DE19743600A1 - Monitoring cyclic production process - Google Patents

Monitoring cyclic production process

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Abstract

The method involves first coordinating the factors characteristic for the production of the product with the relevant quality features based on checking signal forms against envelope curves. These are used to train a neural network so that it can, with a high degree of reliability in subsequent production stages, identify that the characteristic factors recorded match the above quality features.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Produktionsprozesses, bei dem Signalverläufe an mehreren Stellen des Produktionsprozesses aufgenommen werden und mindestens eine Qualitätsaussage zu den erzeugten Produkten abgeleitet wird. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung eines zyklischen Produktions­ prozesses, bei dem eine Erfassung von Signalverläufen mehrerer Zustandsgrößen des Prozesses durch Sensoren, eine Prüfung dieser Signale auf Zulässigkeit und, anhand aus den Signalverläufen erzeugter Prozeßkennzahlen, eine Prognose der Qualität der erzeugten Produkte stattfindet, die bei unerlaubter Ausprägung über eine Nachregelung der Einstellgrößen des Prozesses wieder in den erlaubten Bereich zurückgeführt wird.The invention relates to a method for monitoring a Production process in which signal courses on several Positions of the production process are included and at least one quality statement about the products produced is derived. In particular, the invention relates to a Process for monitoring a cyclical production process in which the acquisition of signal curves several state variables of the process by sensors, one Check these signals for admissibility and, based on the Waveforms of generated process indicators, a forecast the quality of the products produced takes place at unauthorized expression via a readjustment of the  Setting variables of the process again in the allowed Area is returned.

Eine Produktionsüberwachung z. B. mit Hilfe der statistischen Prozeßregelung (SPC) basiert heute im wesentlichen auf einer stichprobenförmigen Produktprüfung der fertigen Produkte. Die Nachprüfung der Produkte, sei es ständig, sei sie nur in Form von Stichproben, ist sehr aufwendig. Außerdem liegen die Prüfergebnisse großteils nur mit starkem Zeitverzug zur Herstellung vor. Eine qualitätsbezogene Regelung eines Prozesses durch Änderung der Einstellwerte ist jedoch nur mit sofortigem Wissen der Qualitätsmerkmale und der daraus abgeleiteten Werteänderung möglich. Wegen der komplexen Zusammenhänge zwischen Qualitätsabweichungen und den erforderlichen Einstellungsänderungen ist dies sehr schwierig und erfolgt deshalb häufig intuitiv oder heuristisch, also ohne fest zuordenbare Regeln, so daß sich dieses Wissen bzw. diese Regeln nicht oder nur unzureichend für eine Automatisierung eignen.A production monitoring z. B. with the help of statistical process control (SPC) is based today in essentially on a random product test of the finished products. The review of the products, be it constantly, even if only in the form of random samples, is very complex. In addition, the test results are mostly only with a great time delay to manufacture. A quality-related regulation of a process by change the setting values is only with immediate knowledge of the Quality characteristics and the resulting change in values possible. Because of the complex relationships between Quality deviations and the required Setting changes this is very difficult and takes place therefore often intuitive or heuristic, i.e. without a fixed assignable rules, so that this knowledge or this Do not regulate or only insufficiently for automation own.

Aus der DE 42 09 746 A1 ist ein Verfahren zur Optimierung eines technischen Neuro-Fuzzy-Systems bekannt geworden, bei dem die Daten, mit denen der Neuro-Fuzzy-Regler trainiert wird, durch Simulation erzeugt werden. Diese Simulation ist aber ein aufwendiger Vorgang und setzt auch eine Kenntnis des Kausalzusammenhangs zwischen Prozeßablauf und den zum Training des Neuro-Fuzzy-Reglers erforderlichen Daten voraus.DE 42 09 746 A1 describes a method for optimization of a technical neuro-fuzzy system, at the data with which the neuro-fuzzy controller trains will be generated by simulation. This simulation is but a complex process and also requires knowledge  the causal relationship between the process flow and the Training of the neuro-fuzzy controller required data ahead.

Aus der DE 44 16 317 A1 ist ein Verfahren und eine Regeleinrichtung zur Regelung eines materialverarbeitenden Prozesses bekannt geworden, bei dem unter Berücksichtung prozeßrelevanter Materialeigenschaften gewisse Prozeßparameter vorausberechnet werden, die zur Voreinstellung des Systems dienen. Auch diese Berechnung setzt die Kenntnis kausaler Zusammenhänge zwischen den auf den Prozeß einwirkenden Einflußgrößen und den Prozeßparametern voraus. Dies ist aber bei vielen Prozessen nicht möglich.DE 44 16 317 A1 describes one method and one Control device for controlling a material processing Process became known, taking into account certain process-relevant material properties Process parameters are calculated in advance, which are used for Presetting the system. This calculation too establishes the knowledge of causal relationships between the influencing factors influencing the process and Process parameters ahead. But this is the case with many processes not possible.

Dasselbe gilt auch für das Verfahren und die Regeleinrichtung nach der DE 44 16 364 A1.The same applies to the procedure and the Control device according to DE 44 16 364 A1.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der genannten Art zu schaffen, das eine automatische Herstellung bei gleichbleibend hoher Qualität der erzeugten Produkte ermöglicht. Insbesondere soll eine automatische Überwachung des Produktionsprozesses, die zugehörige Dokumentation und eine qualitätsbasierte Regelung ohne Überprüfung der Produkte selbst nach deren Herstellung möglich sein. The object of the invention is a method of the above Way of creating an automatic manufacturing consistently high quality of the products produced enables. In particular, automatic monitoring is intended of the production process, the associated documentation and a quality-based regulation without checking the Products may be possible even after their manufacture.  

Um dieses komplexe Verfahren mit der erforderlichen Einsatzsicherheit auszugestalten, erfolgt eine vorgelagerte Überprüfung der zugrundeliegenden Signaldaten auf Zulässigkeit in deren Ausprägung.To complete this complex process with the required To design operational security, there is an upstream Check the underlying signal data for Admissibility in its expression.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe überwindet die Schwierigkeit, daß der Kausalzusammenhang zwischen Einstellgrößen des Prozesses, den Prozeßparametern, den Qualitätsmerkmalen und/oder den Merkmalsklassen der erzeugten Produkte nicht bekannt ist, und daß die für einen Prozeß charakteristischen Daten eine Datenfülle ergeben, die parallel zum Prozeßablauf bisher nicht erfaßbar und verarbeitbar war.The inventive solution to the problem overcomes the difficulty that the causal link between process parameters, the Process parameters, the quality characteristics and / or the Characteristic classes of the products produced are not known, and that the data characteristic of a process is a Data abundance that previously exist parallel to the process flow could not be recorded and processed.

Zur Erläuterung sei noch folgendes ergänzt: Ein variables Qualitätsmerkmal ist z B. die Länge eines Produktes, zum Beispiel 10,4 mm +/-0,05 mm, die als Wert zu erfassen, prognostizieren oder zu beurteilen ist. Von attributiven Qualitätsmerkmalen spricht man, wenn das zu klassifizierende Merkmal einer von mehreren Merkmalsklassen zugeordnet wird. Attributiv sind somit zu einer Teilebeurteilung mindestens zwei Merkmalsklassen (z. B. i.o. oder n.i.o.) erforderlich. Es können aber auch mehrere attributive Klassen sein, z. B. Klasse 1 = 10-11 mm, Klasse 2 = 11-12 mm, . . ., Klasse x = 19-20 mm, oder, als benannte Klassen, zu wenig, untere Grenze, gut, obere Grenze, zu viel, usw. Diese Qualitätsmerkmale sind aus der in den Signalen enthaltenen Informationen über Prozeß- und somit auch Qualitätsschwankungen zu prognostizieren.The following should be added to explain: A variable A quality feature is the length of a product, for example Example 10.4 mm +/- 0.05 mm to capture the value forecast or judge. Attributive One speaks quality characteristics if that too Classifying characteristic of one of several characteristic classes is assigned. Are attributive to one Parts assessment at least two feature classes (e.g. OK or n.i.o.) required. But there can also be several be attributive classes, e.g. B. Class 1 = 10-11 mm, Class 2 = 11-12 mm,. . ., Class x = 19-20 mm, or, as named classes, too little, lower limit, good, upper  Limit, too much, etc. These quality features are from the information contained in the signals about process and thus also predicting quality fluctuations.

Aus dem US Patent 5,282,261 und der internationalen Patentanmeldung WO 93/25943 sind Verfahren zur Regelung von Prozessen bekannt, die aufbauen auf der Anwendung trainierbarer neuronaler Netze zur Vorhersage von Produkteigenschaften anhand direkter Erfassung und Eingabe von Prozeßzustandsmeßdaten bzw. anhand kombinierter Eingabe von Prozeßzustandsmeßdaten und aktuellen Werten der Prozeßstellgrößen. Die Eingabegrößen des neuronalen Netzes beziehen sich bei den zitierten Schriften jeweils auf einen bestimmten, äquidistanten Überwachungszeitpunkt eines kontinuierlichen Prozesses. Diese Vorgehensweise der Verwendung von Meßdatensätzen als Eingabe des Prädiktionsnetzes ist auf zyklische Prozesse in der Regel nicht übertragbar, da dann das neuronale Netz eine der Meßdatenanzahl der Gesamtheit der beobachteten Signaldatenverläufe entsprechende, außerordentlich große Zahl (typischerweise mehrere Tausend) von Inputneuronen und eine entsprechend große Zahl von durch ein Training zu bestimmende gewichtete Verbindungen zwischen den Neuronen haben müßte.From U.S. Patent 5,282,261 and International Patent application WO 93/25943 are methods for controlling Known processes that build on the application trainable neural networks for the prediction of Product properties based on direct entry and input of process status measurement data or using combined input of process status measurement data and current values of Process control variables. The input quantities of the neural network each refer to one in the cited writings determined, equidistant monitoring time of a continuous process. This approach of Use of measurement data records as input of the Prediction network is usually based on cyclical processes not transferable, because then the neural network is one of the Number of measurement data of the total of the observed Correspondingly, extraordinarily large signal data curves Number (typically several thousand) of input neurons and a correspondingly large number of through training determining weighted connections between the neurons should have.

