TW201743273A - 生產控制裝置及生產控制程式產品 - Google Patents
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Abstract
模型值評估部(130)係算出是從複數台生產裝置所得複數之測量值的平均之測量平均值，並算出測量平均值與模型值之差，作為平均差分。在平均差分比平均容許差更大的情況，模型值評估部係更新模型值。參數值評估部(140)係作為測量差分，算出測量值與模型值之差。在測量差分比測量容許差更大的情況，參數值評估部係變更控制生產裝置之控制參數的參數值。
Description
本發明係有關於一種生產控制。
在生產系統，自動地生產製品，並產生關於生產之大量的資料。而且，被求應用該資料，提高生產力。
在專利文獻1，揭示一種技術，該技術係從生產裝置收集關於運轉之資訊，再分析所收集之資訊後，輸出及分析在分析所得之資訊。
在專利文獻2，揭示一種技術，該技術係收集處理狀況，再檢索滿足必要條件之處理後，指示進度計劃。
在專利文獻3，揭示一種技術，該技術係從檢查測量資料取得判定資料，再對判定資料進行加工後，向上階處理傳送所加工之判定資料。
在專利文獻4，揭示一種技術，該技術係收集製造資訊，再根據定義表分配製造資訊後，根據所分配之製造資訊，傳送作業指示。
如上述所示，可進行生產資料之收集及分析。可是，用以收集及分析生產資料之最佳的手法係未特定。
又，要求與其他的系統聯合地使用分析結果。
此外，根據資料之分析方式，生產資料的時效性變化。在將
資料儲存於資料庫並進行資料分析的方式，不僅分析結果之轉送延遲，而且欠缺向其他的系統之反映及相互運用上的時效性。
專利文獻1：特開2007-115088號公報
專利文獻2：特開2008-070918號公報
專利文獻3：特開2008-117260號公報
專利文獻4：特開2011-018260號公報
本發明之目的在於作成可根據表示生產裝置之狀況之測量值來控制生產裝置。
本發明之生產控制裝置係包括：測量差分算出部，係作為測量差分，算出表示生產裝置之狀況的測量值與是成為目標之值的模型值之差；及參數控制部，係在該測量差分比測量容許差更大的情況，變更控制該生產裝置之控制參數的參數值。
若依據本發明，可根據表示生產裝置之狀況來控制生產裝置。
100‧‧‧生產控制裝置
110‧‧‧測量值收集部
120‧‧‧測量值抽出部
130‧‧‧模型值評估部
131‧‧‧平均值算出部
132‧‧‧平均差分算出部
133‧‧‧平均差分判定部
134‧‧‧模型值更新部
135‧‧‧通知部
140‧‧‧參數值評估部
141‧‧‧測量差分算出部
142‧‧‧測量差分判定部
143‧‧‧參數控制部
150‧‧‧測量值提供部
191‧‧‧記憶部
192‧‧‧受理部
200‧‧‧生產管理系統
201‧‧‧網路
202‧‧‧網路
210‧‧‧生產裝置
211‧‧‧控制機器
220‧‧‧資訊系統
230‧‧‧管理系統
240‧‧‧利用者終端機
300‧‧‧生產資料
301‧‧‧生產指標資料
302‧‧‧維修指標資料
303‧‧‧品質指標資料
304‧‧‧庫存指標資料
305‧‧‧環境指標資料
310‧‧‧測量值檔案
311‧‧‧生產指標資料表單
312‧‧‧維修指標資料表單
313‧‧‧品質指標資料表單
314‧‧‧庫存指標資料表單
315‧‧‧環境指標資料表單
320‧‧‧模型值列表
330‧‧‧平均容許差列表
340‧‧‧測量容許差列表
901‧‧‧處理器
902‧‧‧記憶體
903‧‧‧輔助記憶裝置
904‧‧‧輸入裝置
905‧‧‧通訊裝置
906‧‧‧顯示器
990‧‧‧處理電路
第1圖係第1實施形態之生產管理系統200的構成圖。
第2圖係第1實施形態之生產控制裝置100的構成圖。
第3圖係第1實施形態之模型值評估部130的構成圖。
第4圖係第1實施形態之參數值評估部140的構成圖。
