-
Hintergrund der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft ein Maschinenverwaltungsverfahren zum Durchführen von Tätigkeiten an einer Maschine, wobei Werkstücke während einer geplanten Tätigkeit der Maschine durch eine Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem vorbestimmten Ablaufplan gefertigt und gefertigte Werkstücke während einer weiteren geplanten Tätigkeit der Maschine gemäß dem vorbestimmten Ablaufplan aus einem Entnahmebereich der Maschine in einen Ablagebereich der Entnahmevorrichtung absortiert werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Maschinenanordnung mit einem Maschinenverwaltungssystem zur Durchführung eines solchen Maschinenverwaltungsverfahrens.
-
Derartige Verfahren und Maschinen sind der Anmelderin aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, wobei dieser Stand der Technik nicht notwendigerweise veröffentlicht wurde.
-
Stillstandzeiten und Ausfälle der Maschinen haben meist einen erheblichen monetären wie produktiven Verlust zur Folge. Daher werden die Maschinen typischerweise mit vorbestimmten Ablaufplänen betrieben, um Zeitverluste durch manuelles Bedienen zu reduzieren und den Automatisierungsgrad zu erhöhen.
-
Typischerweise sind die vorbestimmten Ablaufpläne zeitlich eng getaktet und hinsichtlich einer angestrebten Produktivität der jeweiligen Maschine optimiert, um Stillstandzeiten zu verhindern. Hierdurch werden wichtige zustandserhaltende Tätigkeiten, wie beispielsweise Wartungs-, Reinigungs-, Diagnose- und/oder Kalibrierungstätigkeiten an den Maschinen oftmals nur unzureichend berücksichtigt, wodurch die Gefahr für einen Ausfall der Maschine und/oder eine unzureichende Fertigungsqualität steigt. Daneben kommt es auch bei vorbestimmten Ablaufplänen zu unvermeidlichen Stillständen der Maschine, falls beispielsweise Rohmaterialien für die Fertigung bereitgestellt oder gefertigte Werkstücke aus der Maschine entnommen werden müssen.
-
Darüber hinaus lassen vorbestimmten Ablaufpläne lediglich eine unzureichende Vorhersage bezüglich dem tatsächlichen Ablauf des Maschinenbetriebs zu. Beispielsweise können unvorhergesehene Umstände, Störungen, nötige Wartungs- oder Diagnosemaßnahmen zu ungeplanten Stillstandzeiten führen, die eine aufwendige Abänderung des Ablaufplans erforderlich machen. Dabei werden oftmals die zustandserhaltenden Tätigkeiten bei der Umorganisierung zu Gunsten einer höheren Produktivität der Maschine aus dem geänderten Ablauf gestrichen.
-
Gattungsfremder Stand der Technik ist aus der
DE 10 2013 217 911 A1 bekannt, die einen Werkzeugkopf mit integrierter Betriebsdatenerfassungseinrichtung beschreibt. Eine Betriebsdatenerfassungseinrichtung sammelt Daten, um Wartungsintervalle für den Werkzeugkopf zu planen. Dabei können die Stillstandzeit gespeichert werden.
-
Aufgabe der Erfindung
-
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, durch die Stillstandzeiten vermieden werden können und die Produktivität hochgehalten wird.
-
Beschreibung der Erfindung
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Maschinenverwaltungsverfahren gemäß Anspruchs 1. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Maschinenanordnung gemäß Anspruch 14.
-
Mit anderen Worten wird die zugrundliegende Aufgabe gelöst durch ein Maschinenverwaltungsverfahren zum Durchführen von geplanten Tätigkeiten an einer Maschine, wobei Werkstücke während einer geplanten Tätigkeit der Maschine durch eine Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem vorbestimmten Ablaufplan gefertigt und gefertigte Werkstücke während einer weiteren geplanten Tätigkeit der Maschine gemäß dem vorbestimmten Ablaufplan aus einem Entnahmebereich der Maschine in einen Ablagebereich absortiert werden,
wobei eine Fertigungszeit der Werkstücke auf Basis von Fertigungsprozessdaten der Bearbeitungsvorrichtung durch ein Maschinenverwaltungssystem vorherbestimmt wird und eine Entnahmezeit für das Absortieren der Werkstücke auf Basis von Entnahmeprozessdaten durch das Maschinenverwaltungssystem vorherbestimmt wird, und
wobei der Ablaufplan für die geplanten Tätigkeiten durch das Maschinenverwaltungssystem basierend auf einem Vergleich der Fertigungszeit mit der Entnahmezeit geändert und an eine Steuerung der Maschine übermittelt wird.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht somit die Vorherbestimmung von Startzeitpunkt, Endzeitpunkt und Dauer der Tätigkeiten der Maschine vor, wodurch der reale Maschinenablauf genauer bestimmt werden kann. Die Vorherbestimmung kann durch Vergleich mit dem vorbestimmten Ablauf Abweichungen zu dem geplanten Ablauf aufweisen. Die Abweichungen können in Form von Stillstandzeiten der Maschine oder zumindest von Teilkomponenten der Maschine auftreten und können anschließend durch Ändern des Ablaufplans dazu verwendet werden, die Produktivität, die Fertigungsqualität und/oder den Maschinenzustand zu verbessern.
-
Gegenüber üblichen Maschinenverwaltungsverfahren werden zum Vorherbestimmen der Fertigungszeit und der Entnahmezeit Prozessdaten der Maschine verwendet. Hierdurch kann die Vorherbestimmung durch das Maschinenverwaltungssystem in Bezug auf die Fertigungszeit und die Entnahmezeit deutlich genauer erfolgen.
