DE4219902A1 - System zum erstellen von steuerungsdaten fuer eine automatische fertigungsstrasse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zum Erstellen von Steuerungsdaten für eine automatische Fertigungsstraße, in dem bei einer Fertigungssteuerung (Fertigungsstraßen-Planung) eine mit Werkzeugmaschinen und Industrierobotern ausgestattete Fer­ tigungsstraße oder bei einem System zur automatischen Program­ merstellung für Fertigungsmaschinen, wie Werkzeugmaschinen und Industrierobotern, ein Computer Daten von Prozeßergebnissen, die von einem Prozeßdesignsystem bereitgestellt werden, oder Daten von Zwischenprozeßergebnissen wiederverwendet, um dadurch Tageszeitpläne und automatisch NC-Programme mit hoher Effekti­ vität zu erstellen.

Fig. 6 ist eine Darstellung, die den Aufbau eines herkömmlichen Produktionssystems darstellt. In Fig. 6 kennzeichnet das Be­ zugszeichen 10 ein Prozeßplanungssystem zum Bestimmen der Be­ nutzungsreihenfolge von Fertigungsmaschinen, Bohrvorrichtungen und Werkzeugen gemäß Zeichnungen, die für herzustellende Teile bereitgestellt sind. Das Bezugszeichen 50 kennzeichnet eine Fertigungsmaschinendatei, auf die zur Prozeßplanung zugegriffen wird. Das Bezugszeichen 19 kennzeichnet eine Datei für Prozeß- und Arbeits-Know-How zum Bestimmen der Reihenfolge von Prozes­ sen und Abläufen. Das Bezugszeichen 20 kennzeichnet ein Ferti­ gungsstraßen-Planungssystem zum Erstellen von Tageszeitplänen entsprechend einem Artikelproduktionsplan. Das Bezugszeichen 28 kennzeichnet eine Fertigungsdauerdatei, in der die Fertigungs­ dauer jedes für zu erstellende Teile bereitgestellten Ferti­ gungsprozesses gespeichert ist und das Bezugszeichen 29 kenn­ zeichnet eine Datei für Zeitplanungs-Know-How, in der Know-How für Tageszeitpläne gespeichert ist.

Weiterhin kennzeichnet in Fig. 6 das Bezugszeichen 60 ein Hand­ buch (Manual) mit Produktionsanweisungen über den Inhalt von Fertigungs-, Montage- und Vorbereitungs-Abläufen, die letztend­ lich entsprechend Prozeßplänen und Tageszeitplänen bestimmt werden. Das Bezugszeichen 30 kennzeichnet ein System zur Unter­ stützung der Produktionsvorbereitung zum Vorbereiten von kon­ kreten Produktionsdaten, wobei das System 30 zur Unterstützung der Aufstellung von NC-Programmen ein automatisches NC-Program­ miersystem, zur Unterstützung der Aufstellung von Robotersteue­ rungsprogrammen ein automatisches Programmiersystem und zur Un­ terstützung der Vorbereitung von Materialien, Bohrvorrichtun­ gen, etc. ein Anordnungssystem beinhaltet. Das Bezugszeichen 40 kennzeichnet eine Fertigungsstraße, mittels der Teile maschi­ nell bearbeitet bzw. gefertigt und montiert werden. Die Ferti­ gungsstraße 40 besteht aus Fertigungseinheiten 41 und 42, die hauptsächlich Werkzeugmaschinen beinhalten, und einer Montage­ einheit 43, die hauptsächlich Roboter und Montagemaschinen be­ inhaltet.

Die in Fig. 6 gezeigte Fertigungsstraße weist große Ausmaße auf und ihr Betrieb ist ziemlich kompliziert. Nachstehend werden die Funktionen und Betriebsabläufe der Fertigungsstraße unter hauptsächlicher Bezugnahme auf die Bearbeitungsabläufe be­ schrieben. Nach Beendigung eines Vorgangs zum Design eines Ge­ genstands bzw. eines Artikels werden die Artikeldaten wie Zeichnungen der Produktionsabteilung übergeben, in der die ver­ antwortlichen Personen einer Artikel-Designabteilung, einer Ab­ teilung zur Fertigungsplanung und einer Fertigungssteuerungsab­ teilung Besprechungen abhalten, um die herzustellenden Artikel, deren Liefertermine und die Zahl der Artikel zu untersuchen, und Diskussionen über Probleme führen, die bei der Prozeßpla­ nung, der Produktionssteuerung und Herstellung bzw. Fertigung auftreten können, und um dabei grob Produktionsaktivitäten wie Materialbestellungen und Gegenmaßnahmen gegen Engpaßprobleme zu bestimmen.

