JP7588980B2 - 情報処理装置、情報処理装置の制御方法、生産システム、物品の製造方法、制御プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は情報処理装置に関する。

シーケンス制御機器などの制御装置によって制御される複数の機械設備で構成される生産ラインにおいて、機械設備の稼働状態を素早く適切に把握し、機械設備の保守を行うことが望まれている。そこで機械設備の稼働状態をモニタすることで通常の動作状態から乖離した動作を検出し、ユーザへ通知する機能が提案されてきた。例えば、特許文献１では機械設備に搭載されたセンサやアクチュエータなどの信号のＯＮ／ＯＦＦ状態を、所定の回数、機械設備を動作させながら記録し、信号のＯＮ／ＯＦＦ状態に基づいて機械設備の稼働状態を監視する監視システムが記載されている。

特願２００８－９７０９６号広報

しかしながら、特許文献１のように機械設備の動作開始タイミングから機械の信号のＯＮ／ＯＦＦまでの時間を使って監視するためには、各信号の計測基準となる機械設備の動作開始タイミングを監視システムに教示する必要がある。また、従来は機械設備の稼働状態を表示している画面において、制御信号を単に羅列して表示していたため、異常箇所を特定する際に、機械設備を構成する部品を異常がないか一点一点確認する必要があった。そのため、機械設備で発生した異常がいつどこで発生したかを特定する際、非常に時間がかかっていた。

そこで本発明は上記課題に鑑み、容易に機械設備の稼働状態を把握できる情報処理装置を提供することを目的としている。

上述の課題を解決するために本発明は、少なくとも２つの機器を有する機械設備の状態を表示部に表示する情報処理装置であって、前記機器によって実行される少なくとも２つの動作における動作時間と、前記動作に関連する信号と、前記動作の各々を識別するためのプロセス情報と、を取得し、前記プロセス情報と、前記動作時間に対応するブロックと、を対応付け、前記信号の情報と、前記信号に対応するブロックと、を対応付けて時系列で並べて前記表示部に表示し、前記動作ごとに、前記プロセス情報と、前記プロセス情報に関連する前記信号の情報と、を前記動作が制御された制御順で前記表示部に表示することを特徴とする情報処理装置を採用した。

本発明によれば、容易に機械設備の稼働状態を把握することができる。

実施形態における生産システム１００の制御ブロック図である。 実施形態における生産ライン１００の模式図である。 実施形態における各ユニットの動作フローチャートである。 実施形態における各プロセス番号１３０と制御信号１３１を示した図である。 実施形態における使用信号リスト１３３を示した図である。 実施形態における制御信号における判定条件リストを示した図である。 実施形態におけるプロセスにおける判定条件リストを示した図である。 実施形態における投入ユニット２０３のプロセス１～５における各制御信号の状態を示した図である。 実施形態における、各制御信号のＯＮ／ＯＦＦタイミングにおける制御信号の測定結果の平均と標準偏差、およびＯＮ／ＯＦＦタイミングにおける判定閾値を示した図である。 実施形態における表示部１２６が表示装置１５０に表示する画面の一例を示した図である。 実施形態における表示部１２６が表示装置１５０に表示する画面の一例を示した図である。 実施形態における表示部１２６が表示装置１５０に表示する画面の一例を示した図である。 実施形態における表示部１２６の制御フローチャートである。 実施形態における表示部１２６が表示装置１５０に表示する画面の一例を示した図である。 実施形態における表示部１２６が表示装置１５０に表示する画面の一例を示した図である。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態における生産ライン１００、監視装置１２０を含む生産システム１０００を表す制御ブロック図である。生産ライン１００は独立して動作できる複数の機械１０１～１０３によって構成されている。機械１０１～１０３はそれぞれ複数のセンサや空圧機器、ロボットなどで構成される。機械１０１～１０３は、１台のＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１１０によりシーケンス制御されている。

監視装置１２０は汎用のコンピュータをプログラムして構成されており、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えている。さらにメモリおよび磁気ディスク装置など大容量の不揮発性の記憶装置を備えている。また、監視装置１２０はディスプレイなどの表示装置１５０やマウスやキーボードなどの入力装置１４０を備えている。監視装置１２０のプログラム部は主に制御部としてのＣＰＵによって構成されており、プログラム部が有する各制御ブロックが有する機能はＣＰＵにより実行されるものとする。以上により監視装置１２０は情報処理装置として機能する。

次に図１のＰＬＣ１１０から監視装置１２０への情報の転送に関して説明する。監視装置１２０内はプログラム部とデータベース部があり、前記プログラム部は機械を監視するプログラムと、機械を監視する条件を作成するプログラムに分かれている。ＰＬＣ１１０内の転送領域メモリに格納される、ＰＬＣ１１０による制御の履歴であるプロセス番号１１１や制御信号１１２といった情報は送信部１１３から監視装置１２０の受信部１２１へ転送される。

このプロセス番号１１１は各機械１０１～１０３それぞれを１つのユニットとして、各ユニットの動作最小単位を識別する番号を示している。例えば機械１０１のロボットアームのチャックが開く動作をプロセス番号（１）のようにＰＬＣ１１０により数値で定義したものである。

また、制御信号１１２は機械１０１～１０３をＰＬＣ１１０が制御するために出力している信号を示している。例えば機械１０１～１０３に取り付けられたセンサがワークを検出したことをＰＬＣ１１０へ知らせたり、ＰＬＣ１１０が機械１０１～１０３へ動作開始を指示する目的で制御信号１１２は使用されており、その状態はＯＮ（１）、またはＯＦＦ（０）で表される。さらに、監視装置１２０の記録部１２２では受信部１２１で受信したプロセス番号１１１と制御信号１３１を後に検索しやすいよう構造化し、データベース内に記録していく。上述したプロセス番号１１１の定義、制御信号１１２の記録は、例えば、ＰＬＣ１１０が参照するラダープログラム等に、プロセス番号１１１の定義の仕様、制御信号１１２の記録の仕様を記述することで実行するものとする。

