JP2022077910A - セルコントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】生産プログラムを、加工セルの詳細な制御仕様やＰＬＣ言語を熟知していないオペレータであっても、容易に、作成および編集でき、これにより、物品の生産効率をより向上できるセルコントローラを提供する。【解決手段】作業リソースとして、２以上の加工機１３０＿２，１３０＿３と１以上のロボット１３０＿１とを含む加工セルの動作を制御するセルコントローラ１０は、前記加工セルで生産する１以上の品目それぞれに対応して用意される生産プログラムであって、対応する品目の物品を前記加工セルで一つだけ生産する際に実行すべき１以上の工程を記録した生産プログラムに基づいて、前記加工セルの動作を制御する。【選択図】図２

Description

本明細書は、２以上の加工機と１以上のロボット等の搬送装置とを含む加工セルの動作を制御するセルコントローラを開示する。

従来から、作業リソースとして、２以上の加工機と、１以上のロボットと、を有する加工セルが知られている。かかる加工セルを用いれば、複数のワークを並行して生産することが可能となる。こうした加工セルは、セルコントローラにより制御される。セルコントローラは、加工セルを構成する複数の作業リソースに対して、生産したい物品の品目に応じた指令を出力する。

ここで、従来のセルコントローラは、市販の汎用ＰＬＣを有することが多かった。この場合、所望の生産工程を実現するために、ＰＬＣのプログラミング言語を使って、工場ラインの加工セルの要求仕様に合わせたＰＬＣプログラムが開発されていた。例えば、従来のセルコントローラは、加工の進捗に応じて、各作業リソースに対して、当該作業リソース用のプログラム（例えば加工機であればＮＣプログラム）の実行を指示する。従来のセルコントローラでは、こうしたセルコントローラの挙動を記述したラダープログラム等のＰＬＣプログラムを作成する必要があった。なお、どのタイミングでどの作業リソースにどのプログラムを出力するかは、加工する品目の種類、使用する作業リソースの種類、加工途中におけるワークの位置等の情報に基づいて決定される。

特開平６－２７７９９０号公報 特開２００４－１８５２２８号公報

しかし、こうしたＰＬＣプログラムは、セルコントローラ（ひいてはＰＬＣ）が行うべき機能を、全ての入力信号の組み合わせから、動作シーケンスとして記述していた。そのため、加工セルの設備管理者またはオペレータが、自らＰＬＣプログラムの作成や修正を行うことは難しく、通常、ＰＬＣプログラムは、その専門知識があるシステムインテグレータにより作成および修正されることが多かった。

したがって、ＰＬＣを利用したセルコントローラの場合、システムインテグレータに外部委託する必要があるため、運用コストが高いという問題があった。また、生産工程の変更のたびに、システムインテグレータへの外部委託が必要になるため、生産工程の変更に時間がかかるという問題もあった。特に、近年では、多品種少量生産の要望が高く、生産工程は、頻繁に変更される。このように頻繁に発生する生産工程の変更のたびに、外部委託が必要となり、時間がかかることは、大きな問題となっていた。

なお、特許文献１には、加工セルを用いて物品を生産する際の製造スケジュールを自動的に生成するセルコントローラが開示されている。しかし、特許文献１には、この製造スケジュールの生成の具体的な手順は明記されていない。特に、特許文献１において、複数のワークを並行して生産する際に、ワーク間での作業リソースの競合を、どのように解消するのかが不明である。

また、特許文献２には、各作業リソースに、予め、１以上の作業単位をそれぞれ実行する動作プログラムを記憶させておき、必要に応じて、セルコントローラが、実行順序が付された作業単位の集合で構成される生産指令を各作業リソースに出力するシステムが開示されている。この場合、セルコントローラから生産指令が出力されると、作業リソースは、生産指令で指示された順序で動作プログラムを実行して作業を行う。しかし、こうした特許文献２の技術では、作業リソース側に、特別なプログラムを記憶させておく必要があり、手間であった。また、特許文献２においても、複数のワークを並行して生産する際に、ワーク間での作業リソースの競合を、どのように解消するのかが不明であった。

そこで本明細書では、複数のワーク間での作業リソースの競合を避ける生産プログラムを、加工セルの詳細な制御仕様やＰＬＣ言語を熟知していないオペレータであっても、容易に、作成および編集でき、これにより、物品の生産効率をより向上できるセルコントローラを開示する。

本明細書で開示するセルコントローラは、作業リソースとして、２以上の加工機と１以上のロボットとを含む加工セルの動作を制御するセルコントローラであって、前記加工セルで生産する１以上の品目それぞれに対応して用意される生産プログラムであって、対応する品目の物品を前記加工セルで一つだけ生産する際に実行すべき１以上の工程を記録した生産プログラムに基づいて、前記加工セルの動作を制御する、ことを特徴とする。

この場合、前記加工セルで生産する１以上の品目それぞれに対応して設けられ、対応する品目の物品の生産のために、前記加工セルへの新規のワークの投入を指令する１以上の生産管理部と、前記投入の指令を受けた場合に、前記生産プログラムに記録された前記１以上の工程を、順次、実行する複数のシーケンス実行部と、複数の前記作業リソースそれぞれに対応して設けられた複数のリソース調停部と、を備え、前記シーケンス実行部は、前記リソース調停部を当該リソース調停部に対応付けられた作業リソースとみなして、前記作業リソースに対する命令を前記リソース調停部に送信し、前記リソース調停部は、前記複数のシーケンス実行部それぞれが、当該リソース調停部に対応付けられた作業リソースを使用するタイミングを調停してもよい。

また、前記シーケンス実行部は、現行の工程の実行が完了する前に、次の工程で新たに必要となる作業リソースに対する使用リクエストを、当該作業リソースに対応付けられた前記リソース調停部に出力してもよい。

また、前記ロボットは、ハンドが装着される装着部を１以上有しており、前記シーケンス実行部は、次工程で新たにロボットが必要な場合には、現在の工程に対応する先行ワーク通過判定工程を特定し、先行ワークの生産工程を実行している他のシーケンス実行部が、前記先行ワーク通過判定工程を実行開始、または、前記先行ワーク通過判定工程に関するロボットの使用リクエストを発行してから、前記次工程に関するロボットの使用リクエストを発行し、前記先行ワーク通過判定工程は、前記次工程で使用する前記装着部と次に前記ロボットを使用再開する次回リソース呼び出し工程で使用する装着部が同じ場合には前記次回リソース呼び出し工程であり、異なる場合あるいは前記次回リソース呼び出し工程が存在しない場合は、前記次工程であってもよい。

また、さらに、前記生産プログラムを構成する複数の工程のうち、並行して実行可能な２以上の工程と、前記作業リソースに前記２以上の工程を並行して実行させる複合指令と、を記録した複合テーブルを格納する複合テーブル格納部を備え、前記リソース調停部は、互いに異なる２以上の前記シーケンス実行部それぞれから、前記並行して実行可能な２以上の工程の実行指令を受けた場合に、前記２以上の工程の実行指令を前記複合テーブルに基づいて前記複合指令に変換して前記作業リソースに出力してもよい。

また、互いに独立して稼働する２以上の前記生産管理部を備えており、前記セルコントローラは、前記加工セルに、２以上の前記品目の物品を並行して生産させてもよい。

また、さらに、前記工程の実行に関する異常の有無を監視し、前記異常が検出された場合には、前記異常が検出された工程の先頭、または、前記工程の先頭より前に設定されたリトライポイントに戻って、前記工程を含む１以上の工程を再実行させるリトライ指令を、前記シーケンス実行部に発行するリトライ判定部を備えてもよい。

この場合、前記シーケンス実行部は、前記リトライ指令により再実行が指定された工程について、代替の工程が規定されている場合には、前記代替の工程を実行してもよい。

また、前記リトライ判定部は、前記工程を実行開始してからの経過時間が予め規定された許容実行時間を超過した場合、および、前記工程を実行中の前記作業リソースからエラーが出力された場合、の少なくとも一方の場合に、前記異常が発生したと判定してもよい。

また、さらに、前記リトライ判定部から一つの前記シーケンス実行部に対する、一つの前記工程についての前記リトライ指令の連続発行回数が、予め規定された許容回数を超過した場合に、現在のワークを廃棄するワークスキップ工程を実行する、ワークスキップ実行部を備えてもよい。

本明細書で開示するセルコントローラによれば、オペレータは、対応する品目の物品を加工セルで一つだけ生産する際に実行すべき１以上の工程を記録した生産プログラムを作成すればよい。かかる生産プログラムは、オペレータの知識だけで作成できる。その結果、外部の専門家にプログラムの作成を依頼する必要がない。結果として、生産プログラムの作成および編集にかかる時間を削減できるため、物品の生産効率をより向上できる。また、セルコントローラが、リソース調停部を有する場合、オペレータが複雑な生産プログラムを作成しなくても、ワーク間の作業リソースの競合を避けることができる。

セルコントローラと、当該セルコントローラの制御対象である加工セルと、を示す図である。 セルコントローラの機能ブロック図である。 図２の要部を抽出した図である。 第一品目の物品を生産するための生産プログラムの一例を示す図である。 第二品目の物品を生産するための生産プログラムの一例を示す図である。 第一生産管理部の処理の流れを示すフローチャートである。 シーケンス実行部の処理の流れの前半を示すフローチャートである。 シーケンス実行部の処理の流れの後半を示すフローチャートである。 図７、図８のロボット用処理の流れを示すフローチャートである。 先行ワーク通過判定工程カウントを説明する図である。 リソース調停部の処理の流れを示すフローチャートである。 図１１の選択処理の流れを示すフローチャートである。 他の具体例におけるシーケンス実行部の処理の前半の流れを示すフローチャートである。 他の具体例におけるシーケンス実行部の処理の後半の流れを示すフローチャートである。 図１３、図１４のロボット用処理の流れを示すフローチャートである。 他の具体例のセルコントローラの機能ブロック図である。 複合テーブルの一例を示す図である。 複合動作判定部を有するリソース調停部の処理の前半の流れを示すフローチャートである。 複合動作判定部を有するリソース調停部の処理の後半の流れを示すフローチャートである。 セルコントローラのシミュレーション結果を示す図である。 セルコントローラの他のシミュレーション結果を示す図である。 セルコントローラの他のシミュレーション結果を示す図である。 他の具体例のセルコントローラの一部構成を示す図である。 リトライポイントを付記した生産プログラムの一例を示す図である。 代替の工程を追記した生産プログラムの一例を示す図である。 他の具体例のセルコントローラの一部構成を示す図である。

以下、図面を参照してセルコントローラ１０の構成について説明する。図１は、セルコントローラ１０と、当該セルコントローラ１０の制御対象である加工セル１００と、を示す図である。また、図２は、セルコントローラ１０の機能ブロック図であり、図３は、図２の要部を抽出した図である。