Anschließend werden die Fertigungsdaten bzw. Produktionsdaten nach und nach wie folgt ausgearbeitet: Zunächst führt ein Pro­ zeßplaner eine Prozeßplanung unter Verwendung des Prozeßpla­ nungssystems 10 entsprechend den übermittelten Teilezeichnungen durch, um die zur Fertigung bzw. Herstellung der Teile verwen­ deten Fertigungsmaschinen auszuwählen und deren Gebrauchsrei­ henfolge zu bestimmen und ebenfalls um Montagevorrichtungen und Werkzeuge sowie deren Gebrauchsreihenfolge zu bestimmen. Falls für diesen Fall das gleiche Teil schon vorher hergestellt wurde, wird auf die dazu verwendeten Prozesse bezug genommen. Weiterhin wird bei der Bestimmung der Prozesse auf die Ferti­ gungsmaschinendatei 50 und die Datei für Prozeß- und Arbeits- Know-How 19 bezug genommen. Der Prozeßplaner berücksichtigt entsprechend den von dem Designer bereitgestellten Teilezeich­ nungen die Konfigurationen von Zwischenteilen, die zum Erhalt des angestrebten Teils hergestellt werden sollen, und fertigt sogenannte "Fertigungszeichnungen" für diese an. Die Ferti­ gungszeichnungen enthalten Daten für Vorbereitungsabläufe und Fertigungs- bzw. Herstellungsabläufe für sämtliche Fertigungs­ vorgänge. Der vorstehend beschriebene Vorgang zur Prozeßplanung wird für jedes einzelne Teil des Artikels durchgeführt.

Als nächstes erstellt der Fertigungskontrolleur unter Berück­ sichtigung der Arten von herzustellenden Teilen, der Zahl und der Lieferdaten jedes der Teile sowie der Fertigungsmaschinen (wie Werkzeugmaschinen und Bohrvorrichtungen), die zur Herstel­ lung der Teile benötigt werden und die bei der Prozeßplanung bestimmt wurden, und der Zeiten, die für die Fertigungsprozesse (wie Bearbeitungs-, Weiterleitungs- und Montageprozesse) benö­ tigt werden, einen groben Plan für jeden einzelnen oder für 6 Monate und verwendet das Fertigungsstraßen-Planungssystem 20 zur Durchführung eines Planungsvorgangs, um konkret die Tages­ zeitpläne für eine bestimmte Zeitdauer zu bestimmen. In jedem der Tageszeitpläne ist für jedes der Teile eines herzustellen­ den Artikels festgelegt, wer welche Maschine in welchen Ferti­ gungsabläufen bedient. In diesem Fall wird auf die Fertigungs­ dauerdatei 28 bezug genommen, um die für die Fertigungsabläufe benötigten Zeiten zu erfassen und auf die Datei für Zeitpla­ nungs-Know-How, um die Schwierigkeit bzw. das Problem einer schlechten Auslastung der Straße zu beseitigen.

Derart wird ein Dokument 60, das Arbeitsanweisungen, Personal­ festlegung und NC-Programmvorbereitung für Fertigungs- und Mon­ tagevorgänge, entsprechend den Prozeßplänen und den Produkti­ onszeitabläufen für eine bestimmte Zeit erstellt. Produktions­ vorbereitungen werden mit Bezug auf dieses Produktionsanwei­ sungshandbuch bzw. Dokument begonnen. Programme für die NC- Werkzeugmaschinen, Roboter, etc. werden unter Verwendung eines CAM (automatischen Programmier-)Systems 30 erstellt. Hinsicht­ lich der Materialien, Montagevorrichtungen und Werkzeuge wird ein Verfahren durchgeführt, um diese falls nicht vorhanden, zu beschaffen. Diese Vorbereitungsvorgänge werden durchgeführt, bevor die Produktion anläuft. Eine Aufstellung von Arbeitsan­ weisungen, Personalbestimmung, NC-Programme, etc., die mittels des Prozeßplanungsvorgangs, Zeitplanungsvorgangs und Produkti­ onsvorbereitung bestimmt wurden, werden an die die Fertigungs­ einheiten 41 und 42 und die Montageeinheit 43 beinhaltende Fer­ tigungsstraße 40 zwecks Produktionsbeginn übergeben.

In der Aufstellung von Steuerungsdaten für die herkömmliche Fertigungsstraße können die Ergebnisse (oder Daten) der Prozeß­ planungs- und Zeitplanungsvorgänge nicht für andere Arbeiten wiederverwendet werden und dementsprechend ist die Häufigkeit von erneut einzugebenden Daten erhöht, was zu einer Absenkung der Produktivität führt. Einer der Gründe dafür ist, daß der Prozeßplanungsvorgang, der Produktionszeitplanungsvorgang und die Produktionsvorbereitung Hochtechnologie erfordern, und ein weiterer ist, daß eine Anzahl von Personen mit geteilten Fabri­ kationsabläufen arbeiten muß, und deshalb die Produktion teil­ weise computerunterstützt ist. Weiterhin wird die Übermittlung von Informationen zwischen den Organisationen innerhalb der Fa­ brik mittels Dokumenten wie Aufstellungen von Arbeitsanweisun­ gen, Fertigungszeichnungen und Gant-Diagramm durchgeführt, die in der Fabrik standardisiert sind.

Beispielsweise stellt sich eines der Ergebnisse des Prozeßpla­ nungsvorgangs als Fertigungszeichnungen dar, die Konfiguratio­ nen von zu fertigenden Teilen und Abschnitte der zu bearbeiten­ den Teile spezifizieren. In dem Prozeßplanungsvorgang werden Teilezeichnungen als Eingangsdaten verwendet. Allerdings werden diese Teilezeichnungen nicht von dem Computer verarbeitet bzw. in vielen Fällen werden sie nicht als Ausgangsdaten verwendet, obwohl sie von dem Computer verwendet werden. Zudem werden die Fertigungszeichnungen in Form von Papierzeichnungen zu einer Produktionsvorbereitung weitergeleitet, die im weiteren Verlauf der Fertigungsstraße durchgeführt wird, und daher können die Fertigungszeichnungen bei der Aufstellung von NC-Programmen nicht als Daten für den Computer verwendet werden, und die Da­ ten werden möglicherweise mit Fehlern eingegeben.

