[发明专利]用于对从每个给定工件、工具和机床计算的加工生产线整体性能进行实时评估和监控的模块化系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于整个生产过程的不同关键性能指标（Key Performance Indicators，KPI）的实时数据采集、分析和评估的自动模块化系统和方法，其涉及制造过程，例如但不限于：金属加工、铣削、钻孔、锯削、磨削、车削以及锻造等。

背景技术

在之前的申请中，Tiano 的US2011/0093365公开了一种测量和收集耗材机床的性能数据以建立可靠、实时数据库和通过耗材设备的生命周期监控该耗材工具的损耗和性能的系统和过程。

根据Tiano之前的申请，其系统包括：

a)         电子存储柜，用于存储耗材工具；

b)        第一存储装置，用于存储和耗材工具有关的数据；

c)         用于采集性能数据的装置；

d)        第二存储装置，用于存储当耗材工具安装在机床上时该耗材工具运行期间的性能数据；

e)         实时传送所述性能数据给第二存储装置的装置；

f)         处理装置，用于评估该工具的性能，并在该评估的基础上，指示或不指示该工具的拆卸；输出装置，用于向该系统的用户和存储柜传送该指示；

g)        根据来自处理装置的传送的拆卸使用中的工具的指示，允许从存储柜拆卸新的工具。

根据Tiano之前的申请，其过程包括以下步骤：

a)         当工具安装在机床上时，捕获该工具运行期间的性能数据；

b)        实时传送性能数据给管理系统；

c)         评估工具的性能；

d)        在评估的基础上，指示或不指示拆卸已使用的工具和新的工具；以及

e)         通过输出装置，将该拆卸已使用的工具和新的工具的指示传递该用户以及存储柜。

本发明的系统将性能的测量和评估的范围扩展到整个生产过程。

关于金属加工的评估的现有技术主要仅仅涉及需要产生工件结构的实际制造（加工过程）性能，例如，沟槽刻蚀步骤，沉积步骤等。此类现有技术的一个例子如下：

Lam的第7167766号美国专利披露了一种材料加工系统，该材料加工系统包括机床和加工性能控制系统。该加工性能控制系统包括和连接到机床的加工性能控制器，其中，加工性能控制器包括加工性能预测模型、制程配方校正滤波器、过程控制器以及加工性能模型校正算法。加工性能预测模型用于接收来自连接到机床的多个传感器的工具数据，并预测加工性能数据。制程配方校正滤波器连接到加工性能预测模型，并且该制程配方校正滤波器用于接收预测的加工性能数据，产生用于批次（Run-to-Run）过程控制的制程配方校正。加工控制器连接到制程配方校正滤波器，该加工控制器用于根据制程配方校正更新制程配方。

其它现有技术关心基于静态数据输入和预定条件的加工过程的发展，产生初始数控程序，该初始数控程序之后用在生产过程中。此类现有技术的一个实施例如下：

 Hirai的5815400号第美国专利披露了一种加工方法，其中，数字控制装置实施一系列操作，比如加工程序的确定，工具的选择，工件（110）的制备以及监测程序，当数字控制机床工具基于输入图形和加工信息实施加工操作时，需要加工操作和监测，至少使用机床工具信息、工具信息、切削条件信息、材料信息、加工方法符号信息、精加工符号信息、加工余量信息、表面处理信息、调质处理信息，以及成本信息，该方法包括步骤使用电子计算器和机床记录各种各样的信息文件，该电子计算器包括数字控制单元、FA系统、个人计算机，以及一系列数据处理单元；输入加工模式数据；处理已完成的模式；在工件（110）完成正在处理的另一过程前处理加工模式；识别模式；做出关于加工过程的决定；以及确定是否需要测量材料。

综上所述，金属加工工业和其他生产工业长期以来需要一种系统，该系统能基于实时自动输入分析在生产阶段期间采集的输入数据，并且当整个加工过程在生产机床运行时，评估整个加工过程的有效性。长期以来还有一个需求是监控整个生产性能，从而产生进一步改进生产的建议。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于加工生产线整体性能的实时评估和监控的模块化系统（100），所述性能从至少一个金属工件（110）、至少一个耗材工具（120）以及至少一台机床（130）的性能计算得到；所述系统（100）包括：

a）识别装置（140），用于自动识别至少一个条目，该条目包括：

工件 （110）；