CN108475054B - 设备管理系统 - Google Patents

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Abstract

具有FSM(2)，该FSM(2)针对工厂中所设置的1个以上的设备(15)的每一个而被分配，并利用无线通信监视并控制该设备(15)，FSM(2)具有：系统测定部(22)，其从设备(15)检测信息；检测信息控制部(30)，其控制成在系统测定部(22)所检测出的信息中，只有意图预先取得的意图取得信息被该FSM(2)取得；第1数据传输调整部(38)，其在包含如下信息的数据向外部发送时，调整其传输路径，该信息是检测信息控制部(30)的控制被实施之后的信息；以及本地服务质量管理器(28)、本地通信管理器(36)，它们根据由第1数据传输调整部(38)检测出的信息或者来自外部的控制策略来控制设备(15)。

Description

设备管理系统
技术领域
本发明涉及通过无线通信监视并控制工厂中所设置的1个以上的设备的设备管理系统。
背景技术
在近年来的日本制造业中，为了进入全球市场以及应对价格竞争，正在从国内制造向海外制造转移。因此，在加强国际竞争力的基础上维持国内的制造现场和制造技术成为较大的课题。特别是，为了能够满足缩短产品制造周期和多种类少量生产的需求，需要如下系统，该系统能够应对生产线的逐次重组、并能够应对与生产线的重组对应的检查设备的重组的系统。虽然生产线的重组的发生大多基于生产数量的变化、产品的变更、工序改善等，但对于从提高生产率的观点出发来进行设备的配置和生产线的构建而言，是要求灵活性的。
另一方面，从控制可靠性的观点出发，一直以来，制造设备、检查设备通常是借助有线通信而被管理的。但是，在该借助了有线通信的管理中，每次进行生产线的重组时，都会产生有线网络的重新布线的作业工序，从而需要作业成本和作业时间。因此，为了在设备配置和生产线构建中追求其灵活性，需要将有线通信为主流的工厂内的制造设备、检查设备的控制、管理切换到无线通信。
但是，虽然该制造设备、检查设备的无线管理是针对不同的设备进行的，但是现状是，几乎还没能够实现在目前和将来将工厂中的整个制造现场作为一个系统来考虑并以该系统为单位进行最佳的无线通信技术的利用、和通信资源的分配。因此，在分别导入到每个设备中的无线管理系统之间使用相同频带的情况下，有时会发生通信干扰，或者发生障碍。而且，在这样的状态下，存在无法如愿地推进新的设备的无线管理化的问题。
此外，在将以有线通信为主流的工厂内的制造设备、检查设备的控制、管理切换到了无线通信的情况下，由于可利用的频段有限，因此，必须在系统之间使用相同的频率，必须考虑之前无需考虑的频率的共用和相互干扰。此外，今后在整个制造现场使用无线通信所要新尝试检测的信息预计为几万倍。预料制造现场的无人搬运车(AGV)的台数也今后也会增加，希望得到能够灵活地改变切换到无线通信时的通信频率的系统。
因此，在制造现场，需要构建如下具有灵活性的设备管理系统：能够根据用途自如地选择无线通信方式、频率等，并且还能够实现基于用途的制造设备和检查设备的设计、管理，能够适应随时间变化的环境。
以往，为了解决上述课题，例如在非专利文献1～4中公开了按需制造(On-DemandManufacturing)的概念。为了实现该On-Demand Manufacturing的功能，利用从上位层起依次由服务管理器(SM：Service Manager)、现场管理器(FM：Field Manager)、灵活性系统管理器(FSM：适应型系统控制部)这3层形成的结构要素构成系统，在各层间协作地进行从信息检测到数据分析、控制等一系列的管理。
这里，SM具有管理整个系统中的信息的开闭性和计量性的功能。该SM管理处于自身的管理下的1个以上的FM。FM具有以现场的工厂为单位实现开闭性和计量性的功能。该FM控制处于自身的管理下的FSM。
FSM分配给工厂中所设置的1个或者2个以上的设备，承担按照每个该设备实现开闭性和灵活性的功能。即，该FSM通过借助无线信号检测来自被分配了该FSM的设备的各种信息，并且向该设备发送无线信号来控制该设备。特别是，FSM根据由FM指示的本地服务策略来进行设备的控制。此外，该FSM根据与服务类型对应的本地通信策略来确定用于进行设备控制的通信方式、通信频率等。在工厂的制造现场中实际使用的设备所处理的数据尺寸、数据生成频度、节点数量等是多种多样的，会按照通信环境的应用特征选择最佳的通信方式、通信频率等。对于该通信方式等的选择，根据预先被定义了多个种类的各服务类型的每一个的通信策略和由FSM或者FM从设备所检测出的信息来决定最佳的方式。
这样，能够有效地进行与制造现场的用途对应的无线通信方式和频率等的选择，能够提高整个系统的灵活性。
现有技术文件
专利文献
专利文献1：日本特开2015-208104号公报
非专利文献
非特許文献1：板谷聡子、他「製造業サービス化のためのフレームワーク提案－Smart Resource Flowに関して-」信学技報IEICE Technical Report RCC2014-55(2014-11)
非专利文献2：板谷聡子、他「クラウド型電力マネジメントのための通信技術の提案-Smart Resource Flowに関する検討-」信学技報IEICE Technical Report RCS2014-95(2014-07)
非专利文献3：板谷聡子、他「製造現場における多重無線通信実験-920MHz帯における通信品質検証-」信学技報IEICE Technical Report RCS2015-157(2015-10)
非专利文献4：板谷聡子、他「製造現場における多重無線通信実験－FlexibleFactory実現に向けて－」信学技報IEICE Technical Report RCS2015-156(2015-10)
发明内容
发明要解决的课题
