專利名稱：柔性分布式制造方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬板材加工，具體涉及柔性分布式制造方法及其系統(tǒng)，所述方法從分布式金屬板材加工系統(tǒng)的多臺機(jī)器當(dāng)中選擇一臺可用來在特定時刻根據(jù)輸入的定單制作零件的機(jī)器，定制的零件由多維模型或圖面來表示。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前的金屬板材加工環(huán)境中，平面金屬零件由單獨(dú)的板材加工機(jī)器制成，例如沖床、激光切割機(jī)和/或其中的組合。至于彎曲，則利用比如折彎機(jī)、壓彎機(jī)和自動面板彎曲機(jī)等機(jī)器使平面金屬片彎曲。利用CNC(計算機(jī)數(shù)字控制)技術(shù)的先進(jìn)性，所有這些單獨(dú)的機(jī)器可被編程以執(zhí)行為機(jī)器設(shè)計的任務(wù)。例如，沖床可被編程用于沖孔操作，切割機(jī)可被編程用于切割操作，而折彎機(jī)可被編程用于彎曲操作。用于操作各機(jī)器的程序由專用于特定類型機(jī)器的特定軟件產(chǎn)生。例如，平面金屬零件由六角轉(zhuǎn)塔式?jīng)_床和激光切割機(jī)來制造，而需要彎曲的零件由能夠由能夠按照設(shè)計工程師編制的零件模型將平面件彎曲成所期望形狀的彎曲機(jī)來制造。
由金屬薄板制成的部件的設(shè)計過程在當(dāng)前的制造環(huán)境中利用各種CAD(計算機(jī)輔助設(shè)計)系統(tǒng)來完成。這些CAD系統(tǒng)可以是三維模型或二維的，盡管由于三維CAD系統(tǒng)為設(shè)計工程師提供了便利而使大多數(shù)設(shè)計目前在三維環(huán)境下制作。
在一個典型的制造過程中，為零件生成一個途程分析定單。該途程分析定單指示什么機(jī)器將被使用以及以什么樣的順序使用這些機(jī)器來制造一個特定的零件或若干零件。利用途程分析定單，還估計了制造時間以便于建立開始處理過程的合理的起動時間從而滿足所要求的最后傳送時間。制造零件所需的特定機(jī)器或若干臺機(jī)器一經(jīng)確定，CNC程序員就接收將要制造零件的“板片圖(flat drawing)”或者該板片圖就由可用的三維圖面來繪制。其后，生成用于利用機(jī)器制造零件的程序。如果零件需要被彎曲，則還生成用于特定彎曲機(jī)的彎曲程序。
目前，存在有若干在制成板片圖時所產(chǎn)生的問題。首先，為了能夠生成正確的板片圖，程序員必須確切地了解加工和材料以及材料厚度和將要用來制造零件(該零件可能是平面零件或彎曲零件)的機(jī)器。平面零件的尺寸規(guī)格是關(guān)鍵的，并且如果制成的平面零件最終變?yōu)樾枰袷鼐_的工藝尺寸的彎曲零件的話，則更是如此。時常，制成的零件所具有的尺寸規(guī)格超出了工藝尺寸規(guī)格。常常需要多次重復(fù)以使平面零件符合所用類型的材料要求的彎曲余量和用來制造零件的機(jī)器。并且如果部件的尺寸規(guī)格是關(guān)鍵的，或者如果部件在不同方向上具有多重彎曲，則在傳統(tǒng)的制造環(huán)境中生成正確的板片圖變得非常困難，因?yàn)榫_的板片圖需要基于加工、材料和機(jī)器等組合的信息。也有試圖根據(jù)多維模型或圖面(如三維模型或圖面)生成板片圖的情形。
此外，在今天的制造車間中，常常將需要的信息存儲在不同的位置。有時，信息由程序員的注釋(note)組成并且依賴于程序員的經(jīng)驗(yàn)。制造過程的板片圖一經(jīng)生成，制造過程就被“鎖定”至該板片圖并且因此在制造過程期間不再允許任何機(jī)動性。這個非機(jī)動性限制了制造商在短時間內(nèi)以及小批量地制造可能有差別的零件的能力和生產(chǎn)量。
由于在制造過程期間可能需要的工藝變更導(dǎo)致了另一個問題出現(xiàn)。在板片圖已經(jīng)由輸入多維圖面產(chǎn)生的傳統(tǒng)系統(tǒng)中，任何變更將要求相對于已經(jīng)被選擇、依照板片圖制造零件的不同設(shè)備或機(jī)器來修改板片圖的尺寸規(guī)格。假定制造工藝圖面和設(shè)計工藝圖面或模型之間的反饋非常小(如果還稍微有一點(diǎn)的話)，常常會存在有一組關(guān)于如何制造零件的圖面和另一組關(guān)于零件看上去如何的圖面。不必說，這樣的雙重工藝?yán)速M(fèi)了大量寶貴的工時。
目前，存在有能夠根據(jù)輸入的多維圖處理已完工零件的某些實(shí)例。這些實(shí)例要求制造過程在專用的機(jī)器生產(chǎn)線(如Finn-Power SG沖床/剪切系統(tǒng)和EB面板彎曲系統(tǒng))上進(jìn)行。然而，專用制造系統(tǒng)受限于剛性環(huán)境中的搬運(yùn)過程。也就是，對于這樣的系統(tǒng)，過程被鎖定至特定設(shè)備并且不能自動采用另外的制造方法。例如，如果其中一個專用機(jī)器(如沖床)損壞，則為了將已經(jīng)由損壞的沖床實(shí)施的制造過程引至可做同樣工作的激光加工機(jī)，不得不生成新的板片圖以及用于激光切割機(jī)的新程序。

發(fā)明內(nèi)容
為了使多機(jī)器制造系統(tǒng)能夠利用所選擇的、在期望的制造時間能夠并有效地制造零件的機(jī)器來制造零件，提供了用于存儲與系統(tǒng)的各臺機(jī)器的操作有密切關(guān)系的各種數(shù)據(jù)的多個數(shù)據(jù)庫。這些數(shù)據(jù)庫可能完全是中央存儲器的一部分或者可以是多個存儲器的一部分，每個存儲器存儲指定的數(shù)據(jù)庫。各數(shù)據(jù)庫可能已在其中存儲了與指定機(jī)器有關(guān)的數(shù)據(jù)，或者存儲有被系統(tǒng)的所有機(jī)器使用的特定類型的數(shù)據(jù)。
