JPH0271961A - 生産ラインの管理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動車等の自動化生産ラインの管理システムに
関し、−層詳細には、例えば、前記自動化生産ラインを
構成する各種ロボット等の自動機がワークを加工あるい
は組立した際の作業結果に係る実績データ（以下、作業
結果データという）、例えば、自動機がナツトランナで
ある場合その締付データ等を逐一記録し、当該作業結果
データの時系列的変化を解析して前記生産ラインを好適
に保守管理するように構成した生産ラインの管理システ
ムに関する。

［発明の背景］ 近年の電子機器の発達に伴い各種製品の品質の向上に資
するために生産ラインの自動化が進展シている。特に、
最近の生産ラインにおいては数値制御工作機械や各種の
ロボット等の自動機を含む複数の加工ステージョンを配
設し、当該加工ステージョンに対して自動倉庫あるいは
自走式台車等から構成される物流自動設備を結合するこ
とにより被加工物、被組立物および部品材料等のワーク
の供給をはじめとして各加工ステージョンにおける加工
、組立制御並びに各加工ステージョン間の物流の制御等
を全て生産管理用コンピュータにより制御管理するＦＡ
システム（ファクトリ−オートメーションシステム）が
導入されている。そして、このように構成されるＦＡシ
ステムは自動車の生産ラインにも採用されるに至ってい
る。

このように構成される生産ラインにおいては、不良製品
の発生を確実に防止し得るシステムが必須とされている
。この種の不良製品の発生を防止し得る技術的思想は、
例えば、特開昭第５５−１８３４９号公報に開示されて
いる。この技術的思想はナツトランナを使用するねじ部
品の締付適否判定方法に関するものであり、前記ナツト
ランナに係る被検ボルトの締付時間を計測し、この計測
した締付時間が予め定められた設定時間内にあるか否か
を判定して表示器上に適正であれば口○Ｋ」表示を行い
、不適正であればｒ　Ｎ　Ｇ　Ｊ表示を行うことにより
、前記被検ボルトの締付不良を確実に発見出来、不適正
なボルト締付が行われた製品の発生を確実に防止するこ
とが出来るとしている。さらに、「ＮＧＪ表示が行われ
たときには、その時以降のナツトランナの作動を停止す
るようにフィードバック制御することにより、不良製品
の発生をより確実に防止出来るとしている。

ところで、前記のように構成される生産ラインにおいて
は、所定時間内に所定数の製品あるいは半製品を生産す
ること、すなわち、タクトタイムを設定して作業を遂行
することが効率的な生産ラインを構築するための必須の
条件とされている。前記生産ラインに部品を供給するた
めの荷棚等の倉庫スペースの適正化、および当該生産ラ
インから出力される製品等の収容スペースの適正化、さ
らにはワークあるいは製品等の搬入搬出を行うための搬
送手段、輸送手段の数の適正化を図ることがその主な理
由である。

ところが、前記した従来技術に係る不良製品の発生を防
止し得る技術的思想は、ボルト締付不良等の不良が発生
した時点において、初めて、ナ７）ランナ等の自動機の
不良を検出するものであり、結局、この時点において前
記生産ラインの稼動を停止しなければならなくなり、所
定のタクトタイムで製品を生産することが出来なくなる
という不都合が露呈している。

［発明の目的〕 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、生産ラインに沿って配設された加工（組立）ス
テーションを構成する自動機に係る作業結果データを逐
一記録し、当該作業結果データの時間変化を解析するこ
とにより前記自動機の故障を未然に予測し、タクト送り
生産をしていない時間に前記自動機を修理して、タクト
送り生産をしている間には前記自動機の故障を原因とす
る前記生産ラインの停止状態を可及的に回避することを
可能とする生産ラインの管理システムを提供することを
目的とする。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は制御手段から出
力される動作パターンデータに基づいて所定の作業を遂
行する自動機が配設された生産ラインの管理システムで
あって、前記自動機は作業結果データを検出する作業結
果検出手段を有し、前記制御手段は前記作業結果検出手
段から出力される作業結果データの時間的変化と予め定
めた設定値とを比較監視する比較監視手段を備え、前記
制御手段は前記比較監視手段の出力信号に応じて前記生
産ラインを構成する自動機を点検乃至修理すべき旨の信
号を出力するよう構成することを特徴とする６ ［実施態様］ 次に、本発明に係る生産ラインの管理システムについて
好適な実施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下
詳細に説明する。

