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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Industriesystem, ein Störungserfassungssystem und ein Störungserfassungsverfahren.
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Bisheriger Stand der Technik
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PTL 1 beschreibt ein Fertigungslinien-Beurteilungsunterstützungsverfahren, umfassend: einen Simulationsergebnisdaten-Eingabeprozess zum Sammeln von Simulationsergebnisdaten von jedem Element einer aus einem virtuell konstruierten Simulator ausgebildeten Fertigungslinie und Senden der gesammelten Simulationsergebnisdaten an eine Beurteilungsunterstützungsvorrichtungs-Seite; einen Datenorganisierungsprozess zum Importieren der gesammelten Simulationsergebnisdaten und Organisieren der Daten in ein Format in Übereinstimmung mit der Betriebsrate, dem Produktionsvolumen und einem Beurteilungsindex; und einen Problemanalyseprozess zum Beurteilen der Simulationsergebnisdaten unter Verwendung der vorab gespeicherten Beurteilungsregeln, bestehend aus Beurteilungselementen, Beurteilungsreferenzwerten und einem Beurteilungsstrom für Ergebnisdaten für jeden Fertigungslinientyp, und Extrahieren von Problemen in Bezug auf Fertigungslinienkomponenten.
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PTL 2 beschreibt ein Fertigungslinien-Simulationsmodell-Konstruktionsverfahren, umfassend: einen Schritt zum Konstruieren einer Vorhersageformel, die näherungsweise die Durchlaufzeit von jedem Prozess aus einem Ergebnis einer in der Vergangenheit durchgeführten Simulation oder einem tatsächlichen Produktionsergebnis vorhersagt; einen Schritt zum Berechnen eines Fehlers zwischen der Vorhersageformel und der in der Vergangenheit durchgeführten Simulation oder eines Fehlers zwischen der Vorhersageformel und dem tatsächlichen Produktionsergebnis; einen Schritt zum Bestimmen eines Prozesses, auf den eine vereinfachte Simulation unter Verwendung der Vorhersageformel angewendet wird, auf der Basis von Informationen zum berechneten Fehler für jeden Prozess; und einen Schritt zum Ausführen einer Fertigungsliniensimulation, auf die eine Prozessdurchlaufzeit unter Verwendung der Vorhersageformel angewendet wird, im zum Anwenden der vereinfachten Simulation bestimmten Prozess.
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Liste der Anführungen
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Patentliteratur
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- PTL 1: JP2003-280730A
- PTL 2: JP5775803B
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Die Liniensimulationsmodelle nach dem Stand der Technik sind schwierig auf Anwendungen, die ausführlichere Informationen als Produktionsbeurteilungen und Linienkonfigurationsbeurteilungen erfordern, und zum Konstruieren von Modellen für solche Zwecke anzuwenden.
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Somit besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung im Bereitstellen eines Systems und eines Verfahrens, die zur Linienbetriebsunterstützung und hochauflösenden Störungserfassung durch Verwenden eines Liniensimulators zur Konstruktionsüberprüfung genutzt werden können.
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Technische Lösung
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Zum Erfüllen der vorhergehenden Aufgabe umfasst eines von repräsentativen Industriesystemen der vorliegenden Erfindung: eine Speichereinheit, die beim Konstruieren einer Industrielinie verwendete Konstruktionsdaten speichert; eine Simulationsausführungseinheit, die eine Simulation der Bewegung der Industrielinie auf Basis der Konstruktionsdaten ausführt; und eine Erfassungseinheit, die ein Ergebnis der Simulation mit der Bewegung der Industrielinie während des Betriebs vergleicht und eine Störung in Komponenten der Industrielinie erfasst.
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Ferner ist eines von repräsentativen Industriesystemen der vorliegenden Erfindung ein Industriesystem, umfassend: einen Sensor, der Informationen zu einer Industrievorrichtung erfasst; und ein Berechnungsmittel zum Durchführen einer Berechnung auf Basis der vom Sensor erfassten Informationen, wobei der Sensor Informationen zu einem beweglichen Teil der Industrievorrichtung, wobei die Informationen eine oder mehrere Elemente der Gruppe umfassend Positionsinformationen, Geschwindigkeitsinformationen und Beschleunigungsinformationen des beweglichen Teils umfassen, während des Betriebs der Industrievorrichtung erfasst, und das Berechnungsmittel einen Prozess zum Vergleichen der vom Sensor erfassten Informationen zum beweglichen Teil mit durch eine Simulation für die Industrievorrichtung ermittelten Informationen zu einem virtuellen beweglichen Teil und Ausgeben eines Ergebnisses des Vergleichsprozesses durchführt.
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Ferner umfasst eines von repräsentativen Industriesystemen der vorliegenden Erfindung: eine Speichereinheit, die beim Konstruieren einer Industrielinie umfassend eine Vielzahl von Prozessen verwendete Konstruktionsdaten speichert; eine Simulationsausführungseinheit, die eine Simulation der Bewegung der Industrielinie auf Basis der Konstruktionsdaten ausführt; und eine Erfassungseinheit, die eine Beziehung zwischen einer Vielzahl von virtuellen Prozessen in einem Ergebnis der Simulation und eine Beziehung zwischen der Vielzahl von Prozessen während des Betriebs der Industrielinie vergleicht und eine Störung in der Industrielinie erfasst.
