JP2017151814A - 災害情報を利用した生産調整システム - Google Patents

Abstract

【課題】外部および内部の情報に基づいて、複数の機械の生産を指令する。
【解決手段】生産調整システム（１０）は、複数の機械を含むセル（１６）と、該セルに通信可能に接続されていて前記セルを制御するセル制御装置（１８）と、該セル制御装置に通信可能に接続されていて災害情報を取得する上位管理コントローラ（２０）とを含む。セル制御装置は、セルの少なくとも一つのセンサ（Ｓ０、Ｓ１〜Ｓ３）から取得したセルの状態情報と上位管理コントローラから取得した災害情報とに基づいて複数の機械に指令する指令部（３１）を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、セルの生産を調整する生産調整システム、特に災害情報を利用した生産調整システムに関する。

地震などの災害が発生したときには、数値制御装置および該数値制御装置により制御される機械が破損する場合がある。さらに、破損した機械によってワークが損傷したり、人的被害が惹起される可能性もある。従って、災害発生時には、操作者は、数値制御装置による機械のプログラム運転を手動で停止させている。

操作者が手動で機械を停止させる場合には機械の停止が遅れる場合があり、そのような場合には機械やワークなどが損傷するのを避けられない。このため、特許文献１には、地震情報を利用してプログラム運転を自動的に停止させたり工具を退避させられる数値制御装置が開示されている。

特許第5037372号

特許文献１では、単一の数値制御装置が地震情報を受信して、対応する機械を停止させている。しかしながら、通常は工場には同一または異なる種類の複数の機械が設置されている。このため、複数の機械に対応する複数の数値制御装置のそれぞれに地震情報を受信させると、システム全体の構成が複雑になり、またコストも増加する。

また、機械内部において異常が発生した場合には、特許文献１の数値制御装置は機械を停止させられない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、外部からの災害情報および複数の機械の内部情報に基づいて、複数の機械の生産を指令する簡易な生産調整システムを提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、複数の機械と該複数の機械を制御する複数の機械制御装置と少なくとも一つのセンサとを含むセルと、該セルに通信可能に接続されていて前記セルを制御するセル制御装置と、該セル制御装置に通信可能に接続されていて災害情報を取得する上位管理コントローラと、を具備し、前記セル制御装置は、前記セルの前記少なくとも一つのセンサから取得した前記セルの状態情報と前記上位管理コントローラから取得した災害情報とに基づいて前記複数の機械に指令する指令部を含む、生産調整システムが提供される。
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記上位管理コントローラが前記災害情報を取得した場合には、前記指令部は、前記セルの前記状態情報に基づいて前記複数の機械のそれぞれの異常の有無を判断して前記複数の機械のそれぞれに指令する。
３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記セルの状態情報は、前記複数の機械の偏差、速度、加速度、負荷状態、アラーム情報および振動状態、もしくは前記セルの温度、湿度および電源状態のうち、少なくとも一つを含む。
４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明において、前記指令部は、前記複数の機械の速度、電流およびトルクのうちの少なくとも一つをリアルタイムに指令する。
５番目の発明によれば、１番目の発明において、前記セル制御装置は、前記災害情報に基づいて、前記複数の機械の生産計画持続可能性を判断する判断部を含んでおり、前記指令部は、前記判断部に判断された生産計画持続可能性に基づいて前記複数の機械のそれぞれに指令する。
６番目の発明によれば、５番目の発明において、前記判断部は、前記複数の機械のうち、生産されるべき製品の原材料の供給地域と前記災害情報に含まれる災害発生場所とが一致する機械に対して前記生産計画持続可能性がないと判断し、前記指令部は前記一致する機械に対して生産中止を指令する。
７番目の発明によれば、６番目の発明において、前記指令部は、前記原材料の供給地域を前記災害発生場所とは異なる他の地域に変更するまで前記一致する機械に対して生産中止を指令する。