在第一實(shí)施例中，各種機(jī)器的加工規(guī)程作為加工數(shù)據(jù)被存儲在其中一個數(shù)據(jù)庫中。各臺機(jī)器進(jìn)行操作所遵循的生產(chǎn)規(guī)程作為生產(chǎn)數(shù)據(jù)被存儲在另外的其中一個數(shù)據(jù)庫中。在系統(tǒng)中包含彎曲機(jī)的那些實(shí)例中，彎曲機(jī)的彎曲規(guī)程作為彎曲數(shù)據(jù)存儲在再一個數(shù)據(jù)庫中。附加數(shù)據(jù)(如將要使用的材料類型以及特定機(jī)器制作指定的坯料所花費(fèi)的時間)也可作為坯料數(shù)據(jù)和機(jī)器生產(chǎn)能力數(shù)據(jù)分別儲存在不同的數(shù)據(jù)庫中。還可將用于不同類型操作的各臺機(jī)器的有效性作為有效性數(shù)據(jù)存儲在又一個數(shù)據(jù)庫中。
本發(fā)明的分布式柔性制造系統(tǒng)還具有與各機(jī)器相連的中央處理器。另外，假如各臺機(jī)器互連的話，各自對應(yīng)機(jī)器的各CNC處理器還可充當(dāng)中央處理器，這樣為了實(shí)施系統(tǒng)的完整搬運(yùn)過程而可對不同的CNC處理器排列優(yōu)先順序。可存儲各種數(shù)據(jù)庫的存儲器被連接至中央處理器。代替中央存儲器，可在各臺機(jī)器的每一臺處設(shè)置相應(yīng)的存儲器以存儲那些機(jī)器的相關(guān)數(shù)據(jù)庫。
在根據(jù)三維模型制造部件或零件的定單下達(dá)時，為了確定用來制造零件的機(jī)器，從不同數(shù)據(jù)庫中檢索出各種數(shù)據(jù)并使之相互關(guān)聯(lián)以確定制造零件的必要條件并選擇一臺或若干臺最適當(dāng)?shù)摹⒂脕碇圃炝慵臋C(jī)器。一旦數(shù)據(jù)被完全分析，被選擇的機(jī)器就將是能夠?qū)嵤┲圃炝慵僮鞯臋C(jī)器，并且可在特定的生產(chǎn)時間用來按板材進(jìn)行加工來制造零件。選擇的數(shù)據(jù)還可從各種數(shù)據(jù)庫中檢索出，以用于根據(jù)輸入的多維模型生成板片圖供選擇的機(jī)器在特定的生產(chǎn)時間制造零件。
在通過不同的操作以及因此通過系統(tǒng)的不同機(jī)器制造多個零件的實(shí)例中，各種操作被分離出來并且為了各操作而從各種數(shù)據(jù)庫中檢索出相關(guān)的數(shù)據(jù)以使為了制造不同輸入零件所需要的不同操作可選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)器。各自針對指定機(jī)器的不同板片圖根據(jù)為了各操作而檢索出的選擇數(shù)據(jù)來生成。結(jié)果，即使在制造多個零件的多個定單被輸入本發(fā)明的分布式系統(tǒng)中時，也可能由制造各種零件的各臺機(jī)器的操作產(chǎn)生的瓶頸以及與不同操作的沖突被阻止。
本發(fā)明因此涉及一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有多臺機(jī)器，各機(jī)器適于利用特定工具實(shí)施指定類型的操作，其中用機(jī)器中的一臺來制造一個零件。本發(fā)明的系統(tǒng)的運(yùn)行由下列步驟確定建立多個數(shù)據(jù)庫，將不同機(jī)器的各自對應(yīng)類型的數(shù)據(jù)存進(jìn)多個數(shù)據(jù)庫中的不同數(shù)據(jù)庫，從多個數(shù)據(jù)庫中檢索出與各臺機(jī)器有關(guān)的數(shù)據(jù)，使取自數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)與制造零件的要求相關(guān)聯(lián)以從各臺機(jī)器中選擇一臺機(jī)器用于制造零件，以及利用從數(shù)據(jù)庫選擇的數(shù)據(jù)根據(jù)輸入的多維模型或圖面來生成板片圖供所選擇的機(jī)器制造零件。
本發(fā)明的另一個實(shí)施例涉及一種方法，該方法依照輸入系統(tǒng)的多維模型來選擇一臺用于制造零件的機(jī)器，所述系統(tǒng)具有多臺機(jī)器，各機(jī)器具有至少一種用于根據(jù)板材實(shí)施一類加工的工具。所述實(shí)施例的方法包括下列步驟作為加工數(shù)據(jù)存儲各臺機(jī)器的加工規(guī)程，作為生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲機(jī)器各自對應(yīng)的生產(chǎn)規(guī)程，作為彎曲數(shù)據(jù)存儲彎曲機(jī)各自對應(yīng)的彎曲規(guī)程，作為生產(chǎn)能力數(shù)據(jù)存儲機(jī)器各自對應(yīng)的有效生產(chǎn)能力，使機(jī)器的加工規(guī)程、生產(chǎn)規(guī)程、彎曲規(guī)程和有效生產(chǎn)能力相關(guān)聯(lián)以選擇至少一臺用于制造零件的機(jī)器，以及根據(jù)輸入的多維模型生成零件的板片圖供選擇的機(jī)器來制造零件。
本發(fā)明的系統(tǒng)因此包含多臺機(jī)器，各機(jī)器具有至少一種用于實(shí)施至少一類加工的工具，并包括存儲單元，用于存儲作為各自對應(yīng)的加工數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)能力數(shù)據(jù)的機(jī)器的加工規(guī)程、生產(chǎn)規(guī)程和有效生產(chǎn)能力。本發(fā)明的系統(tǒng)還包括接口單元，用于接收表示將要由系統(tǒng)制造的零件的多維輸入模型；以及處理單元，用于使各自對應(yīng)的加工數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)能力數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)以選擇其中一臺能夠并有效地在所期望的生產(chǎn)時間制造零件的機(jī)器。根據(jù)輸入的多維模型生成的板片圖被用來由選擇的機(jī)器制造零件。


