DE102017108497B4

DE102017108497B4 - Herstellungsanpassungssystem zur Anpassung des Zustands der Herstellung durch mehrere Maschinen

Info

Publication number: DE102017108497B4
Application number: DE102017108497.5A
Authority: DE
Inventors: Akira Nishioka
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2021-05-20
Anticipated expiration: 2037-04-22
Also published as: US20170315540A1; JP6450704B2; CN107390644A; US10120368B2; JP2017199313A; CN107390644B; DE102017108497A1

Abstract

Herstellungsanpassungssystem (10) zur Anpassung des Zustands der Herstellung einer Herstellungsanlage (11), die ein Produkt, das aus mehreren verschiedenen Bearbeitungsprodukten hergestellt werden soll, herstellt, wobei das Herstellungsanpassungssystem (10) das Folgende aufweist:mehrere Maschinen (12-1 bis 12-n), die verschiedene Bearbeitungsprodukte herstellen und jeweils Messinstrumente (17) aufweisen, die Abmessungen und eine Bearbeitungszeit der Bearbeitungsprodukte messen; undeine Maschinensteuervorrichtung (13), die kommunikationsfähig an die mehreren Maschinen (12-1 bis 12-n) angeschlossen ist und die einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n) steuert,wobei die Maschinensteuervorrichtung (13) das Folgende aufweist:eine Messinformationserlangungseinheit (18), die Messinformationen der einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n), welche die Abmessungen der Bearbeitungsprodukte und die Bearbeitungszeit, die durch die Messinstrumente (17) gemessen werden, enthalten, in Echtzeit erfasst; eine Produktabmessungsberechnungseinheit (19), die die Abmessungen des Produktes durch Integrieren der Abmessungen der Bearbeitungsprodukte auf Basis der durch dieMessinformationserlangungseinheit (18) erfassten Abmessungen der Bearbeitungsprodukte berechnet;eine Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit (20), die eine Gesamtbearbeitungszeit der Bearbeitungszeiten der Bearbeitungsprodukte auf Basis der durch die Messinformationserlangungseinheit (18) erfassten Bearbeitungszeiten der durch die einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n) erzeugten Bearbeitungsprodukte berechnet;eine Bestimmungseinheit (21), die bestimmt, ob die durch die Produktabmessungsberechnungseinheit (19) berechneten Abmessungen des Produkts innerhalb eines bestimmten Abmessungsbereichs liegen und ob die durch die Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit (20) berechnete gesamte Bearbeitungszeit innerhalb einer bestimmten Zeit liegt;eine Toleranzfestlegeeinheit (23), die bei der Herstellung der Bearbeitungsprodukte durch die einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n) die Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte für die einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n) auf Basis der Bestimmungsergebnisse der Bestimmungseinheit (21) festlegt; undeine Betriebsbefehlseinheit (24), die an jede Maschine (12-1 bis 12-n) einen Betriebsbefehl ausgibt, der die für die einzelne Maschine (12-1 bis 12-n) festgelegten Toleranzen für das Bearbeitungsprodukt enthält; wobei die Toleranzfestlegeeinheit (23) die Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte, die zuvor für einige der Maschinen (12-1 bis 12-n) festgelegt wurden, um ein vorbestimmtes Vergrößerungsverhältnis vergrößert, wenn die durch die Produktabmessungsberechnungseinheit (19) berechneten Abmessungen des Produktes in dem vorbestimmten Bereich der Abmessungen liegen und die von der Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit (20) berechnete gesamte Bearbeitungszeit nicht in dem vorbestimmten Zeitbereich liegt, als Ergebnis der Bestimmung der Bestimmungseinheit (21).

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsanpassungssystem zur Anpassung des Zustands der Herstellung durch mehrere in einer Herstellungsfabrik eingerichtete Maschinen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Herstellungsanpassungssystem zur Anpassung des Zustands der Herstellung durch einzelne Maschinen in einer Herstellungsanlage, die durch Kombinieren von Objekten, welche durch mehrere Maschinen bearbeitet wurden (nachstehend als „Bearbeitungsprodukte“ bezeichnet), Produkte herstellt.
Beschreibung des Stands der Technik
In Herstellungsfabriken sind Herstellungsanlagen, die Prozesse zur Herstellung gewisser Produkte ausführen, wie zum Beispiel Herstellungsstraßen oder Herstellungszellen eingerichtet. In jeder Herstellungsanlage erfolgt eine Bearbeitung oder ein Zusammenbau unter Verwendung mehrerer Maschinen wie Werkzeugmaschinen oder Robotern oder dergleichen. Die einzelnen Maschinen, die die oben genannten Herstellungsanlagen bilden, werden betrieben, indem sie von einem Steuerungscomputer, der die an die einzelnen Maschinen angeschlossenen Steuervorrichtungen steuert, Herstellungsbefehle erhalten. Der Steuerungscomputer steuert die Herstellungsprozesse, die Produktqualität, die Sicherheit und dergleichen der einzelnen Herstellungsanlagen, während er von den einzelnen Maschinen Informationen wie den Betriebszustand, den Herstellungsertrag und dergleichen erfasst.
Bei einer wie oben beschriebenen Herstellungsanalage wie einer Herstellungsstraße oder einer Herstellungszelle oder dergleichen kommt es vor, dass ein Produkt (zum Beispiel eine Vorrichtung) fertiggestellt wird, indem zwei oder mehr Bearbeitungsprodukte (zum Beispiel Komponenten), die jeweils durch zwei oder mehr Maschinen hergestellt wurden, letztendlich durch eine andere Maschine dieser Herstellungsanlage kombiniert werden. In diesem Fall treten jedenfalls Schwankungen in den Abmessungen oder der Form der Komponenten, die das Produkt bilden, auf. Da Produkte durch Kombinieren von mehreren Komponenten mit Schwankungen fertiggestellt werden, treten selbstverständlich auch bei den fertiggestellten Produkten Abmessungsschwankungen auf.
Zur Unterdrückung von Abmessungsschwankungen von Produkten, die aus mehreren Bearbeitungsprodukten gebildet werden, wurden bisher die Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte, die das Produkt bilden, streng festgelegt, wobei die Toleranzen aller Komponenten als Schlimmstfall betrachtet wurden. Doch die Bearbeitungszeit, die für die einzelnen Bearbeitungsprodukte nötig ist, wird umso länger, je strenger die Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte sind. Als Folge wird für die Fertigstellung eines Produkts viel Zeit nötig und besteht die Möglichkeit, dass die Herstellungskosten des Produkts ansteigen. Zur Vermeidung dieser Probleme wurde vorgeschlagen, nur die Toleranzen jener Bearbeitungsprodukte, die einen Einfluss auf die Qualität des Produkts ausüben, streng festzulegen, und die Toleranzen für die anderen Bearbeitungsprodukte zu lockern.
Beispielsweise offenbart die Patentoffenlegungsschrift JP H06-223 081 A (nachstehend als Patentliteraturbeispiel 1 bezeichnet) ein Verfahren, das die Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte, die einen Aufbau bilden, unter Berücksichtigung der Materialien der Bearbeitungsprodukte, des Herstellungsverfahrens, der verbundenen Kosten usw. passend verteilt. Insbesondere wird bei diesem Patentliteraturbeispiel 1 ein Verfahren offenbart, bei dem eine erste Toleranz, bei der die Kosten nicht länger beträchtlich verringert werden können, eine zweite Toleranz, bei der die Kosten faktisch anzusteigen beginnen, und eine dritte Toleranz, bei der der Aufbau tatsächlich nicht fertiggestellt werden kann, definiert werden und diese Toleranzen passend als Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte verteilt werden.
