JP2009187255A - 多品種製造機械システム - Google Patents

Abstract

【課題】品番と生産数などから成る生産スケジュールの登録機能を付加して、品番切替えに伴う機械調整データの設定作業を軽減すると共に、製品毎の製造個数の設定作業を不要にする。
【解決手段】生産指令装置１１は、品番、製造個数を含む入力された生産スケジュールに対して品番−製造機械番号毎の引き渡しデータを付加したものを生産指令として製造機械管理装置１〜ｎの各々に送出する。製造機械管理装置１〜ｎの各々は、この生産指令、品番−製造機械番号毎の引き渡しデータ、及び分担する製造工程区分とに基づいて、稼働期間内における工程スケジュール（時系列データ）を割り出し、これらの情報に基づいて、自己が管理するＰＬＣ用のオブジェクトプログラムを作成し、ＬＡＮ２０を介して、対応するＰＬＣにダウンロードする。
【選択図】図１

Description

本発明は多品種製造機械システムに係り、特に、製造すべき製品に対応する複数の製造機械の動作仕様を、指定された品番に対応する製品の製造が可能なように更新する多品種製造機械システムに関する。

近年、ＦＡ（ファクトリオートメーション）等の分野においては、１つの製造ラインにおいて多品種の製品を製造することが要求されている。
この要求に対応するため、従来は、データ設定装置（コントローラ）を使用し、当該データ設定装置を介して、製造すべき製品の品番毎に機械の各部を調整するデータを作成し、さらに、このデータの記憶と読み出しとを行い、工作機械を制御するＩ／Ｏユニットに伝達することで工作機械の動作仕様を更新していた（例えば、特許文献１参照）。

一方、近年は、ＦＡ等の製造機械の制御に、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジックコントローラ）が多用されるようになっている。
このＰＬＣは、当初はリレー回路の代替回路として開発されたものであり、ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）を有してはいても、その動作の仕方は通常のコンピュータとは全く異なるものである。

より具体的には、ＰＬＣは、主として順序回路として機能し、被制御系機器が備えるスイッチやセンサなどの入力機器のＯＮ／ＯＦＦ情報を入力し、ラダー言語などで書かれたシーケンスプログラム（ユーザプログラム）に沿って論理演算を実行すると共に、その演算結果により、リレー、バルブ、アクチュエータなどの出力機器にＯＮ／ＯＦＦ情報の信号を出力することで、これらの入出力機器を備えた被制御系機器の制御を行うものである。

このＰＬＣを用いた多品種製造機械システムとして、製造機械と１対１でＰＬＣを配し、この複数のＰＬＣの各々を１台のデータ管理コンピュータと接続し、各ＰＬＣには当該データ管理コンピュータからのＮＣデータを常時供給される第１の記憶手段と、実行時の動作を司る第２の第１の記憶手段とを備え、品種変更に際しては、第１の記憶手段から第２の記憶手段にＮＣデータを移動させることにより、運転をスムースに行えるようにする多品種製造機械システムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、フラッシュメモリがツールでは簡単にアクセスできないことに着目し、ＰＬＣに搭載するＩ／Ｏユニットのプログラムメモリとして、このようなフラッシュメモリを使用し、このフラッシュメモリに、ユーザプログラムの一部または全部をライブラリ化したものを格納することで、ローダ等のツールによる読み出しができないようにし、これにより、第三者による不正アクセスを防止する技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
特開２０００−１０６１０号公報 特開平９−６４５９９号公報 特開２００４−５３８９号公報

上記背景技術で述べた従来の他品種製造機械システムは、前述の特許文献１に開示された技術も含めて、作業者は段取り前にデータ設定装置から、次に製造する製品の機械各部を調整するデータを、品番を指定することにより、設定する作業を行っている。
しかしながら、この方法では品番が切り替わる都度、データ設定作業が必要となるので、単位時間当たりの製造すべき製品の種類が多い場合、次工程データ設定作業が頻繁に繰り返されることになるので、作業が煩雑となると共に作業量が増え、作業工数の増大を招くという問題点があった。