第5圖係第1實施形態之記憶部191的構成圖。
第6圖係第1實施形態之生產資料300的構成圖。
第7圖係表示第1實施形態之複數個測量值檔案310的圖。
第8圖係第1實施形態之生產控制方法的流程圖。
第9圖係實施形態之生產控制裝置100的硬體構成圖。
在實施形態及圖面，對相同之元件或彼此相當之元件附加相同的符號。被附加相同的符號之元件的說明係適當地省略或簡化。
根據第1圖至第8圖，說明生產管理系統200。
根據第1圖，說明生產管理系統200的構成。
生產管理系統200係進行生產管理之系統。
具體而言，生產管理系統200係在下世代工廠使用多個感測器的自動化生產系統。
在生產管理系統200，包括生產控制裝置100、複數台生產裝置(210A~210C)、資訊系統220、管理系統230以及利用者終端機240。在複數台生產裝置(210A~210C)之各台，具備控制機器(211A~211C)。
將從生產裝置210A至生產裝置210C總稱為生產裝置210。將從控制機器211A至控制機器211C總稱為控制機器211。
生產控制裝置100係經由網路201與控制機器211進行通訊。又，生產控制裝置100係經由網路202，與資訊系統220及管理系統230進行通訊。
生產控制裝置100係控制生產裝置210的裝置。
具體而言，生產控制裝置100係所製造執行系統(MES：Manufacturing Execution System)。
關於生產控制裝置100之細部將後述。
生產裝置210係生產製品或其他之物品的裝置，並具備控制機器211。
控制機器211係具有控制生產裝置210之控制參數的機器。
生產裝置210係藉由根據在控制參數所設定之參數值動作，而生產物品。
又，生產裝置210係定期地產生生產資料。
生產資料含有與複數個指標對應的複數個測量值。
測量值係表示生產裝置之狀況的值。又，測量值係藉生產裝置210所實測之值。
關於指標之種類將後述。
資訊系統220係經由網路202與生產控制裝置100、管理系統230以及利用者終端機240進行通訊的系統。
具體而言，資訊系統220係設置於雲端之資料處理中心。
管理系統230係管理生產裝置210的系統。
具體而言，管理系統230係在ERP(Enterprise Resource
Planning)之企業資源計劃系統。企業資源計劃系統具有即時性。在ERP，發生生產訂單之變更的情況，藉由管理系統230對各生產裝置210發出動態指示，可不會停止生產地再構成生產整體。
利用者終端機240係利用者為了利用資訊系統220所使用之終端機。
根據第2圖，說明生產控制裝置100的構成。
生產控制裝置100係包括處理器901、記憶體902、輔助記憶裝置903、輸入裝置904、通訊裝置905以及顯示器906之硬體的電腦。這些硬體係經由信號線彼此連接。
處理器901係進行處理的IC(Integrated Circuit)，並控制其他的硬體。具體而言，處理器901係CPU、DSP或GPU。CPU係Central Processing Unit之簡稱，DSP係Digital Signal Processor之簡稱，GPU係Graphics Processing Unit之簡稱。
記憶體902係揮發性之記憶裝置。記憶體902係，亦被稱為主記憶裝置或主記憶體。具體而言，記憶體902係RAM(Random Access Memory)。
輔助記憶裝置903係不揮發性之記憶裝置。具體而言，輔助記憶裝置903係ROM、HDD或快閃記憶體。ROM係Read Only Memory之簡稱，HDD係Hard Disk Drive之簡稱。
將由處理器901、記憶體902以及輔助記憶裝置903所集合的硬體稱為「處理電路」。
輸入裝置904係受理輸入之裝置。具體而言，輸入裝置904係鍵盤、滑鼠、數字鍵或觸控面板。
通訊裝置905係進行通訊之裝置，包括接收器與發射器。具體而言，通訊裝置905係通訊晶片或NIC(Network Interface Card)。
