JP7441063B2

JP7441063B2 - 流動検出システムおよび受信機

Info

Publication number: JP7441063B2
Application number: JP2020015858A
Authority: JP
Inventors: 敦中村; 幸雄滝澤
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2024-02-29
Anticipated expiration: 2040-01-31
Also published as: JP2021124793A

Description

本発明は、流動検出システムおよび受信機に関する。

従来、管理対象となる各物品のそれぞれにＲＦＩＤタグを付し、このＲＦＩＤタグをＲＦＩＤタグ読取装置にて読み取ることで、各物品の管理状況等を容易に把握し、各物品の管理の効率化を図ることが行われている。

また、近年、管理対象となる工場内の部品にビーコンと呼ばれる無線送信機を付し、無線送信機から出力される信号を工場内の各所に設けられた受信機で受信することにより、工場内の部品の位置と量（投入量）をデータ化することで、滞留の見える化を実現し、品質管理を可能とする部品流動検出システムも開発されている。

特開２０１６－０６２１６０号公報

しかしながら、従来の技術によれば、一台の無線送信機が送信する信号を、複数の受信機が同時受信すると、輻輳が発生し、データ到達率が下がる、という問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、受信機への送信データの輻輳を低減することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、製造に係る複数の工程の所定位置に配置された複数の無線送信機、または、工程間の滞留場所に配置された複数の無線送信機から送信されたデータを受信可能であり、受信した前記データを通信方式を変換して後段に送信し、互いに異なる位置に配置される複数の受信機と、前記複数の受信機からそれぞれ送信されたデータを受信して後段に送信する中継器と、前記中継器から送信されたデータを受信して記憶する情報処理装置と、を備え、前記受信機は、電波の検知範囲を狭くする電波強度フィルタを用いて前記複数の無線送信機のうち一の無線送信機が送信する前記データを前記複数の受信機のうち１台の受信機のみで受信し、受信した前記データの信号強度と前記一の無線送信機の識別情報と前記１台の受信機を識別するＩＤとを含む情報を前記中継器に送信し、前記情報処理装置は、前記情報に基づき、当該一の無線送信機が配置された一の工程または工程間の滞留場所を特定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、受信機への送信データの輻輳を低減することができる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態にかかる部品流動検出システムの構成を概略的に示す図である。図２は、ゲートウェイ（ＢＳ）の機能構成を例示したブロック図である。図３は、サーバのハードウェア構成を示す図である。図４は、サーバの機能ブロックの構成の一例を示す図である。図５は、状況認識部による状況認識処理の流れを示すフローチャートである。図６は、表示例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、部品流動検出システムおよび受信機の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、実施の形態にかかる部品流動検出システム１の構成を概略的に示す図である。部品流動検出システム１は、例えば金属製品の製造工場内において、製造に係る複数の工程間における部品の滞留状態を検出するシステムである。

図１に示すように、工場内には、ＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）ビーコンタグ１０と、各種の受信機であるゲートウェイ２０とが設けられている。

ＢＬＥビーコンタグ１０は、通信機能等を有しており、データを送信する無線送信機として機能している。ＢＬＥビーコンタグ１０は、一定周期ごとに、ＢＬＥビーコンタグ１０を識別する識別情報であるビーコンＩＤを含んだデータを電波として出力する。

ＢＬＥビーコンタグ１０は、ある種の製造物（例えば、金属製品）の製造に係る工程Ｘ１～Ｘ３、および工程間滞留場所Ｘ４～Ｘ５に移動自在に置かれるものであって、部品４０に付帯される付帯部材（伝票、カゴなど）３０に設けられている。

ゲートウェイ２０は、ＢＬＥ通信、Ｓｕｂ－１ＧＨｚ通信、ＷＬＡＮ通信、ＬＴＥ（Long Term Evolution）通信の４つの無線方式を選択できる。選択した無線方式に応じた複数のゲートウェイ２０は、工場内における互いに異なる予め定められた位置に配置される。ゲートウェイ２０は、選択した無線方式に応じてゲートウェイ２０Ａ～２０Ｃと表記する。なお、以下に示す例では、ゲートウェイ２０Ａ～２０Ｃの各々に共通する構成については、ゲートウェイ２０とも称している。

