JP2017027449A - Platform and method for optimizing manufacturing efficiency by monitoring and predicting tool state - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は製造システムに関するものであって、特に、サービスボックスを利用して製造機器上のセンサから取得したデータを提供することにより、工具状態のモニタリング、正常性の分析、および電力消費量の予測を行う、製造効率最適化のプラットフォームならびに方法に関するものである。 The present invention relates to a manufacturing system, and in particular, provides data acquired from sensors on manufacturing equipment using a service box, thereby monitoring tool status, analyzing normality, and predicting power consumption. The present invention relates to a platform and method for optimizing manufacturing efficiency.
製品を製造する工場ではさまざまな機械装置を用いて製品製造を行っている。機械装置のパフォーマンスは生産コストや製品販売で得られる利益に直接影響する。機械装置のパフォーマンスを改善するために、従来の工場は多くの技術者を雇い機械装置のメンテナンスを行ってきた。 In factories that manufacture products, products are manufactured using various mechanical devices. The performance of the machinery has a direct impact on production costs and profits gained from product sales. In order to improve the performance of machinery, traditional factories have hired many technicians to maintain machinery.
従来の製造施設の多くでは、ドリルビットやルータービット、および材料に接触してカット、成型または形成して製品そのものや製品の一部を作製するためのカッティング工具のような、交換可能な工具部分を備えた機械装置を使用している。 In many traditional manufacturing facilities, replaceable tool parts such as drill bits, router bits, and cutting tools that contact, cut, mold or form the material to create the product itself or part of the product. A mechanical device equipped with is used.
工具が材料に繰り返し接触すると工具の摩耗が始まり、使用を継続するうちに工具が鈍化し、工具が摩耗し切ると交換が必要になる。 When the tool repeatedly contacts the material, the tool begins to wear, and the tool becomes dull as it continues to be used.
しかし、従来の製造システムは、いつ工具交換が必要であるかを判断する効果的な方法を有さない。一般的な工場では、ある程度の数量の製品を製造した後、作業時間後、またはカッティング作業後に工具を交換する。しかし、工具交換は、作業者や技術者の経験に基づいて判断され、決まった数値でセットアップされ、工具の実際の状態は反映されない。残念なことに、このような工具交換の方法では材料やコストや労働力に無駄が生じ、生産コストが増加し、製造効率が低下する。 However, conventional manufacturing systems do not have an effective way of determining when a tool change is necessary. In a general factory, a tool is changed after a certain amount of product is manufactured, after a working time, or after a cutting operation. However, the tool change is determined based on the experience of the operator or engineer, set up with a fixed numerical value, and does not reflect the actual state of the tool. Unfortunately, such tool change methods waste material, cost and labor, increase production costs and reduce manufacturing efficiency.
したがって、製造機器からデータを取得するプラットフォームを用い、データに基づいたインテリジェント工具状態モニタリング、正常性分析および予測のツールを活用することにより、製造効率を最適化する効果的な方法が求められる。 Therefore, there is a need for an effective method of optimizing manufacturing efficiency by using a platform for acquiring data from manufacturing equipment and utilizing intelligent tool condition monitoring, normality analysis and prediction tools based on the data.
従来の利点を維持し、従来方法の欠点を克服すべく、本発明の目的は、サービスボックスを利用して製造機器上のセンサから取得したデータに基づき、工具状態のモニタリング、正常性の分析、および電力消費量の予測を行う、製造効率最適化のプラットフォームならびに方法を提供することにある。 In order to maintain the conventional advantages and overcome the drawbacks of the conventional methods, the object of the present invention is to monitor the tool status, analyze the normality based on the data obtained from the sensors on the manufacturing equipment using the service box, It is another object of the present invention to provide a manufacturing efficiency optimization platform and method for predicting power consumption.
本発明は、起こり得る不具合を未然に検出してリスクを低減するために、システムのライフサイクル内での信頼性を評価する。ある装置の不具合を事前に把握して防止することは、製品とオペレーションの全体的な信頼性および安全性を高める一方、かなりの時間と費用を節約することにもなる。外部のアドオンセンサと制御信号は、劣化モニタリングと正常性に関する情報の生成に用いられる。機械装置の正常性のレベルは、重要なサブシステムやそれらの部品の個々の正常性の組み合わせから生成される。 The present invention evaluates reliability within the life cycle of a system in order to detect possible failures and reduce risk. Knowing and preventing the failure of a device in advance increases the overall reliability and safety of the product and operation, while saving considerable time and money. External add-on sensors and control signals are used for degradation monitoring and generation of normality information. The level of machine health is generated from a combination of the individual subsystems of critical subsystems and their components.
本発明の製造効率最適化のプラットフォームおよび方法はサービスボックス、アプリケーションサーバ、エージェントサーバ、およびクラウドサーバを含む。 The production efficiency optimization platform and method of the present invention includes a service box, an application server, an agent server, and a cloud server.
サービスボックスは、電子回路を備えたハードウェアボックス、ファームウェアおよびソフトウェアを含む。サービスボックスは製造機器のセンサに接続する。サービスボックスはセンサからの適切で正確なデータをリクエストおよび受信し、データをクラウドサーバにリアルタイムで転送する。 The service box includes a hardware box with electronic circuits, firmware and software. The service box is connected to the sensor of the manufacturing equipment. The service box requests and receives appropriate and accurate data from the sensors and transfers the data to the cloud server in real time.
