JP6679313B2 - 工程進捗管理システム、製造現場監視システム、コンピュータプログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、食品や医薬品等の製造工場における工程進捗管理に用いられる工程進捗管理システム、製造現場監視システム、コンピュータプログラムおよび記録媒体に関する。

食品や医薬品等の製造工場は、連続プロセスではなくバッチプロセスが中心であり、連続プロセス中心の石油化学工場等と比較して、複雑な作業に対する自動化が進んでいない。このため、人手による操業形態が中心になっている。一般に、人手による操業では、作業手順の間違いや作業抜け等の人為的な誤作業が発生するおそれが、自動化された製造工場よりも高くなる。

誤作業の発見や原因等を把握するため、図４に示すように、製造工場内の作業エリアを監視カメラ５１０で撮影し、録画装置５２０で録画することが広く行なわれている。撮影中の映像や録画された映像は、表示装置５３０で表示することができる。

また、検知装置５４０を設けて、監視カメラ５１０の映像信号から、状態の変化を検出し、表示装置５３０に警報情報を表示させたり、異常状態検出時の映像を表示させたりすることも提案されている。

検知装置５４０は、例えば、作業エリアで撮影された連続する画像から変化が生じた部分を抽出し、その変化部分が所定の作業手順と合致しているかどうかを判定すること等により誤作業等の異常状態を検出する。この場合、検知装置５４０に、異常状態と判定するための条件をあらかじめ登録しておくようにする。

具体的には、材料Ａを投入してから材料Ｂを投入する作業手順の場合、材料Ｂの配置場所の変化が、材料Ａの配置場所の変化よりも先に生じた場合に、作業手順の間違いが発生したと判定することができる。

また、材料Ｃを投入すべき作業手順であるのに、材料Ｃの配置場所で変化が生じなかった場合に、作業抜けが発生したと判定することができる。

特開平１１−３４１９４３号公報 特開２００３−７６４１５号公報

仮に、検知装置５４０で異常状態が検出されて、表示装置５３０に警告が表示されても、実際の作業工程に反映されるとは限られない。例えば、常に表示装置を確認できない状態では、作業者が警告に気付かずに、前工程で異常状態が発生したまま次工程に進んでしまうおそれがある。異常状態が発生したまま次工程に進むと、その後の工程が無駄になるのみならず、異常状態が見逃されるおそれがあり、品質管理の観点からも好ましくない。
昨今、食品や医薬品等の製造現場では、異物混入を未然に防ぐための対策としてフードディフェンスへの取り組みが行なわれている。しかし、図４に示す従来の工場監視システムでは、異常を検知した場合であっても、表示装置５３０に警告が表示されるだけであるため、異常に起因した誤作業を未然に防止するための対策は不十分であるという問題点がある。すなわち、フードディフェンスでいうところの対策が不十分である。

そこで、本発明は、異常状態が発生した場合に、作業工程が進行してしまうことを防ぐことができる工程進捗管理システム、製造現場監視システム、コンピュータプログラムおよび記録媒体を実現することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様である工程進捗管理システムは、複数の工程の手順が予め定められた製造作業における各工程の進捗を管理する工程進捗管理システムであって、各工程の開始の際に、前記工程に関連する作業設備を対象とした映像記録開始指示を出力し、前記工程の終了の際に、前記映像の記録終了指示を出力するとともに、記録した映像の分析指示を出力し、前記分析指示に応じた異常報告を入力した場合に、工程の進行を停止することを特徴とする。
ここで、次工程に関連する作業設備をインターロックすることで、工程の進行を停止することができる。
上記課題を解決するため、本発明の第２の態様である製造現場監視システムは、複数の工程の手順が予め定められた製造作業における各工程の進捗を管理する工程進捗管理システムと、工程に関連する作業設備を対象とした映像に基づいて前記工程における異常状態を検出する検知装置とを有する製造現場監視システムであって、前記工程進捗管理システムは、各工程の開始の際に、前記工程に関連する作業設備を対象とした映像記録開始指示を前記検知装置に出力し、前記工程の終了の際に、前記映像の記録終了指示を前記検知装置に出力するとともに、記録した映像の分析指示を前記検知装置に出力し、前記検知装置から前記分析指示に応じた異常報告を入力した場合に、工程の進行を停止することを特徴とする。
上記課題を解決するため、本発明の第３の態様であるコンピュータプログラムは、複数の工程の手順が予め定められた製造作業における各工程の進捗を管理する工程進捗管理システムとしてコンピュータを動作させるコンピュータプログラムであって、各工程の開始の際に、前記工程に関連する作業設備を対象とした映像記録開始指示を出力し、前記工程の終了の際に、前記映像の記録終了指示を出力するとともに、記録した映像の分析指示を出力し、前記分析指示に応じた異常報告を入力した場合に、工程の進行を停止する動作をさらにコンピュータに実行させることを特徴とする。
上記課題を解決するため、本発明の第４の態様であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、上記のコンピュータプログラムを記録していることを特徴とする。

