Produktionssystem und Produktionssteuerungsverfahren mit Ortungs- system-basierter Simulation von Produktionsabläufen Production system and production control process with location system-based simulation of production processes
Hintergrund der Erfindung Background of the invention
Die Erfindung betrifft ein Produktionssystem und ein Produktionssteuerungsver fahren. The invention relates to a production system and a production control method.
Es ist bekannt, optimierte Produktionssysteme mit einer Produktionsanlage, ins besondere in der Metallverarbeitung, vorzugsweise Blechverarbeitung, zur Herstel lung von Bauteilen vorzusehen, wobei die Produktionsanlage mehrere Produkti onswerkzeuge umfasst. Der Transport von Material bzw. Bauteilen zwischen den Produktionswerkzeugen erfolgt durch mobile Träger.
Aufgrund der unterschiedlichen Bearbeitungszeiten der Produktionswerkzeuge und variierender Transportwege der Träger kommt es oftmals vor, dass die Produkti onswerkzeuge und/oder die Träger nicht voll ausgelastet sind. Das Produktions system arbeitet dann ineffektiv. It is known to provide optimized production systems with a production plant, in particular in metal processing, preferably sheet metal processing, for the produc- tion of components, the production plant comprising several produc- tion tools. The transport of material or components between the production tools is carried out by mobile carriers. Due to the different processing times of the production tools and the varying transport routes of the carriers, it often happens that the production tools and / or the carriers are not fully utilized. The production system then works ineffectively.
Es ist weiterhin bekannt, Simulationen von Produktionsabläufen zu erstellen. Die Erstellung solcher Simulationen ist jedoch mit hohem Aufwand verbunden. Es kann Monate dauern, bis eine Simulation Nutzen stiftet und relevante Fragen beantwor tet. It is also known to create simulations of production processes. The creation of such simulations is, however, associated with great effort. It can take months for a simulation to be useful and answer relevant questions.
Aufgabe der Erfindung Object of the invention
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein effektives Produktionssystem bzw. Produkti onssteuerungsverfahren bereit zu stellen. Beschreibung der Erfindung It is the object of the invention to provide an effective production system or production control method. Description of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Produktionssystem gemäß Patentanspruch 1 und einem Produktionssteuerungsverfahren gemäß Patentan spruch 9. Die abhängigen Patentansprüche geben bevorzugte Weiterbildungen wieder. This object is achieved according to the invention by a production system according to claim 1 and a production control method according to claim 9. The dependent claims reproduce preferred developments.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird somit gelöst durch ein Produktionssystem mit folgenden Merkmalen : The object according to the invention is thus achieved by a production system with the following features:
a) Einer Produktionsanlage mit Produktionswerkzeugen zur Fertigung von Bau teilen. Die Produktionsanlage weist Träger und/oder Transporthilfsmittel zum Transport der Bauteile zwischen den Produktionswerkzeugen auf. Die Träger können beispielsweise in Form autonomer bzw. selbstfahrender und/oder ferngesteuerter Wagen ausgebildet sein. a) A production facility with production tools for manufacturing components. The production plant has carriers and / or transport aids for transporting the components between the production tools. The carriers can be designed, for example, in the form of autonomous or self-propelled and / or remote-controlled cars.
b) einer Steuerung, die die Produktionsanlage basierend auf Produktionsdaten steuert; b) a controller that controls the production plant based on production data;
c) einem Ortungssystem, das dazu ausgebildet ist, die Träger, Transporthilfs mittel, Produktionswerkzeuge und/oder Bauteile zu lokalisieren. Das Ortungs system ist dabei dazu ausgebildet, c) a location system that is designed to locate the carrier, transport aids, production tools and / or components. The location system is designed to
i) die Position einer Mobileinheit zu ermitteln und/oder
ii) eine auf der Mobileinheit gespeicherte Identifikationsinformation zu erfassen i) to determine the position of a mobile unit and / or ii) acquire identification information stored on the mobile unit
und die so ermittelten Positionsdaten der Träger, Transporthilfsmittel, Pro duktionswerkzeuge und/oder Bauteile an die Steuerung zu übermitteln; d) einem digitalen Modell der Produktionsanlage zur Simulation von Produkti onsabläufen. Die Simulation basiert dabei auf den Daten des Ortungssystems. Das soll bedeuten, dass die Simulation die Daten des Ortungssystems aktiv nutzt, um das digitale Modell zu erstellen. Mit Produktionsdaten sind beispielsweise Daten gemeint, die den Produktionsver lauf von Bauteilen bestimmen, beispielsweise in der folgenden Form : Bauteil A besteht aus einem Material (ST), hat die Abmessungen (x,y,z), wird an einer La serschneidanlage des Typs LS auf eine gewünschte Kontur geschnitten, danach an einer Biegemaschine des Typs TP nach Plan MP gebogen usw.. and to transmit the position data of the carriers, transport aids, production tools and / or components determined in this way to the controller; d) a digital model of the production plant to simulate production processes. The simulation is based on the data from the location system. This should mean that the simulation actively uses the data from the positioning system to create the digital model. Production data means, for example, data that determine the production process of components, for example in the following form: Component A consists of a material (ST), has the dimensions (x, y, z), is used on a laser cutting machine of the LS type cut to a desired contour, then bent on a bending machine of the type TP according to plan MP, etc.
