(57)【要約】【課題】工場における産業機械や倉庫における物流ライン等の生産現場において、データを取得する状況に応じてデータ収集のコストを調整する事が可能なデータ収集システム及びデータ収集方法を提供すること。【解決手段】本発明のデータ収集システム３００は、データ毎に決定された取扱仕様に従って、データを取得するデータ取得部１００と、データ毎に決定された取扱仕様に従って、データ取得部１００が取得したデータをデータ記憶部２００に保存するデータ保存部１１０と、データ記憶部２００を分析するデータ分析部１２０と、データ分析部１２０の分析した結果に基づくデータ毎の取扱仕様を決定するデータ取扱仕様決定部１３０と、を備える。【選択図】図３
2020064390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ記憶部にデータを収集するデータ収集システムであって、
データ毎に決定された取扱仕様に従って、データを取得するデータ取得部と、
データ毎に決定された取扱仕様に従って、前記データ取得部が取得したデータを前記データ記憶部に保存するデータ保存部と、
前記データ記憶部を分析するデータ分析部と、
前記データ分析部の分析した結果に基づくデータ毎の取扱仕様を決定するデータ取扱仕様決定部と、
を備えるデータ収集システム。
【請求項２】
前記データ分析部は、前記データ記憶部におけるデータの分布状況又は前記データ記憶部の稼働状況を分析し、前記データ取扱仕様決定部は、前記分析の結果に係る比較条件と、前記データ取得部がデータを取得するデータ取得条件及び前記データ保存部がデータを保存する際のデータ保存条件の少なくともいずれかを関連付けた取扱仕様を決定する、
請求項１に記載のデータ収集システム。
【請求項３】
前記分布状況は、データを特徴抽出した結果得られる特徴量の統計解析結果及びデータそのものの統計解析結果の少なくともいずれかである、
請求項２に記載のデータ収集システム。
【請求項４】
前記稼働状況は、データ保存に使用した記憶容量のサイズ乃至前記記憶容量に対する比率、生産計画段階で予測された使用予定容量に対する実使用容量の比率、及びストレージ温度乃至ストレージ診断結果として得られる各種正常度の時系列データの少なくともいずれかである、
請求項２に記載のデータ収集システム。
【請求項５】
データ記憶部にデータを収集するデータ収集方法であって、
データ毎に決定された取扱仕様に従って、データを取得するデータ取得ステップと、
データ毎に決定された取扱仕様に従って、前記データ取得ステップで取得したデータを前記データ記憶部に保存するデータ保存ステップと、
前記データ記憶部を分析するデータ分析ステップと、
前記データ分析ステップで分析した結果に基づくデータ毎の取扱仕様を決定するデータ取扱仕様決定ステップと、
を実行するデータ収集方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ収集システム及びデータ収集方法に関し、例えば工場における産業機械や倉庫における物流ライン等の生産現場からのデータ収集を効率良く行うことを可能とするデータ収集システム及びデータ収集方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場等の生産現場に於いては、該生産現場に設置されている多くの工作機械やロボット等の産業機械、またワークや治具等の様々な対象物からデータを収集して活用する事が行われている（例えば、特許文献１，２等）。収集されたデータは、例えば統計的に解析されてそれぞれの産業機械の動作状態の監視や保守計画の立案、次期製品開発や生産ラインの課題の分析等に用いられる他、生産現場で用いられる様々な機械学習装置の学習又は推論等に用いられたりしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１６２２５２号公報
【特許文献２】特開２０１７−０９７８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように生産現場に設置されたセンサから収集されるデータは文字データや制御信号データ、画像データ、音声データ、動画像データ、その他の時系列データ等さまざまなものがあり、また、そのデータ形式もデータ収集の目的に応じて多岐にわたる。収集されるデータの多くは、生産現場が計画通りに正常に稼働している状態で取得されたものであり、データ収集の目的によっては（例えば、人手によって定期的に収集したデータを確認する場合、また機械学習装置の学習に用いる場合には）、そのほとんどが重複したデータとして意味のないデータとなる。
