JP6705717B2 - 生産ライン管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、生産ライン管理装置および管理方法に関する。

近年の製品開発ライフサイクルの短期化や多品種少量生産の進展につれて、工場等で使用される生産ラインには、フレキシブルに即応できる能力が求められている。

このような生産ラインでは、生産ラインの状態をリアルタイムで監視するため、各生産設備や各周辺装置および生産ライン全体をコンピュータで一元的に管理するシステムが提案されている（特許文献１）。

特許文献１に記載のシステムでは、管理装置であるコンピュータが、各装置データを収集し、収集したデータに基づいて生産ラインを管理する。さらに特許文献１に記載のシステムでは、生産ラインの変更時に、変更された装置の設定データを自動設定することにより、生産ラインのフレキシブルな変更を可能としている。

特開２００５−２７６１１６号公報

特許文献１には、生産ラインに設置する各種装置の登録を自動的に判断して管理する方法について記載がなく、ユーザが手動でデータベースに装置の情報を登録するため、使い勝手が低い。多品種少量生産を行う生産システムの場合、様々なベンダが提供する様々な性能の装置が生産ラインに混在して設置されるため、一部の装置の性能が低い場合、その低性能な装置が生産ライン上のボトルネックとなって生産効率が低下する。したがって、種々の装置を手動操作で生産ラインに画一的に登録するのでは、効率的な多品種少量生産を実現することはできない。

さらに特許文献１では、生産ラインの変更時に、各装置のステータスなどの限られた情報のみを利用している。そのため例えば、同一装置が複数存在する場合に、各装置の稼働時間を均等にするような変更や、製造物に対する装置の不良率に応じた変更などを行うことができず、使い勝手が悪い。

さらに今後は、多品種少量生産がますます進展する見込みであり、一台の装置で複数の製造物を生産する可能性が極めて高い。しかし、装置の特性に依っては、製造物毎に不良率や製造時間がばらつく恐れがある。このため、製造物に応じて生産ラインを変更する際には、製造物毎の故障率を考慮して変更する必要があるが、特許文献１には、そのような考察は含まれていない。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、装置を生産ラインに登録して使用するか否かを判断することができ、さらに装置の稼働状態を監視して使用を継続するか否かも判断することができ、生産ラインを効率的に管理できるようにした生産ライン管理装置および管理方法を提供することにある。

上記課題を解決すべく、本発明に従う生産ライン管理装置は、生産ラインに設置される少なくとも一つの装置と通信ネットワークを介して通信する通信部と、装置から通信ネットワークを介して取得する所定の登録要求情報に基づいて、装置を生産ラインに登録して使用するか否か判断し、判断結果を出力する装置登録部と、生産計画に基づいて装置に実行を指示し、装置から実行結果を取得する生産計画管理部と、通信ネットワークを介して取得する装置の稼働状態情報に基づいて装置の使用を継続するか否か判断し、判断結果を出力する装置状態監視部と、を備える。

本発明によれば、装置を生産ラインに登録して使用するか否かの判断と、その装置の使用を継続するか否かの判断とを行うことができ、生産ラインを効率的に管理することができる。

生産ライン全体の構成図である。 生産ライン管理装置のブロック図である。 製造装置のブロック図である。 装置管理テーブルの構成例である。 故障管理テーブルの構成例である。 不良管理テーブルの構成例である。 例外条件テーブルの構成例である。 故障履歴テーブルの構成例である。 生産ラインに製造装置を登録する処理のシーケンス図である。 図９中の装置登録処理の詳細を示すフローチャートである。 生産ラインの製造装置を監視する処理のシーケンス図である。 図１１中の装置状態監視処理の詳細を示すフローチャートである。 生産シミュレーション処理を示すフローチャートである。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態に係る生産ライン管理装置は、後述の実施例に記載のように、生産ラインに設置される装置の登録可否や使用可否について自動的に判断する。さらに、本実施形態に係る生産ライン管理装置は、それぞれの装置の役割や事情などを考慮して生産ラインを管理することができる。

本実施形態の生産ライン管理装置は、生産ラインに装置を追加する際に、例えば、その装置の動作時間、故障回数、不良回数、ならびに不良発生時の製造物といった過去の履歴を参考に、その装置を追加して良いか判断する。

さらに、本実施形態の生産ライン管理装置は、稼働中の生産ラインの各装置の状況も監視している。生産ライン管理装置は、故障などの原因により不良品を頻繁に製造する装置が存在する場合、そのような装置が生産ラインに存在していることを、生産ラインを管理するユーザなどに通知することもできる。

本実施形態によれば、製造物の品質を損なわずに生産ラインを変更できる。さらに本実施形態によれば、生産ラインの状況を監視するため、故障などの原因により製造物の品質を損なう恐れがある場合に、生産ラインを管理するユーザに対して、生産ラインがそのような状況であることを即座に通知することもできる。

