JP2023093048A - 保全計画立案システム、保全計画立案方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】保全作業を行うことよる後工程のラインの停止を最小限に抑える保全計画立案システム、保全計画立案方法及びプログラムを提供すること。【解決手段】本開示の保全計画立案システム１００は、故障予測部２３、在庫量予測部４４及び保全時期設定部３３を備える。故障予測部２３は、生産ラインに含まれる複数の工程のうち、対象工程で用いられる設備の設備情報に基づいて、設備が故障するまでの猶予期間を予測する。在庫量予測部４４は、生産ラインにおける生産計画情報に基づいて、対象工程において加工されて対象工程の後工程に供給される部品の在庫量の時間的推移を予測する。保全時期設定部３３は、部品の在庫量の時間的推移に基づいて、猶予期間内において、設備の保全作業を行う保全時期を設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、保全計画立案システム、保全計画立案方法及びプログラムに関する。

特許文献１では、設備（機械）の予防保全データを所定の周期で監視することで、部品の劣化を検出し、該部品が寿命に達するまでの猶予期間に基づいて、部品の交換作業を含む保全作業（設備の修理、メンテナンス等）の計画を作成する技術が開示されている。

特開２０１７－１２０６１８号公報

特許文献１では、保全作業は通常、ラインが停止する非稼働時間に行うことになる。例えば常時稼働しているラインでは、非稼働時間に保全作業を実施できず、一部の工程での保全作業のために、後工程のラインを停止する必要が生じるという課題があった。

本発明は、そのような課題を鑑みることによって、保全作業を行うことよる後工程のラインの停止を最小限に抑える保全計画立案システム、保全計画立案方法及びプログラムを提供することを目的とする。

本開示の保全計画立案システムは、
生産ラインに含まれる複数の工程のうち、対象工程で用いられる設備の設備情報に基づいて、前記設備が故障するまでの猶予期間を予測する故障予測部と、
前記生産ラインにおける生産計画情報に基づいて、前記対象工程において加工されて前記対象工程の後工程に供給される部品の在庫量の時間的推移を予測する在庫量予測部と、
前記部品の在庫量の時間的推移に基づいて、前記猶予期間内において前記設備の保全作業を行う保全時期を設定する保全時期設定部と、を備える。

本開示の保全計画立案方法は、
生産ラインに含まれる複数の工程のうち、対象工程で用いられる設備の設備情報に基づいて、前記設備が故障するまでの猶予期間を予測し、
前記生産ラインにおける生産計画情報に基づいて、前記対象工程において加工されて前記対象工程の後工程に供給される部品の在庫量の時間的推移を予測し、
前記在庫量の時間的推移に基づいて、前記猶予期間内において前記設備の保全作業を行う保全時期を設定することをコンピュータが実行する。

本開示のプログラムは、
生産ラインに含まれる複数の工程のうち、対象工程で用いられる設備の設備情報に基づいて、前記設備が故障するまでの猶予期間を予測する処理と、
前記生産ラインにおける生産計画情報に基づいて、前記対象工程において加工されて前記対象工程の後工程に供給される部品の在庫量の時間的推移を予測する処理と、
前記在庫量の時間的推移に基づいて、前記猶予期間内において前記設備の保全作業を行う保全時期を設定する処理と、をコンピュータに実行させる。

本発明では、そのような課題を鑑みることによって、保全作業を行うことよる後工程のラインの停止を最小限に抑える保全計画立案システム、保全計画立案方法及びプログラムを提供できる。

第１の実施形態に係る保全計画立案システムの構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る保全計画立案システムの動作を示すフローチャートである。 本実施形態に係るコンピュータの構成を示すブロック図である。

以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略する。

（第１の実施形態）
まず、図１を用いて、第１の実施形態に係る保全計画立案システム１００の構成を説明する。保全計画立案システム１００は、製品を生産する生産ラインＬに含まれる複数の工程（例えば、工程Ａ～工程Ｃ）で用いられる設備１ごとの保全計画を立案するシステムである。保全計画とは、設備が万全な状態で稼働できる状態を維持するために、設備の調整や部品交換を行う作業の計画である。

本実施形態では、生産ラインＬの工程Ａ～工程Ｃで用いられる設備を設備１と総称している。工程Ａでは、設備１Ａ（設備１Ａ１～設備１Ａｎ）が用いられる。工程Ｂでは、設備１Ｂ（設備１Ｂ１～設備１Ｂｎ）が用いられる。工程Ｃでは、設備１Ｃ（設備１Ｃ１～設備１Ｃｎ）が用いられる。