【０００５】
また、画像データや音声データ、動画像データ等は、観測対象物の状態を的確に表現するため生産現場で実際に取り扱われることが多い一方で、１つ１つのデータサイズが大きく、蓄積することで各機械や各装置に設けられている記憶装置の記憶領域を圧迫する原因となる。このような大規模になりがちなデータを収集する場合には、記憶領域を圧迫しないように、取得精度（画像の解像度、チャネル数、取得回数、音声のサンプリングレート、動画像のフレーム数、観測を行う時間帯等）を落として対応することも考えられるが、データ収集の目的に併せて取得精度を設定しないと、せっかくデータを収集しても目的とした解析を適切に行えなくなることもある。
【０００６】
更に、生産現場に設置される組込機器からのデータの収集を考えた場合、一般に組込機器はデータ収集について最低限の性能を備えたものも多く、データの保存や、ＣＰＵ資源、通信能力等の計算資源に制約があるため、そのハードウェア性能に合わせたデータ収集処理を行わせる必要がある。
【０００７】
そこで本発明の目的は、データを取得する状況に応じてデータ収集のコストを調整する事が可能なデータ収集システム及びデータ収集方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、データ収集を行う際に、既に取得しているデータの解析結果や、データを記憶する記憶部の状況等に基づいて、以降のデータ収集における取扱仕様（収集精度や保存要否等）を自動的に調整することで、データの取扱コストを状況に合わせて調整するデータ収集システム及びデータ収集方法を用いて、上記課題を解決する。
【０００９】
そして、本発明の一態様は、データ記憶部にデータを収集するデータ収集システムであって、データ毎に決定された取扱仕様に従って、データを取得するデータ取得部と、データ毎に決定された取扱仕様に従って、前記データ取得部が取得したデータを前記データ記憶部に保存するデータ保存部と、前記データ記憶部を分析するデータ分析部と、前記データ分析部の分析した結果に基づくデータ毎の取扱仕様を決定するデータ取扱仕様決定部と、を備えるデータ収集システムである。
【００１０】
本発明の他の態様は、データ記憶部にデータを収集するデータ収集方法であって、データ毎に決定された取扱仕様に従って、データを取得するデータ取得ステップと、データ毎に決定された取扱仕様に従って、前記データ取得ステップで取得したデータを前記データ記憶部に保存するデータ保存ステップと、前記データ記憶部を分析するデータ分析ステップと、前記データ分析ステップで分析した結果に基づくデータ毎の取扱仕様を決定するデータ取扱仕様決定ステップと、を備えるデータ収集方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、データを取得する状況に応じてデータ収集のコストを調整する事が可能なデータ収集システム及びデータ収集方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態によるデータ収集システムの概略的なハードウェア構成図である。
【図２】第１の実施形態によるデータ収集システムの概略的な機能ブロック図である。
【図３】第２の実施形態によるデータ収集システムの概略的な機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は本発明の一実施形態によるデータ収集システムを構成するデータ収集装置の要部を示す概略的なハードウェア構成図である。データ収集システムを構成するデータ収集装置１は、工場等の生産現場に設置されたロボットや工作機械等の産業機械を制御する制御装置として実装することができる。また、データ収集システムを構成するデータ収集装置１は、産業機械を制御する制御装置と併設されたパソコンや、制御装置とネットワークを介して接続されたセルコンピュータ、エッジコンピュータ、ホストコンピュータ、クラウドサーバ等のコンピュータとして実装することが出来る。図１は、産業機械を制御する制御装置と併設されたパソコンとしてデータ収集システムを構成するデータ収集装置１を実装した場合の例を示している。