Die die Produktionsanlage steuernde Steuerung ist dazu ausgelegt, diese Produk tionsdaten zu verwenden, um die Produktion der Bauteile zu steuern. Dabei kann die Reihenfolge der Produktionsschritte, der Transport zwischen den Produktions werkzeugen, eine evtl erforderliche Zwischenlagerung, eine Umsortierung und vieles mehr in der Steuerung vorgesehen werden. Einzelne Produktionsschritte können dabei vollautomatisch von den entsprechenden Produktionswerkzeugen durchgeführt werden. Dann kann die Steuerung dazu ausgelegt sein, die entspre chenden Daten den entsprechenden Werkzeugmaschinen, ggf. aufbereitet, zur Verfügung zu stellen. Entsprechend ausgerüstete Produktionswerkzeuge können ggf. den Status und den Erfolg der von ihnen durchgeführten Produktionsschritte an die Steuerung zurückmelden. Bei anderen, weniger automatisierten Produkti onswerkzeugen und Arbeitsschritten sind Handlungen eines Werkers notwendig (z.B. Absortieren, Einspannen, Zuführen von Material oder bei vielen Biegevorgän gen). Hier erfolgt häufig eine manuelle Rückmeldung über den Status und ggf. den Erfolg der Produktionsschritte. Insbesondere bei Produktionsanlagen, die solche Produktionswerkzeuge aufweisen, zeigen sich die Vorteile der Erfindung, weil über
das Ortungssystem die Positionsdaten von Trägern und/ oder Bauteilen Auf schlüsse über Verweildauern, Stati, Erfolg und Arbeitsschritte nachverfolgt (ge- trackt) werden können. Mehrere Bauteile können auch zu einem Bauteilverbund zusammengefasst sein. Ein Bauteilverbund meint eine Ansammlung von Bauteilen, die organisatorisch mit einander verbunden sind, z.B. zu einem gemeinsamen Fertigungsauftrag gehören, oder mehre Produktionsschritte gemeinsam durchlaufen. Es kann vorteilhaft sein, mit dem Ortungssystem jeweils die Positionsdaten eines Bauteilverbunds zu er- mittein und diese Daten dem digitalen Modell zur Verfügung zu stellen. The control that controls the production plant is designed to use this production data to control the production of the components. The sequence of the production steps, the transport between the production tools, any necessary interim storage, re-sorting and much more can be provided in the control. Individual production steps can be carried out fully automatically by the corresponding production tools. The control can then be designed to make the corresponding data available to the corresponding machine tools, possibly processed. Correspondingly equipped production tools can, if necessary, report the status and success of the production steps they have carried out to the control system. For other, less automated production tools and work steps, actions of a worker are necessary (e.g. sorting, clamping, feeding in material or with many bending processes). Here there is often manual feedback about the status and, if necessary, the success of the production steps. In particular in production systems that have production tools of this type, the advantages of the invention become apparent because over the positioning system, the position data of carriers and / or components, information about dwell times, status, success and work steps can be traced (tracked). Several components can also be combined to form a component assembly. A component group means a collection of components that are organizationally connected with each other, for example, belong to a common production order, or go through several production steps together. It can be advantageous to use the positioning system to determine the position data of a component assembly and to make this data available to the digital model.
Die Bauteile bzw. Bauteilverbünde können auf oder in einer oder mehreren Trans porthilfsmitteln angeordnet sein. Ein Transporthilfsmittel kann z.B. eine Palette (Transportpalette) oder ein Sammelbehälter (Transportbox, Schachtel, Dose) sein. Die Transporthilfsmittel können mit den Trägern transportiert werden. Mehrere Bauteile und/oder Bauteilverbünde können zum Transport auf einem Transport hilfsmittel angeordnet sein. Jedem Transporthilfsmittel kann zusätzlich oder alter nativ eine Mobileinheit zur Ortung zugeordnet sein. Es kann vorteilhaft sein, mit dem Ortungssystem jeweils die Positionsdaten eines Transporthilfsmittels zu er- mittein und diese Daten dem digitalen Modell zur Verfügung zu stellen. The components or component assemblies can be arranged on or in one or more transport aids. A transport aid can e.g. be a pallet (transport pallet) or a collection container (transport box, box, can). The transport aids can be transported with the carriers. Several components and / or component assemblies can be arranged on a transport aid for transport. Each transport aid can additionally or alternatively be assigned a mobile unit for location. It can be advantageous to use the positioning system to determine the position data of a transport aid and to make this data available to the digital model.
Jedem Träger kann zusätzlich oder alternativ eine Mobileinheit zur Ortung zuge ordnet sein. Es kann vorteilhaft sein, mit dem Ortungssystem jeweils die Positi onsdaten der Träger zu ermitteln und diese Daten dem digitalen Modell zur Verfü- gung zu stellen. Each carrier can additionally or alternatively be assigned a mobile unit for locating. It can be advantageous to use the positioning system to determine the position data of the carriers and to make these data available to the digital model.
In vielen Produktionsanlagen werden auch mobile Werkzeuge, wie z.B. handge führte Werkzeuge (z.B. Bohrmaschinen, Entgräter, Handsägen, Flex-Maschinen, verfahrbare Maschinen, wie z.B. Stanz- Schweiß- oder Induktionserwärmungsein- heiten etc.) verwendet. Es kann vorteilhaft sein, mit dem Ortungssystem jeweils die Positionsdaten der mobilen Werkzeuge zu ermitteln und diese Daten dem digi talen Modell zur Verfügung zu stellen. Dazu kann auch den mobilen Werkzeugen eine Mobileinheit zugeordnet werden, und insbesondere fest an ihr befestigt sein.