詳細は後述するが、ゲートウェイ２０は、ＢＬＥビーコンタグ１０から受信したＢＬＥビーコンタグ１０に関する情報を、後段に送信する。ＢＬＥビーコンタグ１０に関する情報は、例えば、ゲートウェイＩＤと、ＢＬＥビーコンタグ１０を識別するビーコンＩＤと、平滑化処理された受信信号強度と、を対応付けた情報である。受信信号強度の値としては、例えばＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）値が用いられる。ＲＳＳＩ値とは、受信機入力に入る受信信号の強度を示す数値であり、一般に受信信号強度として用いられる。

ＢＬＥビーコンタグ１０は、ＢＬＥ通信にてデータを定期的にゲートウェイ（ＢＳ：BLE-SubG）２０Ａに送信する。

ゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａは、製造に係る工程Ｘ１～Ｘと、および工程間滞留場所Ｘ４～Ｘ５とに設けられている。前述したように、工程処理中は、ＢＬＥビーコンタグ１０が設けられた付帯部材（伝票、カゴなど）３０を、製造に係る工程Ｘ１～Ｘ３の近傍の所定位置に配置する。また、工程処理後は、ＢＬＥビーコンタグ１０が設けられた付帯部材（伝票、カゴなど）３０を、工程間滞留場所Ｘ４～Ｘ５に配置する。すなわち、製造に係る工程Ｘ１～Ｘ３、および工程間の滞留場所Ｘ４～Ｘ５では、ＢＬＥビーコンタグ１０を付帯部材（伝票、カゴなど）３０に付けたままとする。

ゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａの各々は、ＢＬＥビーコンタグ１０からの無線信号を受信できる。そして、ゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａの各々は、複数のゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａが受信した無線信号の信号強度に応じてＢＬＥビーコンタグ１０の位置を特定することができる。

本実施形態のゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａは、ＢＬＥビーコンタグ１０から受信した無線信号の信号強度について平滑化処理を行う。そして、ゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａは、自装置を識別するゲートウェイＩＤと、ＢＬＥビーコンタグ１０を識別するビーコンＩＤと、平滑化処理された受信信号強度と、を含むＢＬＥビーコンタグ１０から受信したデータを、受信したＢＬＥビーコンタグ１０に関する情報として、Ｓｕｂ－１ＧＨｚ通信にてゲートウェイ（ＳＷ：SubG-WLAN）２０Ｂへ送信する。

なお、ゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａにおいては、データを複数のゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａ間でリレー式に送受信するマルチホップ（Multi-hop）機能を用いるようにしてもよい。

ところで、ゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａ間の境界付近にある１つのＢＬＥビーコンタグ１０の送信データを、複数のゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａが同時に受信すると、輻輳が発生し、データ到達率が下がる、という問題がある。

ここで、図２はゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａの機能構成を例示したブロック図である。図２に示されるように、ゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａは、受信処理部２０１と、平滑化処理部２０２と、送信処理部２０３と、を備えている。

受信処理部２０１は、ＢＬＥ通信機能を用いて、ＢＬＥビーコンタグ１０から送信される無線信号（データ）を受信する。そして、受信処理部２０１は、無線信号に含まれていたビＢＬＥビーコンタグ１０を識別するビーコンＩＤを送信処理部２０３に出力し、無線信号の信号強度とビーコンＩＤとを平滑化処理部２０２に出力する。

平滑化処理部２０２は、無線信号の信号強度の平滑化を行う。本実施形態の平滑化処理部２０２は、平滑化手法として、ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタを用いる。

加えて、ゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａは、電波の検知範囲を狭くする電波強度フィルタ２０４を受信処理部２０１に備える。ゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａは、電波強度フィルタ２０４を用い、工程処理中のＢＬＥビーコンタグ１０の送信データを、１台のゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａのみに受信させるようにする。

また、ゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａは、受信処理部２０１および送信処理部２０３により、ＢＬＥビーコンタグ１０から信号を受信すると、通信方式変換後のゲートウェイ（ＳＷ）２０Ｂへの無線送信を、即時もしくは極めて短いインターバル時間内に実行するようにしてもよい。このようにするのは、ＢＬＥビーコンタグ１０からの信号の受信と、ゲートウェイ（ＳＷ）２０Ｂへの信号の送信との間隔が短いほど、輻輳が生じにくくなるためである。