在On-Demand Manufacturing的概念下所处理的信息可以大致归类为用于控制设备的信息和从设备被检测出并反映到今后的业务改善中的信息。对从该设备检测出的信息大致进行分类的话，存在意图取得的信息(以下，称作意图取得信息。)和非意图取得的信息(以下，称作非意图取得信息。)这两种。意图取得信息例如是马达的噪声、设备的振动数等经营工厂的顾客一方所希望取得的信息，通常根据顾客一方的意向被预先定义，并被通知给系统管理者。与此相对，非意图取得信息是除意图取得信息以外的全部信息。系统管理者侧检测该非意图取得信息还会导致违反与经营工厂的顾客之间的合同，因此是无论如何都想要避免的现象。
除此以外，即使是良好地检测到了意图取得信息，当如果其被外人知道，也会对顾客造成巨大的损失。虽然在On-Demand Manufacturing中，是以从FSM向FM、SM发送意图取得信息为前提的，但从使该意图取得信息不泄漏到公司外部而在公司内部保密的观点出发，需要使其在恰当的通信路径上传输。
以往，在专利文献1中，提出有如下技术：在On-Demand Manufacturing的概念下，由FSM、FM、SM这三层构成系统，将重点特别放在电力供给(资源供给)的管理上，应对负载、障碍的动态变化。
但是，在该专利文献1中，没有特别公开用于保证仅检测出意图取得信息的控制和应发送的数据的适当通信路径的控制。
因此，本发明正是鉴于上述问题点而构思出的，其目的在于提供一种设备管理系统，通过无线通信监视并控制工厂所设置的1个以上的设备，能够在On-DemandManufacturing的概念下有效地实现用于保证仅检测出意图取得信息的控制和应发送的数据的恰当的通信路径的控制。
用于解决课题的手段
第1发明的设备管理系统的特征在于，该设备管理系统具有适应型系统控制部，该适应型系统控制部被分配给工厂所设置的1个以上的设备的每一个，利用无线通信监视并控制该设备，上述适应型系统控制部具有：信息检测单元，其从上述设备检测信息；检测信息控制单元，其控制成保证在上述信息检测单元所检测出的信息中，只有意图预先取得的意图取得信息被该适应型系统控制部取得；第1数据传输调整单元，其在包含如下信息的数据向外部发送时，调整其传输路径，该信息是上述检测信息控制单元的控制被实施之后的信息；以及设备控制单元，其根据由上述信息检测单元所检测出的信息或者来自外部的控制策略来控制上述设备。
第2发明的设备管理系统的特征在于，在第1发明中，该设备管理系统还具有现场管理器，该现场管理器以上述工厂为单位被分配，管理1个以上的上述适应型系统控制部，上述现场管理器具有：第2数据传输调整单元，其用于在与自身所管理的适应型系统控制部中的第1数据传输调整单元之间调整上述发送的数据的传输路径；运转信息取得单元，其以上述工厂为单位，取得其运转信息；以及本地策略控制单元，其根据由上述运转信息取得单元所取得的运转信息、从上述适应型系统控制部所发送的数据、和从外部所发送的服务策略中的任意1种以上，生成上述本地通信策略或者本地服务策略，并将上述本地通信策略或者本地服务策略发送到该适应型系统控制部，上述适应型系统控制部中的上述信息检测单元根据从上述现场管理器发送而来的上述本地通信策略来控制与上述设备的通信，或者根据从上述现场管理器发送而来的本地服务策略来控制上述设备。
第3发明的设备管理系统的特征在于，在第2发明中，该设备管理系统还具有服务管理器，该服务管理器管理1个以上的上述现场管理器，上述服务管理器具有：第3数据传输调整单元，其用于在与自身所管理的现场管理器中的第2数据传输调整单元之间调整上述发送的数据的传输路径；以及服务策略生成单元，其生成上述服务策略，并将上述服务策略发送到该现场管理器。
第4发明的设备管理系统的特征在于，在第3发明中，上述服务策略生成单元进行上述意图预先取得的信息的设定，将上述意图预先取得的信息包含在上述服务策略中向上述现场管理器发送。
第5发明的设备管理系统的特征在于，在第1发明～第4发明中的任意一项中，在上述信息检测单元所检测出的信息为意图预先取得的信息以外的信息的情况下，上述检测信息控制单元控制成不向外部发送上述信息检测单元所检测出的信息。
第6发明的设备管理系统的特征在于，在第1发明～第5发明中的任意一项中，上述适应型系统控制部中的设备控制单元对由上述信息检测单元所检测出的信息进行统计性分析，根据该分析结果来控制上述设备，或者设定与上述设备之间的通信条件。
发明效果
根据由上述结构形成的本发明，在通过无线通信监视并控制工厂中所设置的1个以上的设备的设备管理系统中，能够在On-Demand Manufacturing的概念下有效地实现用于保证仅意图取得信息被检测出的控制和应发送的数据的恰当的通信路径的控制。
附图说明
图1是用于说明应用了本发明的设备管理系统的整体结构的图。
图2是示出应用了本发明的设备管理系统中的FSM的块结构的图。
图3是用于说明意图取得信息和非意图取得信息的概念的图。
图4是示出应用了本发明的设备管理系统中的FM的块结构的图。
图5是示出FM以及与该FM进行无线通信的SM的块结构的图。
图6是示出SM以及与该SM进行无线通信的云的块结构的图。
图7是示出SM、FM、FSM间的通信序列的概要的图。
图8是示出第1数据传输调整部8与第2数据传输调整部之间的传输路径的调整的序列的图。
图9是示出由应用了本发明的设备管理系统进行的统计分析的例子的图。
图10是示出由应用了本发明的设备管理系统进行的统计分析的其他例子的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细对应用了本发明的设备管理系统的实施方式进行说明。
应用了本发明的设备管理系统在按需制造(On-Demand Manufacturing)的概念下进行动作。在该On-Demand Manufacturing中，安装了如下3个基本功能：能够在需要时访问所需设备，但会可靠地保护不想向外部发布的信息的“开闭性”、可以随时随地制造所需产品并容易进行布局变更的“灵活性”、能够以所需的精度收集想要获取的信息并能够进行依照策略的判断的“计量性”。