また、特許文献２に開示された技術の場合、段取り後の製造開始時点で、製品を製造する個数を設定する必要があり、この作業も同様に作業工数を増大させていた。

また、特許文献２に開示された技術の場合、データ管理コンピュータの情報処理負担が大きくなるので、製造ライン全体の共同作業で１つの大きな製品の、部品細部を仕上げたり、部品を組み立てたりすることには不向きな構成であった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、製造機械に品番対応のデータを設定するためのデータ設定装置に対し、従来の品番毎の機械調整データの登録・記憶・設定機能に加えて、品番と生産数などから成る生産スケジュールの登録機能を付加することを可能にして、品番切替えに伴う機械調整データの設定作業を軽減すると共に、製品毎の製造個数の設定作業を不要にすることができる多品種製造機械システムを提供することを目的としている。

本発明の他の目的は、製造ラインにおいて、各製造機械に共同作業を行わせることができる指揮系統を確立することで、１つの大きな製品の、部品細部の仕上げと、全体の組み立てとを可能にした多品種製造機械システムを提供することにある。

生産指令装置と、前記生産指令装置に接続される１以上の製造機械管理装置と、前記製造機械管理装置に１対１で接続される１以上のＰＬＣ（プログラマブル・ロジックコントローラ）と、前記ＰＬＣと１対１で接続された製造機械と、を備え、稼働期間中において前記製造機械で製造される製品の品番を切り替えることが可能な多品種製造機械システムであって、前記生産指令装置は、少なくとも製造期間、品番、製造個数をデータに含む生産スケジュールを入力する手段と、前記生産スケジュール、及び事前に記憶していた品番−製造機械番号毎の引き渡しデータとに基づいて、生産指令を作成する手段と、前記生産指令を複数の製造機械管理装置に送出する手段と、を備え、前記各々の製造機械管理装置は、前記生産指令、事前に記憶していた品番−製造機械番号毎の制御データ、及び分担する製造工程区分とに基づいて、稼働期間内における工程スケジュールを作成する手段と、前記工程スケジュールに基づいて対応するＰＬＣで実行させるオブジェクトデータを作成する手段と、当該オブジェクトデータを前記ＰＬＣにダウンロードする手段と、を備え、前記ＰＬＣは、前記オブジェクトデータを、記憶装置の実行領域に格納する手段と、当該オブジェクトデータにてソースプログラムを実行することによって、前記製造機械を制御する手段と、を備え、前記製造機械は、対応する前記ＰＬＣの制御を受けて、製品の製造・組立を行う手段を備えたことを特徴とする多品種製造機械システムを提供するものである。

ここで、前記多品種製造機械システムにおいて、前記生産スケジュールには、少なくとも、製造期間、製造品番、及び製造個数の各データ項目が互いに対応付けられたものが１つ以上含まれていることを要旨とする。

また、前記多品種製造機械システムにおいて、前記工程スケジュールには、製造する製品の品番、個数、及び具体的な仕様、の各データ項目が互いに対応付けられたものが１つ以上時系列配置されて含まれていることを要旨とする。

さらに、前記多品種製造機械システムにおいて、前記製造機械がタンデムプレスライン装置、トランスファープレスライン装置、またはブランキングプレスライン装置などであることを要旨とする。

以上説明したように、本発明の多品種製造機械システムによれば、製造機械に品番対応のデータを設定するためのデータ設定装置に対し、従来の品番毎の機械調整データの登録・記憶・設定機能に加えて、品番と生産数などから成る生産スケジュールの登録機能を付加したので、品番切替えに伴う機械調整データの設定作業を軽減することが可能になると共に、製品毎の製造個数の設定作業を不要にした多品種製造機械システムを提供することができる効果がある。

また、製造ラインにおいて、各製造機械に共同作業を行わせることができる階層型の指揮系統を確立したので、１つの大きな製品の部品細部の仕上げと、全体の組み立てとが単一の指揮系統により可能な多品種製造機械システムを提供することができる効果がある。

