JPH0814955A - 設備異常診断装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タクトタイム目標値が自動設定されて、タク
トタイム測定による製造ライン上の設備の診断を行うこ
とができる設備異常診断装置およびその方法を提供す
る。 【構成】 設備から作業開始、終了信号からその作業当
りのタクトタイムの計算するタクトタイム演算部４と、
計算されたタクトタイムからファジー推論により設備異
常を判断するファジー推論部５と、を有することを特徴
とする設備異常診断装置およびＮ個のタクトタイムデー
タからメンバシップ関数を作成し、これを判断基準とし
て、ファジー推論によりタクトタイムの正常、異常を判
断する設備異常診断方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タクトタイムを測定す
ることによって製造ライン上の設備の異常を診断するた
めの設備異常診断装置およびその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】製造ラインの設備の異常を診断するため
の方法の一つとして、設備の１作業当りのタクトタイム
を測定し、その結果を予め決められている設備ごとの目
標値と比較することにより、測定したタクトタイムが目
標値より大きくずれていることによって設備異常を知る
方法がある。ここで、タクトタイムとは、設備機器また
はある作業についてその開始から終了までの時間であ
る。

【０００３】図４は、このようなタクトタイムの測定に
より製造ライン上の設備の異常を知るための従来の設備
診断装置２０の一例である。この装置２０では、設備１
を制御しているセルコントローラ２からの信号、例えば
設備の識別番号、時刻、ワーク仕様などと共に上がって
くる作業の開始および終了信号を通信インターフェース
３が受信して、タクトタイム演算部４が各設備のタクト
タイムを算出し、その結果をデータ保存およびユーザー
インターフェースが装置に設けられているＣＲＴやプリ
ンタなどのユーザ端末に数値として、またはグラフ化し
て出力する。また、同時に、データとしてタクトタイム
や、そのときの稼働状態信号中の情報をデータベース７
に保存する。そして、これらの結果を元に作業者または
製造ラインの管理者などが予め決められている目標値と
比較して、異常の判断を行っていた。また、このような
装置を用いない場合には、作業者や管理者が特定の生産
設備の任意に決めたある動作点から次のある動作点まで
にかかる時間をストップウォッチによって計時して、こ
れを目標値と比較することにより、異常の判断を行って
いた。

【０００４】タクトタイムの目標値は、例えば、図５に
示すように、複数の工程（ステージ）により一つのライ
ンを構成しているラインレベルでの目標値、各工程ごと
のステージレベルでの目標値、一つの工程内における各
設備での目標値とそれぞれ設定されており、各設備ごと
のタクトタイム目標値が異なっている。これは図示する
ような場合には、ラインレベルやステージレベルでは一
つの作業に対するタクトタイム目標値であるので、通常
異なることはないが、一つの作業は複数の設備によって
行なわれているために、各設備ごとのタクトタイムはバ
ラバラであり、設備ごとに異なっている。例えば、ある
作業によっては、設備２と設備３との関係のように、設
備２のある動作が設備３のトリガーとして働きそれから
設備３が動作を開始するものもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このため、従来の方法
では、異常判断において、作業者や管理者がタクトタイ
ムの測定値から正常、異常を判断するために各設備の目
標値（しきい値）をすべて把握しているか、いちいち目
標値リストなどと付き合わせて比較しなばならず、ま
た、コンピュータによってこの比較を自動化した場合に
あっても、何百台もの設備のタクトタイム目標値を設定
するために多くの労力が必要となるといった問題があっ
た。

【０００６】そこで本発明の目的は、設備の差によら
ず、自動的に各設備において最適なタクトタイム目標値
が設定されて、タクトタイム測定による製造ライン上の
設備の診断を行うことができる設備異常診断装置および
その方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、製造ライン上の設備から送られてくる作業
の開始および終了信号からその作業当りのタクトタイム
を演算し、該設備の異常を診断するための設備異常診断
装置であって、前記設備からの作業の開始および終了信
号を収集する信号収集手段と、該信号収集手段によっ
て、収集された作業の開始および終了信号からタクトタ
イムを計算するタクトタイム演算手段と、該タクトタイ
ム演算手段によって計算されたタクトタイムからファジ
ー推論により設備異常を判断するファジー推論手段と、
を有することを特徴とする設備異常診断装置である。

