JP2017120618A - Cell controller and preventive maintenance management method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、機械の予防保全データを監視して、該機械の保全計画を作成する予防保全管理システムに関する。 The present invention relates to a preventive maintenance management system that monitors preventive maintenance data of a machine and creates a maintenance plan for the machine.
生産システム等の、複数の機械を含むシステムには、該複数の機械をそれぞれ制御する複数の数値制御装置が、上位コンピュータからの指令に基づいて各機械を作動させるタイプのものがある。これに関連する周知技術として、例えば特許文献1には、ネットワークに接続された複数のロボットから情報を定期的に収集して、各ロボットの状態をデータベースに蓄積する方法及び装置が開示されている。また特許文献1には、あるロボットの故障発生時に、予め登録したロボットの情報及びリアルタイムで取得したロボットの情報に基づいて、今後故障する可能性のあるロボットを予測することができると記載されている。
In a system including a plurality of machines such as a production system, there is a type in which a plurality of numerical control devices that respectively control the plurality of machines operate each machine based on a command from a host computer. As a well-known technique related to this, for example,
また特許文献2には、工作機械又は測定装置の機器情報を予め設定された周期で定期的に収集し、収集された機器情報を収集時刻と関係付けてデータベースに蓄積し、蓄積された機器情報を外部装置に送信する手段を備えた機器情報配信装置が記載されている。 In Patent Document 2, machine information of a machine tool or a measuring device is periodically collected at a preset period, and the collected equipment information is stored in a database in relation to the collection time. Describes a device information distribution device including means for transmitting a message to an external device.
一方、工作機械等で使用されている個々の部品についての点検を行う時期を作業者に通知する機能を有する装置も周知である。例えば特許文献3には、工作機械で使用されている個々の部品について、点検を行う時期をユーザへ通知する部品点検時期通知機能を有する数値制御装置が記載されている。
On the other hand, an apparatus having a function of notifying an operator of a timing for checking individual parts used in a machine tool or the like is also well known. For example,
また特許文献4には、装置の交換可能部品の稼働状態を蓄積稼働情報として蓄積する蓄積手段と、交換可能部品の稼働限度を表す寿命情報を記憶する寿命情報記憶手段と、交換可能部品の所定期間の稼働状態を表す期間稼働情報を記憶する期間稼働情報記憶手段と、期間稼働情報、蓄積稼働情報及び寿命情報とに基づいて、交換可能部品の交換が必要になる交換時期を算出する交換時期算出手段と、算出した交換時期を出力する出力手段とを備えた部品情報処理システムが記載されている。 Further, Patent Document 4 discloses a storage unit that stores the operation state of a replaceable part of the apparatus as stored operation information, a life information storage unit that stores life information indicating an operation limit of the replaceable part, and a predetermined replacement part. Replacement time for calculating the replacement time when replacement of a replaceable part is required based on the period operation information storage means for storing the period operation information indicating the operation state of the period and the period operation information, the accumulated operation information, and the life information A component information processing system including a calculation unit and an output unit that outputs the calculated replacement time is described.
さらに特許文献5には、プラント設備保全の最適化システムが記載されており、当該システムは、(1)プラント機器材料の経年劣化に対して材料劣化・腐食傾向等を高度技術で解析し、定量的に評価を行うとともに、機能故障モード影響解析による動機器の故障に対する定量的評価を行う手段、(2)前記定量的評価に基づいて保全個所を定量的に特定する手段、(3)影響度評価手法を用いて故障の発生頻度とその故障発生による影響度を設定し、(頻度*影響度)をリスクとして評価する手段、を備える、と記載されている。 Furthermore, Patent Document 5 describes an optimization system for plant equipment maintenance. This system analyzes (1) material deterioration / corrosion tendency with respect to aged deterioration of plant equipment materials with high technology, and quantitatively analyzes the system. And (2) means for quantitatively identifying a maintenance location based on the quantitative evaluation, and (3) the degree of influence. It is described that it comprises means for setting the frequency of occurrence of failure and the degree of influence due to the occurrence of the failure using an evaluation method, and evaluating (frequency * impact) as a risk.
従来、各機械の部品の劣化等に伴う交換は、対象部品の使用時間が予め定めた一定期間を超えたらその部品は劣化したとみなし、作業者が行う場合が多い。しかし、このような一定期間毎に部品を交換するやり方では、実際には劣化が進んでいないものも交換する場合もあり、無駄が生じる。 Conventionally, replacement due to deterioration of a part of each machine is often performed by an operator, assuming that the part has deteriorated when the usage time of the target part exceeds a predetermined period. However, in such a method of replacing parts at regular intervals, there is a case where a part that has not actually deteriorated may be replaced, resulting in waste.
また、劣化に関する閾値等の条件に基づいて数値制御装置が外部(作業者等)に部品交換を促す警告等を出力するやり方もあるが、実際に部品が寿命に達するまで(使用不能になるまで)の時間(猶予時間)がかなり短い場合もある。そのような場合は、警告の出力後に作業者が交換作業を開始しても間に合わない(交換作業完了前に部部品が使用不能となる)可能性があり、生産効率等が大幅に低下する虞がある。特許文献1及び2に記載の技術は、このような猶予期間の計算を行うものではない。
There is also a way for the numerical control device to output a warning etc. for prompting parts replacement to the outside (such as an operator) based on conditions such as a threshold value for deterioration, but until the part actually reaches the end of its life (until it becomes unusable) ) Time (grace time) may be quite short. In such a case, even if the worker starts the replacement work after outputting the warning, there is a possibility that it will not be in time (parts will become unusable before the replacement work is completed), and production efficiency etc. may be greatly reduced. There is. The techniques described in
また、特許文献3に記載の技術は、数値制御装置が部品の点検周期を測定値から算出し外部に通知するものであるが、上述の猶予時間の計算や通知を行うものではない。また特許文献4に記載の技術は、寿命の算出を稼働情報に基づいて行っており、実際の部品の状態から寿命を算出するものではないので、実際の部品の寿命が過去の寿命情報から大きく乖離している場合は、適切な時期に部品交換を行うことが難しい。さらに、特許文献5に記載の技術は、プラント機器材料の劣化・腐食傾向等を定量的に評価し、それにより保全箇所を特定し、リスクを評価するものであるが、やはり実際の部品の状態に基づいて猶予時間を正確に求めるものではない。
In the technique described in
そこで本発明は、予防保全データを監視することにより、部品が寿命に達するまでの猶予時間を正確に求めることができ、これに基づいて適切な保全計画を作成可能な予防保全管理システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a preventive maintenance management system that can accurately determine a grace time until a part reaches the end of its life by monitoring preventive maintenance data, and that can create an appropriate maintenance plan based on this time. For the purpose.
