JP2014232413A - 製造実行システムの異常管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生産ラインの稼働率の低下を抑制できる製造実行システムの異常管理装置を提供する。【解決手段】ワークを製造する複数の製造設備Ａ，Ｂのそれぞれに設けられ、各製造設備の動作を制御する設備制御手段１２，１３と、前記設備制御手段に対して作業指示を出力するとともに、前記各設備制御手段から作業情報を入力する中央制御手段１１と、を備える製造実行システム１の異常を管理する装置であって、前記中央制御手段の動作異常を検出する検出手段１１４と、前記検出手段により前記中央制御手段の動作異常が検出された場合には、前記各設備制御手段に対して、前記中央制御手段からの前記作業指示が入力されなくてもワークの製造を続行する製造続行指示を出力する異常時制御手段１１５と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、製造実行システムの異常管理装置に関するものである。

プラント機器で発生したプロセス情報をプロセスデータ収集蓄積部に蓄え、プロセス解析部では、蓄積されたプロセスデータの中から有用な規則を導き出し、動作規則格納部に格納するとともに、動作規則実行部では、この規則を用いてプラントの動作を決定するプロセス制御装置が知られている（特許文献１）。このプロセス制御装置によれば、プロセスデータから導き出した規則をプラントの動作に反映させ、導き出した規則をプロセスデータに適用した結果をプラント動作に反映することで、生産性の高い動作を行なうことができるとされている。

特開平９−５４６１１号公報

しかしながら、上記従来技術においてプロセス解析部や動作規則実行部などの制御部に欠陥が生じた場合には、プラントや製品が正常であったとしても、制御部の欠陥が修復されるまで製造プロセス全体が停止し、稼働率が低下するという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、生産ラインの稼働率の低下を抑制できる製造実行システムの異常管理装置を提供することである。

本発明は、ワークを製造する複数の製造設備それぞれの動作を制御する設備制御手段と、各設備制御手段に対して作業指示を出力するとともに各設備制御手段から作業情報を入力する中央制御手段と、を備える製造実行システムに対し、中央制御手段の動作異常が検出された場合には、各設備制御手段に対して、中央制御手段からの作業指示が入力されなくてもワークの製造を続行する製造続行指示を出力することによって上記課題を解決する。

本発明によれば、中央制御手段に異常が発生しても異常時制御手段から製造続行指示を出力するので、中央制御手段からの作業指示がなくても各製造設備は次工程へワークを搬送することができる。これにより、中央制御手段が復旧するまで製造設備を停止することが回避でき、生産ラインの稼働率の低下を抑制することができる。

本発明の一実施の形態に係る異常管理装置を適用した製造実行システムの一例を示すブロック図である。 図１に示す製造実行システムの中央制御装置が実行する情報処理手順を示すフローチャートである。 図１に示す製造実行システムの設備制御装置が実行する情報処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本例の製造実行システム１は、リチウムイオン二次電池セルの生産ラインのうち、電極などの乾燥設備である製造設備Ａと、電解質液などの注液設備である製造設備Ｂとを有する製造工程において、電池セル（以下、ワークともいう）の固有識別子ＩＤと製造品質といったワーク製造実績データを中央制御装置で収集し、このデータに基づいてワークの品質管理、設備稼働管理、在庫管理その他の生産管理を行う製造実行システム（Manufacturing Execution System，ＭＥＳ）である。なお、便宜的に２つの製造設備Ａ，Ｂを例示して本発明を説明するが、３つ以上の製造設備であってもよい。また、必ずしも製造設備Ａ，Ｂが生産ラインの中で連続した工程である必要はなく、途中に他の製造設備が設けられていてもよい。

本例の製造実行システム１は、一つの中央制御装置１１と、各製造設備Ａ，Ｂに配置された設備制御装置１２，１３と、を備え、中央制御装置１１と各製造制御装置１２，１３は互いにデータの交信ができるように接続されている。

本例の製造設備Ａは、電池セルを乾燥するための設備であって、ワークである電池セルが搬入されると、所定温度で所定時間だけワークを加熱する。各ワークには、固有識別子ＩＤが付与されていて、製造設備Ａに搬入された際に当該ワークの固有識別子ＩＤが設備制御装置１２に読み込まれる。また、乾燥処理が行われた際の実温度と実時間が品質データとして設備制御装置１２に読み込まれ、固有識別子ＩＤとともに所定のタイミングで中央制御装置１１に送信される。また、設備制御装置１２は、中央制御装置１１から製造続行指示信号を受信した場合には次工程へワークを搬出する一方で、中央制御装置１１からワーク廃棄指示信号を受信した場合には当該ワークを生産ライン外へ排出する。