【０００８】また、本発明は、製造ライン上の設備から
送られてくる作業の開始および終了信号からその作業当
りのタクトタイムを計算し、該設備の異常を診断するた
めの方法であって、前記設備から送られてくる作業ごと
の開始および終了信号から１作業ごとのタクトタイムを
計算する段階と該計算されたタクトタイムから任意のＮ
個による正規分布を取り、これをメンバシップ関数とす
る段階と、前記Ｎ個のタクトタイムの計算後に前記設備
から送られてくる１作業の開始および終了信号からタク
トタイムを計算する段階と該計算されたタクトタイムを
前記メンバシップ関数の所定の満足度より上の場合に、
正常であると判断し、下となる場合に異常ありと判断す
る段階と、よりなることを特徴とする設備異常診断方法
である。

【０００９】また、上記目的を達成するための本発明
は、製造ライン上の設備から送られてくる、少なくとも
設備識別信号、作業の開始および終了信号、時刻、ワー
ク仕様からなる稼働状態信号を受信し、該設備の異常を
診断する設備異常診断装置であって、前記設備から送ら
れてくる前記稼働状態信号を受信する信号収集手段と、
該信号収集手段によって、収集された前記稼働状態信号
の中から作業の開始および終了信号を抽出し、タクトタ
イムを計算するタクトタイム演算手段と、該タクトタイ
ム演算手段が計算したタクトタイムからファジー推論に
より設備の異常を判断するファジー推論手段と、前記信
号収集手段が受信した前記稼働状態信号および前記タク
トタイムを記憶する記憶手段と、を有することを特徴と
する設備異常診断装置である。

【００１０】また、本発明は、製造ライン上の設備から
送られてくる、少なくとも設備識別信号、作業の開始お
よび終了信号、時刻、ワーク仕様からなる稼働状態信号
から該設備の異常を診断するための方法であって、前記
稼働状態信号の中の作業の開始および終了信号から１作
業ごとのタクトタイムを計算する段階と、該計算された
タクトタイムから任意のＮ個による正規分布を取り、こ
れをメンバシップ関数とする段階と、前記稼働状態信号
の最新稼働状態信号の作業の開始および終了信号から１
作業のタクトタイムを計算する段階と、前記最新稼働状
態信号から計算されたタクトタイムを前記メンバシップ
関数の所定の満足度より上の場合に、正常であると判断
し、下の場合に異常ありと判断する段階と、前記正常と
判断された場合には、その最初に正常と判断されたタク
トタイムを計算した元の前記稼働状態信号すべてを記録
し、正常の判断が継続している間は前記稼働状態信号の
内、作業の開始および終了信号と、正常と判断された件
数を記録し、異常と判断された場合には、その稼働状態
信号のすべてを記録する段階と、よりなることを特徴と
する設備異常診断方法である。

【００１１】

【作用】上述のように構成された本発明の装置は、信号
収集手段が、各設備からの作業の開始、終了信号を受信
して、タクトタイム演算手段が収集された作業の開始、
終了信号よりタクトタイムを計算し、ファジー推論手段
が、計算されたタクトタイムの任意のＮ個からメンバシ
ップ関数を作り出して、このメンバシップ関数の満足度
を判断基準として設備の異常を検出するものである。

【００１２】本発明による方法は、設備から送られてく
る作業の開始および終了信号からタクトタイムを計算
し、任意のＮ個、例えば最新のものをＮ個常にタクトタ
イムが新たに計算されるたびに更新しながらメンバシッ
プ関数を作成して、このメンバシップ関数の満足度によ
り設備の正常、異常を判断させる。すなわち、タクトタ
イムに異常があるかないかをファジー推論により判断す
るものである。

【００１３】また、本発明の装置は、信号収集手段が、
各設備からの稼働状態信号を受信して、タクトタイム演
算手段が収集された稼働状態信号の中から作業の開始、
終了信号取り出してタクトタイムを計算し、ファジー推
論手段が、計算されたタクトタイムの任意のＮ個からメ
ンバシップ関数を作り出して設備の異常を検出し、さら
に、前記信号収集手段が受信した前記稼働状態信号およ
び前記タクトタイムを記憶する記憶手段を設けたことに
より、タクトタイムに異常があると判断された設備の稼
働状態を何時でも知ることができる。