【００１４】
本実施形態によるデータ収集システムを構成するデータ収集装置１が備えるＣＰＵ１１は、データ収集装置１を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、バス２２を介して接続されているＲＯＭ１２に格納されたシステム・プログラムを読み出し、該システム・プログラムに従ってデータ収集装置１全体を制御する。ＲＡＭ１３には一時的な計算データや表示装置７０に表示するための表示データ及び入力装置７１を介してオペレータが入力した各種データ等が格納される。
【００１５】
不揮発性メモリ１４は、例えば図示しないバッテリでバックアップされたＳＲＡＭやＳＳＤ等で構成され、データ収集装置１の電源がオフされても記憶状態が保持されるメモリとして構成される。不揮発性メモリ１４には、入力装置７１を介して入力されたデータやプログラム、産業機械２から（インタフェース２０を介して）オンラインで取得されたデータ、産業機械２に取り付けられた各種センサ３（撮像センサ等）により検出された検出値をオンラインで取得したデータ等が記憶される。不揮発性メモリ１４に記憶されたデータやプログラム等は、利用時にはＲＡＭ１３に展開されても良い。また、ＲＯＭ１２には、データの解析のために必要とされる各種アルゴリズムや、その他の必要とされる処理を実行するためのシステム・プログラムがあらかじめ書き込まれている。
【００１６】
図２は、第１実施形態によるデータ収集システム３００の概略的な機能ブロック図である。データ収集システム３００は、主としてデータ収集装置１により構成されている。図２に示した各機能ブロックは、図１に示したデータ収集装置１が備えるＣＰＵ１１がシステム・プログラムを実行し、データ収集装置１の各部の動作を制御することにより実現される。
【００１７】
本実施形態のデータ収集システム３００を構成するデータ収集装置１は、産業機械２やセンサ３からデータを取得するデータ取得部１００、データ取得部１００が取得したデータを不揮発性メモリ１４上に設けられたデータ記憶部２００に保存するデータ保存部１１０、データ記憶部２００を分析するデータ分析部１２０、データ分析部１２０が分析した結果に基づいてデータの取扱仕様を決定するデータ取扱仕様決定部１３０を備える。
【００１８】
データ取得部１００は、データ取扱仕様決定部１３０により決定されたデータ毎の取扱仕様に従って、産業機械２において検出乃至処理された指令データや信号データ、モータ等の電流値／電圧値等の各種データ、撮像センサ、振動センサ、音声センサ等のセンサ３が検出した各種データを取得する機能手段である。データ取得部１００は、取扱仕様により決定されたデータの取得条件に従って、産業機械２やセンサ３からデータを取得する。取扱仕様により決定されるデータの取得条件としては、例えばデータ取得に使用するセンサ３の選択（例えば、高精度カメラを使用して画像データを取得する、白黒カメラを使用して画像データを取得する等）に係る条件を含んでいても良い。取扱仕様により決定されるデータの取得条件としては、例えば画像データの解像度、輝度、動画像データのフレームレート、音声データのサンプリングレート等を含んでいても良い。また、取扱仕様により決定されるデータの取得条件としては、例えばデータ取得の周期やデータを取得する時刻等の時刻に係る条件を含んでいても良い。更に、取扱仕様により決定されるデータの取得条件としては、例えばデータを取得する閾値等、その他の種々のデータの取得時に判定可能な条件を含んでいても良い。
【００１９】
データ保存部１１０は、データ取扱仕様決定部１３０により決定されたデータ毎の取扱仕様に従って、データ取得部１００が取得した各種データをデータ記憶部２００に記憶する機能手段である。データ保存部１１０は、取扱仕様により決定されたデータの保存条件に従って、データ取得部１００が取得した各種データをデータ記憶部２００に記憶する。取扱仕様により決定されるデータの保存条件としては、例えば取得した画像データに対象物が写っているか否か、対象物が所定数以上写っているから否か、画像データや音声データ等のスペクトル解析の結果が所定の条件を満たしているか、等のように、取得したデータを解析することで判定可能な条件を含んでいても良い。データ保存部１１０は、データ毎の取扱仕様に従って、データ取得部１００が取得したデータをデータ記憶部２００に保存しないとした場合に、該データの概要（データ取得時刻や、該データを保存しない理由が把握できる情報等）を示すメタデータをデータ記憶部２００に保存するようにしても良い。また、データ保存部１１０は、データ毎の取扱仕様に従って、データ取得部１００が取得したデータが所定の条件を満たす場合に、他の同種のデータとは異なるデータとしてデータ記憶部２００に保存するようにしても良い。
