EP3966644A1

EP3966644A1 - Produktionssystem und produktionssteuerungsverfahren mit ortungssystem-basierter simulation von produktionsabläufen

Info

Publication number: EP3966644A1
Application number: EP20727901.9A
Authority: EP
Inventors: Carina Mieth; Jens Ottnad
Original assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Current assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2020-05-05
Publication date: 2022-03-16
Also published as: CN113811827B; DE102019206756A1; JP2022532580A; US12242254B2; JP7315710B2; US20220057787A1; CN113811827A; WO2020229234A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein digitales Modell (30) einer Produktionsanlage (12). Das digitale Modell (30) ist dazu ausgebildet, eine Simulation eines Produktionsablaufs der Produktionsanlage (12) zu erzeugen. Eine Steuerung (20) kann auf die Simulation zugreifen, um die Produktionsanlage (12) optimal zu betreiben. Das digitale Modell (30) ist dazu ausgebildet, zur Erstellung der Simulation Daten eines Ortungssystems (22) zu verwenden. Das Ortungssystem (22) überwacht Träger (18) zum Transport von Bauteilen (16). Die Steuerung (20) kann dazu ausgebildet sein, Parameter der Simulationsergebnisse mit entsprechenden Parametern früherer Simulationsergebnisse und/oder tatsächlich erzielter Parameter früherer Produktionsabläufe zu vergleichen. Diese Parameter früherer Simulationsergebnisse und/oder tatsächlich im Produktionsbetrieb erzielte Parameter können in einer Modellbibliothek (32) hinterlegt sein. Die Steuerung (20) ist durch die Erfindung in der Lage, die Produktionsanlage (12) sehr effektiv zu steuern. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechend durchgeführtes Produktionssteuerungsverfahren.

Description

Produktionssystem und Produktionssteuerungsverfahren mit Ortungs- system-basierter Simulation von Produktionsabläufen

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Produktionssystem und ein Produktionssteuerungsver fahren.

Es ist bekannt, optimierte Produktionssysteme mit einer Produktionsanlage, ins besondere in der Metallverarbeitung, vorzugsweise Blechverarbeitung, zur Herstel lung von Bauteilen vorzusehen, wobei die Produktionsanlage mehrere Produkti onswerkzeuge umfasst. Der Transport von Material bzw. Bauteilen zwischen den Produktionswerkzeugen erfolgt durch mobile Träger. Aufgrund der unterschiedlichen Bearbeitungszeiten der Produktionswerkzeuge und variierender Transportwege der Träger kommt es oftmals vor, dass die Produkti onswerkzeuge und/oder die Träger nicht voll ausgelastet sind. Das Produktions system arbeitet dann ineffektiv.

Es ist weiterhin bekannt, Simulationen von Produktionsabläufen zu erstellen. Die Erstellung solcher Simulationen ist jedoch mit hohem Aufwand verbunden. Es kann Monate dauern, bis eine Simulation Nutzen stiftet und relevante Fragen beantwor tet.

Aufgabe der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein effektives Produktionssystem bzw. Produkti onssteuerungsverfahren bereit zu stellen. Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Produktionssystem gemäß Patentanspruch 1 und einem Produktionssteuerungsverfahren gemäß Patentan spruch 9. Die abhängigen Patentansprüche geben bevorzugte Weiterbildungen wieder.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird somit gelöst durch ein Produktionssystem mit folgenden Merkmalen :

a) Einer Produktionsanlage mit Produktionswerkzeugen zur Fertigung von Bau teilen. Die Produktionsanlage weist Träger und/oder Transporthilfsmittel zum Transport der Bauteile zwischen den Produktionswerkzeugen auf. Die Träger können beispielsweise in Form autonomer bzw. selbstfahrender und/oder ferngesteuerter Wagen ausgebildet sein.

b) einer Steuerung, die die Produktionsanlage basierend auf Produktionsdaten steuert;

c) einem Ortungssystem, das dazu ausgebildet ist, die Träger, Transporthilfs mittel, Produktionswerkzeuge und/oder Bauteile zu lokalisieren. Das Ortungs system ist dabei dazu ausgebildet,

i) die Position einer Mobileinheit zu ermitteln und/oder ii) eine auf der Mobileinheit gespeicherte Identifikationsinformation zu erfassen

und die so ermittelten Positionsdaten der Träger, Transporthilfsmittel, Pro duktionswerkzeuge und/oder Bauteile an die Steuerung zu übermitteln; d) einem digitalen Modell der Produktionsanlage zur Simulation von Produkti onsabläufen. Die Simulation basiert dabei auf den Daten des Ortungssystems. Das soll bedeuten, dass die Simulation die Daten des Ortungssystems aktiv nutzt, um das digitale Modell zu erstellen. Mit Produktionsdaten sind beispielsweise Daten gemeint, die den Produktionsver lauf von Bauteilen bestimmen, beispielsweise in der folgenden Form : Bauteil A besteht aus einem Material (ST), hat die Abmessungen (x,y,z), wird an einer La serschneidanlage des Typs LS auf eine gewünschte Kontur geschnitten, danach an einer Biegemaschine des Typs TP nach Plan MP gebogen usw..

