JP2006092063A

JP2006092063A - プロセッシングラインおよびその工程時間管理方法

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Publication number: JP2006092063A
Application number: JP2004274391A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Arikawa; 智博有川
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2024-09-22
Also published as: JP4742551B2

Abstract

【課題】プログラムステップ数の削減、工数を低減して所期の工程時間管理ができる。
【解決手段】各種設備・機器を多数の一連の工程を有して制御し、各工程の実行には工程間の移行に要する移行時間を設けて目的とする工程に移行させるプロセッシングラインの工程時間管理方法および装置。
一連の工程制御を実行するコンピュータは、隣接する各工程の移行に要する時間のみを絶対時間t₁〜t₇としてこれらを一次元の軸に継ぎ足して並べ、現在の工程の実行から任意の工程の実行までに要する工程移行時間を、両工程の絶対時間の差の絶対値演算で求める。工程の飛び越しなどの特殊工程を含む場合は、時間軸を２次元以上に拡張する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロセッシングラインおよびその工程時間管理方法に関する。

一般に、プロセッシングラインは、プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）などの制御用コンピュータを中枢部とし、各種設備・機器を多数の一連の工程を有して逐次制御することで、目的とするプロセッシングを確立している（例えば、特許文献１参照）。

例えば、プロセッシンクラインの一つであるフィルム延伸ラインでは、図８に示すように、多くの工程が有り、それぞれの昇降速工程毎に駆動装置の設定速度が異なり（Ｖ１〜Ｖ８）、各工程の実行には工程間の移行に要する移行時間を設けて目的とする工程に移行させる（ｔ１〜ｔ７）。このとき、
ある工程ｎから別の工程ｍに移行する場合、移行時間ｔは、
ｔ＝ｔ_n＋ｔ_n+1＋ｔ_n+2＋…＋ｔ_m-2＋ｔ_m-1 …式（Ａ）
となる。逆に、工程ｍから工程ｎに戻る場合も移行時間ｔは同じであり、
ｔ＝ｔ_m-1＋ｔ_m-2＋…＋ｔ_n+2＋ｔ_n+1＋ｔ_n …式（Ｂ）
となる。

また、工程間の移行中に速度昇降を一旦停止させることも有り（保持）、その場合はどの工程からどの工程への移行中にどれだけ時間が経過していたかを記憶しておき、再スタート時はそのポイントから残り時間を計算して移行しなければならない。

例えば、上記例で工程ｎ＋１から工程ｎ＋２への移行中に時間Δｔが経過した時点で保持を掛けた場合、そのポイントから工程ｍへ再移行する場合、移行時間ｔ_aは
ｔ_a＝（ｔ_n+1−Δｔ）＋ｔ_n+2＋…＋ｔ_m-2＋ｔ_m-1 …式（Ｃ）
となる。又、そのポイントから工程ｎへ戻る場合、移行時間ｔ_bは
ｔ_b＝Δｔ＋ｔ_nn …式（Ｄ）
となる。

これら工程時間管理の実現には、プロセッシングラインの制御中枢部となるコンピュータに１つのプログラムとして予め用意され、コンピュータ制御の中で逐次実行される。
特開２００４−０５０７７６号公報

前記の式（Ａ）〜式（Ｄ）による時間管理手法では、例えば、プロセッシングラインが８工程を有する場合、その移行パターンは、
何れかの工程にいる場合…７パターン
工程間で保持した場合…８パターン
であり、全体で、
（７パターン×８工程）＋（８パターン×７工程間）＝１１２パターン
となり、これを単純にプログラミングすると多大なステップ数となり、これらすべてのパターンをプログラマブルコントローラに予め書き込むのではプログラミングの手間が増大するし、プログラムの肥大化にも問題があった。

本発明の目的は、プログラムステップ数の削減、工数を低減して所期の工程時間管理ができるプロセッシングラインおよびその工程時間管理方法を提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、プロセッシングラインが有する工程間の移行時間として隣接する工程の移行に要する時間のみを“絶対時間”として捉えてこれらを一次元の軸に継ぎ足して並べた絶対時間データを使用することにより、現在工程の実行から任意の工程の実行までに要する工程移行時間を簡単な演算処理で管理できるようにし、さらに工程に飛び越し工程などの特殊な工程を含む場合には絶対時間の時間軸を２次元以上に拡張することにより、同様の工程移行時間管理ができるようにしたもので、以下の方法を特徴とする。

