JP2019204224A - Sensor data analysis system and sensor data analysis method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサーデータ分析システムおよびセンサーデータ分析方法に係り、特に、製造業における複数の生産設備からセンサーデータを収集し、工場全体の設備から収集する多様なプロトコルやフォーマットのデータを共通的に扱うための変換を行い、リアルタイムで可視化するのに好適なセンサーデータ分析システムおよびセンサーデータ分析方法に関する。 The present invention relates to a sensor data analysis system and a sensor data analysis method, and in particular, collects sensor data from a plurality of production facilities in the manufacturing industry and collects data of various protocols and formats collected from facilities in the entire factory in common. The present invention relates to a sensor data analysis system and a sensor data analysis method suitable for performing conversion for handling and visualizing in real time.
製造業においては、製品や生産設備の状態を測定するセンサーのデータ収集が進んでいるが、各制御装置の製造会社が提供する独自のプロトコルが多く、旧式のプロトコルが残り続けるなど、多様性を考慮する必要があるため、データの連携や活用は進んでいない。 In the manufacturing industry, data collection of sensors that measure the state of products and production equipment is progressing, but there are many unique protocols provided by the manufacturers of each control device, and there is diversity such as the old-style protocols remaining. Since it is necessary to consider, data linkage and utilization are not progressing.
例えば、製造業における生産設備の稼働情報や製品の品質情報は、インターネット経由で連携するクラウドサービスなどが中心で、一元化のためインターネットクラウド上のサーバで管理されることが多い。これ以外にも生産設備のセンサーデータなどを収集する機能を有するものであれば、様々なシステム形態が考えられるが、クラウド上のサーバでセンサーデータを管理するシステムにおいては、センサーデータをサーバにアップロードするためのネットワーク環境から生じる要因などにより、データの遅延の発生やセキュリティが損なわれるおそれがあり、工場内で閉じたネットワーク内のシステムで処理したいという要請がある。 For example, production facility operation information and product quality information in the manufacturing industry are mainly managed by a server on the Internet cloud for centralization, mainly for cloud services linked via the Internet. In addition to this, various system configurations are possible as long as they have a function to collect sensor data of production equipment, etc. In a system that manages sensor data with a server on the cloud, upload the sensor data to the server. There is a risk that data delays and security may be impaired due to factors arising from the network environment to perform processing, and there is a demand for processing by a system in a closed network in a factory.
しかしながら、従来技術においては、工場内で閉じたネットワーク内において生産設備からのセンサーデータを取得・活用までの一気通貫で取り扱うシステムは、自社製造の設備向けのシステムを除き見当たらなかった。これは、データを一時記憶する制御装置のプロトコルやデータフォーマットが各制御装置製造会社の独自規格に基づいており、他社の生産設備のセンサーデータを統一的に収集することが行われていないためである。 However, in the prior art, there has been no system that handles sensor data from production equipment in a single network until it is acquired and used in a closed network in the factory, except for systems for equipment manufactured in-house. This is because the protocol and data format of the control device that temporarily stores data is based on the original standards of each control device manufacturer, and sensor data of production facilities of other companies is not collected uniformly. is there.
生産現場の作業効率化に向けた改善には、多種多様のデータを持つ生産設備からのセンサーデータを現場全体で統合して、意思決定の参考となる可視化を実現する必要があり、様々なプロトコルからなるセンサーのデータを収集する仕組みが考えられる。例えば、特許文献１には、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）と表示器の通信プロトコルを、表示器とパソコン間の共通プロトコルに変換する技術が開示されている。
To improve production efficiency at production sites, it is necessary to integrate sensor data from production facilities with a wide variety of data throughout the site to achieve visualization that can be used as a reference for decision making. A mechanism for collecting sensor data consisting of For example,
しかしながら、上記特許文献１に記載されたデータ収集システムは、統合したデータの可視化については記載されておらず、また、複数のプロトコルには対応しているが、複数のデータフォーマットの違いには対応していない。すなわち、複数の装置から様々なデータフォーマットが送られてくるので、一括して、データ収集、変換、分析、可視化する処理を行うことはできない。
However, the data collection system described in
本発明の目的は、工場の生産設備から収集されるデータを統一的に扱い、工場内のシステムでセンサーデータをリアルタイムで可視化して、分析を行うことのできるセンサーデータ分析システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a sensor data analysis system that can handle data collected from production facilities of a factory in a unified manner, visualize sensor data in real time by a system in the factory, and perform analysis. is there.
本発明のセンサーデータ分析システムの構成は、好ましくは、工場内の生産設備に設置されるセンサーから出力されセンサーデータを分析するセンサーデータ分析システムであって、データ収集装置と、データ連携サーバとを備え、データ収集装置とデータ連携サーバは、工場内の同一ネットワークにより接続され、データ収集装置は、センサーデータを受信して、プロトコル変換を行って、データ連携サーバに送信し、データ連携サーバは、所定のデータフォーマットとデータ型に従って、受信したセンサーデータのデータフォーマット変換とデータ型変換を行って、外部に送信するようにしたものである。 The configuration of the sensor data analysis system of the present invention is preferably a sensor data analysis system that analyzes sensor data output from a sensor installed in a production facility in a factory, and includes a data collection device and a data linkage server. Provided, the data collection device and the data linkage server are connected by the same network in the factory, the data collection device receives the sensor data, performs protocol conversion, transmits to the data linkage server, In accordance with a predetermined data format and data type, data format conversion and data type conversion of the received sensor data are performed and transmitted to the outside.
