DE102020204412A1

DE102020204412A1 - Maschinenlernvorrichtung, vorhersagevorrichtung und steuerung

Info

Publication number: DE102020204412A1
Application number: DE102020204412.0A
Authority: DE
Inventors: Shinichi Ozeki
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-04-23
Filing date: 2020-04-06
Publication date: 2021-01-14
Also published as: US20200338677A1; CN111830907A; JP2020179433A; JP7000376B2; US11583968B2; CN111830907B

Abstract

Der Zustand eines Schneidefluids nach der Bearbeitung wird vorhergesagt. Eine Maschinenlernvorrichtung 50 umfasst: eine Eingabedaten-Erfassungseinheit 501, die Eingabedaten einschließlich beliebiger Bearbeitungsbedingungen für ein beliebiges Werkstück bei der Bearbeitung durch eine beliebige Werkzeugmaschine 20 und Zustandsinformationen erfasst, die einen Zustand eines Schneidefluids angeben, bevor die Bearbeitung unter den Bearbeitungsbedingungen durchgeführt wird; eine Label-Erfassungseinheit 502, die Label-Daten erfasst, die Zustandsinformationen des Schneidefluids angeben, nachdem die Bearbeitung unter den in den Eingabedaten enthaltenen Bearbeitungsbedingungen durchgeführt wurde; und eine Lerneinheit 503, die überwachtes Lernen unter Verwendung der von der Eingabedaten-Erfassungseinheit 501 erfassten Eingabedaten und der von der Label-Erfassungseinheit 502 erfassten Label-Daten ausführt, um ein gelerntes Modell 450 zu erzeugen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschinenlernvorrichtung, eine Vorhersagevorrichtung und eine Steuerung.
Verwandte Technik
In einer Werkzeugmaschine, die ein Werkstück mit Hilfe eines Werkzeugs bearbeitet, wird das Werkstück bearbeitet, indem ein Schneidefluid aus einem Schneidefluid-Auslassanschluss abgegeben wird. Bei einem Arbeitsschneideprozess ist die Rolle eines Schneidefluids wichtig. Das Schneidefluid hat die Aufgabe, ein Werkzeug und ein Werkstück zu kühlen, die Schmierung während der Bearbeitung zu gewährleisten und die während der Bearbeitung erzeugten Späne durch den Austritt aus dem Schneidefluidauslass wegzuspülen.
Das Schneidefluid wird von einem Tank einer Werkzeugmaschine zugeführt und zu einem Werkstück oder dessen Umgebung abgeführt. Danach wird das Schneidefluid in den Tank zurückgeführt und der Werkzeugmaschine wieder zugeführt. Daher wird ein Filter oder ähnliches zum Entfernen von Spänen und Ähnlichem verwendet, die in dem Schneidefluid enthalten sind. Da der Filter oder ähnliches Späne oder ähnliches jedoch nicht vollständig entfernen kann, wird das Schneidefluid im Laufe seiner Verwendung allmählich verunreinigt. Da die Verunreinigung des Schneidefluids zu einer Verschlechterung der Bearbeitungsqualität der Werkzeugmaschine führt, wird das Schneidefluid zu einem vorbestimmten Zeitpunkt vollständig ersetzt.
Daher ist eine Technologie bekannt, bei der ein Drucksensor in einem Rohr eines Schneidefluids angeordnet ist und der Zeitpunkt für den Austausch des Schneidefluids mitgeteilt wird, wenn der vom Drucksensor gemessene Aufpralldruck, der durch die im Schneidefluid enthaltenen Späne entsteht, einen vorbestimmten Aufpralldruck erreicht. Alternativ dazu ist eine Technologie bekannt, bei der eine Korrelation zwischen einem Verunreinigungsgrad eines Schneidefluids aufgrund von Spänen oder dergleichen und Erfassungsinformationen wie einer Temperatur und einem Hydraulikdruck des Schneidefluids maschinell gelernt wird und ein Verunreinigungsgrad eines Schneidefluids, der neuen von einer Werkzeugmaschine erhaltenen Erfassungsinformationen entspricht, durch Bezugnahme auf die Korrelation erfasst wird. Siehe zum Beispiel Patentdokumente 1 und 2.

Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2001-219338
Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2018-97494

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Ursachen für die Verunreinigung des Schneidefluids sind nicht auf Späne oder ähnliches eines Werkes beschränkt und können eine Änderung der Konzentration oder des pH-Wertes des Schneidefluids, das Mischen eines Betriebsöls oder ähnliches einer Maschine und Geruch durch die Erzeugung von Mikroorganismen wie Bakterien umfassen. Die Konzentration und der pH-Wert des Schneidefluids und der Geruch aufgrund der Erzeugung von Mikroorganismen können durch Wartung, wie beispielsweise Zugabe von Wasser, Desinfektionsmitteln o.ä., statt durch Austausch des Schneidefluids behandelt werden.
Die Bestimmung, ob das Schneidefluid gewartet oder vollständig ersetzt wird, und die Bestimmung des Zeitpunkts der Wartung erfordern jedoch eine entsprechende Erfahrung des Bedieners, was eine schwere Belastung für den Bediener darstellt.
Daher ist es wünschenswert, den Zustand (beispielsweise eine Konzentration, einen pH-Wert, einen Geruchspegel u.ä.) eines Schneidefluids nach der Bearbeitung vorherzusagen.

(1) Ein Aspekt einer Maschinenlernvorrichtung (50) gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst: eine Eingabedaten-Erfassungseinheit (501), die Eingabedaten einschließlich beliebiger Bearbeitungsbedingungen für ein beliebiges Werkstück bei der Bearbeitung einer beliebigen Werkzeugmaschine (20) und Zustandsinformationen, die einen Zustand eines Schneidefluids angeben, bevor die Bearbeitung unter den Bearbeitungsbedingungen durchgeführt wird, erfasst; eine Label-Erfassungseinheit (502), die Label-Daten erfasst, die Zustandsinformationen des Schneidefluids anzeigen, nachdem die Bearbeitung unter den in den Eingabedaten enthaltenen Bearbeitungsbedingungen ausgeführt wird; und eine Lerneinheit (503), die überwachtes Lernen unter Verwendung der von der Eingabedaten-Erfassungseinheit (501) erfassten Eingabedaten und der von der Label-Erfassungseinheit (502) erfassten Label-Daten ausführt und ein gelerntes Modell (450) erzeugt.
(2) Ein Aspekt einer Vorhersagevorrichtung (40) gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst: das gelernte Modell (450), das von der Maschinenlernvorrichtung (50) gemäß (1) erzeugt wird; eine Eingabeeinheit (401), die von nun an auszuführende Bearbeitungsbedingungen in Bezug auf eine Bearbeitungszielarbeit und gegenwärtige Zustandsinformationen eines Schneidefluids vor der Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine (20) eingibt; eine Vorhersagevorrichtung (402), die die von nun an auszuführenden Bearbeitungsbedingungen und die von der Eingabeeinheit (401) eingegebenen gegenwärtigen Zustandsinformationen in das gelernte Modell (450) eingibt und Zustandsinformationen des Schneidefluids vorhersagt, nachdem die Bearbeitung unter den von nun an auszuführenden Bearbeitungsbedingungen ausgeführt wurde.
(3) Ein Aspekt einer Vorhersagevorrichtung (40) gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst die Maschinenlernvorrichtung (50) gemäß (1).
(4) Ein Aspekt eines Controllers (10) gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Vorhersagevorrichtung (40) gemäß (2) oder (3).

Gemäß einer Ausführungsform ist es möglich, den Zustand eines Schneidefluids nach der Bearbeitung vorherzusagen.
Figurenliste

1 ist ein funktionales Blockdiagramm, das eine funktionale Konfiguration eines numerischen Steuersystems gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines gelernten Modells illustriert, das einer in 1 dargestellten Vorhersagevorrichtung zur Verfügung gestellt wird.
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Konzentration eines Schneidefluids veranschaulicht.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für den pH-Wert eines Schneidefluids zeigt.
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für den Geruchspegel eines Schneidefluids zeigt.
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Evaluationswert zeigt.
7 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorhersagevorgang einer Vorhersagevorrichtung in einer Operationsphase beschreibt.
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Konfiguration eines numerischen Steuersystems darstellt.
9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Konfiguration eines numerischen Steuersystems darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
<Ausführungsform>
1 ist ein funktionales Blockdiagramm, das eine funktionale Konfiguration eines numerischen Steuersystems gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 1 dargestellt, umfasst das numerische Steuerungssystem eine Steuerung 10, eine Werkzeugmaschine 20, einen Tank 30, eine Vorhersagevorrichtung 40 und eine Maschinenlernvorrichtung 50.