如图1所示，应用了本发明的设备管理系统1通过服务管理器(SM：ServiceManager)6、现场管理器(FM：Field Manager)4、灵活性系统管理器(FSM：适应型系统控制部)2这3层来实现On-Demand Manufacturing中的“开闭性”、“灵活性”、“计量性”这3个基本功能。SM6、FM4、FSM2在各层间协作进行从信息检测到数据分析、控制等一系列的管理。
SM6具有管理整个设备管理系统1中的信息的开闭性和计量性的功能。SM6根据与顾客之间的合同来监视服务水平。SM6执行服务提供、基于与顾客的合同的质量保证、信息的保护和测定、计费等各种服务。此外，SM6能够访问云8所存储的信息。SM6根据与顾客之间的合同将从云8所取得的信息加工成应向其它SM6提供的信息并发送。SM6管理处于自身的管理下的1个以上的FM4，决定以该FM4的无线通信的通信方式为代表的通信策略、通信频率等。并且，该SM6控制处于其控制下的FM4以便能够通过与状况对应的恰当的通信策略来进行无线通信，不仅监视服务质量，还收集所需的信息，并且还进行服务质量的监视。
FM4分别由上述SM6来管理。另外，该FM4也可以由2个以上的SM6来管理。FM4基本上是以现场的工厂为单位来分配的，具有以自身所管理的工厂为单位实现开闭性和计量性的功能。FM4根据由SM6决定的通信策略等来进行在自身所管理的工厂内的运用、控制调度的制定、内部信息与外部信息的分离等。此外，该FM4管理设置在自身所管理的现场的工厂内的1个以上的FSM2。FM4与SM6协作，生成用于使该FSM2进行考虑了服务质量的设备控制的本地服务策略、以及用于信息收集和信息共用、设备控制或电源控制的通信频度、通信路径、通信参数等对通信条件进行控制的本地通信策略。该FM4根据需要指示FSM2来改写该生成的本地服务策略、本地通信策略。FM4以工厂为单位来收集用于分别生成本地服务策略、本地通信策略所需的信息，并监视工厂内的设备的运转状态、通信质量等。
FSM2被分配给工厂所设置的1个以上的设备15的每一个，并对该设备15进行管理。该FSM2根据由FM4所指示的本地服务策略来控制设备15。FSM2根据由FM4所指示的本地通信策略来决定用于对设备15进行控制等的通信方式。FMS2以设备15为单位来收集用于分别生成本地服务策略、本地通信策略所需的信息，并且，对设备15执行基于收集到的信息的各种控制。
设备15是包含设置在生产线上的制造设备、用于检查这些制造设备的检查设备、在工厂内行驶的无人搬送车、在其它工厂内使用的所有设备在内的概念。设备15由FSM2来进行管理，与其与该FSM2之间借助无线通信来管理。
以下，对应用了本发明的设备管理系统1的各层的详细结构进行说明。
图2示出FSM2的块结构。对FSM2大致进行归类的话，是由系统控制管理器(SCM)20a和终端通信管理器(TCM)20b构成的。除SCM20a和TCM20b以外，FSM2还具有分别与该SCM20a连接的系统控制器21和系统测定部22、分别与该系统测定部22连接的正常测定部23和事件测定部24、以及分别与TCM20b连接的本地通信控制器25和通信测定部26。此外，在该TCM20b上还连接有通信接口27。
SCM20a以本地服务质量管理器28为中心，在该本地服务质量管理器28上分别连接有系统控制部29、检测信息控制部30、和信息处理部32。在该检测信息控制部30上还连接有缓存31。
TCM20b以网络访问部34为中心，在该网络访问部34上分别连接有终端通信决定部35、本地通信管理器36、终端测定管理器37、第1数据传输调整部38。在该第1数据传输调整部38上还连接有缓存39。
系统控制器21是用于在与设备15之间进行无线通信的无线通信接口。该系统控制器21在系统控制部29的控制下，通过无线通信向设备15发送用于控制设备15的控制信号，设备15根据该控制信号进行各种控制。作为从该系统控制器21发送的控制信号的种类而有如下种类：用于向设备15供给电源的物理开关的开闭控制信号、设备15的所有的动作控制信号、紧急时的设备15的行驶停止信号、动作停止信号等。
正常测定部23是在系统测定部22的控制下、通过无线通信从设备15检测各种信息的器件。该正常测定部23是在没有发生特别事件的通常情况下，从设备15定期检测各种信息。作为该检测的信息的种类而包含：作为表示设备15的状态的信息的例如扭矩值或扭矩波形等、设备15的图像信息、构成设备15的马达的噪声、设备15的振动数或与消耗电力有关的信息等、还有从设备15发送而来的无线信号的信号强度或延迟时间等由设备15产生的所有信息。正常测定部23将该检测出的信息输出到系统测定部22。
与正常测定部23同样，事件测定部24也是用于在系统测定部22的控制下通过无线通信从设备15检测各种信息的器件。但是，例如，该事件测定部24仅在设备15被检测出异常或停止了的情况等发生与通常时不同的某事件的情况下，从设备15测定各种信息。该事件测定部24所针对的测定对象的信息与正常测定部23相同，但其测定条件有时与正常测定部23也是不同的。例如，在设备15中发生了异常等情况下，利用该事件测定部24按照1分钟间隔来测定在通常时正常测定部23按照10分钟间隔所检测的马达的振动数等，从而使测定模式不同。
系统测定部22根据来自SCM20a的指示而分别控制所连接的正常测定部23、事件测定部24。该系统测定部22收集正常测定部23、事件测定部24进行测定的测定对象的信息，并将该信息提供给SCM20a中的信息处理部32。系统测定部22通过该信息的收集来监视设备15的不良情况和各种事件的产生，并将其结果通知给SCM20a。
SCM20a中的本地服务质量管理器28根据从FM4通知的本地服务策略，发出用于控制系统控制部29和信息处理部32的指示。该本地服务质量管理器28取得从系统控制部29和信息处理部32所通知的各种信息，将该信息通知给TCM20b中的本地通信管理器36，或者，根据该取得的信息来控制系统控制部29和信息处理部32。