本発明によれば、工場の生産設備から収集されるデータを統一的に扱い、工場内のシステムでセンサーデータをリアルタイムで可視化して、センサーデータの分析を行うことのできるセンサーデータ分析システムを提供することができる。 According to the present invention, there is provided a sensor data analysis system capable of uniformly processing data collected from factory production equipment, visualizing sensor data in a factory system in real time, and analyzing sensor data. can do.
以下、本発明に係る実施形態を、図１ないし図１３を用いて説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
先ず、本発明の実施形態に係るセンサーデータ分析システムの概要について説明する。
本発明の実施形態に係るセンサーデータ分析システムは、生産設備からのセンサーデータ取得を実施し、また分析や活用を容易化するためにデータフォーマットを変換し、グラフや表などでリアルタイムな可視化を実現するシステムである。
First, an outline of a sensor data analysis system according to an embodiment of the present invention will be described.
The sensor data analysis system according to the embodiment of the present invention acquires sensor data from production facilities, converts the data format to facilitate analysis and utilization, and realizes real-time visualization with graphs, tables, etc. System.
本システムでは、データ連携サーバがデータ収集装置から送信されるデータを受信する。受信するデータは、メッセージベースまたはファイルベースであり、例えば、ＭＱＴＴ（Message Queue Telemetry Transport)やＦＴＰ（File Transfer Protocol）のなどのプロトコルを使用することにより、ＤＢＭＳ（DataBase Management System）によって管理されるデータソースとの連携に対応することができる。データ連携サーバは、メッセージベースにおいては、メッセージを送信する送信機能、受信する受信機能、それらを仲介する中継機能を有するも装置であれば実現することができる。メッセージベースでの連携には適していない大サイズのデータファイルやバイナリデータ等の受信については、ファイル名やデータソース関連情報等の関連メタ情報のみをメッセージベースで展開し、実ファイル等についてはリアルタイムまたはオンデマンドでのファイル転送要求を行うことで、ＦＴＰでファイルベースのデータ受信を行うようにすればよい。 In this system, the data linkage server receives data transmitted from the data collection device. The data to be received is message-based or file-based, for example, data managed by a DBMS (DataBase Management System) by using a protocol such as MQTT (Message Queue Telemetry Transport) or FTP (File Transfer Protocol). It can correspond to the cooperation with the source. In the message base, the data linkage server can be realized as long as it has a transmission function for transmitting a message, a reception function for reception, and a relay function for mediating them. For receiving large data files and binary data that are not suitable for message-based linkage, only relevant meta information such as file names and data source related information is expanded on a message basis, and real files etc. are real-time. Alternatively, file-based data reception may be performed by FTP by making a file transfer request on demand.
データを受信後、データ連携サーバは、ユーザが事前にブラウザ上で設定したデータフォーマットやデータ型への変換を行う。データフォーマットについては、例えば、テキストベースのデータフォーマットであるＣＳＶ（Comma-Separated Values）、ＪＳＯＮ（JavaScript(登録商標) Object Notation）、ＸＭＬ（eXtensible Markup Language）などのフォーマットからユーザが連携先に合わせて指定したフォーマットに変換する。これ以外にもテキストベースのデータフォーマットであれば、実現可能である。データ型は、ユーザがブラウザ上で設定した項目をキーにデータの中を探索し、一致した項目の値を文字列型と数値型で相互変換を行う。一括変換ではなく、ユーザが項目を指定することで、文字列として扱いたい数値のようにデータを項目に応じて変換の対象から外すことができる。 After receiving the data, the data linkage server performs conversion into a data format or data type set in advance on the browser by the user. As for the data format, for example, the user can select a text-based data format such as CSV (Comma-Separated Values), JSON (JavaScript (registered trademark) Object Notation), XML (eXtensible Markup Language), etc. according to the cooperation destination. Convert to the specified format. Any other text-based data format can be realized. The data type is searched for in the data using the item set by the user on the browser as a key, and the value of the matched item is converted between the character string type and the numeric type. By specifying an item instead of batch conversion, the data can be excluded from the conversion target according to the item, such as a numerical value to be handled as a character string.
そして、データ連携サーバは、変換したデータをデータ可視化サーバや外部連携サーバに、メッセージベースのデータは、ＭＱＴＴやＨＴＴＰ（Hyper Text Transfer Protocol）、ファイルベースのデータは、ＦＴＰのプロトコルを使用してそれぞれ送信する。また、受信データの内容に応じて、予めユーザがブラウザ上で設定した閾値と比較して、閾値を超える場合には、警告装置に異常を示す信号を送信する。 Then, the data linkage server uses the converted data to the data visualization server or external linkage server, message-based data using MQTT or HTTP (Hyper Text Transfer Protocol), and file-based data using FTP protocol. Send. Further, in accordance with the content of the received data, a signal indicating abnormality is transmitted to the warning device when the threshold is exceeded as compared with a threshold set in advance on the browser by the user.
