JP4333082B2

JP4333082B2 - 機器の運転制御方法及び運転制御装置

Info

Publication number: JP4333082B2
Application number: JP2002152777A
Authority: JP
Inventors: 春夫村上
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-05-27
Filing date: 2002-05-27
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2022-05-27
Also published as: JP2003345414A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生産設備を構成する機器の運転を制御する技術に関し、特に不規則に発生する非生産時間における機器の運転の停止及び開始の制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生産設備を構成する機器の運転を制御する場合、たとえば特開２０００−２００１０４号公報に示されているように、休憩時間等の非生産時間であって予め停止する時刻や停止する時間が判っているときには、非生産時間に入ると機器に応じた遅延時間をもって可能な限り早く運転を停止させ、非生産時間が終了して生産時間に入ると速やかに生産を開始できるように機器の運転を制御するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、機種切替えの設備段取り換え停止や工具交換のための停止、さらには故障による停止等の不規則な停止については、従来考慮されていなかった。したがって、このような突発的に発生する非生産時間の場合には、いつ生産を開始してもよい状態に機器を準備していたため、非生産時間にかかわらず多大なエネルギーを浪費していた。
【０００４】
本発明は、上記の問題に鑑み、不規則に発生する生産の停止の場合でも、機器に応じた遅延時間をもって可能な限り速やかに運転を停止ないし省エネ運転させ、また速やかに生産を再開できる機器の運転制御方法及び装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、ある機器（複数の機器を含む。）の運転停止後その他の機器が待ち状態になる待ち状態開始遅延時間を算出し、その他の機器を待ち状態時間において省エネ運転（運転停止を含む。）させる運転制御方法又は運転制御装置を提供する。
【０００６】
ここで、待ち状態開始遅延時間は、その他の機器及びその上流にある機器について、未処理ワーク数と処理時間を乗算してその総和をとることにより算出できる。
【０００７】
また、本発明はさらに、ある機器の運転停止時間を取得し、運転停止時間経過後その他の機器が待ち状態ではなくなる待ち状態終了遅延時間を算出して、その他の機器を待ち状態終了遅延時間経過後運転再開できるように制御することができる。
待ち状態終了遅延時間は、その他の機器の上流にある機器について、処理すべきワーク数と処理時間を乗算してその総和をとることにより算出できる。
【０００８】
また、本発明によると、ある機器の運転停止後引き続いてその他の機器の１つが運転停止した場合、新たに待ち状態開始遅延時間を算出し、以前に算出した待ち状態開始遅延時間を早めるか否かを判断することができる。さらに、新たに待ち状態終了遅延時間を算出し、以前に算出した待ち状態終了遅延時間を遅らせるか否かを判断することもできる。
【０００９】
さらにまた、機器の運転制御装置は、各機器の停止モードと停止時間を記憶した停止モードＤＢ、各機器の処理時間を記憶したサイクルタイムＤＢ及び各機器の省エネ制御データを記憶した省エネ制御ＤＢを備えることができる。
【００１０】