本例の製造設備Ｂは、上述した製造設備Ａの次工程に配置され、ワークである電池セルに電解質液を注液するための設備であって、電池セルが搬入されると、所定量の電解質液を電池セル内に注入する。この製造設備Ｂにおいても各ワークに付与された固有識別子ＩＤが搬入時に設備制御装置１３に読み込まれる。また、注液処理が行われた際の実注液量が品質データとして設備制御装置１３に読み込まれ、固有識別子ＩＤとともに所定のタイミングで中央制御装置１１に送信される。また、設備制御装置１３は、中央制御装置１１から製造続行指示信号を受信した場合には次工程へワークを搬出する一方で、中央制御装置１１からワーク廃棄指示信号を受信した場合には当該ワークを生産ライン外へ排出する。

本例の中央制御装置１１は、制御を統括する制御部１１１と、生産計画されているワークの固有識別子ＩＤが記憶された記憶部１１２と、設備制御装置１２，１３から受信した品質データに基づいてワーク品質の良否を判定する良否判定部１１３と、制御部１１１の異常を検出する異常検出部１１４と、制御部１１１の異常が検出された場合の措置を実行する異常時制御部１１５と、制御部１１１及び異常時制御部１１５から出力される信号を設備制御装置１２，１３に送信するとともに、設備制御装置１２，１３からの信号を受信して制御部１１１又は異常時制御部１１５に出力する入出力部１１６と、を備える。なお、ハードウェア構成としては、演算を実行するＣＰＵ又はＭＰＵ，処理プログラムや入出力データを記憶するＲＯＭ，ＲＡＭなどを備えたコンピュータで構成されている。

記憶部１１２は、図外の生産計画管理装置から送信されてきたワークの生産計画データを記憶し、この中にワークの固有識別子ＩＤも含まれている。

良否判定部１１３は、設備制御装置１２，１３から受信した各ワークの品質データ、具体的には製造設備Ａの設備制御装置１２にあっては、乾燥処理が行われた際のワークの実温度と実時間、製造設備Ｂの設備制御装置１３にあっては、注液処理が行われた際の実注液量に基づいて、そのワークの品質の良否を判定する。たとえば、注液処理を行う製造設備Ｂにおいては、所定範囲量の電解質液が注入されるべきであるから、受信した実注液量がこの範囲内に入っている場合は良品と判定し、範囲外である場合は不良品と判定する。

異常検出部１１４は、制御部１１１の異常を検出するが、本例では各設備制御装置１２，１３から送信されるはずの固有識別子ＩＤ及び品質データが受信されない場合と、この固有識別子ＩＤ及び品質データは受信したが、受信した固有識別子ＩＤが記憶部１１２に記憶されている固有識別子ＩＤと一致しない場合に、制御部１１１が異常であると判定し、異常時検出部１１５に異常である旨の信号を出力する。その他の場合は正常であると判定し、異常時制御部１１５には異常である旨の信号を出力しない。なお、制御部１１１の異常判定の具体例はこれに限定されず、送受信されるデータの種類等に応じて適宜決定することができる。

異常時制御部１１５は、異常検出部１１４からの異常である旨の信号が入力された場合に、入出力部１１６を介して設備制御装置１２，１３へ製造続行指令信号を送信する。制御部１１１の異常が検出される場合とは、制御部１１１が固有識別子ＩＤ及び品質データを受信しない場合、又はこの固有識別子ＩＤ及び品質データを受信したが、受信した固有識別子ＩＤが記憶部１１２に記憶されている固有識別子ＩＤと一致しない場合であるから、制御部１１１においてワーク品質の良否判定処理は実行されず、したがって良品であっても製造続行指令信号が送信されずに、製造設備Ａ，Ｂは停止する。しかしながら、本例ではこうした場合に、異常時制御部１１５から製造続行指令信号が出力され、これにより製造設備Ａ，Ｂはワークを次工程に搬出することになり、生産ラインがストップすることはない。

次に、中央制御装置１１及び各設備制御装置１２，１３にて実行される情報処理手順を説明する。図２は中央制御装置１１が実行する情報処理手順を示すフローチャート、図３は設備制御装置１２，１３が実行する情報処理手順を示すフローチャートであり、両フローチャートを参照しながら全体の制御手順について説明する。