Die Steuerung 10, die Werkzeugmaschine 20, die Vorhersagevorrichtung 40 und die Maschinenlernvorrichtung 50 können über eine Verbindungsschnittstelle direkt miteinander verbunden werden (nicht abgebildet). Darüber hinaus können die Steuerung 10, die Werkzeugmaschine 20, die Vorhersagevorrichtung 40 und die Maschinenlernvorrichtung 50 über ein Netzwerk (nicht abgebildet) wie beispielsweise ein lokales Netzwerk (LAN) oder das Internet miteinander verbunden werden. In diesem Fall verfügen die Steuerung 10, die Werkzeugmaschine 20, die Vorhersagevorrichtung 40 und die Maschinenlernvorrichtung 50 über eine Kommunikationseinheit (nicht abgebildet) zur Durchführung der Kommunikation miteinander über die Verbindungen. Wie später beschrieben wird, kann die Steuerung 10 die Vorhersagevorrichtung 40 und die Maschinenlernvorrichtung 50 umfassen. Darüber hinaus kann die Werkzeugmaschine 20 die Steuerung 10 umfassen.
Die Steuerung 10 und der Tank 30 können über eine Verbindungsschnittstelle (nicht abgebildet) direkt miteinander verbunden sein oder über ein Netzwerk (nicht abgebildet) miteinander verbunden sein. Darüber hinaus können die Werkzeugmaschine 20 und der Tank 30 durch ein Rohr oder einen Schlauch verbunden werden, dem ein Schneidefluid zugeführt wird.
Die Steuerung 10 ist eine numerische Steuerung, die den Fachleuten gut bekannt ist. Die Steuerung 10 erzeugt auf der Grundlage von Steuerinformationen einen Betriebsbefehl und überträgt den erzeugten Betriebsbefehl an die Werkzeugmaschine 20 und den Tank 30. Auf diese Weise steuert die Steuerung 10 den Betrieb der Werkzeugmaschine 20 und treibt eine im Tank 30 angeordnete Pumpe (nicht abgebildet) an, so dass ein Schneidefluid zwischen der Werkzeugmaschine 20 und dem Tank 30 zirkuliert. Darüber hinaus kann die Steuerung 10 die Steuerinformationen an die Vorhersagevorrichtung 40 ausgeben. Die Steuerinformationen umfassen ein Bearbeitungsprogramm und die Werte von Parametern, die an die Steuerung 10 eingestellt wurden.
Darüber hinaus kann, wie später beschrieben wird, die Steuerung 10 von der Werkzeugmaschine 20 Temperaturdaten einer Umgebungstemperatur und Feuchtigkeitsdaten einer an der Werkzeugmaschine 20 gemessenen Umgebungsfeuchtigkeit erfassen. Darüber hinaus kann die Steuerung 10 aus dem Tank 30 Zustandsinformationen über den im Tank 30 gemessenen Zustand eines Schneidefluids erfassen. Die Steuerung 10 kann die erfassten Temperaturdaten, Feuchtigkeitsdaten und Informationen über den Zustand des Schneidefluids an die Vorhersagevorrichtung 40 ausgeben.
Die Werkzeugmaschine 20 ist eine Verarbeitungsmaschine, die auf der Grundlage des Betriebsbefehls der Steuerung 10 arbeitet. Die Werkzeugmaschine 20 kann einen Temperatursensor 201, der die Umgebungstemperatur der Werkzeugmaschine 20 misst, und einen Feuchtigkeitssensor 202, der die Feuchtigkeit der Umgebung misst, umfassen. Die Werkzeugmaschine 20 kann Informationen ausgeben, die einen Betriebszustand anzeigen, der auf dem Betriebsbefehl der Steuerung 10, den Temperaturdaten der Umgebungstemperatur und den Feuchtigkeitsdaten der Umgebungsfeuchtigkeit der Umgebungsumgebung basiert, an die Steuerung 10.
Die Abtastperioden des Temperatursensors 201 und des Feuchtigkeitssensors 202 können gemäß der für die später zu beschreibende Vorhersagevorrichtung 40 erforderlichen Vorhersagegenauigkeit entsprechend eingestellt werden, beispielsweise
Der Tank 30 ist ein Tank, in dem ein Schneidefluid für die Werkzeugmaschine 20 aufbewahrt wird. Der Tank 30 kann einen Konzentrationssensor 301, einen pH-Sensor 302, einen Geruchssensor 303, einen Temperatursensor 304 und einen Flüssigkeitspegelsensor 305 umfassen.
Der Konzentrationssensor 301 misst die Konzentration eines Schneidefluids. Die Konzentration des Schneidefluids liegt im Bereich von „0%“ bis „100%“.
Der pH-Sensor 302 misst den pH-Wert eines Schneidefluids. Der pH-Wert des Schneidefluids liegt bei „0“ oder mehr.
Der Geruchssensor 303 misst einen Geruchspegel eines Schneidefluids. Der Geruch des Schneidefluids ergibt sich hauptsächlich aus dem Zerfall durch Mikroorganismen wie Bakterien, die in dem Schneidefluid erzeugt werden, und dem Auftreten von Schimmel. Hier beträgt die Geruchsstufe „260“ für „heißen Kaffee“ und liegt beispielsweise bei „Maschinenöl“ im Bereich von „210“ bis „270“. Darüber hinaus liegt die Geruchshöhe in einer Geruchsquelle einer Anlage für faserverstärkte Kunststoffe (FRB) oder beispielsweise an deren Grenze im Bereich von „150“ bis „1300“.
Der Temperatursensor 304 misst eine Regeltemperatur des Schneidefluids in einem Tank.
Der Flüssigkeitspegelsensor 305 misst einen Flüssigkeitspegel eines Schneidefluid in einem Tank.
Die Abtastperioden des Konzentrationssensors 301, des pH-Sensors 302, des Geruchssensors 303, des Temperatursensors 304 und des Flüssigkeitspegelsensors 305 können gemäß der erforderlichen Vorhersagegenauigkeit für die später zu beschreibende Vorhersagevorrichtung 40 entsprechend eingestellt werden, beispielsweise ähnlich wie beim Temperatursensor 201 und beim Feuchtigkeitssensor 202.
Der Tank 30 gibt die gemessene Konzentration, den pH-Wert, den Geruchspegel, die Steuertemperatur und den Flüssigkeitspegel des Schneidefluids an die Steuerung 10 aus.
In einer Operationsphase kann die Vorhersagevorrichtung 40 vor der Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine 20 die von nun an auszuführenden Verarbeitungsbedingungen in Bezug auf eine in den Steuerinformationen enthaltene Bearbeitungszielarbeit von der Steuerung 10 erfassen. Darüber hinaus kann die Vorhersagevorrichtung 40 die Informationen über den aktuellen Zustand des Schneidefluids im Tank 30 von der Steuerung 10 erfassen. Die Vorhersagevorrichtung 40 kann Zustandsinformationen des Schneidefluids nach der Bearbeitung vorhersagen, indem sie die erfassten Bearbeitungsbedingungen, die von nun an auszuführen sind, und die Informationen über den gegenwärtigen Zustand des Schneidefluids in ein gelerntes Modell eingibt, das von der Maschinenlernvorrichtung 50 bereitgestellt wird und später beschrieben werden soll.
Die Zustandsinformationen umfassen eine Konzentration, einen pH-Wert und einen Geruchspegel eines Schneidefluids, wie später beschrieben wird. Darüber hinaus kann die Zustandsinformation eine Steuertemperatur o.ä. des Schneidefluids zusammen mit der Konzentration, dem pH-Wert und dem Geruchsniveau des Schneidefluids umfassen.
Bevor die Vorhersagevorrichtung 40 beschrieben wird, wird die Maschinenlernvorrichtung zur Erzeugung des gelernten Modells beschrieben.
<Maschinenlernvorrichtung 50>
Die Maschinenlernvorrichtung 50 erfasst im Voraus beliebige Bearbeitungsbedingungen für ein beliebiges Werkstück in einem Schneidprozess einer beliebigen Werkzeugmaschine und Zustandsinformationen, die wenigstens eine Konzentration, einen pH-Wert und einen Geruchspegel eines Schneidefluids umfassen, bevor die Bearbeitung unter den Bearbeitungsbedingungen als Eingabedaten durchgeführt wird.
Darüber hinaus erfasst die Maschinenlernvorrichtung 50 Daten einschließlich der Konzentration, des pH-Werts und des Geruchsniveaus des Schneidefluids nach der Bearbeitung unter den Bearbeitungsbedingungen in den erfassten Eingabedaten als Label (eine korrekte Antwort).
Die Maschinenlernvorrichtung 50 führt ein überwachtes Lernen unter Verwendung von Trainingsdaten durch, die ein Satz des Labels und der erfassten Eingabedaten sind, und konstruiert ein gelerntes Modell, das später beschrieben wird.