はじめに、制御対象である加工セル１００について説明する。加工セル１００は、２以上の加工機１０２，１０４を有しており、ワークに対して様々な加工を施す。本例の加工セル１００は、金属素材を加工する金属加工機を２つ有している。第一加工機１０２は、金属製のワークに対して切削加工を施す切削加工機、具体的には、旋盤である。第一加工機１０２は、メインスピンドル１０６とサブスピンドル１０８を有しており、メインスピンドル１０６からサブスピンドル１０８へのワークの受け渡しを自動で行うことができる。そのため、例えば、一つのワークに対して、メインスピンドル１０６を用いたワーク正面への加工と、サブスピンドル１０８を用いたワーク背面への加工と、を連続して自動的に施すことができる。第二加工機１０４も、第一加工機１０２と同様の構成であり、メインスピンドル１０６とサブスピンドル１０８とを有している。なお、加工機１０２，１０４のチャックには、ワークを保持するための爪が取り付けられるが、この爪は、ワークの形状に応じて変更する必要がある。そのため、加工セル１００には、複数種類の爪を保管した爪ストッカ１１４が設けられている。

ここで、第一加工機１０２と第二加工機１０４は、パラレルで利用されてもよいし、シリアルで利用されてもよい。したがって、第一加工機１０２で加工されたワークは、第二加工機１０４に投入されず、かつ、第二加工機１０４で加工されたワークは、第一加工機１０２に投入されない構成としてもよい。例えば、第一加工機１０２で第一品目のワークを加工し、第二加工機１０４で第二品目のワークを加工してもよい。また、別の形態として、第一加工機１０２で加工されたワークを、第二加工機１０４に投入し、追加の加工を施すようにしてもよい。例えば、第一品目のワークの荒加工を第一加工機１０２で行い、このワークの仕上げ加工を第二加工機１０４で行ってもよい。

加工セル１００には、さらに、ロボット１１０も設けられている。ロボット１１０は、ワークや加工機の爪等を搬送するために設けられている。図示例のロボット１１０は、複数のリンクが関節を介して連結された多関節型のシリアルマニピュレータである。ロボット１１０の先端には、ワーク等を保持するためのハンド１１１ａ，１１１ｂが交換可能に取り付けられている。図１の例では、ロボット１１０は、２つのハンド１１１ａ，１１１ｂが同時に装着可能なダブルハンドタイプとなっている。なお、以下では、二つのハンド１１１ａ，１１１ｂを区別しない場合は、添え字アルファベットを省略して「ハンド１１１」と呼ぶ。また、本例では、ダブルハンドタイプのロボット１１０を用いているが、ロボット１１０は、１つのハンド１１１のみが装着可能なシングルハンドタイプでもよい。

ハンド１１１の種類は、保持する物品の形状に応じて選択される。例えば、加工前のワークを保持する場合と、加工後のワークを保持する場合と、では異なる種類のハンドを使用することがある。この場合、シングルハンドタイプのロボット１１０では、加工前のワークを搬送した後、加工後のワークを搬送する際には、装着するハンド１１１を交換する。また、図１に示すようなダブルハンドタイプのロボット１１０では、一つのロボット１１０に、加工前のワーク用のハンド１１１ａと、加工後のワーク用のハンド１１１ｂと、が装着される。この場合、ロボット１１０は、加工前のワークと加工後のワークを同時に保持することができるが、加工前の２つのワークあるいは加工後の２つのワークは、同時に保持できない。こうしたロボット１１０に装着されるハンド１１１は、ハンドストッカ１１２に保管されている。

加工セル１００には、さらに、ワーククリーナ１１６およびワーク計測装置１１８が設けられている。ワーククリーナ１１６は、加工後のワークを洗浄する装置であり、例えば、エアや洗浄液等の洗浄媒体を噴出する装置である。このワーククリーナ１１６には、同時に二つのワークを投入できる。ワーク計測装置１１８は、加工前または加工後のワークの形状を計測するもので、例えば、レーザ測定器等を有する。レーザ測定器には、ワークを載置や保持する機構はなく、ワークは、ロボット１１０に保持された状態で、ワーク計測装置１１８により測定される。

加工セル１００には、さらに、ワークの待機場所として、搬入パレット１２２、搬出パレット１２４、および、中間置台１２０が用意されている。搬入パレット１２２は、未加工のワークの待機場所であり、搬出パレット１２４は、生産完了して搬出予定のワークの待機場所である。中間置台１２０は、生産工程の途中において、一時的に、ワークを待機させる場所である。この中間置台１２０には、２つのワークを同時に投入できる。

セルコントローラ１０は、こうした加工セル１００の動作を制御する。より具体的には、セルコントローラ１０は、必要な品目の物品を必要数だけ生産するために、加工セル１００を構成する装置（例えば加工機やロボット１１０、ワーク計測装置１１８等）に指令を与える。なお、以下では、加工セル１００の構成要素のうち、セルコントローラ１０から指令を受け取る要素を「作業リソース１３０」と呼ぶ。図１の例では、複数ある構成要素のうち、第一加工機１０２、第二加工機１０４、および、ロボット１１０が、作業リソース１３０として機能するものとする。

セルコントローラ１０は、物理的には、プロセッサ１２と、メモリ１４と、通信インターフェース（以下「通信Ｉ／Ｆ１６」という）と、入力装置１８と、出力装置２０と、を有したコンピュータである。この「コンピュータ」には、コンピュータシステムを一つの集積回路に組み込んだマイクロコントローラも含まれる。また、プロセッサ１２とは、広義的なプロセッサを指し、汎用的なプロセッサ（例えばＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、等）や、専用のプロセッサ（例えばＧＰＵ：Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、プログラマブル論理デバイス、等）を含むものである。また、以下に述べるプロセッサ１２の動作は、１つのプロセッサ１２によって成されるのみでなく、物理的に離れた位置に存在する複数のプロセッサ１２の協働により成されるものであってもよい。同様に、メモリ１４も、物理的に一つの要素である必要はなく、物理的に離れた位置に存在する複数のメモリ１４で構成されてもよい。また、メモリ１４は、半導体メモリ（例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、ソリッドステートドライブ等）および磁気ディスク（例えば、ハードディスクドライブ等）の少なくとも一つを含んでもよい。

通信Ｉ／Ｆ１６は、セルコントローラ１０の外部の機器（例えば、ロボット１１０や加工機のコントローラ（図示せず）や他のコンピュータ等）との間で、データを授受する。この通信Ｉ／Ｆ１６は、外部の機器と、無線で通信してもよいし、有線で通信してもよい。入力装置１８は、オペレータからの操作指示を受け付けるもので、例えば、キーボードやマウス、タッチパネル、マイク等を含む。出力装置２０は、情報をオペレータに提示するもので、例えば、モニタや、スピーカ、プリンタ等を含む。

こうしたセルコントローラ１０は、機能的には、図２に示すような構成を有する。このセルコントローラ１０の機能的構成の説明に先立って、セルコントローラ１０について簡単に説明する。

従来のセルコントローラ１０は、市販の汎用ＰＬＣを有することが多かった。この場合、所望の生産工程を実現するために、ＰＬＣのプログラミング言語を使って、工場ラインの加工セル１００の要求仕様に合わせたＰＬＣプログラムが開発されていた。例えば、従来のセルコントローラ１０は、加工の進捗に応じて、各作業リソース１３０に対して、当該作業リソース１３０用のプログラム（例えば加工機であればＮＣプログラム）の実行を指示する。従来のセルコントローラ１０では、こうしたセルコントローラ１０の挙動を記述したラダープログラム等のＰＬＣプログラムを作成する必要があった。なお、どのタイミングでどの作業リソース１３０にどのプログラムを出力するかは、加工する品目の種類、使用する作業リソース１３０の種類、加工途中におけるワークの位置等の情報に基づいて決定される。しかし、こうしたＰＬＣプログラムは、セルコントローラ１０（ひいてはＰＬＣ）が行うべき機能を、全ての入力信号の組み合わせから、動作シーケンスとして記述していた。そのため、加工セル１００の設備管理者またはオペレータが、自らＰＬＣプログラムの作成や修正を行うことは難しく、通常、ＰＬＣプログラムは、その専門知識があるシステムインテグレータにより作成および修正されることが多かった。

したがって、ＰＬＣを利用したセルコントローラ１０の場合、システムインテグレータに外部委託する必要があるため、運用コストが高いという問題があった。また、生産工程の変更のたびに、システムインテグレータへの外部委託が必要になるため、生産工程の変更に時間がかかるという問題もあった。特に、近年では、多品種少量生産の要望が高く、生産工程は、頻繁に変更される。このように頻繁に発生する生産工程の変更のたびに、外部委託が必要となり、時間がかかることは、大きな問題となっていた。

本例のセルコントローラ１０は、こうしたＰＬＣプログラムを不要として、オペレータが容易に作成可能な生産プログラムに基づいて、加工セル１００の動作を制御する。生産プログラムは、物品を加工セル１００で一つだけ生産する際に実行すべき１以上の工程を記録したプログラムである。こうした生産プログラムは、加工セル１００で生産する品目の数だけ用意される。

図４は、第一品目の物品を生産するための生産プログラムの一例を示す図であり、図５は、第二品目の物品を生産するための生産プログラムの一例を示す図である。図４に示す第一品目用の生産プログラムには、第一品目を生産するために実行される複数（図示例では１５個）の工程ごとに、工程番号、工程名、使用する作業リソース１３０の種類、および、作業リソース１３０を動作させるためのリソースプログラムの識別情報が、互いに、対応付けて記録されている。こうした生産プログラムは、そのパラメータをオペレータが容易に編集できる形式、例えば、表形式やテキスト形式等のような形式でファイルに格納されている。図４において、作業リソース１３０のうち、第一加工機１０２は「ＮＣ１」、第二加工機１０４は「ＮＣ２」、ロボット１１０は「Ｒ１」と表記されている。また、リソースプログラムの欄には、各作業リソース１３０が読み込んで実行するプログラムの識別情報として、当該プログラムの名称が記録されている。図４の例に従えば、第一品目のワークは、第一加工機１０２により切削加工され、ロボット１１０により搬送される。

第二品目用の生産プログラムも同様の構成であり、第二品目の物品を生産するために実行される複数（図示例では１５個）の工程ごとに、工程番号、工程名、使用する作業リソース１３０の種類、および、作業リソース１３０を動作させるためのリソースプログラムの識別情報が、互いに、対応付けて記憶されている。図５の例では、第二品目のワークは、第二加工機１０４により切削加工され、ロボット１１０により搬送される。そして、この図４、図５から明らかなとおり、本例の生産プログラムは、単一のワークの生産の工程を順番に記録したものであり、ＰＬＣ等のプログラム言語に不慣れなオペレータであっても容易に作成でき、修正できる。そして、セルコントローラ１０による加工セル１００の制御を、かかる生産プログラムに基づいて実行することで、生産工程の変更に対して、オペレータが迅速に対応でき、より効率的な物品の生産が可能となる。

次に、セルコントローラ１０の機能的構成について図２、図３を参照して説明する。セルコントローラ１０は、機能的には、図２に示すように、１以上の生産管理部２２＿１～２２＿２と、複数のシーケンス実行部２４＿１～２４＿ｎと、複数のリソース調停部２６＿１～２６＿ｍと、一つの品目別生産プログラム格納部２８と、を有している。なお、以下では、第一生産管理部２２＿１と第二生産管理部２２＿２を区別しない場合は、「第一」または「第二」の表記を省略するとともに、符号から「＿１」または「＿２」を削除し、単に、「生産管理部２２」と呼ぶ。シーケンス実行部およびリソース調停部についても同様とする。

品目別生産プログラム格納部２８は、上述した生産プログラムを記憶する。生産プログラムは、加工セル１００で生産する１以上の品目それぞれに対応して用意され、記憶される。オペレータは、必要に応じて、この品目別生産プログラム格納部２８に、新規の生産プログラムを格納できる。また、オペレータは、必要に応じて、品目別生産プログラム格納部２８に格納された生産プログラムに対して編集を加えることができる。