Daraus ergab sich die Forderung nach Bereitstellung eines Sy­ stems, bei dem bei dem anfänglichen Prozeßplanungsschritt einer Produktionsaktivität ein für die Produktion erforderliches Mo­ dell definiert wird, daß in Daten umgewandelt wird, die zur Produktionssteuerung und Produktionsvorbereitung entsprechend den Zwischendaten oder Ergebnissen, die aus Eingabeinformatio­ nen erzielt werden, benötigt werden, so daß die Daten wieder­ verwendet werden können.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die vorstehend beschriebe­ nen, ein herkömmliches Produktionssystem begleitenden Schwie­ rigkeiten zu beseitigen.

Genauer sollen Eingaben und Daten sowie Ergebnisse von Zwi­ schenverarbeitungen von vorherigen Prozeßplanungsvorgängen für eine Produktionsaktivität derart ausgedrückt werden, daß sie einfach in Daten gewandelt werden können, die für Systeme zur Unterstützung der Produktionsvorbereitung wie ein Produktions­ planungssystem und ein automatisches NC-Programmiersystem benö­ tigt werden, wobei Produktionszeitplanungsvorgänge und Produk­ tionsinformationsvorbereitungen zusammen basierend auf den Er­ gebnissen des Prozeßplanungsvorgangs derart verbunden werden, daß Steuerungsablaufprogramme für eine Fertigungsstraße mit ho­ her Effektivität gebildet werden.

Entsprechend einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird in einem Produktionsdesign-, -steuerungs- und -vorbereitungs-Sy­ stem für eine Fertigungsstraße mit einem Prozeßplanungssystem zum Eingeben von Daten wie Konfigurationen und Toleranzen, die auf Zeichnungen bereitgestellt sind, und zum Durchführen eines Prozeßplanungsvorganges unter Berücksichtigung von Fertigungs­ maschinendaten, einem Produktionsplanungssystem zum Erstellen eines Tageszeitplanes und einem automatischen Programmiersystem zum Erstellen von Programmen für Fertigungsmaschinen wie NC- Werkzeugmaschinen und Robotern, ein System zum Erstellen von Steuerungsdaten für eine automatische Fertigungsstraße bereit­ gestellt, in dem Zusammenstellungs- bzw. Konfigurationsdaten und Fertigungsmerkmale von Teilen, die während der Prozeßpla­ nung erstellt wurden, einer formalen Wandlung unterzogen und dem automatischen Programmiersystem zugeführt werden, um dem automatischen Programmiersystem die Erstellung von NC-Program­ men zu ermöglichen.

In dem System werden zum Erstellen von NC-Programmen die Konfi­ gurationsdaten und Fertigungsmerkmale von Teilen, die während der Prozeßplanung erstellt wurden, in Daten über Konfiguratio­ nen und Merkmale zur Aufstellung von NC-Programmen in dem auto­ matischen Programmiersystem gewandelt. Dadurch wird der ziem­ lich mühsame, manuelle Dateneingabevorgang beseitigt.

Entsprechend einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird in einem Produktionsdesign-, -steuerungs- und -vorbereitungs-Sy­ stem für eine Fertigungsstraße mit einem Prozeßplanungssystem zum Eingeben von Daten wie Konfigurationen bzw. Zusammenstel­ lungen und Toleranzen, die auf Zeichnungen bereitgestellt sind, und zum Durchführen eines Prozeßplanungsvorgangs unter Bezug auf Fertigungsmaschinendaten, einem Produktionsplanungssystem zum Erstellen von Tageszeitplänen und einem automatischen Pro­ grammiersystem zum Erstellen von Programmen für Fertigungsma­ schinen wie NC-Werkzeugmaschinen und Robotern, ein System zum Erstellen von Steuerungsdaten für eine automatische Fertigungs­ straße bereitgestellt, in dem die Arten, die Zahlen und die Liefertermine von während einer bestimmten Zeit herzustellenden Teilen, die als Artikelproduktionsplan vorliegen, sowie Daten von Fertigungsmaschinen zum Fertigen bzw. Bearbeiten der Teile und die zugehörige Fertigungsdauer einer formalen Wandlung un­ terzogen werden und dem Produktionsplanungssystem übermittelt werden, um dem Produktionsplanungssystem die Erstellung von Ta­ geszeitplänen zu ermöglichen.

In dem System gemäß dem zweiten Gesichtspunkts der Erfindung werden die Arten, die Zahlen und die Liefertermine von während einer vorgegebenen Zeitperiode herzustellenden Teilen, die als Artikelproduktionsplan vorliegen, und Daten über Fertigungsma­ schinen zum Fertigen bzw. Bearbeiten der Teile und die zugehö­ rige Fertigungsdauer zur Erstellung von Tageszeitplänen verwen­ det. Dieses beseitigt eine darin bestehende Schwierigkeit, daß eine Vielzahl von Teilen um die Benutzung einer Fertigungsma­ schine konkurriert.