ワークである電池セルが製造設備Ａに搬入されると、そのワークの固有識別子ＩＤが設備制御装置１２に読み込まれ、ワークの乾燥処理を開始する。この乾燥処理を実行中に実乾燥温度と実乾燥時間のデータが設備制御装置１２に読み込まれる。そして、乾燥処理を終了すると、設備制御装置１２から中央制御装置１１へそのワークの固有識別子ＩＤと実乾燥温度及び実乾燥時間の品質データが送信される（ステップＳ２０１，Ｓ３０１）。

図２のステップＳ２０２では、中央制御装置１１は、ステップＳ２０１の固有識別子および品質データの入力処理が実行されたか否かを判断し、正常に入力処理が実行された場合にはステップＳ２０３へ進むが、何らかの原因で入力処理が実行されなかった場合には制御部１１１の異常であると判断してステップＳ２１０へ進む。この異常処理については後述する。

同図のステップＳ２０３では、中央制御装置１１は、製造設備Ａにて乾燥処理が行われたワークが生産計画にある正当なワークであるか否かを確認するために、ステップＳ２１０で入力されたワークの固有識別子ＩＤが記憶部１１２に記憶されたものであるか否かを判断する。そして、記憶部１１２に記憶された複数の固有識別子ＩＤの中に該当するものがある場合には、正常なワークであるとしてステップＳ２０４へ進むが、何らかの原因で該当する固有識別子ＩＤが存在しない場合には、制御部１１１の異常であると判断してステップＳ２１０へ進む。この異常処理については後述する。

同図のステップＳ２０４では、現在の異常フラグが「１」（異常）であるか否かを判断する。この異常フラグは、制御部１１１に異常が検出されたルーチンにおいて後述するステップＳ２１０にて「１」（異常）にセットされるとともに、制御部１１１の異常状態が解消して復旧した場合にステップＳ２０６にて「０」（正常）にセットされるステータスレジスタである。ステップＳ２０４の判断の結果、異常フラグが「１」である場合は、ステップＳ２０５へ進み、正常信号を各設備制御装置１２，１３へ出力したのち、ステップＳ２０６にて異常フラグを「０」（正常）にセットする。すなわち、このルーチンでは、ステップＳ２０３，Ｓ２０３において固有識別子ＩＤ及び品質データが入力されるとともに該当する固有識別子ＩＤが記憶部１１２に記憶されている場合であるから、制御部１１１は正常状態に復旧されていると見做すことができるので、ステップＳ２０５へ進む。ステップＳ２０５の処理については後述する。

なお、このステップＳ２０４にて異常フラグが「０」（正常）であると判断された場合は、ステップＳ２０５，Ｓ２０６の処理を行わないでステップＳ２０７へ進む。

ステップＳ２０７では、中央制御装置１１は、ステップＳ２０１で入力した品質データに基づいて、製造設備Ａで行われた乾燥処理が品質的に適切な処理であったか否かを判断する。この際に、記憶部１１２に記憶された品質適正範囲のデータを読み込み、たとえば、設備制御装置１２から出力された実乾燥温度と実乾燥時間のデータがいずれも品質適正範囲に入っている場合は良品であると判断し、ステップＳ２０８へ進んで、製造続行指令信号を設備制御装置１２に出力する。逆に、設備制御装置１２から出力された実乾燥温度と実乾燥時間のデータのいずれかが品質適正範囲に入っていない場合は不良品であると判断し、ステップＳ２０９へ進んで、ワーク廃棄指令信号を設備制御装置１２に出力する。

設備制御装置１２は、ステップＳ２０８にて中央制御装置１１から出力された製造続行指令信号を受信すると、図３のステップＳ３０２及びＳ３０３にて、ワークを次工程へ搬出する。また設備制御装置１２は、ステップＳ２０９にて中央制御装置１１から出力されたワーク廃棄指令信号を受信すると、図３のステップＳ３０４及びＳ３０５にて、ワークを生産ライン外へ排出する。

図２のステップＳ２１０へ戻り、制御部１１１の異常が検出されると、異常フラグを「１」に設定したのちステップＳ２１１へ進み、設備制御装置１２に対して製造続行指令信号を出力する。設備制御装置１２は、この製造続行指令信号を受信すると、図３のステップＳ３０２及びＳ３０３にて、ワークを次工程へ搬出する。これにより、制御部１１１から製造続行指令信号を出力しなくとも製造設備Ａは製造作業を続行することになり、生産稼働率の低下を抑制することができる。なお、ステップＳ２１０にて制御部１１１の異常を検出したら、警報などによって保守作業員等に異常である旨を喚起することが望ましい。

