JP2008542854A - 工作機械の電子的な運転のための方法 - Google Patents

Abstract

工作機械の電子的な運転のための方法において、電子的な機械制御部（１４）を有する工作機械（１２）が生産場所（１０）に設置されている。工作機械（１２）が、データ接続（２）を介して、生産場所（１０）から独立したサーバプラットフォーム（２２）と接続されていて、サーバプラットフォーム（２２）上では機械動作のシミュレーションのための少なくとも１つのソフトウェアモデルアルゴリズム（３６，３８）が実行される。データ接続（２０）を介して使用可能にされたプロセスデータが求められた目標値と相違する場合に、機械の制御のために使用される変更プロセスデータがデータ接続（２０）を介して機械制御部（１４）に伝達される。したがって、機械の制御は、一部において、すなわち機械動作のソフトウェアモデルに基づいて効果的とみなされるところで、遠方からソフトウェアプラットフォーム（２２）によって行なわれる。

Description

本発明は、空間的距離を介する工作機械の電子的な運転、すなわち生産場所に設置された工作機械に対する中央のサーバプラットフォームからの工作機械の電子的な運転、すなわち電子的な制御のための方法に関する。

製造プロセスにおいては、最適な生産品質を得るために、プロセスの連続的な監視、改善および調整が重要である。今日では、たとえ工作機械が電子的に制御されていても、そこにおいて作用するプロセスデータは、これまで、記憶および機械制御の限られたメモリ容量および計算能力の許すかぎりにおいて、短時間のみ中間記憶され、短時間分析のために現場で事業者側の専門家によってプロセス最適化のために利用される。従来技術においては、連続的なプロセス最適化や、プロセスパラメータの適応化は行なわれず、とりわけ複雑な製造プロセスの場合にも行なわれない。

今日では既にこのような複雑化されたプロセスはアルゴリズムにてモデル化されているが、しかしながら、このためには少なからぬ計算容量が自由に使用可能でなければならない。

本発明の目的は、連続的なプロセス監視およびプロセス改善が可能である上述の方法を提供することにある。

本発明は、このために請求項１による方法を用いる。

それによれば、電子的な機械制御部を有する工作機械が、生産場所において、生産場所から独立したサーバプラットフォームとデータ接続されている。サーバプラットフォームにおいては、運転時における機械動作のシミュレーションのための少なくとも１つのソフトウェアモデルアルゴリズムが使用可能である。プロセスデータが、絶えずまたは、例えばパルス状に繰り返して、機械によってデータ接続を介してサーバプラットフォームに伝達され、そしてこれらのプロセスデータがシミュレーションアルゴリズムによって加工もしくは処理される。アルゴリズムの枠内において、後の時点のための目標プロセスデータが求められる。換言するならば、プロセスデータが定められた時点から出発して通常のように動作する場合に後の時点でどのようになるかが求められる。次に、目標プロセスデータが後の時点についての実際プロセスデータと比較され、アルゴリズムがプロセスデータの少なくとも一部（すなわち、例えばパラメータの一部のみ）について変更値を発生し、かつこれらの変更されたプロセスデータがデータ接続を介して機械制御部に送られることによって、機械制御部における補正が行なわれる。機械制御部は変更されたプロセスデータを機械の制御のために使用する。

それゆえ、本発明は、非常に複雑化されたアルゴリズムが動作することができる特別のサーバプラットフォームを準備する。この場合に、高価で贅沢なサーバプラットフォームは、多数の生産場所および工作機械のために使用可能である中央のサーバプラットフォームであるので、各工作機械に付属させてこのようなサーバプラットフォームを購入する必要はない。これが通常の投資額の限界を突破させた。それゆえ、本発明は、個々の機械によって小型コンピュータ上にしかプロセスデータが記憶されなかった従来技術を克服し、例えばソフトウェアアルゴリズムの最適化のためにも大規模なプロセスデータの収集を可能にする。経済的な面から、勘定処理は工作機械の所有者もしくは個々の生産場所において行なわれるとよい。勘定処理とは、付属のソフトウェアモデルアルゴリズムの計算時間を求めること、もしくはサーバプラットフォームに対してどれだけの作業メモリがどれだけの時間使用されたかを求めることである。

有利な実施形態によれば、ソフトウェアモデルアルゴリズムは、前もって同一のデータ接続を介して、例えばインターネットを介して、機械の製造元および／またはソフトウェアサービス業者から取り込まれたものである。プロセスデータおよびソフトウェアモデルアルゴリズムの転送のためにデータ接続はアクセス禁止を用意されているか、もしくは暗号化されて行なわれる。