Entsprechend einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung werden in beiden der vorstehend beschriebenen Systeme zum Erstellen von Steuerungsdaten für eine automatische Fertigungsstraße die Arten, die Zahlen und die Liefertermine von während einer be­ stimmten Zeitperiode herzustellenden Teilen, die als Artikel­ produktionsplan vorliegen, sowie Daten von Fertigungsmaschinen zum Fertigen bzw. Bearbeiten der Teile und die zugehörige Fer­ tigungsdauer einer formalen Wandlung unterzogen und dem Produk­ tionsplanungssystem übermittelt, um dem Produktionsplanungssy­ stem die Erstellung von Tageszeitplänen zu ermöglichen, wobei beim Erreichen einer gewünschten Straßenauslastung dadurch be­ stimmte Daten über Fertigungsmaschinen zum Erstellen von Teilen einer formalen Wandlung unterzogen werden und einem automati­ schen Programmiersystem übermittelt werden, um dem automati­ schen Programmiersystem die Erstellung von NC-Programmen zu er­ möglichen.

Bei dem System gemäß dem dritten Gesichtspunkt werden, wie vor­ stehend beschrieben, die Arten, die Zahlen und die Lieferter­ mine von während einer bestimmten Zeit herzustellenden Teilen, die als Artikelproduktionsplan vorliegen, und Daten über Fertigungsmaschinen zum Fertigen bzw. Bearbeiten der Teile und die zugehörige Fertigungsdauer einer formalen Wandlung unterzo­ gen und dem Produktionsplanungssystem übermittelt, um Tages­ zeitpläne zu erstellen, wobei beim Erreichen einer gewünschten Auslastung der Straße dadurch bestimmte Daten über Fertigungs­ maschinen zum Herstellen von Teilen einer formalen Wandlung un­ terzogen werden, um automatisch Programme zu erstellen. Dadurch beginnt die Herstellung von Artikeln auf der Fertigungsstraße entsprechend einer Produktionszeitplanung.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeich­ nung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erläuternde Darstellung der Konfiguration eines Produktionssystems bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Prozeßplanungssystems in dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel im Detail,

Fig. 3 ein Flußdiagramm, das Abläufe in dem Produktionssystem des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels zeigt,

Fig. 4(a) eine erläuternde Darstellung der Anordnung von Daten in einem Prozeßplan,

Fig. 4(b) ebenfalls eine erläuternde Darstellung von Definitionen von Daten vom Merkmalstyp,

Fig. 5 eine erläuternde Darstellung eines konkreten Beispiels eines ausgegebenen Prozeßplans in dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, und

Fig. 6 eine erläuternde Darstellung, die einen Aufbau eines herkömmlichen Produktionssystems zeigt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben.

In Fig. 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 1 einen Artikelproduk­ tionsplan, der von einer Management- und Designabteilung einer Produktionsabteilung übermittelt wurde, wobei der Artikelpro­ duktionsplan 1 Zeichnungen der Artikel und deren herzustellen­ der Teile beinhaltet sowie die zugehörigen Zahlen und Liefer­ termine. Das Bezugszeichen 10 kennzeichnet ein Prozeßplanungssy­ stem, das Prozesse entsprechend den überreichten Teilezeichnun­ gen plant, zu verwendende Fertigungsmaschinen auswählt und de­ ren Gebrauchsreihenfolge bestimmt, zu verwendende Bohrvorrich­ tungen und Werkzeuge auswählt und deren Gebrauchsreihenfolge bestimmt sowie zu bearbeitende bzw. herzustellende Teile und deren Bearbeitungs- bzw. Herstellungsreihenfolge bestimmt, um dadurch einen Prozeßplan 17 zu erstellen.

Fig. 2 zeigt das vorstehend beschriebene Prozeßplanungssystem 10 im Detail. In Fig. 2 kennzeichnet das Bezugszeichen 12 einen Zeichnungseingabenabschnitt zum Verarbeiten von Teilezeichnun­ gen zum Erstellen von Teilemodellen auf einem Computer. Das Be­ zugszeichen 13 kennzeichnet einen Modellbauer (Festkörper-Mo­ dellierer) zum Erstellen von Konfigurationsdaten der Teilemo­ delle. Die Bezugszeichen 51 und 52 kennzeichnen Datenbanken über Werkzeugmaschinen und Materialien, die in dem Computer ge­ speichert sind. Das Bezugszeichen 11 kennzeichnet ein Prozeß­ planungs-Expertensystem, das entsprechend den eingegebenen Tei­ lezeichnungen Produktionswissen zur Erstellung von Prozeßplänen verwendet und das Bezugszeichen 17 kennzeichnet derart be­ stimmte Prozeßpläne.

