(57)【要約】【課題】  設備の稼働監視を行うあたり、設備の改造を行って設備運転状態に合わせた信号を取り出す必要が有り、改造に伴う費用及び改造中の設備の停止、設備までの信号線の敷設などの大掛かりの作業と費用を要していた。  また、設備の稼働監視のみの場合、設備の運転停止等の実績を把握できるが、その時に生産を行った品目は把握できないため、コンピュータへの品目の入力や他システムとの連携を行い品目を特定する必要が有った。【解決手段】  設備に供給されている電源電流をＣＴ（電流トランス）で測定し、その電流値の変化で設備の運転・停止、どの動作が行われているかをコンピュータで判断する。  また、測定した電流値と流れた時間を予め設定してある電流値と時間との比較をコンピュータで行う事で生産品目を特定することを可能とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工場の生産設備で設備の運転状態を監視する稼働監視システムにおいて、設備の運転状態の変移を、設備への電源供給電流を基に運転状態を判断する方法。
【請求項２】
請求項１記載の運転状態を判断する方法に加え、コンピュータを用いて、設備への電源供給電流の常時収集を行う手段と、電源供給電流の変化により、設備の運転状態の変移を自動的に判断する手段を有する稼働監視システム。
【請求項３】
請求項１記載の内容及び請求項２記載の内容に加え、コンピュータを用いて設備への電源供給電流のパターンより設備で生産されている品目を自動で特定する手段を有する稼働監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、工場での設備稼働監視に関するものである。
【背景技術】
【０００２】（イ）生産工場内の生産設備における稼働監視を行う場合においては、設備の運転状態（停止中・運転準備中・生産中等）を設備の操作パネル等の操作信号を基に、各設備の信号を収集し運転状態を監視する必要が有った。この電気信号を取りだすために、装置自体の改造を行い電気信号の取り出しその信号を収集するため、設備毎に信号を収集する信号ケーブルの敷設を行いコンピュータ等に接続し設備の稼働監視が行われてきた。
外部に信号を取り出すためには、目的とした状態時にのみ電圧が印加される電気回路等を探しだし、その信号を外部へオン・オフのデジタル信号として取り出す等の改造を行い、その信号を収集装置や稼働率計に接続し運転状態を監視する方法や、設備の制御を行っている制御プログラムの改造を行い、制御プログラムで設備状態を判断し、その結果を収集し運転状態を監視する方法が取られてきた。
また、設備で何の品目を生産されたかは、信号を収集し稼働監視をおこなっているコンピュータへ入力したり、生産管理システム等と連動させることをで生産品目と設備運転状態を一致させデータを管理していた。
（ロ）その他［特許文献］抜粋による、
特許出願２０００−３２２６４４［発明の名称］設備稼働管理装置
特許出願２０００−３０９２６５［発明の名称］設備稼働管理装置
特許出願２０００−５７５４４［発明の名称］設備稼働管理システム
特許出願平１１−２２２５８６［発明の名称］設備稼働状態計測装置
及び方法
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】その為に、次のような問題があった。
（イ）  設備の運転状態の収集では、設備の停止、運転準備、生産、等の様々な状態に分類され、さらに、生産中の状態で有っても加工を行う品目（部品）の搬入動作や加工動作、搬出動作等の工程毎に設備が動作するユニットや機構が異なり、設備の動作箇所が変移している。この状態変移を知る為には、その動作が変わる都度、動作に対応した信号線を外部に出力するための改造を行い、コンピュータに接続しデータを収集する必要が有った。
（ロ）  設備の改造を行う場合、設備毎に電気回路が異なるため、改造の内容は設備毎に異なり設備毎に改造方法の検討・検証し行う必要があり、改造中の操業停止、改造費用、時間を要する問題が有った。
（ハ）  設備の運転状態変移の信号をコンピュータで収集する為に、工場内の設備毎に信号ケーブルを敷設し収集用のコンピュータの設置場所へ敷設し接続する必要があり、大規模な工場内での信号ケーブル敷設工事の必要が有った。
（ニ）  設備の制御がプログラムで行われている場合、制御プログラムの解析を行い、改造を行う必要があり、プログラムが開示されていない場合、改造ができない問題が有った。
（ホ）  改造をユーザーが独自に行った場合の設備トラブル発生時は、設備の責任所在が不明確に成り、トラブル発生原因の責任等や復旧までの時間の長期化等の付随した問題も発生する。
（ヘ）  コンピュータで収集した設備の運転状態の信号は各状態変移が起こった時間を記録するのみで、その設備で生産が行われた品目が特定できないため、収集した稼働実績に対して他の方法にて品目のデータを追加しなければならない問題が有った。
【問題を解決する為の手段】
【０００４】上記の課題を解決するため、本発明の請求項１では、工場内の生産設備において各設備に供給される電源に電流トランス（以下：ＣＴ）を取り付け、ＣＴで設備に対する供給電流を計測し、設備の運転状態で変化する供給電流と設備運転状態の関係により運転状態を判断することを特徴とする方法。
