JP2020071510A - 生産システム、生産システムの制御方法および生産制御装置 - Google Patents
生産システム、生産システムの制御方法および生産制御装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】ユーザーが意図するように各生産装置に作業を遂行させる。【解決手段】生産システムは、第1生産装置と第2生産装置とを制御する生産制御装置とを含み、生産制御装置は、作業指示に基づいて第1生産装置の第1負荷量と、第2生産装置の第2負荷量とを求め、第1生産装置についての生産性を示す第1指標のうち、第1負荷量に対応する指標の第1評価値と、第2指標のうち、第1負荷量に対応する指標の第2評価値と、第2生産装置についての第1指標のうち、第2負荷量に対応する指標の第3評価値と、第2指標のうち、第2負荷量に対応する指標の第4評価値と、を求め、第1乃至第4評価値に基づいて生産システムの全体の生産性を示す全体評価値を求め、当該全体評価値で示される生産性が最適化するように、第1負荷量および第2負荷量を更新し、第1および第2生産装置を更新した負荷量に設定する。【選択図】図1
Description
本発明は、生産システム、生産システムの制御方法および生産制御装置に関する。
ロボットや工作機械などの産業用の生産装置を複数有する生産システムでは、いかにして生産性を向上させるのかが重要となる。このため、上記の複数の生産装置に対する負荷量を、典型的にはモーターの角速度等を、例えば、納期遅れ最小、操業時間最小、エネルギー使用量最小、エネルギーコスト最小、損失量最小、電力超過最小などの目的別に設定する技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、上記技術において設定される負荷量は、目的に合わせて作成される。このため、優先すべき目的が複数存在する場合に、ユーザーが意図する生産性となるように各生産装置を稼働させることができない場合がある、という課題があった。
本発明の一態様に係る生産システムは、第1生産装置と、第2生産装置と、前記第1生産装置と前記第2生産装置とを制御する生産制御装置とを備える生産システムであって、前記生産制御装置は、作業指示に基づいて、前記第1生産装置の制御に用いる第1負荷量と、前記第2生産装置の制御に用いる第2負荷量とを特定する負荷量特定部と、前記第1負荷量を用いて前記第1生産装置を制御する場合に、生産性に関する第1指標を用いて前記第1生産装置を評価した第1評価値と、前記第1指標と異なる生産性に関する第2指標を用いて前記第1生産装置を評価した第2評価値とを特定し、前記第2負荷量を用いて前記第2生産装置を制御する場合に、前記第1指標を用いて前記第2生産装置を評価した第3評価値と、前記第2指標を用いて前記第2生産装置を評価した第4評価値とを特定する第1評価部と、前記第1評価値、前記第2評価値、前記第3評価値および前記第4評価値に基づいて、前記生産システムの全体の生産性を示す全体評価値を特定する第2評価部と、特定された前記全体評価値と更新前の前記全体評価値とを比較し、前記全体評価値が最適化したか否かを判定し、前記全体評価値が最適化するように、前記第1負荷量および前記第2負荷量を更新する更新部とを備え、前記第1生産装置を更新後の第1負荷量を用いて制御し、前記第1生産装置を更新後の第2負荷量を用いて制御する。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図1は、実施形態に係る生産システム1の全体構成を示す図であり、図2は、生産システム1の構成を示すブロック図である。
これらの図に示されるように、生産システム1は、コントローラー100、生産性指標記憶部120、生産装置10−1、10−2、および10−3を含む。
コントローラー100は、生産制御装置の一例であり、生産システム1の各部を制御するとともに、後述する負荷量等を算出する。コントローラー100は、例えばCPUを含む産業用コンピューター等で構成される。なお、CPUは、Central Processing Unitの略称である。
生産装置10−1、10−2、および10−3は、ロボットや工作機械などの産業用装置である。生産装置10−1、10−2、および10−3の各々は、それぞれ電気エネルギーを回転などの運動エネルギーに変換するアクチュエーター、典型的にはモーターを1以上有し、コントローラー100による制御・指示にしたがって作業を遂行する。
これらの図に示されるように、生産システム1は、コントローラー100、生産性指標記憶部120、生産装置10−1、10−2、および10−3を含む。
コントローラー100は、生産制御装置の一例であり、生産システム1の各部を制御するとともに、後述する負荷量等を算出する。コントローラー100は、例えばCPUを含む産業用コンピューター等で構成される。なお、CPUは、Central Processing Unitの略称である。