顯示器906係顯示影像等之顯示裝置。具體而言，顯示器906係液晶顯示器。顯示器906係亦稱為監視器。
生產控制裝置100係作為功能構成的元件，包括測量值收集部110、測量值抽出部120、模型值評估部130、參數值評估部140以及測量值提供部150之「部」。「部」的功能係以軟體所實現。關於「部」的功能將後述。
在輔助記憶裝置903，記憶實現「部」之功能的程式。實現「部」之功能的程式係被下載至記憶體902，並藉處理器901所執行。
進而，在輔助記憶裝置903記憶OS(Operating System)。OS之至少一部分係被下載至記憶體902，並藉處理器901所執行。
即，處理器901係一面執行OS，一面執行實現「部」之功能的程式。
執行實現「部」之功能的程式所得之資料係被記憶於記憶體902、輔助記憶裝置903、處理器901內之暫存器或處理器901內之快取記憶體的記憶裝置。
記憶體902係作用為記憶在生產控制裝置100所使用、產生、輸入、輸出、傳送或接收之資料的記憶部191。但，亦可其他的記憶裝置作用為記憶部191。
輸入裝置904係作用為受理輸入之受理部192。
通訊裝置905作用為對資料進行通訊的通訊部。在通訊裝置905，接收器作用為接收資料的接收部，發射器作用為傳送資料的傳送部。
顯示器906作用為顯示影像等之顯示部。
亦可生產控制裝置100具備替代處理器901的複數個處理器。複數個處理器分擔實現「部」之功能之程式的執行。
實現「部」之功能的程式係可電腦可讀取地記憶於磁碟、光碟或快閃記憶體等之不揮發性的記憶媒體。不揮發性的記憶媒體係不是暫時性之有形的媒體。
電腦程式產品(亦只稱為程式產品)係不限定為外觀形式之物，係下載電腦可讀取之程式。
亦可將「部」解讀成「處理」或「步驟」。亦可以軔體實現「部」之功能。
根據第3圖，說明模型值評估部130的構成。
模型值評估部130包括平均值算出部131、平均差分算出部132、平均差分判定部133、模型值更新部134以及通知部135。關於這些功能將後述。
根據第4圖，說明參數值評估部140的構成。
參數值評估部140包括測量差分算出部141、測量差分判定部142以及參數控制部143。關於這些功能將後述。
根據第5圖，說明記憶部191的構成。
在記憶部191，記憶複數個測量值檔案310、模型值列表320、平均容許差列表330以及測量容許差列表340等。
複數個測量值檔案310係對應於複數個指標。關於指標之
種類將後述。
測量值檔案310含有從複數台生產裝置210所得之複數個測量值。具體而言，測量值檔案310係在指標與生產裝置210之各組含有測量值。
模型值列表320係在指標與生產裝置210之各組含有模型值。模型值係成為目標之值。具體而言，模型值係藉大數據分析所導出之製品生產的參考值。
平均容許差列表330係對各指標含有平均容許差。平均容許差係所容許之平均差分的上限。平均差分係複數個測量值之平均與模型值的差。
測量容許差列表340係對各指標含有測量容許差。測量容許差係所容許之測量差分的上限。測量差分係測量值與模型值的差。
生產控制裝置100的動作相當於生產控制方法。又，生產控制方法之程序相當於生產控制程式之程序。
首先，說明測量值收集處理。
測量值收集處理係藉測量值收集部110定期地被執行。
在測量值收集處理，測量值收集部110係從各台生產裝置210，收集生產資料300。生產資料300係含有與複數個指標對應之複數個測量值。
根據第6圖，說明生產資料300。
生產資料300包含生產指標資料301、維修指標資料302、品質指標資料303、庫存指標資料304以及環境指標資料305
之指標資料。
生產指標資料301係含有關於生產指標之測量值的資料。關於生產指標將後述。
維修指標資料302係含有關於維修指標之測量值的資料。關於維修指標將後述。
品質指標資料303係含有關於品質指標之測量值的資料。關於品質指標將後述。
