JP2021077147A - 工場管理システム - Google Patents

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祐司 山口
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Abstract

【課題】生産設備から出力されるデータを共通利用して目的に応じた様々な表示を行うことができる工場管理システムを提供する。
【解決手段】工場管理システム1は、生産ライン10が設けられる工場の管理を行うためのデータベース群40を有するシステムであって、生産ライン10を形成する各生産設備11〜14と上位システムとの間を通信接続する通信部としての通信サーバ30と、データベース群40と、上位システムの一つであって通信サーバ30を介して各生産設備11〜14から生産状況に関する生産状況データを収集してデータベース群40へ蓄積する収集・蓄積部としての収集・蓄積装置34と、収集・蓄積装置34とは通信インタフェースINTを介して分離されて1以上設けられ、データベース群40に蓄積された生産状況データから任意のデータを集計して表示する集計・表示部としての集計・表示装置50とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、工場管理システムに関する。
従来、工場において各生産設備に設けられたプログラマブルロジックコントローラ(Programmable Logic Controller、以下PLCと称する)から出力されるデータを収集してデータベースに蓄積し、データベースに期間や条件を指定してデータを集計し、集計したデータの表示を行う工場管理システムが提案されている(例えば、特許文献1等参照。)。このような工場管理システムでは、種々の目的に応じたアプリケーションプログラム(以下、アプリと略記する)がデータを収集し、各々のアプリに対応するデータベースに蓄積して集計及び表示を行う構造となっている。
特開2019−36076号公報
しかしながら、上述した従来の工場管理システムでは、アプリ毎にデータを収集して個々のデータベースに蓄積し、各データベースからそれぞれデータを集計して表示する構造となっている。このため、複数のアプリ間でデータベースを共通に利用することができず、多様なニーズに合わせた表示を実現する上で障害となるという問題がある。
本発明は、生産設備から出力されるデータを共通利用して目的に応じた様々な表示を行うことができる工場管理システムを提供する。
本発明に係る工場管理システムは、生産ラインが設けられる工場の管理を行うためのデータベースを有するシステムであって、前記生産ラインを形成する各生産設備と上位システムとの間を通信接続する通信部と、前記上位システムの一つであって前記通信部を介して前記各生産設備から生産状況に関する生産状況データを収集して前記データベースへ蓄積する収集・蓄積部と、前記収集・蓄積部とは通信インタフェースを介して分離されて1以上設けられ、前記データベースに蓄積された前記生産状況データから任意のデータを集計して表示する集計・表示部と、を備える。
この構成によれば、収集・蓄積部により各生産設備から通信部を介して生産状況データが収集されて、データベースへ確実に蓄積される。一方、収集・蓄積部とは通信インタフェースを介して分離されて設けられた集計・表示部により、データベースに蓄積された生産状況データから目的に応じて任意のデータが集計され、種々の態様で表示される。よって、生産設備から出力されるデータを共通利用して目的に応じた様々な表示を行うことができるという効果を奏する。
実施形態に係る工場管理システムの全体構成を示すブロック図である。 通信サーバで受信したログデータの例を示す図である。 生産ラインにおける時間別テーブルの記憶例を示す図である。 停止時間回数テーブルの記憶例を示す図である。 異常履歴テーブルの記憶例を示す図である。 労働災害/交通事故入力画面の表示例を示す図である。 労働災害管理テーブルの記憶例を示す図である。 交通事故管理テーブルの記憶例を示す図である。 品質問題入力画面の表示例を示す図である。 品質問題管理テーブルの記憶例を示す図である。 4M変化点入力画面の表示例を示す図である。 変化点管理テーブルの記憶例を示す図である。 人員配置入力画面の表示例を示す図である。 人員配置管理テーブルの記憶例を示す図である。 工場管理ホーム画面の表示例を示す図である。 生産設備別の異常発生件数を示す全体パレート図と品質異常及び設備異常の個別パレート図の表示例を示す図である。 サイクルタイムの変動推移及び異常発生時点を示すグラフの表示例を示す図である。 生産実績管理表画面の表示例を示す図である。 問題点・異常処置詳細画面の表示例を示す図である。 異常集計画面の表示例を示す図である。 異常内訳グラフの表示例を示す図である。
(1.工場管理システム1の全体構成)
本発明の工場管理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、工場管理システム1の全体構成について、図1を参照しつつ説明する。工場管理システム1は、生産ライン10が設けられる工場の管理を行うためのシステムである。工場管理システム1は、PLC21〜24と、収集蓄積部としての通信サーバ30と、収集・蓄積装置34と、入力・蓄積装置36と、データベース群40と、集計・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によって形成される。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り、生産設備11が第1工程加工機、生産設備12が第2工程加工機、生産設備13が第3工程組付け機、生産設備14が第4工程検査機にそれぞれ対応する。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のログデータを通信サーバ30へ出力する。ログデータは、PLC21〜24で所定の事象が発生した時に出力されるデータであって、「発生時刻」、「設備ID」、「事象ID」を含んで構成される。ログデータの詳細については後述する。
通信サーバ30は、PLC21〜24からログデータを受信し、その受信したログデータを上位システムへ伝送する通信サーバである。通信サーバ30は、具体的にはOPC−UAサーバによって構成される。OPC−UA(Object Linking and Embedding for Process Control−Unified Architecture)は、産業オートメーション分野やその他業界における、安全で信頼性あるデータ交換を目的とした相互運用を行なうための標準規格である。
