WO2023088511A1 - Verfahren für die herstellung einer elektrischen schalt- oder steuerungsanlage - Google Patents

Verfahren für die herstellung einer elektrischen schalt- oder steuerungsanlage Download PDF

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WO2023088511A1
WO2023088511A1 PCT/DE2022/100759 DE2022100759W WO2023088511A1 WO 2023088511 A1 WO2023088511 A1 WO 2023088511A1 DE 2022100759 W DE2022100759 W DE 2022100759W WO 2023088511 A1 WO2023088511 A1 WO 2023088511A1
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processing
data
machine
electrical switchgear
steps
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PCT/DE2022/100759
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French (fr)
Inventor
Ahmad ABRASS
Thomas Steffen
Original Assignee
Rittal Gmbh & Co. Kg
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • 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]
    • G05B19/41865—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] characterised by job scheduling, process planning, material flow

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electrical switching or control system.
  • a computer-implemented method for monitoring a plurality of wire processing machines and a corresponding monitoring system are known from EP 3705961 Ai.
  • Several wire processing stations are connected to a common control server and production parameters are sent from the wire processing machines to the control server for the purpose of monitoring, the production parameters further comprising settings of the wire processing machines for the processing of the wires by the respective wire processing machine.
  • the control server is set up to receive production parameters and store them in a central database.
  • the method for producing an electrical switching or control system has the following steps: a. Providing planning data relating to an electrical switchgear to be produced, which have at least geometric data of the electrical switchgear to be produced; b. Determination of necessary processing steps for the production of the electrical switchgear according to the planning data; c. Allocation of the processing steps to at least one processing machine of a plurality of processing machines in accordance with at least one selection criterion; and d. Carrying out the processing step with the at least one processing machine to which the processing step has been assigned.
  • planning data can be provided, for example, as AutomationML (Automation Markup Language) data, which can naturally have the required geometric data.
  • This data can include data relating to the mechanical design, the electrical design and other geometric data that can be used as a basis for determining the necessary processing steps.
  • the necessary processing steps derived from the geometric data can then be assigned to a suitable one of the plurality of processing machines depending on the processing step, for which purpose the processing machines can be connected to a data processing system, for example via a data interface, on which at least the above-mentioned steps a. to c. can be executed.
  • the method according to the invention can be implemented as a computer-implemented method.
  • the provision can include the provision of planning data relating to a bill of materials for the electrical switchgear to be produced.
  • the determination can compare an actual state of the electrical switchgear or control system or a component of the electrical switchgear or
  • Assigning the processing steps can include comparing the processing capability of at least one of the processing machines with a processing requirement for performing the processing step.
  • the comparison of the processing capability can include the comparison of at least one technical-functional processing capability and preferably also at least one temporal processing capability with the processing requirement.
  • the comparison of the technical-functional processing capability can include, for example, checking the presence of a tool required for the execution of the processing step by the processing machine in question.
  • the processing machine can transmit its technical-functional processing capabilities (“skills”), for example, to a data processing system which, on the basis of its knowledge of the processing capabilities, assigns the processing steps in accordance with method step c. carried out, whereby the processing skills mentioned can be a selection criterion, for example.
  • the processing capability in terms of time relates, for example, to the utilization of the processing machine to which the processing step has been assigned or is to be assigned. In particular, if there are several, technically and functionally equivalent processing machines available for the assignment of the processing step, to which the processing step could be assigned in the sense of a positive optional validation, the assignment can be made on the basis of the additional selection criterion utilization.
  • the method can also include the detection of at least one technical-functional processing capability for each processing machine.
  • the recorded processing capability and its assignment to the associated processing machine can be stored in a memory that is also accessed for assigning the processing steps.
  • the memory can, for example, be part of the previously mentioned data processing system for executing at least steps a. to c. be.
  • the execution of an actual validation by the processing machine intended for the execution of the processing step can also be provided. At least one of the availability of at least one component required for the production of the electrical switchgear and a processing tool for carrying out the processing step can be checked.
  • the geometric data of the switchgear to be manufactured can be replanned taking into account an actual availability of tools of the processing machine intended for carrying out the machining step and/or taking into account an actual availability of components required for the manufacture of the electrical switchgear.
  • the machining step can, if possible, be a be assigned to another processing machine with equivalent technical and functional processing capability.
  • the assignment of the processing steps can have the following according to at least one selection criterion for at least one and preferably for several of the plurality of processing machines: determining the availability of at least one component required for the processing step or at least one tool; and assigning the processing step to that of the processing machines that has the lowest capacity utilization given the availability.
  • the steps a. to c. can be carried out by a data processing system to which the plurality of processing machines are connected via a data interface.
  • the processing machines can be set up to send a machine profile comprising at least one processing capability of the relevant processing machine to the data processing system after connection via the data interface.
  • the machine profile can be used as its selection criterion for assigning the processing steps to at least one of the plurality of processing machines, with the processing machine preferably having at least one component required for the processing step available after it has been connected and the at least one processing capability has been sent periodically, continuously or at the request of the data processing system or sends at least one tool required for the processing step to the data processing system, which is preferably used as a further selection criterion for assigning the processing steps.
  • the processing machines can be set up to monitor the assigned processing step for completeness and/or correct execution and to send a corresponding processing log to the data processing system.