Die die Produktionsanlage steuernde Steuerung ist dazu ausgelegt, diese Produk tionsdaten zu verwenden, um die Produktion der Bauteile zu steuern. Dabei kann die Reihenfolge der Produktionsschritte, der Transport zwischen den Produktions werkzeugen, eine evtl erforderliche Zwischenlagerung, eine Umsortierung und vieles mehr in der Steuerung vorgesehen werden. Einzelne Produktionsschritte können dabei vollautomatisch von den entsprechenden Produktionswerkzeugen durchgeführt werden. Dann kann die Steuerung dazu ausgelegt sein, die entspre chenden Daten den entsprechenden Werkzeugmaschinen, ggf. aufbereitet, zur Verfügung zu stellen. Entsprechend ausgerüstete Produktionswerkzeuge können ggf. den Status und den Erfolg der von ihnen durchgeführten Produktionsschritte an die Steuerung zurückmelden. Bei anderen, weniger automatisierten Produkti onswerkzeugen und Arbeitsschritten sind Handlungen eines Werkers notwendig (z.B. Absortieren, Einspannen, Zuführen von Material oder bei vielen Biegevorgän gen). Hier erfolgt häufig eine manuelle Rückmeldung über den Status und ggf. den Erfolg der Produktionsschritte. Insbesondere bei Produktionsanlagen, die solche Produktionswerkzeuge aufweisen, zeigen sich die Vorteile der Erfindung, weil über das Ortungssystem die Positionsdaten von Trägern und/ oder Bauteilen Auf schlüsse über Verweildauern, Stati, Erfolg und Arbeitsschritte nachverfolgt (ge- trackt) werden können. Mehrere Bauteile können auch zu einem Bauteilverbund zusammengefasst sein. Ein Bauteilverbund meint eine Ansammlung von Bauteilen, die organisatorisch mit einander verbunden sind, z.B. zu einem gemeinsamen Fertigungsauftrag gehören, oder mehre Produktionsschritte gemeinsam durchlaufen. Es kann vorteilhaft sein, mit dem Ortungssystem jeweils die Positionsdaten eines Bauteilverbunds zu er- mittein und diese Daten dem digitalen Modell zur Verfügung zu stellen.

Die Bauteile bzw. Bauteilverbünde können auf oder in einer oder mehreren Trans porthilfsmitteln angeordnet sein. Ein Transporthilfsmittel kann z.B. eine Palette (Transportpalette) oder ein Sammelbehälter (Transportbox, Schachtel, Dose) sein. Die Transporthilfsmittel können mit den Trägern transportiert werden. Mehrere Bauteile und/oder Bauteilverbünde können zum Transport auf einem Transport hilfsmittel angeordnet sein. Jedem Transporthilfsmittel kann zusätzlich oder alter nativ eine Mobileinheit zur Ortung zugeordnet sein. Es kann vorteilhaft sein, mit dem Ortungssystem jeweils die Positionsdaten eines Transporthilfsmittels zu er- mittein und diese Daten dem digitalen Modell zur Verfügung zu stellen.

Jedem Träger kann zusätzlich oder alternativ eine Mobileinheit zur Ortung zuge ordnet sein. Es kann vorteilhaft sein, mit dem Ortungssystem jeweils die Positi onsdaten der Träger zu ermitteln und diese Daten dem digitalen Modell zur Verfü- gung zu stellen.