Da die für ein Training derartiger Netze notwendige, entsprechend große Anzahl von Muster- bzw. Versuchsdatensätzen nicht unter realen Bedingungen wegen des immensen Aufwandes erzeugbar sind, ist eine prozeßangepaßte Extraktion von Prozeßkenngrößen und eine darauf aufbauende, indirekte Prozeßmodellierung anhand eines minimierten Datensatzes von Prozeßkenngrößen somit bei zyklischen Prozessen, mit in der Regel geforderter kurzer Systemreaktionszeit, eine zwingende Voraussetzung.Since the necessary for training such networks,  correspondingly large number of sample or Experimental data sets not due to real conditions of the immense effort that can be generated is one process-adapted extraction of process parameters and a indirect process modeling based on this a minimized data set of process parameters for cyclical processes, with the usually required short system response time, a mandatory requirement.

In der Offenlegungsschrift DE 195 18 804 A1 sind Methoden zur diskreten Kennzahlenbildung beschrieben, wie Maximumbestimmung, Integrale, Gradienten etc., wie sie auch eingeschränkt in der vorliegenden Erfindung nutzbar sind.Methods are disclosed in the published patent application DE 195 18 804 A1 for discrete key figure formation described how Maximum determination, integrals, gradients etc. as they do also limited use in the present invention are.

Weiter sind ähnliche Ansätze bei den Prognosemodellen mit neuronalen Netzen feststellbar. Entscheidend ist, daß bei allen bekannten Schriften keine schlüssige Plausibilitätsprüfung der einbezogenen Signalquellen aufgeführt ist. Zudem erfolgt die Kennzahlenerzeugung vorwiegend durch anwenderbezogene, mathematische Algorithmen, die selbstredend nur einen beschränkten Teil der den Signalverläufen zugrundeliegenden Information über die Prozeßschwankungen repräsentieren.Similar approaches are also included in the forecast models neural networks detectable. It is crucial that at none of the known writings Plausibility check of the signal sources involved is listed. The key figures are also generated mainly through user-related, mathematical Algorithms, of course, only a limited part the information on which the signal curves are based represent the process fluctuations.

Mit der hier dargestellten Lösung werden zum einen unerlaubte Signalformen, z. B. Sensordefekte oder Überschreiten der Prozeßgrenzen durch unterschiedliche Formen der Müllkurventechnik erkannt. Zudem wird mit der zugrundeliegenden Signalcodierung durch die Kombination von diskreter mathematischer Kenngrößenbestimmung und/oder Bestimmung dieser Kenngrößen durch die PCA-Kodierung (Principal Component Analysis) erst eine leistungsfähige und aussagekräftige Kenngrößenbildung möglich. Die hier dargestellte Plausibilitätsprüfung der einbezogenen Signalquellen und die Art der Kennzahlenermittlung sind wesentliche Eigenschaften, die erst ein sicheres Arbeiten von Prognose- und Regelungsmodellen vor allem bei zyklischen Produktionsprozessen ermöglicht. Dies gilt auch für die hier dargestellte Modellierung mit neuronalen Netzen.With the solution presented here, on the one hand  illegal waveforms, e.g. B. sensor defects or Different process limits are exceeded Forms of waste curve technology recognized. In addition, with the underlying signal coding by the combination of discrete mathematical parameter determination and / or PCA coding determines these parameters (Principal Component Analysis) only a powerful one and meaningful formation of parameters possible. This one shown plausibility check of the involved Signal sources and the type of key figure determination are essential properties that only work safely of forecasting and control models, especially with enables cyclical production processes. this is also valid for the modeling with neuronal shown here Nets.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch das Verfahren nach dem Patentanspruch 1 gelöst.According to the invention, the stated object is achieved by the Method according to claim 1 solved.

Insbesondere wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Signalverläufe von mehreren Zustandsgrößen des Prozesses während eines für die Erzeugung eines Produktes maßgeblichen Prozeßabschnittes mittels adaptiver Hüllkurven auf zulässige Ausprägung untersucht werden. Diese Hüllkurven werden anhand von Signalverläufen aus einer Versuchsreihe mit unterschiedlichen Prozeßeinstellungen und -zuständen, z. B. geänderter Maschineneinstellung anhand eines Versuchsplanes selbstadaptierend erzeugt. Aus zulässigen Signalverläufen der Meßdatenzeitreihen von mehreren, den Prozeßzustand erfassenden Sensoren werden während eines für die Erzeugung eines Produktes maßgeblichen Prozeßabschnittes eines zyklischen Produktionsprozesses Prozeßkennzahlen ermittelt.In particular, the object is achieved in that Waveforms from several state variables of the process during one for the creation of a product relevant process section by means of adaptive envelopes be examined for permissible expression. This Envelopes are made from a waveform Test series with different process settings and  conditions, e.g. B. changed machine setting based of a test plan generated self-adapting. Out permissible signal curves of the measurement data time series of several sensors that detect the process state during one for the creation of a product relevant process section of a cyclical Production process process key figures determined.

Die Ermittlung dieser Prozeßkennzahlen erfolgt dabei durch eine kombinierte Kodierung mittels diskreter Berechnung und/oder mittels prozeßspezifischer PCA-Kodierung (Principal Component Analysis). Diskret bedeutet hier das Berechnen einzelner Signalwerte, wie z. B. das Maximum, der steilste Anstieg, deren zeitliches Auftreten etc. Dadurch wird die Signalausprägung sowohl an diskreten Stellen des Signalverlaufes, hauptsächlich jedoch der gesamte Signalverlauf, kodiert durch die PCA-Methode in Form von Prozeßkennzahlen beschrieben. So gewonnene Prozeßkennzahlen unterschiedlicher Signalquellen lassen sich durch nochmalige PCA-Kodierung (hierarchische PCA-Kodierung) ohne wesentlichen Informationsverlust deutlich weiter komprimieren. Aus diesen, mit der PCA erzeugten Kennzahlen kann der ursprüngliche Signalverlauf nahezu identisch rekonstruiert werden. Damit ist also auch eine dateneffiziente Dokumentation der umfangreichen Signalverläufe über einen längeren Fertigungszeitraum realisierbar.These process key figures are determined by a combined coding using discrete calculation and / or by means of process-specific PCA coding (Principal Component Analysis). This means discreet here Calculate individual signal values, such as B. the maximum of steepest rise, their occurrence etc. is the signal expression at both discrete points of the Signal course, but mainly the whole Signal curve, coded by the PCA method in the form of Process key figures described. Process key figures thus obtained different signal sources can be repeated PCA coding (hierarchical PCA coding) without significant loss of information significantly further compress. From these key figures generated with the PCA the original waveform can be almost identical be reconstructed. So that's one too data-efficient documentation of the extensive Signal curves over a longer manufacturing period  realizable.

Die Hüllkurven und die PCA-Kodierung werden mit Signaldaten einer Versuchsphase an den jeweiligen Prozeß adaptiert, wodurch eine Trennung in erlaubte und unzulässige Signalformen möglich ist. Dann werden in einer Bewertungsphase die Qualitätsmerkmale den zugehörenden Werten von Prozeßkennzahlen der erzeugten Produkte zugeordnet. Die so auftretenden Prozeßkennzahlen werden neuronalen Netzen oder auch anderen statistischen Prognose- Modellen als dessen Eingangsgrößen zugeordnet. Dann werden die neuronalen Netzwerke derart trainiert, daß sie aufgrund von ungelernten Prozeßkennzahlen die Qualitätsmerkmale für diese Produkte ausreichend genau prognostizieren können in der Form, so daß sie mit hoher Sicherheit dem in einem Produktionszyklus erzeugten Satz von Prozeßkennzahlen Qualitätsmerkmale oder -klassen zuordnen, die möglichst genau mit denen des in diesem Prozeßzyklus erzeugten Produkt übereinstimmen.The envelopes and the PCA coding are with signal data an experimental phase adapted to the respective process, thereby dividing into allowed and inadmissible Waveforms is possible. Then in one Evaluation phase the quality characteristics of the associated Values of process indicators of the products created assigned. The process indicators that appear in this way are neural networks or other statistical forecasting Assigned to models as its input variables. Then be the neural networks trained so that they are due to of unskilled process indicators the quality characteristics for can forecast these products with sufficient accuracy the shape so that it can be combined with a high degree of certainty Production cycle generated set of process indicators Assign quality characteristics or classes, if possible exactly with those of the generated in this process cycle Product match.

In einer Klassifikationsphase werden den erzeugten Prozeßkennzahlen mit Hilfe der trainierten neuronalen Netzwerke Qualitätsmerkmalswerte oder -klassen prognostiziert, die angezeigt und/oder dokumentiert und/oder zum Sortieren der erzeugten Produkte (i.o. oder n.i.o.) und/oder zum Stoppen der Maschine bei zu vielen Schlechtteilen dienen.In a classification phase, the generated Process key figures using the trained neural Networks quality characteristic values or classes predicts, displays and / or documents and / or for sorting the generated products (ok or n.i.o.) and / or to stop the machine if there are too many  Serve bad parts.

Bei Überschreiten der zulässigen Qualitätsgrenzen werden weitere neuronale Netze zur Regelung des Prozesses eingesetzt werden, die vergleichbar zu den Qualitätsnetzen gestaltet sind, deren Input/Output-Relation jedoch durch die Prozeßkennzahlen aus den Signalverläufen und den Einstellwerten der Maschine aus den Versuchsdatensätzen gebildet werden.If the permissible quality limits are exceeded additional neural networks to regulate the process are used that are comparable to the quality networks are designed, but their input / output relation by the process indicators from the waveforms and the Setting values of the machine from the test data sets be formed.

