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※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
C.2 産業事例研究 — 印刷機の製造
このテスト ケースは、印刷機を製造しているスイスの中規模企業での実際の設置に基づいています。このシステムは、現代の CIM 投資のかなり典型的なものです。このシステムでは、CAD システム、注文処理システム、NC プログラミングの一部、ほとんどの NC マシンなどのコンポーネントがすでに存在していました。
新しい投資、生産計画システム、DNC を備えた製造データ システム、操作をサポートするためのデータベース、時間管理、生産データの収集、および 2 つの柔軟な製造セルを、既存のシステム パーツと統合する必要がありました。新しいコンポーネントとともに、イーサネットに基づく新しいショップ ネットワークがインストールされました。ほとんどのコンポーネントがベンダー固有のソリューションであり、AMT の典型的な状況であるため、統合に必要なカスタマイズされたソフトウェア開発は比較的多額でした。
広く受け入れられているプラットフォームと通信手段 (デファクト スタンダード) の結果としての使用にもかかわらず、多くの特定のインターフェイス、プロトコル、およびポスト プロセッサが必要でした。
適切なインターフェースとツールを備えた製造アプリケーション環境が、購入と試運転の段階だけでなく、将来の運用とトレーニングの拡張においても、実質的な利益とコスト削減をもたらすことは明らかです。
この研究では、CAD システムと CAM システムが作業材料または操作手段の共通データベースを共有しています。すべての製造データは、ローカル グループ サーバーまたは PC ワークステーションを介して DNC サーバーを通じて配布、収集、およびアクセスされます。 CNC と工具のデータは、CNC モジュールを介して交換されます。機械現場でのプログラミングでは、プログラムの保存とアクセスが CNC 制御から直接行われます。データベースへのリンク、品質管理のための特別なリンク、およびランライム、アイドル時間、セットアップ、修理などのカテゴリの機械データを収集するための規定があります。生産データは、DNC サーバーを介して生産計画にリンクされています。システム。時間制御と安全アクセス システムは、別々の端末で動作します。この部分は、製造データおよび通信システムに直接統合されていないため、テスト ケースの一部ではありません。
ショップのネットワークを介して、グループ サーバー、時間収集端末、および光ファイバー スター カプラーが、イーサネット バックボーンに直接接続されます。古い CNC マシンは、シリアル ライン (RS 232) 経由でグループ サーバーに接続されます。独自の専用サーバー、ロボット、ツールセットアップ、およびフロア搬送システムの制御ユニットを備えた柔軟な製造システム FMS1 および FMS2 は、Thinwire Ethernet ブランチに接続されています。新しい重要な NC マシンには、それぞれオンサイトの PC ワークステーションがあります。これらのワークステーションはすべて、光ファイバー ケーブルを介して、イーサネット バックボーン上の 2 つのスター カプラーに接続されています。
ネットワーク全体の基本プロトコルはTCP/IP+NFTです。サーバーと PC ワークステーション間のファイル転送に使用されます。すべての制御機能、コマンド、およびメッセージ転送は、PC ワークステーションのグループ サーバーと NC マシンの制御機器または他のワークショップ デバイスの間でのみ有効です。これらのアプリケーションのほとんどで、カスタマイズされたソフトウェアが必要でした。
このテスト ケースで検討した 18 台の NC マシンのうち、データ形式と通信インターフェイスに関して同じタイプ (同じメーカー) の NC マシンは 5 つだけです。したがって、14 のポスト プロセッサと通信リンクの調整が必要でした。このようなカスタマイズされたソフトウェアは、ロボット、FMS, ツールのセットアップ、搬送システムにも必要でした。
以下の表 C-1 に示すように、ツールとデータへの必要なインターフェイスが MAPLE 機能アーキテクチャによって記述された環境で利用可能であり、必要なツールがこのアーキテクチャに適合するために利用可能である場合、そのようなシステムではかなりの節約が達成されます。 .したがって、必要なリレーショナル データ管理は、MAPLE によって提供される基本構造上で実現でき、個々の関係と専門分野のみをカスタマイズする必要があります。
オペレーティング データベースは非常に特殊なケースです。これは、多くの部門とシステム コンポーネントが複数のアクセスを必要とするためです。示されている節約は、そのようなシステムのベンダーが必要な調整を行った場合にのみ可能になります。実際の寸法や切削時間を含むリアルタイムのツール データ交換は、より一般的な問題であり、MAPLE ツールまたは標準化された手順で解決する必要があります。
生産計画、CAD, および CAM システムへのリンクは、製造データ マネージャーを使用して、対応するデータベースにアクセスする必要があります。