上記目的を達成するために、本願第1の発明は、少なくとも1つの機械と、前記機械を制御する少なくとも1つの機械制御装置と、前記機械制御装置と通信可能に接続されたセル制御装置と、前記セル制御装置と通信可能に接続された上位コンピュータと、を備える予防保全管理システムであって、前記セル制御装置は、前記機械制御装置から受信した前記機械の予防保全データを所定の周期で監視し、監視した予防保全データに基づいて前記予防保全データに関連する前記機械の部品の劣化を検出し、前記劣化を検出したら前記部品が寿命に達するまでの猶予時間を前記予防保全データに基づいて算出する解析部と、前記解析部が算出した猶予時間を、前記劣化が検出された旨を示す警告とともに前記上位コンピュータに通知する通知部と、を備え、前記上位コンピュータは、前記セル制御装置から前記警告を受信したら、前記猶予時間に基づいて前記部品の交換作業を含む保全計画を作成又は更新する保全計画部を備える、予防保全管理システムを提供する。 In order to achieve the above object, the first invention of the present application includes at least one machine, at least one machine control device that controls the machine, a cell control device that is communicably connected to the machine control device, and A preventive maintenance management system comprising a host computer communicably connected to the cell control device, wherein the cell control device monitors the preventive maintenance data of the machine received from the machine control device at a predetermined cycle And detecting the deterioration of the parts of the machine related to the preventive maintenance data based on the monitored preventive maintenance data, and if the deterioration is detected, the grace time until the part reaches the end of its life is determined based on the preventive maintenance data. An analysis unit for calculating, and a notification unit for notifying the host computer of the grace time calculated by the analysis unit together with a warning indicating that the deterioration has been detected; A preventive maintenance management system comprising: a maintenance planning unit that creates or updates a maintenance plan including replacement work of the parts based on the grace time when the host computer receives the warning from the cell control device. provide.
第2の発明は、第1の発明において、前記解析部は、前記劣化を検出した後も前記予防保全データの監視を続行し、監視した予防保全データに基づいて前記猶予時間の再計算を行い、前記通知部は、前記解析部で再計算された猶予時間を前記上位コンピュータに通知し、前記保全計画部は、再計算された猶予時間に基づいて前記保全計画を更新するように構成されている、予防保全管理システムを提供する。 According to a second aspect, in the first aspect, the analysis unit continues monitoring the preventive maintenance data even after detecting the deterioration, and recalculates the grace time based on the monitored preventive maintenance data. The notification unit notifies the upper computer of the grace time recalculated by the analysis unit, and the maintenance plan unit is configured to update the maintenance plan based on the recalculated grace time. Provide a preventive maintenance management system.
第3の発明は、第2の発明において、前記解析部は、前記劣化を検出した後の前記予防保全データの監視を行うときの周期を、前記予防保全データの時間変化割合が大きくなるにつれて小さくする、予防保全管理システムを提供する。 According to a third aspect, in the second aspect, the analysis unit decreases a period when monitoring the preventive maintenance data after detecting the deterioration as the time change rate of the preventive maintenance data increases. Provide a preventive maintenance management system.
本発明によれば、従来は一定の使用時間の経過等に基づいて行っていた部品交換を、監視した予防保全データに基づいて自動で算出した猶予時間に基づいて適切な時期に行うことができるので、より確実で無駄のない予防保全が行えるようになる。 According to the present invention, parts replacement that has been conventionally performed based on the passage of a certain usage time or the like can be performed at an appropriate time based on a grace period that is automatically calculated based on monitored preventive maintenance data. As a result, more reliable and lean preventive maintenance can be performed.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。図1は、本発明の好適な実施形態に係る予防保全管理システム10の概略構成を示すブロック図である。予防保全管理システム10は、少なくとも1つ、好ましくは複数(図示例では3つ)の機械12a、12b及び12c、並びに機械12a、12b及び12cを制御する少なくとも1つ(通常は機械と同数)の機械制御装置(数値制御装置)14a、14b及び14cを含むセル16と、機械制御装置14a、14b及び14cの各々と通信可能に構成されたセル制御装置(セルコントローラ)18と、セル制御装置18と通信可能に構成された上位コンピュータ20とを備える。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a preventive
セル14は、予め定められた作業を実施するための複数の機械の集合である。また機械12a、12b及び12cは例えば、工作機械、(多関節)ロボット、製造機械等であり、各機械は互いに同一のものでも異なるものでもよい。
The cell 14 is a set of a plurality of machines for performing a predetermined operation. The
機械制御装置14a、14b及び14cは、それぞれ機械12a、12b及び12cの動作制御を行うとともに、それぞれの機械において測定された予防保全データをセル制御装置18に送信する。ここで予防保全データには、各機械において適当な頻度で交換や保守が必要となる部品の物性や性能を示す値が含まれ、具体例としては、各機械の軸や可動部を駆動するモータの絶縁抵抗値、バッテリ電圧、冷却用ファンモータの回転数等、部品の劣化に伴って徐々に値が変化(多くの場合、低下)するものが挙げられる。
The