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Eines von repräsentativen Industriesystemen der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Simulationsausführungsschritt zum Ausführen einer Simulation der Bewegung einer Industrielinie auf Basis von beim Konstruieren der Industrielinie verwendeten Konstruktionsdaten; und einen Informationserfassungsschritt zum Erfassen von Informationen zum Angeben einer Bewegung der Industrielinie während des Betriebs; und einen Erfassungsschritt zum Vergleichen eines Ergebnisses der Simulation mit Bewegung der Industrielinie während des Betriebs und Erfassen einer Störung in Komponenten der Industrielinie.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung kann zur Linienbetriebsunterstützung und hochauflösenden Störungserfassung verwendet werden. Andere Probleme, Konfigurationen und Wirkungen wie die zuvor beschriebenen gehen aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsform hervor.
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Figurenliste
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- [1] 1 zeigt ein erläuterndes Diagramm eines Industriesystems und einer Störungserfassung gemäß der vorliegenden Erfindung.
- [2] 2 zeigt ein Konfigurationsdiagramm des Industriesystems.
- [3] 3 zeigt ein Fließbild zur Darstellung eines Verarbeitungsverfahrens beim Ausführen einer Simulation.
- [4] 4 zeigt ein Fließbild zur Darstellung eines Verarbeitungsverfahrens während des Betriebs.
- [5] 5 zeigt ein Fließbild zur Darstellung eines Verarbeitungsverfahrens zum Schätzen von Fehlerursachen.
- [6] 6 zeigt ein erläuterndes Diagramm eines spezifischen Beispiels von Sensordaten.
- [7] 7 zeigt ein erläuterndes Diagramm einer Simulation.
- [8] 8 zeigt ein Modifikationsbeispiel der Konfiguration des Industriesystems.
- [9] 9 zeigt ein erläuterndes Diagramm einer Konfiguration zum Veranlassen eines Steuersystems zum Durchführen einer Simulation und Störungserfassung.
- [10] 10 zeigt ein erläuterndes Diagramm der Gesamtbewegung des Industriesystems.
- [11] 11 zeigt ein erläuterndes Diagramm einer Störungserfassung.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Nachfolgend ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die nachfolgend beschriebene Ausführungsform schränkt die Erfindung nach den Ansprüchen nicht ein und alle in der Ausführungsform beschriebenen Elemente und ihre Kombinationen sind nicht notwendigerweise als Lösungen der Erfindung wesentlich.
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In der folgenden Beschreibung werden Identifikationsnummern als Identifikationsinformationen von verschiedenen Objekten verwendet; es können aber auch Identifikationsinformationen in einer anderen Ausführung als Identifikationsnummern verwendet werden (beispielsweise Identifizierer umfassend alphabetische Zeichen und Symbole).
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Ferner werden in der folgenden Beschreibung beim Beschreiben des gleichen Typs von Elementen ohne Unterscheidung zwischen den Elementen Referenzsymbole (oder allgemeine Symbole aus den Referenzsymbolen) verwendet und beim separaten Beschreiben des gleichen Typs von Elementen kann die Identifikationsnummer (oder das Referenzsymbol) des Elements verwendet werden.
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Ausführungsform
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1 zeigt ein erläuterndes Diagramm eines Industriesystems und einer Störungserfassung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die in 1 dargestellte Linie ist eine Industrielinie, welche die Fertigung von Artikeln, den durch Materialhandhabung dargestellten Transport von Artikeln und dergleichen ausführt. Eine Industrielinie ist hier eine Einrichtung, welche die Fertigung von Objekten und die Materialhandhabung (umfassend Verarbeitung, Montage, Lackieren, Inspektion, Transport, Sortieren, Aufnahme, Palettieren, Lagern oder dergleichen) durch Ausführen der vorgeschriebenen Prozesse nacheinander durchführt. Das heißt Linien, die nicht nur Fertigungslinien und Produktionslinien umfassen, sondern auch Linien, die den Transport und dergleichen ausführen, werden als Industrielinien bezeichnet. Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Industrievorrichtung als eine Komponente der Industrielinie enthalten. Die Industrievorrichtung weist einen beweglichen Teil, etwa einen Arm, auf und führt Fertigung, Materialhandhabung und dergleichen durch Steuern der Bewegung des beweglichen Teils durch. Zusätzlich umfasst die Industrievorrichtung einen Gestängemechanismus mit einer Vielzahl von Aktuatoren, einen Mechanismus mit selbstangetriebenen Mitteln und Greifmittel mit Spannvorrichtungen und Klemmen, Fördermittel wie Hubvorrichtungen, Fördervorrichtungen und Kräne, bewegliche Körper, welche die Positionskontrolle durch lineare Schienen durchführen und Kugelspindeln, Drehkörper, die Winkel und Beschleunigung steuern, Motoren, Wechselrichter, Kompressoren oder dergleichen.
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Beim Konstruieren einer Industrielinie führt der für das Konstruieren der Linie verantwortliche Linienkonstrukteur eine Projektierung etwa durch Konstruieren auf der Basis der Anforderungen des Kunden, der die Konstruktion der Linie beauftragt hat, durch. Die Kundenanforderungen 10 umfassen beispielsweise Werkstückinformationen, Verarbeitungsspezifikationen, Produktionskapazität, Betriebsplan oder dergleichen in Bezug auf Zielartikel. Die Projektierung 11 umfasst Prozessinformationen, funktionale Konstruktion, Steuerkonstruktion, strukturelle Auslegung, Computer Aided Design (CAD), Computer Aided Engineering (CAE), Stücklisten oder dergleichen.
