JP7077181B2 - 設備分析支援装置、設備分析支援方法、及び設備分析システム - Google Patents
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Description
からのアクセスに対応させるため、これらをメンテナンスし又はこれらの各種パラメータを変更する必要がある。しかし、このような作業によって本来の業務(製品の生産等)を阻害されるおそれがある。この対応策として、MES等が持つデータベースの内容を複製する機器を導入することが考えられる。しかし、既存設備に対して新たな機材を導入するために工場の生産ラインを一時停止する必要が生じ、導入は困難な場合が多い。また、このような機器は金銭的(コスト的)な観点からの制約もある。したがって、各設備による本来業務を阻害せずに、アプリからの要求に応えることが好ましい。
<システム構成>
図1は、本実施形態に係る設備分析システム1の構成の一例を説明する図である。設備分析システム1は、工場1500に設置されている設備1825に関する分析を行うシステムであり、所定の情報処理システムであるクラウド1000と、所定の製品に対する塗装を行う塗装ロボット1820を含む複数の設備1825と、設備1825の状態を示すデータを収集するMES1700(Manufacturing Execution System:生産実行システム)と、収集したデータに基づき所定の分析処理を行うエッジサーバ1620(設備分析支援装置)と、ユーザ1550がエッジサーバ1620を操作するために使用する操作端末1610と、工場1500内で行われている業務(例えば、設備1825を用いた各種業務)を管理する業務プロセス管理サーバ1630とを含んで構成されている。なお、クラウド1000は、工場1500内に設けられていても工場1500外に設けられていてもよい。
れている。
ロセッサ)と、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等の主記憶装置42と、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等の外部記憶装置からなる補助記憶装置43と、キーボード、マウス、タッチパネル等からなる入力装置44(Secure Shell(SSH)等により遠隔操作される場合は不要)と、モニタ(ディスプレイ)などからなる出力装置45とを備え、これらは内部バス等により接続される。なお、これらの情報処理装置は、物理的な計算機であっても、物理的な計算機上で動作する仮想的な計算機であってもよい。
まず、設備分析システム1の機能の概要を説明する。
(概要)
工場1500にて行われる製品の塗装業務プロセスの内容は随時変化し、これによりアプリA1000の動作に制約が生じる場合がある。例えば、車両等のドアを赤色に塗装する業務が青色に塗装する業務に変化する場合、作業員等は、MES1700のパラメータを、青色の塗装を塗装ロボット1820が実施するよう変更し、さらに塗装ロボット1820の動作テストを行う必要がある。このような業務プロセスの変化により、アプリA1000がMES1700に対して要求できるセンサデータ1920の取得の頻度に制約が生じる。
また、対策ノードN1330として、応答拒否ノードを追加する場合がある。応答拒否ノードは、アプリA1000に対するアクセスを拒否するためのノードである。すなわち、応答拒否ノードは、アプリA1000による分析処理を停止させるためのノードである。
次に、各情報処理装置の機能について説明する。
図6は、業務プロセス管理サーバ1630、エッジサーバ1620、操作端末1610、及びクラウド1000が備える機能の一例をそれぞれ説明する図である。
まず、業務プロセス管理サーバ1630は、業務プロセス情報提供部P7000、及び業務プロセス管理テーブルT2000を備える。
図5は、業務プロセス管理テーブルT2000の一例を示す図である。業務プロセス管理テーブルT2000は、現在進行中の業務のプロセスの情報である業務プロセス情報を記憶している。すなわち、業務プロセス管理テーブルT2000は、工場1500内で実施している業務プロセス、及び実施予定の業務プロセスの情報を保持するテーブルである。