In Fig. 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 20 ein Fertigungsstra­ ßen-Planungssystem zum Erstellen eines Zeitplans für eine be­ stimmte Zeit gemäß Artikelproduktionsplänen und Prozeßplänen. Das Bezugszeichen 21 kennzeichnet einen Eingabenverarbeitungs- bzw. -wandlungsabschnitt zum Auswählen und Wandeln von Eingabe­ daten, die zur Zeitplanbestimmung erforderlich sind, der auf Artikelproduktionsplan- und Prozeßplandaten Bezug nimmt. Das Bezugszeichen 30 kennzeichnet ein System zur Unterstützung der Produktionsvorbereitung, das entsprechend Prozeßplänen und Ta­ geszeitplänen NC-Programme erstellt und Materialien, Bohrvor­ richtungen und Werkzeuge vorbereitet. Das Bezugszeichen 31 kennzeichnet einen Eingabenverarbeitungsabschnitt zum Auswählen und Wandeln von Eingabedaten, die zur Produktionsvorbereitung erforderlich sind, der auf Prozeßplan- und Tageszeitplandaten Bezug nimmt. Das Bezugszeichen 40 kennzeichnet eine Fertigungs­ straße, die tatsächlich Herstellungsabläufe für eine bestimmte Zeitperiode entsprechend den Daten, die mittels den vorstehend erwähnten Schritten der Prozeßplanung, der Produktionssteuerung und der Produktionsvorbereitung designed und geplant wurden, durchführt, wobei die Fertigungsstraße 40 Fertigungseinheiten 41 und 42 und eine Montageeinheit 43 umfaßt. Das Bezugszeichen 50 kennzeichnet eine Fertigungsmaschinen-Datenbank, auf die Be­ zug genommen wird, wenn Daten in den Schritten der Prozeßpla­ nung, Produktionssteuerung und Produktionsvorbereitung designed und geplant werden.

Die Arbeitsweise des so organisierten Produktionssystems wird nun beschrieben. In diesem Zusammenhang wird ein System zum Um­ gang mit Prozeßplänen nur insoweit beschrieben, als es die Er­ findung betrifft, da ein derartiges System bereits Gegenstand einer vorhergehenden Patentanmeldung ist (Japanische Patentan­ meldung No.: 1 66 203/1988, Titel "Prozeßdesign-Verarbeitungssy­ stem", angemeldet von Fujita).

Nach einem Lehrbuch bedeutet die Bezeichnung "Prozeßplanung" einen derartigen Vorgang, daß entsprechend Artikelzeichnungen und Teilezeichnungen von einer Designabteilung Prozeßplanung, Montagevorrichtungsplanung und Arbeitsplanung durchgeführt wird, um alle Daten, die zur Herstellung von Artikeln erforder­ lich sind, zu bestimmen, wobei beispielsweise zu verwendende Fertigungsmaschinen und Montageeinheiten und deren Gebrauchs­ reihenfolge beinhaltet sind. Allerdings ist in der Praxis Pro­ zeßplanung nicht eindeutig. In diesem Fall wird für den ab­ schließenden Arbeitsplanungsschritt zum Erstellen von NC-Pro­ grammen mit Schnittbedingungen ein automatisches NC-Program­ miersystem verwendet und ein Prozeßplanungssystem wird haupt­ sächlich für Prozeßplanung und Montageeinheitenplanung verwen­ det.

Nachdem die für eine bestimmte Zeitperiode herzustellenden Ar­ tikel designed wurden, werden technische Daten wie Lieferter­ mine und die Zahlen der Artikel sowie Zeichnungen von Teilen, die die Artikel bilden, als der Artikelproduktionsplan 1 der Produktionsabteilung übergeben. Fig. 3 zeigt den Prozeßverlauf in einem erfindungsgemäßen System. Der Prozeßablauf ist relativ kompliziert. Allerdings werden zur Beschreibungsvereinfachung nur Hauptprozeßabläufe (S-1 bis S-4) nachstehend beschrieben.

(S-1)

Verantwortliche Personen in der Artikeldesignabteilung, der Produktionsplanungsabteilung und der Produktionssteuerungsab­ teilung halten Besprechungen ab, um die herzustellenden Arti­ kel, die Liefertermine und die zugehörigen Zahlen entsprechend vorgegebenen Design- und Verkaufsplänen zu studieren und um Probleme, die in dem Prozeßplan, der Produktionssteuerung und Herstellung begründet liegen, zu debattieren. Weiter wird ein Produktionsplan ausgearbeitet, der beispielsweise die Beschaf­ fung von Materialien, interne und externe Herstellung und Ge­ genmaßnahmen gegen Engpaßprozesses beinhaltet.

In Übereinstimmung mit dieser Politik wird zunächst ein Prozeß­ planungsvorgang von dem Prozeßplanungs-Expertensystem gemäß Fig. 2 durchgeführt. Zeichnungsdaten werden in einer interakti­ ven Betriebsart über den Teilemodell-Zeichnungseingabeabschnitt 12 eingegeben. Die Bezeichnung "Teilemodell 14", wie sie hier verwendet wird, soll mittels Zeichnungen dargestellte Konfigu­ rationsdaten, Merkmale von Teilen wie Flächen, Taschen und Aus­ sparungen, die hergestellt werden sollen, repräsentieren, die Bearbeitungsmerkmale (entsprechend der "Bearbeitungsbetriebsart" der vorangehenden Japanischen Pa­ tentanmeldung No.: 1 66 203/1988) und Toleranzdaten wie Toleranz, Flachheit und Oberflächenrauhheit bedeuten. Von diesen Daten werden die Konfigurationsdaten dem Modellbauer (Festkörper-Mo­ dellierer) 13 zugeführt, so daß dreidimensionale Konfigurati­ onsdaten auf dem Computer erstellt werden können. Die anderen Daten werden derart in dem Computer gespeichert, daß sie mit den Konfigurationsdaten verbunden sind.