保全計画立案システム１００は、物流・生産状況モニタ部１０、兆候検知部２０、保全計画部３０及び生産計画部４０を備える。なお、保全計画立案システム１００は、互いに通信する複数の装置で実現されてもよいし、単一の装置で実現されてもよい。

物流・生産状況モニタ部１０は、各工程（工程Ａ～工程Ｃ）における物流状況及び生産状況をモニタリングする。物流・生産状況モニタ部１０は、物流・生産状況ＤＢ（Data base）１１を備える。
物流・生産状況ＤＢ１１は、各工程における、仕入れ先や他工場から部品運搬車両２を用いて搬送される部品の運搬状況に関する情報を記憶する。部品の物流状況は、例えば、部品運搬車両２の位置情報を含む。また、物流・生産状況ＤＢ１１は、各工程における部品の生産状況を記憶する。

兆候検知部２０は、設備１の故障の兆候を検知する。兆候検知部２０は、故障履歴ＤＢ２１、設備監視部２２、故障予測部２３及び故障予測ＤＢ２４を備える。
故障履歴ＤＢ２１は、各設備１の故障の履歴を記憶する。故障の履歴は、例えば設備１の故障時期や設備１の故障内容である。

設備監視部２２は、設備１を監視する。設備監視部２２は、設備１の設備情報を設備１から取得する。設備情報は、例えば電流値、振動や音などの情報を含む。
故障予測部２３は、設備１の設備情報から、設備１が寿命に達するまでの期間（以下、猶予期間）を予測する。そうすることによって、故障予測部２３は、設備１の故障が発生する時期・規模を予測する。

故障予測ＤＢ２４は、各設備１の故障が発生する時期・規模を予測した情報を記憶する。例えば、故障予測ＤＢ２４は、設備１の猶予期間情報を記憶する。

保全計画部３０は、各設備１の保全計画を立案する。保全計画部３０は、保全履歴ＤＢ３１、作業期間算出部３２、保全時期設定部３３、保全計画ＤＢ３４を備える。

保全履歴ＤＢ３１は、各設備１の保全履歴情報を記憶する。保全履歴情報は、過去に行った設備１Ｂ１の保全作業の履歴情報である。

作業期間算出部３２は、設備１の設備情報に基づいて設備１の保全作業に必要な期間（以下、保全作業期間）を算出する。また、作業期間算出部３２は、保全履歴情報に基づいて設備１の保全作業期間を算出する。

保全時期設定部３３は、設備１を用いる工程（対象工程）において加工されて対象工程の後工程に供給される部品の在庫量の時間的推移に基づいて、猶予期間内において設備１の保全作業を行う時期（以下、保全時期）を設定する。保全時期は、保全作業を開始する保全開始時期及び保全作業を終了する保全終了時期を示す。そうすることによって、保全時期設定部３３は、保全時期を設定することによって保全計画を立案する。

具体的には、保全時期設定部３３は、猶予期間内において、保全作業期間内に対象工程の部品の在庫量が所定の閾値以下にならないように設備１の保全時期を設定する。設備１の保全作業期間内では設備１の生産が停止するため対象工程の部品の在庫量が減少する。部品の在庫量が不足する場合、対象工程の後工程ではラインの停止が発生する可能性がある。ラインの停止を抑えるため、保全時期設定部３３は、猶予期間内において、保全作業期間内に部品の在庫量が不足しないように設備１の保全時期を設定する。

一方、保全時期設定部３３は、猶予期間内において、保全作業期間内に対象工程の部品の在庫量が所定の閾値以下にならないように設備１の保全時期を設定できない場合、保全時期を仮置きする。そして、保全時期設定部３３は、生産計画作成部４２に対して生産計画を修正する指示を送る。
保全計画ＤＢ３４は、各設備１の保全計画情報を記憶する。

生産計画部４０は、生産ラインＬにおける生産計画を立案する。生産計画とは、生産ラインＬに含まれる各工程における設備１の生産量や生産時期などに関する計画を示す。生産計画部４０は、上位計画・需要予測ＤＢ４１、生産計画作成部（生産計画修正部）４２、生産計画ＤＢ４３、在庫量予測部４４及び在庫量推移予測ＤＢ４５を備える。

上位計画・需要予測ＤＢ４１は、上位計画情報及び需要予測情報を記憶する。上位計画とは、年次・月次・週次などの販売計画又は生産計画である。

生産計画作成部４２は、上位計画情報、需要予測情報及び保全計画情報を用いて、生産計画を作成する。生産計画作成部４２は、年次・月次・週次での生産の必要数を満たすように、各工程の保全計画情報（保全時期を仮置きした保全計画情報を含む）を参照し、日々の時間区分毎（１時間毎や１５分毎など）の生産計画を作成する。