データ可視化サーバは、データ連携サーバからのデータを受信して、ＤＢ（DataBase）に格納する。格納したデータは、ユーザがブラウザから表やグラフの画面レイアウトを設定し、ブラウザ上でリアルタイムなデータ参照を実現する。ユーザは、そのようにデータを参照して異常時の対応や通常時の予兆分析を行うことができる。 The data visualization server receives data from the data linkage server and stores it in a DB (DataBase). For the stored data, the user sets the screen layout of a table or graph from the browser, and realizes real-time data reference on the browser. The user can refer to the data as described above to perform the response at the time of abnormality and the predictive analysis at the normal time.
また、外部連携サーバは、データ連携サーバからのデータを受信して、工場外の全社サーバに送信する。そして、全社サーバの管理者は、各工場から収集されたデータを元に、全社的な経営分析や改善活動につなげることができる。 The external linkage server receives data from the data linkage server and transmits it to the company-wide server outside the factory. The administrator of the company-wide server can connect to company-wide management analysis and improvement activities based on the data collected from each factory.
次に、図１ないし図４を用いて本発明に係るセンサーデータ分析システムの構成について説明する。
センサーデータ分析システム１００は、例えば、本社機構と生産設備としての工場を有する製造業の企業で実現されるシステムであり、本社ネットワーク１０１、工場内ネットワーク１０２の２種類のネットワークを有している。工場内ネットワーク１０２では、複数の生産設備／センサー１１７に接続されている制御装置１１６が生産設備の制御を行い、また、生産設備／センサー１１７からデータを取得し記憶する。そして、データ収集装置１１５が、制御装置１１６の記憶しているデータを収集し、バイナリデータの物理値変換やマッピングタイムスタンプを付与してデータ連携サーバ１１４に送信する。この機能は、例えば、ＯＰＣ ＵＡ(OPC Unified Architecture)に準拠したソフトウェアであれば、実現可能である。
Next, the configuration of the sensor data analysis system according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The sensor
データ収集装置は、一般的なＰＣ（Personal Computer）であってもよいし、専用のハードウェアを用いてもよい。生産設備／センサー１１７を制御する制御装置１１６は、例えば、ＰＬＣである。
The data collection device may be a general PC (Personal Computer) or may use dedicated hardware. The
ここで、工場内ネットワーク１０２では、多数の制御装置１１６と生産設備／センサー１１７を有しており、それぞれ図１のように、Ａ社製、Ｂ社製、Ｃ社製のように多数の会社製のものが混在しているとする。そして、Ａ社製のデータ収集装置１１５には、Ａ社製の制御装置１１６が接続されており、そのＡ社製の制御装置１１６には、Ａ社製の生産設備／センサー１１７が接続されている。一方、Ｂ社製のデータ収集装置１１５には、Ｂ社製の制御装置１１６とＣ社製の制御装置１１６が接続されており、そのＢ社製の制御装置１１６には、Ｂ社製の生産設備／センサー１１７が接続されており、そのＣ社製の制御装置１１６には、Ｃ社製の生産設備／センサー１１７が接続されている。
Here, the in-factory network 102 has a large number of
このように、工場内では、設備を提供する側のメーカが提供する生産設備／センサー１１７が他の装置にデータを送信するためのメーカごとのプロトコルがあり、各メーカは自分の推奨するプロトコルを用いるために、多くのプロトコルが混在している。そこで、データ収集装置１１５を設けることにより、外部のサーバとのプロトコルを統一することが可能である。
As described above, in the factory, there is a manufacturer-specific protocol for the production equipment / sensor 117 provided by the manufacturer on the equipment providing side to transmit data to other devices, and each manufacturer has its own recommended protocol. Many protocols are mixed for use. Therefore, by providing the
データ連携サーバ１１４は、データ収集装置１１５から送信されたデータを受信し、指定されたフォーマットとデータ型に従って、変換し、指定された送信先である他のサーバや装置に配信するためのサーバである。データ連携サーバ１１４では、工場内すべてのデータ収集装置１１５から送信されたデータをプロトコルに応じて受信する。異なる設備メーカが製造した生産設備／センサー１１７は、さまざまなデータフォーマットで送られてくるので、通常だと、共通のフォーマットに変換できない。そのため、ユーザがユーザＰＣ１２０のブラウザ上からデータフローを事前に定義して、データ可視化サーバ１１２と外部連携サーバ１１３にデータを送信する。データフローとは、データ連携サーバ１１４が取り扱うデータをどのようなフォーマットとデータ型に変換し、どこに送信するかを定義するデータである。データフローについては、後に詳説する。また、データフローの作成者は、データフロー内に条件式により発行の有無が左右される条件情報を定義することにより、異常のあるデータの受信をトリガーとして警告装置１１８やその他稼働状況を告知する機器に送信することも可能である。
The