生産装置10−1、10−2、および10−3は、ロボットや工作機械などの産業用装置である。生産装置10−1、10−2、および10−3の各々は、それぞれ電気エネルギーを回転などの運動エネルギーに変換するアクチュエーター、典型的にはモーターを1以上有し、コントローラー100による制御・指示にしたがって作業を遂行する。
なお、例えば生産装置10−1は第1生産装置の一例であり、生産装置10−2は第2生産装置の一例である。生産装置10−1、10−2、または10−3のいずれかを特定せずに一般化して説明する場合には、ハイフン「−」以下を省略して、単に生産装置10と表記する場合がある。また、本実施形態では、生産システム1に含まれる生産装置10の台数を説明の便宜のために「3」としているが、「2」以上であればよい。
生産性指標記憶部120は、負荷量と生産性指標との関係等を記憶する。ここで、負荷量とは、モーターの角速度や、加速度、加加速度、電流、温度、指令に対する追従誤差などである。生産性指標とは、生産装置10における能力、効率等の生産性を示す指標であり、本実施形態では、後述するように生産装置10におけるタクトタイム、消費電力、および不良率が用いられる。このうち、ある生産装置10についてのタクトタイムとは、当該生産装置10において1つの作業が完了してから次の作業が完了するまでのサイクルタイムをいう。また、ある生産装置10についての消費電力とは、当該生産装置10において消費される電力をいう。ある生産装置10についての不良率とは、当該生産装置10において発生した不良品数を、それまでに当該生産装置10によって生産された生産数で除した割合をいう。
なお、タクトタイムは第1指標の一例であり、消費電力は第2指標の一例である。
なお、タクトタイムは第1指標の一例であり、消費電力は第2指標の一例である。
図2に示されるように、生産装置10の各々においては、それぞれ稼働情報計測部12、動作負荷計測部14、電力計16、および検査器18が含まれる。
稼働情報計測部12は、生産装置10における稼働状況を時系列で計測する。動作負荷計測部14は、生産装置10における負荷量を計測する。なお、各生産装置10において稼働情報計測部12および動作負荷計測部14で計測された結果は、コントローラー100に供給される。
電力計16は、生産装置10で消費される電力を計測する。検査器18は、生産装置10による生産物が良品であるか不良品であるかを判定して、不良率を算出する。
稼働情報計測部12は、生産装置10における稼働状況を時系列で計測する。動作負荷計測部14は、生産装置10における負荷量を計測する。なお、各生産装置10において稼働情報計測部12および動作負荷計測部14で計測された結果は、コントローラー100に供給される。
電力計16は、生産装置10で消費される電力を計測する。検査器18は、生産装置10による生産物が良品であるか不良品であるかを判定して、不良率を算出する。
なお、各生産装置10において電力計16の計測結果および検査器18の算出結果は、生産性指標記憶部120に供給され、負荷量と対応付けられて記憶される。
本実施形態では、稼働情報計測部12、動作負荷計測部14、電力計16、および検査器18が生産装置10に組み込まれた例であるが、生産装置10の外部に設けられてもよい。また、複数の生産装置10における計測または検査については、1台の装置が異なるタイミングで、すなわち時分割で実行する構成としてもよい。
本実施形態では、稼働情報計測部12、動作負荷計測部14、電力計16、および検査器18が生産装置10に組み込まれた例であるが、生産装置10の外部に設けられてもよい。また、複数の生産装置10における計測または検査については、1台の装置が異なるタイミングで、すなわち時分割で実行する構成としてもよい。
図3は、コントローラー100で構築される機能ブロック図である。
コントローラー100では生産制御用のプログラムが実行されることによって、図3に示されるように、負荷量特定部102、第1評価部104、第2評価部106、更新部108、および設定部110が構築される。
コントローラー100では生産制御用のプログラムが実行されることによって、図3に示されるように、負荷量特定部102、第1評価部104、第2評価部106、更新部108、および設定部110が構築される。
負荷量特定部102は、作業指示に基づいて生産装置10−1、10−2、および10−3の各々における負荷量をそれぞれ取得する。この作業指示には、生産装置10−1、10−2、および10−3における各モーターをどのタイミングで、どのような条件のときに、どのような角速度等で動作させるのかが記述された命令群が含まれる。
したがって、負荷量特定部102は、生産装置10におけるモーターの特性情報を、例えばネットワークを介したサーバー(図示省略)から取得するとともに、上記命令群にしたがった生産装置10を動作させた場合に、どのような負荷量となるのかをシミュレートまたは演算等により求めることができる。なお、作業指示については、例えば図示省略された上位装置から負荷量特定部102に供給される。