本発明は、交換可能な工具はいつ交換するのが最適かを決定する効率的で効果的な方法を提供する。工具状態モニタリングは機械装置上の振動センサおよび電力消費センサからセンサデータを取得するサービスボックスにより行われる。センサデータは常時モニタリングされ、かつ分析される。 The present invention provides an efficient and effective way to determine when an exchangeable tool is optimal to change. Tool status monitoring is performed by a service box that acquires sensor data from vibration sensors and power consumption sensors on the machine. Sensor data is constantly monitored and analyzed.
電力使用が増加して振動が所定のレベルまで増加すると、本発明は、工具交換が必要な程工具が鈍化した、または摩耗したと判断する。そして適切な担当者に通知され、鋭利な工具に交換される。本発明は、工具交換が必要なタイミングを自動的に特定することにより、材料や労働力の無駄を減らすことができる。 As the power usage increases and the vibration increases to a predetermined level, the present invention determines that the tool has become dulled or worn to the extent that a tool change is necessary. The appropriate person is then notified and replaced with a sharp tool. The present invention can reduce the waste of materials and labor by automatically specifying the timing when tool change is necessary.
アプリケーションサーバは、アプリケーションデザイナおよびプログラマにより開発中であるかまたは完成し、アプリケーションサーバ上で公開された複数の分析ツールおよび管理アプリケーションを含む。エージェントサーバは、アプリケーションサーバからダウンロードされ、かつエージェントサーバ上で直接使用可能であるかクラウドサーバにダウンロード可能である、複数の分析ツールおよび管理ツールを含む。分析ツールおよび管理ツールは、センサデータを分析し、製造効率を管理して装置全体の有効性が最大になるような効果を生むアプリケーションを含む。分析・管理ツールはたとえば、トラブルシューティング、生産スケジュール、品質管理、正常性分析、利用拡大機能およびエネルギーモニタリング等のツールを含む。クラウドサーバは、エージェントサーバから提供された複数の分析ツールおよび管理ツールを含む。クラウドサーバでは、エージェントサーバ上で使用可能であったり、サービスボックスからリアルタイムで受信したセンサデータを有するクラウドサーバ上で直接使用可能である、分析ツールおよび管理ツールを使用する。 The application server includes a plurality of analysis tools and management applications that are being developed or completed by application designers and programmers and published on the application server. The agent server includes a plurality of analysis and management tools that are downloaded from the application server and can be used directly on the agent server or downloaded to a cloud server. Analysis and management tools include applications that analyze sensor data and manage manufacturing efficiency to produce effects that maximize the effectiveness of the entire device. Analysis / management tools include, for example, tools such as troubleshooting, production schedule, quality control, normality analysis, usage expansion function and energy monitoring. The cloud server includes a plurality of analysis tools and management tools provided from the agent server. The cloud server uses an analysis tool and a management tool that can be used on the agent server or directly on the cloud server having sensor data received in real time from the service box.
本発明の製造効率最適化のプラットフォームおよび方法はクライアントデバイスをさらに含む。クライアントデバイスは、クラウドサーバから提供された分析ツールおよび管理ツールのさまざまな結果を効果的に視覚化して表示するためのサービスダッシュボードを備える。クライアントデバイスのユーザーは、サービスダッシュボードを経由しクラウドサーバと通信して製品のさまざまな側面を効果的にモニタリングし管理する。 The manufacturing efficiency optimization platform and method of the present invention further includes a client device. The client device includes a service dashboard for effectively visualizing and displaying various results of the analysis and management tools provided by the cloud server. Client device users communicate with the cloud server via the service dashboard to effectively monitor and manage various aspects of the product.
本発明によれば、生産プロセスを効果的にモニタリング、分析、予測ならびに管理し、コスト削減と増益のために機械装置や製造の効率を上げ、工具状態をモニタリングし、エネルギー消費量を予測することにより製造を最適化することができる。 According to the present invention, the production process is effectively monitored, analyzed, predicted and managed, the efficiency of machinery and manufacturing is increased for cost reduction and increase in profit, the tool condition is monitored, and the energy consumption is predicted. Can optimize the production.
本発明のより良い理解のために、本明細書の一部として図面を添付する。図面は本発明の実施形態を示しており、本発明の原理を説明するのに役立つ。 For a better understanding of the present invention, the drawings are attached as part of this specification. The drawings illustrate embodiments of the invention and serve to explain the principles of the invention.
本発明の上述の目的およびその他の目的は、以下に詳述する好適な実施例の記載により、当業者にとってより明らかとなるであろう。 The above and other objects of the present invention will become more apparent to those skilled in the art from the description of the preferred embodiments detailed below.
前述した概要も後述する詳細も代表例であり、請求項に係る発明をより詳細に説明するためのものである。 The above-described outline and the details to be described later are representative examples, and are intended to explain the claimed invention in more detail.
ここで、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。この実施例は添付図面に例証されている。可能な限り、図面および明細書の中で示される同じまたは同種の素子には同じ参照符合を用いる。 Now, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. This embodiment is illustrated in the accompanying drawings. Wherever possible, the same reference numbers will be used throughout the drawings and the description to refer to the same or like elements.