以下、本発明の多品種製造機械システムの最良の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る多品種製造機械システムのシステム構成を示す構成図である。
同図において、本実施形態の多品種製造機械システムは、制御系１と機械系２とに分けられ、制御系１は、製造ライン全体を統括しながら生産スケジュール、品番、製造個数等を含む生産指令を送出する生産指令装置１１と、製造機械を制御するＰＬＣのオブジェクトデータを作成する製造機械１管理装置１２−１〜製造機械ｎ管理装置１２−ｎと、ＬＡＮ(Local Area Network)１０と、を備え、機械系２は、製造機械を制御するＰＬＣ１（２１−１）〜ＰＬＣｎ（２１−ｎ）と、製品の製造及び組立を行う製造機械１（２２−１）〜製造機械ｎ（２２−ｎ）と、を備えて構成される。

以下、本実施形態に係る多品種製造機械システムの動作について説明する。
生産指令装置１１は、入力された少なくとも製造期間、製造品番、製造個数等を含む生産スケジュールを一旦記憶し、これらの情報に対して後述する品番−製造機械番号毎の引き渡しデータを加えた情報を含む生産指令を作成し、ＬＡＮ１０を介して製造機械１管理装置１２−１〜製造機械ｎ管理装置１２−ｎの各々に送出する。

これを受けた製造機械１管理装置１２−１〜製造機械ｎ管理装置１２−ｎの各々は、受信した前記生産指令、引き渡しデータ（図２参照）、及び各々が分担する製造工程区分に基づいて、稼働期間内における各々の工程スケジュール（製造する製品の品番、個数、及び具体的な仕様を時系列に配置したもの）を割り出し、これらの情報に基づいて、各々が管理するＰＬＣ用のオブジェクトデータを作成し、ＬＡＮ２０を介して、対応するＰＬＣにダウンロードする。

このＰＬＣ用のオブジェクトデータを受け取ったＰＬＣ１（２１−１）〜ＰＬＣｎ（２１−ｎ）の各々は、当該オブジェクトデータを、各々のメモリの実行領域に格納し、次に、このオブジェクトデータにてソースプログラムを実行することにより、各々に対応する製造機械を制御する。

製造機械１管理装置１２−１〜製造機械ｎ管理装置１２−ｎの各々は、対応するＰＬＣの制御を受けて製品の製造や組立を行う。
なお、製造機械１（２２−１）〜製造機械ｎ（２２−ｎ）は、具体的には、例えば、製造機械がタンデムプレスライン装置、トランスファープレスライン装置、またはブランキングプレスライン装置などである。

図２は、生産指令装置１１が記憶している生産スケジュール及び品番−製造機械毎の引き渡しデータの一例を示す説明図であり、図２（ａ）は入力された生産スケジュールを例示し、図２（ｂ）は品番−製造機械毎の引き渡しデータを例示するものである。

生産指令装置１１は、図２（ｂ）に示す品番−製造機械番号毎の引き渡しデータを参照しながら、図２（ａ）に示す入力された生産スケジュール（製造期間、製造品番、製造個数等）を消化して具体化し、その結果を含む製造指令を、ＬＡＮ１０を介して製造機械１管理装置１２−１〜製造機械ｎ管理装置１２−ｎの各々に送出する。

図３は、製造機械管理装置の各々が記憶している品番−製造機械番号毎の制御データの一例を示す説明図である。
製造機械１管理装置１２−１〜製造機械ｎ管理装置１２−ｎの各々は、図３に示す品番−製造機械番号毎の制御データを参照しながら、受け取った製造指令を消化し、対応する製造機械を動作させるための時系列配置の指令データ（図示は省略）を作成する。
そして、製造機械１管理装置１２−１〜製造機械ｎ管理装置１２−ｎの各々は、作成した指令データに基づいてさらにオブジェクトデータを作成し、ＬＡＮ２０を介して該当ＰＬＣにダウンロードする。

図４は、製造機械管理装置の各々とＰＬＣとの間のデータの流れの一例を示す説明図であり、図４（ａ）は製造機械１管理装置１２−１〜製造機械ｎ管理装置１２−ｎの各々における管理情報の一例を示し、図４（ｂ）はＰＬＣ１（２１−１）〜ＰＬＣｎ（２１−ｎ）の各々が記憶するデータ情報の一例を示す。
また、制御データＤＢ３１には、受け取った製造指令、及び図３に示す品番−製造機械番号毎の制御データ等が格納されているものとする。