-
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass eine Beladezeit für das Beladen der Maschine mit einem Rohmaterial beim Vergleich der Fertigungszeit mit der Entnahmezeit berücksichtigt wird. Zum Vorherbestimmen der Beladezeit können Beladezeit Prozessdaten der Maschine verwendet werden.
-
Eine geplante Tätigkeit ist als eine in dem vorbestimmten Ablaufplan festgelegte, von der Maschine durchzuführende Tätigkeit zu verstehen. Eine geplante Tätigkeit besteht typischerweise in der Durchführung wertschöpfender Tätigkeiten, beispielsweise der Fertigung von Werkstücken und/oder der Entnahme von Werkstücken. Daneben können auch nicht wertschöpfende Tätigkeiten, beispielsweise zustandserhaltende Tätigkeiten wie Wartungs-, Diagnose, Reinigungs- und/oder Kalibrierungstätigkeiten geplant sein.
-
Die Entnahmeprozessdaten, die Beladeprozessdaten und die Fertigungsprozessdaten entstammen typischerweise der Maschine, deren realer Ablauf durch das Maschinenverwaltungssystem vorherbestimmt werden soll. Die Entnahmeprozessdaten, die Beladeprozessdaten und/oder die Fertigungsprozessdaten können beispielsweise manuell erfasst und/oder in der Maschine und/oder dem Maschinenverwaltungssystem hinterlegt sein.
-
Die gefertigten Werkstücke können manuell bzw. händisch durch einen Bediener der Maschine entnommen werden. Vorzugsweise werden die gefertigten Werkstücke durch eine Entnahmevorrichtung absortiert. Die gefertigten Werkstücke können aus einem Entnahmebereich der Maschine entnommen und in einem Ablagebereich der Entnahmevorrichtung abgelegt werden. Hierdurch kann der Automatisierungsgrad der Maschine weiter erhöht werden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform des Maschinenverwaltungsverfahrens ist vorgesehen, dass das Fertigen der Werkstücke durch die Bearbeitungsvorrichtung gleichzeitig zu dem Entnehmen der gefertigten Werkstücke, insbesondere durch die Entnahmevorrichtung, abläuft. Vorzugsweise werden hierfür die gefertigten Werkstücke aus dem Bearbeitungsbereich der Bearbeitungsvorrichtung in einen örtlich beabstandeten Entnahmebereich der Bearbeitungsvorrichtung überführt. Der freigewordene Bearbeitungsbereich kann sodann durch eine neue Tafel bzw. ein Rohmaterial, aus dem die Werkstücke gefertigt werden besetzt werden. Dies ermöglicht das parallele Absortieren von bereits gefertigten Werkstücken während bereits weiter Werkstücke gefertigt werden. Hierdurch kann gegenüber einem sequentiell erfolgenden Verfahren die Produktivität deutlich gesteigert werden.
-
Bevorzugt ist zudem eine Weiterbildung des Maschinenverwaltungsverfahrens, bei der der Ablaufplan durch Angleichen der Fertigungszeit der Bearbeitungsvorrichtung an die Entnahmezeit, insbesondere der Entnahmevorrichtung, geändert wird. Dies ist besonders in den Fällen von Bedeutung, in denen die Fertigungszeit gegenüber der Entnahmezeit deutlich verkürzt ist. Durch Angleichen der Fertigungszeit bzw. Verlangsamen der Fertigung von Werkstücken durch die Bearbeitungsvorrichtung kann die Fertigungsqualität der Werkstücke gesteigert werden. Zudem kann die Prozesssicherheit durch eine geringere Fertigungsgeschwindigkeit der Maschine gesteigert werden. Ferner kann die Maschine in einem verbrauchsärmeren Betriebsbereich betrieben werden, was sich beispielsweise günstig auf den Strom- und/oder Wasserverbrauch, die Kühlung sowie den Einsatz weiterer Medien auswirken kann. In analoger Weise kann vorgesehen sein, dass die Entnahmezeit an eine deutlich längere Fertigungszeit angepasst wird. Hierdurch kann in analoger Weise die Prozesssicherheit beim Entnehmen der Werkstücke aus dem Entnahmebereich gesteigert, Entnahmefehler verhindert sowie der Energie- und/oder Medieneinsatz verringert werden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform von dem Maschinenverwaltungsverfahren ist vorgesehen, dass eine Stillstandzeit der Bearbeitungsvorrichtung und/oder einer Entnahmevorrichtung durch das Maschinenverwaltungssystem vorherbestimmt wird/werden, wobei das Maschinenverwaltungssystem den Ablaufplan durch Hinzufügen von zumindest einer ungeplanten Tätigkeit während der Stillstandzeit ändert. Eine Stillstandzeit beinhaltet vorzugsweise eine Dauer des Stillstands sowie einen Startzeitpunkt, an dem der Stillstand eintritt. Um dem erwarteten Stillstand vorzubeugen, ist in diesem Fall vorgesehen, dass in diesem Zeitraum eine zusätzliche Tätigkeit durch die Maschine und/oder den Bediener durchgeführt wird. Die ungeplante Tätigkeit kann beispielsweise in der Fertigung von weiteren Werkstücken bestehen, wodurch die Produktivität der Maschine weiter gesteigert werden kann.
