JP2024023063A - 監視システム、監視装置及び監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の生産設備の稼働状況を簡単に一元管理できる監視装置を提供する。【解決手段】生産設備と受電点との間に設けられ、前記生産設備が使用する電流データを計測する計測器と、監視装置と、を備え、前記監視装置は、前記計測器から計測データを受信し、前記計測データにおける電流値が、第１閾値より大きい場合に、前記生産設備が運転状態であると判定し、前記第１閾値は、事前に前記生産設備を稼働させた状態において測定した前記電流データに基づいて定められる監視システム。【選択図】図１

Description

本開示は、監視システム、監視装置及び監視方法に関する。

特許文献１には、工場の生産設備が置かれる空間に懸架されるレール状の電源配線体を介して電源が供給される複数の装置の稼働状況を監視する監視システムが開示されている。特許文献１には、監視システムが、電源配線体に接続される各装置の電源線にそれぞれ設置され、電源線を流れる電流を計測する電流センサと、各装置の稼働状況を各装置の電流の計測データに基づいて提示する情報処理装置と、を含むことが開示されている。

特許文献２には、サイクル毎に一定の動作で稼働することが想定される装置の状態を、１サイクル分の波形データを構成する計測値ごとの閾値判断により監視する状態監視装置が開示されている。特許文献２には、状態監視装置が、波形データを基準波形データと比較し、装置に異常があるか否かを判定することが開示されている。

特許文献３には、監視対象設備の監視・診断を行う監視・診断システムが開示されている。特許文献３には、時系列データに基づいてイベントデータを抽出し、イベントデータに基づいて監視・診断に関係する意味データを抽出することが開示されている。また、特許文献３には、意味データのみから、又は意味データ、時系列データ及びイベントデータの組み合わせから、監視対象設備の監視・診断を行うことが開示されている。

特許文献４には、複数の装置を含んで構成される所定のシステムを分析するシステム分析装置が開示されている。特許文献４には、装置の状態を時系列的に示すデータである状態データを複数の装置のそれぞれについて取得すること、状態データに基づき、複数の装置のそれぞれを、装置の状態の変化の特徴に応じてグループに分類すること、が開示されている。

特開２０１８－１５９６０９号公報 国際公開第２０１９／２０７７１８号 特開２００９－２７０８４３号公報 特開２０１８－１８０７５９号公報

異常が発生し、動作中の生産設備が停止した場合、処置に要する時間も必要であることから、一旦異常が発生すると、生産再開するまで全ライン停止になる場合がある。異常が発生して停止する場合、チョコ停と呼ばれる復旧にかかる時間が短いものから、ドカ停と呼ばれる復旧時間が長いもの（おおむね１時間以上）もある。したがって、健全なライン運営を行うために、生産設備毎に、チョコ停、ドカ停の回数、頻度などを管理指標として管理することが求められている。

一方、複数の生産設備の稼働状態を一元管理することは、生産設備のメーカが異なると困難である。例えば、複数の生産設備の稼働状態を一元管理するためには、稼働情報出力機能について共通仕様の仕組みを導入する必要があり、特に、生産設備のメーカが異なると困難である。したがって、現状では、シグナルタワーを各設備に取り付けて管理している程度で、一元管理というところまで行われていない場合が多い。

本開示は、複数の生産設備の稼働状況を簡単に一元管理できる監視装置を提供する。

本開示の一の態様によれば、生産設備と受電点との間に設けられ、前記生産設備が使用する電流データを計測する計測器と、監視装置と、を備え、前記監視装置は、前記計測器から計測データを受信し、前記計測データにおける電流値が、第１閾値より大きい場合に、前記生産設備が運転状態であると判定し、前記第１閾値は、事前に前記生産設備を稼働させた状態において測定した前記電流データに基づいて定められる監視システムを提供する。

本開示の監視装置によれば、複数の生産設備の稼働状況を簡単に一元管理できる。

図１は、本実施形態に係る監視システムの使用状態を説明する図である。 図２は、本実施形態に係る監視システムの構成の概要を説明する図である。 図３は、本実施形態に係る監視システムが監視する製造装置の概要を説明する図である。 図４は、本実施形態に係る監視システムが監視する製造装置の電流データについて説明する図である。 図５は、本実施形態に係る監視システムが監視する製造装置の第１変形例の電流データについて説明する図である。 図６は、本実施形態に係る監視システムが監視する製造装置の第２変形例の電流データについて説明する図である。

本開示の監視システム、監視装置及び監視方法の具体例を、以下に図面を参照して説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