生産管理部２２は、加工セル１００で生産する品目それぞれに対応して設けられており、対応する品目の生産のために、加工セル１００への新規のワークの投入を指令する。本例では、加工セル１００は、第一品目と第二品目を生産するため、セルコントローラ１０は、二つの生産管理部２２、すなわち、第一生産管理部２２＿１と第二生産管理部２２＿２とを有している。こうした生産管理部２２は、実際には、コンピュータ上で起動するアプリケーションである。したがって、メモリ１４に記憶された生産管理部２２用のアプリケーションプログラムをプロセッサ１２が実行することで、コンピュータが、生産管理部２２として機能する。本例では、二つの生産管理部２２、すなわち、第一生産管理部２２＿１と第二生産管理部２２＿２と、を設けているため、二つの生産管理部２２用のアプリケーションが互いに独立して起動することになる。

生産管理部２２は、外部のコンピュータまたはオペレータから、生産指令を受け取る。生産指令には、生産すべき品目の識別情報と、生産すべきロット数と、が含まれている。こうした生産指令を受信すると、生産管理部２２は、後述するシーケンス実行部２４に、対応する品目の生産プログラムの実行を指令する。かかる指令を行うことで、新規のワークが加工セル１００に投入される。したがって、生産管理部２２によるシーケンス実行部２４への生産プログラムの実行指令は、新規ワークの加工セル１００への投入指示として機能する。こうしたシーケンス実行部２４への生産プログラムの実行指令は、加工済みワークの数が指定されたロット数に達するまで繰り返される。また、生産管理部２２は、加工セル１００に現時点で投入されているワークの数や、加工済みのワークの数も管理する。

シーケンス実行部２４は、生産管理部２２からの指令に基づいて、生産管理部２２から指定された生産プログラムに記録された１以上の工程を、順次、実行する。このシーケンス実行部２４も、生産管理部２２と同様に、コンピュータ上で起動するアプリケーションである。したがって、メモリ１４に記憶されたシーケンス実行部２４用のアプリケーションプログラムをプロセッサ１２が実行することで、コンピュータが、シーケンス実行部２４として機能する。本例では、複数のシーケンス実行部２４を設けているため、複数のシーケンス実行部２４用のアプリケーションが互いに独立して起動することになる。

複数のシーケンス実行部２４は、互いに独立して動作する。また、各シーケンス実行部２４は、後述するリソース調停部２６を当該リソース調停部２６に対応付けられた作業リソース１３０とみなして、作業リソース１３０に対する指令を前記リソース調停部２６に送信する。具体的には、シーケンス実行部２４は、図３に示すように、作業リソース１３０の使用リクエストＲＥＱｎｍや、作業リソース１３０へのコマンドＣＭＤｎｍをリソース調停部２６に送信し、リソース調停部２６は、リクエストの許可通知ＡＣＫｎｍや、コマンドの実行完了を示すＤＯＮＥｎｍをシーケンス実行部２４に送信する。なお、「ＲＥＱｎｍ」のうち、「ｎ」は、要求元のシーケンス実行部２４＿ｎの番号を、「ｍ」は、要求先のリソース調停部２６＿ｍの番号を、それぞれ示している。「ＣＭＤｎｍ」、「ＡＣＫｎｍ」、「ＤＯＮＥｎｍ」における「ｎ」、「ｍ」の意味も同じである。

第一生産管理部２２＿１は、予め規定の数（例えば４つ）のシーケンス実行部２４を、リングバッファ的に順次使用して、第一品目の生産を実行してゆく。例えば、第一生産管理部２２＿１は、第一シーケンス実行部２４＿１に１番目のワークの、第二シーケンス実行部２４＿２に２番目のワークの、第三シーケンス実行部２４＿３に３番目のワークの、第四シーケンス実行部２４＿４に４番目のワークの投入を指示する。そして、１番目のワークの生産が完了すれば、第一生産管理部２２＿１は、第一シーケンス実行部２４＿１に対して５番目のワークの投入を指示する。同様に、第二生産管理部２２＿２も、予め規定の数（例えば４つ）のシーケンス実行部２４を、リングバッファ的に順次使用して、ワーク加工指令を投入してゆくことで、第二品目の生産を実行してゆく。

ここで、こうしたシーケンス実行部２４は、２以上であれば、その個数は、特に限定されない。ただし、作業リソース１３０が、作業を行わずに無駄に待機する時間を削減し、効率的な生産を実現するためには、シーケンス実行部２４は、加工セル１００に同時に投入可能なワークの最大数（以下「最大投入可能数Ｗｍａｘ」と呼ぶ）だけ設ける。第一品目と第二品目を並列生産する場合、最大投入可能数Ｗｍａｘは、加工セル１００に同時に投入可能な第一品目のワークの最大数（以下「第一投入可能数Ｗ１ｍａｘ」という）と、加工セル１００に同時に投入可能な第二品目のワークの最大数（以下「第二投入可能数Ｗ２ｍａｘ」という）と、の合計値となる。すなわち、Ｗｍａｘ＝Ｗ１ｍａｘ＋Ｗ２ｍａｘである。

図４、図５の生産プログラムに従って、第一品目および第二品目の物品を並行して生産する場合、第一品目のワークは、ロボット１１０、第一加工機１０２、中間置台１２０、ワーククリーナ１１６の４か所に同時に位置することができる。そのため、この場合、第一投入可能数Ｗ１ｍａｘは、「４」となる。なお、ロボット１１０は、一時的に二つのワークを保持することができるが、本例では、２つのワークを１つの作業リソース１３０に割り当てた状態が、工程を跨いで維持することはない。そのため、ロボット１１０に位置するワークの数は、「１」とカウントできる。同様に、第一加工機１０２に位置するワークの数も「１」とカウントできる。

また、この場合、第二品目のワークは、ロボット１１０、第二加工機１０４、中間置台１２０、ワーククリーナ１１６の４か所に同時に位置することができる。そのため、第二投入可能数Ｗ２ｍａｘも、「４」となる。そして、最大投入可能数Ｗｍａｘは、Ｗｍａｘ＝４＋４＝８となる。シーケンス実行部２４は、この最大投入可能数Ｗｍａｘ＝８だけ設ければ、最大投入可能数Ｗｍａｘのワークを並列で生産することができ、作業リソース１３０の無駄な待機時間を削減でき、効率的な生産が可能となる。なお、シーケンス実行部２４を、最大投入可能数Ｗｍａｘ＝８より多く設けてもよいが、生産効率の更なる向上が望めない一方で、コンピュータリソースの使用量が増加する点に留意する必要がある。

リソース調停部２６は、複数の作業リソース１３０それぞれに対応して設けられ、複数のシーケンス実行部２４それぞれが、対応する作業リソース１３０を使用するタイミングを調停する。図１の例の場合、作業リソース１３０は、第一加工機１０２、第二加工機１０４、および、ロボット１１０の三つであるため、リソース調停部２６は、三つ設けられる。そして、例えば、第一リソース調停部２６＿１は、ロボット１１０（第一作業リソース１３０＿１）に、第二リソース調停部２６＿２は、第一加工機１０２（第二作業リソース１３０＿２）に、第三リソース調停部２６＿３は、第二加工機１０４（第三作業リソース１３０＿３）に、それぞれ、対応付けられる。

このリソース調停部２６も、生産管理部２２、シーケンス実行部２４と同様に、コンピュータ上で起動するアプリケーションである。したがって、メモリ１４に記憶されたリソース調停部２６用のアプリケーションプログラムをプロセッサ１２が実行することで、コンピュータが、リソース調停部２６として機能する。本例では、複数のリソース調停部２６を設けているため、複数のリソース調停部２６用のアプリケーションが互いに独立して起動することになる。

リソース調停部２６は、上述した通り、複数のシーケンス実行部２４それぞれが、対応する作業リソース１３０を使用するタイミングを調停する。この調停のために、リソース調停部２６は、複数のシーケンス実行部２４からの使用リクエストＲＥＱｎｍを随時、受け付ける。そして、対応する作業リソース１３０が開放されれば、受信している使用リクエストの中から一つの使用リクエストＲＥＱｎｍを、予めプログラムで規定された優先順位に基づいて選択する。ここで、優先順を決定するアルゴリズムは、機器の構成に応じて、適宜変更可能である。本例では、次の（１）から（３）に従い、一つの使用リクエストＲＥＱｎｍを選択する。
（１）同一の品目の使用リクエストＲＥＱｎｍのうち、工程番号が大きいリクエストを優先する。
（２）異なる品目の使用リクエストＲＥＱｎｍを比較する場合は、使用リクエストＲＥＱｎｍを発行してからの待ち時間が長いリクエストを優先する。
（３）異なる品目の使用リクエストＲＥＱｎｍの待ち時間が同じ場合、第一品目の使用リクエストＲＥＱｎｍを優先する。

一つの使用リクエストＲＥＱｎｍが選択できれば、リソース調停部２６は、当該使用リクエストＲＥＱｎｍを発行したシーケンス実行部２４に、許可通知ＡＣＫｎｍを出力する。この許可通知ＡＣＫｎｍを受ければ、シーケンス実行部２４は、生産プログラムに登録されたリソースプログラムの識別情報を含むコマンドＣＭＤｎｍを、リソース調停部２６に出力する。リソース調停部２６は、このコマンドＣＭＤｎｍを、対応する作業リソース１３０に出力する。作業リソース１３０が、送信されたコマンドＣＭＤｎｍに従い、動作することで、ワークの加工工程が実行される。作業リソース１３０は、コマンドＣＭＤｎｍの実行が完了すれば、完了通知ＤＯＮＥｎｍをリソース調停部２６に出力する。リソース調停部２６は、受信した完了通知ＤＯＮＥｎｍをシーケンス実行部２４に送信する。シーケンス実行部２４は、完了通知ＤＯＮＥｎｍを受信すれば、作業リソース１３０の開放、あるいは、次の工程のコマンドＣＭＤｎｍをリソース調停部２６に通知する。以降、同様の処理を全てのリソース調停部２６で繰り返すことで、ワークが生産される。

次に、こうした生産管理部２２、シーケンス実行部２４、リソース調停部２６それぞれの処理の流れについて説明する。図６は、第一生産管理部２２＿１の処理の流れを示すフローチャートである。第一生産管理部２２＿１は、オペレータまたは外部のコンピュータから生産指令を受信するまで待機する（Ｓ１００）。生産指令には、生産すべき品目の識別情報と、そのロット数Ｌ１と、が含まれている。生産指令を受信すれば、第一生産管理部２２＿１は、第一投入数Ｗ１ｎｏｗおよび第一完了数Ｗ１ｄｏｎｅを「０」にリセットする（Ｓ１０２）。第一投入数Ｗ１ｎｏｗは、現時点で、加工セル１００内にある第一品目のワークの数である。また、第一完了数Ｗ１ｄｏｎｅは、現時点で、生産完了した第一品目のワークの数である。