通信サーバ30は、各社PLC接続ドライバを備え、複数のPLC21〜24が互いに異なるメーカーの製品であっても、各PLCから出力されたログデータを上位システム(本実施形態では、収集・蓄積装置34)へ送ることができる。通信サーバ30は、収集・蓄積設定アプリ32によって設定された収集・蓄積情報に基づいて、各PLC21〜24からログデータを収集する。
図2は、通信サーバ30で受信されたログデータの例を示す図である。ここで、「発生時刻」は、所定の事象が発生した時刻を示す情報であり、日付情報を含んでいる。「発生時刻」は、例えば、生産設備11〜14に異常が発生した時刻、サイクルタイムの開始・終了時刻、稼働停止の開始・終了時刻等が含まれる。「設備ID」は、当該事象が発生した生産設備11〜14を識別するための情報であり、別途設けられたテーブルによって設備IDと各生産設備11〜14との対応が定義づけられている。「事象ID」は、当該事象の内容を識別するための情報であり、別途設けられたテーブルによって事象IDと事象の内容との対応が定義づけられている。出力事象に対応付けられる事象は、例えば、異常発生、サイクルタイム開始・終了、稼働停止状態の開始・終了、品番の変更等である。また、事象IDは、「異常発生」を表す場合、発生した異常の内容を表す情報、及び生産設備に係わる設備異常と製品の品質に係わる品質異常とを識別するための情報等を含んでいる。
収集・蓄積装置34は、通信サーバ30からデータを収集して、データベース群40へデータを蓄積するためのコンピュータ(データベースサーバ)である。収集・蓄積装置34には、収集・蓄積アプリ35がインストールされている。収集・蓄積装置34は、収集・蓄積設定アプリ32によって設定された収集・蓄積情報に基づき、通信サーバ30によって収集された各PLC21〜24からのログデータに基づいて、データベース群40の第1データベース42へ所定のデータを蓄積する。
データベース群40は、工場管理用の各種データを蓄積するデータベースであって、インターネットINTに接続された第1データベース42と第2データベース44とを備えて構成される。第1データベース42は、PLC21〜24から出力されるログデータに基づいて、通信サーバ30を経て収集・蓄積装置34によって収集された生産状況データの蓄積が行われる記憶装置である。第1データベース42には、生産状況データとして、時間別テーブル42a、停止時間回数テーブル42b、及び異常履歴テーブル42cが蓄積されている。
時間別テーブル42aは、生産ライン10における製品の時間帯別の生産個数を品番別に記憶するデータテーブルである。収集・蓄積装置34は、生産ライン10の最終工程(本実施形態では、第4工程検査機)のPLC24からサイクルタイム終了を示すログデータを受け取る度に生産数をカウントアップし、時間別テーブル42aを更新する。図3は、生産ライン10における時間別テーブル42aの記憶例を示している。図3に示す時間別テーブル42aの記憶例には、2019年9月27日10時〜11時の時間帯に、品番1が10個、品番2が110個、品番3が15個、それぞれ生産されたこと等が示されている。
停止時間回数テーブル42bは、生産ライン10(生産設備11〜14)が稼働を停止した時間の履歴を記憶するデータテーブルである。収集・蓄積装置34は、PLC21〜24から停止時間開始及び終了のログデータを受け取る度に時間別テーブルを更新する。図4は、生産設備11の第1工程加工機における停止時間回数テーブル42bの記憶例を示している。停止時間回数テーブル42bは、図4に示すように、停止時間の発生回を示す回数と、停止開始時刻と、停止終了時刻と、停止時間の秒数とを記憶している。図4に示す停止時間回数テーブル42bの記憶例には、1回目の停止時間の開始時刻が2019年9月27日10時6分35秒、停止の終了時刻が2019年9月27日10時6分56秒、停止時間の秒数が21秒であること等が示されている。
異常履歴テーブル42cは、生産ライン10(生産設備11〜14)で発生した異常履歴を記憶するデータテーブルである。収集・蓄積装置34は、PLC21〜24から異常発生を示すログデータを受け取る度に異常履歴テーブル42cを更新する。図5は、生産設備12の第2工程加工機における異常履歴テーブル42cの記憶例を示しており、異常の発生時刻と、異常内容と、異常種別(品質異常又は設備異常)とが示されている。図5に示す異常履歴テーブル42cには、異常の発生時刻が2019年9月26日11時47分15秒、異常内容が寸法不良、異常種別が品質異常であること等が示されている。
第2データベース44は、工場で生産ライン10の管理者によるデータ入力により工場内状況データの蓄積が行われる記憶装置である。第2データベース44は、通信ネットワークを介して入力・蓄積装置36が接続されている。
入力・蓄積装置36は、キーボードやマウス等の入力部とディスプレイ等の表示部とを備え、インターネットINTに接続されたパーソナルコンピュータ等によって構成される。入力・蓄積装置36を構成するコンピュータは、第2データベース44へデータを蓄積するためのアプリケーションプログラムとして、入力・蓄積アプリ38がインストールされている。第2データベース44には、工場内管理データとして、労働災害管理テーブル44a、交通事故管理テーブル44b、品質問題管理テーブル44c、変化点管理テーブル44d、及び人員配置管理テーブル44eが蓄積されている。
労働災害管理テーブル44aは、生産ライン10における労働災害の発生件数を記憶するデータテーブルである。交通事故管理テーブル44bは、交通事故の発生件数を記憶するデータテーブルである。労働災害管理テーブル44a及び交通事故管理テーブル44bは、入力・蓄積装置36で入力・蓄積アプリ38を実行し、図6に示す労働災害/交通事故入力画面38aにおいてデータの入力が行われる。具体的には、労働災害/交通事故入力画面38aで、入力対象の生産ライン及び日付を選択し、労働災害件数及び交通事故件数を入力した後、登録ボタンをクリックすることにより入力が完了する。労働災害件数及び交通事故件数は、例えば、毎朝、当該生産ライン10の管理者により、入力・蓄積装置36で前日分の入力作業が行われる。