データ可視化サーバ１１２は、データ連携サーバ１１４からデータを受信して、ＤＢに蓄積し、ユーザからの可視化を実現するサーバである。蓄積されたデータは、ユーザがユーザＰＣ１２０（クライアント装置）のブラウザ上でレイアウトを定義して、そのデータは、リアルタイムに時系列で表示される。ここで、リアルタイムとは、生産設備／センサー１１７の出力するデータが、随時、所定のフォーマットに変換されて、連続的な状態で確認できることを意味する。このデータ可視化サーバ１１２を工場内ネットワーク１０２に設置することにより、ネットワーク遅延の影響が少なくなるため、工場内ネットワーク内だけでデータのリアルタイム性を確保し、ユーザＰＣ１２０上でのデータの可視化を実現する。また、ブラウザ上で表示する画面は、秒単位で自動更新され、ユーザのモニタリングによる生産工程の監視が可能である。
The
外部連携サーバ１１３は、データ連携サーバ１１４からデータを受信して、本社ネットワーク１０１を通じて全社サーバ１１１に送信するためのサーバである。全社サーバ１１１は、各工場の外部連携サーバ１１３からのデータを集約して、全社データとして蓄積、分析をすることにより、経営者または会社の戦略を立案する者が、ユーザＰＣ１２１を使用して全社的な経営の意思決定に活用することができる。
The external cooperation server 113 is a server for receiving data from the
次に、図２ないし図４を用いてセンサーデータ分析システムの各装置のハードウェア・ソフトウェア構成について説明する。
データ連携サーバ１１４は、図２に示すように、ハードウェア構成として、一般的なサーバ装置の構成により実現され、例えば、中央処理装置２０２、主メモリ２０３、記憶装置２０１、通信制御装置２０４がＢＵＳにより接続された形態である。中央処理装置２０２は、主メモリ２０３のプログラムを実行して、データ連携サーバ１１４の各部を制御する。主メモリ２０３は、記憶装置２０１に格納されたプログラムと一時的データを記憶する半導体記憶装置である。記憶装置２０１は、プログラムとデータを格納する大容量記憶装置であり、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの半導体記憶装置か、ＨＤＤなどの磁気記憶装置で実現される。通信制御装置２０４は、ＬＡＮボードなどのネットワークと接続するためのインタフェース装置である。
Next, the hardware / software configuration of each device of the sensor data analysis system will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2, the
本実施形態の記憶装置２０１には、プログラム２０５として、データ受信プログラム（メッセージ）２１１、データ受信プログラム（ファイル）２１２、データフォーマット変換プログラム２１３、データ型変換プログラム２１４、データ日付フォーマット変換プログラム２１５、データ送信プログラム（メッセージ）２１６、データ送信プログラム（ファイル）２１７、データフロー定義プログラム２１８がインストールされている。また、記憶装置２０１には、データとして、データフロー定義ファイル２１９を保持する。データ受信プログラム（メッセージ）２１１と、データ受信プログラム（ファイル）２１２は、それぞれメッセージベース、ファイルベースでデータを受信するプログラムである。データフォーマット変換プログラム２１３は、データのフォーマット変換を行うプログラムである。データ型変換プログラム２１４は、データの型変換を行うプログラムである。データ日付フォーマット変換プログラム２１５は、受取るデータの日付に関するフォーマットを変換するプログラムである。データ送信プログラム（メッセージ）２１６、データ送信プログラム（ファイル）２１７は、それぞれメッセージベース、ファイルベースでデータを送信するプログラムである。データフロー定義プログラム２１８は、ユーザＰＣから入力される情報に従って、データフローを定義するデータフロー定義ファイル２１９を生成するプログラムである。
In the
データ可視化サーバ１１２も、図３に示されるように、ハードウェア構成として、一般的なサーバ装置の構成により実現され、例えば、中央処理装置３０２、主メモリ３０３、記憶装置３０１、通信制御装置３０４がＢＵＳにより接続された形態である。各部の機能は、図２に示すデータ連携サーバ１１４と同様である。
As shown in FIG. 3, the
本実施形態の記憶装置３０１には、プログラム３０５として、データ格納プログラム３１１、画面レイアウト作成プログラム３１２、データ出力プログラム３１３がインストールされている。また、記憶装置３０１には、データベースとして、データ格納ＤＢ３１４を保持する。データ格納プログラム３１１は、送信されてくる設備／センサーデータの出力データをデータ格納ＤＢ３１４に格納するプログラムである。画面レイアウト作成プログラム３１２は、ユーザＰＣ１２０に出力されるセンサーデータ監視画面（詳細は後述）の画面レイアウト情報を作成するプログラムである。データ出力プログラム３１３は、画面レイアウト情報に従ったセンサーデータをユーザＰＣ１２０に出力するプログラムである。
In the
外部連携サーバ１１３も、図４に示されるように、ハードウェア構成として、一般的なサーバ装置の構成により実現され、例えば、中央処理装置４０２、主メモリ４０３、記憶装置４０１、通信制御装置４０４がＢＵＳにより接続された形態である。各部の機能は、図２に示すデータ連携サーバ１１４と同様である。
As shown in FIG. 4, the external cooperation server 113 is also realized by a general server device configuration as a hardware configuration. For example, the
本実施形態の記憶装置４０１には、プログラム４０５として、データ受信プログラム（メッセージ）４１１、データ受信プログラム（ファイル）４１２、データ外部送信プログラム（メッセージ）４１３、データ外部送信プログラム（ファイル）４１４がインストールされている。また、記憶装置２０１には、データとして、データフロー定義ファイル４１９を保持する。データ受信プログラム（メッセージ）４１１と、データ受信プログラム（ファイル）４１２は、それぞれメッセージベース、ファイルベースでデータを受信するプログラムである。データ外部送信プログラム（メッセージ）４１３、データ外部送信プログラム（ファイル）４１４は、それぞれメッセージベース、ファイルベースでデータを、工場内のネットワーク外部のサーバ、例えば、インターネットにより接続された全社サーバ１１１に送信するプログラムである。
In the
次に、図５ないし図６を用いてセンサーデータ分析システムで取り扱うデータ構造について説明する。 Next, a data structure handled by the sensor data analysis system will be described with reference to FIGS.