図１に示すように、事務所内には、ゲートウェイ（ＳＷ）２０Ｂと、ゲートウェイ（ＷＬ：WLAN-LTE）２０Ｃと、が設けられている。ゲートウェイ（ＳＷ）２０Ｂとゲートウェイ（ＷＬ）２０Ｃとは、ＷＬＡＮ通信にて無線接続されている。

ゲートウェイ（ＳＷ）２０Ｂは、ゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａから受信したデータを、ＷＬＡＮ通信にてゲートウェイ（ＷＬ）２０Ｃへ送信する。

ゲートウェイ（ＷＬ）２０Ｃは、センターに設けられた情報処理装置であるサーバ５０とＬＴＥ通信により接続される。

ゲートウェイ（ＷＬ）２０Ｃは、ゲートウェイ（ＳＷ）２０Ｂから受信したデータを、ＬＴＥ通信にてサーバ５０へ送信する。

サーバ５０は、ゲートウェイ（ＷＬ）２０Ｃから送信されたデータを記憶する。なお、本実施形態においては、サーバ５０においてゲートウェイ（ＷＬ）２０Ｃから送信されたデータを記憶するようにしたが、これに限るものではなく、各種の情報処理装置に記憶するものであってもよい。

本実施形態の部品流動検出システム１によれば、上述したように、ある種の製造物（例えば、金属製品）の製造に係る各工程Ｘ１～Ｘ３、および工程間滞留場所（タグ置場）Ｘ４～Ｘ５に置かれたビーコンタグ１０から送信されたデータが、各ゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａおよび事務所内に置かれたゲートウェイ（ＳＷ）２０Ｂとゲートウェイ（ＷＬ）２０Ｃを通じて、サーバ５０に送信・記録される。その際、ゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａを識別するゲートウェイＩＤもサーバ５０に記録されることにより、工程の状況も自動的に記録されることになる。

なお、上述のように、BLE-SubGのゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａ、SubG-WLANのゲートウェイ（ＳＷ）２０Ｂ、ＢＬＥビーコンタグ１０を用いるのは、金属の部品４０による無線の減衰に対し、Ｓｕｂ－１ＧＨｚの通信距離（例えば、５００ｍ）およびマルチホップ機能が有効であるためである。

次に、サーバ５０について説明する。

サーバ５０は、ゲートウェイ（ＷＬ）２０Ｃとネットワークを介して接続される情報処理装置である。例えば、サーバ５０は、一般的なコンピュータまたはサーバであってよい。また、サーバ５０は、１台のコンピュータであってもよいし、クラウドシステムのように複数台のコンピュータで構成されてもよい。以下においては、サーバ５０は、１台のコンピュータで構成されているものとして説明する。

図３は、サーバ５０のハードウェア構成を示す図である。サーバ５０は、通常のコンピュータと同様の構成している。すなわち、サーバは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）５２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）５３と、記憶デバイス５４と、ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）５５とを有する。

サーバ５０は、さらに、ディスプレイ５６と、表示Ｉ／Ｆ５７と、入力デバイス５８と、入力Ｉ／Ｆ５９とを有する。ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、記憶デバイス５４、ネットワークＩ／Ｆ５５、表示Ｉ／Ｆ５７及び入力Ｉ／Ｆ５９は、バスにより接続されている。

ＣＰＵ５１は、記憶デバイス５４に記憶されたプログラムをＲＡＭ５３に展開して実行し、各部を制御して入出力を行ったり、データの加工を行ったりする。ＲＯＭ５２には、オペレーティングシステムの起動用プログラムを記憶デバイス５４からＲＡＭ５３に読み出すスタートプログラムが記憶されている。

記憶デバイス５４は、例えば、ハードディスクドライブ又はフラッシュメモリ等である。記憶デバイス５４は、オペレーティングシステム、アプリケーションプログラム、及びデータを記憶している。これらのプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルで、コンピュータで読み取り可能な記録メディアに記録して配布される。また、プログラムは、サーバからダウンロードすることにより配布されても良い。ネットワークＩ／Ｆ５５は、例えばネットワークに接続するためのインターフェイス装置である。