次に、前述した機械を監視する条件を作成するためのプログラムである分析部１２３と判定作成部１２４について説明する。

分析部１２３は、監視装置１２０のデータベース内にあるプロセス番号１３０と制御信号１３１の情報から、生産ライン１００を構成する各ユニットにおける各プロセスがどの信号を使用しているか自動で判別する。そして、この結果を使用信号リスト１３３（図５）としてデータベース内に記録する。

判定作成部１２４は各ユニット内の各プロセスにおける動作時間のバラつきを測定し、例えばその最大値及び最小値から、機械が正常もしくは異常なのかを判定する閾値を決定する。全てのプロセスにおいて正常異常判定条件の閾値を決定したら、その結果を判定条件リスト１３３としてデータベース内に格納する。

次に前述した機械を監視するプログラムである判定部１２５と表示部１２６について説明する。

判定部１２５は判定条件リスト１３３が作成されると、自動的に処理が開始される。具体的には、新しくプロセス番号１３０や制御信号１３１が監視システム１２０に記録されると、判定部１２４が判定条件リスト１３３に基づいて各プロセスにおける制御信号の正常異常の判定を行う。判定条件の閾値から外れた異常信号が検出された場合は、異常の発生時刻、異常の発生した信号記号を異常履歴１３４としてデータベース内に記録する。

表示部１２６は異常の発生を作業者へ通知およびまたは表示する役割を持つ。表示部１２６は異常履歴１３４が更新されると、異常履歴１３４とプロセス番号１３０と制御信号１３１及び判定条件リスト１３３を、後述する視認性の高いチャートに編集し、表示装置１５０に表示する。

図２は本実施形態における生産ライン１００に存在する各ユニットを模式的に表した図である。図３は図２の各ユニットにおける最小動作（プロセス）のフローチャートである。図２における生産ライン１００のユニットは、投入ユニット２０３、コンベア２０４、接着剤塗布ユニット２０７、排出ユニット２０９を有しており、これらの機械ユニットは１台の制御機器（ＰＬＣ）で制御されているものとする。これら各ユニットを用いてワーク２０１に所定の作業を行うことで物品の製造を行う。図２における投入ユニット２０３と接着剤塗布ユニット２０７及び排出ユニット２０９は、図１における機械Ａ（１０１）、機械Ｂ（１０２）、機械Ｃ（１０３）に対応する。

次に各ユニットの動作について図２および図３を用いて説明する。図３（ａ）は投入ユニット２０３の動作フロー、図３（ｂ）は接着剤塗布ユニット２０７の動作フロー、図３（ｃ）は排出ユニット２０９の動作フローを示している。なお、コンベア２０４の制御に関しては説明の簡略化のためフローによる説明は割愛する。

まず図３（ａ）より、投入ユニット２０３は、投入パレット２０２がセットされると、投入パレット２０２上のワーク２０１を取りに行き、コンベア上に運ぶ動作を行う。図３（ａ）のプロセス１でパレット上のワークを把持するために投入ユニット２０３のチャック１を閉じる。そしてプロセス２で投入ユニット２０３のＲоｂоｔ１のＸ軸を旋回させ、コンベア２０４上にワークを載置するためにプロセス３でチャック１を開く。

ワーク２０１がコンベア２０４上に置かれると、センサ２０５によりプロセス４でワーク２０１を検出したか否か判定する。センサ２０５でワーク２０１が検出されれば、プロセス４：ＯＮとなり、再度ワーク２０１を取りに行くべく、プロセス５でＲоｂоｔ１のＸ軸を旋回させ、パレット２０２上にチャック１が移動するように制御する。その際、コンベア２０４が動作し、ワーク２０１がセンサ２０６で検出されるまでコンベア２０４は動作する。センサ２０５でワーク２０１が検出されず、プロセス４：ＯＦＦの状態が所定時間続くようであればＥＲＲＯＲを通知する。

次に図３（ｂ）より、センサ２０６でワーク２０１が検出されると、接着剤塗布ユニット２０７は、図３（ｂ）でのプロセス１：ＯＮとなりワーク２０１に対して接着剤を塗布する作業を開始する。図３（ｂ）のプロセス１は、センサ２０６によりワーク２０１が検出されない限り、プロセス１：ＯＦＦの状態でループするようになっている。

プロセス１：ＯＮであれば、プロセス２にて、接着剤塗布ユニット２０７におけるディスペンサを制御するＸ軸を前進させディスペンサをＯＮにし、ワーク２０１に接着剤を所定量、塗布する。そしてプロセス３に進み、ディスペンサを制御するＸ軸を後退させる。

ここで、図３（ｂ）におけるプロセス１：ＯＮによる接着剤塗布ユニット２０７の動作開始と同時に、投入ユニット２０３は次のワーク２０１を投入パレット２０２より取り出しコンベア２０４上に置くべく、図３（ａ）におけるプロセス１～３を実行する。

次に図３（ｃ）より、接着剤塗布ユニット２０７による接着剤塗布と、投入ユニット２０３によるワーク２０１載置の作業が共に終わると、コンベア２０４はワーク２０１を搬送する。その際、接着剤塗布ユニット２０７で作業されていたワーク２０１が、センサ２０８で検出されるまでコンベア２０４を動作させる。

センサ２０８でワーク２０１が検出されると、図３（ｃ）におけるプロセス１がОＮとなり、排出ユニット２０９がワーク２０１を排出パレット２１０へ収納する作業を開始する。この排出ユニット２０９の動作開始と同時に、投入ユニット２０３と接着剤塗布ユニット２０７はそれぞれ次のワーク２０１に対する作業を開始する。

図３（ｃ）より、排出ユニット２０９は、センサ２０８でワークが検出されると、コンベア２０４上のワーク２０１を取りに行き、排出パレット２１０に運ぶ動作を行う。図３（ｃ）のプロセス２でコンベア２０４上のワーク２０１を把持するために排出ユニット２０９のチャック２を閉じる。そしてプロセス３で排出ユニット２０９のＲоｂоｔ２のＸ軸を旋回させ、排出パレット２１０上にワーク２０１を載置するためにプロセス３でチャック２を開く。そして再度ワーク２０１を取りに行くべく、プロセス５でＲоｂоｔ２のＸ軸を旋回させ、コンベア２０４上にチャック２が移動するように制御する。図３（ｃ）におけるプロセス１も、センサ２０８によりワーク２０１が検出されない限り、プロセス１：ＯＦＦの状態でループするようになっている。

