TWI571820B - 工具機耗電量預測系統與方法 - Google Patents

Description

工具機耗電量預測系統與方法

本揭示內容為有關一種工具機耗電量預測系統與方法，特別是一種可依據工具機的加工程式、加工參數來進行耗電量預測的系統與方法。

成本控管是企業賴以經營獲利的重要能力，在加工產業中，特別是使用工具機對工件加工的產業中，電力支出佔成本重要部分。工廠為降低電力支出，會和供電廠商簽訂長期契約，以取得較低的單位電力價格，長期契約之內容規定用電額度與單位電力價格，超過額度往往需承擔巨額罰款或須以較高的單價取得超過用電額度的電力，使用未達到用電額度則成本由工廠自行吸收。

為了避免超過額度所產生的額外支出抵銷長期契約所帶來的成本優勢，或者因契約額度過高，使得工廠支出多餘電力成本，許多工廠導入智慧電表以記錄工廠的總體用電量，並以此作為基準訂定額度，然而此種方式雖然可以控制總電量，但卻會影響到工廠的生產、製造時程，例如工廠可能會因每月生產量不同，使得估計不準，或是生產不同的產品時會 有不同的耗電量，又或者是為滿足客戶的需求必須額外增加產量，工廠只能繳交罰款，或自行採購發電設備以避免遭罰款。

因此，亟需一種耗電量預測系統與方法以更準確地估計加工工廠中工具機的耗電量，以避免增加電力成本。更進一步時，更需要一種耗電量預測系統，能與工單排程系統結合，以同時滿足工廠產量又能降低耗電量。

本揭示內容之一態樣為一種工具機耗電量預測系統，適用於對至少一工具機進行耗電量預測，工具機用來執行至少一加工程式對工件加工，且每一加工程式分別包含多個加工參數。工具機耗電量預測系統包含一耗電量資料庫與一主機。耗電量資料庫中儲存有加工程式之加工參數在不同數值時對應之耗電量資料。主機連接至耗電量資料庫，根據工具機擬進行加工的加工程式所包含之加工參數的數值，自耗電量資料庫取得加工參數的數值所對應的耗電量資料，產生對應加工程式之預測耗電量值。

於一實施例中，工具機耗電量預測系統對多個工具機進行耗電量預測，主機包含上限閥值，並連接至工單排程系統，以取得對應該些工具機的排程以及排程內多個擬進行加工的加工程式。主機根據排程、擬進行加工的加工程式以及上限閥值，分別依據排程、擬進行加工的加工程式以及每一擬進行加工的加工程式之預測耗電量值，產生執行排程以及對應執行排程之預測耗電量值。

於一實施例中，自工單排程系統取得之排程為多個工具機於一天中所有擬進行加工的加工程式之工作排程，上限閥值則為每15分鐘內的電量上限值，主機產生執行排程與對應執行排程之預測耗電量值時，使多個工具機執行執行排程時，每15分鐘內的總耗電量不超過電量上限值，當執行排程對應之預測耗電量值超過電量上限值時，主機發出警告。

於一實施例中，自工單排程系統取得之排程為多個工具機於一個月中所有擬進行加工的加工程式之工作排程，上限閥值則為每月的電量上限值，主機產生執行排程與對應執行排程之預測耗電量值時，使多個工具機執行執行排程時，每月的總耗電量不超過電量上限值，當執行排程對應之預測耗電量值超過電量上限值時，主機發出警告。

於一實施例中，工具機耗電量預測系統對多個工具機進行耗電量預測，主機包含多個時間與電價資訊，主機自工單排程系統取得對應該些工具機的排程與多個擬進行加工的加工程式，主機根據排程、擬進行加工的加工程式以及上限閥值，分別依據排程、擬進行加工的加工程式、時間與電價資訊以及每一擬進行加工的加工程式之預測耗電量值，產生可節省電價的執行排程。

於一實施例中，每一工具機皆分別連接至電錶，工具機執行加工程式時，主機接收工具機讀取之加工參數的數值以及電錶讀取之電量數值，儲存至耗電量資料庫。

於一實施例中，主機包含對應於一時間區間的上限閥值，且主機連接至工單排程系統，以取得對應多個工具機 的排程及其擬進行加工的加工程式。主機於時間區間的起始時間點開始累計自電錶讀取之電量數值，並在累計結果加上當前時間到該時間區間的結束時間的預測耗電量值，以產生該時間區間的預測總電量值，當預測總電量值超過上限閥值時，提供該些擬進行加工的加工參數之建議數值，以降低該工件加工時的耗電量，使累計結果加上當前時間到該時間區間的結束時間的預測總電量值低於上限閥值。

於一實施例中，加工參數包括主軸轉速、進給率與切深。

本揭示內容之另一態樣為一種工具機耗電量預測方法，適用於對工具機進行耗電量預測，工具機用來執行加工程式對工件加工，且每一加工程式分別包含多個加工參數。工具機耗電量預測方法之步驟包含：於耗電量資料庫中儲存有加工程式之加工參數於不同數值以及所對應的耗電量資料；以及依據工具機擬進行加工的加工程式所包含的加工參數之數值，自耗電量資料庫取得所對應的耗電量資料，產生對應加工程式之預測耗電量值。

