JP6915853B2

JP6915853B2 - 生産管理装置、生産管理システム、および生産管理方法

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Publication number: JP6915853B2
Application number: JP2017086076A
Authority: JP
Inventors: 木村　哲也; 哲也木村
Original assignee: I Smart Technologies Corp
Current assignee: I Smart Technologies Corp
Priority date: 2017-04-25
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2037-04-25
Also published as: JP2018185610A

Description

本開示は、生産管理装置、生産管理システム、および生産管理方法に関する。

従来、製造ラインに配置された生産設備の稼働状況に関する情報である稼働状況情報をそれぞれ取得し、各製造ラインについての稼働状況情報を提供する生産管理システムが知られている（例えば、特許文献１）。この生産管理システムにおいて、稼働状況情報は、無線通信によって送受信されている。

特開２０１６−１８１１８８号公報

しかしながら、従来技術では、無線通信を用いているため、検出信号を送受信する際の通信不成立によって検出信号の欠落が発生する場合がある。検出信号の欠落が発生した場合には、生産管理装置が把握する生産数が実際の生産数よりも少なくなる場合がある。また、一つの生産物が生産されるまでに要する時間が実際よりも長く算出される場合がある。したがって、提供される製造ラインの稼働状況情報が不正確になるおそれがある。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

本開示の一形態によれば、製造ラインの生産状況を管理するための生産管理装置が提供される。この生産管理装置は、前記製造ラインから製品が繰り出される度に出力される検出信号であって、出力順序を示す連番を含む検出信号を取得する取得部と、前記検出信号を計数する計数部であって、前記連番を用いて前記検出信号の欠落を補完して前記検出信号を計数する計数部と、を備える。

この生産管理装置は、出力順序を示す連番を含む検出信号を取得する検出部と、検出信号を計数する計数部であって、連番を用いて検出信号の欠落を補完して計数するので、検出信号を送受信の失敗に起因して提供される計数の結果が不正確になることを抑制または防止することができる。

上記形態の生産管理装置において、前記計数部はさらに、製品が繰り出されるサイクルタイムを算出し、前記連番を用いて前記検出信号の欠落を補完して前記サイクルタイムを算出してもよい。この形態の生産管理装置によれば、検出信号の欠落を補完してサイクルタイムを算出するので、検出信号の欠落によってサイクルタイムが不正確なるのを抑制または防止することができる。

本開示の他の形態によれば、製造ライン配設される検出装置と検出装置から検出信号を用いて製造ラインの生産状況を管理する生産管理装置とを備える生産管理システムが提供される。前記検出装置は、前記製造ラインから製品が繰り出される度に検出信号を出力する検出部と、前記出力された検出信号に連番を付して前記生産管理装置に送信する送信部と、を備える。前記生産管理装置は、連番を含む前記検出信号を受信する受信部と、前記検出信号を計数する計数部であって、前記連番を用いて前記検出信号の欠落を補完して前記検出信号を計数する計数部と、を備える。この生産管理システムによれば、検出信号を送受信が失敗することに起因して、計数の結果が不正確になることを抑制または防止することができる。

上記形態の生産管理システムにおいて、前記生産管理装置が備える前記計数部はさらに、製品が繰り出されるサイクルタイムを算出し、前記連番を用いて前記検出信号の欠落を補完して前記サイクルタイムを算出してもよい。この生産管理システムによれば、検出信号の欠落によってサイクルタイムが不正確なるのを抑制または防止することができる。

本開示の他の形態によれば、製造ラインの生産状況を管理するための生産管理方法が提供される。この生産管理方法は、前記製造ラインから製品が繰り出される度に出力される検出信号であって、出力順序を示す連番を含む検出信号を取得する工程と、前記連番を用いて前記検出信号の欠落を補完して前記検出信号を計数する工程と、を備える。この生産管理方法によれば、検出信号を送受信の失敗に起因して検出信号の計数の結果が不正確になることを抑制または防止することができる。

本開示は、上記形態以外の種々の形態で実現することができる。

生産管理システムの全体図。検出装置の内部構成を示すブロック図。第１の実施形態に係る検出装置が設置された際の様子を示す模式図。生産管理装置の内部構成を示すブロック図。生産管理装置が製造状況情報を生成する際の流れを説明するフローチャート図。実施形態において送信された情報が表示部に表示されるまでの流れを説明する図。比較例において送信された情報が表示部に表示されるまでの流れを説明する図。第２の実施形態に係る検出装置の様子を示す模式図。