In vielen Produktionsanlagen werden auch mobile Werkzeuge, wie z.B. handge führte Werkzeuge (z.B. Bohrmaschinen, Entgräter, Handsägen, Flex-Maschinen, verfahrbare Maschinen, wie z.B. Stanz- Schweiß- oder Induktionserwärmungsein- heiten etc.) verwendet. Es kann vorteilhaft sein, mit dem Ortungssystem jeweils die Positionsdaten der mobilen Werkzeuge zu ermitteln und diese Daten dem digi talen Modell zur Verfügung zu stellen. Dazu kann auch den mobilen Werkzeugen eine Mobileinheit zugeordnet werden, und insbesondere fest an ihr befestigt sein. Eine Mobileinheit kann einem Träger, einem Transporthilfsmittel, einem Bauteil und/oder einem Bauteilverbund und insbesondere auch einem mobilen Werkzeug zugeordnet sein. Das soll bedeuten, dass die Mobileinheit

a) in der Nähe des Werkzeugs, Trägers, Transporthilfsmittels, Bauteils und/o der Bauteilverbunds angeordnet ist und

b) diesem Werkzeug, Träger, Transporthilfsmittel, Bauteil und/oder Bauteilver bund auch datentechnisch zugeordnet ist, also z.B. den Produktionsdaten der Steuerung, und/oder dem digitalen Modell zur Simulation.

Eine Mobileinheit kann als Sende-Empfangseinheiten ausgebildet sein, die ausge bildet sind, elektromagnetische Signale zu empfangen und abzusenden. Dabei kann die Laufzeit dieser Signale vom Ortungssystem ermittelt werden und so die momentane Position in der Produktionsanlage ermittelt werden. Eine Ortung mit einer Genauigkeit von lm oder weniger, insbesondere 30cm oder weniger, ist auf diese Weise erreichbar. Die Ortung der Einheiten kann mehrmals pro Minute, ins besondere mehrmals pro Sekunde, bevorzugt mehrmals pro 1/10 s erfasst wer den. Es hat sich im Rahmen der Entwicklung der vorliegenden Erfindung gezeigt, dass es vorteilhaft ist, relevante Input-Daten für die Erzeugung und Parametrisierung der Simulation zu gewinnen. Diese können durch ein Ortungssystem, das in vielen Produktionsanlagen mit der zunehmenden Digitalisierung eingeführt wird, gewon nen werden. Die so ermittelten Positionsdaten von Trägern, Transporthilfsmitteln, Bauteilen und/oder Bauteilverbünden können dazu eingesetzt werden, das digitale Modell zur Simulation stetig weiter zu verbessern. Dabei ist eine oben erwähnte Genauigkeit der Ortsbestimmung besonders geeignet, um das digitale Modell ge eignet für eine Simulation zu gestalten. Das erfindungsgemäße Produktionssystem umfasst somit ein digitales Modell der Produktionsanlage, das in der Lage ist, die Abläufe in der Produktionsanlage zu simulieren. Im digitalen Modell sind die Daten der Träger sowie deren Bewegungs muster hinterlegt. Zusätzlich dazu kann das digitale Modell dazu ausgebildet sein, Arbeitsprozesse der Produktionswerkzeuge berücksichtigen. Hierdurch kann das digitale Modell Vorschläge für besonders effektive Produktionsabläufe generieren, die die Bewegungen der Träger, Transporthilfsmittel, Bauteile und/oder Bauteil verbünde und evtl auch Werkzeuge berücksichtigen. Es hat sich gezeigt, dass die Berücksichtigung der Daten des Ortungssystems in der Simulation der Produkti onsabläufe zu überraschend effektiven Produktionsabläufen führt.

Die Simulation ist vorzugsweise in Form einer Materialflusssimulation hinterlegt. Damit ist gemeint, dass die Positionsveränderung der Bauteile über die Zeit (der Fluss) in Form einer Simulation hinterlegt ist.

Vorzugsweise ist zumindest ein Produktionswerkzeug in Form eines Metallbearbei tungswerkzeugs, insbesondere eines Blechbearbeitungswerkzeugs, insbesondere einer Stanzmaschine und/oder einer Laserschneidmaschine, ausgebildet. Zumin- dest ein Bauteil bzw. Werkstück kann in Form eines Blechteils ausgebildet sein.

Vorzugsweise ist die Steuerung des Produktionssystems dazu ausgebildet, das Steuern der Produktionsanlage auf Basis der Simulation durchzuführen. Hierdurch kann eine automatisierte Optimierung der Produktionsanlage erreicht werden.