參考下面的說明連同附圖可以更好地理解本發(fā)明，其中圖1是對本發(fā)明系統(tǒng)的說明，其中多臺機(jī)器通過中央控制器而互連；圖2是說明本發(fā)明分布式系統(tǒng)的不同功能和規(guī)程的總框圖；圖3是本發(fā)明分布式制造系統(tǒng)的各示范機(jī)器和程序的網(wǎng)絡(luò)布局；圖4是選擇制造系統(tǒng)中一臺用于制造定做零件的示范機(jī)器的示例說明；以及圖5是說明本系統(tǒng)操作的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1說明了分布式柔性制造系統(tǒng)。如圖所示，示范的制造系統(tǒng)2包括六角轉(zhuǎn)塔式?jīng)_床4、折彎機(jī)6、水力壓彎機(jī)8、電壓彎機(jī)10、激光沖孔機(jī)12、激光切割機(jī)14和沖剪機(jī)16。其中的各臺機(jī)器被連接至中央處理計算機(jī)18。應(yīng)當(dāng)注意的是，實(shí)際上計算機(jī)18可以代表在圖1實(shí)施例的各板材加工機(jī)器中的各CNC控制器或其中任何一個CNC控制器。
連接至計算機(jī)18的是存儲器20。存儲器20(而不是中央處理器)還可以代表在各板材加工機(jī)器中駐留的各個存儲器，其在那些機(jī)器中與駐留CNC控制器一起發(fā)揮作用。加工定單接口22也被連接至計算機(jī)18用來接收形成板材的輸入定單。這樣的接口可包括傳統(tǒng)的閱讀器、掃描儀、鍵盤、CD ROM閱讀器以及允許用戶將包括由系統(tǒng)的一臺或多臺被選機(jī)器制造的部件的多維模型或圖面的定單輸入系統(tǒng)的其他輸入裝置。如同計算機(jī)18和存儲器20，加工定單接口22還可以是系統(tǒng)的一臺或多臺機(jī)器的一部分。
關(guān)于圖1的示范實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解各板材加工機(jī)器被互連以使即使機(jī)器有可能分布在工廠或車間的制造場地上或者的確位于不同位置，不同機(jī)器各自對應(yīng)的操作事實(shí)上可以協(xié)調(diào)。出于討論的目的，假定所有這些機(jī)器位于同一位置并且將要制造的坯料的板材可通過傳送器或其他單元在整個系統(tǒng)中被傳遞至各機(jī)器或者從一臺機(jī)器傳遞至下一臺。
基于與在特定的生產(chǎn)時間利用最適合并且最有效地制造零件的設(shè)備的定單有關(guān)的制造數(shù)據(jù)，通過獲取比如直接來自三維CAD系統(tǒng)的輸入的信息，本發(fā)明將柔性帶至自動環(huán)境中較短的交付時間下小批量不同零件的制造。三維CAD系統(tǒng)可以是圖1所示的加工定單接口22的一部分。
考慮到各臺機(jī)器或設(shè)備的有效性，需要特定加工的實(shí)時信息以及制造設(shè)備的設(shè)置有效性，它們是制造滿足所需尺寸規(guī)格的零件的主要標(biāo)準(zhǔn)。在所有與零件制造有關(guān)的數(shù)據(jù)已知時，本發(fā)明的分布式制造系統(tǒng)將產(chǎn)生用于制造定做零件的程序。這確保了制造工藝和設(shè)計工藝具有相同的信息。換句話說，本發(fā)明的系統(tǒng)確保了制造零件的系統(tǒng)的機(jī)器將遵循的零件示意圖將與設(shè)計信息相同。
為了達(dá)到這個目的，利用了來自不同數(shù)據(jù)庫、用于生成“板片圖”的制造信息的實(shí)時處理，所述的“板片圖”展示了將要以板片幾何結(jié)構(gòu)制造的零件的尺寸規(guī)格。根據(jù)所生成的板片幾何結(jié)構(gòu)，可為被選擇用于制造定做零件的機(jī)器生成適當(dāng)?shù)腃NC程序，所述機(jī)器的選擇是以其在制造零件的特定生產(chǎn)時間的有效性為基礎(chǔ)的。選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)器來制造零件的其他示范標(biāo)準(zhǔn)包括利用將要制成零件的材料來加工的機(jī)器的生產(chǎn)能力、用于該零件的機(jī)器加工的相容性以及實(shí)施由薄板坯料制造零件所需要的特定操作的機(jī)器的生產(chǎn)能力。有可能存在許多能夠有效制造定做零件的可選用機(jī)器。
圖2是說明提供給本發(fā)明的分布式系統(tǒng)的以及用來確定用于制造定做零件的最適當(dāng)?shù)臋C(jī)器的各種規(guī)程和數(shù)據(jù)的框圖。特別是，對于本發(fā)明的系統(tǒng)來說，根據(jù)定單的輸入，在制造過程期間不同類型的數(shù)據(jù)被收集并且被分發(fā)。如圖2所示，本發(fā)明的系統(tǒng)具有存儲器24，其中存儲了系統(tǒng)的各臺機(jī)器的指定定單。利用已建立的各臺機(jī)器的定制基礎(chǔ)，在部件將由系統(tǒng)制造時，通過標(biāo)示為模塊26的生產(chǎn)負(fù)荷途程分析處理器程序，用于制造部件的薄板坯料的途程分析可以由定單數(shù)據(jù)庫24來確定。如果定單包含許多零件，其中相對不同坯料的多個板材的傳遞、制造那些零件的最有效方式由生產(chǎn)負(fù)荷途程分析處理26來確定。取決于生產(chǎn)負(fù)荷的途程分析，各臺機(jī)器的設(shè)置可以借助于機(jī)器設(shè)置模塊或程序28來實(shí)現(xiàn)。設(shè)置各臺機(jī)器的過程被輸入屬于各種數(shù)據(jù)被裝入其中的執(zhí)行程序模塊的模塊30，以使適當(dāng)?shù)陌迤瑘D可輸出至系統(tǒng)的適當(dāng)?shù)臋C(jī)器從而在在生產(chǎn)運(yùn)行期間于適當(dāng)?shù)臅r間制造定做零件。
