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Title:
METHOD OF CONTROLLING A PRODUCTION SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1996/028773
Kind Code:
A1
Abstract:
In the production-system control method proposed, the current-status parameters are continuously monitored, the production system simulated and the progress of at least one production process predicted. Deviations between the predicted times and the actual times can be shown, as can a trend display.

Inventors:
Horn
Volker, Hassel
J�rg
Application Number:
PCT/DE1996/000398
Publication Date:
September 19, 1996
Filing Date:
March 06, 1996
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT HORN
Volker, Hassel
J�rg
International Classes:
B23Q41/08; G05B15/02; G05B19/418; G06Q50/00; (IPC1-7): G05B19/418
Foreign References:
US4967386A1990-10-30
US4896269A1990-01-23
Other References:
MULLER D. J ET AL: "A SIMULATION-BASED WORK ORDER RELEASE MECHANISM FOR A FLEXIBLE MANUFACTURING SYSTEM", PROCEEDINGS OF THE WINTER SIMULATION CONFERENCE, NEW ORLEANS, DEC. 9 - 12, 1990, no. CONF. 22, 9 December 1990 (1990-12-09), BALCI O.;SADOWSKI R. P.; NANCE R. E., pages 599 - 602, XP000279720
STANEK W ET AL: "SIMULATION IN DER FABRIKPLANUNG UND FERTIGUNGSSTEUERUNG SIMULATION IN FACTORY PLANNING AND PRODUCTION CONTROL", ZWF ZEITSCHRIFT FÜR WIRTSCHAFTLICHE FERTIGUNG UND AUTOMATISIERUNG, vol. 88, no. 5, 1 May 1993 (1993-05-01), pages 226 - 228, XP000362654
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung eines Produktionssystems mit folgenden Schritten: 1.1 Die Parameter der Istzuεtände eines Produktionssystems werden erfaßt, 12 mit den erfaßten Parametern wird das Produktionssystem simuliert und der Zeitablauf mindestens eines Produk¬ tionsprozesses prognostiziert, 1.3 die prognostizierte Gesamtzeit wird mit einer vorgegebe¬ nen Zeit (ts) verglichen, 14 die Abweichungen zwischen den prognostizierten Zeiten (tp)und den Istzeiten (ti) werden bereitgestellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 wobei die Simulation mit geän¬ derten Parametern erneut durchgeführt wird, wenn die progno¬ stizierte Gesamtzeit (tp) größer ist, als die vorgegebene Zeit (ts) .
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wahlweise die prognostizierten Zeiten (tp) , die Istzeiten (ti), die Abweichungen zwischen den Zeiten sowie ein Trend der Abweichungen anzeigbar ist.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erfaßten und simulierten Daten an weitere Produktionssysteme übermittelt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Daten in den weiteren Produktionssystemen angezeigt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Daten als Parameter zur Simulation der weiteren Produktionssysteme verwendet werden.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mehrere Produktionsprozesse prioritätsbezogen bearbeitet werden.
8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche mit Mitteln zur Erfassung der Istzu¬ stände und zur Simulation eines Produktionssystems, und Vorrichtungen zur Anzeige der Daten.
Description:
Beschreibung

Verfahren zur Steuerung eines Produktionssystems

Die Effektivität und Uberschaubarkeit eines Produktionspro¬ zesses kann erheblich verbessert werden, wenn zu jeder Zeit bekannt ist, welchen Bearbeitungsvorgang ein Produkt gerade durchläuft, welcher Bearbeitungsvorgang wann und wo als nächster durchzuführen ist, kurz wenn sämtliche Vorgänge und Zustände eines Produktionsprozesses bekannt sind. Gerade bei der Aufspaltung in kleinere, fraktale Produktionssysteme ist es wichtig, optimal über den jeweiligen Zustand eines Produk¬ tionsprozesses informiert zu werden.

Bei bekannten Lösungen wurde versucht, in zentralen Leitstän¬ den ein vollständiges Istabbild eines Produktionssystems zu erhalten und sodann mit Algorithmen, die teilweise auf Schät¬ zungen beruhten, den Herstellungsprozeß festzulegen. Damit können Störgrößen, die während des Herstellungsvorganges auftreten, beispielsweise durch Maschinenausfall, stockenden Materialfluß etc. nur unzureichend berücksichtigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu be¬ seitigen.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung eines Pro¬ duktionssystems gelöst, wobei die Parameter der Istzustände des Produktionssystems kontinuierlich erfaßt werden, mit den erfaßten Parametern das Produktionssystem simuliert und der Zeitablauf mindestens eines Produktionsprozesses prognosti¬ ziert wird, die prognostizierte Gesamtheit mit einer vorgege¬ benen Zeit verglichen und die Abweichungen zwischen den pro¬ gnostizierten Zeiten und den Istzeiten bereitgestellt werden.