エッジサーバ1620は、処理制約情報記憶部1621、設備制約情報記憶部1622、制御部P1000、情報収集部P2000、構成案生成部P3000、ノード配置部P4000、及び処理実行部1625を備える。また、エッジサーバ1620は、アプリ情報テーブルT1000、ノード管理テーブルT3000、設備制約情報テーブルT4000、構成案テーブルT5000、及び対策ノードテーブルT6000を記憶している。
成する処理部(ノード)の構成は、ノード管理テーブルT3000に記憶されている。
また、構成情報生成部1623は、現在の業務の状態が変化したと判定した場合に、設備1825の分析処理(すなわち、アプリA1000の処理)の構成として、分析処理を一時的に停止する処理(すなわち、キューイングノード)の構成を生成する。
なお、キャッシュノード及びキューイングノードの情報は、対策ノードテーブルT6000に記憶されている。
価値が最も高い候補を、その制約を満たす分析処理の構成として決定する。
図7は、アプリ情報テーブルT1000の一例を示す図である。アプリ情報テーブルT1000は、アプリ要件を保持するテーブルである。
図8は、ノード管理テーブルT3000の一例を示す図である。ノード管理テーブルT3000は、アプリA1000のノードに関する情報を保持するテーブルである。
ウド1000)に関する情報(配置情報)が格納される配置制約T3060、本ノードが設備1825からセンサデータ1920を収集する頻度(例えば、1秒毎、60秒毎)の情報が格納される収集頻度T3070、及び、本ノードが設備1825から収集するセンサデータ1920のサイズ(例えば、byte単位で表現される)が格納されるデータサイズT3080の各項目を有する、1以上のレコードから構成される。
図9は、設備制約情報テーブルT4000の一例を示す図である。設備制約情報テーブルT4000は、工場1500内の各設備1825の設備制約情報を保持するテーブルである。
図10は、構成案テーブルT5000の一例を示す図である。構成案テーブルT5000は、テーブル項目として、配置情報及び経路情報を含む構成案の情報を保持するテーブルである。
00のホストのIPアドレスと、トピックとよばれる識別子とが含まれる。)、本構成案の評価値(例えば、各構成案同士の相対的な評価値が格納される。「100」のような数値であっても、High/Lowのような文字列であってもよい。)が格納される評価値T5050の各項目を有する、1以上のレコードで構成される。
図11は、対策ノードテーブルT6000の一例を示す図である。対策ノードテーブルT6000は、対策ノードN1330の情報を保持するテーブルである。
次に、図6に示すように、操作端末1610は、入出力部P8000を備える。入出力部P8000は、ユーザからデータの入力を受け付け、また、様々な情報を画面に出力する。
入出力部P8000は、設備制約情報入力部1611を備える。設備制約情報入力部1611は、設備制約情報の入力をユーザから受け付ける。
次に、クラウド1000は、処理実行部1005を備える。処理実行部1005は、エッジサーバ1620が生成した分析処理の構成のうち、第1の処理(エッジサーバ1620に配置されたノード)以外の、設備1825の分析に必要な構成に係る処理(クラウド1000に配置されたノード。すなわち、第2の処理。)を行う。
次に、設備分析システムにおいて行われる処理について説明する。
図12は、エッジサーバ1620が行う、センサデータ1920を収集してアプリA1000を再構成する処理(以下、制御処理という。)の一例を説明するフローチャートである。この処理は、例えば、設備1825が稼働すると共に開始される。
アプリ情報テーブルT1000において、配置済フラグT1040に「配置済み」が格納されているレコードを全て取得する。
そして、制御部P1000は、生成した構成案に基づき、アプリA1000における各ノードの配置及び転送経路の情報を、エッジサーバ1620及びクラウド1000に設定すると共に、この設定を行ったアプリA1000を実行する処理(配置処理)を実行する(S1430)。その後は、S1490の処理が行われる。
図13は、情報収集処理の一例を説明するフローチャートである。情報収集処理は、制御処理においてノードの配置の変更に必要な各種情報を収集する。
、アプリ情報テーブルT1000の全レコードを取得する。
図14、15は、構成案生成処理の一例を説明するフローチャートである(紙面の都合上、2つに分けている)。構成案生成処理は、情報収集処理が収集したアプリ情報及び設備制約情報に基づき、各ノードの配置情報及びノード間の経路情報を構成案を生成する。