図１〜図１３を用いて第１実施例を説明する。図１は、生産ライン管理装置１００を含む生産システム１の全体構成を例示する。

生産システム１は、例えば、生産ライン管理装置１００、通信ネットワーク２００、製造装置３００ａ，３００ｂ、検査装置４００ａ，４００ｂを含む。各装置３００ａ，３００ｂ，４００ａ，４００ｂは、生産ライン２またはその近傍に配置される。以下、特に区別しない場合、製造装置３００ａ，３００ｂを製造装置３００と呼び、検査装置４００ａ，４００ｂを検査装置４００と呼ぶ。製造装置３００および検査装置４００の数は、図１に示す例に限定されない。さらに、製造装置３００と検査装置４００とは一対一で対応している必要もない。

なお、生産ライン２で製造する物品の種類は特に問わない。生産ライン２では、例えば自動車、建設機械、鉄道車両、工作機械、複写機、計算機、家電製品、日用品等の物品を製造することができる。さらに生産ライン２で製造する物品は、完成品、半完成品、部品、治具等のいずれでもよい。以下、生産ライン２で製造する物品を製造物と呼ぶ。

生産ライン管理装置１００は、通信ネットワーク２００を介して製造装置３００および検査装置４００と通信可能に接続されている。生産ライン管理装置１００は、通信ネットワーク２００経由で、製造装置３００に対して生産を指示する。また、生産ライン管理装置１００は、通信ネットワーク２００経由で、検査装置４００より、製造装置３００が製造した製造物の検査結果（製造物の情報を含む）を受け取る。

図２は、生産ライン管理装置１００の構成例を示すブロック図である。生産ライン管理装置１００は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータやワークステーションなどを用いて構成される。生産ライン管理装置１００は、例えば、ハードウェアモジュール１１０と、ОＳ（Operating System）１３０と、ソフトウェアモジュール１４０とを含んで構成される。

ハードウェアモジュール１１０は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ、Central Processing Unit）等から成る処理部１１１と、通信インタフェース（通信Ｉ／Ｆ）１１２と、ユーザインターフェース部１１３と、生産ライン管理装置１００内の時刻を管理するために利用するタイマ１１４と、記憶部１２０とを備える。

通信インタフェース１１２は、通信ネットワーク２００との接続を行うインタフェースであり、イーサネット（登録商標）や無線ＬＡＮ(Local Area Network)などの通信インタフェースが該当する。

ユーザインターフェース部１１３は、ユーザからの情報を受け取ったり、ユーザへ情報を提供したりする装置である。ユーザインターフェース部１１３は、例えば、ディスプレイ、プリンタ、音声合成装置などの情報出力装置と、キーボードやタッチパネル、音声入力装置などの情報入力装置とを備える。

記憶部１２０は、揮発メモリ、不揮発メモリ、ハードディスク装置、フラッシュメモリデバイスなどの記憶媒体から構成される。記憶部１２０には、例えば、装置管理テーブル１２１と、故障管理テーブル１２２と、不良管理テーブル１２３と、例外条件テーブル１２４とが記憶されている。各テーブル１２１〜１２４の詳細は後述する。

ＯＳ１３０は、生産ライン管理装置１００の動作を統括的に制御する基本ソフトウェアである。

ソフトウェアモジュール１４０は、生産ライン管理装置１００上で動作するソフトウェアであり、例えば、生産シミュレーション機能１４１と、装置管理機能１４２と、画面表示機能１４３とを備える。

生産シミュレーション機能１４１は、製造物の生産計画や、製造装置３００が送信する故障情報や、検査装置４００が送信する検査結果を受信し、その内容を基に、製造装置３００に対して、製造指示を出すソフトウェアである。

装置管理機能１４２は、生産システム１に存在する製造装置３００を管理するソフトウェアである。装置管理機能１４２は、製造装置３００が送信する故障情報や、検査装置４００が送信する検査結果を受信し、その内容を基に、装置管理テーブル１２１や、故障管理テーブル１２２や、不良管理テーブル１２３を更新する。

画面表示機能１４３は、ユーザにユーザインターフェース部１１３を介して画面を表示するソフトウェアである。ユーザは、画面表示機能１４３がユーザインターフェース部１１３を介して表示する画面を通じて、例えば後述の例外条件などを設定する。

以上、生産ライン管理装置１００の構成例を述べた。続いて、図４〜図７を参照して、装置管理テーブル１２１と、故障管理テーブル１２２と、不良管理テーブル１２３と、例外条件テーブル１２４を説明する。

図４は、装置管理テーブル１２１の例を示す。装置管理テーブル１２１は、生産システム１に存在する製造装置３００を管理するテーブルである。装置管理テーブル１２１は、例えば、装置ＩＤ１２１０、装置情報１２１１、動作時間１２１２、故障回数１２１３、不良回数１２１４を備える。

装置ＩＤ１２１０とは、生産システム１に存在する製造装置３００を一意に識別するための識別子である。生産ライン管理装置１００は、製造装置３００が生産システム１に新規に登録される際に、その製造装置３００に対して、装置ＩＤ１２１０を付与する。なお、装置ＩＤ１２１０の付与方法は後に説明する。

