JP6432494B2 - 監視装置、監視システム、監視プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、監視装置、監視システム、監視プログラムおよび記録媒体に関する。

従来、工作機器等の産業用の機械の動作および状態をリアルタイムで監視することができる監視装置が知られている。

例えば、特許文献１には、工作機械への入力情報である加工指令情報と、工作からの出力情報である加工実行情報とを同一の表示窓に表示することで、異常動作を容易に見つけ出すことができる工作機器の監視システムが記載されている。

また、特許文献２には、運転中の工作機械の動作をリアルタイムに仮想モデルに再現させ、異常がある箇所については仮想モデル上に表示することで、操作員に対して工作機械の状態を認識させることができる工作機械のモニタリング装置が開示されている。

特開２００８−２３４１３１号公報（２００８年１０月２日公開） 特開２００４−３８５６５号公報（２００４年２月５日公開）

しかしながら、上記の特許文献１に記載の技術では、入力情報と出力情報との間のずれは分かるものの、基準となる情報が表示されないため、異常の把握は容易では無いという問題がある。また、特許文献２に記載の技術では、仮想モデルとして表示されるのは、実際の工作機械の動きのみであり、仮想モデルにより工作機械の動きを視覚的に認識したとしても、基準となる動きが表示されないため、異常を容易に把握することができないという問題がある。

本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、異常を容易に把握することができる監視装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る監視装置は、実機械の動作の監視を行う監視装置であって、前記実機械を制御する制御装置から、前記実機械における各部位について、実動作を示す実動作データを取得する取得部と、表示装置に表示されるタイミングチャートに含まれる表示項目を設定する表示項目設定部と、記憶部とを備え、前記記憶部は、前記実機械における各部位について、基準動作を示す基準動作データと、特定の前記実動作データおよび基準動作データと、前記表示項目とを対応付ける第１関連情報と、前記実機械を模擬した画像上の仮想機械を構成する構成要素と、特定の前記実動作データおよび基準動作データとを対応付ける第２関連情報とを記憶し、さらに、前記表示項目について、前記第１関連情報において当該表示項目に対応する実動作データに基づいて実動作の時間変化を示す実動作タイミングチャートを生成するとともに、前記第１関連情報において当該表示項目に対応する基準動作データに基づいて基準動作の時間変化を示す基準動作タイミングチャートを生成し、当該実動作タイミングチャートおよび基準動作タイミングチャートを前記表示装置に表示するタイミングチャート生成部と、前記第２関連情報において前記構成要素に対応付けられた基準動作データおよび実動作データに基づいて、前記仮想機械が基準動作を行うときの画像である基準画像、および前記仮想機械が実動作を行うときの画像である実画像のシミュレーションデータを生成するシミュレーションデータ生成部とを備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、実機械の実際の動作を示す、実動作タイミングチャートおよび実画像に加えて、実機械の基準となる動作を示す、基準動作タイミングチャートおよび基準画像を生成することにより、実際の動作と基準となる動作とのずれの有無だけでなく、実際の動作が基準となる動作からどの程度ずれているのかを容易に把握することができる。そのため、基準となる動作からのずれにより、実機械の異常を容易に把握することが可能となる。

本発明に係る監視装置において、前記シミュレーションデータ生成部は、前記基準画像と前記実画像とが重畳されたシミュレーションデータを生成してもよい。

上記の構成によれば、シミュレーションデータ生成部が、基準画像と実画像とが重畳されたシミュレーションデータを生成することにより、実際の動作が基準となる動作からどの程度ずれているのか把握することがより容易となる。

本発明に係る監視装置において、前記取得部は、所定の開始タイミングからの実動作データを取得し、前記開始タイミングは、前記制御装置が前記実機械に所定の指令を出力したタイミング、前記実機械が備える所定のセンサがオンまたはオフを検知したタイミング、前記実機械が備える測定装置で測定された値が所定の閾値に到達したタイミングの何れかであってもよい。

上記の構成によれば、実動作データの取得を開始するタイミングが、前記制御装置が前記実機械に所定の指令を出力したタイミング、前記実機械が備える所定のセンサがオンまたはオフを検知したタイミング、前記実機械が備える測定装置で測定された値が所定の閾値に到達したタイミングの何れかであることにより、実機械の動作のタイミングに合った実動作データを取得することが可能となる。

本発明に係る監視装置は、評価対象となる特徴量を設定する評価対象設定部と、前記実動作データから求められる前記特徴量と、前記基準動作データから求められる前記特徴量とのずれ量を求める比較部と、前記ずれ量が許容範囲外である場合に、異常通知を前記表示装置に表示する異常報知部を備えていてもよい。

上記の構成によれば、特徴量のずれ量が許容範囲外である場合に、異常報知部が表示装置に異常通知を表示することにより、ユーザは、実機械の実動作が基準動作からずれていることを容易に把握することができる。

本発明に係る監視装置において、前記異常報知部は、前記異常通知として、前記実動作タイミングチャートにおける前記ずれ量が許容範囲外となった部分を強調表示してもよい。

上記の構成によれば、タイミングチャート上にずれ量が許容範囲外となった部分を強調表示することにより、ユーザは、実機械のどの部位の動作が異常であるのかを容易に把握することができる。