適切なアプリケーション プログラムによるオペレータ インターフェースの適応が、必要なカスタム エンジニアリングを削減できるかどうかは未解決の問題です。これは、このテスト ケースでは考慮されません。必要な通信プロトコルを節約することはできません。ここでは、産業用通信における新しいアプローチ、またはベンダーによる MMS のより広範な実装が進歩をもたらす可能性があります。
個々の NC データ形式用のポストプロセッサは、かなりの高コスト コンポーネントです。ポスト プロセッサはさまざまなベンダーによって書き直されることが多いため、MAPLE 内のポスト プロセッサの一般的に利用可能なライブラリは非常に役立ち、大幅な節約につながります。
最後に、MAPLE のような標準化された環境では、試運転、テスト、指示、および文書化をはるかに少ない労力とコストで達成できます。
表 C - 1 — MAPLE を使用した推定節約額
| ソフトウェアアイテム | MAPLE による節約 | 推定節約額 (%) |
|---|---|---|
| データサーバー | ||
| 標準ソフトウェア | 基本構造、ツール、インターフェース、標準手順 | 0 |
| カスタマイズされたソフトウェア | 33 | |
| グループ サーバー 1, 古い CNC マシン用 | ||
| 標準ソフトウェア | ツール | 17 |
| カスタマイズされたソフトウェア | アーキテクチャ、ツール | 16 |
| グループ サーバー 2, FMS システム + ロボット | ||
| 標準ソフトウェア | アーキテクチャ、ツール | 17 |
| カスタマイズされたソフトウェア | アーキテクチャ、ツール、統合により可能性が高まる 産業用通信規格 | 11 |
| 13台のCNC上のPCワークステーション | ||
| 標準ソフトウェア | アーキテクチャ、ツール | 29 |
| カスタマイズされたソフトウェア | アーキテクチャ、ツール、統合により可能性が高まる 産業用通信規格 | 20 |
| ポストプロセッサー | ||
| 14 種類のポスト プロセッサ | ポスト プロセッサのライブラリ | 67 |
| サービス | コミッショニング、テスト、指示 | 52 |
| ドキュメンテーション ソフトウェアと操作 | 40 | |
| ソフトウェアとサービスの合計節約額 | 30 |
C.2 Industrial case study — Manufacture of printing machines
This test-case is based on a real installation in a medium-sized Swiss company, manufacturing printing machines. The system is fairly typical of modern CIM investment. For this system some components such as the CAD system, the order processing system, part of the NC-programming and most of the NC-machines already existed.
The new investment, the production planning system, the manufacturing data system with DNC, the database for supporting the operation, time control, the collection of production-data and two flexible manufacturing cells had to be integrated with the existing system parts. A new shop network based on Ethernet, was installed together with the new components. The customised Software-Development needed for integration was relatively high, as most of the components are vendor specific solutions, a typical situation in AMT,.
In spite of the consequent usage of widely accepted platforms and means of communication (defacto standards), many specific interfaces, protocols and post processors were needed.
It can clearly be seen that a Manufacturing Application Environment with suitable interfaces and tools would bring substantial benefits and cost savings, not only in the purchasing and commissioning phases, but also for future operating and training expansions.
