DE4007404A1 - Verfahren zur zeiterfassung bei einer fertigungsanlage- oder bearbeitungsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zeiterfassung bei einer durch ein Steuerungsprogramm gesteuerten Fertigungs­ anlage- oder Bearbeitungsmaschine.

Für die Produktionsplanung und Kostenrechnung eines Produktions­ betriebes ist neben den Materialkosten und den Lohnkosten, die für die zu produzierenden Bauteile anfallen, die Maschinen­ bearbeitungszeit, die auf jedes einzelne Bauteil entfällt, ein wichtiger Faktor. Dies wird um so wichtiger, als einerseits durch fortschreitende Automatisierung der Lohnkostenanteil sinkt und andererseits die Investitionskosten für hochautomatisierte, insbesondere programmgesteuerte Maschinen steigen.

Bisher wurden Bearbeitungszeiten durch einen menschlichen Be­ obachter mit Hilfe einer Stopuhr gemessen oder mit Hilfe von Abschätzungen vorausberechnet. Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Zeiterfassung bei einer durch ein Steuerungsprogramm gesteuerten Fertigungs- oder Bearbeitungsmaschine zu schaffen, das ohne großen Aufwand eine genaue und zuverlässige Erfassung von Bearbeitungszeiten gestattet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Steuerungsprogramm an mindestens einer Stelle ein Befehl zum Starten einer elektrisch steuerbaren Zeitmeßvorrichtung (Startbefehl) und an mindestens einer weiteren Stelle ein Befehl zum Anhalten der Zeitmeßvorrichtung (Stopbefehl) vorgesehen ist.

Die Erfindung kann bei einer relais- oder softwaregesteuerten Fertigungs- oder Bearbeitungsmaschine eingesetzt werden. An einer ersten Stelle des Steuerungsprogramms wird ein Befehl zum Starten der elektrisch steuerbaren Zeitmeßvorrichtung gegeben. Diese Zeitmeßvorrichtung kann beispielsweise aus einer elektrisch oder elektronisch betriebenen Uhr mit einem mechanischen Uhrwerk oder einer Quarzzeitbasis bestehen. Diese Uhr beginnt dann von ihrer Anfangsstellung loszulaufen. Das Steuerungs­ programm für die Fertigungs- oder Bearbeitungsmaschine wird derweil weiter abgearbeitet. Wenn beim Betrieb der Maschine in dem Steuerungsprogramm ein Stopbefehl erreicht wird, so wird in dem Augenblick die Zeitmeßvorrichtung angehalten. Die Differenz zwischen der Anfangszeit und der Endzeit der Zeitmeßvorrichtung entspricht dem erfaßten Zeitintervall. Dieses Zeitintervall kann entweder visuell an der Zeitmeß­ vorrichtung abgelesen oder auf elektronischem Wege ausgegeben werden, beispielsweise mittels eines Druckers. Das Meßergebnis für das Zeitintervall kann auch auf einem Datenträger gespeichert werden.

Eine andere Möglichkeit der Zeiterfassung besteht darin, bei einem Befehl zum Starten der elektrisch steuerbaren Meßvor­ richtung aus einer laufenden Zeitmeßeinrichtung, beispielsweise einem mit der Taktgeneratoreinrichtung einer CPU verbundenen Zähler, eine erste Zwischenzeit auszulesen und in einem ersten Speicher zwischenzuspeichern. Beim Erreichen eines Stopbefehls wird eine zweite Zwischenzeit aus der genannten Zeitmeßein­ richtung ausgelesen und in einem zweiten Zwischenspeicher abgelegt. Die Differenz der beiden in den Zwischenspeichern ge­ speicherten Zeitwerte ergibt das gemessene Zeitintervall.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich beispielsweise die Bearbeitungszeit für ein bestimmtes Bauteil präzise und zuver­ lässig messen. Die Start- und Stopbefehle für die Zeitmeß­ vorrichtung können nach Belieben an verschiedenen Stellen des Steuerungsprogramms eingesetzt werden. Dadurch können Be­ arbeitungszeiten auch für einzelne Teilbearbeitungsvorgänge bei der Produktion eines Bauteils gemessen werden. Die gemessenen Be­ arbeitungszeiten können gespeichert, gesammelt und weiterver­ arbeitet werden. Dabei ist eine gewisse Streuung der gemessenen Zeitintervalle zu erwarten, da auch bei programmgesteuerten Maschinen die Bearbeitungszeiten variieren können. Beispiels­ weise kann eine solche Maschine auf einen Mangel an Bohrwasser dadurch reagieren, daß der Bohrervorschub beim Einbringen einer Bohrung verlangsamt wird oder daß die Bearbeitung unterbrochen wird, bis wieder genug Bohrwasser vorhanden ist. Solche Ver­ zögerungen können sinnvoll nur durch Bildung eines Durch­ schnitts über mehrere Zeitmessungen erfaßt werden. Die Zeitmessung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt vollautomatisch und erfordert nicht die Präsenz einer Beobachtungsperson. Insofern sind auch umfangreichere Meßreihen wirtschaftlich durchführbar.

