EP2419799A1 - Verfahren zum aufbereiten von prozesszustandsdaten und/oder maschinenzustandsdaten einer werkzeugmaschine - Google Patents

Verfahren zum aufbereiten von prozesszustandsdaten und/oder maschinenzustandsdaten einer werkzeugmaschine

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EP2419799A1
EP2419799A1 EP10715695A EP10715695A EP2419799A1 EP 2419799 A1 EP2419799 A1 EP 2419799A1 EP 10715695 A EP10715695 A EP 10715695A EP 10715695 A EP10715695 A EP 10715695A EP 2419799 A1 EP2419799 A1 EP 2419799A1
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EP
European Patent Office
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data
machine tool
machine
state data
events
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10715695A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Muenzberg
Guenther Landgraf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4065—Monitoring tool breakage, life or condition
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM]
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    • G05B2219/31—From computer integrated manufacturing till monitoring
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    • G05B2219/35291—Record history, log, journal, audit of machine operation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention relates to a method for processing process state data and / or machine state data of a machine tool according to claim 1, a control device according to claim 9 and a computer program product according to claim 10.
  • an algorithm is provided in the machine, which is designed to receive corresponding operating parameters of the machine as an input variable, and from this the information about the wear of an S component of the machine or the information about the quality of a product to be produced by the machine To ensure production quality of the machine.
  • this algorithm includes a fixed assignment of certain characteristics of the operating parameters to the information about, the wear of the component of the machine or the information about the quality of a product to be manufactured by the machine. However, this assignment only depicts those relationships of operating parameters that are known at the time of the creation of the algorithm.
  • process state data and / or S machine state data can be very time-consuming and, if these tasks are to be performed in a real-time system, this can be a significant burden on the data processing capacity of the respective real-time system.
  • the object of the present invention is to enable an improvement in the processing of process state data and / or machine state data.
  • the present invention provides a method for evaluating state data of a machine tool, the method comprising the steps of: 0 - providing the state data by an action recorder in the
  • Machine tool wherein the state data provided in real time Represent control commands or events and wherein the events represent a response to the control commands in the machine tool; Transmitting and storing the status data from the action recorder into a log memory of a data processing unit independent of the action recorder; and
  • Monitoring unit which is arranged in a spatially remote position of the data processing unit, wherein the monitoring unit is configured to condition data from different machine tools from a plurality of different logbook
  • the present invention provides a control apparatus adapted to perform or drive steps of one embodiment of the above-mentioned methods.
  • a control device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control signals in dependence thereon.
  • the control unit may have an interface, which may be formed in hardware and / or software.
  • the interfaces can be part of a so-called system -AS IC, for example, which contains a wide variety of functions of the control unit.
  • the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
  • a computer program product with program code which is stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above, when the program is executed on a control unit.
  • the present invention is based on the recognition that a state of a machine tool can be evaluated very well if first an action recorder is used which records in real time control commands and / or events that occur during operation of the machine tool. These control commands and / or events may then be transmitted to a log memory in a data processing unit that is independent of the action recorder or the machine tool.
  • the data on the state of the machine tool is also an evaluation unit at your disposal when the machine tool is not in operation. For example, the data about the
  • the state of the machine tool (hereinafter also referred to as "state data”) can be read out by a monitoring unit via a data transmission unit which is constructed in a spatially remote position to the machine tool, in particular by the manufacturer of the machine tool
  • this monitoring unit should be designed to read out the status data of several machine tools (from corresponding logbook memories) in order to be able to carry out remote maintenance.
  • An important aspect of the invention can be seen in the fact that it is now possible to detect critical events such as a "crash” and / or a "critical event” (eg collet opens too slowly) in the machine tool.
  • this information is provided to a higher-level evaluation unit (ie the monitoring unit), since this is very valuable information about the state or completion of production of the machine. For example, in a machine that has had a crash when the spindle has traveled at high speed against the workpiece, it should be taken into account that the production quality is no longer guaranteed and the machine immediately fails for further part processing. If such events are known (eg by reading the logbook memory of the monitoring unit), by exporting specific test methods, such as a circularity test or a Vibration energy analysis, the central components of the machine are checked for their condition.
  • the present invention offers the advantage that it is now possible to check several machine tools by the central monitoring unit.
  • the status data of the machine tools stored in the logbook memory enable an operator of the monitoring unit to carry out a very precise analysis of the actions and events of the corresponding machine tool.
  • special knowledge about the mode of operation of the machine tool can be used by the central evaluation in a monitoring unit, so that even very rarely occurring error messages can be reacted quickly and correctly. For example, when certain state data occur, a service technician may be instructed to replace a particular component of the machine tool, whereas without the knowledge of that particular state data, the problem would first have to be found by the field service technician.
  • status data may be provided representing a desired movement of a tool to a predetermined machining position and / or providing in the providing step status data representing an actual movement of the work train to the predetermined one
  • Such an embodiment of the present invention offers the advantage that certain crashes or accidents can be clearly identified from the condition data and, responsive to this, a fast and correct remedy of such a problem is possible.
  • status data which represents times at which the control commands are issued by a control unit of the machine tool and / or reproduce the times at which the events occurred in response to the control commands.
  • Such an embodiment of the present invention offers the advantage that a continuous deterioration of a state of the machine tool on the basis of the cached points in time is possible. For example, a mispositioning of a tool that has occurred through a single event at a particular time or is progressively degrading. From this, conclusions can be drawn by evaluating the times of the corresponding events or control commands.
  • temporally successive state data can be buffered in a ring memory of the machine tool in the step of providing, wherein in the step of transmitting after occurrence of an event, a plurality of state data about the event immediately previous states from the ring buffer are transferred to the log memory ,
  • an evaluation and / or display of the status data in the data processing unit can also take place in the step of transferring and storing.
  • Such an embodiment of the present invention as offers the advantage that also an operator of the machine tool on site information about errors or critical events can be given, so that a first troubleshooting or error correction is supported on site.
  • An advantage of such an embodiment of the present invention is the possibility to enable a readjustment or readjustment of control parameters in a control unit of the machine tool in response to status data stored in the log memory. For example, a shift of a coordinate system for a holder of a workpiece can take place, if by a crash of a tool this holder the holder has been bent or slipped. By means of the corresponding parameterization, the effect of the error triggered by the critical event can thus be weakened.
  • step of transferring and storing further control commands from a control unit for the machine tool can be transmitted to the logbook memory and stored in the logbook memory.
  • Such an embodiment of the present invention offers the possibility of being able to reconstruct the causes of a critical event as comprehensively as possible on the basis of the control commands for the machine tool.
  • a monitoring unit which is set up in a machine tool monitoring area of a manufacturer of the machine tool.
  • a monitoring unit is used which is set up in a machine tool monitoring area of a manufacturer of the machine tool.
  • the status data are temporarily stored in the logbook memory over a period of at least one month, preferably over a period of at least three months, prior to the execution of a step of transferring and evaluating.
  • a control unit of the machine tool in the step of transferring and storing, is driven in response to a condition of the machine tool detected from the condition data such that a test method, in particular a circularity test or a vibration energy analysis, is performed to check at least one
  • Such an embodiment of the present invention offers the advantage that when a certain critical event occurs, a special test procedure can be performed to thoroughly inspect a component of the machine tool.
  • special test methods can be used, depending on the detected state of the machine tool a possible damage with great certainty or can rule out.
  • the respective test method can be used in particular if there is an urgent suspicion of the occurrence of a specific critical event from the condition data.
  • the present invention also provides a method of processing process state data and / or machine state data of a machine tool, the method comprising the steps of:
  • the present invention is further based on the recognition that an improvement in the performance of a control system for a machine tool can be achieved if data relating to a process state or a machine state need not be evaluated in real time. Rather, these machine state non-machine state data may be transferred to a data store that has a very large data storage capability (preferably greater data storage capability than (for example, ring) memory)
  • Real-time system and can conveniently record process state or machine state data over a longer period of, for example, several weeks or months.
  • the evaluation of the process state data or the machine state data can then take place in a data processing unit, which need not have a high computing capability.
  • data processing unit which need not have a high computing capability.
  • data relating to a process state may be understood as an event, a specific event, a critical event or an accident (crash) during the machining of a workpiece.
  • an error in the process control may occur in a production process that results in a drill or milling head entering the workpiece or a fixture of the workpiece such that an error occurs in the (manufacturing) process of the workpiece.
  • data relating to a machine state may be understood to mean an event in which vibrations of a component of the machine occur which exceed, respectively
  • Sensors are detected and may cause damage to the machine.
  • the present invention also has the advantage that the conditioning of process state data and / or machine state data can be prepared using a system architecture that does not require as much processing power as conventional systems. In this way, an optimization of the communication between a higher-level data processing system and a Control system of the machine tool done in which data must be transmitted or evaluated in real time. A quick evaluation of the data of the process state or the machine state is often not necessary if the process quality or the closure of the machine is to be monitored over a longer period of time.
  • the storage capacity is variable by the execution of the step of processing and / or that the execution of the step of processing a memory structure of the process state data and / or machine state data in the ring buffer is changeable.
  • the frequency of data transfer from the real-time system to the non-real-time data processing system may be adjusted, which is tuned to the processing capacity of the non-real-time data processing system.
  • the use of a ring memory also allows data to be stored and retrieved in real time up to a certain point in time.
  • setpoint and actual positions are stored during the last crash process and then transferred to the associated log file.
  • the action recorder is always the same size.
  • data entries of the operator or external devices are recorded in the NC server and written to the log file, e.g. the entry of a tool offset.
  • the actions recorder which take place via a machine operating panel, such as the switching over of the operating mode from automatic to manual and back again are recorded with the action recorder:
  • the method may be repeatedly executed, wherein the step of driving taking into account Process state data and / or machine state data relating to an event that were detected in a previous step of the detection.
  • a start of the step of processing may be performed cyclically after a certain period of time.
  • the step of processing may also occur on the basis of a recognition of repeatedly transmitted process state data and / or machine state data, a request by a user, a start of a higher-level system of the data processing unit, and / or one or more data of the process state data and / or machine state data take several predetermined values, or the data storage is filled to a certain level.
  • This embodiment of the invention offers the advantage of being able to start the data processing of the data from the data memory as a function of special events or requirements.
  • a transfer of process state data and / or machine state data stored in the data store to a data processing system component higher than the data processing unit on which real-time data processing is not performed offers the advantage that, for example, a data processing is possible on other units that are idle, for example, at certain times and whose data processing capabilities could be used effectively at those times.
  • the data processing system component can issue a warning about the process state and / or the machine state of the machine tool to a service technician if the process state data and / or the machine state data satisfy a predefined triggering criterion.
  • the step of processing may be based on a replaceable and / or modifiable processing algorithm. This allows the
  • Fig. 1 is a block diagram of a system architecture with an exemplary
  • a control apparatus for a machine on which embodiments of the present invention can be carried out
  • Fig. 2 is a block diagram of an embodiment of an action recorder
  • Fig. 3 is a block diagram of a system for providing data
  • FIG. 1 shows a block diagram of a system architecture with an exemplary data processing unit (Remote Condition Monitoring System) 10 for a machine on which exemplary embodiments of the present invention can be performed.
  • the machine includes components 20, which may include, for example, a bearing, a drive motor, sensors, controls and / or other components.
  • Controls NC, PLC, Motion, RC, (7), actuators (drive, possibly also with integrated PLC or motion) and intelligent sensor systems (possibly also with own evaluation unit) can be found on the real-time level.
  • the units 30 can communicate via an interface 40 with a function interface SO for encapsulating the actual functionality, in which operating parameters (for example vibrations, control signals or other detectable physical variables such as the variables mentioned above) are supplied to this functional interface 50 via the interface 40.
  • the functional interface 50 as well as the unit from a third party supplier 33 can also be supplied with measurement data by a machine tool 35.
  • the functional interface 50 has an interface 60 to a database 70, in which setup data, characteristic data, graphics data, raw data or other data can be stored.
  • the database 70 may be, for example, an SQL database (for example from Microsoft or Oracle), which contains, among many other data for the individual methods, setup data, characteristic data, graphics data, raw data and the like.
  • the functional interface 50 comprises an algorithm execution unit 80 in which, for example, the algorithm or the replacement algorithm is executed on individual, a group of several or all operating parameters received via the interface 40.
  • the algorithm execution unit 80 can also be designed as an interface for integrating DHs (created, for example, using the simulation tool Mathlab), ie for integrating algorithms that were created and tested with Matlab and then transferred to C # code.
  • the data output by the executed algorithm can then be transmitted via the interface 60 and stored in the Database 70 are stored.
  • the control unit 10 can be configured as a generic data server 85 which includes the interface 40, the functional interface 50, the interface 60, the database 80 and the algorithm execution unit 80.
  • the functional interface 50 can have an interface 90 to other data processing units or computers, which can be realized, for example, as a web server 100 (for example in Microsoft ASP .net technology and further graphic components) and a web client 110 (which can be used, for example, as AJAX (ie Java script) executed in the browser), which may be designed according to the Microsoft .NET standard.