Die Bereitstellung der Daten kann dabei durch Anzeigeeinhei¬ ten an einzelnen Fertigungs- und Montagezellen oder an ande-

ren Orten erfolgen, so daß dort, wo die Abweichungen auftre¬ ten, entsprechende Maßnahmen, wie beispielsweise Erhöhung oder Reduzierung der Taktzeiten einer Maschine oder schnel¬ lere bzw. verzögerte Zuführung von Material, eingeleitet werden können, .

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Simulation mit geänderten Parametern erneut durchgeführt werden, wenn die prognostizierte Gesamtzeit größer ist als die vorgegebene Zeit. Damit kann festgestellt werden, ob die jeweils für einen Produktdurchlauf bzw. Produktionsprozeß in einem gegebenen Produktionssystem vorgegebene Sollzeit über¬ haupt eingehalten werden kann oder ob die Zeit verlängert oder eventuell sogar noch eine weitere Fertigungslinie hinzu- genommen werden muß.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind wahlweise die prognostizierten Zeiten, die Istzeiten, die Abweichungen zwischen den Zeiten sowie ein Trend der Ab- weichungen anzeigbar. Damit kann wieder an Ort und Stelle des jeweiligen Bearbeitungsvorganges festgestellt werden, ob der Bearbeitungsvorgang innerhalb der vorgegebenen Zeit liegt, ob eventuell eine der bereits oben beschriebenen Maßnahmen ge¬ troffen werden muß. Durch die Trendanzeige, läßt sich auf einfache Weise feststellen ob sich die eingeleiteten Maßnah¬ men bereits auf den Bearbeitungsvorgang ausgewirkt haben.

Für ein effektives Zusammenwirken mit anderen Produktionssy¬ stemen ist es vorteilhaft, wenn die in einem jeweiligen Pro- duktionssystem erfaßten und simulierten Daten an weitere Pro¬ duktionssysteme übermittelt werden. Diese Daten können dort entweder lediglich angezeigt werden oder auch als Parameter zur Simulation eines weiteren Produktionssystems mit verwen¬ det werden.

Sind mehrere Sollzeiten, beispielsweise für unterschiedliche Produktionsprozesse, vorgegeben, so ist es vorteilhaft, wenn diese durch die Simulation prioritätsbezogen berücksichtigt werden.

Das Verfahren läßt sich mit einer Einrichtung durchführen, wobei Mittel zur Erfassung der Istzustände und Simulation ei¬ nes Produktionssystems sowie Vorrichtungen zur Anzeige der Daten vorgesehen sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an¬ hand einer Figur beschrieben.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Produk- tionssystems . Es besteht aus einer Simulationseinrichtung S, Anzeigeeinheiten AI bis Am, einem Vergleicher V, Fertigungs¬ und Montageeinheiten Fl bis Fn, von denen jeweils die Istzu¬ stände Zli bis Zni abgegriffen werden, wobei i für die Anzahl der an der jeweiligen Fertigungs- und Montageeinheit Fl bis Fn abgegriffenen Istzustände Zli bis Zni steht. Die Summe der an jeder dieser Einheit abgreifbaren Istzustände kann dabei jeweils verschieden sein. Außerdem ist am Ende einer jeden Fertigungs- und Montageeinheit Fl bis Fn ein sogenannter Logistikmeßpunkt Ll bis Ln vorgesehen. Weitere solche Logistikmeßpunkte sind hier nicht dargestellt; es können jedoch innerhalb einer Fertigungs- und Montageeinheit Fl bis Fn an beliebigen Stellen weitere vorgesehen werden.

An der Simulationsvorrichtung ist weiterhin eine Vorrichtung für die Materialbereitstellung M vorgesehen, durch die Zufüh¬ rung der Arbeitsmittel und der Produkte zu den einzelnen Fertigungseinheiten Fl bis Fn über ein Materialzuführungssy- stem MZ gesteuert wird.