A．第１の実施形態
図１は、第１に実施形態に係る生産管理システム１００および製造ラインＬ１、Ｌ２を示す概略構成図である。生産管理システム１００は、検出装置１０ａ〜１０ｄと、生産管理装置２０と、を有する。生産管理システム１００は、製造ラインＬ１、Ｌ２による製品の生産を管理する。

検出装置１０ａ〜１０ｄは、センサを有し、それぞれが対応する生産設備３０ａ〜３０ｄの状態の検出が可能となるように配設されている。検出装置１０ａ〜１０ｄは、検出結果である検出信号を生産管理装置２０へと無線方式により送信する。

生産管理装置２０は、検出装置１０ａ〜１０ｄから送信された検出信号を受信することによって取得し、受信した検出信号を用いて製造ラインＬ１、Ｌ２の生産状況を示す生産状況情報を生成する。生産状況情報とは、例えば、製品の加工に要する時間であるサイクルタイムや、生産設備３０ａ〜３０ｄの稼働率や、生産設備３０ａ〜３０ｄの運転および停止時間である。生産管理装置２０の詳細な説明は、後述する。

製造ラインＬ１、Ｌ２は、加工対象を搬送する搬送機構４１と、搬送機構４１の搬送軌道に沿って配置された生産設備３０ａ〜３０ｄと、を有する。搬送機構４１は、例えば、ベルトコンベアである。生産設備３０ａ〜３０ｄは、例えば、金属加工機、溶接機、樹脂成形機、塗装機である。各生産設備３０ａ〜３０ｄには、生産処理、加工処理を実行するためのプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）およびＰＬＣに接続されているセンサが備えられている。ＰＬＣに接続されたセンサとは、例えば、生産設備３０ａ〜３０ｄあるいは搬送機構４１に組み込まれている生産設備３０ａ〜３０ｄの状態を検出するためのセンサである。このセンサは、製造ラインおよび生産設備を作動させるために製造ラインＬ１、Ｌ２および生産設備３０ａ〜３０ｄの設置・配置時に配置されている。

図２は、検出装置１０ａの内部構成を説明するためのブロック図である。検出装置１０ａは、検出部１１と、コントロール部１２と、送信部１３と、を有している。以下では、検出装置１０ａ〜１０ｄの代表例として検出装置１０ａを用いて、検出装置１０ａ〜１０ｄの内部構成を説明する。各検出装置１０ａ〜１０ｄは、同様の構成を有する。

検出部１１は、生産設備３０ａの生産状態を検出するセンサである。生産状態とは、例えば、製品の繰り出しに関する生産設備３０ａの動作や、生産設備３０ａによる加工対象の取り込みおよび排出、である。検出部１１として使用するセンサは、例えば、製造設備３０ａが製品を繰り出す際の扉の開閉を検出する加速度センサや、生産設備３０ａから繰り出される製品を検出する光センサ、である。検出部１１は、アナログセンサでもよくデジタルセンサであってもよい。

コントロール部１２は、図示しない中央演算処理装置（ＣＰＵ）と記憶装置とを備えている。コントロール部１２は、例えば、検出信号に含まれるノイズの除去や、時間情報の生成、検出信号に対するシーケンス番号の付加を行なう。本実施形態において、検出の結果と時間情報とシーケンス番号は、送信されるフレーム（ＭＡＣフレーム）のデータフィールドに含まれている。時間情報は、検出部１１が生産状態を検出した時刻を示す情報であり、例えば、検出部１１からの信号がコントロール部１２に到達した時刻である。シーケンス番号とは、検出装置１０ａによる検出信号の出力順序を示す連番であり、例えば、００〜ＦＦの２５６カウントの信号である。シーケンス番号は、コントロール部１２が検出信号を受け取る度にカウントアップされ、最大値であるＦＦまでカウントが進むと００から再度カウントアップされる。コントロール部１２は、検出部１１がアナログセンサである場合には、検出部１１によって生成される検出信号をアナログ信号からデジタル信号への変換を行なってもよい。アナログ信号からデジタル信号への変換には、例えば二値化処理を用いることができる。