Auf diese Weise kann die Maschinenlernvorrichtung 50 das konstruierte Lernmodell der Vorhersagevorrichtung 40 zur Verfügung stellen. Die Maschinenlernvorrichtung 50 wird im Detail beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Maschinenlernvorrichtung 50 eine Eingabedaten-Erfassungseinheit 501, eine Label-Erfassungseinheit 502, eine Lerneinheit 503 und eine Speichereinheit 504.
In einer Lernphase erfasst die Eingabedaten-Erfassungseinheit 501 Bearbeitungsbedingungen für ein beliebiges Schneideziel Arbeits- und Zustandsinformationen, die wenigstens die Konzentration, den pH-Wert und den Geruchspegel des Schneidefluids umfassen, bevor die Bearbeitung unter den Bearbeitungsbedingungen von der Steuerung 10 o.ä. als Eingabedaten über eine Kommunikationseinheit (nicht abgebildet) durchgeführt wird. Die Eingabedaten-Erfassungseinheit 501 gibt die erfassten Eingabedaten an die Speichereinheit 504 aus.
Die Label-Erfassungseinheit 502 erfasst Daten, die die Konzentration, den pH-Wert und den Geruchspegel des Schneidefluids angeben, nachdem die Bearbeitung unter den Verarbeitungsbedingungen in den Eingabedaten als Labeldaten (korrekte Antwortdaten) durchgeführt wurde, und gibt die erfassten Labeldaten an die Speichereinheit 504 aus.
Die Lerneinheit 503 erhält einen Satz der Eingabedaten und des Labels als Trainingsdaten und führt ein überwachtes Lernen unter Verwendung der empfangenen Trainingsdaten durch, um dadurch ein gelerntes Modell 450 zu konstruieren, das die Konzentration, den pH-Wert und den Geruchspegel des Schneidefluids nach der Bearbeitung auf der Grundlage der von nun an für die Bearbeitungszielarbeit durchzuführenden Bearbeitungsbedingungen und der aktuellen Zustandsinformation der Konzentration, des pH-Wertes und des Geruchspegels des Schneidefluids vorhersagt.
Die Lerneinheit 503 stellt das konstruierte Lernmodell 450 der Vorhersagevorrichtung 40 zur Verfügung.
Hier ist es vorzuziehen, eine Reihe von Trainingsdaten für die Durchführung des überwachten Lernens vorzubereiten. Die Schulungsdaten können beispielsweise von den Steuerungen 10 an verschiedenen Orten erfasst werden, wo sie tatsächlich in den Anlagen der Kunden im Einsatz sind.
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des gelernten Modells 450 veranschaulicht, das der in 1 dargestellten Vorhersagevorrichtung 40 zur Verfügung gestellt wurde. In diesem Beispiel, wie in 2 dargestellt, veranschaulicht das gelernte Modell 450 ein mehrschichtiges neuronales Netz, in dem von nun an auszuführende Bearbeitungsbedingungen wie eine Bearbeitungszeit oder ein Bearbeitungstyp, die bzw. der einer Bearbeitungszielarbeit entspricht, und die Informationen über den gegenwärtigen Zustand der Konzentration, des pH-Werts und des Geruchsniveaus des Schneidefluids als Eingangsschicht und Daten, die „Konzentration“, „pH-Wert“ und „Geruchsniveau“ des Schneidefluids nach der Bearbeitung unter den Bearbeitungsbedingungen angeben, als Ausgangsschicht verwendet werden.
Hier umfassen die von nun an auszuführenden Verarbeitungsbedingungen eine Bearbeitungszeit, eine Bearbeitungsart (Bohren, Schneiden oder dergleichen), die Größe eines Werkstücks, die Anzahl der zu bearbeitenden Werkstücke, das Material (Metall wie Edelstahl oder legierter Stahl und Nichtmetall wie Keramik) und einen Werkzeugtyp, der einem Bearbeitungszielwerk entspricht. Darüber hinaus können die von nun an auszuführenden Bearbeitungsbedingungen eine aktuelle Umgebungstemperatur, die vom Temperatursensor 201 gemessen wird, die aktuelle Umgebungsfeuchtigkeit, die vom Feuchtigkeitssensor 202 gemessen wird, die aktuelle Kontrolltemperatur im Tank 30, die vom Temperatursensor 304 gemessen wird, den aktuellen Flüssigkeitsstand im Tank 30, der vom Flüssigkeitsstandssensor 305 gemessen wird, und die seit dem vorherigen Austausch des Schneidefluids verstrichene Zeit umfassen.
Die Größe des Werkstücks kann durch einen Bearbeitungsweg erfasst werden, der auf der Grundlage einer CAD-Zeichnung (Computer-Aided Design), eines NC-Programms oder einer ähnlichen Eingabe in die Steuerung 10 analysiert wird.
Wenn nach der Konstruktion des gelernten Modells 450 neue Ausbildungsdaten erfasst werden, kann die Lerneinheit 503 für das gelernte Modell 450 zusätzlich überwachtes Lernen durchführen, um das bereits konstruierte gelernte Modell 450 zu aktualisieren.
Das überwachte Lernen kann durch Online-Lernen durchgeführt werden. Darüber hinaus kann das überwachte Lernen auch als Batch-Lernen durchgeführt werden. Darüber hinaus kann das überwachte Lernen auch als Mini-Batch-Lernen durchgeführt werden.
Beim Online-Lernen handelt es sich um ein Lernverfahren, bei dem das überwachte Lernen immer dann durchgeführt wird, wenn die Werkzeugmaschine 20 die Bearbeitung durchführt und Trainingsdaten erstellt werden. Darüber hinaus ist das Batch-Lernen ein Lernverfahren, bei dem eine Vielzahl von Schulungsdaten gesammelt werden, während die Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine 20 wiederholt durchgeführt wird, und bei dem Schulungsdaten wiederholt erstellt und überwachtes Lernen unter Verwendung aller gesammelten Schulungsdaten durchgeführt wird. Darüber hinaus ist das Minibatch-Lernen ein Lernverfahren, das zwischen dem Online-Lernen und dem Batch-Lernen liegt, bei dem überwachtes Lernen immer dann durchgeführt wird, wenn eine bestimmte Menge an Schulungsdaten gesammelt wird.
Die Speichereinheit 504 ist ein Direktzugriffsspeicher (RAM) o.ä. und speichert die von der Eingabedaten-Erfassungseinheit 501 erfassten Eingabedaten, die von der Label-Erfassungseinheit 502 erfassten Label-Daten und das von der Lerneinheit 503 konstruierte Lernmodell 450.
Oben wurde das maschinelle Lernen zur Erzeugung des gelernten Modells 450, das in der Vorhersagevorrichtung 40 enthalten ist, beschrieben.
Als nächstes wird die Vorhersagevorrichtung 40 in einer Operationsphase beschrieben.
<Vorhersagevorrichtung 40 in Operationsphase>
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Vorhersagevorrichtung 40 in einer Operationsphase eine Eingabeeinheit 401, eine Vorhersageeinheit 402, eine Bestimmungseinheit 403, eine Benachrichtigungseinheit 404 und eine Speichereinheit 405.
Die Vorhersagevorrichtung 40 umfasst eine arithmetische Verarbeitungseinheit (nicht abgebildet), wie beispielsweise eine Zentraleinheit (CPU), um den Betrieb der in 1 dargestellten Funktionsblöcke zu realisieren. Darüber hinaus umfasst die Vorhersagevorrichtung 40 eine Hilfsspeichervorrichtung (nicht abgebildet), wie beispielsweise einen Festwertspeicher (ROM) oder eine Festplatte zur Speicherung verschiedener Steuerprogramme und/oder eine Hauptspeichervorrichtung (nicht abgebildet), wie beispielsweise ein RAM zur temporären Speicherung von Daten, die von der arithmetischen Verarbeitungseinheit zur Ausführung von Programmen benötigt werden.
In der Vorhersagevorrichtung 40 liest die arithmetische Verarbeitungsvorrichtung ein Betriebssystem oder eine Anwendungssoftware aus dem Hilfsspeichergerät und entwickelt das gelesene Betriebssystem und die Anwendungssoftware im Hauptspeichergerät, um die arithmetische Verarbeitung auf der Grundlage des gelesenen Betriebssystems oder der Anwendungssoftware durchzuführen. Die Vorhersagevorrichtung 40 steuert Hardwarekomponenten auf der Grundlage des Ergebnisses der arithmetischen Verarbeitung. Auf diese Weise werden die Prozesse der in 1 dargestellten Funktionsblöcke realisiert. Das heißt, die Vorhersagevorrichtung 40 kann durch das Zusammenwirken von Hard- und Software realisiert werden.
