JP5269215B2 - 設備稼働状態診断方法および設備稼働状態診断装置 - Google Patents
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従来の設備稼働状態診断方法としては、図12に示すような各設備に消費エネルギー量計測装置を用いる方式があった。
図12に示すように、従来の設備稼働状態診断装置は、データ入出力装置51と省エネ支援処理装置52および消費エネルギー量計測装置53から構成され、それらが通信線55によって接続される。ここで、消費エネルギー量計測装置53は製造装置等の対象設備54の電力供給ケーブル類に対して電力計測センサー等を接続して、消費エネルギー量を計測する。この対象設備54が2つ以上ある場合、同様に各対象設備54に消費エネルギー量計測装置53を電力供給ケーブル類でつなぎ、通信線55を経由して各対象設備54のエネルギー量データが省エネ支援処理装置52で読み込まれる。このような設備稼働状態診断装置を用い、データ入出力装置51から入力された消費エネルギー計測時の生産量等のデータから特性グラフなどを作成し、設備稼働状態診断を行っていた(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。
また、前記対象設備ごとに1時間あたりの前記消費エネルギーと前記製造個数との関係を随時求める工程と、前記消費エネルギーと前記製造個数との関係から第1の回帰直線を随時求める工程と、直前までに求めた前記第1の回帰直線上に一致しない前記消費エネルギーと前記製造個数との関係が2回以上続いた場合に前記一致しない前記消費エネルギーと前記製造個数との関係のみで第2の回帰直線を求める工程とを有し、前記電力異常が生じたことの判断を行う際に、前記第2の回帰直線のy軸切片の値を前記固定エネルギー、傾きを前記比例エネルギーとして前記電力異常が生じたことの判断を行うことも可能である。
また、前記連立方程式を逆行列関数を用いて解くことが好ましい。
さらに、本発明の設備稼働状態診断装置は、製品の製造を行う複数の対象設備と、前記対象設備ごとに設けられて前記各対象設備で製造される前記製品の製造個数を計測する物流カウンターと、全ての前記対象設備で消費する合計消費エネルギーを随時計測する電力計と、前記合計消費エネルギーおよび前記製造個数から前記各対象設備の電力異常を診断して稼働状態を診断する電力異常診断部とを有し、電力異常診断部が、1時間ごとの前記合計消費エネルギーと前記対象設備ごとの1時間あたりの製造個数から前記各対象設備の1時間ごとの固定エネルギーと比例エネルギーとを算出し、前記固定エネルギーと前記比例エネルギーとから前記電力異常を診断することを特徴とする。
図1は本発明の設備稼働状態診断方法を実施する装置構成例を示す概略図である。図2は本発明の対象設備ごとのエネルギー消費量の処理個数との関係を例示する図、図3は本発明の対象設備ごとの固定エネルギーおよび比例エネルギーと処理個数との関係を例示する図、図4は対象設備の電源投入タイミングを例示する図、図5は対象設備の稼働状態を例示するタイミングチャート、図6は対象設備の1時間ごとの消費エネルギーの変化を例示する図、図7は対象設備の1時間ごとの処理結果を例示する図、図8は本発明の設備稼働状態診断方法の具体例を説明する図、図9は本発明の設備稼働状態診断方法を示すフロー図である。
図1において、実装装置1,2,3は、基板に電子部品を実装する装置で、それぞれ個別に実装処理を行う装置である。実装装置1の入口には物流センサー4が設置されている。同様に実装装置2の入口には、物流センサー5が設置され、さらに実装装置3の入口には、物流センサー6が設置されている。物流センサー4〜6はそれぞれが設置された実装装置1〜3に基板が搬送されたことを検出しており、実装装置1〜3に処理対象となる基板が入ったことを認識できる。この物流センサー4〜6は、実装装置1〜3に基板が搬入された際に信号を出力し、基板が搬入されると実装装置1〜3にて実装処理が開始される。ただし、基板は1枚ずつ実装が行われる。さらに、物流センサー4,5,6には、それぞれ物流カウンター7,8,9が併設されており、実装装置1,2,3で処理した基板の枚数を実装装置ごとに積算カウントする。また、各実装装置1〜3の入口にある物流センサー4〜6が信号を出力してから、次に信号を出力するまでの間が基板を1枚実装するのに要する時間、すなわち処理タクトを意味する。実装装置1,2,3は電源盤10に繋がっており、電源盤10に接続される電力計11によりリアルタイムに実装装置1〜3が消費した合計のエネルギーを計測することができるようになっている。また、各物流センサー4〜6が出力する情報と電力計11が計測する情報が、通信線12を介して、リアルタイムで電力異常診断処理装置13へと集められる。