ディスプレイ５６は、情報を表示するデバイスである。表示Ｉ／Ｆ５７は、ＣＰＵ５１の制御に従ってディスプレイ５６に画像信号を供給する。入力デバイス５８は、キーボード、マウス、及びタッチパネル等であり、ユーザによる操作情報を取得する。入力Ｉ／Ｆ５９は、ＣＰＵ５１の制御に従って、入力デバイス５８が取得した情報をＲＡＭ５３に記憶させる。

本実施形態のサーバ５０で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。

また、本実施形態のサーバ５０で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態のサーバ５０で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供又は配布するように構成してもよい。また、本実施形態のプログラムを、ＲＯＭ５２等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

次に、サーバ５０のＣＰＵ５１がプログラムに従って実行する各種の演算処理のうち、本実施の形態の特長的な処理である部品流動検出処理について以下に説明する。

図４は、サーバ５０の機能ブロックの構成の一例を示す図である。図４に示すように、サーバ５０は、状況認識部５０１と、情報表示部５０２と、を備える。

なお、サーバ５０は、状況認識部５０１、情報表示部５０２の構成の一部又は全部をハードウェアにより実現しても良い。

サーバ５０の状況認識部５０１は、ＢＬＥビーコンタグ１０に関する情報に含まれるゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａを識別するゲートウェイＩＤに基づき、部品４０に付帯される付帯部材３０が製造に係る工程Ｘ１～Ｘ３のいずれにあるかを認識する。また、サーバ５０の状況認識部５０１は、部品４０に付帯される付帯部材３０が工程間滞留場所（タグ置場）Ｘ４～Ｘ５へ移動したかを判別する。

図５は、状況認識部５０１による状況認識処理の流れを示すフローチャートである。図５に示すように、先ず、状況認識部５０１は、部品４０を投入したことにより投入工程にかかるゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａの変化を検出した場合（ステップＳ１のＹｅｓ）、検出した投入工程に工程遷移処理を実行し（ステップＳ２）、ステップＳ３に進む。なお、ステップＳ２における工程遷移処理においては、工程における開始時刻、終了時刻、経過時間などが算出される。

なお、状況認識部５０１は、部品４０を投入した投入工程の変化を検出しない場合（ステップＳ１のＮｏ）、そのままステップＳ３に進む。

また、状況認識部５０１は、所定の工程に部品４０を投入中の場合であって（ステップＳ３のＹｅｓ）、投入工程にかかるゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａから一定時間通信無しの場合（ステップＳ４のＹｅｓ）、次の工程間滞留場所に工程遷移した後（ステップＳ５）、ステップＳ１に戻る。なお、ステップＳ５における工程遷移処理においては、工程間滞留場所における開始時刻、終了時刻、経過時間などが算出される。

一方、状況認識部５０１は、所定の工程に部品４０を投入中でない場合（ステップＳ３のＮｏ）、所定の工程に部品４０を投入中であって投入工程にかかるゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａから一定時間通信が有る場合（ステップＳ３のＹｅｓ、ステップＳ４のＮｏ）、ステップＳ１に戻る。

これにより、製造に係る複数の工程間における部品の滞留状態として、工程および工程間滞留場所ごとの開始時刻、終了時刻、経過時間などを認識することができる。

なお、状況認識部５０１は、工程間滞留場所（タグ置場）Ｘ４～Ｘ５における滞留時間を計測し、滞留時間が長くなった場合に、警告を報知するようにしてもよい。

サーバ５０の情報表示部５０２は、ゲートウェイ（ＷＬ）２０Ｃからデータを受信し、受信したデータに基づく製造に係る複数の工程間における部品の滞留状態をＧＵＩ（Graphic User Interface）６０でディスプレイ５６において可視化する。

図６は、表示例を示す図である。図６に示すように、ＧＵＩ６０には、製造に係る複数の工程間における部品の滞留状態として、工程および工程間滞留場所ごとの開始時刻、終了時刻、経過時間などが表示される。

このように本実施形態によれば、電波強度フィルタによって電波の検知範囲を狭くすることにより、工程処理中のＢＬＥビーコンタグ１からの送信データを、所定の受信機、すなわち１台のゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａのみに受信させることが可能となり、輻輳を低減することができる。