Danach wird das Prozeßplanungs-Expertensystem gestartet. Das heißt, zur Erstellung eines Prozeßplans 17 wird auf das Teile­ modell und auf die im vorangehenden gespeicherte Datenbank über Fertigungsmaschinen und Materialien, die in der Fabrik verfüg­ bar sind, sowie auf Prozeßplanungswissen repräsentierende Pro­ zeßregeln Bezug genommen.

In dem erfindungsgemäßen System ist der Prozeßplan wie in Fig. 4(a) gezeigt. Das heißt, er beinhaltet eine Prozeßsequenz, in der ein Material oder Materialien zum Fertigen eines Teils ver­ arbeitet werden, eine Konfigurationssequenz oder Ablaufse­ quenz, in der Werkzeugmaschinen mit Montagevorrichtungen be­ stückt werden, und eine Fertigungssequenz, in der Fertigungsab­ läufe mit den derart bestückten Werkzeugmaschinen durchgeführt werden. Merkmal- und Typ-Daten sind wie in Fig. 4(b) gezeigt, definiert. Fig. 5 zeigt ein Beispiel eines konkreten Prozeß­ plans.

Der vorstehend beschriebene Prozeßplanungsvorgang wird für alle Teile durchgeführt. In dem Fall, in dem viele unterschiedliche Teile herzustellen sind, wird eine Vielzahl von Teilen auf der Fertigungsstraße verarbeitet. In der Praxis bewegt sich eine Vielzahl von Teilen entlang der Fertigungsstraße. Wenn zwei Teile eine Werkzeugmaschine zum selben Zeitpunkt erreichen, werden sie miteinander um die Benutzung der Werkzeugmaschine konkurrieren. Bei dem Prozeßplanungsvorgang wird eine derart dynamische Bedingung nicht berücksichtigt. Das heißt, der Pro­ zeßplanungsvorgang wird unter Berücksichtigung der statischen Bedingungen jedes der Teile durchgeführt. Die vorstehend be­ schriebene Schwierigkeit, daß Teile miteinander um die Benut­ zung einer Werkzeugmaschine konkurrieren, wird von dem Zeitpla­ nungssystem behandelt.

(S-2)

Im allgemeinen wird die Fertigung bzw. Herstellung für jedes Los durchgeführt. Daher ist in dem Zeitplanungssystem jedes Los als ein Job definiert. Der Job wird durch die Zahl und das Lie­ ferdatum von Teilen, zu verwendenden Fertigungspro­ zeß/Werkzeugmaschinen und Fertigungsdauer ausgedrückt.

Die zu verwendende Fertigungsprozeß/Werkzeugmaschine und die Fertigungsdauer werden aus den Ergebnissen des Prozeßplanungs­ vorgangs (1 in Fig. 4(a)) erhalten.

Fertigungsprozeß/Werkzeugmaschine ← Prozeßname/Maschinenname.

Fertigungsdauer ← (einheitliche Fertigungsdauer) · (Zahl der Teile)/(Zahl der Teile pro Los).

Hinsichtlich der Fertigungsdauer wird ein grober Wert aus dem von dem Prozeßplanungssystem getätigten Abräumvolumen erhalten oder es wird entsprechend den letzten aktuellen Daten eine Schätzung durchgeführt. Alternativ kann die folgende Methode verwendet werden: Nachdem ein NC-Programm während der im weite­ ren Verlauf der Straße durchgeführten Produktionsvorbereitung erstellt wurde, wird zur Schätzung der Fertigungsdauer eine Werkzeug-Wegüberprüfung durchgeführt. Die derart geschätzte Fertigungsdauer wird rückgeführt. Die Zahl und der Liefertermin von Teilen sind Daten, die als Artikelproduktionsplanungsdaten am Anfang übergeben wurden. Im Fertigungsstraßen-Planungssystem arbeitet dessen Eingabeabschnitt, um automatisch Daten von dem Prozeßplan des vorangehenden und von dem Artikelproduktionsplan des nachkommenden zu entnehmen und falls erforderlich zu wan­ deln.

Wenn die Daten für sämtliche Jobs einer bestimmten Zeit einge­ geben sind, wird die Straßenauslastung für jeden Tag simuliert. Der Bediener studiert die Ergebnisse der Simulation (Gantt-Dia­ gramm) und wiederholt die Simulation unter Änderung einer Be­ förderungsvorschrift so lange, bis die Liefertermine der Jobs und die Startbedingungen zufriedenstellend ausfallen. Somit wird in dem Produktionsplanungssystem, in dem Tageszeitpläne nach der "Versuch-und-Irrtum"- ( "try-and-error" ) -Methode be­ stimmt werden, die Simulation unter der Voraussetzung durchge­ führt, daß sich eine Vielzahl von Teilen auf der Fertigungs­ straße bewegt. Daher ist, obwohl die Simulation auf dem Rechner durchgeführt wird, das Ergebnis dynamisch. Das heißt, das vor­ angehend beschriebene Problem, daß Teile hinsichtlich des Ge­ brauchs einer Werkzeugmaschine miteinander konkurrieren, wird von dem Planungssystem gelöst. Dieses Ergebnis wird dazu ver­ wendet, um erforderliche Materialien und Fertigungsmaschinen wie Werkzeugmaschinen, Bohrvorrichtungen und Werkzeuge anzuwei­ sen.

