DE102021200313A1

DE102021200313A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Stanzmaschine mit mindestens einem Werkzeugmagazin

Info

Publication number: DE102021200313A1
Application number: DE102021200313.3A
Authority: DE
Inventors: Alexander Pfaffinger; Christian Royer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2021-01-14
Filing date: 2021-01-14
Publication date: 2022-07-14

Abstract

Die Erfindung beansprucht ein Verfahren zur Steuerung einer Werkzeugmaschine (110), insbesondere einer Stanzmaschine mit mindestens einem Werkzeugmagazin (120) aufweisend mehrere Stellplätze, welche durch Werkzeuge (125) belegt oder belegbar sind, von denen die Stanzmaschine jeweils ein Werkzeug zur Bearbeitung eines Werkstücks (105) eines Werkstücktyps aufnehmen kann, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:- Erfassen einer Menge von zu bearbeitenden Werkstücktypen eines oder mehrerer Produktionsaufträge während eines vorgebbaren Produktionsplanungszeitraums;- Erfassen einer Menge von Werkzeugen,- Erfassen der pro Werkstücktyp benötigten Menge an Werkzeugen,gekennzeichnet durch:- Zuordnen einer Teilmenge der erfassten Werkstücktypen zu einer Werkzeugdauerbelegungsfamilie (155), wobei alle Werkzeuge, die zur Bearbeitung von Werkstücken eines der erfassten Werkstücktypen aus der zugeordneten Werkzeugdauerbelegungsfamilie benötigt werden, von einer über den Produktionsplanungszeitraum dauerhaften Werkzeugbelegung von Stellplätzen durch Werkzeuge umfasst sind, wobei- das Zuordnen der Werkstücktypen zur Werkzeugdauerbelegungsfamilie derart erfolgt, dass ein Platzverbrauch an Stellplätzen für die zur Bearbeitung der Werkstücktypen der Werkzeugdauerbelegungsfamilie benötigten Werkzeuge kleiner oder gleich der Anzahl an Stellplätzen in dem mindestens einem Werkzeugmagazin sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Stanzmaschine mit mindestens einem Werkzeugmagazin sowie ein Computerprogrammprodukt.
Eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Stanzmaschine, ist dazu eingerichtet, ein Werkstück mittels mehrerer unterschiedlicher Werkzeuge zu bearbeiten.
Dazu kann die Werkzeugmaschine ein Werkzeugmagazin mit Stellplätzen für eine vorbestimmte Anzahl von Werkzeugen umfassen. Die Werkzeugmaschine kann eines der Werkzeuge aus dem Werkzeugmagazin aufnehmen und damit einen oder mehrere Bearbeitungsschritte an dem Werkstück durchführen.
Unterschiedliche Werkstücke erfordern zur Bearbeitung üblicherweise unterschiedliche Werkzeuge, sodass das Werkzeugmagazin für ein anderes Werkstück erst passend bestückt werden muss.
Insbesondere kann die Werkzeugmaschine eine Stanzmaschine sein, die ein flächiges Werkstück wie ein Blech bearbeitet. Eines der Werkzeuge kann insbesondere ein Stanzwerkzeug, ein Tiefziehwerkzeug oder ein Prägewerkzeug umfassen, die als Teile jeweils mindestens einen Stempel und eine Matrize umfassen. Die Teile können insbesondere in Abhängigkeit des Werkstücks, beispielsweise seines Materials, seiner Stärke oder eines bereits vorher erfolgten Arbeitsschritts miteinander kombiniert werden müssen, um die jeweils erforderliche Schnittluft zwischen den Teilen sicher zu stellen. Das Zusammensetzen kann ein Montieren der Teile umfassen, was eine manuelle Tätigkeit erfordern kann. Außerdem kann das Zusammensetzen noch weitere Zwischenschritte erfordern, beispielsweise ein Kalibrieren, ein Testen oder eine Qualitätssicherung. Ferner können die Teile in einem Bestand gehalten werden, aus dem die Teile einzeln ausgewählt und geholt werden müssen. Abgerüstete Werkzeuge können zerlegt werden und ihre Teile können in den Bestand zurückgeführt werden.
Das Aufrüsten von Werkzeugen im Werkzeugmagazin kann aufwändig sein und qualifiziertes Personal erfordern. Außerdem besteht die Gefahr, dass die Werkzeugmaschine während eines Montagevorgangs eines Werkzeugs nicht arbeiten kann und stillsteht.
Aus EP 3 256 919 B1 ist ein Verfahren zur Bildung von Rüstfamilien für ein Bearbeitungssystem mit einer Werkzeugmaschine bekannt. Durch die Bildung von Rüstfamilien kann der Aufwand, der zum Bereitstellen der Werkzeuge im Werkzeugmagazin zu betreiben ist, minimiert werden. Mehrere unterschiedliche Werkstücke können durch die Werkzeugmaschine bearbeitet werden, ohne ein Werkzeug nachzurüsten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein gegenüber des eingangs genannten Standes der Technik verbessertes Verfahren und Vorrichtung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beansprucht ein Verfahren zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Stanzmaschine mit mindestens einem Werkzeugmagazin aufweisend mehrere Stellplätze, welche durch Werkzeuge belegt oder belegbar sind, von denen die Stanzmaschine jeweils ein Werkzeug zur Bearbeitung eines Werkstücks eines Werkstücktyps aufnehmen kann, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

