JP2021060929A

JP2021060929A - 生産可視化システム

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Publication number: JP2021060929A
Application number: JP2019186228A
Authority: JP
Inventors: 近藤　康弘; Yasuhiro Kondo; 康弘近藤; 和則秋山; Kazunori Akiyama
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2019-10-09
Filing date: 2019-10-09
Publication date: 2021-04-15
Anticipated expiration: 2039-10-09
Also published as: JP7456111B2

Abstract

【課題】生産設備において発生する異常の内容を可視化することができる生産可視化システムを提供する。【解決手段】ＰＬＣ２１〜２４が生産ライン１０の各生産設備１１〜１４で発生したエラーを検知し、エラーが発生した時刻、エラーが発生した生産設備及びエラー内容に関するエラー情報をエラーログとして出力すると、データベース装置４０がＰＬＣ２１〜２４から通信ネットワーク３０を介して送られたエラーログを含むログデータを収集して格納する。そして、表示装置５０は、データベース装置４０に格納されたエラーログに基づいてエラー内容を含むエラー発生状況を表示する。【選択図】図１

Description

本発明は、生産可視化システムに関する。

従来、複数の生産設備を有するシステムでは、各生産設備から出力されたログを収集してログデータを生成し、ログデータに基づいて各生産設備の稼働状況を表示装置に表示するように構成された生産可視化システムが提案されている（例えば、特許文献１等参照。）。

特開２０１６−１４９９２号公報

しかしながら、上記従来の生産可視化システムでは、どの生産設備で何件の異常が発生したかは報知されるものの、個々の異常の内容まで把握できないため、異常を解消するための対応に時間を要するという問題がある。

本発明は、生産設備において発生する異常の内容を可視化することができる生産可視化システムを提供することを目的とする。

本発明に係る生産可視化システムは、複数の生産設備からなる生産設備群に対して設けられ、前記生産設備群における異常の発生を可視化するための生産可視化システムであって、前記生産設備群で発生した異常を検知し、前記異常が発生した時刻、前記異常が発生した前記生産設備及び異常内容に関する異常情報を出力する異常監視装置と、前記異常監視装置から通信によって送られた前記異常情報を収集して格納するデータベース装置と、前記データベース装置に格納された前記異常情報に基づいて前記異常内容を含む異常発生状況を表示する表示装置とを備える。

この構成によれば、各生産設備で異常が発生した場合に、表示装置によって異常内容を含む異常発生状況が表示されるので、生産設備における異常への対応を的確且つ迅速に行うことができるという効果を奏する。

実施形態に係る生産可視化システムの全体構成を示すブロック図である。設備マスタテーブルの一例を示す図である。エラー情報マスタテーブルの一例を示す図である。エラーログテーブルの一例を示す図である。エラー発生件数を表す全体グラフと品質エラー及び設備エラーの個別グラフとを示す一表示例である。サイクルタイムの変動推移及びエラー発生時点を示すグラフの一表示例である。

（１．生産可視化システム１の全体構成）
本発明の生産可視化システムを具体化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。まず、生産可視化システム１の全体構成について、図１を参照しつつ説明する。生産可視化システム１は、複数の生産設備１１〜１４からなる生産ライン１０に対して設けられ、生産ライン１０における異常の発生を可視化するためのシステムである。生産可視化システム１は、ＰＬＣ２１〜２４と、通信ネットワーク３０と、データベース装置４０と、表示装置５０とを備えて構成される。

生産ライン１０は、例えば自動車部品等の製品を生産するための複数の工程からなる生産ラインであって、各工程にそれぞれ対応する複数の生産設備１１〜１４によって構成される生産設備群である。生産設備１１〜１４は、具体的には、例えば工作機械やロボット等の加工機や組付け機、或いは検査装置などである。第１工程〜第４工程に対応する生産設備１１〜１４で各工程を順に実施することで製品が１個ずつ製造されていく。

生産設備１１〜１４には、各々に対応してＰＬＣ２１〜２４が設けられている。ＰＬＣ２１〜２４は、プログラマブルロジックコントローラ（Programmable Logic Controller）と称される公知の制御装置であって、各々のラダープログラムを実行することにより各生産設備１１〜１４を制御する。また、ＰＬＣ２１〜２４は、各生産設備１１〜１４におけるログデータを出力し、通信ネットワーク３０を介してデータベース装置４０へ送る。