同樣被輸入執(zhí)行模塊30的是來自模塊32的三維模型。模塊32可以代表輸入將由本發(fā)明系統(tǒng)制造的零件的三維模型的三維CAD系統(tǒng)。另外，模塊32還可代表輸入到接口的三維模塊或圖面，所述接口比如是圖1所示的加工定單接口22，它將輸入的三維模型信息傳送至執(zhí)行模塊30。一經(jīng)接收，就展開零件的三維模型并將其轉(zhuǎn)換為表示三維模型部件的二維示意圖的板片圖。這個過程在執(zhí)行模塊30的子模塊3A中進(jìn)行。在零件制造需求彎曲時，可將板片圖(通常以文件的形式生成)發(fā)送至執(zhí)行模塊30的自動彎曲工序工序子模塊30B。
同樣通過生產(chǎn)規(guī)程模塊34提供給執(zhí)行模塊30的是各臺機(jī)器的生產(chǎn)規(guī)程。為了生成各臺機(jī)器的生產(chǎn)規(guī)程，或者通過實(shí)驗(yàn)分析或者通過機(jī)器制造數(shù)據(jù)，由模塊36從各臺機(jī)器中收集數(shù)據(jù)。收集的數(shù)據(jù)被輸入模塊34，其中系統(tǒng)的不同機(jī)器的各生產(chǎn)規(guī)程被表述，并且被輸出至執(zhí)行模塊30。彎曲機(jī)操作的規(guī)程也經(jīng)由彎曲規(guī)程模塊38裝入執(zhí)行模塊30，尤其是它的自動彎曲子模塊30B。通過從由各種彎曲機(jī)(如自動折彎機(jī)、壓彎機(jī)和平面彎曲機(jī)等)實(shí)施的彎曲工序中收集的數(shù)據(jù)，建立彎曲規(guī)程。與不同彎曲機(jī)的彎曲工序有關(guān)的數(shù)據(jù)被收集并被存進(jìn)交互式彎曲模塊40以及因此被輸出至彎曲規(guī)程模塊38。
基于與機(jī)器設(shè)置、生產(chǎn)規(guī)程和彎曲規(guī)程有關(guān)的信息或數(shù)據(jù)，執(zhí)行模塊30能夠輸出適當(dāng)?shù)男畔⒅粮髋_機(jī)器以經(jīng)由自動工具模塊42，在機(jī)器能操作的工具方面指導(dǎo)機(jī)器各自對應(yīng)的操作。通過由加工規(guī)程模塊44將數(shù)據(jù)輸入自動工具模塊42，指定機(jī)器內(nèi)特定工具的操作還由該機(jī)器的工具的加工規(guī)程來規(guī)定。根據(jù)與不同機(jī)器各自對應(yīng)的工具如何相互作用有關(guān)的實(shí)驗(yàn)分析來建立加工規(guī)程。通過由執(zhí)行模塊30提供的工具的操作處理，這種交互式的加工數(shù)據(jù)在交互式加工模塊46中被收集并被傳送至加工規(guī)程模塊44供自動工具模塊42使用。
集成到自動工具模塊42的是嵌套優(yōu)化堆疊模塊48，當(dāng)存在有借助于系統(tǒng)的不同機(jī)器根據(jù)單個定單或多個定單制造的多個零件時，嵌套優(yōu)化堆疊模塊48實(shí)質(zhì)上優(yōu)化了不同零件的定單和制造。模塊48的嵌套程序?qū)⒁圃斓牧慵M(jìn)行分類并最優(yōu)化地搬運(yùn)那些零件，以使在生產(chǎn)運(yùn)行中各種零件的制造期間不會出現(xiàn)瓶頸或沖突。就制造批量逐漸變小而言，這特別有用，并且以較少的時間花費(fèi)在材料搬運(yùn)上?？紤]到系統(tǒng)內(nèi)各臺機(jī)器的有效性以及從一臺機(jī)器和/或過程至另一臺機(jī)器(和/或另一個過程)的不同零件的處理步驟，嵌套優(yōu)化堆疊模塊優(yōu)化了材料利用。
圖3示出的是各種數(shù)據(jù)庫以及由數(shù)據(jù)庫生成的程序的示范性“網(wǎng)絡(luò)布局”。尤其是，各種數(shù)據(jù)庫和程序通過中央鏈路或總線50連接。被連接到中央總線50的是存儲器52a，其充當(dāng)了存儲三維CAD模型和圖面的數(shù)據(jù)庫?？蓪?shù)據(jù)庫52a連接至處理器52b。同樣被連接至總線50的是存儲器54a及其處理器54b，用于存儲由客戶輸入本發(fā)明系統(tǒng)的制造零件的定單。這些訂單還可作為數(shù)據(jù)被存進(jìn)存儲器54a的數(shù)據(jù)庫中。值得注意的是，生產(chǎn)規(guī)程作為生產(chǎn)數(shù)據(jù)被存儲并且可以是存儲在存儲器54a中建立的數(shù)據(jù)庫或另一個數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)的一部分。存儲器56a及其處理器56b也被連接至總線50。存儲器56a中的數(shù)據(jù)庫被用來存儲表示各臺機(jī)器的工具的加工規(guī)程以及各臺機(jī)器如何操作那些工具的數(shù)據(jù)。坯料或板材作為材料數(shù)據(jù)被存進(jìn)存儲器58a中的數(shù)據(jù)庫。存儲器58a及其處理器58b同樣被連接至總線50。各機(jī)器的有效性以及那些機(jī)器各自的生產(chǎn)能力作為機(jī)器生產(chǎn)能力數(shù)據(jù)和機(jī)器有效性數(shù)據(jù)被存進(jìn)存儲器60a的數(shù)據(jù)庫。存儲器60a及其處理器60b同樣被連接至總線50。還被連接至總線50的是存儲器62a及其處理器62b。存儲在存儲器62a中的是至少一個用于存儲表示不同類型彎曲機(jī)(如自動折彎機(jī)、壓彎機(jī)等)的彎曲規(guī)程的彎曲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，它可以構(gòu)成分布式制造系統(tǒng)的一部分。盡管是作為獨(dú)立的存儲器示出的，實(shí)際上可以在中央存儲器(如圖1所示的20)中建立不同的數(shù)據(jù)庫，用該存儲器包含有許多獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫。