したがって、負荷量特定部102は、生産装置10におけるモーターの特性情報を、例えばネットワークを介したサーバー(図示省略)から取得するとともに、上記命令群にしたがった生産装置10を動作させた場合に、どのような負荷量となるのかをシミュレートまたは演算等により求めることができる。なお、作業指示については、例えば図示省略された上位装置から負荷量特定部102に供給される。
第1評価部104は、負荷量特定部102による負荷量に基づいてタクトタイムの評価値、消費電力の評価値、および不良率の評価値を、生産装置10−1、10−2、および10−3の各々について求める。
第2評価部106は、生産装置10−1、10−2、および10−3についてのタクトタイムの評価値の和を求め、当該和に、タクトタイムの評価についての重み付けの係数を乗じた値を求める。また、第2評価部106は、生産装置10−1、10−2、および10−3についての消費電力の評価値の和を求め、当該和に、消費電力の評価についての重み付けの係数を乗じた値を求め、同様に、生産装置10−1、10−2、および103についての不良率の評価値の和を求め、当該和に、不良率の評価についての重み付けの係数を乗じた値を求める。そして、第2評価部106は、重み付け係数を乗じた値同士の和を、生産システム全体の生産性の評価を示す全体評価値として求める。
更新部108は、更新前の全体評価値と特定した全体評価値とを比較し、全体評価値が最適化したか否かを判定する。そして、全体評価値で示される生産性が最低化するように、生産装置10−1、10−2、および10−3についての各負荷量を更新する。
更新部108は、さらに特定した全体評価値を更新する。
設定部110は、更新部108によって更新された負荷量を、対応する生産装置10に設定する。したがって、生産装置10−1、10−2、および10−3の各々は、以降においてそれぞれに設定された負荷量で動作することになる。
更新部108は、さらに特定した全体評価値を更新する。
設定部110は、更新部108によって更新された負荷量を、対応する生産装置10に設定する。したがって、生産装置10−1、10−2、および10−3の各々は、以降においてそれぞれに設定された負荷量で動作することになる。
図4は、生産システム1における生産の概要を示す図である。
この図に示されるように、生産装置10−1が工程(1)を、生産装置10−2が工程(2)を、生産装置10−3が工程(3)を、それぞれ担う。詳細には、生産システム1では、工程(1)において生産装置10−1が材料・資材を加工等し、そのうち良品を次の生産装置10−2に渡す。工程(2)において生産装置10−2は、生産装置10−1による生産物を加工等し、そのうち、良品を次の生産装置10−3に渡す。工程(3)において生産装置10−3は、生産装置10−2よる生産物を加工等し、そのうち、良品が最終生産物として出荷される。
この図に示されるように、生産装置10−1が工程(1)を、生産装置10−2が工程(2)を、生産装置10−3が工程(3)を、それぞれ担う。詳細には、生産システム1では、工程(1)において生産装置10−1が材料・資材を加工等し、そのうち良品を次の生産装置10−2に渡す。工程(2)において生産装置10−2は、生産装置10−1による生産物を加工等し、そのうち、良品を次の生産装置10−3に渡す。工程(3)において生産装置10−3は、生産装置10−2よる生産物を加工等し、そのうち、良品が最終生産物として出荷される。
このように生産システム1では、工程(1)〜(3)を段階的に経た最終生産物が出荷されるので、1台の生産装置10においては、作業が実行できない待機時間が生じる。例えば、生産装置10−2においては、生産装置10−1から生産物が渡されなければ、作業が実行できない。
このため、工程(1)〜(3)の各々では、実際に稼働する稼働時間という概念が生じる。また、各工程では、加工前の材料又は部品が投入され生産物が生産される予定数である生産数という概念も生じる。一方で、工程(1)〜(3)では、各生産物がある割合で不良品となる。
このため、工程(1)〜(3)の各々では、実際に稼働する稼働時間という概念が生じる。また、各工程では、加工前の材料又は部品が投入され生産物が生産される予定数である生産数という概念も生じる。一方で、工程(1)〜(3)では、各生産物がある割合で不良品となる。
なお、図3において、工程(1)〜(3)の各々における不良品数、稼働時間、生産数、待機時間については、末尾にそれぞれ符号(1)、(2)、(3)が付されている。
また、生産装置10の単体における不良率は、上述したように、当該生産装置10での発生した不良品数を、当該生産装置10での生産数で除することによって算出される。生産システム1の全体にわたった不良率は、
{不良品数(1)+不良品数(2)+不良品数(3)}/生産数(1)
で表すことができる。