Außerdem ist in der Patentschrift JP 4 674 237 B2 (nachstehend als Patentliteraturbeispiel 2 bezeichnet) offenbart, die Abweichung gegenüber einem Designwert an einer Stelle eines Messobjekts eines Aufbaus aus mehreren Komponenten und den Anteil (die Beitragsrate) oder dergleichen der Abmessungstoleranzen für die betreffenden Komponenten in Bezug auf die Summe der Abmessungstoleranzen (die Abmessungsschwankung) der einzelnen Komponenten, die die Stelle des Messobjekts bilden, oder dergleichen zu berechnen. Ferner offenbart das Patentliteraturbeispiel 2 die erneute Festlegung der Abmessungstoleranzen für die einzelnen Komponenten auf Basis der berechneten Beitragsrate, wenn die berechnete Abweichung die von dem Aufbau gewünschte Qualität nicht erfüllt.
Doch bei dem Patentliteraturbeispiel 1 und dem Patentliteraturbeispiel 2 ist keine Funktion zur Sammlung der Abmessungen der Bearbeitungsprodukte, die durch in Betrieb stehende Maschinen hergestellt werden, in Echtzeit beschrieben. Daher ist bei den Erfindungen, die in dem Patentliteraturbeispiel 1 und dem Patentliteraturbeispiel 2 beschrieben sind, vor der Herstellung von Produkten aus mehreren Bearbeitungsprodukten eine Tätigkeit zur Eingabe von vorab berechneten Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte als Parameter in die Steuervorrichtungen der einzelnen Maschinen erforderlich.
Aus AT 501 243 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem vor der Durchführung eines Fügevorgangs von zwei Bauteilen die Maßhaltigkeit für jedes Bauteil elektronisch ermittelt und auf die Einhaltung von Toleranzen geprüft wird.
Ferner besteht bei den Erfindungen, die in dem Patentliteraturbeispiel 1 und dem Patentliteraturbeispiel 2 beschrieben sind, das Problem, dass es nicht möglich ist, die Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen während der Herstellung von Produkten aus mehreren Bearbeitungsprodukten in Echtzeit festzulegen und die Abmessungen der hergestellten Produkte und die Herstellungszeiten jeweils auf bestimmte Bereiche festzulegen. Außerdem besteht auch das Problem, dass keine Anpassung der Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen in Echtzeit unter Berücksichtigung des tatsächlichen Zustands der Maschinen oder des Bearbeitungszustands der einzelnen Bearbeitungsprodukte, zum Beispiel einer Abnahme der Bearbeitungsgenauigkeit aufgrund einer Werkzeugabnutzung oder dergleichen, möglich ist.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Herstellungsanpassungssystem bereit, bei dem es möglich ist, die Abmessungen und die Herstellungszeit von Produkten, die aus mehreren Bearbeitungsprodukten, welche durch mehrere Maschinen produziert wurden, hergestellt werden sollen, jeweils auf einen bestimmten Bereich einzurichten.
Nach einer Form der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsanpassungssystem zur Anpassung des Zustands der Herstellung einer Herstellungsanlage, die ein Produkt, das aus mehreren verschiedenen Bearbeitungsprodukten hergestellt werden soll, herstellt, bereitgestellt, das mehrere Maschinen, die verschiedene Bearbeitungsprodukte herstellen und jeweils Messinstrumente aufweisen, die jeweils die Abmessungen und eine Bearbeitungszeit der Bearbeitungsprodukte messen; und
eine Maschinensteuervorrichtung, die kommunikationsfähig an die mehreren Maschinen angeschlossen ist und die einzelnen Maschinen steuert,
umfasst, wobei die Maschinensteuervorrichtung
eine Messinformationserlangungseinheit, die Messinformationen der einzelnen Maschinen, welche die Abmessungen der Bearbeitungsprodukte und die Bearbeitungszeit, die durch die Messinstrumente gemessen werden, enthalten, in Echtzeit erfasst;
eine Produktabmessungsberechnungseinheit, die die Abmessungen des Produktes durch Integrieren der Abmessungen der Bearbeitungsprodukte auf Basis der durch die Messinformationserlangungseinheit erfassten Abmessungen der Bearbeitungsprodukte berechnet;
eine Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit, die eine Gesamtbearbeitungszeit der Bearbeitungszeiten der Bearbeitungsprodukte auf Basis der durch die Messinformationserlangungseinheit erfassten Bearbeitungszeiten der durch die einzelnen Maschinen erzeugten Bearbeitungsprodukte berechnet;
eine Bestimmungseinheit, die bestimmt, ob die durch die Produktabmessungsberechnungseinheit berechneten Abmessungen des Produkts innerhalb eines bestimmten Abmessungsbereichs liegen und ob die durch die Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit berechnete gesamte Bearbeitungszeit innerhalb einer bestimmten Zeit liegt;
eine Toleranzfestlegeeinheit, die bei der Herstellung der Bearbeitungsprodukte durch die einzelnen Maschinen die Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte für die einzelnen Maschinen auf Basis der Bestimmungsergebnisse der Bestimmungseinheit festlegt; und
eine Betriebsbefehlseinheit, die an jede Maschine einen Betriebsbefehl ausgibt, der die für die einzelne Maschinen festgelegten Toleranzen für das Bearbeitungsprodukt enthält; wobei die Toleranzfestlegeeinheit die Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte, die zuvor für einige der Maschinen festgelegt wurden, um ein vorbestimmtes Vergrößerungsverhältnis vergrößert, wenn die durch die Produktabmessungsberechnungseinheit berechneten Abmessungen des Produkts in dem vorbestimmten Bereich der Abmessungen liegen und die von der Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit berechnete gesamte Bearbeitungszeit nicht in dem vorbestimmten Zeitbereich liegt, als Ergebnis der Bestimmung der Bestimmungseinheit,
umfasst.
Nach einer zweiten Form wird ein Herstellungsanpassungssystem nach der oben beschriebenen ersten Form bereitgestellt,
wobei die Herstellungsanlage eine Herstellungsstraße ist, an der einer bestimmten Reihenfolge der mehreren Maschinen folgend durch die einzelnen Maschinen der Reihe nach Bearbeitungsprodukte hergestellt werden und das Produkt durch der Reihe nach erfolgendes Kombinieren der hergestellten Bearbeitungsprodukte durch die letzte Maschine fertiggestellt wird,
wobei die Messinstrumente der einzelnen Maschinen die Abmessungen der Bearbeitungsprodukte mit jeder Herstellung der Bearbeitungsprodukte durch die einzelnen Maschinen gemäß der bestimmten Reihenfolge der Maschinen messen und die Messinformationserlangungseinheit die gemessenen Abmessungen der Bearbeitungsprodukte in Echtzeit erfasst;
wobei die Bestimmungseinheit über die zusätzliche Funktion verfügt, mit jeder Erfassung von Abmessungen der Bearbeitungsprodukte von den einzelnen Maschinen durch die Messinformationserlangungseinheit zu bestimmen, ob die Abmessungen eines betreffenden Bearbeitungsprodukts innerhalb eines für jedes Bearbeitungsprodukt vorab festgelegten Abmessungsbereichs liegen oder nicht, und
die Toleranzfestlegeeinheit über die zusätzliche Funktion verfügt, vorab festgelegte Toleranzen für ein Bearbeitungsprodukt bei einer zweiten Maschine, die für einen Prozess direkt nach einer ersten Maschine zuständig ist, auf Basis des Bestimmungsergebnisses der Bestimmungseinheit hinsichtlich eines durch die erste Maschine der mehreren Maschinen hergestellten Bearbeitungsprodukts anzupassen.