  • a web server 100 for example in Microsoft ASP .net technology and further graphic components
  • a web client 110 which can be used, for example, as AJAX (ie Java script) executed in the browser
  • AJAX ie Java script
  • a definition file 120 for the database 70 can now be provided, which among other things will achieve a change in a visualization, an evaluation and a measurement data structure in the control device and is loaded into the algorithm execution unit 80 as a replacement algorithm.
  • the measurement data file is used to describe the surface characteristics (type of display, color selection, specification of the values to be displayed), to describe the tables required for the evaluation method within the database and to describe the structure of the measured data file, with the help of the measured data from the real-time part is transmitted to the Remote Condition Monitoring System.
  • the description of the measured data file structure allows easy parsing and interpreting of the data supplied in the measurement files.
  • other parameters provided, such as the sampling time with which the recording in
  • This definition file 120 may be obtained, for example, using a measurement data file 130 that is sent to a dedicated location (the Remote Condition Monitoring System) by measuring operating parameters (including header signaling information) of one or more machines 35.
  • This definition file 120 can be loaded into the Algorithmenauschtungstechnik 80 and a change in data processing and storage of processed data in the database 70 or a change in the output of the modified data via the web server 100 or the web client 1 10 effect.
  • OPC-UA OPC-Unified Architecture, OPC originally: OLE for Process Control
  • GDS generic database server 85
  • SCP interface 40 which has proved its worth for the devices 30.
  • An OPC UA can be used between the GDS 85 and the Web server 100 or the MES systems, for example, in the first step, SQL function accesses which are encapsulated via the function interface 50.
  • the communication between the web server 100 and the web client 110 can take place, for example, via the protocol HTTPS.
  • distributed systems can be used, such as a web server with multiple GDSen (via a communication via UA) or a central GDS (for example, Oracle-DB) is fed by several smaller decentralized GDSen.
  • An integrated into the device 10 configuration means for configuring the data analysis unit (or Algorithmenausschreibung unit 80) with respect to the analysis to be performed and the configuration of the device 10 with respect to the manner of further processing the result of data analysis by means of one of the interfaces or by means of the long-term data storage can be provided.
  • the XML file for example, in the definition file 120
  • the simulation tool Matlab is preferably used (for example for simulation and for creating a dll).
  • any variables can be recorded cyclically or only on change, and the temporal behavior can be analyzed in more detail in the form of a diagram.
  • Fig. 2 shows a block diagram of the integration of an action recorder.
  • a real-time system 200 (which is executed for example in a machine such as a milling machine, a drill or another of the machine tool) and a Data processing system 210 used, which may be, for example, a PC, which must be able to perform no real-time data processing.
  • Functions for controlling the operation of the machine such as an NC program 215 or a PLC program 220, may be executed on the real-time system 200.
  • an action recorder MTX acr (essentially for recording events) of all types (this may be user inputs, or other external systems' instructions) 225, such as an NC server 230, a record preparation 235, or an interpolator 240.
  • the results (only those of the record preparation 235 or [selected] selected by the machine manufacturer) of the interpolar 240 may be stored in a circular buffer 250.
  • Events, special events, critical events or crashes 255 recorded by the controller of the MTX acr 225 are stored in a log memory 260.
  • the data is stored on the one hand by the Firmware of the controller generated at specific points (Appl he can configure this).
  • log memory 260 can have a very large data storage capacity and thus store the events or accidents (crashes) 255 occurring over a very long period of time.
  • additional data 265 eg, target and actual positions in different ones may be stored in this log memory 260
  • Coordinate systems are stored from the ring memory 250 (for example, in a crash).
  • the logbook memory 260 is conveniently arranged in the data processing system 210 (for example, a PC) that no real-time data processing must be able to execute.
  • a unit 270 for performing a visualization and configuration function may be provided which outputs configuration data 275 and parameterizes the recording functions within the control firmware. For example, it determines whether changes to the tool data entered via the user interface are written to the logbook or not.
  • the configuration data 275 can also be displayed to a user 280.
  • data may be transmitted to a generic data server 85, which may be connected, for example via an interface 90 shown in FIG. 1, to a web server 100 and further to a web client 1 10 is connected. Above the web client 110, the results obtained can be displayed graphically or visually.
  • the logbook memory 260 can be read out by the database server 85 in such a way that certain events can be detected and, in response to these events, service personnel for the maintenance of the machine on which the real-time system 200 is running are sent. For example, an accident can be a tool of
  • Machine tool are detected on which the real-time system 200 is running.
  • corresponding events or accidents 255 are communicated to the logbook memory 260, which can recognize the machine / tool crash from the transmitted data and send out via the generic database server 85 a service technician to the machine on which the real-time system 200 is running , In this way, the maintenance of the machine including the real-time system 200 is significantly improved.
  • An important aspect of the present invention is the use of a so-called action recorder.
  • This is an integrated and fully configurable maintenance information system as well as a machine / operational data acquisition system.
  • the task of the action recorder can be seen in that it records, stores and also processes data changes brought about by the operator, operator actions via the machine operating panel and / or other control or machine-internal events for a later evaluation.
  • the action recorder can be used for certain applications such as improved fault diagnosis, as a crash recorder, for preventive maintenance, as condition monitoring and / or for machine and operating data acquisition.
  • the Action Recorder can record special types of events. For example, "normal” events (eg selection of NC Program, change zero offset, error messages, ...) are recorded or an automatic capture of all relevant events. Furthermore, special events can also be used, ie for example
  • Mode change, channel state change, etc. are recorded, which implement or enable a systematic detection of operator actions (in particular for the reconstruction of crashes).
  • action recorder MTX acr critical events, e.g. if a tool is not being clamped or workpiece clamping is taking too long, etc., recording of critical machining / machine conditions (particularly to prevent machine downtime) can be detected.
  • the Action Recorder allows the recording of accidents (i.e., crashes), among which the detection of crashes including related data can be counted.
  • the action recorder can also record freely definable types of events (ie, free definable event types (machine / operating data), which relate for example to manufactured parts, a machine temperature, a hydraulic pressure, an air consumption per part, etc. Also free for them definable events can be stored with any additional data.
  • free definable event types ie, free definable event types (machine / operating data)
  • machine / operating data which relate for example to manufactured parts, a machine temperature, a hydraulic pressure, an air consumption per part, etc.
  • definable events can be stored with any additional data.
  • Action recorder status messages for example, MTX acr has been turned on, crash trigger detected, ...) - Control error or warning (Serious system error, inte ⁇ olator error, %)
  • Control message (control information, or messages issued from the NC program)
  • a configuration of the relevant event can take place in the NC control, whereby a recording of these events takes place automatically.
  • the task of the action recorder is that further status data can be recorded immediately after the occurrence of a special event, in particular for the reconstruction of the causes of crashes.
  • a change mode automated follow-on block, block search, ...) or a channel state change (channel running, ready for next block, IPO paused, etc.) can be considered as special events.
  • Other state data to be recorded by the action recorder may include, for example, the following:
  • the commissioning of the action recorder the user can define by configuration the additional data to be recorded, the recording is then carried out automatically.
  • the PLC control can also capture relevant PLC-side special events including additional data using a function block.
  • critical event recording the task of the Action Recorder may be seen as including the recording of all Critical Events with additional state data for detecting critical machining and machine conditions to prevent machine failures.
  • Critical events can be, for example, the following:
  • further status data such as e.g. a PLC trace of specific PLC or NC variables can be recorded by the Action Recorder.
  • the recording of the relevant critical events takes place on the PLC by means of a function block, to which further status data can be given if necessary.
  • the action recorder can then record the associated data, such as on the NC side SolWIst positions of the last 10 s from the ring memory for all relevant (driven) axes of the machine tool and thereby record data, as well as record when a special event would.
  • the action recorder could record any other associated data that the PLC records.
  • the axes to be recorded in the ring buffer can be defined by configuration.
  • NC-side events which are to be interpreted as a crash and for which a crash recording is to take place, can be specified. Reading out the Ring memory then automatically in the event of a crash. Crashes that are detected by the PLC can be communicated to the action recorder by setting a specific crash signal.
  • the recording of any data in the Action Recorder can provide further advantages in the evaluation of machine or process conditions.
  • acquisition and recording of any data, including additional data can be done in the Action Recorder.
  • the following data may fall under any data (Free Definable Event Types (Machine / Operating Events)): - shift change or
  • associated data can be recorded and recorded, such as - air consumption per shift
  • the freely definable events are to be recorded on the PLC side under a function block, whereby here as well further data can be given to the function block for transmission in the logbook.
  • the action recorder MTX acr collects all relevant events, from simple state information to crashes. This information can then be used in the higher-level remote condition system to assess the machine condition or quality of the machine.
  • machine events user-specific inputs or messages can be considered as events, for example. Special events may be errors or BA switching.
  • a critical event could be, for example, the jamming of a tool clamping system.
  • a crash can then be detected if the tool is controlled uncontrollably in the workpiece or a bracket.
  • the Action Recorder gets told via SD data what he should record.
  • the storage period can include a position setpoint and actual value for approx. The last 10 s and approx. Every 100 ms).
  • PLC-FB PLC: Programmable Logic Controller
  • FB Function Block One Piece of PLC-Program
  • the PLC-FB offers several functionalities, for example it can offer the possibility to write NC-data into the logbook 260. It can also attach an additional file or allow a language-independent implementation if required by means of IDs. In the same way, events can be written to the logbook on the NC by the NC program.
  • the data management can be done on the PC part.
  • a visualization can be done in a container, for example, to list the events in chronological order. If a GDS is present, for example, the data is cyclically loaded by the GDS (for example by means of a file transfer).
  • the data can also be prepared and stored in DB 70. Statistical evaluations with corresponding graphics can be planned, eg to determine how long the machine stands still for certain reasons.
  • the advantage of this solution is also that the changes in operating parameters of the automation components connected to the administration system 210 can be logged over a longer period of time by means of the long-term data memory 260.
  • buffers can be provided for data volumes of up to 10 terabytes.
  • the data processing unit 210 or in the generic database server 85 is during or after the Data buffering (even after years) makes it possible to examine the data logged by means of the interface with arbitrary methods / algorithms (possibly optimized several times in succession) in order to derive insights regarding the state of the automation system component.
  • the results generated by the data analysis means can then be used both in the
  • the means 225 thus serves as an interface for exchanging data between two systems which can use different communication protocols.
  • the means 225 (ie the MTX action recorder integrated in the real-time part of the MTX as firmware) also has the function of a control entity, which components connected to the device, such as programmable logic controllers (PLC), numerical controls (NC, CNC), drive controllers and motors, monitored with respect to their operating state, their operating state analyzed and the parent system 210, 85 communicates this operating state.
  • PLC programmable logic controllers
  • NC numerical controls
  • drive controllers and motors monitored with respect to their operating state, their operating state analyzed and the parent system 210, 85 communicates this operating state.
  • the long-term data memory 260 could also serve as a data buffer for the data analysis unit 210, with the analysis results or intermediate analysis results in the
  • Long-term data storage 260 can be stored and read out again by means of the data analysis unit 270 from the long-term data storage and further processed.
  • the data from the long-term data memory 260 can be retrieved from this higher-level system 85 by means of a superordinate system that can be connected to the first interface. It would also be conceivable to make the data storage retrievable by an automation system component connected to the second interface.
  • Fig. 3 shows a block diagram of a system for providing data.
  • the real-time part of the MTX acr (the MTX acr-Kemservice) (310), whose main task is to record events, is used within the MTX 320 CNC control core (part of the control firmware)
  • the MTX acr core service 310 has an interface to a mount directory 325 and another interface to the SCP 330.
  • a human-machine interface PC 335 runs an MTX acr panel service 340 of the data from the mount directory 325 and the SCP 330.
  • the MTX acr panel service 340 provides data to an archive directory 345 and data to an XML directory 350.
  • a visualization function 355 From the XML directory 350, data is sent to a visualization function 355 and data to a database 70 of a generic database server 80 (Remote Condition Monitoring System) to also be used in the data from the database 70 to a visualization functionality 360.
  • the gen er see database server 85 offers a functionality of a remote control monitoring 365th
  • the user-configurable MTX acr core service displays all configured events with an exact time stamp and stores them in the logbook. Furthermore, data can also be written to the logbook from the PLC as well as from the NC. The data is then stored on the mount and processed further from there by the MTX acr panel service. The data are sorted in chronological order from the various subsystems (NC server, PLC program, NC program, etc.) and enriched with texts. Furthermore, at this point a graphical distribution (Style) is optionally available for later display within the user interface or in the RCM system.
  • Machine status data possible. Due to the realizable long-term recording, data can be used to accurately analyze the cause of problems with machines Optimization of products (eg components of a machine tool) and to optimize process flows available. Certain changes of parameters in the test methods can be related to the events and further future actions derived therefrom. In the simplest case, for example, to avoid incorrect operation of the machine or during programming that lead to a crash.
