeitraum ausgewählt, um zur Energieeinsparung beizutragen.
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4 ist ein Blockdiagramm und zeigt die funktionelle Konfiguration des Verwaltungsservers 2. Der Verwaltungsserver 2 beinhaltet eine Erfassungseinheit 201 und eine Benachrichtigungseinheit 202.
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Die Erfassungseinheit 201 erfasst die erste Zykluszeit von der NC-Steuerung 1, die für einen entsprechenden Schritt zuständig ist. Die Erfassungseinheit 201 erfasst ferner auf ähnliche Weise Zykluszeiten von den anderen Terminals in der Terminalgruppe 10.
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Die Benachrichtigungseinheit 202 benachrichtigt die NC-Steuerung 1 von einem Maximalwert als zweite Zykluszeit des Engpasses unter den Zykluszeiten in Bezug auf alle Schritte einschließlich der ersten von der Erfassungseinheit 201 erfassten Zykluszeit. Neben dieser Benachrichtigung überträgt die Benachrichtigungseinheit 202 Informationen über die Position des einen Engpass auslösenden Schritts an die NC-Steuerung 1.
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5 ist ein Flussdiagramm und zeigt ein von der NC-Steuerung 1 implementiertes Steuerungsverfahren. Dieser Prozess wird wiederholt in regelmäßigen Intervallen ausgeführt. In Schritt S1 empfängt die Empfangseinheit 111 vom Verwaltungsserver 2 eine zweite Zykluszeit (A) eines einen Engpass auslösenden Schritts.
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In Schritt S2 ermittelt die Auswahleinheit 112, ob ein von der NC-Steuerung 1 einschließlich dieser Auswahleinheit 112 gesteuerter Schritt einen Engpass auslöst. Wenn JA, wird die Bearbeitung auf Schritt S7 verschoben. Wenn NEIN, wird die Bearbeitung auf Schritt S3 verschoben.
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In Schritt S3 vergleicht die Auswahleinheit 112 Zykluszeiten, die den mehreren im ROM 12 gespeicherten Kombinationen der Bearbeitungsprogramme und der Parameter und der in Schritt S1 empfangenen Zykluszeit (A) entsprechen. Dann wählt die Auswahleinheit 112 eine Kombination eines Bearbeitungsprogramms und eines Parameters aus, der einer längsten ersten Zykluszeit (B) innerhalb eines Bereichs entspricht, der die zweite Zykluszeit (A) nicht übersteigt.
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In Schritt S4 ermittelt die Planungseinheit 114, ob ein durch Subtrahieren der ersten Zykluszeit (B) von der zweiten Zykluszeit (A) erzielter Wert einen Schwellwert übersteigt. Wenn JA, wird die Bearbeitung auf Schritt S5 verschoben. Wenn NEIN, wird die Bearbeitung auf Schritt S7 verschoben.
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In Schritt S5 ermittelt die Planungseinheit 114, ob eine aktuelle Zeit innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums mit niedrigen Stromkosten liegt. Wenn JA, wird die Bearbeitung auf Schritt S7 verschoben. Wenn NEIN, wird die Bearbeitung auf Schritt S6 verschoben.
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In Schritt S6 ermittelt die Planungseinheit 114, ob eine erforderliche Bearbeitung von Teilen bereits abgeschlossen ist, bis der vorgegebene Zeitraum für einen den Engpass auslösenden Schritt kommt, welcher der NC-Steuerung 1 einschließlich dieser Planungseinheit 114 nachgelagert ist. Wenn JA, wird die Bearbeitung auf Schritt S8 verschoben. Wenn NEIN, wird die Bearbeitung auf Schritt S7 verschoben.
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In Schritt S7 setzt die Planungseinheit 114 die Produktion durch Erfüllen des ausgewählten Bearbeitungsprogramms und Parameters fort. In Schritt S8 stoppt die Planungseinheit 114 die Bearbeitung und setzt die NC-Steuerung auf Standby, bis der vorgegebene Zeitraum kommt. In Schritt S9 überträgt die Übertragungseinheit 113 die erste Zykluszeit (B), die dem momentan ausgewählten Bearbeitungsprogramm und Parameter entspricht, an den Verwaltungsserver 2.
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6 zeigt ein Beispiel des Änderns einer Zykluszeit in der NC-Steuerung 1. In diesem Beispiel sollen Teile A in einem von einer NC-Steuerung 1a gesteuerten Bearbeitungsschritt in einer Zykluszeit von vier Minuten hergestellt werden. In einem von einer NC-Steuerung 1b gesteuerten Bearbeitungsschritt werden die Teile A bearbeitet, um Teile B in einer Zykluszeit von 30 Minuten herzustellen. In einem von einer NC-Steuerung 1c gesteuerten Bearbeitungsschritt sollen Teile in einer Zykluszeit von 17 Minuten hergestellt werden. In einem Montageschritt, bei dem ein Terminal 10a vorbereitet ist, werden die Teile B und C zu einem fertigen Artikel in einer Zykluszeit von 10 Minuten montiert.
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In diesem Beispiel löst der Bearbeitungsschritt der NC-Steuerung 1b einen Engpass aus. Die den Engpass auslösende Zykluszeit von 30 Minuten unter den vom Verwaltungsserver 2 von den entsprechenden Schritten erfassten Zykluszeiten wird an jeden Terminal übertragen. Die NC-Steuerung 1a wählt ein optimales Programm für eine Zykluszeit von 30 Minuten oder weniger aus und ändert die Zykluszeit auf 18 Minuten. Die NC-Steuerung 1c wählt auch ein optimales Programm für eine Zykluszeit von 30 Minuten oder weniger aus und ändert die Zykluszeit auf 25 Minuten. die Zykluszeit des Montageschritts wird nicht geändert. Unterdessen kann ein Zeitplan eines Bedieners beispielsweise basierend auf den Informationen über den an den Terminal 10a übertragenen Engpass angepasst werden.