中央制御装置１１の制御部１１１の異常が報知され、修理がなされて復旧すると、図２のステップＳ２０２及びＳ２０３はいずれもＹｅｓになるから、ステップＳ２０５へ進み、正常信号を各設備制御装置１２，１３へ出力する。各設備制御装置１２，１３においては、中央制御装置１１から出力された正常信号を受信すると、図３のステップＳ３０６及びＳ３０７にて、そのワークの固有識別子ＩＤ及び品質データを中央制御装置１１へ出力する。この固有識別子ＩＤ及び品質データを受信した中央制御装置１１は、図２のステップＳ２０７にて品質評価を行うが、このとき、先の異常時に判断できなかった品質データも同時に評価される。

すなわち、製造設備Ａの乾燥処理を終了した際に制御部１１１の異常が検出されると、ワークは製造設備Ｂに搬出されて、当該製造設備Ｂにおいて注液処理が開始されるが、乾燥処理時の実乾燥温度と実乾燥時間の品質データは中央制御装置１１に出力されない。しかしながら、次工程の注液処理が終了した際にそのワークの固有識別子ＩＤと品質データが出力される際に前工程の品質データも同時に出力する。これにより、ワークの製造を続行しつつ、品質データによる品質評価も欠落することなく行うことができる。

以上のとおり、本例の製造実行システム１によれば、中央制御装置１１の制御部１１１に異常が検出されても、異常制御部１１５から製造続行指令信号を出力するので、各製造設備Ａ，Ｂはライン停止することなくワークの処理を継続することができる。その結果、製造ラインの稼働率の低下を抑制することができる。

また本例の製造実行システム１によれば、中央制御装置１１の制御部１１１に異常が検出されたのちこれが復旧したら正常信号を各設備制御装置１２，１３に出力し、各設備制御装置１２，１３はこの正常信号を受けた場合に前工程で出力されなかった品質データを固有識別子ＩＤとともに出力するので、品質評価をも継続して行うことができる。その結果、不良品を後工程に流すことが抑制され、これによって生産歩留まりが向上する。

上記設備制御装置１２，１３は本発明に係る設備制御手段に相当し、上記中央制御装置１１は本発明に係る中央制御手段に相当し、上記異常検出部１１４は本発明に係る検出手段に相当し、上記異常時制御部１１５は本発明に係る異常時制御手段に相当する。

１…製造実行システム
１１…中央制御装置
１１１…制御部
１１２…記憶部
１１３…良否判定部
１１４…異常検出部
１１５…異常時制御部
１２，１３…設備制御装置
Ａ，Ｂ…製造設備

Claims (4)

1. ワークを製造する複数の製造設備のそれぞれに設けられ、各製造設備の動作を制御する設備制御手段と、前記設備制御手段に対して作業指示を出力するとともに、前記各設備制御手段から作業情報を入力する中央制御手段と、を備える製造実行システムの異常を管理する装置であって、
   前記中央制御手段の動作異常を検出する検出手段と、
   前記検出手段により前記中央制御手段の動作異常が検出された場合には、前記各設備制御手段に対して、前記中央制御手段からの前記作業指示が入力されなくてもワークの製造を続行する製造続行指示を出力する異常時制御手段と、を備える製造実行システムの異常管理装置。
2. 前記中央制御手段は、
   前記各設備制御手段からワーク情報を含む作業情報を入力して、当該ワーク情報に基づいてワーク品質の良否を判定し、
   前記ワーク品質が良品である場合には、製造を続行する旨の製造続行指示を当該設備制御手段に出力し、前記ワーク品質が不良品である場合には、当該ワークを廃棄する旨のワーク廃棄指示を当該設備制御手段に出力する請求項１に記載の製造実行システムの異常管理装置。
3. 前記検出手段は、前記中央制御手段が前記設備制御手段から前記作業情報を入力しない場合または前記作業情報に含まれるワーク固有識別子が前記中央制御手段に記憶されているワーク固有識別子と一致しない場合には、前記中央制御手段が動作異常であるとする請求項１または２に記載の製造実行システムの異常管理装置。
4. 前記中央制御手段は、前記検出手段により動作異常が検出されたのちこれが復旧した場合には、前記各設備制御手段に設備復旧信号を出力し、
   前記各設備制御手段は、前記中央制御手段から前記設備復旧信号を入力した場合には、前記異常時制御手段からの製造続行指示を入力してから前記復旧信号を入力する前の間に前記中央制御手段に出力しなかった前記ワーク固有識別子とワーク品質を前記中央制御手段へ出力する請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造実行システムの異常管理装置。

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