Eine Mobileinheit kann einem Träger, einem Transporthilfsmittel, einem Bauteil und/oder einem Bauteilverbund und insbesondere auch einem mobilen Werkzeug zugeordnet sein. Das soll bedeuten, dass die Mobileinheit In many production plants, mobile tools such as hand-held tools (e.g. drilling machines, deburrers, hand saws, flex machines, movable machines such as punching, welding or induction heating units, etc.) are used. It can be advantageous to use the positioning system to determine the position data of the mobile tools and to make this data available to the digital model. For this purpose, a mobile unit can also be assigned to the mobile tools and, in particular, be firmly attached to it. A mobile unit can be assigned to a carrier, a transport aid, a component and / or a component assembly and, in particular, also a mobile tool. That is supposed to mean the mobile unit
a) in der Nähe des Werkzeugs, Trägers, Transporthilfsmittels, Bauteils und/o der Bauteilverbunds angeordnet ist und a) is arranged in the vicinity of the tool, carrier, transport aid, component and / o the component assembly and
b) diesem Werkzeug, Träger, Transporthilfsmittel, Bauteil und/oder Bauteilver bund auch datentechnisch zugeordnet ist, also z.B. den Produktionsdaten der Steuerung, und/oder dem digitalen Modell zur Simulation. b) this tool, carrier, transport aid, component and / or component assembly is also assigned in terms of data technology, e.g. the production data of the control and / or the digital model for simulation.
Eine Mobileinheit kann als Sende-Empfangseinheiten ausgebildet sein, die ausge bildet sind, elektromagnetische Signale zu empfangen und abzusenden. Dabei kann die Laufzeit dieser Signale vom Ortungssystem ermittelt werden und so die momentane Position in der Produktionsanlage ermittelt werden. Eine Ortung mit einer Genauigkeit von lm oder weniger, insbesondere 30cm oder weniger, ist auf diese Weise erreichbar. Die Ortung der Einheiten kann mehrmals pro Minute, ins besondere mehrmals pro Sekunde, bevorzugt mehrmals pro 1/10 s erfasst wer den. Es hat sich im Rahmen der Entwicklung der vorliegenden Erfindung gezeigt, dass es vorteilhaft ist, relevante Input-Daten für die Erzeugung und Parametrisierung der Simulation zu gewinnen. Diese können durch ein Ortungssystem, das in vielen Produktionsanlagen mit der zunehmenden Digitalisierung eingeführt wird, gewon nen werden. Die so ermittelten Positionsdaten von Trägern, Transporthilfsmitteln, Bauteilen und/oder Bauteilverbünden können dazu eingesetzt werden, das digitale Modell zur Simulation stetig weiter zu verbessern. Dabei ist eine oben erwähnte Genauigkeit der Ortsbestimmung besonders geeignet, um das digitale Modell ge eignet für eine Simulation zu gestalten. Das erfindungsgemäße Produktionssystem umfasst somit ein digitales Modell der Produktionsanlage, das in der Lage ist, die Abläufe in der Produktionsanlage zu simulieren. Im digitalen Modell sind die Daten der Träger sowie deren Bewegungs muster hinterlegt. Zusätzlich dazu kann das digitale Modell dazu ausgebildet sein,
Arbeitsprozesse der Produktionswerkzeuge berücksichtigen. Hierdurch kann das digitale Modell Vorschläge für besonders effektive Produktionsabläufe generieren, die die Bewegungen der Träger, Transporthilfsmittel, Bauteile und/oder Bauteil verbünde und evtl auch Werkzeuge berücksichtigen. Es hat sich gezeigt, dass die Berücksichtigung der Daten des Ortungssystems in der Simulation der Produkti onsabläufe zu überraschend effektiven Produktionsabläufen führt. A mobile unit can be designed as transceiver units which are designed to receive and transmit electromagnetic signals. The runtime of these signals can be determined by the location system and the current position in the production facility can be determined. A location with an accuracy of 1 m or less, in particular 30 cm or less, can be achieved in this way. The location of the units can be recorded several times per minute, in particular several times per second, preferably several times per 1/10 s. During the development of the present invention, it has been shown that it is advantageous to obtain relevant input data for generating and parameterizing the simulation. These can be obtained through a location system that is being introduced in many production plants with increasing digitalization. The position data of carriers, transport aids, components and / or component assemblies determined in this way can be used to continuously improve the digital model for simulation. The above-mentioned accuracy of the location determination is particularly suitable for making the digital model suitable for a simulation. The production system according to the invention thus comprises a digital model of the production plant that is able to simulate the processes in the production plant. The data of the wearers and their movement patterns are stored in the digital model. In addition, the digital model can be designed to Consider the work processes of the production tools. As a result, the digital model can generate suggestions for particularly effective production processes that combine the movements of the carriers, transport aids, components and / or components and possibly also take tools into account. It has been shown that taking into account the data from the positioning system in the simulation of the production processes leads to surprisingly effective production processes.
Die Simulation ist vorzugsweise in Form einer Materialflusssimulation hinterlegt. Damit ist gemeint, dass die Positionsveränderung der Bauteile über die Zeit (der Fluss) in Form einer Simulation hinterlegt ist. The simulation is preferably stored in the form of a material flow simulation. This means that the change in position of the components over time (the flow) is stored in the form of a simulation.
Vorzugsweise ist zumindest ein Produktionswerkzeug in Form eines Metallbearbei tungswerkzeugs, insbesondere eines Blechbearbeitungswerkzeugs, insbesondere einer Stanzmaschine und/oder einer Laserschneidmaschine, ausgebildet. Zumin- dest ein Bauteil bzw. Werkstück kann in Form eines Blechteils ausgebildet sein. At least one production tool is preferably designed in the form of a metal working tool, in particular a sheet metal working tool, in particular a punching machine and / or a laser cutting machine. At least one component or workpiece can be designed in the form of a sheet metal part.
