JP6352966B2 - 制御装置及び制御システム - Google Patents

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Description

本発明は、複数の製造セルを管理する制御装置及び制御システムに関する。
一般に、大規模な工場では、同一工程を実施する複数の製造セルが存在し、これら複数の製造セルは、通信ネットワークを介して接続された生産計画装置によって管理されている。個々の製造セルには、工作機械、ロボット、PLC(Programmable Logic Controller)等の機械及びこれらを制御する制御装置であるセルコントローラが設置されている。セルコントローラは、生産計画装置からの製造指示に従い、製造セル内の個々の機械を制御し、同時に、加工状況の監視及び個々の機械の加工データの収集等を行っている。収集された加工データは、セルコントローラ内において、または、生産計画装置に転送されて、工程管理、品質管理及び安全管理等の製造上必要とされる様々な管理に利用される。
例えば、図10に示されるように、セルコントローラ#1で示されるセルコントローラ7は、製造セル内の工作機械3、ロボット4及びPLC5から、制御情報、イベント情報等の機械毎の加工データ#1〜加工データ#3を収集し、これらをまとめた製造セル単位毎の加工データである加工データ#4を生産計画装置6に転送する。同様に、セルコントローラ#1と並列に設置されたセルコントローラ#2及びセルコントローラ#3で示されるセルコントローラ7も、加工データ#5及び加工データ#6を生産計画装置6に転送する。そして、生産計画装置6は、転送された製造セル単位の加工データ#4〜加工データ#6に基づいて各製造セルの稼働状況を分析し、生産計画に応じた最適な製造セルの管理を実施する。
ところで、近年では工場の大規模化に伴い、生産計画装置で管理する製造セルの増加及び個々の製造セルから収集するデータが多種多様化すること等により、セルコントローラから生産計画装置に転送されるデータ量が大幅に増えてきている。その結果、個々のセルコントローラによって収集された加工データの転送先が生産計画装置に集中し、ネットワーク負荷の増大、生産計画装置の処理能力の不足や応答時間の増加といった問題が発生している。
さらに、上述の生産計画装置は、製造セルが設置された加工現場から離れたクリーンルームに設置されることが多いため、複数のセルコントローラから転送された加工データを加工現場において分析したり、製造セル間の加工データの比較結果等を加工現場で容易に確認したりすることが難しかった。
このような状況に鑑みて、生産計画装置に依存せず、製造セル間で加工データを共有し、製造効率を上げる技術が知られている(例えば、特許文献1〜特許文献5参照)。
特許文献1には、複数のロボット制御装置の間とロボット制御装置の設定データを格納した記録媒体との間で、選択した項目のデータをコピーすることによりデータ交換が可能な構成が開示されている。
特許文献2には、各加工セルの計測データを収集し、各加工セルの運転状況を把握するとともに計測データの管理を一括して行うセルコントローラが開示されている。
特許文献3には、オペレータによる段取り作業の遅れ等が発生した際に、製造セル内のスケジュールを変更して稼働効率を上げるセルコントローラが開示されている。
特許文献4には、製造セル間で通信を行い、優先する作業及びこれを実行する製造セルを決定する構成が開示されている。
特許文献5には、製造セル内で稼働する様々な装置から収集したフォーマットの異なるデータを、予め登録されたデータ形式定義ファイルに従って変換するセルコントローラが開示されている。
特開2015−231656号公報 特開平7−116945号公報 特開平7−56623号公報 特許第2922032号公報 特許第3275968号公報
しかしながら、その一方で、生産計画装置を利用して製造セルの管理を実施する場合においては、依然として、セルコントローラと生産計画装置との間のデータ量に起因するネットワーク負荷の増大、生産計画装置の処理能力の不足、応答時間の増加等の問題点がある。
また、生産計画装置を利用する場合において、クリーンルームに設置された生産計画装置から離れた加工現場では、製造セル間の加工データの分析比較結果等を容易に確認することが難しいという問題点がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、複数の製造セルの加工データを外部に送信する際のデータ量を可及的に小さくすることができるとともに、複数の製造セル間の加工データの分析比較結果を容易に確認することのできる制御装置及び制御システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の第1の態様は、複数の構成要素を備える製造セルの加工データを受信する受信部と、前記加工データを格納する記憶部と、前記加工データを前