  • the determination of the necessary processing steps can include the extraction of processing data from the planning data, for which purpose the planning data are preferably provided as AutomationML (Automation Markup Language) data.
  • Machine data for controlling the processing machine to which the processing step is assigned can be generated from the processing data, for which purpose the processing machine communicates the machine data required for its operation to a data processing system via a data interface, so that the data processing system receives the machine data required for operation in a suitable form can generate and provide.
  • Figure i shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a method according to the invention for the production of an electrical switchgear.
  • the method can be implemented completely in software apart from the processing machines i, and can therefore be designed as a computer-implemented method.
  • a planning software 100 for example the commercially available Eplan Pro Panel software for 2D and 3D planning in switchgear and control construction, can be used to create a computer-protected, comprehensive planning of an electrical switchgear or control system in a partially automated manner.
  • the engineering data generated in this way can be provided as AutomationML data (AML data) and stored, for example, in a cloud 200, such as a decentralized server, for remote access. This means that the planning data can be accessed centrally and a production order can be created locally independently of the manufacture of the switchgear.
  • AML data AutomationML data
  • the AML data also includes, in particular, geometric data of the electrical switchgear to be produced.
  • This can be geometric data relating to the electrical components of the electrical switchgear to be produced.
  • the geometric data can also contain information relating to the wiring, for example cable lengths, cable assemblies, laying routes and the like.
  • the geometric data can have air conditioning information, for example relating to a planned switch cabinet air conditioning infrastructure, an air duct, including assembly data.
  • the geometric data can mechanical processing of a control cabinet housing, a flat part, a mounting plate or the like, for example the introduction of borehole patterns for the assembly of top-hat rails and components, or breakouts for the assembly of filter fans and the like.
  • This geometric data which is preferably provided as ALM data, can be used to use a data processing system 300 to determine the necessary processing steps for producing the electrical switchgear or control system.
  • the data processing system 300 has access to the cloud 200. The determination can in particular include the extraction of processing data from the geometric data or AML data.
  • the data processing system 300 is not limited to any particular embodiments and can be cloud-based (software as a service) or implemented on a local server.
  • the extracted data can be accessed independently of location and a production order can be created for it.
  • the data can be analyzed decentrally and suitable processing processes can be determined from it.
  • processing data for example for the machining or laser-assisted introduction of cutouts, borehole images and the like
  • assembly data for example in relation to the robot-assisted positioning and assembly of switch cabinet components
  • wiring information for the preferably fully automated wiring of the components including cable laying routes, Cable end feed routes related to components, as well as quality assurance measures, such as determining a pull-off strength of manufactured electrical wiring.
  • these processing steps can be assigned to at least one of several processing machines which are connected to a data interface with the data processing system.
  • the assignment can be made using at least one selection criterion.
  • the selection criterion can be, for example, the utilization of the processing machine in question and preferably a validation and an actual validation.
  • can validation it is determined whether the processing machine in question is fundamentally, ie technically and functionally, capable of carrying out the required processing steps.
  • a breakout can be produced with a metal-cutting processing machine or with a laser processing system.
  • the opening cannot be produced with a wiring robot which, in addition to the aforementioned processing machines and a large number of processing machines required in switchgear and control system construction, is connected in a network of processing machines to the data processing system for central control.
  • the actual validation can include determining on a processing machine, which has an interchangeable tool, for example, whether the processing machine in question has set up a suitable tool at the moment of the assignment and/or the execution of the processing step, so that a changeover to another Tool is not required and set-up times can be eliminated.
  • the actual validation can lead to the processing step being assigned to an alternative processing machine in the case of a positively determined can validation, a negative actual validation, for which not only the can validation, but also the actual validation is positively decided.
  • the method can also include a quality check to the effect that the processing machines record the process sequences they carry out, including movement sequences and other processing sequences, and transmit a corresponding log data record to the data processing system, in which the log data record is stored for quality assurance and can be called up as required.
  • the new processing machine registers itself in the system, for example the data processing system communicates which technical-functional range of functions it includes and, if applicable, with which ones Type of machine data they can be controlled so that the central data processing system for the assignment of the processing steps can use the range of functions of the machines as a selection criterion and the conditioning of the machine data can provide suitable.
  • the processing steps and the processing orders derived from them are split, so that several partial orders can be distributed to different processing machines.
  • the division of the order can in turn depend on various selection criteria, for example on the set-up tool of the different processing machines, with optimization being able to be achieved in such a way that, if possible, the respective tool of the two processing machines does not have to be converted in order to carry out the order.
  • the processing machine After the processing machine has been assigned the processing step, it carries out an actual validation.
  • the actual validation can also include a check for material availability, for example if the processing machine is a component placement system or a wiring robot.
  • the processing step or the order derived from it can be sent back to the data processing system.
  • the order or the processing step can either be modified manually in order to achieve automated processing of the processing step by at least one of the processing machines.
  • the processing step can also be provided for reallocation to an alternative processing machine.
  • the status of all processing steps or at least a subset of these can be monitored continuously or periodically to determine whether the processing job was successfully assigned to a processing machine and whether the job was properly executed by the processing machine, including any error log generated by the processing machine.
  • the log can document the movement sequences and processing sequences of the processing machine.