- Erfassen einer Menge von zu bearbeitenden Werkstücktypen eines oder mehrerer Produktionsaufträge während eines vorgebbaren Produktionsplanungszeitraums;
- Erfassen einer Menge von Werkzeugen,
- Erfassen der pro Werkstücktyp benötigten Menge an Werkzeugen, gekennzeichnet durch:
- Zuordnen einer Teilmenge der erfassten Werkstücktypen zu einer Werkzeugdauerbelegungsfamilie, wobei alle Werkzeuge, die zur Bearbeitung von Werkstücken eines der erfassten Werkstücktypen aus der zugeordneten Werkzeugdauerbelegungsfamilie benötigt/gebraucht werden, von einer über den Produktionsplanungszeitraum dauerhaften Werkzeugbelegung von Stellplätzen durch Werkzeuge umfasst sind, wobei
- das Zuordnen der Werkstücktypen zur Werkzeugdauerbelegungsfamilie derart erfolgt, dass ein Platzverbrauch an Stellplätzen für die zur Bearbeitung der Werkstücktypen der Werkzeugdauerbelegungsfamilie benötigten Werkzeuge kleiner oder gleich der Anzahl an Stellplätzen in dem mindestens einem Werkzeugmagazin sind.

Eine Dauerbelegung von Stellplätzen durch Werkzeuge bzw. eine feste/dauerhafte Belegung des Werkzeugmagazins mit Werkzeugen trägt zur Erfüllung eines Zielkriteriums bei, nämlich dass damit möglichst viele Werkstücktypen produziert werden können.
Werkzeuge, die bereits Stellplätze des zumindest einen Werkzeugmagazins belegen, können bei den benötigten Werkzeugen für die Bearbeitung der Werkstücktypen der Werkzeugdauerbelegungsfamilie berücksichtigt werden.
Es bleibt die dauerhafte Werkzeugbelegung von Stellplätzen des mindestens einen Werkzeugmagazins während des Produktionsplanungszeitraums unverändert. Unverändert bedeutet in diesem Kontext, dass dieselben/die gleichen Werkzeuge die Stellplätze des Magazins belegen. Jedoch ist denkbar, dass Werkzeuge ihre Stellplätze untereinander tauschen können. Ein Werkzeug wird zur Bearbeitung des Werkstücks gebraucht, kann aber nach dessen Benutzung ggf. auf einen anderen freien und für das Werkzeug passenden Stellplatz zurückgestellt werden.
Vorteile der Erfindung liegen in:

• Kürzere Umrüstzeiten, wenn mit einer Werkzeugdauerbelegung gearbeitet wird
• einen deutlich geringerer Planungsaufwand