記構成要素毎に分類し、該構成要素毎に分類された加工データからデータ項目をそれぞれ抽出することにより、前記製造セル全体のデータ項目リストを生成する項目リスト生成部と、前記記憶部内に新規の前記データ項目リストがあると判断した場合に、既存の前記データ項目リストと新規の前記データ項目リストとを比較し、値が同一のデータ項目に対して、該データ項目の詳細データを前記記憶部に格納された加工データからそれぞれ読み出し、前記詳細データ同士を比較して一致点及び相違点をまとめた統合データを生成する統合データ生成部と、前記統合データ及び該統合データ以外のデータを結合することにより、複数の前記加工データが集約された集約加工データを生成する集約加工データ生成部と、前記集約加工データを外部に送信する送信部と、を備える制御装置である。
上記第1の態様に係る制御装置によれば、製造セルの加工データが、受信部によって受信されて記憶部により格納される。製造セルの加工データは、項目リスト生成部によって、構成要素毎に分類されて各々からデータ項目が抽出されることにより、製造セル全体のデータ項目リストが生成される。複数の製造セルの加工データから複数のデータ項目リストが生成されると、統合データ生成部によって、複数のデータ項目リストが互いに項目毎に比較される。そして、比較したデータ項目の値が同一であった場合には、統合データ生成部によって、当該データ項目に対応する詳細データが記憶部に格納された加工データからそれぞれ読み出され、読み出された詳細データが比較されることにより、一致点及び相違点をまとめた統合データが生成される。続いて、集約加工データ生成部によって、統合データと統合データ以外のデータが結合され、送信部によって外部に送信される。
これにより、製造セル間において、それぞれの加工データの一部が一致する場合、統合データにおける一致点として、それぞれの加工データの一部を一つに統合することで、データ量を小さくすることができる。結果として、セルコントローラと生産計画装置との間のデータ量に起因するネットワーク負荷の増大、生産計画装置の処理能力の不足、応答時間の増加等を防ぐことができる。
また、統合データ上において一致点及び相違点がまとめられているため、複数の製造セル間の加工データの一致点及び相違点を容易に確認することができ、加工不良の原因調査及び部品交換の判断等を製造現場において迅速に実施することができる。
上記第1の態様に係る制御装置において、前記データ項目リストが、前記製造セルを識別するためのIDと、前記製造セル内に設置された前記構成要素の数値制御情報、イベント情報及び構成情報の少なくとも一つと、を含んでいてもよい。
上記第1の態様に係る制御装置において、前記データ項目リストが、前記記憶部に格納された前記詳細データのアドレス又は前記詳細データを読み出すためのリンク情報を含んでいてもよい。
上記第1の態様に係る制御装置において、前記統合データ生成部が、前記一致点及び相違点を判断する基準として、誤差範囲を設定可能に構成されていてもよい。
上記第1の態様に係る制御装置において、前記統合データ生成部が、前記一致点及び相違点の割合を含む前記統合データを生成してもよい。
本発明の第2の態様は、上述の制御装置と、該制御装置に対して前記製造セルの加工データを送信するように構成される更なる制御装置と、を備える制御システムである。
本発明によれば、複数の製造セルの加工データを外部に送信する際のデータ量を可及的に小さくし、ネットワーク負荷を軽減することができるとともに、複数の製造セル間の加工データの分析比較結果を容易に確認することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係るセルコントロールシステムの概略構成を示すブロック図である。 図1のセルコントロールシステムを構成するマスタセルコントローラの概略構成を示すブロック図である。 項目リスト生成部におけるデータ項目リスト生成の一例を説明する図である。 項目リスト生成部において実行される処理を示したフローチャートである。 統合データ生成部における詳細データの読出しの一例を説明する図である。 統合データ生成部における詳細データから統合データを生成する手順の一例を説明する図である。 統合データ生成部において実行される処理を示したフローチャートである。 集約加工データ部における集約加工データを生成する手順の一例を説明する図である。 集約加工データ部において実行される処理を示したフローチャートである。 セルコントロールシステムの従来例を示すブロック図である。
以下に、本発明の一実施形態に係るマスタセルコントローラ1及びセルコントロールシステム10について図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係るセルコントロールシステム10の概略構成を示すブロック図である。図1における太さの異なる矢印は、三種の加工データの流れを示しており、細い矢印から順に、機械単位の加工データ、製造セル単位の加工データ、システム単位の集約加工データを示している。