Die Steuerung erfolgt auf Grundlage von Produktionsdaten der Produktionsanlage. Diese Produktionsdaten umfassen - wie zuvor ausgeführt - zumindest die Daten des Ortungssystems der Träger. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung um fassen die Produktionsdaten weiterhin die zuvor erwähnten Arbeitsprozesse der Produktionswerkzeuge, die Anordnung der Produktionswerkzeuge, Kennzahlen der Produktionswerkzeuge und/oder Bauteildaten. Kennzahlen der Produktionswerk zeuge können z.B. sein : Laserstrahlintensität, Laserstrahlfokus, eingesetztes Bie gewerkzeug, Durchlaufgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit, Pulsverhältnis beim gepulsten Betrieb, Leistung, Energie, etc., alles insbesondere auf den jewei- ligen Arbeitsschritt bezogen. Kennzahlen der Bauteildaten können z.B. sein : Ma terial, Kontur, Abmessungen, Verformungen, Dicke etc. In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist das Produktionssys tem eine Modellbibliothek mit simulierten und/oder tatsächlich durchgeführten Produktionsabläufen auf. Die Steuerung kann in diesem Fall dazu ausgebildet sein, den im digitalen Modell simulierten Produktionsablauf mit den Produktionsabläufen der Modellbibliothek zu vergleichen. Die Steuerung kann dann entscheiden bzw. einem Nutzer freisteilen, den neu simulierten Produktionsablauf zu verwenden o- der auf einen in der Modellbibliothek hinterlegten Produktionsablauf zurückzugrei fen. Weiter bevorzugt ist/sind die Simulation, das digitale Modell und/oder die Modell bibliothek Cloud-basierend ausgebildet. Dies ermöglicht den Rückgriff auf tatsäch liche und/oder simulierte Produktionsabläufe mehrerer Produktionsanlagen und damit einhergehend sehr effektive Optimierungsmöglichkeiten der zuvor beschrie benen Produktionsanlage. Mit Cloud ist hier eine, insbesondere örtlich entfernte, vorzugsweise anonymisierte, Datenverarbeitungsvorrichtung insbesondere Spei chervorrichtung, gemeint. In dieser können Daten von mehr als einem, vorteilhaf terweise von mehreren hundert oder mehreren tausend unterschiedlichen Nutzern gespeichert werden. Hierdurch können verschiedene Simulationen oder Modelle unabhängig vom Fertigungsstandort zur Optimierung des Verfahrens beitragen. Es wurde erkannt, dass die beschriebenen Verfahren deutlich verbessert werden kön nen, wenn mehrere hundert, insbesondere mehrere tausend Simulationen ausge lesen wurden. Eine solche Datenmenge ist für eine einzelne Fertigungsstätte oft mals in einem Jahr nicht erreichbar. Das Ortungssystem kann als Ultra-Breitband-System (Ultra Wideband, UWB) aus gebildet sein, um eine hohe Genauigkeit der Ortung zu ermöglichen. Ein solches ist beispielsweise in DE 10 2017 120 378 Al oder der zum Anmeldetag noch nicht veröffentlichten Anmeldung PCT/FR2019/000057 mit dem Titel :„Ultra-Wideband Location Systems and Methods" als Innenraum-Ortungssystem beschrieben. Wie dort beschrieben, kann ein solches System in eine noch wenig digital vernetzte Produktionsanlage integriert werden und so helfen, die digitale Vernetzung ohne allzu große Investitionen voranzutreiben. Gleichzeitig können die so gewinnbaren Daten über die Produktionsabläufe sowohl über den Raum und zugleich über die Zeit erfasst werden. Auf diese Weise kann ohne weitere Investitionen in Hardware Daten für die Simulation von Produktionsabläufen gewonnen werden. Der Inhalt von DE 10 2017 120 378 Al und PCT/FR2019/000057 werden durch Referenzie- rung vollumfänglich mit aufgenommen.

Besonders bevorzugt ist das Ortungssystem dazu ausgebildet, die Position der Mo bileinheiten, Träger, Transporthilfsmittel, Bauteile und/oder Bauteilverbünde und evtl auch Werkzeuge mit einer Genauigkeit von lm oder weniger als lm, bevorzugt von weniger als 0,3m, zu erfassen. Dies schafft weiter erhöhte Optimierungsmög- lichkeiten der Produktionsanlage. Das Ortungssystem kann weiter dazu ausgebil det sein, die Position dreidimensional zu erfassen. Dann können nicht nur Positi onsdaten in der Fläche der Produktionsanlage, sondern auch in der Höhe erfasst und der Simulation zugeführt werden. Das digitale Modell kann eine Karte eines Teils der Produktionsanlage oder der vollständigen Produktionsanlage aufweisen. Die Karte kann Informationen zu den Produktionswerkzeugen und/oder Bauteilen, und insbesondere deren Position und Ausrichtung, aufweisen. Die Träger können Bilderfassungsmodule, insbesondere jeweils einen Laserscan ner und/oder eine Kamera aufweisen, um ihre Umgebung zu erfassen, insbeson dere um die Karte zu aktualisieren.

Die Träger und/oder Transporthilfsmittel können zumindest einen weiteren Sensor aufweisen. Insbesondere können die Träger eine inertiale Messeinheit (inertial measurement unit,„IMU"), insbesondere mit einer Kombination mehrerer Iner- tialsensoren wie Beschleunigungssensoren und Drehratensensoren, aufweisen.