なお本実施形態では、セル16は、製品を製造する工場等に設置可能であり、これに対して、セル制御装置18及び上位コンピュータ20は、工場とは異なる建屋等に設置可能である。この場合は、セル制御装置18と機械制御装置14a、14b及び14cとは、イントラネット等のネットワーク(第1の通信装置22)を介して接続することができる。また、上位コンピュータ20は、工場とは離れた事務所等に設置可能である。この場合は、上位コンピュータ20は、インターネット等のネットワーク(第2の通信装置24)を介して、セル制御装置18と通信可能に接続することができる。但しこれは一例であり、第1の通信装置22は、セル制御装置18と機械制御装置14a、14b及び14cとを通信可能に接続するものであればどのようなものでもよく、また第2の通信装置24は、セル制御装置18と上位コンピュータ20とを通信可能に接続するものであればどのようなものでもよい。
In the present embodiment, the
セル制御装置18は、セル16を制御するように構成されており、具体的には、機械制御装置14a、14b及び14cに指令を送出したり、機械制御装置14a、14b及び14cからそれぞれ機械12a、12b及び12cの稼働の状態(上述の予防保全データも含む)を取得したりすることができる。より詳細には、図1に示すように、セル制御装置18は、各機械制御装置から受信した各機械の予防保全データを所定の周期で監視し、監視した予防保全データに基づいて該予防保全データに関連する機械の部品(バッテリやモータ等)の劣化を検出し、該部品の劣化を検出したら該部品が寿命に達するまでの猶予時間を予防保全データに基づいて算出する解析部26と、解析部26が算出した猶予時間を、劣化が検出された旨を示す警告とともに上位コンピュータ20に通知する通知部28とを備える。
The
またセル制御装置18は、解析部26が監視又は解析したデータを記憶するメモリ等の記憶部30を有してもよい。さらに、セル制御装置18は、作業者や他の装置からの入力を受け付ける入力部32や、入力部32が受け付けた情報や解析部26が処理した内容を表示するディスプレイ等の表示部34を有してもよい。
The
上位コンピュータ20は、例えばパーソナルコンピュータであり、セル制御装置18から受信した警告と猶予時間とに基づいて、部品交換等の保全作業が猶予時間内に完了するような保全計画を立案・作成する。より詳細には、図1に示すように、上位コンピュータ20は、セル制御装置18から劣化が検出された旨の警告を受信したら、セル制御装置18から受信した猶予時間に基づいて、部品の交換作業を含む保全計画を作成又は更新する保全計画部36を備える。また上位コンピュータ20は、保全計画部36が作成・更新した保全計画等を記憶するメモリ等の記憶部38を有してもよい。さらに、上位コンピュータ20は、作業者や他の装置からの入力を受け付ける入力部40や、入力部40が受け付けた情報や保全計画部36が処理した内容を表示するディスプレイ等の表示部42を有してもよい。
The
図2は、主にセル制御装置18における処理の流れの一例を示すフローチャートであり、図3は、予防保全データ(ここではバッテリ電圧)に基づいて猶予時間を計算する処理の一例を説明するグラフである。先ず、セル制御装置18の記憶部30等に保存された予防保全データを初期化し(ステップS1)、予防保全データの測定周期を、予め定めた初期測定周期に設定する(ステップS2)。図3の例では、初期測定周期は、バッテリが正常であるとき(劣化が始まる前)のバッテリ電圧を自動測定する周期t1に相当し、例えば24時間である。
FIG. 2 is a flowchart mainly showing an example of a process flow in the
次に、ステップS2で設定された初期測定周期毎、又は後述する変更された測定周期毎に、予防保全データ(ここでは各機械のバッテリ電圧)を測定する(ステップS3)。但しここで、予防保全データの対象部品(ここではバッテリ)が交換されている(つまりバッテリ電圧の測定値が初期値に復元している)場合は、処理はステップS1に戻る(ステップS4)。 Next, preventive maintenance data (here, the battery voltage of each machine) is measured for each initial measurement period set in step S2 or for each changed measurement period described later (step S3). However, if the target part (battery here) of the preventive maintenance data is replaced (that is, the measured value of the battery voltage is restored to the initial value), the process returns to step S1 (step S4).
次に、測定データを保存した後(ステップS5)、バッテリの劣化が検出されているか否かを自動的に判別する(ステップS6)。図3の例では、その実線グラフ50に示すように、バッテリ電圧の測定値Vが、初期値又は正常値V0よりも、予め定めた許容値を超えて小さくなったとき(例えば、V0の90%に相当する閾値V1を下回ったとき)に、バッテリの劣化が始まったと判断することができる。バッテリ電圧の測定値が許容値以上であるときは、ステップS3に戻る。
Next, after storing the measurement data (step S5), it is automatically determined whether or not battery deterioration is detected (step S6). In the example of FIG. 3, as shown in the
ステップS6においてバッテリの劣化が検出されたとき(例えば図3の時刻T1)は、図3の破線グラフ52で例示するように、これまでの測定データから、バッテリ電圧の今後の変化を示す寿命予測関数(近似曲線)を自動的に求め(ステップS7)、劣化検出時から、バッテリ交換が必要となる交換必要電圧V2まで測定値が下がるまで(図3では時刻T2)の猶予時間t2を自動的に計算する(ステップS8)。このようにして求めた猶予時間は、劣化が検出された旨の警告とともにセル制御装置18から上位コンピュータ20に自動で送信される(ステップS9)。上位コンピュータ20は、セル制御装置18から受信した猶予時間に基づいて、セル14の各機械における部品交換等をいつ行うべきかを定めた予防保全計画を作成・立案する。
When deterioration of the battery is detected in step S6 (for example, time T1 in FIG. 3), as illustrated in the
なお図3に示すように、バッテリ電圧の測定値は、劣化開始後は急激に変化する傾向があるので、劣化検出後は測定周期を変化させて(小さくして)バッテリ電圧の測定・監視を続行し(ステップS10→S3)、猶予時間の再計算(寿命予測関数の更新)を自動で行うことが好ましい。これにより、上位コンピュータ20は、劣化開始後は逐次、より精度の高い寿命予測関数をセル制御装置18から受信できるので、より正確な猶予時間に基づいて予防保全計画を作成・更新できるようになる。
As shown in FIG. 3, the measured value of the battery voltage tends to change abruptly after the start of deterioration. Therefore, after the deterioration is detected, the measurement cycle is changed (reduced) to measure and monitor the battery voltage. It is preferable to continue (step S10 → S3) and automatically perform recalculation of the grace time (update of the life prediction function). As a result, the
測定周期の変更は、作業者がセル制御装置18に対して入力することにより行ってもよいが、さらなる省力化の観点からは、例えば上述のステップS7において、猶予時間の計算とともに、セル制御装置18が自動で、新たな測定周期の計算を行うことが好ましい。この測定周期は、予防保全データの時間変化の度合いが大きいときほど、短くすることが望ましいので、例えば、図3におけるバッテリ電圧の測定値の時間変化割合(グラフの勾配)が大きいほど測定周期が短くなるような関数を用いて、測定周期の計算を行うことが考えられる。例えば図3では、劣化検出前はバッテリ電圧の測定・監視を1日に1回行っているが、劣化検出後は12時間、8時間、4時間のように、破線グラフ52の勾配に応じて徐々に測定周期を短くしている。
The change of the measurement cycle may be performed by an operator inputting to the
なお寿命予測関数は、過去の測定データ等から経験的に求めることができる。但し、本実施形態では、劣化検出後も測定データを取得して逐次、寿命予測関数を更新することができるので、仮に劣化検出直後に作成した寿命予測関数が比較的精度の低いものであっても、上位コンピュータ20は逐次的に更新される寿命予測関数(猶予時間)に基づいて保全計画を更新できるので、作業者が不適当な保全計画に基づいて交換作業を行う可能性は極めて小さくなる。
