DE4219902A1 - System zum erstellen von steuerungsdaten fuer eine automatische fertigungsstrasse - Google Patents
System zum erstellen von steuerungsdaten fuer eine automatische fertigungsstrasseInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein System zum Erstellen von
Steuerungsdaten für eine automatische Fertigungsstraße, in dem
bei einer Fertigungssteuerung (Fertigungsstraßen-Planung) eine
mit Werkzeugmaschinen und Industrierobotern ausgestattete Fer
tigungsstraße oder bei einem System zur automatischen Program
merstellung für Fertigungsmaschinen, wie Werkzeugmaschinen und
Industrierobotern, ein Computer Daten von Prozeßergebnissen,
die von einem Prozeßdesignsystem bereitgestellt werden, oder
Daten von Zwischenprozeßergebnissen wiederverwendet, um dadurch
Tageszeitpläne und automatisch NC-Programme mit hoher Effekti
vität zu erstellen.
Fig. 6 ist eine Darstellung, die den Aufbau eines herkömmlichen
Produktionssystems darstellt. In Fig. 6 kennzeichnet das Be
zugszeichen 10 ein Prozeßplanungssystem zum Bestimmen der Be
nutzungsreihenfolge von Fertigungsmaschinen, Bohrvorrichtungen
und Werkzeugen gemäß Zeichnungen, die für herzustellende Teile
bereitgestellt sind. Das Bezugszeichen 50 kennzeichnet eine
Fertigungsmaschinendatei, auf die zur Prozeßplanung zugegriffen
wird. Das Bezugszeichen 19 kennzeichnet eine Datei für Prozeß- und
Arbeits-Know-How zum Bestimmen der Reihenfolge von Prozes
sen und Abläufen. Das Bezugszeichen 20 kennzeichnet ein Ferti
gungsstraßen-Planungssystem zum Erstellen von Tageszeitplänen
entsprechend einem Artikelproduktionsplan. Das Bezugszeichen 28
kennzeichnet eine Fertigungsdauerdatei, in der die Fertigungs
dauer jedes für zu erstellende Teile bereitgestellten Ferti
gungsprozesses gespeichert ist und das Bezugszeichen 29 kenn
zeichnet eine Datei für Zeitplanungs-Know-How, in der Know-How
für Tageszeitpläne gespeichert ist.
Weiterhin kennzeichnet in Fig. 6 das Bezugszeichen 60 ein Hand
buch (Manual) mit Produktionsanweisungen über den Inhalt von
Fertigungs-, Montage- und Vorbereitungs-Abläufen, die letztend
lich entsprechend Prozeßplänen und Tageszeitplänen bestimmt
werden. Das Bezugszeichen 30 kennzeichnet ein System zur Unter
stützung der Produktionsvorbereitung zum Vorbereiten von kon
kreten Produktionsdaten, wobei das System 30 zur Unterstützung
der Aufstellung von NC-Programmen ein automatisches NC-Program
miersystem, zur Unterstützung der Aufstellung von Robotersteue
rungsprogrammen ein automatisches Programmiersystem und zur Un
terstützung der Vorbereitung von Materialien, Bohrvorrichtun
gen, etc. ein Anordnungssystem beinhaltet. Das Bezugszeichen 40
kennzeichnet eine Fertigungsstraße, mittels der Teile maschi
nell bearbeitet bzw. gefertigt und montiert werden. Die Ferti
gungsstraße 40 besteht aus Fertigungseinheiten 41 und 42, die
hauptsächlich Werkzeugmaschinen beinhalten, und einer Montage
einheit 43, die hauptsächlich Roboter und Montagemaschinen be
inhaltet.
Die in Fig. 6 gezeigte Fertigungsstraße weist große Ausmaße auf
und ihr Betrieb ist ziemlich kompliziert. Nachstehend werden
die Funktionen und Betriebsabläufe der Fertigungsstraße unter
hauptsächlicher Bezugnahme auf die Bearbeitungsabläufe be
schrieben. Nach Beendigung eines Vorgangs zum Design eines Ge
genstands bzw. eines Artikels werden die Artikeldaten wie
Zeichnungen der Produktionsabteilung übergeben, in der die ver
antwortlichen Personen einer Artikel-Designabteilung, einer Ab
teilung zur Fertigungsplanung und einer Fertigungssteuerungsab
teilung Besprechungen abhalten, um die herzustellenden Artikel,
deren Liefertermine und die Zahl der Artikel zu untersuchen,
und Diskussionen über Probleme führen, die bei der Prozeßpla
nung, der Produktionssteuerung und Herstellung bzw. Fertigung
auftreten können, und um dabei grob Produktionsaktivitäten wie
Materialbestellungen und Gegenmaßnahmen gegen Engpaßprobleme zu
bestimmen.
Anschließend werden die Fertigungsdaten bzw. Produktionsdaten
nach und nach wie folgt ausgearbeitet: Zunächst führt ein Pro
zeßplaner eine Prozeßplanung unter Verwendung des Prozeßpla
nungssystems 10 entsprechend den übermittelten Teilezeichnungen
durch, um die zur Fertigung bzw. Herstellung der Teile verwen
deten Fertigungsmaschinen auszuwählen und deren Gebrauchsrei
henfolge zu bestimmen und ebenfalls um Montagevorrichtungen und
Werkzeuge sowie deren Gebrauchsreihenfolge zu bestimmen. Falls
für diesen Fall das gleiche Teil schon vorher hergestellt
wurde, wird auf die dazu verwendeten Prozesse bezug genommen.