第１図は本発明に係る管理システムが適用される生産ラ
インの概略構成を示す図であり、ここでは−例として自
動車の組立ラインを用いて説明する。

生産ライン１０は光フアイバケーブル等を用いたデータ
伝送用のメインネットワーク１２と複数に分割された組
立ライン１３ａ乃至１３ｃ毎に設けられたデータ伝送用
のサブネットワーク１４ａ乃至１４Ｃを備えている。メ
インネットワー・り１２には当該生産ライン１０の生産
管理用のホストコンピュータ１６が接続されており、ま
た、メインネットワーク１２とサブネットワーク１４ａ
乃至１４Ｃの間にはその間のデータの受は渡しを行うサ
ブコンピュータ１８ａ乃至１８Ｃ（以下、データマネー
ジャという）が設置されている。ここで、当該データマ
ネージャ１８ａ乃至１８Ｃは当日に受信したデータの全
てに所定の連続番号を付加して送信すると共に、この連
続番号付きの全ての送信データを記憶する図示しないメ
モリを有している。

前記サブネットワーク１４ａ乃至１４ｃには夫々の組立
ライン１３ａ乃至１３Ｃに沿って走行する自走式台車（
図示せず）の位置、速度並びに各加工（組立）ステーシ
ョンＳ　Ｔ　ａ　＋乃至Ｓ　Ｔ　ａ　ｎ、ＳＴｂ、乃至
５ＴｂｎおよびＳ　Ｔ　ｃ　＋乃至ＳＴＣ，。

（以下、加工ステージョンＳＴａ。乃至ＳＴｃ、。

という）において実行される制御内容を集中管理するシ
ーケンサ等から構成される制御盤２０ａ乃至２０ｃ（以
下、全体盤という）が配設されると共に、各加工ステー
ジョンＳ　Ｔ　ａ　＋乃至ＳＴｃ、。

に配置された各種自動機（ロボフト等）に自走式台車の
走行に応じて、すなわち、ワークの搬入に同期して制御
情報を配信するシーケンサ２２ａ乃至２２Ｃ（以下、ブ
ロック盤という）が接続されている。

さらに、前記夫々の組立ライン１３ａ乃至１３Ｃには当
該組立ライン１３ａ乃至１３ｃに沿ってデイスプレィ２
３ａ乃至２３ｇを有するラインサイドコンピュータ２４
ａ乃至２４ｇが配置され、このラインサイドコンピュー
タ２４ａ乃至２４ｇは加工ステージョンＳＴａ。乃至Ｓ
Ｔｃ、における組立作業結果の良否をモニタする品質モ
ニタ、機種照合モニタあるいは自動機の作業結果データ
の遷移状態の管理用モニタ等として使用されている。

この場合、ラインサイドコンピュータ２４　ａ　乃至２
４ｇはメインネットワーク１２に直接的に接続されてい
る。さらに、メインネットワーク１２には管理用コンピ
ュータ２６．２８が接続され、各組立ライン１３ａ乃至
１３ｃの稼動状況、当日の累計生産台数の推移等の管理
モニタとして用いられている。

第２図は第１図に示す生産ライン１０の詳細な構成を示
す図である。第２図から諒解されるように、ホストコン
ピュータ１６には当該生産ライン１０に投入されるワー
クＷに対応する機種データを格納する機種データファイ
ル５０が備えられている。この場合、ワークＷ（本実施
態様においては自動車のボディ）には当該ワークの機種
番号情報を識別するためのバーコードが印刷されたラベ
ルが貼着してあり、当該ワークＷがドロップリフタ４４
により生産ライン１０を構成する第１加エステ−ジョン
ＳＴａ、に導入される際、図示しないバーコードリーグ
等の人力機器により機種番号情報がメインネットワーク
１２を介して前記ホストコンピュータ１６に人力される
。そこで、ホストコンピュータ１６は前記機種データフ
ァイル５０から当該機種番号情報に対応する、例えば、
エンジンの識別番号、フレームの識別番号および所定の
組付仕様等のデータから構成される機種データを読み出
しメインネットワーク１２を介してラインサイドコンビ
二−タ２４ａに配信する。ラインサイドコンピュータ２
４ａはこの機種データを記憶する。