装置情報１２１１とは、製造装置３００に関する情報である。装置情報としては、例えば、メーカ名、装置の種類、型番、形式、製造日、仕様などを挙げることができる。

動作時間１２１２とは、製造装置３００が動作した時間である。動作時間としては、製造装置３００が今までに動作した合計動作時間が望ましい。しかし、生産ライン管理装置１００が、製造装置３００の合計動作時間を製造装置３００から取得することが難しい場合、製造装置３００が生産システム１に登録された時点（接続された時点）からの経過時間を採用してもよい。

故障回数１２１３とは、製造装置３００が故障した回数である。故障回数は、製造装置３００が今までに故障した合計故障回数が望ましい。しかし、生産ライン管理装置１００が、装置３００の合計故障回数を製造装置３００から取得することが難しい場合、製造装置３００が生産システム１に登録された時点からの故障回数を採用してもよい。

不良回数１２１４とは、製造装置３００が所定の品質基準に満たない製造物を製造した回数である。検査装置４００は、製造物の検査結果を通信ネットワーク２００を経由して生産ライン管理装置１００へ送信する。生産ライン管理装置１００は、検査装置４００からの検査結果と、製造装置３００と検査装置４００との対応関係とを基に、どの製造装置３００で不良が発生したか判断し、その不良回数を不良回数１２１４に反映する。

図５は、故障管理テーブル１２２の例を示す。故障管理テーブル１２２とは、生産システム１に存在する製造装置３００が生産ライン管理装置１００に送信する故障情報を管理するテーブルである。故障管理テーブル１２２は、例えば、装置ＩＤ１２２０と、故障発生時刻１２２１と、故障内容１２２２を備える。

装置ＩＤ１２２０は、生産システム１内で装置３００を特定するための識別子であり、装置管理テーブル１２１の装置ＩＤ１２１０と同一の値が設定される。

故障発生時刻１２２１とは、故障内容１２２２が示す故障の発生時刻である。なお、製造装置３００にて時刻を管理している場合は、生産ライン管理装置１００に故障情報を送信する際に製造装置３００が時刻１２２１の値を付与する。製造装置３００にて時刻を管理していない場合は、生産ライン管理装置１００がタイマ１１４を利用して、製造装置３００から故障情報を受信した際の時刻を故障発生時刻１２２１とする。

故障内容１２２２とは、製造装置３００に発生した故障の内容である。なお、製造装置３００が故障内容を故障コードとして送信する場合、生産ライン管理装置１００にて、その故障コードを図５に示すようなテキストデータ形式に変更してもよい。

図６は、不良管理テーブル１２３の例を示す。不良管理テーブル１２３は、生産システム１に存在する各製造装置３００で製造した製造物に発生した不良を管理するテーブルである。不良管理テーブル１２３は、例えば、不良発生時刻１２３０と、不良発生装置１２３１と、不良発生時の製造物１２３２を備える。

不良発生時刻１２３０は、検査装置４００が製造物の不良を検出した時刻である。検査装置４００にて時刻を管理している場合は、生産ライン管理装置１００に製造物の不良を送信する際に検査装置４００が本時刻１２３０の値を付与する。検査装置４００にて時刻を管理していない場合は、生産ライン管理装置１００がタイマ１１４を利用して、検査装置４００から製造物の不良を受信した時刻を不良発生時刻１２３０とする。

不良発生装置１２３１は、製造物の不良が発生した製造装置３００の名称である。生産ライン管理装置１００は、検査装置４００が通信ネットワーク２００経由で送信する製造物の検査結果と、製造装置３００と検査装置４００の関係とを基に、どの製造装置３００で不良が発生したか検出する。

不良発生時の製造物１２３２とは、不良が発生した際に製造装置３００が製造していた製造物を特定する情報である。生産ライン管理装置１００は、検査装置４００が検査結果とともに送信する製造物に関する情報を基に、本項目１２３２に値を設定する。

図７は、例外条件テーブル１２４の例を示す。例外条件テーブル１２４は、生産ライン管理装置１００による製造装置３００の対応を事前に定義したテーブルである。生産ライン管理装置１００は、製造装置３００に故障や不良が多発した場合に、例外条件テーブル１２４を参照し、どのような対応をすべきか決定する。例外条件テーブル１２４は、例えば、装置情報１２４０と、例外条件１２４１とを備える。

装置情報１２４０は、製造装置３００に関する情報である。図４で述べた装置管理テーブル１２１の装置情報１２１１と同一の値が設定される。

例外条件１２４１とは、製造装置３００の故障や不良が多発した場合における、生産ライン管理装置１００の対応方法である。本実施例では、例外条件１２４１の値として、例えば「常に許可」と「ユーザが許可した場合のみ」を挙げる。「常に許可」とは、故障や不良が多発した製造装置３００であっても、生産ライン２への登録や使用継続を常に許可することを示す。「ユーザが許可した場合のみ」とは、故障や不良が多発した製造装置３００については、ユーザの判断を仰ぐことを示す。