Die Eingabeeinheit 401 gibt die von nun an auszuführenden Verarbeitungsbedingungen in Bezug auf die mit der Bearbeitung verbundene Bearbeitungszielarbeit und die Ist-Zustandsinformation der Konzentration, des pH-Wertes und des Geruchsniveaus des Schneidefluids aus der Steuerinformation der Steuerung 10 beispielsweise vor der Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine 20 ein. Die Eingabeeinheit 401 gibt die von nun an durchzuführenden Bearbeitungsbedingungen und die Ist-Zustandsinformation des Schneidefluids an die Vorhersageeinheit 402 aus.
Die Vorhersageeinheit 402 gibt die von nun an auszuführenden Verarbeitungsbedingungen und die Zustandsinformation des Schneidefluids in das in 2 dargestellte gelernte Modell 450 ein und sagt die Zustandsinformation von „Konzentration“, „pH-Wert“ und „Geruchsniveau“ des Schneidefluids nach der Bearbeitung voraus.
Die Bestimmungseinheit 403 bestimmt auf der Grundlage der von der Vorhersageeinheit 402 vorhergesagten Zustandsinformation der Konzentration, des pH-Wertes und des Geruchsniveaus des Schneidefluids nach der Bearbeitung, ob das Schneidefluid einer Wartung unterzogen oder vollständig ersetzt werden soll.
Genauer gesagt bestimmt die Bestimmungseinheit 403 auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen den vorhergesagten Werten der Konzentration, des pH-Werts und des Geruchsniveaus des Schneidefluids und den Schwellwerten einen optimalen Zeitpunkt zur Durchführung von Wartungsarbeiten an des Schneidefluids.
Darüber hinaus kann die Bestimmungseinheit 403 anhand der vorhergesagten Werte der Konzentration, des pH-Wertes und des Geruchsniveaus des Schneidefluids einen später zu beschreibenden Evaluationswert berechnen und auf der Grundlage des berechneten Evaluationswertes einen optimalen Zeitpunkt bestimmen, um das Schneidefluid vollständig zu ersetzen, anstatt die Wartung durchzuführen.
Die Benachrichtigungseinheit 404 kann den Anwendern ein optimales Timing für die Durchführung von Wartungsarbeiten an des Schneidefluids oder ein optimales Timing für den vollständigen Austausch des Schneidefluids empfehlen. Die Benachrichtigungseinheit 404 kann dasselbe an ein Ausgabegerät (nicht abgebildet) melden, wie beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige, die in der Steuerung 10 und/oder der Werkzeugmaschine 20 enthalten ist. Darüber hinaus kann die Benachrichtigungseinheit 404 dasselbe per Ton über einen Lautsprecher (nicht abgebildet) melden.
<Aufrechterhaltung der Konzentration>
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Konzentration eines Schneidefluids zeigt. Wie in 3 dargestellt, ändert sich beispielsweise selbst dann, wenn das Schneidefluid im Tank 30 mit einer Konzentration von „20%“ als Ausgangswert gelagert wird, die Konzentration durch Verdampfen oder Vermischen von Spänen oder ähnlichem. Wenn die Konzentration beispielsweise einen geeigneten Wert im Bereich von „10%“ bis „30%“ hat, funktioniert das Schneidefluid einwandfrei. Andererseits, wenn die Konzentration außerhalb des Bereichs der entsprechenden Werte liegt, funktioniert das Schneidefluid nicht richtig. In diesem Fall muss ein Bediener die Konzentration des Schneidefluids so einstellen, dass die Konzentration des Schneidefluids einen geeigneten Wert hat.
In der folgenden Beschreibung wird die Konzentration von „10%“ als unterer Grenzwert α₁ und die Konzentration von „30%“ als oberer Grenzwert α₂ bezeichnet. Die Schwellenwerte α₁ und α₂ können gemäß dem Material des zu bearbeitenden Werkstücks und der Umgebung oder ähnlichem, in der die Werkzeugmaschine 20 und der Tank 30 vorgesehen sind, angemessen eingestellt werden.
Die Bestimmungseinheit 403 bestimmt, ob die von der Vorhersageeinheit 402 vorhergesagte Konzentration einen geeigneten Wert im Bereich zwischen dem unteren Schwellwert α₁ und dem oberen Schwellwert α₂ hat. Wenn die vorhergesagte Konzentration einen geeigneten Wert hat, bestimmt die Bestimmungseinheit 403, dass die Aufrechterhaltung der Konzentrationseinstellung des Schneidefluids nicht durchgeführt werden soll, bevor die Bearbeitung unter den von der Eingabeeinheit 401 eingegebenen Verarbeitungsbedingungen durchgeführt wird.
Wenn andererseits die vorhergesagte Konzentration niedriger als der untere Grenzwertschwellenwert α₁ ist, bestimmt die Bestimmungseinheit 403 einen Zeitpunkt, bevor die Bearbeitung unter den eingegebenen Bearbeitungsbedingungen durchgeführt wird, als Zeitpunkt für die Durchführung der Konzentrationsanpassung zur Aufrechterhaltung der Konzentrationserhöhung, beispielsweise durch Zugabe einer unverdünnten Lösung o.ä. des Schneidefluids. Darüber hinaus bestimmt die Bestimmungseinheit 403, wenn die vorhergesagte Konzentration höher als der obere Grenzwertschwellenwert α₂ ist, einen Zeitpunkt, bevor die Bearbeitung unter den eingegebenen Bearbeitungsbedingungen durchgeführt wird, als Zeitpunkt zur Durchführung der Konzentrationsanpassung zur Aufrechterhaltung der Konzentrationsabnahme durch Verringerung der Konzentration, beispielsweise durch Zugabe von Wasser oder ähnlichem.
Die Bestimmungseinheit 404 kann eine Anweisung für die ermittelte Aufrechterhaltung der Konzentrationseinstellung an ein Ausgabegerät (nicht abgebildet) ausgeben, wie beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige, die in der Steuerung 10 und/oder der Werkzeugmaschine 20 enthalten ist.
<Erhaltung des pH-Wertes>
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für den pH-Wert eines Schneidefluids zeigt. Wie in 4 dargestellt, ändert sich beispielsweise selbst dann, wenn das Schneidefluid im Tank 30 mit einem pH-Wert von „9“ im alkalischen Zustand als Ausgangswert gelagert wird, der pH-Wert durch Verdampfen oder Vermischen von Spänen oder ähnlichem. Wenn der pH-Wert beispielsweise ein geeigneter Wert im Bereich von „8“ bis „11“ ist, funktioniert das Schneidefluid einwandfrei. Andererseits, wenn der pH-Wert außerhalb des Bereichs der entsprechenden Werte liegt, funktioniert das Schneidefluid nicht richtig. In diesem Fall muss ein Bediener den pH-Wert des Schneidefluids so einstellen, dass der pH-Wert des Schneidefluids ein geeigneter Wert ist.
In der folgenden Beschreibung wird der pH-Wert von „8“ als unterer Grenzwert β₁ und der pH-Wert von „11“ als oberer Grenzwert β₂ bezeichnet. Die Schwellenwerte β₁ und β₂ können gemäß dem Material des zu bearbeitenden Werkstücks und der Umgebung oder ähnlichem, in der die Werkzeugmaschine 20 und der Tank 30 bereitgestellt werden, angemessen eingestellt werden.
Die Bestimmungseinheit 403 bestimmt, ob der von der Vorhersageeinheit 402 vorhergesagte pH-Wert ein geeigneter Wert im Bereich zwischen dem unteren Schwellwert β₁ und dem oberen Schwellwert β₂ ist. Wenn der von der Vorhersageeinheit 402 vorhergesagte pH-Wert ein geeigneter Wert ist, bestimmt die Bestimmungseinheit 403, dass die pH-Einstellung des Schneidefluids vor der Bearbeitung unter den von der Eingabeeinheit 401 eingegebenen Verarbeitungsbedingungen nicht beibehalten werden soll.
Wenn andererseits der vorhergesagte pH-Wert niedriger als der untere Schwellwert β₁ ist, bestimmt die Bestimmungseinheit 403 einen Zeitpunkt, bevor die Bearbeitung unter den eingegebenen Verarbeitungsbedingungen durchgeführt wird, als Zeitpunkt für die Durchführung der pH-Einstellungserhaltung zur Erhöhung des pH-Wertes, beispielsweise durch Hinzufügen eines pH-Einstellgeräts. Darüber hinaus bestimmt die Bestimmungseinheit 403, wenn der vorhergesagte pH-Wert höher als der obere Schwellwert β₂ ist, einen Zeitpunkt, bevor die Bearbeitung unter den eingegebenen Bearbeitungsbedingungen als Zeitpunkt für die Durchführung der pH-Einstellungsaufrechterhaltung der pH-Wert-Erhöhung, beispielsweise durch Hinzufügen eines pH-Einstellers, durchgeführt wird.