本発明は、このように構成したから、不規則に発生する生産の停止の場合でも、機器に応じた遅延時間をもって、速やかに運転停止を含む省エネ運転させまた速やかに生産を再開できる機器の運転制御方法、装置及びシステムを提供することができる。また、複数の機器が相次いで運転停止をしたときにも同様に省エネ運転制御を可能とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態である運転制御装置による制御を説明する図である。一例として、基板組付けラインを例にとる。部品挿入機２によって部品を挿入されたプリント基板等のワーク７は、コンベヤ６によって次工程の第１の半田付け装置３に送られ半田付けされる。第１の半田付け装置３で半田付けされたワーク７は、同様にコンベヤ６によって第２の半田付け装置４に送られ、再度半田付け工程を経る。半田付け装置は半田付けされる部品の種類ごとに設けられ、一般には２台に限らず多数の装置が配置されている。また、本例では、ワークは１枚づつ半田付け装置に搬入されるものであるが、多数枚を処理する装置であってもよい。そして、半田付けされたワーク７はコンベヤ６に導かれ冷却装置５で冷却される。本例では連結されたコンベヤ６を用いたが、一連の工程であれば連結されていなくてもよい。
【００１２】
この工程における各設備２〜５はそれぞれ固有の機能を持ち、独立して動作が可能で、１枚のワークを加工するための時間（以下、「サイクルタイム」という。）はそれぞれ固有な時間を持つ。また、図示はしないが、各設備にはシーケンサ等を備え、例えば半田付けのための加熱装置におけるヒータ装置等を制御している。
【００１３】
省エネ運転制御装置１は一般的なパソコン等で構成され、ネットワーク８を介して各設備のシーケンサと相互に情報通信が可能である。本例では、省エネ運転制御装置１は、各設備２〜５から設備出力情報であるワーク加工情報と停止情報を得て各設備の待ち状態時間を算出予測し、待ち状態時間になると省エネ制御装置出力情報１０である省エネ運転の開始情報又は省エネ運転方法情報を出力する。
【００１４】
ワーク加工情報は、各設備においてワークの加工が完了するつど出力されるもので、省エネ運転制御装置１はこの情報によりライン上のワーク個数を監視している。
停止情報は、段取りや故障等により設備停止したとき及び再起動したときに出力されるもので、停止又は再起動の状態情報とともに、段取り又は故障内容についての情報を含む。
【００１５】
また、省エネ運転制御装置は、データベースである停止モードＤＢ１１、サイクルタイムＤＢ１２及び省エネ制御ＤＢ１３を備える。
図２に、停止モードＤＢの内容を示す。
停止モードＤＢは、各設備ごとに対応して設けられるデータベースであり、各設備の設備コード２２に対応して種々の停止モードの停止時間２３が停止コード２１を付して記憶されている。各停止モードに対応する停止時間２３は実績によって予め決定されている。
【００１６】
図２では、部品挿入機の例が示され、停止コード１０１は、停止モードが特定の段取りであり、停止時間は６００秒である。段取りによる停止の場合は、当該段取りに対応する段取り開始ボタン（図示せず）を作業者が押すことにより該当する停止コードを出力する。終了後は作業者が上記開始ボタンを再度押すことにより終了させる。停止コード１０２は、停止モードが特定の異常であり、停止時間は２００秒である。異常で停止した場合、異常が起きた設備コードとともに異常内容に対応する停止コードを出力する。
【００１７】
図３に、サイクルタイムＤＢの内容を示す。
サイクルタイムＤＢは、各設備の設備コードに対応してサイクルタイム３１すなわち１個のワークを加工するための時間を記憶している。したがって、ワーク加工情報によってある設備の未加工のワークの個数がわかると、未加工のワーク全体を処理する時間がわかり、その設備の運転終了が可能な時間がわかる。たとえば、部品挿入機１の段取り停止があると、運転制御装置１は、、ワーク加工情報から、部品挿入機による加工が終わったワークの数及び半田付け装置１による加工が終わったワークの数を取得し、その差をとれば、半田付け装置１が加工しなければならないワーク数がわかる。したがって、これに１個のワークを加工するための時間をかければ、加工に必要な時間が算出される。この時間だけ半田付け装置１の運転時間を遅延させれば、半田付け装置１による加工がされないワークが残ったまま設備が停止するということを避けることができる。