図1を参照されたい。製造効率最適化プラットフォームおよび工具状態モニタリング方法100は、アプリケーションサーバ110、エージェントサーバ120、サービスボックス130、クラウドサーバ140およびクライアントデバイス150を含む。
Please refer to FIG. The manufacturing efficiency optimization platform and tool
アプリケーションサーバ110はエージェントサーバ120に接続する。エージェントサーバ120はアプリケーションサーバ110およびクラウドサーバ140に接続する。サービスボックス130はクラウドサーバ140および製造機器の複数のセンサに接続する。クライアントデバイス150はクラウドサーバ140に接続する。クラウドサーバ140はエージェントサーバ120、サービスボックス130およびクライアントデバイス150に接続する。
The
アプリケーションサーバ110、エージェントサーバ120、サービスボックス130、クラウドサーバ140およびクライアントデバイス150の間の接続は、無線ネットワーク、有線ネットワークまたは無線ネットワークと有線ネットワークの組み合わせを含む。
The connection between the
アプリケーションサーバ110、エージェントサーバ120、クラウドサーバ140およびクライアントデバイス150は、サーバ、コンピュータ、タブレット、スマートフォンまたはプラットフォーム100に接続できるその他の電子デバイスを含む。
アプリケーションサーバ110は、開発中か完成済みであり、配信可能である分析・管理ツールアプリケーションを含む。開発者は分析・管理ツールを作成ならびにプログラミングする際、アプリケーションサーバ110を活用する。分析・管理ツールの配信準備ができたら、分析・管理ツールはアプリケーションサーバ110上で公開され、エージェントサーバ120に通知される。
The
エージェントサーバ120はアプリケーションサーバ110に接続し、公開された分析・管理ツールにアクセスしダウンロードする。
The
分析・管理ツールは、たとえば、データ取得、正常性指標の抽出および選択、正常性評価、可視化、性能予測、品質分析、計画、在庫、設備有効性、モニタリングおよび製造、トラブルシューティング、生産スケジュール、品質管理、正常性分析、利用拡大機能、エネルギーモニタリング、知識管理、データ分析、システム管理、顧客管理、遠隔モニタリング、技術ドキュメント、サービス管理、スケジューリング、または従業員管理のための工具状態モニタリング・分析ツールを含む。 Analysis and management tools include, for example, data acquisition, health index extraction and selection, health assessment, visualization, performance prediction, quality analysis, planning, inventory, equipment availability, monitoring and manufacturing, troubleshooting, production schedule, quality Tool condition monitoring and analysis tools for management, health analysis, usage expansion function, energy monitoring, knowledge management, data analysis, system management, customer management, remote monitoring, technical documentation, service management, scheduling, or employee management Including.
カスタマイズされたツールはクラウドサーバ140によりエージェントサーバ120からリクエストされ、クラウドサーバ140のユーザーからの特定のニーズを満たすようにアプリケーションサーバ110によって開発される。
Customized tools are requested by the
サービスボックス130は、マイクロプロセッサ、非一時的メモリ、電子回路、ファームウェア、ソフトウェアおよび入力/出力接続を備えたハードウェアボックスを含む。サービスボックス130は製造機器上の複数のセンサに接続する。サービスボックス130はこれらのセンサからの適切で正確なデータをリクエストして受信し、これらのデータをリアルタイムでクラウドサーバ140に転送する。
センサはたとえば、プログラマブル論理制御装置(programmable logic controllers、PLC)、コンピュータ数値制御装置(computer numerical control、CNC)、圧力センサ、電力センサ、振動センサ、温度センサ、音響センサ、GPS(global positioning system)センサ、および統合基幹業務(enterprise resource planning、ERP)/製造実行システム(manufacturing execution systems、MES)、IT(情報技術)システムを含む。 For example, the programmable logic control devices (PLC), the computer numerical control device (computer numerical control, CNC), the pressure sensor, the power sensor, the vibration sensor, the temperature sensor, the acoustic sensor, and the GPS (global positioning system) sensor. , And integrated resource planning (ERP) / manufacturing execution systems (MES), IT (information technology) systems.
サービスボックス130は、1つまたは複数のセンサに接続して所望のセンサのデータを受信するよう構成可能である。
クラウドサーバ140はサービスボックス130からリアルタイムでセンサデータを受信する。クラウドサーバ140はまた、サービスボックス130に接続された複数のセンサの再構成が可能である。クラウドサーバ140は、マイクロプロセッサ、非一時的メモリ、ならびにエージェントサーバ120から提供された複数の分析ツールおよび管理ツールを含む。
クラウドサーバ140では、エージェントサーバ120上で使用可能であったり、サービスボックス130からリアルタイムで受信したセンサデータを有するクラウドサーバ140上で直接使用可能である、分析ツールおよび管理ツールを使用する。本発明の実施例では、分析・管理ツールはクラウドサーバ140上で局部的に格納され実行される。また別の実施例では、分析・管理ツールはエージェントサーバ120上に格納され実行される。
The
The
本発明の製造効率最適化プラットフォームおよび工具状態モニタリング方法100はクライアントデバイス150をさらに含む。クライアントデバイス150は、クラウドサーバ140から提供された分析ツールおよび管理ツールのさまざまな結果を効果的に視覚化して表示するためのサービスダッシュボード160を含む。クライアントデバイス150のユーザーは、サービスダッシュボード160を経由しクラウドサーバ140と通信して製品のさまざまな側面を効果的にモニタリングし管理する。
The manufacturing efficiency optimization platform and tool
本発明の実施例における製造効率最適化プラットフォームおよび工具状態モニタリング方法を示す図2を参照されたい。 Please refer to FIG. 2 which shows the manufacturing efficiency optimization platform and the tool condition monitoring method in the embodiment of the present invention.