-
Eine ungeplante Tätigkeit stellt dabei eine durch die Maschine und/oder den Bediener durchzuführende zusätzliche Tätigkeit dar, die in dem vorbestimmten Ablaufplan nicht vorgesehen ist. Geplante Tätigkeiten können ebenso in Form einer ungeplanten Tätigkeit in den Ablaufplan hinzugefügt werden. Ungeplante Tätigkeiten sind typischerweise zyklische Funktionen, die gewährleisten, dass die Maschine unter optimalen Bedingungen betrieben werden kann.
-
Bevorzugt kann eine ungeplante Tätigkeit durch das Maschinenverwaltungssystem auf mehrere nicht zusammenhängende Stillstandzeiten verteilt hinzugefügt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei einer Achsdiagnose von mehreren Bearbeitungsachsen der Maschine jeweils eine Einzeldiagnose einer Bearbeitungsachse der Maschine in einer Stillstandzeit erfolgt. Hierdurch kann die Produktivität weiter verbessert werden.
-
Bevorzugt ist eine Weiterbildung des Maschinenverwaltungsverfahrens, bei der das Maschinenverwaltungssystem die Stillstandzeit durch zeitliches Verschieben, insbesondere durch Ändern der Prozessreihenfolge bzw. der Reihenfolge der geplanten Tätigkeiten, von aufeinanderfolgenden geplanten Tätigkeiten der Bearbeitungsvorrichtung und/oder der Entnahmevorrichtung zum Durchführen der zumindest einen hinzugefügten ungeplanten Tätigkeit vergrößert. Mit anderen Worten werden die geplanten Tätigkeiten derart verschoben, dass zwei vorherbestimmte Stillstandzeiten zu einem gemeinsamen Zeitraum zusammenfallen. Hierdurch kann dem Ablaufplan ohne Produktionsausfall eine ungeplante Tätigkeit hinzugefügt werden, die für den Zeitraum von lediglich einem vorherbestimmten Stillstand zu lange dauert. Der Zeitraum zur Durchführung der ungeplanten Tätigkeit kann dabei zudem mit geplanten Tätigkeiten der Maschine überlappen, die prozesstechnisch nicht zusammenhängen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Diagnosetätigkeit den Zeitraum einer Palettenwechseltätigkeit überlappt, da die Diagnose unabhängig von dem Palettenwechsel ist.
-
Eine bevorzugte Weiterbildung des Maschinenverwaltungsverfahrens sieht darüber hinaus vor, die ungeplante Tätigkeit in Form einer den Zustand der Maschine überwachenden und/oder erhaltenden Tätigkeit, insbesondere in Form einer Diagnosetätigkeit, einer Reinigungstätigkeit, einer Kalibrierungstätigkeit und/oder einer Schmiertätigkeit, hinzugefügt wird. Mittels einer Diagnosetätigkeit in Form einer ungeplanten Tätigkeit kann frühzeitig ein drohender Ausfall der Maschine behoben werden. Eine Wartungstätigkeit kann zur präventiven Schadensverhinderung an der Maschine beitragen. Hierdurch kann eine benötigte Instandhaltungsmaßnahme ohne Produktionsausfall zu gegebener Zeit durchgeführt werden. Lange Ausfallzeiten in Folge von aufgeschobenen zustandserhaltenden Tätigkeiten werden vermieden.
-
Ebenso kann vorgesehen sein, dass eine Nachproduktion in Folge eines unvorhergesehenen Ereignisses im Rahmen einer ungeplanten Nebentätigkeit durchgeführt wird. Dies kann ein Umplanen von bereits festgelegten Ablaufplänen effektiv verhindern.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform von dem Maschinenverwaltungsverfahren, werden die Fertigungsprozessdaten und/oder die Entnahmeprozessdaten während dem Betrieb der Maschine erfasst und durch das Maschinenverwaltungssystem ausgewertet. Dies ermöglicht eine noch genauere Vorherbestimmung der Stillstandzeiten und eine flexible Anpassung an mögliche Störungen, die während dem Betrieb der Maschine auftreten.
-
Bevorzugt ist zudem eine Ausführungsform des Maschinenverwaltungsverfahrens, bei der die Fertigungszeit von zumindest einer weiteren Maschine auf Basis der Fertigungsprozessdaten der weiteren Maschine durch das Maschinenverwaltungssystem ermittelt wird, und die Entnahmezeit der weiteren Maschine auf Basis der Entnahmeprozessdaten der weiteren Maschine durch das Maschinenverwaltungssystem ermittelt wird, und wobei das Maschinenverwaltungssystem die Ablaufpläne der geplanten Tätigkeiten ausgehend von den ermittelten Fertigungszeiten und den ermittelten Entnahmezeiten ändert und an die Steuerungen der jeweiligen Maschinen übermittelt. Mit anderen Worten kann das Maschinenverwaltungssystem für zwei oder mehr, insbesondere eine Vielzahl an, Maschinen gleichzeitig verwendet werden. Hierdurch können die Kosten für das Maschinenverwaltungssystem verringert werden.
-
In einer bevorzugten Weiterbildung des Maschinenverwaltungsverfahren überträgt das Maschinenverwaltungssystem zumindest eine geplante Tätigkeit aus dem Ablaufplan der Maschine als eine ungeplante Tätigkeit in den Ablaufplan der weiteren Maschine, wobei zumindest eine ungeplante Tätigkeit in dem Ablaufplan der Maschine anstelle der übertragenen geplanten Tätigkeit hinzugefügt wird. Hierdurch kann die Durchführung von Tätigkeiten über mehrere Maschinen verteilt organisiert werden. Dies ermöglicht das Umverteilen von Tätigkeit bei Produktionsspitzen, bei Störungen an einer Maschine und/oder das Durchführen von dringenden zustandserhaltenden Tätigkeiten. Ein Produktivitätsverlust kann dabei vermindert oder gänzlich verhindert werden.