ＰＬＣ２１〜２４から出力されるログデータには、各生産設備１１〜１４におけるエラー（異常）に関するエラーログエータ（異常履歴データ）、生産数を表す生産数データ、及びサイクルタイムを表すサイクルタイムデータが含まれる。尚、以下の説明では、「異常」を「エラー」と称する。

エラーログデータは、「発生時刻」、「設備ＩＤ」及び異常識別子としての「アドレス」の各項目から構成される。ここで、「発生時刻」はエラーが発生した時刻の情報であり、日付情報を含んでいる。例えば、エラーの発生時刻が２０１９年９月２日８時１５分３０秒の場合、「発生時刻」は“２０１９．９．２０８：１５：３０”となる。「設備ＩＤ」は、生産設備１１〜１４を識別するための情報であって、後述する設備マスタテーブル４１で定義される。例えば、生産設備１１でエラーが発生した場合、「設備ＩＤ」は“Ａ”となる。「アドレス」は、エラー内容を識別するための情報であって、後述するエラー情報マスタテーブル４２で定義される。例えば、アドレス１００のエラーが発生した場合、「アドレス」は“１００”となる。

通信ネットワーク３０には、公知の通信ネットワークによって構成され、各ＰＬＣ２１〜２４とデータベース装置４０とがそれぞれ通信接続され、各ＰＬＣ２１〜２４からデータベース装置４０へログデータを送ることができるようになっている。

データベース装置４０は、ハードディスク等のデータ格納部を備えた公知のコンピュータによって構成される。データベース装置４０は、通信ネットワーク３０を介してＰＬＣ２１〜２４から受信したログデータを、データ格納部上に構築されたデータベース４０ｄへ格納する。データベース４０ｄの詳細構成については、後述する。

表示装置５０は、画面表示可能なディスプレイを備えた公知のコンピュータであって、データベース装置４０との間で通信可能に接続されている。表示装置５０としては、入力部と表示部とを兼ねるタッチパネルを備えたタッチパネル式コンピュータを好適に用いることができる。表示装置５０は、データベース装置４０のデータベース４０ｄに基づいて、エラー発生状況を示す種々のグラフを表示することができる。表示装置５０によって表示される各種のエラー発生状況グラフについては、後述する。

（２．データベース４０ｄの構成）
データベース４０ｄは、データベース装置４０のデータ格納部上に構築されるデータベースであって、設備マスタテーブル４１と、エラー情報マスタテーブル４２と、エラーログテーブル４３と、生産数格納用テーブル４４と、サイクルタイム格納用テーブル４５とを備えて構成される。

設備マスタテーブル４１は、生産設備１１〜１４を識別するための情報を予め定義した参照テーブルであって、本発明の設備管理テーブルに相当するものである。設備マスタテーブル４１は、設備識別子である設備ＩＤ４１ａ及び設備名４１ｂの各項目から構成される。例えば、図２に示す例では、設備ＩＤ４１ａの“Ａ”に対して設備名４１ｂの“第１工程加工機”が、設備ＩＤ４１ａの“Ｂ”に対して設備名４１ｂの“第２工程加工機”が、設備ＩＤ４１ａの“Ｃ”に対して設備名４１ｂの“第３工程組付け機”が、設備ＩＤ４１ａの“Ｄ”に対して設備名４１ｂの“第４工程検査機”がそれぞれ対応付けられている。

エラー情報マスタテーブル４２は、生産設備１１〜１４で発生するエラーを識別するための情報を予め定義した参照テーブルであって、本発明の異常情報管理テーブルに相当するものである。エラー情報マスタテーブル４２は、図３に示すように、設備ＩＤ４２ａ、アドレス４２ｂ、エラー名４２ｃ、品質エラー４２ｄ及び設備エラー４３ｅの各項目から構成される。