Die Träger und/oder Transporthilfsmittel können ein Sender-Empfänger-System zum automatischen und berührungslosen Identifizieren und Lokalisieren der Trä ger aufweisen, beispielsweise auf Grundlage von RFID (radio-frequency Identifica tion) . Die Steuerung kann eine Schnittstelle aufweisen, um Log-Dateien der Produkti onswerkzeuge zu verarbeiten.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann zumindest ein Produktionswerkzeug eine Ladezone zum Be- und Entladen eines Trägers aufweisen. Das Produktions system kann in diesem Fall eine Bildaufnahmeeinheit aufweisen, die dazu ausge bildet ist, Bildinformationen in der Ladezone zu erfassen. Das Ortungssystem kann weiterhin eine Bildauswerteeinheit aufweisen, die dazu ausgebildet ist, unter Ver wendung der Bildinformationen die Lage und/oder einen Zustand eines Trägers, insbesondere dessen Beladung, zu ermitteln. Die Bildaufnahmeeinheiten können mittels VR (virtual reality) Systemen oder AR (augmented reality) Systemen er weitert werden.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Produktionssteue- rungsverfahren eines Produktionssystems, insbesondere des hier beschriebenen Produktionssystems, wobei das Produktionssteuerungsverfahren zumindest fol gende Schritte aufweist:

A) Einlesen der Position und/oder Identifikationsinformation eines Trägers, Transporthilfsmittels, Produktionswerkzeugs und/oder Bauteils, wobei das Einlesen durch ein Ortungssystem erfolgt;

B) Simulieren eines Produktionsablaufs, wobei die Simulation auf Daten des Or tungssystems basiert;

D) Steuern einer Produktionsanlage. Das Steuern erfolgt vorzugsweise auf Basis der Simulation des Produktionsablaufs gemäß Schritt B).

Das Produktionssteuerungsverfahren weist vorzugsweise zwischen den Schritten

B) und D) folgenden Schritt auf:

C) Vergleichen des simulierten Produktionsablaufs mit in einer Modellbibliothek hinterlegten zuvor simulierten und/oder tatsächlich durchgeführten Produkti- onsabläufen.

Das hier beschriebene Produktionssteuerungsverfahren kann hierdurch besonders effektiv optimiert werden. Um eine möglichst umfangreiche Modellbibliothek zu erhalten, wird der simulierte Produktionsablauf vorzugsweise in jedem Fall gespeichert - unabhängig davon, ob der Produktionsablauf tatsächlich mit diesem simulierten Produktionsablauf durch geführt wird oder mit einem zuvor hinterlegten

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeich nung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausfüh- rungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Die Simulation kann ihre Ergebnisse einem weiterem VR (virtual reality) System oder AR (augmented reality) System zur Produktionsplanung zur Verfügung stel- len. Die Simulation kann auf Daten dieses weiterem VR (virtual reality) System oder AR (augmented reality) System zur Produktionsplanung zurückgreifen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Nutzung und/oder Verwendung von Daten, insbesondere Positionsdaten eines hier beschriebenen Or- tungssystems in einem zuvor beschriebenen Produktionssteuerungsverfahren und/oder Produktionssystem. Die Positionsdaten sind insbesondere Positionsdaten von Trägern und/oder Bauteilen und/oder Transporthilfsmitteln und/oder Werk zeugen, die im Betrieb der Produktionsanlage erfasst werden, um die Bauteile bzw. Werkstücke nachzuverfolgen.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Produktionssys tems bzw. eines erfindungsgemäßen Produktionssteuerungsverfahrens. Figur 1 zeigt ein Produktionssystem 10 mit einer Produktionsanlage 12, die meh rere Produktionswerkzeuge 14 umfasst. Die Produktionswerkzeuge 14 dienen der Herstellung von Bauteilen 16. Vorzugsweise ist zumindest ein Produktionswerk- zeug 14 in Form eines Metall- oder Blechbearbeitungswerkzeugs, insbesondere ei ner Stanzmaschine und/oder einer Laserschneidmaschine, ausgebildet. Zumindest ein Bauteil 16 kann in Form eines Blechteils ausgebildet sein. Zumindest ein Bauteil 16, insbesondere mehrere Bauteile 16, insbesondere meh rere zu einem Bauteilverbund zusammengefasste Bauteile 16 wird/werden durch Träger 18 zwischen Produktionswerkzeugen 14 transportiert. Die Träger 18 wer den von einer Steuerung 20 gesteuert und einem Ortungssystem 22 verfolgt (ge- trackt) bzw. überwacht. Das Ortungssystem 22 kann mehrere Sende-Empfangs- einheiten aufweisen, um durch die Berechnung von Signallaufzeiten zwischen den Sendern und den Trägern 18 die Position der Träger 18 in der Produktionsanlage 12 zu bestimmen. Die Sende-Empfangseinheiten können ausgebildet sein, elekt romagnetische Signale zu empfangen und abzusenden. Dabei kann die Laufzeit dieser Signale vom Ortungssystem 22 ermittelt werden und so die momentane Position in der Produktionsanlage 12 ermittelt werden. Mehrere der Sende-Emp fangseinheiten können fest installierte Einheiten sein, deren Position dem Ortungs system 22 bekannt ist. Die Identifizierung der Träger 18 im Ortungssystem 22 erfolgt dabei mittels Mobileinheiten 24, die jeweils mittelbar oder unmittelbar an den Trägern 18 angeordnet oder ausgebildet sind. Weitere Mobileinheiten können alternativ oder zusätzlich einem Transporthilfsmittel, Bauteil und/oder Bauteilver bund und evtl auch Werkzeugen zugeordnet sein. So können auch die Positionen dieser Einheiten verfolgt werden.