-
Weiterhin bevorzugt ist eine Ausführungsform von dem Maschinenverwaltungsverfahren, bei der die Fertigungszeit anhand von einem Werkstückmaterial, einer Werkstückdicke, einer Werkstückgeometrie, zumindest einem Fertigungsparameter der Bearbeitungsvorrichtung beim Fertigen eines Werkstücks, einer Fertigungsuhrzeit, einem Zustand einer Werkstückauflage, einer Position einer Tafel auf einem Palettenwechsler, einem während dem Fertigen auftretende Fehler und/oder einer manuellen Unterbrechungen während dem Fertigen eines Werkstücks erfolgt. Darüber hinaus kann die Verwendung von weiteren Fertigungsprozessdaten vorgesehen sein. Die vorhergehend genannten Fertigungsprozessdaten haben sich jedoch als besonders günstig bei der Vorherbestimmung der Fertigungszeit herausgestellt.
-
Bevorzugt ist zudem eine Ausführungsform des Maschinenverwaltungsverfahrens, bei dem die Entnahmezeit anhand von einem Werkstückmaterial eines entnommenen Werkstücks, einer Werkstückdicke eines entnommenen Werkstücks, einer Anzahl an entnommenen Werkstücken, einer Anzahl verschiedener Werkstückgeometrien der entnommenen Werkstücke, einer Werkstückgeometrie, einer Position einer Tafel auf dem Palettenwechsler, einem Bewegungsablauf der Entnahmevorrichtung über der Tafel während der Entnahme von Werkstücken und/oder einer Anzahl an Werkstückentnahmen erfolgt. Darüber hinaus kann die Verwendung von weiteren Entnahmeprozessdaten vorgesehen sein. Die vorhergehend genannten Entnahmeprozessdaten haben sich jedoch als besonders günstig bei der Vorherbestimmung der Entnahmezeit herausgestellt.
-
Weiter bevorzugt kann die Entnahmezeit anhand von einem Rohmaterial, einer Abmessung, insbesondere einer Dicke, des Rohmaterials und/oder einer Position des Rohmaterials auf dem Palettenwechsler erfolgen. Darüber hinaus kann die Verwendung von weiteren Beladeprozessdaten vorgesehen sein. Die vorstehend genannten Beladeprozessdaten haben sich jedoch als besonders günstig bei der Vorherbestimmung der Beladezeit herausgestellt. Vorzugsweise kann eine Beladezeit für das Beladen der Maschine mit einem Rohmaterial beim Vergleich der Fertigungszeit mit der Entnahmezeit berücksichtigt werden. Die Beladezeit kann teilweise oder vollständig der Entnahmezeit und/oder der Fertigungszeit zugerechnet werden. Die Beladezeit kann in Abhängigkeit des Rohmaterials, insbesondere der Abmessungen des Rohmaterials, variieren. Vorzugsweise kann die Beladezeit, insbesondere das Rohmaterial, mittels einer bevorstehenden geplanten Fertigung der Werkstücke durch die Maschine bestimmt werden. Hierdurch kann eine Stillstandzeit noch genauer vorherbestimmt werden.
-
Weiter bevorzugt ist eine Ausführungsform des Maschinenverwaltungsverfahrens, bei dem das Maschinenverwaltungssystem einen selbstlernenden Algorithmus, insbesondere ein neuronales Netz, aufweist. Dies ermöglicht das Einbeziehen von einer Vielzahl an Einflussgrößen bzw. Prozessdaten auf die vorherzubestimmende Fertigungs- und Entnahmezeit, wodurch die Vorherbestimmung noch genauer erfolgt. Zudem kann der selbstlernende Algorithmus zum Einbeziehen einer Vielzahl an Einflussgrößen bzw. Prozessdaten auf eine mögliche Beladungszeit verwendet werden. Hierdurch kann die Vorhersagegenauigkeit weiter verbessert werden.
-
Der selbstlernende Algorithmus wird vorzugsweise über eine Vielzahl von Fertigungsprozessdaten und Entnahmeprozessdaten, deren Auswirkung auf eine vorzubestimmende Fertigungszeit, eine Beladezeit und/oder eine vorzubestimmende Entnahmezeit bekannt sind, angelernt. Um eine Auswirkung der Prozessdaten auf die Fertigungszeit, die Beladezeit und/oder die Entnahmezeit zu ermitteln, kann beispielsweise der vorbestimmte Ablaufplan der Maschine zugrunde gelegt werden. Die aus dem vorbestimmten Ablaufplan theoretisch benötigte Zeit kann in diesem Fall beispielsweise mit der tatsächlich gemessenen Zeit für eine Tätigkeit verglichen werden und die Abweichung als Auswirkung der Einflussgrößen auf die Fertigungszeit, die Beladezeit und/oder Entnahmezeit gewertet werden. Vorzugsweise werden die Prozessdaten über eine Vielzahl von Prozesszyklen erhoben, um die Genauigkeit der Vorherbestimmung zu verbessern. Die Prozessdaten können manuell durch einen Bediener oder automatisch durch die Maschine bereitgestellt werden. Die Prozessdaten werden vorzugsweise von einer Vielzahl von Maschinen und/oder Bedienern mittels bekannter Datenübertragung an einen zentralen Datenspeicher übermittelt, der als Grundlage des selbstlernenden Algorithmus dient.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform des Maschinenverwaltungsverfahrens ist vorgesehen, dass das Maschinenverwaltungsverfahren zur Durchführung an eine Flachbettwerkzeugmaschine, insbesondere einer Laserstrahlschneidevorrichtung oder einer Stanzvorrichtung, angepasst ist.