不具合の特徴を追跡して分析ツールを用いて部品の状態を推定することにより、加工動作中のカッティング工具の過度な摩耗や破損から生じる工作機械のダウンタイムの主な要因を回避することができる。その結果本発明は、生産性を高め、機械パーツの質を向上して維持し、自動化された製造システムに伴う消費を低減する。 By tracking defect features and using analytical tools to estimate the state of a part, the main factors of machine tool downtime resulting from excessive wear and breakage of the cutting tool during machining operations can be avoided. . As a result, the present invention increases productivity, improves and maintains the quality of machine parts, and reduces consumption associated with automated manufacturing systems.
本発明は、交換可能な工具をいつ交換するのが最適かを決定する効率的で効果的な方法を提供する。工具状態モニタリングは機械装置上の振動センサおよび電力消費センサからセンサデータを取得するサービスボックスにより行われる。センサデータは常時モニタリングされ、かつ分析される。 The present invention provides an efficient and effective way of determining when it is best to change a replaceable tool. Tool status monitoring is performed by a service box that acquires sensor data from vibration sensors and power consumption sensors on the machine. Sensor data is constantly monitored and analyzed.
電力使用が増加して振動が所定のレベルまで増加すると、本発明は、工具交換が必要な程工具が鈍化したか、または摩耗したと判断する。工具交換が必要なタイミングを自動的に特定することにより、材料や労働力の無駄を減らすことができる。 As power usage increases and vibration increases to a predetermined level, the present invention determines that the tool has become dulled or worn to the extent that a tool change is necessary. By automatically identifying when the tool needs to be changed, waste of materials and labor can be reduced.
工作機械からのスピンドルパワーや振動のような工具摩耗感知信号はサービスボックスにより収集されデジタル化される。選択された制御信号は、センサ信号内に適切にセグメント化されるように、記録される。そして、データストリームはクラウドサーバに送信される。その後、セグメント化モジュールが起動し、実際のカッティング動作にとって重要ではない先頭と末尾のサンプルは除去される。残りのデータセグメントは蓄積されて、テストデータから正常性の状態を推定する工具状態モニタリングモジュールにより処理される。 Tool wear detection signals such as spindle power and vibration from the machine tool are collected and digitized by the service box. The selected control signal is recorded so that it is properly segmented into the sensor signal. Then, the data stream is transmitted to the cloud server. Thereafter, the segmentation module is activated and the leading and trailing samples that are not important to the actual cutting operation are removed. The remaining data segments are accumulated and processed by a tool condition monitoring module that estimates the state of normality from the test data.
図2で示す実施例における製造効率最適化プラットフォームおよび工具状態モニタリング方法200は、ステップ210で、サービスボックスにより機械装置または工具上の適切なセンサから電力量および振動データが取得される。電力量および振動データに加えて、サービスボックスによりほかの制御信号もセンサから取得される。ステップ220では、サービスボックスにより取得されたデータがクラウドサーバに送信される。
The manufacturing efficiency optimization platform and tool
ステップ230では、工具が実際に製造材料に接触している部分のカッティングデータと、工具が動いていないかリセット中であるために製造材料に接触していない部分のカッティングデータが、分析・管理ツールの工具状態モニタリングモジュールにより抽出される。ステップ240では、工具状態モニタリングモジュールにより抽出されたカッティングデータが分析される。ステップ250では、工具状態モニタリングモジュールにより、抽出したカッティングデータの分析結果に基づいた工具の正常性評価が行われる。ステップ260では、正常性評価が分析されて工具状態の正常性が判定される。ステップ270では、正常性評価の分析により、工具が摩耗しているので交換すべきであると判断された場合、当該工具が交換され、当該工具はまだ使用できると判断された場合、その使用が継続される。
In
本発明の実施例では、サービスボックスまたはクラウドサーバにより、たとえばエンジニア、技術者または機械オペレータのような適切な担当者への通知が行われる。鈍化した工具が鋭利な工具に交換された旨が通知された後、製造が迅速に再開される。 In an embodiment of the present invention, a service box or cloud server notifies a suitable person, such as an engineer, technician or machine operator. After being notified that the blunt tool has been replaced with a sharp tool, production is resumed quickly.
本発明の実施例では、サービスボックスまたはクラウドサーバにより、当該工具の交換が必要になることが事前に担当者に通知される。これにより担当者は新しい工具をあらかじめ用意することで時間の節約ができる。当該工具の交換が必要になると再度担当者に通知される。 In the embodiment of the present invention, the service person or the cloud server notifies the person in charge in advance that the tool needs to be replaced. This allows the person in charge to save time by preparing new tools in advance. When the tool needs to be replaced, the person in charge is notified again.
図3では、本発明の実施例における製造効率最適化プラットフォーム、工具状態モニタリング方法および電力消費量予測方法300のフローチャートを示す。
FIG. 3 shows a flowchart of a manufacturing efficiency optimization platform, a tool state monitoring method, and a power
工具状態モニタリングモジュールが始動すると、ステップ310では、サービスボックスがクラウドサーバに送信したセンサデータおよび制御データが読み出される。このデータは、たとえば、コンピュータ数値制御(CNC)データ、振動データ、電力使用データ、電流量データおよびデータ収集(DAQ)データを含む。ステップ320ではデータがフィルタリングされ、ステップ330では平均化処理が行われる。ステップ340ではセグメントが選択され、ステップ350では適切な特徴が抽出される。ステップ360では正常性評価が行われ、ステップ370では正常性評価ファイルが作成される。
When the tool state monitoring module is started, in
本発明は、将来の電力消費量を予測する予測モジュールを含む。電力消費量を予測することにより、使用エネルギーのオーバーチャージおよび電力制限を回避でき、製造施設における製造スケジュールをより効果的に立てられ、工具製作者は工具を改善できる。 The present invention includes a prediction module that predicts future power consumption. By predicting power consumption, overcharge of energy usage and power limitations can be avoided, production schedules at manufacturing facilities can be more effectively established, and tool manufacturers can improve tools.
