JP2017162136A

JP2017162136A - データ収集ユニット

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Publication number: JP2017162136A
Application number: JP2016045222A
Authority: JP
Inventors: 篤彦高瀬; Atsuhiko Takase; 安部　新一; Shinichi Abe; 新一安部; 声喜佐藤; Seiki Sato
Original assignee: KMC KK
Current assignee: KMC KK
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2017-09-14
Anticipated expiration: 2036-03-09
Also published as: JP6866545B2

Abstract

【課題】低コストで手間を要することなく加工機のコントロールユニットや検出器、測定器からデータを収集することを可能とする。【解決手段】入力部１０は、加工機を制御するコントロールユニットから出力されたロギングデータ、加工機に設置された検出器から出力された第1のディジタルデータ及び加工機に設置された測定器から出力されたアナログ信号を入力する。データ形式変換部２０は、第１の入力端子１１より入力されたロギングデータを所定のデータ形式の第２のディジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換部３０は、第３の入力端子１３より入力されたアナログ信号を第３のディジタルデータに変換する。データ管理部４０は、第１のディジタルデータ、第２のディジタルデータ及び第３のディジタルデータを予め設定されたルールにより編集する。データ通信部６０は、データ記憶部５０により記憶されたデータを、例えばネットワークを介して外部に送信する。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば工場内の加工機からのデータの収集に用いられるデータ収集ユニットに関する。

自動車の部品などを生産する工場では、成形機、プレス機、切削機、研削機、鋳鍛自動機などの様々な加工機が設置される。これらの加工機における生産情報は工場内に配置されたコンピュータシステム（ＰＣ）によって集中的に管理されている（特許文献１参照）。
コンピュータシステムは、工場内に敷設されたＬＡＮを介して各加工機からのデータを受け取り蓄え、これらのデータを生産情報として用いている。

近年では、様々な種類の膨大な生産情報が必要とされている。例えば、工場内に設置された加工機に新たな検出器や測定器を後付けで取り付けて取集データを追加することが要求される場合がある。また、ロット保証から製品を一個単位で保証するいわゆる一個保証が要求され、収集して保存するデータの量も膨大なものとなってきている。

従来からこうしたデータの収集には様々な工夫がなされている。例えば、本来は制御機器であるＰＬＣ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を介してデータを収集している。ＰＬＣが敷設済みの工場では、ＰＬＣに各加工機のコントロールユニットなどが接続され、コンピュータシステムはＬＡＮ及びＰＬＣ経由で各加工機を制御しているが、コンピュータシステムはこの経路を利用して各加工機からデータを収集している。また、コンピュータシステムは各加工機に設置された検出器や測定器などからもデータを収集しているが、この場合に検出器や測定器側にディジタル信号やアナログ信号をＬＡＮ経由でコンピュータシステムに取り込ませる機能を持たせてデータを収集している。

特開２００２−００６９３２号公報

ＰＬＣは複数の種類の信号を入力できるが、本来制御機器であり、信号入力以外の機能が多く高価である。従って、ＰＬＣが敷設されていない工場や工場内に新たな加工機を導入する場合等に、データ収集のためにＰＬＣを新たに敷設することはコスト的に無駄である。