  • preprocessing unit for data may be included.
  • MES Manufacturing Execution System
  • the actual processing of the data in the sense of a control station or process control continues, for example, with the MES.
  • the configuration of a processing operation may include the following steps:
  • a start event is defined.
  • the processing can be started cyclically at specific time intervals or at defined times depending on this start event. In addition, it can be defined under which circumstances the processing should be started, for example:
  • a measuring point assumes a certain value (for example change of operating mode);
  • the memory for example the logbook memory 260
  • a certain size for example memory 90% filled with data
  • measurement data can be grouped. It can be determined where in the GDS 85 evaluation results should be stored (database, file system) and whether, or to which addressee, a notification regarding existing calculation results should be sent. It is also possible to define the memory size (eg n data bytes in a ring buffer). Furthermore, it can be defined whether a reference to the data base used for the calculation should be stored together with the prepared data. For example, it can be referred to where the input data for the calculation came from and how they are to be assigned to the result. There is also information on how many input values were used for the calculation, the period from which these input values originate and whether they are still stored in the data memory or already deleted. In addition, it can be defined whether and how the data structure for the prepared measured values is integrated in the measurement point browser.
  • the manner of the data processing can be defined, for example by selecting a suitable algorithm, for example for calculating an average value, for calculating minimum or maximum values or for performing a Fourier transformation.
  • Certain inputs and / or outputs of an automation system component connected to the GDS can be specifically linked to an algorithm so that different algorithms for different operating parameters of the automation component are used. It is also possible to validate the correct interconnection as part of the processing, for example with regard to the data types and the amount of data, such as the minimum number of input values.
  • a device-integrated configuration means for configuring the data analysis unit with respect to the analysis to be performed and the configuration of the device with respect to the manner of further processing the result of the data analysis provided by means of one of the interfaces or by means of the long-term data memory.
  • FIG. 4 shows a flow chart of an embodiment of the present invention as a method 400 for evaluating status data of a
  • a machine tool comprising a first step of providing 410 the state data through an action recorder 225 in the machine tool, the state data representing control commands or events 255 provided in real time, the events 255 representing a response to the control commands in the machine tool. Furthermore, the method 400 has a step of transmitting 420 and storing the status data from the action recorder 225 into a log memory 260 of a data processing unit 210 that is independent of the action recorder 225. The method 400 also has a step of retrieving 430 and evaluating the data recorded in the logbook.
  • Memory 260 stored state data from a monitoring unit 85, which is arranged in a remote location from the data processing unit 210, wherein the monitoring unit 85 is configured to retrieve state data from different machine tools from a plurality of logbooks 260 and evaluate.
  • Interface to the control unit or sensor / actuator 50 Function interface for encapsulating the algorithm execution unit 60 Interface to the database 70 Database
  • Algorithm execution unit 90 Interface to a Web server 100 Web server 110 Web client 120 Definition file for describing the surface characteristics, for
  • Additional data eg axis positions during a crash
  • NC control MTX NC core with recording part of the
  • Non-real-time part of a control unit (NC, PLC, Motion, RC, ...) 340 MTX acr panel service

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (400) zum Auswerten von Zustandsdaten einer Werkzeugmaschine, wobei das Verfahren (400) einen ersten Schritt des Bereitstellens (410) der Zustandsdaten durch einen Aktionsrekorder (225) in der Werkzeugmaschine aufweist, wobei die Zustandsdaten in Echtzeit bereitgestellte Steuerungsbefehle oder Ereignisse (255) repräsentieren, wobei die Ereignisse (255) eine Reaktion auf die Steuerungsbefehle in der Werkzeugmaschine repräsentieren. Ferner weist das Verfahren (400) einen Schritt des Übertragens (420) und Speicherns der Zustandsdaten aus dem Aktionsrekorder (225) in einen Logbuch-Speicher (260) einer von dem Aktionsrekorder (225) unabhängigen Datenverarbeitungseinheit (210). Auch weist das Verfahren (400) einen Schritt des Abrufens (430) und Auswertens der in dem Logbuch-Speicher (260) gespeicherten Zustandsdaten von einer Überwachungseinheit (85) auf, die in einer räumlich entfernten Position von der Datenverarbeitungseinheit(210) angeordnet ist, wobei die Überwachungseinheit (85) ausgebildet ist, um Zustandsdaten von unterschiedlichen Werkzeugmaschinen aus einer Mehrzahl von Logbuch-Speichern (260) abzurufen und auszuwerten.

Description

327799 IP
03.06.2009 - Kauth
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Verfahren zum Aufbereiten von Prozesszustandsdaten und/oder Maschinenzustandsdaten einer Werkzeugmaschine
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbereiten von Prozesszustandsdaten und/oder Maschinenzustandsdaten einer Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 1 , ein Steuergerät gemäß Anspruch 9 sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 10.
Stand der Technik
In herkömmlichen Maschinen beispielsweise Fräsmaschinen, Bohrmaschinen, Drehmaschinen oder Laserschneidmaschinen (allgemein gesagt Werkzeugmaschinen) kann durch die Erfassung von bestimmten Betriebsparametern auf ein Verschleiß von bestimmten Komponenten dieser Maschinen geschlossen werden. Beispielsweise kann durch die Erfassung von Schwingungen, Motordrehzahlen, Stromstärken oder — Spannungen oder ähnlichen Betriebsparametern an unterschiedlichen Stellen der Maschine einen Rückschluss auf einen Verschleiß eines Lagers dieser Maschine gezogen werden, so dass die Funktionalität der Maschine kontinuierlich überwacht werden kann. Auch kann durch die Auswertung von derartigen Betriebsparametern die Qualität eines durch die Maschine herzustellenden Produkts auf eine analoge Weise überwacht werden, beispielsweise wenn ein falsches Material bearbeitet wird kann dies zur erhöhten oder irregulären Schwingungen oder einer höheren Stromstärke eines Stroms durch eine Elektromotor fuhren. Aus diesen Betriebsparametern kann dann ebenfalls die Qualität des durch die Maschine herzustellenden Produkts erkannt werden. Insbesondere kann aber die Fertigungsqualität der Maschine über sehr lange Zeiträume kontinuierlich sichergestellt werden.
BESTÄTIGUNGSKOP« Zur Auswertung dieser Betriebsparameter wird in der Maschine ein Algorithmus vorgesehen, der ausgebildet ist, um entsprechende Betriebsparameter der Maschine als Eingangsgröße zu empfangen und hieraus die Information über den Verschleiß einer S Komponente der Maschine oder die Information über die Qualität eines durch die Maschine herzustellenden Produkts die Fertigungsqualität der Maschine sicher zu stellen. Dabei ist jedoch zu beachten, dass dieser Algorithmus eine feste Zuordnung von bestimmten Ausprägungen der Betriebsparameter zu der Information über, den Verschleiß der Komponente der Maschine oder die Information über die Qualität eines0 durch die Maschine herzustellenden Produkts enthält. Diese Zuordnung bildet dabei jedoch nur diejenigen Zusammenhänge von Betriebsparametem ab, die zum Zeitpunkt der Erstellung des Algorithmus bekannt sind.
Auch kann eine Ermittlung von Prozesszustandsdaten und/oder S Maschinenzustandsdaten sehr zeitaufwendig sein und, wenn diese Aufgaben in einem Echtzeitsystem durchgeführt werden sollen, kann dies zu einer deutlichen Belastung der Datenverarbeitungskapazität des betreffenden Echtzeitsystems sein.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Verbesserung bei der0 Verarbeitung von Prozesszustandsdaten und/oder Maschinenzustandsdaten zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 , ein Steuergerät gemäß Anspruch 9 sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 10 gelöst. Günstige5 Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden durch die abhängigen Unteransprüche sowie durch die nachfolgende Beschreibung definiert.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Auswerten von Zustandsdaten einer Werkzeugmaschine, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: 0 - Bereitstellen der Zustandsdaten durch einen Aktionsrekorder in der
Werkzeugmaschine, wobei die Zustandsdaten in Echtzeit bereitgestellte Steuerungsbefehle oder Ereignisse repräsentieren und wobei die Ereignisse eine Reaktion auf die Steuerungsbefehle in der Werkzeugmaschine repräsentieren; Übertragen und Speichern der Zustandsdaten aus dem Aktionsrekorder in einen Logbuch-Speicher einer von dem Aktionsrekorder unabhängigen Datenverarbeitungseinheit; und
- Abrufen und Auswerten der in dem Logbuch-Speicher gespeicherten
Zustandsdaten von einer Überwachungseinheit, die in einer räumlich entfernten Position von der Datenverarbeitungseinheit angeordnet ist, wobei die Überwachungseinheit ausgebildet ist, um Zustandsdaten von unterschiedlichen Werkzeugmaschinen aus einer Mehrzahl von unterschiedlichen Logbuch-
Speichern abzurufen und auszuwerten.
Auch schafft die vorliegende Erfindung ein Steuergerät, das zur Durchfuhrung oder Ansteuerung von Schritten einer Ausführungsform der vorstehend genannten Verfahren ausgebildet ist.
Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System -AS ICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehend beschriebenen Ausfuhrungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Steuergerät ausgeführt wird. Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass ein Zustand einer Werkzeugmaschine sehr gut ausgewertet werden kann, wenn zunächst einen Aktionsrekorder verwendet wird, der in Echtzeit Steuerbefehle und/oder Ereignisse aufzeichnet, die im Betrieb der Werkzeugmaschine auftreten. Diese Steuerbefehle und/oder Ereignisse können dann an einen Logbuch-Speicher in einer Datenverarbeitungseinheit übertragen werden, die von dem Aktionsrekorder oder der Werkzeugmaschine unabhängig ist. Hierdurch stehen die Daten über den Zustand der Werkzeugmaschine auch dann einer Auswerteeinheit zur Verfugung, wenn die Werkzeugmaschine nicht in Betrieb ist. Beispielsweise können die Daten über den
Zustand der Werkzeugmaschine (im Weiteren auch „Zustandsdaten" genannt) von einer Überwachungseinheit über eine Datenübertragungseinheit ausgelesen werden, die in einer räumlich entfernten Position zur Werkzeugmaschine, insbesondere beim Hersteller der Werkzeugmaschine aufgebaut ist. Die Überwachungseinheit kann aber auch außerhalb der Grenzen des Betreibers untergebracht sein. Zugleich sollte diese Überwachungseinheit ausgebildet sein, die Zustandsdaten von mehreren Werkzeugmaschinen (aus entsprechenden Logbuch-Speichern) auszulesen, um eine Fernwartung durchfuhren zu können.
Ein wichtiger Aspekt der Erfindung kann darin gesehen werden dass es nun möglich ist, kritische Ereignisse wie beispielsweise einen „Crash" und/oder ein „kritisches Ereignis" (z.B. Spannzange öffnet sich zu langsam) in der Werkzeugmaschine zu erkennen. Insbesondere ist wichtig, dass diese Information einer übergeordneten Auswerteeinheit (d.h. der Überwachungseinheit) zur Verfugung zu stellen, da es sich hierbei um sehr wertvolle Information über Zustand bzw. Fertigungszusland der Maschine handelt. Bei einer Maschine, die beispielsweise einen Crash hinter sich hat, bei der die Spindel im Eilgang gegen das Werkstück gefahren ist, sollte mit gerechnet werden, dass die Fertigungsqualität nicht mehr gewährleistet ist sowie die Maschine unmittelbar für die weitere Teilebearbeitung ausfällt. Sofern solche Ereignisse (z.B. durch das Auslesen des Logbuch-Speichers der Überwachungseinheit) bekannt sind, können durch Ausfuhren von spezifischen Testmethoden, wie einem Kreisformtest oder einer Vibrationsenergieanalyse die zentralen Komponenten der Maschine hinsichtlich ihres Zustands überprüft werden.
Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass nunmehr von der zentralen Überwachungseinheit eine Überprüfung von mehreren Werkzeugmaschinen möglich ist. Dabei ermöglichen die im Logbuch-Speicher abgespeicherten Zustandsdaten der Werkzeugmaschinen einem Bediener der Überwachungseinheit eine sehr genaue Analyse über die Aktionen und Ereignisse der entsprechenden Werkzeugmaschine. Weiterhin kann durch die zentrale Auswertung in einer Überwachungseinheit ein Spezialwissen über die Funktionsweise der Werkzeugmaschine genutzt werden, so dass auch auf sehr selten auftretende Fehlermeldungen schnell und korrekt reagiert werden kann. Beispielsweise kann beim Auftreten von bestimmten Zustandsdaten ein Servicetechniker zum Austausch einer bestimmten Komponente der Werkzeugmaschine beauftragt werden, wogegen ohne die Kenntnis dieser bestimmten Zustandsdaten zunächst durch den Servicetechniker vor Ort das Problem gefunden werden müsste.