ユーザは、画面表示機能１４３がユーザインターフェース部１１３を介して提供する画面を通じて、製造装置ごとに例外条件を設定することができる。例えば、その画面は、製造装置ＩＤ、装置情報（装置名）、例外条件といった項目と、ＯＫボタン、キャンセルボタンといった操作ボタンとを含んで構成することができる。ユーザは、あらかじめ用意された例外条件の値をプルダウンメニューやラジオボタンなどを用いて選択してもよいし、例外条件式を手動で定義してもよい。

図３は、製造装置３００の構成を示すブロック図である。製造装置３００は、生産ライン２に存在する装置であり、例えば掘削機、ネジ回し機、塗装機などが該当する。

製造装置３００は、例えば、コントローラ３１０と、センサ３６１ａ，３６１ｂと、アクチュエータ３６２ａ，３６２ｂを備えており、コントローラ３１０とセンサ３６１ａ，３６１ｂおよびアクチュエータ３６２ａ，３６２ｂとは、フィールドネットワーク３６３を介して通信可能に接続されている。

以下、特に区別しない場合、センサ３６１ａ，３６１ｂをセンサ３６１と呼び、アクチュエータ３６２ａ，３６２ｂをアクチュエータ３６２と呼ぶ。なお，製造装置内のセンサ３６１やアクチュエータ３６２の数は、図３に例示した数に限定されない。

コントローラ３１０は、生産ライン管理装置１００からの指示に従って、フィールドネットワーク３６３を経由して取得したセンサ３６１を情報を基に、アクチュエータ３６２を制御する。

コントローラ３１０は、後述のセンサ３６１やアクチュエータ３６２を利用して、製造装置３００の動作を制御する装置であり、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）などが該当する。コントローラ３１０は、ハードウェアモジュール３２０と、ＯＳ３４０と、ソフトウェアモジュール３５０とを含んで構成される。

ハードウェアモジュール３２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）等から成る処理部３２１と、通信インタフェース３２２と、タイマ３２３と、フィールドネットワークインタフェース３２４と、記憶部３３０とを備える。図中では、インターフェースを「ＩＦ」と略記している。

タイマ３２３は、製造装置３００内の時刻を管理するために利用する。フィールドネットワークインタフェース３２４は、フィールドネットワーク３６３を介してセンサ３６１およびアクチュエータ３６２と通信するための回路である。記憶部３３０は、例えば揮発メモリ、不揮発メモリ、ハードディスク装置、フラッシュメモリデバイスなどの記憶媒体を備えて構成される。

通信インターフェース３２２は、通信ネットワーク２００と接続し、生産ライン管理装置１００との間で通信する回路である。通信インターフェース３２２としては、例えば、イーサネット（登録商標）や無線ＬＡＮ(Local Area Network)などの通信インタフェースが該当する。フィールドネットワークインターフェース３２４としては、例えばイーサネット（登録商標）、ＲＳ４８５やＲＳ２３２Ｃといったシリアル通信インタフェースが該当する。

記憶部３３０には、例えば装置情報３３１と、装置動作時間３３２と、故障回数３３３と、故障履歴テーブル３３４とが記憶されている。

装置情報３３１とは、製造装置３００に関する情報であり、例えばメーカ名、装置種類、型番、形式、製造日などの情報である。

装置動作時間３３２とは、製造装置３００が起動してからの時刻であり、タイマ３２３を利用してその時刻を取得する。

故障回数３３３とは、製造装置３００が今までに故障した回数を示した値である。

故障履歴テーブル３３４とは、製造装置３００に発生した故障の詳細を示したテーブルである。故障履歴テーブル３３４の詳細は後述する。

コントローラ３１０が有するＯＳ３４０は、製造装置３００の動作を統括的に制御する基本ソフトウェアである。

ソフトウェアモジュール３５０は、製造装置３００上で動作するソフトウェアであり、制御機能３５１と、異常処理機能３５２と、装置情報通知機能３５３を備える。

制御機能３５１は、生産ライン管理装置１００からの指示に従い、センサ３６１によりデータを取得し、アクチュエータ３６２に対して指示するソフトウェアである。

異常処理機能３５２は、センサ３６１などを利用することで製造装置３００の異常を検出し、その結果を故障回数３３３や故障履歴テーブル３３４に反映させるソフトウェアである。

装置情報通知機能３５３は、生産ライン管理装置１００に対して、装置情報３３１や、装置動作時間３３２や、故障回数３３３や、故障履歴テーブル３３４の内容を送信するソフトウェアである。以上がコントローラ３１０の説明である。

センサ３６１は、例えば温度、圧力、流量、トルク、周波数、電圧、電流、抵抗、画像など製造装置３００の動作に必要な情報を取得するための装置である。アクチュエータ３６２とは、例えばインバータ、サーボアンプ、ソレノイドといった製造装置３００を実際に動作させるための装置である。以上が製造装置３００の説明である。

図８は、故障履歴テーブル３３４の例を示す。故障履歴テーブル３３４は、例えば、故障発生時刻３３４０と、故障内容３３４１を備える。

故障発生時刻３３４０とは、故障内容３３４１が示す故障の発生時刻である。製造装置３００は、タイマ３２３の値を利用して、故障の発生した時刻を故障発生時刻３３４０へ記録する。