Die Erfindung kann vorteilhaft so ausgestaltet werden, daß ein weiterer Stopbefehl in einem Programmteil enthalten ist, der beim außerplanmäßigen Anhalten des Fertigungs- und Bearbeitungs­ vorgangs durchlaufen wird und daß ein weiterer Startbefehl in einem Programmteil enthalten ist, der beim Wiederingangsetzen des Fertigungs- und Bearbeitungsvorganges durchlaufen wird.

Oft ist es, wie oben beschrieben, sinnvoll, außerplanmäßige Verlängerungen der Bearbeitungszeit mitzuerfassen. In einem solchen Fall würde durch das erfindungsgemäße Verfahren die Verzögerungszeit der gesamten Bearbeitungszeit zugeschlagen. Oft ist es aber auch sinnvoll, bei solchen Verzögerungen, die selten oder nur unter bestimmten Voraussetzungen auftreten, diese nicht mitzuerfassen. Wenn beispielsweise bei den ersten Durchgängen bei der Produktion eines neuen Bauteils das Steuerungsprogramm öfter angehalten werden muß, um Werkzeuge oder Werkstück nachzujustieren oder um das Steuerungsprogramm selbst zu korrigieren oder zu ändern, ist es nicht sinnvoll, diese zusätzlich anfallenden Wartezeiten bei der Kostenrechnung für eine Serienproduktion mitzuberücksichtigen. Es bietet sich daher an, die Zeitmeßvorrichtung während solcher außerplan­ mäßiger Totzeiten stillzusetzen. Wenn die programmgesteuerte Maschine während des Betriebes abgeschaltet wird, durchläuft das Steuerungsprogramm auf einen äußeren Impuls, beispielsweise einen Knopfdruck, einen Programmteil, der die Maschine stillsetzt. In diesem Programmteil kann ein Stopbefehl für die Zeitmeßvorrichtung vorgesehen sein. Dadurch führt beispiels­ weise ein Notstop der Maschine sofort zum Anhalten der Zeitmeßvorrichtung. Wird danach die Maschine wieder einge­ schaltet, so durchläuft das Steuerungsprogramm einen Programmteil, der die Maschine wieder in Betrieb nimmt. In diesem Programmteil kann ein Startbefehl für die Zeitmeß­ vorrichtung vorgesehen sein, der die Zeitverfassung wieder in Gang setzt. Im Ergebnis erfaßt die Zeitmeßvorrichtung dann die reine Bearbeitungszeit für das Bauteil ohne die außerplan­ mäßigen Haltezeiten, die für die Serienproduktion nicht zu erwarten sind.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß ein Startbefehl am Anfang des Steuerprogramms und ein Stopbefehl am Ende des Steuerprogramms vorgesehen sind.

Grundsätzlich kann das Zeitintervall, dessen Länge interessant ist, in jedem Bereich des Steuerungsprogramms liegen. Oft ist es vorteilhaft, die Zeitmeßvorrichtung vom Start des Steuer­ programms bis zum Erreichen des Endes des Steuerprogramms laufen zu lassen. Dadurch wird die gesamte Zeit gemessen, für die die Maschine bei der Bearbeitung eines bestimmten Bauteils blockiert ist. Oft kann es aber auch sinnvoll sein, beispielsweise zur Abschätzung für eine Serienproduktion, die Zeiterfassung erst dann loslaufen zu lassen, wenn beispiels­ weise ein Werkzeug der Maschine von der Maschine selbst aus einem Magazin geholt, montiert und in eine bestimmte Anfangs­ position gebracht worden ist. Es kann beispielsweise das Steuerungsprogramm so gestaltet sein, daß nach der Beendigung der Bearbeitung eines Bauteils das zuletzt benutzte Werkzeug dem zuerst bei der Bearbeitung des folgenden Bauteils benutzten Werkzeug entspricht. In diesem Fall soll die Zeit, die die Maschine für die Montage des Werkzeugs benötigt, nicht mit erfaßt werden.