Auch können im Schritt des Bereitsteilens Zustandsdaten bereitgestellt werden, die eine Soll-Bewegung eines Werkzeugs in eine vorbestimmte Bearbeitungsposition repräsentieren und/oder dass im Schritt des Bereitstellens Zustandsdaten bereitgestellt werden, die eine Ist-Bewegung des Werkezugs in die vorbestimmte
Bearbeitungsposition repräsentieren. Eine derartige Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass bestimmte Crashes oder Unfälle eindeutig aus den Zustandsdaten erkannt werden können und hierauf ansprechend eine schnelle und korrekt die Behebung eines derartigen Problems möglich ist.
Günstig ist es auch, wenn im Schritt des Bereitstellens Zustandsdaten bereitgestellt werden, die Zeitpunkte wiedergeben, an dem die Steuerbefehle von einer Steuereinheit der Werkzeugmaschine ausgegeben werden und/oder die Zeitpunkte wiedergeben, an dem die Ereignisse in Reaktion auf die Steuerbefehle aufgetreten sind. Eine derartige Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine kontinuierliche Verschlechterung eines Zustands der Werkzeugmaschine an Hand der mitgespeicherten Zeitpunkte möglich ist. Beispielsweise kann eine Fehlpositionierung eines Werkzeugs erkannt werden, die durch ein einmaliges Ereignis zu einem bestimmten Zeitpunkt aufgetreten ist oder die sich zunehmend verschlechtert. Hieraus können durch die Auswertung der Zeitpunkte der entsprechenden Ereignisse oder Steuerbefehle entsprechende Rückschlüsse gezogen werden.
In einer besonderen Ausfuhrungsform der Erfindung können im Schritt des Bereitstellens zeitlich aufeinanderfolgende Zustandsdaten in einem Ringspeicher der Werkzeugmaschine zwischengespeichert werden, wobei im Schritt des Übertragens nach einem Auftreten eines Ereignisses eine Mehrzahl Zustandsdaten über dem Ereignis unmittelbar vorhergehende Zustände vom Ringspeicher in den Logbuch-Speicher übertragen werden. Eine derartige Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass nicht nur die Steuerbefehle oder Ereignisse einem bestimmten Zeitpunkt in den Logbuch-Speicher gespeichert werden, an dem beispielsweise ein Crash oder anderes kritisches Ereignis aufgetreten ist. Durch die weitere Übertragung der aufeinanderfolgenden vorhergehenden Zustandsdaten aus dem Ringspeicher in den Logbuch-Speicher kann somit nachvollzogen werden, wie es zu dem entsprechenden kritischen Ereignis gekommen ist.
Auch kann ferner im Schritt des Übertragens und Speicherns eine Auswertung und/oder Anzeige der Zustandsdaten in der Datenverarbeitungseinheit erfolgen. Eine derartige Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung als bietet den Vorteil, dass auch einem Bediener der Werkzeugmaschine vor Ort eine Information über Fehler oder kritische Ereignisse gegeben werden kann, so dass bereits vor Ort eine erste Fehlersuche oder Fehlerbehebung unterstützt wird.
Günstig ist es auch, wenn im Schritt des Übertragens und Speicherns eine Parametrierung einer Steuereinheit der Werkzeugmaschine ermöglicht wird. Vorteilhaft an einer derartigen Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit, ansprechend auf im Logbuch-Speicher gespeicherte Zustandsdaten eine Neueinstellung oder Neujustierung von Steuerparametem in einer Steuereinheit der Werkzeugmaschine zu ermöglichen. Beispielsweise kann eine Verschiebung eines Koordinatensystems für einen Halter eines Werkstücks erfolgen, wenn durch einen Crash eines Werkzeugs an diesen Halter der Halter verbogen oder verrutscht wurde. Durch die entsprechende Parametrierung kann somit die Auswirkung des durch das kritische Ereignis ausgelösten Fehlers abgeschwächt werden.
Auch können in einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung im Schritt des Übertragens und Speichems ferner Steuerbefehle aus einer Steuereinheit für die Werkzeugmaschine an den Logbuch-Speicher übertragen werden und im Logbuch- Speicher gespeichert werden. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet die Möglichkeit, die Ursachen für ein kritisches Ereignis möglichst umfassend anhand der Steuerbefehle für die Werkzeugmaschine rekonstruieren zu können.
Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn im Schritt des Abrufens und Auswertens eine Überwachungseinheit verwendet wird, die in einem Werkzeugmaschinenüber- wachungsbereich eines Herstellers der Werkzeugmaschine aufgestellt ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet die Möglichkeit das komplette Fachwissen des Herstellers der Werkzeugmaschine zur Findung der Ursache eines kritischen Ereignisses und einer schnellstmöglichen Behebung der Auswirkungen des kritischen Ereignisses nutzen zu können.
Vorteilhaft ist es auch, wenn im Schritt des Übertragens und Speicherns die Zustandsdaten vor der Ausführung eines Schrittes des Übertragens und Auswertens über einen Zeitraum von zumindest einem Monat, bevorzugt über einen Zeitraum von zumindest drei Monaten in dem Logbuch-Speicher zwischengespeichert werden. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglicht die
Langzeitüberwachung der Werkzeugmaschine, so dass auch öfters auftretende kleine „unkritische" Ereignisse erkannt werden können. Dies ermöglicht beispielsweise eine Schulungsmaßnahme wenn festgestellt wird, dass diese kleinen Fehler oder „unkritischen" Ereignisse durch eine Fehlbedienung der Werkzeugmaschine verursacht werden. Auch kann in einer anderen Ausfiihrungsform der Erfindung im Schritt des Übertragens und Speichems eine Steuereinheit der Werkzeugmaschine, ansprechend auf einen aus den Zustandsdaten erkannten Zustand der Werkzeugmaschine, derart angesteuert wird, dass ein Testverfahren, insbesondere ein Kreisformtest oder eine Vibrationsenergieanalyse ausgeführt wird, um eine Überprüfung zumindest einer
Komponente der Werkzeugmaschine durchzuführen. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass bei Auftreten eines bestimmten kritischen Ereignisses ein spezielles Testverfahren ausgeführt werden kann, um eine Komponente der Werkzeugmaschine eingehend zu prüfen. Hierbei können spezielle Testverfahren eingesetzt werden, die je nach erkanntem Zustand der Werkzeugmaschine eine mögliche Beschädigung mit großer Sicherheit der verifizieren oder ausschließen können. Zugleich kann das jeweilige Testverfahren insbesondere dann eingesetzt werden, wenn aus den Zustandsdaten ein dringender Verdacht auf das Auftreten eines bestimmten kritischen Ereignisses vorliegt.
Die vorliegende Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Aufbereiten von Prozesszustandsdaten und/oder Maschinenzustandsdaten einer Werkzeugmaschine, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Ansteuern einer Komponente der Werkzeugmaschine, wobei das Ansteuern, wobei der Schritt des Ansteuems auf einem Echtzeitsystem ausgeführt wird;
- Erfassen und Zwischenspeichern von Prozesszustandsdaten und/oder Maschinenzustandsdaten bezüglich eines Ereignisses, das durch eine Aktion der Komponente der Werkzeugmaschine verursacht ist, die ansprechend auf das Ansteuern der Komponente der Werkzeugmaschine bewirkt wurde, wobei der Schritt des Erfassens auf dem Echtzeitsystem ausgeführt wird;
- Übermitteln der erfassten Prozesszustandsdaten und/oder Maschinenzustandsdaten an einen Datenspeicher, der in einer Datenverarbeitungseinheit implementiert ist, die keine Echtzeitdatenverarbeitung ausführt; und
- Verarbeiten und Ausgeben von im Datenspeicher gespeicherten Prozesszustandsdaten und/oder Maschinenzustandsdaten, um die aufbereiteten
Prozesszustandsdaten und/oder Maschinenzustandsdaten zu erhalten und auszugeben, wobei der Schritt des Verarbeitens auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, die keine Echtzeitdatenverarbeitung ausfuhrt.
Die vorliegende Erfindung basiert ferner auf der Erkenntnis, dass eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit einer Steueranlage für eine Werkzeugmaschine dann erreicht werden kann, wenn Daten bezüglich eines Prozesszustands oder eines Maschinenzustands nicht in Echtzeit ausgewertet werden müssen. Diese Daten bezüglich des Prozesszustands ohne des Maschinenzustands können vielmehr an einen Datenspeicher übertragen werden, der eine sehr große Datenspeicherfähigkeit aufweist (vorzugsweise eine größere Datenspeicherfähigkeit als ein (beispielsweise Ring-) Speicher im
Echtzeitsystem) und in günstiger Weise Prozesszustands- oder Maschinenzustandsdaten über einen längeren Zeitraum von beispielsweise mehreren Wochen oder Monaten aufzeichnen kann. Die Auswertung der Prozesszustandsdaten oder der Maschinenzustandsdaten kann dann in einer Datenverarbeitungseinheit erfolgen, die keine hohe Rechenleistungsfähigkeit aufweisen muss. Zugleich kann jedoch sichergestellt werden, dass alle relevanten Daten bezüglich des Prozesszustand oder des Maschinenzustands bei der Datenverarbeitung berücksichtigt werden. Unter Daten bezüglich eines Prozesszustands können beispielsweise ein Ereignis, ein spezielles Ereignis, ein kritisches Ereignis oder ein Unfall (Crash) bei der Bearbeitung eines Werkstücks verstanden werden. Beispielsweise kann ein Fehler in der Prozesssteuerung bei einem Produktionsprozess auftreten, der dazu führt, dass ein Bohrer oder ein Fräskopf in das Werkstück oder in eine Halterung des Werkstücks einfahrt, so dass bei dem (Herstellungs-)Prozess es Werkstücks ein Fehler auftritt. Unter Daten bezüglich eines Maschinenzustands kann beispielsweise ein Ereignis verstanden werden, bei dem Schwingungen einer Komponente der Maschine auftreten, die über, entsprechende
Sensoren erfasst werden und eventuell Beschädigungen der Maschine zur Folge haben.
Die vorliegende Erfindung bietet ferner den Vorteil, dass die Aufbereitung von Prozesszustandsdaten und/oder Maschinenzustandsdaten unter Verwendung einer Systemarchitektur aufbereitet werden können, die keine so hohe Rechenleistung erfordert wie herkömmliche Systeme. Auf diese Weise kann auch eine Optimierung der Kommunikation zwischen einem übergeordneten Datenverarbeitungssystem und einem Steuerungssystem der Werkzeugmaschine erfolgen, bei dem Daten in Echtzeit übertragen oder ausgewertet werden können müssen. Eine schnelle Auswertung der Daten des Prozesszustands oder des Maschinenzustands ist oftmals auch nicht notwendig, wenn die Prozessqualität oder der Verschließ der Maschine über einen längeren Zeitraum überwacht werden soll.
Günstig ist es, wenn im Schritt des Erfassens und Zwischenspeicherns ein Ringspeicher mit veränderlicher Speicherkapazität verwendet wird, wobei die Speicherkapazität durch die Ausführung des Schrittes des Verarbeitens veränderbar ist und/oder dass durch die Ausführung des Schrittes des Verarbeitens eine Speicherstruktur der Prozesszustandsdaten und/oder Maschinenzustandsdaten in dem Ringspeicher veränderbar ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass im Echtzeitsystem lediglich ein Zwischenspeicher mit einer geringen, steuerbaren Datenaufhahmekapazität vorzuhalten ist, verglichen mit einem Datenspeicher in einer Datenverarbeitungseinheit, die keine Datenverarbeitung in
Echtzeit ausführen können muss. Durch das Verändern der Datenspeicherkapazität des Ringspeichers kann ferner eine Anpassung der Häufigkeit einer Datenübertragung aus dem Echtzeitsystem in das nicht-Echtzeit-Datenverarbeitungssystem erfolgen, die auf die Verarbeitungskapazität des nicht-Echtzeit-Datenverarbeitungssystems abgestimmt ist. Durch die Verwendung eines Ringspeichers können ferner in Echtzeit bis zu einem bestimmten vergangenen Zeitpunkt Daten abgespeichert und wieder abgerufen werden. Im Ringspeicher des Aktionsrekorders MTX acr werden insbesondere Soll- und Ist- Positionen während des letzten Crashvorgangs gespeichert und dann in das zugehörige Log-File übernommen Der Aktionsrekorder ist eigentlich immer gleich groß. Zusätzliche werden in den NC-Server Dateneingaben des Bedieners oder externer Geräte festgehalten und in das Log-File geschrieben, z.B. die Eingabe einer Werkzeugkorrektur. Weiterhin werden mit dem Aktionsrekorder Bedienhandlungen, die über ein Maschinenbedienfeld erfolgen, wie etwa das Umschalten der Betriebsart von Automatik nach Hand und wieder zurück festgehalten:
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren wiederholt ausgeführt werden, wobei der Schritt des Ansteuerns unter Berücksichtigung von Prozesszustandsdaten und/oder Maschinenzustandsdaten bezüglich eines Ereignisses erfolgt, die in einem vorangegangenen Verfahrensschritt des Erfassens erfasst wurden. Dies ermöglicht vorteilhaft bereits die Steuerung der Komponente der Maschine auf die aufgetretenen Ereignisse hin abgestimmt werden kann, so dass weitere Fehler oder negative Ereignisse für den Prozesszustand und/oder den Maschinenzustand vermieden werden können.