本発明に係る監視装置において、前記取得部は、所定の一連の工程に含まれる動作について前記実動作データを取得するとともに、当該一連の工程が行われるたびに前記実動作データを取得し、評価対象となる特徴量を設定する評価対象設定部と、前記実動作データから求められる前記特徴量と、前記基準動作データから求められる前記特徴量とのずれ量を求める比較部と、前記取得部が取得した過去の実動作データを基に、前記ずれ量の変化を示すトレンドグラフを生成し、前記表示装置に表示するトレンドグラフ生成部とを備えていてもよい。

上記の構成によれば、過去から現在までの特徴量のずれ量の変化を示すトレンドグラフを作成するトレンドグラフ生成部を備えていることにより、当該特徴量のずれ量がどのように変化しているかを容易に把握することができる。そのため、ユーザは、特徴量のずれ量が大きな値を示した場合に、トレンドグラフを見ることで、対処が必要であるか否かを容易に判別することが可能となる。

本発明に係る監視装置において、前記シミュレーションデータ生成部は、前記基準画像と前記実画像との表示態様を異ならせた前記シミュレーションデータを生成してもよい。

上記の構成によれば、シミュレーションデータ生成部が、基準画像と実画像との表示態様を異ならせたシミュレーションデータを生成することにより、ユーザは、当該シミュレーションデータを表示装置に表示することで、実動作と基準動作とのずれを容易に把握することが可能となる。

さらに、前記監視装置と、前記制御装置と、前記表示装置とを含む監視システムも本発明の範疇に含まれる。

なお、前記監視装置は、コンピュータにより実現してもよい。この場合、前記監視装置の前記取得部、前記表示項目設定部、前記タイミングチャート生成部および前記シミュレーションデータ生成部としてコンピュータを機能させる監視プログラム、およびそれを記録した記録媒体も、本発明の範疇に含まれる。

本発明の一態様によれば、異常を容易に把握することができる監視装置を提供することができる。

本実施形態に係る監視システムの構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る監視システムが備える制御装置の記憶部に記憶されている実動作情報の一例を示す図である。 本実施形態に係る監視システムが備える監視装置の記憶部に記憶されている基準動作情報の一例を示す図である。 監視装置の記憶部に記憶されている第１関連情報の一例を示す図である。 監視装置の記憶部に記憶されている第２関連情報の一例を示す図である。 本実施形態に係る監視システムが備える表示装置に表示される画面の一例を示す図である。 （ａ）は、評価項目設定部が設定する特徴量と、実機械における動作との関係の一例を示す図であり、（ｂ）は、トレンドグラフ生成部が生成するトレンドグラフの一例を示す図である。 表示装置に表示されるシミュレーションの一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

（監視システムの構成）
図１は、本実施形態に係る監視システム１００の構成を示すブロック図である。監視システム１００は、制御対象を制御する制御装置１０と、表示装置２０と、監視装置３０とを備える。

制御装置１０は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）などの産業用の制御装置である。図１では、制御装置１０が制御する制御対象の一例として製造装置である実機械１を示す。制御装置１０は、予めプログラムされた制御演算によって算出される制御信号を、制御対象である実機械１に対して送信し、実機械１の各部位の制御を行う。なお、制御装置１０は、実機械１に設けられた各種センサの出力信号に応じて、実機械１のアクチュエータのＯＮ／ＯＦＦを制御するシーケンス制御と、アクチュエータの操作変位や操作速度などを連続的に制御するモーション制御とを実行可能である。さらに、本実施形態に係る制御装置１０は、シーケンス制御とモーション制御とを同じ周期で実行する。

また、制御装置１０は、実機械１に設けられたリミットスイッチやセンサなどから動作信号を受信する。制御装置１０が動作信号を受信するタイミングは、特に限られるものでは無いが、例えば２ｍｓｅｃ毎や４ｍｓｅｃ毎といった所定の周期毎に取得することが好ましい。

図２は、制御装置１０の記憶部５０に記憶されている実動作情報５３の一例を示す図である。制御装置１０の生成部１１は、実機械１が一連の工程を行うたびに、実機械１から受信した動作信号に基づいて、実機械１の各部位に対して、当該部位の実際の動作を示す実動作データ５３ａと、動作信号を受信した時刻とを対応付けた実動作情報５３を生成する。なお、ここで言う一連の工程とは、例えば実機械１が製造装置である場合には、１つのワークの製造を開始してから終了するまでの工程といった、実機械１の各部位が行う一連の動作を示す。

また、実動作データ５３ａは、実動作データ５３ａを識別するための実動作データ識別情報５３ａ−１を含んでいる。また、実動作情報５３は、実機械１が製造したワークの種類、および当該ワークのロット番号の情報を含んでいる。

生成部１１は、実機械１から受信した動作信号に基づいて、図２に示されるような実動作情報５３を生成し、生成した実動作情報５３を記憶部５０に記憶する。具体的には、生成部１１は、制御装置１０が実機械１に送信する制御信号に含まれる動作開始信号が実機械１に送信されると、実機械１から受信した動作信号に基づいて、実動作情報５３の生成を開始する。そして、制御信号に含まれる動作終了信号が実機械１に送信されると、実動作情報５３の生成を終了する。そのため、１つの実動作情報５３は、実機械１における、１回の一連の工程での実機械１の各部の動作を示す、複数の実動作データ５３ａを含んでいる。なお、本実施形態では、制御装置１０が生成部１１を備えている構成としたが、監視装置３０が生成部１１を備えていてもよい。