送信部１３は、検出信号を生産管理装置２０へと無線通信によって送信する。無線通信とは、例えば、８０２．１１ａの規格の無線ＬＡＮである。

図３は、検出装置１０ａが生産設備３０ａに設置された際の様子を示す模式図である。検出装置１０ａは、生産設備３０ａの近傍であって、生産設備３０ａから加工終了品ＷＰが排出される位置に配置されている。検出部１１は、生産設備３０ａの稼働状態を示す情報として加工終了品ＷＰの搬送（排出）を検出する。検出装置１０ａは、検出部１１として光電式の光センサを有する。光電式の光センサは、光源と光源からの光を受光する受光部とによって構成される。光電式の光センサによる加工終了品ＷＰの搬送の検出は、搬送機構４１によって搬送される加工終了品ＷＰの通過を光の遮断を検出することによって行なうことができる。加工終了品ＷＰは、製造ラインＬ１から製品が繰り出される度に搬送される。

図４は、生産管理装置２０の内部構成を説明するためのブロック図である。生産管理装置２０は、中央演算処理部（ＣＰＵ）２１と、記憶部２２と、送受信部２３と、生産状況情報を表示する表示部２４と、生産管理装置２０への入力を行なうための入力部２５と、を有する。ＣＰＵ２１と記憶部２２と送受信部２３は、通信バスを介して相互に通信が可能となるように接続されている。送受信部２３は、無線通信を介して、検出装置１０ａ〜１０ｄと接続されている。

ＣＰＵ２１は、例えば、送受信部２３が受信した検出信号を取得する取得部２１１や、取得した検出信号の計数処理を行なう計数部２１２や、欠落した検出信号の補完処理を行なう補完処理部２１３や、検出信号を用いて生産状況情報を生成する生産状況情報生成部２１４として機能する。ＣＰＵ２１の各種機能を実現するための各種プログラムは、記憶部２２に記憶されている。ＣＰＵ２１は、計数処理の結果や、生産状況情報や、補完処理の結果、を記憶部２２に出力する。

記憶部２２は、読み込み及び書き込みが可能な記憶媒体であり、例えば、ＲＡＭや、ハードディスク（ＨＤＤ）を用いることができる。本実施形態では、記憶部２２として、ＨＤＤを採用している。記憶部２２は、例えば、前述したＣＰＵ２１の各種機能を実現するための各種プログラムや、生産状況情報を生成する際に必要となる基準パルス数や、基準パルス間隔を格納している。また、記憶部２２は、検出信号を一時的に記憶する。

送受信部２３は、検出装置１０ａ〜１０ｄから検出信号を受信する受信部として機能する。また、送受信部２３は、記憶部２２に記憶されている情報を図示しない端末装置に送信する送信部としても機能する。生産管理装置２０は、端末装置に情報を送信することによって、生産管理装置２０の表示の確認が困難な場所にも情報を提供できる。また、送受信部２３は、クラウドコンピュータ等の情報共有システムに対して情報を送信しても良い。

図５は、ＣＰＵ２１によって実行される処理の流れを説明するためのフローチャートである。図６は、生産管理装置２０の表示部２４に生産状況情報が表示されるまでのデータの流れを説明するための説明図である。以下では、生産管理装置２０による検出装置１０ａから送信される検出信号を用いた生産状況情報の生成の流れを説明する。

生産管理のための処理が開始されると、取得部２１１として機能するＣＰＵ２１は、送受信部２３を介して検出装置１０ａから送信された検出信号を取得する（ステップＳ１０１）。検出装置１０ａが送信する送信データＳＤには、検出信号とシーケンス番号と検出信号が検出された時刻である時間情報とが含まれている。検出信号を取得すると、ＣＰＵ２１は、検出信号に欠落がないかを確認する（ステップＳ１０２）。欠落の有無の確認は、例えば、前回受信された検出信号に付された番号と新たに受信された検出信号に付された番号とを比較して、２以上の増加があった場合には検出信号の欠落があったと判断する。図６に示す受信データＲＤにおいて、「１０３」の番号が付された検出信号が欠落している。検出信号に欠落があった場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）には、補完処理が行なわれる（ステップＳ１０３）。

補完処理は、欠落していな検出信号とシーケンス番号を用いて欠落した検出信号を算出することにより実行される。例えば、シーケンス番号の比較から欠落した検出信号の数を算出し、欠落した検出信号の前に検出された検出信号の検出時刻と後に検出された検出信号の検出時刻との間を均等に分割した時刻を欠落した検出信号の検出時刻として算出する。例えば、時刻ｔ０に検出されたＡ番が付された検出信号が受信され、次に時刻ｔｎに受信されたＡ＋ｎ番が付された検出信号がれた場合には、Ａ＋１〜Ａ＋ｎ−１の番号が付された検出信号の検出時刻は、時刻ｔ０と時刻ｔｎとの差をｎで割った時間間隔で順次検出されたと仮定して算出される。なお、Ａ及びｎは１以上の整数である。図６に示す補完処理後データＣＤにおいて、「１０３」が付された検出信号の検出時刻は、「１０２」が付された検出信号の検出時刻１２：２６：００と「１０４」が付された検出信号の検出時刻１２：２７：５６の間の時間を均等に分割することにより算出されている。