図7は、株式会社XXX、XX工場、第1生産ラインにおける労働災害管理テーブル44aの記憶例を示している。労働災害管理テーブル44aは、日付と、労働災害件数とを記憶している。図7に示す労働災害管理テーブル44aの記憶例では、2019年9月20日の労働災害件数が1件であること等が示されている。図8は、同じく交通事故管理テーブル44bの記憶例を示している。交通事故管理テーブル44bは、日付と、交通事故件数とを記憶している。図8に示す交通事故管理テーブル44bの記憶例では、2019年9月25日の交通事故件数が1件であること等が示されている。
品質問題管理テーブル44cは、生産ライン10における品質問題の発生件数を記憶するデータテーブルである。品質問題管理テーブル44cは、入力・蓄積装置36で入力・蓄積アプリ38を実行し、図9に示す品質問題入力画面38cにおいてデータの入力が行われる。具体的には、品質問題入力画面38cで、入力対象の生産ライン、日付及び同日通し番号(No.)を選択した後、連絡書へ品質問題の内容を記述した文章を記入して登録ボタンをクリックすることにより入力が完了する。また、重要な品質問題については、「重要」の右隣にある正方形のチェック枠にチェックを入力する。品質問題は、例えば、当該生産ラインの管理者により、品質問題が明らかになった時点で随時、入力が行われる。図10は、株式会社XXX、XX工場、第1生産ラインにおける品質問題管理テーブル44cの記憶例を示している。品質問題管理テーブル44cは、日付と、同日の通し番号(No.)と、連絡書の記入内容と、重要か否かの区分とを記憶している。
変化点管理テーブル44dは、生産ライン10における4M変化点を管理するデータテーブルである。変化点管理テーブル44dは、入力・蓄積装置36で入力・蓄積アプリ38を実行し、図11に示す4M変化点入力画面38dにおいてデータの入力が行われる。具体的には、4M変化点入力画面38dで、入力対象の生産ライン、及び日付を選択した後、4Mの種別、計画又は突発の種別、発生日時、変化点内容、工程、及び品番を入力して登録ボタンをクリックすることにより入力が完了する。
ここで、「4M」とは、物作りに際して重要となる、英語の頭文字Mを持つ4項目の管理要素である。「4M」は、具体的には、人(man)、機械(machine)、方法(method)、及び材料(material)を指している。つまり、「4M変化点」は、4M(人、機械、方法、材料)の各項目について何らかの変更の計画がある、或いは突発的に変更が生じた場合の変更情報を意味する。4M変化点の各項目は、当該生産ラインの管理者により入力・蓄積装置36を使用して随時、入力が行われる。
図12は、株式会社XXX、XX工場、第1生産ラインにおける変化点管理テーブル44dの記憶例を示している。変化点管理テーブル44dは、4M変化点の種別(人/機械/方法/材料)、計画又は突発、発生日時、変化点内容、工程、品番を記憶している。
例えば、4Mの種別が「人」の場合、変化点内容として、「突発」の「病欠による交替」や「計画」の「ローテーション」などが記憶される。4Mの種別が「方法」の場合、変化点内容として、「計画」の「加工、組立方法の変更」などが記憶される。4Mの種別が「機械」の場合、変化点内容として、「計画」の「計画修理」や「突発」の「緊急修理」などが記憶される。4Mの種別が「材料」の場合、変化点内容として、「計画」の「設計変更」などが記憶される。このように4M変化点が第2データベース44に蓄積されることにより、製品のトレーサビリティの向上を図ることができる。
人員配置管理テーブル44eは、生産ライン10における作業員の人員配置に関する情報を管理するデータテーブルである。人員配置管理テーブル44eは、入力・蓄積装置36で入力・蓄積アプリ38を実行し、図13に示す人員配置入力画面36eにおいてデータの入力が行われる。具体的には、人員配置入力画面38eで、入力対象の生産ライン、日付及び工程を選択した後、作業員氏名を候補者一覧から選択して登録ボタンをクリックすることにより入力が完了する。図14は、株式会社XXX、XX工場、第1生産ラインにおける2019年9月26日の人員配置管理テーブル44eの記憶例を示している。図14に示す人員配置管理テーブル44eの記憶例は、第1工程の作業員氏名「佐藤一郎」、第2工程の作業員氏名「田中花子」等を記憶している。
集計・表示装置50は、画面表示を行うためのディスプレイを有し、インターネットINTに接続されたコンピュータである。尚、インターネットINTが、本発明の通信インタフェースに相当するものである。集計・表示装置50は、データベース群40から必要なデータを取得して集計し、ディスプレイを介して所定のWebサイト表示を行う。集計・表示装置50としては、通常のデスクトップPCやノートPCの他、例えば、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。集計・表示装置50は、集計・表示アプリ52、集計・表示アプリ54、及び集計・表示アプリ56の3種類の集計・表示用アプリがインストールされている。
集計・表示アプリ52は、図15に示す工場管理ホーム画面53を表示するための集計・表示用アプリである。集計・表示アプリ54は、図18に示す生産実績管理画面55を表示するための集計・表示アプリである。集計・表示アプリ56は、図20に示す異常集計画面57を表示するための集計・表示アプリである。工場管理ホーム画面53、生産実績管理画面55、及び異常集計画面57の詳細については後述する。
(2.工場管理ホーム画面53の構成)
集計・表示装置50は、集計・表示アプリ52を実行することにより、データベース群40から各種のデータを集計し、工場管理ホーム画面53を表示する。図15は、工場管理ホーム画面53の表示例を示している。工場管理ホーム画面53は、工場内で作業を行う生産ラインの管理者や作業者等が見ることができるように、例えば、工場内に設置された大型の液晶ディスプレイ等に表示される。
工場管理ホーム画面53は、図15に示すように、表示選択部53aと、日常管理表示部53bと、変化点管理表示部53cと、人員配置表示部53dと、生産状況表示部53eとを備えて構成される。
表示選択部53aは、工場管理ホーム画面53の最上部に配置されて表示対象を選択する領域であり、工場管理情報の年月日、会社名、工場名、生産ライン名の各項目が表示されている。図15に示す工場管理ホーム画面53の表示例では、年月日が「2019−09−27」、会社名が「株式会社XXX」、工場名が「XX工場」、生産ライン名が「第1生産ライン」と表示されている。表示選択部53aにおいて、各項目のプルダウンメニューで表示される複数の候補から一つを選択すると、選択した年月日、会社、工場、生産ラインの工場管理情報を、データベース群40の第1データベース42又は第2データベース44から読み出して、日常管理表示部53b〜生産状況表示部53eへ表示することができる。
