JP6633477B2 - 複数の製造設備からなる生産設備の稼働停止時に原因を特定する機能を備えた生産制御装置 - Google Patents
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Description
特許文献2には、プラントまたは機器システムなどを制御するシーケンスコントーラの故障を診断する故障診断装置が開示されている。
このような実情により、複数の製造機械からなる生産設備が稼働停止した場合には、どの製造機械がどのような原因により生産設備の稼働停止を引きおこしたのかを特定するのが難しかった。さらに、その稼働停止の原因を特定するには多大の工数を要していた。
また、前述の特許文献2は、プラントまたは機器システムなどの一つの制御対象を制御するシーケンスコントローラ内のチェックポイント毎に異常の検出を行う技術を開示しているだけである。この技術は、複数の製造機械からなる生産設備において、生産設備内のどの製造機械がどのような原因により生産設備の稼働停止を引きこしているのかを特定するものではない。
各前記製造機械は、各前記製造機械の間で互いに関連しあう作業動作の指令を含む作業プログラム、及び、該作業動作において各前記製造機械の間で入出力される信号の設定情報を少なくとも記憶しており、
前記生産制御装置は、
各前記製造機械と第一通信ネットワークを介して任意の情報の受渡しを行う機能を有していて、各前記製造機械に記憶された前記作業プログラム及び前記信号の設定情報を各前記製造機械から受取る第一通信部と、
各前記製造機械から受取った前記作業プログラム及び前記信号の設定情報を参照することにより、前記生産設備が稼働停止しているか否かを検出する停止検出部と、
各前記製造機械から受取った前記作業プログラム及び前記信号の設定情報を解析することにより、前記生産設備の稼働停止を引きおこしている原因となる前記製造機械と、該原因とを特定する停止原因特定部と、
を備え、
前記停止原因特定部は、前記複数の製造機械のうちの第一製造機械の作業プログラムの実行状態が前記第一製造機械への入力信号待ち状態であると判定された場合において、
前記第一製造機械への入力信号がONになっていると判定されたときは、前記第一製造機械に異常があると判断し、
前記複数の製造機械のうちの第二製造機械への入力信号がONになっていると判定されたときは、第一製造機械と前記第二製造機械との間の通信状態に異常があると判断し、
前記第二製造機械の作業プログラムの実行状態においてプログラム停止のアラームが発生していると判定されたときは、前記第二製造機械に異常があると判断する、生産制御装置が提供される。
前記停止検出部は、前記複数の製造機械のうちの少なくとも一つの製造機械が所定の時間以上停止しているとき、該少なくとも一つの製造機械についての前記作業プログラム及び前記信号の設定情報を参照することにより、前記少なくとも一つの製造機械が他の前記製造機械からの信号待ちにより停止しているのか否かを判定し、該信号待ちにより前記少なくとも一つの製造機械が前記所定の時間以上停止していると判定した場合に前記生産設備が稼働停止していると判断するといった停止検出アルゴリズムを実行するようになされ、
前記停止原因特定部は、
前記停止検出部により前記生産設備が稼働停止したと判断された場合に、各前記製造機械から受取った前記作業プログラム及び前記信号の設定情報を解析することにより、前記生産設備の稼働停止を引きおこしている原因となる前記製造機械と、該原因とを特定するといった停止原因特定アルゴリズムを実行するようになされている、生産制御装置が提供される。
前記停止検出部は、
前記複数の製造機械のうちの第一製造機械が所定の時間以上停止しているとき、該第一製造機械についての前記作業プログラム及び前記信号の設定情報を参照することにより、前記第一製造機械が他の前記製造機械からの信号待ちにより停止しているのか否かを判定し、該信号待ちにより前記第一製造機械が前記所定の時間以上停止していると判定した場合に前記生産設備が稼働停止していると判断するといった停止検出アルゴリズムを実行するようになされ、
前記停止原因特定部は、