根據(jù)各種數(shù)據(jù)庫提供的不同數(shù)據(jù)，可為本發(fā)明的、由薄板坯料制造定做零件的系統(tǒng)生成適當(dāng)?shù)某绦颉Ｈ鐖D3所示，分布式制造系統(tǒng)的處理器(它可以是中央處理器或是另外的處理器)通過從數(shù)據(jù)庫56a、58a、60a和62a中檢索出能使處理器根據(jù)三維模型模型或圖面生成板片圖的數(shù)據(jù)可以生成板片圖。出于解釋的目的，從不同數(shù)據(jù)庫中檢索出的各自的數(shù)據(jù)在板片圖生成程序64中用C、D、E和F來表示，板片圖生成程序64在圖3中用存儲器64a及其處理器64b來表示。在收到比如存儲在存儲器52a中的三維模型或圖面時，如果包括有彎曲工序，板片圖生成程序?qū)z索出與不同機(jī)器及其各自的加工、材料數(shù)據(jù)、機(jī)器有效性和生產(chǎn)能力數(shù)據(jù)以及任何彎曲數(shù)據(jù)有關(guān)的適當(dāng)數(shù)據(jù)，用于生成代表三維模型模型并且對于機(jī)器根據(jù)三維模型提出的要求和/或尺寸規(guī)格來制造零件所需要的板片圖。
板片圖一經(jīng)生成，就通過總線50將其供給處理器。同時，系統(tǒng)將開始從系統(tǒng)中選擇一臺或若干臺對于根據(jù)板片圖制造零件來說最適當(dāng)?shù)臋C(jī)器。假如選定了機(jī)器，系統(tǒng)的處理器開始生成執(zhí)行程序，供給所選擇的機(jī)器以指示該機(jī)器實(shí)施適當(dāng)?shù)牟僮?，從而根?jù)板材來制造零件。這個過程由NC零件程序66來實(shí)施，NC零件程序66用存儲器66a及其處理器66b來表示。為了生成NC零件執(zhí)行程序，從各種數(shù)據(jù)庫中選擇的數(shù)據(jù)至少包括存儲在數(shù)據(jù)庫56a(C)中的加工和機(jī)器數(shù)據(jù)以及存儲在數(shù)據(jù)庫60a(E)中的機(jī)器有效性和生產(chǎn)能力數(shù)據(jù)。
在多個零件將按照單個輸入定單或多個定單來制造的情況下，其中系統(tǒng)的各臺機(jī)器將同時運(yùn)行，為了防止生產(chǎn)運(yùn)行期間生產(chǎn)流程和/或零件制造中可能發(fā)生的瓶頸和沖突，標(biāo)示為68的嵌套程序(可包括解除嵌套程序設(shè)計)被設(shè)置，用于將定做零件分類成由所選機(jī)器的操作的特定定單，以使可對不同的定做零件排列優(yōu)選順序并且由各選擇機(jī)器按順序而不是大概并行地制造，以避免不同機(jī)器的操作中任何潛在的沖突。在用存儲器68a和處理器68b表示時，嵌套程序考慮來自數(shù)據(jù)庫60a的機(jī)器有效性和機(jī)器生產(chǎn)能力數(shù)據(jù)(E)以及存儲在數(shù)據(jù)庫58a中的坯料數(shù)據(jù)(D)。
在零件的制造要求彎曲工序，從而需要彎曲機(jī)(可以是自動折彎機(jī)或壓彎機(jī))來制造零件時，系統(tǒng)的彎曲程序(標(biāo)示為70并且用存儲器70a和70b表示)將為選擇的彎曲機(jī)生成彎曲執(zhí)行程序以從坯料制造零件。對于該彎曲程序，用于選擇的彎曲機(jī)的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫62a中檢索出(F)。另外，涉及彎曲機(jī)有效性及其生產(chǎn)能力的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫62a中檢索出(D)。根據(jù)選擇性檢索出的數(shù)據(jù)，生成特別為用于制造一個或若干特定零件所選擇的彎曲機(jī)設(shè)計的程序。應(yīng)當(dāng)注意的是，在生產(chǎn)運(yùn)行期間的特定時間，圖3所示以及上面所討論的各程序?qū)⒈贿x擇的機(jī)器所利用。
這里，將參考圖4討論選擇用于制造零件的一臺或若干臺特定機(jī)器的實(shí)例。如圖所示，在示范的系統(tǒng)中，有7臺板材加工機(jī)器。這些機(jī)器在圖1中被示出并且包括六角轉(zhuǎn)塔式?jīng)_床、沖剪床、激光加工機(jī)、激光沖孔機(jī)、電壓彎機(jī)、水力壓彎機(jī)和自動折彎機(jī)。
假定由客戶定制并且直接通過三維CAD系統(tǒng)或輸入文件輸入加工定單接口22的零件需要某些特定操作，包括比如半圓切割和彎曲操作。在圖4中的“適合性”列下面，值得注意的是，能夠生成制造零件所需要的特定板片切割的最好機(jī)器是激光加工機(jī)(3)和激光沖孔機(jī)(4)。對于制造零件所需要的彎曲操作，需要電壓彎機(jī)(5)。另外參考圖4，在“可用性”列下面，值得注意的是，對于示范系統(tǒng)來說，激光加工機(jī)在需要制造零件的時候是不可用的。因此，剩下的唯一可用機(jī)器是實(shí)施切割的激光沖孔機(jī)。對于圖4的實(shí)例，電壓彎機(jī)也可用來處理板材以制造定制的零件。由“可用加工”列可以看到，激光沖孔機(jī)和電壓彎機(jī)各具有有效并適于處理坯料以制造零件的工具。此外，在“材料能力”列下面，值得注意的是，系統(tǒng)的所有機(jī)器已經(jīng)能夠處理制造定做零件的類型的材料。總之，對于圖4的實(shí)例，被選擇用來根據(jù)特定類型的坯料的板材制造定做零件的機(jī)器是激光穿孔機(jī)和電壓彎機(jī)。正如圖4中的腳注所指出的，激光加工機(jī)是不可用的，因?yàn)槠涔ぷ髂芰σ呀?jīng)飽和并且需要電壓彎機(jī)，因?yàn)楸绕鹚簭潤C(jī)，電壓彎機(jī)可實(shí)施更精確的工作。很顯然，定做零件需要比系統(tǒng)的水力壓彎機(jī)所能做到的更精確的尺寸切割。
參見圖5的流程圖，在這里討論了系統(tǒng)操作。如圖所示，通過步驟72，所期望的零件的三維CAD模型被輸入系統(tǒng)。正如所指出的，將要制造的產(chǎn)品的三維模型可作為文件直接由三維CAD系統(tǒng)輸入或者可生成三維圖面并且如果可用的話，將其輸入系統(tǒng)的掃描儀?？紤]定做零件的尺寸并且通過加工定單步驟74，由客戶向制造系統(tǒng)提交加工定單。根據(jù)接收到的、包括將要由此制造的零件的三維模型、尺寸規(guī)格和特定要求的加工定單，與不同機(jī)器有關(guān)的適當(dāng)數(shù)據(jù)(如那些存儲在圖3所示的數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù))通過步驟76被檢索出。
