(57)【要約】【課題】制御プロセスを最適な実行環境で実行することが可能な制御システムを提供すること。【解決手段】本発明の制御システム１は、工作機械３で行われる加工において使用され得る制御プロセスの実行における実行条件を管理する制御プロセス管理部１１０と、工作機械３で行われる加工において使用される少なくとも１つの制御プロセスを特定する加工管理部１２０と、制御プロセス管理部１１０が管理する実行条件および前記加工管理部が管理する加工情報に基づいて、工作機械３及び上位サーバ２のそれぞれの実行環境への制御プロセスの配置を決定する制御プロセス配置部１３０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの工作機械と、該工作機械を管理する上位サーバとが通信回線を介して接続されて構成された制御システムであって、
前記工作機械で行われる加工において使用され得る制御プロセスの実行における実行条件を管理する制御プロセス管理部と、
前記工作機械における加工に係る加工情報を管理する加工管理部と、
前記制御プロセス管理部が管理する前記実行条件および前記加工管理部が管理する加工情報に基づいて、前記工作機械及び前記上位サーバのそれぞれの実行環境への前記制御プロセスの配置を決定する制御プロセス配置部と、
を備えた制御システム。
【請求項２】
前記加工管理部は、前記制御プロセスを配置する際に考慮するべき実行環境に係る要因を管理しており、
前記制御プロセス配置部は、制御プロセス管理部が管理する前記実行条件と、前記加工管理部が管理する前記実行環境に係る要因とに基づいて、前記工作機械及び前記上位サーバのそれぞれの実行環境への前記制御プロセスの配置を決定する、
請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
少なくとも１つの工作機械を通信回線を介して管理する上位サーバであって、
前記工作機械で行われる加工において使用され得る制御プロセスの実行における実行条件を管理する制御プロセス管理部と、
前記工作機械における加工に係る加工情報を管理する加工管理部と、
前記制御プロセス管理部が管理する前記実行条件および前記加工管理部が管理する加工情報に基づいて、前記工作機械及び前記上位サーバのそれぞれの実行環境への前記制御プロセスの配置を決定する制御プロセス配置部と、
を備えた上位サーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は制御システムに関し、特に制御プロセスを最適な環境で実行することが可能な制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、旋盤、研削盤、マシニングセンタなどの多種の工作機械において、多様化する用途、目的に応じて、さまざまな機能を実現するためのプロセスが開発され、個々の工作機械に拡張的に搭載されてきた。プロセスというのは、例えば、事前に加工プログラムから実行形式データを生成する前処理プロセスや、加工に関する基本的な情報を表示するための基本画面プロセス、工作機械に取り付けられている工具を管理するための工具管理プロセスなどがある。
【０００３】
汎用的な工作機械に、こうした様々なプロセスを追加的に搭載することにより、これらプロセスを展開するための大容量メモリと、これらプロセスを実行するための高性能ＣＰＵを搭載する必要があり、工作機械のコストが上がる原因となっていた。また、複数の工作機械を用いて加工を行う際に、たとえ同一の設定をする場合であっても作業者はそれぞれの工作機械の画面を見ながら入力装置を操作して設定をする必要が有るため、これが作業効率低下の原因の一つとなっていた。
【０００４】
一方で、近年ではネットワーク技術の発展により、工場の工作機械をホストコンピュータやセルコントローラといった上位サーバに接続し、サーバからの加工指示や、制御命令に従って稼動するシステムが増えている。また、クラウドシステムのように、サーバ上で制御プロセスを実行し、その結果を工作機械で利用する形態もある。
【０００５】