【００１４】また、本発明の方法は、設備の稼働状態を
示す稼働状態信号の中の作業の開始、終了信号からタク
トタイムを計算し、このタクトタイムをＮ個使用して、
メンバシップ関数を作り、ファジー推論により正常、異
常を判断し、その判断結果が正常である場合には、最初
のものだけ、すべての稼働状態信号の情報を記憶し、そ
の後正常状態が続く場合には、作業の開始、終了信号と
正常状態が続いている間の件数のみを記録することと
し、異常時にはすべての稼働状態信号の情報を記録する
こととしたものである。したがって、正常時には、設備
稼働状態を記録するための記憶媒体の記録容量を必要最
小限の使用に止めることが可能となり、異常時には、す
べての設備稼働状態信号を把握することができる。

【００１５】

【実施例】以下、添付した図面を参照して本発明を適用
した実施例を説明する。

【００１６】図１は、本発明による一実施例の設備異常
診断装置の構成を説明するための図面である。

【００１７】この装置１０は、信号収集手段である通信
インターフェース３、タクトタイム演算手段であるタク
トタイム演算部４、ファジー推論手段であるファジー推
論部５、記憶手段であるデータベース（Ｄ／Ｂ）７、デ
ータベース（Ｄ／Ｂ）７およびＣＲＴやプリンタ、キー
ボードなどよりなるユーザ端末８とのデータとの通信を
行うデータ保存およびユーザインターフェース６よりな
る。

【００１８】通信インターフェース３、タクトタイム演
算部４、データ保存およびユーザインターフェース６に
ついては、従来同様であり、設備１の制御を行っている
セルコントローラ２からの信号、例えば設備識別信号、
作業の開始および終了信号、時刻、ワーク仕様などの稼
働状態信号が、設備の操業中は連続的に送られているの
で、これを受信し、タクトタイム演算部４は、受信した
稼働状態信号中の作業の開始および終了信号からその設
備が行っている１作業当りのタクトタイムの計算を行っ
ている。また、データ保存およびユーザインターフェー
ス６はデータベース７やユーザ端末８などとのデータの
交信を行って、ユーザ端末８への表示やデータベース７
へのデータの保存を行う。

【００１９】そして、ファジー推論部５は、マイクロプ
ロセッサーにファジー推論を行うためのプログラムが組
み込まれたもの、または、ファジー推論専用回路が組み
込まれている汎用のファジープロセッサーなどによりな
り、タクトタイム演算部４が計算したタクトタイムをユ
ーザがパラメータとして任意に指定したＮ個抽出して
（通常は、処理を始めてからデータ数がＮ個になるま
で）、メンバシップ関数を計算、作成し、このメンバシ
ップ関数を元に、タクトタイムの正常、異常を判断す
る。

【００２０】本実施例において、メンバシップ関数は、
図２に示すように、Ｎ個のタクトタイムデータを正規分
布プロットしたものであり、横軸をタクトタイム、縦軸
をピーク値１とする満足度から成り立つものである。な
お、図２中ｎは平均値である。

【００２１】次に、上記装置を用いて、本発明の方法を
適用したファジー推論部５の動作を図３に示すフローチ
ャートにより説明する。まず、処理の実行によって本装
置が動作すると、各設備１のタクトタイムがタクトタイ
ム演算部４によって計算され、この計算されたタクトタ
イムのＮ個のデータからメンバシップ関数が作成される
（Ｓ１）。

【００２２】その後、Ｎ個のデータの次に（最新のも
の）タクトタイムの計算が行われてファジー推論部５に
タクトタイムが入力されるまで、イベント待ち状態とな
り（Ｓ２）、タクトタイムが入力されると、このタクト
タイムをメンバシップ関数に重ね合せて、正常、異常を
判断する（Ｓ３）。本実施例においては、メンバシップ
関数の満足度０．５以上を正常とし、０．５以下を異常
とする。判断結果が正常である場合（Ｓ４）には正常な
タクトタイムであるとし、最初に正常と判断されたタク
トタイムの元となっている稼働状態信号すべてを記録
し、それ以後正常と判断されたタクトタイムは、その開
始、終了時刻のみがデータベース７に記録され、正常と
判断された件数の更新が行われる（Ｓ５）。