なお、各実施形態に係る明細書及び図面の記載に関して、実質的に同一の又は対応する機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する場合がある。また、理解を容易にするために、図面における各部の縮尺は、実際とは異なる場合がある。

平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右及び前後等の方向には、実施形態の効果を損なわない程度のずれが許容される。角部の形状は、直角に限られず、丸みを帯びてもよい。平行、直角、直交、水平、垂直には、それぞれ略平行、略直角、略直交、略水平、略垂直が含まれてもよい。

例えば、略平行は、２つの線又は２つの面が互いに完全に平行でなくても、製造上許容される範囲内で互いに平行として扱うことができることを意味する。他の略直角、略直交、略水平及び略垂直のそれぞれについても、略平行と同様に、２つの線又は２つの面の相互の位置関係が製造上許容される範囲内であればそれぞれに該当することが意図される。

＜監視システム＞
本実施形態に係る監視システムについて説明する。図１は、本実施形態に係る監視システム１０の使用状態を説明する図である。

監視システム１０は、製造ライン２０を構成する生産設備２１ａ、生産設備２１ｂ、生産設備２１ｃ及び生産設備２１ｄのそれぞれの稼働状態を監視する。図１の例では、製造ライン２０は、生産設備２１ａ、生産設備２１ｂ、生産設備２１ｃ及び生産設備２１ｄを、加工する順番に備える。生産設備２１ａ、生産設備２１ｂ、生産設備２１ｃ及び生産設備２１ｄのそれぞれについて区別する必要がない場合は、生産設備２１ａ、生産設備２１ｂ、生産設備２１ｃ及び生産設備２１ｄのそれぞれを総称して生産設備２１という場合がある。

図１では、上流工程から供給された加工物Ｐａが矢印Ａの向きに、コンベア２２によって移動することにより、生産設備２１ａ、生産設備２１ｂ、生産設備２１ｃ及び生産設備２１ｄの順で加工される。そして、生産設備２１ｄでの加工が終了すると、加工が終了する。加工が終了した加工物Ｐｂは、下流工程に搬送される。

製造ライン２０における生産設備２１ａ、生産設備２１ｂ、生産設備２１ｃ及び生産設備２１ｄのそれぞれは、所定のサイクルタイム（Ｃ／Ｔ）にしたがってサイクル運転を行う。生産設備２１ａ、生産設備２１ｂ、生産設備２１ｃ及び生産設備２１ｄのそれぞれがサイクル運転を行うことにより、製造ライン２０全体として同期生産を行う。

監視システム１０は、監視装置１１と、計測器１２ａ、計測器１２ｂ、計測器１２ｃ、計測器１２ｄ及び計測器１２ｅと、を備える。

監視システム１０は、例えば、生産設備２１ａ、生産設備２１ｂ、生産設備２１ｃ及び生産設備２１ｄのそれぞれに電力を供給する分電盤１に設けられる。

計測器１２ａ、計測器１２ｂ、計測器１２ｃ、計測器１２ｄ及び計測器１２ｅのそれぞれは、例えば、電流計である。計測器１２ａは、生産設備２１ａに電力を供給する配線Ｌａに設けられる。計測器１２ａは、生産設備２１ａに供給される電流を測定する。同様に、計測器１２ｂは、生産設備２１ｂに電力を供給する配線Ｌｂに設けられる。計測器１２ｂは、生産設備２１ｂに供給される電流を測定する。計測器１２ｃは、生産設備２１ｃに電力を供給する配線Ｌｃに設けられる。計測器１２ｃは、生産設備２１ｃに供給される電流を測定する。計測器１２ｄは、生産設備２１ｄに電力を供給する配線Ｌｄに設けられる。計測器１２ｄは、生産設備２１ｄに供給される電流を測定する。計測器１２ｅは、配線Ｌｅに設けられる。配線Ｌｅに接続される設備又は装置については、図１では省略している。計測器１２ｅは、配線Ｌｅに接続される設備又は装置に供給される電流を測定する。

計測器１２ａ、計測器１２ｂ、計測器１２ｃ、計測器１２ｄ及び計測器１２ｅのそれぞれによれば、製造設備２１のメーカ又は機種によらず、設備の稼働状況を収集できる。例えば、計測器１２ａ、計測器１２ｂ、計測器１２ｃ、計測器１２ｄ及び計測器１２ｅは、生産設備２１の受電点と生産設備２１との間に直列に取り付けられることにより、消費電流を計測できる。計測器１２ａ、計測器１２ｂ、計測器１２ｃ、計測器１２ｄ及び計測器１２ｅは、例えば、専用の計測ユニットを用いて、電流、電圧をあらかじめ設定したサンプリング間隔で計測する。