另外如圖5所示，數(shù)據(jù)可存儲在單個中央存儲器78中，所述中央存儲器78已經(jīng)存儲了多個數(shù)據(jù)庫，各數(shù)據(jù)庫用于存儲與所有機(jī)器或單臺機(jī)器的特定類型有關(guān)的數(shù)據(jù)。彎曲操作是不同于非彎曲操作的，與彎曲機(jī)有關(guān)的數(shù)據(jù)和與非彎曲機(jī)有關(guān)的數(shù)據(jù)被分別存儲在不同的數(shù)據(jù)庫中。另外，假定存在許多不同類型的非彎曲機(jī)和許多不同的彎曲機(jī)，各自對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫還可被再細(xì)分，用來存儲特別涉及不同類型的彎曲機(jī)或非彎曲機(jī)的數(shù)據(jù)。將不同類型數(shù)據(jù)存入存儲器中的不同數(shù)據(jù)庫用步驟80表示。
適當(dāng)類型的數(shù)據(jù)一經(jīng)在步驟76從存儲器78中的數(shù)據(jù)庫檢索出，就在步驟82使檢索出的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。這種數(shù)據(jù)的相關(guān)聯(lián)還可包括在零件的定單中提出的要求。正如上面所討論的，某些檢索出的數(shù)據(jù)包括機(jī)器的加工數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、彎曲數(shù)據(jù)、生產(chǎn)能力數(shù)據(jù)和有效性數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)代表了所提出的不同機(jī)器操作以及在生產(chǎn)運(yùn)行期間將坯料傳送至各臺機(jī)器的規(guī)程和規(guī)格說明。
一旦檢索出的數(shù)據(jù)已經(jīng)被相關(guān)聯(lián)，基于關(guān)聯(lián)的結(jié)果，選擇用于加工板材來制造零件的最有能力以及最有效的一臺或若干臺機(jī)器。在選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)器期間或者其后不久，通過步驟86，從數(shù)據(jù)庫中檢索出選擇的數(shù)據(jù)以根據(jù)三維模型或圖面生成板片圖。通過步驟88，根據(jù)將要制造的零件的板片圖，為選擇的機(jī)器生成程序(如圖3所示的NC零件程序86)，而所述選擇的機(jī)器是用來由為零件所選擇的坯料制造零件的。如果存在許多制造零件所需要的機(jī)器，比如按照圖4的實(shí)施例，則不得不生成少量的零件程序，其中每個零件程序是特別為選擇的機(jī)器中指定的一臺生成的，以實(shí)施根據(jù)坯料或板材制造零件的特定操作。
隨著適當(dāng)?shù)某绦虮惶峁┙o選擇的機(jī)器，通過步驟90，接著可由選擇的機(jī)器來制造零件。盡管未示出，但是如果每個定單或多個定單有多個將要制造的零件，則可重復(fù)圖5的操作步驟。
按照本發(fā)明，現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中所要求的可能有的附加設(shè)備被排除，從而不存在任何在具有多臺板材加工機(jī)器的現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中所作的工藝設(shè)計的重復(fù)。對于本發(fā)明，如流程圖所表示的，即刻可生成零件的板片圖以及可選擇依照板片圖制造零件的適當(dāng)機(jī)器，并且通過特別為選擇的機(jī)器生成用以制造特定零件的程序而對其進(jìn)行操作編程。另外，如圖3所示的68，已知生成嵌套程序的能力，本發(fā)明的系統(tǒng)還能夠?qū)Χ鄠€零件的多個定單或單個定單進(jìn)行分類，從而能夠以非沖突的方式通過系統(tǒng)的不同機(jī)器有序且高效地實(shí)施定制零件的制造。此外，與機(jī)器、機(jī)器的加工、庫存的材料等有關(guān)的各自對應(yīng)的數(shù)據(jù)由于不同機(jī)器的工具、板材和機(jī)器狀態(tài)等的變化而被經(jīng)常更新，數(shù)據(jù)庫將總是包含加強(qiáng)系統(tǒng)機(jī)器各自對應(yīng)的操作的新數(shù)據(jù)，以進(jìn)一步提高板材加工系統(tǒng)的效率并減少為同一零件而使用兩倍有時甚至三倍的設(shè)計圖紙或更改而花費(fèi)的成本。
盡管上面給出了許多規(guī)程和數(shù)據(jù)類型，但應(yīng)意識到，可添加分布式制造系統(tǒng)的附加規(guī)程和數(shù)據(jù)類型，因?yàn)橄到y(tǒng)會得到另外的機(jī)器、工具或不同類型的機(jī)器。此外，在特定生產(chǎn)運(yùn)行中，在特定零件的特定處理和操作期間，一些不同類型的數(shù)據(jù)可被認(rèn)為比其他類型的數(shù)據(jù)更重要。
權(quán)利要求
1.一種在具有各適合利用特定工具進(jìn)行給定類型的操作的多臺機(jī)器的系統(tǒng)中通過使用其中一臺所述機(jī)器根據(jù)定單來制造零件的方法，所述方法包含如下步驟a)建立多個數(shù)據(jù)庫；b)將所述多臺機(jī)器的各類型的數(shù)據(jù)存進(jìn)所述多個數(shù)據(jù)庫中的不同數(shù)據(jù)庫；c)從所述多個數(shù)據(jù)庫中檢索出與所述多臺機(jī)器有關(guān)的數(shù)據(jù)；d)使從所述數(shù)據(jù)庫中檢索出的所述數(shù)據(jù)與制造所述零件的要求相關(guān)聯(lián)，以選擇所述多臺機(jī)器中的至少一臺在給定的時間根據(jù)所述定單制造所述零件；以及e)利用從所述數(shù)據(jù)庫中檢索出的選擇數(shù)據(jù)生成所述零件的板片圖，該板片圖供所述選擇的一臺機(jī)器在所述給定的時間制造所述零件。