Das Verfahren zur Steuerung des Produktionssystems arbeitet wie folgt. Von den Fertigungs-/Montageeinheiten Fl bis Fn

werden über Signalgeber die Istzustände Zli bis Zni abge¬ griffen. Solche Istzustände können beispielsweise Arbeitsge¬ schwindigkeiten von Maschinen, Geschwindigkeiten und Fahrzei¬ ten von Transportmitteln (wie Conveyor, fahrerlose Transport- Systeme, etc.), zurückzulegende Entfernungen der Produkte, Maschinenstillstandszeiten, kurz alle technisch erfaßbaren Modelldaten eines Produktionsprozesses sein. Zusätzlich zu den Signalgebern, die Istzustände Zli bis Zni erfassen, können über die Logistikmeßpunkte Ll bis Ln die Zeiten erfaßt werden, wann ein oder mehrere Produkte die jeweilige Ferti¬ gungs-/Montageeinheit verlassen. Weitere nicht dargestellte Logistikmeßpunkte könnten beispielsweise auch anzeigen, wann ein Produkt die nächste Fertigungs-/Montageeinheit erreicht oder wann Teilprozesse innerhalb einer Fertigungs-/Montage- einheit Fl bis Fn abgeschlossen sind.

Die Istzustände Zli bis Zni und die an den Logistikmeßpunkten Ll bis Ln gemessenen Parameter werden über ein Bussystem Bl der Simulationsvorrichtung S kontinuierlich, zyklisch oder auf Anfrage zugeführt. Diese simuliert mit den erfaßten

Parametern das Produktionssystem und prognostiziert den Zeit- ablauf mindestens eines Produktionsprozesses. Ebenso wie bei den Fertigungs- und Montageeinheiten Fl bis Fn können auch von der Materialzuführeinheit MZ die Istzuεt nde und Logistikparameter abgegriffen werden und der Simulationsein¬ heit S zur Simulation des Produktionsprozesses über das Bus¬ system B2 zur Verfügung gestellt werden. Selbstverständlich kann anstelle eines oder mehrerer Busεysteme auch eine draht¬ lose Übertragung vorgesehen sein.

Die Simulationsvorrichtung kann für jeden oder auch nur für Teile eines Arbeitsprozesses innerhalb der Fertigungs-/Mon- tageeinheiten des Produktionssystems prognostizierte Zeiten tp berechnen und diese über die Anzeigeeinheiten AI bis Am an oder in der Nähe der Fertigungseinheiten Fl bis Fn zur An¬ zeige bringen. An den Anzeigeeinheiten AI bis Am sind aber

auch noch die Abweichungen zwischen den prognostizierten Zei¬ ten tp und den Istzeiten ti, sowie fakultativ eine Trend¬ anzeige der Abweichungen anzeigbar. Entsprechend den von der Simulationseinrichtung berechneten Ergebnissen kann der Produktionsprozeß auch automatisch geregelt werden, indem beispielsweise die Arbeitsgeschwindigkeiten der Maschinen verändert werden.

Ober die Materialbereitstellungsvorrichtung M kann die Simu- lationseinheit S vorgeben, wann welche Arbeits- und Produkti¬ onsmittel den einzelnen Fertigungseinheiten Fl bis Fn bereit¬ zustellen sind. Dabei können auch die Istzustände der Mate¬ rialzuführungsvorrichtung MZ in die Simulation des Produkti¬ onsprozesses mit einbezogen werden.

Mittels der fakultativen Vergleichsvorrichtung V kann die für einen Produktionsprozeß bzw. für einen Produktdurchlauf prognostizierte Gesamtzeit Tp mit der eingegebenen Sollzeit tε verglichen werden. Wenn die prognostizierte Gesamtzeit Tp größer ist, als die Sollzeit ts, kann der Produktionsprozeß eventuell mit anderen Parametern neu simuliert werden. Ist die prognostizierte Gesamtzeit Tp kleiner oder gleich der vorgegebenen Sollzeit ts, so kann der Produktionsprozeß eingeleitet werden.

Soweit weitere parallele Produktionssysteme voneinander ab¬ hängig sind bzw. ein Produkt in verschiedenen Produktions¬ prozessen bearbeitet wird, können über zusätzliche, hier nicht dargestellte Anzeigeeinheiten die Daten des jeweiligen Produktionssyεtems auch an die anderen Produktionssysteme - und umgekehrt - übermittelt werden. Dort können sie über die vorhandenen oder gesondert vorzusehenden Anzeigeeinheiten wahlweise angezeigt oder auch zur Simulation des jeweiligen Produktionssystems (mit-)verwendet werden.