補完処理が完了すると、生産状況情報生成部２１４として機能するＣＰＵ２１は、補完処理後データＣＤを用いて生産情況情報であるサイクルタイムを算出する（ステップＳ１０４）。生産管理装置２０は、検出信号の検出時刻と１つ前の検出信号の検出時刻との時間差をサイクルタイムとして算出している。例えば、図６に示す「１０３」が付された検出信号に対応するサイクルタイムは、「１０２」が付された検出信号の検出時刻１２：２６：００と「１０３」が付された検出信号の検出時刻１２：２６：５８との差である。検出信号に欠落がなかった場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）には、ＣＰＵ２１は、補完処理（ステップＳ１０３）を行なわずに、生産状況情報であるサイクルタイムを算出する（ステップＳ１０４）。ＣＰＵ２１は、算出した生産状況情報と時間情報を関連付けて、表示部２４に表示する（ステップＳ１０５）。

図７は、比較例に係る生産管理システムに係る生産管理装置の表示部２２４に生産状況情報が表示されるまでのデータの流れを説明するための説明図である。従来例では、検出信号にシーケンス番号が付されていない。また、従来例では、検出信号が欠落した際に検出信号を補完する手段を有していない。図７の例では、１２：２７：５６に検出された検出信号は、通信不成立によって生産管理装置の受信部に受信されず、欠落している。比較例に係る生産管理装置は、検出信号の一部が欠落した状態、つまり、本来複数の製品が生産された時間を１つの製品が生産されたものとしてサイクルタイムを算出する。したがって、算出されたサイクルタイムは、実際のサイクルタイムと比べて長い時間となる。また、本来生産されたはずの製品が計数されていないため、計数の結果と実際に生産された製品の数とに差が生じる。

以上説明した第１の実施形態によれば、生産管理装置２０は、出力順序を示す連番であるシーケンス番号を含む検出信号を取得し、検出信号を用いて生産状況情報を生成する。
生産管理装置２０は、生産状況情報を生成する際には、シーケンス番号を用いて検出信号の欠落を補完して計数することができる。したがって、計数の結果が実際の生産数より少なくなることを抑制または防止できる。また、検出信号を送受信の失敗に起因して、提供される製造ラインＬ１、Ｌ２の稼働状態情報であるサイクルタイムが不正確になることを抑制または防止することができる。

Ｂ．第２の実施形態
第２の実施形態の説明において、第１の実施形態と同様の構成には、第１の実施形態と同様の符号を用いて説明を省略する。図８は、第２の実施形態に係る生産管理システム２００の検出装置１１０が設置された際の様子を示す模式図である。第２の実施形態に係る生産管理システム２００は、生産設備３０ｂに備えられたシグナルタワー３１の示す報知情報を検出する検出部１１１を有している。シグナルタワー３１は、３色の信号灯の点灯によって生産設備３０ｂの稼働状態を報知する。例えば、シグナルタワー３１は、生産設備３０ｂが正常に稼働している場合には緑色が点灯し、オペレータの呼び出しが必要な場合には黄色が点灯し、異常停止をした場合には赤色に点灯する。検出部１１１は、例えば、光センサを用いることができる。本実施形態において、検出部１１１は、緑色の信号灯に装着されている。検出装置１１０は、正常動作中には連続的に検出信号を出力し、異常発生時には検出信号は出力しない。この場合、検出装置１１０は連続的に入力される検出信号を間欠的に、例えば、１０秒毎に送信部１３を介して検出信号を生産管理装置２０に送信する。送信される検出信号には、シーケンス番号が付されている。生産管理装置２０は、検出信号に基づいて生産設備３０ｂの停止時間を算出する。生産管理装置２０は、シーケンス番号に基づいて、検出信号の欠落を検出し、通信の不成立によって検出信号が送信されなかった場合には、停止時間を算出しない。その他の構成は、第１の実施形態に係る生産管理システム１００と同様である。

上記第２の実施形態に係る生産管理システム２００によれば、検出信号の欠落が発生した場合における、通信が不成立であった間の時間を停止時間として算出することにより、生産状況情報が不正確になることを抑制または防止できる。