設備ＩＤ４２ａは、エラーが発生した生産設備１１〜１４を識別するための識別子である。アドレス４２ｂは、エラー内容を識別するための異常識別子としての役割を果たす情報であって、ＰＬＣ２１〜２３においてエラー検知時にエラーフラグが書き込まれるメモリのアドレスである。生産設備１１〜１４を制御するためのラダープログラムの実行中にエラーの発生が検知されると、対応するメモリのアドレスにエラーフラグが書き込まれる。従って、エラーフラグが書き込まれたアドレスを取得することで、発生したエラー内容を識別することができる。

エラー名４２ｃは、設備ＩＤ４２ａで識別される生産設備においてアドレス４２ｂで特定されるエラー内容を表すエラーの名称である。品質エラー４２ｄ及び設備エラー４２ｅは、製品の品質に係わるエラーか、或いは生産設備に係るエラーかを判別するためのフラグである。アドレス４２ｂで特定されるエラー内容が製品の品質に関するエラーである場合、品質エラー４２ｄにフラグ１が設定され、生産設備に関するエラーである場合、設備エラー４２ｅにフラグ１が設定される。

ここで、品質エラー４２ｄに対応するエラー名４２ｃとしては、例えば、“切削不良”、“研磨不良”、“寸法不良”、“角度不良”、“外観不良”、“締付け不良”などを挙げることができる。また、設備エラー４２ｅに対応するエラー名４２ｃとしては、例えば、“工具折損”、“材料欠品”、“駆動系不良”、“切り屑詰まり”、“位置センサ不良”、“温度センサ不良”などを挙げることができる。

エラーログテーブル４３は、各ＰＬＣ２１〜２４から送られたログデータ中のエラーログデータを発生時刻順に格納するデータテーブルであって、発生時刻４３ａ、設備ＩＤ４３ｂ及びアドレス４３ｃの各項目から構成される。

生産数格納用テーブル４４は、各ＰＬＣ２１〜２４から送られたログデータに含まれる生産設備１１〜１４毎の生産数を格納するデータテーブルである。サイクルタイム格納用テーブル４５は、各ＰＬＣ２１〜２４から送られたログデータに含まれる生産設備１１〜１４における毎回のサイクルタイム（秒）を格納するデータテーブルである。生産設備１１〜１４に対応する第１工程〜第４工程の各工程では、それぞれサイクルタイムの目標値（秒単位の閾値）が設定されているが、エラーの発生による停止時間等の影響によって毎回のサイクルタイムは変動する。

（３．表示装置５０によるエラー発生状況の表示）
表示装置５０は、データベース装置４０に格納される設備マスタテーブル４１及びエラー情報マスタテーブル４２を参照して、エラーログテーブル４３に格納されたデータに基づいてエラー発生状況の表示を行う。

具体的には、所定期間における生産ライン１０全体のエラー発生件数が、生産設備毎のエラー発生件数を示す棒グラフで表示される。以下、当該全体表示としてのグラフを全体グラフと称する。例えば、各生産設備におけるエラー発生件数が、図５下図に示すように、全体グラフ５１として表示される。この棒グラフでは、縦軸がエラー発生件数であり、生産設備別のエラー発生件数を左から右へ降順に示している。図５下図の例では、生産設備１２（第２工程加工機）のエラー発生件数が最多であるため、最も左に棒グラフが表示され、以下、降順に、生産設備１４（第４工程検査機）、生産設備１１（第１工程加工機）、生産設備１３（第３工程組付け機）の棒グラフが表示されている。また、各棒グラフでは、品質エラーの件数と設備エラーの件数とが白色（棒グラフの上側）と網掛け（棒グラフの下側）とで区別して表示されており、品質エラーと設備エラーとの発生件数の比率を視覚的に把握できる。

全体グラフ５１のウィンドウにおいて、生産設備１１〜１４の何れかの棒グラフの白色領域をタップすると、別ウィンドウが開いて当該生産設備における品質エラーの内訳がグラフ表示される。以下、全体グラフの一部を詳細化したグラフを、個別グラフと称する。品質エラーの個別グラフ５２ａの棒グラフでは、エラー内容別のエラー発生件数を左から右へ降順に示している。図５左上図に示すウィンドウでは、生産設備１２である第２工程加工機で発生した品質エラーに関し、エラー内容別の発生件数を示す棒グラフが、左から右へ降順に“切削不良”、“研磨不良”、“寸法不良”の順で表示されている。