計測器１２ａ、計測器１２ｂ、計測器１２ｃ、計測器１２ｄ及び計測器１２ｅのそれぞれは、バス１３を介して、監視装置１１に接続する。バス１３は、例えば、ＲＳ４８５等の通信規格に準拠したバスである。また、計測器１２ａ、計測器１２ｂ、計測器１２ｃ、計測器１２ｄ及び計測器１２ｅのそれぞれは、ＭＯＤＢＵＳ（登録商標）等の通信プロトコルを用いて、監視装置１１と通信する。

計測器１２ａ、計測器１２ｂ、計測器１２ｃ、計測器１２ｄ及び計測器１２ｅのそれぞれは、電流を測定した結果を、電流データとして、監視装置１１に送信する。計測器１２ａ、計測器１２ｂ、計測器１２ｃ、計測器１２ｄ及び計測器１２ｅのそれぞれは、例えば、電流データを、１００ミリ秒周期で、監視装置１１に送信する。

監視装置１１は、生産設備２１ａ、生産設備２１ｂ、生産設備２１ｃ及び生産設備２１ｄのそれぞれの稼働状態を監視する。監視装置１１は、計測器１２ａ、計測器１２ｂ、計測器１２ｃ及び計測器１２ｄのそれぞれから、生産設備２１ａ、生産設備２１ｂ、生産設備２１ｃ及び生産設備２１ｄのそれぞれの電流データを取得する。そして、監視装置１１は、取得した電流データに基づいて、生産設備２１ａ、生産設備２１ｂ、生産設備２１ｃ及び生産設備２１ｄのそれぞれの稼働状態を監視する。

なお、監視装置１１が監視する生産設備の数及び計測器の数については、上記の例に限らない。例えば、生産設備は、１つでもよいし、２つ以上でもよい。また、同様に、計測器は、１つでもよいし、２つ以上でもよい。なお、計測器は、少なくとも監視する生産設備の数より多くする。

図２は、本実施形態に係る監視装置１１の構成の概要を説明する図である。なお、図２では、生産設備２１ａ、生産設備２１ｂ、生産設備２１ｃ及び生産設備２１ｄのそれぞれについて、製造装置２１を用いて説明を行う。また、図２では、計測器１２ａ、計測器１２ｂ、計測器１２ｃ及び計測器１２ｄのそれぞれについて、計測器１２を用いて説明を行う。計測器１２は、受電点ＰＲと生産設備１２との間に設けられる。

監視装置１１は、処理演算部１１ａと、計測部１１ｂと、記憶部１１ｃと、表示部１１ｄと、通信部１１ｅと、を備える。

処理演算部１１ａは、計測器１２ａ、計測器１２ｂ、計測器１２ｃ及び計測器１２ｄのそれぞれから取得した電流データに基づいて、生産設備２１ａ、生産設備２１ｂ、生産設備２１ｃ及び生産設備２１ｄのそれぞれの稼働状態を判定する。処理演算部１１ａの具体的な処理については、後述する。

計測部１１ｂは、計測器１２ａ、計測器１２ｂ、計測器１２ｃ及び計測器１２ｄのそれぞれから電流データを取得する。また、計測部１１ｂは、取得した電流データを、処理演算部１１ａに転送する。

記憶部１１ｃは、処理演算部１１ａが生産設備２１ａ、生産設備２１ｂ、生産設備２１ｃ及び生産設備２１ｄのそれぞれの稼働状態を判定するための閾値を保存する。処理演算部１１ａが生産設備２１ａ、生産設備２１ｂ、生産設備２１ｃ及び生産設備２１ｄのそれぞれの稼働状態を判定するための閾値は、例えば、事前にそれぞれの生産設備を稼働させた状態において測定した電流データに基づいて定められる。閾値は、使用者により変更可能となっている。

表示部１１ｄは、監視した結果を外部のコンピュータ１００により表示するための表示データを作成する。

通信部１１ｅは、監視した結果を、外部のコンピュータ１００にネットワークＮＷを介して送信する。また、通信部１１ｅは、コンピュータ１００から操作コマンド等を受信する。いいかえると、通信部１１ｅは、コンピュータ１００との間で通信を行う。

生産設備２１における電流データについて説明する。最初に、生産設備２１における電流データを検討するために、生産設備２１のモデルについて説明する。図３は、本実施形態に係る監視システム１０が監視する生産設備２１の一例について説明する図である。