ステップ380では、正常性評価ファイルがその前に作成された評価ファイルと比較される。たとえば、現在作成された正常性評価ファイルはその前に作成された1つまたは複数の正常性評価ファイルと比較される。
In
ステップ390では電力消費量および電流量が判定され、ステップ395では将来の電力消費傾向が予測される。
In
工具状態モニタリングモジュールが始動すると、当該モジュールにより1つまたは複数の適切なデータファイルが自動的に検索される。そして、このファイルに表示されたファイルパスの位置が特定されるとともに、関連付けられたファイルが解析される。そこから得られた信号またはデータは、その信号の安定した部分から特徴を引き出す一連の処理を経る。安定した部分とは、当該工具が実際にワークピースと接触している部分のデータと定義される。
電力量データは平均化処理を経た後、当該セグメントの安定した部分が平均法を用いて特定される。安定した部分の時間の位置は、振動データ中の同等のセグメントを孤立させるのに用いられる。そして、振動および電力信号の安定した部分から特徴が算出され、平均値、標準偏差値、最小値および最大値のような要約統計量が得られる。
When the tool condition monitoring module is started, it automatically retrieves one or more appropriate data files. Then, the position of the file path displayed in this file is specified, and the associated file is analyzed. The signal or data obtained from it undergoes a series of processes that extract features from a stable portion of the signal. The stable part is defined as data of a part where the tool is actually in contact with the workpiece.
After the power amount data is subjected to an averaging process, a stable portion of the segment is specified using an average method. The time position of the stable part is used to isolate the equivalent segment in the vibration data. Features are then calculated from the stable portions of the vibration and power signals, and summary statistics such as average values, standard deviation values, minimum values, and maximum values are obtained.
選択された特徴は、ユークリッド計量を用いた正常性評価技術に利用される。 The selected feature is used for a normality evaluation technique using Euclidean metric.
正常性評価の結果が、初めのうちは正規化された高い値であっても、カッティング工具が継続的に使用されるうちに、正常性評価値はほぼ単調に低下し、劣化が現れる。その結果、正常性評価値がたとえば0.5といった所定の値を下回ると当該工具は交換されることになる。正常性評価値に基づき当該工具をいつ交換すべきか判断するのは、似たような加工条件およびパラメータの下でカッティングテストを行うのと比較的似ている。 Even if the result of the normality evaluation is a high value normalized at first, the normality evaluation value decreases almost monotonously and deteriorates as the cutting tool is continuously used. As a result, when the normality evaluation value falls below a predetermined value such as 0.5, the tool is replaced. Determining when the tool should be replaced based on the normality evaluation value is relatively similar to performing a cutting test under similar machining conditions and parameters.
当該工具が鈍化したと判断された場合、サービスボックスまたはクラウドサーバを通じて適切な担当者に通知され、その担当者は鈍化した工具を鋭利な工具に交換する。 When it is determined that the tool has slowed down, an appropriate person is notified through the service box or the cloud server, and the person in charge replaces the blunt tool with a sharp tool.
本発明の製造効率最適化プラットフォームならびに工具状態モニタリングおよび予測方法は、工具状態のリアルタイムモニタリングを提供し、これにより製造者が工具の状態を容易に把握できるようになる。さらに、予測モジュールにより、製造者は電力消費傾向を踏まえてスケジュールを改善し、電力制限を回避できるようになる。 The manufacturing efficiency optimization platform and tool condition monitoring and prediction method of the present invention provides real-time monitoring of the tool condition, which allows the manufacturer to easily grasp the condition of the tool. In addition, the prediction module allows manufacturers to improve schedules and avoid power limitations based on power consumption trends.
上述した内容の参考として、センサ信号を示すグラフである図4Aと制御信号を示すグラフである図4Bを参照されたい。図4A中の上のグラフは振動データであり、下のグラフは電力量データである。 As a reference for the contents described above, refer to FIG. 4A, which is a graph showing sensor signals, and FIG. 4B, which is a graph showing control signals. The upper graph in FIG. 4A is vibration data, and the lower graph is power amount data.
次に、平均化後の電力平均を示すグラフである図5Aを参照されたい。信号15の安定した部分とは、電力平均の最高値または最低値の横ばい部分のことを指す。安定した部分の時間の位置は振動データ中の同等のセグメントを孤立させるのに用いられる。また、選択された工具状態モニタリングの特徴を示すグラフである図5Bを参照されたい。特徴は振動信号と電力信号の両者の安定した部分から算出されたものである。
Reference is now made to FIG. 5A, which is a graph showing the average power after averaging. The stable part of the
1パス当たりの正常性評価値および平均電力消費を示すグラフである図6を参照されたい。上のグラフは正常性評価値を示し、下のグラフは電力消費量を示す。この図から、電力消費量の増加に伴い工具が摩耗していくことがわかる。正常性評価値が低下し電力消費量が増加するということは、工具が摩耗していることを意味する。正常性評価値が所定の値まで低下すると、工具が交換される。 See FIG. 6, which is a graph showing normality evaluation values per path and average power consumption. The upper graph shows normality evaluation values, and the lower graph shows power consumption. From this figure, it can be seen that the tool wears as the power consumption increases. A decrease in the normality evaluation value and an increase in power consumption means that the tool is worn. When the normality evaluation value decreases to a predetermined value, the tool is replaced.