系统控制部29根据本地服务质量管理器28的指示对系统控制器21进行控制。该系统控制部29为了实现从本地服务质量管理器28通知的本地服务策略来决定在实际中如何控制设备15，并将该具体控制方针通知给系统控制器21。由此，能够执行系统控制器21对设备15的具体控制。
信息处理部32接收由系统测定部22收集到的全部信息。该信息处理部32将该接收到的信息发送到检测信息控制部30。该信息处理部32可以根据需要而临时存储从系统测定部22发送的信息的全部或者一部分。信息处理部32还会根据来自本地服务质量管理器28的指示向系统测定部22发送正常测定部23以及事件测定部24的信息的测定方针。并且，信息处理部32与系统控制部29也是直接连接，还能够控制系统测定部22，以便与系统控制器21对设备15的控制联动着进行各种测定。
检测信息控制部30对经由信息处理部32而发送来的、由设备15检测出的信息是否是预先意图取得的信息进行判断。这里，如图3所示，由设备15检测出的信息能够大致分为意图取得的信息(以下，称作意图取得信息。)和非意图取得的信息(以下，称作非意图取得信息。)这两种。意图取得信息例如是马达的噪声、设备的振动数等经营工厂的顾客一方所期望取得的信息，通常会根据顾客一方的意向而预先定义。与此相对，非意图取得信息是除意图取得信息以外的全部信息。检测信息控制部30在判断为检测出的信息是意图取得信息的情况下，向本地服务质量管理器28发送该检测出的信息。与此相对，检测信息控制部30在判断为检测出的信息是非意图取得信息的情况下，会采取不向本地服务质量管理器28发送该检测出的信息等控制，从而为了使该信息不泄漏到外部而将其保护起来。检测信息控制部30可以将要向本地服务质量管理器28发送的意图取得信息临时存储到缓存31中。由此，能够控制将信息发送到检测信息控制部30的定时和向本地服务质量管理器28发送意图取得信息的定时。
本地通信控制器25根据TCM20b的指示来控制设备15的通信器件而进行通信。
通信测定部26收集通信控制所需的通信控制信息，并提供给TCM20b的终端测定管理器37。对于通信测定部26收集通信控制信息的策略，是由终端测定管理器37来通知的。
TCM20b根据从FM4提供的本地通信策略来控制FSM2与外部的通信。该TCM20b中的终端测定管理器37向本地通信管理器36和网络访问部34发送从通信测定部26发送的通信控制信息。此外，该终端测定管理器37在本地通信管理器36和网络访问部34的控制下，控制通信测定部26中的通信控制信息的收集。
TCM20b中的本地通信管理器36根据本地通信策略将通信的各种条件和方针通知给终端通信决定部35。本地通信管理器36可以按照需要，根据由终端测定管理器37所通知的通信控制信息来控制终端通信决定部35。本地通信管理器36向网络访问部34发送从SCM20a中的检测信息控制部30经由本地服务质量管理器28发送而来的意图取得信息。
终端通信决定部35根据本地通信管理器36和网络访问部34的控制，来控制本地通信控制器25进行的通信。
网络访问部34与本地通信管理器36一起对实际的FSM2与外部的通信进行控制。该网络访问部34选择实际发送数据的网络。网络访问部34向第1数据传输调整部38发送从本地通信管理器36发送而来的意图取得信息。
第1数据传输调整部38是在从FSM2向外部发送包含从网络访问部34发送而来的意图取得信息在内的数据时，用于调整其传输路径的器件。在调整其传输路径时，可以根据需要与网络访问部34协作进行。第1数据传输调整部38与后述的FM4内的数据传输调整部相互协调，控制成在不使包含意图取得信息的数据泄漏到外部的前提下利用恰当的通信路径进行传输。第1数据传输调整部38当然也可以将发送的数据临时存储到缓存39中。
通信接口27由FSM2与其它FSM2或FM4之间进行无线通信时所需的各种器件构成。
图4示出FM4的块结构。如果对FM4大致进行归类，其由系统控制管理器(SCM)40a构成。该FM4具有分别与SCM 40a连接的通信接口41、本地通信策略控制器42、现场通信控制器43和现场测定控制器46，还具有与该现场测定控制器46连接的正常测定部44以及事件测定部45。
SCM 40a以全局通信管理器52为中心，在该全局通信管理器52上分别连接有网络访问部49、现场通信策略决定部50、本地通信策略决定部51、信息处理部53。此外，在该网络访问部49上还连接有第2数据传输调整部47，在第2数据传输调整部47上还连接有缓存48。
通信接口41由FM4与其它FM4、FSM2以及SM 4之间进行无线通信时所需的各种器件构成。
本地通信策略控制器42向FSM2提供本地通信策略，并且指示该本地通信策略的改写。该本地通信策略控制器42还进行如下控制：由FSM2检测到的信息的收集及其共用、用于设备15和电源控制的通信频度、通信路径的控制。该本地通信策略控制器42执行各种动作，以实现由本地通信策略决定部51提供的本地通信策略。
现场通信控制器43控制与FSM2与SM 4之间的通信的通信方式、通信频度等。现场通信控制器43在现场通信策略决定部50的管理下执行各种动作。
正常测定部44是用于在现场测定控制器46的控制下、通过无线通信检测各种信息的器件。上述正常测定部23以设备15为单位检测信息，与此相对，该正常测定部44以工厂为单位检测各种信息。正常测定部44在没有发生特别事件的通常时，从设备工厂定期地检测各种信息。正常测定部44检测整个工厂的运转状况以作为该检测的信息，但除此以外，还进行如下测定等：每隔固定时间计测工厂内中的马达的旋转状态，或者，每隔规定时间测定工厂内的温度、湿度等，或者每隔规定时间测定工厂内的各消耗品的消耗状况等。正常测定部44将该检测出的信息输出到现场测定控制器46。