日常管理表示部53bは、工場管理ホーム画面53の上部且つ表示選択部53aの下方に配置される表示部であって、安全管理表示部53b1と品質管理表示部53b2とを有して構成される。安全管理表示部53b1では、第2データベース44に記憶された労働災害管理テーブル44a及び交通事故管理テーブル44bからデータを集計することにより、労働災害及び交通事故の発生状況がそれぞれ表示される。
安全管理表示部53b1内の左半分を占める労働災害表示領域には、当月の日付の数字1〜30を示すカレンダが十字形に配置されている。前日以前の期間は、無災害だった日付の枠内が緑色で(図15では右上がり平行斜線にて図示)、災害発生のあった日付の枠内がピンク色で(図15では右下がり平行斜線にて図示)、本日以降の期間は日付の枠内が白色でそれぞれ表示される。交通事故表示領域は、安全管理表示部53b1内の右半分を占める交通事故の表示領域は、十字形のカレンダが表示されて事故発生の有無が色分けで表示される等、労働災害表示領域と同様の態様であるので、詳細な説明を省略する。
品質管理表示部53b2は、第2データベース44に記憶された品質問題管理テーブル44cからデータを集計することにより、当月の品質問題発生状況が表示される。品質管理表示部53b2は、具体的には、重要品質問題の発生件数及び品質不良の発生件数が、それぞれ前月比の増減数と共に表示される。さらに、当月のカレンダが表示され、前日以前の期間は、重要品質問題が無かった日付の枠内が緑色(図15では右上がり平行斜線で図示)で、重要品質問題が登録された日付の枠内がピンク色(図15では右下がり平行斜線で図示)でそれぞれ表示され、本日以降の期間の日付の枠内は白色で表示される。
変化点管理表示部53cは、第2データベース44に記憶された変化点管理テーブル44dからデータを集計することにより、当日の変化点管理情報が表示される。変化点管理表示部53cは、具体的には、4M変化点の計画件数及び突発件数が、タブで切り替え可能に表示されると共に、各変化点の具体的内容が表示されるようになっている。
人員配置表示部53dは、第2データベース44に記憶された人員配置管理テーブル44eからデータを集計することにより、当日の人員配置情報が表示される。人員配置表示部53dは、具体的には、生産ライン10における当日の人員数が表示されると共に、当日の人員全員の氏名リストが表示される。図15に示す表示例では、本日の人員数が31人と表示され、人員の氏名がリスト表示されている。
生産状況表示部53eは、第1データベース42に記憶された時間別テーブル42a、停止時間回数テーブル42b及び異常履歴テーブル42cからデータを集計することにより、生産状況が表示される。生産状況表示部53eには、具体的には、可動率及び直行率の%値がそれぞれ表示されると共に、設備単位の異常発生件数が全体パレート図53fで表示される。
可動率は、「設備を動かしたい時に、正常に動いていた時間の割合」を意味する。可動率は、データベース群40から集計されたデータに基づいて、集計・表示アプリ52が次の式を用いて算出する。可動率=(生産実績数×基準サイクルタイム/正味生産時間)×100[%]。尚、基準サイクルタイム及び正味生産時間は、後述する集計・表示アプリ54によって生産実績管理画面55において設定され、第2データベース44に蓄積されたデータを用いる。図15に示す生産状況表示部53eの表示例では、可動率が92.5[%]と表示されている。
直行率は、生産実績数に対し、作業不良などによる手直し・調整(リトライ)や、部品不良や欠品による生産ライン途中での停滞、及び生産ライン外に出された場合(廃却)を除く、初工程から最終工程まで順調に通過した数の割合を意味する。直行率は、データベース群40から集計されたデータに基づいて、集計・表示アプリ52が次の式を用いて算出する。直行率=(1−リトライ・廃却数/生産実績数)×100[%]。尚、リトライ・廃却数は、後述する集計・表示アプリ54によって生産実績管理画面55において設定され、第2データベース44に蓄積されたデータを用いる。図15に示す生産状況表示部53eの表示例では、直行率が98.8[%]と表示されている。
生産設備別の異常発生件数を示す全体パレート図53fは、所定期間における生産ライン10全体の異常発生件数を生産設備単位の棒グラフで表示したものであり、縦軸が異常発生件数を示し、生産設備別に左から右へ降順に棒グラフが表示されている。図16下図は、生産ライン10全体における生産設備別の異常発生件数を示す全体パレート図53fを拡大して示している。図16下図に示す全体パレート図53fの例では、生産設備12としての第2工程加工機の異常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。各棒グラフでは、品質異常の件数と設備異常の件数とが白色(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、品質異常と設備異常との発生件数の比率を視覚的に把握できる。全体パレート図53fを参照することにより、生産ライン10において異常発生件数の多い生産設備を視覚的に容易に把握できるため、生産設備に優先順位をつけて修理等の処置を効率的に進めることができる。
全体パレート図53f(図16下図)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クリックすると、別ウィンドウが開いて当該生産設備における品質異常の内訳がグラフ表示される。以下、全体パレート図53fの一部を詳細化したグラフを、個別パレート図と称する。品質異常の個別パレート図53g(図16左上図)では、異常内容別の異常発生件数を左から右へ降順に示している。品質に関する異常内容としては、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”などが挙げられる。図16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異常に関し、異常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クリックすると、別ウィンドウが開き、当該生産設備における設備異常の内訳がグラフ表示される。設備異常の個別パレート図53h(図16右上図)では、異常内容別の異常発生件数を左から右へ降順に示している。設備異常の内容としては、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”などが挙げられる。