また、生産装置10の単体における不良率は、上述したように、当該生産装置10での発生した不良品数を、当該生産装置10での生産数で除することによって算出される。生産システム1の全体にわたった不良率は、
{不良品数(1)+不良品数(2)+不良品数(3)}/生産数(1)
で表すことができる。
図5は、生産システム1の動作を示すフローチャートである。
まず、コントローラー100は、受注した製品の作業指示を読み込む(ステップS10)。この作業指示には、上述したように生産装置10−1、10−2、および10−3におけるモーターに対する命令群が含まれる。
まず、コントローラー100は、受注した製品の作業指示を読み込む(ステップS10)。この作業指示には、上述したように生産装置10−1、10−2、および10−3におけるモーターに対する命令群が含まれる。
次に、コントローラー100における負荷量特定部102は、読み込んだ作業指示から、生産装置10−1、10−2、および10−3における各負荷量を、それぞれ上述したようにシミュレートまたは演算等により求める(ステップS12)。
なお、生産装置10−1について求められた負荷量が第1負荷量の一例であり、生産装置10−2について求められた負荷量が第2負荷量の一例である。
なお、生産装置10−1について求められた負荷量が第1負荷量の一例であり、生産装置10−2について求められた負荷量が第2負荷量の一例である。
コントローラー100における第1評価部104は、求めた負荷量に対応するタクトタイムを求める(ステップS14)。
図6は、目標タクトタイムにおける負荷量wおよびタクトタイムT等の関係の一例を示す図である。
一般に、図6の上欄に示されるように、負荷量wが大きくなるにつれて、タクトタイムTは短くなる関係にある。負荷量wに対するタクトタイムTの関係は、後述するように予め求められて、生産性指標記憶部120に記憶されている。第1評価部104は、ステップS12で求められた負荷量に対応するタクトタイムを、図6の上欄に示される関係を参照することによって求める。
一般に、図6の上欄に示されるように、負荷量wが大きくなるにつれて、タクトタイムTは短くなる関係にある。負荷量wに対するタクトタイムTの関係は、後述するように予め求められて、生産性指標記憶部120に記憶されている。第1評価部104は、ステップS12で求められた負荷量に対応するタクトタイムを、図6の上欄に示される関係を参照することによって求める。
なお、負荷量wおよびタクトタイムTの関係において、タクトタイムTが長くなると、次工程を待たせている状態となり、逆にタクトタイムTが短くなると、次工程の空きを待っている状態となり、いずれの状態も生産性が悪い。
このため、タクトタイムの評価値FTは、図6の下欄に示されるように、負荷量がある適正値、すなわち、次工程を待たせている状態ではなく、次工程の空きを待っている状態にもならない負荷量w1の値において、最もよいとされる値となる。
負荷量wに対するタクトタイムの評価値FTについても、予め生産性指標記憶部120に記憶されている。第1評価部104は、例えばステップS12で求められた負荷量に対するタクトタイムの評価値FTを、図6の下欄に示される関係を参照することによって求める(ステップS16)。
このため、タクトタイムの評価値FTは、図6の下欄に示されるように、負荷量がある適正値、すなわち、次工程を待たせている状態ではなく、次工程の空きを待っている状態にもならない負荷量w1の値において、最もよいとされる値となる。
負荷量wに対するタクトタイムの評価値FTについても、予め生産性指標記憶部120に記憶されている。第1評価部104は、例えばステップS12で求められた負荷量に対するタクトタイムの評価値FTを、図6の下欄に示される関係を参照することによって求める(ステップS16)。
なお、第1評価部104は、タクトタイムT、およびタクトタイムの評価値FTを、生産装置10−1、10−2、および10−3の各々について求める。
ここで、生産装置10−1についてのタクトタイムの評価値が第1評価値の一例であり、生産装置10−2についてのタクトタイムの評価値が第3評価値の一例である。
ここで、生産装置10−1についてのタクトタイムの評価値が第1評価値の一例であり、生産装置10−2についてのタクトタイムの評価値が第3評価値の一例である。
続いて、第1評価部104は、当該負荷量に対応する消費電力を求める(ステップS18)。
図7は、目標消費電力における負荷量wおよび消費電力P等の関係の一例を示す図である。
一般に、図7の上欄に示されるように、負荷量wが大きくなるにつれて、消費電力Pも多くなる関係にある。負荷量wに対する消費電力Pの関係は、後述するように予め求められて、生産性指標記憶部120に記憶されている。第1評価部104は、ステップS12で求められた負荷量に対応する消費電力を、図7の上欄に示される特性を参照することによって求める。