与正常测定部44同样，事件测定部45也是用于在现场测定控制器46的控制下、通过无线通信从工厂检测各种信息的器件。但是，例如，该事件测定部45仅在工厂内被检测出某种异常的情况或者停止了的情况下等、发生了与通常时不同的某种事件的情况下，测定各种信息。该事件测定部45的测定对象的信息与正常测定部44相同。
现场测定控制器46根据来自SCM 40a的指示，分别控制所连接着的正常测定部44、事件测定部45。该现场测定控制器46收集正常测定部44、事件测定部45测定的测定对象的信息，将其提供给SCM 40a中的信息处理部53。现场测定控制器46过该信息的收集来监视整个工厂的状况和各种事件的产生，并将其结果通知给SCM40a。
第2数据传输调整部47经由通信接口41接收各种数据，并根据需要向网络访问部49发送该各种数据，并且，经由通信接口41向外部发送从网络访问部49发送而来的数据。第2数据传输调整部47是在从FSM2发送来了包含意图取得信息的数据的情况下，用于在向外部发送该数据时调整其传输路径的器件。第2数据传输调整部47与FSM2内的第1数据传输调整部38相互协调，控制成在不使包含意图取得信息的数据泄漏到外部的前提下通过恰当的通信路径进行传输。第2数据传输调整部47当然也可以将包含发送的意图取得信息的数据临时性地存储到缓存48中。
另外，该第2数据传输调整部47也可以与上述正常测定部44、事件测定部45连接。由此，能够控制成根据从正常测定部44、事件测定部45测定到的信息来调整包含意图取得信息的数据的传输路径。这时，第2数据传输调整部47与网络访问部49协作进行这些动作。此外，也可以根据由第2数据传输调整部47所取得的意图取得信息来决定正常测定部44、事件测定部45测定各种信息的测定方法。
网络访问部49与全局通信管理器52一起控制实际的FM4与外部的通信。该网络访问部49选择实际发送数据的网络。
全局通信管理器52按照每个该FSM2生成其控制下的FSM2中的本地通信策略、本地服务策略。全局通信管理器52根据状况从现场测定控制器46取得用于分别生成本地服务策略、本地通信策略的所需信息。在由该现场测定控制器46监视到了工厂内的设备的运转状态、通信质量等的情况下，能够生成反映其信息的本地服务策略、本地通信策略。此外，该全局通信管理器52可以将从SM6通知的服务策略也反映到本地服务策略、本地通信策略中。全局通信管理器52向本地通信策略决定部51发送所生成的本地通信策略。
本地通信策略决定部51在满足本地服务策略的基础上决定合适的本地通信策略。将由该本地通信策略决定部51决定的本地通信策略提供给本地通信策略控制器42。
现场通信策略决定部50决定与FSM2和SM 4的通信所涉及的通信策略。此外，现场通信策略决定部50将所生成的通信策略通知给现场通信控制器43。
信息处理部53接收由现场测定控制器46收集到的全部信息。该信息处理部53向全局通信管理器52等发送该接收到的信息。信息处理部53也可以根据需要临时存储从现场测定控制器46发送的信息的全部或者一部分。信息处理部53还会根据来自全局通信管理器52的指示向现场测定控制器46发送正常测定部44、事件测定部45的信息的测定方针。并且，信息处理部53与本地通信策略决定部51也是直接连接，从而可以将收集到的信息反映到本地通信策略决定部51对本地通信策略的决定中。
图5示出FM4以及与FM4进行无线通信的SM6的块结构。对SM6大致进行归类的话，其由云服务管理器(CSM)60a构成。该SM6具有分别与CSM60a连接的通信接口61、服务策略控制器62、通信控制器63和服务质量测定控制器66。
CSM60a以全局服务质量管理器72为中心，在该全局服务质量管理器72上分别连接有服务策略决定部74、通信管理器70、信息处理部73。在该通信管理器70上连接有通信网络决定部71和网络访问部69。在网络访问部69上还连接有第3数据传输调整部67，在第3数据传输调整部67上还连接有缓存68。
通信接口61由SM6与FM4之间进行无线通信时所需的各种器件构成。
服务策略控制器62向FSM2提供服务策略，并且指示该服务策略的改写。服务策略控制器62执行各种动作，以实现由服务策略决定部74提供的服务策略。
通信控制器63设定与FM4的指示对应的通信方式而进行通信。通信控制器63在通信网络决定部71的管理下执行各种动作。
服务质量测定控制器66测定设备管理系统1提供的服务质量的状态，将其提供给CSM60a。服务质量测定控制器66将系统整体作为一个单位检测各种信息。由服务质量测定控制器66检测出的信息为，在服务提供中的线路中接收发送的数据的错误率、损失率、接收信号强度、接收信号的延迟量、数据的接收发送间隔等。服务质量测定控制器66将该检测出的信息输出到信息处理部73。
第3数据传输调整部67经由通信接口61接收各种数据，并根据需要将该各种数据向网络访问部69发送，并且，将从网络访问部69发送而来的数据经由通信接口61向外部发送。第3数据传输调整部67是用于在从SM6被发送了包含意图取得信息的数据的情况下调整其传输路径的器件。第3数据传输调整部67与FM4内的第2数据传输调整部47相互协调，控制成在不使包含意图取得信息泄漏到数据外部的前提下通过恰当的通信路径进行传输。第3数据传输调整部67可以在进行这些动作的基础上与网络访问部69协作执行。第3数据传输调整部67当然也可以将所发送的包含意图取得信息的数据临时存储到缓存68中。
网络访问部69与通信管理器70一起控制实际的SM6与外部的通信。该网络访问部69选择实际上发送数据的网络。
通信管理器70监视处于其控制下的FM4中的通信的状态。此外，通信管理器决定整个系统的服务策略(包含通信单元、通信频度等)。
通信网络决定部71决定通信路径、并决定该路径中的通信方式等。
信息处理部73接收与由服务质量测定控制器66收集到的服务质量的状态有关的信息。该信息处理部73向全局服务质量管理器72发送该接收到的信息。信息处理部73也可以根据需要临时存储从服务质量测定控制器66发送的信息的全部或者一部分。信息处理部73还能够根据来自全局服务质量管理器72的指示，针对服务质量测定控制器66随时变更与服务质量有关的信息的测定方针。