次に、第一生産管理部２２＿１は、第一完了数Ｗ１ｄｏｎｅとロット数Ｌ１とを比較する（Ｓ１０４）。Ｗ１ｄｏｎｅ＜Ｌ１であれば、第一生産管理部２２＿１は、続いて、第一品目用の新たなワークが投入可能か否かを確認する。具体的には、第一生産管理部２２＿１は、第一投入数Ｗ１ｎｏｗと第一投入可能数Ｗ１ｍａｘとの比較（Ｓ１０６）と、工程カウントＣＮＴ＝０の先行ワークの有無の確認（Ｓ１０８）と、を行う。なお、工程カウントＣＮＴとは、各シーケンス実行部２４が、現在実行している工程の番号の値であり、この工程カウントＣＮＴの値は、シーケンス実行部２４において管理されている。

Ｗ１ｎｏｗ≧Ｗ１ｍａｘの場合、加工セル１００には、第一品目用のワークを新たに投入できる余裕がないといえる。また、Ｗ１ｎｏｗ＜Ｗ１ｍａｘであったとしても、ＣＮＴ＝０の先行ワーク、すなわち、何らかの理由により、生産工程が初期から進んでいない先行ワークが存在する場合には、新規なワークを投入しても、当該新規なワークに対する生産工程は進行できない。したがって、Ｗ１ｎｏｗ≧Ｗ１ｍａｘの場合（Ｓ１０６でＮｏ）、または、ＣＮＴ＝０の先行ワークがある場合（Ｓ１０８でＹｅｓ）、第一生産管理部２２＿１は、シーケンス実行部２４に対して生産プログラムの実行を指示することなく、ステップＳ１１４に進む。

一方、Ｗ１ｎｏｗ＜Ｗ１ｍａｘ（Ｓ１０６でＹｅｓ）、かつ、ＣＮＴ＝０の先行ワークがない場合（Ｓ１０８でＮｏ）、第一生産管理部２２＿１は、ビジーでないシーケンス実行部２４に対して、生産プログラムの実行を指示（Ｓ１１０）したうえで、第一投入数Ｗ１ｎｏｗをインクリメントする（Ｓ１１２）。この実行指示は、第一生産管理部２２＿１が、シーケンス実行部２４に対して、実行すべき生産プログラムの識別情報（例えば名称やアドレス等）を引数として渡すことで行える。

ステップＳ１１４において、第一生産管理部２２＿１は、シーケンス実行部２４から加工完了の通知の有無を監視する。シーケンス実行部２４から加工完了の通知があった場合には、第一投入数Ｗ１ｎｏｗをデクリメントし、第一完了数をインクリメントする（Ｓ１１６）。一方、加工完了の通知がない場合には、これらのパラメータを変更することなく、ステップＳ１０４に戻る。そして、Ｗ１ｄｏｎｅ≧Ｌ１（Ｓ１０４でＮｏ）になるまで、ステップＳ１０４からＳ１１６を繰り返す。なお、ここでは、第一生産管理部２２＿１を例に挙げて説明したが、第二生産管理部２２＿２の処理の流れも同じである。

次に、シーケンス実行部２４の処理の流れについて図７、図８を参照して説明する。シーケンス実行部２４は、生産管理部２２により生産プログラムの実行が指示されるまで待機する（Ｓ２００）。生産プログラムの実行が指示されれば、シーケンス実行部２４は、工程カウントＣＮＴを「０」にリセットする（Ｓ２０１）。続いて、生産管理部２２から指定された生産プログラムを読み込み、最初の工程の実行に使用する作業リソース１３０を特定する（Ｓ２０２）。これは、生産プログラム（図４、図５参照）のリソース欄を参照することで特定できる。作業リソース１３０として、ロボット１１０を使用する場合（Ｓ２０４でＹｅｓ）、シーケンス実行部２４は、所定のロボット用処理（Ｓ２０６）を実行するが、これについては、後述する。

シーケンス実行部２４は、使用する作業リソース１３０が特定できれば、続いて、特定された作業リソース１３０の使用リクエストＲＥＱｎｍを発行する（Ｓ２０８）。この使用リクエストＲＥＱｎｍは、作業リソース１３０に対応するリソース調停部２６に出力される。したがって、ロボット１１０を使用する場合、第ｎシーケンス実行部２４＿ｎは、ロボット１１０に対応する第一リソース調停部２６＿１に対する使用リクエストＲＥＱｎ１を出力する。また、ロボット１１０と第一加工機１０２の双方を使用する場合、第ｎシーケンス実行部２４＿ｎは、ロボット１１０に対応する第一リソース調停部２６＿１に対する使用リクエストＲＥＱｎ１と、第一加工機１０２に対応する第二リソース調停部２６＿２に対する使用リクエストＲＥＱｎ２と、の双方を出力する。各使用リクエストＲＥＱｎｍには、品目の識別情報と、シーケンス実行部２４で管理している工程カウントＣＮＴの値と、が含まれている。

その後、シーケンス実行部２４は、使用を要求している全ての作業リソース１３０について、使用が許可されるまで、すなわち、許可通知ＡＣＫｎｍを受信するまで待機する（Ｓ２１０）。全ての作業リソース１３０の使用が許可された場合、シーケンス実行部２４は、工程カウントＣＮＴをインクリメント（Ｓ２１２）したうえで、使用する作業リソース１３０へのコマンドＣＭＤｎｍを、それぞれ、対応するリソース調停部２６に出力する（Ｓ２１４）。これにより、コマンドＣＭＤｎｍがリソース調停部２６を介して作業リソース１３０に入力され、当該コマンドＣＭＤｎｍに応じた処理が進められる。シーケンス実行部２４は、コマンドＣＭＤｎｍの実行が完了、すなわち、完了通知ＤＯＮＥｎｍを受信するまで待機する（Ｓ２１６）。

コマンドＣＭＤｎｍの実行が完了すれば（Ｓ２１６でＹｅｓ）、シーケンス実行部２４は、工程カウントＣＮＴを、最大工程数ＣＮＴｍａｘと比較する（Ｓ２１８）。ＣＮＴ≧ＣＮＴｍａｘの場合（Ｓ２１８でＮｏ）、生産プログラムの実行が完了したということになる。この場合、シーケンス実行部２４は、全ての作業リソースを開放、すなわち、使用リクエストＲＥＱｎｍをＯＦＦしたうえで（Ｓ２２０）、加工完了したことを生産管理部２２に通知する（Ｓ２２２）。生産管理部２２は、この通知を受ければ、投入数Ｗｎｏｗをデクリメントし、完了数Ｗｄｏｎｅをインクリメントする。

一方、ステップＳ２１８で、ＣＮＴ＜ＣＮＴｍａｘの場合（Ｓ２１８でＹｅｓ）、未実行の工程があるということである。したがって、この場合、シーケンス実行部２４は、次の工程を実行する。具体的には、シーケンス実行部２４は、次の工程で不要の作業リソース１３０を開放、すなわち、使用リクエストＲＥＱｎｍをＯＦＦしたうえで（Ｓ２２４）、次の工程で新規に使用する作業リソース１３０を特定する（Ｓ２２６）。そして、新規に使用する作業リソース１３０がロボット１１０を含む場合（Ｓ２３０でＹｅｓ）には、所定のロボット用処理（Ｓ２０６）を行ったうえで、また、ロボット１１０を含まない場合は（Ｓ２３０でＮｏ）、即座に、使用する作業リソース１３０への使用リクエストＲＥＱｎｍを発行する（Ｓ２３２）。そして、使用を要求する全ての作業リソース１３０について許可が得られれば（Ｓ２３４でＹｅｓ）、ステップＳ２１２に進む。そして、以降、同様の処理を、ＣＮＴ≧ＣＮＴｍａｘになるまで繰り返す。

ここで、ロボット用処理について図９、図１０を参照して説明する。図９は、ロボット用処理の流れを示すフローチャートである。図１０は、後述する先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓを説明する図である。加工セル１００に設けられた作業リソース１３０のうち、ロボット１１０は、ワークを搬送する機能を持つ。換言すれば、ロボット１１０は、加工機等にワークを投入するローディング装置として機能するとともに、加工機等からワークを取り出すアンローディング装置としても機能する。かかるロボット１１０に対する使用リクエストＲＥＱｎｍは、他のワークの進捗を考慮して発行しなければ、先行ワークと後続ワークが互いに、相手の工程進行を阻害し合うデッドロックが発生する。

例えば、ロボット１１０がシングルハンドタイプの場合において、先行ワークを第一加工機１０２から取り外す前に、後続ワークに対してロボット１１０の使用許可が出されたとする。この場合、先行ワークが第一加工機１０２に残存しているため、後続ワークを第一加工機１０２に取り付けることができず、また、ロボット１１０が後続ワークに占有されているため、先行ワークを第一加工機１０２から取り外すことができない。結果として、後続ワークを第一加工機１０２に取り付ける工程と、先行ワークを第一加工機１０２から取り外す工程と、がいずれも、それ以上、進行できないデッドロックとなる。

ロボット１１０がダブルハンドタイプの場合には、二つのワークを同時に保持可能であるため、こうした問題は、多少は、軽減される。しかし、上述した通り、ダブルハンドタイプの場合、ロボット１１０は、未加工ワークを保持するためのハンドと、切削加工後のワークを保持するためのハンドと、を有している。そのため、ロボット１１０は、切削加工後のワークは、一つしか保持できない。その結果、先行ワークが、切削加工後用のハンドを用いてワーククリーナ１１６から取り出される場合に、後続ワークを切削加工後用のハンドを用いてワーククリーナ１１６に取り付けるための使用リクエストＲＥＱｎｍが発行され、後続ワークにロボット１１０が割り当てられると、デッドロックが生じる。

そこで、本例では、ロボット１１０の使用を新たに要求する場合には、先行ワークとの調整を行うロボット用処理を実行する。ロボット用処理では、まず、現在の工程カウントＣＮＴに対応する先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓを特定する。先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓは、後続ワークが、ロボット１１０の使用リクエストＲＥＱｎｍを発行する際に、先行ワークが完了しておくべき工程カウントである。

この先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓについて、具体的に説明する。先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓを決定する際には、次回リソース呼び出し工程と、装着部と、が重要となる。次回リソース呼び出し工程とは、現在の工程以降、最初に、ロボット１１０の使用を停止した後、再び、ロボット１１０の使用を再開する工程である。また、ロボット１１０には、ハンドを装着する装着部が設けられている。この装着部の個数は、シングルハンドタイプの場合は１つであり、ダブルハンドタイプの場合は２つである。次工程で使用する装着部と、次回リソース呼び出し工程で使用する装着部が同じ場合には、この次回リソース呼び出し工程の値が先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓとして設定され、次工程で使用する装着部と、次回リソース呼び出し工程で使用する装着部が異なる場合、あるいは、次回リソース呼び出し工程が存在しない場合には、次工程の値が先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓとして設定される。

図１０は、工程カウントＣＮＴと、先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓと、の関係の一例を示す図である。図１０の例において、後続ワーク（シーケンス実行部２４）は、工程カウントＣＮＴ＝０，７，１１，１３が完了したタイミングで、ロボット１１０の使用リクエストＲＥＱｎ１を発行する。この工程カウントＣＮＴ＝０，７，１１，１３について、先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓが設定されている。

シングルハンドタイプの場合、工程カウントＣＮＴ＝０の次の工程カウントＣＮＴ＝１で使用する装着部は「ｈ１」である。また、工程カウントＣＮＴ＝０からみて、次回リソース呼び出し工程は、工程カウントＣＮＴ＝８であり、この工程カウントＣＮＴ＝８で使用する装着部は、「ｈ１」である。したがって、シングルハンドタイプの場合、工程カウントＣＮＴ＝０に対応する先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓは、「８」となる。同様に、工程カウントＣＮＴ＝７に対応する先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓは、「１２」となる。また、工程カウントＣＮＴ＝１３に関しては、次回リソース呼び出し工程が存在しないため、先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓは、次工程のカウント値、すなわち、「１４」となる。