こうした中、特許文献１には、工作機械を動作させるために必要とされるプロセスの一部をホストコンピュータ上で動作させ、工作機械を動作させる際、ホストコンピュータと工作機械との間でネットワークを介して必要な情報をやり取りしながら、ホストコンピュータ上で一部のプロセスを動作させると共に工作機械上で他のプロセスを動作させる技術が開示されている。また、特許文献２では、数値制御装置における加工プログラムの格納先としてＣＮＣ装置の不揮発性メモリとサーバの外部記憶装置を、高速読み出しの要否に応じて選択する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−０７１４０７号公報
【特許文献２】特開２０１７−０１６２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示される技術を用いたとしても、特定のプロセスのみをサーバ上に固定的に配置しているため、それ以外の全てのプロセスは工作機械に常駐する。その為、生産計画上不要なプロセスであっても工作機械上に常駐する点に何等変わりは無く、不要なプロセスがメモリを圧迫したり、パフォーマンスの低下に影響したりすることが課題として残っている。
【０００８】
一方で、特許文献２にはユーザが作成した加工プログラムの最適な格納場所を選択する技術が開示されてはいるものの、加工プログラムは、前処理プロセスによって実行形式データに変換された後、基本軸制御プロセスなどによって軸の移動量を生成するために使われる加工データであり、即ち、加工プログラムは、ＲＡＭ上に常駐して実行されるプロセスとは異なり、軸を制御するための一時的なデータとして扱われるため、加工プログラムの最適な格納場所を選択することができても、プロセスを展開するためのメモリ容量を抑制することや、プロセスが占めるＣＰＵ使用率を低減することはできない。
【０００９】
また、複数の工作機械を用いて同時に作業する場合、全ての工作機械の能力や用途、目的が同じものであるとは限らないため、ホストコンピュータ上で実行できるプロセスであっても、例えば通信インタフェースの性能が原因で通信におけるレイテンシが大きくなるような場合には工作機械の上で実行した方が良いこともあり、一律に特定のプロセスをホストコンピュータで動作させることが良いというわけではない。
【００１０】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、制御プロセスを最適な環境で実行することが可能な制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の制御システムは、上位サーバと複数の工作機械により構成され、前記複数の工作機械の運転に必要とされる制御プロセスを、上位サーバと工作機械とのどちらで実行するのがシステム全体として効率がよいのかを決定するプロセス実行環境決定機構を上位サーバ上に設け、該プロセス実行環境決定機構が生産計画装置などから入力された情報に基づいて、各制御プロセスの最適な実行環境を決定することにより、上記課題を解決する。
【００１２】
そして、本発明の一態様は、少なくとも１つの工作機械と、該工作機械を管理する上位サーバとが通信回線を介して接続されて構成された制御システムであって、前記工作機械で行われる加工において使用され得る制御プロセスの実行における実行条件を管理する制御プロセス管理部と、前記工作機械における加工に係る加工情報を管理する加工管理部と、前記制御プロセス管理部が管理する前記実行条件および前記加工管理部が管理する加工情報に基づいて、前記工作機械及び前記上位サーバのそれぞれの実行環境への前記制御プロセスの配置を決定する制御プロセス配置部と、を備えた制御システムである。
【００１３】
また、本発明の他の態様は、少なくとも１つの工作機械を通信回線を介して管理する上位サーバであって、前記工作機械で行われる加工において使用され得る制御プロセスの実行における実行条件を管理する制御プロセス管理部と、前記工作機械における加工に係る加工情報を管理する加工管理部と、前記制御プロセス管理部が管理する前記実行条件および前記加工管理部が管理する加工情報に基づいて、前記工作機械及び前記上位サーバのそれぞれの実行環境への前記制御プロセスの配置を決定する制御プロセス配置部と、を備えた上位サーバである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、各工作機械の能力や用途、目的に応じた最適なプロセス配置を決定できるので、効率の良いプロセス実行が可能となり、システム全体のコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る制御システム１の構成を示すブロック図である。