Ein Maximum an durch Werkzeuge belegbaren und/oder zu belegenden Stellplätzen kann in dem mindestens einem Werkzeugmagazin vorgegeben werden.
Die Zuordnung der Werkstücktypen zur Werkzeugdauerbelegungsfamilie kann derart optimiert werden, dass die Summe von Produktionszeiten der innerhalb des Produktionsplanungszeitraums zu bearbeitenden Werkstücke derjenigen Werkstücktypen, die der Werkzeugdauerbelegungsfamilie zugeordnet worden sind, maximiert wird.
Die Zuordnung der Werkstücktypen zur Werkzeugdauerbelegungsfamilie kann derart optimiert werden, dass die Anzahl an Aufträgen während des Produktionsplanungszeitraums maximiert wird, wobei jeder Auftrag eine Bearbeitung einer Anzahl an Werkstücken eines vorgebbaren und/oder vorgegebenen Werkstücktyps der Werkzeugdauerbelegungsfamilie betrifft.
Das Zuordnen der Werkstücktypen zur Werkzeugdauerbelegungsfamilie und/oder die Optimierung der Zuordnung kann mittels gemischt ganzzahliger linearer Programmierung durchgeführt werden.
Die Bearbeitung der Werkstücke kann mittels der Werkzeugdauerbelegungsfamilie und der zugeordneten Werkstücktypen durchgeführt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht eine Steuerungsvorrichtung vor. Die Steuerungsvorrichtung ist zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Stanzmaschine mit mindestens einem Werkzeugmagazin aufweisend mehrere Stellplätze, welche durch Werkzeuge belegt oder belegbar sind, von denen die Stanzmaschine jeweils ein Werkzeug zur Bearbeitung eines Werkstücks eines Werkstücktyps aufnehmen kann, eingerichtet, wobei sie zur Ausführung folgender Verfahrensschritte ausgestaltet ist:

Die Einheiten, die dazu eingerichtet sind, solche Verfahrensschritte auszuführen, können hardware-, firmware- und/oder softwaremäßig implementiert sein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Computerprogramm(produkt) mit Programmcodemitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Verfahrensansprüche, wenn es auf einer Steuerungsvorrichtung der oben genannten Art abläuft oder auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert ist.
Das Computerprogramm bzw. -produkt kann auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein. Das Computerprogramm bzw. -produkt kann in einer üblichen Programmiersprache (z.B. C++, Java) erstellt sein. Die Verarbeitungseinrichtung kann einen marktüblichen Computer oder Server mit entsprechenden Eingabe-, Ausgabe- und Speichermitteln umfassen. Diese Verarbeitungseinrichtung kann in der Steuereinrichtung oder in deren Mitteln integriert sein.
Die Steuerungsvorrichtung sowie das Computerprogramm(produkt) können analog zum oben genannten Verfahren und dessen Weiterbildungen weiter- bzw. ausgebildet sein.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen.
Die Figur zeigt ein Bearbeitungssystem zur Bearbeitung von Werkstücken.
Die Figur zeigt ein Bearbeitungssystem 100 zur Bearbeitung von Werkstücken 105. Das Bearbeitungssystem 100 umfasst eine Werkzeugmaschine 110 mit einer Steuerungsvorrichtung 115. Die Werkzeugmaschine ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Stanzmaschine ausgebildet sein.
Die Werkzeugmaschine 110 umfasst ein Werkzeugmagazin 120 zur Aufnahme einer vorbestimmten Anzahl Werkzeuge 125 und ist dazu eingerichtet, ein Werkstück 105 eines bestimmten Werkstücktyps mittels eines oder mehrerer Werkzeuge 125 zu bearbeiten, die sie selbsttätig aus dem Werkzeugmagazin aufnehmen kann. Im vorliegenden Fall können in einem Werkzeugmagazin 120 je nach Werkzeugmaschinentyp beispielsweise 71 bzw. 91 Werkzeuge 125 aufgenommen werden.
In der Figur ist angedeutet, dass Werkzeuge 125 aus zwei oder auch mehr Teilen bestehen können. Beispielsweise kann für einen Stanz-, Präge- oder Tiefziehvorgang ein Teil eine Matrize und ein anderes Teil einen Stempel umfassen. Für einen vorbestimmten Bearbeitungsvorgang an einem Werkstück 105 kann das benötigte Werkzeug 125 beispielsweise in Abhängigkeit der Materialstärke des Werkstücks 105 unterschiedliche Teile erfordern, um eine vorbestimmte Schnittluft sicher zu stellen. Es können auch in Abhängigkeit des Materials oder eines anderen Parameters des Werkstücks 105 unterschiedliche Teile benötigt werden. Die Menge der aus Teilen zu montierenden Werkzeuge 125 ist üblicherweise eine Teilmenge der im Werkzeugmagazin 120 aufzurüstenden Werkzeuge 125.
Um ein Werkzeug 125 im Werkzeugmagazin 120 aufzurüsten, müssen üblicherweise alle erforderlichen Teile bestimmt und aus einem nicht dargestellten Bestand beschafft werden; anschließend müssen die Teile zum Werkzeug 125 zusammengefügt werden, wozu üblicherweise eine qualifizierte Fachkraft erforderlich ist. Üblicherweise muss beim Aufrüsten eines Werkzeugs 125 auch ein anderes abgerüstet werden, um Platz im Werkzeugmagazin 120 zu schaffen. Das abgerüstete Werkzeug 125 wird üblicherweise in seine Teile zerlegt und die Teile werden in den Bestand zurückgeführt. Das Abrüsten kann auch als Teil des Aufrüstens verstanden werden.
Das Vorbereiten des Werkzeugs 125 ist aufwändig und erfordert viel Zeit. Zur Bearbeitung eines oder mehrerer gleichartiger Werkstücke 105 eines ersten Werkstücktyps werden üblicherweise die dazu erforderlichen Werkzeuge 125 im Werkzeugmagazin 120 aufgerüstet, das oder die Werkstücke 105 werden bearbeitet, und die Werkzeuge 125 werden wieder abgerüstet. Sollen anschließend eines oder mehrere gleichartige Werkstücke 105 eines zweiten Werkstücktyps bearbeitet werden, so wiederholt sich der Vorgang. Überdecken sich die Mengen der Werkzeuge 125 wenigstens teilweise, wird also wenigstens ein Werkzeug 125 für die Bearbeitung der Werkstücke beider Typen benötigt, so kann das Werkzeug im Werkzeugmagazin auf einem Stellplatz bleiben, statt es beim Wechsel von der Bearbeitung von Werkstücken 105 des ersten Werkstücktyps zur Bearbeitung von Werkstücken 105 des zweiten Werkstücktyps zuerst ab- und dann wieder aufzurüsten.