センサーデータ９０１は、生産設備／センサー１１７が出力し、データ収集装置１１５を中継して、データ連携サーバ１１４が受信するデータである。
The
センサーデータ９０１は、図５が示されるように、生産設備ＩＤ９０１ａ、センサーＩＤ９０１ｂ、センサーの種類９０１ｃ、値９０１ｄ、時刻９０１ｅの各項目からなる。生産設備ＩＤ９０１ａ、センサーＩＤ９０１ｂには、それぞれセンサーを稼動させている生産設備の一意的な識別子と、データを出力するセンサーの一意的な識別子が格納される。センサーの種類９０１ｃには、そのセンサーの種類が格納される。値９０１ｄは、センサーデータの値が格納される。時刻９０１ｅには、センサーデータが出力された時刻が格納される。
As shown in FIG. 5, the
センサーの種類９０１ｃは、図５に示されるように、例えば、プレス加工などで計測する圧力(ｋＰａ)、生産設備を稼働させるためのモーターの回転数（ｒｐｍ）やオイルの流量（ｌ）がある。その他にも、製造工程における加工作業の種類によって、物体の有無を計測するカウンター（個）、加工時に発生する温度(°Ｃ)などがある。 As shown in FIG. 5, the sensor type 901c includes, for example, pressure (kPa) measured by press working, the number of rotations (rpm) of a motor for operating a production facility, and an oil flow rate (l). . In addition, there are a counter (piece) for measuring the presence or absence of an object, a temperature (° C) generated during processing, and the like depending on the type of processing operation in the manufacturing process.
データフロー１２００は、図６に示されるように、データフローＩＤ１２０１、データフォーマット１２０２、変換項目１２０３、データ型１２０４、送信先１２０５ａ、１２０５ｂ、…、条件１２０６の各項目を有する。
As shown in FIG. 6, the
データフローＩＤ１２０１には、定義するデータフローを一意に識別する識別子が格納される。データフォーマット１２０２には、データのフォーマット変換の方法が格納される。図６では、ＪＳＯＮ形式をＣＳＶ形式にデータフォーマットすることが設定されている。変換項目１２０３には、データ型を変換するデータ項目が格納される。データ型１２０４には、変換するデータの型が格納される。図６では、Ｓｔｒｉｎｇ（文字列）をＮｕｍｂｅｒ（数値）に変換することが指定されている。送信先１２０５ａ、１２０５ｂ、…には、送信先を一意的に識別する識別子が格納される。送信先は、図６に示されるように、ＩＰアドレスで指定することができる。条件１２０６には、その条件を満たしたときにのみ、その送信先にデータを送信する条件を格納する。図６の例では、ｐｒｅｓｓｕｒｅ（圧力）が８００ｋＰａより大きいときに、指定された送信先に、送信データを送信する例が示されている。条件１２０６は、例えば、異常がおきたときに、警告装置１１８にデータを送るという使い方をすることができる。
The
次に、図７および図８を用いてセンサーデータ分析システムの処理について説明する。
先ず、初めに、制御装置１１６が設備に付随するセンサーのデータを取得する（Ｓ５０１）。
次に、データを取得した制御装置１１６は、主メモリ上にデータの値を記録する（Ｓ５０２）。
次に、データ収集装置が予め設定したプロトコルや時間間隔に従って、制御装置の主メモリ上のデータを収集およびデータ連携サーバ１１４に配信する（Ｓ５０３）。
Next, processing of the sensor data analysis system will be described with reference to FIGS.