本発明の製造効率最適化プラットフォームおよび工具状態モニタリング方法は、分析・管理ツールの作成をさらに含む。アプリケーション開発者はアプリケーションサーバを利用してプラットフォーム内で用いられる分析・管理ツールを作成および開発する。
開発中または完成した分析・管理ツールはアプリケーションサーバ上に格納される。これらのツールは完成すると、アプリケーションサーバ上で公開され、配信準備が整ったことがエージェントサーバに通知される。これらの分析・管理ツールは開発中および公開時にはアプリケーションサーバ上に格納される。そして、エージェントサーバにこれらの分析・管理ツールが公開されたことが通知された後、これらの分析・管理ツールはアプリケーションサーバからエージェントサーバにダウンロードされる。クラウドサーバには分析・管理ツールの新バージョンまたはアップデートバージョンが通知される。
The production efficiency optimization platform and tool condition monitoring method of the present invention further includes creation of an analysis and management tool. Application developers use application servers to create and develop analysis and management tools used within the platform.
The analysis / management tool being developed or completed is stored on the application server. When these tools are completed, they are published on the application server, and the agent server is notified that preparation for distribution is complete. These analysis and management tools are stored on the application server during development and release. After the agent server is notified that these analysis / management tools have been released, these analysis / management tools are downloaded from the application server to the agent server. The cloud server is notified of a new or updated version of the analysis / management tool.
エージェントサーバ上の分析・管理ツールがクラウドサーバに提供される。本発明の実施例では、分析・管理ツールは自動的にクラウドサーバにダウンロードされる。また本発明の別の実施例では、分析・管理ツールはクラウドサーバの必要または所望に応じてダウンロードされる。 An analysis / management tool on the agent server is provided to the cloud server. In the embodiment of the present invention, the analysis / management tool is automatically downloaded to the cloud server. In another embodiment of the present invention, the analysis / management tool is downloaded as required or desired by the cloud server.
サービスボックスは1つまたは複数の機械センサに接続し、これらのセンサから適切なセンサデータを受信する。このセンサデータはたとえば、電力消費量、温度、粘度、ノイズレベル、振動、材料の数量、生産数量等を含む。サービスボックスはセンサデータをリアルタイムでクラウドサーバに送信し、送信されたセンサデータはクラウドサーバに受信される。 The service box connects to one or more machine sensors and receives appropriate sensor data from these sensors. The sensor data includes, for example, power consumption, temperature, viscosity, noise level, vibration, material quantity, production quantity, and the like. The service box transmits sensor data to the cloud server in real time, and the transmitted sensor data is received by the cloud server.
クラウドサーバはセンサデータ上で分析・管理ツールを活用する。たとえば、センサデータが製造機器上の鋳型の現在温度を含む場合、分析・管理ツールはその温度をトラッキングし、温度の記録や履歴を作成し、もし温度が高過ぎたり低過ぎたりしたら警告し、他にも有用な分析を行う。
センサデータ上の分析・管理ツールから得られた結果はクラウドサーバからクライアントデバイスに提供される。本発明の実施例では、結果は自動的にクライアントデバイスに送信される。また別の実施例では、クライアントデバイスからのリクエストに基づき結果が提供される。そして結果はクラウドサーバ上のサービスダッシュボードに表示される。
The cloud server uses analysis and management tools on sensor data. For example, if the sensor data includes the current temperature of the mold on the production equipment, the analysis and management tool tracks that temperature, creates a temperature record and history, warns if the temperature is too high or too low, Do other useful analyses.
The result obtained from the analysis / management tool on the sensor data is provided from the cloud server to the client device. In an embodiment of the present invention, the result is automatically sent to the client device. In yet another embodiment, results are provided based on requests from client devices. The results are then displayed on the service dashboard on the cloud server.
クライアントデバイス上のサービスダッシュボードはユーザーがクラウドサーバから提供された分析結果およびデータにアクセスする手段を提供する。サービスダッシュボードはたとえば、使用可能なツール、レポート、グラフ、チャート、マップ、履歴、ログ、スケジュール、数量、在庫、ドキュメント、注文または計画の表示を含む。 The service dashboard on the client device provides a means for the user to access the analysis results and data provided from the cloud server. The service dashboard includes, for example, a display of available tools, reports, graphs, charts, maps, history, logs, schedules, quantities, inventory, documents, orders or plans.
サービスダッシュボードでは、利用可能なツールのアイコンと、クライアントデバイスのユーザーがアクセス可能なデータが表示されている。
1つのアイコンをクリックすれば選択したアイコンが視覚化される。たとえば、ユーザーが生産数量のアイコンを選択した場合、サービスダッシュボードは過去の生産量の履歴だけでなく現在の生産量のグラフも表示する。これにより、ユーザーはプリントアウトされたレポートを読むのではなく、リアルタイムでさまざまな情報を容易に閲覧することができる。
The service dashboard displays icons for available tools and data that is accessible to users of client devices.
