[發(fā)明專利]使自動(dòng)化過程內(nèi)的非生產(chǎn)性空閑時(shí)間最小化的系統(tǒng)和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202080067190.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-02
• 公開（公告）號(hào): CN114424134A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H-G·克普肯;J·佐勒加里多;I·托恩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子股份公司
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 任一方;劉春元

本發(fā)明涉及一種用于使自動(dòng)化設(shè)施執(zhí)行的自動(dòng)化過程內(nèi)的非生產(chǎn)性空閑時(shí)間最小化的系統(tǒng)（1）和方法，所述系統(tǒng)（1）包括模型存儲(chǔ)器（7），其存儲(chǔ)在自動(dòng)化過程中使用或消耗的對(duì)象的對(duì)象更換時(shí)間分布的概率模型（PM）；以及優(yōu)化器（13），其適于取決于概率模型（PM）并且取決于在自動(dòng)化過程的過程步驟中使用或消耗的對(duì)象的生產(chǎn)性非空閑時(shí)間序列，計(jì)算對(duì)象到對(duì)象存儲(chǔ)庫(kù)（3）的庫(kù)方位的最優(yōu)分配。

本發(fā)明涉及用于使自動(dòng)化設(shè)施執(zhí)行的自動(dòng)化過程內(nèi)的非生產(chǎn)性空閑時(shí)間最小化的系統(tǒng)和方法。

自動(dòng)化設(shè)施、特別是工廠包括適于執(zhí)行自動(dòng)化過程、特別是制造或生產(chǎn)過程的過程步驟的多個(gè)機(jī)器。在自動(dòng)化過程期間，可以使用或消耗不同種類的對(duì)象。這些對(duì)象例如可以包括機(jī)床和/或工件。執(zhí)行自動(dòng)化過程的設(shè)施的機(jī)器利用機(jī)床或工件。對(duì)象還可以包括在自動(dòng)化過程中消耗的材料，諸如原材料。對(duì)象還可以包括運(yùn)輸這樣的材料的容器。工廠的機(jī)器可以使用機(jī)床例如通過銑削、鉆孔或用于從工件移除材料或向工件添加材料的其他操作來處理工件和/或材料。在自動(dòng)化過程的過程步驟期間，可以利用機(jī)床。為了使用機(jī)床，機(jī)床可以固定到機(jī)器的主軸。不同種類的機(jī)床可以存儲(chǔ)在機(jī)床存儲(chǔ)庫(kù)、特別是所謂的機(jī)架型對(duì)象存儲(chǔ)庫(kù)中。每當(dāng)需要不同的機(jī)床以用于執(zhí)行自動(dòng)化過程的過程步驟時(shí)，例如通過機(jī)器人將先前使用的機(jī)床從主軸移除并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)庫(kù)中。

機(jī)器人可以包括用于取出和返回對(duì)象的機(jī)器人臂，所述對(duì)象諸如是機(jī)床和/或工件或者對(duì)于執(zhí)行過程步驟所需的任何其他對(duì)象。機(jī)器人不一定必須包括機(jī)器人臂，而是可以使用移動(dòng)所需對(duì)象的任何實(shí)體、特別是機(jī)床，包括例如傳送帶或任何其他種類的搬運(yùn)設(shè)備。在制造過程期間，機(jī)床可以從對(duì)象存儲(chǔ)庫(kù)取出，并且然后被運(yùn)輸?shù)綑C(jī)床的主軸，在那里它被固定。一些對(duì)象存儲(chǔ)庫(kù)可以包括對(duì)象搬運(yùn)器、特別是工具搬運(yùn)器。該對(duì)象搬運(yùn)器允許在設(shè)施的機(jī)器用當(dāng)前機(jī)床執(zhí)行過程步驟時(shí)預(yù)取出和后存儲(chǔ)對(duì)象?？梢詾椴煌N類的對(duì)象提供對(duì)象搬運(yùn)器。例如，機(jī)床搬運(yùn)器可以在用于固定機(jī)床的主軸和系統(tǒng)的對(duì)象存儲(chǔ)庫(kù)之間的交接點(diǎn)處包括兩個(gè)槽。然而，即使當(dāng)使用這些種類的包括對(duì)象搬運(yùn)器的對(duì)象存儲(chǔ)庫(kù)時(shí)，由于短的過程步驟，也可能引發(fā)非生產(chǎn)性空閑時(shí)間。