於一實施例中，對多個工具機進行耗電量預測，且工具機耗電量預測方法亦包含自工單排程系統取得對應工具機的排程及其多個擬進行加工的加工程式；並根據排程及擬進行加工的加工程式、以及上限閥值，分別依據排程及擬進行加工所需的加工程式、每一擬進行加工的加工程式之預測耗電量值，產生執行排程以及對應該執行排程之預測耗電量值。

於一實施例中，自工單排程系統取得的排程係為所述多個工具機於一天中所有擬進行加工的加工程式之工作排程，上限閥值為每15分鐘內的電量上限值，產生執行排程及對應執行排程之預測耗電量值時，使得工具機於執行所述執行排程時，每15分鐘內的總耗電量，不超過電量上限值，或於超過電量上限值時發出警告。

於一實施例中，自工單排程系統取得的排程係為所述工具機於一個月中所有擬進行加工的加工程式之工作排程，上限閥值為每月的電量上限值，產生執行排程及對應執行排程之預測耗電量值時，將使得工具機於執行所述執行排程時，每月的總耗電量，不超過電量上限值，或於超過電量上限值時發出警告。

於一實施例中，自工單排程系統取得對應工具機的排程及其多個擬進行加工的加工程式，根據排程及擬進行加工的加工程式、多個時間與電價資訊、以及每一擬進行加工的加工程式之預測耗電量值，產生可節省電價的執行排程。

於一實施例中，執行加工程式時，將工具機讀取加工參數的數值以及與工具機連接之電錶讀取之電量數值，儲存至耗電量資料庫。

於一實施例中，自工單排程系統取得對應所述工具機的排程及其多個擬進行加工的加工程式；並接收對應於一時間區間的上限閥值，於時間區間的起始時間點開始累計自電錶讀取之電量數值，並在累計結果加上當前時間到該時間區間的結束時間的預測耗電量值，產生所述時間區間的預測總電量 值，當預測總電量值超過上限閥值時，提供工單排程系統中多個擬進行加工的加工參數之建議數值，以降低工件加工時的耗電量，使累計結果加上當前時間到該時間區間的結束時間的預測總電量值低於上限閥值。

於一實施例中，加工參數包括主軸轉速、進給率與切深。

利用本揭示內容之技術方案，能夠感測工具機耗電量資料，並根據耗電量資料庫內的歷史耗電量記錄產生預測耗電量值，在預測耗電量值超過用電契約規定的電量上限值時發出警告。另外，由於耗電量資料庫儲存資料係對應至不同工具機、加工程式的加工參數，故亦可建議、調整、修改加工參數以降低工具機的耗電量。本揭示內容的技術方案可以產生每一台工具機、每個加工程式的預測耗電量值，並估算全廠中多台工具機的預測總電量值。再根據預測耗電量值以及工單排程系統中擬進行加工的加工程式來進行排程，亦即在排程中可調整、設定加工程式在進行加工的時段和時間長度，除了滿足工單之外，可使得每月工廠的總耗電量不超過一個電量上限值，且每15分鐘的總電量不超過一個瞬間上限值，另外，將耗電量大的工單排到電價較低的離峰時段進行，可產生節省電價的執行排程以節約電費。

100‧‧‧工具機耗電量預測系統

110‧‧‧主機

112‧‧‧處理器

114‧‧‧儲存裝置

120‧‧‧耗電量資料庫

130‧‧‧工具機

132‧‧‧電腦數值控制器

134‧‧‧機台

200‧‧‧工具機耗電量預測系統

210‧‧‧主機

212‧‧‧處理器

214‧‧‧儲存裝置

220‧‧‧耗電量資料庫

230‧‧‧工具機

232‧‧‧電腦數值控制器

234‧‧‧機台

236‧‧‧電錶

240‧‧‧工單排程系統

300‧‧‧工具機耗電量預測方法

S310~S320‧‧‧步驟

400‧‧‧工具機耗電量預測方法

S410~S460‧‧‧步驟

500‧‧‧工具機耗電量預測系統

510‧‧‧主機

S511~S514‧‧‧步驟

520‧‧‧耗電量資料庫

530‧‧‧工具機

532‧‧‧電腦數值控制器

534‧‧‧機台

536‧‧‧電錶

540‧‧‧工單排程系統

〔圖1〕係說明根據本揭示內容第一實施例之工具機耗電量預測系統的示意圖； 〔圖2〕係說明根據本揭示內容第二實施例之工具機耗電量預測系統的示意圖；〔圖3〕係說明根據本揭示內容第三實施例之工具機耗電量預測方法的流程圖；〔圖4〕係說明根據本揭示內容第四實施例之工具機耗電量預測方法的流程圖；以及〔圖5〕係說明根據本揭示內容第五實施例之工具機耗電量預測系統示意圖。