また、実動作情報５３の生成開始および生成終了のタイミングはこれに限られるものでは無く、例えば、制御装置１０が実機械１に所定の指令を出力したタイミングを生成開始および生成終了のタイミングとしてもよい。また、実機械１が備える所定のセンサがオンまたはオフを検知したタイミングを生成開始とし、オフまたはオンを検知したタイミングを生成終了としてもよい。さらには、実機械１が備える温度計、流量計、電流計、圧力計などのアナログ信号を出力する測定装置が測定した値が所定の閾値に到達したタイミングといったように、測定装置の出力に基づいて、生成開始および生成終了のタイミングを設定してもよい。実動作情報５３の生成開始および生成終了のタイミングをこのようにすることで、実機械１の動作のタイミングに合った実動作情報５３を生成することができる。

表示装置２０は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ）などで構成され、監視装置３０から出力された画像を表示するための装置である。

入力装置２５は、例えば、キーボードやマウスなどのユーザの入力を受け付ける装置であり、受け付けた入力に応じた信号を監視装置３０に対して出力する。

（監視装置の構成）
監視装置３０は、実機械１０の動作の監視を行う装置であり、取得部３１と、制御部４０と、記憶部５０と、設定部６９とを備えている。

記憶部５０は、動作情報５１と、関連情報５４と、設計情報５８と、評価対象情報５９と、許容範囲情報６０と、シミュレーションデータ６１と、特徴量情報６２とを記憶する。また、動作情報５１は、基準動作情報５２と実動作情報５３とを含み、関連情報５４は、第１関連情報５５と第２関連情報５６とを含む。なお、記憶部５０が記憶している各情報の詳細については後述する。

取得部３１は、制御装置１０の記憶部５０に実動作情報５３が記憶されると、記憶部５０から実動作情報５３を取得し、取得した実動作情報５３を記憶部５０に保存する。また、取得部３１は、制御装置１０の記憶部５０から取得した実動作情報５３のうちの１つから基準動作情報５２を生成し、記憶部５０に記憶する。例えば、取得部３１は、あるロット番号について最初に取得した実動作情報５３を基準動作情報５２としてもよい。もしくは、入力装置２５に入力された選択指示に従って、取得部３１は、当該選択指示で指定された実動作情報５３を基準動作情報５２としてもよい。このとき、ユーザは、実機械１が正常な動作を行っていることをユーザが目視等で確認した期間に記憶部５０に格納され実動作情報５３を指定する選択指示を入力装置２５に入力すればよい。

なお、基準動作情報５２の生成方法は、これに限られるものでは無く、例えばユーザが入力装置２５に対して入力を行い、取得部３１が入力装置２５の入力に基づいた基準動作情報５２を生成し、記憶部５０に記憶する構成としてもよい。例えば、理想的な動作を行ったときの実機械１の各部位の動作をシミュレーションで求め、当該シミュレーション結果に基づいて基準動作情報５２を生成してもよい。

図３は、記憶部５０に記憶されている基準動作情報５２の一例を示す図である。図３に示すように、基準動作情報５２は、実機械１の各部位のそれぞれの基準となる動きを示す基準動作データ５２ａと日時とが対応付けられた情報である。また、基準動作情報５２には、実機械１が基準となる動きで製造する対象であるワークの種類の情報が含まれている。なお、基準動作データ５２ａは、基準動作データ５２ａを識別するための基準動作データ識別情報５２ａ−１を含んでいる。

設定部６９は、表示項目設定部７０と、第１関連情報設定部７１と、第２関連情報設定部７２と、評価対象設定部７３と、許容範囲設定部７４とを備える。

表示項目設定部７０は、ユーザによる入力装置２５からの入力に基づいて、後述するタイミングチャートに表示される表示項目名を設定し、表示項目情報５７として記憶部５０に記憶する。当該表示項目名は、実機械１の各部位の動作の種別を示す情報である。

図４は、第１関連情報５５の一例を示す図である。第１関連情報設定部７１は、ユーザの入力装置２５に対する入力と、記憶部５０に記憶されている表示項目情報５７とに基づいて、図４に示すような第１関連情報５５を設定し、記憶部５０に記憶する。第１関連情報５５は、後述するタイミングチャートに表示される表示項目名と、実動作情報５３の実動作データ識別情報５３ａ−１、および基準動作情報５２の基準動作データ識別情報５２ａ−１との対応関係を示す情報である。図４において「変数名」とは、実動作データ識別情報５３ａ−１および基準動作データ識別情報５２ａ−１を示している。

図５は、第２関連情報５６の一例を示す図である。第２関連情報設定部７２は、ユーザの入力装置２５に対する入力に基づいて、図５に示すような第２関連情報５６を設定し、記憶部５０に記憶する。第２関連情報５６は、実機械１を模擬した画像上の仮想機械を構成する構成要素の動作種別と、実動作情報５３の実動作データ識別情報５３ａ−１、および基準動作情報５２の基準動作データ識別情報５２ａ−１との対応関係を示す情報である。換言すれば、第２関連情報５６は、仮想機械の構成要素の動作が、何れの実動作データ５３ａおよび基準動作データ５２ａで表されているかを示す情報である。図５においても「変数名」とは、実動作データ識別情報５３ａ−１および基準動作データ識別情報５２ａ−１を示している。また、図５において、「分類」は、仮想機械を構成する構成要素を示しており、「用途」は、当該構成要素の動作種別を示している。例えば、「分類：アライメント部」「用途：水平軸現在値」は、アライメント部という構成要素における水平軸方向の動作を示している。また、仮想機械を構成する構成要素は、後述する設計情報５８に含まれている。