Allerdings wird speziell beim Aktionsrekorder nichts wiederholt und auch nichts angesteuert. Der Aktionsrekorder MTX acr hält nur Daten fest. Das Ansteuern/ Anregen findet vor allem beim RCM-System statt (RCM = Remote Condition Monitoring).
Um einen einfachen Start der Verarbeitung bei einer ausreichenden Datenmenge in dem Datenspeicher der nicht-Echtzeit-Datenverarbeitungseinheit zu ermöglichen, kann in einer weiteren Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung ein Start des Schrittes des Verarbeitens zyklisch nach einer bestimmten Zeitdauer ausgeführt werden.
Femer kann auch der Schritt des Verarbeitens auf der Basis eines Erkennens von wiederholt übermittelten Prozesszustandsdaten und/oder Maschinenzustandsdaten, einer Anforderung eines Nutzers, eines Start eines der Datenverarbeitungseinheit übergeordneten Systems erfolgt und/oder wenn ein oder mehrere Daten der Prozesszustandsdaten und/oder Maschinenzustandsdaten einem oder mehrere vorbestimmten Werte annehmen, oder der Datenspeicher bis zu einem bestimmten Füllstand gefüllt ist. Diese Ausfuhrungsform der Erfindung bietet den Vorteil, abhängig von speziellen Ereignissen oder Anforderungen die Datenverarbeitung der Daten aus dem Datenspeicher starten zu können.
Auch kann im Schritt des Verarbeitens eine Übertragung von in dem Datenspeicher gespeicherten Prozesszustandsdaten und/oder Maschinenzustandsdaten an eine Datenverarbeitungssystemkomponente erfolgt, die der Datenverarbeitungseinheit übergeordnet ist, auf der keine Echtzeitdatenverarbeitung ausgeführt wird. Dies bietet den Vorteil, dass beispielsweise eine Datenverarbeitung auf weiteren Einheiten möglich wird, die sich beispielsweise zu bestimmten Zeitpunkten im Leerlauf befinden und deren Datenverarbeirungsfahigkeiten zu diesen Zeitpunkten effektiv genutzt werden könnte.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann durch die Datenverarbeitungssystemkomponente eine Warnung über den Prozesszustand und/oder den Maschinenzustand der Werkzeugmaschine an einen Servicetechniker erfolgt, wenn die Prozesszustandsdaten und/oder die Maschinenzustandsdaten ein vordefiniertes Auslösekriterium erfüllen. Dies bietet den Vorteil, dass frühzeitig eine Reparatur der Werkzeugmaschine möglich wird, so dass einerseits der Prozess möglichst schnell wieder nach einem vordefinierten Standard ausgeführt werden kann und andererseits ein Schaden der Werkzeugmaschine vermieden werden kann.
Um eine optimale Datenauswertung der Daten aus dem Datenspeicher zu ermöglichen, kann der Schritt des Verarbeitens auf der Basis eines austauschbaren und/oder veränderbaren Verarbeitungsalgorithmus erfolgen. Dies ermöglicht, die
Datenverarbeitung auf der Basis von Zusammenhängen von Ereignissen oder Betriebsparametern durchführen zu können, die bei der Erstellung der Werkzeugmaschine noch nicht bekannt waren.
Die vorliegende Erfindung wird beispielhaft unter Zuhilfenahme der nachfolgend genannten Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Systemarchitektur mit einem exemplarischen
Steuergerät für eine Maschine, auf der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Aktionsrekorders;
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Systems zur Datenbereitstellung; und
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung als Verfahren. Gleiche oder ähnliche Elemente können in den nachfolgenden Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein, wobei auf eine wiederholte Beschreibung diese Elemente verzichtet wird.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Systemarchitektur mit einer exemplarischen Datenverarbeitungseinheit (Remote Condition Monitoring System) 10 für eine Maschine, auf der Ausfuhrungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können. Die Maschine umfasst dabei Komponenten 20, die beispielsweise ein Lager, einen Antriebsmotor, Sensoren, Steuerungen und/oder andere Komponenten umfassen können. Steuerungen (NC, SPS, Motion, RC, ...), Aktoren (Antrieb, unter Umständen auch mit integrierter SPS oder Motion) und intelligente Sensorsysteme (u.U. ebenfalls mit eigener Auswerteeinheit) sind auf der Echtzeitebene zu finden. Die Einheiten 30 können über eine Schnittstelle 40 mit einem Funktionsinterface SO zur Kapselung der eigentlichen Funktionalität kommunizieren, in dem Betriebsparameter (beispielsweise Schwingungen, Steuersignale oder weitere erfassbare physikalische Größe wie die oben genannten Größen) diesem Funktionsinterface 50 über die Schnittstelle 40 zugeführt werden. Das Funktionsinterface 50 als auch die Einheit von einem Drittanbieter 33 kann auch von einer Werkzeugmaschine 35 mit Messdaten versorgt werden. Das Funktionsinterface 50 weist eine Schnittstelle 60 zu einer Datenbank 70 auf, in der Setup-Daten, Kenndaten, Grafikdaten, Rohdaten oder andere Daten abgelegt werden können. Die Datenbank 70 kann beispielsweise eine SQL-Datenbank (zum Beispiel von Microsoft oder Oracle) sein, die neben vielen anderen Daten für die einzelnen Methoden Setup Daten, charakteristische Daten, Grafikdaten, Rohdaten und ähnliches enthält. Weiterhin umfasst das Funktionsinterface 50 eine Λlgorithmenausführungseinheit 80 in der beispielsweise der Algorithmus oder der Ersatzalgorithmus auf einzelne, eine Gruppe von mehreren oder alle über die Schnittstelle 40 empfangenen Betriebsparameter ausgeführt wird. Die Algorithmenausführungseinheit 80 kann auch als Schnittstelle zur Integration von (beispielsweise mit dem Simulationswerkzeug Mathlab) erstellten DHs ausgebildet sein, d.h. zur Integration von Algorithmen, die mit Matlab erstellt und getestet wurden und dann nach in C#-Code überführt wurden. Die vom ausgeführten Algorithmus ausgegebenen Daten können dann über die Schnittstelle 60 übertragen und in der Datenbank 70 abgespeichert werden. Das Steuergerät 10 kann dabei als generischer Datenserver 85 ausgestaltet sein, der die Schnittstelle 40, dass Funktionsinterface 50, die Schnittstelle 60, die Datenbank 80 sowie die Algorithmenausführungseinheit 80 umfasst. Ferner kann das Funktionsinterface 50 eine Schnittstelle 90 zu weiteren Datenverarbeitungseinheiten oder Rechnern aufweisen, die beispielsweise einem Web- Server 100 (beispielsweise in Microsoft ASP .net -Technologie und weiteren Grafik- Komponenten realisiert sein) und einen Web-Client 110 (der beispielsweise als AJAX (d.h. Java-Script) im Browser ausgeführt wird) umfassen können, die gemäß dem Microsoft- .net-Standard ausgestaltet sein können.
Gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann nun eine Definitionsdatei 120 für die Datenbank 70 bereitgestellt werden, die unter anderem eine Veränderung einer Visualisierung, einer Auswertung und einer Messdatenstruktur in dem Steuergerät erzielen wird und als Ersatzalgorithmus in die Algorithmenausfuhrungseinheit 80 geladen wird. Genauer: Die Messdatendatei dient im zur Beschreibung der Oberflächenausprägung (Art der Anzeige, Farbauswahl, Vorgabe der anzuzeigenden Werte), zur Beschreibung der für die Auswertemethode erforderlichen Tabellen innerhalb der Datenbank sowie zur Beschreibung des Aufbau des Messdaten-Datei, mit deren Hilfe die Messdaten aus dem Echtzeitteil an das Remote Condition Monitoring System übertragen werden. (Die Beschreibung des Messdatenfile-Aufbaus ermöglicht ein einfaches Parsen und Interpretieren der in den Messfiles gelieferten Daten. Beispielsweise, werden innerhalb des Files für einen Kreisformtest neben den eigentlichen Messdaten, wie etwa Soll- und Istposition des Motors sowie des externen Gebers, oder die Ist- und Sollgeschwindigkeiten, weitere Parameter bereitgestellt, wie etwa die Abtastzeit mit der die Aufzeichnung im
Echtzeitteil erfolgte, oder der Kreisdurchmesser, die gefahrene Geschwindigkeit, etc.). Diese Definitionsdatei 120 kann beispielsweise unter Verwendung einer Messdatendatei 130 erhalten werden, die durch Messung von Betriebsparametern (mit Header- Signalisierungsinformationen) einer oder mehrerer Maschinen 35 an eine eigens dafür eingerichtete Stelle (das Remote Condition Monitoring System) gesendet wird. Diese Definitionsdatei 120 kann dabei in die Algorithmenausfuhrungseinheit 80 geladen werden und eine Veränderung der Datenverarbeitung und Abspeicherung der verarbeiteten Daten in der Datenbank 70 oder eine Veränderung der Ausgabe der veränderten Daten über den Web-Server 100 oder den Web-Client 1 10 bewirken.
Dabei kann eine Kommunikation derart ermöglicht werden, dass durchgängig ein OPC- UA (OPC-UA = OPC-Unified Architecture [= weiterentwickelte OPC-Schnittstelle]; OPC ursprünglich: OLE for Process Control) geplant ist. Zwischen den Geräten und dem GDS (GDS = generischen Datenbank-Server 85) kann vorerst eine zu den Geräten 30 hin bewährte SCP-Schnittstelle 40 eingesetzt werden. Zwischen dem GDS 85 und dem Web-Server 100 oder den MES-Systemen kann eine OPC-UA eingesetzt werden, beispielsweise im ersten Schritt SQL-Funktionszugriffe, die über das Funktions- Interface 50 gekapselt werden. Die Kommunikation zwischen dem Web-Server 100 und dem Web-Client 110 kann beispielsweise über das Protokoll HTTPS erfolgen. Auch können verteilte Systeme eingesetzt werden, wie beispielsweise ein Web-Server mit mehreren GDSen (über eine Kommunikation via UA) oder ein Zentral-GDS (beispielsweise mit Oracle-DB) wird von mehreren kleineren dezentralen GDSen gespeist.
Ein in die Vorrichtung 10 integriertes Konfigurationsmittel zur Konfiguration der Datenanalyseeinheit (oder Algorithmenausfuhrungseinheit 80) bezüglich der durchzuführenden Analyse und zur Konfiguration der Vorrichtung 10 bezüglich der Art und Weise der Weiterverarbeitung des Ergebnisses der Datenanalyse mittels einer der Schnittstellen oder mittels des Langzeitdatenspeichers kann dabei vorgesehen werden.
Das Konfigurationsmittel, das beispielsweise die Definitionsdatei 120 in die Algorithmenausführungseinheit 80 oder in die Datenbank 70 lädt, ermöglicht es, neue Methoden/ Algorithmen beispielsweise in Form von #C-dlls (dll = dynamic link libraries z.B. erzeugt mit der Programmiersprache C#) zu integrieren, wobei die Schnittstellen zwischen dem System und der Datenanalyseeinheit 80 mittels XML-Files näher definiert werden kann, um beispielsweise beliebige Auswerteverfahren (Methoden) in einfacher Weise schnell integrieren zu können. Mittels der XML-Datei (beispielsweise in der Definitionsdatei 120) werden günstigerweise auch die Ausprägungen der Oberfläche, die Grafiken, die Charakteristika, deren grafische Ausprägungen sowie der Aufbau die Messdaten beschrieben. Auf diese Weise können beliebige Auswertemethoden, wie beispielsweise ein Kreisformtest, in einfacher Weise in das System 10 integriert werden. Bei dieser Lösung wird bevorzugt das Simulationswerkzeug Matlab (beispielsweise zur Simulation sowie zur Erstellung einer dll) eingesetzt.
Mit anderen Worten ausgedrückt, arbeitet das in Fig. 1 beschriebene System wie folgt:
Erstens:
Von Zeit zu Zeit (z.B. alle zwei Wochen), bzw. nach kritischen Ereignissen und Crashs systematisch bestimmte Testmethoden zur Überprüfung des Maschinenzustands gestartet. Hierbei werden auf der NC, SPS, RC, MC, intelligenter Drive, intelligentes Sensorsystem bestimmte Anregungen durchgeführt, bestimmte Daten aufgezeichnet und an das RCM-System weitergeleitet. Dort werden die generierten Messdatenfiles eingelesen und auf definierte Bedingungen (im Definitionsfile 120 beschrieben) geprüft. Hierbei wird auch die Datengüte überprüft und in Form einer Kennzahl in der DB mit zur betreffenden Messung abgelegt. Anschließend läuft dann die eigentliche Auswertung der Daten. Die betreffenden Algorithmen ermitteln dann für jede Messung bestimmte Kenngrößen, die wiederum innerhalb der Datenbank abgelegt werden. Beim Kreis ist das beispielsweise die Kreisformabweichung. Für jede Testmethode können mehrere Grafiken sowie mehrere Kenngrößen berechnet und dann zu Anzeige gebracht werden. Interessant für den Anwender ist insbesondere der Langzeittrend. Ändert sich dieser in unzulässiger Weise, z.B. ein expotentieller Anstieg, so können die betreffenden Komponenten mit weiteren Methoden näher untersucht werden.