故障内容３３４１とは、製造装置３００に発生した故障の内容である。なお、製造装置３００で管理する故障内容が故障コードである場合は、故障コードを故障内容３３４１へ設定してもよい。

図９は、製造装置３００を生産ライン２に登録する場合の処理シーケンスを示す。電源起動後（Ｓ１０）、製造装置３００内の装置情報通知機能３５３は、生産ライン管理装置１００に対してネットワーク接続許可を得るため、「所定の登録要求情報」としての装置登録要求を送信する（Ｓ１１）。

装置登録要求は、例えば装置情報、動作時間、故障回数、故障履歴が含まれる。ここで装置情報などの情報を製造装置３００が通信ネットワーク２００に接続する毎に送信することは、生産ライン２の立ち上げ時間に影響を与える可能性がある。そのため、装置情報通知機能３５３が装置情報などの情報を生産ライン管理装置１００に送信するのは、初回の登録時のみとし、２回目以降は、後に説明する初回登録時に付与される装置ＩＤを利用して装置登録要求を作成し、生産ライン管理装置１００に送信してもよい。

装置登録要求を受信した生産ライン管理装置１００は、生産シミュレーション機能１４１、装置管理機能１４２、画面表示機能１４３を利用して、装置登録処理（Ｓ２０）を行い、その結果を装置登録応答として、製造装置３００に送信する。装置登録応答は、登録結果と、生産システム１内の装置３００を一意に識別する装置ＩＤとを含む。

図１０は、図９中の装置登録処理（Ｓ２０）の詳細を示すフローチャートである。装置登録処理（Ｓ２０）は、「装置登録部」の一例であり、装置管理機能１４２により実行される。

装置管理機能１４２は、製造装置３００から装置登録要求を受信したかを常時監視しており（Ｓ２００）、装置登録要求を受信した場合（Ｓ２００：ＹＥＳ）、装置登録要求に含まれる動作時間と故障回数とを参考に故障率を算出する（Ｓ２０１）。例えば、動作時間が５００時間、故障回数が１０回の場合、故障率は２％（＝１０÷５００×１００）となる。

装置管理機能１４２は、ステップＳ２０１で算出した故障率と、あらかじめ設定されている所定の閾値Ｔｈ１とを比較し、ステップＳ２０１で算出した故障率が閾値Ｔｈ１以上であるか判定する（Ｓ２０２）。つまり、閾値Ｔｈ１は、生産ライン２が許容する故障率の限界値である。閾値Ｔｈ１は例えば０．１％に設定することができるが、この値に限定されない。

装置管理機能１４２は、ステップＳ２０１で算出した故障率が閾値Ｔｈ１以上であると判定すると（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、図７で述べた例外条件テーブル１２４を参照し（Ｓ２０３）、故障率が閾値Ｔｈ１以上である製造装置３００を生産ライン２に自動登録することができるか判定する（Ｓ２０４）。

故障率が閾値Ｔｈ１以上であると判定された製造装置３００について、例外条件テーブル１２４の例外条件１２４１に「常に許可」と設定されている場合、装置管理機能１４２は、その製造装置３００を通信ネットワーク２００へ接続し、生産ライン２へ登録できる（Ｓ２０４：ＹＥＳ）。登録処理（Ｓ２０７〜Ｓ２０９）については後述する。「生産ライン２へ登録する」は、「生産システム１へ登録する」と言い替えてもよい。

装置管理機能１４２は、故障率が閾値Ｔｈ１以上であると判定した製造装置３００の例外条件１２４１に「常に許可」と設定されていない場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、ユーザの許可があればその製造装置３００を登録できるか判定する（Ｓ２０５）。装置管理機能１４２は、例外条件テーブル１２４の例外条件１２４１に「ユーザが許可した場合のみ」と設定されている場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、後述のようにユーザの許可を求める（Ｓ２１０〜Ｓ２１２）。

装置管理機能１４２は、故障率が閾値Ｔｈ１以上であると判定した製造装置３００について、「ユーザが許可した場合のみ」という例外条件１２４１が設定されていないと判定した場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、装置登録要求の発行元である製造装置３００に対して、登録できない旨の装置登録応答を返す（Ｓ２０６）。この装置登録応答は、装置登録要求の発行元である製造装置３００の装置ＩＤと、登録結果（ここでは登録不可）とを含むことができる。

一方、ステップＳ２０１で算出した故障率が閾値Ｔｈ１未満の場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、生産ライン管理装置１００は、装置登録要求を送信した製造装置３００を通信ネットワーク２００に接続し、生産ライン２へ登録することができる。そこで、装置管理機能１４２は、ステップＳ２００で受信した装置登録要求に含まれる情報を装置管理テーブル１２１へ登録する（Ｓ２０７）。そして、装置管理機能１４２は、生産シミュレーション機能１４１に対し、新しい製造装置３００を登録した旨を通知する（Ｓ２０８）。さらに、装置管理機能１４２は、装置登録要求の発行元である製造装置３００に対して、登録した旨と装置ＩＤを含む装置登録応答を送信する（Ｓ２０９）。