【図２】プロセス実行環境決定機構１００の構成を示すブロック図である。
【図３】制御プロセス管理テーブル１１１の一例を示す図である。
【図４】加工管理テーブル１２１の一例を示す図である。
【図５】制御プロセス配置テーブル１３１の一例を示す図である。
【図６】制御プロセスの配置例を示す図である。
【図７】加工管理テーブル１２１の他の例を示す図である。
【図８】制御プロセス配置テーブル１３１の他の例を示す図である。
【図９】制御プロセスの他の配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。まず、図１のブロック図を用いて、本発明の実施の形態に係る制御システム１の全体構成について説明する。
制御システム１は、上位サーバ２と、少なくとも１つの工作機械３とが有線／無線の通信回線４を介して接続されて構成される。
【００１７】
上位サーバ２は、ホストコンピュータやセルコントローラなどのような少なくとも１つの工作機械３を管理するサーバ装置として構築できる。上位サーバ２は、例えば生産計画装置５などから受信した生産計画などに基づいて、自己の管理下に有る工作機械３に対するワークの加工に係る作業を割り当て、該作業を実行するように各工作機械３に対して通信回線４を介して指令する。本実施形態の上位サーバ２は、それぞれの工作機械３に対する作業の割り当てに応じた制御プロセスの最適な実行環境を決定するプロセス実行環境決定機構１００を備える。
【００１８】
工作機械３は、上位サーバ２からの指令に基づいてワークの加工を行う旋盤、研削盤、マシニングセンタなどの工作機械である。工作機械３は、上位サーバ２から割り当てられたワークの加工に係る作業を、上位サーバ２からの指令に基づいて実行する。工作機械３
は、単体の機械の場合もあるし、ロボット等の周辺機器を含めた複数の機械の集合の場合もある。
【００１９】
図２は、プロセス実行環境決定機構１００の概略的なブロック図である。プロセス実行環境決定機構は、制御プロセス管理部１１０、加工管理部１２０、制御プロセス配置部１３０、操作シーケンス作成部１４０、制御プロセス転送部１５０、及び制御プロセス記憶部１６０を備える。なお、プロセス実行環境決定機構１００が備える上記した各機能手段は、上位サーバ２が備えるＣＰＵが、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリに記憶されたシステム・プログラムを読み出して実行し、上位サーバ２の各部を制御することにより実現される。
【００２０】
制御プロセス管理部１１０は、工作機械３に対して指令するワークの加工に係る作業に必要とされる全制御プロセスの情報をまとめたテーブルである制御プロセス管理テーブル１１１を作成する機能手段である。制御プロセス管理部１１０は、制御プロセス記憶部１６０に予め登録されている各制御プロセスのデータを読み出し、読み出した制御プロセスのデータに基づいて制御プロセス管理テーブル１１１を作成する。
【００２１】
図３は、制御プロセス管理部１１０が作成する制御プロセス管理テーブル１１１の例を示す図である。図３に示すように、制御プロセス管理テーブル１１１には各制御プロセスに係る情報が登録されており、各制御プロセスに係る情報は、制御プロセスを一意に特定できる制御プロセスＩＤと、当該制御プロセスを実行する際の実行条件とを含む。この実行条件の例としては、通信回線を介した通信制御が可能であるか否かを示す情報（例えば、基本軸制御プロセス、拡張軸制御プロセスなどは処理の遅延等が許されないため通信制御が不可となる（図３におけるＰ０１，Ｐ０２など）。一方で、先読みプロセスや前処理プロセス、基本画面プロセス、対話画面プロセスなどは通信制御が可能である（図３におけるＰ０３〜Ｐ０５など））であっても良い。また、実行条件には、当該制御プロセスを通信回線を介して制御する際に発生する通信量に係る情報や、通信制御する際に必要とされる通信バッファのサイズ等を含んでも良い。更に、実行条件には、当該制御プロセスがユーザインタフェースであることや、応答性重視のプロセスであること、などを含んでいても良い。なお、各制御プロセスに関する実行条件については、予め制御プロセス記憶部１６０に各制御プロセスのデータとして記憶しておけば良い。