-
Die zugrundeliegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Maschinenanordnung mit zumindest einer Maschine und einem Maschinenverwaltungssystem, wobei die Maschine eine Bearbeitungsvorrichtung, die zum Fertigen von Werkstücken gemäß einem vorbestimmten Ablaufplan ausgebildet ist aufweist, wobei das Maschinenverwaltungssystem zum Durchführen des vorhergehend beschriebenen Maschinenverwaltungsverfahrens eingerichtet ist.
-
Vorzugsweise weist die Maschine eine Entnahmevorrichtung auf, die zum Absortieren von Werkstücken aus einem Entnahmebereich der Maschine in einen Ablagebereich der Entnahmevorrichtung ausgebildet ist. Hierdurch kann der Automatisierungsgrad erhöht werden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Maschinenanordnung ist die Maschine als Flachbettwerkzeugmaschine, insbesondere als eine Laserstrahlschneidevorrichtung oder als eine Stanzvorrichtung, ausgebildet. Die vorbeschriebenen Vorrichtungen eignen sich in besonderem Maße für die Durchführung des Maschinenverwaltungsverfahrens.
-
Weiter bevorzugt ist eine Ausführungsform der Maschinenanordnung, bei der die Maschinenanordnung zwei oder mehr, insbesondere einer Vielzahl, von Maschinen aufweist. Hierdurch können die Kosten des Maschinenverwaltungssystems verringert und die Effektivität des Maschinenverwaltungsverfahrens gesteigert werden.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung. Erfindungsgemäß können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen zweckmäßigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
-
Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung
-
- 1 zeigt eine erfindungsgemäße Maschinenanordnung mit einer Maschine und einem Maschinenverwaltungssystem in einer perspektivischen Ansicht.
- 2 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren in einem schematischen Ablaufdiagramm.
- 3 zeigt einen beispielhaften vorbestimmten Ablaufplan für eine Maschine mit geplanten Tätigkeiten in einer schematischen Darstellung.
- 4 zeigt einen realen Ablauf der geplanten Tätigkeiten an einer Maschine in einer schematischen Darstellung.
- 5 zeigt in einer schematischen Darstellung einen ersten beispielhaften geänderten Ablaufplan mit durch ein Maschinenverwaltungssystem hinzugefügten ungeplanten Tätigkeiten.
- 6 zeigt in einer schematischen Darstellung einen zweiten beispielhaften geänderten Ablaufplan mit zeitlich verschobenen geplanten Tätigkeiten und einer hinzugefügten ungeplanten Tätigkeit.
- 7 zeigt in einer schematischen Darstellung einen dritten beispielhaften geänderten Ablaufplan mit Teilablaufplänen von zwei Maschinen, wobei eine geplante Tätigkeit der einen Maschine auf die andere Maschine übertragen wird.
-
1 zeigt eine Maschinenanordnung 10 mit einer Maschine 12 und einem Maschinenverwaltungssystem 14 zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Maschinenverwaltungsverfahrens 16 (siehe 2).
-
Die Maschine 12 - hier eine Flachbettwerkzeugmaschine - weist eine Bearbeitungsvorrichtung 18 in Form einer Laserschneidmaschine, eine Entnahmevorrichtung 20, einen Entnahmebereich 22 der Bearbeitungsvorrichtung 18 und einen Ablagebereich 24 der Entnahmevorrichtung 20 auf. Die in 1 dargestellte Maschine 12 ist als Ausführungsbeispiel zu verstehen. Die hier und im Folgenden gemachten Merkmalsbeschreibungen können beispielsweise auf eine Stanzmaschine übertragen werden.
-
Die beispielhaft ausgebildete Bearbeitungsvorrichtung 18 ist zum Fertigen von Werkstücken 26 nach einem vorbestimmten Ablaufplan 28 (siehe 3) ausgebildet (aus Übersichtlichkeitsgründen ist lediglich ein Werkstück 26 mit einem Bezugszeichen versehen). Zum Überwachen des Fertigens der Werkstücke 26 weist die Bearbeitungsvorrichtung 18 eine Überwachungssensorik 30 auf. Die Überwachungssensorik 30 kann mehrere nicht näher dargestellte Messmittel aufweisen, die zum Messen verschiedener Fertigungsprozessdaten während dem Fertigen der Werkstücke 26 eingerichtet sind. Beispielsweise kann ein Werkstückmaterial, eine Werkstückdicke, eine Werkstückgeometrie, der Zustand einer Werkstückauflage 32 und/oder eine Position einer Tafel 34 auf einem Palettenwechsler 36 ermittelt werden. Daneben kann vorgesehen sein, dass diese und andere Fertigungsprozessdaten wie beispielsweise eine Fertigungsuhrzeit, für das Fertigen der Werkstücke 26 hinterlegte Fertigungsparameter, während dem Fertigen auftretende Fehler und/oder manuelle Unterbrechungen der Maschine 12, insbesondere der Bearbeitungsvorrichtung 18 und/oder der Entnahmevorrichtung 20, bereitgestellt werden.
-
Gemäß der Darstellung in 1 sind die zuvor in der Bearbeitungsvorrichtung 18 gefertigten Werkstücke 26 auf der Werkstückauflage 32 in dem Entnahmebereich 22 positioniert. Die Werkstückauflage 32 weist beispielsweise wie dargestellt eine Stegauflage auf.