実装装置1と実装装置2および実装装置3における、実装処理時間と基板が移動する時間の和、すなわち処理タクトが、それぞれ実装装置1=60秒、実装装置2=40秒、実装装置3=50秒である場合を例に説明する。また、各実装装置で1枚処理するのに必要なエネルギーを1時間あたりのエネルギーに換算した規格エネルギー(固定エネルギーと比例エネルギーの和)は、実装装置1=2kWh、実装装置2=1kWh、実装装置3は1.5kWhであるとする。
E(T−1〜T)=E1k+E1h×55+E2k+E2h×90+E3k+E3h×65
E(T〜T+1)=E1k+E1h×58+E2k+E2h×35+E3k+E3h×62
E(T+1〜T+2)=E1k+E1h×57+E2k+E2h×62+E3k+E3h×48
E(T+2〜T+3)=E1k+E1h×50+E2k+E2h×45+E3k+E3h×30
E(T+3〜T+4)=E1k+E1h×40+E2k+E2h×35
E(T+4〜T+5)=E1k+E1h×30+E2k
ここで、(T+3〜T+4)時には実装装置3のメイン電源を停止し、(T+4〜T+5)時には装置2,3共にメイン電源停止の状態である。ここで、(T+5)時までの1時間ごとの電力積算値(単位;kWh)が以下のような値であった場合を考える。
(E(T−1〜T)、E(T〜T+1)、E(T+1〜T+2)、E(T+2〜T+3)、E(T+3〜T+4)、E(T+4〜T+5))=
(322、264、268、205.1、123.5、64.2)
この場合、(T−1〜T+5)時における各実装装置の固定/比例エネルギー(E1h、E1k、E2h、E2k、E3h、E3k)を行列式で表すと以下のようになる。
なお、行列関数において、式1に示すように0の成分を含まない場合、すなわち、実装装置が停止している場合の式を含まない場合には逆行列を求めることができない。そのため、行列を用いて時間毎の積算エネルギーを表す式から各実装装置の固定エネルギーと比例エネルギーとを算出する際には、いずれかの実装装置が停止している状態の積算エネルギーを表す式を含むようにする。例えば、3台の装置を観測する場合は、1台のみ稼動している事象と更に他の1台を加えた2台が稼動している事象を含めて行列式を作成する。上記の場合、(T+3〜T+4)時と(T+4〜T+5)時の2条件における式をそのまま残し、その後、全装置が稼動している事象における式を1時間ずつ行列の一番左の行へ追加していく。この際、全装置が稼動している事象の最も古い事象を削除していくことになる。
E2h E3k E3h)が最小となった時の値を装置ごとに別々に(E1km E1hm E2km E2hm E3km E3hm)として記録する。これらを基に、基準となる合計エネルギーや固定エネルギー等を求めて設備稼働状態診断を行う。
2・・実装装置
3・・実装装置
4・・物流センサー
5・・物流センサー
6・・物流センサー
7・・物流カウンター
8・・物流カウンター
9・・物流カウンター
10・・電源盤
11・・電力計
12・・通信線
13・・電力異常診断処理装置
21・・固定エネルギーEk
22・・比例エネルギーEh
31・・最小値の固定エネルギー
32・・最小値の比例エネルギー
33・・固定エネルギーの差分
34・・比例エネルギーの差分
35・・消費エネルギーの閾値
51・・データ入出力装置
52・・省エネ支援処理装置
53・・消費エネルギー量計測装置
54・・対象設備
55・・通信線
Claims (12)
- 複数の対象設備で製品の製造を行う装置についての稼働状態を電力消費量で診断する際に、
前記対象設備ごとの1時間あたりの消費エネルギーの基準値を予め設定する工程と、
前記対象設備ごとの前記製品の製造個数を随時計測する工程と、
全ての前記対象設備の消費エネルギーを合わせた合計消費エネルギーを随時計測する工程と、
前記対象設備ごとの1時間あたりの消費エネルギーである設備消費エネルギーを前記製造個数に比例エネルギーを乗じた値と固定エネルギーとの和で定義する工程と、
前記合計消費エネルギーの計測結果から1時間ごとの前記合計消費エネルギーを全ての前記対象設備の前記設備消費エネルギーの和で定義する工程と、
前記1時間ごとの前記合計消費エネルギーを前記対象設備の個数の2倍時間について連続して定義して前記対象設備ごとの前記固定エネルギーおよび前記対象設備ごとの前記比例エネルギーを連立方程式を解くことにより算出する工程と、
前記対象設備ごとの前記固定エネルギーと前記対象設備ごとの前記比例エネルギーとの和が前記消費エネルギーの基準値より大きい場合に前記装置に電力異常が生じたと判断する工程と
を有することを特徴とする設備稼働状態診断方法。 - 前記対象設備ごとの1時間あたりの固定エネルギーの基準値を予め設定しておき、
算出した前記固定エネルギーが前記固定エネルギーの基準値より大きい場合にも前記装置に電力異常が生じたと判断することを特徴とする請求項1記載の設備稼働状態診断方法。 - 前記固定エネルギーの基準値を前記装置の稼働中に更新することを特徴とする請求項2記載の設備稼働状態診断方法。