以下將以圖式及詳細說明清楚揭露技術內容，其目的並非用以限制本揭示內容，另外，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解所列實施例後，當可由本揭示內容所教示之技術，加以改變及修飾，並不脫離本揭示內容之精神與範圍。

生產工件之工廠往往與供電廠商簽訂長期契約，約定一時間區段內之用電量上限，如每月之用電額度，以取得較低的電費單價，在超過契約規定的用電量上限時，則需繳交鉅額罰款，未使用到用電量上限時，仍須繳交用電量上限所約定之電費。因此，精準預測生產時之耗電量以在訂定契約時設定一合理的用電量上限，是控制生產成本的關鍵。本揭示內容之工具機耗電量預測系統與方法可幫助工廠管理者精準預估生產工件所需耗電量以及產生節約電費的生產排程。

圖1係根據本揭示內容第一實施例所繪示之工具機耗電量預測系統的示意圖。工具機耗電量預測系統100包含主機110與耗電量資料庫120，主機110與耗電量資料庫120電 性連接，另外主機110亦電性連接至一或多台工具機130，各工具機130包含一電腦數值控制器132與一機台134，電腦數值控制器132讀取加工程式，並根據加工程式及其內含之加工參數操控機台134內之主軸刀具與平台，以對工件進行加工。具體而言，主機110作為一中控中心，與工具機130內之電腦數值控制器132電性連接，將加工程式傳送至電腦數值控制器132，使其執行加工程式，圖1中僅繪示一台工具機130作為代表。工具機耗電量預測系統100適用於對所包含工具機130進行耗電量預測，而工具機130用來執行一或多個加工程式對工件加工，每一個加工程式運行時分別包含多個加工參數。

主機110為一伺服器(Server)、一工作站(Workstation)或一個人電腦(Personal Computer)，處理器112為一中央處理器(Central Processing Unit)或微控制器(Microcontroller)，儲存裝置114為一硬碟(Hard Disk)、光碟(Optical Disc)、或一快閃記憶體(Flash Memory)。

耗電量資料庫120其具體實施方式，可儲存於一儲存裝置，例如電腦硬碟、或其他電腦可讀取之紀錄媒體等，亦可以雲端資料庫的方式來實施，本領域具通常知識者在不超出本揭示內容之精神的情況下，可依應用需求自行訂定。

工具機130用於精密切削金屬以生產金屬零件，在工件和主軸刀具之間製造出一個相對運動，包含主軸刀具的主軸運動和工件放置平台的進給運動，電腦數值控制器132控制這兩個運動進行加工。工具機130用於成型，切削和連接， 又分為車床、銑床、磨床、鑽床。於一實施例中，工具機130為一電腦數值控制工具機。

耗電量資料庫120中儲存有加工程式、與加工程式所包含加工參數其於不同數值及所對應之耗電量資料，加工程式之加工參數包含主軸轉速、進給率與切深。而耗電量資料庫120中則包含各加工程式中加工參數於不同數值時所對應耗電量的資料。舉例而言，耗電量資料庫120內記錄第一加工程式於主軸轉速0~600轉/分鐘(RPM)時，耗電功率為15千瓦(kW)，完成一工件所需時間為2分鐘，而主軸轉速600~1000轉/分鐘(RPM)時，耗電功率為20千瓦(kW)，完成一工件所需時間為1.5分鐘，而經由耗電功率和所需時間，即可估算出完成工件時的耗電量。耗電量資料庫120內資料亦可記錄其他加工程式的對應耗電量的資料，例如當第二加工程式於主軸轉速0~300轉/分鐘(RPM)時，耗電功率為5千瓦(kW)，完成一工件所需時間為3分鐘，主軸轉速300~600轉/分鐘(RPM)時，耗電功率為12千瓦(kW)，完成一工件所需時間為2分鐘。由上述示例可知，耗電量資料庫120內之資料提供一加工程式中不同數值的加工參數所對應之功率與工件完成時間，故可推算出不同數值的加工參數所對應之耗電量資料。於另一實施例中，耗電量資料庫120直接儲存完成一工件所需耗電量。以上所舉數據僅為示例，並非用以限定此發明，本領域具通常知識者在閱讀本揭示內容後，可在不偏離本揭示內容範圍的情況下，自行設計耗電量資料庫120內記錄耗電量資料之詳細格式。

主機110連接至耗電量資料庫120，依據工具機130擬進行加工的加工程式所包含的加工參數之數值，自耗電量資料庫120取得加工參數之數值所對應的耗電量資料，以產生對應加工程式之預測耗電量值。舉例而言，工具機130擬進行加工的加工程式所包含加工參數之數值為：主軸轉速300轉/分鐘、進給率5公厘/每轉(mm/rev)以及切深10公厘(mm)，主機110根據加工參數之數值查找耗電量資料庫120，產生對應加工程式完成一工件之預測耗電量值為0.01度。以上所舉數據僅為示例，並非用以限定此發明。