Die Mobileinheiten 24 können selbst als Sende-Empfangseinheiten ausgebildet sein, die ausgebildet sind elektromagnetische Signale zu empfangen und abzusen den (durch gestrichelte Linien 17 angedeutet). Dabei kann die Laufzeit dieser Sig nale vom Ortungssystem 22 ermittelt werden und so die momentane Position in der Produktionsanlage 12 ermittelt werden. Eine Ortung mit einer Genauigkeit von lm oder weniger, insbesondere 30cm oder weniger, ist auf diese Weise erreichbar. Die Mobileinheiten 24 können den Trägern 18, Transporthilfsmitteln 19 und/oder einzelnen Bauteilen 16 und/oder Bauteilverbünden sowie Werkzeugen 23 zuge ordnet sein. Dann kann eine Zuordnung der Daten des Ortungssystems 22 zu den Aufträgen der Produktionssteuerung erfolgen.

Das Entladen und Beladen der Träger 18 kann - insbesondere von einer Bildauf nahmeeinheit 26, z.B. einer Kamera, überwacht - in einer Ladezone 28 des Pro duktionswerkzeugs 14 erfolgen. Die Steuerung 20 kann dabei zur Optimierung der Produktionsanlage 12 dazu ausgebildet sein, auf die Daten der Bildaufnahmeein- heit 26 zurückzugreifen. Ein solches System ist beispielsweise in der Schrift DE 10 2016 120 131 Al beschrieben. Der Inhalt von DE 10 2016 120 131 Al wird durch Referenzierung vollumfänglich mit aufgenommen.

Die Steuerung 20 greift auf ein digitales Modell 30 der Produktionsanlage 12 zu- rück. Im digitalen Modell 30 kann eine Simulation der Produktionsabläufe der Pro duktionsanlage 12 durchgeführt werden. Diese Simulation basiert auf den Daten des Ortungssystems 22. Hierdurch wird die Simulation besonders präzise.

Die Daten des Ortungssystems 22 können in einer Datenverarbeitungs- und Ana- lyseeinheit 21 verarbeitet werden, bevor sie der Steuerung 20 zugeführt werden. Datenverarbeitungs- und Analyseeinheit 21 kann die Positionsdaten aufbereiten, also z.B. in Verbindung mit den Produktionswerkzeugen bringen, Daten einem be stimmten Arbeitsschritt zuordnen, wie z.B. Transport A-B, Fertigungsschritt an Ma schine C, Fertigung an Maschine D, Absortierung und Ablage auf Transporthilfs- mittel E, Transport mit Träger F zu Biegemaschine G etc.

Zusätzlich oder alternativ können die Daten des Ortungssystems 22 der Steuerung 20 aber auch direkt zugeführt werden. Dann kann die Steuerung 20 die Simulation während der laufenden Fertigung also während des Produktionsbetriebs, verbes- sern und das digitale Modell 30 aktualisieren.

Zusätzlich oder alternativ können die Daten des Ortungssystems 22 dem digitalen Modell 30 aber auch direkt zugeführt werden. Dann kann das digitale Modell 30 die Simulation während der laufenden Fertigung noch schneller verbessern und das digitale Modell 30 aktualisieren.

Zusätzlich oder alternativ können die Daten des Ortungssystems 22 der Datenver- arbeitungs- und Analyseeinheit 21 verarbeitet werden, bevor sie dem digitalen Modell 30 zugeführt werden.