- 前記対象設備ごとに1時間あたりの前記消費エネルギーと前記製造個数との関係を随時求める工程と、
前記消費エネルギーと前記製造個数との関係から第1の回帰直線を随時求める工程と、
直前までに求めた前記第1の回帰直線上に一致しない前記消費エネルギーと前記製造個数との関係が2回以上続いた場合に前記一致しない前記消費エネルギーと前記製造個数との関係のみで第2の回帰直線を求める工程と
を有し、前記電力異常が生じたことの判断を行う際に、前記第2の回帰直線のy軸切片の値を前記固定エネルギー、傾きを前記比例エネルギーとして前記電力異常が生じたことの判断を行うことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の設備稼働状態診断方法。 - 求めた前記消費エネルギーが前記第1の回帰直線における前記製造個数に対応する前記消費エネルギーに対して20%以上背離したときに前記第1の回帰直線と一致しないと判断することを特徴とする請求項4記載の設備稼働状態診断方法。
- 複数の対象設備で製品の製造を行う装置についての稼働状態を電力消費量で診断する際に、
前記対象設備ごとの前記製品の製造個数を随時計測する工程と、
全ての前記対象設備の消費エネルギーを合わせた合計消費エネルギーを随時計測する工程と、
前記対象設備ごとの1時間あたりの消費エネルギーである設備消費エネルギーを前記製造個数に比例エネルギーを乗じた値と固定エネルギーとの和で定義する工程と、
前記合計消費エネルギーの計測結果から1時間ごとの前記合計消費エネルギーを全ての前記対象設備の前記設備消費エネルギーの和で定義する工程と、
前記1時間ごとの前記合計消費エネルギーを前記対象設備の個数の2倍時間について連続して定義して前記対象設備ごとの前記固定エネルギーおよび前記対象設備ごとの前記比例エネルギーを連立方程式を解くことにより算出する工程と、
算出した前記固定エネルギーを1時間ごとに算出および記録して過去最小の算出した前記固定エネルギーに所定の割合を付加した値を基準値に設定する工程と、
前記対象設備ごとの前記固定エネルギーが前記基準値より大きい場合に前記装置に電力異常が生じたと判断する工程と
を有することを特徴とする設備稼働状態診断方法。 - 算出した前記比例エネルギーを1時間ごとに算出および記録して過去最小の算出した前記比例エネルギーを規定する工程をさらに備え、
過去最小の算出した前記固定エネルギーと過去最小の算出した前記比例エネルギーとの和に所定の割合を付加した値を合計基準値と設定して、算出した前記固定エネルギーと前記比例エネルギーとの和が前記合計基準値より大きい場合にも前記装置に電力異常が生じたと判断することを特徴とする請求項6記載の設備稼働状態診断方法。 - 前記対象設備ごとに1時間あたりの前記消費エネルギーと前記製造個数との関係を随時求める工程と、
前記消費エネルギーと前記製造個数との関係から第1の回帰直線を随時求める工程と、
直前までに求めた前記第1の回帰直線上に一致しない前記消費エネルギーと前記製造個数との関係が2回以上続いた場合に前記一致しない前記消費エネルギーと前記製造個数との関係のみで第2の回帰直線を求める工程と
を有し、前記基準値または前記合計基準値を設定する際に、前記第2の回帰直線のy軸切片の値を前記固定エネルギー、傾きを前記比例エネルギーとして前記過去最小の算出した前記固定エネルギーまたは前記過去最小の算出した前記比例エネルギーを求めることにより前記基準値または前記合計基準値を設定することを特徴とする請求項6または請求項7のいずれかに記載の設備稼働状態診断方法。 - 求めた前記消費エネルギーが前記第1の回帰直線における前記製造個数に対応する前記消費エネルギーに対して20%以上背離したときに前記第1の回帰直線と一致しないと判断することを特徴とする請求項8記載の設備稼働状態診断方法。
- 前記所定の割合が20パーセント以上であることを特徴とする請求項6〜請求項9のいずれかに記載の設備稼働状態診断方法。
- 前記連立方程式を逆行列関数を用いて解くことを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれかに記載の設備稼働状態診断方法。
- 製品の製造を行う複数の対象設備と、
前記対象設備ごとに設けられて前記各対象設備で製造される前記製品の製造個数を計測する物流カウンターと、
全ての前記対象設備で消費する合計消費エネルギーを随時計測する電力計と、
前記合計消費エネルギーおよび前記製造個数から前記各対象設備の電力異常を診断して稼働状態を診断する電力異常診断部と
を有し、電力異常診断部が、1時間ごとの前記合計消費エネルギーと前記対象設備ごとの1時間あたりの製造個数から前記各対象設備の1時間ごとの固定エネルギーと比例エネルギーとを算出し、前記固定エネルギーと前記比例エネルギーとから前記電力異常を診断することを特徴とする設備稼働状態診断装置。
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