全局服务质量管理器72根据其控制下的FM4的状态，指示服务策略决定部74生成最佳的服务策略。这时，也可以根据经由信息处理部73发送而来的与服务质量的状态有关的信息，指示服务策略的生成。此外，全局服务质量管理器72也可以根据经由第3数据传输调整部67、网络访问部69发送而来的意图取得信息来指示服务策略的生成。全局服务质量管理器72经由通信管理器70、网络访问部69、第3数据传输调整部67向FM4发送在服务策略决定部74中生成的服务策略。
服务策略决定部74根据全局服务质量管理器72的指示，生成最佳的服务策略。服务策略决定部74将所生成的服务策略通知给全局服务质量管理器72。
图6示出SM6和与该SM6进行无线通信的云8的块结构。在上述的SM6的说明中，通过对相同的结构要素、部件标注相同标号，省略以下的说明。
在云8中的各服务器80a、80b、……、80n中存储有ERP(Enterprise ResourcePlanning：企业资源规划)、生产管理、制造设备控制、电力供给信息、气象信息等。
SM6在访问云8时，是经由网络访问部69进行的。
SM6中的全局服务质量管理器72具有服务质量评价部101、制造过程监视部102、风险评价部103、财务评价部104、以及与它们连接的数据访问控制部105。
服务质量评价部101取得经由信息处理部73发送而来的与服务质量的状态有关的信息，对其进行评价。具体而言，该服务质量评价部101对在服务提供中的线路中接收发送的数据的错误率、损失率、接收信号强度、到达延迟量、数据的接收发送间隔的方差等是否满足实际提供的服务水平进行评价。
制造过程监视部102通过分析各种数据，掌握在工厂内实际进行着的制造状况。
风险评价部103通过分析各种数据，分析并预测制造现场中的风险的大小、和其频度等。
财务评价部104通过分析各种数据来评价工厂中的财务状态。
此外，数据访问控制部105为了使这些服务质量评价部101、制造过程监视部102、风险评价部103、财务评价部104在进行各种评价时取得恰当的信息而决定访问云8中的怎样的服务器80a、80b、……、80n。数据访问控制部105在决定该方针之后，经由网络访问部69访问云8，取得所需信息。
接着，对由上述结构形成的设备管理系统1的动作进行说明。
SM6为了执行基于与顾客的合同的质量保证、信息的保护和测定、计费等各种服务，使服务策略在上述服务策略决定部74中生成。服务策略决定部74将所生成的服务策略经由服务策略控制器62通知给FM4。
FM4接收从该SM6发送而来的服务策略，根据所指示的内容控制其控制下的FSM2。图7示出这些SM6、FM4、FSM2间的通信序列的概要。SM6向所选定的FM4发送询问(步骤S11)。该询问要求根据现状对是否能够执行所生成的服务策略进行判断。FM4在根据现状判断为能够执行本地服务策略的情况下，向SM6发送表示接受该询问的意思的响应(步骤S12)。另一方面，FM4在根据现状判断为无法执行服务策略的情况下，不会专门向SM6发送响应。
SM6在接收到步骤S12中的响应的情况下，向FM4发送与各种控制有关的调度、与所需的通信资源等有关的信息(步骤S13)。FM4根据需要参照在步骤S13中所通知的信息以及从SM6通知的服务策略，由全局通信管理器52按照每个该FSM2生成处于其控制下的FSM2中的本地通信策略、本地服务策略。这时，全局通信管理器52也可以根据需要，从由现场测定控制器46所检测出的工厂等的运转信息取得用于分别生成本地服务策略、本地通信策略的所需信息。此外，FM4可以在分别生成本地服务策略、本地通信策略时参照从FSM2发送而来的所有数据。
FM4向FSM2发送该新生成的本地通信策略、本地服务策略(步骤S14)。
FSM2在完成对接收到的本地通信策略、本地服务策略的改写时，向FM4发送作为响应的ACK(步骤S15)。FM4在接收到该ACK的情况下，向SM6发送完成应对的ACK(步骤S16)。FSM2根据改写后的新的本地通信策略和本地服务策略，控制各自所管理的设备15。FSM2借助TCM20b，根据本地通信策略来控制通信，借助SCM20a，根据本地服务策略来控制服务。
表1示出由SM6生成的本地通信策略的例子。本地通信策略按照每个服务类型，分别定义了最大分组发送次数、容许分组丢失率(％)、最低容许接收信号强度(dBm)、接收可能性(％、dBm)。例如，在服务类型1的情况下，在最大分组发送次数只有1次、容许分组丢失率为10％以下的情况下能够以-65dBm以上接收90％以上的分组成为在服务提供时通信所要求的必要条件。此外，例如，在服务类型2的情况下，要求最大分组发送次数为2次、容许分组丢失为20％以下即可，另一方面，要求最低容许接收信号强度为-85dBm。
[表1]
Figure BDA0001733281230000161
FM4根据该表1中的本地通信策略的例子、和例如由通信测定部26测定出的通信控制信息等，生成在设定了设备15与FSM2的通信条件的基础上的候选。然后，FM4最终设定如表2所示的具体通信条件，根据该具体通信条件，实现与设备15的通信。
[表2]
Figure BDA0001733281230000162
在应用了本发明的设备管理系统1中，借助这样的本地通信策略、本地服务策略，利用SM6、FM4、FSM2这三层协作地进行从信息检测到数据分析、控制等一系列的管理，由此，实现所谓On-Demand Manufacturing的功能。