生産設備２１は、主機２１Ｍと、補機２１Ａと、制御基板２１Ｃと、を備える。

主機２１Ｍは、生産設備２１において、実際に加工物Ｐａを加工するために使用される機器である。主機２１Ｍは、加工機２１Ｐと、搬送機２１Ｌと、を備える。加工機２１Ｐは、例えば、加工物Ｐａを切断、穿孔、切削、研磨等の加工を行う機械である。加工機２１Ｐを動作させると、多くの電力が消費される。多くの電力が消費されることにより、多くの電流が流れる。搬送機２１Ｌは、加工機２１Ｐに加工物Ｐａを搬入又は搬出する機械である。搬送機２１Ｌは、いわゆる、ローダである。

補機２１Ａは、主機２１Ｍを稼働させるために必要な機器である。補機２１Ａは、例えば、エアコンプレッサ、油圧ポンプ及びブロア等である。

制御基板２１Ｃは、主機２１Ｍ及び補機２１Ａのそれぞれを制御するための電気回路等である。制御基板２１Ｃは、主機２１Ｍ及び補機２１Ａのそれぞれと比較すると、消費電力が少ない。

次に、生産設備２１を動作させたときの電流について説明する。図４は、本実施形態に係る監視システム１０が監視する生産設備２１の動作について説明する図である。図４の横軸は時間（単位：秒）、縦軸は生産設備２１を流れる電流値（単位：アンペア（Ａ））を示す。生産設備２１を稼働させるときの電流値を線Ｌｓで示す。

最初に、生産設備２１は、電源が入っていない状態であるとする。時刻Ｔ１までの期間は、生産設備２１が起動していない期間である。時刻Ｔ１までの期間における生産設備２１の状態を、電源オフ状態という場合がある。

時刻Ｔ１において、生産設備２１の電源をオンにする。生産設備２１の電源をオンにすると、最初に、制御基板２１Ｃが起動する。制御基板２１Ｃが起動することにより、計測器１２により測定される電流値はａ１となる。時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間は、制御基板２１Ｃが起動しているが、主機２１Ｍ及び補機２１Ａが起動していない期間である。時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間は、補機２１Ａが稼働していないことから主機２１Ｍを稼働できない状態である。時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間における生産設備２１の状態を、電源供給状態という場合がある。

次に、時刻Ｔ２において、補機２１Ａを起動する。補機２１Ａは、例えば、制御基板２１Ｃに接続されたボタンスイッチ等を操作することにより起動する。補機２１Ａが起動することにより、計測器１２により測定される電流値はａ２となる。時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの期間は、制御基板２１Ｃ及び補機２１Ａが起動しているが、主機２１Ｍが起動していない期間である。補機２１Ａが起動していることから、時刻Ｔ２以降の期間は、主機２１Ｍを稼働できる状態になっている。主機２１Ｍが起動する前であって主機２１Ｍが稼働できる状態となっている時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの期間における生産設備２１の状態を、運転準備完了状態又は起動準備完了状態という場合がある。

次に、時刻Ｔ３において、主機２１Ｍの運転を開始する。主機２１Ｍの運転を開始すると、最初に搬送機２１Ｌが動作を開始する。搬送機２１Ｌが動作を開始することにより、計測器１２におり測定される電流値はａ３となる。そして、加工機２１Ｐが動作すると、加工機２１Ｐの動作にあわせて、図４に示すように、短期間に大きな電流が流れる。そして、時刻Ｔ５になると、１サイクルの動作（サイクルＣ１）が終了する。そして、時刻Ｔ６になると、次のサイクルが始まる。そして、時刻Ｔ７になると、次の１サイクルの動作（サイクルＣ２）が終了する。そして、時刻Ｔ８において、サイクル運転を終了する。

なお、主機２１Ｍの動作を行っている時刻Ｔ３から時刻Ｔ８（期間Ｏｐ）における生産設備２１の状態を、サイクル運転状態、自動運転状態又は連続運転状態という場合がある。

監視装置１１は、上述した生産設備２１について、稼働状態を監視するために、複数の閾値を有する。具体的には、監視装置１１は、閾値Ｔｈ１、閾値Ｔｈ２及び閾値Ｔｈ３を有する。閾値Ｔｈ１は、電流値ａ１より低い電流値ｂ１である。閾値Ｔｈ２は、電流値ａ１より高く、電流値ａ２より低い電流値ｂ２である。閾値Ｔｈ３は、電流値ａ２より高く、電流値ａ３より低い電流値ｂ３である。