-
Die beispielhaft ausgebildete Entnahmevorrichtung 20 weist einen Greifer 38 auf, der an einem Ausleger 40 beweglich angeordnet und über eine Schienenführung 42 entlang einer Achse 44 zwischen dem Entnahmebereich 22 und dem Ablagebereich 24 verfahrbar ist. Der Greifer 38 kann translatorisch und rotatorisch zu dem Ausleger 40 bewegt werden.
-
Das Absortieren der Werkstücke 26 ist in dem Ablaufplan 28 vorbestimmt und erfolgt durch den Greifer 38, der durch eine Entnahmesteuerung 46 der Entnahmevorrichtung 20 verfahren wird, bis die Werkstücke 26 von dem Entnahmebereich 22 entnommen und in dem Ablagebereich 24 abgelegt werden. Der Greifer 38 verfährt beispielsweise entlang der Achse 44 über den Entnahmebereich 22 und wird in vertikaler Richtung bis zu den Werkstücken 26 ausgelenkt. Der Greifer 38 greift weiter beispielsweise sodann eines der Werkstücke 26 und wird anschließend in vertikaler Richtung nach oben verfahren. Anschließend wird der Greifer 38 entlang der Achse 44 in den Ablagebereich 24 verfahren und dort in analoger Weise ausgelenkt, um das aufgegriffene Werkstück 26 abzulegen.
-
Das Maschinenverwaltungssystem 14 ist gemäß der Darstellung in 1 als eine eigenständige Komponente ausgebildet. Ebenso kann vorgesehen sein, dass das Maschinenverwaltungssystem 14 in die Maschine 12, insbesondere in die Entnahmesteuerung 46 und/oder in eine Bearbeitungssteuerung 48 der Bearbeitungsvorrichtung 18, integriert ist. In jedem Fall ist das Maschinenverwaltungssystem 14 zur Kommunikation mit der Maschine 12 eingerichtet und ausgebildet. In besonders bevorzugter Ausführungsform bildet das Maschinenverwaltungssystem 14 eine zentrale Steuerung der Maschine 12, insbesondere der Bearbeitungsvorrichtung 18 und der Entnahmevorrichtung 20 aus.
-
Der vorbestimmte Ablaufplan 28 kann für die gesamte Maschine 10 hinterlegt sein oder Teilablaufpläne vorsehen. Beispielsweise kann ein Teilablaufplan 50 (siehe 3) als Fertigungsplan 52 (siehe 3) vorliegen und in der Bearbeitungssteuerung 48 der Bearbeitungsvorrichtung 18 hinterlegt sein und ein weiterer Teilablaufplan 50 als Entnahmeablaufplan 54 (siehe 3) vorliegen und in der Entnahmesteuerung 46 der Entnahmevorrichtung 20 hinterlegt sein.
-
Ein übliches Verfahren zum Fertigen und Entnehmen der Werkstücke 26 durch die Maschine 12 kann einen Ablaufplan 28 vorsehen, bei dem die Werkstücke 26 innerhalb der Bearbeitungsvorrichtung 18 auf einer Palette liegend planmäßig gefertigt werden, während bereits gefertigte Werkstücke 26 auf einer weiteren Palette liegend von der Entnahmevorrichtung 20 planmäßig absortiert werden. Mit anderen Worten können das Fertigen und das Entnehmen der Werkstücke 26 gleichzeitig bzw. parallel zueinander erfolgen. Sind die geplanten Tätigkeiten der Maschine 12 abgeschlossen, kann die vollständig entnommene Palette in einem Magazin 56 verstaut werden. Die Palette mit gefertigten Werkstücken 26 kann sodann durch den Palettenwechsler 36 die Position im Entnahmebereich 22 der Bearbeitungsvorrichtung 18 einnehmen und eine weitere Palette mit aus einer Tafel 34 zu fertigenden Werkstücken 26 wird der Bearbeitungsvorrichtung 18 zugeführt. Ein solches Verfahren weist besonders hohe Fertigungsraten auf.
-
Neben der in 1 dargestellten automatischen Entnahme durch die Entnahmevorrichtung 20 kann weiter vorgesehen sein, dass ein planmäßiges Absortieren von gefertigten Werkstücken 26 manuell durch einen Bediener der Maschine 12 erfolgt. Eine Entnahmevorrichtung 20 kann entfallen.
-
2 zeigt einen beispielhaften Ablauf von dem erfindungsgemäßen Maschinenverwaltungsverfahren 16 in einer schematischen Darstellung.
-
Gemäß einem Verfahrensschritt 58 wird eine Fertigungszeit zum Fertigen der Werkstücke 26 (siehe 1) durch die Bearbeitungsvorrichtung 18 (siehe 1) vorherbestimmt. Hierfür werden Fertigungsprozessdaten bereitgestellt, auf deren Grundlage das Maschinenverwaltungssystem 14 die Fertigungszeit ermittelt bzw. berechnet. Mit anderen Worten kann eine reale Fertigungszeit für die Entnahme der Werkstücke 26 bestimmt werden, die von einer in dem vorbestimmten Ablaufplan 28 angenommenen Fertigungszeit abweichen kann. Die vorbestimmte Fertigungszeit kann eine Prognose zum Beginn der Fertigung, zum Ende der Fertigung und/oder zur Dauer der Fertigung beinhalten.