The life prediction function can be obtained empirically from past measurement data. However, in this embodiment, since the measurement data can be acquired and the life prediction function can be sequentially updated even after the deterioration is detected, the life prediction function created immediately after the deterioration detection is relatively low in accuracy. However, since the
図4は、図3に類似する図であるが、予防保全データの他の例として、機械のモータの絶縁劣化の度合いを示す絶縁抵抗値Rを自動測定し、これに基づいて猶予時間を計算する処理の一例を説明するグラフである。基本的に図4の例は、測定対象がバッテリ電圧からモータ絶縁抵抗値に変更され、これに伴って上述の初期電圧V0、劣化検出のための閾値V1、及び交換必要電圧V2が、それぞれ初期抵抗値R0、劣化検出のための閾値R1、及び交換必要抵抗値R2に変更されている点を除けば、図3と同様である。また交換対象部品は、図3の例ではバッテリであるが、図4の例ではモータである。 FIG. 4 is a diagram similar to FIG. 3, but as another example of preventive maintenance data, an insulation resistance value R indicating the degree of insulation deterioration of a motor of a machine is automatically measured, and a grace period is calculated based on this measurement. It is a graph explaining an example of the process to perform. Basically, in the example of FIG. 4, the object to be measured is changed from the battery voltage to the motor insulation resistance value, and accordingly, the initial voltage V0, the threshold value V1 for detecting the deterioration, and the replacement required voltage V2 are the initial values. Except that the resistance value R0, the threshold value R1 for detecting deterioration, and the replacement required resistance value R2 are changed, this is the same as FIG. In addition, the replacement target part is a battery in the example of FIG. 3, but is a motor in the example of FIG.
本実施形態の変形例として、図2のフローチャートにおいて、劣化を検出するステップS6を、算出された猶予時間等を上位コンピュータに送信した後(ステップS9の後)に移動させてもよい。これにより、劣化を検出する前であっても猶予時間の計算を行うことができ、より早期の段階から保全計画を作成しておくことができるようになる。 As a modification of the present embodiment, step S6 for detecting deterioration in the flowchart of FIG. 2 may be moved after the calculated grace time or the like is transmitted to the host computer (after step S9). As a result, the grace time can be calculated even before the deterioration is detected, and a maintenance plan can be created from an earlier stage.
上述したように、セル制御装置18は、所定の時間周期で機械制御装置14a、14b及び14cからそれぞれ機械12a、12b及び12cの予防保全データを取得してこれを監視し、監視したデータから、該データに関連する部品に劣化の兆候があると判断した場合は、いつまでに交換・保全作業を行うべきかを示す猶予時間を算出し、算出した猶予時間を警告とともに上位コンピュータ20に送信する。そして上位コンピュータ20は、既に作成されている保全計画において、通知された猶予時間内での部品交換作業の追加又は更新を行うことができる。このようにして求めた猶予時間は、部品の個体差等も含めた寿命を表すものであるので、従来のように部品の交換周期を一律に定めていた場合等に比べ、無駄を少なくすることができる。さらに、寿命の予測やこれに基づく保全計画の作成は全て自動で行うことができるので、作業者の負担も増加しない。従って本実施形態によれば、保全計画作成の合理化と部品交換時期の適正化とによる、確実で無駄のない予防保全を行うことができる。
As described above, the
10 予防保全管理システム
12a、12b、12c 機械
14a、14b、14c 機械制御装置
16 セル
18 セル制御装置
20 上位コンピュータ
22 第1の通信装置
24 第2の通信装置
26 解析部
28 通知部
30、38 記憶部
32、40 入力部
34、42 表示部
DESCRIPTION OF
本発明は、機械の予防保全データを監視して、該機械の保全計画を作成する予防保全管理システムにおいて使用可能なセル制御装置、及び予防保全管理方法に関する。 The present invention relates to a cell control apparatus and a preventive maintenance management method that can be used in a preventive maintenance management system that monitors preventive maintenance data of a machine and creates a maintenance plan for the machine.
生産システム等の、複数の機械を含むシステムには、該複数の機械をそれぞれ制御する複数の数値制御装置が、上位コンピュータからの指令に基づいて各機械を作動させるタイプのものがある。これに関連する周知技術として、例えば特許文献1には、ネットワークに接続された複数のロボットから情報を定期的に収集して、各ロボットの状態をデータベースに蓄積する方法及び装置が開示されている。また特許文献1には、あるロボットの故障発生時に、予め登録したロボットの情報及びリアルタイムで取得したロボットの情報に基づいて、今後故障する可能性のあるロボットを予測することができると記載されている。
In a system including a plurality of machines such as a production system, there is a type in which a plurality of numerical control devices that respectively control the plurality of machines operate each machine based on a command from a host computer. As a well-known technique related to this, for example,
また特許文献2には、工作機械又は測定装置の機器情報を予め設定された周期で定期的に収集し、収集された機器情報を収集時刻と関係付けてデータベースに蓄積し、蓄積された機器情報を外部装置に送信する手段を備えた機器情報配信装置が記載されている。 In Patent Document 2, machine information of a machine tool or a measuring device is periodically collected at a preset period, and the collected equipment information is stored in a database in relation to the collection time. Describes a device information distribution device including means for transmitting a message to an external device.