ＣＴの取り付けは、工場内に設置された配電盤等に取り付ければ良く、設備の改造及び設備までの信号ケーブルの敷設、設備制御プログラムの改造、操業停止を行わず、正確な運転状態を判断できること特徴とする方法である。
設備の供給電流と運転状態の例を図２に示す。この例は切削加工を行う自動機を想定した例である。
（１０）に示す時間は、設備への電流が供給されていないために、設備が停止中の時間であることが解る、次に作業者がワーク（被加工物）をセットするために主電源の投入を行うと、ワークをセットに要した時間（１１）の間は、（１６）の少ない電流が供給されていることが解る、次に作業者がワークのセットが完了し加工開始を指示する操作を行うと、ワーク搬送の為の機構が動作し（１７）まで供給電流が増加する、ワークの搬送を開始し完了するまで要した時間が（１２）となる、次に切削加工を行う機構が動作するため（１８）まで供給電流が増加し、切削加工が行われた時間が（１３）と解る、切削加工が完了すると（１７）まで供給電流が減少し、ワークを搬送する為の機構が動作し、ワーク搬送のために要した時間が（１４）とわかり、ワーク搬送の機構が停止すると（１６）まで供給電流が減少し、作業者がワークを設備より取出し作業が主電源を切るまでの（１５）の時間を要したことが解る。
この供給電流の判断範囲と増加・減少の順番をコンピュータで判断することにより設備の運転状態を知る事ができることを特徴とした方法。
図３は、実際の設備のデータを実測した参考グラフである。
本発明の請求項２では、請求項１に加え、ＣＴとＣＴに接続されたＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換装置を介してコンピュータに接続され構成される。コンピュータはＣＴで計測した設備への供給電流値または、しきい値で判断された結果を定周期で収集し、収集した値に収集を行ったチャンネル（設備）、収集した時刻を稼働監視システムのデータベースに記録する常時収集する手段と、設備の基本動作の進捗（以下：動作ステップ）を管理するため、予め設定された動作ステップマスタに記録された、動作ステップを判断する基準供給電流値と、収集を行った供給電流値との比較を行い、条件を満たした場合、動作ステップマスタ内の一つの動作ステップが開始または完了したと判断し、実績データを実績データベースに記録し、動作ステップ判断マスタより次の動作ステップでの基準供給電流値を読みだし次の動作ステップの開始・終了の判断を供給電流値で行う手段を有し、この処理を繰返し、記録する事で設備全体の主電源投入から主電源切断までの各動作ステップ毎の動作時間を設備に対する電源供給電流を稼働監視することで実現することを特徴とする稼働監視システム。
本発明の請求項３では、請求項１および請求項２に加え、生産品目を特定するための基準供給電流値及び基準動作時間を各動作ステップ毎に記録した品目マスタを準備し、請求項２の内容で得られた設備の各動作ステップ毎の動作実績時間と実績供給電流値を、品目マスタの基準供給電流値と基準動作時間との比較を行い、条件を満たした品目を抽出することで設備が生産している品目を特定することを特徴とする稼働監視システム。
請求項２での動作ステップマスタでの判断はその設備の基本動作（動作ステップ）を判断することを目的するため、生産品目による供給電流値の固有差が発生しても動作ステップの判断を確実に行うため、基準供給電流値の判断範囲を広げ、供給電流値と基準供給電流値の判断を行う。
請求項３での品目マスタでの判断は品目の特定を目的とし、各動作ステップ毎の供給電流値とその動作実績時間が請求項２の処理で既知であるため、各動作ステップの基準供給電流値での判断範囲は品目特定のために狭く設定し、品目毎の供給電流の固有差と動作時間の固有差より判断し品目を特定する。
【発明の効果】
【０００５】（イ）設備の供給電流で稼働監視を行った場合、設備自体への何らかの改造や装置の取り付けを行う必要が無く、装置に電源を供給する電源ケーブルや各設備に電力を供給する配電盤の中にＣＴを取り付けるのみで実現できるため、設備が稼働中で有っても設置工事が可能であり操業停止の必要はなく、改造等の費用の大幅な軽減ができる。
（ロ）供給電流は、設備の運転状態に応じて変化するため設備の改造を行い、信号を外部に引きだしたと同じ状態変化を知ることができる。
（ハ）設備より信号ケーブルを引きだした場合、信号ケーブルを敷設を、設備単位に行わなければならないが、供給電流から得る場合、配電盤等の電力供給元での設置が可能で敷設工事が簡単であり、費用を大幅に削減できる。
（ニ）装置を改造するコストに対して、ＣＴを取り付けるだけのコストを比較するとＣＴが非常に安価の為、導入コストの大幅な削減が可能となる。
（ホ）ＣＴを常時監視しデータベースに記憶し供給電流値で運転状態を自動的に判断させる事で設備の運転状態をリアルタイムに把握できる。
（ヘ）設備への供給電流パターンで生産品目を特定できる為、生産品目のデータを稼働時間データに手入力したり、他システムと連携させ生産品目を特定する必要が無い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