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Nach der Projektierung 11 wird die tatsächliche Maschinenproduktion 12 auf der Industrielinie durchgeführt und anschließend wird der Industrielinienbetrieb 13 durchgeführt. Die tatsächliche Maschinenproduktion 12 umfasst die Hardwareproduktion, die Sensorenanordnung, die Sequenzsteuerung und dergleichen. Der Betrieb 13 umfasst die Fertigung von Zielartikel, die Linienwartung und dergleichen.
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Von diesen werden die Projektierung 11 und die tatsächliche Maschinenproduktion 12 als eine Linienkonstruktionsphase bezeichnet und der Betrieb 13 wird als eine Betriebsphase bezeichnet.
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In der Projektierung 11 der Linienkonstruktionsphase wird ein Simulationsmodell aus den Konstruktionsinformationen konstruiert und durch eine Simulation überprüft. Diese Liniensimulation 21 kann virtuell den gesamten Linienstrom und die Bewegungen der Roboter und Vorrichtungen umfassenden Industrievorrichtung bestimmen und kann überprüfen, ob die gewünschten Bewegungen ausgeführt werden können.
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Nach dem Stand der Technik wird dieses Simulationsmodell für die Konstruktionsüberprüfung hauptsächlich zur Bewegungsüberprüfung in der Linienkonstruktionspahse durch die erstellte Linie SIer verwendet. Die vorliegende Erfindung entwickelt diese Simulation und führt ein Betriebsunterstützungssystem 23 aus, das in der Betriebsphase verwendet wird.
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Insbesondere verwendet das Betriebsunterstützungssystem 23 verschiedene Arten von während der Linienkonstruktion (Linienkonstruktionsphase) verwendeten Konstruktionsinformationen als Konstruktionsdaten, führt Betriebsphasensimulationen auf der Basis von Konstruktionsdaten und Betriebsinformationen, ermittelt in Produktion und Wartung, aus und vergleicht das Simulationsergebnis mit der tatsächlichen Bewegung der Linie während des Betriebs zum Erfassen von Störungen in den Komponenten der Linie. Der Begriff „Störung“ umfasst hier nicht nur etwas, das tatsächlich in der Industrievorrichtung oder in Industrielinien auftritt, sondern auch Anzeichen für Störungen. Anzeichen für eine Störung können durch Ändern eines Werts zum Identifizieren oder Bestimmen einer Störung, eines Schwellenwerts für den Unterschied zwischen vorbestimmten Bewegungen der tatsächlichen Maschine und der Simulation und dergleichen erfasst oder identifiziert werden wie nachfolgend beschrieben.
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In der Simulation berechnet das Betriebsunterstützungssystem 23 die Positionsinformationen, die Geschwindigkeitsinformationen und die Beschleunigungsinformationen der beweglichen Teile der Industrievorrichtung unter Verwendung der Form oder dergleichen der durch die Konstruktionsdaten identifizierten Industrievorrichtung, wodurch Informationen über die virtuellen beweglichen Teile ermittelt werden. Für die Simulation kann nicht nur eine Bezugnahme auf die Form der identifizierten Industrievorrichtung erfolgen, sondern auch auf Datenblätter oder dergleichen, die von Herstellern von Industrievorrichtungen bereitgestellt werden.
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Das Betriebsunterstützungssystem 23 berechnet wiederum die Positionsinformationen, die Geschwindigkeitsinformationen und die Beschleunigungsinformationen der beweglichen Teile der Industrievorrichtung während des Betriebs durch Verwenden der auf der Linie angeordneten Sensoren und der von der Industrievorrichtung ausgegebenen Informationen, wodurch Informationen über die tatsächlichen beweglichen Teile ermittelt werden.
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Als ein Ergebnis des Vergleichs der Informationen zum tatsächlichen beweglichen Teil und der Informationen zum virtuellen beweglichen Teil erfasst, wenn eine einen vorbestimmten Bereich überschreitende Abweichung vorliegt, das Betriebsunterstützungssystem 23, dass eine Störung aufgetreten ist, und es gibt eine Warnung aus. Wenn beispielsweise die für das tatsächliche bewegliche Teil erforderliche Zeit zum Durchführen einer vorbestimmten Bewegung länger ist als die für die vorbestimmte Bewegung in der Simulation erforderliche Zeit und der Unterschied einen Schwellenwert überschreitet, wird erfasst, dass eine Störung aufgetreten ist.
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Für andere Zwecke angeordnete Sensoren und Ausgaben können als die Sensoren und Ausgaben zum Erfassen von Informationen zu den tatsächlichen beweglichen Teilen verwendet werden. Zusätzliche Sensoren können hinzugefügt werden, um die zuvor beschriebenen Störungen zu erfassen. Beispielsweise ist es vorzuziehen, eine Kamera neu anzuordnen, am beweglichen Teil eine Bildgebung durchzuführen und die Position, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des beweglichen Teils zu identifizieren. Zu diesem Zeitpunkt kann der Zustand des beweglichen Teils durch Identifizieren der Nähe der Spitze des beweglichen Teils genau erfasst werden. Die Nähe der Spitze ist ein Bereich von der Spitze zu einer vorbestimmten Position oder ein Bereich von der ersten vorbestimmten Position zur zweiten vorbestimmten Position unter Ausschluss der Spitze. Dies gilt, wenn die Spitze selbst nicht von der Kamera erfasst werden kann. Ferner kann, wenn eine Markierung am beweglichen Teil zum Identifizieren der Markierung angebracht ist, der Zustand des beweglichen Teils einfach identifiziert werden. Durch Anbringen einer Markierung und Speichern des Abstands von der Markierung zur tatsächlichen Spitzenposition im Speichermittel kann die Spitzenposition, die mit einer Kamera schwer zu erfassen ist, durch Berechnung identifiziert werden und es können genauere Informationen zum beweglichen Teil ermittelt werden. Es kann ebenfalls die direkte Erfassung der Nähe der Spitze durch die Kamera mit der Erfassung der Markierung kombiniert werden. In diesem Fall gilt dies beim Erfassen eines beweglichen Körpers, dessen Markierung durch einen sich drehenden Körper verdeckt ist.