Üblicherweise ist zumindest näherungsweise bekannt, welche Aufträge 150 über einen langfristigen (Produktions)planungszeitraum hinweg zu bearbeiten sein werden. Der langfristige Planungszeitraum kann beispielsweise ein Jahr betragen. Von den tatsächlich innerhalb des langfristigen Planungszeitraums auszuführenden Aufträgen 150 können zu Beginn des Zeitraums beispielsweise ca. 90% bekannt sein. Dabei können angenommene Stückzahlen der Aufträge 150 geschätzt sein. Diese Informationen können beispielsweise auf der Basis einer Analyse eines früheren Bearbeitungszeitraums bestimmt werden.
Der langfristige Planungszeitraum kann auch in kürzere Zeitabschnitte unterteilt sein, insbesondere Intervalle gleicher Länge. Ein Zeitabschnitt wird auch kurzfristiger Planungszeitraum oder kurzfristiger (Produktions-)Planungshorizont genannt. Beispielsweise kann der langfristige Planungszeitraum ca. 1 Jahr betragen und die Intervalle jeweils ca. 1 Woche.
Jedem (Produktions-)Auftrag 150 kann ein Bearbeitungszeitpunkt zugeordnet sein, wobei in jedem Intervall diejenigen Aufträge 150 bearbeitet werden sollen, deren Bearbeitungszeitpunkte in das Intervall fallen. Der Bearbeitungszeitpunkt eines Auftrags 150 ist üblicherweise vor Beginn des langfristigen Planungszeitraums nicht bekannt. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass spätestens zu Beginn eines vorbestimmten kurzfristigen Planungszeitraums jeweils bekannt ist, welche Aufträge 150 in diesem Planungszeitraum zu bearbeiten sind. Üblicherweise kann davon ausgegangen werden, dass die Bearbeitungszeitpunkte der Aufträge 150 im Wesentlichen über den langfristigen Planungszeitraum gleichverteilt sind.
Jedem Auftrag 150 ist üblicherweise ein Werkstück 105 bzw. ein Werkstücktyp zugeordnet, von dem eine zugeordnete Stückzahl bearbeitet werden soll. Alle Werkstücke 105 eines Auftrags sind gleichartig und die Bearbeitung soll ebenfalls gleichartig sein. Zur Bearbeitung der Werkstücke 105 eines Auftrags 150 ist eine vorbestimmte bzw. vorbestimmbare Menge von Werkzeugen 125 erforderlich, die im Werkzeugmagazin 120 der Werkzeugmaschine 110 aufgerüstet und dort auf den Stellplätzen abgelegt werden.
Das Aufrüsten eines Werkzeugs 125 umfasst eine Auswahl von Teilen aus dem Bestand und eine Montage des Werkzeugs 125 aus den ausgewählten Teilen. Das Abrüsten umfasst üblicherweise das Zerlegen des Werkzeugs 125 in seine Teile, wobei der dafür nötige Aufwand hier nicht näher betrachtet wird. Üblicherweise erfolgt ein Wechsel einer Werkzeugbelegung 160 stets vollständig, das heißt, dass beim Wechsel von einer Werkzeugbelegung 160 auf eine andere keine Werkzeuge 125 im Werkzeugmagazin 120 verbleiben.
Werden die für die Bearbeitung von Werkstücken eines Werkstücktyps notwendigen Werkzeuge 125 über einen längeren ggf. vorgebbaren Produktionsplanungszeitraum im Werkzeugmagazin dauerhaft vorgehalten bzw. dessen Stellplätze mit diesen Werkzeugen dauerhaft belegt, so spricht man von einer Werkzeugdauerbelegungsfamilie 155 zugeordneten dauerhaften Werkzeugbelegung, wobei die Werkzeugdauerbelegungsfamilie, die Werkstücktypen umfasst, die mit der dauerhaften Werkzeugbelegung bearbeitet werden können. Auf diese Art kann der Aufwand für die Werkzeugwechsel im Werkzeugmagazin und entsprechender (De-)Montage über den entsprechenden Planungszeitraum minimiert werden.
In vielen Werken werden die zu fertigenden Werkstücke typischerweise mittelfristig fest auf die jeweiligen Werkzeugmaschinen zugewiesen. Dabei dürfen die maximalen Produktionszeitkapazitäten der Maschinen nicht überschritten werden.
Für eine Fertigung mit mehreren Werkzeugmaschinen 125, wobei die Werkzeugmaschinen gleichartig ausgebildet sein sollen, und für einen mittelfristig vorgegebenen Auftragsvorrat an zu fertigenden Werkstücken 125 mit jeweils für deren Bearbeitung vorgegebenen Menge an Werkzeugen ist es Ziel, die Produktion an einer Teilmenge der Werkzeugmaschinen derart zu optimieren, dass dort