主機110利用耗電量資料庫120內根據不同加工參數的數值所對應的耗電量資料，產生預測耗電量值，較傳統根據整個工廠所有工具機生產狀況預測用電量的方式更為精準，使企業透過精準的耗電量預測，訂定用電計畫，以節省加工製造成本。

圖2係根據本揭示內容第二實施例所繪示之工具機耗電量預測系統的示意圖。工具機耗電量預測系統200不僅產生加工程式於不同加工參數的數值所對應預測耗電量值，更進一步時，可將預測耗電量值用於產生節約電費的執行排程，並在預估耗電量值超過一用電量上限時產生較不耗電的加工參數的建議數值以避免超過用電量上限，或發出警告，以供管理者評估生產工件之獲利是否可彌補超過用電量上限所需繳交之罰款。

工具機耗電量預測系統200包含主機210、耗電量資料庫220與多個工具機230，且所包含元件、元件間連接方 式與操作均與圖1所繪示之元件類似，於此不再贅述。工具機耗電量預測系統200中亦包含工單排程系統240，與主機210電性連接，主機210自工單排程系統240取得排程，排程中包含工具機230擬進行加工之加工程式資訊。另外在一些實施例中，工具機耗電量預測系統200中之工具機230更分別設置一電錶236，各電錶236亦和主機210電性連接，主機210接收電錶236所讀取工具機230執行工件加工時之消耗電量，進而可新增、修改、更新耗電量資料庫120中的加工程式及其所對應耗電量資料。

工單排程系統240內儲存多筆工單(Manufacture Order)，每一工單中又包含生產工件名稱與數量、生產工件所需材料以及交貨日期等資訊，工單排程系統240根據工單內資訊排定對應該些工具機230之一排程，主機210連線至工單排程系統240取得對應工具機230之排程以及與排程內的生產工件所對應之多個擬進行加工的加工程式。於一實施例中，工單排程系統240為一先進規劃排程系統(Advanced Planning & Scheduling System,APS)，與主機210以一網路連接。於另一實施例中，工單排程系統240與主機210設置於同一伺服器(Server)、工作站(Workstation)或個人電腦(Personal Computer)中。

依圖1說明文字所述，主機210根據耗電量資料庫220中資料以及擬進行加工的加工程式中加工參數的數值，產生擬進行加工的加工程式每一者所對應之預測耗電量值。主機210更包括一上限閥值，並根據排程、擬進行加工的加工程式 以及上限閥值，分別依據排程、擬進行加工的加工程式、每一擬進行加工的加工程式之預測耗電量值，產生執行排程以及對應執行排程之預測耗電量值，如此一來，工具機230依據所產生的執行排程來進行加工，且對應執行排程之預測耗電量值被控制在上限閥值的範圍之內。也就是說，主機210接收包含擬進行加工的加工程式之排程，並根據上限閥值和每一擬進行加工的加工程式之預測耗電量值，來重新調整執行排程，或是修改加工程式的加工參數，然後計算調整後的執行排程的預測耗電量值，此預測耗電量值將低於上限閥值。另外，主機210亦可產生幾種可能的排程方式，再分別計算每一種排程方式的預測耗電量值，並選擇其中預測耗電量值為最低的排程方案做為優先選擇的排程。在另一些實施例中，主機210也可以經由調整加工程式的加工參數，以降低加工程式之預測耗電量值，再進行排程。

於一實施例中，上述排程為工具機230於一天中所有擬進行加工的加工程式之工作排程，上限閥值則為每15分鐘內的電量上限值，主機210產生執行排程及對應執行排程之預測耗電量值，並將執行排程傳送至電腦數值控制器232，使工具機230在執行該執行排程時，每15分鐘內的總耗電量不超過電量上限值，如此一來，可限制工具機230每15分鐘內之耗電不超過一瞬間上限值。或者，當超過電量上限值時，主機210發出警告通知工廠管理者，主機210發出警告可為警示聲響、警示燈號或一內含警示訊息的彈出式視窗(Popup Window)，工廠管理者評估製造工件準時出貨所帶來的收益， 當大於超過上限閥值所造成的額外電費支出時，可輸入指令使主機210傳送繼續執行加工程式之指令至工具機230之電腦數值控制器232，使工具機230對工件進行加工。

於另一實施例中，上述排程為工具機230於一個月中的所有擬進行加工的加工程式之工作排程，上限閥值則為每月的電量上限值，主機210產生執行排程及對應執行排程之預測耗電量值，並將執行排程傳送至電腦數值控制器232，使得工具機230執行該執行排程時，每月的總耗電量不超過電量上限值如此一來，可避免超過契約簽訂的當月用電量上限值，以降低生產成本。或者，當超過電量上限值時，主機210發出警告通知工廠管理者以供效益評估。