Weiterhin wird bei der Bestimmung der Prozesse auf die Ferti
gungsmaschinendatei 50 und die Datei für Prozeß- und Arbeits-
Know-How 19 bezug genommen. Der Prozeßplaner berücksichtigt
entsprechend den von dem Designer bereitgestellten Teilezeich
nungen die Konfigurationen von Zwischenteilen, die zum Erhalt
des angestrebten Teils hergestellt werden sollen, und fertigt
sogenannte "Fertigungszeichnungen" für diese an. Die Ferti
gungszeichnungen enthalten Daten für Vorbereitungsabläufe und
Fertigungs- bzw. Herstellungsabläufe für sämtliche Fertigungs
vorgänge. Der vorstehend beschriebene Vorgang zur Prozeßplanung
wird für jedes einzelne Teil des Artikels durchgeführt.
Als nächstes erstellt der Fertigungskontrolleur unter Berück
sichtigung der Arten von herzustellenden Teilen, der Zahl und
der Lieferdaten jedes der Teile sowie der Fertigungsmaschinen
(wie Werkzeugmaschinen und Bohrvorrichtungen), die zur Herstel
lung der Teile benötigt werden und die bei der Prozeßplanung
bestimmt wurden, und der Zeiten, die für die Fertigungsprozesse
(wie Bearbeitungs-, Weiterleitungs- und Montageprozesse) benö
tigt werden, einen groben Plan für jeden einzelnen oder für 6
Monate und verwendet das Fertigungsstraßen-Planungssystem 20
zur Durchführung eines Planungsvorgangs, um konkret die Tages
zeitpläne für eine bestimmte Zeitdauer zu bestimmen. In jedem
der Tageszeitpläne ist für jedes der Teile eines herzustellen
den Artikels festgelegt, wer welche Maschine in welchen Ferti
gungsabläufen bedient. In diesem Fall wird auf die Fertigungs
dauerdatei 28 bezug genommen, um die für die Fertigungsabläufe
benötigten Zeiten zu erfassen und auf die Datei für Zeitpla
nungs-Know-How, um die Schwierigkeit bzw. das Problem einer
schlechten Auslastung der Straße zu beseitigen.
Derart wird ein Dokument 60, das Arbeitsanweisungen, Personal
festlegung und NC-Programmvorbereitung für Fertigungs- und Mon
tagevorgänge, entsprechend den Prozeßplänen und den Produkti
onszeitabläufen für eine bestimmte Zeit erstellt. Produktions
vorbereitungen werden mit Bezug auf dieses Produktionsanwei
sungshandbuch bzw. Dokument begonnen. Programme für die NC-
Werkzeugmaschinen, Roboter, etc. werden unter Verwendung eines
CAM (automatischen Programmier-)Systems 30 erstellt. Hinsicht
lich der Materialien, Montagevorrichtungen und Werkzeuge wird
ein Verfahren durchgeführt, um diese falls nicht vorhanden, zu
beschaffen. Diese Vorbereitungsvorgänge werden durchgeführt,
bevor die Produktion anläuft. Eine Aufstellung von Arbeitsan
weisungen, Personalbestimmung, NC-Programme, etc., die mittels
des Prozeßplanungsvorgangs, Zeitplanungsvorgangs und Produkti
onsvorbereitung bestimmt wurden, werden an die die Fertigungs
einheiten 41 und 42 und die Montageeinheit 43 beinhaltende Fer
tigungsstraße 40 zwecks Produktionsbeginn übergeben.
In der Aufstellung von Steuerungsdaten für die herkömmliche
Fertigungsstraße können die Ergebnisse (oder Daten) der Prozeß
planungs- und Zeitplanungsvorgänge nicht für andere Arbeiten
wiederverwendet werden und dementsprechend ist die Häufigkeit
von erneut einzugebenden Daten erhöht, was zu einer Absenkung
der Produktivität führt. Einer der Gründe dafür ist, daß der
Prozeßplanungsvorgang, der Produktionszeitplanungsvorgang und
die Produktionsvorbereitung Hochtechnologie erfordern, und ein
weiterer ist, daß eine Anzahl von Personen mit geteilten Fabri
kationsabläufen arbeiten muß, und deshalb die Produktion teil
weise computerunterstützt ist. Weiterhin wird die Übermittlung
von Informationen zwischen den Organisationen innerhalb der Fa
brik mittels Dokumenten wie Aufstellungen von Arbeitsanweisun
gen, Fertigungszeichnungen und Gant-Diagramm durchgeführt, die
in der Fabrik standardisiert sind.
Beispielsweise stellt sich eines der Ergebnisse des Prozeßpla
nungsvorgangs als Fertigungszeichnungen dar, die Konfiguratio
nen von zu fertigenden Teilen und Abschnitte der zu bearbeiten
den Teile spezifizieren. In dem Prozeßplanungsvorgang werden
Teilezeichnungen als Eingangsdaten verwendet. Allerdings werden
diese Teilezeichnungen nicht von dem Computer verarbeitet bzw.
in vielen Fällen werden sie nicht als Ausgangsdaten verwendet,
obwohl sie von dem Computer verwendet werden. Zudem werden die
Fertigungszeichnungen in Form von Papierzeichnungen zu einer
Produktionsvorbereitung weitergeleitet, die im weiteren Verlauf
der Fertigungsstraße durchgeführt wird, und daher können die
Fertigungszeichnungen bei der Aufstellung von NC-Programmen
nicht als Daten für den Computer verwendet werden, und die Da
ten werden möglicherweise mit Fehlern eingegeben.