一方、ダブルハンドタイプの場合、工程カウントＣＮＴ＝０の次の工程カウントＣＮＴ＝１で使用する装着部は、「ｈ１」である。また、工程カウントＣＮＴ＝０からみて、次回リソース呼び出し工程は、工程カウントＣＮＴ＝８であり、この工程カウントＣＮＴ＝８で使用する装着部は、「ｈ２」である。つまり、次工程で使用する装着部「ｈ１」と次回リソース呼び出し工程で使用する装着部「ｈ２」は、異なる。そのため、この場合、工程カウント＝０に対応する先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓは、「１」となる。また、工程カウントＣＮＴ＝７の場合、次の工程カウントＣＮＴ＝８で使用する装着部「ｈ２」と、次回リソース呼び出し工程カウントＣＮＴ＝１２で使用する装着部「ｈ２」と、が同じである。そのため、工程カウントＣＮＴ＝７に対応する先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓは、「１２」となる。こうした工程カウントＣＮＴと先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓとの関係は、シーケンス実行部２４が、生産プログラムを解釈することで自動的に判別してもよいし、予め、図１０に示すような対応表をオペレータ側で用意しておいてもよい。

ロボット用処理では、まず、現在の工程カウントＣＮＴに対応する先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓを特定する（Ｓ２４０）。次に、シーケンス実行部２４は、先行ワークの現在の工程カウント（以下「先行工程カウントＣＮＴｐ」という）と、特定された先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓと、を比較する（Ｓ２４２）。比較の結果、ＣＮＴｐ＜ＣＮＴｓの場合（Ｓ２４２でＮｏ）は、ロボット１１０への使用リクエストＲＥＱｎｍは、発行せず、そのまま待機する。一方、ＣＮＴｐ≧ＣＮＴｓの場合（Ｓ２４２でＹｅｓ）、シーケンス実行部２４は、ステップＳ２０８またはＳ２３２に進み、ロボット１１０への使用リクエストＲＥＱｎｍを発行する。

このように、デッドロックの原因となる作業リソース１３０については、先行ワークの進捗を考慮して使用リクエストＲＥＱｎｍを発行することで、デッドロックを確実に防止できる。なお、本例では、ロボット１１０についてのみ、先行ワークの進捗を考慮したが、デッドロックが発生し得る作業リソース１３０であれば、他の作業リソース１３０についても、先行ワークの進捗を考慮してもよい。また、本例では、シーケンス実行部２４において、先行ワークの進捗を把握し、使用リクエストＲＥＱｎｍの発行タイミングを調整している。しかし、シーケンス実行部２４ではなく、リソース調停部２６において、先行ワークの進捗を把握し、許可通知ＡＣＫｎｍの発行タイミングを調整するようにしてもよい。また、図１０の例では、ロボット１１０に一度装着したハンドは、生産プログラムの終了まで、交換しないこととなっている。しかし、必要に応じて、一つの装着部に装着されるハンドの種類は、交換されてもよい。

次に、リソース調停部２６の処理について説明する。図１１は、リソース調停部２６の処理の流れを示すフローチャートである。リソース調停部２６は、図１１の処理と並行して、随時、複数のシーケンス実行部２４から、対応する作業リソース１３０の使用リクエストＲＥＱｎｍを受け付けている。その状態で、対応する作業リソース１３０が開放されれば（Ｓ３００でＹｅｓ）、リソース調停部２６は、その時点で受信している複数の使用リクエストの中から一つの使用リクエストＲＥＱｎｍを選択する（Ｓ３０２）。図１２は、この選択処理の流れを示すフローチャートである。

図１２に示す通り、リクエストを選択する際には、まず、第一品目に関する使用リクエストのうち、工程カウントＣＮＴが最大の第一使用リクエストＲＥＱ１と、その待ち時間Ｔｗ１を、特定する（Ｓ３２０）。続いて、第二品目に関する使用リクエストのうち、工程カウントＣＮＴが最大の第二使用リクエストＲＥＱ２と、その待ち時間Ｔｗ２を、特定する（Ｓ３２２）。次に、リソース調停部２６は、第一使用リクエストＲＥＱ１の待ち時間Ｔｗ１と、第二使用リクエストＲＥＱ２の待ち時間Ｔｗ２と、を比較する（Ｓ３２４）。

比較の結果、待ち時間Ｔｗ１が、待ち時間Ｔｗ２と同じ、または、待ち時間Ｔｗ２より大きい場合（Ｓ３２４でＹｅｓ）、リソース調停部２６は、第一使用リクエストＲＥＱ１を選択する（Ｓ３２６）。一方、待ち時間Ｔｗ１が、待ち時間Ｔｗ２より小さい場合（Ｓ３２４でＮｏ）、リソース調停部２６は、第二使用リクエストＲＥＱ２を選択する（Ｓ３２８）。なお、このステップＳ３２６，Ｓ３２８で選択された使用リクエストを以降の説明では、「使用リクエストＲＥＱｎｍ」と表記する。

図１２のフローに従って一つの使用リクエストＲＥＱｎｍが選択できれば、続いて、リソース調停部２６は、選択された使用リクエストＲＥＱｎｍを発行した第ｎシーケンス実行部２４＿ｎに、許可通知ＡＣＫｎｍを送信する（Ｓ３０４）。これにより、第ｍリソース調停部２６＿ｍに対応する第ｍ作業リソース１３０＿ｍが、第ｎシーケンス実行部２４＿ｎにより確保されることになる。

許可通知ＡＣＫｎｍを発行した後、リソース調停部２６は、シーケンス実行部２４からコマンドＣＭＤｎｍを受信するまで待機する（Ｓ３０６）。コマンドＣＭＤｎｍを受信すれば、リソース調停部２６は、当該コマンドＣＭＤｎｍを、対応する作業リソース１３０に送信する（Ｓ３０８）。これにより、作業リソース１３０は、コマンドＣＭＤｎｍで示されたリソースプログラムに従い、動作する。作業リソース１３０は、リソースプログラムで指示された動作を完了すれば、リソース調停部２６に、完了通知ＤＯＮＥｎｍを送信する。リソース調停部２６は、この完了通知ＤＯＮＥｎｍを受信すれば（Ｓ３１０でＹｅｓ）、当該完了通知ＤＯＮＥｎｍをシーケンス実行部２４に送信する（Ｓ３１２）。その後、リソース調停部２６は、シーケンス実行部２４から開放指示を受けた場合には（Ｓ３１４でＹｅｓ）、対応する作業リソース１３０を開放し（Ｓ３１６）、ステップＳ３００に戻る。一方、開放指示がない場合（Ｓ３１４でＮｏ）、リソース調停部２６は、ステップＳ３０６に戻り、次のコマンドＣＭＤｎｍを受信するまで待機する。

以上の説明から明らかなとおり、本例によれば、複数のシーケンス実行部２４からの使用リクエストＲＥＱｎｍの競合を、リソース調停部２６において調停している。そのため、オペレータは、ワーク間の競合を意識することなく、単一のワーク生産のためのプログラム、すなわち、生産プログラムのみを作成すればよい。そして、これにより、物品生産において、専門性の高いシステムインテグレータが不要となるため、コストを低減できる。また、加工セル１００の制御のためのプログラムの作成および修正のための時間を短縮できるため、生産効率をより向上できる。

次に、他の具体例について説明する。この具体例では、シーケンス実行部２４は、現在実行中の工程が完了する前に（すなわち、完了通知ＤＯＮＥｎｍを受信する前に）、次の工程の実行に必要な作業リソース１３０に対する使用リクエストＲＥＱｎｍを発行する。これにより、作業リソース１３０の無駄な待機時間を短縮でき、生産効率をより向上できる。

すなわち、上述の説明では、シーケンス実行部２４は、現在実行中の工程が完了するまで、次の工程に必要な使用リクエストＲＥＱｎｍを発行していなかった。一方、作業リソース１３０は、コマンドＣＭＤｎｍを受け付けると、まず、最初に、所定の準備作業を行い、当該準備作業が完了してから、ワークに対する作業を開始する。例えば、ロボット１１０の場合、コマンドＣＭＤｎｍを受け付けると、まず、最初に、ハンドの交換等の準備作業を行った後、ワークの搬送を開始する。したがって、現在実行中の工程が完了してから次の使用リクエストＲＥＱｎｍを発行した場合、現在の工程が完了後、次の工程が開始されるまで、ワークが無駄に待機するおそれがあった。例えば、第一加工機１０２により切削加工の後、ワークを、ワーククリーナ１１６に搬送する場合を考える。この場合、切削加工が完了してから、ロボット１１０に対する使用リクエストＲＥＱｎｍを発行すると、ロボット１１０は、切削加工の完了後に、ハンド交換等の準備作業を開始するため、その間、ワークは、第一加工機１０２内において、無駄に待機することとなり、生産時間の長期化を招く。

そこで、本例では、シーケンス実行部２４が、現在実行中の工程が完了する前に、次の工程の実行に必要な作業リソース１３０に対する使用リクエストＲＥＱｎｍを発行するようにしている。ここで、次の工程の使用リクエストＲＥＱｎｍを発行するタイミング（以下「事前発行タイミング」という）は、現在の工程が完了する前であれば、特に限定されない。ただし、事前発行タイミングが遅すぎると、ワークの無駄な待機時間が増える。一方、事前発行タイミングが早すぎると、一つのシーケンス実行部２４が、作業リソース１３０を占有する時間が無駄に長くなり、他のシーケンス実行部２４の待ち時間の増加を招く。そこで、事前発行タイミングは、次工程の準備時間に基づいて決定されてもよい。例えば、現在の工程の実行時間から、次工程の準備時間を減算した値を待機時間として求めておき、現在の工程についてコマンドＣＭＤｎｍを発行してからの経過時間が、この待機時間に達したタイミングを事前発行タイミングとして取り扱ってもよい。なお、各工程の実行時間および準備時間は、予め、過去の実績またはシミュレーションにより求めることができる。また、各工程の実行時間および準備時間は、行程プログラム内に記録されてもよいし、生産プログラムとは独立した別のファイルに記録されてもよい。いずれにしても、シーケンス実行部２４は、メモリ１４に記憶された各工程の実行時間および準備時間に基づいて、各工程の事前発行タイミングを特定する。

図１３、図１４は、本具体例におけるシーケンス実行部２４の処理の流れを示すフローチャートである。図１３のうち、ステップＳ２００～Ｓ２１４までの処理は、図７におけるステップＳ２００～Ｓ２１４とほぼ同じである。すなわち、シーケンス実行部２４は、必要な作業リソース１３０を特定し、当該作業リソース１３０に対して使用リクエストＲＥＱｎｍを発行し、全ての作業リソース１３０から許可通知ＡＣＫｎｍを受信すれば、当該作業リソース１３０に対してコマンドＣＭＤｎｍを発行する。なお、本具体例におけるロボット用処理（Ｓ２０６＊）の内容が、図７のロボット用処理（Ｓ２０６）と若干異なるが、これについては、後述する。

