(57)【要約】【課題】実際の生産前に最も生産ロスが発生しない制御情報を算出し、当該制御情報による制御が効率的であることの説明が可能な生産制御システムを提供することを目的とする。【解決手段】実機器の稼動履歴を収集する稼動履歴収集手段と、実機器の生産実績、進捗情報、メンテナンス情報を取り込む実工場情報受け渡し手段と、稼動履歴と実工場情報から以降の実機器の稼動状況を予測する稼動予測手段と、工場の実機器の稼動状態をコンピュータ上の仮想的なモデルを用いて模倣する工場エミュレータと、実機器に対して生産制御情報を送信する制御情報送信手段とを設けた生産制御システムを提供する。【選択図】　図１
2004070544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造業の生産設備および物流設備による生産の制御を行うシステムであって、
実機器の稼動履歴を収集する稼動履歴収集手段と、
実機器の生産実績、進捗情報、メンテナンス情報を取り込む実工場情報受け渡し手段と、
前記稼動履歴と前記実工場情報から以降の実機器の稼動状況を予測する稼動予測手段と、
工場の実機器の稼動状態を、コンピュータ上の仮想的なモデルを用いて模倣する工場エミュレータと、
実機器に対して生産制御情報を送信する制御情報送信手段と、
を備えることを特徴とする生産制御システム。
【請求項２】
請求項１記載の生産制御システムであって、
前記工場エミュレータが、
生産オーダーと、前記稼動予測手段で算出した実機器の稼動予測を入力し、コンピュータ上で仮想的な生産を行い、
前記制御情報送信手段が、
前記工場エミュレータが仮想的な生産に使用した生産制御情報を実機器に対して送信する、
ことを特徴とする生産制御システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の生産制御システムであって、
前記稼動予測手段が、
物流時間、工程間滞留を、機器の設置されている場所と機器間をものが移動する距離を考慮して予測を行う、
ことを特徴とする生産制御システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の生産制御システムであって、
前記稼動予測手段が、
前記稼動履歴収集手段で収集した実機器の稼動履歴と、前記実工場情報受け渡し手段で取得した実工場情報を、工場エミュレーションを行う度に入力して工場の稼動状況を予測し、
前記工場エミュレータが、
前記稼動予測手段が予測した各回の稼動状況を用いて、仮想的な生産である工場エミュレーションを行う、
ことを特徴とする生産制御システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の生産制御システムであって、
前記工場エミュレータが、
実機器の稼動を模倣する工場エミュレーションの過程と、前記生産制御情報と、生産数量や稼動率などの生産性の指標を表示する表示手段、
を備えることを特徴とする生産制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製造業の生産設備および物流機器の制御に関し、特に、工場の実機器をエミュレーションする手法を用いて以降の生産制御を行うシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、見込み生産を行わない受注生産の形態では、受注した品目を製造オーダーに分割し、納期遵守率や設備稼働率、中間在庫量、製造コストなどの観点を用いて、予定組みのシステム、所謂スケジューラを用いて、各品目の生産予定を作成している。
【０００３】
従来、生産の効率化は、実生産の過程で収集した生産実績データや進捗情報を次回の生産計画時にフィードバックして、日々の生産予定を修正することにより対応している。
【０００４】
また、機器の制御においては、標準製造条件の設定や製造途中に稼動実績データなどをフィードバックすることにより、適正値になるように制御することが一般的である。
【０００５】
しかしながら、従来においては、以下の問題がある。すなわち、機器を制御するためにフィードバックする制御情報の値が適正であるか否かは経験や標準によるものであり、何故その値で制御するのかを説明することは困難である。
【０００６】
また、生産予定と生産実績の差を小さくするように努めるにしても、結局は後追いの対応であり、常に生産ロスが生じた後の対応になっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、実際の生産前に最も生産ロスが発生しない制御情報を算出し、当該制御情報による制御が効率的であることの説明が可能な生産制御システムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様は、製造業の生産設備および物流設備による生産の制御を行うシステムにおいて、実機器の稼動履歴を収集する稼動履歴収集手段と、実機器の生産実績、進捗情報、メンテナンス情報を取り込む実工場情報受け渡し手段と、前記稼動履歴と前記実工場情報から以降の実機器の稼動状況を予測する稼動予測手段と、工場の実機器の稼動状態をコンピュータ上の仮想的なモデルを用いて模倣する工場エミュレータと、実機器に対して生産制御情報を送信する制御情報送信手段とを設けたものである。
【０００９】
本発明の第２の態様は、上述の第１の態様に係る生産制御システムにおいて、前記工場エミュレータが、生産オーダーと前記稼動予測手段で算出した実機器の稼動予測を入力しコンピュータ上で仮想的な生産を行い、前記制御情報送信手段が、前記工場エミュレータが仮想的な生産に使用した生産制御情報を実機器に対して送信するするように構成したものである。