また、ＰＬＣには内部メモリにデータを蓄積する機能がないので、コンピュータシステムがＰＬＣを介して各加工機のコントロールユニットなどからデータを取り込むタイミングを制御し、取り込んだデータを蓄積していく必要がある。或いはＰＬＣにＳＤメモリカードやＵＳＢメモリを接続し、これらのメモリを介してコンピュータシステムにデータを移すことができるが、作業が極めて煩雑になる。また、コンピュータシステムは、ＰＬＣを介したデータの他に検出器や測定器などからのデータも蓄積する必要があるが、ＰＬＣからのデータや検出器からのディジタル信号、測定器からのアナログ信号を所定のタイミングでＬＡＮを介して入力し、種別の異なるこれらの信号を処理して蓄積する機能が必要になる。そのために、コンピュータシステムではそれぞれに対応するシステム作りが必要となり、検出器や測定器の追加などがあった場合にはシステム変更が必要となり、非常に手間のかかる作業が要求される。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、低コストで手間を要することなく加工機のコントロールユニットや検出器、測定器からデータを収集することを可能とするデータ収集ユニットを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の一形態に係るデータ収集ユニットは、加工機を制御するコントロールユニットから出力されたロギングデータ、前記加工機に設置された検出器から出力された第1のディジタルデータ及び前記加工機に設置された測定器から出力されたアナログ信号を入力する入力部と、前記入力部より入力されたロギングデータを所定のデータ形式の第２のディジタルデータに変換するデータ形式変換部と、前記入力部より入力されたアナログ信号を第３のディジタルデータに変換するアナログ／ディジタル変換部と、前記入力部より入力された第１のディジタルデータ、前記データ形式変換部により変換された第２のディジタルデータ及び前記アナログ／ディジタル変換部により変換された第３のディジタルデータを予め設定されたルールにより編集するデータ管理部と、前記データ管理部により編集されたデータを記憶するデータ記憶部と、前記データ記憶部により記憶されたデータを、例えばネットワークを介して外部に送信するデータ通信部とを具備する。

本発明の一形態に係るデータ収集ユニットでは、コントロールユニットからのロギングデータ、検出器からのディジタルデータ及び測定器からのアナログ信号はいずれも所定の形式のディジタルデータに変換され、編集されて記憶され、記憶されたデータはネットワークを介して典型的には外部からの要求に応じて外部に送信される。

従って、ＰＬＣが敷設されていない工場や工場内に新たな加工機を導入する場合等に、各加工機のコントロールユニットや検出器、測定器とネットワークとの間にこのデータ収集ユニットを介挿すれば、データ収集のためにＰＬＣを新たに敷設する必要はなくなる。

また、各加工機のコントロールユニットや検出器、測定器とネットワークとの間にこのデータ収集ユニットを介挿することで、ネットワークを介して各加工機のコントロールユニットや検出器、測定器からデータを収集するコンピュータシステムではこれらのデータをそれぞれの加工機のコントロールユニットや検出器、測定器からの画一的なデータとして取り扱うことが可能となり、しかもコンピュータシステムはシステム構成などとは関係なくコンピュータシステム側のタイミングでデータを収集することができるようになる。従って、接続するコントロールユニットや検出器、測定器の種類に拘らず同じデータ収集システムでデータ収集することが可能となる。つまり、コンピュータシステムではそれぞれに対応するシステム作りは不要となり、また加工機や検出器、測定器の追加などがあった場合にもシステム変更が不要となる。

よって、本発明の一形態に係るデータ収集ユニットによれば、低コストで手間を要することなく加工機のコントロールユニットや検出器、測定器からデータを収集することを可能とする。

本発明の一形態に係るデータ収集ユニットは、前記データ管理部が、予め設定されたルールにより、所定のタイミングで、前記入力部より入力された第１のディジタルデータ、前記データ形式変換部により変換された第２のディジタルデータ及び前記アナログ／ディジタル変換部により変換された第３のディジタルデータを採って、前記第２のディジタルデータのうち所定のデータを削除し、前記所定のデータが削除された第２のディジタルデータを前記第１及び第３のディジタルデータと統合する。

これにより、このデータ収集ユニットがコンピュータシステムに制御負担をかけることなく自律的にデータ収集することが可能となる。また、第２のディジタルデータのうち所定のデータを削除しているので、すなわちロギングデータのうち予め定められた所定のデータを削除し、削除後のロギングデータを保存しているので、保存するデータを極力減らすことができる。
本発明の一形態に係るデータ収集ユニットは、前記データ記憶部が、取り外し自在なメモリ媒体に前記データ管理部により編集されたデータを記憶する。
これにより、ネットワーク接続のないスタントアローンタイプの加工機のコントロールユニットや検出器、測定器からデータ収集が可能となる。

本発明の一形態に係るデータ収集ユニットは、前記入力部が、前記ロギングデータを入力する第１の入力端子、前記第1のディジタルデータを入力する第２の入力端子及び前記アナログ信号を入力する第３の入力端子を有する。
これにより、接続の際の作業がより簡単になる。