【００２０】
また、データ保存部１１０は、データ毎の取扱仕様に従って、データ記憶部２００に保存するデータに対して所定のデータ加工処理を施しても良い。データ保存部１１０が施すデータ加工処理は、例えば画像データの解像度の低減、音声データのサンプリングレートの低減、動画像データのフレームレートの低減、データのフォーマット変換、等であって良い。
【００２１】
データ分析部１２０は、データ記憶部２００に対して所定の分析を行う機能手段である。データ分析部１２０が行う所定の分析は、データ記憶部２００に記憶された各種データに対する公知のデータ分析を含む。データ分析部１２０が行う公知のデータ分析には、各種データそのものに対する画像解析、音声解析、動画像解析、スペクトル解析、自然言語処理、統計解析（各種データ毎の平均値や最頻値、中央値、最小値、最大値、標準値、外れ値の算出等）等を含んで良い。データ分析部１２０は、これらのデータ分析の手法を組み合わせて、例えばデータ記憶部２００に記憶された各種データに対して画像解析や音声解析、動画像解析、スペクトル解析、自然言語処理等を利用した特徴抽出処理を行い、そのようにして抽出された特徴量（該データの特徴部分を示すデータ）に対する統計解析（各種データ毎の平均値や最頻値、中央値、最小値、最大値、標準値、外れ値の算出等）等を行うようにしても良い。データ分析部１２０は、これらの処理を組み合わせて各種データの分布状況等を分析する。データ分析部１２０は、データ毎に予め定められたデータ分析手法を、該データの集合に対して行うようにして良い。
【００２２】
データ分析部１２０が行う所定の分析は、データ記憶部２００に係る稼働状況の分析を含んでも良い。データ分析部１２０が行うデータ記憶部２００に係る稼働状況の分析は、例えばそれぞれのデータのデータ保存に使用した記憶容量のサイズや、それぞれのデータのデータ保存に使用した記憶容量のサイズのデータ記憶部２００の全記憶可能容量に対する比率、生産計画段階で予測されたデータ記憶部２００における保存予定容量に対する実保存容量の比率、データ記憶部２００が設けられた不揮発性メモリ１４の動作状況（温度やエラー頻度、Ｓ．Ｍ．Ａ．Ｒ．Ｔ情報等のストレージ診断情報等）、データ記憶部２００へのデータ通信経路（バス２２等）の通信状況、データ記憶部２００に対してアクセスするユーザ乃至プロセスの数等であって良い。データ分析部１２０は、データ毎に予め定められたデータ記憶部２００に係る使用状況の分析手法を適用するようにしても良い。
【００２３】
データ取扱仕様決定部１３０は、データ分析部１２０によるデータ記憶部２００に対する分析の結果に基づく各種データの取扱仕様を決定する機能手段である。データ取扱仕様決定部１３０は、例えば入力装置７１からの入力に基づいてデータの取扱仕様を決定しても良い。データ取扱仕様決定部１３０が決定するデータの取扱仕様は、データ分析部１２０による分析結果に係る比較条件と、データ取得部１００によるデータ取得条件及びデータ保存部１１０によるデータ保存条件の少なくともいずれか一方とが関連付けられたものとして定義される。データ取扱仕様決定部１３０は、それぞれのデータ毎に複数の取扱仕様を決定してもよく、その場合、１つのデータに対して決定される取得仕様の間に優先順位を設け、各々の取扱仕様に矛盾がある場合には、優先順位の高い取扱仕様が優先して適用されるようにして良い。
【００２４】