Wenn der vorhergesagte pH-Wert niedriger als der untere Schwellwert β₁ ist und sich nahe dem neutralen Zustand des pH-Wertes von „7“ befindet, besteht die Möglichkeit, dass Mikroorganismen wie beispielsweise Bakterien erzeugt werden. Daher kann die Bestimmungseinheit 403 einen Zeitpunkt bestimmen, bevor die Bearbeitung unter den eingegebenen Verarbeitungsbedingungen als Zeitpunkt für die Wartung der Zugabe von Desinfektionsmitteln oder dergleichen zusammen mit einem pH-Einstellgerät durchgeführt wird.
Die Bestimmungseinheit 404 kann eine Anweisung für die ermittelte Wartung der pH-Einstellung an ein Ausgabegerät (nicht abgebildet) wie eine Flüssigkristallanzeige ausgeben, die in der Steuerung 10 und/oder der Werkzeugmaschine 20 enthalten ist.
<Aufrechterhaltung des Geruchsniveaus>
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für den Geruchspegel eines Schneidefluids zeigt. Wie in 5 dargestellt, ändert sich beispielsweise selbst dann, wenn das Schneidefluid im Tank 30 mit einem Geruchswert von „130“ als Ausgangswert gehalten wird, der Geruchspegel durch Verdunstung oder Vermischung von Spänen o.ä. und durch das Auftreten von Mikroorganismen wie Bakterien. Wenn beispielsweise die Hauptursache für Geruch das Auftreten von Mikroorganismen ist, werden in dem Schneidefluid nur selten Mikroorganismen erzeugt, wenn die Geruchsstufe einen entsprechenden Wert kleiner als „1000“ hat, und eine große Menge an Mikroorganismen wird erzeugt, wenn die Geruchsstufe „1000“ oder mehr beträgt. In diesem Fall muss ein Bediener den Geruchspegel des Schneidefluids so einstellen, dass der Geruchspegel des Schneidefluids gleich oder kleiner als der entsprechende Wert ist.
In der folgenden Beschreibung wird der Geruchspegel von „1000“ als Schwellenwert γ bezeichnet. Der Schwellenwert γ kann gemäß der Umgebung oder ähnlichem, in der die Werkzeugmaschine 20 und der Behälter 30 bereitgestellt werden, entsprechend eingestellt werden.
Die Bestimmungseinheit 403 bestimmt, ob der von der Vorhersageeinheit 402 vorhergesagte Geruchspegel einen geeigneten Wert hat, der kleiner als der Schwellwert γ ist. Wenn der vorhergesagte Geruchspegel einen geeigneten Wert hat, der kleiner als der Schwellwert γ ist, bestimmt die Bestimmungseinheit 403, dass die Beibehaltung der Einstellung des Geruchspegels des Schneidefluids vor der Bearbeitung unter den von der Eingabeeinheit 401 eingegebenen Verarbeitungsbedingungen nicht durchgeführt werden soll.
Wenn andererseits der vorhergesagte Geruchspegel gleich oder größer als der Schwellenwert γ ist, bestimmt die Bestimmungseinheit 403 einen Zeitpunkt, bevor die Bearbeitung unter den durch die Eingabeeinheit 401 eingegebenen Verarbeitungsbedingungen durchgeführt wird, als Zeitpunkt für die Durchführung der Aufrechterhaltung der Verringerung des Geruchspegels, beispielsweise durch Zugabe von Desinfektionsmitteln und/oder Antiseptika.
Die Bestimmungseinheit 404 kann eine Anweisung für die ermittelte Geruchsniveauerhaltung an ein Ausgabegerät (nicht abgebildet) ausgeben, wie beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige, die in der Steuerung 10 und/oder der Werkzeugmaschine 20 umfasst.
<Evaluationswert>
Wie oben beschrieben, berechnet die Bestimmungseinheit 403 einen Evaluationswert E, indem die von der Vorhersageeinheit 402 vorhergesagten Werte der Konzentration, des pH-Wertes und des Geruchsniveaus des Schneidefluids gewichtet werden, beispielsweise mit Gleichung (1). ε₁, ε₂ und ε₃ sind Gewichtungskoeffizienten. $E = ε_{1} \times (Konzentration) + ε_{2} \times (pH-Wert) + ε_{3} \times (Geruchsniveau)$
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für den Auswertewertungswert E zeigt. Wenn beispielsweise der Auswertewertungswert E kleiner als ein vorher festgelegter Schwellwert Th ist und alle vorhergesagten Werte der Konzentration, des pH-Wertes und des Geruchsniveaus des Schneidefluids geeignete Werte sind, bestimmt die Bestimmungseinheit 403, dass die Beibehaltung der Einstellung der Konzentration, des pH-Wertes und des Geruchsniveaus des Schneidefluids nicht durchgeführt werden soll. Wenn andererseits der Auswertewertungswert E kleiner als der Schwellwert Th ist und der vorhergesagte Wert von Konzentration, pH-Wert und Geruchsniveau des Schneidefluids kein geeigneter Wert ist, bestimmt die Bestimmungseinheit 403 einen Zeitpunkt, bevor die Bearbeitung unter den eingegebenen Bearbeitungsbedingungen durchgeführt wird, als Zeitpunkt für die Durchführung der Aufrechterhaltung der Einstellung der Konzentration, des pH-Wertes oder des Geruchsniveaus des Schneidefluids, deren vorhergesagter Wert nicht der geeignete Wert ist.
Darüber hinaus bestimmt die Bestimmungseinheit 403, wenn der Evaluationswert E gleich oder größer als der Schwellwert Th ist, einen Zeitpunkt, bevor die Bearbeitung unter den eingegebenen Bearbeitungsbedingungen durchgeführt wird, als einen Zeitpunkt, um das Schneidefluid vollständig zu ersetzen.
Die Bestimmungseinheit 404 kann eine Anweisung für die ermittelte Wartung oder den vollständigen Austausch des Schneidefluids an eine Ausgabevorrichtung (nicht abgebildet) wie eine Flüssigkristallanzeige ausgeben, die in der Steuerung 10 und/oder der Werkzeugmaschine 20 enthalten ist.
Die Speichereinheit 405 ist ein ROM, eine Festplatte oder ähnliches und kann das Lernmodell 450 zusammen mit verschiedenen Steuerprogrammen speichern.
<Vorhersageprozess der Vorhersagevorrichtung 40 in Operationsphase>
Als nächstes wird eine Operation im Zusammenhang mit einem Vorhersageprozess der Vorhersagevorrichtung 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
7 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorhersageprozess der Vorhersagevorrichtung 40 in einer Operationsphase beschreibt.
Im Schritt S11 erfasst die Eingabeeinheit 401 vor der Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine 20 aus den Steuerinformationen der Steuerung 10 die fortan auszuführenden Verarbeitungsbedingungen in Bezug auf die Bearbeitungszielarbeit und gibt die Zustandsinformationen der Konzentration, des pH-Wertes und des Geruchsniveaus des Schneidefluids ein.
In Schritt S12 gibt die Vorhersageeinheit 402 die von nun an auszuführenden Verarbeitungsbedingungen und die in Schritt S11 erfassten Zustandsinformationen des Schneidefluids in das gelernte Modell 450 ein und sagt die Zustandsinformationen der Konzentration, des pH-Wertes und des Geruchsniveaus des Schneidefluids nach der Bearbeitung voraus.
In Schritt S13 berechnet die Bestimmungseinheit 403 den Auswertewertungswert E unter Verwendung der in Schritt S12 und Gleichung (1) vorhergesagten Werte der Konzentration, des pH-Wertes und des Geruchsniveaus des Schneidefluids nach der Bearbeitung.
In Schritt S14 bestimmt die Bestimmungseinheit 403, ob der in Schritt S14 berechnete Evaluationswert E kleiner als der Schwellwert Th ist. Der Fluss geht weiter zu Schritt S15, wenn der Evaluationswert E kleiner als der Schwellwert Th ist, und der Fluss geht weiter zu Schritt S16, wenn der Evaluationswert E gleich oder größer als der Schwellwert Th ist.
In Schritt S15 bestimmt die Bestimmungseinheit 403 einen Zeitpunkt vor der Bearbeitung als Zeitpunkt zur Durchführung der Wartung des Schneidefluids auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen den in Schritt S12 vorhergesagten Werten der Konzentration, des pH-Werts und des Geruchsniveaus des Schneidefluids nach der Bearbeitung und den Schwellwerten.
In Schritt S16 bestimmt die Bestimmungseinheit 403 einen Zeitpunkt vor der Bearbeitung als Zeitpunkt für den vollständigen Ersatz des Schneidefluids.