本発明によれば、異常状態が発生した場合に、作業工程が進行してしまうことを防ぐことができる程進捗管理システム、製造現場監視システム、コンピュータプログラムおよび記録媒体を実現した。

本実施形態の工程進捗管理システムを含んだ製造現場監視システムの構成を示すブロック図である。 製造作業データベースに格納される製造工程フローの例を示す図である。 工程進捗管理システムの動作を説明するフローチャートである。 従来の工場監視システムを説明する図である。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の工程進捗管理システム３００を含んだ製造現場監視システム１００の構成を示すブロック図である。製造現場監視システム１００は、食品や医薬品等の人手による操業形態が中心となっている製造工場に好適であるが、種々の製造工場に適用することができる。

本図に示すように、工程進捗管理システム３００を含んだ製造現場監視システム１００は、従来と同様の監視カメラ１１０、録画装置１２０、表示装置１３０、検知装置１４０に加え、インタフェース装置２００、警報装置２１０を備えている。

監視カメラ１１０は、作業エリアを撮像対象とし、作業エリアの生産設備に対応して１または複数台備えられている。１つの生産設備に対して２台以上設置してもよいし、１台の監視カメラ１１０が複数個の生産設備を撮像対象としてもよい。ここでは、作業エリア内に生産設備として、生産設備Ａ、生産設備Ｂ、生産設備Ｃ…が設けられているものとする。生産設備は、タンク、釜、机、材料置き場、製品棚等とすることができる。

録画装置１２０、表示装置１３０、検知装置１４０は、従来と同様である。すなわち、検知装置１４０は、監視カメラ１１０の映像信号から、誤作業等の異常状態を検出し、表示装置１３０に警報情報を表示させたり、異常状態検出時の映像を表示させたりする。

検知装置１４０は、例えば、作業エリアで撮影された連続する画像から変化が生じた部分を抽出し、その変化部分が所定の作業手順と合致しているかどうかを判定すること等により誤作業等の異常状態を検出する。このため、検知装置１４０には、工程毎に異常状態と判定するための条件が登録されている。また、検知装置１４０は、監視カメラ１１０、録画装置１２０、表示装置１３０の動作を制御する。

インタフェース装置２００は、検知装置１４０と工程進捗管理システム３００との信号を仲介する装置である。ただし、インタフェース装置２００を介さずに、検知装置１４０と工程進捗管理システム３００とが直接信号をやり取りしてもよい。インタフェース装置２００には、工程進捗管理システム３００からの指示に基づいて、警報を出力する警報装置２１０が接続されている。警報装置２１０は、工程進捗管理システム３００に直接接続されていてもよい。警報装置２１０で発報される警報は、異常状態が発生したことを通知する表示、鳴動、振動等とすることができる。

工程進捗管理システム３００は、ユーザインタフェース部３１０、工程管理部３２０、工程停止部３３０を備えている。また、製造作業データベース３４０に接続している。なお、工程進捗管理システム３００は、例えば、ＰＣ、サーバコンピュータ等の情報処理装置を用いて構成することができる。工程進捗管理システム３００は、例えば、作業進捗管理機能を備えたＭＥＳ（Manufacturing Execution System）で実現できる。