（１）各種設備・機器を多数の一連の工程を有して制御し、各工程の実行には工程間の移行に要する移行時間を設けて目的とする工程に移行させるプロセッシングラインの工程時間管理方法であって、
前記一連の工程制御を実行するコンピュータは、
隣接する各工程の移行に要する時間のみを“絶対時間”としてこれらを一次元の軸に継ぎ足して並べた絶対時間データをメモリに設定保存しておき、
現在の工程の実行から任意の工程の実行までに要する工程移行時間を、両工程の前記絶対時間データをメモリから読み出してそれらの差の絶対値演算で求めることを特徴とする。

（２）前記コンピュータは、
前記一連の工程に飛び越し工程などの特殊工程を少なくとも１つ含めて工程処理を実行する過程を含む場合、前記絶対時間の時間軸を２次元時間軸以上に拡張し、前記特殊工程を２次元時間軸以上の時間軸にそれぞれ設定保存しておき、
一次元時間軸上の工程の実行から２次元時間軸以上の時間軸上の工程の実行までに要する工程移行時間を、両工程の前記絶対時間の差の絶対値演算で求め、
２次元時間軸以上の時間軸上の工程の実行から２次元未満の時間軸上の工程の実行までに要する工程移行時間を、最高位の次元時間軸上の工程の絶対時間を除いて両工程の前記絶対時間の差の絶対値演算で求めることを特徴とする。

（３）前記コンピュータは、前記絶対時間を座標として表現期市、絶対値演算を座標演算で求めることを特徴とする。

（４）前記コンピュータは、システムの立ち上げ時に、ある工程ｎを選択した場合、その前工程ｎ−１から工程ｎへの移行時間ｔ_n-1で工程管理を開始し、絶対時間をＴ_nとして、絶対時間軸上の移動時には移行完了時にその工程の絶対時間を強制的に変更することを特徴とする。

（５）各種設備・機器を多数の一連の工程を有して制御し、各工程の実行には工程間の移行に要する移行時間を設けて目的とする工程に移行させるプロセッシングラインにおいて、
前記一連の工程制御を実行するコンピュータは、
隣接する各工程の移行に要する時間のみを“絶対時間”としてこれらを一次元の軸に継ぎ足して並べた絶対時間データをメモリに設定保存しておき、
現在の工程の実行から任意の工程の実行までに要する工程移行時間を、両工程の前記絶対時間データをメモリから読み出してそれらの差の絶対値演算で求め、
前記一連の工程に飛び越し工程などの特殊工程を少なくとも１つ含めて工程処理を実行する過程を含む場合、前記絶対時間の時間軸を２次元時間軸以上に拡張し、
前記特殊工程を２次元時間軸以上の時間軸にそれぞれ設定保存しておき、
一次元時間軸上の工程の実行から２次元時間軸以上の時間軸上の工程の実行までに要する工程移行時間を、両工程の前記絶対時間の差の絶対値演算で求め、
２次元時間軸以上の時間軸上の工程の実行から２次元未満の時間軸上の工程の実行までに要する工程移行時間を、最高位の次元時間軸上の工程の絶対時間を除いて両工程の前記絶対時間の差の絶対値演算で求めることを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、プロセッシングラインが有する工程間の移行時間として隣接する工程の移行に要する時間のみを“絶対時間”として捉えてこれらを一次元の軸に継ぎ足して並べた絶対時間データを使用することにより、現在工程の実行から任意の工程の実行までに要する工程移行時間を管理できるようにしたため、複数の演算パターンをただ一つの式で表現でき、プログラムステップ数の削減、工数の低減になる。
また、工程に飛び越し工程などの特殊な工程を含む場合には絶対時間の時間軸を２次元以上に拡張することにより、従来では定式化されにくかった特殊な場合でも、同一概念上に統合した工程管理ができる。
また、システムの立ち上げ時に、ある工程ｎを選択した場合、その前工程ｎ−１から工程ｎへの移行時間ｔ_n-1で工程管理を開始し、絶対時間をＴ_nとして、絶対時間軸上の移動時には移行完了時にその工程の絶対時間を強制的に変更することにより、誤差の累積を打開することができる。

（実施形態１）
本実施形態は、図１に例を示すように、プロセッシングラインが有する各工程間の移行時間のみに着目し、隣接する工程の移行に要する時間のみを“絶対時間”として捉えてこれらを一次元の軸に継ぎ足して並べ、これら移行時間を利用して工程時間管理をする。