図1に示されるように、セルコントロールシステム10は、マスタとして機能するマスタセルコントローラ1と、スレーブとして機能するスレーブセルコントローラ#1,スレーブセルコントローラ#2で示されるスレーブセルコントローラ2と、を備えている。本実施形態においては、セルコントロールシステム10は、製造上必要となる管理を行う生産計画装置6が設置されるクリーンルームから離れた加工現場に設置されている。
マスタセルコントローラ1は、製造セル#1に備えられる工作機械3、ロボット4及びPLC5等の機械(構成要素)を制御する制御装置である。また、図示されていないが、同様に、スレーブセルコントローラ#1及びスレーブセルコントローラ#2も、それぞれ製造セル#2及び製造セル#3に含まれる複数の機械の制御を行う。
また、図1において、2つのスレーブセルコントローラ2が図示されているが、本実施形態に係るセルコントロールシステム10は、実際には、3以上のスレーブセルコントローラ2を備えている。
なお、スレーブセルコントローラ2は、制御する製造セルの加工データを出力するように構成されていればよく、後述するマスタセルコントローラ1と同一の内部構成を有するものであってもよい。
本実施形態に係るマスタセルコントローラ1は、図2に示されるように、通信装置(受信部)11と、記憶装置(記憶部)12と、製造管理部13と、加工データ統合部14と、通信装置(送信部)18とを備えている。
通信装置11は、機械単位の加工データ#1〜加工データ#3及び製造セル単位の加工データ#4〜加工データ#5を受信するように構成されている。
製造管理部13は、マスタセルコントローラ1が制御する製造セル#1に備えられる機械の加工データ#1〜加工データ#3に基づいて製造セル単位の加工データを生成するように構成されている。
加工データ統合部14は、項目リスト生成部15と、統合データ生成部16と、集約加工データ生成部17と、を有し、製造管理部13で生成された加工データ及び通信装置11で受信した加工データ#4及び加工データ#5に基づいて、システム単位の集約加工データを生成するように構成されている。
通信装置18は、通信ネットワークを介して、加工データ統合部14で生成された集約加工データを外部の生産計画装置6及びマスタセルコントローラ1に接続される図示しない表示装置に転送するように構成されている。
なお、図2において、加工データの流れを模式的に太さの異なる矢印を用いて示しているが、実際には、記憶装置12が、通信装置11,18、製造管理部13及び加工データ統合部14のそれぞれと図示しないバスを介して種々のデータのやりとりを行うように構成されている。
このように構成された本実施形態に係るマスタセルコントローラ1及びセルコントロールシステム10の作用について以下に説明する。
なお、以下で説明するマスタセルコントローラ1における処理は、生産計画装置6もしくは表示装置からのデータ要求及びスレーブセルコントローラ2からの送信イベントに同期して実施される。
以下、図3及び図4を参照しながら項目リスト生成部15において実行される処理について説明する。
図3は、本実施形態に係るマスタセルコントローラ1の項目リスト生成部15におけるデータ項目リスト生成の一例を説明する図であり、図4は、項目リスト生成部15において実行される処理を示したフローチャートである。
まず、項目リスト生成部15は、処理対象となる加工データが製造セル単位の加工データであるか否かを判断する(図4のステップS1)。そして、項目リスト生成部15は、処理対象となる加工データが製造セル単位の加工データであると判断すると、加工データを製造セルに備えられる機械毎に分類する(図4のステップS2)。図3に示される例では、製造セルID:0001で識別される製造セル#1の加工データが、工作機械、ロボット、PLC等毎の加工データに分類されることが示されている。
次に、機械毎に分類された加工データからデータ項目を抽出する(図4のステップS3)。図3に示される例では、分類された工作機械の加工データには、数値制御情報、イベント情報及び構成情報等が含まれている。
図3に示されるように、工作機械の数値制御情報には、詳細データリストL11が含まれており、データ項目である「加工プログラム」と、データ項目の値である「O1016」と、詳細データである座標値データとが含まれている。
工作機械のイベント情報には、詳細データリストL12が含まれており、データ項目である「イベントID」と、データ項目の値である「SYS_ERR003」と、詳細データである診断情報データとが含まれている。
工作機械の構成情報には、詳細データリストL13が含まれており、データ項目である「生産工程」と、データ項目の値である「P0036」と、詳細データである設定パラメータとが含まれている。
同様に、製造セル#1に備えられるロボット及びPLC等の機械の加工データには、数値情報、イベント情報及び構成情報等が含まれている。