監視装置１１は、記憶部１１ｃに、閾値Ｔｈ１、閾値Ｔｈ２及び閾値Ｔｈ３のそれぞれを保存する。そして、監視装置１１における処理演算部１１ａは、記憶部１１ｃに保存している、閾値Ｔｈ１、閾値Ｔｈ２及び閾値Ｔｈ３のそれぞれを読み出して処理を行う。閾値Ｔｈ１、閾値Ｔｈ２及び閾値Ｔｈ３は、生産設備２１のそれぞれに対応して個別に保存される。

監視装置１１における処理演算部１１ａは、計測器１２で測定した電流値が閾値Ｔｈ１未満である場合、具体的には、図４における範囲Ｌｖ０に含まれる場合、生産設備２１で消費される電流値がレベル０である判定する。監視装置１１における処理演算部１１ａは、生産設備２１で消費される電流値がレベル０である場合、生産設備２１は電源停止状態であると判断する。

監視装置１１における処理演算部１１ａは、計測器１２で測定した電流値が閾値Ｔｈ１以上であって閾値Ｔｈ２未満である場合、具体的には、図４における範囲Ｌｖ１に含まれる場合、生産設備２１で消費される電流値がレベル１であると判定する。監視装置１１における処理演算部１１ａは、生産設備２１で消費される電流値がレベル１である場合、生産設備２１は電源供給状態であると判断する。

なお、上記の例では、監視装置１１における処理演算部１１ａは、計測器１２で測定した電流値が閾値Ｔｈ１である場合、レベル１と判断しているが、レベル０と判断してもよい。いいかえると、処理演算部１１ａは、計測器１２で測定した電流値が閾値Ｔｈ１以下である場合、生産設備２１で消費される電流値がレベル０であると判定してもよい。

また、監視装置１１における処理演算部１１ａは、生産設備２１で消費される電流値がレベル０又はレベル１のいずれかである場合、具体的には、図４における範囲ＬｖＳに含まれる場合、生産設備２１は停止状態であると判断する。

監視装置１１における処理演算部１１ａは、計測器１２で測定した電流値が閾値Ｔｈ２以上であって閾値Ｔｈ３未満である場合、具体的には、図４における範囲Ｌｖ２に含まれる場合、生産設備２１で消費される電流値がレベル２であると判定する。監視装置１１における処理演算部１１ａは、生産設備２１で消費される電流値がレベル２である場合、生産設備２１は運転準備完了状態又は起動準備完了状態であると判断する。

監視装置１１における処理演算部１１ａは、計測器１２で測定した電流値が閾値Ｔｈ３以上である場合、具体的には、図４における範囲Ｌｖ３に含まれる場合、生産設備２１で消費される電流値がレベル３であると判定する。監視装置１１における処理演算部１１ａは、生産設備２１で消費される電流値がレベル３である場合、生産設備２１はサイクル運転状態、自動運転状態又は連続運転状態であると判断する。

また、監視装置１１における処理演算部１１ａは、生産設備２１で消費される電流値がレベル２又はレベル３のいずれかである場合、具体的には、図４における範囲ＬｖＡに含まれる場合、生産設備２１は運転状態であると判断する。状態の判断については、電流レベルに、継続時間を考慮して判定する。

監視装置１１を運用する運用者は、監視装置１１による監視を行う際には、事前に、監視対象とする生産設備２１を実際に動作させて、上述のような電流波形を取得する。そして、運用者は、取得した電流波形に基づいて、複数の閾値、具体的には、閾値Ｔｈ１、閾値Ｔｈ２及び閾値Ｔｈ３、を定める。定められた複数の閾値、具体的には、閾値Ｔｈ１、閾値Ｔｈ２及び閾値Ｔｈ３は、記憶部１１ｃに保存される。

＜負荷時間、稼働時間、正味稼働時間及び価値稼働時間＞
監視装置１１において管理する時間について説明する。監視装置１１において管理する時間は、例えば、負荷時間、稼働時間、正味稼働時間及び価値稼働時間である。監視装置１１における処理演算部１１ａは、製造設備２１を監視して、判定した複数の状態のそれぞれについて、時間を積算する。監視装置１１は、所定の状態の時間を積算することによって、稼働時間、正味稼働時間を算出する。監視装置１１は、負荷時間、稼働時間、正味稼働時間及び価値稼働時間のそれぞれを、表示部１１ｄによって、外部のコンピュータ１００において表示するための表示データを作成する。そして、運用者は、コンピュータ１００によって、負荷時間、稼働時間、正味稼働時間及び価値稼働時間のそれぞれを監視できる。

負荷時間ＰＲＤ１は、所定の期間、例えば、１日、において、設備が可能稼働な時間から、予め定められた設備を休止する時間を除いた時間である。負荷時間ＰＲＤ１は、例えば、１日の操業時間から、朝礼、掃除等の時間を差し引いた時間である。負荷時間ＰＲＤ１は、例えば、運用者により監視装置１１に手入力される。