a) nur jeweils eine Werkzeugdauerbelegungsfamilie gefertigt wird und daher möglichst wenige Stillstandzeiten im gesamten mittelfristigen Betrieb aufgrund von Werkzeugrüstungen auftreten;
b) die in der Werkzeugdauerbelegungsfamilie enthaltenen Aufträge ein maximales Produktionsvolumen (Bearbeitungsdauer) abdecken.

Ziel der im Folgenden beschriebenen Herangehensweise ist, den Aufwand für das Aufrüsten des Werkzeugmagazins 120 für die Bearbeitung von Aufträgen, inklusiv dem Montieren der zu rüstenden Werkzeuge, zu minimieren. Dazu soll eine Werkzeugdauerbelegungsfamilie 155 gebildet werden, die möglichst mehrere Werkstücke 105 umfasst. Diese Werkstücke 105 eines oder mehrerer Werkstücktypen können alle mit den gleichen Werkzeugen bearbeitet werden und diese Werkzeuge finden vollständig Platz im Werkzeugmagazin 120.
Mit der folgenden Optimierungsmethode lassen sich Werkstücktypen aus einer Menge von Werkstücktypen auswählen und auf die Werkzeugdauerbelegungsfamilie zuordnen, so dass die Anzahl der Aufträge in der Werkzeugdauerbelegungsfamilie maximal ist.
Ein Spezialfall von Optimierungsmethoden ist die lineare Optimierung. Sie befasst sich mit der Optimierung linearer Zielfunktionen über einer Menge, die durch lineare Gleichungen und Ungleichungen eingeschränkt ist. Sie ist Grundlage der Lösungsverfahren der (gemischt-) ganzzahligen linearen Optimierung. Ein sogenannter Solver (Löser) ist eine Sammelbezeichnung für spezielle mathematische Computerprogramme, die mathematische Probleme numerisch lösen können. Im Zusammenhang mit MILP (mixed integer linear programming bzw. gemischt ganzzahlige lineare Programmierung) können für IP-Programme (ganzzahlige Optimierungsmodelle) Standardsolver wie z.B. CPLEX, Scip, Gurobi, Xpress verwendet werden.
Typischerweise wird eine Startkonfiguration vorgegeben, die iterativ mittels Optimierung zu einem Zielergebnis geführt wird.
In einer Startkonfiguration ist es möglich, dass Stellplätze des Werkzeugmagazins bereits mit Werkzeugen vorbelegt ist.
In der folgen MILP-Formulierung gelten die folgenden
Bezeichnungen:
Indices

T: Menge der Werkzeuge („Tools“)
P: Menge der Werkstücktypen („Pieces“)
Pt: Menge der Werkstücktypen, die mit Werkzeug t bearbeitet werden können

Parameter

MachineCap: Anzahl der Werkzeuge, die in der Maschine untergebracht werden können
TimeLimit: Produktionszeit, die von der Maschine geleistet werden kann
Timep: summarische Produktionszeit aller Werkstücke des Werkstücktyps p

Binärvariablen

assignp: Variable, die angibt, ob ein Werkstücktyp p der Familie zugeordnet wird. (In diesem Fall nimmt sie den Wert 1 an, anderenfalls den Wert 0)
setupt: Variable, die angibt, ob das Werkzeug t für die Familie belegt werden muss. (In diesem Fall nimmt sie den Wert 1 an, anderenfalls den Wert 0)

IP-Formulierung:
Zielfunktion
$Maximiere \sum_{p \in P} {Time}_{p} {assign}_{p}$
Nebenbedingungen:

(1) Die Werkzeuge der Werkstücktypen einer Werkzeugdauerbelegungsfamilie müssen in der Werkzeugmaschine untergebracht werden können: $\sum_{t \in T} s e t u p_{1} \leq M a c h i n e C a p$
(2) Alle Werkzeuge der Werkstücktypen einer Werkzeugauerbelegungsfamilie müssen in der Werkzeugbelegung der Werkzeugdauerbelegungsfamilie vorhanden sein: $\sum_{p \in P_{t}} {assign}_{p} \leq | P_{t} | s e t u p_{t} t \in T$
(3) Die Summe der Produktionszeiten der Werkstücktypen der Werkzeugdauerbelegungsfamilie darf das Produktionszeitlimit nicht überschreiten: $\sum_{p \in P} a s s i g n_{p} T i m e_{p} \leq T i m e L i m i t$
(4) Variablenrestriktionen ${assign}_{p} \in {0,1} p \in P$
${setup}_{t} \in {0,1} t \in T$

Zudem lassen sich im MILP-Modell die folgenden Punkte durch leicht geänderte und zusätzliche Restriktionen berücksichtigen:

• als zusätzliches Zielkriterium: maximale Anzahl an Aufträgen
• Maximaler Füllgrad der Werkzeugmagazine, um Platz für kurzfristige Sonderaufträge zur Verfügung zu stellen.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Die Implementierung der vorstehend beschriebenen Prozesse oder Verfahrensabläufe kann anhand von Instruktionen erfolgen, die auf computerlesbaren Speichermedien oder in flüchtigen Computerspeichern (im Folgenden zusammenfassend als computerlesbare Speicher bezeichnet) vorliegen. Computerlesbare Speicher sind beispielsweise flüchtige Speicher wie Caches, Puffer oder RAM sowie nichtflüchtige Speicher wie Wechseldatenträger, Festplatten, usw.
Die vorstehend beschriebenen Funktionen oder Schritte können dabei in Form zumindest eines Instruktionssatzes in/auf einem computerlesbaren Speicher vorliegen. Die Funktionen oder Schritte sind dabei nicht an einen bestimmten Instruktionssatz oder an eine bestimmte Form von Instruktionssätzen oder an ein bestimmtes Speichermedium oder an einen bestimmten Prozessor oder an bestimmte Ausführungsschemata gebunden und können durch Software, Firmware, Microcode, Hardware, Prozessoren, integrierte Schaltungen usw. im Alleinbetrieb oder in beliebiger Kombination ausgeführt werden. Dabei können verschiedenste Verarbeitungsstrategien zum Einsatz kommen, beispielsweise serielle Verarbeitung durch einen einzelnen Prozessor oder Multiprocessing oder Multitasking oder Parallelverarbeitung usw.
Die Instruktionen können in lokalen Speichern abgelegt sein, es ist aber auch möglich, die Instruktionen auf einem entfernten System abzulegen und darauf via Netzwerk zuzugreifen.
Unter „rechnergestützt“ kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise eine Implementierung des Verfahrens verstanden werden, bei dem insbesondere ein Prozessor, der Teil der Steuerungsvorrichtung bzw. -einheit sein kann, mindestens einen Verfahrensschritt des Verfahrens ausführt.
Der Begriff „Prozessor“, „zentrale Signalverarbeitung“, „Steuereinheit“ oder „Datenauswertemittel“, wie hier verwendet, umfasst Verarbeitungsmittel im weitesten Sinne, also beispielsweise Server, Universalprozessoren, Grafikprozessoren, digitale Signalprozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), programmierbare Logikschaltungen wie FPGAs, diskrete analoge oder digitale Schaltungen und beliebige Kombinationen davon, einschließlich aller anderen dem Fachmann bekannten oder in Zukunft entwickelten Verarbeitungsmittel. Prozessoren können dabei aus einer oder mehreren Vorrichtungen bzw. Einrichtungen bzw. Einheiten bestehen. Besteht ein Prozessor aus mehreren Vorrichtungen, können diese zur parallelen oder sequentiellen Verarbeitung bzw. Ausführung von Instruktionen ausgelegt bzw. konfiguriert sein. Unter einer „Speichereinheit“ kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise ein Speicher in Form von Arbeitsspeicher (engl. Random-Access Memory, RAM) oder eine Festplatte verstanden werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3256919 B1 [0007]