前記停止検出部により前記生産設備が稼働停止したと判断された場合に、前記第一製造機械についての前記作業プログラム及び前記信号の設定情報を解析することにより、前記第一製造機械に入力されるべき信号を出力する他の前記製造機械である第二製造機械を特定し、さらに、該第二製造機械についての前記作業プログラム及び前記信号の設定情報を解析することにより、前記第二製造機械が信号を出力していない原因を特定するといった停止原因特定アルゴリズムを実行するようになされている、生産制御装置が提供される。
前記停止原因特定アルゴリズムは、
前記第二製造機械が信号を出力しない原因が信号待ちである場合に、該信号待ちの製造機械についての前記作業プログラム及び前記信号の設定情報を解析することにより、前記信号待ちの製造機械に入力されるべき信号を出力する他の前記製造機械を特定し、さらに、該他の製造機械についての前記作業プログラム及び前記信号の設定情報を解析することにより、前記他の製造機械が信号を出力していない原因を特定することを繰返すようにしている、生産制御装置が提供される。
前記生産管理システムは、前記停止検出アルゴリズム及び前記停止原因特定アルゴリズムを記憶する記憶部を有しており、
前記生産制御装置は、前記生産管理システムと第二通信ネットワークを介して任意の情報の受渡しを行う機能を有していて、前記記憶部に記憶された前記停止検出アルゴリズム及び前記停止原因特定アルゴリズムを前記生産管理システムから前記第二通信ネットワークを介して受取る第二通信部をさらに備えた、生産制御装置が提供される。
さらに、上記第五態様によれば、生産設備が稼働停止したかどうかを検出する停止検出アルゴリズム、及び、生産設備の稼働停止を引きおこしている原因となる製造機械と、該原因とを特定する停止原因特定アルゴリズムをそれぞれ随時に更新できるようになる。
図1に示される本実施形態の生産システム10は、複数の製造機械11からなる少なくとも一つの生産セル12によって物品を生産するシステムである。
本実施形態の生産システム10は、各生産セル12を構築している複数の製造機械11を制御して物の生産を行うセルコントローラ(生産制御装置)13と、セルコントローラ13と通信可能に接続された生産管理システム14と、を備える。
また、生産管理システム14は、例えば生産工場から遠隔地に在る事務所に配置されたホストコンピュータ(図示せず)であってもよい。この場合、当該ホストコンピュータはクラウドサーバなどのクラウド上のコンピュータにより構成されていて、ホストコンピュータとセルコントローラ13とは、例えばインターネットの通信ネットワーク16を介して通信可能に接続されていることが好ましい。
上記の各アルゴリズムは、セルコントローラ13からの指示に応じて生産管理システム14からセルコントローラ13に送信されるのが好ましい。また、上記の各アルゴリズムを記憶部17に入力する入力装置(図示せず)が生産管理システム14に接続されているのが好ましい。入力装置は例えばキーボードやタッチパネルなどであって、データの入力作業だけでなく、データの削除や書換えなどを行える装置である。
さらに、後述するような製造機械11、セルコントローラ13および生産管理システム14のそれぞれの機能や動作は、それぞれが備えるROMに記憶されたプログラムがCPUにより実行されることにより達成される。例えば、各製造機械11が備えるモータなどの駆動部26はCPU28により実行されたプログラムに従って動作する。
図1に示されるように、本実施形態のセルコントローラ13は、第一通信部18、第二通信部19、記憶部20、及び、これらを制御するCPU21を具備する。CPU21は、停止検出部22及び停止原因特定部23として機能しえる。
さらに、第一通信部18は、各製造機械11から稼働状況や生産実績などの情報や、各製造機械11のメモリ27に記憶された作業プログラム及び信号の設定情報を受取るようになっている。
例えば、作業プログラムは、複数の製造機械11を順次に動作させて所定の作業を行うために各製造機械11に必要なコマンドを含むプログラムである。製造機械11が例えば多関節ロボットの場合には、アーム部を作業位置に移動させるための動作コマンドや、任意の信号を他の製造機械11に通知するコマンド、他の製造機械11における任意の信号の状態を読取るコマンド、などが作業プログラムに含まれている。