製造機械１管理装置１２−１〜製造機械ｎ管理装置１２−ｎの各々は、まず、制御データＤＢ３１の格納情報に基づいて、該当ＬＡＮを制御するためのソースコード形式の指令対応プログラム及びユーザライブラリ関連情報（ユーザライブラリオブジェクトとのＡＰＩ（アプリケーションプログラム・インタフェース）情報等）を作成する（図示の指令対応制御情報３２）。

製造機械１管理装置１２−１〜製造機械ｎ管理装置１２−ｎの各々は、次に当該ユーザライブラリ関連情報及び組込情報３０のシステムライブラリ関連情報（システムライブラリオブジェクトとのＡＰＩ情報等）を参照しながら、ソースコード形式の指令対応プログラムに対して編集、コンパイル、リンク付けを行って、該当するＰＬＣを制御するためのオブジェクトコード形式（実行形式）の指令対応データ（オブジェクトデータ）を作成し、該当ＰＬＣにダウンロードする。

該当ＰＬＣは、このオブジェクトデータを受け取り、自己のメモリ内の実行領域に格納する。
当該ＰＬＣにおいて、このオブジェクトデータによりプログラムソースコードが実行される際には、必要に応じて、組込情報４０に含まれるシステムライブラリオブジェクトがコールされる。
組込情報４０のシステムライブラリオブジェクト及びＰＬＣ本体ファームウェアオブジェクトは、簡単なツールによる不正アクセスを防止する機能を有するメモリ（例えば、フラッシュメモリ等の不揮発性半導体メモリ）に格納されることが好ましい。

図５は、本実施形態に係る多品種製造機械システムの製造機械管理装置の機能ブロックの一例を示すブロック構成図である。
なお、生産指令装置１１の機能ブロックは、図５に示す機能ブロックに準ずるものとする。

製造機械１管理装置１２−１〜製造機械ｎ管理装置１２−ｎの各々の機能ブロックは、全体を制御する制御部１２１と、キーボード、メモリスティック等の入力機器を制御して生産指令情報、データ、プログラム等を入力する入力部１２２と、コンパイラ等の処理プログラムを備えてデータのコンパイル、更新、編集、リンク付け等の処理を行う処理部１２３と、ＲＡＭ，ＲＯＭ等の半導体記憶装置や、不揮発性半導体記憶装置の情報記憶を制御する記憶部１２４と、対応するＰＬＣとの間でデータやプログラムの送受信を行う送受信部１２５と、を備える。

なお、生産指令装置１１については、機能ブロックとして上記の他にも種々のものを備えることができる。例えば、他の端末装置との通信を担う通信部、ＬＡＮやインターネット網を含む通信回線を選択制御する回線制御部、インターネット網に公開するウェブページの管理を担うウェブサーバ部、保管するプログラムやデータのセキュリティ機能及び暗号化処理を担う不正アクセス防止部、等である。

図６は、本実施形態に係る多品種製造機械システムのＰＬＣの機能ブロックの一例を示すブロック構成図である。
ＰＬＣ１（２１−１）〜ＰＬＣｎ（２１−ｎ）の各々の機能ブロックは、対応する製造機械管理装置との間でデータやプログラムの送受信を行う通信ポート２１２と、対応する製造機械の入力機器からの状態情報を入力する入力処理や、対応する製造機械に属する出力機器へ指令情報を出力する出力処理を行う入出力ユニット２１３と、ＲＡＭ，ＲＯＭ等の半導体記憶装置や、不揮発性のフラッシュメモリ等を制御する記憶部２１４と、通信ポート２１２を介する入出力情報の処理や、対応する製造機械の入力機器からの状態情報を解析・処理して、対応する製造機械の出力機器への指令情報を生成する処理ユニット２１５と、を備える。

図７は、本実施形態に係る多品種製造機械システムの全体的な動作の流れを示すフローチャート図である。
以下、図１〜６を参照しながら、図７に示すフローチャートを使用して、本実施形態に係る多品種製造機械システムの全体的な動作の流れを説明する。