Um Unterschiede zwischen den Bearbeitungszeiten verschiedener Bauteile oder zwischen den Bearbeitungszeiten eines Bauteils nach unterschiedlichen Steuerungsprogrammen feststellen zu können, ist es vorteilhaft, daß die jeweils erfaßte Zeit auf einem Datenträger gespeichert wird.

In einem großen Betrieb können mehrere programmgesteuerte Maschinen verteilt sein. Diese sind über einen Datenbus an eine Datenverarbeitungsanlage angeschlossen. Die Datenverarbeitungs­ anlage gibt je nach dem zu bearbeitenden Auftrag entsprechend der zu produzierenden Bauteile einzelne Steuerungsprogramme an die unterschiedlichen Bearbeitungsmaschinen. Die Bearbeitungs­ maschinen führen die Bearbeitungsprogramme aus und senden nach der Ausführung die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfaßte Bearbeitungszeit an die Datenverarbeitungsanlage. Über die Datenverarbeitungsanlage können dann die gemessenen Bearbeitungs­ zeiten abgerufen werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben.

Die Erfindung beschränkt sich dabei nicht auf die dargestellten konkreten Ausführungsformen.

Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung eines ersten Ausführungsbeispiels.

Fig. 2 und 3 veranschaulichen ein zweites Ausführungs­ beispiel.

In der Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Verfahren in Form eines Flußdiagramms dargestellt. Das Flußdiagramm umfaßt mehrere nacheinander bearbeitete Funktionsblöcke 1 bis 5. Jeder der Funktionsblöcke 1 bis 5 ist in einem Steuerungsprogramm für eine programmgesteuerte Maschine durch einen Programmblock bzw. ein Unterprogramm realisiert. Im ersten Funktionsblock 1 wird die Fertigungsanlage- oder Bearbeitungsmaschine gestartet und gleichzeitig die elektronische Zeitmeßvorrichtung 6 in Gang gesetzt. Dieser Funktionsblock 1 kann beispielsweise bewirken, daß eine Bearbeitungsmaschine die für die Bearbeitung notwendigen Werk­ zeuge aus dem ihr zur Verfügung stehenden Magazin heraussucht und bereitstellt. Darauf durchläuft das Verfahren mehrere, nicht dargestellte Funktionsblöcke, von denen jeder einen bestimmten Bearbeitungsvorgang, wie z. B. Plandrehen einer Stirnfläche oder Ausfräsen einer Ausnehmung, enthält. In der Figur ist beispielsweise der Funktionsblock 2 dargestellt, der ebenso einen speziellen Bearbeitungsgang enthält. Während die Bearbeitungsmaschine den Funktionsblock 2 durchläuft, kann der Bearbeitungsvorgang durch ein Stopsignal 7 unterbrochen werden. Das Stopsignal 7 kann durch einen automatisch ausge­ lösten Maschinenalarm oder einen manuell betätigbaren Schalter gegeben werden. Der Maschinenalarm wird beispielsweise bei Abbrechen eines Werkzeugs oder Mangel an Kühlflüssigkeit bzw. Bohrwasser gegeben. Der manuelle Schalter kann z. B. dann betätigt werden, wenn während eines Bearbeitungsvorganges das bearbeitete Bauteil in Augenschein genommen werden soll.

Das Eingeben eines Stopsignals 7 während der Abarbeitung des Funktionsblocks 2 führt dazu, daß das Bearbeitungsprogramm unterbrochen wird und die Maschine in dem Funktionsblock 8 stillgesetzt wird.