データ取扱仕様決定部１３０が決定するデータの取扱仕様の第１実施例として、例えば複数の形状ラックのそれぞれに１００個以上の製品を水平に格納する工程において、それぞれの形状ラック上に格納された製品の個数をセンサ３としての撮像センサで撮像した画像データを解析して判定する例を考える。この時、データ記憶部２００には、形状ラックを撮像した画像データを保存されるが、すべての形状ラックの画像データをデータ記憶部２００に保存すると、データ記憶部２００（不揮発性メモリ１４）の記憶容量を圧迫する恐れがある。そこで、データ分析部１２０により、データ記憶部２００に記憶された形状ラックの画像データの内の通常の画像データを分析して、それぞれの形状ラックの格納された製品の個数を取得した上で、それぞれの形状ラックに格納された製品の個数の最小値を算出し、データ取扱仕様決定部１３０は、新たにデータ取得部１００により取得された画像データを解析して得られた形状ラックに格納された製品の個数が算出した最小値以上である場合を分析結果に係る比較条件とし、その時のデータ保存条件として画像データの解像度を低減させるというデータ保存条件を関連付けたものを、データの取扱仕様として決定する。また、データ取扱仕様決定部１３０は、新たにデータ取得部１００により取得された画像データを解析して得られた形状ラックに格納された製品の個数が算出した最小値未満である場合を分析結果に係る比較条件とし、新たにデータ取得部１００により取得された画像データを解析して得られた形状ラックに格納された製品の個数が上回る場合を分析結果に係る比較条件とし、その時のデータ保存条件として画像データを通常の画像データとは異なる異常データとしてデータ記憶部２００に記憶するというデータ保存条件を関連付けたものを、データの取扱仕様とする。このような取扱仕様を決定することにより、形状ラックに十分な製品が格納された問題のない状態を示す画像データについては、後々の細部の解析が不要であるため解像度を落としてデータ記憶部２００に保存され、形状ラックに十分な製品が格納されていない問題のある状態を示す画像データのみが高い解像度でデータ記憶部２００に保存されることとなる。
【００２５】
データ取扱仕様決定部１３０が決定するデータの取扱仕様の第２実施例として、例えば上記した第１実施例と同様に複数の形状ラックのそれぞれに１００個以上の製品を水平に格納する工程において、それぞれの形状ラック上に格納された製品の個数をセンサ３としての撮像センサで撮像した画像データを解析して判定する例を考える。この時、データ記憶部２００の保存予定容量に対する実保存容量の割合が低い場合には、データ記憶部２００の記憶容量に余裕があるため、通常の画像データも解像度を落とさずに保存したいという要求が現場にある場合もある。その様な場合には、データ取扱仕様決定部１３０は、データ分析部１２０により分析された、形状ラックの画像データの保存予定容量に対する実保存容量の割合が２０％未満である場合を分析結果に係る比較条件とし、その時に画像データの解像度を維持するというデータ保存条件、又は、画像データの解像度を上げるというデータ取得条件を関連付けたものを、データの取扱仕様として決定する。そして、このデータの取扱仕様を第１実施例で例示した取扱仕様よりも優先順位を高く設定することにより、形状ラックの状態とデータ記憶部２００に係る使用状況の両者を勘案して、より柔軟にデータの保存を行うことができるようになる。
【００２６】
データ取扱仕様決定部１３０が決定するデータの取扱仕様の第３実施例として、例えば産業機械２の温度をセンサ３としての温度センサで測定している場合において、所定の周期（例えば、１０秒毎）で温度センサから取得された産業機械２の温度をデータ記憶部２００に記憶する例を考える。この時、データ記憶部２００には、所定の周期ごとの産業機械２の温度のデータが保存されるが、特に異常が無い場合の全ての温度データをデータ記憶部２００に保存すると、データ記憶部２００（不揮発性メモリ１４）の記憶容量を圧迫する恐れがある。そこで、データ分析部１２０は、データ記憶部２００に記憶された産業機械２の温度データの平均値を算出し、データ取扱仕様決定部１３０は、温度センサが検出した温度と算出した平均値との差が所定の閾値以内である場合（即ち、異常が無い温度の場合）を分析結果に係る比較条件とし、その時の温度データを取得しないというデータ取得条件、又は、その時の温度データを保存しないというデータ取得条件を関連付けたものを、データの取扱仕様とする。このような取扱仕様を決定することにより、産業機械２の温度に異常がない場合にはデータ記憶部２００の記憶容量が消費されないため、効率の良いデータ記憶が行えるようになる。
【００２７】
図３は、第２実施形態によるデータ収集システム３００の概略的な機能ブロック図である。本実施形態によるデータ収集システム３００は、データ収集装置１と、ホストコンピュータ４とが、有線／無線のネットワーク５を介して接続されて構成されており、データ記憶部２００がホストコンピュータ４上に配置されている点で第１実施形態と異なる。