本発明においては、単一のセル制御装置が外部からの災害情報とセル内部の状態情報とを集約して、複数の機械に指令している。このため、災害発生時には複数の機械のうちのいくつかを迅速に停止させて被害が拡大するのを防止すると共に、機械に処理されるワークの品質を確保することもできる。さらに、システム全体を簡易にすることもできる。

添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれら目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明解になるであろう。

本発明に基づく生産調整システムのブロック図である。 生産調整システムの動作を示すフローチャートである。 生産計画持続可能性を判断するためのフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。

図１は本発明に基づく生産調整システムのブロック図である。生産調整システム１０は、少なくとも１つ、好ましくは複数（図示例では３つ）の機械Ｒ１〜Ｒ３、並びに機械Ｒ１〜Ｒ３を制御する少なくとも１つ（通常は機械と同数）の機械制御装置（数値制御装置）１４ａ〜１４ｃを含むセル１６と、機械制御装置１４ａ〜１４ｃの各々と通信可能に構成されたセル制御装置（セルコントローラ）１８と、セル制御装置１８と通信可能に構成された上位管理コントローラ２０とを備えている。機械制御装置１４ａ〜１４ｃは、それぞれ機械Ｒ１〜Ｒ３の動作制御を行うとともに、それぞれの機械において測定されたデータをセル制御装置１８に送信する。

セル１６は、予め定められた作業を実施するための複数の機械の集合である。また機械Ｒ１〜Ｒ３は例えば、工作機械、多関節ロボット、パラレルリンクロボット、製造機械、産業機械等であり、各機械は互いに同一のものでも異なるものでもよい。

図１においては、機械Ｒ１〜Ｒ３のそれぞれにセンサＳ１〜Ｓ３が取付けられている。これらセンサＳ１〜Ｓ３は、機械Ｒ１〜Ｒ３の偏差、速度、加速度、負荷状態、アラーム情報、温度および振動状態のうちの少なくとも一つを状態情報として検出する。また、センサＳ０がセル１６内に配置されている。センサＳ０はセル１６の振動状態、温度、湿度および電源状態のうちの少なくとも一つを状態情報として検出する。

なお、本発明では、セル１６は、製品を製造する工場等に設置可能であるのに対して、セル制御装置１８及び上位管理コントローラ２０は、工場とは異なる建屋等に設置可能である。この場合には、セル制御装置１８と機械制御装置１４ａ〜１４ｃとは、イントラネット等のネットワーク（第一通信部２２）を介して接続することができる。また、上位管理コントローラ２０は、工場とは離れた事務所等に設置可能である。この場合には、上位管理コントローラ２０は、インターネット等のネットワーク（第二通信部２４）を介して、セル制御装置１８と通信可能に接続することができる。但しこれは一例であり、第一通信部２２は、セル制御装置１８と機械制御装置１４ａ〜１４ｃとを通信可能に接続するものであればどのようなものでもよく、また第二通信部２４は、セル制御装置１８と上位管理コントローラ２０とを通信可能に接続するものであればどのようなものでもよい。

セル制御装置１８は、セル１６を制御するように構成されており、具体的には、機械制御装置１４ａ〜１４ｃに各種の指令を送出したり、機械制御装置１４ａ〜１４ｃからそれぞれ機械Ｒ１〜Ｒ３の稼働の状態（上述のデータも含む）等を取得したりすることができる。

図１に示されるように、セル制御装置１８は、第一通信部２２を介してセンサＳ０〜Ｓ３により検出されたセル１６の状態情報を受信すると共に、第二通信部２４を介して上位管理コントローラ２０により受信された災害情報を取得する。そして、セル制御装置１８は、セル１６の状態情報と災害情報とに基づいて複数の機械Ｒ１〜Ｒ３に指令する指令部３１を含んでいる。具体的には、指令部３１は、複数の機械Ｒ１〜Ｒ３の速度、電流およびトルクのうちの少なくとも一つをリアルタイムに指令する。