Daraus ergab sich die Forderung nach Bereitstellung eines Sy
stems, bei dem bei dem anfänglichen Prozeßplanungsschritt einer
Produktionsaktivität ein für die Produktion erforderliches Mo
dell definiert wird, daß in Daten umgewandelt wird, die zur
Produktionssteuerung und Produktionsvorbereitung entsprechend
den Zwischendaten oder Ergebnissen, die aus Eingabeinformatio
nen erzielt werden, benötigt werden, so daß die Daten wieder
verwendet werden können.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die vorstehend beschriebe
nen, ein herkömmliches Produktionssystem begleitenden Schwie
rigkeiten zu beseitigen.
Genauer sollen Eingaben und Daten sowie Ergebnisse von Zwi
schenverarbeitungen von vorherigen Prozeßplanungsvorgängen für
eine Produktionsaktivität derart ausgedrückt werden, daß sie
einfach in Daten gewandelt werden können, die für Systeme zur
Unterstützung der Produktionsvorbereitung wie ein Produktions
planungssystem und ein automatisches NC-Programmiersystem benö
tigt werden, wobei Produktionszeitplanungsvorgänge und Produk
tionsinformationsvorbereitungen zusammen basierend auf den Er
gebnissen des Prozeßplanungsvorgangs derart verbunden werden,
daß Steuerungsablaufprogramme für eine Fertigungsstraße mit ho
her Effektivität gebildet werden.
Entsprechend einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird in
einem Produktionsdesign-, -steuerungs- und -vorbereitungs-Sy
stem für eine Fertigungsstraße mit einem Prozeßplanungssystem
zum Eingeben von Daten wie Konfigurationen und Toleranzen, die
auf Zeichnungen bereitgestellt sind, und zum Durchführen eines
Prozeßplanungsvorganges unter Berücksichtigung von Fertigungs
maschinendaten, einem Produktionsplanungssystem zum Erstellen
eines Tageszeitplanes und einem automatischen Programmiersystem
zum Erstellen von Programmen für Fertigungsmaschinen wie NC-
Werkzeugmaschinen und Robotern, ein System zum Erstellen von
Steuerungsdaten für eine automatische Fertigungsstraße bereit
gestellt, in dem Zusammenstellungs- bzw. Konfigurationsdaten
und Fertigungsmerkmale von Teilen, die während der Prozeßpla
nung erstellt wurden, einer formalen Wandlung unterzogen und
dem automatischen Programmiersystem zugeführt werden, um dem
automatischen Programmiersystem die Erstellung von NC-Program
men zu ermöglichen.
In dem System werden zum Erstellen von NC-Programmen die Konfi
gurationsdaten und Fertigungsmerkmale von Teilen, die während
der Prozeßplanung erstellt wurden, in Daten über Konfiguratio
nen und Merkmale zur Aufstellung von NC-Programmen in dem auto
matischen Programmiersystem gewandelt. Dadurch wird der ziem
lich mühsame, manuelle Dateneingabevorgang beseitigt.
Entsprechend einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird in
einem Produktionsdesign-, -steuerungs- und -vorbereitungs-Sy
stem für eine Fertigungsstraße mit einem Prozeßplanungssystem
zum Eingeben von Daten wie Konfigurationen bzw. Zusammenstel
lungen und Toleranzen, die auf Zeichnungen bereitgestellt sind,
und zum Durchführen eines Prozeßplanungsvorgangs unter Bezug
auf Fertigungsmaschinendaten, einem Produktionsplanungssystem
zum Erstellen von Tageszeitplänen und einem automatischen Pro
grammiersystem zum Erstellen von Programmen für Fertigungsma
schinen wie NC-Werkzeugmaschinen und Robotern, ein System zum
Erstellen von Steuerungsdaten für eine automatische Fertigungs
straße bereitgestellt, in dem die Arten, die Zahlen und die
Liefertermine von während einer bestimmten Zeit herzustellenden
Teilen, die als Artikelproduktionsplan vorliegen, sowie Daten
von Fertigungsmaschinen zum Fertigen bzw. Bearbeiten der Teile
und die zugehörige Fertigungsdauer einer formalen Wandlung un
terzogen werden und dem Produktionsplanungssystem übermittelt
werden, um dem Produktionsplanungssystem die Erstellung von Ta
geszeitplänen zu ermöglichen.
In dem System gemäß dem zweiten Gesichtspunkts der Erfindung
werden die Arten, die Zahlen und die Liefertermine von während
einer vorgegebenen Zeitperiode herzustellenden Teilen, die als
Artikelproduktionsplan vorliegen, und Daten über Fertigungsma
schinen zum Fertigen bzw. Bearbeiten der Teile und die zugehö
rige Fertigungsdauer zur Erstellung von Tageszeitplänen verwen
det. Dieses beseitigt eine darin bestehende Schwierigkeit, daß
eine Vielzahl von Teilen um die Benutzung einer Fertigungsma
schine konkurriert.
Entsprechend einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung werden
in beiden der vorstehend beschriebenen Systeme zum Erstellen
von Steuerungsdaten für eine automatische Fertigungsstraße die
Arten, die Zahlen und die Liefertermine von während einer be
stimmten Zeitperiode herzustellenden Teilen, die als Artikel
produktionsplan vorliegen, sowie Daten von Fertigungsmaschinen
zum Fertigen bzw. Bearbeiten der Teile und die zugehörige Fer
tigungsdauer einer formalen Wandlung unterzogen und dem Produk
tionsplanungssystem übermittelt, um dem Produktionsplanungssy
stem die Erstellung von Tageszeitplänen zu ermöglichen, wobei
beim Erreichen einer gewünschten Straßenauslastung dadurch be
stimmte Daten über Fertigungsmaschinen zum Erstellen von Teilen
einer formalen Wandlung unterzogen werden und einem automati
schen Programmiersystem übermittelt werden, um dem automati
schen Programmiersystem die Erstellung von NC-Programmen zu er
möglichen.