一方、工作機械等で使用されている個々の部品についての点検を行う時期を作業者に通知する機能を有する装置も周知である。例えば特許文献3には、工作機械で使用されている個々の部品について、点検を行う時期をユーザへ通知する部品点検時期通知機能を有する数値制御装置が記載されている。
On the other hand, an apparatus having a function of notifying an operator of a timing for checking individual parts used in a machine tool or the like is also well known. For example,
また特許文献4には、装置の交換可能部品の稼働状態を蓄積稼働情報として蓄積する蓄積手段と、交換可能部品の稼働限度を表す寿命情報を記憶する寿命情報記憶手段と、交換可能部品の所定期間の稼働状態を表す期間稼働情報を記憶する期間稼働情報記憶手段と、期間稼働情報、蓄積稼働情報及び寿命情報とに基づいて、交換可能部品の交換が必要になる交換時期を算出する交換時期算出手段と、算出した交換時期を出力する出力手段とを備えた部品情報処理システムが記載されている。 Further, Patent Document 4 discloses a storage unit that stores the operation state of a replaceable part of the apparatus as stored operation information, a life information storage unit that stores life information indicating an operation limit of the replaceable part, and a predetermined replacement part. Replacement time for calculating the replacement time when replacement of a replaceable part is required based on the period operation information storage means for storing the period operation information indicating the operation state of the period and the period operation information, the accumulated operation information, and the life information A component information processing system including a calculation unit and an output unit that outputs the calculated replacement time is described.
さらに特許文献5には、プラント設備保全の最適化システムが記載されており、当該システムは、(1)プラント機器材料の経年劣化に対して材料劣化・腐食傾向等を高度技術で解析し、定量的に評価を行うとともに、機能故障モード影響解析による動機器の故障に対する定量的評価を行う手段、(2)前記定量的評価に基づいて保全個所を定量的に特定する手段、(3)影響度評価手法を用いて故障の発生頻度とその故障発生による影響度を設定し、(頻度*影響度)をリスクとして評価する手段、を備える、と記載されている。 Furthermore, Patent Document 5 describes an optimization system for plant equipment maintenance. This system analyzes (1) material deterioration / corrosion tendency with respect to aged deterioration of plant equipment materials with high technology, and quantitatively analyzes the system. And (2) means for quantitatively identifying a maintenance location based on the quantitative evaluation, and (3) the degree of influence. It is described that it comprises means for setting the frequency of occurrence of failure and the degree of influence due to the occurrence of the failure using an evaluation method, and evaluating (frequency * impact) as a risk.
従来、各機械の部品の劣化等に伴う交換は、対象部品の使用時間が予め定めた一定期間を超えたらその部品は劣化したとみなし、作業者が行う場合が多い。しかし、このような一定期間毎に部品を交換するやり方では、実際には劣化が進んでいないものも交換する場合もあり、無駄が生じる。 Conventionally, replacement due to deterioration of a part of each machine is often performed by an operator, assuming that the part has deteriorated when the usage time of the target part exceeds a predetermined period. However, in such a method of replacing parts at regular intervals, there is a case where a part that has not actually deteriorated may be replaced, resulting in waste.
また、劣化に関する閾値等の条件に基づいて数値制御装置が外部(作業者等)に部品交換を促す警告等を出力するやり方もあるが、実際に部品が寿命に達するまで(使用不能になるまで)の時間(猶予時間)がかなり短い場合もある。そのような場合は、警告の出力後に作業者が交換作業を開始しても間に合わない(交換作業完了前に部部品が使用不能となる)可能性があり、生産効率等が大幅に低下する虞がある。特許文献1及び2に記載の技術は、このような猶予期間の計算を行うものではない。
There is also a way for the numerical control device to output a warning etc. for prompting parts replacement to the outside (such as an operator) based on conditions such as a threshold value for deterioration, but until the part actually reaches the end of its life (until it becomes unusable) ) Time (grace time) may be quite short. In such a case, even if the worker starts the replacement work after outputting the warning, there is a possibility that it will not be in time (parts will become unusable before the replacement work is completed), and production efficiency etc. may be greatly reduced. There is. The techniques described in
また、特許文献3に記載の技術は、数値制御装置が部品の点検周期を測定値から算出し外部に通知するものであるが、上述の猶予時間の計算や通知を行うものではない。また特許文献4に記載の技術は、寿命の算出を稼働情報に基づいて行っており、実際の部品の状態から寿命を算出するものではないので、実際の部品の寿命が過去の寿命情報から大きく乖離している場合は、適切な時期に部品交換を行うことが難しい。さらに、特許文献5に記載の技術は、プラント機器材料の劣化・腐食傾向等を定量的に評価し、それにより保全箇所を特定し、リスクを評価するものであるが、やはり実際の部品の状態に基づいて猶予時間を正確に求めるものではない。
In the technique described in
そこで本発明は、予防保全データを監視することにより、部品が寿命に達するまでの猶予時間を正確に求めることができ、これに基づいて適切な保全計画を作成可能な予防保全管理システムにおいて使用可能なセル制御装置、及び予防保全管理方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can be used in a preventive maintenance management system that can accurately determine the grace time until the part reaches the end of its life by monitoring the preventive maintenance data, and can create an appropriate maintenance plan based on this. An object of the present invention is to provide a cell control device and a preventive maintenance management method.
上記目的を達成するために、本願第1の発明は、機械を制御する機械制御装置と通信可能なセル制御装置であって、前記機械制御装置から受信した前記機械の予防保全データを所定の周期で監視し、監視した予防保全データに基づいて前記予防保全データに関連する前記機械の部品の劣化を検出し、前記劣化を検出したら前記部品が寿命に達するまでの猶予時間を前記予防保全データに基づいて算出する解析部を備える、セル制御装置を提供する。 In order to achieve the above object, a first invention of the present application is a cell control device capable of communicating with a machine control device that controls a machine, and the preventive maintenance data of the machine received from the machine control device is stored in a predetermined cycle. And detecting deterioration of the parts of the machine related to the preventive maintenance data based on the monitored preventive maintenance data, and when the deterioration is detected, a grace time until the part reaches the end of its life is added to the preventive maintenance data. Provided is a cell control device including an analysis unit that calculates based on the analysis unit.