庫存指標資料304係含有關於庫存指標之測量值的資料。關於庫存指標將後述。
環境指標資料305係含有關於環境指標之測量值的資料。關於環境指標將後述。
在取得生產資料300後，測量值收集部110係對生產資料300所含的各指標資料，將指標資料所含的測量值登錄於與指標資料之種類對應的測量值檔案310。
根據第7圖，說明複數個測量值檔案310。
複數個測量值檔案310被分類成生產指標資料表單311、維修指標資料表單312、品質指標資料表單313、庫存指標資料表單314以及環境指標資料表單315。
生產指標資料表單311係被登錄關於生產指標之測量值的測量值檔案310。生產指標係原材料call時間、生產程序識別符、元件品質以及生產程序事件履歷等。測量值收集部110係將生產指標資料301所含的測量值登錄於生產指標資料表單311。
維修指標資料表單312係被登錄關於維修指標之測量值的測量值檔案310。維修指標被分類成生產程序事件履歷、裝置
健康狀態status以及檢查次數等。測量值收集部110係將維修指標資料302所含的測量值登錄於維修指標資料表單312。
品質指標資料表單313係被登錄關於品質指標之測量值的測量值檔案310。品質指標被分類成元件品質及生產程序事件履歷等。測量值收集部110係將品質指標資料303所含的測量值登錄於品質指標資料表單313。
庫存指標資料表單314係被登錄關於庫存指標之測量值的測量值檔案310。庫存指標被分類成原材料call時間及生產程序識別符等。測量值收集部110係將庫存指標資料304所含的測量值登錄於庫存指標資料表單314。
環境指標資料表單315係被登錄關於環境指標之測量值的測量值檔案310。環境指標被分類成耗電力、運轉時間以及檢查次數等，測量值收集部110係將環境指標資料305所含的測量值登錄於環境指標資料表單315。
根據第8圖，說明生產控制方法。
在步驟S110，利用者係操作輸入裝置904，對生產控制裝置100輸入指定指標。指定指標係指定複數個指標中之任一個指標的命令。即，利用者係可經由HMI(Human Machine Interface)指定指標。
然後，受理部192係受理所輸入之指定指標。
將以指定指標所指定之指標稱為指定指標。
步驟S120係測量值抽出處理。
在步驟S120，測量值抽出部120係從與指定指標對應之測量值檔案310，抽出與指定指標對應之測量值。所抽出之測
量值係最新的測量值。
具體而言，測量值抽出部120係從複數個測量值檔案310選擇與指定指標對應之測量值檔案310。而且，測量值抽出部120係從所選擇之測量值檔案310，對各生產裝置210，抽出與指定指標對應之測量值。
步驟S131係平均值算出處理。
在步驟S131，平均值算出部131係使用在步驟S120所抽出之測量值，算出測量平均值。測量平均值係與複數台生產裝置210對應之複數個測量值的平均。
平均值Da係可使用測量值Dg，以以下之數學式(1)表示。i係意指第i台生產裝置210。N係意指生產裝置210的台數。
步驟S132係平均差分算出處理。
在步驟S132，平均差分算出部132係使用在步驟S131所算出之平均值及與指定指標對應之模型值，算出平均差分。平均差分係平均值與模型值之差。
具體而言，平均差分算出部132係從模型值列表320抽出與指定指標對應之模型值，再算出所抽出之模型值與在步驟S131所算出之平均值的差。所算出之差係平均差分。
在LMSE(Least Mean Square Error)數學方式，平均差分Ee係可使用平均值Da與模型值Dm，以以下之數學式
(2)表示。i係意指第i台生產裝置210。N係意指生產裝置210的台數。
步驟S133係平均差分判定處理。
在步驟S133，平均差分判定部133係將在步驟S132所算出之平均差分與平均容許差比較。