また、生産計画作成部４２は、生産計画を修正する指示を保全時期設定部３３から取得した場合、生産計画を修正する。例えば、生産計画作成部４２は、保全作業期間内に対象工程の部品の在庫量が所定の閾値以下にならないように、所定の期間における対象工程における部品の設備１の生産量を増大させる。また、生産計画作成部４２は、保全作業期間内に対象工程の在庫量が所定の閾値以下にならないように、所定の期間における後工程の設備１の生産量を減少させる。
生産計画ＤＢ４３は、生産ラインLにおける生産計画情報を記憶する。

在庫量予測部４４は、生産計画情報に基づいて、各工程の在庫量の時間的推移を予測する。また、在庫量予測部４４は、物流・生産状況ＤＢ１１の物流状況及び生産状況の情報から後工程において異常が発生したことを検知した場合、後工程の異常の状況に基づいて対象工程の在庫量の時間的推移の予測を更新する。
在庫量推移予測ＤＢ４５は、作成された在庫量推移予測情報を記憶する。

続いて、図２を用いて、第１の実施形態に係る保全計画立案システム１００の動作の一例を説明する。以下では、保全計画立案システム１００が工程Ｂで用いられる設備１Ｂ１の保全計画を立案する動作を一例として挙げて説明する。

まず、兆候検知部２０の設備監視部２２は、工程Ｂで用いられる設備１Ｂ１の設備情報を取得する。設備情報は、設備１Ｂ１の例えば電流値、振動、音などである。次に、故障予測部２３は、設備１Ｂ１の設備情報から設備１Ｂ１において故障が発生するまでの猶予期間を予測する（ステップＳ１０１）。また、故障予測部２３は、故障履歴ＤＢ２１から取得した故障履歴情報から設備１Ｂ１の猶予期間を予測してもよい。故障予測ＤＢ２４は、予測された設備１Ｂ１の猶予期間情報を記憶する。

なお、故障予測部２３は、過去の実績データから機械学習を用いて設備１Ｂ１の猶予期間を予測してもよい。過去の実績データとは、例えば過去の設備情報と猶予期間情報とを紐づけたデータである。

次に、生産計画部４０の在庫量予測部４４は、生産計画ＤＢ４３から生産ラインにおける生産計画情報を取得する。次に、在庫量予測部４４は、生産計画情報から、工程Ｂで加工されて後工程である工程Ｃに供給される部品の在庫量（以下、工程Ｂにおける部品の在庫量）の時間的推移を予測する（ステップＳ１０２）。つまり、在庫量予測部４４は、現在から現在以降の所定の時期までに工程Ｂにおける部品の在庫量がどのように変化するかを予測する。ここで、在庫量推移予測ＤＢ４５は、工程Ｂにおける部品の在庫量の時間的推移予測情報を記憶する。

次に、保全計画部３０の作業期間算出部３２は、保全履歴ＤＢ３１から設備１Ｂ１の保全履歴情報を取得する。保全履歴情報は、過去に行った設備１Ｂ１の保全作業の履歴情報である。次に、作業期間算出部３２は、設備１Ｂ１の保全履歴情報から保全作業に必要な設備１Ｂ１の保全作業期間を算出する（ステップＳ１０３）。

なお、作業期間算出部３２は過去の実績データから機械学習を用いて設備１Ｂ１の保全作業期間を予測してもよい。過去の実績データとは、例えば過去の保全履歴情報と猶予期間情報とを紐づけたデータである。

次に、保全時期設定部３３は、兆候検知部２０の故障予測ＤＢ２４から、設備１Ｂ１の猶予期間情報を取得する。また、保全時期設定部３３は、生産計画部４０の在庫量推移予測ＤＢ４５から工程Ｂにおける部品の在庫量の時間的推移予測情報を取得する。

次に、保全時期設定部３３は、設備１Ｂ１の猶予期間情報と工程Ｂにおける部品の在庫量の時間的推移予測情報と設備１Ｂ１の保全作業期間情報とを参照する。そして、保全時期設定部３３は、設備１Ｂ１の猶予期間内において、設備１Ｂ１の保全作業期間内に工程Ｂにおける部品の在庫量が所定の閾値以下にならないように、設備１Ｂ１の保全時期を設定できるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、前述した所定の閾値とは、例えばゼロであるが、ゼロに限られず、各々設定できる。