さらに、セル制御装置１８は、災害情報に基づいて、複数の機械Ｒ１〜Ｒ３の生産計画持続可能性を判断する判断部３２を含んでいる。判断部３２は、後述するように機械Ｒ１〜Ｒ３の異常を状態情報ならびに状態情報および災害情報の両方に基づいて判断することもできる。

上位管理コントローラ２０は、例えばパーソナルコンピュータであり、各種のネットワークを通じて災害情報を受信する。災害情報は災害に関するあらゆる情報であり、災害が発生した場所を含んでいる。災害の種類としては、津波、地震、噴火、気象および台風などが含まれる。また、火災、爆発、テロなどの人的要因の災害も含まれる。そのような災害情報は、災害の種類毎に、災害の規模の程度が複数の段階で定められているものとする。

図２は本発明に基づく生産調整システムの動作を示すフローチャートである。以下、これら図面を参照しつつ、生産調整システム１０の動作について説明する。図２に示される内容は所定の制御周期毎に繰返し実施されるものとする。

なお、セル１６による生産計画が上位管理コントローラ２０によって予め設定されている。図２のステップＳ１１が実施されるときには、機械制御装置１４ａ〜１４ｃは生産計画に基づいて複数の機械Ｒ１〜Ｒ３のそれぞれを制御しているものとする。そして、センサＳ０、Ｓ１〜Ｓ３は前述した状態情報を所定時間毎に検出しているものとする。さらに、上位管理コントローラ２０は、災害情報を外部から常時受信するようにしている。

はじめに、ステップＳ１１において、セル制御装置１８がセル１６のセンサＳ０、Ｓ１〜Ｓ３から状態情報を取得する。そして、ステップＳ１２において、セル制御装置１８の判断部３２が、センサＳ１〜Ｓ３により取得された状態情報のそれぞれに基づいて、機械Ｒ１〜Ｒ３のそれぞれの異常の有無を判定する。なお、状態情報のそれぞれに応じて閾値が予め設定されているものとする。判断部３２は状態情報と、これに対応する閾値とを比較して、機械Ｒ１〜Ｒ３のそれぞれの異常を判定する。全ての機械Ｒ１〜Ｒ３に異常がないと判定された場合にはステップＳ１４に進む。

これに対し、少なくとも一つの機械に異常があると判定された場合には、ステップＳ１３において、セル制御装置１８の指令部３１は、異常のある機械に対して生産中止指令を指令する。この場合、指令部３１は、異常のない機械に対して増産指令を同時に指令し、それにより、セル１６の歩留まりを補償する。当然のことながら、全ての機械Ｒ１〜Ｒ３に異常があると判定された場合には、指令部３１は、全ての機械Ｒ１〜Ｒ３に生産中止指令を指令する。

また、ステップＳ１２においては、判断部３２はセンサＳ０により取得された状態情報に基づいてセル１６の異常の有無を判定してもよい。セル１６に異常があると判定された場合には、指令部３１は、全ての機械Ｒ１〜Ｒ３に生産中止指令を指令する。

次いで、ステップＳ１４においては、セル制御装置１８が上位管理コントローラ２０にアクセスする。上位管理コントローラ２０が災害情報を受信していない場合には、ステップＳ１１に戻り、処理を繰り返す。上位管理コントローラ２０が災害情報を受信している場合には、ステップＳ１６に進んで、判断部３２が予め設定された生産計画を持続可能であるか否かを判断する。

図３は生産計画持続可能性を判断するためのフローチャートである。ステップＳ２１においては、判断部３２は災害情報のうちの災害発生場所を抽出する。また、複数の機械Ｒ１〜Ｒ３のそれぞれが処理するワークおよび複数の機械Ｒ１〜Ｒ３のそれぞれに供給される材料（以下、これらを単に「原材料」と呼ぶ）は、そのような原材料の供給地域（生産場所）が予め定められている。ステップＳ２１においては、災害発生場所とそれぞれの供給地域とが異なっているか否かが判定される。