【００２８】
このように構成されたデータ収集システム３００では、データ保存部１１０、データ分析部１２０は、ネットワーク５を介してデータ記憶部２００との間でのデータのやり取りを行う。この時、データ分析部１２０が行う所定の分析として、データ記憶部２００へのデータ通信経路（ネットワーク５）の通信状況等を扱うようにしても良い。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例のみに限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。
例えば、上記実施形態では、産業機械２やセンサ３を対象としてデータを収集する例を用いて説明したが、産業機械２としては製造機械やロボットだけでなく、製品を洗浄する洗浄機や乾燥機、倉庫に配置される自動搬送車やコンベア等の搬送機械、梱包機、包装機械等、生産現場で用いられる様々な機械を対象としてもよく、また、収集されるデータとしては、製品そのものから検出された該製品の形状や硬度等のデータ、治具の位置や温度等のデータ、搬送機械から検出された移動速度や騒音等のデータ、生産現場の空間におけるミスト濃度や臭い等のデータ、生産現場で活動している作業者の発話や移動量等のデータ等といったように、産業機械２から直接検出できるデータ乃至所定のセンサ３を設置することで検出可能なデータであれば、どのようなデータを収集の対象としても良い。
【符号の説明】
【００３０】
１  データ収集装置
２  産業機械
３  センサ
４  ホストコンピュータ
５  ネットワーク
１１  ＣＰＵ
１２  ＲＯＭ
１３  ＲＡＭ
１４  不揮発性メモリ
１８，１９、２０，２１  インタフェース
２２  バス
７０  表示装置
７１  入力装置
１００  データ取得部
１１０  データ保存部
１２０  データ分析部
１３０  データ取扱仕様決定部
２００  データ記憶部
３００  データ収集システム
【図１】
2020064390.tif 000003
【図２】
2020064390.tif 000004
【図３】
2020064390.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月29日(2018.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
データ取扱仕様決定部１３０が決定するデータの取扱仕様の第１実施例として、例えば複数の形状ラックのそれぞれに１００個以上の製品を水平に格納する工程において、それぞれの形状ラック上に格納された製品の個数をセンサ３としての撮像センサで撮像した画像データを解析して判定する例を考える。この時、データ記憶部２００には、形状ラックを撮像した画像データを保存されるが、すべての形状ラックの画像データをデータ記憶部２００に保存すると、データ記憶部２００（不揮発性メモリ１４）の記憶容量を圧迫する恐れがある。そこで、データ分析部１２０により、データ記憶部２００に記憶された形状ラックの画像データの内の通常の画像データを分析して、それぞれの形状ラックの格納された製品の個数を取得した上で、それぞれの形状ラックに格納された製品の個数の最小値を算出し、データ取扱仕様決定部１３０は、新たにデータ取得部１００により取得された画像データを解析して得られた形状ラックに格納された製品の個数が算出した最小値以上である場合を分析結果に係る比較条件とし、その時のデータ保存条件として画像データの解像度を低減させるというデータ保存条件を関連付けたものを、データの取扱仕様として決定する。また、データ取扱仕様決定部１３０は、新たにデータ取得部１００により取得された画像データを解析して得られた形状ラックに格納された製品の個数が算出した最小値未満である場合を分析結果に係る比較条件とし、その時のデータ保存条件として画像データを通常の画像データとは異なる異常データとしてデータ記憶部２００に記憶するというデータ保存条件を関連付けたものを、データの取扱仕様とする。このような取扱仕様を決定することにより、形状ラックに十分な製品が格納された問題のない状態を示す画像データについては、後々の細部の解析が不要であるため解像度を落としてデータ記憶部２００に保存され、形状ラックに十分な製品が格納されていない問題のある状態を示す画像データのみが高い解像度でデータ記憶部２００に保存されることとなる。