ユーザインタフェース部３１０は、入力装置を介してユーザからの操作を受け付けたり、表示装置等を介してユーザに情報を提示したりする。

工程管理部３２０は、製造作業データベース３４０に格納された製造工程フロー等に基づいて、作業エリアにおける製品毎の製造工程を管理する。製造工程の管理は、リアルタイムで行なわれ、各工程の開始に際して作業者にその工程の作業手順を提示する。また、各工程が終了する毎に進捗を、自動的あるいはユーザの指示により記録する。工程管理部３２０は、上位システムやネットワークを介して、生産設備と通信を行なうことができるようにしてもよい。

図２は、製造作業データベース３４０に格納された製造工程フローの例を示している。本図に示すように、製造工程フローは、製品毎に定義されており、それぞれの製品についての工程の流れを示している。例えば、製品Ａは、第１工程、第２工程、第３工程という流れで製造されることになる。大工程、中工程、小工程のように工程を階層化してもよい。

製造工程フローにおいて、各工程には、具体的な手順と使用する生産設備が定められている。具体的な手順は、例えば、材料Ａを投入してから材料Ｂを投入する等である。また、製品Ａの第１工程と第２工程は生産設備Ａを使用して行なわれ、第３工程は生産設備Ｂを使用して行なわれることが示されている。複数の生産設備を使用する場合もある。

図１の説明に戻って、工程停止部３３０は、検知装置１４０が作業エリアにおける製造作業で誤作業等の異常状態が検出した場合に、次工程に進まないように工程の進行を停止させる。工程の進行停止は、例えば、次工程の作業手順を提示せずに、停止する旨を表示したり、工程管理部３２０を介して、生産設備に対して、次工程作業が不能となるようなインターロックをかけたりすることで行なうことができる。

次に、工程進捗管理システム３００の動作について図３のフローチャートを参照して説明する。工程進捗管理においては、工程管理部３２０が、製造作業データベース３４０に格納された製造工程フローの中から、製造製品に応じた製造工程フローを特定する（Ｓ１０１）。製造工程フローの特定は、ユーザインタフェース部３１０を介して受け付けた操作者からの指示に基づいて行なうことができる。

そして、工程管理部３２０が、特定された製造工程フローを開始する（Ｓ１０２）。製造工程フローにしたがって、対象とする工程を特定すると（Ｓ１０３）、その工程の管理を開始する（Ｓ１０４）。具体的には、作業手順を表示したり、使用する生産設備の制御を行なったりする。

また、インタフェース装置２００を介して、検知装置１４０に対象とする工程で使用される生産設備の録画開始を指示する（Ｓ１０５）。検知装置１４０は、この指示に基づいて、監視カメラ１１０と録画装置１２０を制御して、生産設備の録画を開始する。これにより、対象とする工程に関連する生産設備を対象とした映像が記録される。

作業者の指示あるいは所定の条件等により対象とする工程が終了したことを検知すると（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、進捗管理を行なう（Ｓ１０７）。進捗管理では、工程が完了したこと等を記録する。

また、インタフェース装置２００を介して、検知装置１４０に生産設備の録画終了を指示する（Ｓ１０８）。検知装置１４０は、この指示に基づいて、監視カメラ１１０と録画装置１２０を制御して、生産設備の録画を終了する。

さらに、インタフェース装置２００を介して、検知装置１４０に録画した映像の分析を指示する（Ｓ１０９）。この際に、録画対象となった工程を特定する情報も通知するものとする。

検知装置１４０は、この指示に基づいて録画した映像の分析を行なう。映像の分析では、特定された工程についての異常状態と判定するための条件が満たされるかどうかを判定する。そして、異常状態と判定した場合には、その旨を、インタフェース装置２００を介して、工程進捗管理システム３００に報告する。

工程進捗管理システム３００は、検知装置１４０から異常報告がない場合には（Ｓ１１０：Ｎｏ）、次工程があれば（Ｓ１１１：Ｙｅｓ）、次工程に進み、処理（Ｓ１０３）以降の処理を繰り返す。次工程がなければ（Ｓ１１１：Ｎｏ）、製造作業を終了する（Ｓ１１４）。