Das Training dieser Qualitätsregelnetze mittels der Prozeßkenngrößen und Einstellparameter des Prozesses erfolgt dabei vergleichbar zu den Qualitätsnetzen während der oben beschriebenen Versuchsphase.The training of these quality control networks using the Process parameters and setting parameters of the process takes place comparable to the quality networks during the experimental phase described above.

Bei den Regeleingriffen wird das Trägheitsverhalten der unterschiedlich schnell ansprechenden Einstellparameter des Prozesses und deren verzögerte Auswirkung auf die Produktqualität berücksichtigt.The inertia behavior of the setting parameters of the Processes and their delayed impact on the Product quality taken into account.

Die gesamte Systemstruktur und die Softwarekomponenten sind modular gestaltet. Somit kann durch eine flexible, aufgabenorientierte, effiziente und prozeßspezifische Gestaltung des Systemlayouts eine einfache Systemadaption an unterschiedliche Prozeßkonfigurationen auf einfache Art erfolgen. The entire system structure and software components are modular design. With a flexible, task-oriented, efficient and process-specific Design of the system layout a simple system adaptation to different process configurations in a simple way respectively.  

Mittels eines Systemteils zur Optimierung bei unzulässiger Produktqualität wird eine neue, bessere Prozeßeinstellung entweder automatisch in dem dem System bekannten Parameterraum oder interaktiv außerhalb davon gefunden.By means of a system part for optimization in the case of impermissible Product quality becomes a new, better process attitude either automatically in the system known Parameter space or found interactively outside of it.

Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß neben den adaptiven Hüllkurven zur Prüfung der Signalform unterschiedliche Formen der Signalkodierung und modular gestaltete, neuronale Netze für die Qualitätsprognose und qualitätsbasierte Regelung verwendet werden, die anhand tatsächlich ablaufender Prozeßvorgänge und der dabei in Versuchen ermittelten Werte von Qualitätsmerkmalen trainiert werden, so daß anschließend - nach der Trainingsphase - mit Hilfe dieser Verfahren ohne Prüfung der erzeugten Produkte der Produktionsprozeß so überwacht und geregelt werden kann, daß eine Aussage darüber, ob die Produkte in Ordnung (i.o.) oder nicht in Ordnung (n.i.o) sind, möglich wird. Die Eingangsparameter des neuronalen Netzes sind Prozeßkennzahlen, die aus Signalverläufen, die von Sensoren im Prozeßablauf gemessen werden, auf unterschiedliche Art ermittelt werden. Der Satz von Prozeßkennzahlen wird dabei derart gewählt, daß er die Information über die Produktqualität enthält.A special feature of the method according to the invention lies in that in addition to the adaptive envelopes for testing the Different forms of signal coding and modular neural networks for the Quality forecast and quality-based regulation used be based on actually running process operations and the values of Quality characteristics are trained so that - after the training phase - with the help of these procedures without Checking the products produced the production process like this that a statement can be monitored and regulated about whether the products are in order (OK) or not Order (n.i.o) are possible. The input parameters of the neural network are process indicators that are made up of Waveforms measured by sensors in the process will be determined in different ways. The sentence of process indicators is chosen such that it Contains information about product quality.

Eine weiterer, wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß hier neben der klassischen Bestimmung von Kenngrößen eine Signalcodierung (prozeßspezifische PCA) zur Anwendung kommt, die zum einen einen hohen Grad an Datenreduktion erlaubt, dabei jedoch einen maximalen Informationsgehalt zu auftretenden Prozeßschwankungen in den Signalverläufen an die neuronalen Netze überträgt.Another essential advantage of the invention The procedure is that in addition to the classic  Determination of parameters a signal coding (process-specific PCA) is used, on the one hand allows a high degree of data reduction, however a maximum informational content to occur Process fluctuations in the signal curves to the neural Transmits networks.

Einer nachfolgenden Regelung liegt zugrunde, daß eine Aktivierungslogik eine Abweichung der Qualitätswerte von einem gewünschten Satz von Qualitätswerten feststellt, und bei einer solchen Feststellung mittels der von einem weiteren neuronalen Netzwerk ermittelten Änderungswerte der Einstellgrößen neue Einstellgrößen des Prozesses ermittelt werden. Dabei wird eine weitere Logikstufe aktiv, die prüft, ob langsam veränderliche Einstellparameter bereits den eingeschwungenen Zustand erreicht haben. Erst danach wird im Falle einer prognostizierten, unerlaubten Qualitätsabweichung ein weiterer Regeleingriff veranlaßt.A subsequent regulation is based on the fact that a Activation logic a deviation of the quality values from a desired set of quality values, and in such a determination by means of one further neural network determined change values of the Setting values new setting values of the process are determined become. Another logic level becomes active, the checks whether slowly changing setting parameters already exist have reached the steady state. Only after is used in the event of a predicted, illegal Quality deviation caused another rule intervention.

Bei dieser Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt also eine Regelung des Prozesses nur wenn die Produktqualität den erlaubten, wählbaren Bereich verläßt. Dabei laufen sowohl die Überwachung der Signalkurven, die Kodierung, die Überwachung als auch Regelung vollautomatisch ab und es werden nur wenige Produkte, die nicht in Ordnung (n.i.o) sind, erzeugt. Treten gestörte Signale auf, ist deren Interpretation sehr einfach als Sensordefekt oder unerlaubte Prozeßzustände zu interpretieren.In this development of the method according to the invention So the process is only regulated if the Product quality leaves the permitted, selectable range. Both the monitoring of the signal curves, the Coding, monitoring as well as regulation fully automatic and there are only a few products that are not in order (n.i.o). Occur disturbed  Signals, their interpretation is very simple as Sensor defect or unauthorized process states interpret.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described with reference to the accompanying Drawings explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Verfahrens; Figure 1 is a schematic representation of the method.

Fig. 2 die Zusammenhänge der Qualität der erzeugten Produkte mit den verschiedenen Einflußgrößen; FIG. 2 shows the relationships between the quality of the products produced with the various influencing variables;

Fig. 3 verschiedene mit Sensoren und dem System gemessene Signalverläufe; FIG. 3 shows various measured with sensors and the system signal waveforms;

Fig. 4a exemplarische, verschiedene Werkzeuginnendruckverläufe eines Kunststoffspritzgießprozesses für i.o.-Teile; FIG. 4a exemplary, various pressure curves of a mold cavity for Kunststoffspritzgießprozesses io parts;

Fig. 4b exemplarische, verschiedene Werkzeuginnendruckverläufe eines Kunststoffspritzgießprozesses für n. i.o.-Teile; FIG. 4b exemplary, various pressure curves of a mold cavity for Kunststoffspritzgießprozesses nio parts;

Fig. 5a eine obere und eine untere Hüllkurve und einen zulässigen Signalverlauf für einen Produktionszyklus des Formnestdrucks eines Kunststoffspritzgießprozesses; 5a is an upper and a lower envelope and a permissible waveform for a production cycle of the mold cavity pressure of a Kunststoffspritzgießprozesses.

Fig. 5b eine obere und eine untere Hüllkurve und einen unzulässigen Signalverlauf für einen Produktionszyklus des Formnestdrucks eines Kunststoffspritzgießprozesses; FIG. 5b is an upper and a lower envelope and an unacceptable waveform for a production cycle of the mold cavity pressure of a Kunststoffspritzgießprozesses;

Fig. 5c den prinzipiellen Ansatz zur auf den Signalschwerpunkt bezogenen Hüllkurvenbestimmung und -überwachung; Figure 5c the basic approach to signal related to the center of gravity Hüllkurvenbestimmung and monitoring.

Fig. 6 ein Beispiel zu Ausgangssignalen, Datenreduktion und Signalrekonstruktion mittels PCA-Kodierung; Fig. 6 is an example of output signals, data reduction and signal reconstruction using PCA encoding;

Fig. 7 die prinzipiellen Grundlagen zur Kenngrößenbildung mittels PCA; Fig. 7, the basic principles for formation parameters by means of PCA;

Fig. 8 ein neuronales Netzwerk, mit bekannter In- /Outputrelation zur Prozeßüberwachung, das abhängig von den In-/Outputelementen des Netzes automatisch konfiguriert wird; Fig. 8 is a neural network with a known in- / output relation for process monitoring, which is automatically configured depending on the Input / Output elements of the network;

Fig. 9 eine modulare, merkmalsbezogene Netzanordnung für mehrere, unterschiedliche Qualitätsmerkmale, die hier in der Regel auf Grund der modularen Systemstruktur vorwiegend realisiert und angewandt sind; Figure 9 is a modular, feature related network arrangement for a plurality of different quality characteristics that are predominantly realized here usually due to the modular system structure and applied.

Fig. 10a eine Darstellung der funktionalen Gesamtprozeß- und Systemzusammenhänge und die vom System durchzuführenden Aktionen/Reaktionen; 10a is a representation of the functional Gesamtprozeß- and system relationships and the actions / reactions to be carried by the system.

Fig. 10b das Prinzip einer möglichen Gestaltung der neuronalen Netzwerke für die qualitätsbasierte Regelung;10b shows the principle of a possible design of the neural networks for quality-based control.

Fig. 11 die prinzipielle, vereinfachte Darstellung der Systemwirkungsweise in einem Parameterraum basierend auf Prozeßeinstellungen; Figure 11 shows the principle, simplified representation of the system efficiency, in a parameter space based on process settings.

Fig. 12 die funktionalen Phasen zur Systemadaption an einen Produktionsprozeß; FIG. 12 is the functional phase to the system adaptation to a production process;

Fig. 13 ein Prinzip zur Prozeßoptimierung mit der zugrundeliegenden Systementwicklung, mit dem innerhalb des Parameterraumes der Fig. 11 eine automatische, außerhalb davon eine interaktive Optimierung der Prozeßeinstellung erfolgt; und FIG. 13 is a schematic for process optimization with the underlying system development, is performed with the inside of the parameter space of FIG 11, an automatic, outside of which an interactive optimization of the process setting. and

Fig. 14 die prinzipielle, vereinfachte Darstellung einer Qualitätsfunktion in einem Parameterraum basierend auf Einstellungen von Prozeßparametern. Fig. 14 the basic, simplified illustration of a quality function in a parameter space based on settings of process parameters.