具體而言，平均差分判定部133係從平均容許差列表330抽出與指定指標對應之平均容許差。而且，平均差分判定部133係將在步驟S132所算出之平均差分與從平均容許差列表330所抽出之平均容許差比較。
在平均差分是平均容許差以下的情況，處理係移至步驟S141。
在平均差分比平均容許差更大的情況，處理係移至步驟S134。
步驟S134係模型值更新處理。
在步驟S134，模型值更新部134係更新在步驟S132所使用之模型值。
具體而言，模型值更新部134係如以下所示更新模型值。
資訊系統220係可提供新的模型值。
首先，模型值更新部134係從資訊系統220取得與指定指標對應之新的模型值。更具體而言，模型值更新部134係從資
訊系統220，對各生產裝置210取得與指定指標對應之新的模型值。
接著，模型值更新部134係從模型值列表320，對各生產裝置210選擇與指定指標對應之模型值。
然後，模型值更新部134係將對各生產裝置210所選擇之模型值更新成新的模型值。
步驟S135係通知處理。
在步驟S135，通知部135係向管理系統230通知與指定指標對應之平均差分比平均容許差更大。
具體而言，通知部135係向管理系統230傳送用以通知與指定指標對應之平均差分比平均容許差更大的事件。
管理系統230係接受事件，並向資訊系統220詢問是否需要變更與指定指標對應之模型值。在有需要變更與指定指標對應之模型值之回饋的情況，資訊系統220係檢查是否需要變更生產計劃。
在步驟S135之後，處理係結束。
步驟5141係測量差分算出處理。
在步驟S141，測量差分算出部141係使用在步驟S120所抽出之測量值及與指定指標對應之模型值，算出測量差分。測量差分係測量值與模型值之差。
具體而言，測量差分算出部141係從模型值列表320抽出與指定指標對應之模型值，再算出所抽出之模型值與在步驟S120所抽出之測量值的差。所算出之差係測量差分。
在LMSE數學方式，測量差分Ec係可使用測量值
Dg與模型值Dm，以以下之數學式(3)表示。i係意指第i台生產裝置210。n係意指生產裝置210的台數。
步驟S142係測量差分判定處理。
在步驟S142，測量差分判定部142係將在步驟S141所算出之測量差分與測量容許差比較。
具體而言，測量差分判定部142係從測量容許差列表340抽出與指定指標對應之測量容許差。而且，測量差分判定部142係將在步驟S141所算出之測量差分與從測量容許差列表340所抽出之測量容許差比較。
在測量差分是測量容許差以下的情況，處理係結束。
在測量差分比測量容許差更大的情況，處理係移至步驟S143。
步驟S143係參數控制處理。
在步驟S143，參數控制部143係變更控制生產裝置210之控制參數的參數值。
具體而言，參數控制部143係對各生產裝置210，如以下所示變更參數值。
首先，參數控制部143係從控制機器211取得對生產裝置210的控制機器211所設定之參數值。在此時，參數值之取得係比生產資料之收集更優先。
接著，參數控制部143係變更所取得之參數值。具體而言，
參數控制部143係根據測量差分之大小來決定變更量，並根據測量值與模型值之大小，調整參數值。
然後，參數控制部143係對控制機器211供給變更後的參數值。控制機器211係接受變更後的參數值，並將所設定之參數值更新成變更後的參數值。
步驟S143之後，處理係結束。
最後，說明測量值提供處理。
測量值提供處理係藉測量值提供部150定期地被執行。
在測量值提供處理，測量值提供部150係對資訊系統220提供複數個測量值檔案310。
具體而言，測量值提供部150係對第7圖所示的各資料表單，壓縮資料表單，再將壓縮後之資料表單傳送至資訊系統220。
生產控制裝置100係藉由將製品指標及環境指標等之模型值與生產資料之測量值比較，可最佳地管理生產裝置210之控制參數。具體而言，在測量值與模型值大為偏移的情況，在收集生產資料之下一個週期，可動態地以線上發出控制指示。藉此，可使生產程序變成最佳。又，在測量平均值與模型值大為偏移的情況，生產控制裝置100係向管理系統230即時地通知。通知係作為生產事件，反映至ERP，而在較早之時序調整供應及生產計劃。