また、上記の信号の設定情報は、各製造機械11のメモリ27に記憶されていて、各製造機械11の間で互いに関連しあう作業動作において各製造機械11の間で入出力される信号の設定情報である。例えば、複数の製造機械11を順次に動作させて所定の作業を行うために各製造機械11の作業プログラムを開始または終了させる信号の入出力の設定に関する情報が各製造機械11のメモリ27に記憶されている。例えばフィールドバス通信を介して複数の産業用ロボットとセルコントローラ13との間で送受信される入出力信号(I/O信号)に関しては、どのロボットからの出力信号または入力信号によってどのロボットを動作させるといった設定が行われている。
勿論、上述した作業プログラム及び信号の設定情報は一例であって、本発明は例示したものに限定されない。
ROMは、セルコントローラ13と各製造機械11及び生産管理システム14との間の通信を制御する通信制御プログラムや、生産管理システム14からの生産計画指示に従って生産セル12の各製造機械11を稼働させるための稼働指令を生成する指令生成プログラムなどを記憶している。一方、RAMは、前述した各製造機械11の作業プログラム及び信号の設定情報や、停止検出アルゴリズム及び停止原因特定アルゴリズムなどを一時記憶し、かつ、それらアルゴリズムに従ってCPU21が演算を実行するのに十分な記憶容量を備えている。CPU21がRAM内の停止検出アルゴリズム及び停止原因特定アルゴリズムを読込んで実行することにより、CPU21は後述の停止検出部22及び停止原因特定部23として機能する。
但し、本実施形態のセルコントローラ13は前述の停止検出アルゴリズム及び停止原因特定アルゴリズムを生産管理システム14から受取るものとしているが、本発明はこれに限定されない。前述の停止検出アルゴリズム及び停止原因特定アルゴリズムのうちの少なくとも一方がセルコントローラ13の記憶部20に事前に記憶されていてもよい。
さらに、前述の停止原因特定アルゴリズムは、例えば、前述のように信号待ちで停止している製造機械11についての作業プログラム及び信号の設定情報を解析することにより、その停止中の製造機械11に入力されるべき信号を出力する他の製造機械11を特定する手順を含むのが好ましい。この場合、当該他の製造機械11が、生産セル12の稼働停止を引きおこした原因となる製造機械であるとする。この停止原因特定アルゴリズムは、当該他の製造機械11についての作業プログラム及び信号の設定情報を解析することにより、当該他の製造機械11が信号を出力していない原因を特定する手順をさらに含むのが好ましい。
勿論、以上に例示したアルゴリズムに本発明は限定されない。
図2は停止検出部22が実行する停止検出アルゴリズムの一例を示したフローチャートである。図3は停止原因特定部23が実行する停止原因特定アルゴリズムの一例を示したフローチャートである。但し、図2と図3とにそれぞれ停止検出アルゴリズムと停止原因特定アルゴリズムとを分けて図示しているが、両アルゴリズムは互いに結合子Aによって結合されている。つまり、図3に示された停止原因特定アルゴリズムは図2に示された停止検出アルゴリズムに続いて実行される。また、図2と図3とにそれぞれ示された停止検出アルゴリズムと停止原因特定アルゴリズムは、それらを実行する前にセルコントローラ13に記憶されているものとする。さらに、以下に説明する動作においては、生産セル12が三つの製造機械11(即ち、第一製造機械11A、第二製造機械11B、第三製造機械11C)からなり、セルコントローラ13は生産セル12における三つの製造機械11A〜11Cの各々を制御して生産を行っているものとする。
続いて、図2のステップS12において、セルコントローラ13の停止検出部22は、第一製造機械11Aの停止状態が所定の時間T以上経過したことを認識する。第一製造機械11Aの停止状態が所定の時間T以上経過したとき、セルコントローラ13は、停止中の第一製造機械11Aに対して、当該第一製造機械11のメモリ27内の作業プログラムP1及び信号の設定情報を第一通信部18へ送信することを指示する。
引続き、図2のステップS13において、停止検出部22は、第一製造機械11Aの作業プログラムP1の実行状態は他の製造機械11から第一製造機械11へ入力されるべき信号(入力信号S1)の待ち状態であるのか否かを判定する。つまり、停止検出部22は、停止中の第一製造機械11Aについての作業プログラムP1及び信号の設定情報を参照することにより、第一製造機械11Aが他の製造機械11からの信号待ちにより停止しているか否かを判定する。