以上の動作を投入パレット２０２上のワーク２０１が無くなるまで繰り返し行うが、この時、１つのワーク２０１に対して各ユニットが仕事をする期間をサイクルと呼称する。コンベア２０４上にワーク２０１が無い状態から生産ライン１００が動作を開始すると、１サイクル目では投入ユニット２０３のみが動作し、２サイクル目は投入ユニット２０３と接着剤塗布ユニット２０７が動作し、３サイクル目はすべてのユニットが動作する。３サイクル目以降は投入パレット２０２内のワーク２０１が無くなるまで各ユニットが動作する。

投入パレット２０２内のワーク２０１が無くなると投入ユニット２０３が待機状態になり、次のサイクル終了時には接着剤塗布ユニット２０７が待機状態になり、次のサイクル終了時には各ユニットが待機状態となる。投入ユニット２０３の待機状態はチャック１がパレット２０４上に位置する状態、接着剤塗布ユニット２０７の待機状態はＸ軸が後退した状態、排出ユニット２０９の待機状態はコンベア２０４上にチャック２が位置した状態である。

以上から、投入パレット２０２内のワーク２０１の初期の数をＮ個とすると、投入パレット２０２内のワーク２０１が無くなり、各ユニットが動作しなくなるまで各ユニットはＮ回のサイクル動作を行うことになる。

次に監視条件を設定するために各ユニットにおける各プロセスで使用している制御信号を判別する方法についてら説明する。図４は、図２、図３に示す生産ライン１００を構成する各ユニットである各機械の制御動作タイミングを説明するためのタイムチャートである。上段は機械（ユニット）稼動状態を示しており、機械番号１の投入ユニット２０３、機械番号２の接着剤塗布ユニット２０７、機械番号３の排出ユニット２０８の稼働状態を示している。また、各プロセス番号１３０で示される動作プロセスの実行状態が、横軸を時間軸としたタイミングチャートで示されている。

また下段には機械番号１～３で示した各ユニットの各プロセス番号１３０で示す動作プロセスにおける各種制御信号１３１を具体的に示したものである。各制御信号１３１を表す信号記号、その制御信号１３１の制御動作を示す信号名称、各制御信号のＯＮ／ＯＦＦ状態が、横軸を時間軸としたタイミングチャートとして示されている。

まず、監視装置１２０を生産ライン１００の各ユニットを制御するＰＬＣ１１０に通信可能なように接続し、生産ライン１００を稼働させる。監視装置１２０の記録部１２２は、ＰＬＣ１１０からの各ユニットのプロセス番号１１１と制御信号１１２の１０秒間分の情報をデータベースの１レコード分として構造化し、プロセス番号１３０と制御信号１３１としてデータベースに記録する。

このプロセス番号１３０はある時刻において、各ユニットが図３で示したプロセスのうちどのプロセスを実行しているかを示している。分析部１２３は、図３で示した各ユニットのプロセスが順番にワーク２０１に対して作業を行う性質を利用して、それぞれのプロセスで使用している制御信号を判別していく。

次に、上述の分析部１２３の制御信号の判別手法について具体的に説明する。分析部１２３は、図５の使用信号リスト１３２が生成されていない場合に自動的に処理を開始する。まず、分析部１２３は生産ライン１００にワーク２０１が無く各ユニットが停止している状態から、ワーク２０１が生産ライン１００に投入され、完成品が排出されるまでの期間を含んだ期間のプロセス番号１３０と制御信号１３１をデータベースから読み出す。

分析部１２３が上述した期間を取得する方法は、例えば過去に蓄積された生産ライン１００の稼働データから取得する方法がる。各ユニットのプロセス番号１３０が全て０すなわち各ユニットがプロセスを実行していない状態から、各ユニットのプロセス番号１３０のどれかが０以外、つまりどれかのユニットが動き出したタイミングまでをワークが投入された期間とする。そして、どれかのユニットが動き出したタイミングから、全てのプロセス番号１３０が０すなわち各ユニットが停止したタイミングまでを完成品が排出されるまでの期間とする。

図４では、生産ライン１００にワーク２１０が無く各ユニットが停止している状態から各ユニットが少なくとも１回動作するまでの期間（図３の各フローチャートの１サイクル）における、各プロセス番号１３０と制御信号１３１を示している。

図４におけるＹ１、Ｘ１、Ｙ６、Ｘ６・・・は、ＰＬＣ１１０が制御信号１３１を管理するときに使用している記号とアドレスを示しており、これ以降は信号記号と記述する。図４の４００が示す列は各ユニットにおけるプロセス番号１３０を示しており、分析部１２３はプロセス番号１３０に対応している期間だけそのプロセスが実行されていると判断している。

例えば、図４の上段の期間４０１では投入ユニット２０３のプロセス２が実行されていると判断する。図４の上段の期間４０２及び下段の領域４３１は機械番号１の投入ユニット２０３の１回目の稼働状態、期間４０３は機械番号１の投入ユニット２０３の２回目の稼働状態、期間４０４は機械番号１の投入ユニット２０３の３回目の稼働状態を表している。以上より期間４０２～４０４において、あるユニットにおける各プロセスが段階的に実行されていることがわかる。

同様に期間４１１及び領域４３２は機械番号２の接着剤塗布ユニット２０７の１回目の稼働状態、期間４１２は機械番号２の接着剤塗布ユニットの２回目の稼働状態、期間４２１及び領域４３３は機械番号３の排出ユニット２０９の１回目の稼働状態を表している。