Zusätzlich zu den Daten des Ortungssystems 22 können die Daten der Produkti onswerkzeuge 14 und/oder der Bildaufnahmeeinheit 26 in die Simulation einflie- ßen.

Die Simulation, d.h. die Simulationsergebnisse, werden der Steuerung 20 zur Ver fügung gestellt. Weiterhin kann die Steuerung 20 dazu ausgebildet sein, auf eine Modellbibliothek 32 mit mehreren Simulationen bzw. Simulationsergebnissen zu- rückzugreifen. Die Steuerung 20 kann dazu ausgebildet sein, selbsttätig, und/oder auf Weisung eines Nutzers, das Steuern der Produktionsanlage 12 wahlweise mit den bei der Simulation eingesetzten Parametern oder mit Parametern aus der Mo dellbibliothek 32 durchzuführen. Zusätzlich oder alternativ kann das digitale Modell 30 ausgebildet sein, auf die Modellbibliothek 32 mit mehreren Simulationen bzw. Simulationsergebnissen zu rückzugreifen. Das digitale Modell 30 kann dazu ausgebildet sein, selbsttätig, und/oder auf Weisung eines Nutzers, die zur Simulation eingesetzten Parameter oder die Parameter aus der Modellbibliothek 32 zu verwenden.

Das digitale Modell 30 und/oder die Modellbibliothek 32 kann/können in einer Cloud ausgebildet sein, um mehreren Nutzern den Zugriff auf einen großen Daten satz zu ermöglichen. Unter Vornahme einer Zusammenschau aller Figuren der Zeichnung betrifft die Erfindung zusammenfassend ein digitales Modell 30 einer Produktionsanlage 12. Das digitale Modell 30 ist dazu ausgebildet, eine Simulation eines Produktionsab- laufs der Produktionsanlage 12 zu erzeugen. Eine Steuerung 20 kann auf die Si mulation zugreifen, um die Produktionsanlage 12 optimal zu betreiben. Das digi tale Modell 30 ist dazu ausgebildet, zur Erstellung der Simulation Daten eines Or tungssystems 22 zu verwenden. Das Ortungssystem 22 überwacht insbesondere Träger 18 zum Transport von Bauteilen 16. Die Steuerung 20 kann dazu ausgebil- det sein, Parameter der Simulationsergebnisse mit entsprechenden Parametern früherer Simulationsergebnisse und/oder tatsächlich erzielter Parameter früherer Produktionsabläufe zu vergleichen. Diese Parameter früherer Simulationsergeb nisse und/oder tatsächlich erzielter Parameter können in einer Modellbibliothek 32 hinterlegt sein. Die Steuerung 20 ist durch die Erfindung in der Lage, die Produk- tionsanlage 12 sehr effektiv zu steuern. Die Erfindung betrifft weiterhin ein ent sprechend durchgeführtes Produktionssteuerungsverfahren.

Bezuaszeichenliste

10 Produktionssystem

12 Produktionsanlage

14 Produktionswerkzeug

16 Bauteil

17 elektromagnetische Signale

18 Träger

19 Transporthilfsmittel

20 Steuerung

21 Datenverarbeitungs- und Analyseeinheit

22 Ortungssystem

23 Werkzeug

24 Mobileinheit

26 Bildaufnahmeeinheit

28 Ladezone

30 Digitales Modell der Produktionsanlage

32 Modellbibliothek

Claims

Patentansprüche

1. Produktionssystem (10), wobei das Produktionssystem (10) Folgendes auf- weist:

a) Eine Produktionsanlage (12) mit

i) Produktionswerkzeugen (14) zur Fertigung von Bauteilen (16) und

ii) Trägern (18) und/oder Transporthilfsmitteln (19) zum Transport der Bauteile (16) zwischen den Produktionswerkzeugen (14); b) eine Steuerung (20) zum Steuern der Produktionsanlage (12) auf Ba sis von Produktionsdaten;

c) ein Ortungssystem (22) zur Lokalisierung von einer am Träger (18), Bauteil (16), Produktionswerkzeug (14) oder Transporthilfsmittel (19) angeordneten oder ausgebildeten Mobileinheit (24), wobei das Or tungssystem (22) eingerichtet ist,

i) die Position der Mobileinheit (24) zu ermitteln und/oder ii) eine auf der Mobileinheit (24) gespeicherte Identifikationsinfor mation zu erfassen

und die so ermittelten Positionsdaten der Träger (18), Bauteile (16), Produktionswerkzeuge (14) und/oder Transporthilfsmittel (19) an die Steuerung (20) zu übermitteln;

d) ein digitales Modell (30) der Produktionsanlage (12) zur Simulation von Produktionsabläufen, wobei die Simulation zumindest auf den Da ten des Ortungssystems (22) basiert.