First, the
Next, the
Next, the data on the main memory of the control device is collected and distributed to the
データ連携サーバ１１４では、ユーザが事前に、データフロー定義プログラム２１８を実行し、データの種類に応じて送信条件や変換条件を定義したデータフロー定義ファイル２１９を作成する（Ｓ５０４）。データフロー定義ファイル２１９は、図６に示したようなデータフローを定義するファイルである。次に、データ連携サーバ１１４は、データ受信プログラム（メッセージ）２１１またはデータ受信プログラム（ファイル）２１２を実行して、データ収集装置１１５が配信したデータを受信する（Ｓ５０５）。そして、データフロー定義ファイル２１９に従って、データフォーマット変換プログラム２１３やデータ型変換プログラム２１４、データ日付フォーマット変換プログラム２１５といった様々な変換処理プログラムを実行して、様々な変換処理を行い（Ｓ５０６）、データ送信プログラム（メッセージ）２１６やデータ送信プログラム（ファイル）２１７を実行し、データ可視化サーバ１１２や外部連携サーバ１１３に配信する（Ｓ５０７）。また、データが異常値などの対応の緊急性が高いものについては、警告装置にもデータを送信する。
In the
データ可視化サーバ１１２は、データ格納プログラム３１２を実行し、データ連携サーバ１１４のデータをサーバ内のデータ格納ＤＢ３１１に格納する（Ｓ５０８）。ユーザは、事前にデータ可視化サーバ１１２にアクセスして、画面レイアウト作成プログラム３１３を実行して、ＤＢ内のデータを表示するための画面レイアウトを定義する（Ｓ５０９）。データ可視化サーバ１１２は、データ出力プログラム３１４を実行して定義した画面レイアウトに基づき、ＤＢ内のデータを出力する（Ｓ５１０）。
The
外部連携サーバ１１３は、データ受信プログラム（メッセージ）４１１またはデータ受信プログラム（ファイル）４１２を実行して、データ連携サーバ１１４のデータを受信して（Ｓ５１１）、データ送信プログラム（メッセージ）４１３またはデータ送信プログラム（ファイル）４１４を実行して、工場外のネットワークを経由する全社サーバ１１１などにデータを送信する（Ｓ５１２）。 The external linkage server 113 executes the data reception program (message) 411 or the data reception program (file) 412 to receive the data of the data linkage server 114 (S511), and the data transmission program (message) 413 or the data transmission. The program (file) 414 is executed, and data is transmitted to the company-wide server 111 via a network outside the factory (S512).
警告装置が異常値などのセンサーデータを受信したときには、発報する（Ｓ５１３）。 When the warning device receives sensor data such as an abnormal value, a warning is issued (S513).
図７で説明したセンサーデータ分析システムの処理におけるメッセージベースでデータを送信するときの各プロトコルとフォーマットの流れを示すと、図８のようになる。 FIG. 8 shows the flow of each protocol and format when transmitting data on a message basis in the processing of the sensor data analysis system described in FIG.
工場内には複数のメーカの生産設備／センサーがあることが通常である。異なるメーカが製造した生産設備／センサー６０１、６０２、６０３（例えば、Ａ社製、Ｂ社製、Ｃ社製）は、対応する制御装置６１１、６１２、６１３がデータを記憶するため、さまざまなプロトコルＩ、Ｋ、Ｍでデータが扱われる。また、データフォーマットもデータフォーマットＪ、Ｌ、Ｎのように、生産設備／センサーや制御装置に依存するため、通常だとデータのやりとりが行われず、共通のフォーマットに変換できないことが想定される。そこで、データのやりとりを行うために、データ収集装置６２１、６２２でプロトコルを変換して共通化をすることが一般的に知られている。しかしながら、プロトコルの変換だけでは、実際のデータフォーマットやデータ型が統一できていないことがあり、特に、日付フォーマットの違いなどによって、データの分析や可視化を行う上では、統一的な比較ができず取り扱うことができない。そのため、データ連携サーバ１１４は、データ受信プログラム（メッセージ）２１１を実行することにより、メッセージを受信し、データフォーマット変換機プログラム２１３で実行することにより、データフォーマットＪ、Ｌ、ＮからデータフォーマットＰに統一する。以上のように、プロトコルの変換とデータフォーマットやデータ型の変換をして統一の形式にすることにより、生産設備／センサーのメーカが異なる環境でも一括して、データ収集、変換、分析、可視化する処理が可能となる。
There are usually multiple production facilities / sensors in a factory. Production equipment /
次に、図９ないし図１３を用いてセンサーデータ分析システムのユーザインタフェースについて説明する。
ユーザは、データ連携サーバ１１４に接続し、図９に示すデータフォーマット変換画面７０１を操作することにより、データ連携サーバ１１４が受信したデータのフォーマットの変換方法を設定することが可能である。データフォーマット変換画面７０１では、ＣＳＶ、ＪＳＯＮ、ＸＭＬなどのデータのフォーマットの変換方法をリストボックスから一つ選択し、それをデータフロー上に配備することでフォーマットの変換方法を指定することができる。
Next, a user interface of the sensor data analysis system will be described with reference to FIGS.