-
In einem weiteren Verfahrensschritt 60 wird eine Entnahmezeit zum Entnehmen der Werkstücke 26 durch die Entnahmevorrichtung 20 (siehe 1) vorherbestimmt. Hierfür werden Entnahmeprozessdaten bereitgestellt, auf deren Grundlage das Maschinenverwaltungssystem 14 die Entnahmezeit ermittelt bzw. berechnet. Mit anderen Worten kann eine reale Entnahmezeit für die Entnahme der Werkstücke 26 bestimmt werden, die von einer in dem vorbestimmten Ablaufplan 28 (siehe 3) angenommenen Entnahmezeit abweichen kann. Die vorbestimmte Entnahmezeit kann eine Prognose zum Beginn der Entnahme, zum Ende der Entnahme und/oder zur Dauer der Entnahme beinhalten.
-
Durch die vorherbestimmte Entnahmezeit und die vorherbestimmte Fertigungszeit können somit Einflüsse, beispielsweise Störungen und/oder Abweichungen bei den Bearbeitungs- bzw. Entnahmegeschwindigkeiten, während dem Maschinenbetrieb berücksichtigt werden, die vor Beginn der Fertigung bzw. Entnahme nicht bekannt waren.
-
Die Reihenfolge der der Verfahrensschritte 58, 60 ist beispielhaft zu verstehen und kann beispielsweise vertauscht sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Verfahrensschritte 58, 60 gleichzeitig ablaufen.
-
An das Vorherbestimmen der Fertigungszeit und der Entnahmezeit gemäß den Verfahrensschritten 58, 60 schließt ein Verfahrensschritt 62 an, in dem die vorherbestimmte Fertigungszeit mit der vorherbestimmten Entnahmezeit verglichen wird. Hierbei können Abweichungen zu dem vorbestimmten Ablaufplan 28 festgestellt werden.
-
In einem weiteren Verfahrensschritt 64 ist sodann vorgesehen, dass der vorbestimmte Ablaufplan 28 durch das Maschinenverwaltungssystem 14 geändert wird. Hierzu kann das Maschinenverwaltungssystem 14 beispielsweise unmittelbar auf den hinterlegten Ablaufplan 28 zugreifen und diesen während der Durchführung durch die Maschine 12, insbesondere automatisch, abändern. Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass eine Änderung des vorbestimmten Ablaufplans 28 erst nach Zustimmung durch den Bediener der Maschine 12 erfolgt.
-
Ebenso kann vorgesehen sein, dass das Maschinenverwaltungssystem 14 einen geänderten Ablaufplan 66 (siehe 5) erstellt. Dieser kann anschließend beispielsweise durch das Maschinenverwaltungssystem 14 in der Maschine 12, insbesondere automatisch, hinterlegt werden. Ferner kann vorgesehen sein, dass der geänderte Ablaufplan 66 zunächst durch den Bediener der Maschine 12 bestätigt werden muss.
-
3 zeigt einen beispielhaften vorbestimmten Ablaufplan 28 für eine Maschine 12 mit zwei Teilablaufplänen 50. Der Ablaufplan 28 sieht, bzw. die Teilablaufpläne 50 sehen geplante Tätigkeiten 68 vor. Der erste Teilablaufplan 50 ist als Fertigungsablaufplan 52 und der zweite Teilablaufplan 50 als Entnahmeablaufplan 54 ausgeführt. Der Fertigungsablaufplan 52 weist drei Fertigungstätigkeiten 70 auf. Die Fertigungstätigkeiten 70 beginnen jeweils beispielsweise mit dem Fertigen eines ersten Werkstücks 26 einer der Bearbeitungsvorrichtung 18 neuerlich zugeführten Tafel 34 und enden mit dem Fertigen eines letzten Werkstücks 26 aus dieser Tafel 34.
-
Der Entnahmeablaufplan 54 weist drei Entnahmetätigkeiten 72 auf. Die Entnahmetätigkeiten 72 beginnen jeweils beispielsweise mit der Entnahme eines ersten gefertigten Werkstücks 26 und enden mit der Entnahme des letzten in dem Entnahmebereich 22 befindlichen Werkstücks 26.
-
Die Fertigungstätigkeiten 70 und die Entnahmetätigkeiten 72 sind gemäß dem dargestellten Ablaufplan 28 in zeitlicher Abfolge nacheinander geplant und jeweils durch Palettenwechseltätigkeiten 74 getrennt. Die Palettenwechsetätigkeiten 74 weisen jeweils die Schritte Verstauen einer absortierten Palette in dem Magazin 56 (siehe 1), Positionieren einer Palette mit gefertigten Werkstücken 26 in dem Entnahmebereich 22 und Zuführen einer neuerlichen Tafel 34 in die Bearbeitungsvorrichtung 18 auf.
-
Die Fertigungszeiten der Fertigungstätigkeiten 70 sind gemäß dem gezeigten Ablaufplan 28 auf Entnahmezeiten der Entnahmetätigkeiten 72 abgestimmt. Der vorbestimmte Ablaufplan 28 stellt mit anderen Worten einen idealen Verlauf der Fertigung und der Entnahme dar.
-
4 zeigt einen beispielhaften realen Ablauf 76 der Fertigung und Entnahme von Werkstücken 26 mit dem als Fertigungsablaufplan 52 ausgebildeten Teilablaufplan 50 und dem als Entnahmeablaufplan 54 ausgebildeten zweiten Teilablaufplan 50. Die Entnahmetätigkeiten 72 und die Fertigungstätigkeiten 70 sind jeweils durch eine Palettenwechseltätigkeit 74 voneinander beabstandet.