コマンドＣＭＤｎｍを発行すれば、シーケンス実行部２４は、規定の事前発行タイミングに達するまで待機する（Ｓ２４６）。事前発行タイミングに達すれば、シーケンス実行部２４は、次の工程で新たに必要な作業リソース１３０を特定する（Ｓ２２６）。そして、シーケンス実行部２４は、特定された作業リソース１３０に対する使用リクエストＲＥＱｎｍを発行する（Ｓ２３２＊）。この使用リクエストＲＥＱｎｍには、品目の識別情報および現在の工程カウントＣＮＴの値に加え、次工程の開始のため必要な作業リソース１３０の準備動作の内容も含まれる。なお、次工程で新たに必要な作業リソース１３０がない場合には、シーケンス実行部２４は、ステップＳ２３０、Ｓ２０６＊、Ｓ２３２＊を、スキップする。

使用リクエストＲＥＱｎｍの発行が不要、または、使用リクエストＲＥＱｎｍが発行できれば、シーケンス実行部２４は、現在の工程が完了、すなわち、完了通知ＤＯＮＥｎｍを受信するまで待機する（Ｓ２１６）。完了通知ＤＯＮＥｎｍを受信すれば、シーケンス実行部２４は、工程カウントＣＮＴと最大工程数ＣＮＴｍａｘとを比較する（Ｓ２１８）。ＣＮＴ≧ＣＮＴｍａｘの場合、シーケンス実行部２４は、全ての作業リソース１３０を開放したうえで、生産管理部２２に加工完了を通知する（Ｓ２２０，２２２）。

一方、ＣＮＴ＜ＣＮＴｍａｘの場合、シーケンス実行部２４は、次工程で不要となる作業リソース１３０を開放する（Ｓ２２４）。そして、次工程で必要な作業リソース１３０に対する使用リクエストＲＥＱｎｍは、既に発行しているため、その後は、全ての作業リソース１３０について許可通知ＡＣＫｎｍが得られるまで待機する（Ｓ２３４）。全ての作業リソース１３０について許可通知ＡＣＫｎｍが得られれば、ステップＳ２１２に戻り、以降、同様の処理を繰り返す。

次に、本具体例におけるロボット用処理（Ｓ２０６＊）について図１５を参照して説明する。この図１５の処理は、図９の処理と比べてステップＳ２４４がある点で相違する。すなわち、図９のロボット用処理では、後続ワークの現在の工程カウントＣＮＴに対応する先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓを特定し（Ｓ２４０）、先行ワークの工程カウント（すなわち先行工程カウントＣＮＴｐ）が、この先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓに達している場合（Ｓ２４２でＹｅｓ）には、後続ワークの使用リクエストＲＥＱｎｍの発行を許可していた。

本例では、上述した通り、各シーケンス実行部２４は、現在の工程が完了する前に、次工程のリクエストを発行している。そのため、先行ワークが、先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓに達していなくても、先行ワーク通過判定工程カウントＣＮＴｓのための使用リクエストＲＥＱｎｍを発行している可能性がある。そこで、本例では、図１５に示すように、ＣＮＴｐ＜ＣＮＴｓ（ステップＳ２４２でＮｏ）の場合には、先行ワークの工程カウントが、（ＣＮＴｓ－１）まで到達し、かつ、ＣＮＴｓのための使用リクエストを発行しているか否かを確認し（Ｓ２４４）、発行している場合には、ステップＳ２０８またはステップＳ２３２＊に進み、使用リクエストＲＥＱｎｍの発行を許可する。これにより、使用リクエストＲＥＱｎｍをより早期に発行することができ、ワークの無駄な待機時間を削減できる。結果として、物品の生産効率をより向上できる。

次に、さらに他の具体例について説明する。図１６は、他の具体例のセルコントローラ１０の機能ブロック図である。本具体例のセルコントローラ１０は、生産プログラムを構成する複数の工程のうち、並行して実行可能な２つの工程を特定し、タイミングが合えば、当該２つの工程を、並行して実行する点で、上述したセルコントローラ１０と相違する。

具体的に説明すると、ダブルハンドタイプのロボット１１０は、同時に２つのワークを保持可能である。そのため、一方のハンドで切削加工前の後続ワークを保持、他方のハンドで切削加工後の先行ワークを保持することができる。そして、かかるダブルハンドタイプのロボット１１０を用いれば、先行ワークを加工機から取り外す工程と、後続ワークを加工機に取り付ける工程と、を並行して実行することができる。加工セル１００には、こうしたダブルハンドタイプのロボット１１０のように、２以上のワークを同時に割り当て可能な要素があり、かかる要素を用いれば、先行ワークに対する所定の工程と並行して、後続ワークに対する別の工程を実行することができる。このように並行実行できる工程が存在する場合には、これらの工程を並行して実行したほうが、時間の短縮となる。

そこで、本例では、並行して実行可能な二つの工程を特定し、先行ワークまたは後続ワークが二つ工程の一方の実行を要求するタイミングで、後続ワークまたは先行ワークが二つの工程の他方の工程の実行を要求する場合には、この二つの工程を並行して実行する。こうした動作を実現するために、本具体例のセルコントローラ１０は、図１６に示すように、複合テーブル格納部３２を備えており、各リソース調停部２６は、複合動作判定部３１を有している。

複合テーブル格納部３２は、複合テーブルを記憶している。複合テーブルは、並行して実行可能な互いに異なる２つの工程のペアと、当該二つ工程を並行実行する場合のリソースプログラム（以下「複合プログラム」と呼ぶ）と、を記録したテーブルである。この複合プログラムが、作業リソース１３０に、２以上の工程を並行して実行させる複合指令として機能する。図１７は、この複合テーブルの一例を示す図である。図１７の例では、後続ワークの工程の識別情報と、当該後続ワークの工程と並行して実行可能な先行ワークの工程の識別情報と、この二つの工程に対応する複合プログラムの識別情報と、が対応づけられて記憶されている。例えば、複合テーブルの１列目には、後続ワークの工程番号「３」と先行ワークの工程番号「８」とが記録されている。また、１列目には、さらに、工程番号「３」と工程番号「８」を並行して実行するために必要なリソースプログラムの名称「ＲＰＲ００３Ｃ－Ｗ０１２３４」も記録されている。

こうした複合テーブルは、予め、オペレータが作成したものをセルコントローラ１０に登録してもよい。また、別の形態として、セルコントローラ１０が、複合テーブルを自動的に生成してもよい。この場合、オペレータは、加工セル１００の詳細構成（例えばロボット１１０に取り付けられているハンドの個数および種類等）や、ロボット１１０を用いる工程においてワークを保持するハンドの識別情報、ワークの搬送工程におけるワークを搬送先または搬送元の識別情報等を、予め、作成し、加工セル１００に予備情報として登録しておく。こうした予備情報は、生産プログラムと独立したファイルに記録されてもよいし、生産プログラムに組み込まれてもよい。セルコントローラ１０は、こうした予備情報と生産プログラムに基づいて、複合テーブルを自動的に生成してもよい。さらに、別の形態として、セルコントローラ１０とオペレータとの対話により、上述した予備情報を収集し、セルコントローラ１０が複合テーブルを生成するようにしてもよい。

図１６に示す通り、各リソース調停部２６は、複合動作判定部３１を有している。この複合動作判定部３１は、複合テーブルを参照して、工程の統合の可否を判断し、統合可能な場合には、二つの工程を統合した複合プログラムの実行を、対応する作業リソース１３０に指示する。図１８、図１９は、この複合動作判定部３１を有するリソース調停部２６の処理の流れを示すフローチャートである。

リソース調停部２６は、図１１、図１２の処理フローと同様に、まず、対応する作業リソース１３０がフリーになるまで待機し（Ｓ３００）、フリーになれば、受信している複数の使用リクエストの中から一つの使用リクエストＲＥＱｎｍを選択する（Ｓ３０２）。そして、この使用リクエストＲＥＱｎｍを発行した第ｎシーケンス実行部２４＿ｎに許可通知ＡＣＫｎｍを送信する（Ｓ３０４）。この許可通知ＡＣＫｎｍを受けたシーケンス実行部２４からコマンドＣＭＤｎｍが送信されれば（Ｓ３０６でＹｅｓ）、リソース調停部２６は、当該コマンドＣＭＤｎｍが示す工程と並行可能な工程番号を特定し、受信している複数の使用リクエストの中から当該工程番号に対応する使用リクエストＲＥＱｋｍを検索する（Ｓ３３０）。検索の結果、並行可能な工程に関する使用リクエストＲＥＱｋｍを受信している場合（Ｓ３３２でＹｅｓ）、リソース調停部２６は、ステップＳ３３４に進む。一方、使用リクエストＲＥＱｋｍを受信していない場合、リソース調停部２６は、ステップＳ３０８～Ｓ３１４を実行する。このステップＳ３０８～Ｓ３１６の内容は、図１１、図１２におけるステップＳ３０８～Ｓ３１６と同様であるため、ここでの説明は省略する。

ステップＳ３３４において、リソース調停部２６は、第ｋシーケンス実行部２４＿ｋに対して許可通知ＡＣＫｋｍを送信する。したがって、この時点で、第ｎシーケンス実行部２４＿ｎと第ｋシーケンス実行部２４＿ｋの双方に対して、対応する作業リソース１３０の使用許可が出ていることになる。その一方、この時点で、第ｎシーケンス実行部２４＿ｎのコマンドＣＭＤｎｍは受信しているものの、第ｋシーケンス実行部２４＿ｋのコマンドＣＭＤｋｍは未受信のため、リソース調停部２６は、第ｋシーケンス実行部２４＿ｋからコマンドＣＭＤｋｍが来るまで待機する（Ｓ３３６）。

コマンドＣＭＤｎｍおよびコマンドＣＭＤｋｍの双方が得られれば（Ｓ３３６でＹｅｓ）、リソース調停部２６は、複合テーブルを参照して、二つのコマンドＣＭＤｎｍ，ＣＭＤｋｍを、複合コマンドＣＭＤ１に変換する（Ｓ３３８）。この複合コマンドＣＭＤ１には、複合プログラムの識別情報が含まれている。リソース調停部２６は、この複合コマンドＣＭＤ１を、対応する作業リソース１３０に送信する（Ｓ３４０）。これを受けて、作業リソース１３０は、第ｎシーケンス実行部２４＿ｎから要求された工程と、第ｋシーケンス実行部２４＿ｋから要求された工程と、の双方を並行して実行する。

リソース調停部２６は、作業リソース１３０から完了通知ＤＯＮＥ１が送られるまで待機する（Ｓ３４２）。完了通知ＤＯＮＥ１を受信すれば、リソース調停部２６は、第ｎシーケンス実行部２４＿ｎに完了通知ＤＯＮＥｎｍを、第ｋシーケンス実行部２４＿ｋに完了通知ＤＯＮＥｋｍを、それぞれ送信する。