ところで、装置登録要求の発行元である製造装置３００の故障率が閾値Ｔｈ１以上であると判定された場合でも（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、その製造装置３００について「常に許可」という例外条件１２４１が設定されている場合、装置管理機能１４２は、その製造装置３００を通信ネットワーク２００へ接続して生産ライン２へ登録できる。この場合、装置管理機能１４２は、上述のステップＳ２０７〜Ｓ２０９のステップを実行する。

装置登録要求の発行元である製造装置３００の故障率が閾値Ｔｈ１以上であり（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、かつ、その例外条件１２４１に「ユーザが許可した場合のみ」と設定されている場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、装置管理機能１４２は、ユーザ許可を求める画面の生成を画面表示機能１４３へ通知する（Ｓ２１０）。

装置管理機能１４２からの通知を受けた画面表示機能１４３は所定の画面を生成し、ユーザインターフェース部１１３を介してユーザへ提示する。この所定の画面には、例えば、対象装置の装置ＩＤ、装置情報および故障率と、ユーザの許可があれば登録可能である旨のメッセージと、登録許可ボタンや取消ボタンなどを含めることができる。

ユーザは、画面表示機能１４３の生成した所定の画面に対して操作することで、故障率が閾値Ｔｈ１以上である製造装置３００の登録可否を生産ライン管理装置１００に対して指示することができる。装置管理機能１４２は、ユーザが所定の画面を通じてその製造装置３００の登録を許可したことを確認すると（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、上述のステップＳ２０７〜Ｓ２０９を実行する。

これに対し、ユーザが登録を許可しなかった場合（Ｓ２１１：ＮＯ）、装置管理機能１４２は、装置登録要求の発行元である製造装置３００の装置ＩＤと登録不可である旨とを含む装置登録応答を送信する（Ｓ２１２）。以上が電源起動後の製造装置３００が生産ライン２の通信ネットワーク２００に接続する際の処理シーケンスである。

なお、上記では、製造装置３００が通信ネットワーク２００に接続される毎に、生産ライン管理装置１００が装置ＩＤを付与するものとして説明した。しかし、装置ＩＤを毎回付与することは、生産ラインの立ち上げ時間に影響を与えることから望ましくない場合がある。そのため、一度、装置ＩＤが付与された場合は、それ以降の装置登録要求には装置ＩＤのみを設定する方法でもよい。この場合、既に故障回数や不良回数の情報は生産ライン管理装置１００にて管理しているため、装置管理機能１４２は記憶部１２０に格納されている故障回数や不良回数の情報を参考に故障率や不良率（不良回数÷動作時間×１００）を算出し、ステップＳ２１２以降の処理を行ってもよい。

図１１は、生産ライン管理装置１００と製造装置３００間の通常処理シーケンスを示した図である。

生産ライン管理装置１００内の生産シミュレーション機能１４１は、例えば製造物の生産計画や、製造装置３００が送信する故障情報や、検査装置４００が送信する検査結果を基に、製造装置３００に対して、動作パラメータや動作実行指示から成る製造実行要求を送信する（Ｓ３０）。

製造実行要求を受信した製造装置３００内の制御機能３５１は、センサ３６１やアクチュエータ３６２を利用して製造装置３００を動作させた後、その結果を製造実行応答として生産ライン管理装置１００へ送信する（Ｓ３１）。

生産ライン管理装置１００内の装置管理機能１４２は、製造装置３００の状態を把握するため、製造装置３００に対して装置状態要求を送信する（Ｓ３２）。

装置状態要求を受信した製造装置３００内の装置情報通知機能３５３は、記憶部３３０に設定されている動作時間や故障回数、故障履歴を装置状態応答として、装置管理機能１４２へ送信する（Ｓ３３）。

装置状態応答を受信した装置管理機能１４２は、図１２で後述する装置状態監視処理（Ｓ４０）を実行する。

なお、上記では、製造実行要求と装置状態要求とを別々に送信するシーケンスを例に挙げて説明したが、製造実行要求に対する応答として、製造装置３００が装置状態応答を送信してもよい。装置状態応答に故障履歴を毎回送信することは、ネットワーク帯域を圧迫する可能性があるため、履歴の更新差分のみを送信する方法でもよい。

図１２は、装置状態監視処理（Ｓ４０）における装置管理機能１４２の処理を示すフローチャートである。図１３は、図９で述べた処理における生産シミュレーション機能１４１の処理を示すフローチャートである。

図１２に示すように、装置管理機能１４２は、生産システム１内の各製造装置３００より装置状態応答を受信すると、装置管理テーブル１２１を参照し、故障率と不良率を算出する（Ｓ４００）。