多数のソフトウェアモデルアルゴリズムが使用可能であり、その際に、どのように工作機械がモデルにより表示されるかが生産側で確定されるように、これらのソフトウェアモデルアルゴリズムから生産場所における選択が行なわれとよい。工作機械の型に関してだけでなく工作機械の個別的な実施形態に関してもソフトウェアモデルアルゴリズムを持続的に最適化するために、特に全てのプロセスデータが記憶されるとよい。

典型的な工作機械は、プロセスデータとして主軸トルクまたは主軸電流が検出されるボール盤である。

例えば工場ホール内の空気湿度および温度のような長期の運転データは、プロセスデータとは言わない。このためには特別の方法が使用可能にされなければならない。

したがって、プロセスデータは、進行中の運転において特に短期変動的に機械が指し示す機械運転データである。

改良型においては全ての生産プロセスも、したがって例えば２つの工作機械の共同作業も、モデルにより表示可能である。ソフトウェアモデルアルゴリズムは、一方の工作機械の実際プロセスデータに基づいて他方の工作機械のための目標プロセスデータを発生するように、両機械の共同作業に影響を及ぼす。

以下において図面を参照しながら本発明の有利な実施形態を説明する。図面において、図１は遠方からの工作機械の電子的運転のためのシステムの概略的構成を示す。

図１は、電子制御部１４を有する多数の工作機械１２により製造プロセスが進行する生産場所を概略的に示す。電子制御部１４は、データ線１６およびインターフェース１８を介してインターネット２０に接続されている。更に、インターネット２０には中央のサーバ２２がインターフェース２４を介して接続されている。インターネットには、更に、製造元２６がインターフェース２８を介して、またソフトウェアサービス業者３０がインターフェース３２を介して接続されている。

中央のサーバプラットフォーム２２には多数のコンピュータユニットがあり、これらのコンピュータユニットは１つのサーバを構成する。コンピュータユニット３４にはソフトウェアモデルアルゴリズム３６，３８および４０を記憶するためのメモリが存在する。ここでは、ソフトウェアモデルアルゴリズム３６および３８は工作機械１２のモデル的表示のために用いられ、ソフトウェアモデルアルゴリズム４０は別の生産場所に設置可能であるここには図示されていない工作機械の制御のために用いられる。ソフトウェアモデルアルゴリズムは、ソフトウェアモデルアルゴリズム３６のように、工作機械１２の製造元によって提供され、製造元からインターネットを介してダウンロードされたものであるが、しかしソフトウェアモデルアルゴリズム３８のように、特にソフトウェアサービス業者によって作成され、同様にインターネットを介してサーバプラットフォーム２２にダウンロードされたものであってもよい。したがって、コンピュータプログラムにおいて生産場所１０における生産プロセスの種々のソフトウェアモデルである種々のソフトウェアアルゴリズムが自由に使用可能である。機械制御部１４により、付属する機械１２のためにソフトウェアアルゴリズム３６および３８の選択が行なわれる。例えばボール盤のような機械の運転中に機械制御部において、例えば主軸トルクまたは主軸電流のような多数のプロセスデータが使用可能になる。これらのプロセスデータは、できるだけ完全にかつできるだけ現在に近く、すなわち同時に、インターネット２０を介してサーバプラットフォーム２２に導かれる。そこではソフトウェアモデルアルゴリズムが進行し、開始データとしては、例えばテーブル化された開始データが用いられるか、または前もって伝達されたデータが使用される。ソフトウェアモデルアルゴリズムは、動作中のプロセスの最中に開始するように構成されている。ソフトウェアモデルアルゴリズムは、開始データおよび現時点で検出された実際データが今後どのように展開すべきかを予測する。すなわち、ソフトウェアモデルアルゴリズムは、後の時点についての目標プロセスデータを発生する。この後の時点で本当の実際プロセスデータが検出され、目標プロセスデータと比較される。（ソフトウェアモデルアルゴリズムによって予め与えられた規定の制限範囲内において）これらが互いに一致しないことが見込まれたならば、ソフトウェアモデルアルゴリズムはプロセスデータの少なくとも一部のために変更値を発生し、インターネット２０を介して工作機械１２の制御部１４に変更値を伝達する。ここにおいて工作機械の運転進行への介入という結果が生じる。工作機械１２は、もはや生産場所１０において制御部１４だけによって利用されるデータまたはデータテーブルに基づいて処理されるだけではなく、サーバプラッフォーム２２によって発生させられた変更プロセスデータによっても処理される。例えば、サーバプラットフォームは、ボール盤１２によって開けるべき穴の深さに基づいて、ボール盤の主軸トルクが高められなければならないか、それとも低められなければならないかを確認し、相応のデータを機械制御部１４に出力する。