評価対象設定部７３は、入力装置２５からの入力に基づいて評価対象となる特徴量を設定し、評価項目名と対応付けて評価対象情報５９として記憶部５０に記憶する。ここでいう特徴量とは、例えば、動作情報５１における最初のレコードの時刻から、識別情報"ＡＡＡ"で示されるデータの値が"１"に切り替わる時刻までの時間や、識別情報"ＢＢＢ"で示されるデータの値が"１"である間の時間や、最初のレコードの時間から、識別情報"ＮＮＮ"で示されるデータの値が"５０"を超えるまでの時間や、識別情報"ＡＡＡ"で示されるデータの値が"１"に切り替わってから、別の識別情報"ＢＢＢ"で示されるデータの値が"１"に切り替わるまでの時間や、識別情報"ＰＰＰ"で示されるデータの値といった、実機械１における各部位の動作を示す値である。なお、評価対象設定部７３は、評価対象となる特徴量を複数設定してもよい。

図７の（ａ）は、評価対象設定部７３が設定する評価対象となる特徴量と、実機械１における動作との関係の一例を示す図である。例えば、評価対象設定部７３が設定した特徴量の評価項目名が、「シリンダ動作時間」である場合には、評価対象設定部７３は、上下シリンダが下降している状態から、上下シリンダが上昇している状態となるまでの時間を評価対象となる特徴量として記憶している。

許容範囲設定部７４は、入力装置２５からの入力に基づいて、実動作情報５３から求められる評価対象となる特徴量と、基準動作情報５２から求められる評価対象となる特徴量との差を表す、特徴量のずれ量の許容範囲を設定する。特徴量のずれ量の許容範囲の設定方法は、特に限られるものでは無いが、例えば、ユーザが入力装置２５を介して許容範囲を直接入力する方法が考えられる。他の例としては、記憶部５０に記憶されている実動作情報５３から求められる評価対象の特徴量の平均値をｘ、標準偏差をσとしたときに、ｘ±６σの範囲値を許容範囲としてもよい。また、実機械１の故障が発見されたときに、ユーザが故障発生時刻を入力装置２５に入力し、許容範囲設定部７４は、入力された故障発生時刻に対応する実動作情報５３から求められる評価対象の特徴量の値を、許容範囲を定める閾値として設定してもよい。また、許容範囲設定部７４は、バスタブ曲線や、ワイブル分布関数に基づいて、許容範囲を定める閾値を設定してもよい。さらに、許容範囲設定部７４が設定する許容範囲は、評価対象となる特徴量１つに対して、複数であってもよい。この場合、故障の可能性が低いが管理者による確認が必要な、予報ラインとしての許容範囲と、予報ラインの許容範囲よりも大きく、故障の可能性が高い警報ラインとしての許容範囲とを設けることができる。

制御部４０は、比較部３２と、タイミングチャート生成部４１と、トレンドグラフ生成部４２と、異常報知部４３と、シミュレーション描画部４５と、シミュレーションデータ生成部４４とを備える。

比較部３２は、取得部３１が実動作情報５３を取得し、記憶部５０に実動作情報５３を記憶すると、最新の実動作情報５３と、基準動作情報５２と、評価対象情報５９とに基づいて、評価対象情報５９で示される評価項目名に対応する特徴量のずれ量を算出し、算出したずれ量と、当該評価項目名と、当該最新の実動作情報５３が生成された日時（すなわち、実動作を行った日時（例えば、一連の工程の開始日時））とを対応付けた特徴量情報６２を記憶部５０に記憶する。そのため、評価対象となる特徴量が複数設定されている場合には、評価対象項目毎に、複数の特徴量情報が記憶される。

タイミングチャート生成部４１は、入力装置２５からの入力に基づいて、記憶部５０に記憶されている基準動作情報５２および実動作情報５３と、第１関連情報５５とを参照し、タイミングチャートを生成する。具体的には、タイミングチャート生成部４１は、第１関連情報５５で示される表示項目名ごとに、当該表示項目名に対応する実動作データ識別情報５３ａ−１および基準動作データ識別情報５２ａ−１（図４では変数名と記されている）を特定し、記憶部５０に記憶されている実動作情報５３のうち、最新の実動作情報５３の中から特定した実動作データ識別情報５３ａ−１および基準動作データ識別情報５２ａ−１を含む実動作データ５３ａおよび基準動作データ５２ａならびに日時を読み出す。そして、タイミングチャート生成部４１は、読み出した日時および実動作データ５３ａに基づいて実動作のタイミングチャート（実動作タイミングチャート）を生成するとともに、読み出した日時および基準動作データ５２ａに基づいて基準動作のタイミングチャート（基準動作タイミングチャート）を生成する。このとき、生成したタイミングチャートと、表示項目名とを対応付ける。ここで、表示項目名は、実機械１の各部位の動作の種別を示しているため、実機械１の各部位の動作について、最新の一連の工程における時間変化を示すタイミングチャートを生成することができる。