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Als Resultat der Änderung in der Zykluszeit der NC-Steuerung 1a und der Änderung in der Zykluszeit der NC-Steuerung 1c wird die gesamte Zykluszeit von „4 + 30 + 10 = 44 Minuten“ auf „18 + 30 + 10 = 58 Minuten“ verlängert. Die Anzahl der fertigen Artikel als Durchsatz in einer Stunde ändert sich nicht und bleibt bei „1 Stunde / 30 Minuten = 2.“ Wie daraus deutlich wird, ändert die NC-Steuerung 1 eine Zykluszeit ohne den Durchsatz zu ändern.
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Nach dieser Ausführungsform erlaubt die NC-Steuerung 1 eine Änderung an einem Bearbeitungsprogramm und eine Änderung an einem Parameter, woraus eine andere Zykluszeit resultiert. Wenn eine von einer NC-Steuerung 1 gesteuerte Werkzeugmaschine redundante Produktionskapazitäten hat, wenn die NC-Steuerung 1 eine Zykluszeit eines einen Engpass auslösenden Schritts erfasst, steuert die NC-Steuerung 1 die Bearbeitung unter Verwendung eines Bearbeitungsprogramms und eines Parameters, woraus eine lange Zykluszeit resultiert. Auf diese Weise kann die NC-Steuerung 1 ein Bearbeitungsverfahren durch die Werkzeugmaschine entsprechend anpassen und dabei den Durchsatz aufrechterhalten. Dadurch wird die Lebensdauer eines Werkzeugs verlängert und der Energieverbrauch reduziert. Auch wenn eine einen Engpass auslösende Werkzeugmaschine oder ein einen Engpass auslösender Schritt beispielsweise aufgrund einer Aufstockung der Anlage oder einer Änderung in einem herzustellenden Artikel geändert wird, kann die NC-Steuerung 1 immer noch eine Zykluszeit einer jeden Werkzeugmaschine individuell als Antwort auf den neuen Engpass anpassen.
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Ferner überträgt die NC-Steuerung 1 eine Zykluszeit der NC-Steuerung 1 an den Verwaltungsserver 2 und erfasst Informationen über einen Engpass von dem Verwaltungsserver 2. Auf diese Weise kann die NC-Steuerung 1 eine Zykluszeit automatisch in Echtzeit anpassen.
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Wenn die Produktionskapazität einer jeden von der NC-Steuerung 1 gesteuerten Werkzeugmaschine übermäßig größer als die den Engpass auslösende Produktionskapazität ist, insbesondere dann, wenn eine Zykluszeit erheblich kurz ist, stellt die NC-Steuerung 1 beispielsweise einen Bearbeitungszeitraum in den späten Nachtstunden mit niedrigen Stromkosten ein. Auf diese Weise kann der Energieverbrauch gesenkt werden. Ein Schwellwert in Bezug auf einen Unterschied zwischen den Zykluszeiten, der zum Verschieben eines Zeitraums verwendet wird, kann von einem Nutzer eingestellt werden. Beispielsweise kann der Schwellwert auf einen Wert mit einem gewissen bzw. festem Verhältnis relativ zu einer einen Engpass auslösenden Zykluszeit eingestellt werden.
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Auch wenn eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Die in dieser Ausführungsform beschriebenen Effekte sind lediglich eine Aufzählung der bevorzugtesten Effekte, die aus der vorliegenden Erfindung resultieren. Die durch die vorliegende Erfindung erzielten Effekte sind nicht auf diejenigen beschränkt, die in dieser Ausführungsform beschrieben sind.
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Nach dieser Ausführungsform wählt die Auswahleinheit 112 eine längste Zykluszeit aus, die die zweite Zykluszeit nicht übersteigt. Dies ist jedoch nicht die einzige Auswahl einer Zykluszeit. Um eine plötzliche Änderung zu vermeiden, können ein Bearbeitungsprogramm und ein Parameter ausgewählt werden, die beispielsweise in einer um einen Schritt kürzeren Zykluszeit resultieren. In einem anderen Beispiel können als Antwort auf eine externe Situation, wie etwa dann, wenn die Bearbeitung mit einer bestimmten Geschwindigkeit oder mehr in Vorbereitung auf den Austausch einer Anlage in naher Zukunft erfolgen muss, ein von einem Bediener bezeichnetes Bearbeitungsprogramm und ein von diesem bezeichneter Parameter ausgewählt werden.
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Das von der NC-Steuerung 1 implementierte Steuerungsverfahren wird mithilfe von Software realisiert. Zum Realisieren des Steuerungsverfahrens mithilfe von Software sind Programme, die die Software bilden, auf einem Computer (NC-Steuerung 1) installiert. Diese Programme können in einem entfernbaren Medium gespeichert und dann an einen Nutzer ausgegeben werden. Alternativ dazu können diese Programme durch Bereitstellung zum Download auf einen Computer des Nutzers über ein Netzwerk ausgegeben werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- NC-Steuerung
- 2
- Verwaltungsserver
- 3
- Netzwerk
- 10
- Terminalgruppe
- 11
- CPU
- 12
- ROM (Speichereinheit)
- 201
- Erfassungseinheit
- 202
- Benachrichtigungseinheit
- 100
- Steuerungssystem
- 111
- Empfangseinheit
- 112
- Auswahleinheit
- 113
- Übertragungseinheit
- 114
- Planungseinheit