前記ホストコンピュータ１６はさらに生産管理テーブル
群５２を備えており、その中、管理テーブル５２ａ乃至
５２ｇには夫々生産順位データ、生産実績データ、トラ
ッキングデータ、自走式台車稼動データ、品質経歴デー
タ、設備故障データおよび生産計画データが記録されて
おり、管理テーブル５２ｈにはサブネットワーク１４ａ
乃至１４ｃに対応する各組立ラインの構成、各加工ステ
ージョンＳ　Ｔ　ａ　１乃至ＳＴｃ、に配置された自動
機等の製造設備の構成、当該製造設備の動作パターン情
報およびアクチュエータ種別等の共通データが記録され
ている。この場合、トラッキングデータとは自走式台車
稼動データに対応して当該台車が組立ライン１３ａ乃至
１３Ｃ内を衝突することなしに円滑に走行するように制
御するためのデータである。このトラッキングデータは
前記全体！１２０　ａ乃至２０ｃに配信される。

前記管理テーブル５２ｈに格納されている共通データは
ホストコンピュータ１６からメインネットワーク１２、
データマネージャ１８ａ乃至１８ｃおよびサブネットワ
ーク１４ａ乃至１４ｃを介して全体盤２０ａ乃至２０ｃ
、ブロック盤２２ａ乃至２２ｃに送給されると共にメイ
ンネットワーク１２を介して、ラインサイドコンピュー
タ２４ａ乃至２４ｇおよび管理用コンピュータ２６．２
８に送給され、これらの制御機器に必要に応じて記憶さ
れる。

従って、生産ライン１０によって生産される機種グレー
ド、仕向地、オプション等の差異を原因とする組立ライ
ンの構成の変更、各組立製造設備とその動作パターン情
報の改廃あるいはアクチュエータ種別の変更に伴う共通
データの改廃が生じた場合には、ホストコンピュータ１
６に設けられた管理テーブル５２ｈに格納されている共
通データのみを変更し、追加し、あるいは消去し、この
修正後の共通データを前記のようにメインネットワーク
１２、データマネージャ１８ａ乃至１８Ｃおよびサブネ
ットワーク１４ａ乃至１４ｃを介して各制御機器に配信
することにより共通データの改廃が極めて簡単に実行出
来る。

さらに、前記ラインサイドコンピュータ２４ａ乃至２４
ｇには比較監視部２５ａ乃至２５ｇが接続されており、
当該比較監視部２５ａ乃至２５ｇにおいて前記管理テー
ブル５２ｅに蓄積された作業結果データを含む品質経歴
データが後述するように解析され、組立ライン１３ａ乃
至１３ｃに配設された自動機の疲労の程度を推定する作
業が遂行される。

本実施態様に係る管理システムが適用される生産ライン
は基本的には以上のように構成されるものであり、次に
その作用並びに効果について説明する。

先ず、ドロップリフタ４４を介して投入されたワークＷ
が自走式台車（図示せず）に搭載され第１加エステ−ジ
ョンＳＴａ、に到達すると、当該ワークＷを搭載する自
走式台車から台車番号に係る識別データが図示しない人
力手段によって読み取られ全体盤２０Ｈに送給される。

この台車番号に係る識別データからなるテキスト内容は
全体盤２０ａからサブネットワーク１４ａ１データマネ
ージヤ１８ａ１およびメインネットワーク１２を経由し
てラインサイドコンピュータ２４Ｈに送信データ１００
（第３図参照）として送信される。この場合、図に示す
ように、データマネージャ１８ａによりテキスト内容に
連続番号Ａ−１が付与されてラインサイドコンピュータ
２４Ｈにデータが送信されると共に、当該連続番号Ａ−
１の付与された送信データ１００はデータマネージャ１
８ａ内の図示しないメモリに格納される。