這在圖1的示意圖中圖示。

圖1示出了使用順序不同種類的機(jī)床MT的機(jī)器，其中提供了具有兩個(gè)槽SL1、SL2的對(duì)象搬運(yùn)器，以從對(duì)象存儲(chǔ)庫(kù)OSM取出所需的機(jī)床MT，并且在對(duì)應(yīng)的過程步驟已經(jīng)完成之后將機(jī)床MT返回到對(duì)象存儲(chǔ)庫(kù)OSM。在圖1所圖示的示例中，機(jī)器M在時(shí)間t0在自動(dòng)化過程的第一過程步驟中使用第一機(jī)床MT1，而下一過程步驟所需的第二機(jī)床MT2仍然存儲(chǔ)在系統(tǒng)的對(duì)象存儲(chǔ)庫(kù)OSM中。下一個(gè)機(jī)床MT2由對(duì)象搬運(yùn)器在時(shí)間t1預(yù)取出，并臨時(shí)存儲(chǔ)在工具搬運(yùn)器的第二槽SL2中，如圖1中所圖示的。在時(shí)間t2，需要第一機(jī)床MT1的過程步驟被終止，并且機(jī)床MT1被移動(dòng)到如圖1中所圖示的對(duì)象搬運(yùn)器的第一槽SL1。然后，對(duì)象搬運(yùn)器可以例如旋轉(zhuǎn)，使得承載下一個(gè)機(jī)床MT2的第二槽SL2面向機(jī)器M，而承載不再需要的第一機(jī)床MT1的第一槽SL1面向?qū)ο蟠鎯?chǔ)庫(kù)OSM。在時(shí)間t3，第二機(jī)床MT2被移動(dòng)到機(jī)器M，并且例如被固定在機(jī)器M的主軸中以用于下一個(gè)過程步驟。機(jī)器M將接收到的機(jī)床MT2用于下一個(gè)過程步驟。同時(shí)，第一機(jī)床MT1返回到對(duì)象存儲(chǔ)庫(kù)OSM。在時(shí)間t4，第二機(jī)床MT2被放回到對(duì)象搬運(yùn)器的第一槽SL1中，而下一機(jī)床MT3在時(shí)間t5被放置到對(duì)象搬運(yùn)器的另一槽SL2中。在時(shí)間t6，第三機(jī)床MT3被固定在工具機(jī)M的主軸，而不再需要的第二機(jī)床MT2被放置回到對(duì)象存儲(chǔ)庫(kù)OSM中。如圖1中所圖示的，第四機(jī)床MT4在時(shí)間t7被放置在對(duì)象搬運(yùn)器的第二槽SL2中，而機(jī)床MT3在時(shí)間t8被返回到對(duì)象搬運(yùn)器的第一槽SL1。最后，機(jī)床MT3在時(shí)間t9返回到對(duì)象庫(kù)。圖1進(jìn)一步圖示了對(duì)象存儲(chǔ)庫(kù)OSM空閑的庫(kù)空閑時(shí)間MIT和優(yōu)化潛力。所圖示的優(yōu)化潛力OP時(shí)間段源自如下情況：利用第二機(jī)床MT2的時(shí)間不足以存儲(chǔ)第一機(jī)床MT1和預(yù)取出第三機(jī)床MT3。在第一機(jī)床MT1和第三機(jī)床MT3被存儲(chǔ)在對(duì)象存儲(chǔ)庫(kù)OSM的庫(kù)方位中使得搬運(yùn)時(shí)間減少的情況下，非生產(chǎn)性空閑時(shí)間可以被最小化。機(jī)床搬運(yùn)時(shí)間確實(shí)主要取決于對(duì)象存儲(chǔ)庫(kù)OSM中的工具路徑。

鑒于如圖1中所圖示的優(yōu)化潛力，本發(fā)明的目的是提供一種用于使自動(dòng)化設(shè)施執(zhí)行的自動(dòng)化過程內(nèi)的非生產(chǎn)性空閑時(shí)間最小化的方法和系統(tǒng)。