装置管理機能１４２は、ステップＳ４００で算出した故障率および不良率と生産ライン管理装置１００が予め保持している故障率の閾値Ｔｈ１および不良率の閾値Ｔｈ２とを比較する（Ｓ４０１）。不良率の閾値Ｔｈ２は、生産システムが許容する不良率の限界値であり、例えば０．０５％程度に設定される。ただし、故障率の閾値Ｔｈ１と同様、不良率の閾値Ｔｈ２の数値も実施例の値に限定されない。装置管理機能１４２は、ステップＳ４０１において、故障率が閾値Ｔｈ１以上であり、かつ不良率が閾値Ｔｈ２以上である製造装置３００が存在するか判定する。ここでは、故障率が閾値Ｔｈ１以上であることと、不良率が閾値Ｔｈ２以上であることとをＡＮＤ条件とする場合を述べるが、これに代えて、ＯＲ条件にしてもよい。

装置管理機能１４２は、故障率が閾値Ｔｈ１以上であり、かつ不良率が閾値Ｔｈ２以上である製造装置３００が存在する場合（Ｓ４０１：ＹＥＳ）、後述のステップＳ４０２へ進み、そうではない場合（Ｓ４０１：ＮＯ）、本処理を終了する。各製造装置３００の故障率が閾値Ｔｈ１未満であるか、または不良率が閾値Ｔｈ２未満である場合、各製造装置３００は正常に動作しているので、本処理を終了させることができる。

これに対し、故障率が閾値Ｔｈ１以上であり、かつ不良率が閾値Ｔｈ２以上である製造装置３００が発見された場合（Ｓ４０１：ＹＥＳ）、装置管理機能１４２は、例外条件テーブル１２４を参照する（Ｓ４０２）。

装置管理機能１４２は、対象の製造装置３００（故障率が閾値Ｔｈ１以上であり、かつ不良率が閾値Ｔｈ２である製造装置）について、「常に許可」という例外条件１２４１が設定されているか判定する（Ｓ４０３）。装置管理機能１４２は、「常に許可」という例外条件１２４１が設定されている場合、対象の製造装置３００の動作継続が可能であると判断し（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、本処理を終了する。

装置管理機能１４２は、対象の製造装置３００に「常に許可」という例外条件１２４１が設定されていない場合（Ｓ４０３：ＮＯ）、対象の製造装置３００に「ユーザが許可した場合のみ」という例外条件１２４１が設定されているか判定する（Ｓ４０４）。

装置管理機能１４２は、対象の製造装置３００の動作を継続するにはユーザの許可が必要であると事前に設定されている場合（Ｓ４０４：ＹＥＳ）、画面表示機能１４３に対して所定の画面を生成するよう通知する（Ｓ４０５）。

画面表示機能１４３は製造装置３００の動作継続をユーザが指示するための画面を生成し、ユーザインターフェース部１１３を介してユーザに提供する。ユーザは、その画面を操作することで、対象の製造装置３００の動作継続を許可するか否か生産ライン管理装置１００へ指示することができる。その画面は、例えば、対象の製造装置３００の装置ＩＤ、装置情報、故障率や不良率、ユーザの許可があれば動作継続が可能である旨のメッセージ、動作継続許可ボタンや取消ボタンなどを含むことができる。

装置管理機能１４２は、画面表示機能１４３の提供する画面を通じて、ユーザが対象の製造装置３００について動作継続を許可したか判断する（Ｓ４０６）。装置管理機能１４２は、ユーザが動作継続を許可しなかった場合（Ｓ４０６：ＮＯ）、動作継続が許可されなかった旨を生産シミュレーション機能１４１へ通知する（Ｓ４０７）。生産シミュレーション機能１４１の処理内容は、図１３で後述する。

なお、装置管理機能１４２は、生産シミュレーション機能１４１へ通知する際に、対象の製造装置３００に対して、動作継続が許可されなかった旨を通知し、対象の製造装置３００を通信ネットワーク２００から切り離してもよい。

装置管理機能１４２は、対象の製造装置３００に「ユーザが許可した場合のみ」という例外条件１２４１が設定されていない場合（Ｓ４０４：ＮＯ）、対象の製造装置３００の使用継続が許可されない旨を生産シミュレーション機能１４１へ通知する（Ｓ４０８）。

続いて図１３を参照する。生産シミュレーション機能１４１は、図１２のステップＳ４０７，Ｓ４０８で述べたように、装置管理機能１４２からの通知を受領したか判定する（Ｓ５０）。通知を受領していない場合（Ｓ５０：ＮＯ）、本処理を終了する。

これに対し、生産シミュレーション機能１４１は、装置管理機能１４２からの通知を受領した場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）、不良管理テーブル１２３を参照し、不良が発生している製造物の情報を取得する（Ｓ５１）。

生産シミュレーション機能１４１は、ステップＳ５１で取得した不良が発生している製造物の情報を基に、生産計画を再計算し（Ｓ５２）、その再計算結果を画面表示機能１４３に通知する（Ｓ５３）。画面表示機能１４３は、生産計画の再計算結果を示す画面を作成し、ユーザインターフェース部１１３を通じてユーザへ提示する。ユーザは、再計算された生産計画を確認し、その生産計画を承認するか否かの指示を与える。