一方、上記のステップS13において、第一製造機械11Aの作業プログラムP1の実行状態が第一製造機械11Aへの入力信号S1の待ち状態であると判定された場合は、停止検出部22は、生産セル12は稼働停止していると判断する(図2のステップS15)。生産セル12が稼働停止していると判断された場合には、図3のステップS21の処理が実施される。
上記ステップS21において、第一製造機械11Aへの入力信号S1がONになっていると判定された場合には、停止原因特定部23は、第一製造機械11Aに異常があると判断する(図3のステップS22)。
一方、上記ステップS21において、第一製造機械11Aへの入力信号S1がONになっていないと判定された場合には、図3のステップS23の処理が実施される。
続いて、図3のステップS25において、停止原因特定部23は、第二製造機械11Bについての作業プログラムP2及び信号の設定情報を解析することにより、第二製造機械11Bの出力信号S2がONになっているか否かを判定する。つまり、第二製造機械11Bが第一製造機械11へ出力信号S2を発生しているかどうかが判定される。
上記ステップS25において、第二製造機械11Bの出力信号S2がONになっていると判定された場合には、停止原因特定部23は、第一製造機械11Aと第二製造機械11Bとの間の通信状態に異常があると判断する(図3のステップS26)。
一方、上記ステップS25において、第二製造機械11Bの出力信号S2がONになっていないと判定された場合には、第二製造機械11Bが第一製造機械11Aへ出力信号S2を発信しない原因を探るため、図3のステップS27の処理が実施される。
上記ステップS27において、プログラム停止のアラームが発生していると判定された場合には、停止原因特定部23は、第二製造機械11Bに異常があると判断する(図3のステップS28)。
一方、上記ステップS27において、プログラム停止のアラームが発生していないと判定された場合には、図3のステップS29の処理が実施される。
一方、上記ステップS29において、第二製造機械11Bの作業プログラムP2の実行状態が第二製造機械11Bへの入力信号S3の待ち状態であると判定された場合には、図3のステップS30の処理が実施される。
また、四つ以上の製造機械11を含む生産セル12の場合にも、入力信号の待ち状態となっている製造機械が生じていれば、当該製造機械への入力信号を発信する製造機械を特定しつつ、特定した製造機械が信号を発信しない原因を特定するといった手順を再帰的に繰返すのが好ましい。
なお、以上に説明した停止検出アルゴリズム及び停止原因特定アルゴリズムは一例であって、本発明はそれに限定されない。
11 製造機械
12 生産セル(生産設備)
13 セルコントローラ(生産制御装置)
14 生産管理システム
15 第一通信ネットワーク
16 第二通信ネットワーク
17、20 記憶部
18 第一通信部
19 第二通信部
21、28 CPU
22 停止検出部
23 停止原因特定部
24 通信部
25 センサ
26 駆動部
27 メモリ
Claims (5)
- 生産管理システム(14)により計画された生産計画に従って、生産設備(12)を構築している複数の製造機械(11)を制御して物の生産を行う生産制御装置(13)であって、
各前記製造機械(11)は、各前記製造機械(11)の間で互いに関連しあう作業動作の指令を含む作業プログラム、及び、該作業動作において各前記製造機械(11)の間で入出力される信号の設定情報を少なくとも記憶しており、
前記生産制御装置(13)は、
各前記製造機械(11)と第一通信ネットワーク(15)を介して任意の情報の受渡しを行う機能を有していて、各前記製造機械(11)に記憶された前記作業プログラム及び前記信号の設定情報を各前記製造機械(11)から受取る第一通信部(18)と、
各前記製造機械(11)から受取った前記作業プログラム及び前記信号の設定情報を参照することにより、前記生産設備(12)が稼働停止しているか否かを検出する停止検出部(22)と、
各前記製造機械(11)から受取った前記作業プログラム及び前記信号の設定情報を解析することにより、前記生産設備(12)の稼働停止を引きおこしている原因となる前記製造機械(11)と、該原因とを特定する停止原因特定部(23)と、
を備え、
前記停止原因特定部(23)は、前記複数の製造機械(11)のうちの第一製造機械(11A)の作業プログラムの実行状態が前記第一製造機械への入力信号待ち状態であると判定された場合において、