【００１８】
図４には、省エネ制御ＤＢの内容を示す。
省エネ制御ＤＢは、各設備の省エネ対策機器４１と省エネのための省エネ制御データ４２が記憶されている。半田付け装置１では、省エネ対象機器４１として半田槽があり、その省エネ制御データ４２として時間当りの下降平均温度と時間当りの上昇平均温度が記憶されている。時間当りの下降平均温度は、稼働している半田槽の加熱を止めてからの時間当りの下降平均温度であり、時間当りの上昇平均温度は通常の加熱による時間当りの上昇平均温度である。省エネ運転制御装置１は、このデータから最適制御パターンを計算して運転制御を実行することができる。
【００１９】
次に、図１〜５を参照して、部品挿入機２で機種切り替えのために段取り停止が発生した場合についての実施例を説明する。図５には、本実施例のタイムチャートの一例を示す。
【００２０】
作業者が当該段取りに対応する開始ボタン（図示せず）を押すことにより、部品挿入機２から省エネ運転制御装置１に停止情報が送信される。停止情報の停止コードが１０１とすると、停止モードは特定の段取りであって、停止時間は６００秒である。省エネ運転制御装置１は、停止モードＤＢより停止時間データを読み出す。図５に、部品挿入機２の停止時間Ｔsを示す。停止時間は時間ｔ1に開始しｔ3に終了する。
【００２１】
また、省エネ運転制御装置１は、サイクルタイムＤＢから各設備のサイクルタイムを読み出す。省エネ運転制御装置１は、ワーク加工情報から各設備における加工済みのワーク数を把握しているので、各設備において、未処理のワークが把握でき、（未処理のワーク数量）×（サイクルタイム）により、各設備が未処理のワークをすべて処理して各設備を通過する通過時間を算出することできる。本例の場合、たとえば、第１の半田付け装置３については、第１の半田付け装置３による未処理ワークの処理時間を算出すればよく、第２の半田付け装置４については、第１の半田付け装置による未処理ワークの処理時間と第２の半田付け装置による未処理ワーク（第１の半田付け装置を通過してくるワークも含む。）の処理時間を加算して算出される。一般に、各設備に対して、各設備を含めその上流に配置された設備の未処理ワーク通過時間をすべて合算すれば、当該設備が停止時間の開始後待ち状態に入るまでの遅延時間が求まり、当該設備の停止ないし省エネ開始タイミングとなる待ち状態になる時刻を算出することができる。図５に、第１の半田付け装置３の待ち状態開始遅延時間Ｔd1を示す。停止時間の開始時刻ｔ1から時間Ｔd1遅延した時刻ｔ2から待ち状態時間Ｔwとなる。
【００２２】
また、停止時間データが読み出され停止時間Ｔsの終了時刻ｔ3がわかっており、かつ停止時間Ｔsの終了時刻ｔ3にワークの存在する地点及びそのワーク数が決まるから、未処理ワークの処理が終わり待ち状態となった各設備に停止時間Ｔsの終了後ワークが到達する時間、すなわち各設備が停止時間の終了後待ち状態時間を終了させるための待ち状態終了遅延時間Ｔd2を算出することができる。
【００２３】
これにより、各設備では、停止時間終了後直ちに生産を再開する状態にする必要はなく、停止時間を過ぎた後待ち状態終了遅延時間Ｔd2だけ遅延させた時刻ｔ4に各設備の運転を再開すればよい。
【００２４】
このように停止時間の開始(ｔ1）及び終了（ｔ3）からの遅延時間（Ｔd1，Ｔd2）を考慮して各機器の待ち状態時間Ｔwが算出される。各機器の待ち状態時間Ｔwが算出されれば、これを用いて、当該各機器の運転停止ないし最適な省エネ運転の制御が可能となる。
【００２５】
次に、省エネ運転の制御について、半田付け装置１の半田槽の省エネ制御を例にして説明する。
省エネ制御ＤＢ１３には各設備毎に省エネ運転対象機器と省エネ制御データが記憶されており、半田付け装置１の半田槽については、時間当りの下降平均温度（例：加熱を止めた状態での下降平均温度）及び時間当りの上昇平均温度（例：通常の加熱手段により過熱する際の上昇平均温度）が省エネ制御データとして記憶されている。省エネ運転制御装置は、これらのデータを読み出し、未処理のワークを処理してワーク待ち状態となった半田付け装置に対して、待ち状態時間の長さによって最適な温度制御を計算し、その制御データを半田付け装置の省エネ開始タイミングと同時に送信する。