Vorzugsweise ist die Steuerung des Produktionssystems dazu ausgebildet, das Steuern der Produktionsanlage auf Basis der Simulation durchzuführen. Hierdurch kann eine automatisierte Optimierung der Produktionsanlage erreicht werden. The control of the production system is preferably designed to control the production plant on the basis of the simulation. This enables automated optimization of the production plant to be achieved.
Die Steuerung erfolgt auf Grundlage von Produktionsdaten der Produktionsanlage. Diese Produktionsdaten umfassen - wie zuvor ausgeführt - zumindest die Daten des Ortungssystems der Träger. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung um fassen die Produktionsdaten weiterhin die zuvor erwähnten Arbeitsprozesse der Produktionswerkzeuge, die Anordnung der Produktionswerkzeuge, Kennzahlen der Produktionswerkzeuge und/oder Bauteildaten. Kennzahlen der Produktionswerk zeuge können z.B. sein : Laserstrahlintensität, Laserstrahlfokus, eingesetztes Bie gewerkzeug, Durchlaufgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit, Pulsverhältnis beim gepulsten Betrieb, Leistung, Energie, etc., alles insbesondere auf den jewei- ligen Arbeitsschritt bezogen. Kennzahlen der Bauteildaten können z.B. sein : Ma terial, Kontur, Abmessungen, Verformungen, Dicke etc.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist das Produktionssys tem eine Modellbibliothek mit simulierten und/oder tatsächlich durchgeführten Produktionsabläufen auf. Die Steuerung kann in diesem Fall dazu ausgebildet sein, den im digitalen Modell simulierten Produktionsablauf mit den Produktionsabläufen der Modellbibliothek zu vergleichen. Die Steuerung kann dann entscheiden bzw. einem Nutzer freisteilen, den neu simulierten Produktionsablauf zu verwenden o- der auf einen in der Modellbibliothek hinterlegten Produktionsablauf zurückzugrei fen. Weiter bevorzugt ist/sind die Simulation, das digitale Modell und/oder die Modell bibliothek Cloud-basierend ausgebildet. Dies ermöglicht den Rückgriff auf tatsäch liche und/oder simulierte Produktionsabläufe mehrerer Produktionsanlagen und damit einhergehend sehr effektive Optimierungsmöglichkeiten der zuvor beschrie benen Produktionsanlage. Mit Cloud ist hier eine, insbesondere örtlich entfernte, vorzugsweise anonymisierte, Datenverarbeitungsvorrichtung insbesondere Spei chervorrichtung, gemeint. In dieser können Daten von mehr als einem, vorteilhaf terweise von mehreren hundert oder mehreren tausend unterschiedlichen Nutzern gespeichert werden. Hierdurch können verschiedene Simulationen oder Modelle unabhängig vom Fertigungsstandort zur Optimierung des Verfahrens beitragen. Es wurde erkannt, dass die beschriebenen Verfahren deutlich verbessert werden kön nen, wenn mehrere hundert, insbesondere mehrere tausend Simulationen ausge lesen wurden. Eine solche Datenmenge ist für eine einzelne Fertigungsstätte oft mals in einem Jahr nicht erreichbar. Das Ortungssystem kann als Ultra-Breitband-System (Ultra Wideband, UWB) aus gebildet sein, um eine hohe Genauigkeit der Ortung zu ermöglichen. Ein solches ist beispielsweise in DE 10 2017 120 378 Al oder der zum Anmeldetag noch nicht veröffentlichten Anmeldung PCT/FR2019/000057 mit dem Titel :„Ultra-Wideband Location Systems and Methods" als Innenraum-Ortungssystem beschrieben. Wie dort beschrieben, kann ein solches System in eine noch wenig digital vernetzte Produktionsanlage integriert werden und so helfen, die digitale Vernetzung ohne allzu große Investitionen voranzutreiben. Gleichzeitig können die so gewinnbaren Daten über die Produktionsabläufe sowohl über den Raum und zugleich über die
Zeit erfasst werden. Auf diese Weise kann ohne weitere Investitionen in Hardware Daten für die Simulation von Produktionsabläufen gewonnen werden. Der Inhalt von DE 10 2017 120 378 Al und PCT/FR2019/000057 werden durch Referenzie- rung vollumfänglich mit aufgenommen. Control is based on production data from the production plant. As previously stated, these production data include at least the data from the carrier's positioning system. In a preferred embodiment of the invention, the production data furthermore comprise the aforementioned work processes of the production tools, the arrangement of the production tools, key figures of the production tools and / or component data. Key figures of the production tools can be, for example: laser beam intensity, laser beam focus, bending tool used, throughput speed, feed speed, pulse ratio in pulsed operation, power, energy, etc., all particularly related to the respective work step. Key figures of the component data can be, for example: material, contour, dimensions, deformations, thickness, etc. In a particularly preferred embodiment of the invention, the production system has a model library with simulated and / or actually performed production processes. In this case, the control can be designed to compare the production process simulated in the digital model with the production processes in the model library. The control can then decide or give a user the freedom to use the newly simulated production process or to fall back on a production process stored in the model library. The simulation, the digital model and / or the model library is / are also configured to be cloud-based. This enables recourse to actual and / or simulated production processes of several production systems and, as a result, very effective optimization options for the production system described above. The term cloud here means a, in particular locally remote, preferably anonymized, data processing device, in particular a storage device. Data from more than one, advantageously from several hundred or several thousand different users can be stored in this. In this way, various simulations or models can contribute to the optimization of the process regardless of the manufacturing location. It was recognized that the described methods can be significantly improved if several hundred, in particular several thousand, simulations have been read out. Such a volume of data is often not achievable in a year for a single production facility. The location system can be designed as an ultra-broadband system (Ultra Wideband, UWB) in order to enable high accuracy of the location. Such a system is described, for example, in DE 10 2017 120 378 A1 or the application PCT / FR2019 / 000057 not yet published on the filing date with the title: "Ultra-Wideband Location Systems and Methods" as an indoor location system. As described there, such a The system can be integrated into a production facility that is not yet digitally networked and thus help to advance digital networking without too much investment Time to be recorded. In this way, data for the simulation of production processes can be obtained without further investment in hardware. The content of DE 10 2017 120 378 A1 and PCT / FR2019 / 000057 are fully incorporated by referencing.