一般に、図7の上欄に示されるように、負荷量wが大きくなるにつれて、消費電力Pも多くなる関係にある。負荷量wに対する消費電力Pの関係は、後述するように予め求められて、生産性指標記憶部120に記憶されている。第1評価部104は、ステップS12で求められた負荷量に対応する消費電力を、図7の上欄に示される特性を参照することによって求める。
このような負荷量wおよび消費電力Pの関係において、負荷量wが大きくなると、消費電力の評価値FPも図7の下欄に示されるように悪くなる。なお、負荷量w1未満において、当該負荷量に対する評価値FPの傾きは、負荷量w1以上における評価値FPの傾きよりも小さくなっている。
このような負荷量wに対する消費電力の評価値FPについても、予め生産性指標記憶部120に記憶されている。第1評価部104は、例えばステップS12で求められた負荷量に対する消費電力の評価値FPを、図7の下欄に示される特性を参照することによって求める(ステップS20)。
このような負荷量wに対する消費電力の評価値FPについても、予め生産性指標記憶部120に記憶されている。第1評価部104は、例えばステップS12で求められた負荷量に対する消費電力の評価値FPを、図7の下欄に示される特性を参照することによって求める(ステップS20)。
なお、第1評価部104は、消費電力P、および消費電力の評価値FPを、生産装置10−1、10−2、および10−3の各々について求める。
ここで、生産装置10−1についての消費電力の評価値が第2評価値の一例であり、生産装置10−2についての消費電力の評価値が第4評価値の一例である。
ここで、生産装置10−1についての消費電力の評価値が第2評価値の一例であり、生産装置10−2についての消費電力の評価値が第4評価値の一例である。
そして、第1評価部104は、当該負荷量に対応する不良率を求める(ステップS22)。
図8は、目標不良率における負荷量wおよび不良率R等の関係の一例を示す図である。
一般に、図8の上欄に示されるように、負荷量wが大きくなるにつれて、不良率Rも指数関数的に増加する関係にある。負荷量wに対する不良率Rの特性は、後述するように予め求められて、生産性指標記憶部120に記憶されている。第1評価部104は、ステップS12で求められた負荷量に対応する不良率を、図8の上欄に示される特性を参照することによって求める。
一般に、図8の上欄に示されるように、負荷量wが大きくなるにつれて、不良率Rも指数関数的に増加する関係にある。負荷量wに対する不良率Rの特性は、後述するように予め求められて、生産性指標記憶部120に記憶されている。第1評価部104は、ステップS12で求められた負荷量に対応する不良率を、図8の上欄に示される特性を参照することによって求める。
このような負荷量wおよび不良率Rの関係において、負荷量wが大きくなると、不良率の評価値FRも図8の下欄に示されるように悪くなる。なお、負荷量w1未満において、当該負荷量に対する評価値FRの傾きは、負荷量w1以上における評価値FRの傾きよりも小さくなっている。
このような負荷量wに対する消費電力の評価値FRについても、予め生産性指標記憶部120に記憶されている。第1評価部104は、ステップS12で求められた負荷量に対する不良率の評価値FRを、図8の下欄に示される特性を参照することによって求める(ステップS24)。
なお、第1評価部104は、不良率R、および不良率の評価値FRを、生産装置10−1、10−2、および10−3の各々について求める。
このような負荷量wに対する消費電力の評価値FRについても、予め生産性指標記憶部120に記憶されている。第1評価部104は、ステップS12で求められた負荷量に対する不良率の評価値FRを、図8の下欄に示される特性を参照することによって求める(ステップS24)。
なお、第1評価部104は、不良率R、および不良率の評価値FRを、生産装置10−1、10−2、および10−3の各々について求める。
タクトタイムの評価値、消費電力の評価値、および不良率の評価値が、生産装置10−1、10−2、および10−3の各々についても求められると、コントローラー100における第2評価部106は、生産システム1における全体の生産性の評価を示す全体評価値F(w)を例えば次式(1)の評価関数を用いて算出する(ステップS26)。
なお、式(1)において、wiは、生産装置10−iの負荷量である。FT(wi)は、生産装置10−iにおけるタクトタイムの評価値を示し、FP(wi)は、生産装置10−iにおける消費電力の評価値を示し、FR(wi)は、生産装置10−iにおける不良率の評価値を示している。
本実施形態において、生産装置10の台数を「3」としているので、iは1〜3の整数である。また、a、bおよびcは、生産性指標の評価値に対する重み付けの係数であり、重要視される指標については相対的に高い値に、重要視されない指標については相対的に低い値に、それぞれユーザーによって設定される。例えば、消費電力が重要視されるのであれば、bは、aおよびcに比較して相対的に高い値に設定され、また例えば、不良率が重要視されるのであれば、cは、aおよびbに比較して相対的に高い値に設定される。
