JPH10254536A - 製造ライン管理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造ラインの動作状況を管理するとともに製
造される製品の品質を管理することが可能な製造ライン
管理システムを提供する。 【解決手段】 複数の工程を有する製造ラインの管理シ
ステムにおいて、前記各工程毎に設けられ、前記工程に
おいて行われる作業に関連する測定又は検査の結果を示
す検査データを出力する複数のデータ測定部と、前記複
数のデータ測定部から、並列的に前記検査データを収集
するデータ収集部と、収集された各検査データの演算を
リアルタイムで行う演算部と、演算された検査データを
リアルタイムで処理し、前記製造ラインの稼動中の前記
検査データの推移を示す推移データを継続的に作成する
データ処理部と、前記推移データを表示する表示部と、
を備えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製品を製造する製
造ラインの管理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、製造ラインにより製造される
製品の品質検査として種々の方法が行われている。例え
ば、単純な方法は、製造された全ての製品の品質を検査
し、良、不良を判断する方法であり、不良品と判断され
た製品は廃棄される。

【０００３】また、同様に個々の製品の品質を検査する
方法として、抜き取り検査が行われる。これは、所定数
の製品グループから無作為に所定数のサンプルを抽出
し、そのサンプルの品質を検査する。抽出された総サン
プル数に対する不良品総数の割合を、総製品数について
の不良品の割合と同等であると見做し、その不良品の割
合が所定値以下である場合には、当該製品グループは不
良品グループと判断される。

【０００４】また、上記と同様に所定数の製品群毎に所
定数のサンプルを抽出し、ある評価項目についての各サ
ンプルの測定値の平均値、標準偏差等を計算し、これら
の値がある許容範囲外である場合には当該製品群を全て
不良と判断する手法もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の検査手法のう
ち、抜き取り検査は、抽出されたサンプルとそれ以外の
製品とがほぼ同等の品質であるとの推定を前提とするも
のであり、高精度の検査が要求される場合、例えば、飲
食物に関する製品など人体に影響を及ぼす可能性のある
製品などには検査の信頼性の点で問題が残る。また、上
記の検査方法はいずれも既に製造された製品の品質を評
価する手法である。即ち、既に製造された製品から事後
的に不良品を除去することを主目的として行われる検査
である。このため、製造ラインに何らかのトラブルが発
生したなどの場合には、大量に不良品が製造される可能
性があり、歩留まりが著しく低下する。

【０００６】本発明は、以上の点に鑑みてなされたもの
であり、製造ラインの状況をリアルタイムで監視し、製
造ラインを常に最良の状態で動作させることにより、製
造ラインの動作状況を管理するとともに製造される製品
の品質を管理することが可能な製造ライン管理システム
を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、複数の工程を有する製造ラ
インの管理システムにおいて、前記各工程毎に設けら
れ、前記工程において行われる作業に関連する測定又は
検査の結果を示す検査データを出力する複数のデータ測
定部と、前記複数のデータ測定部から、並列的に前記検
査データを収集するデータ収集部と、収集された各検査
データの演算をリアルタイムで行う演算部と、演算され
た検査データをリアルタイムで処理し、前記製造ライン
の稼動中の前記検査データの推移を示す推移データを継
続的に作成するデータ処理部と、前記推移データを表示
する表示部と、を備えて構成する。

【０００８】上記のように構成された製造ライン管理シ
ステムによれば、製造ラインの各工程において作業が行
われ、データ測定部は、その工程で行われる作業に関連
する種々項目についての測定及び検査を行う。データ測
定部は、各工程毎に設けられており、各データ測定部は
それぞれ独立にデータ測定を行う。データ収集部は、各
データ測定部で取得されたデータを並列的に収集する。
演算部は、収集された検査データに対してリアルタイム
で必要な演算を行う。データ処理部は、演算された検査
データを処理して、製造ライン稼動中における検査デー
タの推移を示す推移データを作成する。作成された推移
データは、表示装置に送られ、製造ラインの管理者がこ
れを参照して監視を行う。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の製
造ライン管理システムにおいて、前記推移データの値
が、当該推移データの異常を示す所定の軽欠点レベルを
超えた場合に、警報を発する警報発生部を備える。