在實施形態，亦可生產控制裝置100的功能係藉
硬體所實現。
在第9圖，表示藉硬體實現生產控制裝置100的功能之情況的構成。
生產控制裝置100具備處理電路990。處理電路990係亦稱為處理電路。
處理電路990係實現測量值收集部110、測量值抽出部120、模型值評估部130、參數值評估部140、測量值提供部150以及記憶部191之「部」的功能之專用的電子電路。
具體而言，處理電路990係單一電路、複合電路、程式化之處理器、並列程式化之處理器、邏輯化IC、GA、ASIC、FPGA或這些之組合。GA係Gate Array之簡稱，ASIC係Application Specific Integrated Circuit之簡稱，FPGA係Field-Programmable Gate Array之簡稱。
亦可生產控制裝置100具備替代處理電路990之複數個處理電路。複數個處理電路分擔「部」之功能。
亦可生產控制裝置100的功能係以軟體與硬體之組合所實現。即，亦可藉軟體實現「部」之功能的一部分，藉硬體實現剩下之「部」的功能。
實施形態係較佳形態之舉例表示，不是圖謀限制本發明的技術性範圍。實施形態係亦可局部地實施，亦可與其他的形態組合並實施。亦可適當地變更使用流程圖等所說明之程序。
100‧‧‧生產控制裝置
110‧‧‧測量值收集部
120‧‧‧測量值抽出部
130‧‧‧模型值評估部
140‧‧‧參數值評估部
150‧‧‧測量值提供部
191‧‧‧記憶部
192‧‧‧受理部
901‧‧‧處理器
902‧‧‧記憶體
903‧‧‧輔助記憶裝置
904‧‧‧輸入裝置
905‧‧‧通訊裝置
906‧‧‧顯示器
Claims (8)
- 一種生產控制裝置，包括：測量差分算出部，係作為測量差分，算出表示生產裝置之狀況的測量值與是成為目標之值的模型值之差；及參數控制部，係在該測量差分比測量容許差更大的情況，變更控制該生產裝置之控制參數的參數值。
- 如申請專利範圍第1項之生產控制裝置，其中該參數控制部係從該生產裝置取得在該生產裝置所設定之參數值，並變更所取得之參數值後，對該生產裝置供給變更後的參數值。
- 如申請專利範圍第1項之生產控制裝置，其中該生產控制裝置係包括：平均值算出部，係算出是從複數台生產裝置所得之複數個測量值的平均之測量平均值；及平均差分算出部，係作為平均差分，算出該測量平均值與該模型值的差；該參數控制部係在該平均差分比平均容許差更小，且該測量差分比該測量容許差更大的情況，變更該參數值。
- 如申請專利範圍第3項之生產控制裝置，其中具備模型值更新部，該模型值更新部係在該平均差分比該平均容許差更大的情況，更新該模型值。
- 如申請專利範圍第4項之生產控制裝置，其中該生產控制裝置係具備記憶該模型值之記憶部；該模型值更新部係從提供新的模型值之資訊系統取得該新 的模型值，並將所記憶之該模型值更新成該新的模型值。
- 如申請專利範圍第3至5項中任一項之生產控制裝置，其中具備通知部，該通知部係在該平均差分比該平均容許差更大的情況，向管理該生產裝置之管理系統，通知該平均差分比該平均容許差更大。
- 如申請專利範圍第1項之生產控制裝置，其中該生產控制裝置係包括：記憶部，係記憶與複數個指標對應之複數個測量值檔案；受理部，係受理指定該複數個指標中之任一個指標的指定指標；以及測量值抽出部，係從與以該指定指標所指定之指標對應的測量值檔案抽出該測量值。
- 一種生產控制程式產品，用以使電腦執行以下的處理：測量差分算出處理，係作為測量差分，算出表示生產裝置之狀況的測量值與是成為目標之值的模型值之差；及參數控制處理，係在該測量差分比測量容許差更大的情況，變更控制該生產裝置之控制參數的參數值。
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