Fig. 1 zeigt den Ablauf der Überwachung und Regelung eines zyklischen Prozesses, der durch das Rechteck "Prozeß" dargestellt ist. Als exemplarisches Einsatzbeispiel wird im folgenden das Spritzgießen von Kunststoffprodukten betrachtet. Die nachstehend beschriebene Systementwicklung ist jedoch allgemein auf die Überwachung und Regelung zyklisch organisierter Prozesse anwendbar. Beispielhaft sind hier automatisierte Prozesse zu nennen wie Druckgußprozesse, Pulverspritzgießprozesse, Umformprozesse, Schweißprozesse und dabei insbesondere elektrische Schweißprozesse, wie unterschiedliche Formen des Widerstandsschweißens, Punktschweißens, UP-Schweißens etc., Cinchprozesse, Nietprozesse, Lackierprozesse, galvanische Prozesse, beispielsweise zum Beschichten, Siebdruckprozesse, Stanzprozesse, Schneidprozesse und anderes mehr. Fig. 1 shows the sequence of monitoring and control of a cyclic process, which is represented by the rectangle "process". In the following, the injection molding of plastic products is considered as an exemplary application. However, the system development described below is generally applicable to the monitoring and control of cyclically organized processes. Automated processes such as die casting processes, powder injection molding processes, forming processes, welding processes and, in particular, electrical welding processes, such as different forms of resistance welding, spot welding, submerged arc welding, etc., cinch processes, riveting processes, painting processes, galvanic processes, for example for coating, screen printing processes, are to be mentioned here as examples. Stamping processes, cutting processes and more.

Von den dynamischen Abläufen dieser Prozesse, die im folgenden an dem Beispiel Kunststoffspritzgießen erläutert werden, soll sich eine Qualitätsüberwachung ableiten lassen (Fig. 1), die im unteren Rechteck angezeigt ist, und zwar ohne Untersuchung bzw. Kontrolle des Produktes selbst. Aus dem Ablauf eines Prozesses selbst, der ja kausal verantwortlich dafür ist, ob ein Produkt "in Ordnung" (i.o.) oder "nicht in Ordnung" (n.i.o.) ist, soll abgeleitet werden, ob das hergestellte Erzeugnis i.o. oder n.i.o. ist. Ferner soll im Falle n.i.o oder deutlich vor Erreichen der Grenze zwischen i.o. und n.i.o eine Prozeßregelung einsetzen, die also bei einer nicht erlaubten Abweichung des Prozesses von einem bestimmten Soll-Arbeitspunkt die Rückführung auf diesen durch Ableitung von Änderungswerten ΔEi (i = 1, 2, . . .) ermöglicht, durch die die Einstellgrößen des Prozesses so korrigiert werden können, daß neue Einstellgrößen Ei,neu = Ei + ΔEi mit ΔEi = f(Qki, Pki) erzeugt werden, die den Prozeß wieder auf einen optimalen Arbeitspunkt einstellen.Quality monitoring should be derived from the dynamic processes of these processes, which are explained below using the example of plastic injection molding ( FIG. 1), which is displayed in the lower rectangle, without any examination or control of the product itself. From the process A process itself, which is causally responsible for whether a product is "ok" (OK) or "not OK" (NOK), is to be derived whether the manufactured product is OK or NOK. Furthermore, in the case of no ok or well before the limit between io and no ok is reached, a process control should be used which, if the process does not deviate from a certain target operating point, is to be traced back to it by deriving change values ΔEi (i = 1, 2 ..) enables the setting variables of the process to be corrected so that new setting variables Ei, new = Ei + ΔEi with ΔEi = f (Qki, Pki) are generated, which set the process back to an optimal operating point.

Beispielhafte Signalverläufe des Werkzeuginnendrucks für mehrere Produktionszyklen beim Spritzgießen für die beiden Qualitätsklassen sind in Fig. 4a und 4b dargestellt. In den Fig. 4a und 4b sind wiederum als Beispiel, zwei angußnahe Werkzeuginnendruckverläufe für i.o.-Produkte (Fig. 4a) und für n.i.o.-Produkte (Fig. 4b) dargestellt. Jeweils im rechten oberen Quadranten findet sich dieselbe Darstellung, jedoch nur für die Anfangsphase von wenigen Sekunden, also zeitlich gestreckt. Aus einem Vergleich derselben Werkzeuginnendruckverläufe pF (i.o) in Fig. 4a und pF (n.i.o) in Fig. 4b läßt sich deutlich erkennen, daß typische Charakteristika dieser Druckverläufe mit der Qualität der Teile (i.o. oder n.i.o.) korrelierbar sind. So erkennt man, daß bei den i.o.-Teilen das Maximum der Druckverläufe nach ca. 2,5 bis 3,5 Sekunden erreicht wird, während es bei den n.i.o.-Teilen bei 2,5 bis 5,0 Sekunden auftritt. Man erkennt auch aus den zeitlich gestreckten Abbildungen im rechten oberen Quadranten der beiden Abbildungen, daß der Druckanstieg (Gradient) bei den n.i.o.-Teilen sehr viel stärker in der Steilheit schwankt wie bei den i.o.-Teilen.Exemplary signal profiles of the mold cavity pressure for several production cycles during injection molding for the two quality classes are shown in FIGS. 4a and 4b. Two angußnahe cavity pressure curves for io products (Fig. 4a) and nio for products (Fig. 4b) in FIGS. 4a and 4b are again as an example, is shown. The same representation is found in the upper right quadrant, however, only for the initial phase of a few seconds, i.e. extended in time. A comparison of the same mold pressure profiles pF (io) in FIG. 4a and pF (nio) in FIG. 4b clearly shows that typical characteristics of these pressure profiles can be correlated with the quality of the parts (io or nio). So you can see that the maximum of the pressure curves is reached after approx. 2.5 to 3.5 seconds with the OK parts, while it occurs at 2.5 to 5.0 seconds with the OK parts. It can also be seen from the time-stretched images in the upper right quadrant of the two images that the pressure increase (gradient) fluctuates much more steeply in the nio parts than in the io parts.

Unter Beachtung derartiger Erkenntnisse, die aber in den Fig. 4a und 4b nur beispielhaft zu verstehen sind und die für jeden Prozeß und jede Prozeßkenngröße unterschiedlich sind und daher prozeßspezifisch analysiert werden müssen, kann man aus den Signalverläufen Prozeßkenngrößen Pki ableiten, und diese mit der Qualität der erzeugten Produkte, also im einfachsten Fall mit der Feststellung i.o. oder n.i.o. für die Teile korrelieren.Taking into account such findings, which are only to be understood as examples in FIGS . 4a and 4b and which are different for each process and each process parameter and therefore have to be analyzed process-specifically, process parameters Pki can be derived from the signal curves, and these with the quality correlate the products produced, in the simplest case with the determination of OK or NOK for the parts.

Da der Kausalzusammenhang zwischen den einzelnen meßbaren Prozeßsignalen (siehe Fig. 3) - nicht zu verwechseln mit den Einstellgrößen Ei an der Maschine oder dem Maschinen- und dem Prozeßergebnis, also der Qualität der erzeugten Produkte - so komplex ist, daß eine geschlossene Darstellung - etwa in Form eines analytischen Ausdrucks - nicht möglich ist, muß ohne diese Kenntnis ein Modell dieses Zusammenhangs entwickelt werden, das eine Überwachung der Qualität des erzeugten Produktes und eine daran ausgerichtete Regelung des Prozesses ermöglicht. Since the causal relationship between the individual measurable process signals (see Fig. 3) - not to be confused with the setting variables Ei on the machine or the machine and the process result, i.e. the quality of the products produced - is so complex that a closed representation - for example in the form of an analytical expression - without this knowledge, a model of this connection must be developed without this knowledge, which enables the quality of the product produced to be monitored and the process to be regulated accordingly.

Bei vielen Prozessen und ebenso beim Spritzgießen von Kunststoffen hängt die Qualität des Produktes nicht nur von der einstellbaren und eingestellten Funktionen der Maschine und des Werkzeugs, die durch Einzelgrößen Ei steuerbar sind, ab, sondern auch von den Umgebungsbedingungen und ebenso von den meist unbekannten aktuellen Eigenschaften des Materials, aus dem das Produkt entstehen soll. Diese Zusammenhänge soll Fig. 2 vermitteln.In many processes and also in the injection molding of plastics, the quality of the product depends not only on the adjustable and set functions of the machine and the tool, which can be controlled by individual sizes Ei, but also on the ambient conditions and also on the mostly unknown current properties the material from which the product is to be made. These relationships should provide FIG. 2.

