JP2017174154A - 制御装置及び制御システム - Google Patents

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Abstract

【課題】外部に転送されるデータ量を小さくしネットワーク負荷を軽減するとともに、製造セル間の加工データの一致点及び相違点の確認容易性を高める。【解決手段】製造セルの加工データを受信する通信装置１１と、加工データを格納する記憶装置１２と、加工データを構成要素毎に分類しデータ項目をそれぞれ抽出することにより、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１５と、複数のデータ項目リスト同士を互いに比較し、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記憶装置１２に格納された加工データからそれぞれ読み出し、統合データを生成する統合データ生成部１６と、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集約加工データを生成する集約加工データ生成部１７と、前記集約加工データを外部に送信する通信装置１８と、を備えるマスタセルコントローラ１を提供する。【選択図】図２

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、複数の前記製造セルの加工データから生成された複数の前記データ項目リスト同士を互いに比較し、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、
    複数の前記製造セルの加工データから生成された複数の前記データ項目リスト同士を互いに比較し、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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