Nach einer dritten Form wird ein Herstellungsanpassungssystem nach der oben beschriebenen ersten Form oder zweiten Form bereitgestellt,
wobei ferner ein Herstellungssteuerungscomputer bereitgestellt ist, der kommunikationsfähig an die Maschinensteuervorrichtung angeschlossen ist und den Zustand der Herstellung des Produkts steuert,
wobei die Messinformationserlangungseinheit die für die einzelnen Maschinen erfassten Messinformationen an den Herstellungssteuerungscomputer sendet, die Produktabmessungsberechnungseinheit die Abmessungen des Produkts an den Herstellungssteuerungscomputer sendet, die Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit die gesamte Bearbeitungszeit an den Herstellungssteuerungscomputer sendet, und die Toleranzfestlegeeinheit die für die einzelnen Maschinen festgelegten Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte an den Herstellungssteuerungscomputer sendet, und
der Herstellungssteuerungscomputer
eine Datenbankeinheit, die die für die einzelnen Maschinen festgelegten Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte, die Abmessungen und Bearbeitungszeiten für die einzelnen Bearbeitungsprodukte, die mit jeder Herstellung von Bearbeitungsprodukten durch die einzelnen Maschinen gemäß den Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte von den Messinstrumenten erfasst werden, und die Produktabmessungen und die gesamte Bearbeitungszeit, die auf Basis der Abmessungen und Bearbeitungszeiten der einzelnen Bearbeitungsprodukte berechnet wurden, in einen Zusammenhang gebracht speichert, und
eine Abmessungsschwankungsdiagnoseeinheit, die Schwankungen der Abmessungen der einzelnen Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen, die mit jeder Herstellung von Bearbeitungsprodukten durch die einzelnen Maschinen gemäß den für die einzelnen Maschinen festgelegten Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte der Reihe nach in der Datenbankeinheit gespeichert wurden, diagnostiziert,
umfasst.
Nach einer vierten Form wird ein Herstellungsanpassungssystem nach der oben beschriebenen dritten Form bereitgestellt,
wobei der Herstellungssteuerungscomputer ferner eine Lerneinheit umfasst, die auf Basis der in der Datenbankeinheit gespeicherten Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte jeder Maschine und der Abmessungen und der gesamten Bearbeitungszeit des Produkts, das aus den einzelnen Bearbeitungsprodukten, die gemäß den Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte hergestellt wurden, gebildet werden soll, die idealen Toleranzen für jedes Bearbeitungsprodukt lernt.
Figurenliste
Diese Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wie auch andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden aus der Beschreibung typischer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind, klarer werden.

1 ist ein Blockdiagramm, das ein Herstellungsanpassungssystem einer Ausführungsform schematisch zeigt.
2 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb des in 1 gezeigten Herstellungsanpassungssystems zeigt.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein anderes Beispiel für den Betrieb des in 1 gezeigten Herstellungsanpassungssystems zeigt.

Ausführliche Erklärung
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erklärt. In den beiliegenden Zeichnungen sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zur Erleichterung des Verständnisses ist der Maßstab dieser Zeichnungen passend verändert. Die in den Zeichnungen gezeigte Form ist ein Beispiel für die Ausführung der vorliegenden Erfindung, doch wird die vorliegende Erfindung nicht durch die dargestellte Form beschränkt.
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Herstellungsanpassungssystem einer Ausführungsform schematisch zeigt.
Das in 1 gezeigte Herstellungsanpassungssystem 10 der vorliegenden Ausführungsform ist ein System, das den Zustand der Herstellung durch n Maschinen 12-1 bis 12-n (wobei n eine natürliche Zahl von wenigstens 2 ist), die eine Herstellungsanlage 11 bilden, welche mehrere Bearbeitungsprodukte kombiniert und ein Produkt herstellt, anpasst.
Konkret umfasst das Herstellungsanpassungssystem 10 wie in 1 gezeigt die Herstellungsanlage 11, eine Maschinensteuervorrichtung 13, die die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n der Herstellungsanlage 11 steuert, und einen Herstellungssteuerungscomputer 14, der den Zustand der Herstellung des Produkts steuert.
Die Herstellungsanlage 11 ist in einer Herstellungsfabrik, die das Produkt herstellt, angeordnet. Die Herstellungsanlage 11 kann sich auch über Herstellungsstandorte in mehreren Gebäuden erstrecken. Im Gegensatz dazu können die Maschinensteuervorrichtung 13 und der Herstellungssteuerungscomputer 14 auch in einem anderen Gebäude als der oben genannten Fabrik angeordnet sein. Zum Beispiel kann die Maschinensteuervorrichtung 13 in einem anderen Gebäude als der oben genannten Fabrik angeordnet sein. In diesem Fall sind die Maschinensteuervorrichtung 13 und die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n der Herstellungsanlage 11 vorzugsweise durch eine erste Kommunikationsvorrichtung 15, zum Beispiel das Netzwerk eines Intranets, kommunikationsfähig verbunden.
Der Herstellungssteuerungscomputer 14 kann auch in einem Büro, das sich in einer von der Herstellungsfabrik entfernten Region befindet, angeordnet sein. In diesem Fall sind der Herstellungssteuerungscomputer 14 und die Maschinensteuervorrichtung 13 vorzugsweise durch eine zweite Kommunikationsvorrichtung 16, zum Beispiel das Netzwerk eines Intranets, kommunikationsfähig verbunden. Außerdem ist der Herstellungssteuerungscomputer vorzugsweise durch einen Computer in einer Cloud gebildet.
Die Herstellungsanlage 11 kann eine Herstellungsanlage nach dem Zellenproduktionsverfahren, bei dem die mehreren Maschinen 12-1 bis 12-n flexibel kombiniert sind, oder nach dem Straßenproduktionsverfahren sein, das heißt, eine Herstellungszelle oder eine Herstellungsstraße sein.
Es wird angenommen, dass die Herstellungsanlage 11 der vorliegenden Erfindung eine Herstellungszelle ist. Das heißt, das Produkt wird durch gesammeltes Kombinieren mehrerer unterschiedlicher Bearbeitungsprodukte, die durch die mehreren Maschinen 12-1 bis 12-n bearbeitet und hergestellt wurden, an einer von diesen Maschinen unterschiedlichen Maschine hergestellt. Diese genannten Bearbeitungsprodukte sind zum Beispiel Komponenten zur Bildung einer Vorrichtung wie etwa eines Motors, und das genannte Produkt ist eine aus diesen Bearbeitungsprodukten gebildete Vorrichtung, das heißt, ein Aufbau. Selbstverständlich kann die vorliegende Erfindung auch auf eine Herstellungsstraße angewendet werden. Als Beispiel für eine Herstellungsstraße kann es sich um eine Herstellungsstraße handeln, bei der die durch die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n hergestellten einzelnen Bearbeitungsprodukte durch Zusammenbaumechanismen (nicht gezeigt) dieser Maschinen 12-1 bis 12-n der Reihe nach kombiniert werden und das Produkt durch die letzte Maschine 12-n fertiggestellt wird.
Beispiele für Maschinen unter den mehreren Maschinen 12-1 bis 12-n, die für die Herstellung von Bearbeitungsprodukten verwendet werden, umfassen NC-Werkzeugmaschinen, Industrieroboter, Pressmaschinen, Druckgussmaschinen, Spritzgussmaschinen und dergleichen. Beispiele für Maschinen unter den mehreren Maschinen 12-1 bis 12-n, die für die letztendliche Kombination der mehreren Bearbeitungskomponenten verwendet werden, oder Beispiele für Zusammenbaumechanismen der einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n umfassen Industrieroboter, Komponentenanbringungsvorrichtungen und dergleichen. Insbesondere weisen die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n bei der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise verschiedene Arten von Messinstrumenten 17 auf, die jeweils Abmessungen von hergestellten Bearbeitungsprodukten und die Bearbeitungszeit messen. Vorzugsweise geben die Messinstrumente 17 der einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n mit jeder Herstellung von Bearbeitungsprodukten Informationen hinsichtlich der Resultate der Messung der Abmessungen der Bearbeitungsprodukte und der Bearbeitungszeit aus.