本実施形態において、生産装置10の台数を「3」としているので、iは1〜3の整数である。また、a、bおよびcは、生産性指標の評価値に対する重み付けの係数であり、重要視される指標については相対的に高い値に、重要視されない指標については相対的に低い値に、それぞれユーザーによって設定される。例えば、消費電力が重要視されるのであれば、bは、aおよびcに比較して相対的に高い値に設定され、また例えば、不良率が重要視されるのであれば、cは、aおよびbに比較して相対的に高い値に設定される。
次に、コントローラー100における更新部108は、求められた全体評価値F(w)を減少させるように、すなわち、生産システム1における全体の生産性の評価が最適化するように、生産装置10−iにおける負荷量wiを、次式(2)で示されるように、全体評価値の微分値を用いて更新する(ステップS28)。なお、本実施形態では、全体評価値F(w)をF(w)が小さくなることで最適化するように定義したが、F(w)が大きくなることで最適化しても構わない。
なお、式(2)においてαは、更新量を調整するためのパラメータである。この更新は、生産装置10−1、10−2、および10−3の各々について実行されて、これにより、負荷量w1〜w3がそれぞれ更新される。
コントローラー100における設定部110は、生産装置10−1に対しては負荷量を更新されたw1に、生産装置10−2に対しては負荷量を更新されたw2に、生産装置10−3に対しては負荷量を更新されたw3に、それぞれ設定する(ステップS30)。
コントローラー100は、各生産装置10に対し、設定された負荷量にしたがって受注した製品の生産を遂行させる(ステップS32)。
コントローラー100は、各生産装置10に対し、設定された負荷量にしたがって受注した製品の生産を遂行させる(ステップS32)。
なお、設定した負荷量で生産装置10が稼働しているかについては、設定された負荷量と、動作負荷計測部14による計測結果とを比較することによって判定することができる。例えば、設定した負荷量と動作負荷計測部14による計測された負荷量との差が大きい場合、計測された負荷量が設定された負荷量に近づくように、設定された負荷量を補正するようにしてもよい。
受注した製品の生産が終了したら、コントローラー100は、次の作業指示があるか否かを判定する(ステップS34)。
次の作業指示があれば、すなわちステップS32の判別結果が「Yes」であれば、コントローラー100は、処理手順をステップS10に戻し、当該次の作業指示を読み込んで、ステップS10〜S34を再度実行する。
一方、次の作業指示がなければ、すなわちステップS34の判別結果が「No」であれば、コントローラー100は、生産作業を終了させる。
一方、次の作業指示がなければ、すなわちステップS34の判別結果が「No」であれば、コントローラー100は、生産作業を終了させる。
このように本実施形態によれば、負荷量に対する3つの指標、具体的には、タクトタイム、消費電力、および不良率が、それぞれの係数で重み付けされた上で、全体評価値が算出されて、当該全体評価値で示される生産性を最適化するように、各生産装置の負荷量がそれぞれ更新され、設定される。
このため、目的が複数存在しても、目的の重要度に応じた重み付けで、各生産装置の負荷量がそれぞれ設定されるので、ユーザーの意図に近い生産性で各生産装置を稼働させることが可能となる。
このため、目的が複数存在しても、目的の重要度に応じた重み付けで、各生産装置の負荷量がそれぞれ設定されるので、ユーザーの意図に近い生産性で各生産装置を稼働させることが可能となる。
ここで、負荷量に対するタクトタイムの関係(図6上欄参照)については、例えば、ユーザーに負荷量が取り得る範囲を設定させる一方、コントローラー100が、生産装置10を、当該範囲において、ある負荷量に設定し、モデルとなるような平均的な作業を実行させ、その実行状態における稼働情報計測部12の計測結果を解析することによって、当該負荷量に対するタクトタイムを取得する。
そして、コントローラー100は、当該範囲にわたって負荷量を変化させながら、タクトタイムを取得し、取得したタクトタイムを、そのときの負荷量に対応付けて生産性指標記憶部120に記憶させる。
そして、コントローラー100は、当該範囲にわたって負荷量を変化させながら、タクトタイムを取得し、取得したタクトタイムを、そのときの負荷量に対応付けて生産性指標記憶部120に記憶させる。
また、負荷量に対する消費電力の関係(図7上欄参照)については、コントローラー100が、設定された範囲で負荷量を変化させながら生産装置10を稼働させ、当該稼働状態における電力計16の計測結果をそのときの負荷量と対応付けて、生産性指標記憶部120に記憶させる。
同様に、負荷量に対する不良率の関係(図8上欄参照)については、コントローラー100が、設定された範囲で負荷量を変化させながら生産装置10を稼働させ、当該稼働状態における検査器18の計測結果を負荷量と対応付けて、生産性指標記憶部120に記憶させる。