【００２２】
加工管理部１２０は、それぞれの工作機械３に対して割り当てられたワークの加工に係る作業についてまとめた加工管理テーブル１２１を作成する機能手段である。加工管理部１２０が作成する加工管理テーブル１２１には、それぞれの工作機械毎に、当該工作機械で行われる加工に必要とされる制御プロセスの情報を含む加工に係る情報が登録される。加工管理部１２０は、加工管理テーブル１２１に登録された加工に係る情報を、例えば生産計画装置５から入力された生産計画などの情報や、管理下にある各工作機械３から取得した情報に基づいて作成する。
【００２３】
図４は、加工管理部１２０が作成する加工管理テーブル１２１の例を示す図である。図４に示す例では、加工管理テーブル１２１には各工作機械で行なわれる加工に係る情報が登録されており、各加工に係る情報は、工作機械を一意に特定できる工作機械ＩＤと、該工作機械で行われる加工において使用する制御プロセスとを含む。また、加工に係る情報には、制御プロセスの実行環境の配置を決定する際に考慮する実行環境に係る要因として、工作機械で行なわれる加工の加工形状を示す情報や、該工作機械の通信能力を示す情報、該工作機械の備えるメモリ（通信バッファなど）の情報などを更に含んでいても良い。
【００２４】
制御プロセス配置部１３０は、制御プロセス管理部１１０が作成した制御プロセス管理テーブル１１１と、加工管理部１２０が作成した加工管理テーブル１２１とに基づいて、制御プロセス管理テーブル１１１に登録されている各制御プロセスを、上位サーバ２、各工作機械３のいずれに配置するのか（いずれで実行するのか）を定める制御プロセス配置テーブル１３１を作成する機能手段である。制御プロセス配置部１３０は、制御プロセス管理テーブル１１１と、加工管理テーブル１２１とに基づいて、所定のルールに従って制御プロセスを実行する装置（上位サーバ２、各工作機械３）を決定する。この所定のルールとは、例えば、通信制御ができない制御プロセスは当該制御プロセスを使用する工作機械３の上で実行するというルールや、通信制御が可能な制御プロセスは可能な限り上位サーバ２の上で実行するというルールであって良い。また所定のルールには、ユーザインタフェースに係る制御プロセスは上位サーバの処理能力が許す限り上位サーバの上で実行するというルール（ユーザインタフェースを上位サーバにまとめることによる作業者の労力軽減を図るルール）といったような、各制御プロセスの性質に応じたルールであっても良い。更に、上位サーバ２や各工作機械３に搭載されているメモリ量や処理能力、実行負荷を考慮して制御プロセスを配置するルールや、通信量や通信バッファを考慮して制御プロセスを配置するルールを用いて、制御プロセスの配置を決定しても良い。
【００２５】
図５は、制御プロセス配置部１３０が作成する制御プロセス配置テーブル１３１の例を示す図である。図５に示す例では、制御プロセス配置テーブル１３１には、各制御プロセスについて、通信制御が可能で有るか否かの情報と、各制御プロセスを使用する工作機械（図５では、図４の加工管理テーブル１２１に登録されている工作機械ＩＤで表記）と、当該プロセスを実行する実行環境に係る情報とが関連付けて登録されている。図５に示す制御プロセス配置テーブル１３１は、図３に例示した制御プロセス管理テーブル１１１に基づいて特定した通信制御の可／不可に係る情報と、図４に例示した加工管理テーブル１２１に基づいて特定した制御プロセスを使用する工作機械の情報とに基づいて、上記で例示したルールに基づいて各制御プロセスの実行環境を決定したものである（例えば、制御プロセスＰ０１は通信制御が不可であるから、当該制御プロセスを使用する工作機械の上で実行する必要があるから、工作機械Ｍ０１〜Ｍ０３を実行環境としている）。
【００２６】