Die Maschinensteuervorrichtung 13 und der Herstellungssteuerungscomputer 14 sind jeweils aus einem Computer, der eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit), einen ROM (Nurlesespeicher), einen RAM (Direktzugriffsspeicher) und eine Kommunikationssteuereinheit (nicht gezeigt) umfasst, zum Beispiel einem Personal Computer, gebildet. Die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n weisen einen Speicher wie einen ROM, einen RAM und dergleichen, eine CPU und eine Kommunikationssteuereinheit (nicht gezeigt) auf, wobei diese Kommunikationssteuereinheit so ausgeführt ist, dass sie den Informationsaustausch mit der Kommunikationssteuereinheit der Maschinensteuervorrichtung 13 steuert.
Nun wird das Herstellungsanpassungssystem 10 der vorliegenden Ausführungsform näher beschrieben. Insbesondere werden die Maschinensteuervorrichtung 13 und der Herstellungssteuerungscomputer 14 näher beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist die Maschinensteuervorrichtung 13 mit einer Messinformationserlangungseinheit 18, einer Produktabmessungsberechnungseinheit 19, einer Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit 20, einer Bestimmungseinheit 21, einer Eingabeeinheit 22, einer Toleranzfestlegeeinheit 23 und einer Betriebsbefehlseinheit 24 versehen. Diese funktionalen Einheiten (18 bis 24) werden durch die CPU (nicht dargestellt) in der Maschinensteuervorrichtung 13 gesteuert, oder diese funktionalen Einheiten (18 bis 24) können auch so ausgeführt sein, dass sie durch Befehle eines in der Maschinensteuervorrichtung 13 gespeicherten Programms arbeiten.
Die Messinformationserlangungseinheit 18 erfasst Messinformationen der einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n, die durch die Messinstrumente 17 gemessene Abmessungen der Bearbeitungsprodukte und die gemessene Bearbeitungszeit enthalten, in Echtzeit. Außerdem gibt die Messinformationserlangungseinheit 18 diese Messinformationen an die Produktabmessungsberechnungseinheit 19, die Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit 20 und die Bestimmungseinheit 21 aus, und sendet sie sie über die zweite Kommunikationsvorrichtung 16 auch an eine Datenbankeinheit 25 des Herstellungssteuerungscomputers 14.
Die Produktabmessungsberechnungseinheit 19 berechnet auf Basis der von der Messinformationserlangungseinheit 18 erfassten Abmessungen der Bearbeitungsprodukte durch die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n die Abmessungen des Produkts. Beispielsweise sind Produktzusammenbauinformationen im Zusammenhang mit der Zusammenbaureihenfolge und den Anbringungspositionen der einzelnen Bearbeitungsprodukte bei der Herstellung des Produkts durch Kombinieren der mehreren Bearbeitungsprodukte im Voraus in der Produktabmessungsberechnungseinheit 19 gespeichert.
Die Produktabmessungsberechnungseinheit 19 kann auf Basis derartiger Produktzusammenbauinformationen die Abmessungen der einzelnen Bearbeitungsprodukte integrieren und die Abmessungen des Produkts berechnen. Das heißt, da bei der vorliegenden Ausführungsform die Herstellung eines Produkts durch Kombinieren von Bearbeitungsprodukten, die jeweils durch die mehreren Maschinen 12-1 bis 12-n der Herstellungsanlage 11 bearbeitet und hergestellt wurden, erfolgt, können die Abmessungen des Produkts berechnet werden, wenn die Abmessungen der einzelnen Bearbeitungsprodukte und die Produktzusammenbauinformationen bekannt sind. Die Maschinensteuervorrichtung 13 der vorliegenden Ausführungsform ist mit einer solchen genannten Produktabmessungsberechnungseinheit 19 versehen, doch muss die Produktabmessungsberechnungseinheit 19 bei der vorliegenden Erfindung nicht bereitgestellt sein. Das heißt, wenn die Abmessungen des fertiggestellten Produkts in einer Maschine zum Kombinieren der mehreren durch die Maschinen 12-1 bis 12-n hergestellten Bearbeitungsprodukte gemessen werden, und diese Produktabmessungen durch die Messinformationserlangungseinheit 18 erfasst werden, kann auch auf die Berechnung der Produktabmessungen durch die Produktabmessungsberechnungseinheit 19 verzichtet werden.
Die Produktabmessungsberechnungseinheit 19 gibt die berechneten Produktabmessungen an die Bestimmungseinheit 21 aus und sendet sie auch über die zweite Kommunikationsvorrichtung 16 an die Datenbankeinheit 25 des Herstellungssteuerungscomputers 14.
Die Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit 20 berechnet auf Basis der von der Messinformationserlangungseinheit 18 erfassten gesamten Bearbeitungszeit der Bearbeitungsprodukte durch die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n eine gesamte Bearbeitungszeit, für die die Bearbeitungszeiten dieser einzelnen Bearbeitungsprodukte zusammengerechnet wurden. Die Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit 20 gibt die berechnete gesamte Bearbeitungszeit an die Bestimmungseinheit 21 aus und sendet sie über die zweite Kommunikationsvorrichtung 16 auch an die Datenbankeinheit 25 des Herstellungssteuerungscomputers 14.
Die Bestimmungseinheit 21 bestimmt, ob die durch die Produktabmessungsberechnungseinheit 19 berechneten Abmessungen des Produkts innerhalb eines bestimmten Abmessungsbereichs liegen, und, ob die durch die Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit 20 berechnete gesamte Bearbeitungszeit innerhalb einer bestimmten Zeit liegt. Die Eingabeeinheit 22 kann den obigen bestimmten Abmessungsbereich und die obige bestimmte Zeit in die Bestimmungseinheit 21 eingeben und festlegen. Diese Eingabeeinheit 22 ist beispielweise eine Tastatur eines Personal Computers, der an die Maschinensteuervorrichtung 13 angeschlossen ist, oder ein Touchpanel an einer Anzeigevorrichtung oder dergleichen. Selbstverständlich können der obige bestimmte Abmessungsbereich und die obige bestimmte Zeit auch durch den Herstellungssteuerungscomputer 14 festgelegt werden.
Die Toleranzfestlegeeinheit 23 legt auf Basis der Bestimmungsergebnisse der Bestimmungseinheit 21 die Toleranzen für die betreffenden Bearbeitungsprodukte bei der Herstellung der Bearbeitungsprodukte durch die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n für die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n fest. Mit anderen Worten werden Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte, die für die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n bereits festgelegt wurden, auf Basis der Bestimmungsergebnisse der Bestimmungseinheit 21 geändert. Außerdem sendet die Toleranzfestlegeeinheit 23 die festgelegten Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte über die zweite Kommunikationsvorrichtung 16 an die Datenbankeinheit 25 des Herstellungssteuerungscomputers 14. In den hier genannten Toleranzen sind Abmessungstoleranzen und geometrische Toleranzen enthalten.
Die Betriebsbefehlseinheit 24 ist so ausgeführt, dass sie Betriebsbefehle, die die für die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n festgelegten Toleranzen für das Bearbeitungsprodukt enthalten, an die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n sendet.