第2の発明は、第1の発明において、前記解析部が算出した猶予時間を、前記劣化が検出された旨を示す警告とともに、前記猶予時間に基づいて前記部品の交換作業を含む保全計画を作成又は更新する保全計画部を備える上位コンピュータに通知する通知部をさらに備える、セル制御装置を提供する。
第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記解析部は、前記劣化を検出した後も前記予防保全データの監視を続行し、監視した予防保全データに基づいて前記猶予時間の再計算を行う、セル制御装置を提供する。
第4の発明は、第3の発明において、前記解析部は、前記劣化を検出した後の前記予防保全データの監視を行うときの周期を、前記予防保全データの時間変化割合が大きくなるにつれて小さくする、セル制御装置を提供する。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the maintenance time calculated by the analyzing unit includes a warning indicating that the deterioration has been detected, and a maintenance plan including replacement work of the parts based on the time delay. There is provided a cell control device further comprising a notification unit for notifying a host computer having a maintenance plan unit to be created or updated.
According to a third invention, in the first or second invention, the analysis unit continues to monitor the preventive maintenance data even after detecting the deterioration, and the delay time is reset based on the monitored preventive maintenance data. Provided is a cell control device that performs calculation.
In a fourth aspect based on the third aspect, the analysis unit decreases the period when monitoring the preventive maintenance data after detecting the deterioration as the time change rate of the preventive maintenance data increases. A cell control device is provided.
第5の発明は、機械の予防保全データを所定の周期で監視することと、監視した予防保全データに基づいて前記予防保全データに関連する機械の部品の劣化を検出することと、前記劣化を検出したら前記部品が寿命に達するまでの猶予時間を前記予防保全データに基づいて算出することと、算出した猶予時間に基づいて、前記部品の交換作業を含む保全計画を作成又は更新することと、を含む、予防保全管理方法を提供する。
第6の発明は、第5の発明において、前記劣化を検出した後も前記予防保全データの監視を続行し、監視した予防保全データに基づいて前記猶予時間の再計算を行うことを含む、予防保全管理方法を提供する。
第7の発明は、第6の発明において、前記劣化を検出した後の前記予防保全データの監視を続行するときの周期を、前記予防保全データの時間変化割合が大きくなるにつれて小さくする、予防保全管理方法を提供する。
According to a fifth aspect of the present invention, the preventive maintenance data of a machine is monitored at a predetermined cycle, the deterioration of machine parts related to the preventive maintenance data is detected based on the monitored preventive maintenance data, and the deterioration is detected. Calculating a grace time until the part reaches the end of its life once detected based on the preventive maintenance data; creating or updating a maintenance plan including replacement work of the part based on the calculated grace time; Providing preventive maintenance management methods.
According to a sixth aspect of the present invention, the preventive maintenance method according to the fifth aspect of the invention, further comprising monitoring the preventive maintenance data even after detecting the deterioration, and recalculating the grace time based on the monitored preventive maintenance data. Provide maintenance management methods.
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect of the present invention, the period when the monitoring of the preventive maintenance data after the detection of the deterioration is continued is decreased as the time change rate of the preventive maintenance data increases. Provide management methods.
本発明によれば、従来は一定の使用時間の経過等に基づいて行っていた部品交換を、監視した予防保全データに基づいて自動で算出した猶予時間に基づいて適切な時期に行うことができるので、より確実で無駄のない予防保全が行えるようになる。 According to the present invention, parts replacement that has been conventionally performed based on the passage of a certain usage time or the like can be performed at an appropriate time based on a grace period that is automatically calculated based on monitored preventive maintenance data. As a result, more reliable and lean preventive maintenance can be performed.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。図1は、本発明の好適な実施形態に係る予防保全管理システム10の概略構成を示すブロック図である。予防保全管理システム10は、少なくとも1つ、好ましくは複数(図示例では3つ)の機械12a、12b及び12c、並びに機械12a、12b及び12cを制御する少なくとも1つ(通常は機械と同数)の機械制御装置(数値制御装置)14a、14b及び14cを含むセル16と、機械制御装置14a、14b及び14cの各々と通信可能に構成されたセル制御装置(セルコントローラ)18と、セル制御装置18と通信可能に構成された上位コンピュータ20とを備える。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a preventive
セル14は、予め定められた作業を実施するための複数の機械の集合である。また機械12a、12b及び12cは例えば、工作機械、(多関節)ロボット、製造機械等であり、各機械は互いに同一のものでも異なるものでもよい。
The cell 14 is a set of a plurality of machines for performing a predetermined operation. The
機械制御装置14a、14b及び14cは、それぞれ機械12a、12b及び12cの動作制御を行うとともに、それぞれの機械において測定された予防保全データをセル制御装置18に送信する。ここで予防保全データには、各機械において適当な頻度で交換や保守が必要となる部品の物性や性能を示す値が含まれ、具体例としては、各機械の軸や可動部を駆動するモータの絶縁抵抗値、バッテリ電圧、冷却用ファンモータの回転数等、部品の劣化に伴って徐々に値が変化(多くの場合、低下)するものが挙げられる。
The