In einem ersten Schritt sieht das erfindungsgemäße Verfahren die Überwachung der Signalverläufe durch adaptive Hüllkurven für jeden verwendeten Signalverlauf vor. Fig. 5a zeigt ein Hüllkurvenbeispiel mit zulässigem Signalverlauf, Fig. 5b zeigt ein Hüllkurvenbeispiel von einem Produktionszyklus mit unzulässigem Signalverlauf. Durch zwei unterschiedliche Toleranzfunktionen kann ein geringes Über- und Unterschreiten der oberen und unteren Hüllkurve ermöglicht werden, um auch die Verarbeitung von im Prinzip unzulässigen Signalen in der Nähe des bekannten Arbeitsbereichs des Prozesses zu ermöglichen. Adaptiv bedeutet hier, daß die Hüllkurven aus der oberen und unteren Einhüllenden der maximalen und minimalen Signalwerte jedes erlaubten Signalverlaufes der zugrundeliegenden Versuche automatisch erzeugt werden. Ein Fehler in der Erzeugung der Signale (z. B. Sensor-, Meßverstärker-, Kabeldefekt etc.) oder ein Überschreiten eines gelernten Arbeitsbereiches des Prozesses wird damit sicher erkannt. Ebenso wird eine unzulässige Kodierung unbekannter und somit unerlaubter Systemzustände, mit ungesicherter Qualitätsprognose und falschem Regeleingriff verhindert.In a first step, the method according to the invention provides for the monitoring of the signal profiles by means of adaptive envelopes for each signal profile used. Fig. 5a shows a Hüllkurvenbeispiel with permissible waveform, Fig. 5b shows a Hüllkurvenbeispiel of a production cycle with invalid waveform. Two different tolerance functions allow the upper and lower envelope curves to be slightly exceeded or fallen short of, in order to also enable the processing of signals that are in principle impermissible in the vicinity of the known work area of the process. Adaptive here means that the envelopes are generated automatically from the upper and lower envelopes of the maximum and minimum signal values of each permitted signal course of the underlying experiments. An error in the generation of the signals (e.g. sensor, measuring amplifier, cable defect, etc.) or exceeding a learned working area of the process is thus reliably detected. In addition, an inadmissible coding of unknown and thus unauthorized system states with unsecured quality forecast and incorrect control intervention is prevented.

Eine noch leistungsfähigere Methode der Signalprüfung auf erlaubte Ausprägungen ist in Fig. 5c dargestellt. Während beim oben genannten Verfahren die Toleranzintervalle für jeden Meßpunkt einer Signalkurve unabhängig voneinander bestimmt werden, berücksichtigt diese zweite Methode (Fig. 5c) Korrelationen zwischen den Meßpunkten. Denkt man sich jeden erlaubten Signalverlauf als Punkt in einem Vektorraum dargestellt, so wird ausgehend von der Kovarianzmatrix erlaubter Signalverläufe ein Hüllellipsoid konstruiert, das gerade alle erlaubten Prozeßzustände beinhaltet. Mit dieser Konstruktion lassen sich erlaubte Prozeßzustände sehr viel besser von unerlaubten Zuständen trennen.An even more powerful method of checking signals for permissible values is shown in FIG. 5c. While the tolerance intervals for each measuring point of a signal curve are determined independently of one another in the above-mentioned method, this second method ( FIG. 5c) takes into account correlations between the measuring points. If one imagines each permitted signal curve as a point in a vector space, an envelope ellipsoid is constructed based on the covariance matrix of permitted signal curves, which contains all the permitted process states. This construction makes it much easier to separate permitted process states from unauthorized states.

Der nächste Schritt ist die Ableitung von Prozeßkenngrößen Pki, die den Prozeßablauf und dessen Schwankungen selbst charakterisieren, die also zwar einerseits von den in Fig. 2 dargestellten Einflußparametern abhängig sind, die sich aber auch bei gleichbleibenden Einstellwerten verändern können. The next step is the derivation of process parameters Pki, which characterize the process sequence and its fluctuations themselves, which thus depend on the one hand on the influencing parameters shown in FIG. 2, but which can also change if the setting values remain the same.

Fig. 3 zeigt für das Beispiel des Kunststoff-Spritzgießens einige wesentliche Signalverläufe einiger wesentlicher Prozeßgrößen, die während des zu überwachenden Prozesses an einer Spritzgußmaschine auftreten, zwei Triggersignale, den Hydraulikdruck pHyd, den Düsendruck pD, den Schneckenweg sSch, den Druckverlauf pFn und pFf angußnah und -fern in einem Formnest, die Düsentemperatur TDIR und die Werkzeugwand-Temperatur TW. Diese Signalverläufe kennzeichnen den realen Ablauf eines Prozeßabschnitts, während ein Produkt, also etwa ein Spritzgußteil, gefertigt wird. Sie werden durch geeignete Sensoren ermittelt. Die Sensorik kann natürlich prozeßabhängig erweitert werden, z. B. um die Schneckendrehzahl, oder aber reduziert werden. Aus diesen Signalverläufen kann mittels bekannter mathematischer Methoden für jeden Signalverlauf eine beliebige Anzahl diskreter Prozeßkenngrößen wie Maximum, Gradient, Integral usw. berechnet werden. Fig. 3 shows for the example of plastic injection molding some essential signal curves of some essential process variables that occur on an injection molding machine during the process to be monitored, two trigger signals, the hydraulic pressure pHyd, the nozzle pressure pD, the screw path sSch, the pressure curve pFn and pFf close to the gate and remote in a mold cavity, the nozzle temperature TDIR and the tool wall temperature TW. These signal profiles characterize the real course of a process section while a product, for example an injection molded part, is being manufactured. They are determined by suitable sensors. The sensors can of course be extended depending on the process, e.g. B. by the screw speed, or reduced. Any number of discrete process parameters such as maximum, gradient, integral, etc. can be calculated from these signal profiles using known mathematical methods for each signal profile.

Deutlich leistungsfähiger bezüglich der Kenngrößenbildung ist jedoch die Methode der PCA-Kodierung für die Signalverläufe. Die PCA (Principal Component Analysis) ist eine Methodik der multivarianten Statistik zur Analyse der statistischen Eigenschaften eines multidimensionalen Zufallsvektors. Ausgehend von einer repräsentativen Stichprobe, also einem Satz von Signalverläufen aus Versuchen, ermöglicht die PCA das Auffinden des Unterraums minimaler Dimension des Musterraumes derart, daß die Projektionen der Muster auf den Unterraum eine vorgebbare Schranke des Rekonstruktionsfehlers nicht überschreiten. Bei Vorgabe eines zulässigen Fehlers von beispielsweise 1% ist es damit in Anwendungen typischerweise möglich, eine Datenkompression von 1 : 100 oder mehr zu erreichen.Significantly more efficient in terms of parameter formation however, is the method of PCA coding for the Waveforms. The PCA (Principal Component Analysis) is a methodology of multivariate statistics to analyze the statistical properties of a multidimensional Random vector. Starting from a representative Random sample, i.e. a set of signal profiles If the PCA tries, the subspace can be found  minimal dimension of the sample space such that the Projections of the patterns onto the subspace a given Do not exceed the barrier of the reconstruction error. If a permissible error of, for example, 1% is specified it is typically possible in applications to use one To achieve data compression of 1: 100 or more.

Ebenso ist es beim realisierten Ansatz möglich, den Reduktionsfaktor durch Vorgabe der Dimension des Unterraumes festzulegen und den dabei auftretenden Kodierungsfehler bestimmen zu lassen.It is also possible with the implemented approach that Reduction factor by specifying the dimension of the Define subspace and the occurring To have coding errors determined.

Methodisch erfordert die PCA eine Schätzung des Musterschwerpunktes einer Stichprobe und die Lösung des mit der Kovarianzmatrix des Zufallsvektors verbundenen Eigenwertproblems, wobei die Kovarianzmatrix ebenfalls mittels der Stichprobe geschätzt wird. Die algorithmische Implementierung der PCA ist unter Rückgriff auf Standardsoftwarepakete für lineare Probleme möglich. Das vorliegende erfindungsmäßige Verfahren benutzt die PCA zur Ableitung von Prozeßkennzahlen aus den Signalverläufen der zyklischen Meßdatenzeitreihen von den Prozeßzustand erfassenden Sensoren.Methodologically, the PCA requires an estimate of the Sample focus of a sample and the solution of the the covariance matrix of the random vector Eigenvalue problems, the covariance matrix also is estimated using the sample. The algorithmic Implementation of the PCA is under recourse Standard software packages for linear problems possible. The The present inventive method uses the PCA Deriving process key figures from the signal profiles of the cyclical measurement data time series from the process state sensing sensors.

In Fig. 6 sind beispielhaft 7 Ausgangssignalverläufe, deren PCA-Kennzahlen und die aus den Kennzahlen rekonstruierten ebenfalls 7 Signalverläufe eines Formnestinnendruckverlaufes dargestellt. Fig. 7 faßt die wesentlichen Funktionsbausteine und Berechnungsvarianten der PCA zusammen.In FIG. 6, 7 output waveforms whose PCA figures and the reconstructed from the key figures also 7 waveforms are shown an inner mold cavity pressure course exemplary. Fig. 7 summarizes the essential function blocks and calculation variants of the PCA.

Die Ableitung von Prozeßkenngrößen anstelle einer direkten Verarbeitung der Signalverläufe dient dazu, pro Prozeßabschnitt und Meßstelle pro Signalverlauf mit sehr viel weniger Daten und sehr viel weniger Prozessor- und Speicherkapazität auszukommen, wie dies ansonsten erforderlich wäre. Eine solche Ableitung von Prozeßkenngrößen Pki vor allem mittels der PCA-Methode erlaubt es, die anfallenden Daten so zu reduzieren, daß die anschließende Verarbeitung zur Überwachung und Regelung überhaupt handhabbar wird, und dies bei der PCA-Methode mit minimalem Informationsverlust. Ansonsten würden die Signalverläufe in digitalisierter Form je nach Abtastfrequenz und sonstigen Charakteristika zu einer zu hohen Zahl von zu verarbeitenden Daten führen.The derivation of process parameters instead of a direct one Processing the waveforms is used per Process section and measuring point per signal curve with very much less data and much less processor and Storage capacity get along like this otherwise would be required. Such a derivative of Process parameters Pki mainly using the PCA method allows the data to be reduced so that the subsequent processing for monitoring and control becomes manageable at all, and this with the PCA method minimal loss of information. Otherwise they would Signal curves in digitized form depending on Sampling frequency and other characteristics to one lead to a high number of data to be processed.