Bei der wie oben beschriebenen Festlegung der Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte für die einzelnen Maschinen 12a bis 12n in der Toleranzfestlegeeinheit 23 werden die Toleranzen vorzugsweise wie folgt bestimmt. Wenn zum Beispiel die durch die Produktabmessungsberechnungseinheit 19 berechneten Abmessungen des Produkts als Ergebnis der Bestimmung durch die oben beschriebene Bestimmungseinheit 21 nicht innerhalb des bestimmten Abmessungsbereichs liegen, verringert die Toleranzfestlegeeinheit 23 die Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte, die vorher festgelegt wurden, für die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n jeweils mit der gleichen Verkleinerungsrate, das heißt, verschärft sie die Toleranzen. Wenn zwar die durch die Produktabmessungsberechnungseinheit 19 berechneten Abmessungen des Produkts innerhalb des bestimmten Abmessungsbereichs liegen, aber die durch die Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit 20 berechnete gesamte Bearbeitungszeit nicht innerhalb der bestimmten Zeit liegt, werden die Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte, die vorher festgelegt wurden, für einen Teil der Maschinen unter den Maschinen 12-1 bis 12-n mit einer bestimmten Vergrößerungsrate vergrößert, das heißt, gelockert. Die bestimmte Vergrößerungsrate kann zum Beispiel die gleiche Rate wie die oben genannte Verkleinerungsrate sein. Wenn die Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte gelockert werden, wird die für diese Bearbeitungsprodukte erforderliche Bearbeitungszeit verkürzt. In diesem Fall sind die Maschinen, bei denen die Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte gelockert werden, vorzugsweise jene Maschinen unter den Maschinen 12-1 bis 12-n, bei denen die Wahrscheinlichkeit eines Beitrags zur Verkürzung der gesamten Bearbeitungszeit hoch ist. Zum Beispiel wird jene Maschine unter den Maschinen 12-1 bis 12-n gewählt, die das Bearbeitungsprodukt mit der längsten Bearbeitungszeit herstellt.
Wie in 1 gezeigt ist der Herstellungssteuerungscomputer 14 mit der Datenbankeinheit 25, einer Abmessungsschwankungsdiagnoseeinheit 26 und einer Lerneinheit 27 versehen.
Wie oben beschrieben werden die Abmessungen der Bearbeitungsprodukte und die Bearbeitungszeit, die durch die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n gemessen wurden, an die Datenbankeinheit 25 gesendet. Außerdem werden die durch die Produktabmessungsberechnungseinheit 19 berechneten Produktabmessungen und die durch die Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit 20 berechnete gesamte Bearbeitungszeit sowie die durch die Toleranzfestlegeeinheit 23 für die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n festgelegten Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte an die Datenbankeinheit 25 gesendet.
Die Datenbankeinheit 25 speichert mit jeder Herstellung von Bearbeitungsprodukten durch die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n gemäß den Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte, die für die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n festgelegt wurden, die von den Messinstrumenten 17 der einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n erfassten Abmessungen der einzelnen Bearbeitungsprodukte und Bearbeitungszeiten der Reihe nach. Außerdem speichert die Datenbankeinheit 25 die Abmessungen und Bearbeitungszeiten der einzelnen Bearbeitungsprodukte und die Produktabmessungen und die gesamte Bearbeitungszeit, die darauf beruhend berechnet wurden, in einem Zusammenhang miteinander.
Die Abmessungsschwankungsdiagnoseeinheit 26 diagnostiziert Schwankungen der Abmessungen der Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n, die mit jeder Herstellung von Bearbeitungsprodukten durch die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n gemäß den Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte, die für die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n festgelegt wurden, der Reihe nach in der Datenbankeinheit 25 gespeichert wurden. Das heißt, die Abmessungsschwankungsdiagnoseeinheit 26 überwacht die Schwankungen der Abmessungen der Bearbeitungsprodukte aus der Geschichte der Abmessungen der einzelnen durch die Maschinen 12-1 bis 12-n hergestellten Bearbeitungsprodukte zum Beispiel durch Ermitteln der Abweichung von einem Standard.
Die Abmessungsschwankungsdiagnoseeinheit 26 findet aus den mehreren Maschinen 12-1 bis 12-n jene Maschinen, bei denen die Schwankungen der Abmessungen der Bearbeitungsprodukte groß sind, und sendet einen Befehl, die für diese Maschinen bereits festgelegten Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte mit einer bestimmten Verkleinerungsrate zu verkleinern, an die Toleranzfestlegeeinheit 23.
Die Lerneinheit 27 lernt auf Basis der in der Datenbankeinheit 25 gespeicherten Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n und der Abmessungen des Produkts und der gesamten Bearbeitungszeit, wenn die gemäß diesen Toleranzen hergestellten einzelnen Bearbeitungsprodukte kombiniert wurden, die idealen Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte. Für dieses Lernen kann ein allgemein bekanntes maschinelles Lernen wie das überwachte Lernen, das unüberwachte Lernen oder das bestärkende Lernen und dergleichen eingesetzt werden.
Zum Beispiel bewertet die Lerneinheit 27 die Abmessungen des Produkts und die gesamte Bearbeitungszeit, wenn die gemäß den Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte der Maschinen 12-1 bis 12-n hergestellten einzelnen Bearbeitungsprodukte kombiniert wurden, jeweils auf Basis bestimmter Standardabmessungen und einer bestimmten Zeit. Dabei wird die Beurteilungswertung in Bezug auf die Abmessungen des Produkts umso höher, je geringer die Abweichung zwischen den Produktabmessungen und den Standardabmessungen ist, und wird die Beurteilungswertung in Bezug auf die gesamte Bearbeitungszeit umso höher, je kürzer die gesamte Bearbeitungszeit des Produkts gegenüber der bestimmten Zeit ist. Auf diese Weise lernt die Lerneinheit 27 die Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte, die für die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n festgelegt werden sollen, unter Herstellung eines Zusammenhangs zwischen den Produktabmessungen und der gesamten Bearbeitungszeit, wenn die einzelnen Bearbeitungsprodukte kombiniert wurden, und den jeweiligen Beurteilungswertungen für die Abmessungen des Produkts und die gesamte Bearbeitungszeit. Ferner ist es günstig, wenn die Lerneinheit 27 die Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n, bei denen beide Beurteilungswertungen am höchsten werden, als Idealwerte bestimmt und an die Toleranzfestlegeeinheit 23 sendet. Dadurch werden die einzelnen Bearbeitungsprodukte für die Bildung des Produkts so durch die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n hergestellt, dass die Produktabmessungen innerhalb des bestimmten Abmessungsbereichs liegen und die für die Herstellung des Produkts erforderliche gesamte Bearbeitungszeit minimal wird.
2 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb des in 1 gezeigten Herstellungsanpassungssystems 10 zeigt. Das eine Beispiel für den Betrieb des in 1 gezeigten Herstellungsanpassungssystems 10 wird unter Bezugnahme auf 2 erklärt.
Zu Beginn erhält die Toleranzfestlegeeinheit 23 der Maschinensteuervorrichtung 13 in Schritt S11 von 2 eine Anweisung von dem Herstellungssteuerungscomputer 14, und legt sie Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n fest. Doch wenn das durch mehrere Bearbeitungsprodukte gebildete Produkt zum ersten Mal hergestellt wird, werden die Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n auf die für die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n praktisch möglichen Mindesttoleranzen festgelegt.
Anschließend erteilt die Betriebsbefehlseinheit 24 den einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n in Schritt S12 von 2 den Befehl zur Herstellung der Bearbeitungsprodukte. Dadurch werden durch die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n Bearbeitungsprodukte auf Basis der durch die Toleranzfestlegeeinheit 23 festgelegten Toleranzen hergestellt. Während der Herstellung wird durch die Messinstrumente 17 die Bearbeitungszeit für die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n gemessen. Wenn die Herstellung der Bearbeitungsprodukte durch die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n abgeschlossen ist, werden durch die Messinstrumente 17 die Abmessungen der Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n gemessen.
Ferner erfasst die Messinformationserlangungs-einheit 18 in Schritt S13 von 2 die Abmessungen der Bearbeitungsprodukte und Bearbeitungszeiten, die wie oben beschrieben durch die Messinstrumente 17 für die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n gemessen wurden, in Echtzeit.
Anschließend berechnen die Produktabmessungsberechnungseinheit 19 und die Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit 20 in Schritt S14 von 2 jeweils die Abmessungen des durch Kombinieren der einzelnen Bearbeitungsprodukte entstehenden Produkts und die gesamte Bearbeitungszeit. Noch konkreter berechnet die Produktabmessungsberechnungseinheit 19 die Abmessungen des Produkts auf Basis der von der Messinformationserlangungseinheit 18 erfassten Abmessungen der Bearbeitungsprodukte von den einzelnen Maschinen 20-1 bis 20-n. Die berechneten Produktabmessungen werden in der Datenbankeinheit 25 des Herstellungssteuerungscomputers 14 gespeichert. Die Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit 20 berechnet die gesamte Bearbeitungszeit, für die die durch die Messinformationserlangungseinheit 18 erfassten Bearbeitungszeiten der einzelnen Bearbeitungsprodukte durch die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n zusammengerechnet wurden. Auch die berechnete gesamte Bearbeitungszeit wird in der Datenbankeinheit 25 gespeichert.