ラインサイドコンピュータ２４ａは台車番号に係る識別
データをテキスト内容とする連続番号Ａ−１の付与され
た送信データ１００を受信すると、先にホストコンピュ
ータ１６から送信され記憶されている台車番号に係る識
別データとの照合を行い、照合結果が一致した場合には
その旨をホストコンピュータ１６に送信する。この照合
結果に係るデータを受けたホストコンピュータ１６は当
該台車番号に対応する台車に搭載されているワークＷに
対する機種データをメインネットワーク１２、データマ
ネージャ１８ａを介して全体盤２０ａに送信すると共に
、ブロック盤２２ａに送信する。前記機種データには当
該ワークｗ１すなわち、当該自動車を特定するためのフ
レーム番号（車台番号）が含まれている。なお、この場
合においても、データマネージャ１８ａは、当該機種デ
ータに連続番号Ａ−２を付加して送信データ１００とし
て送信すると共にメモリに記録しておく　（第３図参照
）。

全体盤２０ａは加エステージョンＳＴａ、乃至ＳＴｃ、
に対応する数の記憶エリアを有し、この場合、第１の記
憶エリアに前記台車番号と機種データをデータ対として
記憶する。このデータ対は自走式台車の移動に同期して
第２記憶エリア、第３記憶エリア・・・に順次移動され
る。一方、ブロック盤２２ａに送信された機種データは
加工ステージョン５Ｔａｌ乃至ＳＴａ、。

を構成する自動機であるロボッ）ＲＢａｌ乃至ＲＢａｍ
に付設されたロボットコントローラＲａ、乃至Ｒａ、に
送給される。

ロボットコントローラＲａｔ乃至Ｒａ、はブロック盤２
２ａからの機種データに従って予めプログラムされた機
種対応の動作パターンプログラムを選択し、当該加工ス
テージョンＳＴａ。

乃至ＳＴａ、に割り当てられた作業を行うようにロボッ
）　ＲＢ　ａ　１乃至ＲＢａ、を制御する。

そして、ブロック盤２２ａがロボットコントローラＲａ
ｌ乃至Ｒａ、からタクトタイム内の作業結果データをサ
ブネットワーク１４ａのデータマネージャ１８ａ１メイ
ンネツトワーク１２を介してホストコンピュータ１６に
送信する。この作業結果データのテキスト内容は、第３
図に示すように、例えば、ストレインゲージを利用する
トルクセンサを内蔵するナツトランナが付設されたロボ
ットＲＢａ、等に係る参照符号と当該ロボッ）ＲＢａｌ
等の軸番号と前記トルクセンサに係る締付トルク値と当
該締付トルク値に係る締付時間とワークＷに付与されて
いるフレーム番号および締付か適正になされた際の”　
ＯＫ　”マークに係るデータまたは締付が不適正であっ
た場合の’ＮＧ”マークの締付判定に係るデータである
。そして、データマネージャ１８ａにおいて、連続番号
Ａ−３乃至Ａ−１０が付与されてホストコンピュータ１
６に送信データ１００として送信される。

この場合、ホストコンピュータ１６は送信データ１００
の中、連続番号Ａ−３乃至Ａ−１０の連続性を判定する
。若し、連続番号の途中に欠損番号があると判断した場
合には、当該欠損番号に係る送信データ１００の再送を
データマネージャ１８ａに対して行うことにより、デー
タマネージャ１８Ｈに記録されている欠損番号に係る完
全な送信データ１００を取得することが出来る。なお、
連続番号Ａ−３乃至Ａ−１０に係る送信データ１００は
作業結果データとしての品質経歴データであり当該品質
経歴データは生産管理テーブル群５２の中、品質経歴デ
ータを記録する管理テーブル５２ｅに記録される。