これらの情報をもとに、分析部１２３は、同一ユニット内で各プロセスが実行状態の時に必ずＯＮ、またはＯＦＦの変化をしている信号をその機械で使用している信号として認識する。そして、１つの信号は必ず１つのユニットでしか使用されないものとして各プロセスと各制御信号との紐付けを行っている。上述の例では、期間４０２と領域４３１が対応し、期間４１１と領域４３２が対応し、期間４２１と領域４３３が対応する。

ここで、図４の期間４０４、４１２、４２１のように、すべてのユニットが動作している状態の制御信号のＯＮ／ＯＦＦ情報から各プロセスで使用している信号を判別することは容易ではない。しかし、段階的にユニットおよびプロセスが動作する性質を活用することで容易に、そして正確に制御信号とユニットのプロセスとの関連性をつけることが可能となる。

例えば、図４の期間４０１では、投入ユニット２０３のプロセス２のみが実行されている状態である。すなわち、その期間内にＯＮまたはＯＦＦの変化のある（期間４３４で示す）信号が投入ユニット２０３のプロセス２で使用している信号であり、信号記号がＹ６とＸ６である信号が使用されていると判断できる。

次に期間４１１と領域４３２に着目すると、この期間においては投入ユニット２０３と接着剤塗布ユニット２０７とが同時に稼働している状態である。しかし、投入ユニット２０３のみが稼働していた期間４０２と期間４１１との差分を考慮すると、同様に接着剤塗布ユニット２０７の各プロセスにおいて使用されている制御信号も特定することが可能である。

同様に、投入ユニット２０３、接着剤塗布ユニット２０７、排出ユニット２０９が同時に稼働している期間において、この期間の稼働情報と、投入ユニット２０３と接着剤塗布ユニット２０７が単独で稼働していた期間の稼働情報の差分をとる。こうすることで、排出ユニット２０９の期間４２１及び領域４３３の各プロセスで使用されている制御信号だけを判別することができる。

また上述した手法は、各ユニットにワーク２０１がないところから、各ユニットがワーク２０１に作業を行っている状態まで、段階的にユニットおよびプロセスが動作する性質を利用して、各プロセスで使用されている制御信号を特定するものである。その一方で、各ユニットがワーク２０１に作業を行っている状態から、全てのワーク２０１が排出されるまでの期間も、実行されているプロセスの数が段階的に減少していくため、この期間からも同様に各プロセスで使用されている制御信号の特定が可能である。

従って作業者は、生産ライン１００のすべての機械（ユニット）にワーク２０１が有る状態から、ワーク２０１の投入を停止し、各ユニットで作業が行われているワーク２０１が全て排出されるまでの期間を特定し、その期間のプロセス番号１３０と制御信号１３１を利用して使用信号リスト１３２を作成してもよい。

また生産ラインによっては、１つのワークに対して複数のユニットが同時に作業する場合もある。例えば、図２における接着剤塗布ユニット２０７が２台存在し、１つのワーク２０１に対して２台が同時に接着剤を塗布する場合などがそれに該当する。

この場合、上述した信号を特定する手法を使用すると、ある信号は接着剤塗布ユニット２０７の１台目もしくは２台目で使用されている、ということまで特定することは可能であるが、ある信号がどちらのユニットで使用されているのかは特定することができない。

このような場合には、ユニットごとに生じる、信号のＯＮ／ＯＦＦのタイミングのわずかなズレを利用し、ある信号を使用しているプロセスを特定する。信号のタイミングのズレは、各センサの反応速度や制御信号の伝達時間、若しくはユニットの摺動抵抗など様々な要因により、同じ制御信号でもＯＮ／ＯＦＦのタイミングにわずかな差が生じる。

そして、実際にユニットのプロセスに使用されている制御信号のＯＮ状態になるタイミングとプロセスが終了するタイミングのズレは、使用していないユニットにおけるズレに比べ、小さくなる傾向にある。例えば、ワークに対して同時に作業するユニットＡとユニットＢがあり、ユニットＡのプロセス１で制御信号ａが使用されているとする。

この場合、信号ａがＯＮ状態になるタイミングとプロセス１が終了するタイミングのズレは、ユニットＢのプロセス１終了するタイミングとのズレよりも小さくなる。

以上から、複数ユニットが１つのワークに対して作業を行っている場合には、上述した手法で、特定したい制御信号が使用されている可能性のあるプロセスを絞り込む。そして、図４の期間４３４に示すように「ある信号がＯＮしたタイミングからそのプロセスが終了するまでの時間」を複数サイクル分計測させ、その時間の最大と最小との差が最も小さくなるプロセスが、その信号を使用していると判断する。以上により、複数ユニットが同時に動作する場合も、各プロセス単位で使用している制御信号を特定することができる。

図５は、上述した各手法により求めた各ユニット、各プロセスと、各プロセスで使用されている制御信号とを対応付けた表である。図５に示す表が、使用信号リスト１３２としてデータベース内に記録される。

次に機械（ユニット）の監視条件を作成する方法について説明する。判定作成部１２４は、図５の使用信号リスト１３２が作成されており、かつ判定条件リスト１３３が作成されていない場合に自動的に処理を開始する。

判定作成部１２４は、分析部１２３により作成され、データベースに格納された図５で示す信号使用リスト１３２を参照し、図６及び図７で示される、各プロセスおよび聖書信号における正常または異常を判定する判定条件リスト１３３を作成していく。図６は制御信号１３１における判定条件リストであり、図７はプロセス番号１３０に対応したプロセスにおける判定条件リストである。以下でこれらの導出過程を説明する。

ここで、信号使用リスト１３２における１つの信号記号に対し、判定条件は複数設定することができるものとする。そして、制御信号の正常／異常の判定手法は予め決まっているものとし、本実施形態においては、正常および異常を各制御信号のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを用いて判定する。このＯＮ／ＯＦＦタイミングとは、ユニットにおける各プロセスが実行開始し始めてから、そのプロセスで使用されている制御信号がＯＮまたはＯＦＦとなる時間と定義する。