Dann bestimmt die Bestimmungseinheit 21 in Schritt S15 von 2, ob die durch die Produktabmessungsberechnungseinheit 19 berechneten Abmessungen des Produkts innerhalb des bestimmten Abmessungsbereichs liegen oder nicht. Wenn die berechneten Produktabmessungen als Bestimmungsergebnis nicht innerhalb des bestimmten Abmessungsbereichs liegen, wird zu dem oben angeführten Schritt S11 zurückgekehrt und nimmt die Toleranzfestlegeeinheit 23 eine erneute Festlegung der Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n vor. Zum Beispiel verringert die Toleranzfestlegeeinheit 23 die Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte, die vorher festgelegt wurden, für die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n jeweils mit der gleichen Verkleinerungsrate, das heißt, verschärft sie die Toleranzen. Wenn andererseits die berechneten Produktabmessungen als Bestimmungsergebnis des obigen Schritts S15 innerhalb des bestimmten Abmessungsbereichs liegen, wird zu Schritt S16 von 2 übergegangen.
Ferner bestimmt die Bestimmungseinheit 21 in Schritt S16 von 2, ob die durch die Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit 20 berechnete gesamte Bearbeitungszeit innerhalb der bestimmten Zeit liegt oder nicht. Wenn die berechnete gesamte Bearbeitungszeit als Bestimmungsergebnis nicht innerhalb der bestimmten Zeit liegt, wird zu dem oben angeführten Schritt S11 zurückgekehrt und nimmt die Toleranzfestlegeeinheit 23 eine erneute Festlegung der Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n vor. Dabei werden die Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte, die vorher festgelegt wurden, für einen Teil der Maschinen unter den Maschinen 12-1 bis 12-n mit einer bestimmten Vergrößerungsrate vergrößert, das heißt, gelockert. In diesem Fall sind die Maschinen, bei denen die Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte gelockert werden, jene Maschinen unter den Maschinen 12-1 bis 12-n, bei denen die Wahrscheinlichkeit eines Beitrags zur Verkürzung der gesamten Bearbeitungszeit hoch ist, und wird zum Beispiel vorzugsweise jene Maschine gewählt, die das Bearbeitungsprodukt mit der längsten Bearbeitungszeit herstellt. Die bestimmte Vergrößerungsrate kann zum Beispiel auch die gleiche Rate wie die oben genannte Verkleinerungsrate sein. Wenn andererseits die berechnete gesamte Bearbeitungszeit als Bestimmungsergebnis des obigen Schritts S16 innerhalb der bestimmten Zeit liegt, wird zu Schritt S12 übergegangen. Das heißt, die Bearbeitungsprodukte werden durch die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n ohne Änderung der vorher festgelegten Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte hergestellt.
Wenn wie oben beschrieben ein aus mehreren Bearbeitungsprodukten gebildetes Produkt durch mehrere Maschinen 12-1 bis 12-n hergestellt wird, führt die Maschinensteuervorrichtung 13 der vorliegenden Ausführungsform die oben beschriebenen Schritte S11 bis S16 wiederholt aus.
Nach dem wie oben beschriebenen Herstellungsanpassungssystem 10 werden während der Herstellung eines Produkts aus mehreren Bearbeitungsprodukten die Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n in Echtzeit festgelegt, wodurch die Abmessungen des hergestellten Produkts und die Herstellungszeit jeweils auf bestimmte Bereiche eingerichtet werden können.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein anderes Beispiel für den Betrieb des in 1 gezeigten Herstellungsanpassungssystems 10 zeigt. Nachstehend wird das andere Beispiel für den Betrieb des in 1 gezeigten Herstellungsanpassungssystems unter Bezugnahme auf 3 erklärt. Insbesondere wird bei der folgenden Erklärung das Beispiel des Lernens optimaler Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte durch die Lerneinheit 27 des Herstellungssteuerungscomputers 14 gezeigt.
Es wird angenommen, dass vor dem Beginn des Lernens eine Wechselbeziehungstabelle, in der die Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n und die Abmessungen des Produkts, wenn gemäß diesen Toleranzen hergestellte Bearbeitungsprodukte kombiniert wurden, und die gesamte Bearbeitungszeit in einen Zusammenhang gebracht sind, im Voraus in der Datenbankeinheit 25 gespeichert ist. Diese Wechselbeziehungstabelle wird vorzugsweise durch die in 2 gezeigten Schritte S11 bis S16 erstellt.
Zu Beginn bestimmt die Lerneinheit 27 in Schritt S21 von 3 aus der oben genannten Wechselbeziehungstabelle Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n. Anschließend erhält die Betriebsbefehlseinheit 24 in Schritt S22 von 3 eine Anweisung bezüglich der durch die Lerneinheit 27 bestimmten Toleranzen und erteilt sie den einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n den Befehl zur Herstellung der Bearbeitungsprodukte. Dadurch werden durch die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n Bearbeitungsprodukte auf Basis der durch die Lerneinheit 27 bestimmten Toleranzen hergestellt. Während der Herstellung wird durch die Messinstrumente 17 die Bearbeitungszeit für die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n gemessen. Wenn die Herstellung der Bearbeitungsprodukte durch die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n abgeschlossen ist, werden durch die Messinstrumente 17 die Abmessungen der Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n gemessen.
Ferner erfasst die Messinformationserlangungs-einheit 18 in Schritt S23 von 3 die Abmessungen der Bearbeitungsprodukte und Bearbeitungszeiten, die wie oben beschrieben durch die Messinstrumente 17 für die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n gemessen wurden, in Echtzeit.
Anschließend berechnen die Produktabmessungsberechnungseinheit 19 und die Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit 20 in Schritt S24 von 3 jeweils die Abmessungen des durch Kombinieren der einzelnen Bearbeitungsprodukte entstehenden Produkts und die gesamte Bearbeitungszeit. Die berechneten Produktabmessungen und die berechnete gesamte Bearbeitungszeit werden in der Datenbankeinheit 25 des Herstellungssteuerungscomputers 14 gespeichert. Dieser Schritt S24 entspricht dem Schritt S14 von 2.
Dann beurteilt die Lerneinheit 27 in Schritt S25 von 3, ob der Unterschied (absoluter Wert) zwischen den durch die Produktabmessungsberechnungseinheit 19 berechneten Abmessungen des Produkts und bestimmten Standardabmessungen für das Produkt kleiner als ein bestimmter Schwellenwert ist oder nicht. Dabei erhält die Lerneinheit 27 hinsichtlich der Produktabmessungen eine von dem genannten Unterschied abhängende Beurteilungswertung. Wenn der Unterschied größer als der bestimmte Schwellenwert ist, wird zu Schritt S27 von 3 übergegangen und verringert die Lerneinheit 27 die Beurteilungswertung gemäß dem genannten Unterschied. Wenn der Unterschied als Bestimmungsergebnis von Schritt S25 andererseits kleiner als der genannte bestimmte Schwellenwert ist, wird zu Schritt S26 übergegangen.