図16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異常に関し、異常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、全体パレート図53f(図16下図)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)をクリックすると、図17に示すように、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iと称する。図17に示すサイクルタイムグラフ53iは、第1データベース42に記憶される各生産設備のサイクルタイムデータテーブル(図示せず)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からの累積時間を横軸として、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。
サイクルタイムグラフ53iでは、さらに、異常履歴テーブル42cを参照し、サイクルタイムグラフ53iに異常発生時点を示すドット53j〜53lがプロット表示される。尚、ドット53j〜53l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、カメラがそれぞれ備えられ、動画が撮影される。そして、サイクルタイムグラフ53iに表示される異常発生を示すドット53j〜53lの何れかをクリックして選択すると、図17右上図に示すように別ウィンドウが開き、ドットで選択した異常の発生前所定時間(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53mが再生表示される。
(3.生産実績管理画面55の構成)
集計・表示装置50は、集計・表示アプリ54を実行することにより、データベース群40から各種のデータを集計し、生産実績管理画面55を表示する。図18は、生産実績管理画面55の表示例を示している。生産実績管理画面55は、工場管理ホーム画面53と同様に、工場内に設置された大型の液晶ディスプレイ等に表示される。
生産実績管理画面55は、図18に示すように、ライン名選択部55aと、表示設定部55bと、サイクルタイム設定部55cと、可動率表示部55dと、直行率表示部55eと、生産実績表示部55fと、問題点処置表示部55gと、生産時間登録部55hとを備えて構成される。
ライン名選択部55aは、生産実績管理表の表示を行う生産ラインの名前を選択する領域であり、図18の表示例では生産ラインとして「第1生産ライン」が選択された例が示されている。表示設定部55bは、生産実績管理表の表示を行う日付を設定する領域であり、図18の表示例では日付として「2019−09−27」が選択された例が示されている。サイクルタイム設定部55cは、選択された生産ラインにおける基準サイクルタイムを入力して設定する領域であり、図18の表示例では基準サイクルタイムが「30.0」秒に設定されている。
可動率表示部55dは、選択された生産ラインにおける現在の可動率を表示する領域である。可動率の値は、集計・表示アプリ54によって、可動率=(生産実績数×基準サイクルタイム/正味生産時間)×100[%]、との数式で算出される。図18の表示例では可動率が「92.5」%となっている。一方、直行率表示部55eは、選択された生産ラインにおける現在の直行率を表示する領域である。直行率の値は、集計・表示アプリ54によって、直行率=(1−リトライ・廃却数/生産実績数)×100[%]、との数式で算出される。図18の表示例では直行率が「98.8」%となっている。
生産実績表示部55fは、第1データベース42の時間別テーブル42aのデータを集計した生産実績表を表示する領域である。生産実績表には、時間帯、目標数、品番、実績累計が示される。図18の表示例では、10時台の生産目標数が150個、品番1の実績数が10個、品番2の実績数が110個、品番3の実績数が15個の合計135個の実績数であって、当該時間帯までの累計数が280個等となっている。
問題点処置表示部55gは、時間帯別の問題点の発生件数、処置件数、各合計及び時間帯別グラフを表示する領域である。処置件数の合計値は、リトライ・廃却数として直行率の計算等に用いられる。図18の表示例では、9時台の発生件数が5件、処置数が1件等となっている。さらに、時間帯別の問題点発生件数の推移が棒グラフで示され、棒グラフをクリックすると別ウィンドウが開き、問題・異常処置詳細画面55g1が表示される。問題・異常処置詳細画面g1は、図19に示すように、発生時刻、設備名、品番、異常内容、処置内容の各項目が表示される。図19の表示例では、発生時刻が10時13分38秒、設備名が第4検査機、品番が4、異常内容がNG確定、処置が廃棄等となっている。
生産時間登録部55hは、正味生産時間の算出及び登録を行う領域であり、定時間稼働時間、残業時間、保全その他時間を入力するための各入力枠と、正味生産時間の算出結果を表示するための表示枠と、登録ボタンとを備えて構成される。定時稼働時間、残業時間、保全その他時間を各入力枠にそれぞれ入力することで、定時稼働時間+残業時間−保全その他時間で正味生産時間が自動計算されて表示枠内に表示される。正味生産時間が表示枠に表示された状態で登録ボタンをクリックすることで、正味生産時間が第2データベース44に登録される。
(4.異常集計画面57の構成)
集計・表示装置50は、集計・表示アプリ56を実行することにより、データベース群40から各種のデータを集計し、ディスプレイに異常集計画面57を表示する。図20は、異常集計画面57の表示例を示している。
異常集計画面57は、図20に示すように、ライン名選択部57aと、表示設定部57bと、検索対象設定部57cと、検索ボタン57dと、CSVボタン57eと、異常集計表57fと、設備別グラフ57gと、日付別グラフ57hとを備えて構成される。ライン名選択部57aは、異常集計画面の表示を行う生産ラインの名前を選択する領域であり、図20の表示例では「第1生産ライン」が選択された例が示されている。表示設定部57bは、異常集計画面の表示を行う年月を設定する領域であり、図20の表示例では「2019年9月」が選択された例が示されている。