本発明によれば、低コストで手間を要することなく加工機のコントロールユニットや検出器、測定器からデータを収集することを可能とする。

本発明の一実施形態に係るデータ収集ユニットの構成を示すブロック図である。図1に示したデータ収集ユニットのデータ管理部におけるデータの処理の流れを概念的に示した図である。図１に示したデータ収集ユニットを用いた生産情報収集システムの全体を示す図である。図３の生産情報収集システムにおけるデータベースから参照できる生産情報の一例を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
＜データ収集ユニットの構成＞
図1は本発明の一実施形態に係るデータ収集ユニットの構成を示す図である。

図１に示すように、データ収集ユニット１は、入力部１０と、データ形式変換部２０と、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換部３０と、データ管理部４０と、データ記憶部５０と、データ通信部６０とを典型的には１つの筐体内に有する。１つの筐体内に有することで、設置等が容易となる。また、このデータ収集ユニット１は、典型的には、ＰＣなどとは異なり、キーボードやディスプレイ、或いはそれらの入出力部を持たない、専用機である。

入力部１０は、加工機２を制御するコントロールユニット３から出力されたロギングデータ、加工機２に設置された検出器４から出力された第1のディジタルデータ及び加工機２に設置された測定器５から出力されたアナログ信号を入力する。典型的には、入力部１０は、上記のロギングデータを入力する第１の入力端子１１、上記の第１のディジタルデータを入力する第２の入力端子１２及び上記のアナログ信号を入力する第３の入力端子１３をそれぞれ別個に有する（図３参照）。

データ形式変換部２０は、第１の入力端子１１より入力されたロギングデータを所定のデータ形式、例えばＣＳＶ（Ｃｏｍｍａ−ＳｅｐａｒａｔｅｄＶａｌｕｅｓ）のデータ形式の第２のディジタルデータに変換する。
Ａ／Ｄ変換部３０は、第３の入力端子１３より入力されたアナログ信号を第３のディジタルデータに変換する。

なお、この実施形態では第２の入力端子１２より入力された第1のディジタルデータをそのままデータ管理部４０に送っているが、第２の入力端子１２とデータ管理部４０との間に所望とするデータ形式に変換する手段を介挿してもよい。また、データ管理部４０自体が所望とするデータ形式に変換しても構わない。

データ管理部４０は、第２の入力端子１２より入力された第１のディジタルデータ、データ形式変換部２０により変換された第２のディジタルデータ及びＡ／Ｄ変換部３０により変換された第３のディジタルデータを予め設定されたルール（プログラム）により編集する。

典型的には、図２に示すように、データ管理部４０は、予め設定されたルール（プログラム）により、所定のタイミングで、第２の入力端子１２より入力された第１のディジタルデータ（２０１）、データ形式変換部２０により変換された第２のディジタルデータ（２０２）及びＡ／Ｄ変換部３０により変換された第３のディジタルデータ（２０３）を採る。そして、データ管理部４０は、第２のディジタルデータ（２０２）のうち所定のデータ（ここではＸ_１、Ｘ_２、Ｘ_５）を削除し、所定のデータが削除された第２のディジタルデータ（Ｘ_３、Ｘ_４）を第１及び第３のディジタルデータ（Ｙ、Ｚ）と統合する（２０４）。第２のディジタルデータはそもそもロギングデータであることから、生産情報として不要なデータも多くあり、データ記憶部５０に記憶させる前にこのような不要なデータをこのデータ管理部４０で削除することでデータ記憶部５０での記憶すべきデータ量を減らすことができる。特に、製品のロット保証から一個保証となった場合に収集するデータ量が極めて膨大になることからこの段階でデータ管理部４０により不要データの削除を行うことは非常に意義がある。加えて、このようにデータ記憶部５０で記憶すべきデータ量が減るとそれだけコンピュータシステム側の負担が軽減されることになる。

データ記憶部５０は、データ管理部４０により編集されたデータを記憶する。典型的には、データ記憶部５０は、内部メモリや取り外し自在なメモリ媒体５１にデータ管理部４０により編集されたデータを記憶する。取り外し自在なメモリ媒体５１は、例えばＳＤメモリカードやＵＳＢメモリなどのフラッシュメモリを使った媒体が好ましい。