この工程時間管理は、例えば、工程１を基準として、工程ｎまでの移行時間Ｔ_nを計算すると、
Ｔ₁＝０、Ｔ₂＝ｔ_1、Ｔ₃＝ｔ₁＋ｔ₂、…、Ｔ₈＝ｔ₁＋ｔ₂＋…＋ｔ₆＋ｔ₇
となる。この移行時間Ｔ_nを“絶対時間”と呼ぶ（図２参照）。

こうすると、各工程及び移行中の状態は絶対時間軸上の何れかのポイントで表現されることになる。

今、ある状態ｘ（各工程、移行中の何れでもよい）から工程ｍへの移行時間ｔを考えると、
ｔ＝｜ｔ_m−ｔ_x｜ …式（Ｅ）
となり、この式（Ｅ）のみで前述の式（Ａ）〜式（Ｄ）を全て表現できる。工程２→３への移行中から工程５への移行時間の演算例を図３に示す。

なお、この絶対時間軸上では時間が逆行することも可能である（但し、Ｔ≧０）。例えば、上記ポイントＴ_xから工程１へ移行する場合は、絶対時間軸上を減少方向へ（左へ）移動する（図４参照）。

（実施形態２）
ある工程が特殊な処理で、その工程を飛び越して移行する場合はその一つ前の工程からその工程への移行時間を加算しない、というケースが有る。例えば、工程４が飛び越し工程とすると、
工程２→工程４への移行時間：ｔ₂＋ｔ₃＝Ｔ₃−Ｔ₂ …式（Ｅ）
工程２→工程５への移行時間：ｔ₂＋ｔ₄≠Ｔ₅−Ｔ₂ …式（Ｆ）
となり、実施形態１の方法は成立しない。

本実施形態では、飛び越し工程を含む場合は“絶対時間”を２次元に拡張し、一次元時間軸上の工程の実行から２次元時間軸上の工程の実行までに要する工程移行時間を、両工程の絶対時間の差の絶対値演算で求め、２次元時間軸上の工程の実行から一次元時間軸上の工程の実行までに要する工程移行時間を、２次元時間軸上の工程の絶対時間を除いて両工程の絶対時間の差の絶対値演算で求めることにより誤りのない工程時間管理を可能にする。

図２に示す絶対時間軸を絶対時間Ｘ軸とし、工程１→工程２→工程３→工程５→…→工程８をこの軸上に配置する。次に、工程３から飛び越し工程４に向かう軸をＸ軸と交わるように引き、これを絶対時間Ｙ軸と呼ぶことにする（図５参照）。

図５において、飛び越し工程４を経由しない移行ではＸ軸上を移動するだけであるが、工程４を起点又は終点とする移行では工程３，４の間ではＹ軸上を移動することになる。なお、工程４のポイントは特異点であり、工程４から工程５への移行時は、Ｙ軸を工程３まで戻るのではなく、工程４のＸ軸への投影点であるポイント（＝工程３のポイント）へジャンプした後にＸ軸を移動していく（図６参照）。従って、式（Ｅ）、式（Ｆ）は次のようにして求められる。

工程２→工程４への移行時間：ｔ₂＋ｔ₃＝（Ｔ_x3−Ｔ_x2）＋Ｔ_y4
工程２→工程５への移行時間：ｔ₂＋ｔ₄＝Ｔ_x5−Ｔ_x2
なお、本実施形態では、２次元時間軸に拡張した場合を示すが、これを３次元以上に拡張することもできる。例えば、３次元以上に拡張する場合、一次元時間軸上の工程の実行から２次元時間軸以上の時間軸上の工程の実行までに要する工程移行時間を、両工程の絶対時間の差の絶対値演算で求め、２次元時間軸以上の時間軸上の工程の実行から２次元未満の時間軸上の工程の実行までに要する工程移行時間を、最高位の次元時間軸上の工程の絶対時間を除いて両工程の絶対時間の差の絶対値演算で求めることになる。

（実施形態３）
実施形態２において、Ｘ軸、Ｙ軸の絶対値を用いる代わりに、これを座標（Ｔ_x，Ｔ_y）で考えることもできる（図７参照）。但し、Ｔ_yの値はＴ_x＝Ｔ₃のとき以外は“０”である。この場合、式（Ｅ）、式（Ｆ）は、
工程２→工程４への移行時間：
ｔ₂＋ｔ₃＝（Ｔ₃,Ｔ₄）−（Ｔ₂,０）
＝｛（Ｔ₃,Ｔ₄）−（Ｔ₃,０）｝−｛（Ｔ₃,０）−（Ｔ₂,０）｝
工程２→工程５への移行時間：
ｔ₂＋ｔ₄＝（Ｔ₅,０）−（Ｔ₂,０）
として求められる。