検索対象設定部57cは、検索対象を設定する領域であり、異常の種別、処置の種別、シフトの種別を選択可能となっている。異常の種別は、設備異常のみを表示させたい場合は「設備」を、品質異常のみを表示させたい場合は「品質」を、設備異常及び品質異常を含む全てを表示させたい場合は「全て」をそれぞれ選択することができる。処置の種別は、リトライのみを表示させたい場合は「リトライ」を、廃却のみを表示させたい場合は「廃却」を、リトライ及び廃却を含む全てを表示させたい場合は「全て」をそれぞれ選択することができる。シフト勤務の種別は、A直のみを表示させたい場合は「A直」を、B直のみを表示させたい場合は「B直」を、A直及びB直を含む全てを表示させたい場合は「全て」をそれぞれ選択することができる。
検索対象設定部57cで検索対象を設定した後、検索ボタン57dをクリックすることにより、検索対象となった異常を集計した異常集計表57fが表示される。また、CSVボタン57eをクリックすることにより、検索対象となった異常を集計したCSVファイルが出力される。
異常集計表57fは、ライン名選択部57a、表示設定部57b及び検索対象設定部57cで設定された検索対象に該当する異常の件数を集計した集計表である。異常集計表57fは、設備名、異常名、1ヶ月間分の日付の各項目を有し、各設備の異常名別に1ヶ月間の1日毎の異常件数を表示する。図20の表示例では、設備Bの扉開閉異常が対象月の2日、9日、25日にそれぞれ1回ずつ発生したこと等が示されている。
設備別グラフ57gは、各設備の1か月間の異常件数を表示する円グラフであり、異常集計表57fの設備名欄、異常名欄の下方に表示される。設備別グラフ57gにおいて、各設備の領域をクリックして選択すると、別ウィンドウが開いて、当該選択された設備の異常内容の内訳を示す円グラフである異常内訳グラフ57g1が表示される。図21は、一の設備を選択した場合の異常内訳グラフの表示例である。日付別グラフ57hは、全設備における1ヶ月間の日付別の異常件数を表示する棒グラフであり、異常集計表57fの各日付の下方に表示される。
(5.まとめ)
上述したように、本実施形態に係る工場管理システム1によれば、収集・蓄積部としての収集・蓄積アプリ35がインストールされた収集・蓄積装置34により、各生産設備11〜14から通信部としての通信サーバ30を介して生産状況データが収集されて、データベース群40の第1データベース42へ確実に蓄積される。一方、収集・蓄積部としての収集・蓄積アプリ35とは通信インタフェースとしてのインターネットINTを介して分離されて設けられた集計・表示部としての集計・表示アプリ52,54,56がインストールされた集計・表示装置50により、第1データベース42に蓄積された生産状況データから目的に応じて任意のデータが集計され、種々の態様で表示される(工場管理ホーム画面53、生産実績管理画面55、異常集計画面57)。よって、生産設備11〜14から出力されるデータを共通利用して目的に応じた様々な表示を行うことができるという効果を奏する。
さらに、収集・蓄積部としての収集・蓄積アプリ35と、収集・蓄積部としての集計・表示アプリ52等とを分離した構成によって、次のような製品開発上の利点が考えられる。すなわち、収集・蓄積アプリ35の開発には生産設備に関する知識が必要となるため、生産設備に精通した生産設備メーカーにより、高機能な収集・蓄積アプリ35の開発を効率的に行うことができる。一方、集計・表示アプリ52等の開発にはデータ処理や表示処理の知識が必要となるため、データ処理や表示処理のスキルが高いソフトウエアベンダにより、高機能な集計・表示アプリ52等の開発を効率的に行うことができる。従って、本実施形態の構成によれば、高機能で高品質なシステムの効率的な開発が容易になるという利点がある。
また、収集・蓄積アプリ35は、生産状況データとして、製品の生産実績数を示す生産数データを収集して第1データベース42(時間別テーブル42a)に蓄積し、集計・表示アプリ54は、生産状況データとして、第1データベース42から生産数データを集計して表示する(工場管理ホーム画面53、生産実績管理画面55)。よって、工場の管理者等は、製品の生産実績を迅速かつ確実に把握することができる。
また、収集・蓄積アプリ35は、生産状況データとして、製品の品質及び生産設備に関する異常発生数を示す異常発生数データを収集して第1データベース42(異常履歴テーブル42c)に蓄積し、集計・表示アプリ52〜56は、生産状況データとして、第1データベース42から異常発生数データを集計して表示する(工場管理ホーム画面53、生産実績管理画面55、異常集計画面57)。よって、工場の管理者等は、製品の品質や生産設備に関する異常の発生状況を迅速かつ確実に把握することができる。
工場管理システム1は、さらに、工場内の状況に関する工場内状況データを入力して第2データベース44へ蓄積する入力・蓄積部としての入力・蓄積アプリ38を備え、集計・表示アプリ52,54,56は、データベース群40における第1データベース42に蓄積された生産状況データ及び第2データベース44に蓄積された工場内状況データから任意のデータを集計して表示する(工場管理ホーム画面53、生産実績管理画面55、異常集計画面57)。この構成によれば、データ源の異なる生産状況データと工場内状況データとを目的に応じて集計し、種々の態様で表示することができる。これにより、工場の管理者等は、生産状況及び工場内状況を的確に把握すると共に、さらに関連性に関する分析を行うことも可能となる。
また、集計・表示アプリ52,54,56は、生産状況データに基づく表示と、工場内状況データに基づく表示とを同一画面内に表示する(工場管理ホーム画面53、生産実績管理画面55、異常集計画面57)。例えば、工場管理ホーム画面53において、生産状況データに基づく生産状況表示部53eと、工場内状況データに基づく日常管理表示部53b、変化点管理表示部53c、及び人員配置表示部53dとが、同一画面内に表示されている。この構成によれば、工場の管理者等は、生産状況及び工場内状況を同一画面で迅速に把握し、さらに関連性に関する分析を効率的に行うことが可能となる。
また、入力・蓄積アプリ38は、労働災害/交通事故入力画面38aで、工場内状況データとして工場内の労働災害発生状況に関する労働災害データ及び工場内作業者の交通事故発生状況に関する交通事故データを入力して第2データベース44(労働災害管理テーブル44a、交通事故管理テーブル44b)に蓄積し、集計・表示アプリ52は、工場内状況データとして、第2データベース44から労働災害データ及び交通事故データを集計して表示する(工場管理ホーム画面53)。この構成によれば、工場の管理者等は、生産状況と併せて工場内の労働災害、交通事故の発生状況を的確に把握することが可能となる。