そして、タイミングチャート生成部４１は、表示装置２０に実動作のタイミングチャートと基準動作のタイミングチャートとを同一の時間軸で表示する。このとき、タイミングチャート生成部４１は、２つのタイミングチャートに加えて、読み出した実動作情報５３に含まれる、ワークの種類およびロット番号も合わせて表示する。

図６は、表示装置２０に表示される画面の一例を示す図であり、タイミングチャート生成部４１が生成したタイミングチャートが表示される状態を示している。図６に示すように、このように、表示装置２０には、実動作のタイミングチャートと基準動作のタイミングチャートとが同一の時間軸で表示される。そのため、ユーザは、実動作のタイミングチャートと基準動作のタイミングチャートとの違いを一見して容易に把握することができる。これにより、基準動作からのずれにより、実機械の異常を容易に把握することが可能となる。

なお、図６に示すように、タイミングチャート生成部４１が生成するタイミングチャートは、図４に示した第１関連情報５５で示される表示項目名の順で表示される。本実施形態では、タイミングチャートには、上から（１）ビット信号、（２）２変数信号、（３）アナログ信号の順で表示項目を表示している。また、上記（１）〜（３）のそれぞれでは、基準動作において信号の変化が速い順に並べて表示している。そのため、ユーザは、実動作において、信号の変化の順が基準動作と入れ替わっていれば容易に把握することができる。

トレンドグラフ生成部４２は、入力装置２５からの入力に基づいて、記憶部５０に記憶されている特徴量情報６２を参照し、評価項目毎の特徴量のずれ量の時間変化を示すトレンドグラフを生成する。

図７の（ｂ）は、トレンドグラフ生成部４２が生成し、表示装置２０に表示されるトレンドグラフの一例を示す図である。図７の（ｂ）では、トレンドグラフ生成部４２が、図７の（ａ）に示した、評価項目名「シリンダ動作時間」で示される評価項目についてのトレンドグラフを表示する例を示している。このように、ユーザは、トレンドグラフを用いて、いつ頃から特徴量のずれ量が増加し始めたかといった、特徴量のずれ量の時間変化（トレンド）を確認することができる。

異常報知部４３は、タイミングチャート生成部４１がタイミングチャートを生成すると、記憶部５０から、タイミングチャート生成部４１がタイミングチャートの生成に用いた実動作情報５３に対応する特徴量情報６２を取得する。そして、許容範囲情報６０を参照し、取得した特徴量情報６２で示される特徴量のずれ量が、許容範囲内にあるか否かを判断する。異常報知部４３は、特徴量のずれ量が許容範囲外である場合には、ユーザに対して異常が発生していることを示す異常通知を行う。

具体的には、異常報知部４３は、第１関連情報５５および評価対象情報５９を参照し、表示装置２０に表示されているタイミングチャートにおいて、特徴量のずれ量が許容範囲外となった部分を強調表示する。

以下では、一例として、図２に示す実動作情報５３と、図３に示す基準動作情報５３とを用いて異常報知部４３の動作について説明する。

例えば、ずれ量が許容範囲外となった特徴量が、一連の工程の開始から識別情報"ＡＡＡ"で示されるデータの値が"１"に切り替わるまで（図２および図３の時点ａ）の時間の場合、異常報知部４３は、識別情報"ＡＡＡ"で示されるデータに対応する表示項目のタイミングチャートにおいて、開始から時点ａまでの部分を強調表示する。例えば、図２および図３に示されるように、実動作情報５３および基準動作情報５２において時点ａのずれが見られ、当該時点ａのずれにより特徴量のずれ量が許容範囲外の場合、異常報知部４３は、タイミングチャートにおいて、最初のレコードに対応する位置から時点ａに対応する時刻までの位置を強調表示する。

同様に、ずれ量が許容範囲外となった特徴量が、識別情報"ＢＢＢ"で示されるデータの値が"１"である間の時間の場合、異常報知部４３は、識別情報"ＢＢＢ"で示されるデータに対応する表示項目のタイミングチャートにおいて、識別情報"ＢＢＢ"で示されるデータの値が"１"である間の部分を強調表示する。すなわち、異常報知部４３は、基準動作のタイミングチャート上に、図３に示す基準動作情報５２の”2015-10-1-13:15:00.145”で示されるレコードに対応する位置から、”2015-10-01-13:15:00.153”で示されるレコードに対応する位置をまでを強調表示する。また、異常報知部４３は、実動作のタイミングチャート上に、図２に示す実動作情報５３の”2015-10-29：16：51：04.671”で示されるレコードに対応する位置から、”2015-10-29：16：51：04.687” で示されるレコードに対応する位置をまでを強調表示する。

また、ずれ量が許容範囲外となった特徴量が、識別情報"ＡＡＡ"で示されるデータの値が"１"に切り替わってから（図２および図３の時点ａ）、別の識別情報"ＢＢＢ"で示されるデータの値が"１"に切り替わるまで（図２および図３の時点ｂ）の時間の場合、異常報知部４３は、識別情報"ＡＡＡ"で示されるデータに対応する表示項目のタイミングチャートおよび識別情報"ＢＢＢ"で示されるデータに対応する表示項目のタイミングチャートにおいて、時点ａから時点ｂまでの部分を強調表示する。また、ずれ量が許容範囲外となった特徴量が、識別情報"ＰＰＰ"で示されるデータの値である場合、異常報知部４３は、識別情報"ＰＰＰ"で示されるデータに対応する表示項目のタイミングチャートにおいて、特徴量のずれ量が許容範囲外となった部分を強調表示する。