ステップS3において、工作機械の加工データから、データ項目及びそれらの値、すなわち、「加工プログラム:O1016」、「イベントID:SYS_ERR003」及び「生産工程:P0036」が抽出される。製造セル内のロボット及びPLC等についても同様に、データ項目及びその値が抽出される。
その後、図3に示されるように、抽出されたデータ項目及びそれらの値がデータ項目毎に整列されることにより、項目リスト001として識別されるデータ項目リストL1が生成される(図4のステップS4)。
抽出されたデータ項目及びそれらの値の他、データ項目リストL1には、どの製造セルに対応するデータ項目リストであるのかを判別できるように、製造セルを識別するための製造セルIDが含まれている。
なお、データ項目リストL1には、図示されていないが、記憶装置12に格納された詳細データを容易に参照することができるように、各データ項目の値に対応して、詳細データの格納される記憶装置12上のアドレスが含まれている。記憶装置12上のアドレスの代わりに、データ項目リストL1に、詳細データを読み出すためのリンク情報が含まれていてもよい。
次に、図5〜図7を参照しながら統合データ生成部16において実行される処理について説明する。
図5は、統合データ生成部16における詳細データの読出しの一例を説明する図であり、図6は、統合データ生成部16における詳細データから統合データを生成する手順の一例を説明する図である。また、図7は、統合データ生成部16において実行される処理を示したフローチャートである。
まず、統合データ生成部16は、記憶装置12内に新規のデータ項目リストがあるか否かをチェックする(図7のステップS5)。そして、統合データ生成部16が、記憶装置12内に新規のデータ項目リストがあると判断すると、既存のデータ項目リストと新規のデータ項目リストとを全項目にわたりデータ項目の値の比較を行う(図7のステップS6)。
図5に示される例では、項目リスト001として識別される既存のデータ項目リストL1と、項目リスト003として識別される新規のデータ項目リストL2とを比較している。
そして、既存のデータ項目リストL1と新規のデータ項目リストL2とを比較した結果、値が同一であるデータ項目があった場合(図7のステップS7)には、記憶装置12から、そのデータ項目の値に対応する詳細データをさらに読み出す(図7のステップS8)。
図5に示される例では、データ項目リストL1のデータ項目「イベントID」の値「SYS_ERR003」と、データ項目リストL2のデータ項目「イベントID」の値「SYS_ERR003」とが同一であるため、記憶装置12からこれに対応する詳細データをさらに読み出す。
続いて、詳細データ同士の比較が行われる(図7のステップS9)。図6では、項目リスト001−SYS_ERR003として識別される詳細データリストL12の詳細データと、項目リスト003−SYS_ERR003として識別される詳細データリストL21の詳細データとをレコード毎に比較する。
そして、比較した結果に基づいて統合データを生成する(図7のステップS10)。統合データには、比較された製造セルの製造セルID、比較されたデータ項目、一致した詳細データのレコード及び相違した詳細データのレコードが記録される。
図6に示される例では、詳細データリストL12に含まれる詳細データのレコード「No.0963=0.026」と、詳細データリストL21に含まれる詳細データのレコード「No.0963=0.024」が相違するため、SYS_ERR003として識別される統合データにおいて、これらの相違するレコードは、データ項目「診断情報(相違)」として記録される。一方、一致したレコードは、データ項目「診断情報(一致)」として一つにまとめて記録される。
このように、一致するレコードについては、2つのレコードが1つのレコードとして圧縮されて記録されるため、データ量が半分となる。
なお、統合データ生成部16では、所定の誤差範囲を設定できるようになっている。これにより、レコード同士を比較して一致又は相違を判断する際に、両者が完全に一致する場合のみならず、設定された所定の誤差範囲に両者が含まれる場合には、誤差を許容し、両者が一致すると判断する。
また、統合データ生成部16は、データ量がどの程度圧縮されたかを容易に把握できるようにするために、一致したレコード及び相違したレコードの全体に対する割合を含む統合データを生成する構成となっている。
次に、図8及び図9を参照しながら集約加工データ生成部17において実行される処理について説明する。図8は、集約加工データ生成部17における集約加工データを生成する手順の一例を説明する図であり、図9は、集約加工データ生成部17において実行される処理を示したフローチャートである。