【００１０】上記のように構成された製造ライン管理シ
ステムによれば、比較的軽度の異常が製造ラインのある
工程に生じた場合には、警報発生部がその旨を示す警報
を発する。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の製造ライン管理システムにおいて、前記推移データ
の値が、当該推移データが前記軽欠点レベルよりもさら
に深刻な異常であることを示す所定の重欠点レベルを超
えた場合に、前記製造ラインを自動的に停止する製造ラ
イン停止部を備える。

【００１２】上記のように構成された製造ライン管理シ
ステムによれば、いずれかの工程に深刻な異常が生じた
場合には、自動的に製造ラインが停止される。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の
いずれかに記載の製造ライン管理システムにおいて、前
記演算部は、前記検査データの平均値及び標準偏差を計
算する。

【００１４】上記のように構成された製造ライン管理シ
ステムによれば、演算部は、収集されたデータ平均値及
び標準偏差を計算する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施の形態について説明する。

【００１６】図１に、本発明の実施形態にかかるＰＥＴ
ボトル製造ライン１の概要構成を示す。図１に示される
ように、ＰＥＴボトルは、ＰＥＴ材料である樹脂ペレッ
トが受け入れされると、樹脂ペレットの乾燥、ボトル成
形、形状検査、滅菌処理、打栓、ラベル貼付、外観検
査、という工程を経て製造され、パレットに積載された
後出荷される。上記各工程を実行するため、製造ライン
１には、乾燥機を備える樹脂乾燥部１０、射出成形機を
備えるボトル成形部１２、光学的センサ、カメラなどを
備える形状検査部１４、打栓機を備える打栓部１８、ラ
ベル貼付装置を備えるラベル貼付部２０、光学的セン
サ、カメラなどを備える外観検査部２２が設けられてい
る。

【００１７】樹脂乾燥部１０、ボトル成形部１２、形状
検査部１４、滅菌処理部１６、打栓部１８及び外観検査
部２２は、各々バス２５に接続され、イーサネットなど
のネットワークを構成している。また、バス２５にはコ
ントローラ２６が接続されており、コントローラ２６は
各部から測定又は検査データ（以下、単に「検査デー
タ」と呼ぶ。）を逐次受け取り、各検査データを統括的
に管理する。コントローラ２６には、計算用コンピュー
タ２８が接続されており、コントローラ２６が各部から
取り込んだ検査データについての必要な計算を実行し、
計算結果をコントローラ２６に送る。コントローラ２６
は、受け取った計算結果の分析、評価などを行う。ま
た、必要な場合には警告等を発するなどの処理を行う。
なお、コントローラ２６の動作については後に詳しく述
べる。

【００１８】また、コントローラ２６は、製造ライン１
の管理者が必要な情報を取得し、指示を入力するための
パソコン３０と接続されており、コントローラ２６によ
り行われた各工程の分析、評価結果を表示する役割を有
する。製造ラインの管理者は、パソコン３０を利用して
各工程において取得された検査データやその分析結果な
どを監視することができる。パソコン３０は、イーサネ
ットなどのネットワークを構成するためのバス３４を介
して事務所のサーバー３２等と接続されており、事務所
から必要な情報を取得することができる。

【００１９】次に、製造ライン１におけるＰＥＴボトル
の製造工程及び各工程において行われる測定、検査につ
いて説明する。

【００２０】まず、製造ライン１に受け入れられたＰＥ
Ｔ材料の樹脂ペレットは、樹脂乾燥部１０において乾燥
処理を施される。乾燥処理は、樹脂ペレットに含まれる
不要な水分を除去する処理であり、樹脂ペレットを乾燥
機により乾燥する。この工程では、乾燥機内の温度、乾
燥処理を行う時間、露点等の乾燥条件を測定し、これに
より乾燥機が適正な条件の下で動作しているか否かを判
断する。

【００２１】次に、乾燥処理により水分を除去された樹
脂はボトル成形部１２に送られ、ここでＰＥＴボトルの
射出成形が行われる。ここでは、成形のために既に溶解
された樹脂の温度、成形に使用されるシリンダ等を含む
金型の温度、樹脂を金型に充填する時間、成形処理を行
う時間サイクルなどを測定し、適正な条件下で成形機が
動作しているか否かを調べる。