強調表示の方法は特に限られるものでは無いが、例えば、当該部分を他の部分とは異なる色で表示する方法や、引き出し線で当該部分を示し"ＥＲＲＯＲ"と表示する方法や、当該部分を赤色で枠囲みする方法などが挙げられる。このように、異常報知部４３が、表示装置２０に表示されているタイミングチャートに異常通知を表示することにより、ユーザは、実機械１の実動作が基準動作からずれていることを容易に把握することができる。また、タイミングチャート上に、ずれ量が許容範囲外となった部分を強調表示することにより、ユーザは、実機械１のどの部位の動作が異常であるのかを容易に把握することができる。

シミュレーションデータ生成部４４は、入力装置２５からシミュレーションデータを生成する信号を受けると、記憶部５０を参照し、基準動作情報５２、実動作情報５３、第２関連情報５６、および設計情報５８に基づいてＣＡＤ（Computer Aided Design）データ等のシミュレーションデータ６１を生成し、生成したシミュレーションデータ６１を記憶部５０に記憶する。ここで、設計情報５８とは、実機械１を模擬した仮想機械をシミュレーションソフトウェア上で表示するために必要な設計情報であり、すなわち、実機械１の３次元形状データが記憶されている。そして、設計情報５８は、仮想機械を構成する構成要素を特定するための情報を有している。

シミュレーションデータ生成部４４は、第２関連情報５６に含まれる、仮想機械を構成する構成要素の動作種別ごとに、対応する実動作データ識別情報５３ａ−１および基準動作データ識別情報５２ａ−１（図５では変数名と記されている）を特定する。そして、シミュレーションデータ生成部４４は、記憶部５０に記憶されている実動作情報５３のうち、最新の実動作情報５３の中から特定した実動作データ識別情報５３ａ−１および基準動作データ識別情報５２ａ−１を含む実動作データ５３ａおよび基準動作データ５２ａを読み出す。シミュレーションデータ生成部４４は、設計情報の中の対応する構成要素の動作種別に対して、読み出した実動作データ５３ａで示される値を割り当てることで、仮想機械が実動作データ５３ａで示される実動作を行うときの画像である実画像を示すデータを生成する。同様に、シミュレーションデータ生成部４４は、設計情報の中の対応する構成要素の動作種別に対して、読み出した基準動作データ５２ａで示される値を割り当てることで、仮想機械が基準動作データ５２ａで示される基準動作を行うときの画像である基準画像を示すデータを生成する。そして、シミュレーションデータ生成部４４は、実画像と基準画像とが重ね合わされた（重畳された）データであるシミュレーションデータ６１を生成する。

シミュレーション描画部４５は、入力装置２５からの信号に基づいて、表示装置２０にシミュレーションデータ６１の表示を行う。

（監視システムの動作）
次に、監視システム１００の動作について説明する。なお、以下では、ユーザが入力装置２５としてマウスを用いて操作を行う場合について説明する。

監視装置３０は、制御装置１０が実機械１を制御している間、取得部３１が制御装置１０の記憶部５０から実動作情報５３を取得し、記憶部５０に実動作情報５３を記憶する。また、記憶部５０に実動作情報５３が記憶されると、比較部３２により特徴量情報６２が生成され、記憶部５０に記憶される。

制御装置１０が実機械１を制御している間、表示装置２０には、図６に示すような画像が表示されている。ユーザがマウスを用いて開始ボタン１０１を押下（クリック）すると、タイミングチャート生成部４１が、タイミングチャートを生成し、表示装置２０に表示する。具体的には、タイミングチャート生成部４１は、記憶部５０に記憶されている実動作情報５３のうち、最新の実動作情報５３を用いて実動作のタイミングチャートを生成し、最新の実動作情報５３に対応する基準動作情報５２を用いて基準動作のタイミングチャートを生成し、実動作および基準動作のタイミングチャートを合わせて表示する。そして、記憶部５０の実動作情報５３が更新されると、新しい（最新の）実動作情報５３を用いてタイミングチャートを生成し、表示装置２０に表示されている実動作のタイミングチャートの更新を行う。以降、ユーザが停止ボタン１０２を押下するまで、実動作情報５３が更新されるたびに、表示装置２０に表示されている実動作のタイミングチャートの更新を続ける。

このとき、異常報知部４３は、タイミングチャート生成部４１がタイミングチャートを生成するたびに、特徴量のずれ量が許容範囲内であるか否かを判断し、許容範囲外であると判断した場合には、異常の報知を行う。

停止ボタン１０２が押下されると、タイミングチャート生成部４１は、タイミングチャートの生成を終了し、表示装置２０に表示されているタイミングチャートは更新されなくなる。そのためユーザは、例えば、表示装置２０に異常が報知されている場合などに停止ボタン１０２を押下することで、タイミングチャートの確認を行うことができる。