同様に、負荷量に対する不良率の関係(図8上欄参照)については、コントローラー100が、設定された範囲で負荷量を変化させながら生産装置10を稼働させ、当該稼働状態における検査器18の計測結果を負荷量と対応付けて、生産性指標記憶部120に記憶させる。
なお、上述した実施形態では、生産性を示す指標の例として、タクトタイム、消費電力、および不良率の3つを用いたが、これ以外の指標、例えば生産装置10の故障率を用いてもよい。ここで、ある生産装置10の故障率とは、当該生産装置10の故障回数を当該生産装置10の稼働時間で除した値であり、低い値ほど評価が高くなる。故障率については、具体的には、当該生産装置10における過去の故障履歴を、当該生産装置10において計測した負荷量の情報と当該生産装置10の稼働時間の情報とに関連付けて記憶することによって求めることができる。このため、生産性指標としての故障率が低くなるように、生産装置10の負荷量を設定することができる。
また、実施形態では、コントローラー100における負荷量特定部102は、自身によるシミュレートや演算等によって負荷量を求めたが、例えば、作業指示を、生産装置10におけるモーターの特性情報等を有する別途のサーバーに供給し、当該サーバーで作業指示にしたがって求められた負荷量を、当該サーバーから取得する構成としてもよい。すなわち、負荷量特定部102は、なんらかの形で負荷量を特定する構成であればよい。
同様に、第1評価部104は、生産性指標記憶部120を参照して、生産装置10−1、10−2、および10−3における各負荷量に対するタクトタイムの評価値、消費電力の評価値、および不良率の評価値を求めたが、別途のサーバーからこれらの評価値を取得する構成としてもよい。
第2評価部106についても、式(1)で示される演算を、別途サーバーで実行させて、当該サーバーから全体評価値を取得する構成としてもよい。
同様に、第1評価部104は、生産性指標記憶部120を参照して、生産装置10−1、10−2、および10−3における各負荷量に対するタクトタイムの評価値、消費電力の評価値、および不良率の評価値を求めたが、別途のサーバーからこれらの評価値を取得する構成としてもよい。
第2評価部106についても、式(1)で示される演算を、別途サーバーで実行させて、当該サーバーから全体評価値を取得する構成としてもよい。
また、負荷量に対する生産性指標に基づく全体評価値と、当該全体評価値に基づく負荷量の更新値との関係を機械学習して、当該機械学習した関係を用いて負荷量を更新・設定する構成としてもよい。
実施形態では、生産性指標として3つを用いた例を説明したが、2つ以上であればよく、それぞれの係数を指標の重要度に応じて設定すればよい。
また、実施形態は、生産システム1を例にとって説明したが、生成システム1の制御を司るコントローラー100や、生産システム1の制御方法として概念することも可能である。
また、実施形態は、生産システム1を例にとって説明したが、生成システム1の制御を司るコントローラー100や、生産システム1の制御方法として概念することも可能である。
1…生産システム、10−1、10−2、10−3…生産装置、100…コントローラー、102…負荷量特定部、104…第1評価部、106…第2評価部、108…更新部、120…生産性指標記憶部。
Claims (6)
- 第1生産装置と、第2生産装置と、
前記第1生産装置と前記第2生産装置とを制御する生産制御装置とを備える生産システムであって、
前記生産制御装置は、
作業指示に基づいて、前記第1生産装置の制御に用いる第1負荷量と、前記第2生産装置の制御に用いる第2負荷量とを特定する負荷量特定部と、
前記第1負荷量を用いて前記第1生産装置を制御する場合に、生産性に関する第1指標を用いて前記第1生産装置を評価した第1評価値と、前記第1指標と異なる生産性に関する第2指標を用いて前記第1生産装置を評価した第2評価値とを特定し、
前記第2負荷量を用いて前記第2生産装置を制御する場合に、前記第1指標を用いて前記第2生産装置を評価した第3評価値と、前記第2指標を用いて前記第2生産装置を評価した第4評価値とを特定する第1評価部と、
前記第1評価値、前記第2評価値、前記第3評価値および前記第4評価値に基づいて、前記生産システムの全体の生産性を示す全体評価値を特定する第2評価部と、
特定された前記全体評価値と更新前の前記全体評価値とを比較し、前記全体評価値が最適化したか否かを判定し、前記全体評価値が最適化するように前記第1負荷量および前記第2負荷量を更新する更新部とを備え、
前記第1生産装置を更新後の第1負荷量を用いて制御し、前記第1生産装置を更新後の第2負荷量を用いて制御する、
生産システム。 - 前記第2評価部は、
前記第1評価値、前記第2評価値、前記第3評価値および前記第4評価値を変数とする評価関数に基づいて、前記全体評価値を算出する