なお本実施形態では、セル16は、製品を製造する工場等に設置可能であり、これに対して、セル制御装置18及び上位コンピュータ20は、工場とは異なる建屋等に設置可能である。この場合は、セル制御装置18と機械制御装置14a、14b及び14cとは、イントラネット等のネットワーク(第1の通信装置22)を介して接続することができる。また、上位コンピュータ20は、工場とは離れた事務所等に設置可能である。この場合は、上位コンピュータ20は、インターネット等のネットワーク(第2の通信装置24)を介して、セル制御装置18と通信可能に接続することができる。但しこれは一例であり、第1の通信装置22は、セル制御装置18と機械制御装置14a、14b及び14cとを通信可能に接続するものであればどのようなものでもよく、また第2の通信装置24は、セル制御装置18と上位コンピュータ20とを通信可能に接続するものであればどのようなものでもよい。
In the present embodiment, the
セル制御装置18は、セル16を制御するように構成されており、具体的には、機械制御装置14a、14b及び14cに指令を送出したり、機械制御装置14a、14b及び14cからそれぞれ機械12a、12b及び12cの稼働の状態(上述の予防保全データも含む)を取得したりすることができる。より詳細には、図1に示すように、セル制御装置18は、各機械制御装置から受信した各機械の予防保全データを所定の周期で監視し、監視した予防保全データに基づいて該予防保全データに関連する機械の部品(バッテリやモータ等)の劣化を検出し、該部品の劣化を検出したら該部品が寿命に達するまでの猶予時間を予防保全データに基づいて算出する解析部26と、解析部26が算出した猶予時間を、劣化が検出された旨を示す警告とともに上位コンピュータ20に通知する通知部28とを備える。
The
またセル制御装置18は、解析部26が監視又は解析したデータを記憶するメモリ等の記憶部30を有してもよい。さらに、セル制御装置18は、作業者や他の装置からの入力を受け付ける入力部32や、入力部32が受け付けた情報や解析部26が処理した内容を表示するディスプレイ等の表示部34を有してもよい。
The
上位コンピュータ20は、例えばパーソナルコンピュータであり、セル制御装置18から受信した警告と猶予時間とに基づいて、部品交換等の保全作業が猶予時間内に完了するような保全計画を立案・作成する。より詳細には、図1に示すように、上位コンピュータ20は、セル制御装置18から劣化が検出された旨の警告を受信したら、セル制御装置18から受信した猶予時間に基づいて、部品の交換作業を含む保全計画を作成又は更新する保全計画部36を備える。また上位コンピュータ20は、保全計画部36が作成・更新した保全計画等を記憶するメモリ等の記憶部38を有してもよい。さらに、上位コンピュータ20は、作業者や他の装置からの入力を受け付ける入力部40や、入力部40が受け付けた情報や保全計画部36が処理した内容を表示するディスプレイ等の表示部42を有してもよい。
The
図2は、主にセル制御装置18における処理の流れの一例を示すフローチャートであり、図3は、予防保全データ(ここではバッテリ電圧)に基づいて猶予時間を計算する処理の一例を説明するグラフである。先ず、セル制御装置18の記憶部30等に保存された予防保全データを初期化し(ステップS1)、予防保全データの測定周期を、予め定めた初期測定周期に設定する(ステップS2)。図3の例では、初期測定周期は、バッテリが正常であるとき(劣化が始まる前)のバッテリ電圧を自動測定する周期t1に相当し、例えば24時間である。
FIG. 2 is a flowchart mainly showing an example of a process flow in the
次に、ステップS2で設定された初期測定周期毎、又は後述する変更された測定周期毎に、予防保全データ(ここでは各機械のバッテリ電圧)を測定する(ステップS3)。但しここで、予防保全データの対象部品(ここではバッテリ)が交換されている(つまりバッテリ電圧の測定値が初期値に復元している)場合は、処理はステップS1に戻る(ステップS4)。 Next, preventive maintenance data (here, the battery voltage of each machine) is measured for each initial measurement period set in step S2 or for each changed measurement period described later (step S3). However, if the target part (battery here) of the preventive maintenance data is replaced (that is, the measured value of the battery voltage is restored to the initial value), the process returns to step S1 (step S4).
次に、測定データを保存した後(ステップS5)、バッテリの劣化が検出されているか否かを自動的に判別する(ステップS6)。図3の例では、その実線グラフ50に示すように、バッテリ電圧の測定値Vが、初期値又は正常値V0よりも、予め定めた許容値を超えて小さくなったとき(例えば、V0の90%に相当する閾値V1を下回ったとき)に、バッテリの劣化が始まったと判断することができる。バッテリ電圧の測定値が許容値以上であるときは、ステップS3に戻る。
Next, after storing the measurement data (step S5), it is automatically determined whether or not battery deterioration is detected (step S6). In the example of FIG. 3, as shown in the
ステップS6においてバッテリの劣化が検出されたとき(例えば図3の時刻T1)は、図3の破線グラフ52で例示するように、これまでの測定データから、バッテリ電圧の今後の変化を示す寿命予測関数(近似曲線)を自動的に求め(ステップS7)、劣化検出時から、バッテリ交換が必要となる交換必要電圧V2まで測定値が下がるまで(図3では時刻T2)の猶予時間t2を自動的に計算する(ステップS8)。このようにして求めた猶予時間は、劣化が検出された旨の警告とともにセル制御装置18から上位コンピュータ20に自動で送信される(ステップS9)。上位コンピュータ20は、セル制御装置18から受信した猶予時間に基づいて、セル14の各機械における部品交換等をいつ行うべきかを定めた予防保全計画を作成・立案する。
When deterioration of the battery is detected in step S6 (for example, time T1 in FIG. 3), as illustrated in the
なお図3に示すように、バッテリ電圧の測定値は、劣化開始後は急激に変化する傾向があるので、劣化検出後は測定周期を変化させて(小さくして)バッテリ電圧の測定・監視を続行し(ステップS10→S3)、猶予時間の再計算(寿命予測関数の更新)を自動で行うことが好ましい。これにより、上位コンピュータ20は、劣化開始後は逐次、より精度の高い寿命予測関数をセル制御装置18から受信できるので、より正確な猶予時間に基づいて予防保全計画を作成・更新できるようになる。
As shown in FIG. 3, the measured value of the battery voltage tends to change abruptly after the start of deterioration. Therefore, after the deterioration is detected, the measurement cycle is changed (reduced) to measure and monitor the battery voltage. It is preferable to continue (step S10 → S3) and automatically perform recalculation of the grace time (update of the life prediction function). As a result, the
測定周期の変更は、作業者がセル制御装置18に対して入力することにより行ってもよいが、さらなる省力化の観点からは、例えば上述のステップS7において、猶予時間の計算とともに、セル制御装置18が自動で、新たな測定周期の計算を行うことが好ましい。この測定周期は、予防保全データの時間変化の度合いが大きいときほど、短くすることが望ましいので、例えば、図3におけるバッテリ電圧の測定値の時間変化割合(グラフの勾配)が大きいほど測定周期が短くなるような関数を用いて、測定周期の計算を行うことが考えられる。例えば図3では、劣化検出前はバッテリ電圧の測定・監視を1日に1回行っているが、劣化検出後は12時間、8時間、4時間のように、破線グラフ52の勾配に応じて徐々に測定周期を短くしている。
The change of the measurement cycle may be performed by an operator inputting to the
なお寿命予測関数は、過去の測定データ等から経験的に求めることができる。但し、本実施形態では、劣化検出後も測定データを取得して逐次、寿命予測関数を更新することができるので、仮に劣化検出直後に作成した寿命予測関数が比較的精度の低いものであっても、上位コンピュータ20は逐次的に更新される寿命予測関数(猶予時間)に基づいて保全計画を更新できるので、作業者が不適当な保全計画に基づいて交換作業を行う可能性は極めて小さくなる。
The life prediction function can be obtained empirically from past measurement data. However, in this embodiment, since the measurement data can be acquired and the life prediction function can be sequentially updated even after the deterioration is detected, the life prediction function created immediately after the deterioration detection is relatively low in accuracy. However, since the