Besonders bevorzugt ist das Ortungssystem dazu ausgebildet, die Position der Mo bileinheiten, Träger, Transporthilfsmittel, Bauteile und/oder Bauteilverbünde und evtl auch Werkzeuge mit einer Genauigkeit von lm oder weniger als lm, bevorzugt von weniger als 0,3m, zu erfassen. Dies schafft weiter erhöhte Optimierungsmög- lichkeiten der Produktionsanlage. Das Ortungssystem kann weiter dazu ausgebil det sein, die Position dreidimensional zu erfassen. Dann können nicht nur Positi onsdaten in der Fläche der Produktionsanlage, sondern auch in der Höhe erfasst und der Simulation zugeführt werden. Das digitale Modell kann eine Karte eines Teils der Produktionsanlage oder der vollständigen Produktionsanlage aufweisen. Die Karte kann Informationen zu den Produktionswerkzeugen und/oder Bauteilen, und insbesondere deren Position und Ausrichtung, aufweisen. Die Träger können Bilderfassungsmodule, insbesondere jeweils einen Laserscan ner und/oder eine Kamera aufweisen, um ihre Umgebung zu erfassen, insbeson dere um die Karte zu aktualisieren. The positioning system is particularly preferably designed to detect the position of the mobile units, carriers, transport aids, components and / or component assemblies and possibly also tools with an accuracy of 1 m or less than 1 m, preferably less than 0.3 m. This creates further increased possibilities for optimizing the production plant. The positioning system can also be designed to detect the position three-dimensionally. Then not only position data in the area of the production plant, but also in height can be recorded and fed into the simulation. The digital model can include a map of part of the production plant or the entire production plant. The map can have information about the production tools and / or components, and in particular their position and orientation. The carriers can have image acquisition modules, in particular in each case a laser scanner and / or a camera, in order to record their surroundings, in particular to update the map.
Die Träger und/oder Transporthilfsmittel können zumindest einen weiteren Sensor aufweisen. Insbesondere können die Träger eine inertiale Messeinheit (inertial measurement unit,„IMU"), insbesondere mit einer Kombination mehrerer Iner- tialsensoren wie Beschleunigungssensoren und Drehratensensoren, aufweisen. The carriers and / or transport aids can have at least one further sensor. In particular, the carriers can have an inertial measurement unit (“IMU”), in particular with a combination of several inertial sensors such as acceleration sensors and yaw rate sensors.
Die Träger und/oder Transporthilfsmittel können ein Sender-Empfänger-System zum automatischen und berührungslosen Identifizieren und Lokalisieren der Trä ger aufweisen, beispielsweise auf Grundlage von RFID (radio-frequency Identifica tion) .
Die Steuerung kann eine Schnittstelle aufweisen, um Log-Dateien der Produkti onswerkzeuge zu verarbeiten. The carriers and / or transport aids can have a transmitter-receiver system for the automatic and contactless identification and localization of the carriers, for example based on RFID (radio-frequency identification). The controller can have an interface in order to process log files of the production tools.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann zumindest ein Produktionswerkzeug eine Ladezone zum Be- und Entladen eines Trägers aufweisen. Das Produktions system kann in diesem Fall eine Bildaufnahmeeinheit aufweisen, die dazu ausge bildet ist, Bildinformationen in der Ladezone zu erfassen. Das Ortungssystem kann weiterhin eine Bildauswerteeinheit aufweisen, die dazu ausgebildet ist, unter Ver wendung der Bildinformationen die Lage und/oder einen Zustand eines Trägers, insbesondere dessen Beladung, zu ermitteln. Die Bildaufnahmeeinheiten können mittels VR (virtual reality) Systemen oder AR (augmented reality) Systemen er weitert werden. In one embodiment of the invention, at least one production tool can have a loading zone for loading and unloading a carrier. In this case, the production system can have an image recording unit which is designed to record image information in the loading zone. The positioning system can furthermore have an image evaluation unit which is designed to determine the position and / or a state of a carrier, in particular its load, using the image information. The image recording units can be expanded using VR (virtual reality) systems or AR (augmented reality) systems.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Produktionssteue- rungsverfahren eines Produktionssystems, insbesondere des hier beschriebenen Produktionssystems, wobei das Produktionssteuerungsverfahren zumindest fol gende Schritte aufweist: The object according to the invention is also achieved by a production control method of a production system, in particular of the production system described here, the production control method having at least the following steps:
A) Einlesen der Position und/oder Identifikationsinformation eines Trägers, Transporthilfsmittels, Produktionswerkzeugs und/oder Bauteils, wobei das Einlesen durch ein Ortungssystem erfolgt; A) Reading in the position and / or identification information of a carrier, transport aid, production tool and / or component, the reading being carried out by a location system;
B) Simulieren eines Produktionsablaufs, wobei die Simulation auf Daten des Or tungssystems basiert; B) simulating a production process, the simulation being based on data from the location system;
D) Steuern einer Produktionsanlage. Das Steuern erfolgt vorzugsweise auf Basis der Simulation des Produktionsablaufs gemäß Schritt B). D) Controlling a production plant. The control is preferably carried out on the basis of the simulation of the production process according to step B).