保全時期設定部３３は、設備１Ｂ１の保全時期を設定できる場合（ステップＳ１０４のＹＥＳ）、保全時期の設定を完了する（ステップＳ１０５）。
ここで、設備１Ｂ１の保全作業期間内では設備１Ｂ１の生産が停止するため工程Ｂにおける部品の在庫量が減少し続ける。工程Ｂにおける部品の在庫量が不足する場合、工程Ｂの後工程である工程Ｃではラインの停止が発生してしまう。工程Ｃにおけるラインの停止を抑えるため、保全時期設定部３３は、設備１Ｂ１の猶予期間内において、設備１Ｂ１の保全作業期間内に工程Ｂにおける部品の在庫量が不足しないように設備１Ｂ１の保全時期を設定する。そうすることによって、保全時期設定部３３は、工程Ｂの後工程の工程Ｃにおいてラインの停止を最小限に抑えることができる。

一方、保全時期設定部３３は、設備１Ｂ１の保全時期を設定できない場合（ステップＳ１０４のＮＯ）、設備１Ｂ１の保全時期を仮置きする（ステップＳ１０６）。例えば、保全時期設定部３３は、設備１Ｂ１の保全作業期間内に工程Ｂにおける部品の在庫量が所定の閾値を下回る量が最小になるように、設備１Ｂ１の保全時期を仮置きする。そして、保全時期設定部３３は、生産計画部４０の生産計画作成部４２に生産計画の修正を指示する。

生産計画作成部４２は、生産計画の修正の指示を受けた場合、生産ラインにおける生産計画を修正する（ステップＳ１０７）。具体的には、生産計画作成部４２は、保全作業期間内に工程Ｂにおける部品の在庫量が所定の閾値以下にならないように、所定の期間における工程Ｂにおける部品の生産量を工程Ｂの生産能力の範囲内で増大させる。また、生産計画作成部４２は、保全作業期間内に工程Ｂにおける部品の在庫量が所定の閾値以下にならないように、所定の期間における工程Ｂの後工程である工程Ｃにおける部品の生産量を能率が一定値を下回らない程度に減少させる。

生産計画作成部４２は、前述の修正を行っても工程Ｂの在庫量が所定の閾値以下になる場合、保全計画部３０の保全時期設定部３３に保全計画の修正を指示する。保全時期設定部３３は、保全計画の修正の指示を受けた場合、工程Ｂ又は工程Ｃにおける保全時期を修正する。具体的には、保全時期設定部３３は、工程Ｂにおける各設備１Ｂの保全時期を遅らせる。また、保全時期設定部３３は、工程Ｂの後工程である工程Ｃにおける各設備１Ｃの保全時期を前出しする。

したがって、保全時期設定部３３は、設備１Ｂ１の保全時期を仮置きした場合でも、生産計画情報を修正させる、又は、保全計画情報を修正することによって、工程Ｂの後工程の工程Ｃにおいてラインの停止を最小限に抑えることができる。

上述したように、第１の実施形態に係る保全計画立案システム１００は、例えば設備１Ｂ１の保全計画を立案する場合、工程Ｂにおける部品の在庫量の時間的推移に基づいて、設備１Ｂ１の猶予期間内において設備１Ｂ１の保全時期を設定する。例えば、保全計画立案システム１００は、工程Ｂにおける部品の在庫量が不足しない期間内に、設備１Ｂ１の保全時期を設定できる。したがって、保全計画立案システム１００は、後工程である工程Ｃのラインの停止を最小限に抑えることができる。

＜ハードウェア構成＞
続いて、図３を用いて、保全計画立案システム１００における各構成（物流・生産状況モニタ部１０、兆候検知部２０、保全計画部３０及び生産計画部４０）を実現するコンピュータ１０００のハードウェア構成例を説明する。図３においてコンピュータ１０００は、プロセッサ１００１と、メモリ１００２とを有している。プロセッサ１００１は、例えば、マイクロプロセッサ、MPU（Micro Processing Unit）、又はCPU（Central Processing Unit）であってもよい。プロセッサ１００１は、複数のプロセッサを含んでもよい。メモリ１００２は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせによって構成される。メモリ１００２は、プロセッサ１００１から離れて配置されたストレージを含んでもよい。この場合、プロセッサ１００１は、図示されていないI/Oインターフェースを介してメモリ１００２にアクセスしてもよい。