一つの工程の実行が完了すれば、次に、リソース調停部２６は、作業リソース１３０の開放指示の有無を確認する（Ｓ３４６～Ｓ３５０）。そして、第ｎシーケンス実行部２４＿ｎおよび第ｋシーケンス実行部２４＿ｋのいずれからも、作業リソース１３０の開放指示がない場合（Ｓ３４６でＮｏ、Ｓ３４８でＮｏ）、リソース調停部２６は、ステップＳ３３６に戻り、以降の処理を繰り返す。一方、第ｎシーケンス実行部２４＿ｎから開放指示がないものの、第ｋシーケンス実行部２４＿ｋから開放指示があった場合（Ｓ３４６でＮｏ、Ｓ３４８でＹｅｓ）、リソース調停部２６は、ステップＳ３０６に戻り、以降の処理を繰り返す。また、第ｎシーケンス実行部２４＿ｎおよび第ｋシーケンス実行部２４＿ｋの双方から開放指示があった場合（Ｓ３４６でＹｅｓ、Ｓ３５０でＹｅｓ）、リソース調停部２６は、ステップＳ３１６に進み、作業リソース１３０を開放する。さらに、第ｎシーケンス実行部２４＿ｎから開放指示があるものの、第ｋシーケンス実行部２４＿ｋから開放指示がない場合（Ｓ３４６でＹｅｓ、Ｓ３５０でＮｏ）、リソース調停部２６は、ステップＳ３０６に進む。なお、ステップＳ３０６では、「コマンドＣＭＤｎｍ」と表記しているが、この場合、「ｍ」は、「ｎ」と読み替えて処理を進める。

以上の説明で明らかなとおり、本例によれば、タイミングさえ合えば、２つの工程を並行して実行する。その結果、物品の生産に要する時間をより短縮でき、生産効率をより向上できる。なお、この場合、シーケンス実行部２４は、図７～図９に示す処理を行うものでもよいし、図１３～図１５に示す処理を行うものでもよい。シーケンス実行部２４が図１３～図１５に示す処理を行った場合、リソース調停部２６が、先行ワークに許可通知ＡＣＫｎｍを発行（Ｓ３０４）してからコマンドＣＭＤｎｍを受信する（Ｓ３０６）までの時間が長くなる。そのため、その間に、後続ワークの使用リクエストＲＥＱｋｍを受信する可能性が増える。結果として、シーケンス実行部２４が図１３～図１５に示す処理を行った場合、二つの工程を並行実行できる可能性が増えるため、生産効率をより確実に向上できる。

図２０～図２２は、本明細書で開示したセルコントローラ１０のアルゴリズムを、シミュレーションした結果を示す図である。このシミュレーションでは、シーケンス実行部２４として図１３～図１５のアルゴリズムを採用し、リソース調停部２６として図１８，図１９のアルゴリズムを採用している。図２０～図２２では、工程が下側に進み、時間が右側に進むものとして、各ワークの時間の経過に伴う工程の遷移を示している。なお、「標準実行時間」は、エクセルの１列を１単位時間とみなした場合における各工程の標準的な実行時間を示している。したがって、一つの工程の行内にワークが位置する時間（セル数）が、この標準実行時間を超過した場合、当該ワークは、次工程で使用する作業リソースが空くのを待っている状態といえる。なお、以下の説明では、第ｉ品目のｊ番目のワークのことを「ワークＷｉｊ」と表記する。したがって、第一品目の２番目のワークは、「ワークＷ１２」と、第二品目の３番目のワークは、「ワークＷ２３」と表記する。

図２０では、第一加工機１０２で第一品目を４個、第二加工機１０４で第二品目を４個、それぞれ、加工する場合の様子を示している。この例では、ロボット１１０に対する使用リクエストが、ワークＷ１１、ワークＷ２１、ワークＷ１２、ワークＷ２２の順で、発行される。その結果、図２０に示すように、ワークＷ１１が、最初に生産開始され、ロボット１１０により、第一加工機１０２に取り付けられる。そして、ロボット１１０がフリーになったタイミング７において、ロボット１１０が、ワークＷ２１に割り当てられ、ワークＷ２１の生産が開始される。同様に、ロボット１１０は、タイミング１２においてワークＷ１２に、タイミング２７においてＷ２２に、それぞれ割り当てられ、各ワークの生産が開始される。そして、それぞれのワークが互いに競合しないように、その実行順序が、リソース調停部２６により調停される。

例えば、ワークＷ１２は、タイミング１４において工程「３」が終了しているが、次工程「４」で使用する第一加工機１０２が、先行ワークＷ１１により占有されているため、タイミング２３まで待機し続ける。また、タイミング２４では、ワークＷ１２の工程「４」と、ワークＷ１１の工程「９」が、複合テーブルに従って統合され、並行して実行されている。

図２１は、図２０に比べて、工程「１３：ワーク洗浄」の標準実行時間を長くした場合のシミュレーション結果である。この場合、ワーククリーナ１１６の前でワークの渋滞が発生しやすくなる。その結果、加工セル１００に同時に投入される最大投入数Ｗｎｏｗは、図２０の例では「４」であったのに対し、図２１の例では「５」に増加する。

図２２は、第一加工機１０２を用いた工程と第二加工機１０４を用いた工程とを直列に繋げた場合のシミュレーション結果である。すなわち、図２２は、一つのワークに対して、第一加工機１０２による切削加工と、第二加工機１０４による切削加工と、の双方を施す場合のシミュレーション結果である。この場合においても、ワーク間の競合がリソース調停部２６により調停されることで、複数のワークが効率的に生産されることが分かる。

次に、さらに別の具体例について説明する。図２３は、他の具体例のセルコントローラ１０の一部構成を示す図である。このセルコントローラ１０は、リトライ判定部３４を有する点で、図２のセルコントローラ１０と相違する。リトライ判定部３４は、各シーケンス実行部２４が実行する工程の状況を監視し、工程に異常が生じていると判定した場合には、シーケンス実行部２４に工程の再実行を指示するリトライ指令ＲＴＲｎを出力する。異常の有無判定は、各工程を開始してからの経過時間で判定してもよいし、作業リソース１３０からのエラー信号ＥＲＲｍに基づいて判定してもよい。

経過時間に基づいて異常の有無判定を行う場合、セルコントローラ１０は、さらに、実行時間収集部３６を有する。実行時間収集部３６は、複数のシーケンス実行部２４から工程の実施状況を収集し、収集したデータに基づいて各工程の標準的な実行時間を記録した標準実行時間テーブルを生成する。具体的には、複数のシーケンス実行部２４それぞれには、現在の工程の番号をカウントする工程カウンタ３０が設けられている。この工程カウンタ３０は、カウントアップする際に、実行時間収集部３６にカウントデータＣＯＵＮＴｎを出力する。カウントデータＣＯＵＮＴｎには、当該カウントデータＣＯＵＮＴｎを出力したシーケンス実行部２４の識別情報と、現在の工程カウントＣＮＴと、が含まれている。実行時間収集部３６は、工程ごとに、カウントアップインターバル時間を計測し、これを工程の実行時間として記憶する。ここで、本例では、複数のシーケンス実行部２４が、同一の生産プログラムを、時間をずらして実行する。そのため、一つの工程について、複数の実行時間を取得できる。実行時間収集部３６は、一つの工程に関して得られた複数の実行時間に、統計的処理を施して得られる代表値、例えば、平均値や中間値を、その工程の標準実行時間として算出する。そして、実行時間収集部３６は、工程と、それに対応する標準実行時間と、を対応付けて記録した標準実行時間テーブルを生成し、リトライ判定部３４に出力する。

リトライ判定部３４は、複数の工程それぞれにおいて、工程を開始してからの経過時間を監視し、その経過時間が、標準実行時間に基づいて決定された許容実行時間を超えた場合、異常が発生したと判定する。工程を開始してからの経過時間を測定するために、リトライ判定部３４にも、カウントデータＣＯＵＮＴｎが入力される。リトライ判定部３４は、カウントアップしてからの経過時間を内部のタイマで計測する。また、許容実行時間は、標準実行時間より長ければ特に限定されず、例えば、許容実行時間は、標準実行時間の２倍以上である。一つの工程の経過時間が、当該工程の許容実行時間を超えた場合、リトライ判定は、当該工程の実行に際して何等かの異常が発生していると判断する。

なお、上記の例では、工程カウンタ３０のカウントアップインターバル時間を、工程実行時間として取得している。しかし、こうしたカウントアップインターバル時間には、作業リソース１３０が実際に工程を実行する作業時間（すなわちＣＭＤｎｍを発行してからＤＯＮＥｎｍを受信するまでの時間）に加え、次工程の実行のために使用リクエストＲＥＱｎｍを発行してから許可通知ＡＣＫｎｍを得るまでのリクエスト待ち時間も含まれる。こうしたリクエスト待ち時間を、行程実行時間に含めた場合、工程の異常の有無を正確に判定できない場合もある。そこで、カウントアップインターバル時間ではなく、ＣＭＤｎｍを発行してからＤＯＮＥｎｍを受信するまでの作業時間を、工程実行時間として取り扱ってもよい。この場合、シーケンス実行部２４は、工程カウンタ３０のカウントアップのタイミングでカウントデータＣＯＵＮＴｎを、完了通知ＤＯＮＥｎｍを受信したタイミングで当該完了通知ＤＯＮＥｎｍを、実行時間収集部３６およびリトライ判定部３４に送信する。実行時間収集部３６およびリトライ判定部３４は、カウントデータＣＯＵＮＴｎを受信してから完了通知ＤＯＮＥｎｍを受信するまでの時間を、行程の実行時間として処理する。

また、リトライ判定部３４は、工程を開始してからの経過時間が許容実行時間を超過した場合に加えて、または、替えて、作業リソース１３０からエラー信号ＥＲＲｍが出力された場合も、工程の実行に異常が発生したと判定してもよい。そして、リトライ判定部３４は、工程の実行に異常が発生していると判定した場合、当該工程を実行しているシーケンス実行部２４に対して、リトライ指令ＲＴＲｎを出力する。

リトライ指令ＲＴＲｎを受けたシーケンス実行部２４は、現在出力している作業リソース１３０に対するコマンドＣＭＤｎｍをキャンセルしたうえで、一部の工程を再実行する。ここで、再実行する工程は、異常が発生した工程だけでもよいし、異常が発生した工程より前の工程から再実行してもよい。例えば、工程「２」の実行途中において、異常が発生し、リトライ指令ＲＴＲｎを受信した場合、シーケンス実行部２４は、当該工程「２」に関するコマンドＣＭＤｎｍをキャンセルしたうえで、再度、この工程「２」を最初から実行するためのコマンドＣＭＤｎｍをリソース調停部２６に出力してもよい。

また、別の形態として、工程ごとに、異常が発生した場合に戻るリトライポイントを設定しておき、異常が発生した場合には、当該リトライポイントで示す工程から再実行してもよい。図２４は、リトライポイントを付記した生産プログラムの一例を示す図である。図２４において、「リトライポイント」欄における「１」は、リトライポイントとして機能する工程を示している。シーケンス実行部２４は、リトライ指令ＲＴＲｎを受信した場合、直前のリトライポイントまで遡って、工程を再実行する。

例えば、シーケンス実行部２４は、工程「５」の実行中に、リトライ指令ＲＴＲｎを受信した場合、まず、工程「５」についてのコマンドＣＭＤｎｍをキャンセルする。続いてシーケンス実行部２４は、生産プログラムを参照し、工程「５」の「リトライポイント」欄を確認する。図２４の例では、工程「５」の「リトライポイント」欄には、「１」が記録されていない。そのため、この場合、シーケンス実行部２４は、一つ前の工程「４」に遡り、その「リトライポイント」欄を確認する。工程「４」の「リトライポイント」欄には、「１」が記録されているため、シーケンス実行部２４は、当該工程「４」がリトライポイントであると判断し、当該「４」から工程を再実行する。すなわち、シーケンス実行部２４は、工程「４」の再実行に必要なコマンドＣＭＤｎｍや使用リクエストＲＥＱｎｍを発行する。また、このように工程を遡った際、シーケンス実行部２４は、遡った工程の数だけ、工程カウントＣＮＴの値をデクリメントする。