Das Produktionssteuerungsverfahren weist vorzugsweise zwischen den SchrittenThe production control method preferably has between the steps
B) und D) folgenden Schritt auf: B) and D) following step:
C) Vergleichen des simulierten Produktionsablaufs mit in einer Modellbibliothek hinterlegten zuvor simulierten und/oder tatsächlich durchgeführten Produkti- onsabläufen. C) Comparing the simulated production process with previously simulated and / or actually carried out production processes stored in a model library.
Das hier beschriebene Produktionssteuerungsverfahren kann hierdurch besonders effektiv optimiert werden.
Um eine möglichst umfangreiche Modellbibliothek zu erhalten, wird der simulierte Produktionsablauf vorzugsweise in jedem Fall gespeichert - unabhängig davon, ob der Produktionsablauf tatsächlich mit diesem simulierten Produktionsablauf durch geführt wird oder mit einem zuvor hinterlegten The production control method described here can be optimized particularly effectively as a result. In order to obtain the most extensive model library possible, the simulated production process is preferably saved in any case - regardless of whether the production process is actually carried out with this simulated production process or with a previously stored one
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeich nung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausfüh- rungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Further advantages of the invention emerge from the description and the drawing voltage. The features mentioned above and below can also be used according to the invention individually or collectively in any combination. The embodiments shown and described are not to be understood as an exhaustive list, but rather have an exemplary character for describing the invention.
Die Simulation kann ihre Ergebnisse einem weiterem VR (virtual reality) System oder AR (augmented reality) System zur Produktionsplanung zur Verfügung stel- len. Die Simulation kann auf Daten dieses weiterem VR (virtual reality) System oder AR (augmented reality) System zur Produktionsplanung zurückgreifen. The simulation can make its results available to another VR (virtual reality) system or AR (augmented reality) system for production planning. The simulation can use data from this additional VR (virtual reality) system or AR (augmented reality) system for production planning.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Nutzung und/oder Verwendung von Daten, insbesondere Positionsdaten eines hier beschriebenen Or- tungssystems in einem zuvor beschriebenen Produktionssteuerungsverfahren und/oder Produktionssystem. Die Positionsdaten sind insbesondere Positionsdaten von Trägern und/oder Bauteilen und/oder Transporthilfsmitteln und/oder Werk zeugen, die im Betrieb der Produktionsanlage erfasst werden, um die Bauteile bzw. Werkstücke nachzuverfolgen. The object according to the invention is also achieved by utilizing and / or using data, in particular position data, of a location system described here in a previously described production control method and / or production system. The position data are in particular position data of carriers and / or components and / or transport aids and / or tools that are recorded during operation of the production plant in order to track the components or workpieces.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung Detailed description of the invention and drawing
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Produktionssys tems bzw. eines erfindungsgemäßen Produktionssteuerungsverfahrens. Figur 1 zeigt ein Produktionssystem 10 mit einer Produktionsanlage 12, die meh rere Produktionswerkzeuge 14 umfasst. Die Produktionswerkzeuge 14 dienen der Herstellung von Bauteilen 16. Vorzugsweise ist zumindest ein Produktionswerk-
zeug 14 in Form eines Metall- oder Blechbearbeitungswerkzeugs, insbesondere ei ner Stanzmaschine und/oder einer Laserschneidmaschine, ausgebildet. Zumindest ein Bauteil 16 kann in Form eines Blechteils ausgebildet sein. Zumindest ein Bauteil 16, insbesondere mehrere Bauteile 16, insbesondere meh rere zu einem Bauteilverbund zusammengefasste Bauteile 16 wird/werden durch Träger 18 zwischen Produktionswerkzeugen 14 transportiert. Die Träger 18 wer den von einer Steuerung 20 gesteuert und einem Ortungssystem 22 verfolgt (ge- trackt) bzw. überwacht. Das Ortungssystem 22 kann mehrere Sende-Empfangs- einheiten aufweisen, um durch die Berechnung von Signallaufzeiten zwischen den Sendern und den Trägern 18 die Position der Träger 18 in der Produktionsanlage 12 zu bestimmen. Die Sende-Empfangseinheiten können ausgebildet sein, elekt romagnetische Signale zu empfangen und abzusenden. Dabei kann die Laufzeit dieser Signale vom Ortungssystem 22 ermittelt werden und so die momentane Position in der Produktionsanlage 12 ermittelt werden. Mehrere der Sende-Emp fangseinheiten können fest installierte Einheiten sein, deren Position dem Ortungs system 22 bekannt ist. Die Identifizierung der Träger 18 im Ortungssystem 22 erfolgt dabei mittels Mobileinheiten 24, die jeweils mittelbar oder unmittelbar an den Trägern 18 angeordnet oder ausgebildet sind. Weitere Mobileinheiten können alternativ oder zusätzlich einem Transporthilfsmittel, Bauteil und/oder Bauteilver bund und evtl auch Werkzeugen zugeordnet sein. So können auch die Positionen dieser Einheiten verfolgt werden. Fig. 1 shows a schematic view of a production system according to the invention or a production control method according to the invention. FIG. 1 shows a production system 10 with a production plant 12 which includes several production tools 14. The production tools 14 are used to manufacture components 16. At least one production plant is preferably tool 14 in the form of a metal or sheet metal working tool, in particular a punching machine and / or a laser cutting machine. At least one component 16 can be designed in the form of a sheet metal part. At least one component 16, in particular several components 16, in particular several components 16 combined to form a component assembly, is / are transported between production tools 14 by carriers 18. The carriers 18 are controlled by a controller 20 and followed (tracked) or monitored by a location system 22. The positioning system 22 can have a plurality of transceiver units in order to determine the position of the supports 18 in the production plant 12 by calculating the signal transit times between the transmitters and the carriers 18. The transceiver units can be designed to receive and send electromagnetic signals. The transit time of these signals can be determined by the positioning system 22 and the current position in the production system 12 can be determined. Several of the transceiver units can be permanently installed units, the position of which is known to the positioning system 22. The carriers 18 are identified in the location system 22 by means of mobile units 24 which are each arranged or formed directly or indirectly on the carriers 18. As an alternative or in addition, further mobile units can be assigned to a transport aid, component and / or component assembly and possibly also to tools. In this way, the positions of these units can also be tracked.