災害発生場所と或る機械の原材料の供給地域とが一致する場合には、判断部３２はその機械について生産計画持続不可能と判断する。この場合には、ステップＳ２８に進んで、指令部３１がその機械に生産中止指令を指令する。ただし、生産中止指令は、現在使用している原材料が尽きた後に指令されるものとする。また、上位管理コントローラ２０が原材料の供給地域を災害発生場所とは異なる他の地域に変更した場合には、指令部３１は生産中止指令を解除し、通常の生産指令に戻す。

なお、ステップＳ２１において全ての機械の原材料の供給地域と災害発生場所とが一致する場合には、判断部３２は全ての機械について生産計画持続不可能と判断する。この場合には、指令部３１は複数の機械Ｒ１〜Ｒ３の全てに対して生産中止指令を指令する。

災害発生場所と原材料の供給地域とが一致する他の機械については、ステップＳ２２において、判断部３２は、災害情報に基づいて災害規模が所定規模以上であるか否かを判断する。災害規模が所定規模以上である場合にはステップＳ２３に進み、災害規模が所定規模以上でない場合にはステップＳ２５に進む。

ステップＳ２３では、判断部３２は、セル１６の場所が災害発生場所から所定距離以内に在るか否かを判断する。セル１６の場所が災害発生場所から所定距離以内である場合にはステップＳ２４に進む。この場合には、所定規模以上の災害がセル１６から近距離で発生しているものと判断し、指令部３１は複数の機械Ｒ１〜Ｒ３の全てに対して生産中止指令を指令する。

また、セル１６の場所が災害発生場所から所定距離以内でない場合にはステップＳ２５に進む。ステップＳ２５においては、ステップＳ１１と同様に、セル制御装置１８がセル１６のセンサＳ０、Ｓ１〜Ｓ３から状態情報を取得する。そして、ステップＳ２６においては、ステップＳ１２と同様に、センサＳ０、Ｓ１〜Ｓ３により取得された状態情報のそれぞれに基づいて、機械Ｒ１〜Ｒ３のそれぞれの異常の有無を判定する。少なくとも一つの機械に異常が在る場合にはステップＳ２７に進み、全ての機械Ｒ１〜Ｒ３に異常がない場合にはステップＳ２５に戻る。

ステップＳ２７においては、ステップＳ１３と同様に、指令部３１は、異常のある機械に対して生産中止指令を指令すると共に、異常のない機械に対して増産指令を指令する。これにより、セル１６の歩留まりを補償する。このように、本発明では、災害の規模およびセル１６と災害発生場所との間の距離に応じて、生産中止指令を指令している。つまり、災害が発生した場合でも、必ずしも生産中止指令が指令されない場合がある。このため、本発明では、適切な生産調整を行うことが可能である。

このように、本発明においては、単一のセル制御装置１８が外部からの災害情報とセル１６の状態情報とを集約し、これら情報に基づいて複数の機械Ｒ１〜Ｒ３に指令している。このため、災害発生時には複数の機械のいくつかを自動的に迅速に停止させるよう生産調整している。このため、災害による被害が拡大するのを防止すると共に、機械に処理されるワークの品質を確保することも可能である。また、生産中止指令の代わりに、減産指令を指令してもよく、さらに適切に生産調整できるのが分かるであろう。また、生産調整システム１０の構成を簡易にすることもできる。

典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、前述した変更および種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。

１０ 生産調整システム
１４ａ〜１４ｃ 機械制御装置
１６ セル
１８ セル制御装置
２０ 上位管理コントローラ
２２ 第一通信部
２４ 第二通信部
３１ 指令部
３２ 判断部
Ｒ１〜Ｒ３ 機械
Ｓ０、Ｓ１〜Ｓ３ センサ