Zur Datenreduktion können also einerseits signifikante Größen der Signalverläufe ermittelt und dargestellt werden, z B. die Amplitude des Maximums, der Zeitpunkt des Auftretens des Maximums, die Steilheit des Signalverlaufes an bestimmten Stellen, Integrale von Signalsegmenten, usw. Die Ableitung von Prozeßkenngrößen ist in der zusammenfassenden Darstellung nach Fig. 12 jeweils im zweiten Block von links in der zweiten und dritten Reihe zur Bewertung und im dritten Block der Überwachung und Regelung als "Kenngrößen-Berechnung" dargestellt. Beispielsweise kann man für die Überwachung eines Spritzgußprozesses zwischen 20 und 80 Prozeßkenngrößen je nach Prozeßart erhalten.For data reduction, on the one hand, significant quantities of the signal curves can be determined and displayed, e.g. the amplitude of the maximum, the time at which the maximum occurs, the steepness of the signal curve at certain points, integrals of signal segments, etc. The derivation of process parameters is in the an aggregated view of FIG. 12 are shown in the second block from the left in the second and third rows on the evaluation and in the third block of the monitoring and control as "characteristic-quantity calculation". For example, between 20 and 80 process parameters can be obtained for the monitoring of an injection molding process, depending on the type of process.

Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Modellierung des Zusammenhangs zwischen Prozeßkenngrößen Pk1 . . . Pki und der Qualität der erzeugten Teile, gegeben durch Qualitätsmerkmale Qm und Merkmalsklassen Qk1 . . . Qkm, dadurch gekennzeichnet ist, daß ein neuronales Netzwerk NN1 eingesetzt wird. Ein solches neurales Netzwerk NN1 ist in Fig. 8 beispielhaft dargestellt. Im einfachsten Fall bedeutet Qk1 = i.o. und Qk2 = n.i.o. für das überwachte Merkmal. Ein Beispiel kann derart gestaltet sein, daß ein bestimmtes Maß des Produktes etwa zu lang (Q1), zu kurz (Q2) oder zufriedenstellend (Q3) anhand von drei Merkmalsklassen überwacht wird. In einem weiteren Beispiel wird der aktuelle Wert eines Merkmals erforderlich, dazu wird das Netz auf konkrete Werte des Merkmals trainiert. Durch Verwendung mehrerer solcher neuronaler Netzwerke kann das neuronale Netzwerk NN1 modular für eine beliebige Anzahl von Qualitätsmerkmalen erweitert werden (Fig. 9). A feature of the invention is that the modeling of the relationship between process parameters Pk1. . . Pki and the quality of the parts produced, given by quality features Qm and feature classes Qk1. . . Qkm, characterized in that a neural network NN1 is used. Such a neural network NN1 is shown as an example in FIG. 8. In the simplest case, Qk1 = io and Qk2 = nio for the monitored feature. An example can be designed in such a way that a certain measure of the product is monitored too long (Q1), too short (Q2) or satisfactorily (Q3) on the basis of three feature classes. In another example, the current value of a feature is required, for this the network is trained on specific values of the feature. By using several such neural networks, the neural network NN1 can be expanded in a modular manner for any number of quality features ( FIG. 9).

Die Theorie neuronaler Netzwerke ist an sich bekannt. Ein solches neuronales Netzwerk besteht ggf. aus mehreren Schichten, im Beispiel nach Fig. 8 aus drei Schichten, über die eine gewichtete Verknüpfung der Prozeßkenngrößen Pk1 . . . Pki mit Qualitätsmerkmalsklassen Qk1 . . . Qkm, wie sie für die Qualitätsmerkmale und somit die Qualität eines erzeugten Produktes charakteristisch sind, hergestellt wird.The theory of neural networks is known per se. Such a neural network may consist of several layers, in the example according to FIG. 8 three layers, via which a weighted connection of the process parameters Pk1. . . Pki with quality feature classes Qk1. . . Qkm as they are characteristic of the quality characteristics and thus the quality of a product produced.

In einer ersten "Bewertungs"-Phase (vgl. Fig. 12) werden den aus den Signalverläufen abgeleiteten Prozeßkenngrößen Pk1 interaktiv bestimmte Qualitätsmerkmale Qkj (Qk1 . . . Qkm) zugeordnet, die durch visuelle Begutachtung und/oder Vermessung der erzeugten Produkte festgestellt werden. Im Beispiel des Spritzgießens kann das z. B. bedeuten, daß bei einem Produkt etwa die Dicke, die Oberflächengüte an verschiedenen Stellen, geometrische Abmessungen und ihre Abweichungen von einem Sollmaß, die Festigkeit, usw. festgestellt werden, die man Qualitätskenngrößen Qkj zuordnet. Diese Zuordnung wird nun in einem Trainingsdatenfile erfaßt und dient dann in einem späteren, separaten Vorgang zum "Training" des/der neuronalen Netzwerke(s).In a first “evaluation” phase (cf. FIG. 12), the process parameters Pk1 derived from the signal profiles are interactively assigned certain quality features Qkj (Qk1... Qkm) which are determined by visual inspection and / or measurement of the products produced. In the example of injection molding, the z. B. mean that the thickness, the surface quality at various points, geometric dimensions and their deviations from a nominal size, the strength, etc. are determined for a product, which are assigned to quality parameters Qkj. This assignment is now recorded in a training data file and is then used in a later, separate process for "training" the neural network (s).

Das Training eines neuronalen Netzwerkes findet anhand des Trainingsdatenfiles, oder eines Teildatensatzes davon, unter Anwendung eines der allgemein bekannten Lernalgorithmen wie z. B. dem Back-Propagation-Algorithmus statt. Fig. 8 zeigt für einen Lernschritt die Änderung der Gewichte im neuronalen Netzwerk NN1 bei Berücksichtigung eines Lernmusters (Fehlersignal wird durch Abweichungen in der Lernphase berechnet und ergibt sich aufgrund der Differenz zwischen Netzausgang und Lernvorgabe).The training of a neural network takes place on the basis of the training data file, or a partial data set thereof, using one of the generally known learning algorithms such as B. instead of the back propagation algorithm. Fig. 8 shows a learning step for the change of the weights in the neural network NN1 in consideration of a learning pattern (error signal is calculated by differences in the learning phase, and is due to the difference between the network output and learning default).

Durch ein Training, das etwa im Beispiel des Spritzgießens anhand von 60 erfaßten Prozeßabschnitten (d. h. der Erzeugung von 60 Produkten) ablaufen kann, ist es möglich, daß ein neuronales Netzwerk eine Klassifikations- und Prognosesicherheit, d. h. korrekte Zuordnung von Prozeßkenngrößen und Qualitätsmerkmalen, in einer Größenordnung erzielt, die teilweise im Genauigkeitsbereich der üblicherweise eingesetzten Meßmittel zur Überprüfung dieser Prognoseergebnisse liegt.Through training, for example in the example of injection molding based on 60 process sections (i.e. the Production of 60 products), it is possible that a neural network has a classification and Forecast certainty, d. H. correct allocation of Process parameters and quality features in one Achieved magnitude, sometimes in the accuracy range the measuring equipment usually used for checking of these forecast results.

Auf diese Weise ist es also möglich, durch die Ableitung von Prozeßkenngrößen aus den Signalverläufen von Meßdatenzeitreihen und einem Training des neuronalen Netzwerkes NN1 anhand einer Zuordnung von Qualitätskenngrößen im neuronalen Netzwerk NN1 ein Prozeßmodell zu erstellen, das den kausalen Zusammenhang zwischen den Prozeßkenngrößen Pki und den Qualitätskenngrößen Qkj nachbildet und nach Abschluß der Bewertungsphase (Fig. 12) und der Trainingsphase (Fig. 12) anhand der jeweiligen Prozeßkenngrößen eine Aussage erlaubt, ob die Qualität eines Produktes einem bestimmten Satz von Qualitätsprognosewerten entspricht (z. B. i.o. oder 100 mm) oder nicht (z. B. n.i.o. oder 100,9 mm) und zwar ohne Prüfung des Produktes.In this way it is possible, by deriving process parameters from the signal curves of measurement data time series and training the neural network NN1 on the basis of an assignment of quality parameters in the neural network NN1, to create a process model that shows the causal relationship between the process parameters Pki and the quality parameters Qkj simulates and after completion of the evaluation phase ( Fig. 12) and the training phase ( Fig. 12) based on the respective process parameters, a statement can be made as to whether the quality of a product corresponds to a certain set of quality forecast values (e.g. OK or 100 mm) or not (e.g. nio or 100.9 mm) without testing the product.

Für jedes zur Ermittlung der Qualität herangezogene Qualitätsmerkmal (also etwa: Aussehen der Oberfläche, Füllung der Form, Abmessungen, usw.) kann man auch jeweils ein getrenntes neuronales Netzwerk verwenden, um einen modularen Aufbau und hierarchische Modellstrukturen möglich zu machen.For each used to determine the quality Quality feature (i.e. the appearance of the surface, Filling the shape, dimensions, etc.) can also be done in each case use a separate neural network to one modular structure and hierarchical model structures possible close.

Wesentlich ist, daß die Kennzahlenbestimmung und die Prognose der Netzwerke jedoch nur mit von der Hüllkurven- Methode erlaubten Signalverläufen erfolgt, und somit eine unerlaubtes Systemergebnis bei unzulässigem Signalverlauf unterbunden wird.It is essential that the key figure determination and the Forecast of the networks only with the envelope Method allowed signal courses takes place, and thus a unauthorized system result with impermissible signal curve is prevented.

In der Trainingsphase kann z. B. durch hierarchische Anordnung von Netzen zuerst die Überwachung attributiver und dann variabler Merkmale erzeugt werden. In der Trainingsphase des neuronalen Netzwerks erfolgt somit die attributive oder quantitative Zuordnung bestimmter Qualitätskenngrößen zu Prozeßkenngrößen eines bestimmten Prozeßzyklus oder -abschnitts.In the training phase, e.g. B. by hierarchical Arrangement of networks first monitoring attributive and then creating variable features. In the Training phase of the neural network thus takes place attributive or quantitative assignment of certain Quality parameters for process parameters of a certain one  Process cycle or section.