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Werkzeugmaschine (110), insbesondere einer Stanzmaschine mit mindestens einem Werkzeugmagazin (120) aufweisend mehrere Stellplätze, welche durch Werkzeuge (125) belegt oder belegbar sind, von denen die Stanzmaschine jeweils ein Werkzeug zur Bearbeitung eines Werkstücks (105) eines Werkstücktyps aufnehmen kann, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Erfassen einer Menge von zu bearbeitenden Werkstücktypen eines oder mehrerer Produktionsaufträge während eines vorgebbaren Produktionsplanungszeitraums; - Erfassen einer Menge von Werkzeugen, - Erfassen der pro Werkstücktyp benötigten Menge an Werkzeugen, gekennzeichnet durch: - Zuordnen einer Teilmenge der erfassten Werkstücktypen zu einer Werkzeugdauerbelegungsfamilie (155), wobei alle Werkzeuge, die zur Bearbeitung von Werkstücken eines der erfassten Werkstücktypen aus der zugeordneten Werkzeugdauerbelegungsfamilie benötigt werden, von einer über den Produktionsplanungszeitraum dauerhaften Werkzeugbelegung von Stellplätzen durch Werkzeuge umfasst sind, wobei - das Zuordnen der Werkstücktypen zur Werkzeugdauerbelegungsfamilie derart erfolgt, dass ein Platzverbrauch an Stellplätzen für die zur Bearbeitung der Werkstücktypen der Werkzeugdauerbelegungsfamilie benötigten Werkzeuge kleiner oder gleich der Anzahl an Stellplätzen in dem mindestens einem Werkzeugmagazin sind.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Maximum an durch Werkzeuge belegbaren und/oder zu belegenden Stellplätzen in dem mindestens einem Werkzeugmagazin (120) vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Werkzeuge, die bereits Stellplätze des mindestens einen Werkzeugmagazins belegen, bei den benötigten Werkzeugen für die Bearbeitung der Werkstücktypen der Werkzeugdauerbelegungsfamilie berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung der Werkstücktypen zur Werkzeugdauerbelegungsfamilie derart optimiert wird, dass die Summe von Produktionszeiten der innerhalb des Produktionsplanungszeitraums zu bearbeitenden Werkstücke (105) derjenigen Werkstücktypen, die der Werkzeugdauerbelegungsfamilie (155) zugeordnet worden sind, maximiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung der Werkstücktypen zur Werkzeugdauerbelegungsfamilie (155) derart optimiert wird, dass die Anzahl an Aufträgen (150) während des Produktionsplanungszeitraums maximiert wird, wobei jeder Auftrag eine Bearbeitung einer Anzahl an Werkstücken eines vorgebbaren und/oder vorgegebenen Werkstücktyps der Werkzeugdauerbelegungsfamilie betrifft.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuordnen der Werkstücktypen zur Werkzeugdauerbelegungsfamilie mittels gemischt ganzzahliger linearer Programmierung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung der Werkstücke mittels der Werkzeugdauerbelegungsfamilie und der zugeordneten Werkstücktypen durchgeführt wird.
Steuerungsvorrichtung (115) zur Steuerung einer Werkzeugmaschine (110), insbesondere einer Stanzmaschine mit mindestens einem Werkzeugmagazin (120) aufweisend mehrere Stellplätze, welche durch Werkzeuge (125) belegt oder belegbar sind, von denen die Stanzmaschine jeweils ein Werkzeug zur Bearbeitung eines Werkstücks (105) eines Werkstücktyps aufnehmen kann, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, folgende Verfahrensschritte auszuführen: - Erfassen einer Menge von zu bearbeitenden Werkstücktypen eines oder mehrerer Produktionsaufträge während eines vorgebbaren Produktionsplanungszeitraums; - Erfassen einer Menge von Werkzeugen, - Erfassen der pro Werkstücktyp benötigten Menge an Werkzeugen, gekennzeichnet durch: - Zuordnen einer Teilmenge der erfassten Werkstücktypen zu einer Werkzeugdauerbelegungsfamilie (155), wobei alle Werkzeuge, die zur Bearbeitung von Werkstücken eines der erfassten Werkstücktypen aus der zugeordneten Werkzeugdauerbelegungsfamilie benötigt/gebraucht werden, von einer über den Produktionsplanungszeitraum dauerhaften Werkzeugbelegung von Stellplätzen durch Werkzeuge umfasst sind, wobei - das Zuordnen der Werkstücktypen zur Werkzeugdauerbelegungsfamilie derart erfolgt, dass ein Platzverbrauch an Stellplätzen für die zur Bearbeitung der Werkstücktypen der Werkzeugdauerbelegungsfamilie benötigten Werkzeuge kleiner oder gleich der Anzahl an Stellplätzen in dem mindestens einem Werkzeugmagazin sind.
Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wenn es ein Prozessor insbesondere der Steuerungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch ausführt oder auf einem computerlesbarem Speichermedium gespeichert ist.