Ｃ．変形例１
上記実施形態において、各検出装置１０ａ〜１０ｄ、１１０が有する検出部１１、１１１は１つのみであるが、検出部１１の数は１つに限定されるものではない。検出装置１０ａ〜１０ｄ、１１０は複数の検出部１１、１１１を備えていても良い。例えば、検出装置１０ａ〜１０ｄ、１１０は、シグナルタワーの点灯を検出する検出部と生産設備から排出される加工終了品ＷＰを検出する検出部とを備えても良い。この場合には、複数の検出信号に基づいて生産状況情報を形成することが可能である。

Ｄ．変形例２
上記実施形態において、生産管理システム１００、２００は検出装置１０ａ〜１０ｄを備えているが、検出装置１０ａ〜１０ｄは備えられていなくてもよい。検出装置１０ａ〜１０ｄが備えられていない場合には、例えば、生産設備３０ａ〜３０ｄが既に有するセンサを用いることができる。生産設備３０ａ〜３０ｄが有するセンサとは、例えば、ＰＬＣによるシーケンス制御のために備えられたセンサである。変形例２に係る生産設備３０ａ〜３０ｄは、センサによる検出結果である検出信号にシーケンス番号を付した後に、検出信号を生産管理装置２０に送信する送信部１３を有している。この場合であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

本開示は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行なうことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１１０…検出装置
１１、１１１…検出部
１２…コントロール部
１３…送信部
２０…生産管理装置
２１…中央演算処理部（ＣＰＵ）
２２…記憶部
２３…送受信部
２４、２２４…表示部
２５…入力部
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ…生産設備
３１…シグナルタワー
４１…搬送機構
１００、２００…生産管理システム
２１１…取得部
２１２…計数部
２１３…補完処理部
２１４…生産状況情報生成部
Ｌ１、Ｌ２…製造ライン
ＳＤ、ｓｄ…送信データ
ＲＤ、ｒｄ…受信データ
ＣＤ…補完処理後データ

Claims

製造ラインの生産状況を管理するための生産管理装置であって、
前記製造ラインから製品が繰り出される度に出力される検出信号であって、出力順序を示す連番を含む検出信号を取得する取得部と、
前記検出信号を計数し、更に製品が繰り出されるサイクルタイムを算出する計数部であって、前記連番を比較して前記検出信号に欠落がある場合、欠落した検出信号の数を算出し、欠落した検出信号の前に検出された検出信号の検出時刻と欠落した検出信号の後に検出された検出信号の検出時刻との間を均等に分割した時刻を欠落した検出信号の検出時刻として算出することにより前記連番を用いて前記検出信号の欠落を補完して前記検出信号を計数し、補完された前記検出信号を用いて前記サイクルタイムを算出する計数部と、を備える生産管理装置。
製造ラインに配設される検出装置と検出装置からの検出信号を用いて製造ラインの生産状況を管理する生産管理装置とを備える生産管理システムであって、
前記検出装置は、
前記製造ラインから製品が繰り出される度に検出信号を出力する検出部と、
前記出力された検出信号に連番を付して前記生産管理装置に送信する送信部と、を備え、
前記生産管理装置は、連番を含む前記検出信号を受信する受信部と、
前記検出信号を計数し、更に製品が繰り出されるサイクルタイムを算出する計数部であって、前記連番を比較して前記検出信号に欠落がある場合、欠落した検出信号の数を算出し、欠落した検出信号の前に検出された検出信号の検出時刻と欠落した検出信号の後に検出された検出信号の検出時刻との間を均等に分割した時刻を欠落した検出信号の検出時刻として算出することにより前記連番を用いて前記検出信号の欠落を補完して前記検出信号を計数し、補完された前記検出信号を用いて前記サイクルタイムを算出する計数部と、を備える、生産管理システム。
製造ラインの生産状況を管理するための生産管理方法であって、
前記製造ラインから製品が繰り出される度に出力される検出信号であって、出力順序を示す連番を含む検出信号を取得する工程と、
前記連番を比較して前記検出信号に欠落がある場合、欠落した検出信号の数を算出し、欠落した検出信号の前に検出された検出信号の検出時刻と欠落した検出信号の後に検出された検出信号の検出時刻との間を均等に分割した時刻を欠落した検出信号の検出時刻として算出することにより前記連番を用いて前記検出信号の欠落を補完して前記検出信号を計数し、補完された前記検出信号を用いて、製品が繰り出されるサイクルタイムを算出する工程と、
を備える生産管理方法。