Vor dem Training des neuronalen Netzwerkes kann in einer Datenbank eine Zuordnung der Prozeßkenngrößen zu den Qualitätskenngrößen eines Produktes erfolgen, also die Erzeugung eines Trainingsvektors. Mehrere Trainingsvektoren ergeben einen Trainingssatz. Die Trainingssätze werden in Trainingsdatenfile gespeichert.Before training the neural network, one can Database an assignment of the process parameters to the Quality parameters of a product take place, i.e. the Generation of a training vector. Multiple training vectors result in a training set. The training sets are in Training data file saved.

In Fig. 10a ist noch einmal das gesamte System im Zusammenhang dargestellt. Von den Sensoren in der Maschine werden die Sensorsignale abgeleitet. Diese erzeugen dann die entsprechenden Signalverläufe, die an die zentrale Datenverarbeitungseinheit gelangen und dort in der beschriebenen Weise weiterverarbeitet werden.The entire system is shown again in context in FIG. 10a. The sensor signals are derived from the sensors in the machine. These then generate the corresponding signal profiles, which reach the central data processing unit and are further processed there in the manner described.

In Fig. 12 ist der Vorgang der Hüllkurvenbestimmung in der ersten Zeile der Bewertungsphase dargestellt. Die interaktive Bewertung in den nächsten beiden Zeilen erzeugen die Trainingsdatenfile für die Qualitäts- und Reglernetze. Dabei werden die Prozeßkenngrößen abgeleitet und dann den Qualitätsmerkmalen bzw. dem Einstellwerten zugeordnet. In der vierten und fünften Zeile der Fig. 12 ist der Trainingsablauf mit Hilfe der neuronalen Netzwerke NN1 und NN2 dargestellt. In Fig. 12, the operation of Hüllkurvenbestimmung is shown in the first line of the evaluation phase. The interactive assessment in the next two lines creates the training data file for the quality and control networks. The process parameters are derived and then assigned to the quality characteristics or the setting values. In the fourth and fifth lines of FIG. 12, the training sequence is shown using the neural networks NN1 and NN2.

In der sechsten und siebten Zeile der Fig. 12 ist dann die Überwachungs- und Regelungsphase dargestellt, in der nach Abschluß der Trainingsphase direkt aus den Signalverläufen die Qualität prognostiziert wird und eine Sortierung in i.o.-Teile und n.i.o-Teile bei gleichzeitiger Anzeige und Dokumentation vorgenommen wird. Dabei wird das Netzwerk NN2 nur dann aktiv, wenn vom NN1 ein unerlaubter Qualitätszustand gemeldet wird (Fig. 1).In the sixth and seventh line of FIG. 12, the monitoring and control phase is then shown, in which, after the training phase has ended, the quality is predicted directly from the signal profiles and sorted into OK parts and NOK parts with simultaneous display and documentation becomes. The network NN2 only becomes active if an unauthorized quality status is reported by the NN1 ( FIG. 1).

Das neuronale Netzwerk NN1 (Fig. 8, Fig. 9) sollte so trainiert sein, daß es anhand von Prozeßkennzahlensätzen, symbolisiert durch die Punkte P1, P2, . . . Pj, in einem Raum arbeitet, vgl. Fig 11, in dem beispielhaft sowohl die Qualitätsmerkmale für i.o.- und für n.i.o.-Klassen, als auch eine repräsentative Verteilung von variablen Merkmalswerten auftreten, und in dem für Kennzahlenwerte, die nicht während der Trainingsphase erzeugt wurden, ein guter Prognosewert erreicht wird. Man spricht hier von einer Generalisierungsfähigkeit des neuronalen Netzwerks, wenn für nicht trainierte Kennzahlensätze eine zufriedenstellende Qualitätsprognose erzielt wird.The neural network NN1 ( FIG. 8, FIG. 9) should be trained in such a way that it is based on sets of process codes, symbolized by the points P1, P2,. . . Pj, works in a room, cf. 11 , in which both the quality characteristics for IO and NOK classes, as well as a representative distribution of variable characteristic values, occur, and in which a good forecast value is achieved for key figure values that were not generated during the training phase. One speaks here of a generalization capability of the neural network if a satisfactory quality forecast is achieved for sets of key figures that have not been trained.

So soll das Netz nicht nur in der Lage sein, von einem bestimmten eintrainierten Satz von Prozeßkenngrößen z. B. zu einem bestimmten Ergebnis (i.o. oder n.i.o.) zu gelangen. Es sollte auch aus einem Satz Prozeßkenngrößen, zu dem es noch nicht trainiert worden ist und der innerhalb eines definierten i.o/n i.o.-Bereiches, wie z. B. des Quaders P1 . . . P8 in Fig. 11, liegt, ein zuverlässiges Ergebnis liefern.So the network should not only be able to z from a certain trained set of process parameters. B. to arrive at a certain result (OK or NOK). It should also consist of a set of process parameters for which it has not yet been trained and which is within a defined io / n io range, such as, for. B. the cuboid P1. . . P8 in Fig. 11, is to provide a reliable result.

Ein weiterer Abschnitt des Verfahrens besteht darin, bei prognostizierten n.i.o.-Teilen eine Regelungsfunktion zu aktivieren. Diese soll bei Abweichung der Qualitätskenngrößen Qk von den erlaubten Werten die Einstellgrößen des Prozesses so verändern, daß die angestrebten Werte der Qualitätsmerkmale erneut erreicht werden.Another section of the process is at predicted no-go parts to a control function activate. In the event of deviation from the Quality parameters Qk from the permitted values Change the process parameters so that the desired values of the quality characteristics again achieved become.

Dies erfolgt mit Hilfe eines weiteren neuronalen Netzwerkes NN2, das in Fig. 1 und Fig. 12 dargestellt ist. Auch diesem Netzwerk werden die Prozeßkenngrößen Pk1 . . . Pki eingegeben. Sie werden bestimmten Einstellwerten Ek1 . . . Ekn zugeordnet, und zwar in einer Trainingsphase derart, daß das Fehlersignal die interne Netzwerkgewichtung der einzelnen Einflußgrößen vergleichbar zum Training der Qualitätsnetze verändert. Am Schluß nach Ablauf der Trainingsphase enthält das neuronale Netzwerk ein Modell, das bei Abweichungen vom Arbeitspunkt des Prozesses (Fig. 11), definiert durch Prozeßkenngrößen Pki, von einem gewünschten Soll-Arbeitspunkt PA Änderungen der Einstellwerte ΔEk1 . . . ΔEkn angibt, die eine "Rückführung" des Prozesses auf den aktuell besten Arbeitspunkt PA herbeiführen. Der Weg der Abweichung ist in Fig. 11 als Pfad 1, die Rückführung als Pfad 2 angegeben.This is done by means of a further neural network NN2, which is shown in Fig. 1 and Fig. 12. The process parameters Pk1. . . Pki entered. You will find certain setting values Ek1. . . Ekn assigned, in a training phase such that the error signal changes the internal network weighting of the individual influencing variables in a manner comparable to the training of the quality networks. At the end of the training phase, the neural network contains a model which, in the event of deviations from the working point of the process ( FIG. 11), defined by process parameters Pki, changes the setting values ΔEk1 from a desired target working point PA. . . ΔEkn indicates that the process is "brought back" to the currently best working point PA. The path of the deviation is shown in FIG. 11 as path 1 , the return path as path 2 .

Auch dies erfolgt, dies sei nochmals betont, mit dem wie oben beschriebenen, trainierten Netz ohne jegliche konkrete Prüfung der erzeugten Produkte. Diese Regelungsphase und deren Konkretisierung ist in Fig. 12 in den Zeilen 3, 5 und 7 dargestellt. Die Beschriftung ist aufgrund der vorstehend gegebenen Erläuterungen selbsterklärend.This is also done, it should be emphasized again, with the trained network as described above without any specific testing of the products produced. This control phase and its specification is shown in lines 12, 3, 5 and 7 in FIG . The labeling is self-explanatory based on the explanations given above.

Zu den Fig. 1, 10a und 12 ist noch zu ergänzen, daß, bevor eine Änderung der Einstellwerte eingeleitet wird, eine Aktivierungslogik f(Qk1 . . . Qkm), die im zweiten neuronalen Netzwerk NN2 vorgesehen ist, vom ersten neuronalen Netzwerk NN1 her aktiviert werden muß. Die Aktivierungslogik kann z. B. - im einfacheren Fall - so ausgelegt sein, daß sie eine Veränderung der Einstellwerte einleitet, wenn ein Produkt n.i.o. ist.To FIGS. 1, 10a and 12, it should be added that, before a change of settings is initiated, an activation logic f (QK1... Qkm) which is provided in the second neural network NN2, from the first neural network NN1 forth must be activated. The activation logic can e.g. B. - in the simpler case - be designed so that it initiates a change in the setting values when a product is not ok.

Andererseits sollte die Regelung nicht erst einsetzen, wenn ein Produkt n.i.o. ist. Man möchte die Regelung schon dazu benutzen, bei Veränderungen, die noch innerhalb eines i.o.- Bereiches liegen (also etwa in einem kleineren, im Quader nach Fig. 11 eingeschlossenem Bereich um den Punkt PA) eine Rückführung des Prozesses auf einen optimalen Arbeitspunkt innerhalb des i.o.-Bereiches zu bewirken. Man kann also die Aktivierungslogik auch dann schon ansprechen lassen, wenn ein Auswandern des Arbeitspunktes PA an einen Punkt PA' erfolgt ist, der zwar selbst noch die Herstellung von i.o.- Teilen erlaubt, aber bereits nahe an einem n.i.o.-Bereich liegt.On the other hand, the regulation should not only start when a product is not ok. One would like to use the control to change the process to an optimal operating point within the io in the event of changes that are still within an io range (i.e. in a smaller area around the point PA enclosed in the cuboid according to FIG. 11) Area. The activation logic can thus be activated even if the operating point PA has emigrated to a point PA 'which, although it itself allows the production of OK parts, is already close to a NOK area.