In Schritt S17 gibt die Benachrichtigungseinheit 404 eine Anweisung für die in Schritt S15 oder S16 ermittelte Wartung oder den gesamten Austausch aus.
Auf diese Weise gibt die Vorhersagevorrichtung 40 gemäß der Ausführungsform die von nun an auszuführenden Bearbeitungsbedingungen in Bezug auf die mit der Bearbeitung verbundene Bearbeitungszielarbeit und die gegenwärtigen Zustandsinformationen einschließlich der Konzentration, des pH-Werts und des Geruchsniveaus des Schneidefluids in das gelernte Modell 450 vor der Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine 20 ein und sagt die Zustandsinformationen der Konzentration, des pH-Werts und des Geruchsniveaus des Schneidefluids nach der Bearbeitung voraus. Die Vorhersagevorrichtung 40 kann auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen den vorhergesagten Werten oder den Evaluationswerten E der Konzentration, des pH-Wertes und des Geruchsniveaus des Schneidefluids nach der Bearbeitung und den Schwellwerten erkennen, ob während der Bearbeitung eine Wartung des Schneidefluids oder ein vollständiger Austausch des Schneidefluids im Voraus erforderlich ist.
Das heißt, die Vorhersagevorrichtung 40 kann einen Zeitpunkt vor der Bearbeitung unter den von nun an durchzuführenden Verarbeitungsbedingungen als optimalen Zeitpunkt für die Wartung des Schneidefluids oder den vollständigen Austausch des Schneidefluids erkennen.
Auf diese Weise kann das numerische Steuersystem den Produktionsplan verwalten, indem es den Zeitpunkt für die Durchführung der Wartung des Schneidefluids oder den Austausch des Schneidefluids berücksichtigt. Darüber hinaus kann das numerische Steuersystem eine Verringerung der Werkzeugstandzeit und der Bearbeitungsgenauigkeit vermeiden, wenn die Bearbeitung in einem Zustand erfolgt, in dem die Wirkung des Schneidefluids nachlässt.
Insbesondere in einer Anlage, in der dieselbe Bearbeitung an mehreren Werkstücken durchgeführt wird, oder in einer Anlage mit einem zentralen Managementtank, in dem ein Tank 30 von mehreren Werkzeugmaschinen 20 geteilt wird, ist es möglich, durch die Verwaltung des Produktionsplans unter Berücksichtigung des Zeitpunkts für die Durchführung der Wartung des Schneidefluids oder des Austauschs des Schneidefluids eine Verringerung der Werkzeugstandzeit und der Bearbeitungsgenauigkeit zu vermeiden, die sich aus der Bearbeitung in einem Zustand ergibt, in dem die Wirkung des Schneidefluids nachlässt.
Da die Vorhersagevorrichtung 40 darüber hinaus feststellen kann, ob ein Problem durch Wartung des Schneidefluids gelöst werden kann oder ob das Schneidefluid vollständig ersetzt werden muss, ist es möglich, die Kosten für die unnötige Behandlung von verbrauchtem Schneidefluid und die Kosten für die Anschaffung neues Schneidefluids einzusparen.
Da die Vorhersagevorrichtung 40 mit dem erlernten Modell 450 arbeitet, muss der Bediener außerdem nicht feststellen, ob eine Wartung des Schneidefluids oder ein Austausch des Schneidefluids erforderlich ist, und die Belastung des Bedieners kann verringert werden.
Während eine Ausführungsform beschrieben wurde, sind die Vorhersagevorrichtung 40 und die Maschinenlernvorrichtung 50 nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, und Modifikationen, Verbesserungen und dergleichen können innerhalb eines Bereichs vorgenommen werden, in dem das Objekt erreicht werden kann.
<Modifikation 1>
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird zwar die Maschinenlernvorrichtung 50 als ein von der Steuerung 10, der Werkzeugmaschine 20 und der Vorhersagevorrichtung 40 verschiedenes Gerät dargestellt, doch können einige oder alle Funktionen der Maschinenlernvorrichtung 50 in der Steuerung 10, der Werkzeugmaschine 20 oder der Vorhersagevorrichtung 40 enthalten sein.
<Modifikation 2>
Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform beispielsweise die Vorhersagevorrichtung 40 als eine von der Steuerung 10 und der Werkzeugmaschine 20 verschiedene Vorrichtung dargestellt ist, können einige oder alle Funktionen der Vorhersagevorrichtung 40 in der Steuerung 10 oder der Werkzeugmaschine 20 enthalten sein.
Alternativ können einige oder alle Funktionen der Eingabeeinheit 401, der Vorhersageeinheit 402, der Ermittlungseinheit 403, der Benachrichtigungseinheit 404 und der Speichereinheit 405 beispielsweise in einem Server enthalten sein. Darüber hinaus können die Funktionen der Vorhersagevorrichtung 40 über eine virtuelle Serverfunktion o.ä. in der Cloud realisiert werden.
Darüber hinaus kann die Vorhersagevorrichtung 40 ein verteiltes Verarbeitungssystem sein, in dem die Funktionen der Vorhersagevorrichtung 40 angemessen auf eine Vielzahl von Servern verteilt sind.
<Modifikation 3>
In der oben beschriebenen Ausführungsform beispielsweise bestimmt die Bestimmungseinheit 403 der Vorhersagevorrichtung 40 zwar einen Zeitpunkt vor der Bearbeitung als Zeitpunkt für die Wartung des Schneidefluids oder den Austausch des Schneidefluids auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen den vorhergesagten Werten oder den Evaluationswerten E der Konzentration, des pH-Wertes und des Geruchsniveaus des Schneidefluids nach der Bearbeitung und den Schwellwerten.
Wenn beispielsweise eine Vielzahl von (beispielsweise zehn) zu bearbeitenden Werkstücken in den Verarbeitungsbedingungen enthalten sind, kann die Bestimmungseinheit 403 die Anzahl der zu bearbeitenden Werkstücke so einstellen, dass die vorhergesagten Werte der Konzentration, des pH-Wertes und des Geruchsniveaus des Schneidefluids nach der Bearbeitung die entsprechenden Werte beibehalten oder der Evaluationswert E den Schwellwert Th nicht überschreitet.
Genauer gesagt, wenn beispielsweise eine Vielzahl von Werkstücken unter den von nun an auszuführenden Verarbeitungsbedingungen bearbeitet wird und der vorhergesagte Wert einer der Konzentration, des pH-Wertes und des Geruchsniveaus des Schneidefluids nach der Bearbeitung von einem geeigneten Wert abweicht oder der Evaluationswert E den Schwellenwert Th überschreitet, kann die Bestimmungseinheit 403 die Vorhersage der Konzentration durch die Vorhersageeinheit 402 veranlassen, den pH-Wert und den Geruchspegel des Schneidefluids nach der Bearbeitung, wobei die „Anzahl der zu bearbeitenden Werkstücke“ in den Verarbeitungsbedingungen um eins (gemäß einer Anweisung des Bedieners) verringert wird, um die Anzahl k (beispielsweise sechs) der Werkstücke zu suchen, die es erlaubt, den vorhergesagten Wert auf dem entsprechenden Wert zu halten oder den Schwellwert Th nicht zu überschreiten. Dabei ist k eine ganze Zahl von 1 oder mehr.
Die Bestimmungseinheit 403 bestimmt einen Zeitpunkt nach der Bearbeitung von k Werken, beispielsweise als Zeitpunkt für die Wartung des Schneidefluids oder den Austausch des gesamten Schneidefluids. Auf diese Weise kann das in 1 dargestellte numerische Steuersystem die Werkzeugmaschine stoppen und die Wartung des Schneidefluids durchführen oder das Schneidefluid zu einem geeigneten Zeitpunkt zur Pause, dem festgelegten Zeitpunkt, vollständig ersetzen.
Auf diese Weise kann das numerische Steuersystem den Zeitpunkt, zu dem eine Wartung des Schneidefluids oder ein vollständiger Austausch des Schneidefluids erforderlich wird, in Abhängigkeit davon vorhersagen, wie viel Bearbeitung durchgeführt wird, bevor die Bearbeitung beginnt. Das numerische Steuersystem kann das Auftreten der Notwendigkeit einer Wartung des Schneidefluids oder eines vollständigen Austauschs des Schneidefluids während der Bearbeitung vermeiden und eine Verminderung der Bearbeitungsqualität vermeiden.