另外，在根据顾客一方的意向而定义了意图取得信息的情况下，SM2也会以将该意图取得信息包含在服务策略中的方式来管理FM4、FSM2。意图取得信息的设定在SM6中的全局服务质量管理器的控制下执行，所设定的意图取得信息包含在服务策略中，由此能够通知给FM4、FSM2。实际上，在将该服务策略从FM4通知给FSM2的情况下，本地服务质量管理器28指示检测信息控制部30对意图取得信息进行判别。检测信息控制部30接收该指示，对由设备15检测出的信息是意图取得信息、还是非意图取得信息进行判别。其结果，在由检测信息控制部30判别为检测出的信息是意图取得信息的情况下，意味着检测出了顾客一方所要求的信息。即，由检测信息控制部30判别为检测出的信息是意图取得信息意味着，确认了没有取得顾客不期望取得的信息。在该情况下，检测信息控制部30向本地服务质量管理器28发送该意图取得信息，本地服务质量管理器28向TCM20b发送该意图取得信息。
另一方面，在由检测信息控制部30判别为检测出的信息是非意图取得信息的情况下，意味着检测到了顾客一方所请求的信息以外的信息。换言之，意味着取得了顾客不期望取得的信息。这样的非意图取得信息的取得还有可能导致违反与顾客之间的合同，因此，可以说是作为该设备管理系统1的运营方想要尽可能避免的现象。在该情况下，检测信息控制部30不会向本地服务质量管理器28发送非意图取得信息。其结果，当然能够防止检测出的非意图取得信息向外部泄漏，但在系统侧，检测信息控制部30可以直接删除非意图取得信息。
通过如上述那样进行检测信息控制部30的控制，防止了将原本不想检测到的非意图取得信息传输到外部，能够向外部只传输原本期望检测的意图取得信息。
通过执行检测信息控制部30的上述控制，保证仅取得了意图取得信息。另外，检测信息控制部30的动作不限于上述，只要控制成保证只取得意图取得信息即可，可以通过任意方法实现。
此外，包含检测出的意图取得信息的数据经由本地服务质量管理器28、本地通信管理器36、网络访问部34向第1数据传输调整部38发送。第1数据传输调整部38在从FSM2向外部发送包含该意图取得信息的数据时，调整其传输路径。对于该传输路径的调整而言，是在与FM4中的第2数据传输调整部47、以及SM6中的第3数据传输调整部67之间协作进展的。例如，对于图1所示的SM6，当在水平方向上延伸的路径为仅本公司或者本公司的关联公司能够访问的路径时，控制成使包含该意图取得信息的数据的传输路径沿着该水平方向的路径。由此，能够防止意图取得信息偏离到该水平方向的路径以外，即使经由FM4、SM6访问该意图取得信息，由于该水平方向的路径内是属于本公司内的，因此能够防止泄漏到外部。由此，根据本发明，可形成如下系统结构，在该系统结构中，能够对顾客保证包含所检测出的意图取得信息的数据仅在特定路径中流通。
图8示出第1数据传输调整部38与第2数据传输调整部47之间的传输路径的调整的序列。
首先，从发送数据第1数据传输调整部38侧发送调整开始询问(步骤S21)。接收到该调整开始询问的第2数据传输调整部47在接收该调整开始询问并能够实现调整开始的情况下，向第1数据传输调整部38回复询问响应。
第1数据传输调整部38在接收到该询问响应的情况下，向第2数据传输调整部47发送候选路径信息(步骤S23)。在该候选路径信息中记述有1个以上的、发送数据的传输路径的候选。接收到该候选路径信息的第2数据传输调整部47向第1数据传输调整部38发送ACK(步骤S24)。
第2数据传输调整部47在步骤S25中从候选路径信息内包含的传输路径中选择一个传输路径。第2数据传输调整部47在选择该传输路径时，基于是否为仅本公司或者本公司的关联公司所能够访问的路径来进行判断。
接着，第2数据传输调整部47将记述有其选择出的传输路径的路径信息的分配向第1数据传输调整部38发送(步骤S26)。第1数据传输调整部38在接收到该路径信息的分配的情况下，向第2数据传输调整部47发送ACK(步骤S27)。
接着，转移到步骤S28，第1数据传输调整部38按照在步骤S26中接收分配而得到的传输路径，在FSM2与FM4之间确立无线通信链路。接着，转移到步骤S29，第1数据传输调整部38向第2数据传输调整部47发送与确立了无线通信链路的传输路径有关的信息。第2数据传输调整部47在接收到与确立了无线通信链路的传输路径有关的信息的情况下，向第1数据传输调整部38发送ACK。
另外，第2数据传输调整部47与第3数据传输调整部67间的传输路径的确立也根据相同的过程执行。
在本发明中，即使在万一由检测信息控制部30将非意图取得信息判别为意图取得信息的情况下，由于可通过第1数据传输调整部38、第2数据传输调整部47、第3数据传输调整部67来调整包含该信息的数据的传输路径，因此能够防止泄漏到外部。
因此，根据本发明，除了利用检测信息控制部30，还能够利用第1数据传输调整部38、第2数据传输调整部47、第3数据传输调整部67、以两个阶段防止该非意图取得信息向外部的泄漏。
另外，在由第1数据传输调整部38、第2数据传输调整部47、第3数据传输调整部67执行上述动作时，需要判别应发送的数据中是否包含非意图取得信息。在该情况下，第1数据传输调整部38、第2数据传输调整部47、第3数据传输调整部67分析数据本身或者该信息的标签，确定应发送的信息的类别。然后，按照该确定的每个类别的服务策略、和依赖于电波环境的通信方式的选定策略，决定使用什么通信器件(FSM2、FM4、SM6)进行怎样的发送。
根据还应用了本发明的设备管理系统1，可以统计性地分析由正常测定部23、事件测定部24从设备15测定出的各种信息，将该分析结果反映到上述设备15的控制和通信条件的设定中。
实际上，也可以是，在对由正常测定部23、事件测定部24从设备15测定出的各种信息进行统计性分析时，不仅是由FSM2来进行，还有FM4、还会根据需要与SM6协作进行。在以下的例子中，对在FM4侧进行统计性分析的例子进行说明。
测定出的信息经由信息处理部32、本地服务质量管理器28、网络访问部34、第1数据传输调整部38等向通信接口27发送。通信接口27将发送而来的信息通过无线通信向FM4中的通信接口41发送。该信息经由第2数据传输调整部47、网络访问部49发送到全局通信管理器52。该全局通信管理器52对该发送而来的信息执行统计性分析。