In this study the CAD and CAM Systems share a common database for the working materials or operating means. All manufacturing data is distributed, collected and accessed through a DNC-Server via a local group servers or PC-Workstations. CNC and tool data is exchanged over CNC-modules. For machine-site programming, storing and accessing of programs is made directly from the CNC control. There are links to the database, a special link for quality control, and a provision for collecting machine data in categories such as run-rime, idle-time, setup, repairs etc. Production data is linked via a DNC-server to the Production Planning System. A time control and safety access system works with separate terminals. This part is not directly integrated into the manufacturing data and communication system and is therefore not part of the test-case.
Through the shop's network the group servers, time collecting terminals and fibre optical star couplers are directly connected to an Ethernet backbone. Older CNC machines are connected to a group server via serial lines (RS 232). Flexible manufacturing systems FMS1 and FMS2 with their own specialised server, a robot, the tool setup and the control unit of a floor transport system are connected with Thinwire Ethernet branches. Newer and important NC- machines each have on-site PC-Workstations. All these workstations are connected via fibre optical cables to two star couplers on the Ethernet backbone.
The basic protocol of the entire network is TCP/IP + NFT. It is used for file transfer between the servers and the PC workstations. All control functions, commands and message transfers, are effective only between the group servers of the PC workstations and the control equipment of the NC machines or the other workshop devices. In most of these applications there was a need for customised software.
From the 18 NC machines considered in this test-case, only 5 are identical in type with respect to data formats and communication interfaces (same manufacturer). Therefore, 14 post processors and communication link adaptations were needed. Such customised software was also needed for the robot, the FMS, the tool setup and the transport system.
As shown in Table C - 1 below, considerable savings would be achieved in such a system, if the required interfaces to tools and data were available in an environment described by the MAPLE functional architecture, and the needed tools were available to fit into this architecture. Thus the relational data management needed, could be realised on the base structure provided by MAPLE and only the individual relationships and specialities need be customised.
The operating database is a very special case, due to the multiple accesses needed by the many departments and hence system components. The savings shown would only be possible if the vendors of such systems make the necessary adaptations. The real-time tool data exchanges, including actual dimensions and cutting times, are a more general problem, which should be solved with a MAPLE tool or a standardised procedure.
Links to Production Planning, CAD and CAM systems should make use of the Manufacturing Data Manager to access the corresponding databases.
It remains an open question if the adaptation of operator interfaces by suitable application programs, could reduce the needed custom engineering. This is not taken into consideration in this test case. No savings are possible for communication protocols needed. Here a new approach in industrial communication or a much wider implementation of MMS by vendors could bring progress.
A considerable high cost component are the post-processors for the individual NC-data formats. As post processors are rewritten often by different vendors, a general available library of post-processors within MAPLE would be of big help and result in considerable savings.
Finally, commissioning, tests, instructions and documentation could be achieved with much less effort and cost in a standardised environment such as MAPLE will offer.
Table C - 1—Estimated savings, using MAPLE
| Software Item | Savings through using MAPLE | Estimated Savings in % |
|---|---|---|
| Data Server | ||
| Standard Software | Base structure, Tools, Interfaces, Std. Procedures | 0 |
| Customized Software | 33 | |
| Group Server 1, for older CNC Machines | ||
| Standard Software | Tools | 17 |
| Customized Software | Architecture, Tools | 16 |
| Group Server 2, FMS Systems + Robot | ||
| Standard Software | Architecture, Tools | 17 |
| Customized Software | Architecture, Tools, more possible with integrated Industrial Communication Standard | 11 |
| PC Workstations on 13 CNC's | ||
| Standard Software | Architecture, Tools | 29 |
| Customized Software | Architecture, Tools, more possible with integrated Industrial Communication Standard | 20 |
| Post Processors | ||
| 14 different post processors | Library of post processors | 67 |
| Services | Commissioning, Tests, Instructions | 52 |
| Documentation software and operating | 40 | |
| Total Savings for Software and Services | 30 |