一方、検知装置１４０から異常報告があった場合には（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、工程停止部３３０が、インタフェース装置２００を介して警報装置２１０に警報の出力を指示する（Ｓ１１２）。さらに、次工程に進まないように工程の進行を停止する（Ｓ１１３）。工程の進行停止は、例えば、次工程の作業手順を提示せずに、停止する旨を表示したり、工程管理部３２０を介して、生産設備に対して、次工程作業が不能となるようなインターロックをかけたりすることで行なうことができる。そして、次工程に進むことなく、製造作業を終了する（Ｓ１１４）。

このように、製造現場監視システム１００では、作業エリアの映像に基づいて誤作業等の異常状態を検出する検知装置と、工程進捗管理システムとが協働する構成となっている。このため、本実施形態の工程進捗管理システム３００によれば、工程の映像に基づいて異常状態が検出された場合に、次工程に進まないように、工程の進行を停止することができ、異常状態が発生した場合に、作業工程が進行することを防ぐことができる。
これにより、人手による操業が介在する食品や医薬品等の製造現場で発生しうる誤作業、逸脱作業に対して後追いで確認するのではなく、未然に次工程への進行を阻止することができる。昨今取り組まれているフードディフェンスに対しても十分な対策を講じることができる。
検知装置１３０が、ＭＥＳで実現される工程進捗管理システム３００と連携することで、異常が発生したときに、単に表示装置１３０に異常表示するだけでなく、ＭＥＳに関わっている作業者や管理者が即座に異常に気付くことができる

このとき、連続的な映像分析ではなく、工程の終了毎に映像分析を指示するため、やみくもな異常状態検出ではなく、適切なタイミングで異常状態を検出することができる。

１００…製造現場監視システム、１１０…監視カメラ、１２０…録画装置、１３０…表示装置、１４０…検知装置、２００…インタフェース装置、２１０…警報装置、３００…工程進捗管理システム、３１０…ユーザインタフェース部、３２０…工程管理部、３３０…工程停止部、３４０…製造作業データベース

Claims (5)

1. 材料を投入する複数の工程の手順が予め定められた製造作業における各工程の進捗を管理する工程進捗管理システムであって、
   各工程の開始の際に、前記工程で投入する材料に関連する作業設備を対象とした映像記録開始指示を出力し、
   前記工程の終了の際に、前記映像の記録終了指示を出力するとともに、記録した映像の分析指示を出力し、
   前記分析指示に応じた異常報告を入力した場合に、工程の進行を停止することを特徴とする工程進捗管理システム。
2. 次工程に関連する作業設備をインターロックすることで、工程の進行を停止することを特徴とする請求項１に記載の工程進捗管理システム。
3. 材料を投入する複数の工程の手順が予め定められた製造作業における各工程の進捗を管理する工程進捗管理システムと、工程で投入する材料に関連する作業設備を対象とした映像に基づいて前記工程における異常状態を検出する検知装置とを有する製造現場監視システムであって、
   前記工程進捗管理システムは、各工程の開始の際に、前記工程で投入する材料に関連する作業設備を対象とした映像記録開始指示を前記検知装置に出力し、
   前記工程の終了の際に、前記映像の記録終了指示を前記検知装置に出力するとともに、記録した映像の分析指示を前記検知装置に出力し、
   前記検知装置から前記分析指示に応じた異常報告を入力した場合に、工程の進行を停止することを特徴とする製造現場監視システム。
4. 材料を投入する複数の工程の手順が予め定められた製造作業における各工程の進捗を管理する工程進捗管理システムとしてコンピュータを動作させるコンピュータプログラムであって、
   各工程の開始の際に、前記工程で投入する材料に関連する作業設備を対象とした映像記録開始指示を出力し、
   前記工程の終了の際に、前記映像の記録終了指示を出力するとともに、記録した映像の分析指示を出力し、
   前記分析指示に応じた異常報告を入力した場合に、工程の進行を停止する動作をさらにコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
5. 請求項４に記載のコンピュータ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。