耗電量資料庫220中資料在工具機230執行加工程式時進行即時更新，以增進工具機耗電量預測系統200所產生之耗電量預測值的精準度。在工具機230執行加工程式時，主機210接收工具機230之電腦數值控制器232讀取的加工參數數值以及電錶236讀取的電量數值，並儲存至耗電量資料庫220。更進一步時，主機210以統計方法或機器學習演算法等，整合工具機230與電錶236所讀取之即時資訊以及耗電量資料庫220內原本存有的資訊。透過上述即時更新的機制，提昇工具機耗電量預測系統200產生之預測耗電量值的精準度。

工具機耗電量預測系統200更透過電錶236持續監控工具機230之用電狀況，並在工具機230之耗電量或所有工具機230之耗電量加總將超過一上限閥值時，提供加工參數的建議數值，以降低工件加工時的耗電量。於一實施例中，主 機210包含有對應於一時間區間的上限閥值，並在時間區間的起始時間點開始累計自電錶236讀取的電量數值，並在累計結果加上當前時間到時間區間的結束時間的預測耗電量值，產生時間區間的預測總電量值，當預測總電量值超過上限閥值時，提供擬進行加工的加工參數之建議數值以降低工件加工時的耗電量，使累計結果加上當前時間到時間區間的結束時間的預測總電量值低於上限閥值。舉例而言，上述第二加工程式於主軸轉速0~300轉/分鐘(RPM)時，耗電功率為5千瓦(kW)，完成一工件所需時間為3分鐘，主軸轉速300~600轉/分鐘(RPM)時，耗電功率為12千瓦(kW)，完成一工件所需時間為2分鐘，若原本第二加工程式以主軸轉速300~600轉/分鐘(RPM)進行加工將造成預測總電量值超過上限閥值，則產生主軸轉速的建議數值為0~300轉/分鐘，以降低執行第二加工程式加工工件的耗電量，使預測總量電值低於上限閥值。

另外，工廠管理者亦可利用工具機耗電量預測系統200以及供電廠商離峰時段與尖峰時段的電價差異來降低電費成本。具體而言，主機210包含多個時間與電價資訊，主機210自工單排程系統240取得對應工具機230的排程及多個擬進行加工的加工程式，主機210根據排程、擬進行加工的加工程式、時間與電價資訊以及每一擬進行加工的加工程式之預測耗電量值，將所對應預測耗電量值較高的擬進行加工的加工程式排於離峰時段執行，產生可節省電價的執行排程。

綜上所述，工具機耗電量預測系統100/200根據加工程式中加工參數的數值，產生精準的耗電量預測值，並在 執行加工程式時即時更新耗電量資料庫120/220，以持續增進預測的精準度。另外，所產生之耗電量預測值用於產生符合用電計畫的執行排程，達到有效的成本控管。

圖3係根據本揭示內容第三實施例所繪示之工具機耗電量預測方法的流程圖。為了方便及清楚說明，以下對於工具機耗電量預測方法300的說明以圖1所示的工具機耗電量預測系統100為例，但本揭示內容並不以此為限。工具機耗電量預測方法300適用於對一或多個工具機130進行耗電量預測，如前所述，工具機130用來執行一或多個加工程式對工件加工，加工程式分別包含多個加工參數。

S310步驟中，於耗電量資料庫120中儲存有加工程式之加工參數於不同數值及所對應的耗電量資料。耗電量資料庫220所儲存之耗電量資料內容如圖1說明文字所述，於此不再贅述。

於S320步驟中，依據工具機130擬進行加工的加工程式所包含的加工參數之數值，自耗電量資料庫120取得加工參數之數值所對應的耗電量資料，以產生對應加工程式之預測耗電量值。查找耗電量資料庫120以產生預測耗電量值之細節如圖1說明文字所述，於此不再贅述。

工具機耗電量預測方法300利用S310~S320步驟，根據擬進行加工的加工程式之加工參數的數值產生每一擬進行加工的加工程式之預測耗電量值，可精準預測加工工件之耗電量，讓管理者可根據耗電量資訊制定用電計畫。

圖4係根據本揭示內容第四實施例所繪示之工具機耗電量預測方法的流程圖。為了方便及清楚說明，以下對於工具機耗電量預測方法400的說明以圖2所示的工具機耗電量預測系統200為例，但本揭示內容並不以此為限。雖然以下對於工具機耗電量預測方法400係以特定順序的步驟來做描述，然此並不限制本發明所提及步驟的前後順序，另外在實作中可增加或減少所述步驟。另外，S410~S420步驟之操作與工具機耗電量預測方法300之S310~S320步驟相同，於此不再贅述。

於S430步驟中，自工單排程系統240取得對應所有工具機230之排程以及與排程中所欲生產工件以及所對應的多個擬進行加工的加工程式，接著根據排程、擬進行加工的加工程式以及上限閥值，分別依據排程、擬進行加工的加工程式以及經由S420步驟取得的每一擬進行加工的加工程式之預測耗電量值，產生執行排程以及對應執行排程之預測耗電量值。

於一實施例中，S430步驟中自工單排程系統240取得之排程為一天中所有擬進行加工的加工程式的工作排程，上限閥值為每15分鐘內的電量上限值，所產生的執行排程使工具機230執行擬進行加工的加工程式時，每15分鐘的總耗電量不超過電量上限值。