Click on one icon to visualize the selected icon. For example, if the user selects the production quantity icon, the service dashboard displays a graph of the current production volume as well as the past production volume history. As a result, the user can easily view various information in real time rather than reading the printed report.
実施例中のサービスダッシュボードは個別のユーザー用に構成が可能であり、各ユーザーにとって適切なツールとデータのみを表示する。たとえば、品質保証担当者は財務、注文または発送の情報は閲覧しない。こうしてプラットフォームの用途をシンプルにすることで情報のオーバーロードや混乱を回避する。
また、実施例中のサービスダッシュボードはクライアントデバイス上にリアルタイムで適切なデータを表示するよう構成される。たとえば、製造フロアの従業員は自分たちのクライアントデバイスで機器のパフォーマンスをリアルタイムグラフで見ることができ、不要なデータに惑わされることがない。
The service dashboard in the example can be configured for individual users and displays only the tools and data appropriate for each user. For example, quality assurance personnel do not view financial, ordering or shipping information. This simplifies platform usage and avoids information overload and confusion.
Also, the service dashboard in the embodiment is configured to display appropriate data in real time on the client device. For example, employees on the manufacturing floor can see equipment performance in real-time graphs on their client devices and are not fooled by unnecessary data.
図7を参照されたい。本発明は、顧客にクラウドサーバやプラットフォームサービスのさまざまな構成を提案することで柔軟性を提供する。図7で示した実施例では、複数のクラウドサーバはエージェントサーバ120に接続する。クラウドサーバA140AはサービスボックスA130Aに接続し、クラウドサーバBはサービスボックスB130Bに接続し、クラウドサーバ140Aもクラウドサーバ140Bも同じサーバエージェント120に接続する。
Please refer to FIG. The present invention provides flexibility by proposing various configurations of cloud servers and platform services to customers. In the embodiment shown in FIG. 7, a plurality of cloud servers are connected to the
クラウドサーバA140Aはプライベートクラウドサーバとして構成される。プライベートクラウドサーバは顧客しかアクセスできないプライベートデータを含む。
クラウドサーバA140Aはエージェントサーバに接続して分析・管理ツールをダウンロードする。たとえば、センサデータ、製造データ、分析データおよび管理データ等のすべてのデータはクラウドサーバA140A上で保管され、公開されない。クラウドサーバA140Aのようなプライベートクラウドサーバは顧客の極秘製造データに対し高レベルのセキュリティを提供する。
Cloud server A 140A is configured as a private cloud server. Private cloud servers contain private data that only customers can access.
The
クラウドサーバB140Bは、セミパブリッククラウドサーバとして構成され、クラウドサーバB140B上の一部またはすべてのデータはサービスエージェント120が利用可能なものである。サービスエージェント120は分析・管理ツールだけでなくクラウドデータサービスもクラウドサーバB140Bに提供する。たとえば、サービスエージェント120は分析・管理ツールを定期的にアップデートし、新しいツールへのアクセスを提供し、製造データの分析を行い、クラウドサーバB140Bを維持する。クラウドサーバB140Bのようなセミパブリッククラウドサーバは、専用の技術サポートチームを持たなくて済むので小規模の企業や顧客にとってより経済的である。
The
本発明の実施例では、分析・管理ツールは加入に基づいたものである。顧客は、ツールを購入するのではなく、必要な分析・管理ツールを選択してツールの使用料を支払うことができる。これにより顧客は不要なツールにお金を費やすことを回避でき、さらには本発明のプラットフォームを設置するコストも抑えられる。 In an embodiment of the present invention, the analysis and management tool is based on subscription. Instead of purchasing the tool, the customer can select the necessary analysis and management tool and pay the fee for using the tool. This allows customers to avoid spending money on unnecessary tools and further reduces the cost of installing the platform of the present invention.
本発明の実施例では、分析・管理ツールはツールの複雑さによって異なる価格で個別に購入される。 In embodiments of the present invention, analysis and management tools are purchased separately at different prices depending on the complexity of the tools.
本発明の実施例では、分析・管理ツールはレンタルである。これにより、顧客がツールを使い終わったり必要なくなったりした場合には返却可能になる。たとえば、ツールが在庫の効率を1年毎に分析する在庫効率ツールである場合、顧客は年に1度の短期間にツールをレンタルし、返却できる。 In the embodiment of the present invention, the analysis / management tool is a rental. This makes it possible for the customer to return when the tool is finished or no longer needed. For example, if the tool is an inventory efficiency tool that analyzes inventory efficiency annually, the customer can rent and return the tool in a short time once a year.
本発明の実施例では、サービスボックスは顧客に貸し出される。これにより、製造施設における機器の増減に伴い、サービスボックスの数も増減できるという柔軟性がもたらされる。サービスボックスのレンタルにより、顧客は本発明のプラットフォームのコストを容易にコントロールでき、始めにサービスボックスを購入するのに比べて初期費用が抑えられる。 In an embodiment of the present invention, the service box is lent out to a customer. This provides the flexibility that the number of service boxes can be increased or decreased as the number of devices in the manufacturing facility increases or decreases. By renting the service box, the customer can easily control the cost of the platform of the present invention, reducing initial costs compared to purchasing the service box first.