（ステップＳ１）
まず、ステップＳ１では、生産指令装置１１の制御部１２１が入力された生産スケジュールを記憶部１２４に一旦記憶する。

（ステップＳ２）
次に、ステップＳ２では、制御部１２１が処理部１２３を介して、前記入力された生産スケジュールに対して品番−製造機械番号毎の引き渡しデータ（図２）を加えた情報を含む生産指令を作成し、記憶部１２４に別途記憶する。

（ステップＳ３）
次に、ステップＳ３では、制御部１２１が前記生産指令を、送受信部１２５とＬＡＮ１０とを介して、製造機械１管理装置１２−１〜製造機械ｎ管理装置１２−ｎの各々に送出する。

（ステップＳ４）
次に、ステップＳ４では、製造機械１管理装置１２−１〜製造機械ｎ管理装置１２−ｎの各々の制御部１２１が、送受信部１２５を介して受信した前記生産指令、品番−製造機械番号毎の引き渡しデータ、及び各々が分担する製造工程区分に基づいて、稼働期間内における自己の工程スケジュールを割り出す。

（ステップＳ５）
次に、ステップＳ５では、制御部１２１が前記割り出した工程スケジュールに基づいて、各々が管理するＰＬＣ用のオブジェクトデータを作成する。

（ステップＳ６）
次に、ステップＳ６では、制御部１２１が当該ＰＬＣ用のオブジェクトデータを、ＬＡＮ２０を介して対応するＰＬＣにダウンロードする。

（ステップＳ７）
次に、ステップＳ７では、ＰＬＣ１（２１−１）〜ＰＬＣｎ（２１−ｎ）の各々の制御部２１１が、通信ポート２１２を介して受信した前記ＰＬＣ用のオブジェクトデータを、各々の記憶部２１４の実行領域に格納する。

（ステップＳ８）
次に、ステップＳ８では、制御部２１１が前記オブジェクトデータをソースプログラムにより実行することにより、入出力ユニット２１３を介して入力した対応する製造機械からの入力情報を参照しながら、入出力ユニット２１３からの出力を介して当該製造機械（例えばプレス装置）を制御する。

（ステップＳ９）
次に、ステップＳ９では、製造機械１管理装置１２−１〜製造機械ｎ管理装置１２−ｎの各々が、対応するＰＬＣの制御を受けて製品の製造及び組立を行う。

本実施形態の多品種製造機械システムによれば、製造機械１管理装置１２−１〜製造機械ｎ管理装置１２−ｎの各々に、品番対応のデータを設定するための従来の品番毎の機械調整データの登録・記憶・設定機能に加えて、少なくとも製造期間、製造品番、製造個数を含む生産スケジュールの登録機能を付加したので、品番切替えに伴う機械調整データの設定作業を軽減することが可能になると共に、製品毎の製造個数の設定作業を不要にした多品種製造機械システムを提供することができる効果がある。

また、製造ラインにおいて、製造機械１管理装置１２−１〜製造機械ｎ管理装置１２−ｎの各々に共同作業を行わせることができる階層型の指揮系統を確立する構成としたので、１つの大きな製品の部品細部の仕上げと、全体の組み立てが単一の指揮系統により可能な多品種製造機械システムを提供することができる効果がある。

また、完成製品の製造個数は、入力する生産スケジュールに含めるので、製造機械１管理装置１２−１〜製造機械ｎ管理装置１２−ｎにおいては、これを基に各々の具体的な製造個数を割り出すことが可能となり、製品毎の製造個数の設定作業が不要になる効果がある。

また、本発明に係る多品種製造機械システムの各構成要素の処理の少なくとも一部をコンピュータ制御により実行するものとし、かつ、上記処理を、図７のフローチャートで示した手順によりコンピュータに実行せしめるプログラムは、半導体メモリを始め、ＣＤ−ＲＯＭや磁気テープなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配付してもよい。
そして、少なくともマイクロコンピュータ，パーソナルコンピュータ，汎用コンピュータを範疇に含むコンピュータが、上記の記録媒体から上記プログラムを読み出して、実行するものとしてもよい。
また、製造機械は、プレス装置以外の旋盤、フライス盤等のＮＣ工作機械、放電加工機等にも適用可能であることはいうまでもない。