The user can set the conversion method of the format of the data received by the
また、ユーザは、データ連携サーバ１１４に接続し、図１０に示すデータ型変換画面８０１を操作することにより、データ連携サーバ１１４が受信したデータのデータ型の変換を設定することが可能である。データ型変換画面８０１では、ユーザが指定したデータ項目について文字列型、数値型といったデータ型の変換方法をリストボックスから一つ選択し、それをデータフロー上に配備することでデータ型の変換を指定することができる。指定した項目だけを変換することで、文字列として扱いたい数値データが存在する場合など、一律変換ではなく、連携するシステムの仕様に合わせたデータ変換が可能となる。
Further, the user can set the data type conversion of the data received by the
また、ユーザは、データ連携サーバ１１４に接続し、図１１に示す送信先指定画面１３０１を操作することにより、センサーデータの送信先と送信するときの条件を指定することができる。センサーデータの送信先には、例えば、データ可視化サーバ１１２、外部連携サーバ１１３、警告装置１１８のＩＰアドレスを指定する。条件には、警告装置１１８にデータを送信するときなどの異常条件などを指定することができる。
In addition, the user can specify the conditions for transmission with the transmission destination of the sensor data by connecting to the
また、ユーザは、データ可視化サーバ１１２に接続し、監視画面レイアウト定義画面１１００で各センサーデータを監視するセンサーデータ監視画面に表示するためのレイアウト定義を行う。
Further, the user connects to the
監視画面レイアウト定義画面１１００には、グラフ表示定義領域１１０１と、デジタル表示定義領域１１１０の設定領域を有する。
The monitor screen layout definition screen 1100 has a graph display definition area 1101 and a setting area for a digital
グラフ表示定義領域１１０１は、グラフの種類１１０２、Ｘ軸のデータ１１０３、Ｙ軸の第１軸データ１１０４、Ｙ軸の第２軸データ１１０５、表示位置１１０６、データの更新間隔（秒）１１０７の設定項目を有する。
The graph display definition area 1101 is used to set a graph type 1102, X-axis data 1103, Y-axis
また、デジタル表示定義領域１１１０には、表示項目１１１０、表示位置１１２０、データの更新間隔（秒）１１３０の設定項目を有する。表示項目１１１０では、表示されているラジオボックス１１１１〜１１１５を選択することにより、表示項目１１１０に表示される項目を指定することができる。
The digital
そして、ユーザは、データ可視化サーバ１１２に接続し、図１３に示すセンサーデータ監視画面１０００を表示して、工場内で使われている様々なセンサーの出力データを一つの画面を参照することにより、極めて短時間に把握することができる。センサーデータ監視画面１０００は、グラフ表示領域１００１とデジタル表示領域１００２からなる。
Then, the user connects to the
ユーザは、このグラフと数値をリアルタイムに参照することにより、値の関連や傾向から生産設備の異常や故障の予兆を確認することができる。 By referring to the graph and the numerical value in real time, the user can confirm a sign of abnormality or failure of the production facility from the relationship or tendency of the value.
センサーデータ監視画面１０００は、ユーザが定義した更新間隔に基づいて自動的にデータが更新される。 The sensor data monitoring screen 1000 is automatically updated based on the update interval defined by the user.
以上のように、本実施形態のセンサーデータ分析システムによれば、工場内のセンサーデータを受信して、その情報を監視画面に表示することにより、生産工程全体を通したデータの分析や、分析結果に対する対応や改善活動を行うことが可能である。 As described above, according to the sensor data analysis system of the present embodiment, the sensor data in the factory is received and the information is displayed on the monitoring screen, thereby analyzing the data through the entire production process and analyzing the data. It is possible to respond to the results and perform improvement activities.
したがって、工場全体で生産設備の稼働異常停止時からの復旧までの迅速化を図ることができ、製品の状態監視による不良品発生の抑制をリアルタイムに実施できる。また、データを統合的に変換および分析して、工場全体の生産改善を図る目的で工場全体に多様な設備メーカの生産設備を有する場合においてデータを一元的に管理することができる。 Accordingly, the entire factory can be speeded up to the recovery from the abnormal operation stop of the production equipment, and the occurrence of defective products can be suppressed in real time by monitoring the product status. In addition, in order to improve the production of the entire factory by converting and analyzing the data in an integrated manner, the data can be managed centrally when the factory has production facilities of various equipment manufacturers.
１１１…全社サーバ
１１２…データ可視化サーバ
１１３…外部連携サーバ
１１４…データ連携サーバ
１１５…データ収集装置
１１６…制御装置
１１７…生産設備／センサー
１１８…警告装置
１２０、１２１…ユーザＰＣ
111 ... Company-
Claims (6)
データ収集装置と、データ連携サーバとを備え、
前記データ収集装置と前記データ連携サーバは、前記工場内の同一ネットワークにより接続され、
前記データ収集装置は、前記センサーデータを受信して、プロトコル変換を行って、前記データ連携サーバに送信し、
前記データ連携サーバは、所定のデータフォーマットとデータ型に従って、受信したセンサーデータのデータフォーマット変換とデータ型変換を行って、外部に送信することを特徴とするセンサーデータ分析システム。 A sensor data analysis system for analyzing sensor data output from sensors installed in production equipment in a factory,
A data collection device and a data linkage server;
The data collection device and the data linkage server are connected by the same network in the factory,
The data collection device receives the sensor data, performs protocol conversion, and transmits to the data linkage server,
The data cooperation server performs data format conversion and data type conversion of received sensor data according to a predetermined data format and data type, and transmits the data to the outside.