また、入力・蓄積アプリ38は、品質問題入力画面38cで、工場内状況データとして工場における品質問題の発生状況に関する品質問題発生状況データを入力して第2データベース44(品質問題管理テーブル44c)に蓄積し、集計・表示アプリ52〜56は、工場内状況データとして、第2データベース44から品質問題発生状況データを集計して表示する(工場管理ホーム画面53、生産実績管理画面55、異常集計画面57)。この構成によれば、工場の管理者等は、生産状況と併せて工場における品質問題の発生状況を的確に把握することが可能となる。
また、入力・蓄積アプリ38は、4M変化点入力画面38dで、工場内状況データとして工場における所定の管理要素である人、機械、方法、及び材料の変化点に関する4M変化点管理データを入力して第2データベース44(変化点管理テーブル44d)に蓄積する。集計・表示アプリ52は、工場内状況データとして、第2データベース44から4M変化点管理データを集計して表示する(工場管理ホーム画面53)。この構成によれば、工場の管理者等は、生産状況と併せて、重要な管理要素である4M変化点の状況を的確に把握することが可能となる。
また、入力・蓄積アプリ38は、人員配置入力画面38eで、工場内状況データとして生産ライン10における作業者の人員配置状況に関する人員配置データを入力して第2データベース44(人員配置管理テーブル44e)に蓄積し、集計・表示アプリ52は、工場内状況データとして、第2データベース44から人員配置データを集計して表示する(工場管理ホーム画面53)。この構成によれば、工場の管理者等は、生産状況と併せて、人員配置状況を的確に把握することが可能となる。
集計・表示アプリ52、54、56は、第1データベース42及び第2データベース44から集計した生産状況データ及び工場内状況データの両方を用いて所定の計算処理を施し、その結果に基づいて所定の表示を行う。この構成によれば、生産状況データ及び工場内状況データのそれぞれ単独のデータからは得られない結果を導き出して表示し、工場の管理に役立てることができる。
具体的には、収集・蓄積アプリ35は、生産状況データとして前記生産状況データとして、製品の生産実績数を示す生産数データを収集して第1データベース42(時間別テーブル42a)に蓄積し、入力・蓄積アプリ38は、工場内状況データとして、生産ラインの基準サイクルタイムに関する基準サイクルタイムデータ及び正味生産時間に関する正味生産時間データを入力して第2データベース44に蓄積し、集計・表示アプリ52、54は、第1データベース42から生産数データを、第2データベース44から基準サイクルタイムデータ及び正味生産時間データをそれぞれ収集し、以下の数式により可動率を算出して表示する(工場管理ホーム画面53、生産実績管理画面55)。可動率[%]=(生産実績数×基準サイクルタイム/正味生産時間)×100。この構成によれば、工場の管理者等は、可動率の表示を通して、設備が正常に動作する程度を把握することができる。
また、収集・蓄積アプリ35は、生産状況データとして、製品の生産実績数を示す生産数データを収集して第1データベース42(時間別テーブル42a)に蓄積し、入力・蓄積アプリ38は、工場内状況データとして、製品のリトライ・廃却数データを入力して2データベース44に蓄積し、集計・表示アプリ52、54は、第1データベース42から生産数データを、リトライ・廃却数データを第2データベース44から収集し、以下の数式により直行率を算出して表示する(工場管理ホーム画面53、生産実績管理画面55)。直行率[%]=(1−リトライ・廃却数/生産実績数)×100。この構成によれば、工場の管理者等は、直行率の表示を通して、生産ラインを製品が停滞なく流れる程度を把握することができる。
また、通信部としての通信サーバ30は、OPC−UA規格を採用するものであり、生産設備11〜14に設けられるPLC21〜24と収集・蓄積装置34との間を通信接続する。この構成によれば、PLC21〜24のメーカーが異なる等の事情により規格が互いに異なっていても、通信サーバ30が標準の通信規格であるOPC−UA規格でログデータを確実に受信して上位システムへ送り、収集・蓄積装置34はデータの収集を行うことができる。
また、集計・表示アプリ52,54,56は、集計したデータをWebサイト60に表示する。この構成によれば、インターネットへの接続が可能な環境で、セキュリティを確保した状態でWebサイトにアクセスすることにより、生産状況を含む工場管理に関する情報を表示させることができる。
(6.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画面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、工場管理ホーム画面53、生産実績管理画面55、及び異常集計画面57の各表示領域の内容や配置は必要に応じて変更して実施することも可能である。
上記実施形態では、データベース群40を第1データベース42及び第2データベース44の物理的に異なる2つのデータベース装置から構成する例を示したが、1つのデータベース装置から構成して生産状況データと工場内状況データとを同一のデータベース装置に蓄積するようにしてもよい。
上記実施形態では、集計・表示装置50が1つの場合を例に説明したが、インターネットに接続された集計・表示装置50を2以上設ける構成としてもよい。同様に、集計・表示アプリ52等が3つの場合を例に説明したが、集計・表示アプリ52等が3より少なくてもよいし多くてもよい。
上記実施形態では、収集・蓄積アプリ35で、製品の品質に関する異常と生産設備に関する異常との両方の発生数を異常発生数データとして収集・蓄積する構成としたが、いずれか一方の異常の発生数を収集・蓄積する構成としてもよい。また、入力・蓄積アプリ38で、労働災害データ及び交通事故データの両方を入力・蓄積する構成としたが、いずれか一方のデータを入力・蓄積する構成としてもよい。
入力・蓄積アプリ38は、上記実施形態の各入力画面に加えて、申し送り事項や連絡事項等を入力する掲示板入力画面を設けると共に、掲示板入力画面で入力された内容を第2データベース44に蓄積し、集計・表示アプリで集計して掲示板の表示を行うように構成してもよい。この構成によれば、掲示板のWebサイトにアクセスすることにより掲示板の内容が表示されるので、場所を問わず連絡事項等の伝達を円滑に行うことができる。