Zweitens:
Mit Hilfe des GDS können zyklisch oder nur bei Änderung beliebige Variablen (Zustände, wie z.B. der Motorstrom oder die Temperatur eines Antriebs) aufgezeichnet werden und der zeitliches Verhalten in Form eines Diagramms näher analysiert werden.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Einbindung eines Aktionsrekorders. Dabei wird ein Echtzeitsystem 200 (das beispielsweise in einer Maschine wie einer Fräsmaschine, einer Bohrmaschine oder einer anderen der Werkzeugmaschine ausgeführt wird) und ein Datenverarbeitungssystem 210 verwendet, welches beispielsweise ein PC sein kann, der keine Echtzeit-Datenverarbeitung ausfuhren können muss. Auf dem Echtzeitsystem 200 können Funktionen zur Steuerung des Betriebs der Maschine ablaufen, beispielsweise wie ein NC-Programm 215 oder ein SPS-Programm 220. Diese Funktionen zur Steuerung des Betriebs der Maschine werden in einem Aktionsrekorder MTX acr (dient im Wesentlichen zum Aufzeichnungen von Ereignissen aller Art (das können Eingaben des Benutzers, oder Vorgaben anderer externer Systeme sein) 225, beispielsweise einem NC-Server 230, einer Satzvorbereitung 235 oder einem Interpolartor 240 verarbeitet. Die Ergebnisse (nur die vom Maschinenhersteller ausgewählten [konfigurierten]) der Satzvorbereitung 235 oder des Interpolartors 240 können in einem Ringspeicher 250 abgespeichert werden. Ereignisse, spezielle Ereignisse, kritische Ereignisse oder Unfälle (Crashs) 255, die durch die Steuerung des MTX acr 225 aufgezeichnet werden, in einem Logbuch-Speicher 260 abgespeichert. Die Daten werden einerseits durch die Firmware der Steuerung an spezifischen Stellen generiert (Anwender kann dies konfigurieren). Weiterhin können jedoch auch Ereignisse aus dem NC-Programm 215 und dem SPS- Programm 220 generiert und in den Logbuch-Speicher übertragen werden. Dieser Logbuch-Speicher 260 kann eine sehr große Datenaufhahmekapazität haben und somit über einen sehr langen Zeitraum die entsprechend auftretenden Ereignisse oder Unfälle (Crashs) 255 abspeichern. Zusätzlich können in diesem Logbuch-Speicher 260 Zusatzdaten 265 (beispielsweise Soll- und Ist-Positionen in verschiedenen
Koordinatensystemen) aus dem Ringspeicher 250 (beispielsweise bei einem Crash) abgespeichert werden. Der Logbuch-Speicher 260 ist dabei günstigerweise in dem Datenverarbeitungssystem 210 (beispielsweise einem PC) angeordnet, dass keine Echtzeit-Datenverarbeitung ausfuhren können muss. Ferner kann in dem nicht-Echtzeit- Datenverarbeitungssystem 210 eine Einheit 270 zur Ausführung einer Funktion zur Visualisierung und Konfiguration vorgesehen seien, die Konfigurationsdaten 275 ausgibt und die Aufzeichnungsfunktionen innerhalb der Steuerungsfirmware parametriert. Beispielsweise wird hier festgelegt, ob Änderungen der Werkzeugdaten, die über die Benutzeroberfläche eingegeben werden, in das Logbuch geschrieben werden oder nicht. Femer können die Konfigurationsdaten 275 auch einem Nutzer 280 angezeigt werden. Aus dem Logbuch-Speicher 260 der nicht-Echtzeit-Datenverarbeitungseinheit 210 können Daten an einen generischen Daten-Server 85 übersandt werden, der beispielsweise über eine in Fig. 1 dargestellte Schnittstelle 90 an einen Web-Server 100 und weiterhin an einen Web-Client 1 10 angeschlossen ist. Über dem Web-Client 110 können die erhaltenen Ergebnisse grafisch oder visuell dargestellt werden.
Der Logbuch-Speicher 260 kann dabei durch den Datenbankserver 85 derart ausgelesen werden, dass bestimmte Ereignisse erkannt werden können und ansprechend auf diese Ereignisse Servicepersonal zur Wartung der Maschine ausgesandt wird, auf der das Echtzeitsystem 200 läuft. Beispielsweise kann ein Unfall eines Werkzeugs der
Werkzeugmaschine erkannt werden, auf der das Echtzeitsystem 200 läuft. In diesem Fall werden entsprechende Ereignisse oder Unfälle 255 dem Logbuch-Speicher 260 übermittelt, der aus den übermittelten Daten den Unfall der Maschine/des Werkzeugs erkennen kann und über den generischen Datenbankserver 85 einen Servicetechniker zu der Maschine aussenden kann, auf dem das Echtzeitsystem 200 läuft. Auf diese Weise wird die Wartung der Maschine deutlich verbessert, die das Echtzeitsystem 200 umfasst.
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines so genannten Aktionsrekorders. Hierbei handelt es sich um ein integriertes und fei konfigurierbares Instandhaltungs-Informationssystem sowie ein Maschinen- /Betriebsdaten-Erfassungssystem. Die Aufgabe des Aktionsrekorders kann darin gesehen werden, dass er durch den Bediener herbeigeführte Datenänderungen, Bedienhandlungen über das Maschinenbedienfeld und/oder sonstige steuerungs- bzw. maschineninternen Ereignissen für eine spätere Auswertung aufzeichnet, speichert und auch aufbereiten kann. Der Aktionsrekorder kann für bestimmte Anwendungsbereiche wie beispielsweise eine verbesserte Fehlerdiagnose, als Crash Recorder, zur vorbeugenden Wartung, als Condition Monitoring und/oder zur Maschinen- und Betriebsdaten-Erfassung eingesetzt werden.
Der Aktionsrekorder kann dabei besondere Typen von Ereignissen (Events) aufzeichnen. Beispielsweise können zunächst „normale" Events (z.B. Anwahl NC- Programm, Änderung Nullpunktverschiebung, Fehlermeldungen, ...) aufgezeichnet werden oder eine automatische Erfassung aller relevanten Ereignisse. Ferner können auch spezielle Ereignisse (special Events), d.h. beispielsweise
Betriebsartenumschaltung, Kanalzustandsänderung etc. aufgezeichnet werden, die eine systematische Erfassung von Bedienhandlungen (insbesondere zur Rekonstruktion von Crashs) implementieren oder ermöglichen. Auch können vom Aktionsrekorder MTX acr kritische Ereignisse (Critical Events), wie z.B. wenn ein Werkzeug wird nicht gespannt wird oder eine Werkstückklemmung zu lange dauert, etc. aufgezeichnet werden, wobei die Erfassung kritischer Bearbeirungs-/Maschinenzustände (insbesondere zur Vorbeugung von Maschinenausfällen) erkannt werden können. Auch ermöglicht der Aktionsrekorder die Aufzeichnung von Unfällen (d.h. Crashs) worunter die Erfassung von Crashs einschließlich zugehöriger Daten gezählt werden kann. Schließlich kann der Aktionsrekorder auch noch frei definierbare Typen von Ereignissen (d.h. free definable Event Types (Machine / Operating Data) aufzeichnen, die sich beispielsweise auf gefertigte Teile, eine Maschinentemperatur, einen Hydraulikdruck, einen Luftverbrauch je Teil etc. beziehen. Auch für diese frei definierbaren Ereignisse können beliebige Zusatzdaten mit abgespeichert werden.
Bezüglich der normalen Ereignisse (Events), die im Aktionsrekorder aufgezeichnet werden, kann genannt werden, dass hierdurch vor allem alle konfigurierten Events aufgezeichnet werden können. Als konfigurierbares Ereignis können beispielsweise die folgenden Ereignisse in Betracht kommen:
Aktionsrekorder-Statusmeldungen (z.B. MTX acr wurde eingeschaltet, Crashtrigger erkannt, ...) - Steuerungsfehler bzw. -warnung (Schwere Systemfehler, Inteφolatorfehl er, ...)
- Steuerungsmeldung (Steuerungsinfo, oder vom NC-Programm aus abgesetzte Meldungen)
MDI-Satzeingabe
- Steuerungsfehler bzw. -Warnungen - Editierte Daten, wie beispielsweise
■ D-Korrekturänderung
■ Nullpunktverschiebungsänderung ■ Placementänderung
■ Werkzeugdatenänderung (Elementänderung sowie Datei einlesen)
■ CPL-Variablenänderung
Für die Inbetriebnahme des Aktionsrekorders zur Speicherung der normalen Ereignisse kann in der NC-Steuerung eine Konfiguration des relevanten Events erfolgen, wodurch dann eine Aufzeichnung dieser Ereignisse erfolgt automatisch.
Bezüglich der speziellen Ereignisse (special Event) ist anzumerken, dass die Aufgabe des Aktionsrekorders darin besteht, dass sofort nach Auftreten eines Special Events weitere Zustandsdaten aufgezeichnet werden können, insbesondere zur Rekonstruktion der Ursachen von Crashs. Als spezielle Ereignisse können dabei beispielsweise unter anderem ein Betriebsarten Wechsel (Automatik Folgesatz, Satzvorlauf, ...) oder ein Kanalzustandswechsel (Kanal läuft, Bereit für nächsten Satz, IPO angehalten, ...) betrachtet werden. Weitere vom Aktionsrekorder aufzuzeichnende Zustandsdatenkönnen beispielweise die Folgenden umfassen:
- Achspositionen (Soll- und Ist-Position in Achskoordinaten sowie die Sollposition in Werkstückkoordinaten.)
- Programmebeneninformation (Tiefe der Programmschachtelung, Liste der aktiven Dateien)
- Aktive G-Funktionen
- Aktive Hilfsfunktionen
- Aktives Werkzeug und Schneide (Daten aus SD-Struktur „SysTool" und „SysToolEd") - Aktive Korrekrurtabellen (D-Korrektur-, Nullpunktverschiebungs-,
Placementtabelle)
Die Inbetriebnahme des Aktionsrekorders kann der Anwender durch Konfiguration die aufzuzeichnenden Zusatzdaten definieren, wobei die Aufzeichnung dann automatisch erfolgt. Auch die SPS-Steuerung kann relevante SPS-seitige Special Events einschließlich Zusatzdaten mittels eines Funktionsbausteins erfassen. Bezüglich der Aufzeichnung von Zustandsdaten bei kritischen Ereignissen (Critical Events) kann die Aufgabe des Aktionsrekorders darin gesehen werden, dass ein Aufzeichnen aller Critical Events unter Umständen mit weiteren Zustandsdaten zur Erfassung kritischer Bearbeitungs- und Maschinenzustände zur Vorbeugung von Maschinenausfällen erfolgt. Solche Critical Events können beispielsweise die Folgenden sein:
- Werkzeugspanner blockiert oder
- Inkonsistenz im Werkzeugmagazin.
In einem solchen Fall können dann weitere Zustandsdaten wie z.B. eine SPS-Trace von spezifischen SPS- oder NC- Variablen durch den Aktionsrekorder aufgezeichnet werden. Die Aufzeichnung der relevanten Critical Events erfolgt auf der SPS mittels eines Funktionsbausteins, dem erforderlichenfalls weitere Zustandsdaten mitgegeben werden können.
Bezüglich der Aufzeichnung von Umfallen (Crashs) der Werkzeugmaschine ist anzumerken, dass die Aufgabe des Aktionsrekorders in diesem Fall darin zu sehen ist dass eine Erfassung aller Crashs einschließlich zugehöriger Daten erfolgt. Unter einem Crash können dabei beispielweise die folgenden Maschinenzustände gesehen werden: - Kritische Steuerungsfehler
- Sercos-Antriebsfehler der Fehlerzustandsklasse I oder
- beliebige Ereignisse, die die SPS erfasst und als Crash wertet
Der Aktionsrekorder kann dann die zugehörigen Daten aufzeichnen, wie beispielsweise NC-seitig die SolWIst-Positionen der letzten 10 s aus dem Ringspeicher für alle relevanten (angesteuerten)Achsen der Werkzeugmaschine und dabei Daten aufzeichnen, wie er sie auch wie beim Auftreten eines Special Events aufzeichnen würde. SPS-seitig könnte der Aktionsrekorder beliebige sonstige zugehörige Daten aufzeichnen, die die SPS erfasst. Während der Inbetriebnahme des Aktionsrekorders kann durch Konfiguration die im Ringspeicher aufzuzeichnenden Achsen definiert werden.