(S-3)

Der Prozeßplan und der Tagezeitplan werden verwendet, um einen konkreten Plan für jeden der Tage der Produktionsperiode zu be­ stimmen. Danach verwendet der Bediener das System zur Unter­ stützung der Produktionsvorbereitung zum Erstellen von NC-Pro­ grammen zur Steuerung der Fertigungsmaschinen.

Ein NC-Programm für eine Werkzeugmaschine beinhaltet Herstel­ lungsmerkmale (Herstellungseigenschaften, Maschinenkoordinaten­ system, Werkzeuge und Schnittbedingungen) und Herstellungsab­ schnittskonfigurationen. Der Eingabeabschnitt liest diese Daten aus dem Prozeßplan, modifiziert diese falls erforderlich und erhält so automatisch Eingabedaten. Der Bediener gibt die ver­ bleibenden Daten ein, um die Erstellung des NC-Programms zu er­ reichen, und führt dann eine Werkzeug-Wegüberprüfung auf dem Computer durch, um zu bestimmen, ob das Programm korrekt ist oder nicht.

In dem herkömmlichen System werden die Prozeßpläne und die Ta­ gezeitpläne durch die Verwendung von Papierdokumenten, Zeich­ nungen, etc. angezeigt und damit ist der Bediener gezwungen, Daten über die Tastatur unter Berücksichtigung des Maschinenko­ ordinatensystems unter Bezugnahme auf die Herstellungszeichnun­ gen einzugeben. Im Gegensatz dazu können diese Daten bei dem erfindungsgemäßen System von den Teilemodellen oder den Ergeb­ nissen der computergestützen Prozeßplanung (2 in Fig. 4(a)) erhalten werden. Dieses führt zu einer wesentlichen Verringe­ rung der Häufigkeit von erneuten Dateneingabevorgängen und der Zahl von Fehlern in den Eingabedaten.

(S-4)

Somit werden alle vorbereitenden Vorgänge, die für die Herstel­ lung erforderlich sind, mittels den vorangehend beschriebenen Vorgängen entsprechend den Prozeßabläufen (S-1 bis S-3) erhal­ ten. Die Tageszeitpläne, die Tabellen mit Arbeitsinstruktionen und NC-Programme werden an Fertigungsstraße-Bediener und an die Fertigungseinheiten übermittelt. Derart wird die Herstellung von Artikeln auf der Fertigungsstraße begonnen.

In dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist von den Herstellungsabläufen der Bearbeitungsvorgang zum Beschrei­ ben des Verarbeitungssystems ausgewählt worden. Allerdings ist die Erfindung darauf nicht beschränkt. Das heißt, das techni­ sche Konzept der Erfindung kann auch auf andere Fertigungs- bzw. Herstellungsabläufe übertragen werden.

In dem vorangehend beschriebenen System gemäß dem ersten Ge­ sichtspunkt der Erfindung werden die Konfigurationsdaten und Herstellungsmerkmale von Teilen, die während einer Prozeßpla­ nung erstellt wurden, einer formalen Wandlung unterzogen und einem automatischen Programmiersystem übermittelt, um diesen die Erstellung von NC-Programmen zu ermöglichen. Dieses führt zu einer wesentlichen Verringerung der Häufigkeit von erneuten Dateneingabevorgängen und der Anzahl von Fehlern in den Einga­ bedaten.

In dem vorangehend beschriebenen System gemäß dem zweiten Ge­ sichtspunkt der Erfindung werden die Arten, die Zahlen und die Liefertermine von während einer bestimmten Zeit herzustellenden Teilen, die als ein Artikelproduktionsplan vorliegen, und Daten über Fertigungsmaschinen zum Bearbeiten bzw. Fertigen der Teile und zugehöriger Fertigungsdauer einer formalen Wandlung unter­ zogen und dem Produktionsplanungssystem übermittelt, um diesen die Erstellung von Tageszeitplänen zu ermöglichen. Dieses be­ seitigt sogar die Schwierigkeit, daß in dem Fall, in dem es er­ forderlich ist, eine Anzahl von verschiedenen Teilen herzustel­ len, eine Vielzahl von Teilen miteinander um den Gebrauch einer Fertigungsmaschine konkurrieren. Das heißt, die Herstellungsma­ schine wird mit hoher Effektivität betrieben.

In dem System gemäß dem dritten Gesichtspunkt der Erfindung werden während der Prozeßplanung erstellte Prozeßpläne und mit­ tels des Produktionsplanungssystems erstellte Tageszeitpläne verwendet, um einen konkreten Plan für jeden Tag zu erstellen, und anschließend wird das System zur Unterstützung der Produk­ tionsvorbereitung verwendet, um NC-Programme zum Steuern der Fertigungsmaschinen zu erstellen. Somit weist das Produktions­ system eine hohe Effektivität auf, wobei die Häufigkeit von er­ neuten Dateneingabevorgängen und die Anzahl von Fehlern in den Eingabedaten wesentlich verringert ist und die Produktion von Artikeln auf der Fertigungsstraße entsprechend dem Produktions­ plan gestartet werden kann.