Fig. 13 ist die Darstellung einer prinzipiellen Lösung einer evolutionsbasierten Regelung bzw. Optimierung. Mit dieser Komponente ist vorgesehen, daß, wenn die Regelung wie beschrieben mit NN2 nicht erfolgreich ist, oder die erfaßten Prozeßkenngrößen Pki den gelernten Bereich der Hüllkurven (Fig. 5a, 5b, 5c) d. h. den erfaßten Bereich (den Quader in Fig. 11) verlassen, schrittweise die Einstellwerte geändert werden (Fig. 14), und dann die sich dabei ergebenden Qualitätsparameter automatisch festgestellt oder im interaktiven Fall geprüft werden, also untersucht wird, ob sich die Qualitätsmerkmale in Richtung einer Verbesserung oder einer Verschlechterung der Gesamtqualität bewegen oder nicht, und sich so zu einem Punkt "Maximum" bewegen, an dem die Gesamtqualität ein Maximum besitzt, also optimal ist. Fig. 13 is a representation of a basic solution of an evolution-based control and optimization. This component provides that if the control as described with NN2 is unsuccessful, or the detected process parameters Pki the learned area of the envelopes (FIGS . 5a, 5b, 5c), ie the detected area (the cuboid in FIG. 11) leave, the setting values are changed step by step ( FIG. 14), and then the resulting quality parameters are automatically determined or checked in the interactive case, i.e. it is examined whether the quality features move in the direction of an improvement or a deterioration in the overall quality or not, and thus move to a point "maximum" at which the overall quality has a maximum, ie is optimal.

Der vom "Start" in Fig. 14 ausgehende Evolutionsverlauf kann dabei auch ergeben, daß eine Veränderung der Einstellparameter die Gesamtqualität nicht verbessert, sondern verschlechtert. Eine Evolutionsstrategie sieht dann vor, daß sich das System, ausgehend von einem vorhergehenden Punkt, eine neue Einstellung in eine andere Richtung sucht, in der wieder eine Verbesserung der Qualität an Hand der Prozeßkennzahlen feststellbar ist.The evolution course starting from the "start" in FIG. 14 can also show that a change in the setting parameters does not improve the overall quality, but rather worsens it. An evolution strategy then provides that, starting from a previous point, the system looks for a new attitude in a different direction, in which an improvement in quality can be determined again on the basis of the process key figures.

Claims (8)

1. Verfahren zur Überwachung eines Produktionsprozesses, bei dem Signalverläufe an mehreren Stellen des Produktionsprozesses aufgenommen werden und mindestens eine Qualitätsaussage zu den erzeugten Produkten abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet,
  • a) daß die Signalverläufe eines für die Erzeugung der Produkte maßgeblichen Prozeßabschnittes mit Hilfe von Hüllkurven auf ihre Zulässigkeit untersucht werden,
  • b) daß aus den zulässigen Signalverläufen des für die Erzeugung der Produkte maßgeblichen Prozeßabschnittes Prozeßkennzahlen (Pk1 . . . Pkn) derart ermittelt werden, daß Änderungen der Prozeßkennzahlen (Pk1 . . . Pkn) mit Änderungen von Qualitätsmerkmalen (Qk1 . . . Qkm) der hergestellten Produkte korrelieren,
  • c) daß in einer Bewertungsphase die bei der Erzeugung der Produkte auftretenden Prozeßkennzahlen (Pk1 . . . Pkn) den zugehörigen Qualitätsmerkmalen (Qk1 . . . Qkm) der erzeugten Produkte zugeordnet werden,
  • d) daß die derart gewonnenen Prozeßkennzahlen (Pk1 . . . kn) einem neuronalen Netzwerk (NN1) als dessen Eingangsgrößen zugeführt werden,
  • e) daß in einer Trainingsphase das neuronale Netzwerk (NN1) derart trainiert wird, daß es mit hoher Sicherheit den bei einem späteren Prozeßabschnitt erzeugten Prozeßkennzahlen (Pk1 . . . Pkn) Qualitätsmerkmale (Qk1 . . . Qkm) zuordnet, die gleich denen des in dem Prozeßabschnitt erzeugten Produktes sind, und
  • f) daß in einer Überwachungsphase aus den Prozeßkennzahlen (Pk1 . . . Pkn) mit Hilfe des trainierten neuronalen Netzwerks (NN1) Qualitätsmerkmalswerte und -klassen abgeleitet werden, die angezeigt und/oder dokumentiert und/oder zum Sortieren der erzeugten Produkte (i.o. oder n.i.o.) und/oder zur Regelung des Produktionsprozesses eingesetzt werden.
1. A method for monitoring a production process, in which signal profiles are recorded at several points in the production process and at least one quality statement is derived for the products produced, characterized in that
  • a) that the signal profiles of a process section relevant for the production of the products are examined for their admissibility with the aid of envelope curves,
  • b) that process indicators (Pk1... Pkn) are determined from the permissible signal curves of the process section relevant for the production of the products in such a way that changes in the process indicators (Pk1... Pkn) with changes in quality characteristics (Qk1... Qkm) of the correlate manufactured products,
  • c) that in an evaluation phase the process indicators (Pk1... Pkn) occurring during the production of the products are assigned to the associated quality characteristics (Qk1... Qkm) of the products produced,
  • d) that the process key figures (Pk1... kn) obtained in this way are fed to a neural network (NN1) as its input variables,
  • e) that the neural network (NN1) is trained in a training phase in such a way that it assigns with high certainty the quality indicators (Pk1... Pkn) generated in a later process section, which are equal to those of the in are the product of the process section, and
  • f) that, in a monitoring phase, quality characteristic values and classes are derived from the process indicators (Pk1... Pkn) with the help of the trained neural network (NN1), which are displayed and / or documented and / or for sorting the products produced (OK or NOK) ) and / or used to regulate the production process.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeßkennzahlen (Pk1 . . . Pkn) entweder durch eine diskrete Berechnung oder durch eine PCA-Kodierung (PCA = Principal Component Analysis) oder durch eine Kombination davon ermittelt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the process key figures (Pk1 ... Pkn) either by a discrete calculation or by PCA coding (PCA = Principal Component Analysis) or by a Combination of which can be determined. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllkurven und/oder die PCA- Kodierungen mit Hilfe von Signalverläufen einer Versuchsphase an den Produktionsprozeß angepaßt werden, wobei in der Versuchphase die Einstellungen des Produktionsprozesses gezielt verändert werden.3. The method according to claim 1 or claim 2, characterized characterized in that the envelopes and / or the PCA Encodings with the help of waveforms Trial phase adapted to the production process  in the test phase, the settings of the production process can be changed in a targeted manner. 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
  • g) daß die Prozeßkennzahlen (Pk1 . . . Pkn) einem weiteren neuronalen Netzwerk (NN2) als Eingangsgrößen zugeführt werden,
  • h) daß in einer Bewertungsphase den im Versuch erzeugten Prozeßkennzahlen (Pk1 . . . Pkn) die dazugehörenden, variierten Einstellgrößen (Ei) des Produktionsprozesses zugeordnet werden,
  • i) daß das weitere Netzwerk (NN2) in einer Trainingsphase trainiert wird,
  • j) daß eine Aktivierungslogik eine Abweichung der Qualitätsmerkmale (Qk1 . . . Qkm) von gewünschten Qualitätsmerkmalen feststellt, und
  • k) daß dann mittels der durch das weitere Netzwerk (NN2) ermittelten Änderungswerte (ΔEi) der Einstellgrößen (Ei) neue Einstellgrößen (Ei, neu) des Produktionsprozesse erzeugt werden.
4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in
  • g) that the process indicators (Pk1... Pkn) are fed to a further neural network (NN2) as input variables,
  • h) that in an evaluation phase the associated process parameters (Pk1... Pkn) are assigned the associated, varied setting parameters (Ei) of the production process,
  • i) that the further network (NN2) is trained in a training phase,
  • j) that an activation logic detects a deviation of the quality characteristics (Qk1... Qkm) from the desired quality characteristics, and
  • k) that new setting variables (Ei, new) of the production processes are then generated by means of the change values (ΔEi) of the setting variables (Ei) determined by the further network (NN2).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
  • l) daß die Einstellgrößen (Ei) geändert und die sich ergebenden Prozeßkennzahlen (Pk1 . . . Pkn) festgestellt werden,
  • m) daß geprüft wird, ob sich die Qualitätsmerkmale (Qk1 . . . Qkm) in Richtung einer Verbesserung der Qualität bewegt, und
  • n) daß, falls dies zutrifft, der Produktionsprozeß mit den neuen Prozeßkennzahlen (Pk1 . . . PKn) als Arbeitspunkt (PA) fortgesetzt wird.
5. The method according to claim 4, characterized in
  • l) that the setting variables (Ei) are changed and the resulting process indicators (Pk1... Pkn) are determined,
  • (m) it is checked whether the quality characteristics (Qk1... Qkm) are moving in the direction of an improvement in quality, and
  • n) that, if this is the case, the production process is continued with the new process key figures (Pk1... PKn) as the working point (PA).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
  • o) daß, falls dies nicht zutrifft, ein vorhergehender Arbeitspunkt gewählt wird und die Einstellgrößen (Ei) mittels einer Optimierungsstrategie in eine andere Richtung geändert werden.
6. The method according to claim 5, characterized in
  • o) that, if this is not the case, a previous operating point is selected and the setting variables (Ei) are changed in another direction by means of an optimization strategy.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägheitsverhalten der Einstellparameter (Ei) des Produktionsprozesses im Hinblick auf seine Auswirkung auf die Qualität der erzeugten Produkte berücksichtigt wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the inertial behavior of the Setting parameters (egg) of the production process in the Terms of its impact on the quality of the generated products is taken into account. 8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schritte des Verfahrens als modulartige Softwarekomponenten ausgebildet werden.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the individual steps of Process as module-like software components be formed.
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