データ通信部６０は、データ記憶部５０により記憶されたデータを、ネットワークを介して外部に送信する。典型的には、データ通信部６０は、コンピュータシステム６からの要求に応じてＬＡＮ７にデータを送信する（図３参照）。ネットワークは有線だけでなく無線であっても勿論構わない。
＜生産情報収集システムの構成＞
図３はこのデータ収集ユニット１を用いた生産情報収集システムの全体を示す図である。

図３に示すように、生産情報収集システム８は、典型的には工場内に設置された各加工機２のコントロールユニット３や検出器４、測定器５とＬＡＮ７との間にこのデータ収集ユニット１を介挿してなるものである。ＬＡＮ７には、コンピュータシステム６も接続されている。

ここで、加工機２は、例えば自動車の部品などを生産する工場では、成形機、プレス機、切削機、研削機、鋳鍛自動機などである。コントロールユニット３は、各加工機２に設置され、加工機２を制御するとともに加工機２からロギングデータを収集する。検出器４は、リレーやスイッチのオンオフを検出し、検出結果をディジタルデータとして出力する。例えば、加工機２が成形機である場合に、成形機の型の開閉をスイッチによりカウントして型の使用回数を生産情報として使う。検出器４は後付けされた場合も含めてコントロールユニット３の制御下にはなくコントロールユニット３を経由しないので、コントロールユニット３とは別経由でデータを収集する必要がある。測定器５は例えば温度や圧力などを測定する機器であり、その測定結果はアナログ信号として出力される。例えば、加工機２が成形機である場合に、成形機の型の温度を測定し、測定結果をアナログ信号として出力する。上記と同様に、測定器５は後付けされた場合も含めてコントロールユニット３の制御下にはなくコントロールユニット３を経由しないので、コントロールユニット３とは別経由でデータを収集する必要がある。

コンピュータシステム（ＰＣ）６は、ＬＡＮ７及びデータ収集ユニット１経由で各加工機２に設置されたコントロールユニット３や検出器４、測定器５からデータを収集している。

また、ネットワーク接続のない、つまりＬＡＮ７に接続されていないスタントアローンタイプの加工機２が生産情報収集システム８内に存在する場合であってもこの加工機２のコントロールユニット３や検出器４、測定器５にデータ収集ユニット１を接続することで、データ収集が可能である。データ収集ユニット１のデータ記憶部５０からメモリ媒体５１を取り外し、コンピュータシステム６のメモリドライブ（図示せず）にこのメモリ媒体５１を装着し、コンピュータシステム６がメモリ媒体５１からデータを読み取る。これのよりコンピュータシステム６はスタントアローンタイプの加工機２から生産情報のデータを収集することができる。
以上のようにして、コンピュータシステム６は蓄積したデータをデータベース９に送る。
＜データベースによる処理＞
例えば工場外に設置されたデータベース９は、例えば日本国内や海外に設置された上記のコンピュータシステム６からのデータを処理する。
このデータベース９によるデータの処理方法の典型例を説明する。

例えば工場には加工機２の一つとして成形機が設置されており、その成形機で使われる金型には、一意に定められたＱＲコード（登録商標）が刻設された識別板８１（図３参照）が取り付けられている。この識別板８１は、金型ばかりでなく、工場内の加工機２にも取り付けられている。

工場内の作業者は、成形機に金型を取り付けたときに、例えばタブレットなどのカメラ付き情報処理装置を使って成形機に取り付けられた識別板８１のＱＲコード（登録商標）及び金型に取り付けられた識別板８１のＱＲコード（登録商標）を認識させる。その後、情報処理装置のアプリケーションが認識したＱＲコード（登録商標）に応じた認識データをデータベース９に送り、データベース９において当該成形機のデータと当該金型の認識データとを紐付ける。これにより、成形機のデータがどの金型を使ったものであるかを知ることができ、また当該金型の通算のショット数などを算出することができるようになる。