【００２２】次に、成形機により成形されたボトルの形
状検査が行われる。具体的には、ボトルの全高が測定さ
れ、口部、底部、ピンホールの有無などが検査される。
口部については、光学的センサにより天面の欠けの有
無、内側面の傷の有無などが検査され、底部について
は、カメラによる画像処理を行って、異物の有無、ボト
ルの芯の中心からのずれ、樹脂の偏りなどを検査する。
また、ボトル全高は光学的センサにより測定され、ピン
ホールの有無は空気の差圧によりピンホールの有無を検
出するリークテスタを利用して検査される。このように
して、成形されたボトルの形状が適正であるか否かを検
査する。

【００２３】次に、形状が適正であると判断されたボト
ルは、滅菌処理部１６において滅菌処理を施される。具
体的には、ボトルの口部に過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を噴霧
する。この工程では、まず、濃度計により噴霧すべき過
酸化水素の濃度を測定する。加えて、過酸化水素の流
量、噴霧が継続的に行われているか否かなどを検査す
る。ボトルの口部に対して噴霧された過酸化水素は、ボ
トル内に入りボトル内部を滅菌する。

【００２４】続いて、打栓部１８において、ボトル口部
に中栓が打栓される。中栓とは、ボトル内を滅菌した状
態のまま出荷するための仮の栓であり、滅菌工程におい
てボトル内に過酸化水素が入れられた状態で、中栓を取
り付けてボトル内部を密閉するために取り付けられる。
こうして、ボトル内を密閉した状態で滅菌を行い、ボト
ルは中栓を付けたまま出荷される。出荷先では、無菌状
態を維持した状態でこの中栓を取り外し、飲料等をボト
ルに注入し、栓をして最終製品とする。この打栓工程で
は、ヘッドにより中栓をボトルの口部に打栓する。従っ
て、ここでは打栓強度、及び、中栓のボトル口部に入り
込んだ深さなどを測定する。なお、中栓自体は、予め所
定の検査により良品と判断されたものが打栓部１８に供
給される。

【００２５】次に、ラベル貼付工程２０においてボトル
にラベルが添付される。このラベルは、通常ＰＥＴボト
ル外部に貼付されるフィルムタイプのものである。

【００２６】次に、ラベルの添付されたボトルは外観検
査工程２２に進む。外観検査工程２２では、ボトル胴部
の異物及び傷の有無、貼付されたラベルの位置ずれなど
を検査する。この検査は、ボトルを外部からカメラで撮
影し、撮影画像を処理することにより行う。

【００２７】以上でボトルの製造及び検査処理が終了
し、ボトルはパレット積載工程２４において所定数ずつ
パレットに積載され、パレット単位で出荷される。な
お、形状検査工程１4や外観検査工程２２などにおい
て、異物、傷などが検出されたボトルは、不良品として
その場で製造ラインから排出される。

【００２８】次に、各工程において取得された検査デー
タの処理について説明する。この処理は、コントローラ
２６の制御により行われる。各工程において得られた検
査データは、コントローラ２６の制御の下にバス２５を
介してコントローラ２６内に取り込まれる。コントロー
ラ２６はシーケンサ部を含む。シーケンサ部は内部メモ
リ等を利用して各データ測定部から並列的かつ不規則に
生成される検査データを順序だてて受信し、蓄積するデ
ータ取り込み処理を行う。コントローラ２６は取り込ん
だ各検査データを収集し、演算が必要な場合には所定数
毎に計算用コンピュータ２８に送る。計算用コンピュー
タ２８は、送られてきたデータ群の平均値、標準偏差な
どを計算し、計算結果をコントローラ２６に返す。コン
トローラ２６はこの処理を演算が必要とされる各検査項
目（検査データ）について継続的に行い、製造ライン１
が稼動している時間中継続して各検査データ及び平均
値、標準偏差などの計算結果を分析処理し、単位時間毎
の当該データの推移を示すデータを作成する。この単位
時間は、３０分、１時間など、必要に応じて変更でき
る。また、各コントローラ２６は、各検査データ毎にそ
のデータの異常値を示す欠点レベル値（重欠点レベル及
び軽欠点レベル）を記憶しており、推移データの値を当
該欠点レベルとの関係で分析する。推移データは、その
検査項目の欠点レベル値とともに適宜パソコン３０に送
られる。パソコン３０は、各検査項目の推移データをラ
イン管理者の入力に応じて表示する。こうして、ライン
管理者はラインの各工程の状況をリアルタイムで把握す
ることができる。