  • this can be, for example, drilled hole patterns and eruptions that corresponding borehole images and outbreaks in the geometric data are compared and, if necessary, a sufficient or exact match is acknowledged.
  • this can include proper wiring according to a wiring plan of the planning data, including compliance with a specified routing, contacting, a pull test, a resistance test, etc.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung einer elektrischen Schaltanlage, das die Schritte aufweist: a) Bereitstellen von eine herzustellende elektrische Schaltanlage betreffenden Planungsdaten, die zumindest geometrische Daten der herzustellenden elektrischen Schaltanlage aufweisen; b) Ermitteln erforderlicher Bearbeitungsschritte zur Herstellung der elektrischen Schaltanlage entsprechend der Planungsdaten; c) Zuweisen der Bearbeitungsschritte mindestens einer Bearbeitungsmaschine einer Mehrzahl Bearbeitungsmaschinen entsprechend mindestens eines Auswahlkriteriums; und d) Durchführen des Bearbeitungsschritts mit der mindestens einen Bearbeitungsmaschine, der der Bearbeitungsschritt zugewiesen worden ist.

Description

Verfahren für die Herstellung einer elektrischen Schalt- oder Steuerungsanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung einer elektrischen Schalt- oder Steuerungsanlage.
Aus der EP 3705961 Ai sind ein computerimplementiertes Verfahren zum Überwachen mehrerer Kabelverarbeitungsmaschinen sowie ein entsprechendes Überwachungssystem bekannt. Mehrere Kabelverarbeitungsstationen sind an einen gemeinsamen Steuerungsserver angeschlossen und zum Zwecke der Überwachung werden Produktionsparameter von den Kabelverarbeitungsmaschinen zu dem Steuerungsserver gesendet, wobei die Produktionsparameter weiterhin Einstellungen der Kabelverarbeitungsmaschinen für die Verarbeitung der Kabel durch die jeweilige Kabelverarbeitungsmaschine umfassen. Der Steuerungsserver ist demgemäß dazu eingerichtet, Produktionsparameter zu empfangen sowie in einer zentralen Datenbank zu speichern.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren haben den Nachteil, dass die Eingangsparameter für die Ansteuerung der Bearbeitungsmaschinen für die Herstellung elektrischer Schalt- und Steuerungsanlagen, welche beispielsweise Verdrahtungsautomaten, Kabelkonfektionierungsautomaten, Anlagen für die spanende Bearbeitung von Flachteilen und Bestückungsautomaten umfassen können, Produktionsparameter, mithin Maschinendaten sind, welche unmittelbar für die Ansteuerung einer Verarbeitungsmaschine geeignet sein müssen. Diese müssen jedoch zunächst ausgehend von der Planung erzeugt werden. Es fehlt somit das prozesstechnische Bindeglied zwischen der meist softwaregestützten Planung der elektrischen Schalt- oder Steuerungsanlage und der Ansteurung der Bearbeitungsmaschinen für die Herstellung der geplanten Schalt- oder Steuerungsanlage. Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für die Herstellung einer elektrischen Schalt- oder Steuerungsanlage soweit zu automatisieren, dass nach Abschluss der Planung der elektrischen Schalt- oder Steuerungsanlage bis zur Herstellung dieser möglichst keine menschliche Interaktion erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs i gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen jeweils vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Demgemäß weist das Verfahren für die Herstellung einer elektrischen Schalt- oder Steuerungsanlage die Schritte auf: a. Bereitstellen von eine herzustellende elektrische Schaltanlage betreffenden Planungsdaten, die zumindest geometrische Daten der herzustellenden elektrischen Schaltanlage aufweisen; b. Ermitteln erforderlicher Bearbeitungsschritte zur Herstellung der elektrischen Schaltanlage entsprechend der Planungsdaten; c. Zuweisen der Bearbeitungsschritte mindestens einer Bearbeitungsmaschine einer Mehrzahl Bearbeitungsmaschinen entsprechend mindestens einem Auswahlkriterium; und d. Durchführen des Bearbeitungsschritts mit der mindestens einen Bearbeitungsmaschine, der der Bearbeitungsschritt zugewiesen worden ist.
Der Erfindung legt somit die Idee zugrunde, ausgehend von den Planungsdaten, welche geometrische Daten der herzustellenden elektrischen Schaltanlage aufweisen, erforderliche Bearbeitungsschritte zur Herstellung der elektrischen Schaltanlage abzuleiten. Planungsdaten können dazu beispielsweise als AutomationML (Automation Markup Language) - Daten bereitgestellt sein, die naturgemäß die erforderlichen geometrischen Daten aufweisen können. Diese Daten können Daten betreffend das mechanische Design, das elektrische Design und weitere geometrische Daten aufweisen, die der Ermittlung der erforderlichen Bearbeitungsschritte, zugrunde gelegt werden können. Die aus den geometrischen Daten abgeleiteten erforderlichen Bearbeitungsschritte können dann bearbeitungsschrittabhängig einer geeigneten der Mehrzahl Bearbeitungsmaschinen zugewiesen werden, wozu die Bearbeitungsmaschinen beispielsweise über eine Datenschnittstelle mit einer Datenverarbeitungsanlage verbunden sein können, auf welcher zumindest die oben genannten Schritte a. bis c. ausgeführt werden können. Insoweit kann das erfindungsgemäße Verfahren als computerimplementiertes Verfahren ausgeführt sein.