<Modifikation 4>
In der oben beschriebenen Ausführungsform beispielsweise schätzt die Vorhersagevorrichtung 40 zwar die Konzentration, den pH-Wert und den Geruchspegel des Schneidefluids nach der Bearbeitung unter den von nun an durchzuführenden Bearbeitungsbedingungen, die von einer Steuerung 10 unter Verwendung des gelernten Modells 450, das von der Maschinenlernvorrichtung 50 bereitgestellt wird, erfasst werden, es gibt jedoch keine Beschränkung. Zum Beispiel kann, wie in 8 dargestellt, der Server 60 das von der Maschinenlernvorrichtung 50 erzeugte gelernte Modell 450 speichern und das gelernte Modell 450 mit m Vorhersagevorrichtungen 40A(1) bis 40A(m) (m ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) teilen, die an das Netzwerk 70 angeschlossen sind. Auf diese Weise ist es auch dann möglich, das gelernte Modell 450 anzuwenden, wenn eine neue Werkzeugmaschine, eine neue Steuerung und eine neue Vorhersagevorrichtung vorhanden sind.
Die Vorhersagevorrichtung 40A(1) bis 40A(m) sind jeweils mit den Steuerungen 10A(1) bis 10A(m) verbunden, und die Steuerungen 10A(1) bis 10A(m) sind jeweils mit den Werkzeugmaschinen 20A(1) bis 20A(m) verbunden.
Außerdem entsprechen die Steuerungen 10A(1) bis 10A(m) jeweils der Steuerung 10 in 1. Die Werkzeugmaschinen 20A(1) bis 20A(m) entsprechen jeweils der Werkzeugmaschine 20 in 1. Die Vorhersagevorrichtungen 40A(1) bis 40A(m) entsprechen jeweils der Vorhersagevorrichtung 40 in 1.
Alternativ kann, wie in 9 dargestellt, der Server 60 beispielsweise als Vorhersagevorrichtung 40 arbeiten und die Konzentration, den pH-Wert und den Geruchspegel des Schneidefluids abschätzen, nachdem die Bearbeitung auf der Grundlage der von nun an durchzuführenden Verarbeitungsbedingungen in Bezug auf jeden der an das Netz 70 angeschlossenen Steuerungen 10A(1) bis 10A(m) durchgeführt wurde. Auf diese Weise ist es auch bei der Entsorgung einer neuen Werkzeugmaschine und einer neuen Steuerung möglich, das gelernte Modell 450 anzuwenden.
Die Funktionen, die in der Vorhersagevorrichtung 40 und der Maschinenlernvorrichtung 50 der Ausführungsform umfassen, können durch Hardware, Software oder eine Kombination davon realisiert werden. In diesem Fall bedeutet „softwaremäßig realisiert“, dass ein Computer ein Programm liest und ausführt.
Die Programme können auf verschiedenen Arten von nicht vorübergehenden computerlesbaren Medien gespeichert und einem Computer zur Verfügung gestellt werden. Die nicht-transitorischen computerlesbaren Medien umfassen verschiedene Arten von greifbaren Speichermedien. Beispiele für nicht-transitorische computerlesbare Medien umfassen ein magnetisches Aufzeichnungsmedium (beispielsweise eine flexible Platte, ein Magnetband und ein Festplattenlaufwerk), ein magneto-optisches Aufzeichnungsmedium (beispielsweise eine magneto-optische Platte), eine CD-ROM (Nur-Lese-Speicher), eine CD-R, eine CD-R/W, einen Halbleiterspeicher (beispielsweise ein Masken-ROM, ein PROM (programmierbares ROM), ein EPROM (löschbares PROM), ein Flash-ROM und ein RAM). Die Programme können einem Computer unter Verwendung verschiedener Arten von vorübergehenden computerlesbaren Medien zur Verfügung gestellt werden. Beispiele für transitorische computerlesbare Medien umfassen elektrische Signale, optische Signale und elektromagnetische Wellen. Ein vorübergehendes computerlesbares Medium kann einem Computer Programme über einen verdrahteten Kommunikationspfad, wie beispielsweise ein elektrisches Kabel, eine optische Faser oder ähnliches oder einen drahtlosen Kommunikationspfad zur Verfügung stellen.
Ein Schritt zur Beschreibung von Programmen, die auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden sollen, umfasst eine Verarbeitung, die gemäß der Reihenfolge in einer Zeitreihenfolge durchgeführt wird, und eine Verarbeitung, die parallel oder unabhängig voneinander durchgeführt wird, auch wenn die Verarbeitung nicht unbedingt in einer Zeitreihenfolge durchgeführt wird.
Mit anderen Worten, die Maschinenlernvorrichtung, die Vorhersagevorrichtung und die Steuerung der vorliegenden Offenbarung können verschiedene Ausführungsformen mit den folgenden Konfigurationen haben.
(1) Eine Maschinenlernvorrichtung 50 gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst: eine Eingabedaten-Erfassungseinheit 501, die Eingabedaten einschließlich beliebiger Bearbeitungsbedingungen für ein beliebiges Werkstück bei der Bearbeitung einer beliebigen Werkzeugmaschine und Zustandsinformationen umfasst, die einen Zustand eines Schneidefluids angeben, bevor die Bearbeitung unter den Bearbeitungsbedingungen durchgeführt wird; eine Label-Erfassungseinheit 502, die Label-Daten erfasst, die Zustandsinformationen des Schneidefluids anzeigen, nachdem die Bearbeitung unter den in den Eingabedaten enthaltenen Bearbeitungsbedingungen durchgeführt wurde; und eine Lerneinheit 503, die überwachtes Lernen unter Verwendung der von der Eingabedaten-Erfassungseinheit 501 erfassten Eingabedaten und der von der Label-Erfassungseinheit 502 erfassten Label-Daten ausführt und ein gelerntes Modell 450 erzeugt.
Gemäß der Maschinenlernvorrichtung 50 ist es möglich, das gelernte Modell 450 zu erzeugen, das den Zustand eines Schneidefluids nach der Bearbeitung vorhersagt.
(2) Die Verarbeitungsbedingungen können wenigstens die Anzahl der zu bearbeitenden Werkstücke umfassen, und die Zustandsinformationen können wenigstens eine Konzentration, einen pH-Wert und einen Geruchspegel des Schneidefluids umfassen.
Auf diese Weise lässt sich vermeiden, dass während der Bearbeitung eine Wartung des Schneidefluids erforderlich wird oder das Schneidefluid vollständig ersetzt werden muss.
(3) Eine Vorhersagevorrichtung 40 gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst: das gelernte Modell 450, das von der Maschinenlernvorrichtung 50 erzeugt wird; eine Eingabeeinheit 401, die von nun an auszuführende Bearbeitungsbedingungen in Bezug auf eine Bearbeitungszielarbeit und Informationen über den gegenwärtigen Zustand eines Schneidefluids vor der Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine 20 eingibt; eine Vorhersagevorrichtung 402, die die von nun an auszuführenden Bearbeitungsbedingungen und die von der Eingabeeinheit 401 eingegebenen Informationen über den gegenwärtigen Zustand in das gelernte Modell 450 eingibt und Zustandsinformationen des Schneidefluids nach der Bearbeitung unter den von nun an auszuführenden Bearbeitungsbedingungen vorhersagt.
Gemäß der Vorhersagevorrichtung 40 ist es möglich, den Zustand des Schneidefluids nach der Bearbeitung vorherzusagen.
(4) Die Vorhersagevorrichtung kann des Weiteren eine Bestimmungseinheit 403 umfassen, die auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen einem der vorhergesagten Werte, die in den von der Vorhersageeinheit 402 vorhergesagten Zustandsinformationen des Schneidefluids enthalten sind, und einem im Voraus festgelegten Schwellwert einen Zeitpunkt für die Durchführung der Wartung des Schneidefluids bestimmt.
Auf diese Weise kann die Vorhersagevorrichtung 40 das Auftreten einer Wartungsnotwendigkeit während der Bearbeitung vermeiden und einen Rückgang der Bearbeitungsqualität verhindern.
(5) Wenn einer der vorhergesagten Werte, die in der Zustandsinformation des Schneidefluids enthalten sind, keinen geeigneten Wert darstellt, kann die Bestimmungseinheit 403 die Verarbeitungsbedingungen so ändern, dass alle vorhergesagten Werte, die in der Zustandsinformation des Schneidefluids enthalten sind, geeignete Werte aufweisen.
Auf diese Weise ist es möglich, einen Zeitpunkt vorherzusagen, zu dem eine Wartung des Schneidefluids erforderlich wird, in Abhängigkeit davon, wie viel Bearbeitung durchgeführt wird, bevor die Bearbeitung beginnt.
(6) Die Vorhersagevorrichtung kann des Weiteren eine Bestimmungseinheit 403 umfassen, die einen Evaluationswert E durch gewichtsaddierende vorhergesagte Werte berechnet, die in der von der Vorhersageeinheit 402 vorhergesagten Zustandsinformation des Schneidefluids enthalten sind, und auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen dem berechneten Evaluationswert E und einem im Voraus festgelegten Schwellwert einen Zeitpunkt für den vollständigen Ersatz des Schneidefluids bestimmt.