また、ブロック盤２２ａがロボットコントローラＲａ、
乃至Ｒａ、から作業完了信号を受信すると、その情報は
全体盤２０ａに送信される。全体盤２０ａはサブネット
ワーク１４ａに対応した組立ライン１３ａ内を走行する
台車を一括管理しており、常に各組立ステーション間を
移動する自走式台車を把握コントロールし、ブロック盤
２２ａを通じて自走式台車に当該台車の移動可能信号を
送出する。

以上の動作の繰り返しにより加工ステージョンＳＴａ。

乃至ＳＴａ、に対して自走式台車の移動と機種データの
配信が行われ、加工ステージョンＳＴａ。乃至ＳＴａ、
に配設されたロボットＲＢａ、乃至ＲＢａ＊が機種デー
タに対応して所定の作業を実行する。

サブネットワーク１４ｂ、１４ｃに対応した組立ライン
１３ｂ、１３ｃの構成も上記したサブネットワーク１４
ａに対する組立ライン１３ａの構成と同様であり、全体
盤２０ｂ、２０ｃ、ブロック盤２２ｂ１２２ｃの機能も
前記全体盤２０ａ並びにブロック盤２２ａと同様である
。なお、データマネージャ１８ｂ、１８ｃも前記データ
マネージャ１８ａと同一の構成とされている。すなわち
、送受信するデータ連続番号を付与すると共に、当該連
続番号の付いたデータを夫々のメモリに格納してお（。

ここでデータマネージャ１８ｂ、１８ｃの連続番号は、
夫々、データマネージャ１８ａとは別の連続番号、例え
ば、Ｂ−１、Ｂ−２・・・およびｃ−１、Ｃ−２・・・
を割り当てておき、どのネットワークからのデータであ
るかを識別出来るようにしておく。

ところで、前記したように、第３図に示す送信データ１
００の中、連続番号Ａ−３からＡ−１０に係るデータは
品質経歴データの一部としての作業結果データであり、
当該作業結果データは管理テーブル５２ｅに記録されて
いる。そこで、ラインサイドコンピュータ２４ａ乃至２
４ｇを構成する比較監視部２５ａ乃至２５ｇは割込処理
により以下に説明する比較処理を行う。先ず、ロボッ）
ＲＢａ、に係る締付トルクの実際値を示す作業結果デー
タの時間変化特性Ｎ　Ｒ＋乃至Ｎ　Ｒ３（第４図参照）
を作成する。この時間変化特性ＮＲ＋乃至Ｎ　Ｒ３を表
す座標軸の中、横軸は時間を表し、縦軸は締付トルクを
表している。なお、変化特性ＮＲ，乃至Ｎ　Ｒ３は、夫
々、ロボ７　）ＲＢａ＋　の第１軸乃至第３軸に配設さ
れたナツトランナに対応している。

次に、当該時間変化特性Ｎ　Ｒｌ乃至ＮＲ，を表す座標
上に締付トルクの上限許容管理範囲Ｙ１と下限許容管理
範囲Ｙ２とを表す。ここで範囲Ｙ３は締付トルクの許容
管理範囲であり、これら締付トルクの管理範囲Ｙｌ乃至
Ｙ３は予めタクト送り生産をしない作業時に締付トルク
決定試験を実施しておき、比較監視部２５ａ乃至２５ｇ
の図示しないメモリに記憶しておく。

前記した締付トルクの許容管理範囲Ｙｌ乃至Ｙ３と時間
変化特性ＮＲ，乃至ＮＲ，に係る座標データは必要に応
じてラインサイドコンピュータ２４ａ乃至２４ｇを構成
するデイスプレィ２３ａ乃至２３ｇ上に表示される。そ
こで、作業者、例えば、第４加エステ−ジョンを担当す
る作業者Ｍ２　（第２図参照）はラインサイドコンピュ
ータ２４ｂを構成するデイスプレィ２３ｂに第４図に示
す作業結果データの時間変化特性を表示させ、その表示
内容から時刻ｔＩ点において、ロボットＲＢ、の第１軸
に係る締付トルクが下限許容管理範囲Ｙ２　になったこ
とを知得する。