図１は、本発明の実施形態に係る多品種製造機械システムのシステム構成を示す構成図である。 図２は、生産指令装置が記憶している生産スケジュール及び品番−製造機械毎の引き渡しデータの一例を示す説明図であり、図２（ａ）は入力された生産スケジュールを例示し、図２（ｂ）は品番−製造機械毎の引き渡しデータを例示するものである。 図３は、製造機械管理装置の各々が記憶している品番−製造機械番号毎の制御データの一例を示す説明図である。 図４は、製造機械管理装置の各々とＰＬＣとの間のデータの流れの一例を示す説明図であり、図４（ａ）は製造機械管理装置の各々における管理情報の一例を示し、図４（ｂ）はＰＬＣの各々が記憶するデータ情報の一例を示す 図５は、本実施形態に係る多品種製造機械システムの製造機械管理装置の機能ブロックの一例を示すブロック構成図である。 図６は、本実施形態に係る多品種製造機械システムのＰＬＣの機能ブロックの一例を示すブロック構成図である。 図７は、本実施形態に係る多品種製造機械システムの全体的な動作の流れを示すフローチャート図である。

符号の説明

１…制御系
２…機械系
３…製造機械管理装置の情報
４…ＰＬＣ記憶情報
１０，２０…ＬＡＮ
１１…生産指令装置
１２−１〜１２−ｎ…製造機械１管理装置〜製造機械ｎ管理装置
２１−１〜２１−ｎ…ＰＬＣ１〜ｎ
２２−１〜２２−ｎ…製造機械１〜ｎ
１２１，２１１…制御部
１２２…データ入力部
１２３…処理部
１２４，２１４…記憶部
１２５…送受信部
２１２…通信ポート
２１３…入出力ユニット
２１５…処理ユニット

Claims (4)

1. 生産指令装置と、前記生産指令装置に接続される１以上の製造機械管理装置と、前記製造機械管理装置に１対１で接続される１以上のＰＬＣ（プログラマブル・ロジックコントローラ）と、前記ＰＬＣと１対１で接続された製造機械と、を備え、稼働期間中において前記製造機械で製造される製品の品番を切り替えることが可能な多品種製造機械システムであって、
   前記生産指令装置は、少なくとも製造期間、品番、製造個数をデータに含む生産スケジュールを入力する手段と、前記生産スケジュール、及び事前に記憶していた品番−製造機械番号毎の引き渡しデータとに基づいて、生産指令を作成する手段と、前記生産指令を複数の製造機械管理装置に送出する手段と、を備え、
   前記各々の製造機械管理装置は、前記生産指令、事前に記憶していた品番−製造機械番号毎の制御データ、及び分担する製造工程区分とに基づいて、稼働期間内における工程スケジュールを作成する手段と、前記工程スケジュールに基づいて対応するＰＬＣで実行させるオブジェクトデータを作成する手段と、当該オブジェクトデータを前記ＰＬＣにダウンロードする手段と、を備え、
   前記ＰＬＣは、前記オブジェクトデータを、記憶装置の実行領域に格納する手段と、当該オブジェクトデータにてソースプログラムを実行することによって、前記製造機械を制御する手段と、を備え、
   前記製造機械は、対応する前記ＰＬＣの制御を受けて、製品の製造・組立を行う手段を備えたことを特徴とする多品種製造機械システム。
2. 前記生産スケジュールには、少なくとも、製造期間、製造品番、及び製造個数の各データ項目が互いに対応付けられたものが１つ以上含まれていることを特徴とする請求項１記載の多品種製造機械システム。
3. 前記工程スケジュールには、製造する製品の品番、個数、及び具体的な仕様、の各データ項目が互いに対応付けられたものが１つ以上時系列配置されて含まれていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の多品種製造機械システム。
4. 前記製造機械がタンデムプレスライン装置、トランスファープレスライン装置、またはブランキングプレスライン装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の多品種製造機械システム。

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