前記第一製造機械(11A)への入力信号がONになっていると判定されたときは、前記第一製造機械に異常があると判断し、
前記複数の製造機械(11)のうちの第二製造機械(11B)への入力信号がONになっていると判定されたときは、第一製造機械と前記第二製造機械との間の通信状態に異常があると判断し、
前記第二製造機械(11B)の作業プログラムの実行状態においてプログラム停止のアラームが発生していると判定されたときは、前記第二製造機械に異常があると判断する、生産制御装置(13)。 - 前記停止検出部(22)は、前記複数の製造機械(11)のうちの少なくとも一つの製造機械(11)が所定の時間以上停止しているとき、該少なくとも一つの製造機械(11)についての前記作業プログラム及び前記信号の設定情報を参照することにより、前記少なくとも一つの製造機械(11)が他の前記製造機械(11)からの信号待ちにより停止しているのか否かを判定し、該信号待ちにより前記少なくとも一つの製造機械(11)が前記所定の時間以上停止していると判定した場合に前記生産設備(12)が稼働停止していると判断するといった停止検出アルゴリズムを実行するようになされ、
前記停止原因特定部(23)は、
前記停止検出部(22)により前記生産設備(12)が稼働停止したと判断された場合に、各前記製造機械(11)から受取った前記作業プログラム及び前記信号の設定情報を解析することにより、前記生産設備(12)の稼働停止を引きおこしている原因となる前記製造機械(11)と、該原因とを特定するといった停止原因特定アルゴリズムを実行するようになされている、請求項1に記載の生産制御装置(13)。 - 前記停止検出部(22)は、
前記複数の製造機械(11)のうちの第一製造機械(11A)が所定の時間以上停止しているとき、該第一製造機械(11A)についての前記作業プログラム及び前記信号の設定情報を参照することにより、前記第一製造機械(11A)が他の前記製造機械(11)からの信号待ちにより停止しているのか否かを判定し、該信号待ちにより前記第一製造機械(11A)が前記所定の時間以上停止していると判定した場合に前記生産設備(12)が稼働停止していると判断するといった停止検出アルゴリズムを実行するようになされ、
前記停止原因特定部(23)は、
前記停止検出部(22)により前記生産設備(12)が稼働停止したと判断された場合に、前記第一製造機械(11A)についての前記作業プログラム及び前記信号の設定情報を解析することにより、前記第一製造機械(11A)に入力されるべき信号を出力する他の前記製造機械(11)である第二製造機械(11B)を特定し、さらに、該第二製造機械(11B)についての前記作業プログラム及び前記信号の設定情報を解析することにより、前記第二製造機械(11B)が信号を出力していない原因を特定するといった停止原因特定アルゴリズムを実行するようになされている、請求項1に記載の生産制御装置(13)。 - 前記停止原因特定アルゴリズムは、
前記第二製造機械(11B)が信号を出力しない原因が信号待ちである場合に、該信号待ちの製造機械(11B)についての前記作業プログラム及び前記信号の設定情報を解析することにより、前記信号待ちの製造機械(11B)に入力されるべき信号を出力する他の前記製造機械(11C)を特定し、さらに、該他の製造機械(11C)についての前記作業プログラム及び前記信号の設定情報を解析することにより、前記他の製造機械(11C)が信号を出力していない原因を特定することを繰返すようにしている、請求項3に記載の生産制御装置(13)。 - 前記生産管理システム(14)は、前記停止検出アルゴリズム及び前記停止原因特定アルゴリズムを記憶する記憶部(17)を有しており、
前記生産制御装置(13)は、前記生産管理システム(14)と第二通信ネットワーク(16)を介して任意の情報の受渡しを行う機能を有していて、前記記憶部(17)に記憶された前記停止検出アルゴリズム及び前記停止原因特定アルゴリズムを前記生産管理システム(14)から前記第二通信ネットワーク(16)を介して受取る第二通信部(19)をさらに備えた、請求項2から4のいずれか一項に記載の生産制御装置(13)。
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