Weiterhin können die NC-seitigen Ereignisse, die als Crash zu interpretieren sind und für die eine Crash-Aufzeichnung erfolgen soll, vorgegeben werden. Das Auslesen des Ringspeichers dann im Crashfall automatisch. Crashes, die durch die SPS detektiert werden, kann die SPS durch Setzen eines spezifischen Crashsignals dem Aktionsrekorder mitteilen.
Die Aufzeichnung von beliebigen Daten im Aktionsrekorder kann ermöglicht weitere Vorteile bei der Auswertung von Maschinen- oder Prozesszuständen. In diesem Fall kann eine Erfassung und Aufzeichnung von beliebigen Daten einschließlich Zusatzdaten im Aktionsrekorder erfolgen. Unter beliebigen Daten (Free definable Event Types (Machine / Operating Events)) können beispielsweise die folgenden Daten fallen: - Schichtwechsel oder
- Produzierte Teile je Schicht
Im Aktionsrekorder können in diesem Fall zugehörige Daten erfasst und aufgezeichnet werden, wie beispielsweise - Luftmengenverbrauch je Schicht
- Stillstandszeiten je Schicht oder
- Nicht produktive Zeit je Schicht
Die frei definierbaren Events sind SPS-seitig unter einem Funktionsbaustein zu erfassen, wobei auch hier bei Bedarf weitere Daten dem Funktionsbausteins zur Übertragung in das Logbuch mitgegeben werden können.
Bei Crashs oder sonstigen kritischen Ereignissen können gezielt weitere Testmethoden ausgeführt werden. Mit Hilfe dieser weiteren Testmethoden können dann die einzelnen Komponenten dann genauer hinsichtlich ihres Zustande untersucht werden.
Mit anderen Worten ausgedrückt, arbeitet das in Fig. 2 beschriebene System wie folgt: Der Aktionsrekorder MTX acr sammelt alle relevanten Events, von einfachen Zustandsinformation bis hin zu Crashs. Diese Informationen können dann nachfolgend im übergeordneten Remote Condition System zu Beurteilung des Maschinenzustands bzw. der Fertigungsgüte der Maschine. Als Maschinenereignisse können dabei beispielsweise als Ereignisse benutzerspezifische Eingaben oder Meldungen in Frage kommen. Als besondere Ereignisse können Fehler oder BA-Umschaltung in Betracht kommen. Ein kritisches Ereignis könnte beispielsweise das Klemmen eines Werkzeugspannsystems sein. Ein Crash kann dann erkannt werden, wenn das Werkzeug unkontrolliert in das Werkstück oder eine Halterung gesteuert wird. Als Basisfunktionalität des Echtzeitsystems kann angesehen werden, dass der Aktionsrekorder über SD-Daten gesagt bekommt, was er aufzeichnen soll. Für den Crash-Fall gibt es für beispielsweise jede konfigurierte Achse einen Ringspeicher (der Speicherzeitraum kann ca. die letzten 10 s und ca. alle 100 ms einen Positions-Soll- und Istwert umfassen). Mittels eines SPS-FBs (SPS-FB = SPS: Speicher Programmierbare Steuerung; FB Funktionsbaustein = ein Stück SPS- Programm) kann die SPS beliebige Ereignisse in den Logbuch-Speicher 260 schreiben. Die SPS-FB bietet dabei mehrere Funktionalitäten aufweisen, beispielweise kann sie die Möglichkeit bieten NC-Daten mit ins Logbuch 260 zu schreiben. Auch kann sie eine zusätzliche Datei (File) anhängen oder eine sprachunabhängige Realisierung bei Bedarf mittels IDs ermöglichen. In der gleichen Weise können auf der NC vom NC-Programm Events in das Logbuch geschrieben werden. Die Datenhaltung kann auf dem PC-Teil erfolgen. Eine Visualisierung kann in einem Container erfolgen, beispielweise zur Auflistung der Ereignisse in zeitlicher Reihenfolge. Wenn ein GDS vorhanden ist, werden die Daten beispielsweise zyklisch vom GDS geladen (beispielsweise mittels eines Filetransfer). Auch können die Daten aufbereitet werden und in der DB 70 abgelegt werden. Statistische Auswertungen mit entsprechender Grafik können geplant werden, z.B. um festzustellen, wie lange die Maschine bestimmten Gründen still steht.
Der Vorteil dieser Losung liegt auch darin, dass mittels des Langzeitdatenspeichers 260 die Änderungen von Betriebsparametern der an das Administrationssystem 210 angeschlossenen Automatisierungskomponenten über einen längeren Zeitraum mitprotokolliert werden können. Für Langzeitaufzeichnungen im Sinne der Erfindung können Puffer für Datenmengen von bis zu 10 Terrabyte vorgesehen werden. Mittels der Datenanalyseeinheit (beispielsweise in der Einheit 70 zur Ausführung einer
Funktion der Konfiguration oder Visualisierung, der Datenverarbeitungseinheit 210 oder in dem generischen Datenbankserver 85) ist es während oder nach der Datenpufferung (auch noch nach Jahren) möglich die mittels der Schnittstelle mitprotokollierten Daten mit beliebigen Methoden/Algorithmen (u.U. mehrfach hintereinander optimiert) zu untersuchen, um daraus Erkenntnisse bezüglich des Zustands der Automatisierungssystemkomponente abzuleiten. Die vom Datenanalysemittel erzeugten Ergebnisse können anschließend sowohl im
Langzeitspeicher gespeichert oder zwischengespeichert werden, als auch mittels einer der Schnittstellen an ein angeschlossenes System 85, 100, 1 10 weitergeleitet werden, nachdem sie entsprechend des zu verwendeten Datenprotokolls aufbereitet wurden. Außerdem kann ein Fertigungsmanagementsystem, welches üblicherweise die Datenaktualisierung übernimmt, bezüglich der erforderlichen Rechenleistung entlastet werden. Das Mittel 225 dient somit als Schnittstelle zum Austausch von Daten zwischen zwei Systemen, welche unterschiedliche Kommunikationsprotokolle verwenden können. Das Mittel 225 (d.h. der MTX-Aktionsrekorder, der im Echtzeitteil der MTX als Firmware integriert ist) hat auch die Funktion einer Kontrollinstanz, welche an die Vorrichtung angeschlossene Komponenten, wie speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS), numerische Steuerungen (NC, CNC), Antriebsregler und Motoren, bezüglich Ihres Betriebszustandes überwacht, deren Betriebszustand analysiert und dem übergeordneten System 210, 85 diesen Betriebszustand mitteilt.
Außerdem können mittels der zweiten Schnittstelle Betriebsparameter einer an die Vorrichtung angeschlossenen Automatisierungssystemkomponente im laufenden Betrieb verändert und damit zur Laufzeit korrigiert werden. Der Langzeitdatenspeicher 260 könnte außerdem noch als Datenpuffer für die Datenanalyseeinheit 210 dienen, wobei die Analyseergebnisse oder Analysezwischenergebnisse im
Langzeitdatenspeicher 260 abgespeichert und mittels der Datenanalyseeinheit 270 aus dem Langzeitdatenspeicher erneut ausgelesen und weiterverarbeitet werden können. Die Daten aus dem Langzeitdatenspeicher 260 können mittels eines an die erste Schnittstelle anschließbaren übergeordneten Systems von diesem übergeordneten System 85 abgerufen werden. Ebenso wäre es denkbar, die Datenspeicherung von einer an die zweite Schnittstelle angeschlossenen Automatisierungssystemkomponente abrufbar zu gestalten. Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems zur Datenbereitstellung. Hierbei kommt der Echtzeitteil des MTX acr (der MTX acr-Kemservice) (310), dessen Hauptaufgabe in der Aufzeichnung von Ereignissen besteht, innerhalb des CNC-Steuerungskem MTX 320 zum Einsatz (Teil der Steuerungs-Firmware) Der MTX acr-Kernservice 310 hat eine Schnittstelle zu einem Mount- Verzeichnis 325 und eine weitere Schnittstelle zu zum SCP 330. Auf einem Mensch-Maschine- Interface-PC 335 läuft ein MTX acr- Panelservice 340 der Daten von dem Mount- Verzeichnis 325 und dem SCP 330 erhält. Der MTX acr- Panelservice 340 liefert Daten zu einem Archiv-Verzeichnisse 345 und Daten zu einem XML- Verzeichnis 350. Von dem XML- Verzeichnis 350 werden Daten zu einer Visualisierungsfunktion 355 und Daten zu einer Datenbank 70 eines generischen Datenbankservers 80 gesandt (Remote Condition Monitoring System), um bei den Daten von der Datenbank 70 ebenfalls zu einer Visualisierungsfunktionalität 360 verwendet werden zu können. Der gen eri sehe Datenbankserver 85 bietet dabei eine Funktionalität eines Remote Control Monitoring 365.
Mit anderen Worten ausgedrückt, arbeitet das in Fig. 3 beschriebene System wie folgt:
Der durch den Anwender konfigurierbarer MTX acr - Kernservice zeigt alle konfigurierten Ereignisse mit genauem Time-Stamp auf und legt diese im Logbuch ab. Weiterhin können dort auch von der SPS aus sowie von der NC aus Daten in das Logbuch geschrieben werden. Die Daten werden dann auf dem Mount abgelegt und von dort auch vom MTX acr-Panelservice weiter verarbeitet. Hierbei werden die Daten in Ihrer zeitlichen Reihenfolge aus den verschiedenen Teilsystemen (NC-Server, SPS- Programm, NC-Programm, ...) sortiert und mit Texten angereichert. Weiterhin erfolgt an dieser Stelle optional auch eine grafische Aufbreitung (Style) für die spätere Anzeige innerhalb der Benutzeroberfläche bzw. im RCM-System.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, beispielsweise gemäß den Figuren 2 oder 3 ist eine maschinennahe Langzeitaufzeichnung von Prozesszustandsdaten und
Maschinenzustandsdaten möglich. Aufgrund der realisierbaren Langzeitaufzeichnung können Daten zur genauen Analyse der Ursache von Problemen an Maschinen zur Optimierung von Produkten (z.B. Komponenten einer Werkzeugmaschine) und zur Optimierung von Prozessabläufen verfugbar gemacht werden. Bestimmte Änderungen von Kenngrößen bei den Testmethoden können in Relation zu den Ereignissen gesetzt werden und weitere zukünftige Aktionen hieraus abgeleitet werden. Im einfachsten Fall z.B. zur Vermeidung von Fehlbedienungen an der Maschine oder bei der Programmierung, die zu einem Crash führen.
Es kann zusätzlich eine Vorverarbeitungseinheit für Daten umfasst sein. Der Begriff Vorverarbeitungseinheit wurde gewählt, weil mittels der Vorverarbeitung die Optimierung der Kommunikation zwischen GDS und MES (MES = Manufacturing Execution System) und damit eine Entlastung des MES erreicht werden kann. Die eigentliche Verarbeitung der Daten im Sinne eines Leitstandes oder einer Prozesssteuerung erfolgt jedoch weiterhin beispielsweise mit dem MES.
Die Konfiguration eines Verarbeitungsvorganges kann folgende Schritte umfassen:
a) Definition des Verarbeitungszeitpunktes: (Start von Testmethoden) Es wird zunächst ein Startereignis definiert. Die Verarbeitung kann abhängig von diesem Startereignis zyklisch in bestimmten Zeitabständen oder zu definierten Zeitpunkten gestartet werden. Außerdem kann definiert werden, unter welchen Umständen die Verarbeitung gestartet werden soll, z.B.:
- bei wiederkehrenden Ereignissen;
- bei Anforderung durch den Nutzer; - bei Start durch ein übergeordnetes System;
- wenn ein Messpunkt einen bestimmten Wert annimmt (z.B. Wechsel der Betriebsart);
- wenn der Speicher (beispielsweise der Logbuch-Speicher 260) bis zu einer bestimmten Größe belegt ist (z.B. Speicher zu 90% mit Daten gefüllt).
b) Definition der Datenstruktur für die aufzubereitenden Messdaten:
Hierbei können Messdaten gruppiert werden. Es kann festgelegt werden wo im GDS 85 Auswertungsergebnisse abgelegt werden sollen (Datenbank, Dateisystem) und ob, beziehungsweise an welchen Adressaten, eine Benachrichtigung bezüglich vorhandener Berechnungsergebnisse versendet werden soll. Es kann ebenso die Speichergröße (z.B. n Datenbytes in einem Ringpuffer) definiert werden. Des Weiteren kann definiert werden, ob zusammen mit den aufbereiteten Daten ein Verweis auf die für die Berechnung verwendete Datengrundlage abgespeichert werden soll. Es kann beispielsweise darauf verwiesen werden, woher die Eingangsdaten für die Berechnung stammen und wie diese dem Ergebnis zuzuordnen sind. Es liegen außerdem Informationen vor, wie viele Eingabewerte für die Berechnung verwendet wurden, aus welchem Zeitraum diese Eingabewerte stammen und ob sie noch im Datenspeicher gespeichert oder bereits gelöscht sind. Außerdem kann definiert werden, ob und wie die Datenstruktur für die aufbereiteten Messwerte im Messpunkt-Browser eingebunden wird.
c) Definition der Verarbeitung: (der Endanwender hat damit nichts zu tun, läuft automatisch ab; die nachfolgenden Dihge werden vorab über die RCM-Oberfläche konfiguriert; entsprechende Nutzer (mit entsprechender Berechtigung) können das jedoch jederzeit umkonfigurieren)
In einem dritten Schritt kann die Art und Weise der Datenverarbeitung definiert werden, beispielsweise durch Auswahl eines geeigneten Algorithmus, beispielsweise zur Berechnung eines Mittelwertes, zu Berechnung von Minimal- oder Maximalwerten oder zur Durchführung einer Fourier-Transformation. Bestimmte Eingänge und/oder Ausgänge einer an den GDS angeschlossenen Automatisierungssystemkomponente können gezielt mit einem Algorithmus verknüpft werden, so dass unterschiedliche Algorithmen für unterschiedliche Betriebsparameter der Automatisierungskomponente zum Einsatz kommen. Auch ist es möglich im Rahmen der Verarbeitung die korrekte Verschaltung zu validieren, beispielsweise bezüglich der Datentypen und der Datenmenge, wie zum Beispiel die Mindestanzahl von Eingangswerten.