1…工場管理システム、10…生産ライン、11〜14…生産設備、21〜24…PLC、30…通信サーバ(通信部)、34…収集・蓄積装置(収集・蓄積部)、36…入力・蓄積装置(入力・蓄積部)、38…入力・蓄積アプリ(入力・蓄積部)、40…データベース群(データベース)、42…第1データベース(データベース)、42a…時間別テーブル、42b…停止時間回数テーブル、42c…異常履歴テーブル、44…第2データベース(データベース)、44a…労働災害管理テーブル、44b…交通事故管理テーブル、44c…品質問題管理テーブル、44d…変化点管理テーブル、44e…人員配置管理テーブル、50…集計・表示装置(集計・表示部)、52…集計・表示アプリ(集計・表示部)、53…工場管理ホーム画面(集計・表示部)、54…集計・表示アプリ(集計・表示部)、55…生産実績管理画面、56…集計・表示アプリ(集計・表示部)、57…異常集計画面(集計・表示部)、INT…インターネット(通信インタフェース)。

Claims (16)

  1. 生産ラインが設けられる工場の管理を行うためのデータベースを有するシステムであって、
    前記生産ラインを形成する各生産設備と上位システムとの間を通信接続する通信部と、
    前記上位システムの一つであって前記通信部を介して前記各生産設備から生産状況に関する生産状況データを収集して前記データベースへ蓄積する収集・蓄積部と、
    前記収集・蓄積部とは通信インタフェースを介して分離されて1以上設けられ、前記データベースに蓄積された前記生産状況データから任意のデータを集計して表示する集計・表示部と、を備える、工場管理システム。
  2. 前記収集・蓄積部は、前記生産状況データとして、前記製品の生産実績数を示す生産数データを収集して前記データベースに蓄積し、
    前記集計・表示部は、前記生産状況データとして、前記データベースから前記生産数データを集計して表示する、請求項1に記載の工場管理システム。
  3. 前記収集・蓄積部は、前記生産状況データとして、前記製品の品質及び前記生産設備の少なくとも一方に関する異常発生数を示す異常発生数データを収集して前記データベースに蓄積し、
    前記集計・表示部は、前記生産状況データとして、前記データベースから前記異常発生数データを集計して表示する、請求項1又は2に記載の工場管理システム。
  4. 前記工場管理システムは、さらに、
    前記工場内の状況に関する工場内状況データを入力して前記データベースへ蓄積する入力・蓄積部を備え、
    前記集計・表示部は、前記データベースに蓄積された前記生産状況データ及び前記工場内状況データから任意のデータを集計して表示する、請求項1乃至3の何れか一項に記載の工場管理システム。
  5. 前記集計・表示部は、前記生産状況データに基づく表示と、前記工場内状況データに基づく表示とを同一画面内に表示する、請求項4に記載の工場管理システム。
  6. 前記入力・蓄積部は、前記工場内状況データとして、前記工場内の労働災害発生状況に関する労働災害データ、及び工場内作業者の交通事故発生状況に関する交通事故データの少なくとも一方を入力して前記データベースに蓄積し、
    前記集計・表示部は、前記工場内状況データとして、前記データベースから前記労働災害データ及び前記交通事故データの少なくとも一方を集計して表示する、請求項4又は5に記載の工場管理システム。
  7. 前記入力・蓄積部は、前記工場内状況データとして、前記工場における品質問題の発生状況に関する品質問題発生状況データを入力して前記データベースに蓄積し、
    前記集計・表示部は、前記工場内状況データとして、前記データベースから前記品質問題発生状況データを集計して表示する、請求項4乃至6の何れか一項に記載の工場管理システム。
  8. 前記入力・蓄積部は、前記工場内状況データとして、前記工場における所定の管理要素の変化点に関する変化点管理データを入力して前記データベースに蓄積し、
    前記集計・表示部は、前記工場内状況データとして、前記データベースから前記変化点管理データを集計して表示する、請求項4乃至7の何れか一項に記載の工場管理システム。
  9. 前記変化点管理データは、人、機械、方法、及び材料の変化点に関する4M変化点管理データである、請求項8に記載の工場管理システム。
  10. 前記入力・蓄積部は、前記工場内状況データとして、前記生産ラインにおける作業者の人員配置状況に関する人員配置データを入力して前記データベースに蓄積し、
    前記集計・表示部は、前記工場内状況データとして、前記データベースから前記人員配置データを集計して表示する、請求項4乃至9の何れか一項に記載の工場管理システム。
  11. 前記集計・表示部は、前記データベースから集計した前記生産状況データ及び前記工場内状況データの両方を用いて所定の計算処理を施し、その結果に基づいて所定の表示を行う、請求項4乃至10のいずれか一項に記載の工場管理システム。
  12. 前記収集・蓄積部は、前記生産状況データとして、前記製品の生産実績数を示す生産数データを収集して前記データベースに蓄積し、
    前記入力・蓄積部は、前記工場内状況データとして、前記生産ラインの基準サイクルタイムに関する基準サイクルタイムデータ及び正味生産時間に関する正味生産時間データを入力して前記データベースに蓄積し、
    前記集計・表示部は、前記データベースから前記生産数データ、前記基準サイクルタイムデータ及び前記正味生産時間データを収集し、以下の数式により可動率を算出して表示する、請求項11に記載の工場管理システム。
    可動率[%]=(生産実績数×基準サイクルタイム/正味生産時間)×100
  13. 前記収集・蓄積部は、前記生産状況データとして、前記製品の生産実績数を示す生産数データを収集して前記データベースに蓄積し、
    前記入力・蓄積部は、前記工場内状況データとして、前記製品のリトライ又は廃棄に係るリトライ・廃棄数データを入力して前記データベースに蓄積し、
    前記集計・表示部は、前記データベースから前記生産数データ、及び前記リトライ・廃棄数データを収集し、以下の数式により直行率を算出して表示する、請求項11又は12に記載の工場管理システム。
    直行率[%]=(1−リトライ・廃棄数/生産実績数)×100
  14. 前記通信部は、前記生産設備に設けられるプログラマブルコントローラと前記収集・蓄積部との間を通信接続する、請求項1乃至13の何れか一項に記載の工場管理システム。
  15. 前記通信部は、OPC−UA規格を採用するものである、請求項14に記載の工場管理システム。
  16. 前記集計・表示部は、前記集計したデータをWebサイトに表示する、請求項1乃至15の何れか一項に記載の工場管理システム。
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