稼働時間ＰＲＤ２は、負荷時間ＰＲＤ１から停止ロス、すなわち、故障ロス、段取り・調整ロス、刃具交換ロス及び立ち上げロス、を差し引いた時間である。監視装置１１における処理演算部１１ａは、生産設備２１で消費される電流値がレベル２以上である状態の時間を積算した時間を稼働時間ＰＲＤ２とする。いいかえると、停止ロスの時間は、負荷時間ＰＲＤ１から稼働時間ＰＲＤ２を差し引くことにより求められる。

正味稼働時間ＰＲＤ３は、稼働時間ＰＲＤ２から性能ロス、すなわち、チョコ停ロス及び速度低下ロスの時間を除いた時間である。チョコ停ロスとは、加工中にワークが設備の中に引っ掛かり詰まったりし、ちょっと停止することである。チョコ停ロスは、５分以内の短時間の停止である。チョコ停ロスの時間は、停止してから本来のサイクル運転（自動運転）に復帰するまでの時間である。監視装置１１における処理演算部１１ａは、生産設備２１で消費される電流値がレベル３以上である状態、すなわち、サイクル運転状態、自動運転状態又は連続運転状態（正味稼働状態）、の時間を積算した時間を正味稼働時間ＰＲＤ３とする。いいかえると、性能ロスの時間は、稼働時間ＰＲＤ２から正味稼働時間ＰＲＤ３を差し引くことにより求められる。

価値稼働時間ＰＲＤ４は、正味稼働時間ＰＲＤ３から不良ロス、すなわち、不良廃却ロス及び手直しロスの時間を除いた時間である。監視装置１１における処理演算部１１ａは、加工数量、不良数量を手入力して良品率を算出する。そして、監視装置１１における処理演算部１１ａは、良品率を用いて、正味稼働時間ＰＲＤ３から価値稼働時間ＰＲＤ４を算出する。

＜ライン可動率及びライン稼働率＞
監視装置１１において管理する指標について説明する。監視装置１１において管理する指標は、例えば、ライン可動率及びライン稼働率である。監視装置１１における処理演算部１１ａは、製造設備２１を監視して、ライン可動率及びライン稼働率を算出する。監視装置１１は、ライン可動率及びライン稼働率のそれぞれを、表示部１１ｄによって、外部のコンピュータ１００において表示するための表示データを作成する。そして、運用者は、コンピュータ１００によって、ライン可動率及びライン稼働率のそれぞれを監視できる。

ライン可動率について説明する。ライン可動率とは、動かしたいときに、いつでも動く状態である比率を示す。ライン可動率は、１００％であることが望ましい。

ライン可動率（単位：パーセント（％））は、式１に示すように、良品生産台数とラインタクトの積をライン稼働可能時間で割ることにより求められる。

ライン可動率 ＝
｛（良品生産台数×ラインタクト）／ライン可動可能時間｝×１００ ・・・式１

なお、ラインタクトは、１つの製品を造るのにかかる時間である。

良品生産台数は、全体加工数から不良品数を除くことにより算出される。全体加工数は、監視装置１１によって自動的にカウントされる。不良品数は、例えば、運用者によって手入力される。監視装置１１における処理演算部１１ａは、生産設備２１で消費される電流値がレベル３以上である時間を積算して、ライン可動可能時間を求める。すなわち、監視装置１１は、正味稼働時間ＰＲＤ３をライン可動可能時間として算出する。

ライン稼働率は、ラインがフル操業したときの生産能力に対する現時点での生産実績との比率である。ライン稼働率は、月々の生産台数で上下する。ライン稼働率は、１００％以上となる場合がある。

ライン稼働率（単位：パーセント（％））は、式２に示すように、生産実績台数（生産計画台数）をフル生産時の生産台数で割ることにより求められる。

ライン稼働率 ＝
｛生産実績台数（生産計画台数）／フル生産時の生産台数｝×１００ ・・・式２

生産実績台数は、監視装置１１によって自動的にカウントされる。フル生産時の生産台数は、例えば、運用者によって手入力される。

＜設備総合効率＞
設備総合効率は、式３に示すように、時間稼働率、性能稼働率及び良品率の積により、算出される。

設備総合効率 ＝ 時間稼働率×性能稼働率×良品率 ・・・式３

時間稼働率は、負荷時間と停止時間との差を負荷時間で割ることにより求められる。性能稼働率は、基準サイクルタイムと加工数との積を稼働時間で割ることにより求められる。良品率は、加工数量から不良数量を引いた数量を加工数量で割ることにより求められる。