於另一實施例中，S430步驟中自工單排程系統240取得之排程為一個月中所有擬進行加工的加工程式的工作排程，上限閥值為每月的電量上限值，所產生的執行排程使工 具機230執行擬進行加工的加工程式時，每月的總耗電量不超過電量上限值。

透過S430步驟，管理者控制工具機230於生產工件時，瞬間耗電量不超過一用電量上限(如上述之每15分鐘內的電量上限值)，同時也控制工具機230於當月之耗電量不超過與供電廠商簽訂契約中所訂定之用電額度(如上述之每月的電量上限值)，以免超過用電額度受罰，以達到控制生產成本的效果。另外，於又一實施例中，當執行排程所對應的預測耗電量值超過每月的電量上限值時，可發出一警告提示工廠管理者。

於S440步驟中，在執行排程時，若某一時間區段內之耗電量超過對應該時間區段的上限閥值，則提供加工參數的建議數值以降低工件加工時的耗電量。具體而言，自時間區段的起始時間點開始累計電錶236讀取的電量數值，並在累計結果加上當前時間到時間區間的結束時間的預測耗電量值，產生時間區間的預測總電量值，當預測總電量值超過上限閥值時，提供時間區對內擬進行加工的加工參數之建議數值，以降低工件加工時的耗電量，使累計結果加上當前時間到該時間區間的結束時間的預測總電量值低於上限閥值。S440步驟之實施細節如圖2之說明文字所述，於此不再贅述。

由於供電廠商在離峰時段以較尖峰時段低的電價供電，因此，S450步驟中根據自工單排程系統240取得之排程及排程中擬進行加工的加工程式、多個時間與電價資訊、以及每一擬進行加工的加工程式之預測耗電量值，產生可節省電 價的一執行排程。實施細節如圖2之說明文字所述，於此不再贅述。

於S460步驟中，在工具機230執行加工程式時，主機210自工具機230之電腦數值控制器232讀取加工參數的數值以及電錶236讀取電量數值，並將所讀取資料儲存至耗電量資料庫220，以即時新增、修改、更新耗電量資料庫220中的加工程式之加工參數數值與及其對應的耗電量資料，增進工具機耗電量預測方法400所產生之耗電量預測值的精準度。

工具機耗電量預測方法300/400根據加工程式與加工參數數值，產生精準的耗電量預測，並在執行加工程式時即時更新耗電量資料庫120/220，以持續增進預測的精準度。另外，在工單滿檔且產生的執行排程無法低於所設定的用電量上限時，工具機耗電量預測方法300/400可產生加工參數的建議數值，以進一步降低耗電量，達到成本控管的目的。

圖5係根據本揭示內容第五實施例所繪示之工具機耗電量預測系統示意圖，於本圖示中強調各元件間資料的傳遞，並且為清楚說明以相同用語命名與前述實施例中功能相同的元件。工具機耗電量預測系統500中包含主機510、耗電量資料庫520、多台工具機530、電錶536以及工單排程系統540，上述元件間連接方式與前述實施例相同，於此不再贅述。主機510包含處理器與儲存裝置，且儲存裝置中儲存有一包含指令集的軟體，處理器執行指令集以進行S511~S514步驟。

於S511步驟中，建置耗電量資料庫520，在工具機530執行加工程式時，主機510記錄加工程式之識別符號(序 號或名稱)，並自工具機530中電腦數值控制器532讀取執行加工程式時加工參數的數值，亦自電錶536讀取執行加工程式時之電量數值，以取得加工程式執行時之耗電量，主機510並將加工程式識別符號以及分別自工具機530和電錶536所讀取的加工參數數值以及電量數值儲存至耗電量資料庫520，之後工具機530執行同一加工程式時，以耗電量資料庫520內耗電量資料提供準確的預估耗電量值。此外，主機510亦透過讀取電錶536之訊號，持續記錄所有連接至主機510之工具機530已使用之耗電量。

於S512步驟中，主機510自工單排程系統540讀取工具機530於當天或當月的排程，排程中包含多筆工單，各工單中包含欲生產的工件名稱與數量，每一工件均對應至一或多個加工程式。舉例而言，工單內容為生產1000枚螺絲，而主機510中記錄生產螺絲時，需使用第三加工程式與第四加工程式，亦記錄了生產該特定型號螺絲時分別使用之加工參數的數值，故主機510讀取耗電量資料庫520，以第三加工程式及對應的加工參數的數值查詢所對應的耗電量資料，並以第四加工程式及對應的加工參數的數值查詢所對應的耗電量資料，再把所得結果乘以工單中生產數量並加總，而產生該筆工單所對應之預測耗電量值。主機510亦加總當天之排程中所有工單對應的預測耗電量值，則可得當天之預測耗電量值。當月之排程之預測耗電量值則依此類推。