ユーザによりシミュレーションデータ生成ボタン１０３が押下されると、シミュレーションデータ生成部４４は、表示装置２０に表示されているタイミングチャートに応じたシミュレーションデータ６１の生成を行う。すなわち、シミュレーションデータ生成部４４は、表示装置２０に表示されているタイミングチャートに対応する実動作情報５３、ならびに基準動作情報５２、第２関連情報５６、および設計情報５８に基づいてシミュレーションデータ６１の生成を行う。

ユーザが入力装置２５を介してシミュレーションデータ６１の表示命令を入力すると、シミュレーション描画部４５は、記憶部５０に記憶されているシミュレーションデータ６１を読み出し、表示装置２０にシミュレーションの表示を行う。

図８は、表示装置２０に表示されるシミュレーションの一例を示す図である。図８の（ａ）〜（ｄ）では、実機械１を模擬した仮想機械が、基準動作情報５２で示される基準動作を行うときの画像である基準画像９１を仮想線で、実動作情報５３で示される実動作を行うときの画像である実画像９０を実線で示しており、表示装置２０には、図８の（ａ）〜（ｄ）の順でシミュレーションが表示される。

表示装置２０には、シミュレーションデータ６１に基づいて、実機械１が一連の工程を開始してから終了するまでの間における、基準動作と実動作とが、仮想機械を用いて動画として同一の時間軸で表示される。すなわち、図８に示すように、表示装置２０には、基準動作を行うときの画像である基準画像９１と、実動作を行うときの画像である実画像９０とが重ね合わされて表示される。そのため、基準画像９１と実画像９０とは、異なる態様で表示されることが好ましい。異なる態様での表示例としては、一方の画像を半透明や透明にする、２つの画像を異なる色で表示するなどが挙げられる。

このように、基準動作を行うときの画像である基準画像９１と、実動作を行うときの画像である実画像９０とを重ね合せて表示することにより、実動作における基準動作からのずれを容易に確認することができる。

図６に戻り、ユーザがターゲット選択ボタン１０４を押下し、次に評価項目を選択すると、トレンドグラフ生成部４２は、選択された評価項目のトレンドグラフを作成する（図７参照）。

なお、評価項目の選択方法としては様々な手法が考えられる。例えば、トレンドグラフ生成部４２は、ターゲット選択ボタン１０４が押下されると、評価対象情報５９で示される評価項目の一覧を表示し、当該一覧の中から一つを選択する選択指示を入力装置２５から受け付けてもよい。また、ある表示項目のタイミングチャートの、ある動作タイミングから別の動作タイミングまでの時間が評価対象の特徴量である場合、トレンドグラフ生成部４２は、当該タイミングチャートにおける当該時間の部分がクリックされたことを受けて、当該特徴量に対応する評価項目が選択されたものと判断してもよい。

また、ユーザが、表示装置２０に表示されているトレンドグラフ上にマウスのカーソルを合わせると、カーソルが合わされた位置に対応する特徴量情報６２で示される日時が表示装置２０に表示される。また、ユーザが表示装置２０に表示されているトレンドグラフ上の特定の位置を押下すると、タイミングチャート生成部４１は、押下された位置に対応する特徴量情報６２で示される日時におけるタイミングチャートを生成し、表示装置２０に表示する。

このように、トレンドグラフが表示されることにより、過去に遡って特徴量のずれ量を確認することができる。そのため、ずれが発生した時期を特定することが可能となる。また、ずれが発生した時期と、ずれ量の変化とに基づいて、実機械１が故障（異常が発生）する時期を予測することができ、対処が必要であるか否か、メンテナンスを行うタイミング等を決定することが可能となる。

（ソフトウェアによる実現例）
監視装置３０の制御ブロック（特に制御部４０、および設定部６９）は、集積回路（ＩＣチップ）などに形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、監視装置３０は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波など）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明の一実施形態に係る監視装置３０は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記監視装置３０が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより上記監視装置３０をコンピュータにて実現させる監視装置３０の監視プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

（変形例）
次に、監視装置３０の変形例について説明する。上述した実施形態において、トレンドグラフ生成部４２は、評価項目毎の特徴量のずれ量の時間変化を示すトレンドグラフを生成する。このとき、トレンドグラフ生成部４２は、生成したトレンドグラフに対応する特徴量の許容範囲情報６０を取得し、許容範囲情報６０で示される許容範囲の上限値と下限値とをトレンドグラフ上に表示する構成であってもよい。

また、上述した実施形態では、異常報知部４３は、タイミングチャート上に異常通知を表示する構成とした。しかしながら、異常報知部４３は、ずれ量が許容範囲外となった特徴量に対応する表示項目名に対して異常通知を表示する構成としてもよい。

さらに、上述した実施形態では、シミュレーションデータ生成部４４は、ユーザによる入力装置２５への入力に基づいてシミュレーションデータ６１を生成する構成としたが、シミュレーションデータ生成部４４がシミュレーションデータ６１を生成するタイミングはこれに限られるものでは無い。例えば、シミュレーションデータ生成部４４は、異常報知部４３が、ユーザに対して異常通知をおこなった際に、シミュレーションデータ６１を生成してもよい。

また、上述した実施形態では、異常報知部４３は、タイミングチャートにおいて、特徴量のずれ量が許容範囲外となった部分を強調表示することでユーザに対して異常通知を行う構成とした。しかしながら、異常報知部４３が行う異常通知の方法はこれに限られるものでは無く、例えば、監視装置３０が通信部（図示せず）を備え、異常報知部４３は、通信部を介して、予め登録されたメールアドレス宛てにメールを送信することで、ユーザに対して異常通知を行う構成としてもよい。