Die Mobileinheiten 24 können selbst als Sende-Empfangseinheiten ausgebildet sein, die ausgebildet sind elektromagnetische Signale zu empfangen und abzusen den (durch gestrichelte Linien 17 angedeutet). Dabei kann die Laufzeit dieser Sig nale vom Ortungssystem 22 ermittelt werden und so die momentane Position in der Produktionsanlage 12 ermittelt werden. Eine Ortung mit einer Genauigkeit von lm oder weniger, insbesondere 30cm oder weniger, ist auf diese Weise erreichbar.
Die Mobileinheiten 24 können den Trägern 18, Transporthilfsmitteln 19 und/oder einzelnen Bauteilen 16 und/oder Bauteilverbünden sowie Werkzeugen 23 zuge ordnet sein. Dann kann eine Zuordnung der Daten des Ortungssystems 22 zu den Aufträgen der Produktionssteuerung erfolgen. The mobile units 24 can themselves be designed as transceiver units that are designed to receive and send electromagnetic signals (indicated by dashed lines 17). The transit time of these signals can be determined by the positioning system 22 and the current position in the production plant 12 can be determined. A location with an accuracy of 1 m or less, in particular 30 cm or less, can be achieved in this way. The mobile units 24 can be assigned to the carriers 18, transport aids 19 and / or individual components 16 and / or component assemblies and tools 23. The data of the positioning system 22 can then be assigned to the orders of the production control.
Das Entladen und Beladen der Träger 18 kann - insbesondere von einer Bildauf nahmeeinheit 26, z.B. einer Kamera, überwacht - in einer Ladezone 28 des Pro duktionswerkzeugs 14 erfolgen. Die Steuerung 20 kann dabei zur Optimierung der Produktionsanlage 12 dazu ausgebildet sein, auf die Daten der Bildaufnahmeein- heit 26 zurückzugreifen. Ein solches System ist beispielsweise in der Schrift DE 10 2016 120 131 Al beschrieben. Der Inhalt von DE 10 2016 120 131 Al wird durch Referenzierung vollumfänglich mit aufgenommen. The unloading and loading of the carriers 18 can be carried out - in particular by an imaging unit 26, e.g. a camera, monitored - done in a loading zone 28 of the production tool 14. In order to optimize the production system 12, the controller 20 can be designed to access the data of the image recording unit 26. Such a system is described, for example, in DE 10 2016 120 131 A1. The content of DE 10 2016 120 131 A1 is fully incorporated by referencing.
Die Steuerung 20 greift auf ein digitales Modell 30 der Produktionsanlage 12 zu- rück. Im digitalen Modell 30 kann eine Simulation der Produktionsabläufe der Pro duktionsanlage 12 durchgeführt werden. Diese Simulation basiert auf den Daten des Ortungssystems 22. Hierdurch wird die Simulation besonders präzise. The control 20 accesses a digital model 30 of the production plant 12. A simulation of the production processes of the production plant 12 can be carried out in the digital model 30. This simulation is based on the data from the positioning system 22. This makes the simulation particularly precise.
Die Daten des Ortungssystems 22 können in einer Datenverarbeitungs- und Ana- lyseeinheit 21 verarbeitet werden, bevor sie der Steuerung 20 zugeführt werden. Datenverarbeitungs- und Analyseeinheit 21 kann die Positionsdaten aufbereiten, also z.B. in Verbindung mit den Produktionswerkzeugen bringen, Daten einem be stimmten Arbeitsschritt zuordnen, wie z.B. Transport A-B, Fertigungsschritt an Ma schine C, Fertigung an Maschine D, Absortierung und Ablage auf Transporthilfs- mittel E, Transport mit Träger F zu Biegemaschine G etc. The data from the positioning system 22 can be processed in a data processing and analysis unit 21 before they are fed to the controller 20. Data processing and analysis unit 21 can prepare the position data, e.g. in connection with the production tools, assign data to a specific work step, e.g. Transport A-B, production step on machine C, production on machine D, sorting and storage on transport aid E, transport with carrier F to bending machine G etc.
Zusätzlich oder alternativ können die Daten des Ortungssystems 22 der Steuerung 20 aber auch direkt zugeführt werden. Dann kann die Steuerung 20 die Simulation während der laufenden Fertigung also während des Produktionsbetriebs, verbes- sern und das digitale Modell 30 aktualisieren. Additionally or alternatively, the data of the positioning system 22 can also be fed directly to the controller 20. The controller 20 can then improve the simulation during ongoing production, ie during production operation, and update the digital model 30.
Zusätzlich oder alternativ können die Daten des Ortungssystems 22 dem digitalen Modell 30 aber auch direkt zugeführt werden. Dann kann das digitale Modell 30
die Simulation während der laufenden Fertigung noch schneller verbessern und das digitale Modell 30 aktualisieren. Additionally or alternatively, the data of the positioning system 22 can also be fed directly to the digital model 30. Then the digital model 30 Improve the simulation even faster during the ongoing production and update the digital model 30.