Ferner beurteilt die Lerneinheit 27 in Schritt S26 von 3, ob die durch die Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit 20 berechnete gesamte Bearbeitungszeit kürzer als eine bestimmte Zeit ist oder nicht. Dabei erhält die Lerneinheit 27 hinsichtlich der gesamten Bearbeitungszeit eine von der Länge der gesamten Bearbeitungszeit abhängende Beurteilungswertung. Wenn die gesamte Bearbeitungszeit länger als die bestimmte Zeit ist, wird zu Schritt S27 von 3 übergegangen und verringert die Lerneinheit die Beurteilungswertung gemäß der Länge der gesamten Bearbeitungszeit gegenüber der bestimmten Zeit. Wenn die Länge der Bearbeitungszeit als Beurteilungsergebnis von Schritt S26 andererseits kürzer als die bestimmte Zeit ist, wird zu Schritt S28 von 3 übergegangen. In Schritt S28 von 3 erhöht die Lerneinheit 27 die Beurteilungswertung gemäß der Kürze der gesamten Bearbeitungszeit gegenüber der bestimmten Zeit.
Außerdem aktualisiert die Lerneinheit 27 in Schritt S29 von 3 die Wechselbeziehungstabelle. Das heißt, die Lerneinheit 27 schreibt die in Schritt S21 bestimmten Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte und die in den genannten Schritten S27 und S28 erhaltenen Beurteilungswertungen in einen Zusammenhang gebracht in die Wechselbeziehungstabelle. Die Lerneinheit 27 aktualisiert die Wechselbeziehungstabelle fortlaufend, indem sie die obigen Schritte S21 bis S29 während der Herstellung des Produkts wiederholt.
Danach bestimmt die Lerneinheit 27 vorzugsweise jene Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n, deren Beurteilungswertungen am höchsten sind, als ideale Werte, und sendet sie diese an die Toleranzfestlegeeinheit 23.
Durch eine derartige Lernfunktion können die Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte, die ein Produkt bilden, so optimiert werden, dass die Produktabmessungen innerhalb eines bestimmten Abmessungsbereichs liegen und die gesamte Bearbeitungszeit, die für die Herstellung des Produkts nötig ist, am kürzesten wird.
Als nächstes wird eine andere Ausführungsform erklärt.
Bei der Herstellungsanlage 11 nach der oben beschriebenen Ausführungsform wird das Produkt fertiggestellt, indem mehrere unterschiedliche Bearbeitungsprodukte, die durch mehrere Maschinen 12-1 bis 12-n bearbeitet und hergestellt wurden, an einer anderen Maschine als diesen Maschinen gesammelt kombiniert werden. Im Gegensatz dazu wird nachstehend ein Fall erklärt, bei dem Bearbeitungsprodukte gemäß einer bestimmten Reihenfolge der Maschinen 12-1 bis 12-n der Reihe nach durch die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n hergestellt werden und die hergestellten Bearbeitungsprodukte der Reihe nach kombiniert werden und das Produkt durch die letzte Maschine 12-n fertiggestellt wird.
Das heißt, bei einer Erklärung auf Basis von 1 wird ein durch die erste Maschine 12-1 hergestelltes erstes Bearbeitungsprodukt mit einem durch die zweite Maschine 12-2 hergestellten zweiten Bearbeitungsprodukt kombiniert. Der durch die Kombination des ersten Bearbeitungsprodukts und des zweiten Bearbeitungsprodukts entstandene Aufbau wird mit einem durch die n-te Maschine 12-n hergestellten n-ten Bearbeitungsprodukt kombiniert, wodurch das Produkt fertiggestellt wird. Nun wird die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine Herstellungsstraße, die derartige Herstellungsprozesse ausführt, erklärt.
Bei der anderen Ausführungsform wird ein System mit dem gleichen Aufbau wie jenem des in 1 gezeigten Herstellungsanpassungssystems 10 verwendet. Doch die Bestimmungseinheit 21 und die Toleranzfestlegeeinheit 23, die in 1 gezeigt sind, weisen jeweils die folgenden zusätzlichen Funktionen auf.
Das heißt, die Messinstrumente 17 der einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n messen die Abmessungen der Bearbeitungsprodukte mit jeder Herstellung von Bearbeitungsprodukten durch die einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n gemäß der Reihenfolge der Maschinen 12-1 bis 12-n. Die Messinformationserlangungseinheit 18 erfasst die Messinformationen, die die gemessenen Abmessungen der Bearbeitungsprodukte enthalten, in Echtzeit.
Die Bestimmungseinheit 21 der anderen Ausführungsform verfügt über die zusätzliche Funktion, mit jeder Erfassung von Abmessungen der Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen 12-1 bis 12-n durch die Messinformationserlangungseinheit 18 eine Bestimmung vorzunehmen, ob die Abmessungen der betreffenden Bearbeitungsprodukte innerhalb des für die einzelnen Bearbeitungsprodukte vorab festgelegten Bearbeitungsbereichs liegen oder nicht.
Außerdem verfügt die Toleranzfestlegeeinheit 23 über die zusätzliche Funktion zur Anpassung der vorab festgelegten Toleranzen für ein Bearbeitungsprodukt bei einer zweiten Maschine, die für einen Prozess direkt nach einer beliebigen ersten Maschine aus den Maschinen 12-1 bis 12-n zuständig ist, auf Basis des Bestimmungsergebnisses der Bestimmungseinheit 21 hinsichtlich des durch die erste Maschine hergestellten ersten Bearbeitungsprodukts. Wenn zum Beispiel die Abmessungen des durch die erste Maschine hergestellten Bearbeitungsprodukts stark von dem Toleranzbereich, der vorab für dieses Produkt festgelegt wurde, abweichen, ist es günstig, den Wert für die Toleranzen für das Bearbeitungsprodukt bei der zweiten Maschine unter Berücksichtigung von Abmessungen, die den abgewichenen Abmessungen entsprechen, anzupassen.
Da auf diese Weise die Bearbeitung eines Folgeprozesses je nach dem Bearbeitungszustand des vorhergehenden Prozesses angepasst werden kann, wird es möglich, die Abmessungsschwankungen des letztlich erhaltenen Produkts auf ein Mindestmaß zu verringern. Außerdem kann das Produkt hergestellt werden, während eine Anpassung an den Zustand der Maschine des vorhergehenden Prozesses und durch den Bearbeitungszustand verursachte plötzliche Abmessungsveränderungen erfolgt.
Die Herstellungsanlage 11, bei der die oben beschriebene andere Ausführungsform angewendet werden kann, kann auch eine Herstellungsstraße sein, bei der ein Produkt durch sequentielles Bearbeiten eines zu bearbeitenden Produkts (Werkstücks) durch mehrere Maschinen 12-1 bis 12-n fertiggestellt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde oben unter Verwendung typischer Ausführungsformen erklärt, doch wird ein Fachmann verstehen, dass an den obigen Ausführungsformen Änderungen und verschiedene andere Abwandlungen, Weglassungen und Hinzufügungen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Resultat der Erfindung
Nach der ersten Form der vorliegenden Offenbarung ist es durch Festlegen der Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen während der Herstellung eines Produkts aus mehreren Bearbeitungsprodukten in Echtzeit möglich, die Abmessungen und die Herstellungszeit des hergestellten Produkts an jeweils bestimmte Bereiche anzupassen.
Da außerdem nach der zweiten Form der vorliegenden Offenbarung die Bearbeitung eines Folgeprozesses je nach dem Bearbeitungszustand des vorhergehenden Prozesses angepasst werden kann, wird es möglich, die Abmessungsschwankungen des letztlich erhaltenen Produkts auf ein Mindestmaß zu verringern. Außerdem ist eine Herstellung des Produkts möglich, während eine Anpassung an den Zustand der Maschine des vorhergehenden Prozesses und durch den Bearbeitungszustand verursachte plötzliche Abmessungsveränderungen erfolgt.