＜まとめ＞
本実施形態に係る監視装置１１によれば、複数の生産設備の稼働状況を簡単に一元管理できる。特に、メーカ又は機種が異なると、複数の生産設備の稼働状態を一元管理するためには、稼働情報出力機能について共通仕様の仕組みを導入する必要があり、一元管理を行うことは困難である。本実施形態に係る監視装置１１によれば、メーカ又は機種によらず、複数の生産設備の稼働状況を簡単に一元管理できる。

生産設備は、待機状態、稼働状態、異常状態、故障状態等の状態毎に稼働している機器の消費電流が異なる。消費電流を検出することにより、設備がどの状態にあるか、またその状態が何時間継続しているかを計測できる。

生産設備はサイクル運転中に、各サイクルで同様の波形を観測できる。生産設備が、サイクル途中で、故障状態の消費電流が継続すると、故障と判断できる。また、保全員が復旧して、再びサイクル運転が開始されると、再度サイクル運転の波形を観測できる。上述のように、電流波形から、生産設備の稼働状況を判断して、稼働状況を単機又は複数の生産設備における稼働状態を把握することで、生産ラインの安定稼働を可能とする。

また、生産設備の可動率（又は稼働率）も計算できることから、毎日煩雑な計算をすることなく、生産ラインの管理指標を適切に管理できる。

従来の生産設備管理は、生産設備側でサイクル運転中、故障中、異常中などの状態を出力し、そのデータを別途設置するデータ収集装置で時間積算し、データサーバを組み合わせて一括管理する方法をとっていた。本実施形態に係る監視装置によれば、生産設備の改造・改良は不要で、生産設備が消費する電流をもって、設備の稼働状態とその継続時間を測定し、１台のデータ収集装置で約５台程度の生産設備のデータの収集・管理できる。

また、従来では、生産設備の稼働情報を一元管理するために、共通仕様を作成して、各設備メー力に展開し、どの設備も同じように稼働情報信号を出力するように調整する必要があった。共通仕様通りの動きを現場又は事前の工場立会で確認する必要があり、調整作業に時間がかかるという課題があった。

本実施形態に係る監視装置１１によれば、生産設備を改造することなく、生産設備の稼働状態を一元管理することができる。生産設備の稼働状態を一元管理することにより、生産ラインの稼働状態を把握できる。また、本実施形態に係る監視装置１１を用いることにより、異常又は故障が多い設備については、抜本的な改善を検討することができるなど、保全業務の効率運用にも効果がある。

本実施形態に係る監視装置１１によれば、可動率（又は稼働率）の計算を行い、結果をリアルタイムで表示できる。また、本実施形態に係る監視装置１１を用いることにより、個々の製品にかかる製造原単位を算出できる。さらに、今後、カーボンニュートラルが問題になってきたときに、製品の製造にかかる電力量（ＣＯ２など温室効果ガス排出量）の管理も容易にできる。

なお、閾値Ｔｈ２が第１閾値の一例、閾値Ｔｈ３が第２閾値の一例である。また、例えば、生産設備２１ａを第１生産設備の一例とすると、生産設備２１ａの受電点が第１受電点の一例、計測器１２ａが第１計測器の一例である。また、計測器１２ａが測定した電流データが第１電流データの一例、計測器１２ａが測定した電流データの電流値が第１電流値の一例、第１生産設備に対応する閾値Ｔｈ２が第３閾値の一例である。同様に、例えば、生産設備２１ｂを第２生産設備の一例とすると、生産設備２１ｂの受電点が第２受電点の一例、計測器１２ｂが第２計測器の一例、計測器１２ｂが測定した電流データが第２電流データの一例である。また、計測器１２ｂが測定した電流データの電流値が第２電流値の一例、第２生産設備に対応する閾値Ｔｈ２が第４閾値の一例である。

なお、第１生産設備は、生産設備２１ａに限らず、生産設備２１ｂ、生産設備２１ｃ及び生産設備２１ｄのいずれかにしてもよい。同様に、第２生産設備は、生産設備２１ｂに限らず、第１生産設備とは異なる生産設備２１ａ、生産設備２１ｂ、生産設備２１ｃ及び生産設備２１ｄのいずれかにしてもよい。