また、生産設備１１〜１４の何れかの棒グラフの網掛け領域をタップすると、別ウィンドウが開き、当該生産設備における設備エラーの内訳がグラフ表示される。設備エラーの個別グラフ５２ｂの棒グラフでは、エラー内容別のエラー発生件数を左から右へ降順に示している。図５右上図に示すウィンドウでは、生産設備１２である第２工程加工機で発生した設備エラーに関し、エラー内容別の発生件数を示す棒グラフが、左から右へ降順に“工具折損”、“材料欠品”、“駆動系不良”の順で表示されている。

さらに、全体グラフ５１のウィンドウにおいて、何れかの生産設備名（例えば、第２工程加工機）をタップすると、別ウィンドウが開いて当該生産設備におけるサイクルタイムの変動推移がグラフ表示される。以下、当該グラフを、サイクルタイムグラフと称する。図６に示すサイクルタイムグラフ５３は、サイクルタイム格納用テーブル４５に基づいて生成・表示されるグラフであって、１サイクル毎のサイクルタイムを縦軸とし、当該生産設備の稼働開始以降の時刻を横軸として、サイクルタイムの変動推移の履歴を折れ線グラフで表示している。さらに、エラーログテーブル４３を参照し、サイクルタイムグラフ５３にエラー発生時点を示すドット５４ａ〜５４ｃがプロット表示される。尚、ドット５４ａ〜５４ｃの縦軸位置はエラー発生に伴う停止時間（エラー停止時間の秒数）を表している。また、生産設備１１〜１４には、動画を撮像可能なカメラがそれぞれ備えられ、エラー発生時に動画が撮影される。そして、サイクルタイムグラフ５３に表示されるエラーを示すドット５４ａ〜５４ｃの何れかをタップして選択すると、図６右上図に示すように別ウィンドウが開き、ドットで選択したエラーの発生前所定時間（十数秒間程度）から発生後所定時間（十数秒〜数十秒間程度）における当該生産設備の様子を撮影した動画５５が再生表示される。

（４．まとめ）
上述したように、本実施形態に係る生産可視化システム１によれば、ＰＬＣ２１〜２４が生産ライン１０の各生産設備１１〜１４で発生したエラーを検知し、エラーが発生した時刻、エラーが発生した生産設備及びエラー内容に関するエラー情報をエラーログとして出力すると、データベース装置４０がＰＬＣ１１〜１４から通信ネットワーク３０を介して送られたエラーログを収集して格納する。そして、表示装置５０は、データベース装置４０に格納されたエラーログに基づいてエラー内容を含むエラー発生状況を表示する。よって、各生産設備１１でエラーが発生した場合に、表示装置５０によってエラー内容を含むエラー発生状況が表示されるので、各生産設備１１〜１４におけるエラーへの対応を的確且つ迅速に行うことができるという効果を奏する。

また、データベース装置４０は、各生産設備１１〜１４に関し、設備ＩＤ４１ａと設備名４１ｂとを対応付けて記憶する設備マスタテーブル４１と、各生産設備１１〜１４において発生するエラーに関し、設備ＩＤ４２ａとアドレス４２ｂとエラー名４２ｃとを対応付けて記憶するエラー情報マスタテーブル４２と、ＰＬＣ２１〜２４によって検知されたエラーの発生時刻４３ａと、当該エラーが発生した生産設備１１〜１４の設備ＩＤ４３ｂと、当該エラーのアドレス４３ｃとを含むエラーログを格納するエラーログテーブル４３とを備える。そして、表示装置５０は、設備マスタテーブル４１とエラー情報マスタテーブル４２とを参照することにより、エラーログテーブル４３に基づいてエラー内容を含むエラー発生状況を表示することができる。

また、表示装置５０は、生産ライン１０全体におけるエラー内容を含まないエラー発生状況を示す全体グラフ５１（図５下図）と、個別の生産設備１１〜１４におけるエラー内容を含むエラー発生状況を示す個別グラフ５２ａ，５２ｂ（図５上図）とを表示可能である。よって、全体グラフ５１によって生産ライン１０全体のエラー発生状況を把握した上で、より詳細に状況を把握したい生産設備１１〜１４の何れかについて個別グラフ５２ａ，５２ｂを表示させることにより、個々の生産設備１１〜１４におけるエラー内容を含むエラー発生状況を把握することができる。