主機510接著執行S513步驟，主機510中包含對應至不同時間區段的上限閥值，根據排程中各筆工單的預測耗 電量值，主機510檢查所有上限閥值所對應的時間區段，判斷工具機530已使用之耗電量加上預測耗電量值是否將超過上限閥值中任一者，當沒有超過上限閥值時，工具機530執行排程中擬進行加工的加工程式。

於一實施例中，上限閥值為每15分鐘之用電量上限值。於又一實施例中，工廠管理者與供電廠商簽訂長期用電契約，而在用電契約中訂定某一時間區段內之用電量上限(時間區段通常為一個月)，而契約中之用電量上限則為主機510中之上限閥值，當超過此上限閥值時，主機510執行S514步驟。

於S514步驟中，主機510產生擬進行加工程式之加工參數的建議數值，且加工參數的建議數值於耗電量資料庫520中對應至較低的預測耗電量值，主機510傳送加工參數的建議數值至工具機530之電腦數值控制器532，以使用加工參數的建議數值執行加工程式，使工具機530已使用之耗電量加上擬進行加工的加工程式以加工參數的建議數值執行時所對應的預測耗電量值加總後不超過主機510中之用電量的上限閥值。

於一實施例中，主機510則產生執行排程，使得執行排程所對應之預測耗電量值加上工具機530已使用之耗電量不超過上限閥值。舉例而言，主機510讀取工單中所列之交貨日期，並將交貨日期不在當月的工單排至下個用電計算月份進行。

於又一實施例中，主機510在超過上限閥值時，且無法透過產生建議數值或執行排程解決時，發出一警告通知 工廠管理者，工廠管理者評估製造工件準時出貨所帶來的收益，當大於超過上限閥值所造成的額外電費支出時，可輸入指令使主機510傳送繼續執行加工程式之指令至工具機530之電腦數值控制器532，使工具機530對工件進行加工。

綜上所述，本揭示內容之工具機耗電量預測系統與方法克服傳統上僅監控預測工廠中所有工具機之耗電量總值之缺點，建立耗電量資料庫以根據加工程式中加工參數之數值，產生精準的耗電量預測，並在預估耗電量超過用電額度時，產生加工參數的建議數值，使生產過程不致受阻。精準的用電量預測也使工廠管理者可根據精確的資訊制定用電計畫。另外，耗電量資料庫中資訊於執行加工程式時即時更新，以持續增進預測的精準度。再者，將所產生之耗電量預測值用於產生節約電費的執行排程，以達到精準的成本控管。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧工具機耗電量預測系統

110‧‧‧主機

112‧‧‧處理器

114‧‧‧儲存裝置

120‧‧‧耗電量資料庫

130‧‧‧工具機

132‧‧‧電腦數值控制器

134‧‧‧機台

Claims (16)