Auf diese Weise wird ein in eine Vorrichtung integriertes Konfigurationsmittel zur Konfiguration der Datenanalyseeinheit bezüglich der durchzuführenden Analyse und zur Konfiguration der Vorrichtung bezüglich der Art und Weise der Weiterverarbeitung des Ergebnisses der Datenanalyse mittels einer der Schnittstellen oder mittels des Langzeitdatenspeichers bereitgestellt.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausfuhrungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren 400 zum Auswerten von Zustandsdaten einer
Werkzeugmaschine, wobei das Verfahren 400 einen ersten Schritt des Bereitsteilens 410 der Zustandsdaten durch einen Aktionsrekorder 225 in der Werkzeugmaschine aufweist, wobei die Zustandsdaten in Echtzeit bereitgestellte Steuerungsbefehle oder Ereignisse 255 repräsentieren, wobei die Ereignisse 255 eine Reaktion auf die Steuerungsbefehle in der Werkzeugmaschine repräsentieren. Ferner weist das Verfahren 400 einen Schritt des Übertragens 420 und Speichems der Zustandsdaten aus dem Aktionsrekorder 225 in einen Logbuch-Speicher 260 einer von dem Aktionsrekorder 225 unabhängigen Datenverarbeitungseinheit 210. Auch weist das Verfahren 400 einen Schritt des Abrufens 430 und Auswertens der in dem Logbuch-Speicher 260 gespeicherten Zustandsdaten von einer Überwachungseinheit 85 auf, die in einer räumlich entfernten Position von der Datenverarbeitungseinheit 210 angeordnet ist, wobei die Überwachungseinheit 85 ausgebildet ist, um Zustandsdaten von unterschiedlichen Werkzeugmaschinen aus einer Mehrzahl von Logbuch-Speichern 260 abzurufen und auszuwerten. •
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass Forderung nach immer besseren und zuverlässig arbeitenden Auswertemethoden den Anlass für den hier vorgestellten Ansatz gegeben haben. Diese Forderungen können durch eine generische Integration von Methoden erfüllt werden, bei der eine komponentenorientierte Erfassung von Crashes (d.h. Unfällen) und kritischen Ereignissen sowie eine Berücksichtigung der Fertigungsqualität möglicht wird. Eingesetzt werden kann die Erfindung insbesondere im Bereich der MES-Systeme, speziell im Bereich Remote Condition Monitoring. Die bisher bekannten Ansätze weisen dabei den Nachteil auf, dass die oben dargestellten Merkmale wie eine komponentenorientierte Erfassung von Crashes und kritischen Ereignissen sowie Berücksichtigung der Fertigungsqualität dort nicht genutzt werden und somit nur eine geringe Ausnutzung der möglichen Leistungsfähigkeit des bisherigen Systems gegeben ist. Es soll daher eine generische Integration von Methoden im Bereich Remote Control Monitoring erfolgen, durch die optimal auf die jeweilige Aufgabe abgestimmte Auswerteverfahren möglich werden. Weiterhin kann eine vereinfachte Integration neuer/optimierter Auswerteverfahren einfach durchgeführt werden und es besteht eine gewisse Offenheit des Systems. Zusätzlich ist eine komponentenweise Erfassung mit einer Berücksichtigung wesentlicher Kenngrößen möglich. Auch kann über eine generische Integration von Methoden über eine einfache Schnittstelle zur Integration neuer Methoden erfolgen und eine komponentenweise Erfassung kann zu einer kontinuierlichen Erfassung kritischer Ereignisse einschließlich Crashes auf der Steuerungsseite implementiert werden, wobei eine zyklische Übergabe der Ereignisse bzw. Zähler an den GDS möglicht wird. Eine Ausdehnung des Ansatzes der generischen Integration von Methoden auf MES-Systeme, d.h. die Integration beliebiger Algorithmen zur Fertigungsplanung, -Steuerung, -Überwachung, Instandhaltung, ...) kann fener als zusätzliche, die Erfindung verbessernde Maßnahme realisiert werden. Auch kann eine Erfassung der Ereignisse innerhalb der Steuerung (d.h. in den Servern und nicht über die Oberfläche wie im Stand der Techik) erfolgen.
5o
Bezugszeichenliste
10 Datenverarbeitungseinheit (Remote Condition Monitoring System, der die Daten für mehrere Maschinen aufbereitet 20 Komponenten einer Maschine
30, 31, 32, 33 Steuergeräte, Aktoren oder Sensoren („intelligente" Bestandteile der
Maschine)
35 Werkzeugmaschine
40 Schnittstelle zum Steuergerät bzw. Sensor / Aktor 50 Funktionsinterface zur Kapselung der Algorithmenausführungseinheit 60 Schnittstelle zur Datenbank 70 Datenbank
80 Algorithmenausführungseinheit 90 Schnittstelle zu einem Web-Server 100 Web-Server 110 Web-Client 120 Definitionsdatei zur Beschreibung der Oberflächenausprägung, zur
Beschreibung der für die Auswertemethode erforderlichen Tabellen innerhalb der Datenbank, zur Beschreibung des Aufbaus der Messdaten-Datei aus der Maschine) Ersatzalgorithmus (beispielsweise in Form von DUs)
130 Messdaten-Datei 200 Echtzeit-System
210 Datenverarbeitungseinheit (nicht-Echtzeit) 215 NC-Programm 220 SPS-Programm
225 MTX acr (Aktionsrekorder, zu Aufzeichnung von Events, insbesondere von
Kritischen Events, z.B. wenn eine Spannzange einer Spindel nach 0,5 Sekunden immer noch nicht öffnet, oder von Crashs, die beispielsweise auf eine Fehlbedienung zurückzuführen sind)
230 NC-Server
235 Satzvorbereitung 240 Interpolator
250 Ringspeicher
255 Ereignisse, Unfälle
260 Logbuch-Speicher
265 Zusatzdaten (z.B. Achspositionen während eines Crashvorgangs) 270 Einheit zur Visualisierung und Konfiguration des MTX acr
275 Konfigurationsdatei
280 Nutzer
300 Gesamtgebilde NC-Steuerung MTX (NC-Kern mit Aufzeichnungsteil des
Aktionsrekorders MTX acr) 310 MTX acr-Kernservice
320 NC-Kem (Echtzeitteil)
325 Mount- Verzeichnis (Verzeichnis auf einem externen Rechner)
330 SCP (Schnittstelle zum Datenaustausch zwischen Echtzeitteil und
Nichtechtzeitteil eines Steuergeräts (NC, SPS, Motion, RC, ...) 340 MTX acr-Panelservice
345 Archiv-Verzeichnis
350 XML- Verzeichnis
355 Visualisierung
360 Visualisierung (Web- Visualisierung) 365 Remote Condition Monitoring (System wie in Figur 1 dargestclli)
400 Verfahren zum Aufbereiten von Prozesszustandsdaten und/oder Maschinenzustandsdaten einer Werkzeugmaschine
410 Schritt des Ansteuerns (Anregung der zugehörigen Mechanik/Funktionseinheit)
420 Schritt des Erfassens 430 Schritt des Übermittelns
440 Schritt des Verarbeitens

Claims

30Ansprüche
1. Verfahren (400) zum Auswerten von Zustandsdaten einer Werkzeugmaschine, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Bereitstellen (410) der Zustandsdaten durch einen Aktionsrekorder (225) in der Werkzeugmaschine, wobei die Zustandsdaten in Echtzeit bereitgestellte
Steuerungsbefehle oder Ereignisse (255) repräsentieren, wobei die Ereignisse (255) eine Reaktion auf die Steuerungsbefehle in der Werkzeugmaschine repräsentieren;
- Übertragen (420) und Speichern der Zustandsdaten aus dem Aktionsrekorder (225) in einen Logbuch- Speicher (260) einer von dem Aktionsrekorder (225) unabhängigen Datenverarbeitungseinheit (210); und
- Abrufen (430) und Auswerten der in dem Logbuch-Speicher (260) gespeicherten Zustandsdaten von einer Überwachungseinheit (85), die in einer räumlich entfernten Position von der Datenverarbeitungseinheit(210) angeordnet ist, wobei die Überwachungseinheit (85) ausgebildet ist, um
Zustandsdaten von unterschiedlichen Werkzeugmaschinen aus einer Mehrzahl von Logbuch-Speichern (260) abzurufen und auszuwerten.
2. Verfahren (400) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bereitsieiiens (410) Zustandsdaten bereitgestellt werden, die eine Soll- Bewegung eines Werkzeugs in eine vorbestimmte Bearbeitungsposition repräsentieren und/oder dass im Schritt des Bereitstellens (410) Zustandsdaten bereitgestellt werden, die eine Ist-Bewegung des Werkezugs in die vorbestimmte Bearbeitungsposition repräsentieren.
3. Verfahren (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bereitstellens (410) Zustandsdaten 31 bereitgestellt werden, die Zeitpunkte wiedergeben, an dem die Steuerbefehle von einer Steuereinheit (215, 220) der Werkzeugmaschine ausgegeben werden und/oder die Zeitpunkte wiedergeben, an dem die Ereignisse (255) in Reaktion auf die Steuerbefehle aufgetreten sind.
4. Verfahren (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bereitsteilens (410) zeitlich aufeinanderfolgende Zustandsdaten in einem Ringspeicher (250) der Werkzeugmaschine zwischengespeichert werden und wobei im Schritt des Übertragens (420) nach einem Auftreten eines Ereignisses (255) eine Mehrzahl
Zustandsdaten über dem Ereignis (255) unmittelbar vorhergehende Zustände vom Ringspeicher (250) in den Logbuch-Speicher (260) übertragen werden.
5. Verfahren (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Übertragens (420) und Speicherns eine
Auswertung und/oder Anzeige (270) der Zustandsdaten in der Datenverarbeitungseinheit (210) erfolgt.
6. Verfahren (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Übertragens (420) und Speichems eine
Parametrierung einer Steuereinheit (215, 220) der Werkzeugmaschine ermöglicht wird.
7. Verfahren (400) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ubertragens (420) und Speicherns ferner Steuerbefehle aus einer
Steuereinheit (215, 220) für die Werkzeugmaschine an den Logbuch-Speicher (260) übertragen werden und im Logbuch-Speicher (260) gespeichert werden.
8. Verfahren (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Abrufens (430) und Auswertens eine
Überwachungseinheit (85) verwendet wird, in einem Werkzeugmaschinenüberwachungsbereich eines Herstellers der Werkzeugmaschine aufgestellt ist. 32
9. Verfahren (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Übertragens (420) und Speicherns die Zustandsdaten vor der Ausführung eines Schrittes des Übertragens (420) und Auswertens über einen Zeitraum von zumindest einem Monat, bevorzugt über einen Zeitraum von zumindest drei Monaten in dem Logbuch-Speicher (260) zwischengespeichert werden.
10. Verfahren (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Übertragens (430) und Speicherns ferner eine Steuereinheit (215, 220) der Werkzeugmaschine, ansprechend auf einen aus den Zustandsdaten erkannten Zustand der Werkzeugmaschine, derart angesteuert wird, dass ein Testverfahren, insbesondere ein Kreisformtest oder eine Vibrationsenergieanalyse ausgeführt wird, um eine Überprüfung zumindest einer Komponente der Werkzeugmaschine durchzuführen.
11. Stcüergciäi (200, 2iO, 85), das zur Durchführung oder Ansteuerung von Schritten eines der vorstehend genannten Verfahren (400) ausgebildet ist.
12. Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchfuhrung der Schritte des Verfahrens (400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn das Programm auf einem Steuergerät (200, 210, 85) oder einer Datenverarbeitungsanlage ausgeführt wird.
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