図８は、投入ユニット２０３のプロセス１～５における各制御信号の状態を複数ｎ回（ｎ＝１～Ｎ）記録したものを示しており、ｔ１、ｔ２及びｔｎは制御信号Ｘ１のＯＮタイミング、同図Ｔ１、Ｔ２及びＴｎは制御信号Ｘ１のＯＦＦタイミング示している。また、ｔ及びＴの添え字の自然数はｎ番目に記録した制御信号Ｘ１のＯＮ／ＯＦＦタイミングを示している。

また上述したように、各センサは反応速度や制御信号の伝達時間、または機械の摺動抵抗など様々な要因によりセンサのＯＮ／ＯＦＦタイミングにわずかな差が生じる。従って、この性質を活用して、複数サイクル分の各制御信号のＯＮ／ＯＦＦタイミングを測定し、その最小値から最大値までの範囲を「正常時におけるＯＮ／ＯＦＦタイミングのバラつきを許容する範囲」として定義しておく。

次に、複数サイクル分の各プロセスにおける各制御信号のＯＮ／ＯＦＦタイミングを測定する流れを説明する。

ますデータベース内に格納されている使用信号リスト１３２から、ユニットのプロセス番号１３０と各制御信号１３１の信号記号を取得する。そして、これらの情報から、各ユニットの各プロセスで使用されている制御信号のＯＮ／ＯＦＦタイミングをｎ回分（ｎ＝１～Ｎ）測定する。

図９は、各制御信号のＯＮ／ＯＦＦタイミングにおける制御信号のｎ回分（ｎ＝１～Ｎ）の測定結果の平均と標準偏差、およびＯＮ／ＯＦＦタイミングにおける判定閾値を示している。測定結果の統計値から正常および異常判定で用いる判定閾値の上限値と下限値を算出する。算出方法は例えば平均値±６×標準偏差の値を用いても良いし、最大値や最小値を使用しても良い。

これら判定閾値の算出を、使用信号リスト１３２で示した制御信号に対して行い、図６で示す制御信号１３１における判定条件リストを生成する。また各ユニットのプロセスも、プロセスの実行時間をプロセス番号１３０から算出し、制御信号の判定閾値算出と同様にｎ回分（ｎ＝１～Ｎ）の測定結果の統計値（例：平均、偏差）から判定閾値の上限値と下限値を算出する。そして図７で示すプロセス番号１３０に対応したプロセスにおける判定条件リストを生成する。そして図６と図７で示した判定条件リストをまとめて判定条件リスト１３３としてデータベースに格納する。

次に各ユニットおよび各プロセスを監視する方法について説明する。図８、図９で示す判定条件リスト１３３がデータベース内に格納されると、監視システム１２０は、ＰＬＣ１１０から送信されるプロセス番号１３０と各制御信号１３１の監視を開始する。

そして、判定部１２５は判定条件リスト１３３に基づき、各プロセス及び各制御信号の正常および異常判定を行う。本実施形態においては、プロセスの判定においてはプロセスがＯＦＦとなったタイミング（プロセスが終了したタイミング）で判定を行い、制御信号の判定においては制御信号がＯＮとなったタイミングで行う。

これは、各制御信号は信号であるためＯＮ状態のままでもプロセスそのものに影響を与えないためＯＦＦのタイミングは判定に向かないためである。また、プロセスは制御信号がＯＮされることでＯＮとなるため、プロセスの開始は制御信号のＯＮ状態を見ればよい。さらに、ＯＮのタイミングがおかしければ必然ＯＦＦタイミングがおかしくなるため、正しくプロセスがＯＦＦされるタイミングの方が判定に向いているためである。

プロセスのＯＦＦタイミング、及び制御信号のＯＮタイミングのどちらかまたは両方が、判定条件リスト１３３に記載の判定閾値から外れている場合には、判定閾値を外れた時刻と機械番号、プロセス番号、信号記号、並びに信号名を異常履歴１３４に記録する。

図１０は表示部１２６が表示装置１５０に表示する画面の一例を示している。本実施形態では表示装置１５０をＰＣ等で用いるディスプレイを例に説明しているが、タッチパネルで構成しても構わない。また表示部１２６は、異常履歴１３４が更新された際には表示装置１５０に更新結果を表示し、異常が発生している場合は、異常発生を作業者へ通知する。

図１０のブロック１００１は、異常履歴１３４における履歴期間を示している。本実施形態では異常履歴１３４が最後に更新された日時から過去１０日分の異常履歴を最初に表示するようにしている。作業者がブロック１００１を操作することで、表示期間を変更することも可能である。

図１０の表１００２は各ユニットにおけるプロセス毎の合計遅延時間及び遅延回数を表形式で示しており、表１００３は、表１００２の中の合計遅延時間の列のセルを選択した際に表示され、選択した項目の遅延が発生した時刻と遅延時刻を示している。例えば、合計遅延時間が２．４５を示すセルを選択すると、そのセルの行（紙面向かって左右方向）の色などの表示形式が変わり、表１００３には、投入ユニット２０３のプロセス３における遅延時間と発生タイミングが表示される。

そして、グラフ１００４は、ブロック１００１が示す表示期間における、１日当たりの全ユニットの全プロセスにおける遅延合計時間をバーチャートで示したものである。例えばバー１００５からは、２０１５／２／１１に生産ライン１００において合計５分間の遅延が発生していることがわかる。

図１１は、ブロック１１０１が示す表示期間において発生した異常履歴を遅延発生回数で表示したものである。表示切替ボタン１００６により、図１１に示すような画面と表示方式に切り替えることができる。図１１の表１１０２はブロック１１０１が示す表示期間内で発生した異常履歴１３４を表形式で示したものである。

図１１のグラフ１１０３は異常履歴１３４から、１日当たりの全ユニットの全プロセスの遅延の発生回数を集計し、バーチャート形式で表示したものである。例えば、図１１のバー１１０４からは２０１５／２／１１に遅延が生産ライン１００として６０回発生したことを示している。作業者は図１０や図１１の異常履歴を確認し、異常の発生状況を把握する。