【００２９】以下に、コントローラ２６による計算結果
の分析例を説明する。図２に、形状検査部１４において
行われるリークテスト、即ち、ボトルのピンホールの有
無の検査結果を示す。リークテストには種々の方法があ
るが、本実施例では２つのボトルの差圧を検出する方法
を使用する。即ち、２つのボトルに空気を吸入して所定
の均等な圧力を加え、その後吸入を停止して両ボトル内
の圧力差（差圧）を経時的に測定する。いずれかのボト
ルにピンホールが存在すると、そのボトル内部の圧力は
時間の経過に伴い低下する。従って、所定時間後の差圧
を測定し、これが所定値以上である場合には、その２つ
のボトルの一方はピンホールを有すると判断し、両ボト
ルを不良品として排出する。

【００３０】図２（Ａ）は、このようにして不良品と判
断されたボトルの数を、製造ラインが稼動を始めた午前
８時から午後７時まで継続的に調べた結果を示し、図２
（Ｂ）は上述のリークテストにおいて測定された差圧の
推移を、同じく午前８時から午後７時まで継続的に調べ
た結果を示す。コントローラ２６は、これらの結果の評
価手法として、軽欠点レベル及び重欠点レベルという２
段階の評価レベルを使用する。軽欠点レベルは、不良品
の数、検査データの値などが正常と判断できる範囲を逸
脱しているが、ある程度の許容範囲内といえるレベルで
ある。一方、重欠点レベルは、不良品の数、検査データ
の値などが許容範囲を超えており、その異常の程度が深
刻な場合である。

【００３１】製造ライン１の稼動中、ライン管理者はパ
ソコン３０により図２のようなデータを監視し、各デー
タが軽欠点レベルを超えた時には、コントローラ２６は
製造ラインの該当する工程において自動的に警報を発す
る。これに応じ、ライン管理者は該当する工程における
ラインの動作異常の有無を確認するなどの処置を行い、
必要であれば各工程における動作量の調整などを行う。
一方、不良品の数、検査値などが重欠点レベルを超えて
推移した時には、コントローラ２６は製造ライン１を強
制的に停止する。そして、ライン管理者は、当該工程の
点検を行う。

【００３２】図３に検査データの他の例として、打栓工
程における打栓強度のデータを示す。打栓工程は、前述
のように中栓をボトルに付けて過酸化水素をボトル内に
封入するための工程であり、ボトルの口部に対して適正
な位置に中栓を保持して、ヘッドにより力を加えて中栓
をボトル口部に押し込む。この際、ヘッドに加わる力を
測定するのが打栓強度測定である。中栓がボトル口部に
正常に打ち込まれる場合にはヘッドに加わる強度は所定
値以内となるが、ボトル口部に対する中栓の位置が適正
でない場合や中栓の形状がボトル口部と適合しない場合
などには、必要以上の強度が必要となる。従って、打栓
強度を監視することにより、中栓の位置決め機構の異常
や中栓自体の形状の不適などが分かる。

【００３３】図３（Ａ）は打栓強度の平均値の推移を示
したものであり、図３（Ｂ）は打栓強度の標準偏差の推
移を示したものである。打栓強度は上述のように、高す
ぎる場合のみならず低すぎる場合も不適当であるので、
図３（Ａ）においては、上限及び下限について夫々重欠
点レベルと軽欠点レベルとが設定されている。ライン管
理者はこのデータの推移を監視し、必要に応じてライン
の点検、整備などを行う。