また、表示装置５０は、図５上図に示すように、個別グラフ５２ａ，５２ｂにおいてエラー内容別にエラー発生件数を示したグラフ表示を行うので、エラー発生件数をエラー内容毎に迅速に把握し、個々の生産設備１１〜１４に対して適切な対策を施すことができる。

また、表示装置５０は、図６に示すように、サイクルタイムグラフ５３において、各生産設備１１〜１４におけるサイクルタイムの変動履歴を表示すると共に、サイクルタイムの変動に関連して各エラーの発生時点の表示（ドット５４ａ〜５４ｃ）を行うので、エラー発生とサイクルタイムへの影響を的確に把握してエラー発生の原因究明を行うことができる。

また、表示装置５０は、各エラーの発生時点の表示に関連して、エラー発生時の動画５５を表示するので、エラー発生の分析を視覚的に迅速かつ詳細に行い、エラーに対して的確な対策を講じることが可能となる。

また、表示装置５０は、各異常が製品の異常に関わる品質異常に該当するか、或いは生産設備１１〜１４の異常に関わる設備異常に該当するかを視覚的に区別可能に表示するので（図５、図６参照）、エラーに対して的確な対策を講じることが可能となる。

また、表示装置５０は、全体表示（図５下図）において、製品の異常に関わる品質異常の発生件数と、生産設備１１〜１４の異常に関わる設備異常の発生件数とを、生産設備１１〜１４毎にグラフ表示するので、品質異常の発生状況と設備異常の発生状況とを生産設備毎に視覚的に把握することができる。

また、表示装置５０は、全体表示（図５下図）において、所定の生産設備１１〜１４の品質異常のグラフ表示部分がタップ操作により選択された場合、所定の生産設備１１〜１４に関する品質異常内容を含む個別表示を表示し（図５左上図）、所定の生産設備１１〜１４の設備異常のグラフ表示部分がタップ操作により選択された場合、所定の生産設備１１〜１４に関する設備異常内容を含む個別表示を表示する（図５右上図）。よって、必要な生産設備１１〜１４の品質異常及び設備異常の個別表示を、簡単な操作で速やかに表示させて、品質異常及び設備異常の発生状況を視覚的に把握することができる。

また、表示装置５０は、生産設備１１〜１４が工作機械の場合、個別表示において、切削不良、研磨不良及び寸法不良の少なくとも１つを含む複数の品質異常別の異常発生件数のグラフ表示を行うので（図５左上図）、工作機械における品質異常の発生状況を視覚的に把握することができる。

さらに、表示装置５０は、生産設備１１〜１４が工作機械の場合、個別表示において、工具折損、材料欠品及び駆動系不良の少なくとも１つを含む複数の設備異常別の異常発生件数のグラフ表示を行うので（図５右上図）、工作機械における設備異常の発生状況を視覚的に把握することができる。

（５．変形例）
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。上記実施形態におけるエラー内容を含むエラー発生状況の表示は一例であって、如何なる変更を施すことも可能である。例えば、上記実施形態では、図５下図の全体グラフにおいて、エラー発生件数を生産設備毎の棒グラフで表示する例を示したが、これには限られない。例えば、円グラフやその他のグラフで生産設備単位の構成比を表示するようにしてもよい。また、上記実施形態では、図５上図の個別グラフにおいて、エラー発生件数をエラー内容毎の棒グラフで表示する例を示したが、円グラフやその他のグラフでエラー内容単位の構成比を表示するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、生産設備群としての生産ライン１０が１つの場合について説明したが、通信ネットワーク３０に複数の生産ラインを接続して各生産設備の異常発生状況を可視化する構成としてもよい。