上述の例では、表示切替ボタン１００６により表示の切り替えを行ったが、表１００２の合計遅延回数のセルを選択すると、図１１の表示画面に切り替わるようにしても良い。

そして、作業者は詳細を調査したい異常を、図１０の表１００３または図１１の表１１０２で示す表形式の異常履歴から選択する。例えば、図１０の表１００３における１行目（発生時刻：２０１５／２／１ １４：３０：５５）を選択した場合、表示装置１５０の画面が図１２に遷移する。

図１２は、各ユニットにおける各プロセス及び各制御信号の稼働状態を、横軸を時間にとったバーチャートで表示した例である。図１２のブロック１２０１には、図１０の表１００３で選択した、異常が発生した日時の前後５秒間を含んだ計１０秒間が表示されている。前後の時間は適宜、作業者により設定できるものとする。作業者がブロック１２０１を操作することで表示期間を変更することができる。図１２のタブ１２０２は、各プロセス及び各制御信号の稼働状態をバーチャート形式で表示するユニットを選択するタブである。

次に、各ユニットにおけるプロセス及び各制御信号の稼働状態を、図１２のようなバーチャート形式で表示する制御フローに関して図１３を用いて説明する。図１３は各ユニットにおけるプロセス及び各制御信号の稼働状態を、図１２のようなバーチャート形式で表示する制御フローチャートである。図１３の制御フローは表示部１２６として機能するＣＰＵにより実行される。また下記で述べるブロックは例として説明しているものであり、図１２において同様のブロックは下記で述べる機能を同様に持つものである。

まずＳ１０１で、異常履歴１３４から図１２の表示期間１２０１におけるプロセス番号１３０と制御信号情報１３１を取得する。そしてＳ１０２で、取得してきた各プロセスが動作している期間を、図１２のブロック１２０３に示す１つの矩形として開始時刻順に上から表示する。また、バーチャートが無い部分はそのプロセスが待機中（０）であることを示している。

次にＳ１０３で、判定条件リスト１３３を参照し、各プロセスにおける判定上限値と下限値（判定閾値）を取得し、Ｓ１０４で、稼働状態であるプロセスの矩形（ブロック１２０３）に、破線矩形（ブロック１２０５）として重ねて表示する。この破線矩形（ブロック１２０５）の幅が、各プロセスが正常に終了していると判定する範囲を示している。各プロセスは図８で示したように一定の周期で実行されるため、各破線矩形も一定の周期で判定閾値の幅を保って現れるようにタイムチャート上に表示する。

次にＳ１０５で、判定条件リスト１３３を参照し、各プロセスで用いられている制御信号と、その信号における判定上限値と下限値（判定閾値）を取得する。そしてＳ１０６で、各プロセスと同様に１つの信号がＯＮ状態になっている期間を１つの矩形（ブロック１２０４）で表しており、各プロセスにおける制御順にブロック１２０４を上から並べて表示する。また、バーチャートが無い部分はその制御信号が待機中（０）であることを示している。

なお本実施形態においては、表示を分かりやすくするため、プロセスのブロックと、制御信号のブロックのパターンを異ならせているが、別の表示形式を用いても構わない。

次にＳ１０７で、各制御信号の判定上限値と下限値（判定閾値）を、信号がＯＮ状態である矩形（ブロック１２０４）の上に、破線矩形（１２０６）として重ねて表示する。この破線矩形の幅は、各信号がＯＮ状態となるのに正常なタイミングであると判定する範囲を示している。各制御信号は図８で示したように一定の周期で発生されるため、各破線矩形も一定の周期で判定閾値の幅を保って現れるようにタイムチャート上に表示する。以上で表示の制御フローを終了する。

なお、本実施形態においては、プロセスと制御信号の判定閾値を、破線矩形により示した例で説明しているが、これに限られない。例えば、プロセスのブロックおよび制御信号のブロックよりも透過率を高くして表示しても良いし、プロセスのブロックと制御信号のブロックのパターンとは別のパターンを用いて表示しても構わない。

例えば、図１２のブロック１２０７及びブロック１２０８において、チャック１開端信号（制御信号Ｘ２）のＯＮ状態となっている時間Ｔの始端が正常範囲内（ブロック１２０８）に収まっていない。よって、制御信号Ｘ２に関連するプロセス３が実行状態となっている時間ｔの開始タイミングが遅れ、時間ｔの終端が正常範囲内（ブロック１２０７）に収まっておらず、異常と判定されていることを示している。

また、図１１における表１１０２の３行目（時刻：２０１５／２／１ １４：３２：１７）を選択した場合、表示装置１５０の画面が図１２と同様の図１４に遷移する。図１４も図１２と同様に、各ユニットにおける各プロセス及び各制御信号の稼働状態を、横軸を時間にとったバーチャートで表示した例である。

図１４における表示期間、ユニットのタブ、並びにプロセスと各制御信号の稼働状態のバーチャートの説明は図１２と同様である。図１４のブロック１３０１はチャック１開指令信号（制御信号Ｙ２）のセンサがＯＮにならずに異常となってしまった箇所の例を示している。図１２の１２０８と図１４の１３０１いずれの場合も、正常範囲内に収まっていない異常の部分を一目で認知することができる。

この時、より視認性を高めるため、図１５のように、ＯＮタイミングが判定閾値内に収まっていない制御信号、およびまたはＯＦＦタイミングが判定閾値内に収まっていないプロセス信号、それらに関連する判定閾値を、今までとは異なる表示形式にしてもよい。図１５においては、プロセス３とチャック１開端信号（制御信号Ｘ２）、ブロック１２０７、１２０８の表示形式を変更している。正常部分と異なる色または表示形式を使用することで判別をしやすくすることができる。

以上により、各ユニット稼働状態を、プロセス単位で区切り、そのプロセスに関連する制御信号を特定し、タイムチャート上にプロセスと制御信号とを制御順に表示することで、作業者は異常の発生状況を容易に把握することが可能となる。