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In der Systementwicklung 22 wird das gesamte System so konstruiert, dass für die Bewegung des Betriebsunterstützungssystems 23 verwendete Informationen durch Durchführen der Anordnung von Kameras zur Erfassung, Algorithmen zur Erfassung von Personen und Verknüpfen mit einem System, das die Produktion ausführt, auf Basis der Liniensimulation 21 für die Linienkonstruktion erfasst werden können.
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2 zeigt ein Konfigurationsdiagramm eines Industriesystems. Wie in 2 dargestellt umfasst das Industriesystem 30 ein Steuersystem 50, ein Störungserfassungssystem 60 und ein Simulationssystem 70. Das Steuersystem 50 erfasst verschiedene Arten von Information von der Industrielinie und steuert die Bewegung der Industrielinie.
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Das Simulationssystem 70 ist beispielsweise ein Computer und umfasst eine Eingabeeinheit 71 eine Anzeigeeinheit 72, eine Kommunikationseinheit 73, eine Steuereinheit 74 und eine Speichereinheit 75.
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Die Eingabeeinheit 71 ist eine Tastatur, eine Maus oder dergleichen.
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Die Anzeigeeinheit 72 ist ein Flüssigkristallbildschirm oder dergleichen.
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Die Kommunikationseinheit 73 ist eine Kommunikationsschnittstelle, die mit dem Störungserfassungssystem 60 und dergleichen kommuniziert.
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Die Steuereinheit 74 führt verschiedene Funktionen durch eine arithmetische Einheit, etwa eine ein vorbestimmtes Programm ausführende Central Processing Unit (CPU), aus. Insbesondere führt in der vorliegenden Ausführungsform die Steuereinheit 74 die Funktion als eine Simulationsausführungseinheit aus.
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Die Speichereinheit 75 ist eine magnetische Speichervorrichtung, ein Flash-Speicher oder dergleichen, und speichert Linienkonstruktionsdaten, Prozessplandaten, Simulationsergebnisdaten und dergleichen.
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Die Steuereinheit 74 führt eine Simulation unter Verwendung der Linienkonstruktionsdaten und der in der Speichereinheit 75 gespeicherten Prozessplandaten zum Ermitteln einer virtuellen Bewegung der Industrielinie 40 und Erzeugen von Simulationsergebnisdaten aus.
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Die Steuereinheit 74 speichert die Simulationsergebnisdaten in der Speichereinheit 75 und sendet die Daten an das Störungserfassungssystem 60.
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Wenn die Konstruktion der Industrievorrichtung in der Industrielinie 40 geändert wird, werden die Linienkonstruktionsdaten in der Speichereinheit 75 aktualisiert, die Steuereinheit 74 führt die Simulation erneut aus und die Simulationsergebnisdaten in der Speichereinheit 75 und im Störungserfassungssystem 60 werden aktualisiert, so dass die Simulationsergebnisdaten in der Speichereinheit 75 aktualisiert und erneut an das Störungserfassungssystem 60 gesendet werden. Somit spiegeln die Simulationsergebnisdaten den letzten Zustand der Industrielinie 40 wider.
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Das Störungserfassungssystem 60 ist ein Computer und umfasst eine Eingabeeinheit 61, eine Anzeigeeinheit 62, eine Kommunikationseinheit 63, eine Steuereinheit 64, und eine Speichereinheit 65.
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Die Eingabeeinheit 61 ist eine Tastatur, eine Maus oder dergleichen.
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Die Anzeigeeinheit 62 ist ein Flüssigkristallbildschirm oder dergleichen. Ein Tablet-Endgerät, in dem die Anzeigeeinheit 62, die Eingabeeinheit 61 und die Kommunikationseinheit 62 integriert sind, kann verwendet werden und die Ein-/Ausgabe und die Kommunikation können über den Touchscreen durchgeführt werden. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass die Steuereinheit 64 und die Speichereinheit 65 zur Erleichterung der Berechnungsverarbeitung voneinander getrennt sind.
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Die Kommunikationseinheit 63 ist eine Kommunikationsschnittstelle, die mit dem Simulationssystem 70, dem Steuersystem 50 und dergleichen kommuniziert.
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Die Steuereinheit 64 führt verschiedene Funktionen durch eine arithmetische Einheit, etwa eine ein vorbestimmtes Programm ausführende Central Processing Unit (CPU), aus. Insbesondere führt in der vorliegenden Ausführungsform die Steuereinheit 64 Funktionen als eine Störungserfassungsvorrichtung und eine Fehlerschätzeinheit aus. Das heißt die Steuereinheit 64 entspricht dem Berechnungsmittel in den Ansprüchen.