Bei dem System gemäß dem dritten Gesichtspunkt werden, wie vor
stehend beschrieben, die Arten, die Zahlen und die Lieferter
mine von während einer bestimmten Zeit herzustellenden Teilen,
die als Artikelproduktionsplan vorliegen, und Daten über
Fertigungsmaschinen zum Fertigen bzw. Bearbeiten der Teile und
die zugehörige Fertigungsdauer einer formalen Wandlung unterzo
gen und dem Produktionsplanungssystem übermittelt, um Tages
zeitpläne zu erstellen, wobei beim Erreichen einer gewünschten
Auslastung der Straße dadurch bestimmte Daten über Fertigungs
maschinen zum Herstellen von Teilen einer formalen Wandlung un
terzogen werden, um automatisch Programme zu erstellen. Dadurch
beginnt die Herstellung von Artikeln auf der Fertigungsstraße
entsprechend einer Produktionszeitplanung.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeich
nung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine erläuternde Darstellung der Konfiguration
eines Produktionssystems bei einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Prozeßplanungssystems in dem
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel im Detail,
Fig. 3 ein Flußdiagramm, das Abläufe in dem
Produktionssystem des erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispiels zeigt,
Fig. 4(a) eine erläuternde Darstellung der Anordnung von Daten
in einem Prozeßplan,
Fig. 4(b) ebenfalls eine erläuternde Darstellung von
Definitionen von Daten vom Merkmalstyp,
Fig. 5 eine erläuternde Darstellung eines konkreten
Beispiels eines ausgegebenen Prozeßplans in
dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, und
Fig. 6 eine erläuternde Darstellung, die einen Aufbau eines
herkömmlichen Produktionssystems zeigt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird unter
Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben.
In Fig. 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 1 einen Artikelproduk
tionsplan, der von einer Management- und Designabteilung einer
Produktionsabteilung übermittelt wurde, wobei der Artikelpro
duktionsplan 1 Zeichnungen der Artikel und deren herzustellen
der Teile beinhaltet sowie die zugehörigen Zahlen und Liefer
termine. Das Bezugszeichen 10 kennzeichnet ein Prozeßplanungssy
stem, das Prozesse entsprechend den überreichten Teilezeichnun
gen plant, zu verwendende Fertigungsmaschinen auswählt und de
ren Gebrauchsreihenfolge bestimmt, zu verwendende Bohrvorrich
tungen und Werkzeuge auswählt und deren Gebrauchsreihenfolge
bestimmt sowie zu bearbeitende bzw. herzustellende Teile und
deren Bearbeitungs- bzw. Herstellungsreihenfolge bestimmt, um
dadurch einen Prozeßplan 17 zu erstellen.
Fig. 2 zeigt das vorstehend beschriebene Prozeßplanungssystem
10 im Detail. In Fig. 2 kennzeichnet das Bezugszeichen 12 einen
Zeichnungseingabenabschnitt zum Verarbeiten von Teilezeichnun
gen zum Erstellen von Teilemodellen auf einem Computer. Das Be
zugszeichen 13 kennzeichnet einen Modellbauer (Festkörper-Mo
dellierer) zum Erstellen von Konfigurationsdaten der Teilemo
delle. Die Bezugszeichen 51 und 52 kennzeichnen Datenbanken
über Werkzeugmaschinen und Materialien, die in dem Computer ge
speichert sind. Das Bezugszeichen 11 kennzeichnet ein Prozeß
planungs-Expertensystem, das entsprechend den eingegebenen Tei
lezeichnungen Produktionswissen zur Erstellung von Prozeßplänen
verwendet und das Bezugszeichen 17 kennzeichnet derart be
stimmte Prozeßpläne.
In Fig. 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 20 ein Fertigungsstra
ßen-Planungssystem zum Erstellen eines Zeitplans für eine be
stimmte Zeit gemäß Artikelproduktionsplänen und Prozeßplänen.
Das Bezugszeichen 21 kennzeichnet einen Eingabenverarbeitungs-
bzw. -wandlungsabschnitt zum Auswählen und Wandeln von Eingabe
daten, die zur Zeitplanbestimmung erforderlich sind, der auf
Artikelproduktionsplan- und Prozeßplandaten Bezug nimmt. Das
Bezugszeichen 30 kennzeichnet ein System zur Unterstützung der
Produktionsvorbereitung, das entsprechend Prozeßplänen und Ta
geszeitplänen NC-Programme erstellt und Materialien, Bohrvor
richtungen und Werkzeuge vorbereitet. Das Bezugszeichen 31
kennzeichnet einen Eingabenverarbeitungsabschnitt zum Auswählen
und Wandeln von Eingabedaten, die zur Produktionsvorbereitung
erforderlich sind, der auf Prozeßplan- und Tageszeitplandaten
Bezug nimmt. Das Bezugszeichen 40 kennzeichnet eine Fertigungs
straße, die tatsächlich Herstellungsabläufe für eine bestimmte
Zeitperiode entsprechend den Daten, die mittels den vorstehend
erwähnten Schritten der Prozeßplanung, der Produktionssteuerung
und der Produktionsvorbereitung designed und geplant wurden,
durchführt, wobei die Fertigungsstraße 40 Fertigungseinheiten
41 und 42 und eine Montageeinheit 43 umfaßt. Das Bezugszeichen
50 kennzeichnet eine Fertigungsmaschinen-Datenbank, auf die Be
zug genommen wird, wenn Daten in den Schritten der Prozeßpla
nung, Produktionssteuerung und Produktionsvorbereitung designed
und geplant werden.