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包含如下步驟將與彎曲機(jī)進(jìn)行的彎曲操作有關(guān)的數(shù)據(jù)和與非彎曲機(jī)進(jìn)行的非彎曲操作有關(guān)的數(shù)據(jù)分離；以及將彎曲操作數(shù)據(jù)和非彎曲操作數(shù)據(jù)存進(jìn)分開的數(shù)據(jù)庫。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包含如下步驟生成供所述選擇的一臺機(jī)器使用的執(zhí)行程序以進(jìn)行所需要的操作，從用于制造所述零件的板材制造所述零件。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟b包含如下步驟至少將各臺機(jī)器的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和加工數(shù)據(jù)、能夠被各臺機(jī)器加工的坯料的類型以及各臺機(jī)器的操作生產(chǎn)能力存入所述數(shù)據(jù)庫中的相應(yīng)數(shù)據(jù)庫。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟d還包含如下步驟確定對用于所述零件的那種類型的坯料進(jìn)行加工的所述多臺機(jī)器中的每一臺的兼容性。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟d還包含如下步驟確定制造所述零件的所述多臺機(jī)器中的每一臺的生產(chǎn)能力；確定制造所述零件的所述選擇機(jī)器中的每一臺的可用性；以及只從所述多臺機(jī)器中選擇具有制造所述零件的生產(chǎn)能力且在所述零件要被制造時可用來制造所述零件的那些機(jī)器。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟d包含如下步驟確定能夠從為所述零件選擇的坯料制造所述零件的各臺機(jī)器制造所述零件所耗費(fèi)的時間；以及比較被確定能夠制造所述零件的所述機(jī)器制造所述零件各自耗費(fèi)的時間；以及選擇具有最有效制造時間的、在所述零件被制造時可用來加工所述零件的機(jī)器。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟e包含如下步驟檢索出與加工和操作要求以及由所述選擇的一臺機(jī)器制造所述零件的精度有關(guān)的數(shù)據(jù)；以及生成具有尺寸規(guī)格和公差的所述零件的所述板片圖，供所述選擇的機(jī)器用坯料板片進(jìn)行制造。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，來自一個或多個定單的多個零件被所述系統(tǒng)接受，所述方法還包含如下步驟利用來自所述數(shù)據(jù)庫的選擇數(shù)據(jù)以有序的方式安排由各選擇的機(jī)器進(jìn)行的對來自所述一個或多個定單的所述多個零件的制造，以排除由多臺機(jī)器制造多個零件所產(chǎn)生的任何瓶頸或沖突。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，還包含如下步驟將所述零件對應(yīng)的所述定單作為多維模型或圖面輸入。
11.一種在設(shè)有各具有至少一個用于對板材進(jìn)行一種類型加工的工具的多臺機(jī)器的系統(tǒng)中選擇所述機(jī)器中的一臺用于依照多維模型制造零件的方法，所述方法包含如下步驟a)作為加工數(shù)據(jù)存儲所述機(jī)器各自的加工規(guī)程；b)作為生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲所述機(jī)器各自的生產(chǎn)規(guī)程；c)作為彎曲數(shù)據(jù)存儲所述多臺機(jī)器中的彎曲機(jī)各自的彎曲規(guī)程；d)作為生產(chǎn)能力數(shù)據(jù)存儲所述機(jī)器各自的可用生產(chǎn)能力；e)使所述機(jī)器各自的加工規(guī)程、生產(chǎn)規(guī)程、彎曲規(guī)程和可用生產(chǎn)能力相關(guān)聯(lián)，以從能夠制造所述零件的所述多臺機(jī)器中選擇至少一臺機(jī)器；以及f)根據(jù)所述多維模型生成所述零件的板片圖，供所述選擇的一臺機(jī)器用板材制造所述零件。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包含如下步驟作為坯料數(shù)據(jù)存儲與在生產(chǎn)運(yùn)行中要使用的板材的坯料有關(guān)的信息；其中所述零件由所述零件要求的坯料制成；以及其中所述選擇的一臺機(jī)器能夠從所述坯料制造零件。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，還包含如下步驟由至少一個存儲器來形成數(shù)據(jù)庫；將所述各加工數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、彎曲數(shù)據(jù)和生產(chǎn)能力數(shù)據(jù)存進(jìn)所述數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫；以及借助于所述多臺機(jī)器中的中央處理器或各自的過程控制器將所述存儲器互連至所述多臺機(jī)器。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，還包含如下步驟生成執(zhí)行程序，供所述選擇的一臺機(jī)器控制所述一臺機(jī)器的操作步驟，從而由所述板材制造所述零件。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，還包含如下步驟接受根據(jù)由多個所述系統(tǒng)制造的定單的多個零件；以及使來自所述數(shù)據(jù)庫的有關(guān)規(guī)程和數(shù)據(jù)與多個定單相關(guān)聯(lián)，以根據(jù)所述多個定單安排由所述多臺機(jī)器中的有關(guān)機(jī)器以有序的方式制造所述多個零件，從而排除根據(jù)所述多個定單由所述多臺機(jī)器制造所述多個零件所產(chǎn)生的任何瓶頸或沖突。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，還包含如下步驟確定所述零件是否需要彎曲；以及如果所述零件的生產(chǎn)被確定為需要彎曲工序，則生成供所述選擇的一臺機(jī)器使用的彎曲執(zhí)行程序，所述彎曲執(zhí)行程序特別為進(jìn)行給定類型的彎曲操作的特定類型的彎曲機(jī)而生成。