【００２６】
図５に、半田槽の温度制御の例を示す。待ち状態時間Ｔwが終了すれば生産を再開することができる温度Ｈに戻す必要があるから、待ち状態時間Ｔwと時間当りの下降平均温度及び時間当りの上昇平均温度が決まれば、待ち状態時間における最低温度Ｌが決まり、加熱せずに最低温度Ｌまで下がれば、上昇平均温度で加熱して、待ち状態終了時刻ｔ4には元の温度Ｈに戻るように制御すればよい。なお、場合によっては下降平均温度や上昇平均温度を調整して制御することも可能である。
一般に本発明の省エネ制御には各種の方法が考えられる。機器の運転に準備期間が要らない場合には、待ち状態時間が開始すればすぐに機器を停止し、待ち状態時間が終了すればただちに機器の運転を再開すればよい。
【００２７】
また、複数の設備が相次いで停止した場合には、各々停止信号を受けた際に、その時点の状態に基づいて他の機器の待ち状態時間開始遅延時間及び待ち状態時間終了遅延時間を計算する。たとえば、上流の２台の設備が相次いで停止する場合を例にとると、１台目の設備停止による待ち状態時間開始遅延時間Ｔd1内に２台目の設備の停止があった場合は、２台目の設備の停止でワークが流れなくなると待ち状態時間開始遅延時間Ｔd1は短くなる。また、待ち状態時間Ｔw内に他の設備の停止があった場合は、該停止時間により待ち状態時間Ｔw（停止時間Ｔs又は待ち状態時間終了遅延時間Ｔd2）が延びる場合がある。いずれにせよ、機器の停止時間及び待ち状態時間内にさらに設備の停止があれば、この時点でのワークの存在する場所及びワークの数また各機器のサイクルタイムを考慮して上述と同様の計算をすればよい。そして、待ち状態時間開始遅延時間Ｔd1が短くなるときには、新しく待ち状態時間開始遅延時間を設定し、待ち状態時間Ｔw又は待ち状態時間終了遅延時間Ｔd2が延びる場合には、これを新たな設定値とすればよい。
【００２８】
以上のとおり、突発的な生産停止においても、未処理ワークを残すことなく、生産設備の機器の運転を停止ないし省エネ運転をすることができ、従来のように常時産開始準備の態勢を続ける必要がなくなり、省エネの実効をあげることができる。
【００２９】
また、停止時間が経過した後生産再開に当っても、各設備にワークが到着する時刻を同様に計算し、各設備の待ち状態時間を算出することができるから、これに合わせて生産の再開準備をすることができ、やはり省エネの効果を奏する。
【００３０】
なお、段取り停止や故障による生産停止時間は、実績値を考慮した所定の時間を採用するので、大きく相違することは少ないが、実際には、所定の時間より長くなったり短くなったりすることもある。生産停止時間が長くなる場合は、各機器で生産準備が完了しているのであまり問題にはならない。生産停止時間が予定より短くなった場合には、再開情報を得た時点で、遅延時間を考慮して省エネ運転から生産開始可能な状態へ戻すように制御することもできる。たとえば、半田槽の温度制御では、加熱温度を制御して遅延時間内に下に戻すように制御すればよい。これでも生産開始に間に合わないような特別の場合は、非常に少ないと考えられるので、全体として生産効率を維持したまま省エネの効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による機器の運転制御装置を示す図である。
【図２】本発明の停止モードＤＢの一例を示す図である。
【図３】本発明のサイクルモードＤＢの一例を示す図である。
【図４】本発明の省エネ制御ＤＢの一例を示す図である。
【図５】本発明の１実施例のタイムチャートを示す図である。
【符号の説明】
１…省エネ運転制御装置
２〜５…設備
６…コンベヤ
７…ワーク
８…ネットワーク
９…設備出力情報
１０…省エネ制御装置出力情報
１１…停止モードＤＢ
１２…サイクルタイムＤＢ
１３…省エネ制御ＤＢ
２１…停止コード
２２…設備コード