Die Arbeitsweise des so organisierten Produktionssystems wird
nun beschrieben. In diesem Zusammenhang wird ein System zum Um
gang mit Prozeßplänen nur insoweit beschrieben, als es die Er
findung betrifft, da ein derartiges System bereits Gegenstand
einer vorhergehenden Patentanmeldung ist (Japanische Patentan
meldung No.: 1 66 203/1988, Titel "Prozeßdesign-Verarbeitungssy
stem", angemeldet von Fujita).
Nach einem Lehrbuch bedeutet die Bezeichnung "Prozeßplanung"
einen derartigen Vorgang, daß entsprechend Artikelzeichnungen
und Teilezeichnungen von einer Designabteilung Prozeßplanung,
Montagevorrichtungsplanung und Arbeitsplanung durchgeführt
wird, um alle Daten, die zur Herstellung von Artikeln erforder
lich sind, zu bestimmen, wobei beispielsweise zu verwendende
Fertigungsmaschinen und Montageeinheiten und deren Gebrauchs
reihenfolge beinhaltet sind. Allerdings ist in der Praxis Pro
zeßplanung nicht eindeutig. In diesem Fall wird für den ab
schließenden Arbeitsplanungsschritt zum Erstellen von NC-Pro
grammen mit Schnittbedingungen ein automatisches NC-Program
miersystem verwendet und ein Prozeßplanungssystem wird haupt
sächlich für Prozeßplanung und Montageeinheitenplanung verwen
det.
Nachdem die für eine bestimmte Zeitperiode herzustellenden Ar
tikel designed wurden, werden technische Daten wie Lieferter
mine und die Zahlen der Artikel sowie Zeichnungen von Teilen,
die die Artikel bilden, als der Artikelproduktionsplan 1 der
Produktionsabteilung übergeben. Fig. 3 zeigt den Prozeßverlauf
in einem erfindungsgemäßen System. Der Prozeßablauf ist relativ
kompliziert. Allerdings werden zur Beschreibungsvereinfachung
nur Hauptprozeßabläufe (S-1 bis S-4) nachstehend beschrieben.
Verantwortliche Personen in der Artikeldesignabteilung, der
Produktionsplanungsabteilung und der Produktionssteuerungsab
teilung halten Besprechungen ab, um die herzustellenden Arti
kel, die Liefertermine und die zugehörigen Zahlen entsprechend
vorgegebenen Design- und Verkaufsplänen zu studieren und um
Probleme, die in dem Prozeßplan, der Produktionssteuerung und
Herstellung begründet liegen, zu debattieren. Weiter wird ein
Produktionsplan ausgearbeitet, der beispielsweise die Beschaf
fung von Materialien, interne und externe Herstellung und Ge
genmaßnahmen gegen Engpaßprozesses beinhaltet.
In Übereinstimmung mit dieser Politik wird zunächst ein Prozeß
planungsvorgang von dem Prozeßplanungs-Expertensystem gemäß
Fig. 2 durchgeführt. Zeichnungsdaten werden in einer interakti
ven Betriebsart über den Teilemodell-Zeichnungseingabeabschnitt
12 eingegeben. Die Bezeichnung "Teilemodell 14", wie sie hier
verwendet wird, soll mittels Zeichnungen dargestellte Konfigu
rationsdaten, Merkmale von Teilen wie Flächen, Taschen und Aus
sparungen, die hergestellt werden sollen, repräsentieren, die
Bearbeitungsmerkmale (entsprechend der
"Bearbeitungsbetriebsart" der vorangehenden Japanischen Pa
tentanmeldung No.: 1 66 203/1988) und Toleranzdaten wie Toleranz,
Flachheit und Oberflächenrauhheit bedeuten. Von diesen Daten
werden die Konfigurationsdaten dem Modellbauer (Festkörper-Mo
dellierer) 13 zugeführt, so daß dreidimensionale Konfigurati
onsdaten auf dem Computer erstellt werden können. Die anderen
Daten werden derart in dem Computer gespeichert, daß sie mit
den Konfigurationsdaten verbunden sind.
Danach wird das Prozeßplanungs-Expertensystem gestartet. Das
heißt, zur Erstellung eines Prozeßplans 17 wird auf das Teile
modell und auf die im vorangehenden gespeicherte Datenbank über
Fertigungsmaschinen und Materialien, die in der Fabrik verfüg
bar sind, sowie auf Prozeßplanungswissen repräsentierende Pro
zeßregeln Bezug genommen.
In dem erfindungsgemäßen System ist der Prozeßplan wie in Fig.
4(a) gezeigt. Das heißt, er beinhaltet eine Prozeßsequenz, in
der ein Material oder Materialien zum Fertigen eines Teils ver
arbeitet werden, eine Konfigurationssequenz oder Ablaufse
quenz, in der Werkzeugmaschinen mit Montagevorrichtungen be
stückt werden, und eine Fertigungssequenz, in der Fertigungsab
läufe mit den derart bestückten Werkzeugmaschinen durchgeführt
werden. Merkmal- und Typ-Daten sind wie in Fig. 4(b) gezeigt,
definiert. Fig. 5 zeigt ein Beispiel eines konkreten Prozeß
plans.