既に述べたように、唯一の工作機械１２に対して２つの異なるモデルアルゴリズム３６および３８が使用可能である。これらのアルゴリズムは、プロセスデータがメモリ４２に記憶されることによってさらに最適化される。この場合にそこには、特にソフトウェアプラットフォーム２２により発生させられた変更プロセスデータが中間記憶される。メモリ４２におけるデータ収集に基づいてソフトウェアモデルアルゴリズムを最適化することができ、すなわちモデルを実際に即した工作機械１２に適合させること、あるいは個別の機械への適合化も行なうことができる。

生産プロセスにおいては、例えば１つの中ぐり穴の穴あけの際に第２の機械によって穴の掘りなおしが行なわれるように、多数の機械がしばしば順次共同作業をする。サーバプラットフォーム２２がプロセス全体の監視および制御のためにも用いられる。すなわち、サーバプラットフォーム２２は、第１の工作機械の実際プロセスデータを保存して処理することにより、新たなパラメータ、新たなプロセスデータを第２の工作機械のために自由に使わせる。

本発明により、中央で使用される能率のよいコンピュータユニット３４によって、機械制御部１４に過大な要求をする非常に複雑なアルゴリズム３６および３８を進行させることができる。コンピュータ３４による総合費用は生産場所１０にとっても過大であった。したがって、本発明は巧みなデータ交換と巧みな資源利用とを結合する。個々の生産場所１０または個々の工作機械１２のための個別の計算時間は、メモリ４４においてテーブルにより勘定処理のために検出することができる。それによってサーバプラットフォームは生産場所と同じ所有者に所属する必要がない。組織理論的に見れば、これは生産場所１０の事業者の側による生産場所における自動化監視のアウトソーシングである。

遠方からの工作機械の電子的運転のためのシステムの概略的構成を示すブロック図

符号の説明

１０ 生産場所
１２ 工作機械
１４ 制御部
１６ データ線
１８ インターフェース
２０ インターネット
２２ 中央のサーバ
２４ インターフェース
２６ 製造元
２８ インターフェース
３０ ソフトウェアサービス業者
３２ インターフェース
３４ コンピュータユニット
３６ ソフトウェアモデルアルゴリズム
３８ ソフトウェアモデルアルゴリズム
４０ ソフトウェアモデルアルゴリズム
４２ メモリ
４４ メモリ

Claims (8)

1. 工作機械の電子的な運転のための方法において、
   ・電子的な機械制御部（１４）を有する工作機械（１２）が生産場所（１０）に設置され、
   ・工作機械（１２）は、生産場所（１０）から独立したサーバプラットフォーム（２２）とデータ接続（２０）を介して接続され、
   ・サーバプラットフォーム（２２）において運転時の機械動作のシミュレーションのための少なくとも１つのソフトウェアモデルアルゴリズム（３６，３８）が使用可能であり、
   ・プロセスデータが絶えずまたは繰り返し機械制御部（１４）からデータ接続（２０）を介してサーバプラットフォーム（２２）に伝達され、
   ・プロセスデータがシミュレーションアルゴリズム（３６，３８）によって処理され、シミュレーションアルゴリズムによって後の時点のための目標プロセスデータが求められ、
   ・目標プロセスデータが後の時点で伝達された実際プロセスデータと比較され、
   ・アルゴリズムがプロセスデータの少なくとも一部分について変更値を発生し、
   ・これらの変更されたプロセスデータがデータ接続（２０）を介して機械制御部（１４）に送られ、
   ・機械制御部が、変更されたプロセスデータを、生産場所（１０）における機械（１２）の制御のために使用する
   ことを特徴とする工作機械の電子的な運転のための方法。
2. ソフトウェアモデルアルゴリズム（３６，３８）が、前もって同じデータ接続（２０）を介して機械の製造元（２６）および／またはソフトウェアサービス業者（３０）から取り込まれることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. インターネットを介するデータ接続が、特にアクセス禁止付きにてまたは暗号化されて行なわれることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. 多数のソフトウェアモデルアルゴリズム（３６，３８）が使用可能であり、これらのソフトウェアモデルアルゴリズムから生産場所（１０）における選択がデータ接続（２０）を介して行なわれることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
5. プロセスデータがボール盤（１２）のための主軸トルクまたは主軸電流を含むことを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
6. ２つの工作機械（１２）が運転され、ソフトウェアモデルアルゴリズム（３６，３８）が両機械の共同作業をモデルにより検出し、一方の工作機械の実際プロセスデータに基づいて他方の工作機械のための目標プロセスデータを発生することを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の方法。
7. プロセスデータ、特に全てのプロセスデータが、ソフトウェアモデルアルゴリズム（３６，３８）を最適化するために記憶されることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
8. 種々の工作機械のためのソフトウェアモデルアルゴリズムの計算時間がテーブル（４４）により求められることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の方法。

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