Beispielsweise für die Steuerung eines Bestückungsautomaten, mit dem beispielsweise elektrische Komponenten auf eine Hutschiene aufgesteckt oder direkt auf einer Montageplatte montiert werden, kann das Bereitstellen das Bereitstellen von eine Stückliste der herzustellenden elektrischen Schaltanlage betreffenden Planungsdaten aufweisen.
Das Ermitteln kann das Abgleichen eines Ist-Zustands der elektrischen Schalt- oder Steuerungsanlage oder einer Komponente der elektrischen Schalt- oder
Steuerungsanlage mit einem Soll-Zustand der elektrischen Schalt- oder
Steuerungsanlage aufweisen, wobei der Soll-Zustand von den Planungsdaten vorgegeben wird.
Das Zuweisen der Bearbeitungsschritte kann das Abgleichen der Bearbeitungsfähigkeit mindestens einer der Bearbeitungsmaschinen mit einer Bearbeitungsanforderung für die Durchführung des Bearbeitungsschritts aufweisen.
Das Abgleichen der Bearbeitungsfähigkeit kann das Abgleichen zumindest einer technisch-funktionalen Bearbeitungsfähigkeit und vorzugsweise weiterhin zumindest einer zeitlichen Bearbeitungsfähigkeit mit der Bearbeitungsanforderung aufweisen. Das Abgleichen der technisch-funktionalen Bearbeitungsfähigkeit kann beispielsweise das Überprüfen des Vorhandenseins eines für die Ausführung des Bearbeitungsschritts durch die betreffende Bearbeitungsmaschine erforderlichen Werkzeugs umfassen. Dazu kann die Bearbeitungsmaschine ihre technisch-funktionalen Bearbeitungsfähigkeiten („Skills“) beispielsweise einer Datenverarbeitungsanlage übermitteln, welche auf Grundlage ihrer Kenntnis der Bearbeitungsfähigkeiten die Zuweisung der Bearbeitungsschritte gemäß dem Verfahrensschritt c. durchführt, wobei die genannten Bearbeitungsfähigkeiten beispielsweise ein Auswahlkriterium sein können. Die zeitliche Bearbeitungsfähigkeit betrifft zum Beispiel die Auslastung der Bearbeitungsmaschine, welcher der Bearbeitungsschritt zugewiesen wurde oder zugewiesen werden soll. Insbesondere dann, wenn für die Zuweisung des Bearbeitungsschritts mehrere, technisch-funktional gleichwertige Bearbeitungsmaschinen vorhanden sind, denen der Bearbeitungsschritt im Sinne einer positiven Kann-Validierung zugewiesen werden könnten, kann die Zuweisung unter zusätzlicher Zugrundelegung des Auswahlkriteriums Auslastung erfolgen.
Das Verfahren kann weiterhin das Erfassen zumindest einer technisch-funktionalen Bearbeitungsfähigkeit je Bearbeitungsmaschine aufweisen. Dabei können die erfasste Bearbeitungsfähigkeit und deren Zuordnung zu der zugehörigen Bearbeitungsmaschine in einem Speicher hinterlegt werden, auch den für das Zuweisen der Bearbeitungsschritte zugegriffen wird. Der Speicher kann beispielsweise Bestandteil der bereits zuvor genannten Datenverarbeitungsanlage für die Ausführung zumindest der Schritte a. bis c. sein.
Nach dem Zuweisen und vor dem Durchführen des Bearbeitungsschritts kann weiterhin das Durchführen einer Ist-Validierung durch die für die Durchführung des Bearbeitungsschritts bestimmte Bearbeitungsmaschine vorgesehen sein. Dabei kann mindestens eines von Verfügbarkeit mindestens einer für die Herstellung der elektrischen Schaltanlage erforderlichen Komponente und eines Bearbeitungswerkzeugs für das Durchführen des Bearbeitungsschritts geprüft werden.
In dem Fall, dass die Ist-Validierung keine oder eine nur unzureichende Verfügbarkeit ergibt, kann vorgesehen sein, dass eine andere, technisch-funktional gleichwertige Bearbeitungsmaschine für die Durchführung des Bearbeitungsschritts bestimmt wird. Alternativ können die geometrischen Daten der herzustellenden Schaltanlage unter Berücksichtigung einer tatsächlichen Verfügbarkeit von Werkzeugen der für die Durchführung des Bearbeitungsschritts bestimmten Bearbeitungsmaschine und/oder unter Berücksichtigung einer tatsächlichen Verfügbarkeit von für die Herstellung der elektrischen Schaltanlage erforderlichen Komponenten neu geplant werden.
In dem Fall, dass die Ist-Validierung ergibt, dass ein erforderliches Bearbeitungswerkzeug zwar verfügbar, jedoch für die Verwendung des Werkzeugs ein Werkzeugwechsel erforderlich wäre, kann, falls möglich, der Bearbeitungsschritt einer anderen Bearbeitungsmaschine mit gleichwertiger technisch-funktionaler Bearbeitungsfähigkeit zugewiesen werden.