2. Produktionssystem nach Anspruch 1, bei dem die Steuerung (20) dazu aus gebildet ist, das Steuern der Produktionsanlage (12) auf Basis der Ergeb nisse der Simulation durchzuführen.

3. Produktionssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Produktionsdaten Produktionsabläufe, Anordnung der Produktionswerkzeuge (14), Kennzah len der Produktionswerkzeuge (14) und/oder Bauteildaten aufweisen.

4. Produktionssystem nach Anspruch 3, wobei die Kennzahlen der Produkti onswerkzeuge (4) zumindest eine der folgenden sind : Laserstrahlintensität, Laserstrahlfokus, eingesetztes Biegewerkzeug, Durchlaufgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit, Pulsverhältnis beim gepulsten Betrieb, Leistung, Energie.

5. Produktionssystem nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Kennzahlen der Bau teildaten zumindest eine der folgenden sind : Material, Kontur, Abmessun gen, Verformungen, Dicke.

6. Produktionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Träger (18) und/oder Transporthilfsmittel (19) zumindest einen weiteren Sensor aufweisen.

7. Produktionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Produktionssystem (10) eine Modellbibliothek (32) mit simulierten und/oder tatsächlich durchgeführten Produktionsabläufen aufweist, wobei die Steue rung (20) dazu ausgebildet ist, den im digitalen Modell (30) simulierten Pro duktionsablauf mit den Produktionsabläufen der Modellbibliothek (32) zu vergleichen.

8. Produktionssystem nach Anspruch 7, bei dem die Simulation und/oder die Modellbibliothek Cloud-basierend ausgebildet ist.

9. Produktionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Ortungssystem (22) als Ultra-Breitband-System ausgebildet ist.

10. Produktionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Ortungssystem (22) eingerichtet ist, die Position der Träger (18) mit einer Genauigkeit von weniger als lm, bevorzugt von weniger als 0,3m, zu erfas sen.

11. Produktionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zu mindest ein Produktionswerkzeug (14) eine Ladezone (28) zum Be- und Entladen eines Trägers (18) aufweist, wobei das Produktionssystem (10) eine Bildaufnahmeeinheit (26) aufweist, die eingerichtet ist, Bildinformatio nen in der Ladezone (28) zu erfassen und wobei das Ortungssystem (22) eine Bildauswerteeinheit aufweist, die eingerichtet ist, unter Verwendung der Bildinformationen die Lage und/oder einen Zustand eines Trägers (18) zu ermitteln.

12. Produktionssteuerungsverfahren eines Produktionssystems (10), insbeson dere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:

A) Erfassen der Position und/oder Identifikationsinformation eines Trä gers (18), Transporthilfsmittels (19), Produktionswerkzeugs (14) und/oder Bauteils (16) mittels eines Ortungssystems (22);

B) Simulieren eines Produktionsablaufs, wobei die Simulation zumindest auf den vom Ortungssystem (22) erfassten Daten basiert;

D) Steuern einer Produktionsanlage (12) durch eine Steuerung (20), wo bei das Steuern insbesondere auf Basis der Ergebnisse der Simulation erfolgt, insbesondere mittels eines digitalen Modells (30) der Produk tionsanlage (12).

13. Produktionssteuerungsverfahren nach Anspruch 12, umfassend den Schritt:

C) Vergleichen des simulierten Produktionsablaufs mit in einer Modell bibliothek (32) hinterlegten simulierten und/oder tatsächlich durch geführten Produktionsabläufen.

14. Produktionssystem oder Produktionssteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Simulation in Form einer Material flusssimulation hinterlegt ist.

15. Produktionssystem oder Produktionssteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Produktionswerkzeug in Form eines Metallbearbeitungswerkzeugs, insbesondere eines Blechbear beitungswerkzeugs, insbesondere einer Stanzmaschine und/oder einer La- serschneidmaschine, ausgebildet ist.

16. Produktionssystem oder Produktionssteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Bauteil bzw. Werkstück in Form eines Blechteils ausgebildet ist.

17. Produktionssystem oder Produktionssteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das digitale Modell (30) eine Karte ei nes Teils der Produktionsanlage (12) oder der vollständigen Produktions anlage (12) aufweist, und insbesondere die Karte Informationen zu den Produktionswerkzeugen und/oder Bauteilen, und insbesondere deren Posi tion und Ausrichtung, aufweist.