Der Funktionsblock 8 enthält einen Befehl, der das Ausgeben eines Haltsignals an die elektronische Zeitmeßvorrichtung 6 bewirkt. Dadurch wird die elektronische Zeitmeßvorrichtung 6 angehalten. Sie speichert die beim Durchlaufen des Bearbeitungsprogramms bisher benötigte Gesamtzeit.

Im Stillstand der Maschine können nun die eventuell aufge­ tretenen Probleme beseitigt werden und danach wird ein Start­ signal 9 an die Steuerung der Maschine abgegeben, das dazu führt, daß als nächstes der Funktionsblock 10 bearbeitet wird.

Dieser Funktionsblock 10 enthält ein Unterprogramm, das die Bearbeitungsmaschine wieder startet und gleichzeitig die elektronische Zeitmeßvorrichtung 6 wieder in Gang setzt. Die Zeitmeßvorrichtung 6 addiert die im folgenden verstreichende Zeit zu der bereits abgelaufenen Zeit. Die Maschine wird durch das Durchlaufen des Funktionsblocks 10 wieder in Gang gesetzt und in die Lage versetzt, das eigentliche Bearbeitungsprogramm in dem Funktionsblock 2 an der Stelle fortzusetzen, an der es unterbrochen wurde. Im folgenden können noch mehrere in der Figur nicht dargestellte Funktionsblöcke des Bearbeitungs­ programms durchlaufen werden.

Zum Ende des Bearbeitungsprogramms wird in einem der letzten Funktionsblöcke 3 zunächst die elektronische Zeitmeßvorrichtung 6 angehalten. In einem folgenden Funktionsblock 4 wird die insgesamt durch die Zeitmeßvorrichtung 6 gemessene Bearbeitungs­ zeit aus der Zeitmeßvorrichtung ausgelesen und an einen Drucker 11 ausgegeben, der den Meßwert für das erfaßte Zeitintervall ausdruckt. Im letzten Funktionsblock 5 des Bearbeitungspro­ gramms wird dann die Maschine stillgesetzt.

Fig. 2 zeigt in einem Flußdiagramm eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Flußdiagramm umfaßt die Funktionsblöcke 1, 2, 12, 5, in deren Verlauf die Bearbeitung eines Bauteils durch eine Bearbeitungsmaschine stattfindet. Beim Durchlaufen des Funktionsblocks 1 wird die Bearbei­ tungsmaschine in Gang gesetzt. Gleichzeitig wird an die elektronische Zeitmeßvorrichtung 13 ein Startsignal abgegeben. Die elektronische Zeitmeßvorrichtung 13 läuft, unabhängig von der Abarbeitung des Bearbeitungsprogramms bzw. vom Betrieb der Bearbeitungsmaschine. Die Zeitmeßvorrichtung 13 läuft auch schon beim Ingangsetzen der Maschine durch den Funktionsblock 1. Beispielsweise kann die Zeitmeßvorrichtung 13 als ein Zähler realisiert sein, der an den Taktgenerator für den zentralen Prozessor einer Steuerungseinrichtung für die Bearbeitungs­ maschine angeschlossen ist.

Zu dem Zeitpunkt, wenn beim Durchlaufen des Funktionsblocks 1 an die elektronische Zeitmeßvorrichtung 13 ein Startsignal abgegeben wird, zeigt die Zeitmeßvorrichtung eine erste Startzeit an. Diese erste Startzeit wird auf das Startsignal hin von der Zeitmeßvorrichtung 13 in einen Speicher 14 einer Bearbeitungseinheit 15 geschrieben. Der innere Aufbau der Bearbeitungseinheit 15 ist in der Fig. 3 vergrößert gezeigt.

Im Verlauf der Bearbeitung durch die Bearbeitungsmaschine werden nun mehrere Funktionsblöcke durchlaufen. Von diesen ist beispielsweise der Funktionsblock 2 in der Figur dargestellt. Während des Durchlaufens des Funktionsblocks 2 kann die Bearbeitung durch ein Stopsignal 16 unterbrochen werden. Das Stopsignal kann automatisch oder manuell ausgelöst werden. Wenn ein Stopsignal gegeben wird, wird die weitere Bearbeitung des Funktionsblocks 2 abgebrochen und es wird als nächstes der Funktionsblock 17 bearbeitet, in dessen Verlauf die Maschine stillgesetzt und ein Stopsignal an die elektronische Zeit­ meßvorrichtung 13 abgegeben wird. Auf dieses Stopsignal hin wird die augenblicklich durch die Zeitmeßvorrichtung ange­ zeigte Zeit als erste Stopzeit in den Speicher 14 der Be­ arbeitungseinheit 15 geschrieben.