また、異常となっている部分のプロセスと制御信号との表示形式を正常状態と異ならせることで、異常発生時の確認範囲の狭小化できる。更には時系列的に制御信号を追うことで信号のＯＮ／ＯＦＦタイミングが正常状態からどれだけ乖離しているか、またどのタイミングで乖離したのかが一目で把握可能になる。よって、異常の特定に浪費する時間を大幅に削減することができる。そして、ユニット数やプロセス数、並びに信号数が増えても、通常通り生産ラインを稼働させるだけで、自動的に監視条件を設定することができるため、容易に監視システムを構築することができる。

上述した種々の実施形態の制御方法は具体的には監視装置１２０のプログラム部を構成するＣＰＵにより実行されるものとして説明した。しかし、上述した機能を実行可能なソフトウェアの制御プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体を例えば別の情報処理装置に搭載させて実施しても良い。従って上述した機能を実行可能なソフトウェアの制御プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体、通信装置、アプリケーションは本発明を構成することになる。

本発明を実施するための制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、制御プログラムを供給するための記録媒体としては、ＨＤＤ、外部記憶装置、記録ディスク等を用いてもよい。

（その他の実施形態）
また上述した種々の実施形態では、生産ライン１００のユニットが１軸の駆動を行う関節を有するロボットを用いた場合を説明したが、関節の数はこれに限定されるものではない。ロボットアームの形式として、垂直多軸型、パラレルリンク型など異なる形式の関節においても上記と同等の構成を実施することができる。

また上述した種々の実施形態は、制御装置に設けられる記憶装置の情報に基づき、伸縮、屈伸、上下移動、左右移動もしくは旋回の動作またはこれらの複合動作を自動的に行うことができる機械に適用可能である。

なお本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されない。

産業上で使用する機械設備の稼働状態を把握できる情報処理装置として利用できる。

１１０ 制御機器（ＰＬＣ）
１１１ プロセス番号
１１２、１３１ 制御信号、
１２０ 監視装置（コンピュータ）
１２３ 分析部
１２４ 判定作成部
１２５ 判定部
１２６ 表示部
１３０ プロセス番号
１５０ 表示装置
１２０３、１２０４、１２０５、１２０６ ブロック

Claims (42)