Der vorstehend beschriebene Prozeßplanungsvorgang wird für alle
Teile durchgeführt. In dem Fall, in dem viele unterschiedliche
Teile herzustellen sind, wird eine Vielzahl von Teilen auf der
Fertigungsstraße verarbeitet. In der Praxis bewegt sich eine
Vielzahl von Teilen entlang der Fertigungsstraße. Wenn zwei
Teile eine Werkzeugmaschine zum selben Zeitpunkt erreichen,
werden sie miteinander um die Benutzung der Werkzeugmaschine
konkurrieren. Bei dem Prozeßplanungsvorgang wird eine derart
dynamische Bedingung nicht berücksichtigt. Das heißt, der Pro
zeßplanungsvorgang wird unter Berücksichtigung der statischen
Bedingungen jedes der Teile durchgeführt. Die vorstehend be
schriebene Schwierigkeit, daß Teile miteinander um die Benut
zung einer Werkzeugmaschine konkurrieren, wird von dem Zeitpla
nungssystem behandelt.
Im allgemeinen wird die Fertigung bzw. Herstellung für jedes
Los durchgeführt. Daher ist in dem Zeitplanungssystem jedes Los
als ein Job definiert. Der Job wird durch die Zahl und das Lie
ferdatum von Teilen, zu verwendenden Fertigungspro
zeß/Werkzeugmaschinen und Fertigungsdauer ausgedrückt.
Die zu verwendende Fertigungsprozeß/Werkzeugmaschine und die
Fertigungsdauer werden aus den Ergebnissen des Prozeßplanungs
vorgangs (1 in Fig. 4(a)) erhalten.
Fertigungsprozeß/Werkzeugmaschine ← Prozeßname/Maschinenname.
Fertigungsdauer ← (einheitliche Fertigungsdauer) · (Zahl der
Teile)/(Zahl der Teile pro Los).
Hinsichtlich der Fertigungsdauer wird ein grober Wert aus dem
von dem Prozeßplanungssystem getätigten Abräumvolumen erhalten
oder es wird entsprechend den letzten aktuellen Daten eine
Schätzung durchgeführt. Alternativ kann die folgende Methode
verwendet werden: Nachdem ein NC-Programm während der im weite
ren Verlauf der Straße durchgeführten Produktionsvorbereitung
erstellt wurde, wird zur Schätzung der Fertigungsdauer eine
Werkzeug-Wegüberprüfung durchgeführt. Die derart geschätzte
Fertigungsdauer wird rückgeführt. Die Zahl und der Liefertermin
von Teilen sind Daten, die als Artikelproduktionsplanungsdaten
am Anfang übergeben wurden. Im Fertigungsstraßen-Planungssystem
arbeitet dessen Eingabeabschnitt, um automatisch Daten von dem
Prozeßplan des vorangehenden und von dem Artikelproduktionsplan
des nachkommenden zu entnehmen und falls erforderlich zu wan
deln.
Wenn die Daten für sämtliche Jobs einer bestimmten Zeit einge
geben sind, wird die Straßenauslastung für jeden Tag simuliert.
Der Bediener studiert die Ergebnisse der Simulation (Gantt-Dia
gramm) und wiederholt die Simulation unter Änderung einer Be
förderungsvorschrift so lange, bis die Liefertermine der Jobs
und die Startbedingungen zufriedenstellend ausfallen. Somit
wird in dem Produktionsplanungssystem, in dem Tageszeitpläne
nach der "Versuch-und-Irrtum"- ( "try-and-error" ) -Methode be
stimmt werden, die Simulation unter der Voraussetzung durchge
führt, daß sich eine Vielzahl von Teilen auf der Fertigungs
straße bewegt. Daher ist, obwohl die Simulation auf dem Rechner
durchgeführt wird, das Ergebnis dynamisch. Das heißt, das vor
angehend beschriebene Problem, daß Teile hinsichtlich des Ge
brauchs einer Werkzeugmaschine miteinander konkurrieren, wird
von dem Planungssystem gelöst. Dieses Ergebnis wird dazu ver
wendet, um erforderliche Materialien und Fertigungsmaschinen
wie Werkzeugmaschinen, Bohrvorrichtungen und Werkzeuge anzuwei
sen.
Der Prozeßplan und der Tagezeitplan werden verwendet, um einen
konkreten Plan für jeden der Tage der Produktionsperiode zu be
stimmen. Danach verwendet der Bediener das System zur Unter
stützung der Produktionsvorbereitung zum Erstellen von NC-Pro
grammen zur Steuerung der Fertigungsmaschinen.
Ein NC-Programm für eine Werkzeugmaschine beinhaltet Herstel
lungsmerkmale (Herstellungseigenschaften, Maschinenkoordinaten
system, Werkzeuge und Schnittbedingungen) und Herstellungsab
schnittskonfigurationen. Der Eingabeabschnitt liest diese Daten
aus dem Prozeßplan, modifiziert diese falls erforderlich und
erhält so automatisch Eingabedaten. Der Bediener gibt die ver
bleibenden Daten ein, um die Erstellung des NC-Programms zu er
reichen, und führt dann eine Werkzeug-Wegüberprüfung auf dem
Computer durch, um zu bestimmen, ob das Programm korrekt ist
oder nicht.
In dem herkömmlichen System werden die Prozeßpläne und die Ta
gezeitpläne durch die Verwendung von Papierdokumenten, Zeich
nungen, etc. angezeigt und damit ist der Bediener gezwungen,
Daten über die Tastatur unter Berücksichtigung des Maschinenko
ordinatensystems unter Bezugnahme auf die Herstellungszeichnun
gen einzugeben. Im Gegensatz dazu können diese Daten bei dem
erfindungsgemäßen System von den Teilemodellen oder den Ergeb
nissen der computergestützen Prozeßplanung (2 in Fig. 4(a))
erhalten werden. Dieses führt zu einer wesentlichen Verringe
rung der Häufigkeit von erneuten Dateneingabevorgängen und der
Zahl von Fehlern in den Eingabedaten.