生産シミュレーション機能１４１は、画面表示機能１４３を通じて、ユーザが生産計画の変更を許可したと判定すると（Ｓ５４：ＹＥＳ）、生産計画の変更を実施する（Ｓ５５）。ユーザが生産計画の変更を許可しない場合（Ｓ５４：ＮＯ）、生産計画の変更を行わず、装置状態監視処理（Ｓ４０）を終了する。以上が、生産ライン管理装置１００と製造装置３００間の通常の処理シーケンスの説明である。

このように構成される本実施例によれば、生産ライン２に設置する各製造装置３００の登録可否を自動的に判断して生産ライン２を効率的に管理することができ、ユーザの使い勝手が向上する。

本実施例の生産ライン管理装置１００によれば、装置の故障率、製造物の不良率、装置の動作時間などを考慮して、生産ラインの変更を管理することができ、多品種少量生産に適した生産ラインを構築することができる。例えば、ある製造物の製造に際して多数の不良品が発生した場合、その製造不良の原因となっている製造装置を速やかに特定して、生産ライン２から外すことができ、新たな生産計画を立案して実行することができる。生産計画の速やかな変更により、他の製造物の生産を行うことができ、生産ライン全体としての生産効率を向上することができる。

本実施例では、故障率や不良率が閾値以上の製造装置３００を画一的に排除するのではなく、予め設定された例外条件１２４１に従って、生産ライン２への登録や動作継続を判断することができる。本実施例では、例えば「常に許可」や「ユーザが許可した場合のみ」といった例外条件を製造装置ごとに事前に設定することができるため、製造装置の特殊性や製造上の事情などを考慮して、生産ラインを管理することができ、ユーザの使い勝手がさらに向上する。例えば、代替手段のない特殊な製造装置３００の場合や、納期などの関係で生産を停止できないような場合にも、本実施例の生産ライン管理装置１００は柔軟に対応することができる。

以上、実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記開示に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。さらに製造装置を対象として管理する場合を述べたが、これに限らず、検査装置の精度なども一緒に管理してもよい。

また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれる。さらに特許請求の範囲に記載された構成は、特許請求の範囲で明示している組合せ以外にも組み合わせることができる。

１：生産システム、２：生産ライン、１００：生産ライン管理装置、１４１：生産シミュレーション機能、１４２：装置管理機能、１４３：画面表示機能、１２１：装置管理テーブル、１２２：故障管理テーブル、１２３：不良管理テーブル、１２４：例外条件テーブル、３００：製造装置、３５１：制御機能、３５２：異常処理機能、３５３：装置情報通知機能、３３１：装置情報、３３２：装置動作時間、３３３：故障回数、３３４：故障履歴テーブル、３６１：センサ、３６２：アクチュエータ、４００：検査装置

Claims (3)

1. 生産ライン管理装置であって、
   生産ラインに設置される少なくとも一つの装置と通信ネットワークを介して通信する通信部と、
   前記装置から前記通信ネットワークを介して取得する所定の登録要求情報に基づいて、前記装置を前記生産ラインに登録して使用するか否か判断し、判断結果を出力する装置登録部と、
   生産計画に基づいて前記装置に実行を指示し、前記装置から実行結果を取得する生産計画管理部と、
   前記通信ネットワークを介して取得する前記装置の稼働状態情報に基づいて前記装置の使用を継続するか否か判断し、判断結果を出力する装置状態監視部と、
   を備え、
   前記生産計画管理部は、前記装置状態監視部により前記装置の前記生産ラインでの使用が不可と判断されると、前記使用不可と判断された装置を除いて生産計画を修正し、
   前記装置は、製造装置を含み、
   前記所定の登録要求情報は、前記装置を特定する情報、前記装置の動作時間に関する情報、前記装置に生じた故障に関する情報を含み、
   前記装置登録部は、前記装置に生じた故障に関する情報から故障率を算出し、前記故障率が所定の閾値以上である場合、予め用意された所定の例外条件テーブルの設定内容に従って、前記装置を前記生産ラインに登録するか否か判定し、登録しないと判定した場合はその旨を前記通信部から前記通信ネットワークを介して前記装置へ通知する、
   生産ライン管理装置。
2. 前記所定の例外条件テーブルには、前記装置ごとに、ユーザの許可を必要とするか、あるいは、常に許可するかが設定されており、
   前記装置登録部は、ユーザの許可を必要とする装置の場合、ユーザの許可を確認した後に、前記故障率が所定の閾値以上であると判定された装置を前記生産ラインに登録し、常に許可する装置の場合、前記故障率が所定の閾値以上であると判定された装置を前記生産ラインに登録する、
   請求項１に記載の生産ライン管理装置。
3. 前記装置状態監視部は、前記稼働状態情報に基づいて稼働状態が不良であると判定した装置については、前記例外条件テーブルを参照し、ユーザの許可を必要とする装置の場合は、ユーザの許可を確認した後に、前記稼働状態が不良であると判定した装置の使用継続を許可し、常に許可する装置の場合は、前記稼働状態が不良であると判定した装置の使用継続を許可する、
   請求項２に記載の生産ライン管理装置。

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