1. 少なくとも２つの機器を有する機械設備の状態を表示部に表示する情報処理装置であって、
   前記機器によって実行される少なくとも２つの動作における動作時間と、前記動作に関連する信号と、前記動作の各々を識別するためのプロセス情報と、を取得し、
   前記プロセス情報と、前記動作時間に対応するブロックと、を対応付け、前記信号の情報と、前記信号に対応するブロックと、を対応付けて時系列で並べて前記表示部に表示し、
   前記動作ごとに、前記プロセス情報と、前記プロセス情報に関連する前記信号の情報と、を前記動作が制御された制御順で前記表示部に表示する
   ことを特徴とする情報処理装置。
2. 請求項１に記載の情報処理装置において、
   前記動作の開始およびまたは終了に関するタイミングを前記時系列で前記表示部に表示する、
   ことを特徴とする情報処理装置。
3. 請求項１に記載の情報処理装置において、
   前記動作の終了に関するタイミングを前記時系列で前記表示部に表示し、
   前記動作が正常に終了していると判定する範囲として、前記動作の終了に関するタイミングに設定された上限値と下限値とを含む第１範囲を前記時系列で前記表示部に表示する、
   ことを特徴とする情報処理装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の情報処理装置において、
   前記信号は、前記動作の開始を指示する第１信号と、前記動作が実行されたことを示す第２信号と、の少なくとも１つを含む、
   ことを特徴とする情報処理装置。
5. 請求項４に記載の情報処理装置において、
   前記第１信号が出力されるべきタイミングの範囲として設定された上限値と下限値とを含む第２範囲、または前記第２信号が出力されるべきタイミングの範囲として設定された上限値と下限値とを含む第３範囲を前記時系列で前記表示部に表示する、
   ことを特徴とする情報処理装置。
6. 請求項３に記載の情報処理装置において、
   前記第１範囲を前記動作時間に対応するブロックに重ねて表示する、
   ことを特徴とする情報処理装置。
7. 請求項５に記載の情報処理装置において、
   前記動作時間に対応するブロックと、前記第１信号に対応するブロックまたは前記第２信号に対応するブロックと、を前記時系列で並べて前記表示部に表示し、
   前記第２範囲を前記第１信号に対応するブロックに重ねて前記表示部に表示し、前記第３範囲を前記第２信号に対応するブロックに重ねて前記表示部に表示する、
   ことを特徴とする情報処理装置。
8. 請求項６に記載の情報処理装置において、
   前記動作時間に対応するブロックと、前記信号に対応するブロックと、を前記時系列におけるバーチャート形式で前記表示部に表示し、
   前記動作時間に対応するブロックを、長さを有する第１ブロックで表示する、
   ことを特徴とする情報処理装置。
9. 請求項７に記載の情報処理装置において、
   前記動作時間に対応するブロックと、前記第１信号に対応するブロックまたは前記第２信号に対応するブロックと、を前記時系列におけるバーチャート形式で前記表示部に表示し、
   前記第１信号に対応するブロックを、長さを有する第２ブロックで表示し、前記第２信号に対応するブロックを、長さを有する第３ブロックで表示する、
   ことを特徴とする情報処理装置。
10. 請求項８に記載の情報処理装置において、
    前記第１範囲を前記第１ブロックとは異なる表示形式で長さ有する第４ブロックで表示する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
11. 請求項９に記載の情報処理装置において、
    前記第２範囲を前記第２ブロックとは異なる表示形式で長さを有する第５ブロックで表示し、前記第３範囲を前記第３ブロックとは異なる表示形式で長さを有する第６ブロックで表示する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
12. 請求項８に記載の情報処理装置において、
    前記第１ブロックを、パターンを用いて前記表示部に表示する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
13. 請求項９に記載の情報処理装置において、
    前記第２ブロックまたは前記第３ブロックをパターンを用いて前記表示部に表示する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
14. 請求項１０に記載の情報処理装置において、
    前記第４ブロックを、破線矩形を用いて前記表示部に表示する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
15. 請求項１１に記載の情報処理装置において、
    前記第５ブロックまたは前記第６ブロックを、破線矩形を用いて前記表示部に表示する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
16. 請求項３または６または８のいずれか１項に記載の情報処理装置において、
    前記動作の終了に関するタイミングが前記第１範囲に収まっていない前記動作時間の表示形式と、前記動作の終了に関するタイミングが前記第１範囲が収まっている前記動作時間の表示形式と、を異ならせて前記表示部に表示する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
17. 請求項１６に記載の情報処理装置において、
    前記動作の終了に関するタイミングが前記第１範囲に収まっていない前記動作時間を、異常として記録する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
18. 請求項５または７または９のいずれか１項に記載の情報処理装置において、
    前記第１信号が出力されたタイミングが前記第２範囲に収まっていない前記第１信号の表示形式と、前記第１信号が出力されたタイミングが前記第２範囲に収まっている前記第１信号との表示形式と、を異ならせて前記表示部に表示する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
19. 請求項１８に記載の情報処理装置において、
    前記第１信号が出力されたタイミングが前記第２範囲に収まっていない前記第１信号を異常として記録する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
20. 請求項５または７または９のいずれか１項に記載の情報処理装置において、
    前記第２信号が出力されたタイミングが前記第３範囲に収まっていない前記第２信号の表示形式と、前記第２信号が出力されたタイミングが前記第３範囲に収まっている前記第２信号との表示形式と、を異ならせて前記表示部に表示する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
21. 請求項２０に記載の情報処理装置において、
    前記第２信号が出力されたタイミングが前記第３範囲に収まっていない前記第２信号を異常として記録する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
22. 請求項１から２１のいずれか１項に記載の情報処理装置において、
    前記時系列の表示期間を設定できる、
    ことを特徴とする情報処理装置。
23. 請求項１から２２のいずれか１項に記載の情報処理装置において、
    前記信号の信号名を、前記機器の名称を用いて前記表示部に表示する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
24. 請求項４に記載の情報処理装置において、
    前記動作時間は、前記第１信号が出力されたタイミングと、前記第２信号が出力されたタイミングと、に基づき取得する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
25. 請求項１から２４のいずれか１項に記載の情報処理装置において、
    前記機械設備は、前記機器によって作業をサイクルで実行する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
26. 請求項１から２５のいずれか１項に記載の情報処理装置において、
    前記動作時間の遅延に関する情報を前記表示部に表示する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
27. 請求項２６に記載の情報処理装置において、
    前記遅延に関する情報は、遅延時間、遅延発生回数、遅延発生タイミングの少なくとも１つを含む、
    ことを特徴とする情報処理装置。
28. 請求項２７に記載の情報処理装置において、
    前記遅延時間、前記遅延発生回数、前記遅延発生タイミングのうちの少なくとも１つを表形式で前記表示部に表示する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
29. 請求項２７または２８に記載に情報処理装置において、
    前記遅延時間の合計時間または前記遅延発生回数をバーチャート形式で前記表示部に表示する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
30. 請求項２９に記載の情報処理装置において、
    前記合計時間をバーチャート形式で前記表示部に表示した第１画面と、前記遅延発生回数をバーチャート形式で前記表示部に表示した第２画面と、を切り換え可能となっている、
    ことを特徴とする情報処理装置。
31. 請求項１から３０のいずれか１項に記載の情報処理装置において、
    前記表示部はタッチパネルである、
    ことを特徴とする情報処理装置。
32. 請求項１から３１のいずれか１項に記載の情報処理装置において、
    前記機械設備は、投入ユニット、接着剤塗布ユニット、排出ユニット、コンベア、の少なくとも１つである、
    ことを特徴とする情報処理装置。
33. 請求項１から３２のいずれか１項に記載の情報処理装置において、
    前記機器が実行する前記動作には、前記プロセス情報として、前記機械設備を１つのユニットとし前記ユニットの動作最小単位として識別するプロセス番号が定義されている、
    ことを特徴とする情報処理装置。
34. 請求項３３に記載の情報処理装置において、
    前記信号を用いて前記機械設備を制御する制御装置が、前記信号と前記プロセス番号とを構造化してデータベースに格納する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
35. 請求項３４に記載の情報処理装置において、
    前記制御装置が参照するプログラムに、前記プロセス番号の定義の仕様と、前記信号の記録の仕様と、が記述されており、
    前記制御装置が、前記プロセス番号の定義の仕様と、前記信号の記録の仕様と、に基づき、前記信号と前記プロセス番号とを構造化して前記データベースに格納する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
36. 請求項３５に記載の情報処理装置において、
    前記制御装置は、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）であり、前記プログラムはラダープログラムである、
    ことを特徴とする情報処理装置。
37. 請求項１から３６のいずれか１項に記載の情報処理装置において、
    前記機器は、センサ、空圧機器、ロボット、チャック、ディスペンサの少なくとも１つである、
    ことを特徴とする情報処理装置。
38. 請求項１から３７のいずれか１項に記載の情報処理装置と、前記機械設備と、を備えた生産システム。
39. 請求項３８に記載の生産システムを用いて物品の製造を行うことを特徴とする物品の製造方法。
40. 少なくとも２つの機器を有する機械設備の状態を表示部に表示する情報処理装置の制御方法であって、
    前記機器によって実行される少なくとも２つの動作における動作時間と、前記動作に関連する信号と、前記動作の各々を識別するためのプロセス情報と、を取得し、
    前記プロセス情報と、前記動作時間に対応するブロックと、を対応付け、前記信号の情報と、前記信号に対応するブロックと、を対応付けて時系列で並べて前記表示部に表示し、
    前記動作ごとに、前記プロセス情報と、前記プロセス情報に関連する前記信号の情報と、を前記動作が制御された制御順で前記表示部に表示する、
    ことを特徴とする制御方法。
41. 請求項４０に記載の制御方法を実行可能な制御プログラム。
42. 請求項４１に記載の制御プログラムを格納した、コンピュータで読み取り可能な記録媒体。

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