このように、本例では、工程の実行について異常の有無を監視し、異常が発生した場合に、当該異常が発生した工程を含む１以上の工程を再実行させる構成としている。かかる構成とすることで、セルコントローラ１０の制御プログラムを変更することなく、異常に容易に対処できる。

ただし、工程の内容によっては、作業リソース１３０が特別な復帰動作を行わなければ、当該工程を再実行できない場合もある。そこで、予め、異常が生じていない場合に実行する通常の工程に替えて、当該工程の再実行時に実行される代替の工程を用意しておき、リトライ指令ＲＴＲｎを受信した場合には、当該代替の工程を実行してもよい。図２５は、代替の工程を追記した生産プログラムの一例を示す図である。図２５の例では、生産プログラムに、「代替工程番号」の列が追加されている。この「代替工程番号」の欄には、再実行時に行う代替の工程の番号が記載されている。また、生産プログラムには、この代替の工程の行が追加されている。代替の工程の行には、当該代替の工程で実行する代替のリソースプログラムが記録されている。

シーケンス実行部２４は、リトライ指令ＲＴＲｎを受信した場合は、現在実行している工程に対応する「代替工程番号」を確認し、「代替工程番号」がない場合には、現在実行している工程をそのまま再実行する。一方で、「代替工程番号」が規定されている場合には、当該代替工程番号の行に記載されている代替リソースプログラムを実行する。

例えば、図２５の例では、工程「７」には、代替工程番号が規定されていない。そのため、工程「７」の実行途中に、リトライ指令ＲＴＲｎを受信した場合、シーケンス実行部２４は、工程「７」をそのまま再実行する。一方、図２５の例では、工程「８」には、代替工程番号として「１００８００」が規定されている。そのため、工程「８」の実行途中に、リトライ指令ＲＴＲｎを受信した場合、シーケンス実行部２４は、工程「８」を再実行せず、代替工程「１００８００」を実行する。すなわち、シーケンス実行部２４は、代替工程「１００８００」の行で規定された代替リソースプログラムを、コマンドＣＭＤｎｍとして、リソース調停部２６に出力する。このように、代替の工程を予め設定しておくことで、異常に対してより確実に対処できる。

次に他の具体例について図２６を参照して説明する。図２６のセルコントローラ１０は、さらに、ワークスキップ実行部３８を有する点で、図２３のセルコントローラ１０と相違する。ワークスキップ実行部３８は、異常の解消が困難と判断した場合には、規定のワークスキップ工程を実行し、ワークを廃棄させる。

すなわち、リトライ判定部３４は、異常の発生を検知すれば、通常工程または代替工程を実行するリトライをシーケンス実行部２４に指示する。しかし、ワークに何等かの問題がある場合、こうしたリトライを繰り返しても異常を解消できない場合がある。こうした事態を放置した場合、後続のワークが工程を進めることができず、渋滞してしまう。

そこで、ワークスキップ実行部３８は、同じシーケンス実行部２４に、同じ工程についてのリトライ指令ＲＴＲｎが連続して出力される回数を連続リトライ数としてカウントする。そして、この連続リトライ数が、予め規定された許容回数に達した場合には、規定のワークスキップ工程を実行する。

ワークスキップ工程において、ワークスキップ実行部３８は、異常が発生しているワークを、ＮＧ品として、廃棄場所へ搬送するために必要な作業リソース１３０に対応するリソース調停部２６に対して、強制的なコマンドＣＭＤｓｍを発行する。ここで、廃棄場所に搬送に複数の作業リソース１３０が必要な場合、ワークスキップ実行部３８は、複数のリソース調停部２６にコマンドＣＭＤｓｍを発行する。リソース調停部２６は、このコマンドＣＭＤｓｍを受ければ、これを対応する作業リソース１３０に送信する。そして、作業リソース１３０が、このコマンドＣＭＤｓｍに従って動作することで、異常が発生しているワークが、廃棄場所に搬送される。廃棄動作が完了、すなわち、リソース調停部２６からワークスキップ実行部３８に完了通知ＤＯＮＥｓｍが返信されれば、ワークスキップ実行部３８は、廃棄されたワークの生産を管理していたシーケンス実行部２４に対して、リセット指令ＲＳＴｎを発行する。このリセット指令ＲＳＴｎを受けた場合、シーケンス実行部２４は、工程カウンタ３０の値をリセットするとともに、生産管理部２２に対して、廃棄したワークが発生したことを通知する。その後、シーケンス実行部２４は、新たなワーク投入指令を受信するまで、待機する。一方、生産管理部２２は、このワーク廃棄の通知を受ければ、自身が管理しているワークの投入数Ｗｎｏｗの値をデクリメントする。

このように、本具体例では、連続リトライ数が許容回数に達した場合に、異常が発生しているワークを強制的に廃棄している一方で、異常が発生していない他のワークは、通常通り、生産プログラムの実行を継続する。換言すれば、本具体例では、異常が発生していない他のワークに対してリカバリー用の工程を設計しておく必要がなく、ワークスキップに対する設計工数を大幅に削減するとともに、工程の設計ミスを防ぐことができる。

なお、これまで説明した構成は、一例であり、セルコントローラ１０が、対象となる品目を、加工セル１００で一つだけ生産するために必要な１以上の工程が記録された生産プログラムに基づいて加工セル１００の動作を制御するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。

１０ セルコントローラ、１２ プロセッサ、１４ メモリ、１６ 通信Ｉ／Ｆ、１８ 入力装置、２０ 出力装置、２２ 生産管理部、２４ シーケンス実行部、２６ リソース調停部、２８ 品目別生産プログラム格納部、３０ 工程カウンタ、３１ 複合動作判定部、３２ 複合テーブル格納部、３４ リトライ判定部、３６ 実行時間収集部、３８ ワークスキップ実行部、１００ 加工セル、１０２ 第一加工機、１０４ 第二加工機、１０６ メインスピンドル、１０８ サブスピンドル、１１０ ロボット、１１１ ハンド、１１２ ハンドストッカ、１１４ 爪ストッカ、１１６ ワーククリーナ、１１８ ワーク計測装置、１２０ 中間置台、１２２ 搬入パレット、１２４ 搬出パレット、１３０ 作業リソース。

Claims (10)

1. 作業リソースとして、２以上の加工機と１以上のロボットとを含む加工セルの動作を制御するセルコントローラであって、
   前記加工セルで生産する１以上の品目それぞれに対応して用意される生産プログラムであって、対応する品目の物品を前記加工セルで一つだけ生産する際に実行すべき１以上の工程を記録した生産プログラムに基づいて、前記加工セルの動作を制御する、
   ことを特徴とするセルコントローラ。
2. 請求項１に記載のセルコントローラであって、
   前記加工セルで生産する１以上の品目それぞれに対応して設けられ、対応する品目の物品の生産のために、前記加工セルへの新規のワークの投入を指令する１以上の生産管理部と、
   前記投入の指令を受けた場合に、前記生産プログラムに記録された前記１以上の工程を、順次、実行する複数のシーケンス実行部と、
   複数の前記作業リソースそれぞれに対応して設けられた複数のリソース調停部と、
   を備え、前記シーケンス実行部は、前記リソース調停部を当該リソース調停部に対応付けられた作業リソースとみなして、前記作業リソースに対する命令を前記リソース調停部に送信し、
   前記リソース調停部は、前記複数のシーケンス実行部それぞれが、当該リソース調停部に対応付けられた作業リソースを使用するタイミングを調停する、
   ことを特徴とするセルコントローラ。
3. 請求項２に記載のセルコントローラであって、
   前記シーケンス実行部は、現行の工程の実行が完了する前に、次の工程で新たに必要となる作業リソースに対する使用リクエストを、当該作業リソースに対応付けられた前記リソース調停部に出力する、ことを特徴とするセルコントローラ。
4. 請求項２または３に記載のセルコントローラであって、
   前記ロボットは、ハンドが装着される装着部を１以上有しており、
   前記シーケンス実行部は、次工程で新たにロボットが必要な場合には、現在の工程に対応する先行ワーク通過判定工程を特定し、先行ワークの生産工程を実行している他のシーケンス実行部が、前記先行ワーク通過判定工程を実行開始、または、前記先行ワーク通過判定工程に関するロボットの使用リクエストを発行してから、前記次工程に関するロボットの使用リクエストを発行し、
   前記先行ワーク通過判定工程は、前記次工程で使用する前記装着部と次に前記ロボットを使用再開する次回リソース呼び出し工程で使用する装着部が同じ場合には前記次回リソース呼び出し工程であり、異なる場合あるいは前記次回リソース呼び出し工程が存在しない場合は、前記次工程である、
   ことを特徴とするセルコントローラ。
5. 請求項２から４のいずれか１項に記載のセルコントローラであって、
   さらに、前記生産プログラムを構成する複数の工程のうち、並行して実行可能な２以上の工程と、前記作業リソースに前記２以上の工程を並行して実行させる複合指令と、を記録した複合テーブルを格納する複合テーブル格納部を備え、
   前記リソース調停部は、互いに異なる２以上の前記シーケンス実行部それぞれから、前記並行して実行可能な２以上の工程の実行指令を受けた場合に、前記２以上の工程の実行指令を前記複合テーブルに基づいて前記複合指令に変換して前記作業リソースに出力する、
   ことを特徴とするセルコントローラ。
6. 請求項２から５のいずれか１項に記載のセルコントローラであって、
   互いに独立して稼働する２以上の前記生産管理部を備えており、
   前記セルコントローラは、前記加工セルに、２以上の前記品目の物品を並行して生産させる、
   ことを特徴とするセルコントローラ。
7. 請求項２から６のいずれか１項に記載のセルコントローラであって、さらに、
   前記工程の実行に関する異常の有無を監視し、前記異常が検出された場合には、前記異常が検出された工程の先頭、または、前記工程の先頭より前に設定されたリトライポイントに戻って、前記工程を含む１以上の工程を再実行させるリトライ指令を、前記シーケンス実行部に発行するリトライ判定部を備える、ことを特徴とするセルコントローラ。
8. 請求項７に記載のセルコントローラであって、
   前記シーケンス実行部は、前記リトライ指令により再実行が指定された工程について、代替の工程が規定されている場合には、前記代替の工程を実行する、ことを特徴とするセルコントローラ。
9. 請求項７または８に記載のセルコントローラであって、
   前記リトライ判定部は、前記工程を実行開始してからの経過時間が予め規定された許容実行時間を超過した場合、および、前記工程を実行中の前記作業リソースからエラーが出力された場合、の少なくとも一方の場合に、前記異常が発生したと判定する、ことを特徴とするセルコントローラ。
10. 請求項７または８に記載のセルコントローラであって、
    さらに、前記リトライ判定部から一つの前記シーケンス実行部に対する、一つの前記工程についての前記リトライ指令の連続発行回数が、予め規定された許容回数を超過した場合に、現在のワークを廃棄するワークスキップ工程を実行する、ワークスキップ実行部を備える、
    ことを特徴とするセルコントローラ。
    

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