17.一種系統(tǒng)，包含多臺機(jī)器，各具有至少一個用于進(jìn)行至少一類加工的工具；存儲單元，用于存儲作為加工數(shù)據(jù)的所述機(jī)器的有關(guān)加工規(guī)程；作為生產(chǎn)數(shù)據(jù)的所述機(jī)器的有關(guān)生產(chǎn)規(guī)程；作為生產(chǎn)能力數(shù)據(jù)的所述機(jī)器的有關(guān)可用生產(chǎn)能力；接口單元，用于接收表示將要由所述系統(tǒng)制造的零件的多維模型；以及處理器單元，用于將有關(guān)加工數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)和所述機(jī)器的生產(chǎn)能力數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，以從所述多臺機(jī)器中選擇在所期望的生產(chǎn)時間能夠并可用來制造所述零件的至少一臺機(jī)器，所述處理器單元依賴其關(guān)聯(lián)過程的結(jié)果根據(jù)所述多維模型生成所述零件的板片圖供所述選擇的一臺機(jī)器在所述期望的生產(chǎn)時間用板材制造所述零件。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述存儲單元還存儲作為彎曲數(shù)據(jù)的所述多臺機(jī)器中的彎曲機(jī)的有關(guān)彎曲規(guī)程；如果彎曲是制造所述零件所需要的，則所述處理器單元將所述彎曲數(shù)據(jù)與所述加工、生產(chǎn)和生產(chǎn)能力數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，以從所述多臺機(jī)器中選擇一臺彎曲機(jī)來制造所述零件。
19.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述存儲單元還存儲作為坯料數(shù)據(jù)的與在生產(chǎn)運(yùn)行中使用的板材的坯料有關(guān)的信息；用為所述零件選擇的坯料的板材制造的所述零件；以及選用來制造所述零件的能夠加工可制造所述零件的所述類型的坯料的所述一臺機(jī)器。
20.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述多臺機(jī)器、所述存儲單元、所述接口單元和所述處理器單元可通信地互連。
21.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述存儲單元包含至少一個存儲器，用于將所述加工數(shù)據(jù)、所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)、所述彎曲數(shù)據(jù)和所述坯料數(shù)據(jù)存作為各自的數(shù)據(jù)庫存儲。
22.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述存儲單元包含多個存儲器，各用于存儲所述加工數(shù)據(jù)、所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)、所述彎曲數(shù)據(jù)和所述坯料數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。
23.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器單元包含互連至所述多臺機(jī)器的中央處理器。
全文摘要
在具有多臺板材制造機(jī)器的制造系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)的效率，設(shè)置有多個數(shù)據(jù)庫，每個數(shù)據(jù)庫用來存儲與該系統(tǒng)的機(jī)器、要使用機(jī)器的類型、機(jī)器的加工等有關(guān)的特定數(shù)據(jù)。在要由所述系統(tǒng)制造的零件的多維模型被輸入系統(tǒng)時，從各數(shù)據(jù)庫中檢索出選擇數(shù)據(jù)以使系統(tǒng)的多臺機(jī)器中的至少一臺機(jī)器被選用來用所選材料的板材制造零件。同時或此后不久，基于從數(shù)據(jù)庫檢索出的選擇數(shù)據(jù)生成NC零件程序，所述NC零件程序用于為選擇的機(jī)器編程以依照由多維模型生成的板片圖執(zhí)行必要的操作從而制造零件。利用NC零件程序，所選擇的機(jī)器實(shí)施從為零件選擇的薄板坯料制造零件所需的操作。如果有多個要在同一生產(chǎn)運(yùn)行中制造的零件，所述系統(tǒng)將對不同零件進(jìn)行分類并安排由裝了對應(yīng)的適當(dāng)NC程序的各選定的機(jī)器來制造不同的零件，從而排除由于在同一生產(chǎn)運(yùn)行期間由多臺機(jī)器制造多個零件而可能發(fā)生的任何瓶頸和沖突。
文檔編號G05B19/418GK1918573SQ200480041724
公開日2007年2月21日 申請日期2004年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月18日
發(fā)明者M·林德斯特倫, M·哈格 申請人:芬-鮑爾國際公司