Das Zuweisen der Bearbeitungsschritte kann entsprechend mindestens eines Auswahlkriteriums für mindestens eine und vorzugsweise für mehrere der Mehrzahl Bearbeitungsmaschinen das folgende aufweisen: Ermitteln einer Verfügbarkeit mindestens einer für den Bearbeitungsschritt erforderlichen Komponente oder mindestens eines Werkzeugs; und Zuweisen des Bearbeitungsschritts derjenigen der Bearbeitungsmaschinen, die bei gegebener Verfügbarkeit die geringste Auslastung aufweist.
Die Schritte a. bis c. können von einer Datenverarbeitungsanlage durchgeführt werden, an die die Mehrzahl Bearbeitungsmaschinen über eine Datenschnittstelle angeschlossen sind. Die Bearbeitungsmaschinen können dabei dazu eingerichtet sein, nach dem Anschließen über die Datenschnittstelle ein Maschinenprofil umfassend mindestens eine Bearbeitungsfähigkeit der betreffenden Bearbeitungsmaschine an die Datenverarbeitungsanlage zu senden.
Das Maschinenprofil kann als sein Auswahlkriterium für das Zuweisen der Bearbeitungsschritte mindestens einer der Mehrzahl Bearbeitungsmaschinen verwendet werden, wobei die Bearbeitungsmaschine vorzugsweise nach dem Anschließen und dem Senden der mindestens einen Bearbeitungsfähigkeit periodisch, kontinuierlich oder auf Anforderung der Datenverarbeitungsanlage eine Verfügbarkeit mindestens einer für den Bearbeitungsschritt erforderlichen Komponente oder mindestens eines für den Bearbeitungsschritt erforderlichen Werkzeugs an die Datenverarbeitungsanlage sendet, welche vorzugsweise als ein weiteres Auswahlkriterium für das Zuweisen der Bearbeitungsschritte verwendet wird.
Wenn zumindest die Schritte a. bis c. mit einer Datenverarbeitungsanlage durchgeführt werden, können die Bearbeitungsmaschinen dazu eingerichtet sein, den zugewiesenen Bearbeitungsschritt auf Vollständigkeit und/ oder korrekte Ausführung zu überwachen und ein entsprechendes Bearbeitungsprotokoll an die Datenverarbeitungsanlage zu senden. Das Ermitteln der erforderlichen Bearbeitungsschritte kann das Extrahieren von Bearbeitungsdaten aus den Planungsdaten aufweisen, wozu die Planungsdaten vorzugsweise als AutomationML (Automation Markup Language) - Daten bereitgestellt werden.
Aus den Bearbeitungsdaten können Maschinendaten für die Ansteuerung der Bearbeitungsmaschine, der der Bearbeitungsschritt zugewiesen wird, erzeugt werden, wozu die Bearbeitungsmaschine einer Datenverarbeitungsanlage die für ihren Betrieb erforderlichen Maschinendaten über eine Datenschnittstelle mitteilt, so dass die Datenverarbeitungsanlage die für den Betrieb erforderlichen Maschinendaten in einer geeigneten Form erzeugen und bereitstellen kann.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachstehenden Figur 1 erläutert. Die Figur i zeigt in schematischer Darstellung eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens für die Herstellung einer elektrischen Schaltanlage.
Grundsätzlich kann das Verfahren bis auf die Bearbeitungsmaschinen i vollständig in Software implementiert sein, mithin als ein computerimplementiertes Verfahren ausgeführt sein. Eine Planungssoftware 100, beispielsweise die marktübliche Software Eplan Pro Panel für die 2D- und 3D-Planung im Schaltanlagen- und Steuerungsbau, kann dazu verwendet werden, um computergeschützt eine vollumfängliche Planung einer elektrischen Schalt- oder Steuerunsanlage teilautomatisiert zu erstellen. Die dabei erzeugten Engineering-Daten können als AutomationML-Daten (AML-Daten) bereitgestellt und beispielsweise in einer Cloud 200, etwa ein dezentraler Server, für den Fernzugriff abgelegt werden. Dadurch kann zentral auf die Planungsdaten zugegriffen und örtlich unabhängig von der Herstellung der Schaltanlage ein Fertigungsauftrag angelegt werden.
Die AML-Daten umfassen naturgemäß insbesondere auch geometrische Daten der herzustellenden elektrischen Schaltanlage. Dies können geometrische Daten betreffend die elektrischen Komponenten der herzustellenden elektrischen Schaltanlage sein. Die geometrischen Daten können auch Information betreffend die Verdrahtung aufweisen, beispielsweise Kabellängen, Kabelkonfektionierungen, Verlegewege und dergleichen. Die geometrischen Daten können Klimatisierungsinformationen aufweisen, beispielsweise betreffend eine vorgesehene Schaltschrankklimatisierungsinfrastruktur, eine Luftführung, einschließlich Montagedaten. Die geometrischen Daten können eine mechanische Bearbeitung eines Schaltschrankgehäuses, eines Flachteils, einer Montageplatte oder dergleichen umfassen, beispielsweise die Einbringung von Bohrlochbildern für die Montage von Hutschienen und Komponenten, oder von Ausbrüchen für die Montage von Filterlüftern und dergleichen.