なお、本実施形態においては、ＢＬＥビーコンタグ１０に関する情報として、ゲートウェイＩＤと、ＢＬＥビーコンタグ１０を識別するビーコンＩＤと、平滑化処理された受信信号強度と、を対応付けた情報をゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａから送信するようにしたが、これに限るものではない。例えば、ＢＬＥビーコンタグ１０に関する情報に対する付帯情報として、加熱工程などにおける炉の温度情報などの機械の稼動状況情報も付与するようにしてもよい。例えば、温度情報は、定点観測したい場所のＢＬＥビーコンタグ１０に温度センサを備えて取得するようにすればよい。この場合、温度センサが、付帯情報を検出可能な検出センサである。

なお、本実施形態においては、ビーコンタグ１０とゲートウェイ（ＢＳ）２０Ａとの間をＢＬＥ通信機能で通信する例について説明したが、装置間で通信する通信機能を制限するものではない。

上述の本発明の実施形態は、発明の範囲を限定するものではなく、発明の範囲に含まれる一例に過ぎない。本発明のある実施形態は、上述の実施形態に対して、例えば、具体的な用途、構造、形状、作用、及び効果の少なくとも一部について、発明の要旨を逸脱しない範囲において変更、省略、及び追加がされたものであっても良い。

１部品流動検出システム
１０無線送信機
２０Ａ受信機
２０Ｂ，２０Ｃ中継器
５０情報処理装置
２０４電波強度フィルタ

Claims

製造に係る複数の工程の所定位置に配置された複数の無線送信機、または、工程間の滞留場所に配置された複数の無線送信機から送信されたデータを受信可能であり、受信した前記データを通信方式を変換して後段に送信し、互いに異なる位置に配置される複数の受信機と、
前記複数の受信機からそれぞれ送信されたデータを受信して後段に送信する中継器と、
前記中継器から送信されたデータを受信して記憶する情報処理装置と、
を備え、
前記受信機は、電波の検知範囲を狭くする電波強度フィルタを用いて前記複数の無線送信機のうち一の無線送信機が送信する前記データを前記複数の受信機のうち１台の受信機のみで受信し、受信した前記データの信号強度と前記一の無線送信機の識別情報と前記１台の受信機を識別するＩＤとを含む情報を前記中継器に送信し、
前記情報処理装置は、前記情報に基づき、当該一の無線送信機が配置された一の工程または工程間の滞留場所を特定する、
ことを特徴とする流動検出システム。
前記受信機は、各工程において前記無線送信機が配置される前記所定位置に隣接した箇所に設けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載の流動検出システム。
前記受信機は、前記無線送信機からデータを受信すると、通信方式変換後の無線送信を、即時もしくは極めて短いインターバル時間内に実行する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の流動検出システム。
前記情報処理装置は、一の工程において前記無線送信機からの無信号期間が一定時間経過した場合、工程間滞留へ移動したと判断する、
ことを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の流動検出システム。
前記情報処理装置は、工程間滞留の滞留時間が長くなった場合に、警告を報知する、
ことを特徴とする請求項４に記載の流動検出システム。
前記無線送信機は、ＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）ビーコンタグである、
ことを特徴とする請求項１ないし５の何れか一項に記載の流動検出システム。
前記無線送信機は、付帯情報を検出可能な検出センサを備えており、当該付帯情報を併せて前記受信機に送信する、
ことを特徴とする請求項１ないし６の何れか一項に記載の流動検出システム。
前記無線送信機は、前記付帯情報として機械の稼動状況情報を前記受信機に送信する、
ことを特徴とする請求項７に記載の流動検出システム。
製造に係る複数の工程の所定位置に配置された複数の無線送信機、または、工程間の滞留場所に配置された複数の無線送信機から送信されたデータを受信可能であり、受信した前記データを通信方式を変換して後段に送信し、互いに異なる位置に配置される複数の受信機において、
電波の検知範囲を狭くする電波強度フィルタを用いて前記複数の無線送信機のうち一の無線送信機が送信する前記データを前記複数の受信機のうち１台の受信機のみで受信し、受信した前記データの信号強度と前記一の無線送信機の識別情報と前記１台の受信機を識別するＩＤとを含む情報を送信する、
ことを特徴とする受信機。
前記受信機は、前記無線送信機からデータを受信すると、通信方式変換後の無線送信を、即時もしくは極めて短いインターバル時間内に実行する、
ことを特徴とする請求項９に記載の受信機。