さらに、上述した実施形態では、シミュレーションデータ生成部４４が生成するシミュレーションデータ６１は、実画像９０と基準画像９１とが重ね合わされた（重畳された）データである場合について述べたが、シミュレーションデータ生成部４４が生成するシミュレーションデータ６１これに限られるものでは無い。例えば、シミュレーションデータ生成部４４は、実画像９０のシミュレーションデータ６１と、基準画像９１のシミュレーションデータ６１とを別々に生成し、シミュレーション描画部４５が２つのシミュレーションデータ６１を、時間軸を揃え、表示装置２０に左右に並べて表示する構成であってもよい。すなわち、シミュレーションデータ生成部４４は、仮想機械が基準動作を行うときの画像である基準画像、および仮想機械が実動作を行うときの画像である実画像のシミュレーションデータを生成すればよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１ 実機械
１０ 制御装置
２０ 表示装置
３０ 監視装置
３１ 取得部
３２ 比較部
４１ タイミングチャート生成部
４２ トレンドグラフ生成部
４３ 異常報知部
４４ シミュレーションデータ生成部
５２ 基準動作情報
５２ａ 基準動作データ
５２ａ−１ 基準動作データ識別情報
５３ 実動作情報
５３ａ 実動作データ
５３ａ−１ 実動作データ識別情報
５５ 第１関連情報
５６ 第２関連情報
６２ 特徴量情報
７０ 表示項目設定部
７３ 評価対象設定部
９０ 実画像
９１ 基準画像

Claims (10)

1. 実機械の動作の監視を行う監視装置であって、
   前記実機械を制御する制御装置から、前記実機械における各部位について、実動作を示す実動作データを取得する取得部と、
   表示装置に表示されるタイミングチャートに含まれる表示項目を設定する表示項目設定部と、
   記憶部とを備え、
   前記記憶部は、
   前記実機械における各部位について、基準動作を示す基準動作データと、
   特定の前記実動作データおよび基準動作データと、前記表示項目とを対応付ける第１関連情報と、
   前記実機械を模擬した画像上の仮想機械を構成する構成要素と、特定の前記実動作データおよび基準動作データとを対応付ける第２関連情報とを記憶し、
   さらに、前記表示項目について、前記第１関連情報において当該表示項目に対応する実動作データに基づいて実動作の時間変化を示す実動作タイミングチャートを生成するとともに、前記第１関連情報において当該表示項目に対応する基準動作データに基づいて基準動作の時間変化を示す基準動作タイミングチャートを生成し、当該実動作タイミングチャートおよび基準動作タイミングチャートを前記表示装置に表示するタイミングチャート生成部と、
   前記第２関連情報において前記構成要素に対応付けられた基準動作データおよび実動作データに基づいて、前記仮想機械が基準動作を行うときの画像である基準画像、および前記仮想機械が実動作を行うときの画像である実画像のシミュレーションデータを生成するシミュレーションデータ生成部とを備えることを特徴とする監視装置。
2. 前記シミュレーションデータ生成部は、前記基準画像と前記実画像とが重畳されたシミュレーションデータを生成することを特徴とする請求項１に記載の監視装置。
3. 前記取得部は、所定の開始タイミングからの実動作データを取得し、
   前記開始タイミングは、前記制御装置が前記実機械に所定の指令を出力したタイミング、前記実機械が備える所定のセンサがオンまたはオフを検知したタイミング、前記実機械が備える測定装置で測定された値が所定の閾値に到達したタイミングの何れかであることを特徴とする請求項１または２に記載の監視装置。
4. 評価対象となる特徴量を設定する評価対象設定部と、
   前記実動作データから求められる前記特徴量と、前記基準動作データから求められる前記特徴量とのずれ量を求める比較部と、
   前記ずれ量が許容範囲外である場合に、異常通知を前記表示装置に表示する異常報知部を備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の監視装置。
5. 前記異常報知部は、前記異常通知として、前記実動作タイミングチャートにおける前記ずれ量が許容範囲外となった部分を強調表示することを特徴とする請求項４に記載の監視装置。
6. 前記取得部は、所定の一連の工程に含まれる動作について前記実動作データを取得するとともに、当該一連の工程が行われるたびに前記実動作データを取得し、
   評価対象となる特徴量を設定する評価対象設定部と、
   前記実動作データから求められる前記特徴量と、前記基準動作データから求められる前記特徴量とのずれ量を求める比較部と、
   前記取得部が取得した過去の実動作データを基に、前記ずれ量の変化を示すトレンドグラフを生成し、前記表示装置に表示するトレンドグラフ生成部とを備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の監視装置。
7. 前記シミュレーションデータ生成部は、前記基準画像と前記実画像との表示態様を異ならせた前記シミュレーションデータを生成することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の監視装置。
8. 請求項１から７の何れか１項に記載の監視装置と、前記制御装置と、前記表示装置とを備える監視システム。
9. 請求項１に記載の監視装置としてコンピュータを機能させるための監視プログラムであって、前記取得部、前記表示項目設定部、前記タイミングチャート生成部および前記シミュレーションデータ生成部としてコンピュータを機能させるための監視プログラム。
10. 請求項９に記載の監視プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

Images