Diese vorzugsweise als ALM-Daten bereitgestellten geometrischen Daten können dazu verwendet werden, um mithilfe einer Datenverarbeitungsanlage 300 daraus die erforderlichen Bearbeitungsschritte zur Herstellung der elektrischen Schalt- oder Steuerungsanlage zu ermitteln. Die Datenverarbeitungsanlage 300 hat Zugriff auf die Cloud 200. Das Ermitteln kann insbesondere das Extrahieren von Bearbeitungsdaten aus den geometrischen Daten beziehungsweise AML-Daten umfassen. Die Datenverarbeitungsanlage 300 ist auf keine besonderen Ausführungsformen beschränkt und kann Cloud-basiert ausgebildet (Software as a service) oder auf einem lokalen Server implementiert sein.
Dadurch, dass das computerimplementierte Verfahren beziehungsweise die Datenverarbeitungsanlage im Wesentlichen Cloud-basiert ausgeführt sein können, kann auf die extrahierten Daten örtlich unabhängig zugegriffen und ein Fertigungsauftrag dazu angelegt werden. Die Daten können dezentral analysiert und daraus passende Bearbeitungsprozesse bestimmt werden. Diese betreffen entsprechend den zuvor genannten geometrischen Daten Bearbeitungsdaten, beispielsweise zur spanenden oder lasergestützten Einbringung von Ausbrüchen, Bohrlochbildern und dergleichen, Bestückungsdaten, etwa in Bezug auf die beispielsweise robotergestützte Positionierung und Montage von Schaltschrankkomponenten, sowie Verdrahtungsinformationen für die vorzugsweise vollautomatisierte Verdrahtung der Komponenten einschließlich Kabelverlegewege, Kabelendenzuführungswege in Bezug auf Komponenten, sowie Qualitätssicherungsmaßnahmen, beispielsweise die Bestimmung einer Abzugsfestigkeit einer hergestellten elektrischen Verdrahtung.
Wenn aus den geometrischen Daten die erforderlichen Bearbeitungsschritte zur Herstellung der elektrischen Schaltanlage ermittelt worden sind, können diese Bearbeitungsschritte mindestens einer von mehreren Bearbeitungsmaschinen, welche mit einer Datenschnittstelle mit der Datenverarbeitungsanlage verbunden sind, zugewiesen werden. Die Zuweisung kann unter Anwendung mindestens eines Auswahlkriteriums erfolgen. Das Auswahlkriterium kann beispielsweise eine Auslastung der betreffenden Bearbeitungsmaschine sein und vorzugsweise eine Kann- Validierung und eine Ist-Validierung umfassen. Bei der Kann-Validierung wird ermittelt, ob die betreffende Bearbeitungsmaschine grundsätzlich, d.h. technischfunktional in der Lage ist, die geforderten Bearbeitungsschritte durchzuführen. Beispielsweise kann ein Ausbruch mit einer spanenden Bearbeitungsmaschine oder mit einer Laserbearbeitungsanlage erzeugt werden. Der Ausbruch kann jedoch nicht mit einem Verdrahtungsroboter hergestellt werden, welcher neben den zuvor genannten Bearbeitungsmaschinen und weiteren einer Vielzahl im Schalt- und Steuerungsanlagenbau erforderlicher Bearbeitungsmaschinen in einem Netzwerk von Bearbeitungsmaschinen mit der Datenverarbeitungsanlage für die zentrale Ansteuerung verbunden ist.
Die Ist-Validierung kann umfassen, dass an einer Bearbeitungsmaschine, welche beispielsweise ein auswechselbares Werkzeug aufweist, bestimmt wird, ob in dem Moment der Zuweisung und/ oder der Ausführung des Bearbeitungsschritts die betreffende Bearbeitungsmaschine ein passendes Werkzeug gerüstet hat, sodass eine Umrüstung auf ein anderes Werkzeug nicht erforderlich ist und Rüstzeiten entfallen können. Insbesondere in größeren Bearbeitungsanlagen, bei welchen mehrere technisch-funktional gleichwertige Bearbeitungsmaschinen für die maximale Auslastung optimiert sind, kann die Ist-Validierung dazu führen, dass bei positiv bestimmter Kann-Validierung eine negative Ist-Validierung eine Zuweisung des Bearbeitungsschritts an eine alternative Bearbeitungsmaschine erfolgt, für die nicht nur die Kann-Validierung, sondern auch die Ist-Validierung positiv beschieden wird.
Das Verfahren kann weiterhin eine Qualitätsprüfung dahingehend aufweisen, dass die Bearbeitungsmaschinen, die von ihnen ausgeführten Prozessabläufe, einschließlich Bewegungsabläufe und sonstige Bearbeitungsabläufe erfassen und einen entsprechenden Protokolldatensatz an die Datenverarbeitungsanlage übermitteln, in welcher der Protokolldatensatz für die Qualitätssicherung hinterlegt wird und bedarfsweise abgerufen werden kann.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass in dem bereits beschriebenen Netzwerk aus einer Vielzahl Bearbeitungsmaschinen, die teilweise untereinander gleichartig aber auch technisch-funktional voneinander abweichend sein können, bei einer Neuzuordnung einer Bearbeitungsmaschine dem Netzwerk die neue Bearbeitungsmaschine sich selbst in dem System anmeldet, beispielsweise der Datenverarbeitungsanlage mitteilt, welchen technisch-funktionalen Funktionsumfang sie umfasst und gegebenenfalls mit welcher Art von Maschinendaten sie angesteuert werden kann, sodass die zentrale Datenverarbeitungsanlage für die Zuweisung der Bearbeitungsschritte den Funktionsumfang der Maschinen als Auswahlkriterium verwenden und die Konditionierung der Maschinendaten geeignet bereitstellen kann.