1. 一種工具機耗電量預測系統，適用於對至少一工具機進行耗電量預測，該工具機係用來執行至少一加工程式以對一工件加工，且每一加工程式分別包含複數個加工參數，其中該系統包含：一耗電量資料庫，儲存有該加工程式之該些加工參數於不同數值及其所對應之耗電量資料；一主機，電性連接至該耗電量資料庫，包含有一上限閥值；以及一工單排程系統電性連接該主機，更包括一排程，其中該主機更根據該上限閥值、該排程以及依據該工具機擬進行加工的該加工程式所包含的該些加工參數之數值，自該耗電量資料庫取得該些加工參數之數值所對應之耗電量資料，產生執行該排程下對應該加工程式之一預測耗電量值，其中當該預測耗電量值大於該上限閥值時，該主機重新調整該工單排程系統中之該排程，使得執行更新後排程的預測耗電量值小於該上限閥值。
2. 如請求項1所述之工具機耗電量預測系統，其中該至少一工具機係為複數個工具機，該主機從該工單排程系統中取得對應該複數個工具機的該排程及其複數個擬進行加工的加工程式；以及，該主機更根據該排程及該複數個擬進行加工的加工程式、以及該上限閥值，分別依據該排程及該複數個擬進行加工的加工程式、每一擬進行加工的加工程式之該預測耗電量值，產生一執行排程以及對應該執行排程之該預測耗電量值。
3. 如請求項2所述之工具機耗電量預測系統，其中該排程係為該複數個工具機於一天中的所有擬進行加工的加工程式之工作排程，該上限閥值為每15分鐘內的一電量上限值，該主機於產生該執行排程及對應該執行排程之該預測耗電量值時，將使得該複數個工具機於執行該執行排程時，每15分鐘內的總耗電量，不超過該電量上限值，當超過該電量上限值時，該主機發出警告。
4. 如請求項2所述之工具機耗電量預測系統，其中該排程係為該複數個工具機於一個月中的所有擬進行加工的加工程式之工作排程，該上限閥值為每月的一電量上限值，該主機於產生該執行排程及對應該執行排程之該預測耗電量值時，將使得該複數個工具機於執行該執行排程時，每月的總耗電量，不超過該電量上限值，當超過該電量上限值時，該主機發出警告。
5. 如請求項1所述之工具機耗電量預測系統，其中該至少一工具機係為複數個工具機，該主機更包含有複數個時間與電價資訊，且主機更從該工單排程系統取得對應該複數個工具機的該排程及其複數個擬進行加工的加工程式；以及，該主機更根據該排程及其該複數個擬進行加工的加工程式、該複數個時間與電價資訊、以及每一擬進行加工的加工程式之該預測耗電量值，產生可節省電價的一執行排程。
6. 如請求項1所述之工具機耗電量預測系統，其中每一工具機更電性連接一電錶，且在該工具機執行該加工 程式時，該主機接收該工具機讀取該些加工參數的數值以及該電錶讀取之電量數值，儲存至該耗電量資料庫。
7. 如請求項6所述之工具機耗電量預測系統，其中該主機更包含有對應於一時間區間的一上限閥值，且該主機更從該工單排程系統取得對應該複數個工具機的該排程及其複數個擬進行加工的加工程式；以及，該主機更於該時間區間的起始時間點開始累計自該電錶讀取之電量數值，並在累計結果加上當前時間到該時間區間的結束時間的預測耗電量值，產生該時間區間的一預測總電量值，當該預測總電量值超過該上限閥值時，提供該複數個擬進行加工的加工參數之建議數值以降低該工件加工時的耗電量，使累計結果加上當前時間到該時間區間的結束時間的該預測總電量值低於該上限閥值。
8. 如請求項1所述之工具機耗電量預測系統，其中該些加工參數包含主軸轉速、進給率與切深。
9. 一種工具機耗電量預測方法，適用於對至少一工具機進行耗電量預測，該工具機係用來執行至少一加工程式以對一工件加工，且每一加工程式分別包含複數個加工參數，其中該方法包含以下步驟：於一耗電量資料庫中儲存有該加工程式之該些加工參數於不同數值及其所對應的耗電量資料；以及依據一上限閥值、一排程以及該工具機擬進行加工的該加工程式所包含的該些加工參數之數值，自該耗電量資料庫取得該些加工參數之數值所對應之耗電量資料，產生執行該排程下對應該加工程式之一預測耗電量值， 其中當該預測耗電量值大於該上限閥值時，該主機重新調整該工單排程系統中之該排程，使得執行更新後排程的預測耗電量值小於該上限閥值。
10. 如請求項9所述之工具機耗電量預測方法，該至少一工具機係為複數個工具機，更包含：自一工單排程系統取得取得對應該複數個工具機的該排程及其複數個擬進行加工的加工程式；以及根據該排程及該複數個擬進行加工的加工程式、以及該上限閥值，分別依據該排程及該複數個擬進行加工的加工程式、每一擬進行加工的加工程式之該預測耗電量值，產生一執行排程以及對應該執行排程之該預測耗電量值。
11. 如請求項10所述之工具機耗電量預測方法，更包含：於產生該執行排程及對應該執行排程之該預測耗電量值時，將使得該複數個工具機於執行該執行排程時，每15分鐘內的總耗電量，不超過一電量上限值，當超過該電量上限值時發出警告，其中該排程係為該複數個工具機於一天中的所有擬進行加工的加工程式之工作排程，該上限閥值為每15分鐘內的一電量上限值。
12. 如請求項10所述之工具機耗電量預測方法，更包含：產生該執行排程及對應該執行排程之該預測耗電量值時，將使得該複數個工具機於執行該執行排程時，每月的總耗電量不超過一電量上限值，當超過該電量上限值時發出警告，其中該排程係為該至少一工具機於一個月中的所有擬進 行加工的加工程式之工作排程，該上限閥值為每月的一電量上限值。
13. 如請求項9所述之工具機耗電量預測方法，更包含：自一工單排程系統取得對應該複數個工具機的一排程及其複數個擬進行加工的加工程式；以及根據該排程及其該複數個擬進行加工的加工程式、複數個時間與電價資訊、以及每一擬進行加工的加工程式之該預測耗電量值，產生可節省電價的一執行排程。
14. 如請求項9所述之工具機耗電量預測方法，更包含：執行該加工程式時，將該工具機讀取該些加工參數的數值以及與該工具機連接之一電錶讀取之電量數值，儲存至該耗電量資料庫。
15. 如請求項14所述之工具機耗電量預測方法，更包含：自一工單排程系統取得對應該複數個工具機的該排程及其複數個擬進行加工的加工程式；以及接收對應於一時間區間的一上限閥值，於該時間區間的起始時間點開始累計自該電錶讀取之電量數值，並在累計結果加上當前時間到該時間區間的結束時間的預測耗電量值，產生該時間區間的一預測總電量值，當該預測總電量值超過該上限閥值時，提供該複數個擬進行加工的加工參數之建議數值以降低該工件加工時的耗電量，使累計結果加上當前時 間到該時間區間的結束時間的該預測總電量值低於該上限閥值。
16. 如請求項9所述之工具機耗電量預測方法，其中該些加工參數包含主軸轉速、進給率與切深。