３１…サイクルタイム
４１…省エネ対象機器
４２…省エネ制御データ

Claims

複数の機器の運転を制御する方法であって、
ある機器の運転停止後その他の機器が待ち状態になるまでの遅延時間を各機器ごとに算出する待ち状態開始遅延時間算出ステップと、
前記その他の機器を前記待ち状態において省エネ運転させる省エネ運転制御ステップを備え、
前記待ち状態開始遅延時間算出ステップは、前記その他の各機器とともにその上流にある機器について、前記ある機器の運転停止時における未処理ワーク数と処理時間を求め、該求められた未処理ワーク数と処理時間を乗算して総和をとることにより、前記待ち状態開始遅延時間を算出することを特徴とする機器の運転制御方法。
前記ある機器の運転停止時間を求めるステップと、
前記ある機器の運転停止時間経過後前記その他の機器が待ち状態ではなくなるまでの待ち状態終了遅延時間を算出するステップと、
前記その他の機器を待ち状態終了遅延時間経過後運転再開できるように制御するステップを備え、
前記待ち状態終了遅延時間算出ステップは、前記その他の機器の上流にある機器について、前記ある機器の運転停止期間の経過時における処理すべきワーク数と処理時間を求め、該求められた未処理ワーク数と処理時間を乗算して総和をとることにより、前記待ち状態終了遅延時間を算出することを特徴とする請求項１に記載の機器の運転制御方法。
前記ある機器の運転停止後引き続いてその他の機器の１つが運転停止した場合、新たに待ち状態開始遅延時間を算出し、以前に算出した待ち状態開始遅延時間を早めるか否かを判断するステップを備える請求項１又は２に記載の機器の運転制御方法。
前記ある機器の運転停止後引き続いてその他の機器の１つが運転停止した場合、新たに待ち状態終了遅延時間を算出し、以前に算出した待ち状態終了遅延時間を遅らせるか否かを判断するステップを備える請求項１〜３のいずれか1項に記載の機器の運転制御方法。
複数の機器の運転制御装置であって、
ある機器の運転停止を報知ないし検出する手段と、
前記報知ないし検出された前記ある機器の運転停止後その他の各機器が待ち状態になるまでの遅延時間を前記その他の各機器ごとに算出する待ち状態開始遅延時間算出手段と、
前記その他の機器を前記待ち状態において省エネ運転させる運転制御手段とを備え、
前記待ち状態開始遅延時間算出手段は、前記その他の各機器を含みその上流にある機器について、前記ある機器の運転停止時における未処理ワーク数と処理時間を求め、該求められた未処理ワーク数と処理時間を乗算して総和をとることにより待ち状態開始遅延時間を算出することを特徴とする機器の運転制御装置。
各機器の運転停止時間を記憶する記憶手段と、
前記ある機器の運転停止時間経過後その他の機器が待ち状態ではなくなる待ち状態終了遅延時間を算出する待ち状態終了遅延時間算出手段とを備え、
前記待ち状態終了遅延時間算出手段は、前記その他の機器の上流にある機器について、前記ある機器の運転停止期間の経過時における処理すべきワーク数と処理時間を求め、該求められた未処理ワーク数と処理時間を乗算して総和をとることにより、前記待ち状態終了遅延時間を算出することを特徴とする請求項５に記載の機器の運転制御装置。
前記ある機器の運転停止後引き続いてその他の機器の１つが運転停止した場合、前記待ち状態開始遅延時間算出手段は、新たに待ち状態開始遅延時間を算出し、以前に算出した待ち状態開始遅延時間を早めるか否かを判断する請求項５又は６に記載の機器の運転制御装置。
前記ある機器の運転停止後引き続いてその他の機器の１つが運転停止した場合、前記待ち状態終了遅延時間算出手段は、新たに待ち状態終了遅延時間を算出し、以前に算出した待ち状態終了遅延時間を遅らせるか否かを判断する請求項５〜７のいずれか1項に記載の機器の運転制御装置。
各機器の停止モードと停止時間を記憶した停止モードＤＢ、各機器の処理時間を記憶したサイクルタイムＤＢ及び各機器の省エネ制御データを記憶した省エネ制御ＤＢを備えることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の機器の運転制御装置。