Es wird ein System zum Erstellen von Steuerungsdaten für eine automatische Fertigungsstraße für ein Produktionsdesign-, -steuerungs- und -vorbereitungs-System für eine Fertigungsstraße beschrieben, das ein Prozeßplanungssystem zum Eingeben von Da­ ten wie Konfigurationen und Toleranzen, die auf Zeichnungen be­ reitgestellt sind, und zum Durchführen eines Prozeßplanungsvor­ ganges unter Berücksichtigung von Fertigungsmaschinendaten, ein Produktionsplanungssystem zum Erstellen von Tageszeitplänen und ein automatisches Programmiersystem zum Erstellen von Program­ men für Fertigungsmaschinen wie NC-Werkzeugmaschinen und Robo­ tern umfaßt. In dem System zum Erstellen von Steuerungsdaten für eine automatische Fertigungsstraße werden Konfigurationsda­ ten und Fertigungsmerkmale von Teilen, die während einer Pro­ zeßplanung erstellt wurden, einer formalen Wandlung unterzogen und zu dem automatischen Programmiersystem übermittelt, um die­ sem die Erstellung von NC-Programmen zu ermöglichen, oder die Arten, die Zahlen und die Liefertermine von während einer be­ stimmten Zeit herzustellenden Teilen, die als Artikelprodukti­ onsplan vorliegen, und Daten über Fertigungsmaschinen zum Bear­ beiten bzw. Fertigen dieser Teile und zugehöriger Fertigungs­ dauer, die während der Prozeßplanung erstellt wurden, werden einer formalen Wandlung unterzogen und dem Produktionsplanungs­ system übermittelt, um dem Produktionsplanungssystem die Er­ stellung von Tageszeitplänen zu ermöglichen.

Claims (3)

1. System zum Erstellen von Steuerungsdaten für eine automa­ tische Fertigungsstraße für ein Produktionsdesign-, -steue­ rungs- und -vorbereitungs-System für eine Fertigungsstraße mit
einem Prozeßplanungssystem zum Eingeben von Daten wie Konfi­ gurationen und Toleranzen, die auf Zeichnungen bereitgestellt sind, und zum Durchführen eines Prozeßplanungsvorganges unter Berücksichtigung von Fertigungsmaschinendaten,
einem Produktionsplanungssystem zum Erstellen von Tageszeit­ plänen,
einem automatischen Programmiersystem zum Erstellen von Pro­ grammen für Fertigungsmaschinen wie NC-Werkzeugmaschinen und Robotern, und
einer Einrichtung zum formalen Wandeln von Konfigurationsda­ ten und Fertigungsmerkmalen von Teilen, die während einer Prozeßplanung erstellt wurden, und zum Übermitteln der formal gewandelten Konfigurationsdaten und Fertigungsmerkmale von Teilen zu dem automatischen Programmiersystem, um diesem die Erstellung von NC-Programmen zu ermöglichen.

2. System zum Erstellen von Steuerungsdaten für eine automa­ tische Fertigungsstraße für ein Produktionsdesign-, -steue­ rungs- und -vorbereitungs-System für eine Fertigungsstraße mit
einem Prozeßplanungssystem zum Eingeben von Daten wie Konfi­ gurationen und Toleranzen, die auf Zeichnungen bereitgestellt sind, und zum Durchführen eines Prozeßplanungsvorganges unter Berücksichtigung von Fertigungsmaschinendaten,
einem Produktionsplanungssystem zum Erstellen von Tageszeit­ plänen,
einem automatischen Programmiersystem zum Erstellen von Pro­ grammen für Fertigungsmaschinen wie NC-Werkzeugmaschinen und Robotern, wobei die Zahlen und Liefertermine von während ei­ ner bestimmten Zeit herzustellenden Teilen, die als ein Arti­ kelproduktionsplan vorliegen, und Daten über Fertigungsma­ schinen zum Bearbeiten bzw. Fertigen dieser Teile und zugehö­ riger Fertigungsdauer, die während einer Prozeßplanung er­ stellt wurden, einer formalen Wandlung unterzogen werden und dem Produktionsplanungssystem übermittelt werden, um dem Pro­ duktionsplanungssystem die Erstellung von Tageszeitplänen zu ermöglichen.

3. System zum Erstellen von Steuerungsdaten für eine automa­ tische Fertigungsstraße nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum formalen Wandeln der Arten, der Zahlen und der Liefertermine von während einer bestimmten Zeit herzustellenden Teilen, die als Artikelproduktionsplan vorliegen, und Daten über Fertigungsmaschinen zum Bearbeiten bzw. Fertigen dieser Teile und zugehöriger Fertigungsdauer und zum Übermitteln der formalen Wandlungsdaten zu dem Produktionsplanungssystem, um dem Produktionsplanungssystem die Erstellung von Tageszeitplänen zu ermöglichen, und
eine Einrichtung zum formalen Wandeln beim Erreichen einer gewünschten Auslastung der Straße von zur formalen Wandlung bestimmten Daten über Fertigungsmaschinen zum Bearbeiten bzw. Fertigen von Teilen und zum Übermitteln der formalen Wand­ lungsdaten zu dem automatischen Programmiersystem, um dem au­ tomatischen Programmiersystem die Erstellung von NC-Program­ men zu ermöglichen.