【００２３】タクトタイムが異常と判断された場合に
は、ユーザに異常があったことを知らせ（Ｓ６）、異常
と判断されたタクトタイムとその元となった稼働状態信
号の情報である、設備識別信号、作業の開始、終了信
号、時刻、ワーク仕様などすべてをデータベース７に記
録する（Ｓ７） そして、ループの先頭に戻り、ステップ１（Ｓ１）にお
いて、正常、異常の判断が行われたこのタクトタイムを
最新のデータとしてメンバシップ関数の作成が行われ
る。これにより、メンバシップ関数は常に最新のものか
らＮ個のデータによって作成され、更新されて行くこと
になる。

【００２４】以上のように本実施例においては、メンバ
シップ関数が常に最新のものをＮ個使用して更新し続け
ることにより、正常異常の判断を行うためのしきい値と
なるメンバシップ関数を自動学習することとなる。した
がって、設備の操業状態や計時変化を考慮して、個々の
設備ごとにしきい値を設定する必要がなく、また、異常
と判断された場合には、過去の実績からどの程度の異常
があるかがすぐに分かるので、設備保全対応においてそ
の緊急度の目安とすることができる。

【００２５】なお、本実施例においては、常に最新デー
タを更新してＮ個からメンバシップ関数を作成したが、
このＮ個のデータは、ある一定期間内、設備からの信号
により計算されたタクトタイムデータからメンバシップ
関数を作成してもよく、その場合には、例えば、タクト
タイムデータを収集するための期間を、一日ごと、一週
ごと等日時で規定したり、また、設備の動作開始から、
何等かの理由による設備の停止があるまでなどとする。

【００２６】また、タクトタイムの計算は、最も単純な
場合には、設備から作業の開始および終了信号のみが送
られてくるような設備において行うことができるので、
本発明を適用することが可能であるが、本実施例のよう
に、その他の信号をも含む稼働状態信号が送られている
ものの場合には、本実施例のごとく、単に、作業開始お
よび終了信号から設備ごとのタクトタイムを計算するの
ではなく、例えば、ワーク仕様信号により、ワークごと
に、タクトタイムを分類、計算することによって、どの
ワークを流した際にタクトタイムに異常が生じたかを知
ることができる。これは、近年少量多品種生産によっ
て、一つのライン、ステージにおいて、まったく同じも
のを製造するのではなく、異なる品種のものが製造され
る場合、すならちワークの仕様が異なる場合に、特に有
効である。例えば自動車の製造の場合には、ある特定の
工程において異なる車種のものが同じラインを流れて製
造されるが、例えば、溶接工程においては、車種ごとに
溶接位置や溶接ポイントの数が異なっていたり、また塗
装工程でも車体の大きさによって、塗装面積が異なるな
ど、その車種ごとに異なる作業をしなければならない。
このため、ワークの仕様によって、一つの設備のタクト
タイムが異なるような場合もあり、ワークの仕様ごと
に、タクトタイムを分類することで、どのワークが流れ
て来たときに異常が起きているかを知ることができる。

【００２７】さらに、メンバシップ関数中の満足度の判
断値（本実施例では０．５）を任意に指定することによ
って、例えば、タクトタイムのばらつきが大きくても製
品として、また、製造工程の管理上問題がなければ、、
メンバシップ関数の幅の広い部分、すなわち本実施例で
用いた０．５より小さな値を用いればよく、タクトタイ
ムのばらつきが大きいと支障がある場合には、幅の狭い
部分を用いればよく、また、これにより、連続的にタク
トタイムのばらつきの範囲をパラメータとして連続的に
調整できる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
および請求項２に記載の設備異常診断装置およびその方
法は、設備からの作業の開始、終了信号からタクトタイ
ムを計算し、このタクトタイムＮ個からメンバシップ関
数を作成して、ファジー推論により正常、異常を判断す
ることとしたため、複数の設備ごとに判断基準となるタ
クトタイムの目標値を設定する必要がなくなり、その手
間を省くことができる。

【００２９】また、本発明の請求項３および請求項４に
記載の設備異常診断装置およびその方法は、設備からの
信号が作業開始終了信号を含む複数の情報からなる場合
にあっては、上記のようにファジー推論により判断した
結果によって、設備からの稼働状態信号中の情報を保存
する情報と保存しない情報とに分けることとしたため、
情報を記録する記録媒体の容量を必要最小限に抑えるこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用した一実施例の設備異常診断装
置を説明するためのブロック図である。