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Die Speichereinheit 65 ist eine magnetische Speichervorrichtung, ein Flash-Speicher oder dergleichen, und speichert Simulationsergebnisdaten, Vergleichsbedingungsdaten, Messdaten, Prozessplandaten und dergleichen. Die Simulationsergebnisdaten in der Speichereinheit 65 sind vom Simulationssystem 70 empfangene Daten. Die Messdaten in der Speichereinheit 65 sind vom Steuersystem 50 empfangene Daten und geben Ausgaben von verschiedenen Sensoren der Industrielinie 40 und dergleichen an.
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Die Steuereinheit 64 arbeitet als die Störungserfassungseinheit durch Vergleichen der durch das Simulationsergebnis angegebenen Informationen zum virtuellen beweglichen Teil mit den von den Messdaten angegebenen Informationen zum tatsächlichen beweglichen Teil und Ausgeben einer Warnung, wenn die Abweichung von einem vorbestimmten Bereich abweicht. Die Bedingungen zum Vergleichen der Simulationsergebnisdaten und der Messdaten werden in Vergleichsbedingungsdaten dargestellt.
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Ferner arbeitet die Steuereinheit 64 als eine Fehlerursachen-Schätzeinheit, welche die Ursache des Fehlers durch Erfassen der Bewegungen der Komponenten der Industrielinie, welche die Ursache der Störung ist, schätzt, wenn die Störung durch die Störungserfassungseinheit erfasst wird.
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3 zeigt ein Fließbild zur Darstellung eines Verarbeitungsverfahrens beim Ausführen einer Simulation. Das Simulationssystem 70 erfasst zunächst Linienkonstruktionsdaten und Prozessplandaten (Schritt S101) und erstellt ein Simulationsmodell (Schritt S102). Danach führt das Simulationssystem 70 eine Simulation der Industrielinie zum Berechnen der Position, der Zeit und der Geschwindigkeit einer vorbestimmten Bewegung oder Bearbeitung der gesamten Industrielinie oder des Computers der Industrievorrichtung aus (Schritt S103) . Das heißt die Informationen des virtuellen beweglichen Teils werden berechnet und das Berechnungsergebnis wird in der Speichereinheit gespeichert. Die Steuereinheit 74 speichert die Simulationsergebnisdaten in der Speichereinheit 75 (Schritt S104) und beendet den Prozess. Die gespeicherten Simulationsergebnisdaten werden zu jedem Zeitpunkt an das Störungserfassungssystem 60 gesendet. Das Simulationsmodell kann vorab in der Speichereinheit erstellt werden und kann von der Speichervorrichtung in Schritt S102 eingelesen werden.
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4 zeigt ein Fließbild zur Darstellung eines Verarbeitungsverfahrens während des Betriebs. Während des Betriebs gibt zunächst das Steuersystem 50 Produktionsanweisungsdaten ein (Schritt S201), setzt die Industrielinie 40 in Betrieb und veranlasst das Störungserfassungssystem 60 zum Starten der Störungserfassung.
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Die Industrielinie 40 gibt während des Betriebs der Linie Sensordaten ein (Schritt S202) und berechnet die Position, die Zeit und die Geschwindigkeit einer vorbestimmten Bewegung, Bearbeitung oder dergleichen (Schritt S203). Das Berechnungsergebnis der Industrielinie 40 wird an das Störungserfassungssystem 60 als Messdaten zur Angabe von Informationen zum tatsächlichen beweglichen Teil gesendet.
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Das Störungserfassungssystem 60 liest die Simulationsergebnisdaten (Schritt S204) und vergleicht die von der Industrielinie 40 empfangenen Messdaten mit dem Simulationsergebnisdaten (Schritt S205). Wenn die Abweichung größer gleich der Schwelle ist, gibt das Störungserfassungssystem 60 als ein Ergebnis des Vergleichs aus, dass eine Störung aufgetreten ist (Schritt S206) und beendet den Prozess. Das heißt, wenn ein Unterschied zwischen der Bewegung des virtuellen beweglichen Teils, das die ideale Bewegung ist, und der Bewegung des beweglichen Teils der tatsächlichen Maschine auftritt, wird davon ausgegangen, dass eine Störung oder ein Symptom einer Störung in der tatsächlichen Maschine vorliegt, so dass es ermöglicht wird, den Benutzer oder den Administrator zu unterrichten, bevor ein großes Problem in der Industrielinie auftritt.
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5 zeigt ein Fließbild zur Darstellung eines Verarbeitungsverfahrens zum Schätzen von Fehlerursachen. Die Fehlerursachenschätzung wird von der Fehlerschätzeinheit des Störungserfassungssystems 60 durchgeführt, wenn die Störungserfassungseinheit des Störungserfassungssystems 60 eine Störung erfasst. Wenn beispielsweise eine Störung in der gesamten Industrielinie 40 eintritt, etwa eine Abnahme des Durchsatzes der Industrielinie 40, wird diese zum Schätzen der Ursache verwendet.
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Insbesondere empfängt das Störungserfassungssystem 60 eine Eingabe von von der Industrielinie 40 erfassten Messdaten (Schritt S301) und sammelt Positionen, Zeiten und Geschwindigkeiten von vorbestimmten Bewegungen, Bearbeitungen oder dergleichen in einer Vielzahl von Prozessen (Schritt S302). Für jeden Prozess vergleicht das Störungserfassungssystem 60 die berechneten Informationen des tatsächlichen beweglichen Teils mit dem Simulationsergebnis für jeden Prozess. Anschließend werden Informationen zum Prozess mit einer großen Abweichung ausgegeben (Schritt S303).