請求項1に記載の生産システム。 - 前記第1指標は、または、前記第2指標は、
対応する生産装置におけるタクトタイム、消費電力、または不良率のいずれかである
請求項1または2に記載の生産システム。 - 前記第1負荷量に対する前記第1評価値および前記第2評価値と、前記第2負荷量に対する前記第3評価値および前記第4評価値と、を記憶する記憶部を備える
請求項1に記載の生産システム。 - 第1生産装置と、第2生産装置とを含む生産システムの制御方法であって、
作業指示に基づいて、前記第1生産装置の制御に用いる第1負荷量と、前記第2生産装置の制御に用いる第2負荷量とを特定し、
前記第1負荷量を用いて前記第1生産装置を制御する場合に、生産性に関する第1指標を用いて前記第1生産装置を評価した第1評価値と、前記第1指標と異なる生産性に関する第2指標を用いて前記第1生産装置を評価した第2評価値とを特定し、前記第2負荷量を用いて前記第2生産装置を制御する場合に、前記第1指標を用いて前記第2生産装置を評価した第3評価値と、前記第2指標を用いて前記第2生産装置を評価した第4評価値とを特定し、
前記第1評価値、前記第2評価値、前記第3評価値および前記第4評価値に基づいて、前記生産システムの全体の生産性を示す全体評価値を特定し、
特定された前記全体評価値と更新前の前記全体評価値とを比較し、前記全体評価値が最適化したか否かを判定し、前記全体評価値が最適化するように前記第1負荷量および前記第2負荷量を更新して、
前記第1生産装置を更新後の第1負荷量を用いて制御し、前記第1生産装置を更新後の第2負荷量を用いて制御する
生産システムの制御方法。 - 第1生産装置と、第2生産装置とを制御する生産制御装置であって、
作業指示に基づいて、前記第1生産装置の制御に用いる第1負荷量と、前記第2生産装置の制御に用いる第2負荷量とを特定する負荷量特定部と、
前記第1負荷量を用いて前記第1生産装置を制御する場合に、生産性に関する第1指標を用いて前記第1生産装置を評価した第1評価値と、前記第1指標と異なる生産性に関する第2指標を用いて前記第1生産装置を評価した第2評価値とを特定し、
前記第2負荷量を用いて前記第2生産装置を制御する場合に、前記第1指標を用いて前記第2生産装置を評価した第3評価値と、前記第2指標を用いて前記第2生産装置を評価した第4評価値とを特定する第1評価部と、
前記第1評価値、前記第2評価値、前記第3評価値および前記第4評価値に基づいて、 全体の生産性を示す全体評価値を特定する第2評価部と、
特定された前記全体評価値と更新前の前記全体評価値とを比較し、前記全体評価値が最適化されたか否かを判定し、前記全体評価値が最適化するように前記第1負荷量および前記第2負荷量を更新する更新部とを備え、
前記第1生産装置を更新後の第1負荷量を用いて制御し、前記第1生産装置を更新後の第2負荷量を用いて制御する、
生産制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018202801A JP2020071510A (ja) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | 生産システム、生産システムの制御方法および生産制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018202801A JP2020071510A (ja) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | 生産システム、生産システムの制御方法および生産制御装置 |
Publications (1)
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---|---|
JP2020071510A true JP2020071510A (ja) | 2020-05-07 |
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ID=70547741
Family Applications (1)
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JP2018202801A Pending JP2020071510A (ja) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | 生産システム、生産システムの制御方法および生産制御装置 |
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-
2018
- 2018-10-29 JP JP2018202801A patent/JP2020071510A/ja active Pending
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