前記データ連携サーバと前記データ可視化サーバは、前記工場内の同一ネットワークにより接続され、
前記データ可視化サーバは、前記データ連携サーバから前記センサーデータを受信し、
前記データ可視化サーバは、接続されたクライアント装置にセンサーデータを出力し、前記クライアント装置は、センサーデータの監視画面に、リアルタイムで前記センサーデータを表示することを特徴とする請求項１記載のセンサーデータ分析システム。 In addition, it has a data visualization server,
The data linkage server and the data visualization server are connected by the same network in the factory,
The data visualization server receives the sensor data from the data linkage server,
The sensor data according to claim 1, wherein the data visualization server outputs sensor data to a connected client device, and the client device displays the sensor data in real time on a sensor data monitoring screen. Analysis system.
前記データ連携サーバと前記外部連携サーバは、前記工場内の同一ネットワークにより接続され、
前記外部連携サーバは、前記データ連携サーバから前記センサーデータを受信し、前記工場内の同一ネットワークとは異なるネットワークに接続された外部サーバに、前記センサーデータを送信することを特徴とする請求項１記載のセンサーデータ分析システム。 In addition, it has an external linkage server,
The data linkage server and the external linkage server are connected by the same network in the factory,
The external cooperation server receives the sensor data from the data cooperation server, and transmits the sensor data to an external server connected to a network different from the same network in the factory. The sensor data analysis system described.
前記データフローに定義された前記データフォーマット変換情報、前記データ型変換情報に従って、受信したセンサーデータのデータフォーマット変換とデータ型変換をおこない、前記データフローに定義されたデータ送信先情報に従って、前記センサーデータを外部に送信することを特徴とする請求項１記載のセンサーデータ分析システム。 The data linkage server refers to a data flow in which data format conversion information, data type conversion information, and data transmission destination information are defined,
Data format conversion and data type conversion of received sensor data is performed according to the data format conversion information and data type conversion information defined in the data flow, and the sensor is performed according to data destination information defined in the data flow. The sensor data analysis system according to claim 1, wherein the data is transmitted to the outside.
前記データ連携サーバと前記警報装置は、前記工場内の同一ネットワークにより接続され、
前記データフローは、データを送信する際の条件情報を含み、
前記データ連携サーバは、前記データフローに定義されたデータを送信する際の条件情報に従って、前記センサーデータを前記警報装置に送信することを特徴とする請求項４記載のセンサーデータ分析システム。 Furthermore, an alarm device is provided,
The data linkage server and the alarm device are connected by the same network in the factory,
The data flow includes condition information for transmitting data,
5. The sensor data analysis system according to claim 4, wherein the data linkage server transmits the sensor data to the alarm device according to condition information when transmitting data defined in the data flow.
前記センサーデータ分析システムは、データ収集装置と、データ連携サーバと、データ可視化サーバと、外部連携サーバと、警報装置とを備え、
データ収集装置と、データ連携サーバと、データ可視化サーバと、外部連携サーバと、警報装置とは、前記工場内の同一ネットワークにより接続され、
前記データ収集装置が、前記センサーデータを受信して、プロトコル変換を行って、前記データ連携サーバに送信するステップと、
前記データ連携サーバが、データフォーマット変換情報、データ型変換情報、データ送信先情報、データを送信する際の条件情報が定義されたデータフローを参照し、前記データフォーマット変換情報、前記データ型変換情報に従って、受信したセンサーデータのデータフォーマット変換とデータ型変換を行い、前記データ送信先情報と前記データを送信する際の条件情報に従い、前記データ可視化サーバ、前記外部連携サーバ、前記警報装置に送信するステップと、
前記データ可視化サーバが、前記センサーデータを受信し、接続されたクライアント装置にセンサーデータを出力し、前記クライアント装置は、センサーデータの監視画面に、リアルタイムで前記センサーデータを表示するステップと、
前記外部連携サーバが、前記センサーデータを受信し、前記工場内の同一ネットワークとは異なるネットワークに接続された外部サーバに、前記センサーデータを送信するステップとを有することを特徴とするセンサーデータ分析方法。 A sensor data analysis method of a sensor data analysis system for analyzing sensor data output from a sensor installed in a production facility in a factory,
The sensor data analysis system includes a data collection device, a data linkage server, a data visualization server, an external linkage server, and an alarm device,
The data collection device, the data linkage server, the data visualization server, the external linkage server, and the alarm device are connected by the same network in the factory,
The data collection device receives the sensor data, performs protocol conversion, and transmits the data to the data linkage server;
The data linkage server refers to a data flow in which data format conversion information, data type conversion information, data transmission destination information, and condition information for transmitting data are defined, and the data format conversion information, the data type conversion information In accordance with the data format conversion and data type conversion of the received sensor data, and transmits to the data visualization server, the external linkage server, and the alarm device according to the data destination information and the condition information when transmitting the data Steps,
The data visualization server receives the sensor data, outputs sensor data to a connected client device, and the client device displays the sensor data in real time on a sensor data monitoring screen;
The external linkage server receives the sensor data and transmits the sensor data to an external server connected to a network different from the same network in the factory. .
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