【図２】 上記実施例において用いられるメンバシップ
関数を説明するための図面である。

【図３】 本発明を適用した一実施例の設備異常診断方
法を説明するためのフローチャートである。

【図４】 従来の設備異常診断装置を説明するためのブ
ロック図である。

【図５】 タクトタイム目標値の一例を示す図面であ
る。

【符号の説明】

１…設備、 ２…セルコントローラ、 ３…通信インターフェース、 ４…タクトタイム演算部、 ５…ファジー推論部、 ６…データ保存およびユーザインターフェース、 ７…データベース、 ８…ユーザ端末。 １０…設備異常診断装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製造ライン上の設備から送られてくる作
   業の開始および終了信号からその作業当りのタクトタイ
   ムを演算し、該設備の異常を診断するための設備異常診
   断装置であって、 前記設備からの作業の開始および終了信号を収集する信
   号収集手段と、 該信号収集手段によって、収集された作業の開始および
   終了信号からタクトタイムを計算するタクトタイム演算
   手段と、 該タクトタイム演算手段によって計算されたタクトタイ
   ムからファジー推論により設備異常を判断するファジー
   推論手段と、を有することを特徴とする設備異常診断装
   置。
2. 【請求項２】 製造ライン上の設備から送られてくる作
   業の開始および終了信号からその作業当りのタクトタイ
   ムを計算し、該設備の異常を診断するための方法であっ
   て、 前記設備から送られてくる作業ごとの開始および終了信
   号から１作業ごとのタクトタイムを計算する段階と該計
   算されたタクトタイムから任意のＮ個による正規分布を
   取り、これをメンバシップ関数とする段階と、 前記Ｎ個のタクトタイムの計算後に前記設備から送られ
   てくる１作業の開始および終了信号からタクトタイムを
   計算する段階と該計算されたタクトタイムを前記メンバ
   シップ関数の所定の満足度より上の場合に、正常である
   と判断し、下となる場合に異常ありと判断する段階と、
   よりなることを特徴とする設備異常診断方法。
3. 【請求項３】 製造ライン上の設備から送られてくる、
   少なくとも設備識別信号、作業の開始および終了信号、
   時刻、ワーク仕様からなる稼働状態信号を受信し、該設
   備の異常を診断する設備異常診断装置であって、 前記設備から送られてくる前記稼働状態信号を受信する
   信号収集手段と、 該信号収集手段によって、収集された前記稼働状態信号
   の中から作業の開始および終了信号を抽出し、タクトタ
   イムを計算するタクトタイム演算手段と、 該タクトタイム演算手段が計算したタクトタイムからフ
   ァジー推論により設備の異常を判断するファジー推論手
   段と、 前記信号収集手段が受信した前記稼働状態信号および前
   記タクトタイムを記憶する記憶手段と、を有することを
   特徴とする設備異常診断装置。
4. 【請求項４】 製造ライン上の設備から送られてくる、
   少なくとも設備識別信号、作業の開始および終了信号、
   時刻、ワーク仕様からなる稼働状態信号から該設備の異
   常を診断するための方法であって、 前記稼働状態信号の中の作業の開始および終了信号から
   １作業ごとのタクトタイムを計算する段階と、 該計算されたタクトタイムから任意のＮ個による正規分
   布を取り、これをメンバシップ関数とする段階と、 前記稼働状態信号の最新稼働状態信号の作業の開始およ
   び終了信号から１作業のタクトタイムを計算する段階
   と、 前記最新稼働状態信号から計算されたタクトタイムを前
   記メンバシップ関数の所定の満足度より上の場合に、正
   常であると判断し、下の場合に異常ありと判断する段階
   と、 前記正常と判断された場合には、その最初に正常と判断
   されたタクトタイムを計算した元の前記稼働状態信号す
   べてを記録し、正常の判断が継続している間は前記稼働
   状態信号の内、作業の開始および終了信号と、正常と判
   断された件数を記録し、異常と判断された場合には、そ
   の稼働状態信号のすべてを記録する段階と、よりなるこ
   とを特徴とする設備異常診断方法。