また、データベース９では、成形機のデータから、例えばｎ回目のショットがどのような温度や圧力などの条件で行われたかが分かる。そして、例えば図４に示すように、データベース９のデータから、時間と生産数との関係が分かるので、例えば不良が出たショットが何回目のショットであるかを時間との関係から分かり、従って不良を出したときの温度や圧力などの条件を検証できる。なお、生産数については、例えば成形機の取り付けられた正常品をカウントするカウンタのデータから算出することが可能である。
データベース９は、タブレットなどの情報処理装置からの要求に応じて、このように蓄積したデータを図４に示したように生産情報として出力するものである。
＜まとめ＞

以上のとおり、この実施形態に係るデータ収集ユニット１では、ＰＬＣが敷設されていない工場や工場内に新たな加工機２を導入する場合等に、各加工機２のコントロールユニット３や検出器４、測定器５とＬＡＮ７との間にこのデータ収集ユニット１を介挿すれば、データ収集のためにＰＬＣを新たに敷設する必要はなくなる。また、各加工機２のコントロールユニット３や検出器４、測定器５とＬＡＮ７との間にこのデータ収集ユニット１を介挿することで、コンピュータシステム６では各加工機２のコントロールユニット３や検出器４、測定器５からのデータを所定の形式のデータとして画一的に取り扱うことが可能となる。しかも、コンピュータシステム６はシステム構成などとは関係なく定期的にデータを収集することができるようになる。従って、コンピュータシステム６は接続するコントロールユニット３や検出器４、測定器５の種類に拘らず簡単にデータ取集することができる。つまり、コンピュータシステム６ではそれぞれに対応するシステム作りは不要となり、また加工機２や検出器４、測定器５の追加などがあった場合にもシステム変更が不要となる。よって、データ収集ユニット１は低コストで手間を要することなく加工機２のコントロールユニット３や検出器４、測定器５からデータを収集することを可能とするものである。
本発明は、以上説明した実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内で他の種々の実施形態を実現することができる。
例えば、成形・鋳造・鍛造・プレス・自動機等の加工ラインや関連機器、測定器等の品質管理に関する種々の設備に本発明を適用して実施することができる。
また、上記の実施形態ではコンピュータシステムが工場内に設置されていたが、コンピュータシステムが工場外の例えば遠隔地に設置されていても良い。

１データ収集ユニット
２加工機
３コントロールユニット
４検出器
５測定器
１０入力部
１１第１の入力端子
１２第２の入力端子
１３第３の入力端子
２０データ形式変換部
３０アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換部
４０データ管理部
５０データ記憶部
６０データ通信部

Claims

加工機を制御するコントロールユニットから出力されたロギングデータ、前記加工機に設置された検出器から出力された第1のディジタルデータ及び前記加工機に設置された測定器から出力されたアナログ信号を入力する入力部と、
前記入力部より入力されたロギングデータを所定のデータ形式の第２のディジタルデータに変換するデータ形式変換部と、
前記入力部より入力されたアナログ信号を第３のディジタルデータに変換するアナログ／ディジタル変換部と、
前記入力部より入力された第１のディジタルデータ、前記データ形式変換部により変換された第２のディジタルデータ及び前記アナログ／ディジタル変換部により変換された第３のディジタルデータを予め設定されたルールにより編集するデータ管理部と、
前記データ管理部により編集されたデータを記憶するデータ記憶部と、
前記データ記憶部により記憶されたデータを外部に送信するデータ通信部と
を具備するデータ収集ユニット。
請求項１に記載のデータ収集ユニットであって、
前記データ管理部は、予め設定されたルールにより、所定のタイミングで、前記入力部より入力された第１のディジタルデータ、前記データ形式変換部により変換された第２のディジタルデータ及び前記アナログ／ディジタル変換部により変換された第３のディジタルデータを採って、前記第２のディジタルデータのうち所定のデータを削除し、前記所定のデータが削除された第２のディジタルデータを前記第１及び第３のディジタルデータと統合する
データ収集ユニット。
請求項１又は２に記載のデータ収集ユニットであって、
前記データ記憶部は、取り外し自在なメモリ媒体に前記データ管理部により編集されたデータを記憶する
データ収集ユニット。
請求項１から３のうちいずれか１項に記載のデータ収集ユニットであって、
前記入力部は、前記ロギングデータを入力する第１の入力端子、前記第1のディジタルデータを入力する第２の入力端子及び前記アナログ信号を入力する第３の入力端子を有する
データ収集ユニット。