この原因は、例えば、ロボットＲＢ　＋　の第１軸に係
るナツトランナのギヤの摩耗、ナツトランナのソケット
部の疲労による変形あるいはナツトランナを構成する駆
動モータの疲労による特性の劣化等であることが予め諒
解されており、前記作業者Ｍ２は当日のタクト送り生産
作業林了後の時間に前記ロボッ１−ＲＢ、の第１軸のナ
ツトランナを点検し、疲労あるいは損耗の大きい部品を
交換すると共に交換した後締付トルクが前記締付トルク
の許容管理範囲Ｙ３の中、最適管理範囲Ｙ４内にあるこ
とを確認しておく。

このようにして、次の、例えば、翌日のタクト送り生産
作業を開始することにより、ロボットＲＢ、のタクト送
り生産作業中の故障を未然に防止することが出来る。

なお、以上の実施態様においては締付トルクの時間変化
特性を解析してナツトランナ部の故障を未然に防止する
ことについて説明したが、これに限らず、締付時間の時
間変化特性を併せて解析してナツトランナ部の疲労等を
さらに的確に解析することも可能である。

また、上記の実施態様においては、作業結果データが最
適管理範囲外になった時点を作業者が判定することとし
ているが、これに限らず、最適管理範囲外になった時に
ランプの点滅等により作業者に知らせるように構成して
もよいことは勿論である。

し発明の効果コ 以上のように、本発明によれば、生産ラインに沿って配
設された加工（組立）ステーションを構成する自動機に
係る作業結果データを逐一記録するように構成している
。

このため前記作業結果データの時間変化について解析す
ることにより前記自動機の疲労程度が知得出来ると共に
故障に至る時が予測される。

従って、前記自動機が実際に故障状態に至る前に先行し
て修理し、これによってタクト送り生産作業を実施して
いる間には前記自動機の故障に起因する生産ラインの停
止状態を未然に防止して信頼性の高い生産ラインを構築
することが出来る。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
例えば、生産ラインを構成する溶接ロボットの通電時間
、通電電流値の時間変化を解析する等、本発明の要旨を
逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が
可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る管理システムが適用される生産ラ
インの概略構成図、 第２図は第１図に示す生産ラインの詳細な構成を示す図
、 第３図は第１図および第２図に示す生産ラインの中、デ
ータマネージャから送受信されるデータの説明図、 第４図は本発明に係る管理システムにより作業結果デー
タを解析する際の説明図である。 １０・・・生産ライン　　　１２・・・メインネットワ
ーク１４ａ〜１４．Ｃ・・・サブネットワーク１６・・
・ホストコンピュータ １８ａ〜ＩＢｃ・・・データマネージャ２０ａ〜２Ｑｃ
・・・全体盤　２２ａ〜２２ｃ・・・ブロック盤２４ａ
〜２４ｇ・・・ラインサイドコンピュータ２６．２８・
・・管理用コンピュータ ４４・・・ドロンブリック　５０・・・機種データファ
イル５２・・・生産管理テーブル群 Ｎ　Ｒｌ−Ｎ　Ｒ３・・・時間変化特性ＳＴａ、〜ＳＴ
ｃ、・・・組立加工ステージョンＷ・・・ワーク　　　
　　Ｙ、・・・上限許容管理範囲Ｙ２・・・下限許容管
理範囲 ・・・許容管理範囲 ・・・最適管理範囲

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御手段から出力される動作パターンデータに基
   づいて所定の作業を遂行する自動機が配設された生産ラ
   インの管理システムであって、前記自動機は作業結果デ
   ータを検出する作業結果検出手段を有し、前記制御手段
   は前記作業結果検出手段から出力される作業結果データ
   の時間的変化と予め定めた設定値とを比較監視する比較
   監視手段を備え、前記制御手段は前記比較監視手段の出
   力信号に応じて前記生産ラインを構成する自動機を点検
   乃至修理すべき旨の信号を出力するよう構成することを
   特徴とする生産ラインの管理システム。