Auf diese Weise kann die Vorhersagevorrichtung 40 das Auftreten einer Notwendigkeit zum vollständigen Austausch des Schneidefluids während der Bearbeitung vermeiden und eine Verminderung der Bearbeitungsqualität verhindern.
(7) Die Vorhersagevorrichtung kann des Weiteren eine Bestimmungseinheit 403 umfassen, die einen Evaluationswert E durch gewichtsaddierende vorhergesagte Werte berechnet, die in der von der Vorhersageeinheit 402 vorhergesagten Zustandsinformation des Schneidefluids enthalten sind, und auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen dem berechneten Evaluationswert E und einem im Voraus festgelegten Schwellwert einen Zeitpunkt für die Wartung des Schneidefluids oder einen Zeitpunkt für den vollständigen Austausch des Schneidefluids bestimmt.
Auf diese Weise kann die Vorhersagevorrichtung 40 das Auftreten einer Notwendigkeit zur Durchführung einer Wartung des Schneidefluids oder zum vollständigen Austausch des Schneidefluids während der Bearbeitung vermeiden und eine Verminderung der Bearbeitungsqualität vermeiden.
(8) Wenn der Evaluationswert E gleich oder größer als der Schwellwert ist, kann die Bestimmungseinheit 403 die Verarbeitungsbedingungen so ändern, dass der Evaluationswert E kleiner als der Schwellwert ist.
Auf diese Weise ist es möglich, einen Zeitpunkt vorherzusagen, zu dem ein Austausch des Schneidefluids in seiner Gesamtheit erforderlich wird, in Abhängigkeit davon, wie viel Bearbeitung vor Beginn der Bearbeitung durchgeführt wird.
(9) Die Bestimmungseinheit 403 kann die Anzahl der in den Verarbeitungsbedingungen enthaltenen Werkstücke anpassen.
Auf diese Weise ist es möglich, die Werkzeugmaschine 20 anzuhalten und einen Zeitplan für die Wartung des Schneidefluids oder den vollständigen Austausch des Schneidefluids zu einem Zeitpunkt festzulegen, an dem die Bearbeitung zu einem geeigneten Zeitpunkt angehalten werden kann.
(10) Das gelernte Modell 450 kann in einem Server 60 bereitgestellt werden, der so angeschlossen ist, dass er von der Vorhersagevorrichtung 40 über ein Netzwerk 70 zugänglich ist.
Auf diese Weise ist es auch dann möglich, das gelernte Modell 450 anzuwenden, wenn eine neue Steuerung 10, eine neue Werkzeugmaschine 20 und eine neue Vorhersagevorrichtung 40 zur Verfügung gestellt werden.
(11) Die Vorhersagevorrichtung kann die Maschinenlernvorrichtung 50 umfassen.
Auf diese Weise ist es möglich, ähnliche Vorteile wie die von (1) bis (10) zu erzielen.
(12) Eine Steuerung 10 kann gemäß der vorliegenden Offenbarung die Vorhersagevorrichtung 40 umfassen.
Gemäß dem Kontrolleur 10 ist es möglich, ähnliche Vorteile wie die von (1) bis (11) zu erhalten.
Bezugszeichenliste

10:: Steuerung
20:: Werkzeugmaschine
30:: Tank
40:: Vorhersagevorrichtung
50:: Maschinenlernvorrichtung
401:: Eingabeeinheit
402:: Vorhersageeinheit
403:: Bestimmungseinheit
440:: Gelerntes Modell
501:: Eingabedaten-Erfassungseinheit
502:: Label-Erfassungseinheit
503:: Lerneinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2001219338 [0004]
JP 201897494 [0004]

Claims

Maschinenlernvorrichtung (50), umfassend: eine Eingabedaten-Erfassungseinheit (501), die Eingabedaten einschließlich beliebiger Bearbeitungsbedingungen für ein beliebiges Werkstück bei der Bearbeitung durch eine beliebige Werkzeugmaschine (20) und Zustandsinformationen, die einen Zustand eines Schneidefluids angeben, bevor die Bearbeitung unter den Bearbeitungsbedingungen durchgeführt wird, erfasst; eine Label-Erfassungseinheit (502), die Label-Daten erfasst, die Zustandsinformationen des Schneidefluids anzeigen, nachdem die Bearbeitung unter den in den Eingabedaten enthaltenen Verarbeitungsbedingungen durchgeführt wurde; und eine Lerneinheit (503), die überwachtes Lernen unter Verwendung der von der Eingabedaten-Erfassungseinheit (501) erfassten Eingabedaten und der von der Label-Erfassungseinheit (502) erfassten Label-Daten durchführt und ein Lernmodell (450) erzeugt.
Maschinenlernvorrichtung (50) nach Anspruch 1, wobei die Verarbeitungsbedingungen wenigstens die Anzahl der zu bearbeitenden Werkstücke umfassen, und die Zustandsinformation wenigstens eine Konzentration, einen pH-Wert und/oder einen Geruchswert des Schneidefluids umfasst.
Vorhersagevorrichtung (40), umfassend: das gelernte Modell (450), das von der Maschinenlernvorrichtung (50) nach Anspruch 1 oder 2 erzeugt wird; eine Eingabeeinheit (401), die Bearbeitungsbedingungen eingibt, die von nun an in Bezug auf eine Bearbeitungszielarbeit auszuführen sind, und Zustandsinformationen eines Schneidefluids vor der Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine (20) präsentiert; eine Vorhersageeinheit (402), die die von nun an auszuführenden Bearbeitungsbedingungen und die von der Eingabeeinheit (401) in das gelernte Modell (450) eingegebene Zustandsinformation in das gelernte Modell (450) eingibt und die Zustandsinformation des Schneidefluids nach Ausführung der Bearbeitung unter den von nun an auszuführenden Bearbeitungsbedingungen vorhersagt.
Vorhersagevorrichtung (40) nach Anspruch 3, des Weiteren umfassend: eine Bestimmungseinheit (403), die einen Zeitpunkt zur Durchführung der Wartung des Schneidefluids auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen einem beliebigen der vorhergesagten Werte, die in der von der Vorhersageeinheit (402) vorhergesagten Zustandsinformation des Schneidefluids enthalten sind, und einem im Voraus festgelegten Schwellwert bestimmt.
Vorhersagevorrichtung (40) nach Anspruch 4, wobei wenn einer der vorhergesagten Werte, die in der Zustandsinformation des Schneidefluids enthalten sind, keinen geeigneten Wert darstellt, die Bestimmungseinheit (403) die Verarbeitungsbedingungen so ändert, dass alle vorhergesagten Werte, die in der Zustandsinformation des Schneidefluids enthalten sind, geeignete Werte aufweisen.
Vorhersagevorrichtung (40) nach Anspruch 3, des Weiteren umfassend: eine Bestimmungseinheit (403), die einen Evaluationswert (E) durch gewichtsaddierende vorhergesagte Werte berechnet, die in der Zustandsinformation des Schneidefluids enthalten sind, die von der Vorhersageeinheit (402) vorhergesagt wurde, und die einen Zeitpunkt zum vollständigen Ersetzen des Schneidefluids auf Grundlage eines Vergleichs zwischen dem berechneten Evaluationswert (E) und einem im Voraus festgelegten Schwellwert bestimmt.
Vorhersagevorrichtung (40) nach Anspruch 3, des Weiteren umfassend: eine Bestimmungseinheit (403), die einen Evaluationswert (E) durch gewichtsaddierende vorhergesagte Werte berechnet, die in der von der Vorhersageeinheit (402) vorhergesagten Zustandsinformation des Schneidefluids enthalten sind, und einen Zeitpunkt zur Durchführung einer Wartung des Schneidefluids oder einen Zeitpunkt zum vollständigen Ersetzen des Schneidefluids auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen dem berechneten Evaluationswert (E) und einem im Voraus festgelegten Schwellwert bestimmt.
Vorhersagevorrichtung (40) nach Anspruch 6 oder 7, wobei wenn der Evaluationswert (E) gleich oder größer als der Schwellwert ist, die Bestimmungseinheit (403) die Verarbeitungsbedingungen so ändert, dass der Evaluationswert (E) kleiner als der Schwellwert ist.
Vorhersagevorrichtung (40) nach Anspruch 5 oder 8, wobei die Bestimmungseinheit (403) passt die Anzahl der in den Verarbeitungsbedingungen enthaltenen Werkstücke an.
Vorhersagevorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei das gelernte Modell (450) in einem Server (60) bereitgestellt wird, der so angeschlossen ist, dass er von der Vorhersagevorrichtung (40) über ein Netzwerk (70) zugänglich ist.
Vorhersagevorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 3 bis 10, umfassend: die Maschinenlernvorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 oder 2.
Steuerung (10), die die Vorhersagevorrichtung (40) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 11 umfasst.