そして、構成案生成部P3000は、選択した新構成案(以下、選択新構成案という。)が、設備制約情報の制約を満たしているか否かを判定する(S3310)。具体的には、例えば、構成案生成部P3000は、選択新構成案の内容と、情報収集処理のS2300で取得した設備制約情報に基づき、当該制約を満たしているか否かを判定する。
算出する。他方、構成案生成部P3000は、アプリ情報テーブルT1000から一つのレコードを選択し、選択したレコードの要件T1030を取得する。そして構成案生成部P3000は、算出した制約が、前記取得した要件T1030が示す要件を満たしているか否かを判定する。構成案生成部P3000はこの処理を、アプリ情報テーブルT1000の全レコードについて行う。
理に引き渡す。なお、この際、構成案生成部P3000は、この評価値が最も高い構成案を記憶してもよい。
図16は、配置処理の一例を説明するフローチャートである。
エッジサーバ1620のノード配置部P4000は、S3160で記憶しておいた、構成案生成処理によりした構成案の一つを選択すると共に、選択した構成案に対応する新構成案を構成案テーブルT5000から取得する(S4100)。
さらに、ノード配置部P4000は、構成案テーブルT5000の各レコードの経路情報T5030を選択して各アプリA1000の各ノードの転送経路を取得し、そのノードの配置場所が前記でエッジサーバ1620と設定された場合は、エッジサーバ1620のHub部P5000に、当該転送経路によるデータ転送を行うよう設定し、当該ノードの配置場所が前記でクラウド1000と設定された場合は、クラウド1000のHub部P100に、当該転送経路によるデータ転送を行うよう設定する。
図17は、設備制約情報を入力するための画面(設備制約情報入力画面)の一例を示す図である。設備制約情報入力画面G1000は、設備制約情報の入力を受け付ける設備制約情報入力欄G1100と、入力した設備制約情報の内容を表示する設備制約情報表示欄G1200とを備える。
を入力する設備制約情報入力欄G1120と、入力又は選択されたこれらの情報をエッジサーバ1620に送信し、設備制約情報テーブルT4000を更新する登録欄G1300とを有する。
したセンサデータ1920の取得が一時的に不可能となるような場合に、アプリA1000自身がセンサデータ1920の取得を停止し、設備1825やMES1700に起因する業務への負担を与えないようにすることができる。
Claims (13)
- 設備の制御を行う生産実行システムに対して行われる業務を構成する各プロセスと、各プロセスにおいて、前記生産実行システムと通信可能に接続された情報処理システムにおける所定アプリが前記設備の分析処理のために前記生産実行システムに対して行わせる前記設備のデータの収集処理の頻度の制約との対応関係である設備制約情報を記憶する設備制約情報記憶部と、
現在進行中の前記業務のプロセスの情報である業務プロセス情報を取得する業務プロセス情報取得部と、
現在の業務の状態が変化したと判定した場合に、前記取得した業務プロセス情報及び前記設備制約情報に基づき、前記変化した業務の状態において前記所定アプリが前記設備の分析処理のために前記生産実行システムに対して行わせる前記設備のデータの収集処理の頻度の制約を特定し、特定した前記設備のデータの収集頻度の制約と、前記所定アプリの処理時間、データ転送遅延、及び収集するデータの鮮度の少なくともいずれかの要件とを満たす設備の分析処理の構成を生成する構成情報生成部と、
前記生成した構成に基づき前記設備の分析処理に必要な処理を行う処理実行部と
を備える、設備分析支援装置。 - 前記構成情報生成部は、現在の業務の状態が変化したと判定した場合に、前記設備の分析処理の構成として、前記設備の状態を示すデータを所定時間蓄積する処理の構成を生成する、
請求項1に記載の設備分析支援装置。 - 前記構成情報生成部は、現在の業務の状態が変化したと判定した場合に、前記設備の分析処理の構成として、前記分析処理を停止させる処理の構成を生成する、
請求項1に記載の設備分析支援装置。 - 前記構成情報生成部は、前記設備の分析処理の構成の候補を複数生成し、生成した候補のそれぞれについて、前記設備のデータ処理における制約を満たす程度を示す評価値を算出し、算出した評価値が最も高い候補を、前記制約を満たす分析処理の構成として決定する、
請求項1に記載の設備分析支援装置。 - 前記構成情報生成部は、複数の処理部から構成される前記分析処理において、各処理部の実行主体を規定した情報及び各処理部間のデータの転送経路を規定した情報を生成し、