Nach der dritten Form und der vierten Form der vorliegenden Offenbarung können die Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen unter Berücksichtigung des tatsächlichen Zustands der einzelnen Maschinen oder des tatsächlichen Bearbeitungszustands der einzelnen Bearbeitungsprodukte, zum Beispiel einer Abnahme der Bearbeitungsgenauigkeit aufgrund einer Werkzeugabnutzung oder dergleichen, in Echtzeit angepasst werden. Insbesondere ist es nach der vierten Form möglich, die Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte zur Bildung eines Produkts so zu optimieren, dass die Produktabmessungen innerhalb eines bestimmten Abmessungsbereichs liegen und die gesamte Bearbeitungszeit, die für die Herstellung des Produkts nötig ist, am kürzesten wird.

Claims

Herstellungsanpassungssystem (10) zur Anpassung des Zustands der Herstellung einer Herstellungsanlage (11), die ein Produkt, das aus mehreren verschiedenen Bearbeitungsprodukten hergestellt werden soll, herstellt, wobei das Herstellungsanpassungssystem (10) das Folgende aufweist: mehrere Maschinen (12-1 bis 12-n), die verschiedene Bearbeitungsprodukte herstellen und jeweils Messinstrumente (17) aufweisen, die Abmessungen und eine Bearbeitungszeit der Bearbeitungsprodukte messen; und eine Maschinensteuervorrichtung (13), die kommunikationsfähig an die mehreren Maschinen (12-1 bis 12-n) angeschlossen ist und die einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n) steuert, wobei die Maschinensteuervorrichtung (13) das Folgende aufweist: eine Messinformationserlangungseinheit (18), die Messinformationen der einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n), welche die Abmessungen der Bearbeitungsprodukte und die Bearbeitungszeit, die durch die Messinstrumente (17) gemessen werden, enthalten, in Echtzeit erfasst; eine Produktabmessungsberechnungseinheit (19), die die Abmessungen des Produktes durch Integrieren der Abmessungen der Bearbeitungsprodukte auf Basis der durch die Messinformationserlangungseinheit (18) erfassten Abmessungen der Bearbeitungsprodukte berechnet; eine Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit (20), die eine Gesamtbearbeitungszeit der Bearbeitungszeiten der Bearbeitungsprodukte auf Basis der durch die Messinformationserlangungseinheit (18) erfassten Bearbeitungszeiten der durch die einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n) erzeugten Bearbeitungsprodukte berechnet; eine Bestimmungseinheit (21), die bestimmt, ob die durch die Produktabmessungsberechnungseinheit (19) berechneten Abmessungen des Produkts innerhalb eines bestimmten Abmessungsbereichs liegen und ob die durch die Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit (20) berechnete gesamte Bearbeitungszeit innerhalb einer bestimmten Zeit liegt; eine Toleranzfestlegeeinheit (23), die bei der Herstellung der Bearbeitungsprodukte durch die einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n) die Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte für die einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n) auf Basis der Bestimmungsergebnisse der Bestimmungseinheit (21) festlegt; und eine Betriebsbefehlseinheit (24), die an jede Maschine (12-1 bis 12-n) einen Betriebsbefehl ausgibt, der die für die einzelne Maschine (12-1 bis 12-n) festgelegten Toleranzen für das Bearbeitungsprodukt enthält; wobei die Toleranzfestlegeeinheit (23) die Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte, die zuvor für einige der Maschinen (12-1 bis 12-n) festgelegt wurden, um ein vorbestimmtes Vergrößerungsverhältnis vergrößert, wenn die durch die Produktabmessungsberechnungseinheit (19) berechneten Abmessungen des Produktes in dem vorbestimmten Bereich der Abmessungen liegen und die von der Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit (20) berechnete gesamte Bearbeitungszeit nicht in dem vorbestimmten Zeitbereich liegt, als Ergebnis der Bestimmung der Bestimmungseinheit (21).
Herstellungsanpassungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei die Herstellungsanlage (11) bei dem Herstellungssystem (10) eine Herstellungsstraße ist, an der einer bestimmten Reihenfolge der mehreren Maschinen (12-1 bis 12-n) folgend durch die einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n) der Reihe nach Bearbeitungsprodukte hergestellt werden und das Produkt durch der Reihe nach erfolgendes Kombinieren der hergestellten Bearbeitungsprodukte durch die letzte Maschine (12-n) fertiggestellt wird, wobei die Messinstrumente (17) der einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n) die Abmessungen der Bearbeitungsprodukte mit jeder Herstellung der Bearbeitungsprodukte durch die einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n) gemäß der bestimmten Reihenfolge der Maschinen (12-1 bis 12-n) messen und die Messinformationserlangungseinheit (18) die gemessenen Abmessungen der Bearbeitungsprodukte in Echtzeit erfasst; wobei die Bestimmungseinheit (21) über die zusätzliche Funktion verfügt, mit jeder Erlangung von Abmessungen der Bearbeitungsprodukte von den einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n) durch die Messinformationserlangungseinheit (18) zu bestimmen, ob die Abmessungen eines betreffenden Bearbeitungsprodukts innerhalb eines für jedes Bearbeitungsprodukt vorab festgelegten Abmessungsbereichs liegen oder nicht, und die Toleranzfestlegeeinheit (23) über die zusätzliche Funktion verfügt, vorab festgelegte Toleranzen für ein Bearbeitungsprodukt bei einer zweiten Maschine, die für einen Prozess direkt nach einer ersten Maschine zuständig ist, auf Basis des Bestimmungsergebnisses der Bestimmungseinheit hinsichtlich eines durch die erste Maschine der mehreren Maschinen (12-1 bis 12-n) hergestellten Bearbeitungsprodukts anzupassen.
Herstellungsanpassungssystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Herstellungsanpassungssystem (10) ferner einen Herstellungssteuerungscomputer (14) umfasst, der kommunikationsfähig an die Maschinensteuervorrichtung (13) angeschlossen ist und den Zustand der Herstellung des Produkts steuert, wobei die Messinformationserlangungseinheit (18) die für die einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n) erfassten Messinformationen an den Herstellungssteuerungscomputer (14) sendet, die Produktabmessungsberechnungseinheit (19) die Abmessungen des Produkts an den Herstellungssteuerungscomputer (14) sendet, die Gesamtbearbeitungszeitberechnungseinheit (20) die gesamte Bearbeitungszeit an den Herstellungssteuerungscomputer (14) sendet, und die Toleranzfestlegeeinheit (23) die für die einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n) festgelegten Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte an den Herstellungssteuerungscomputer (14) sendet, und der Herstellungssteuerungscomputer (14) eine Datenbankeinheit (25), die die für die einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n) festgelegten Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte, die Abmessungen und Bearbeitungszeiten für die einzelnen Bearbeitungsprodukte, die mit jeder Herstellung von Bearbeitungsprodukten durch die einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n) gemäß den Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte von den Messinstrumenten (17) erfasst werden, und die Produktabmessungen und die gesamte Bearbeitungszeit, die auf Basis der Abmessungen und Bearbeitungszeiten der einzelnen Bearbeitungsprodukte berechnet wurden, in einen Zusammenhang gebracht speichert, und eine Abmessungsschwankungsdiagnoseeinheit (26), die Schwankungen der Abmessungen der einzelnen Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n), die mit jeder Herstellung von Bearbeitungsprodukten durch die einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n) gemäß den für die einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n) festgelegten Toleranzen für die Bearbeitungsprodukte der Reihe nach in der Datenbankeinheit gespeichert wurden, diagnostiziert, umfasst.
Herstellungsanpassungssystem (10) nach Anspruch 3, wobei der Herstellungssteuerungscomputer (14) des Herstellungsanpassungssystems (10) ferner eine Lerneinheit (27) umfasst, die auf Basis der in der Datenbankeinheit (25) gespeicherten Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte der einzelnen Maschinen (12-1 bis 12-n) und der Abmessungen und der gesamten Bearbeitungszeit des Produkts, das aus den einzelnen Bearbeitungsprodukten, die gemäß den Toleranzen für die einzelnen Bearbeitungsprodukte hergestellt wurden, gebildet werden soll, die idealen Toleranzen für jedes Bearbeitungsprodukt lernt.