操作シーケンス作成部１４０は、制御プロセス配置部１３０が作成した制御プロセス配置テーブル１３１に登録されている各制御プロセスについて、上位サーバと工作機械との間でやり取りが必要とされる制御プロセスに関して、当該やり取りを制御するための操作シーケンスを作成する機能手段である。操作シーケンス作成部１４０は、制御プロセス配置テーブル１３１おいて上位サーバの上で実行されるとされている制御プロセスについて、当該制御プロセスを実行した際に上位サーバと工作機械との間でのやり取りを制御する操作シーケンスを、制御プロセス記憶部１６０に予め記憶されている各制御プロセスのデータに基づいて作成する。たとえば、図５に例示した制御プロセス配置テーブル１３１では、上位サーバの上で実行される制御プロセスＰ０３〜Ｐ０５については工作機械Ｍ０１〜Ｍ０３との間でのやり取りを制御する操作シーケンスが必要となる。操作シーケンスは、制御プロセス毎にそのテンプレートが制御プロセス記憶部１６０に各制御プロセスのデータとして予め記憶されていても良く、その場合は、操作シーケンス作成部１４０は、当該テンプレートを実行環境に合わせて修正して用いるようにしても良い。
【００２７】
制御プロセス転送部１５０は、制御プロセス配置テーブル１３１に従って制御プロセスを各実行環境へと転送すると共に、操作シーケンス作成部１４０が作成した操作シーケンスを、当該操作シーケンスを使用する実行環境へと転送する機能手段である。制御プロセス転送部１５０が各実行環境へと転送する制御プロセスは、制御プロセス記憶部１６０に予め記憶されている制御プロセス（プログラム）であって良い。
【００２８】
図６は、図３〜５に例示される各テーブルに基づいて各実行環境（上位サーバ２、各工作機械３）に対して制御プロセス及び操作シーケンスを転送した例を示す図である。上記した実施形態によれば、プロセス実行環境決定機構１００は、各制御プロセスに係る通信制御の可／不可に基づいて、加工の作業に最適な制御プロセスの配置を実現することができる。
【００２９】
制御プロセスの配置を決定するために考慮する実行環境に係る要因としては、上記した各制御プロセスの通信制御の可／不可や、通信量、通信バッファ量などの他に、通信におけるレイテンシなどを考慮するようにしても良い。一般に工場の環境では様々な外乱が存在するため、特定の工作機械だけノイズなどの影響で通信におけるレイテンシが大きい場合が考えられる。そのような場合に、上位サーバとの間の通信のレイテンシが大きい工作機械については、その他の工作機械と比べて制御プロセスの配置を変更することが考えられる。図７は、上位サーバから各工作機械に対して通信試験を行い、レイテンシを測定した結果に基づいて作成した加工管理テーブル１２１の例を示している。図７に例示するように、工作機械Ｍ０１，Ｍ０２については上位サーバとの間の通信のレイテンシが小さく、工作機械Ｍ０３については上位サーバとの間の通信のレイテンシが大きかったとする。この場合、図５に示したように、制御プロセスＰ０４は本来通信制御が可能ではあるものの、レイテンシが大きい場合には通信が滞ることで制御プロセスの動作が遅延するため、作業者にとってストレスとなる可能性がある。そこで、制御プロセス配置部１３０は、図８に示す制御プロセス配置テーブル１３１を作成し、工作機械Ｍ０３に対しても制御プロセスＰ０４を転送することで、レイテンシの影響を排除するように制御プロセスを配置する（図９）。このように、制御システム１が配置された様々な環境要因を制御プロセスの配置を決定するために考慮する実行環境に係る要因として採用することができる。
【００３０】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１  制御システム
２  上位サーバ
３  工作機械
４  通信回線
５  生産計画装置
１００  プロセス実行環境決定機構
１１０  制御プロセス管理部
１１１  制御プロセス管理テーブル
１２０  加工管理部
１２１  加工管理テーブル
１３０  制御プロセス配置部
１３１  制御プロセス配置テーブル
１４０  操作シーケンス作成部
１４１  各制御プロセスの操作シーケンス
１５０  制御プロセス転送部
１６０  制御プロセス記憶部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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