Somit werden alle vorbereitenden Vorgänge, die für die Herstel
lung erforderlich sind, mittels den vorangehend beschriebenen
Vorgängen entsprechend den Prozeßabläufen (S-1 bis S-3) erhal
ten. Die Tageszeitpläne, die Tabellen mit Arbeitsinstruktionen
und NC-Programme werden an Fertigungsstraße-Bediener und an die
Fertigungseinheiten übermittelt. Derart wird die Herstellung
von Artikeln auf der Fertigungsstraße begonnen.
In dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist von
den Herstellungsabläufen der Bearbeitungsvorgang zum Beschrei
ben des Verarbeitungssystems ausgewählt worden. Allerdings ist
die Erfindung darauf nicht beschränkt. Das heißt, das techni
sche Konzept der Erfindung kann auch auf andere Fertigungs- bzw.
Herstellungsabläufe übertragen werden.
In dem vorangehend beschriebenen System gemäß dem ersten Ge
sichtspunkt der Erfindung werden die Konfigurationsdaten und
Herstellungsmerkmale von Teilen, die während einer Prozeßpla
nung erstellt wurden, einer formalen Wandlung unterzogen und
einem automatischen Programmiersystem übermittelt, um diesen
die Erstellung von NC-Programmen zu ermöglichen. Dieses führt
zu einer wesentlichen Verringerung der Häufigkeit von erneuten
Dateneingabevorgängen und der Anzahl von Fehlern in den Einga
bedaten.
In dem vorangehend beschriebenen System gemäß dem zweiten Ge
sichtspunkt der Erfindung werden die Arten, die Zahlen und die
Liefertermine von während einer bestimmten Zeit herzustellenden
Teilen, die als ein Artikelproduktionsplan vorliegen, und Daten
über Fertigungsmaschinen zum Bearbeiten bzw. Fertigen der Teile
und zugehöriger Fertigungsdauer einer formalen Wandlung unter
zogen und dem Produktionsplanungssystem übermittelt, um diesen
die Erstellung von Tageszeitplänen zu ermöglichen. Dieses be
seitigt sogar die Schwierigkeit, daß in dem Fall, in dem es er
forderlich ist, eine Anzahl von verschiedenen Teilen herzustel
len, eine Vielzahl von Teilen miteinander um den Gebrauch einer
Fertigungsmaschine konkurrieren. Das heißt, die Herstellungsma
schine wird mit hoher Effektivität betrieben.
In dem System gemäß dem dritten Gesichtspunkt der Erfindung
werden während der Prozeßplanung erstellte Prozeßpläne und mit
tels des Produktionsplanungssystems erstellte Tageszeitpläne
verwendet, um einen konkreten Plan für jeden Tag zu erstellen,
und anschließend wird das System zur Unterstützung der Produk
tionsvorbereitung verwendet, um NC-Programme zum Steuern der
Fertigungsmaschinen zu erstellen. Somit weist das Produktions
system eine hohe Effektivität auf, wobei die Häufigkeit von er
neuten Dateneingabevorgängen und die Anzahl von Fehlern in den
Eingabedaten wesentlich verringert ist und die Produktion von
Artikeln auf der Fertigungsstraße entsprechend dem Produktions
plan gestartet werden kann.
Es wird ein System zum Erstellen von Steuerungsdaten für eine
automatische Fertigungsstraße für ein Produktionsdesign-,
-steuerungs- und -vorbereitungs-System für eine Fertigungsstraße
beschrieben, das ein Prozeßplanungssystem zum Eingeben von Da
ten wie Konfigurationen und Toleranzen, die auf Zeichnungen be
reitgestellt sind, und zum Durchführen eines Prozeßplanungsvor
ganges unter Berücksichtigung von Fertigungsmaschinendaten, ein
Produktionsplanungssystem zum Erstellen von Tageszeitplänen und
ein automatisches Programmiersystem zum Erstellen von Program
men für Fertigungsmaschinen wie NC-Werkzeugmaschinen und Robo
tern umfaßt. In dem System zum Erstellen von Steuerungsdaten
für eine automatische Fertigungsstraße werden Konfigurationsda
ten und Fertigungsmerkmale von Teilen, die während einer Pro
zeßplanung erstellt wurden, einer formalen Wandlung unterzogen
und zu dem automatischen Programmiersystem übermittelt, um die
sem die Erstellung von NC-Programmen zu ermöglichen, oder die
Arten, die Zahlen und die Liefertermine von während einer be
stimmten Zeit herzustellenden Teilen, die als Artikelprodukti
onsplan vorliegen, und Daten über Fertigungsmaschinen zum Bear
beiten bzw. Fertigen dieser Teile und zugehöriger Fertigungs
dauer, die während der Prozeßplanung erstellt wurden, werden
einer formalen Wandlung unterzogen und dem Produktionsplanungs
system übermittelt, um dem Produktionsplanungssystem die Er
stellung von Tageszeitplänen zu ermöglichen.