Um eine gleichmäßige Auslastung von Bearbeitungsmaschinen mit gleichem oder ähnlichem technisch-funktionalen Funktionsumfang zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass die Bearbeitungsschritte und die daraus abgeleiteten Bearbeitungsaufträge gesplittet werden, sodass mehrere Teilaufträge an unterschiedliche Bearbeitungsmaschinen verteilt werden können. Die Aufteilung des Auftrags kann wiederum von verschiedenen Auswahlkriterien abhängen, beispielsweise von dem gerüsteten Werkzeug der unterschiedlichen Bearbeitungsmaschinen, wobei eine Optimierung dahingehend erreicht werden kann, dass nach Möglichkeit eine Umrüstung des jeweiligen Werkzeugs der beiden Bearbeitungsmaschinen nicht erforderlich ist, um den Auftrag auszuführen.
Nachdem die Bearbeitungsmaschine den Bearbeitungsschritt zugewiesen bekommen hat, führt sie eine Ist-Validierung durch. Die Ist-Validierung kann neben den bereits zuvor genannten Aspekten auch eine Überprüfung auf Materialverfügbarkeit aufweisen, beispielsweise, wenn die Bearbeitungsmaschine eine Komponentenbestückungsanlage oder ein Verdrahtungsroboter ist. Im Falle einer negativen Ist-Validierung kann der Bearbeitungsschritt beziehungsweise der daraus abgeleitete Auftrag an die Datenbearbeitungsanlage zurückgesendet werden. Dort kann der Auftrag beziehungsweise der Bearbeitungsschritt entweder manuell modifiziert werden, um eine automatisierte Bearbeitung des Bearbeitungsschritts von mindestens einer der Bearbeitungsmaschinen zu erreichen. Alternativ kann der Bearbeitungsschritt auch für die Neuvergabe an eine alternative Bearbeitungsmaschine bereitgestellt werden.
Der Status sämtlicher Bearbeitungsschritte oder zumindest einer Teilmenge dieser kann ständig oder periodisch überwacht werden, dahingehend, ob der Bearbeitungsauftrag erfolgreich an eine Bearbeitungsmaschine vergeben wurde und ob der Auftrag von der Bearbeitungsmaschine ordnungsgemäß ausgeführt wurde, einschließlich eines gegebenenfalls von der Bearbeitungsmaschine erzeugten Fehlerprotokolls. Das Protokoll kann die Bewegungsabläufe und Bearbeitungsabläufe der Bearbeitungsmaschine dokumentieren. Im Falle einer schneidenden/bohrenden Bearbeitungsmaschine können dies beispielsweise eingebrachte Bohrlochbilder und Ausbrüche sein, die mit entsprechenden Bohrlochbildern und Ausbrüchen in den geometrischen Daten abgeglichen werden und gegebenenfalls eine ausreichende beziehungsweise exakte Übereinstimmung quittiert wird. Im Falle eines Verdrahtungsroboters kann dies die ordnungsgemäße Verdrahtung gemäß einem Verdrahtungsplan der Planungsdaten umfassen, einschließlich Einhaltung eines vorgegebenen Verlegewegs, einer Kontaktierung, einer Abzugsprüfung, einer Widerstandsprüfung, etc.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims

Ansprüche: Verfahren für die Herstellung einer elektrischen Schaltanlage, das die Schritte aufweist: a. Bereitstellen von eine herzustellende elektrische Schaltanlage betreffenden Planungsdaten, die zumindest geometrische Daten der herzustellenden elektrischen Schaltanlage aufweisen; b. Ermitteln erforderlicher Bearbeitungsschritte zur Herstellung der elektrischen Schaltanlage entsprechend der Planungsdaten; c. Zuweisen der Bearbeitungsschritte mindestens einer Bearbeitungsmaschine einer Mehrzahl Bearbeitungsmaschinen entsprechend mindestens einem Auswahlkriterium; und d. Durchführen des Bearbeitungsschritts mit der mindestens einen Bearbeitungsmaschine, der der Bearbeitungsschritt zugewiesen worden ist. Verfahren nach Anspruch i, bei dem das Bereitstellen das Bereitstellen von eine Stückliste der herzustellenden elektrischen Schaltanlage betreffenden Planungsdaten aufweist. Verfahren nach Anspruch i oder 2, bei dem das Ermitteln das Abgleichen eines Ist-Zustands der elektrischen Schaltanlage oder einer Komponente der elektrischen Schaltanlage mit einem Soll-Zustand der elektrischen Schaltanlage aufweist, wobei der Soll-Zustand von den Planungsdaten vorgegeben wird. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 3, bei dem das Zuweisen der Bearbeitungsschritte das Abgleichen der Bearbeitungsfähigkeit mindestens einer der Bearbeitungsmaschinen mit einer Bearbeitungsanforderung für die Durchführung des Bearbeitungsschritts aufweist. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Abgleichen der Bearbeitungsfähigkeit das Abgleichen zumindest einer technisch- funktionalen Bearbeitungsfähigkeit und vorzugsweise weiterhin zumindest einer zeitlichen Bearbeitungsfähigkeit mit der Bearbeitungsanforderung aufweist. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, das weiterhin das Erfassen zumindest einer technisch-funktionalen Bearbeitungsfähigkeit je Bearbeitungsmaschine aufweist, wobei die erfassten Bearbeitungsfähigkeiten unter Zuordnung der zugehörigen Bearbeitungsmaschine in einem Speicher hinterlegt werden, auf den für das Zuweisen der Bearbeitungsschritte zugegriffen wird. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, das nach dem Zuweisen und vor dem Durchführen des Bearbeitungsschritts weiterhin das Durchführen einer Ist-Validierung durch die für die Durchführung des Bearbeitungsschritts bestimmte Bearbeitungsmaschine aufweist, wobei zumindest eines von Verfügbarkeit mindestens einer für die Herstellung der elektrischen Schaltanlage erforderlichen Komponente und eines Bearbeitungswerkzeugs für das Durchführen des Bearbeitungsschritts geprüft wird. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem in dem Fall, dass die Ist-Validierung keine oder eine unzureichende Verfügbarkeit ergibt, eine andere Bearbeitungsmaschine für die Durchführung des Bearbeitungsschritts bestimmt wird oder die geometrischen Daten der herzustellenden elektrischen Schaltanlage unter Berücksichtigung einer tatsächlichen Verfügbarkeit von Werkzeugen der für die Durchführung des Bearbeitungsschritts bestimmten Bearbeitungsmaschine und/ oder unter Berücksichtigung einer tatsächlichen Verfügbarkeit der für die Herstellung der elektrischen Schaltanlage erforderlichen Komponenten neu geplant wird. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem in dem Fall, dass die Ist- Validierung ergibt, dass ein erforderliches Werkzeug zwar verfügbar, jedoch für die Verwendung des Werkzeugs ein Werkzeugwechsel erforderlich wäre, falls möglich, der Bearbeitungsschritt einer anderen Bearbeitungsmaschine mit gleichwertiger technisch-funktionaler Bearbeitungsfähigkeit zugewiesen wird. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Zuweisen der Bearbeitungsschritte entsprechend mindestens eines Auswahlkriteriums für mindestens eine und vorzugsweise für mehrere der Mehrzahl Bearbeitungsmaschinen aufweist: das Ermitteln einer Verfügbarkeit mindestens einer für den Bearbeitungsschritt erforderlichen Komponente oder mindestens eines Werkzeugs und das Zuweisen des Bearbeitungsschritts derjenigen der Bearbeitungsmaschinen, die bei gegebener Verfügbarkeit die geringste Auslastung aufweist. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem zumindest die Schritte a. bis c. mit einer Datenverarbeitungsanlage durchgeführt werden, an die die Mehrzahl Bearbeitungsmaschinen über eine Datenschnittstelle angeschlossen werden, wobei die Bearbeitungsmaschinen dazu eingerichtet sind, nach dem Anschließen über die Datenschnittstelle ein Maschinenprofil umfassend mindestens eine Bearbeitungsfähigkeit der betreffenden Bearbeitungsmaschine an die Datenverarbeitungsanlage zu senden. Verfahren nach Anspruch n, bei dem das Maschinenprofil als ein Auswahlkriterium für das Zuweisen der Bearbeitungsschritte mindestens einer der Mehrzahl Bearbeitungsmaschinen verwendet wird, wobei die Bearbeitungsmaschine vorzugsweise nach dem Anschließen und dem Senden der mindestens einen Bearbeitungsfähigkeit periodisch, kontinuierlich oder auf Anforderung der Datenverarbeitungsanlage eine Verfügbarkeit mindestens einer für den Bearbeitungsschritt erforderlichen Komponente oder mindestens eines für den Bearbeitungsschritt erforderlichen Werkzeugs an die Datenverarbeitungsanlage sendet, welche vorzugsweise als ein weiteres Auswahlkriterium für das Zuweisen der Bearbeitungsschritte verwendet wird. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem zumindest die Schritte a. bis c. mit einer Datenverarbeitungsanlage durchgeführt werden, an die die Mehrzahl Bearbeitungsmaschinen über eine Datenschnittstelle angeschlossen sind, wobei die Bearbeitungsmaschinen dazu eingerichtet sind, den zugewiesenen Bearbeitungsschritt auf vollständige und korrekte Ausführung zu überwachen und ein entsprechendes Bearbeitungsprotokoll an die Datenverarbeitungsanlage zu senden. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Ermitteln erforderlicher Bearbeitungsschritte das Extrahieren von Bearbeitungsdaten aus den Planungsdaten aufweist, wozu die Planungsdaten vorzugsweise als AutomationML (Automation Markup Language)-Daten bereitgestellt werden. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem aus den Bearbeitungsdaten Maschinendaten für die Ansteuerung der Bearbeitungsmaschine, der der Bearbeitungsschritt zugewiesen wird, erzeugt werden, wozu die Bearbeitungsmaschine einer Datenverarbeitungsanlage die für ihren Betrieb erforderlichen Maschinendaten über eine Datenschnittstelle mitteilt.
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