（実施形態４）
上記の絶対時間の概念には基準値が不可欠である。ＰＬＣなどのコンピュータの立ち上げ時には現在どの工程にいるか分からないので、初回だけは次のような処理を行う。即ち、ある工程ｎを選択した場合、その前工程ｎ−１から工程ｎへの移行時間ｔ_n-1で立ち上がる様にする。立ち上げ完了時に、現在、工程ｎにいるという認識を初めて持ち、絶対時間がＴ_nとなる。又、絶対時間軸上の移動時には、タイマによる誤差を無くす為、移行完了時にその工程の絶対時間を強制的に上書きする。

本発明の実施形態を示す移行時間の抽出例。図１の絶対時間軸の例。実施形態１の絶対時間軸上での移行時間演算例（１）。実施形態１の絶対時間軸上での移行時間演算例（２）。実施形態２の絶対時間軸の拡張例（１）。実施形態２の拡張絶対時間軸上の移行例。実施形態２の絶対時間軸の拡張例（２）。プロセッシングラインの昇降速度パターン例。

Claims

各種設備・機器を多数の一連の工程を有して制御し、各工程の実行には工程間の移行に要する移行時間を設けて目的とする工程に移行させるプロセッシングラインの工程時間管理方法であって、
前記一連の工程制御を実行するコンピュータは、
隣接する各工程の移行に要する時間のみを“絶対時間”としてこれらを一次元の軸に継ぎ足して並べた絶対時間データをメモリに設定保存しておき、
現在の工程の実行から任意の工程の実行までに要する工程移行時間を、両工程の前記絶対時間データをメモリから読み出してそれらの差の絶対値演算で求めることを特徴とするプロセッシングラインの工程時間管理方法。
前記コンピュータは、
前記一連の工程に飛び越し工程などの特殊工程を少なくとも１つ含めて工程処理を実行する過程を含む場合、前記絶対時間の時間軸を２次元時間軸以上に拡張し、前記特殊工程を２次元時間軸以上の時間軸にそれぞれ設定保存しておき、
一次元時間軸上の工程の実行から２次元時間軸以上の時間軸上の工程の実行までに要する工程移行時間を、両工程の前記絶対時間の差の絶対値演算で求め、
２次元時間軸以上の時間軸上の工程の実行から２次元未満の時間軸上の工程の実行までに要する工程移行時間を、最高位の次元時間軸上の工程の絶対時間を除いて両工程の前記絶対時間の差の絶対値演算で求めることを特徴とする請求項１に記載のプロセッシングラインの工程時間管理方法。
前記コンピュータは、前記絶対時間を座標として表現期市、絶対値演算を座標演算で求めることを特徴とする請求項１または２に記載のプロセッシングラインの工程時間管理方法。
前記コンピュータは、システムの立ち上げ時に、ある工程ｎを選択した場合、その前工程ｎ−１から工程ｎへの移行時間ｔ_n-1で工程管理を開始し、絶対時間をＴ_nとして、絶対時間軸上の移動時には移行完了時にその工程の絶対時間を強制的に変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロセッシングラインの工程時間管理方法。
各種設備・機器を多数の一連の工程を有して制御し、各工程の実行には工程間の移行に要する移行時間を設けて目的とする工程に移行させるプロセッシングラインにおいて、
前記一連の工程制御を実行するコンピュータは、
隣接する各工程の移行に要する時間のみを“絶対時間”としてこれらを一次元の軸に継ぎ足して並べた絶対時間データをメモリに設定保存しておき、
現在の工程の実行から任意の工程の実行までに要する工程移行時間を、両工程の前記絶対時間データをメモリから読み出してそれらの差の絶対値演算で求め、
前記一連の工程に飛び越し工程などの特殊工程を少なくとも１つ含めて工程処理を実行する過程を含む場合、前記絶対時間の時間軸を２次元時間軸以上に拡張し、
前記特殊工程を２次元時間軸以上の時間軸にそれぞれ設定保存しておき、
一次元時間軸上の工程の実行から２次元時間軸以上の時間軸上の工程の実行までに要する工程移行時間を、両工程の前記絶対時間の差の絶対値演算で求め、
２次元時間軸以上の時間軸上の工程の実行から２次元未満の時間軸上の工程の実行までに要する工程移行時間を、最高位の次元時間軸上の工程の絶対時間を除いて両工程の前記絶対時間の差の絶対値演算で求めることを特徴とするプロセッシングライン。