例如，在所发送来的信息为从设备15接收到的信号的强度等的情况下，也可以如图9所示那样统计性地分析灵敏度(dBm)的分布。在实际上中进行这样的统计分析时，一次数据取得是不够的，并且，分析方法也需要根据状况进行变更，因此，需要分多次取得信息并存储该信息、且对该信息进行分析。
对于进行实际的统计分析后的结果，可以在求出如图9所示的统计分布之后，由全局通信管理器52根据该统计分布进行各种判断。作为该判断的种类，例如，可以求出图9所示的灵敏度超过规定值的情况所占的比例，并判断该比例是否为阈值以上。
接着，全局通信管理器52根据该判断结果，决定对设备15进行什么样的控制、或者在什么样的通信条件下进行通信。将该控制的方针被包含在上述本地服务策略、本地通信策略中而被发送到FSM2。该发送路径的方向与供上述信息发送而来的路径相反。
FSM2根据反映了该控制方针的本地服务策略、本地通信策略来控制设备15，或者进行通信条件的设定。由此，能够将基于从设备15检测出的信息的、统计分析结果反映到设备15的控制、通信条件的设定中。
另外，该统计分析和判断、以及新的控制方针、通信条件的决定可以在FSM2内完成。在该情况下，以本地服务质量管理器28为中心，执行该统计分析和判断、以及新的控制方针、通信条件的决定。
另外，该统计分析不限定于上述例子。例如，如图10所示，可以统计性地分析分组的延迟时间所对应的比例。在该图10中，横轴表示分组的延迟时间，纵轴表示该比例。在频率3/通信方式C中，示出了延迟0.4ms的分组为98％，与此相对，在频率1/通信方式A中，示出了延迟4ms的分组为98％。在该情况下，例如，当然可以预先针对延迟量所对应的比例设定阈值，根据是否超过该阈值调整设备15的控制方针、通信条件。
此外，作为统计分析的例子，除上述延迟时间、信号强度以外，可以以接收时间间隔的波动等为对象，还可以基于这些长时间平均值、最大值和最小值、标准偏差、方差等、统计上的任意项目进行分析。此外，只要是基于从分析对象的设备15检测出的信息的项目即可，可以以任意项目为对象。
通过良好地运用与这样的统计分析结果对应的设备15的控制功能，还能够针对工厂所设置的设备15、进而针对整个工厂中的作业工序提出改善，并根据该提出的改善对策以新的方式管理设备15。例如，还能够统计性地分析设备15中的控制变更、设备15的不良情况给生产率造成的影响，根据该影响督促顾客一方停止设备15、替换消耗品等，以维持和提高生产率。
标号说明
1：设备管理系统；2：FSM；4：FM；6：SM；8：云；15：设备；21：系统控制器；22：系统测定部；23：正常测定部；24：事件测定部；25：本地通信控制器；26：通信测定部；27：通信接口；28：本地服务质量管理器；29：系统控制部；30：检测信息控制部；31：缓存；32：信息处理部；34：网络访问部；35：终端通信决定部；36：本地通信管理器；37：终端测定管理器；38：第1数据传输调整部；39：缓存；41：通信接口；42：本地通信策略控制器；43：现场通信控制器；44：正常测定部；45：事件测定部；46：现场测定控制器；47：第2数据传输调整部；48：缓存；49：网络访问部；50：现场通信策略决定部；51：本地通信策略决定部；52：全局通信管理器；53：信息处理部；61：通信接口；62：服务策略控制器；63：通信控制器；66：服务质量测定控制器；67：第3数据传输调整部；68：缓存；69：网络访问部；70：通信管理器；71：通信网络决定部；72：全局服务质量管理器；73：信息处理部；74：服务策略决定部；80：服务器；101：服务质量评价部；102：制造过程监视部；103：风险评价部；104：财务评价部；105：数据访问控制部。

Claims (3)

1.一种设备管理系统，其特征在于，
该设备管理系统具有：
适应型系统控制部，该适应型系统控制部被分配给工厂中所设置的1个以上的设备的每一个，并利用无线通信监视并控制该设备；
现场管理器，该现场管理器以上述工厂为单位被分配，管理1个以上的上述适应型系统控制部；以及
服务管理器，该服务管理器管理1个以上的上述现场管理器并执行如下服务，该服务包含基于与顾客的合同的质量保证、和信息的保护，
上述适应型系统控制部具有：
信息检测单元，其从上述设备检测信息；
检测信息控制单元，其控制成保证在上述信息检测单元所检测出的信息中，只有意图预先取得的意图取得信息被该适应型系统控制部取得；
第1数据传输调整单元，其在将包含如下信息的数据向外部发送时，调整该数据的传输路径，该信息是实施了上述检测信息控制单元的控制之后的信息；以及
设备控制单元，其根据从上述现场管理器发送来的用于进行考虑了上述服务的质量的设备控制的本地服务策略来控制上述设备，
所述现场管理器具有：
第2数据传输调整单元，其用于调整在与自身所管理的适应型系统控制部中的上述第1数据传输调整单元之间被发送的上述数据的传输路径；
运转信息取得单元，其以上述工厂为单位，取得该工厂的运转信息；以及
本地策略控制单元，其根据从上述服务管理器发送来的服务策略、和上述工厂内的上述设备的运转信息，生成上述本地服务策略，并将该本地服务策略发送到该适应型系统控制部，
上述服务管理器具有：
第3数据传输调整单元，其用于调整在与自身所管理的现场管理器中的上述第2数据传输调整单元之间被发送的上述数据的传输路径；以及
服务策略生成单元，其生成包含上述意图取得信息并用于执行上述服务的上述服务策略，并将该服务策略发送到该现场管理器。
2.根据权利要求1所述的设备管理系统，其特征在于，
上述服务策略生成单元进行上述意图预先取得的信息的设定，将上述意图预先取得的信息包含在上述服务策略中而向上述现场管理器发送。
3.根据权利要求1或2所述的设备管理系统，其特征在于，
上述适应型系统控制部中的设备控制单元对由上述信息检测单元所检测出的信息进行统计性分析，根据统计性分析的分析结果来控制上述设备，或者设定与上述设备之间的通信条件。
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