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Gemäß dieser Fehlerursachenschätzung kann, selbst wenn die Abweichung vom Simulationsergebnis die Schwelle nicht überschreitet, der Prozess geschätzt werden, der die Störung verursacht hat, indem die Informationen einer Vielzahl von Prozessen relativ verglichen werden. Wenn beispielsweise eine Störung in einer Reihe von Prozessen mit den Bewegungen A, B und C erfasst wird, kann die Bewegung mit der größten Trennung und der Modus mit der größten Trennung (Achse entsprechend der Bewegungsachse des Roboters und der Drehachse des Aktuators) durch Vergleichen von Bewegungszeiten entsprechend jeweiligen Bewegungen, berechnet auf der Basis der Simulationsergebnisse und Sensorerfassungswerte für jede der Bewegungen A, B und C, identifiziert und geschätzt werden.
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6 zeigt ein erläuterndes Diagramm eines spezifischen Beispiels von Sensordaten. Wie in 6 dargestellt können als Sensordaten Positionsdaten von Robotern und von durch Kameras identifizierten Werkstücken, Codiererausgaben von Roboterarmen, Steuersequenzdaten für Drehmomentsensoren, speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS), Industrie-PCs (IPCs) und IoT-Steuergeräte oder dergleichen verwendet werden. Als Sequenzdaten können ein Kontaktplan, ein strukturierter Text (ST), eine Anweisungsliste (AWL), eine Sequential Function Chart (SFC) oder dergleichen gelesen werden.
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7 zeigt ein erläuterndes Diagramm einer Simulation. Kundenanforderungsdaten, Entwurfsdaten, Betriebsbedingungsdaten und dergleichen werden für die Komponenten der Simulation verwendet. Die Kundenanforderungsdaten umfassen Werkstückinformationen, Verarbeitungsspezifikationen, Produktionskapazität, Betriebsplan oder dergleichen. Die Entwurfsdaten umfassen Prozessinformationen, funktionale Konstruktion, Steuerkonstruktion, strukturelle Auslegung, CAD/CAE/Stücklisten und dergleichen. Die Betriebsbedingungsdaten umfassen Sensoreinstelldaten, Sequenzen, Steuerparameter, Produktionsanweisungsdaten und dergleichen.
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Durch die unter Verwendung dieser Datenteile als Komponenten durchgeführte Simulation können der Zeitraum einer vorbestimmten Bewegung A, Koordinaten der Spitze eines Arms des vorbestimmten Zeitablaufs der Bewegung A (es können die Position einer Markierung, eines anderen Teils oder eines verarbeiteten Produkts verwendet werden), die Bewegungsgeschwindigkeit eines Arms oder dergleichen (einschließlich eines verarbeiteten Produkts oder eines anderen Teils) an vorbestimmten Koordinaten der Bewegung A ermittelt werden. Ferner kann beispielsweise ebenfalls die für den Prozess B, umfassend die Bewegung A, erforderliche Zeit als ein Ergebnis der Simulation ermittelt werden.
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8 zeigt ein Modifikationsbeispiel der Konfiguration des Industriesystems. Das in 8 dargestellte Industriesystem unterscheidet sich vom in 2 dargestellten System darin, dass ein Netzwerk zwischen dem Steuersystem 50 und dem Störungserfassungssystem 60 angeordnet ist. In dieser Konfiguration können das Störungserfassungssystem 60 und das Simulationssystem 70 von der Industrielinie 40 getrennt sein und kann als Cloud-Dienste ausgeführt sein.
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8 zeigt ein Modifikationsbeispiel, in dem ein Netzwerk zwischen dem Steuersystem 50 und dem Störungserfassungssystem 60 angeordnet ist, aber ein Modifikationsbeispiel, in dem ein Netzwerk zwischen dem Störungserfassungssystem 60 und dem Simulationssystem 70 angeordnet ist, ist ebenfalls möglich.
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9 zeigt ein erläuterndes Diagramm einer Konfiguration zum Veranlassen eines Steuersystems zum Durchführen einer Simulation und Störungserfassung. In 9 umfasst ein Industriesystem 30a ein Steuersystem 50a. Das Steuersystem 50a erfasst verschiedene Arten von Information von der Industrielinie 40 und steuert die Bewegung der Industrielinie.
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Das Steuersystem 50a ist beispielsweise ein Computer und umfasst eine Eingabeeinheit 51, eine Anzeigeeinheit 52, eine Kommunikationseinheit 53, eine Steuereinheit 54 und eine Speichereinheit 55.
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Die Eingabeeinheit 51 ist eine Tastatur, eine Maus oder dergleichen.
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Die Anzeigeeinheit 52 ist ein Flüssigkristallbildschirm oder dergleichen.
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Die Kommunikationseinheit 53 ist eine Kommunikationsschnittstelle, die mit anderen Vorrichtungen kommuniziert.
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Die Steuereinheit 54 führt verschiedene Funktionen durch eine arithmetische Einheit, etwa eine ein vorbestimmtes Programm ausführende Central Processing Unit (CPU), aus. Insbesondere führt in der vorliegenden Ausführungsform die Steuereinheit 54 Funktionen als eine Simulationsausführungseinheit, eine Produktionsausführungseinheit und eine Störungserfassungseinheit aus.
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Die Speichereinheit 55 ist eine magnetische Speichervorrichtung, ein Flash-Speicher oder dergleichen, und speichert Linienkonstruktionsdaten, Prozessplandaten, Simulationsergebnisdaten, Messdaten und dergleichen.