Nun können im Stillstand der Bearbeitungsmaschine die Pro­ bleme beseitigt werden, die die Stillsetzung der Maschine erforderten. Nach Beseitigung der Probleme kann durch ein Startsignal 18 die Bearbeitung mit dem Funktionsblock 19 fortgesetzt werden. Im Verlauf der Abarbeitung des Funktions­ blocks 19 wird die Maschine in Gang gesetzt und in die Lage gebracht, die Bearbeitung des Bauteils an der Stelle des Funktionsblocks 2 fortzusetzen, an der sie unterbrochen wurde. Gleichzeitig wird ein zweites Startsignal an die elektronische Zeitmeßvorrichtung 13 abgegeben, das dazu führt, daß die augen­ blicklich durch die Zeitmeßvorrichtung 13 angezeigte Zeit in dem Speicher 14 der Bearbeitungseinrichtung 15 gespeichert wird.

Danach werden einige weitere Bearbeitungsschritte in weiteren, nicht dargestellten Funktionsblöcken durchlaufen. Es ist in jedem der Funktionsblöcke eine Möglichkeit zum bedarfsweisen Anhalten der Maschine mit gleichzeitiger Betätigung der Zeit­ meßvorrichtung vorgesehen. Die Start- und Stopzeiten werden jeweils in dem Speicher 14 der Bearbeitungseinrichtung 15 gespeichert.

Darauf wird in dem vorletzten Funktionsblock 20 die Bearbeitung des Bauteils abgeschlossen und gleichzeitig ein letztes Stop­ signal an die Zeitmeßvorrichtung 13 abgegeben. Auf das letzte Stopsignal hin wird die augenblicklich durch die Zeitmeßvor­ richtung 13 angezeigte Zeit in den Speicher 14 der Bearbeitungs­ einrichtung 15 eingeschrieben. Der Funktionsblock 20 enthält außerdem einen Befehl, der dazu führt, daß ein Signal 21 an die Bearbeitungseinheit 15 abgegeben wird. Dieses Signal führt dazu, daß innerhalb der Bearbeitungseinheit 15 die Berech­ nungseinheit 22 die in dem Speicher 14 abgelegten Start­ und Stopzeiten ausliest, die Differenzen zwischen der ersten Startzeit und der ersten Stopzeit sowie zwischen der zweiten Startzeit und der zweiten Stopzeit und ebenso für die eventuell folgenden Start- und Stopzeiten berechnet und aufaddiert. Die Summe dieser Differenzen ergibt die gesamte von der Bearbei­ tungsmaschine benötigte Bearbeitungszeit. Der Wert für diese gesamte Bearbeitungszeit wird an einen Drucker 23 ausgegeben und dort ausgedruckt.

Das Bearbeitungsprogramm durchläuft nach dem Funktionsblock 20 noch den Funktionsblock 5, in dem die Maschine entgültig still­ gesetzt wird.

Claims (4)

1. Verfahren zur Zeiterfassung bei einer durch ein Steuerungs­ programm gesteuerten Fertigungs- oder Bearbeitungsmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Steuerungsprogramm an mindestens einer Stelle ein Befehl zum Starten einer elektrisch steuerbaren Zeitmeßvorrichtung (6, 13) (Startbefehl) und an mindestens einer weiteren Stelle ein Befehl zum Anhalten der Zeitmeßvorrichtung (Stopbefehl) vorgesehen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Stopbefehl in einem Programmteil enthalten ist, der beim außerplanmäßigen Anhalten des Fertigungs- oder Bearbeitungsvorganges durchlaufen wird und daß ein weiterer Startbefehl in einem Programmteil enthalten ist, der beim Wiederingangsetzen des Fertigungs- und Bearbeitungsvorganges durchlaufen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Startbefehl am Anfang des Steuerprogramms und ein Stopbefehl am Endes des Steuerprogramms vorgesehen sind.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erfaßte Zeit auf einem Datenträger gespeichert wird.