まず、新規のデータ項目リストL2の全項目にわたり、統合データと、統合データ以外のデータである非統合データとを分類する(図9のステップS11)。図8に示される例では、イベントIDのSYS_ERR003並びに生産工程のP0036及びP0037は、データ項目の値が同一であるため、統合データとして分類され、それ以外のデータ項目は、非統合データとして分類される。例えば、互いにイベントIDの値が異なるSYS_ERR016とSYS_ERR022は非統合データとして分類される。
その後、図8に示される例では、加工データが圧縮された統合データL3と、加工データが圧縮されていない、詳細データリストL14及びL22を含む非統合データとが結合されることにより、システム全体の加工データである集約加工データが生成され(図9のステップS12)、集約加工データが生産計画装置6及び加工現場に設置された図示しない表示装置に送信される(図9のステップS13)。
上述の実施形態では、2つのデータ項目リストから集約加工データを生成する例について説明したが、3つ以上のデータ項目リストから集約加工データを生成する場合には、全てのデータ項目リストを同時に比較することにより集約加工データを生成してもよいし、上述の実施形態と同様に、2つのデータ項目リストの比較を逐次的に行うことによって集約加工データを生成してもよい。
このように、マスタセルコントローラ1でシステム全体の圧縮された集約加工データが生産計画装置6及び表示装置に送信されるため、個々のセルコントローラから圧縮されていない製造セル単位の加工データが送信される場合と比較して、マスタセルコントローラ1と生産計画装置6及び表示装置との間でやりとりされるデータ量を可及的に小さくすることができる。
また、マスタセルコントローラ1が、スレーブセルコントローラ2によって制御される製造セルの加工データを有し、各製造セル間における加工データの一致点及び相違点をまとめたデータとして保持しているため、複数の製造セル間の加工データの分析比較結果を容易に確認することができる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、マスタセルコントローラ1の代わりに、同様の機能を有するホストコンピュータ等の制御装置が採用されてもよい。また、マスタ及びスレーブとして機能しないセルコントローラを並列に配置し、セルコントローラと生産計画装置との間に設置されたホストコンピュータ等の制御装置が採用されてもよい。
1 マスタセルコントローラ
2 スレーブセルコントローラ
3 工作機械
4 ロボット
5 PLC
6 生産計画装置
10 セルコントロールシステム
11 通信装置(受信部)
12 記憶装置(記憶部)
13 製造管理部
14 加工データ統合部
15 項目リスト生成部
16 統合データ生成部
17 集約加工データ生成部
18 通信装置(送信部)
L1,L2 データ項目リスト
L3 統合データ
L11,L12,L13,L14,L21,L22 詳細データリスト

Claims (6)

  1. 複数の構成要素を備える製造セルの加工データを受信する受信部と、
    前記加工データを格納する記憶部と、
    前記加工データを前記構成要素毎に分類し、該構成要素毎に分類された加工データからデータ項目をそれぞれ抽出することにより、前記製造セル全体のデータ項目リストを生成する項目リスト生成部と、
    前記記憶部内に新規の前記データ項目リストがあると判断した場合に、既存の前記データ項目リストと新規の前記データ項目リストとを比較し、値が同一のデータ項目に対して、該データ項目の詳細データを前記記憶部に格納された加工データからそれぞれ読み出し、前記詳細データ同士を比較して一致点及び相違点をまとめた統合データを生成する統合データ生成部と、
    前記統合データ及び該統合データ以外のデータを結合することにより、複数の前記加工データが集約された集約加工データを生成する集約加工データ生成部と、
    前記集約加工データを外部に送信する送信部と、
    を備える制御装置。
  2. 前記データ項目リストが、前記製造セルを識別するためのIDと、前記製造セル内に設置された前記構成要素の数値制御情報、イベント情報及び構成情報の少なくとも一つと、を含む請求項1に記載の制御装置。
  3. 前記データ項目リストが、前記記憶部に格納された前記詳細データのアドレス又は前記詳細データを読み出すためのリンク情報を含む請求項1又は2に記載の制御装置。
  4. 前記統合データ生成部が、前記一致点及び相違点を判断する基準として、誤差範囲を設定可能に構成される請求項1から3のいずれか一項に記載の制御装置。
  5. 前記統合データ生成部が、前記一致点及び相違点の割合を含む前記統合データを生成する請求項1から4のいずれか一項に記載の制御装置。
  6. 請求項1から5のいずれか一項に記載の制御装置と、
    該制御装置に対して前記製造セルの加工データを送信するように構成される更なる制御装置と、
    を備える制御システム。
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