【００３４】以上、リークテスタの検査結果と打栓強度
の結果を例示して説明したが、同様のデータ処理、表示
などが他の全ての測定、検査項目についても行われる。
本発明の特徴は、単に製造過程又は製造された製品自身
の品質の評価、判断を行うのみでなく、製造される製品
の品質の低下の原因となる製造ライン側の動作異常をリ
アルタイムで検出し、迅速に修正できることにある。通
常は、本実施形態の形状検査工程や外観検査工程の如
く、製造された製品自体を検査し、所定の品質を満足し
ていなければ不良品として廃棄するという方法を採るに
過ぎない。しかし、本発明においては、ラインの各工程
における動作状況の評価につながるデータを継続的に取
得し、分析することにより、ラインの各工程が夫々適正
な状態で動作しているか否かを常に把握することができ
る。例えば、ボトル成形工程において測定される成形サ
イクルや充填時間などのデータを分析することにより、
使用されるＰＥＴ樹脂の粘度や成形に使用される金型の
形状、配置の異常などを知ることができる。これらの成
形工程の異常は、確実に製造されるボトルの形状の不良
に繋がるから、ボトル成形工程の動作異常をリアルタイ
ムで検出し、直ちに対策を施すことにより不良品の製造
を未然に防止することが可能となる。

【００３５】以上説明したように、本発明においては、
製品の品質に影響を与える可能性のある製造ライン中の
動作異常などをリアルタイムで検出し、収集、分析する
ので、製造ラインの一部で動作異常などが発生した場合
には、ライン管理者は直ちにこれに対する処置を行うこ
とができ、常に最良の状態でラインを稼動させることが
可能となる。その結果、不良品の数量も減少し、製品の
歩留まりも改善される。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、製造ラインの各工程における作業に関連す
るデータがリアルタイムで処理され、表示されるので、
現在の製造ラインの各工程の動作状況を容易に知ること
ができる。また、推移データは製造ラインの稼動時から
の検査データの推移を示すので、以後のデータの推移を
ある程度予測することができる。このように稼動中の製
造ラインの状態がリアルタイムで把握できるので、製造
ラインの異常などに対して迅速な対応を行うことがで
き、その結果、不良品の製造を最低限に抑えることも可
能となる。

【００３７】請求項２記載の発明によれば、製造ライン
に軽度の異常が発生した場合には警報が発せられるの
で、ライン管理者が推移データの表示を見落としたなど
の場合においても、その異常を確実に把握することがで
きる。

【００３８】請求項３記載の発明によれば、製造ライン
に深刻な異常が発生した場合には自動的に製造ラインが
停止されるので、異常な状態での動作を継続する恐れが
なくなる。

【００３９】請求項４記載の発明によれば、検査データ
の平均値及び標準偏差が計算されるので、製造ラインの
状況の把握が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかるＰＥＴボトル製造ラ
インの概要を示すブロック図である。

【図２】図１に示す形状検査工程のうち、リークテスタ
検査の検査データを示す図である。

【図３】図１に示す打栓工程の検査データを示す図であ
る。

【符号の説明】

１…製造ライン １０…樹脂乾燥部 １２…ボトル成形部 １４…形状検査部 １６…滅菌処理部 １８…打栓部 ２０…ラベル貼付部 ２２…外観検査部 ２４…パレット積載部 ２５、３４…バス ２６…コントローラ ２８…計算用コンピュータ ３２…事務所パソコン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の工程を有する製造ラインの管理シ
   ステムにおいて、 前記各工程毎に設けられ、前記工程において行われる作
   業に関連する測定又は検査の結果を示す検査データを出
   力する複数のデータ測定部と、 前記複数のデータ測定部から、並列的に前記検査データ
   を収集するデータ収集部と、 収集された各検査データの演算をリアルタイムで行う演
   算部と、 演算された検査データをリアルタイムで処理し、前記製
   造ラインの稼動中の前記検査データの推移を示す推移デ
   ータを継続的に作成するデータ処理部と、 前記推移データを表示する表示部と、を備えることを特
   徴とする製造ライン管理システム。
2. 【請求項２】 前記推移データの値が、当該推移データ
   の異常を示す所定の軽欠点レベルを超えた場合に、警報
   を発する警報発生部を備えることを特徴とする請求項１
   記載の製造ライン管理システム。
3. 【請求項３】 前記推移データの値が、当該推移データ
   が前記軽欠点レベルよりも深刻な異常であることを示す
   所定の重欠点レベルを超えた場合に、前記製造ラインを
   自動的に停止する製造ライン停止部を備えることを特徴
   とする請求項１又は２記載の製造ライン管理システム。
4. 【請求項４】 前記演算部は、前記検査データの平均値
   及び標準偏差を計算することを特徴とする請求項１乃至
   ３のいずれかに記載の製造ライン管理システム。