前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、複数の機械と該複数の機械を制御する複数の機械制御装置と少なくとも一つのセンサとを含むセルと、該セルに通信可能に接続されていて前記セルを制御するセル制御装置と、該セル制御装置に通信可能に接続されていて災害情報を取得する上位管理コントローラと、を具備し、前記セル制御装置は、前記セルの前記少なくとも一つのセンサから取得した前記セルの状態情報と前記上位管理コントローラから取得した災害情報とに基づいて前記複数の機械に指令する指令部を含む、生産調整システムが提供される。
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記上位管理コントローラが前記災害情報を取得した場合には、前記指令部は、前記セルの前記状態情報に基づいて前記複数の機械のそれぞれの異常の有無を判断して前記複数の機械のそれぞれに指令する。
３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記セルの状態情報は、前記複数の機械の偏差、速度、加速度、負荷状態、温度、アラーム情報および振動状態、もしくは前記セルの温度、湿度および電源状態のうち、少なくとも一つを含む。
４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明において、前記指令部は、前記複数の機械の速度、電流およびトルクのうちの少なくとも一つをリアルタイムに指令する。
５番目の発明によれば、１番目の発明において、前記セル制御装置は、前記災害情報に基づいて、前記複数の機械の生産計画持続可能性を判断する判断部を含んでおり、前記指令部は、前記判断部に判断された生産計画持続可能性に基づいて前記複数の機械のそれぞれに指令する。
６番目の発明によれば、５番目の発明において、前記判断部は、前記複数の機械のうち、生産されるべき製品の原材料の供給地域と前記災害情報に含まれる災害発生場所とが一致する機械に対して前記生産計画持続可能性がないと判断し、前記指令部は前記一致する機械に対して生産中止を指令する。
７番目の発明によれば、６番目の発明において、前記指令部は、前記原材料の供給地域を前記災害発生場所とは異なる他の地域に変更するまで前記一致する機械に対して生産中止を指令する。

Claims (7)

1. 複数の機械（Ｒ１〜Ｒ３）と該複数の機械を制御する複数の機械制御装置（１４ａ〜１４ｃ）と少なくとも一つのセンサ（Ｓ０、Ｓ１〜Ｓ３）とを含むセル（１６）と、
   該セルに通信可能に接続されていて前記セルを制御するセル制御装置（１８）と、
   該セル制御装置に通信可能に接続されていて災害情報を取得する上位管理コントローラ（２０）と、を具備し、
   前記セル制御装置は、前記セルの前記少なくとも一つのセンサから取得した前記セルの状態情報と前記上位管理コントローラから取得した災害情報とに基づいて前記複数の機械に指令する指令部（３１）を含む、生産調整システム。
2. 前記上位管理コントローラが前記災害情報を取得した場合には、前記指令部は、前記セルの前記状態情報に基づいて前記複数の機械のそれぞれの異常の有無を判断して前記複数の機械のそれぞれに指令する請求項１に記載の生産調整システム。
3. 前記セルの状態情報は、前記複数の機械の偏差、速度、加速度、負荷状態、アラーム情報、温度および振動状態、もしくは前記セルの振動状態、温度、湿度および電源状態のうち、少なくとも一つを含む請求項１または２に記載の生産調整システム。
4. 前記指令部は、前記複数の機械の速度、電流およびトルクのうちの少なくとも一つをリアルタイムに指令する請求項１から３のいずれか一項に記載の生産調整システム。
5. 前記セル制御装置は、前記災害情報に基づいて、前記複数の機械の生産計画持続可能性を判断する判断部（３２）を含んでおり、
   前記指令部は、前記判断部に判断された生産計画持続可能性に基づいて前記複数の機械のそれぞれに指令する請求項１に記載の生産調整システム。
6. 前記判断部は、前記複数の機械のうち、生産されるべき製品の原材料の供給地域と前記災害情報に含まれる災害発生場所とが一致する機械に対して前記生産計画持続可能性がないと判断し、
   前記指令部は前記一致する機械に対して生産中止を指令する、請求項５に記載の生産調整システム。
7. 前記指令部は、前記原材料の供給地域を前記災害発生場所とは異なる他の地域に変更するまで前記一致する機械に対して生産中止を指令する、請求項６に記載の生産調整システム。

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