設備稼働監視システムは、図１に示す実施例の内容で構成される。この図は配電盤内に電流トランス（以下：ＣＴ）を設置した例である。各設備毎の電源を供給する電源ラインに（１）のＣＴを設置し、（２）のＡ／Ｄコンバート機能を持つ装置に接続し、ＣＴからの（４）のアナログ信号の計測値をコンピュータが処理できるデジタル信号に変換をおこなう。
Ａ／Ｄコンバータでデジタル信号化された設備への供給電流値は、デジタル信号として（３）のコンピュータへと接続されＡ／Ｄコンバータとコンピュータを接続するデジタル信号（５）は、ネットワーク等を用いて接続しコンピュータへ供給電流値を伝達する構成となる。
ＣＴで収集した供給電流値はコンピュータで定期的に収集を行い、図４の実施例で示すコンピュータ内部の処理の内容を示す。
（４１）でＣＴで測定した供給電流値をＡ／Ｄ変換を行った結果を定周期で読み込み、収集を行ったチャンネル（装置）と収集したデータと収集時刻を供給電流データベース（４９）へ記録する。
設備の運転開始から終了までの間の主要な動作状態（停止、待機、搬入、加工、搬出等の区分）を判断する為の基準供給電流値を予め測定し、動作ステップマスタ（５０）として動作状態（以下：動作ステップ）毎に登録する。
ここで登録する動作ステップは、生産品目に依存しないその設備の動作で予め決められた標準的な動作時の動作ステップと、その動作ステップが動作した時の最低電流供給値と最大電流供給値で、前後の動作ステップの基準供給電流値と重複しない値を設定する。
計測を行った供給電流値と動作ステップマスタ（５０）に登録してある値を比較判断し（４３）動作ステップがどのステップに位置するのかを決定し動作ステップ実績（５１）へと記録する。
動作ステップの判断は、異なる動作ステップで同じ供給電流値や基準供給電流値になる事が想定されるため、動作ステップは順を追いながら条件判断を行うものとする。
必要に応じて動作ステップ実績（５１）の情報を読みだし（４４）でコンピュータの画面表示等を行う。
（４５）で動作ステップが同じ動作ステップ内の値であるうちは、その動作ステップに変化してからの継続時間を求める。
供給電流値が次の動作ステップへ変化した場合、前の動作ステップの供給電流値の平均と動作ステップ継続時間を確定させる。
確定した動作ステップの供給電流値の平均と継続時間より品目マスタ（５２）で設定されている基準電流値と継続時間の条件が満足する品目より生産していた可能性がある品目全てを候補品目データベース（５３）に記録する。
以降、動作ステップが進んだ場合、候補品目データベースに記録された品目の動作ステップ別、基準供給電流、動作時間にて判断を行い該当する品目のみ候補品目データベースに記録し品目の絞り込みを行う。
この（４１）から（４６）までの処理を設備の停止条件が成立まで繰り返し行い（４７）で設備が停止したと判断した場合、絞り込まれた候補品目データベースの内容と動作ステップの実績を稼働実績として稼働実績データベース（５４）に記録し実施する。
図５の実施例は、実施方法におけるデータの関連と判断方法を示した例である。
Ｆｉｇ．１はＣＴからＡ／Ｄ変換を経て、定周期にてデータを収集した結果の設備への供給電流のグラフの例である。
この電流変化をＦｉｇ．３で示した動作ステップマスタの各動作ステップ毎の基準最小電流値と、基準最大電流値で判断を行うとＦｉｇ．２の動作ＳＴＥＰ  ＮＯ．１〜６パターンに分解することができる。
Ｆｉｇ．３では各動作ステップでの基準最小電流値と最大基準電流値の範囲は広く、生産品目の違いで供給電流が異なっても同一の動作ステップ内と判断できる様に設定してある。
これによりＦｉｇ．４の動作ステップ毎の実績供給電流と実績動作時間を動作ステップ毎に知ることができ請求項２の内容で稼働ステップと稼働時間の結果を得る事ができる。
さらに、請求項３の品目の特定を行うため、Ｆｉｇ．４のデータとＦｉｇ．６の品目マスタの条件を比較することで品目の特定が実現できる。
動作ステップマスタでは、供給電流の変化でどの動作ステップに有るかを判断するため、基準最小電流値と基準最大電流値の範囲が広いがＦｉｇ．６の品目マスタの基準最小電流値と基準最大電流値の範囲を狭くすることで品目毎の固有の供給電流差と各動作ステップの時間の固有差から品目の特定を実施する。
【産業上の利用の可能性】
【０００７】本発明の産業上の利用の可能性については、設備に対する電源の供給電流のみで設備の運転・停止及び各動作ステップ毎の稼働時間と生産品目の特定を可能としている。
製造業での設備稼働率などの経営指標を安価で確実に得るための手段やコンサルティング等の問題解決の為の一時的に稼働監視を行う場合等に設備自体の改造を必要とせず実施でき設備の稼働監視技術に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の全体構成図
【図２】本発明のデータ判断例
【図３】既存設備の供給電流パターン図
【図４】本発明のコンピュータ処理フローチャート図。
【図５】本発明のコンピュータ処理のデータ処理実施例図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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