また、上述の実施形態における各構成は、ハードウェア又はソフトウェア、もしくはその両方によって構成され、１つのハードウェア又はソフトウェアから構成してもよいし、複数のハードウェア又はソフトウェアから構成してもよい。上述の実施形態における各構成の機能（処理）を、コンピュータにより実現してもよい。例えば、メモリ１００２に実施形態における方法を行うためのプログラムを格納し、各機能を、メモリ１００２に格納されたプログラムをプロセッサ１００１で実行することにより実現してもよい。

これらのプログラムは、コンピュータに読み込まれた場合に、実施形態で説明された１又はそれ以上の機能をコンピュータに行わせるための命令群（又はソフトウェアコード）を含む。プログラムは、非一時的なコンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体に格納されてもよい。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体は、random-access memory（RAM）、read-only memory（ROM）、フラッシュメモリ、solid-state drive（SSD）又はその他のメモリ技術、CD-ROM、digital versatile disc（DVD）、Blu-ray（登録商標）ディスク又はその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又はその他の磁気ストレージデバイスを含む。プログラムは、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体上で送信されてもよい。限定ではなく例として、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体は、電気的、光学的、音響的、またはその他の形式の伝搬信号を含む。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 設備
２ 部品運搬車両
１０ 物流・生産状況モニタ部
１１ 物流・生産状況ＤＢ
２０ 兆候検知部
２１ 故障履歴ＤＢ
２２ 設備監視部
２３ 故障予測部
２４ 故障予測ＤＢ
３０ 保全計画部
３１ 保全履歴ＤＢ
３２ 作業期間算出部
３３ 保全時期設定部
４０ 生産計画部
４１ 上位計画・需要予測ＤＢ
４２ 生産計画作成部（生産計画修正部）
４３ 生産計画ＤＢ
４４ 在庫量予測部
４５ 在庫量推移予測ＤＢ
１００ 保全計画立案システム
１０００ コンピュータ
１００１ プロセッサ
１００２ メモリ

Claims (7)

1. 生産ラインに含まれる複数の工程のうち、対象工程で用いられる設備の設備情報に基づいて、前記設備が故障するまでの猶予期間を予測する故障予測部と、
   前記生産ラインにおける生産計画情報に基づいて、前記対象工程において加工されて前記対象工程の後工程に供給される部品の在庫量の時間的推移を予測する在庫量予測部と、
   前記部品の在庫量の時間的推移に基づいて、前記猶予期間内において前記設備の保全作業を行う保全時期を設定する保全時期設定部と、を備える、
   保全計画立案システム。
2. 前記設備の保全作業に必要な保全作業期間を算出する作業期間算出部をさらに備え、
   前記保全時期設定部は、
   前記猶予期間内において、前記保全作業期間内に前記部品の在庫量が所定の閾値以下にならないように前記保全時期を設定する、
   請求項１に記載の保全計画立案システム。
3. 前記猶予期間内において、前記保全作業期間内に前記部品の在庫量が所定の閾値以下にならないように前記保全時期を設定できない場合、前記生産計画情報を修正する生産計画修正部をさらに備える、
   請求項２に記載の保全計画立案システム。
4. 前記生産計画修正部は、
   所定の期間における前記対象工程における部品の生産量を増大させることと、所定の期間における前記後工程における部品の生産量を減少させること、との少なくとも一方によって、前記生産計画情報を修正する、
   請求項３に記載の保全計画立案システム。
5. 前記在庫量予測部は、
   前記後工程において異常が発生した場合、前記異常の状況に基づいて前記部品の在庫量の時間的推移を更新する、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の保全計画立案システム。
6. 生産ラインに含まれる複数の工程のうち、対象工程で用いられる設備の設備情報に基づいて、前記設備が故障するまでの猶予期間を予測し、
   前記生産ラインにおける生産計画情報に基づいて、前記対象工程において加工されて前記対象工程の後工程に供給される部品の在庫量の時間的推移を予測し、
   前記在庫量の時間的推移に基づいて、前記猶予期間内において前記設備の保全作業を行う保全時期を設定することをコンピュータが実行する、
   保全計画立案方法。
7. 生産ラインに含まれる複数の工程のうち、対象工程で用いられる設備の設備情報に基づいて、前記設備が故障するまでの猶予期間を予測する処理と、
   前記生産ラインにおける生産計画情報に基づいて、前記対象工程において加工されて前記対象工程の後工程に供給される部品の在庫量の時間的推移を予測する処理と、
   前記在庫量の時間的推移に基づいて、前記猶予期間内において前記設備の保全作業を行う保全時期を設定する処理と、をコンピュータに実行させる、
   プログラム。

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