-
Die Entnahmetätigkeiten 72 weisen eine Entnahmezeit auf, die gegenüber einer Fertigungszeit der Fertigungstätigkeiten 70 deutlich verkürzt ist. Die verkürzte Entnahmezeit kann durch das Maschinenverwaltungssystem 14 (siehe 1) vorherbestimmt und eine Stillstandzeit 78 mit Zeitpunkt und Dauer der Stillstandzeit 78 ermittelt werden.
-
Der vorbestimmte Ablaufplan 28 kann anschließend durch das Maschinenverwaltungssystem 14 geändert werden. Beispielsweise kann die Fertigungsgeschwindigkeit der Bearbeitungsvorrichtung 18 erhöht werden, wodurch eine größere Stückzahl an Werkstücken 26 durch die Maschine 12 hergestellt werden kann.
-
In einem weiteren realen Ablauf 76 kann es dagegen vorkommen, dass die Fertigungszeit gegenüber der Entnahmezeit deutlich verkürzt ist. Hierbei kann beispielsweise vorgesehen sein, die Fertigungsgeschwindigkeit der Bearbeitungsvorrichtung 18 zu reduzieren, wodurch eine höhere Fertigungsqualität der Werkstücke 26 erzielt werden kann.
-
5 zeigt den auf Grundlage des in 4 gezeigten realen Ablaufs 76 durch das Maschinenverwaltungssystem 14 geänderten Ablaufplan 66. Dem Entnahmeablaufplan 54 ist durch das Maschinenverwaltungssystem 14 eine ungeplante Tätigkeit 80 im Zeitraum der Stillstandzeit 78 (siehe 4) hinzugefügt. Die ungeplante Tätigkeit 80 kann beispielsweise in Form einer Wartungstätigkeit, einer Reinigungstätigkeit, einer Kalibrierungstätigkeit und/oder einer Diagnosetätigkeit bestehen.
-
Die ungeplante Tätigkeit 80 kann sich über mehrere Stillstandzeiten 78 verteilen. Ferner kann in jeder Stillstandzeit 78 eine andere ungeplante Tätigkeit vorgesehen sein.
-
6 zeigt einen weiteren beispielhaften geänderten Ablaufplan 66, der auf einer gegenüber der Entnahmezeit der Entnahmetätigkeit 72 deutlich verkürzten Fertigungszeit der Fertigungstätigkeit 70 basiert.
-
Die Entnahmetätigkeiten 72 des Entnahmeablaufplans 54 sind gegenüber einem vorbestimmten Ablaufplan 28 unverändert. Der Fertigungsablaufplan 52 ist dahingehend verändert, dass der Beginn der zweiten Fertigungstätigkeit 70 später als geplant erfolgt. Hierdurch ergibt sich ein ausgedehnter Zeitraum zwischen der ersten und der zweiten Fertigungstätigkeit 70, der zur Durchführung einer zeitintensiveren ungeplanten Tätigkeit 80 zur Verfügung steht. Die ungeplante Tätigkeit 80 kann dabei so gewählt sein, dass die Palettenwechseltätigkeit 74 unbeeinflusst durchgeführt werden kann.
-
7 zeigt einen weiteren beispielhaften geänderten Ablaufplan 66 mit vier Teilablaufplänen 50, wobei ein Fertigungsablaufplan 52a und ein Entnahmeablaufplan 54a sowie ein Fertigungsablaufplan 52b und ein Entnahmeablaufplan 54b auf jeweils unterschiedlichen Maschinen 12 durchgeführt werden.
-
Das Maschinenverwaltungssystem 14 kann gemäß 7 Stillstandzeiten 78 im Fertigungsablaufplan 52a vorherbestimmen. Die vorherbestimmten Stillstandzeiten 78 können zum Übertragen von Tätigkeiten 68 - hier eine Fertigungstätigkeit 70 und eine Palettenwechseltätigkeit 74 - vorgesehen werden. Hierdurch kann ein Zeitraum zur Durchführung von einer ungeplanten Tätigkeit 80 im Fertigungsablauf 52b geschaffen werden. Besonders vorteilhaft kann auf diese Weise eine benötigte Wartung, Kalibrierung, Diagnose und/oder eine Reinigung ohne Fertigungsausfall durchgeführt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Maschinenanordnung
- 12
- Maschine
- 14
- Maschinenverwaltungssystem
- 16
- Maschinenverwaltungsverfahrens
- 18
- Bearbeitungsvorrichtung
- 20
- Entnahmevorrichtung
- 22
- Entnahmebereich der Maschine
- 12; 24
- Ablagebereich der Entnahmevorrichtung
- 26
- Werkstück
- 28
- Ablaufplan
- 30
- Überwachungssensorik
- 32
- Werkstückauflage
- 34
- Tafel
- 36
- Palettenwechsler
- 38
- Greifer
- 40
- Ausleger
- 42
- Schienenführung
- 44
- Achse
- 46
- Entnahmesteuerung der
- 14
- Entnahmevorrichtung
- 48
- Bearbeitungssteuerung der Bearbeitungsvorrichtung
- 50
- Teilablaufplan der Ablaufplans 28
- 52, 52a, 52b
- Fertigungsablaufplan
- 54, 54a, 54b;
- Entnahmeablaufplan
- 56
- Magazin
- 58, 60, 62, 64;
- Verfahrensschritt
- 66
- geänderter Ablaufplan
- 68
- geplante Tätigkeit
- 70
- Fertigungstätigkeit
- 72
- Entnahmetätigkeit
- 74
- Palettenwechseltätigkeit
- 76
- realer Ablauf
- 78
- Stillstandzeit
- 80
- ungeplante Tätigkeit
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102013217911 A1 [0006]