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Die Steuereinheit 54 arbeitet als eine Simulationsausführungseinheit durch Ausführen einer Simulation unter Verwendung der Linienkonstruktionsdaten und der in der Speichereinheit 55 gespeicherten Prozessplandaten zum Ermitteln einer virtuellen Bewegung der Industrielinie 40 und Erzeugen von Simulationsergebnisdaten.
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Ferner arbeitet die Steuereinheit 54 als eine Produktionsausführungseinheit durch Erfassen einer Sensorausgabe von der Industrielinie 40 zum Erzeugen von Messdaten und Steuern der Bewegung der Industrielinie 40.
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Ferner arbeitet die Steuereinheit 54 als die Störungserfassungseinheit durch Vergleichen der durch das Simulationsergebnis angegebenen Informationen zum virtuellen beweglichen Teil mit den von den Messdaten angegebenen Informationen zum tatsächlichen beweglichen Teil und Ausgeben einer Warnung, wenn die Abweichung von einem vorbestimmten Bereich abweicht.
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10 zeigt ein erläuterndes Diagramm der Gesamtbewegung des Industriesystems. Wie in 10 dargestellt führt das Industriesystem 30 (umfassend das in 1 dargestellte Industriesystem 30 oder dergleichen und das in 9 dargestellte Industriesystem 30a) zyklisch C1 bis C5 aus. In C1 erfasst das Industriesystem 30 Betriebsinformationen von jeder Konfiguration. In C2 sammelt das Industriesystem 30 die Betriebsleistung und überwacht Trends. In C3 vergleicht das Industriesystem 30 Betriebszeiten und warnt, wenn der Abweichungsgrad eine Schwelle überschreitet. In C4 führt das Industriesystem 30 eine zielgerichtete Recherche der Warnungsstelle durch und identifiziert die Ursache der Störung. In C5 passt das Industriesystem 30 die tatsächliche Maschine an und stellt den Normalbetrieb wieder her.
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11 zeigt ein erläuterndes Diagramm einer Störungserfassung. In 11 sind die durch die Simulation ermittelte zeitliche Änderung der Koordinaten der Armspitze als eine gestrichelte Linie auf dem Graphen dargestellt. Ferner ist die zeitliche Änderung der Koordinaten der Armspitze, an der mit der Kamera eine Bildgebung durchgeführt und die identifiziert wird, als eine durchgezogene Linie auf dem Graphen dargestellt. Zur einfacheren Erläuterung sind die Koordinaten des Arms nur für eine Dimension dargestellt. Ferner ist in 11 die Abweichung zwischen dem Simulationsergebnis und dem Identifikationsergebnis durch die Kamera als ein schattierter Bereich dargestellt.
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Auf diese Weise kann durch Überlagern des Simulationsergebnisses und des Identifikationsergebnisses auf dem gleichen Graphen klar die Abweichung zwischen den Ergebnissen dargestellt werden.
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Als ein Kriterium zum Erfassen einer Störung, aufgezeichnet als Vergleichsbedingungsdaten, können ebenfalls die Abstände der erreichten Koordinaten, wenn ein vorbestimmtes Teil des Arms eine vorbestimmte Bewegung durchführt, im Simulationsergebnis und bei der tatsächlichen Maschine verglichen werden. Ferner kann ebenfalls ein Vergleich mit der Bewegungsgeschwindigkeit während einer vorbestimmten Bewegung durchgeführt werden. Ferner kann ebenfalls in einer Reihe von Prozessen vom Start einer vorbestimmten Bewegung eines Roboterarms A an Artikeln bis zum Abschluss der Bewegung, Transport der Artikel und Abschließen der vorbestimmten Bewegung des Roboterarms B ein Vergleich mit den Positionen und Ankunftszeiten der zu verarbeitenden und transportierenden Artikel durchgeführt werden.
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Wie zuvor beschrieben umfasst in der vorliegenden Ausführungsform das Industriesystem 30 eine Speichereinheit 65, die beim Konstruieren einer Industrielinie verwendete Konstruktionsdaten speichert, eine als eine Simulationsausführungseinheit, die eine Simulation der Bewegung der Industrielinie auf Basis der Konstruktionsdaten ausführt, funktionierende Steuereinheit 74, und eine als eine Erfassungseinheit, die ein Ergebnis der Simulation mit der Bewegung der Industrielinie während des Betriebs vergleicht und eine Störung in Komponenten der Industrielinie erfasst, funktionierende Steuereinheit 64.
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Mit solch einer Konfiguration und Bewegung kann das Industriesystem 30 zur Linienbetriebsunterstützung und hochauflösenden Störungserfassung verwendet werden.
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Ferner umfasst ein Industriesystem 30: einen Sensor, der Informationen zu einer Industrievorrichtung erfasst; und ein Berechnungsmittel zum Durchführen einer Berechnung auf Basis der vom Sensor erfassten Informationen, wobei der Sensor Informationen zu einem beweglichen Teil der Industrievorrichtung, wobei die Informationen eine oder mehrere Elemente der Gruppe umfassend Positionsinformationen, Geschwindigkeitsinformationen und Beschleunigungsinformationen des beweglichen Teils umfassen, während des Betriebs der Industrievorrichtung erfasst, und das Berechnungsmittel einen Prozess zum Vergleichen der vom Sensor erfassten Informationen zum beweglichen Teil mit durch eine Simulation für die Industrievorrichtung ermittelten Informationen zu einem virtuellen beweglichen Teil und Ausgeben eines Ergebnisses des Vergleichsprozesses durchführt.