図8を参照されたい。図8に示された実施例では、複数のサービスボックスが同じクラウドサーバに接続する。サービスボックスA130AはマシンA300Aに接続し、マシンA300AのセンサA、センサBおよびセンサCからセンサデータを受信する。サービスボックスA130Aは受信したセンサデータをクラウドサーバ140に送信する。サービスボックスD130DはマシンD300Dに接続し、マシンD300DのセンサDおよびセンサEからセンサデータを受信する。サービスボックスD130Aはクラウドサーバ140にセンサデータを送信する。
Please refer to FIG. In the embodiment shown in FIG. 8, multiple service boxes connect to the same cloud server. Service box A 130A is connected to
クラウドサーバ140は複数のクライアントデバイス(クライアントデバイスF150FおよびクライアントデバイスG150G)に接続する。マシンA300とマシンD300D両方からのセンサデータ、分析データ、管理データおよび機械データのようなデータは、クライアントデバイスF150FおよびクライアントデバイスG150Gに利用可能となるように、またはいずれかのアクセス権に基づき作成される。
The
本発明の領域および精神を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはこの技術に精通した者にとって明らかである。上記を鑑みれば、本発明の領域を脱しない範囲内で加えた各種の変更や潤色は全て、本発明に含まれる、また本発明に相当する。 It will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the scope and spirit of the invention. In view of the above, all the various changes and color changes made without departing from the scope of the present invention are included in the present invention and correspond to the present invention.
15 信号
100 製造効率最適化プラットフォームおよび工具状態モニタリング方法
110 アプリケーションサーバ
120 エージェントサーバ
130 サービスボックス
130A サービスボックスA
130B サービスボックスB
130D サービスボックスD
140 クラウドサーバ
140A クラウドサーバA
140B クラウドサーバB
150 クライアントデバイス
150F クライアントデバイスF
150G クライアントデバイスG
300A マシンA
300D マシンD
15
130B Service box B
130D Service box D
140
140B Cloud server B
150
150G Client device G
300A Machine A
300D Machine D
Claims (20)
取得したデータをクラウドサーバに送信するステップと、
前記取得したデータから前記機械装置上の工具がワークピースに接触していた部分のデータを抽出するステップと、
抽出されたデータを分析するステップと、
前記抽出されたデータの分析から前記工具の正常性評価を実行するステップと、
前記正常性評価を分析して前記工具の正常性の状態を判断するステップと、
前記正常性評価により前記工具の交換が必要であると示されたら前記工具を交換するステップと、
前記正常性評価により前記工具はまだ使用可能であると示されたら前記工具を使用した製造を継続するステップと、を含む、
製造効率最適化プラットフォームの工具状態モニタリング方法。 Acquiring data from sensors on the machine by means of a service box;
Sending the acquired data to the cloud server;
Extracting the data of the portion where the tool on the machine was in contact with the workpiece from the acquired data;
Analyzing the extracted data; and
Performing a normality assessment of the tool from an analysis of the extracted data;
Analyzing the normality assessment to determine a normality state of the tool;
Replacing the tool if the normality assessment indicates that the tool needs to be replaced;
Continuing production using the tool if the normality assessment indicates that the tool is still usable.
Tool condition monitoring method for manufacturing efficiency optimization platform.
前記センサデータおよび前記制御データを前記サービスボックスによりクラウドサーバに送信するステップと、
前記センサデータおよび前記制御データをフィルタリングするステップと、
フィルタリングされたデータに対し平均化処理を実行するステップと、
前記平均化処理の結果からセグメントを選択するステップと、
前記セグメントから特徴を抽出するステップと、
正常性評価を実行するステップと、
前記製造機器上の工具状態の正常性評価値を判定するステップと、を含む、
製造効率最適化プラットフォームの工具状態モニタリング方法。 Obtaining sensor data and control data from manufacturing equipment by a service box;
Transmitting the sensor data and the control data to a cloud server by the service box;
Filtering the sensor data and the control data;
Performing an averaging process on the filtered data;
Selecting a segment from the result of the averaging process;
Extracting features from the segments;
Performing a health assessment; and
Determining a normality evaluation value of a tool state on the manufacturing equipment,
Tool condition monitoring method for manufacturing efficiency optimization platform.
前記振動データ、前記電力消費量データおよび前記制御データを前記サービスボックスによりクラウドサーバに送信するステップと、
前記振動データ、前記電力消費量データおよび前記制御データをフィルタリングするステップと、
フィルタリングされたデータに対し平均化処理を実行するステップと、
前記平均化処理の結果からセグメントを選択し、前記セグメントは前記製造機器上の工具がワークピースに接触した時を含むステップと、
前記セグメントから特徴を抽出するステップと、
正常性評価を実行するステップと、
前記製造機器上の前記工具状態の正常性評価値を判定するステップと、
前記正常性評価値が所定の値に達した時、前記工具を交換するステップと、を含む、
製造効率最適化プラットフォームの工具状態モニタリング方法。 Obtaining vibration data, power consumption data and control data from sensors on the manufacturing equipment by the service box;
Transmitting the vibration data, the power consumption data and the control data to the cloud server by the service box;
Filtering the vibration data, the power consumption data and the control data;
Performing an averaging process on the filtered data;
Selecting a segment from the result of the averaging process, wherein the segment includes when a tool on the manufacturing equipment contacts the workpiece;
Extracting features from the segments;
Performing a health assessment; and
Determining a normality evaluation value of the tool state on the manufacturing equipment;
Replacing the tool when the normality evaluation value reaches a predetermined value,
Tool condition monitoring method for manufacturing efficiency optimization platform.
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