前記処理実行部は、生成した前記実行主体及び前記転送経路に従い、前記設備の分析に必要な処理を行う、
請求項1に記載の設備分析支援装置。 - 前記設備制約情報の入力をユーザから受け付ける設備制約情報入力部を備える、請求項1に記載の設備分析支援装置。
- 設備分析支援装置が、
設備の制御を行う生産実行システムに対して行われる業務を構成する各プロセスと、各プロセスにおいて、前記生産実行システムと通信可能に接続された情報処理システムにおける所定アプリが前記設備の分析処理のために前記生産実行システムに対して行わせる前記設備のデータの収集処理の頻度の制約との対応関係である設備制約情報を記憶する設備制約情報記憶処理と、
現在進行中の前記業務のプロセスの情報である業務プロセス情報を取得する業務プロセス情報取得処理と、
現在の業務の状態が変化したと判定した場合に、前記取得した業務プロセス情報及び前記設備制約情報に基づき、前記変化した業務の状態において前記所定アプリが前記設備の分析処理のために前記生産実行システムに対して行わせる前記設備のデータの収集処理の頻度の制約を特定し、特定した前記設備のデータの収集頻度の制約と、前記所定アプリの処理時間、データ転送遅延、及び収集するデータの鮮度の少なくともいずれかの要件とを満たす設備の分析処理の構成を生成する構成情報生成処理と、
前記生成した構成に基づき前記設備の分析処理に必要な処理を行う処理実行処理と
を実行する、設備分析支援方法。 - 前記設備分析支援装置が、
前記構成情報生成処理において、現在の業務の状態が変化したと判定した場合に、前記設備の分析処理の構成として、前記設備の状態を示すデータを所定時間蓄積する処理の構成を生成する、
請求項7に記載の設備分析支援方法。 - 前記設備分析支援装置が、
前記構成情報生成処理において、現在の業務の状態が変化したと判定した場合に、前記設備の分析処理の構成として、前記分析処理を停止させる処理の構成を生成する、
請求項7に記載の設備分析支援方法。 - 前記設備分析支援装置が、
前記構成情報生成処理において、前記設備の分析処理の構成の候補を複数生成し、生成した候補のそれぞれについて、前記設備のデータ処理における制約を満たす程度を示す評価値を算出し、算出した評価値が最も高い候補を、前記制約を満たす分析処理の構成として決定する、
請求項7に記載の設備分析支援方法。 - 前記設備分析支援装置が、
前記構成情報生成処理において、複数の処理部から構成される前記分析処理において、各処理部の実行主体を規定した情報及び各処理部間のデータの転送経路を規定した情報を生成し、
前記処理実行部は、生成した前記実行主体及び前記転送経路に従い、前記設備の分析に必要な処理を行う、
請求項7に記載の設備分析支援方法。 - 前記設備分析支援装置が、
前記設備制約情報の入力をユーザから受け付ける設備制約情報入力処理を実行する、請求項7に記載の設備分析支援方法。 - 設備の制御を行う生産実行システムに対して行われる業務を構成する各プロセスと、各プロセスにおいて、前記生産実行システムと通信可能に接続された情報処理システムにおける所定アプリが前記設備の分析処理のために前記生産実行システムに対して行わせる前記設備のデータの収集処理の頻度の制約との対応関係である設備制約情報を記憶する設備制約情報記憶部と、
現在進行中の前記業務のプロセスの情報である業務プロセス情報を取得する業務プロセス情報取得部と、
現在の業務の状態が変化したと判定した場合に、前記取得した業務プロセス情報及び前記設備制約情報に基づき、前記変化した業務の状態において前記所定アプリが前記設備の分析処理のために前記生産実行システムに対して行わせる前記設備のデータの収集処理の頻度の制約を特定し、特定した前記設備のデータの収集頻度の制約と、前記所定アプリの処理時間、データ転送遅延、及び収集するデータの鮮度の少なくともいずれかの要件とを満たす設備の分析処理の構成を生成する構成情報生成部と、
前記生成した分析処理の構成のうち、自身に割り当てられた、前記設備の分析処理に必要な構成に係る第1の処理を行う処理実行部と
を備える設備分析支援装置、及び、
前記生成した分析処理の構成のうち、前記第1の処理以外の、前記設備の分析処理に必要な構成に係る処理を行う処理実行部を備える情報処理システム
を含んで構成される、設備分析システム。
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