１…生産可視化システム、１０…生産ライン（生産設備群）、１１〜１４…生産設備、２１〜２４…ＰＬＣ（異常監視装置）、３０…通信ネットワーク、４０…データベース装置、４１…設備マスタテーブル（設備管理テーブル）、４１ａ…設備ＩＤ、４１ｂ…設備名、４２…エラー情報マスタテーブル（異常情報管理テーブル）、４２ａ…設備ＩＤ、４２ｂ…アドレス、４２ｃ…エラー名、４２ｄ…品質エラー、４２ｅ…設備エラー、４３…エラーログテーブル（異常履歴テーブル）、４３ａ…発生時刻、４３ｂ…設備ＩＤ、４３ｃ…アドレス、５０…表示装置、５１…全体グラフ（全体表示）、５２ａ，５２ｂ…個別グラフ（個別表示）、５３…サイクルタイムグラフ、５４ａ〜５４ｃ…ドット、５５…動画。

Claims

複数の生産設備からなる生産設備群に対して設けられ、前記生産設備群における異常の発生を可視化するための生産可視化システムであって、
前記生産設備群で発生した異常を検知し、前記異常が発生した時刻、前記異常が発生した前記生産設備及び異常内容に関する異常情報を出力する異常監視装置と、
前記異常監視装置から通信によって送られた前記異常情報を収集して格納するデータベース装置と、
前記データベース装置に格納された前記異常情報に基づいて前記異常内容を含む異常発生状況を表示する表示装置と、を備える、生産可視化システム。
前記データベース装置は、
前記各生産設備に関し、設備識別子と設備名とを対応付けて記憶する設備管理テーブルと、
前記各生産設備において発生する異常に関し、前記設備識別子と異常識別子と異常内容とを対応付けて記憶する異常情報管理テーブルと、
前記異常監視装置によって検知された前記異常の発生時刻と、前記異常が発生した前記生産設備の前記設備識別子と、前記異常の前記異常識別子とを含む異常情報履歴を格納する異常履歴テーブルと、を備え、
前記表示装置は、前記設備管理テーブルと前記異常情報管理テーブルとを参照することにより、前記異常履歴テーブルに基づいて前記異常内容を含む前記異常発生状況を表示する、請求項１に記載の生産可視化システム。
前記表示装置は、前記生産設備群全体における前記異常内容を含まない前記異常発生状況を示す全体表示と、前記生産設備群を形成する個々の前記生産設備における前記異常内容を含む前記異常発生状況を示す個別表示とを選択的に表示可能である、請求項１又は２に記載の生産可視化システム。
前記表示装置は、前記異常内容を含む前記異常発生状況の表示として、前記各生産設備における前記異常内容別の発生件数を示すグラフ表示を行う、請求項１乃至３の何れか一項に記載の生産設備の生産可視化システム。
前記表示装置は、さらに、前記各生産設備におけるサイクルタイムの変動を表示すると共に、前記サイクルタイムの変動に関連して前記各異常の発生時点の表示を行う、請求項１乃至４の何れか一項に記載の生産可視化システム。
前記表示装置は、さらに、前記各異常の発生時点の表示に関連して、異常発生時の動画を表示する、請求項５に記載の生産可視化システム。
前記表示装置は、前記各異常が製品の異常に関わる品質異常に該当するか、或いは生産設備の異常に関わる設備異常に該当するかを視覚的に区別可能に表示する、請求項１乃至６の何れか一項に記載の生産可視化システム。
前記表示装置は、前記全体表示において、製品の異常に関わる品質異常の発生件数と、生産設備の異常に関わる設備異常の発生件数とを、前記生産設備毎にグラフ表示する、請求項３に記載の生産可視化システム。
前記表示装置は、前記全体表示において、
所定の前記生産設備の前記品質異常のグラフ表示部分が選択された場合、前記所定の前記生産設備に関する品質異常内容を含む前記個別表示を表示し、
所定の前記生産設備の前記設備異常のグラフ表示部分が選択された場合、前記所定の前記生産設備に関する設備異常内容を含む前記個別表示を表示する、請求項８に記載の生産可視化システム。
前記表示装置は、前記生産設備が工作機械の場合、前記個別表示において、切削不良、研磨不良及び寸法不良の少なくとも１つを含む複数の品質異常別の異常発生件数のグラフ表示を行う、請求項８又は９に記載の生産可視化システム。
前記表示装置は、前記生産設備が工作機械の場合、前記個別表示において、工具折損、材料欠品及び駆動系不良の少なくとも１つを含む複数の設備異常別の異常発生件数のグラフ表示を行う、請求項８乃至１０の何れか一項に記載の生産可視化システム。