図4は、図3に類似する図であるが、予防保全データの他の例として、機械のモータの絶縁劣化の度合いを示す絶縁抵抗値Rを自動測定し、これに基づいて猶予時間を計算する処理の一例を説明するグラフである。基本的に図4の例は、測定対象がバッテリ電圧からモータ絶縁抵抗値に変更され、これに伴って上述の初期電圧V0、劣化検出のための閾値V1、及び交換必要電圧V2が、それぞれ初期抵抗値R0、劣化検出のための閾値R1、及び交換必要抵抗値R2に変更されている点を除けば、図3と同様である。また交換対象部品は、図3の例ではバッテリであるが、図4の例ではモータである。 FIG. 4 is a diagram similar to FIG. 3, but as another example of preventive maintenance data, an insulation resistance value R indicating the degree of insulation deterioration of a motor of a machine is automatically measured, and a grace period is calculated based on this measurement. It is a graph explaining an example of the process to perform. Basically, in the example of FIG. 4, the object to be measured is changed from the battery voltage to the motor insulation resistance value, and accordingly, the initial voltage V0, the threshold value V1 for detecting the deterioration, and the replacement required voltage V2 are the initial values. Except that the resistance value R0, the threshold value R1 for detecting deterioration, and the replacement required resistance value R2 are changed, this is the same as FIG. In addition, the replacement target part is a battery in the example of FIG. 3, but is a motor in the example of FIG.
本実施形態の変形例として、図2のフローチャートにおいて、劣化を検出するステップS6を、算出された猶予時間等を上位コンピュータに送信した後(ステップS9の後)に移動させてもよい。これにより、劣化を検出する前であっても猶予時間の計算を行うことができ、より早期の段階から保全計画を作成しておくことができるようになる。 As a modification of the present embodiment, step S6 for detecting deterioration in the flowchart of FIG. 2 may be moved after the calculated grace time or the like is transmitted to the host computer (after step S9). As a result, the grace time can be calculated even before the deterioration is detected, and a maintenance plan can be created from an earlier stage.
上述したように、セル制御装置18は、所定の時間周期で機械制御装置14a、14b及び14cからそれぞれ機械12a、12b及び12cの予防保全データを取得してこれを監視し、監視したデータから、該データに関連する部品に劣化の兆候があると判断した場合は、いつまでに交換・保全作業を行うべきかを示す猶予時間を算出し、算出した猶予時間を警告とともに上位コンピュータ20に送信する。そして上位コンピュータ20は、既に作成されている保全計画において、通知された猶予時間内での部品交換作業の追加又は更新を行うことができる。このようにして求めた猶予時間は、部品の個体差等も含めた寿命を表すものであるので、従来のように部品の交換周期を一律に定めていた場合等に比べ、無駄を少なくすることができる。さらに、寿命の予測やこれに基づく保全計画の作成は全て自動で行うことができるので、作業者の負担も増加しない。従って本実施形態によれば、保全計画作成の合理化と部品交換時期の適正化とによる、確実で無駄のない予防保全を行うことができる。
As described above, the
10 予防保全管理システム
12a、12b、12c 機械
14a、14b、14c 機械制御装置
16 セル
18 セル制御装置
20 上位コンピュータ
22 第1の通信装置
24 第2の通信装置
26 解析部
28 通知部
30、38 記憶部
32、40 入力部
34、42 表示部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記セル制御装置は、
前記機械制御装置から受信した前記機械の予防保全データを所定の周期で監視し、監視した予防保全データに基づいて前記予防保全データに関連する前記機械の部品の劣化を検出し、前記劣化を検出したら前記部品が寿命に達するまでの猶予時間を前記予防保全データに基づいて算出する解析部と、
前記解析部が算出した猶予時間を、前記劣化が検出された旨を示す警告とともに前記上位コンピュータに通知する通知部と、を備え、
前記上位コンピュータは、前記セル制御装置から前記警告を受信したら、前記猶予時間に基づいて前記部品の交換作業を含む保全計画を作成又は更新する保全計画部を備える、
予防保全管理システム。 At least one machine, at least one machine control device for controlling the machine, a cell control device communicably connected to the machine control device, and a host computer communicably connected to the cell control device; A preventive maintenance management system comprising:
The cell control device includes:
The preventive maintenance data of the machine received from the machine control device is monitored at a predetermined cycle, the machine part related to the preventive maintenance data is detected based on the monitored preventive maintenance data, and the deterioration is detected. Then, an analysis unit that calculates a grace time until the part reaches the end of its life based on the preventive maintenance data,
A notification unit that notifies the host computer of the grace time calculated by the analysis unit together with a warning indicating that the deterioration has been detected,
The host computer, when receiving the warning from the cell control device, includes a maintenance plan unit that creates or updates a maintenance plan including replacement work of the parts based on the grace time,
Preventive maintenance management system.
前記通知部は、前記解析部で再計算された猶予時間を前記上位コンピュータに通知し、 前記保全計画部は、再計算された猶予時間に基づいて前記保全計画を更新するように構成されている、請求項1に記載の予防保全管理システム。 The analysis unit continues monitoring the preventive maintenance data even after detecting the deterioration, recalculates the grace time based on the monitored preventive maintenance data,
The notification unit notifies the host computer of the grace time recalculated by the analysis unit, and the maintenance plan unit is configured to update the maintenance plan based on the recalculated grace time. The preventive maintenance management system according to claim 1.
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