また、本開示において、３つ以上の複数の生産設備を考慮して、第３生産設備、第４生産設備等を同様に含んでもよい。

＜第１変形例＞
生産設備２１の第１変形例について説明する。図５は、運転準備完了状態と、サイクル運転状態とが、同時にかかる場合における電流波形パータンを示す図である。図５では、生産設備２１の第１変形例を稼働させるときの電流値を線Ｌｓ１で示す。生産設備２１の第１変形例において、時刻Ｔ３において、運転準備が完了するとともに、サイクル運転も開始される。したがって、第１変形例の場合は、閾値Ｔｈ２を用いずに、図４のレベル１及びレベル２をレベル１に併合することによって、生産設備２１を監視できる。なお、第１変形例においては、閾値Ｔｈ３が第１閾値の一例である。

＜第２変形例＞
生産設備２１の第２変形例について説明する。図６は、サイクル運転状態と加工状態とが、同時にかかる場合における電流波形パータンを示す図である。図６では、生産設備２１の第２変形例を稼働させるときの電流値を線Ｌｓ２で示す。生産設備２１の第１変形例において、時刻Ｔ４において、サイクル運転が開始される。したがって、第２変形例の場合は、レベル２において、サイクルＣ１とサイクルＣ２との間の時間を考慮することにより、サイクル運転が継続するのか、終了するのかを判定する。レベル２において、サイクルＣ１とサイクルＣ２との間の時間を考慮することにより、サイクル運転が継続するのか、終了するのかを判定することによって、生産設備２１を監視できる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

１ 分電盤
１０ 監視システム
１１ 監視装置
１１ａ 処理演算部
１１ｂ 計測部
１１ｃ 記憶部
１１ｄ 表示部
１１ｅ 通信部
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ 計測器
１３ バス
２０ 製造ライン
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ 製造装置
２１Ｍ 主機
２１Ｐ 加工機
２１Ｌ 搬送機
２１Ａ 補機
２１Ｃ 制御基板
２２ コンベア
１００ コンピュータ
Ｔｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３ 閾値

Claims (7)

1. 生産設備と受電点との間に設けられ、前記生産設備が使用する電流データを計測する計測器と、
   監視装置と、を備え、
   前記監視装置は、
   前記計測器が計測した前記電流データにおける電流値が、第１閾値より大きい場合に、前記生産設備が運転状態であると判定し、
   前記第１閾値は、事前に前記生産設備を稼働させた状態において測定した前記電流データに基づいて定められる、
   監視システム。
2. 前記監視装置は、
   前記運転状態と判定した時間を積算して稼働時間を算出する、
   請求項１に記載の監視システム。
3. 前記監視装置は、
   前記第１閾値より大きい第２閾値について、前記電流データにおける電流値が、前記第２閾値より大きい場合に、前記生産設備が、正味稼働状態であると判断し、
   前記正味稼働状態と判定した時間を積算して正味稼働時間を算出する、
   請求項１又は請求項２のいずれかに記載の監視システム。
4. 前記監視装置は、
   前記正味稼働時間に基づいて、前記生産設備のライン可動率を算出する、
   請求項３に記載の監視システム。
5. 第１生産設備と前記第１生産設備の第１受電点との間に設けられ、前記第１生産設備が使用する第１電流データを計測する第１計測器と、
   第２生産設備と前記第２生産設備の第２受電点との間に設けられ、前記第２生産設備が使用する第２電流データを計測する第２計測器と、
   監視装置と、を備え、
   前記監視装置は、
   前記第１計測器が計測した前記第１電流データにおける第１電流値が、第３閾値より大きい場合に、前記第１生産設備が運転状態であると判定し、
   前記第２計測器が計測した前記第２電流データにおける第２電流値が、第４閾値より大きい場合に、前記第２生産設備が運転状態であると判定し、
   前記第３閾値は、事前に前記第１生産設備を稼働させた状態において測定した前記第１電流データに基づいて定められ、
   前記第４閾値は、事前に前記第２生産設備を稼働させた状態において測定した前記第２電流データに基づいて定められる、
   監視システム。
6. 生産設備と受電点との間に設けられる計測器が計測した前記生産設備が使用する電流データに基づいて前記生産設備を監視する監視装置であって、
   前記監視装置は、
   前記計測器が計測した前記電流データにおける電流値が、第１閾値より大きい場合に、前記生産設備が運転状態であると判定し、
   前記第１閾値は、事前に前記生産設備を稼働させた状態において測定した前記電流データに基づいて定められる、
   監視装置。
7. 生産設備と受電点との間に設けられ、前記生産設備が使用する電流データを計測する工程と、
   前記電流データにおける電流値が、第１閾値より大きい場合に、前記生産設備が運転状態であると判定する工程と、を含み、
   前記第１閾値は、事前に前記生産設備を稼働させた状態において測定した前記電流データに基づいて定められる、
   監視方法。

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