Zusätzlich oder alternativ können die Daten des Ortungssystems 22 der Datenver- arbeitungs- und Analyseeinheit 21 verarbeitet werden, bevor sie dem digitalen Modell 30 zugeführt werden. Additionally or alternatively, the data from the positioning system 22 can be processed by the data processing and analysis unit 21 before they are fed to the digital model 30.
Zusätzlich zu den Daten des Ortungssystems 22 können die Daten der Produkti onswerkzeuge 14 und/oder der Bildaufnahmeeinheit 26 in die Simulation einflie- ßen. In addition to the data from the positioning system 22, the data from the production tools 14 and / or the image recording unit 26 can be incorporated into the simulation.
Die Simulation, d.h. die Simulationsergebnisse, werden der Steuerung 20 zur Ver fügung gestellt. Weiterhin kann die Steuerung 20 dazu ausgebildet sein, auf eine Modellbibliothek 32 mit mehreren Simulationen bzw. Simulationsergebnissen zu- rückzugreifen. Die Steuerung 20 kann dazu ausgebildet sein, selbsttätig, und/oder auf Weisung eines Nutzers, das Steuern der Produktionsanlage 12 wahlweise mit den bei der Simulation eingesetzten Parametern oder mit Parametern aus der Mo dellbibliothek 32 durchzuführen. Zusätzlich oder alternativ kann das digitale Modell 30 ausgebildet sein, auf die Modellbibliothek 32 mit mehreren Simulationen bzw. Simulationsergebnissen zu rückzugreifen. Das digitale Modell 30 kann dazu ausgebildet sein, selbsttätig, und/oder auf Weisung eines Nutzers, die zur Simulation eingesetzten Parameter oder die Parameter aus der Modellbibliothek 32 zu verwenden. The simulation, i.e. the simulation results are made available to the controller 20. Furthermore, the controller 20 can be designed to access a model library 32 with a plurality of simulations or simulation results. The controller 20 can be designed to automatically, and / or on the instruction of a user, carry out the control of the production system 12 either with the parameters used in the simulation or with parameters from the model library 32. Additionally or alternatively, the digital model 30 can be designed to access the model library 32 with multiple simulations or simulation results. The digital model 30 can be designed to use the parameters used for the simulation or the parameters from the model library 32 automatically and / or on the instruction of a user.
Das digitale Modell 30 und/oder die Modellbibliothek 32 kann/können in einer Cloud ausgebildet sein, um mehreren Nutzern den Zugriff auf einen großen Daten satz zu ermöglichen.
Unter Vornahme einer Zusammenschau aller Figuren der Zeichnung betrifft die Erfindung zusammenfassend ein digitales Modell 30 einer Produktionsanlage 12. Das digitale Modell 30 ist dazu ausgebildet, eine Simulation eines Produktionsab- laufs der Produktionsanlage 12 zu erzeugen. Eine Steuerung 20 kann auf die Si mulation zugreifen, um die Produktionsanlage 12 optimal zu betreiben. Das digi tale Modell 30 ist dazu ausgebildet, zur Erstellung der Simulation Daten eines Or tungssystems 22 zu verwenden. Das Ortungssystem 22 überwacht insbesondere Träger 18 zum Transport von Bauteilen 16. Die Steuerung 20 kann dazu ausgebil- det sein, Parameter der Simulationsergebnisse mit entsprechenden Parametern früherer Simulationsergebnisse und/oder tatsächlich erzielter Parameter früherer Produktionsabläufe zu vergleichen. Diese Parameter früherer Simulationsergeb nisse und/oder tatsächlich erzielter Parameter können in einer Modellbibliothek 32 hinterlegt sein. Die Steuerung 20 ist durch die Erfindung in der Lage, die Produk- tionsanlage 12 sehr effektiv zu steuern. Die Erfindung betrifft weiterhin ein ent sprechend durchgeführtes Produktionssteuerungsverfahren.
The digital model 30 and / or the model library 32 can be embodied in a cloud in order to enable several users to access a large data set. Taking all the figures of the drawing together, the invention relates in summary to a digital model 30 of a production plant 12. The digital model 30 is designed to generate a simulation of a production sequence of the production plant 12. A controller 20 can access the simulation in order to optimally operate the production plant 12. The digital model 30 is designed to use data from a location system 22 to create the simulation. The location system 22 monitors, in particular, carriers 18 for transporting components 16. The controller 20 can be designed to compare parameters of the simulation results with corresponding parameters of earlier simulation results and / or actually achieved parameters of earlier production processes. These parameters of earlier simulation results and / or actually achieved parameters can be stored in a model library 32. As a result of the invention, the controller 20 is able to control the production plant 12 very effectively. The invention also relates to a production control method carried out accordingly.
Bezuaszeichenliste Reference list
10 Produktionssystem 10 production system
12 Produktionsanlage 12 production plant
14 Produktionswerkzeug 14 Production tool
16 Bauteil 16 component
17 elektromagnetische Signale 17 electromagnetic signals
18 Träger 18 carriers
19 Transporthilfsmittel 19 Transport aids
20 Steuerung 20 Control
21 Datenverarbeitungs- und Analyseeinheit 21 Data processing and analysis unit
22 Ortungssystem 22 Positioning System
23 Werkzeug 23 tools
24 Mobileinheit 24 mobile unit
26 Bildaufnahmeeinheit 26 Image capture unit
28 Ladezone 28 Loading zone
30 Digitales Modell der Produktionsanlage 30 Digital model of the production facility
32 Modellbibliothek
32 Model Library