Claims (3)
1. System zum Erstellen von Steuerungsdaten für eine automa
tische Fertigungsstraße für ein Produktionsdesign-, -steue
rungs- und -vorbereitungs-System für eine Fertigungsstraße
mit
einem Prozeßplanungssystem zum Eingeben von Daten wie Konfi gurationen und Toleranzen, die auf Zeichnungen bereitgestellt sind, und zum Durchführen eines Prozeßplanungsvorganges unter Berücksichtigung von Fertigungsmaschinendaten,
einem Produktionsplanungssystem zum Erstellen von Tageszeit plänen,
einem automatischen Programmiersystem zum Erstellen von Pro grammen für Fertigungsmaschinen wie NC-Werkzeugmaschinen und Robotern, und
einer Einrichtung zum formalen Wandeln von Konfigurationsda ten und Fertigungsmerkmalen von Teilen, die während einer Prozeßplanung erstellt wurden, und zum Übermitteln der formal gewandelten Konfigurationsdaten und Fertigungsmerkmale von Teilen zu dem automatischen Programmiersystem, um diesem die Erstellung von NC-Programmen zu ermöglichen.
einem Prozeßplanungssystem zum Eingeben von Daten wie Konfi gurationen und Toleranzen, die auf Zeichnungen bereitgestellt sind, und zum Durchführen eines Prozeßplanungsvorganges unter Berücksichtigung von Fertigungsmaschinendaten,
einem Produktionsplanungssystem zum Erstellen von Tageszeit plänen,
einem automatischen Programmiersystem zum Erstellen von Pro grammen für Fertigungsmaschinen wie NC-Werkzeugmaschinen und Robotern, und
einer Einrichtung zum formalen Wandeln von Konfigurationsda ten und Fertigungsmerkmalen von Teilen, die während einer Prozeßplanung erstellt wurden, und zum Übermitteln der formal gewandelten Konfigurationsdaten und Fertigungsmerkmale von Teilen zu dem automatischen Programmiersystem, um diesem die Erstellung von NC-Programmen zu ermöglichen.
2. System zum Erstellen von Steuerungsdaten für eine automa
tische Fertigungsstraße für ein Produktionsdesign-, -steue
rungs- und -vorbereitungs-System für eine Fertigungsstraße
mit
einem Prozeßplanungssystem zum Eingeben von Daten wie Konfi gurationen und Toleranzen, die auf Zeichnungen bereitgestellt sind, und zum Durchführen eines Prozeßplanungsvorganges unter Berücksichtigung von Fertigungsmaschinendaten,
einem Produktionsplanungssystem zum Erstellen von Tageszeit plänen,
einem automatischen Programmiersystem zum Erstellen von Pro grammen für Fertigungsmaschinen wie NC-Werkzeugmaschinen und Robotern, wobei die Zahlen und Liefertermine von während ei ner bestimmten Zeit herzustellenden Teilen, die als ein Arti kelproduktionsplan vorliegen, und Daten über Fertigungsma schinen zum Bearbeiten bzw. Fertigen dieser Teile und zugehö riger Fertigungsdauer, die während einer Prozeßplanung er stellt wurden, einer formalen Wandlung unterzogen werden und dem Produktionsplanungssystem übermittelt werden, um dem Pro duktionsplanungssystem die Erstellung von Tageszeitplänen zu ermöglichen.
einem Prozeßplanungssystem zum Eingeben von Daten wie Konfi gurationen und Toleranzen, die auf Zeichnungen bereitgestellt sind, und zum Durchführen eines Prozeßplanungsvorganges unter Berücksichtigung von Fertigungsmaschinendaten,
einem Produktionsplanungssystem zum Erstellen von Tageszeit plänen,
einem automatischen Programmiersystem zum Erstellen von Pro grammen für Fertigungsmaschinen wie NC-Werkzeugmaschinen und Robotern, wobei die Zahlen und Liefertermine von während ei ner bestimmten Zeit herzustellenden Teilen, die als ein Arti kelproduktionsplan vorliegen, und Daten über Fertigungsma schinen zum Bearbeiten bzw. Fertigen dieser Teile und zugehö riger Fertigungsdauer, die während einer Prozeßplanung er stellt wurden, einer formalen Wandlung unterzogen werden und dem Produktionsplanungssystem übermittelt werden, um dem Pro duktionsplanungssystem die Erstellung von Tageszeitplänen zu ermöglichen.
3. System zum Erstellen von Steuerungsdaten für eine automa
tische Fertigungsstraße nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum formalen Wandeln der Arten, der Zahlen und der Liefertermine von während einer bestimmten Zeit herzustellenden Teilen, die als Artikelproduktionsplan vorliegen, und Daten über Fertigungsmaschinen zum Bearbeiten bzw. Fertigen dieser Teile und zugehöriger Fertigungsdauer und zum Übermitteln der formalen Wandlungsdaten zu dem Produktionsplanungssystem, um dem Produktionsplanungssystem die Erstellung von Tageszeitplänen zu ermöglichen, und
eine Einrichtung zum formalen Wandeln beim Erreichen einer gewünschten Auslastung der Straße von zur formalen Wandlung bestimmten Daten über Fertigungsmaschinen zum Bearbeiten bzw. Fertigen von Teilen und zum Übermitteln der formalen Wand lungsdaten zu dem automatischen Programmiersystem, um dem au tomatischen Programmiersystem die Erstellung von NC-Program men zu ermöglichen.
eine Einrichtung zum formalen Wandeln der Arten, der Zahlen und der Liefertermine von während einer bestimmten Zeit herzustellenden Teilen, die als Artikelproduktionsplan vorliegen, und Daten über Fertigungsmaschinen zum Bearbeiten bzw. Fertigen dieser Teile und zugehöriger Fertigungsdauer und zum Übermitteln der formalen Wandlungsdaten zu dem Produktionsplanungssystem, um dem Produktionsplanungssystem die Erstellung von Tageszeitplänen zu ermöglichen, und
eine Einrichtung zum formalen Wandeln beim Erreichen einer gewünschten Auslastung der Straße von zur formalen Wandlung bestimmten Daten über Fertigungsmaschinen zum Bearbeiten bzw. Fertigen von Teilen und zum Übermitteln der formalen Wand lungsdaten zu dem automatischen Programmiersystem, um dem au tomatischen Programmiersystem die Erstellung von NC-Program men zu ermöglichen.
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