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Ferner wird im Industriesystem 30 die Simulation auf der Basis von zum Konstruieren der Industrievorrichtung verwendeten Konstruktionsdaten durchgeführt.
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Mit solch einer Konfiguration und Bewegung kann das Industriesystem 30 die Simulation zum Zeitpunkt der Linienkonstruktion während des Betriebs verwenden und kann die Betriebsunterstützung und Störungserfassung durchführen.
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Ferner gibt im Industriesystem 30 das Berechnungsmittel eine Warnung aus, wenn eine einen vorbestimmten Bereich für die Bewegungszeit des beweglichen Teils überschreitende Abweichung als ein Ergebnis von Vergleichen von vom Sensor erfassten Informationen des beweglichen Teils mit Informationen des virtuellen beweglichen Teils vorliegt.
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Ferner ist der Sensor dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor die Informationen durch Identifizieren einer Nähe einer Spitze des beweglichen Teils erfasst.
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Der Sensor kann ein Bildgebungsmittel sein und kann die Informationen durch Identifizieren einer am beweglichen Teil angebrachten Markierung erfassen.
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Mit solch einer Konfiguration und Bewegung können einfach Informationen zum beweglichen Teil erfasst und Störungen und Symptome von Störungen in der tatsächlichen Vorrichtung durch Vergleich mit Simulationen, die nach dem Stand der Technik noch nicht verwendet wurden, erfasst werden.
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Ferner bildet die Industrievorrichtung wenigstens einen Teil einer Fertigungslinie aus und die Simulation ist eine Simulation unter Verwendung von Computer-Aided-Design-Daten zum Zeitpunkt des Konstruierens der Fertigungslinie. Somit können die zum Konstruieren der Fertigungslinie verwendeten Daten direkt verwendet werden.
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Ferner werden, wenn sich die Konstruktion der Industrievorrichtung ändert, die Simulationsergebnisdaten aktualisiert, so dass eine Anpassung an den letzten Zustand erfolgen kann und Störungen genau erfasst werden können.
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Ferner kann durch Ausführen einer Simulation der Bewegung einer Industrielinie unter Verwendung von beim Konstruieren einer eine Vielzahl von Prozessen umfassenden Industrielinie verwendeten Konstruktionsdaten, Vergleichen einer Beziehung zwischen einer Vielzahl von virtuellen Prozessen in einem Ergebnis der Simulation und einer Beziehung zwischen der Vielzahl von Prozessen während des Betriebs der Industrielinie und Erfassung einer Störung in der Industrielinie eine Position geschätzt werden, die relativ wahrscheinlich die Ursache der Störung ist.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebene Ausführungsform beschränkt und es sind verschiedene Modifikationsbeispiele eingeschlossen. Beispielsweise wurde die zuvor beschriebene Ausführungsform ausführlich beschrieben, um die vorliegende Erfindung auf eine einfach nachvollziehbare Weise zu erläutern, und ist nicht notwendigerweise auf die mit allen beschriebenen Konfigurationen beschränkt. Ferner ist nicht nur das Entfernen solch einer Konfiguration, sondern auch das Ersetzen und Hinzufügen der Konfiguration möglich.
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Ferner kann jede der zuvor beschriebenen Konfigurationen, Funktionen, Verarbeitungseinheiten, Verarbeitungsmittel und dergleichen teilweise oder vollständig beispielsweise durch Hardware durch Konstruieren einer integrierten Schaltung ausgeführt werden. Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls durch Softwareprogrammcode ausgeführt werden, der die Funktionen der Ausführungsform ausführt. In diesem Fall ist ein Computer mit einem Speichermedium zum Aufzeichnen des Programmcodes angeordnet und ein im Computer enthaltener Prozessor liest den im Speichermedium gespeicherten Programmcode. In diesem Fall führt der selbst vom Speichermedium gelesene Programmcode die Funktionen der zuvor beschriebenen Ausführungsform aus und der Programmcode selbst und das diesen speichernde Speichermedium bilden die vorliegende Erfindung aus. Als Beispiele für Speichermedien zum Bereitstellen von solch einem Programmcode werden Disketten, CD-ROMs, DVD-ROMs, Festplatten, Solid State Drives (SSDs), optische Platten, magneto-optische Platten, CD-Rs, Magnetbänder, nichtflüchtige Speicherkarten, ROMs oder dergleichen verwendet.
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Ferner kann der Programmcode, der die in der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Funktionen ausführt, in einer breiten Vielfalt von Programmen oder Skriptsprachen, etwa Assembler, C/C++, perl, Shell, PHP und Java (eingetragene Marke) ausgeführt werden.
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In der zuvor beschriebenen Ausführungsform sind die Steuerleitungen und die Informationsleitungen, die als erforderlich für die Erläuterung betrachtet werden, angegeben und nicht alle Steuerleitungen und Informationsleitungen sind notwendigerweise auf dem Produkt angegeben. Alle Konfigurationen können miteinander verbunden sein.
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Bezugszeichenliste
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- 30
- Industriesystem
- 40
- Industrielinie
- 50
- Steuersystem
- 60
- Störungserfassungssystem
- 61, 71
- Eingabeeinheit
- 62, 72
- Anzeigeeinheit
- 63, 73
- Kommunikationseinheit
- 64, 74
- Steuereinheit
- 65, 75
- Speichereinheit
- 70
- Simulationssystem
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2003280730 A [0003]
- JP 5775803 B [0003]