【００１０】
本発明の第３の態様は、上述の第１または２の態様に係る生産制御システムにおいて、前記稼動予測手段が、物流時間、工程間滞留を、機器の設置されている場所と機器間をものが移動する距離を考慮して予測を行うように構成したものである。
【００１１】
本発明の第４の態様は、上述の第１から３の特徴に係る生産制御システムにおいて、前記稼動予測手段が、前記稼動履歴収集手段で収集した実機器の稼動履歴と前記実工場情報受け渡し手段で取得した実工場情報を工場エミュレーションを行う度に入力して工場の稼動状況を予測し、前記工場エミュレータが、前記稼動予測手段が予測した各回の稼動状況を用いて仮想的な生産である工場エミュレーションを行うように構成したものである。
【００１２】
本発明の第５の態様は、上述の第１から４の態様に係る生産制御システムにおいて、前記工場エミュレータに、実機器の稼動を模倣する工場エミュレーションの過程と、前記生産制御情報と、生産数量や稼動率などの生産性の指標を表示する表示手段を設けたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明に係る生産制御システム１の基本構成を示す構成図である。
【００１４】
生産制御システム１は、稼動履歴収集手段２、実工場情報受け渡し手段３、稼動予測手段４、工場エミュレータ５、制御情報送信手段６を備えており、別途構築されている生産管理システム８と連携して、工場の生産設備および物流設備を制御するものである。
【００１５】
稼動履歴収集手段２は、コンピュータに、情報を収集するためのソフトウェアと、実機器または実機器の制御装置と通信回線または媒体を介して情報を受け渡す機器を組み込んだものであり、一定時間間隔で実機器から稼動情報を取得し、保持するものである。
【００１６】
実工場情報受け渡し手段３は、生産管理システム７から情報を受け取るソフトウェアとインタフェースを組み込んだものであり、工場の生産実績データ、進捗情報、工場稼動予定、生産オーダー、製造条件などの実工場情報を取得し、保持するものである。
【００１７】
稼動予測手段４は、コンピュータに稼動状況の予測を行うソフトウェアを組み込んだものであり、稼動履歴収集手段２が保持している稼動履歴と実工場情報受け渡し手段３が保持している実工場情報から、個々の機器の単位時間当たりの生産能力の予測値として設定し、その予測値を保持するものである。
【００１８】
工場エミュレータ５は、コンピュータに工場の実機器を模倣するソフトウェアを組み込んだものであり、機器モデルが有する実機器と同じインタフェースから取得した生産オーダーや稼動予測値などの情報を使用して、各機器の稼動予測に基づいた仮想的な生産を行うものである。
【００１９】
また、工場エミュレータ５は、図２に表示例を示すように、生産量や稼動率などの生産性を示す指標および生産制御情報と一緒に、記憶手段８に記録した仮想的な生産の過程をアニメーションで見せることにより、生産制御情報を算出した根拠を説明可能にする表示手段８を備えている。
【００２０】
制御情報送信手段６は、工場エミュレータ５が仮想的な生産において使用した生産制御情報を、生産管理システム７、あるいは生産設備、あるいは物流設備に対して送信するソフトウェアとインタフェースである。
【００２１】
生産管理システム７は、予定組みシステム、原材料管理システム、製造条件管理システム、実績収集システムなどのサブシステムを備え、実際の生産設備、物流設備、生産状況などの管理を行うものである。
【００２２】
生産管理システム７は、本発明の生産制御システム１から生産制御情報を受信するインタフェースを備え、受信した生産制御情報により生産設備や物流設備の準備や動作条件の設定が可能であれば、生産制御システム１と異なる機会に実現されたシステムでも良い。
【００２３】
図３は、図１に示す生産制御システム１が、生産の制御を行う手順を示したフローチャートである。
【００２４】
稼動履歴収集手段２は、１分毎に一度など、一定間隔の時間毎に実機器の稼動信号を取り込み、機器の稼動履歴を保持する（ステップＳ１）。
【００２５】
また、実工場情報受け渡し手段３は、１時間に一度など、一定間隔の時間毎に工場の生産情報、進捗情報、メンテナンス情報を取得し、実工場情報を保持する（ステップＳ２）。
【００２６】
また、稼動予測手段４は、１時間に一度など、一定間隔の時間毎に稼動履歴収集手段２が保持している稼動履歴と、実工場情報受け渡し手段３が保持している実工場情報から、個々の機器に対して、製造仕様が同じ品目の実績値、または、現在生産中の品目における現在値を、以降の稼動状況、より具体的に言えば単位時間当たりの生産能力の予測値として設定し、その予測値を保持する（ステップＳ３）。
【００２７】
また、生産管理システム７は、記録している受注オーダーに基づき、製造オーダーを作成し、作業を行う機器を割り当て、生産予定情報として保持する（ステップＳ４）。
【００２８】
工場エミュレータ５は、生産管理システム７が保持している生産予定情報、および稼動予測手段４が予測した各機器の稼動予測を受け取る（ステップＳ５）。
【００２９】
次に、工場エミュレータ５は、生産管理システム７から受け取った各品目に対して、稼動予測手段４から取得した稼動予測に基づいて、工場の各機器が生産したかのような模倣、つまり仮想的な生産を行う（ステップＳ６）。
【００３０】
工場エミュレータ５は、仮想的な生産の開始から終了までの過程と、仮想的な生産の結果による生産数量や稼動率などの生産性の指標と、当該仮想的な生産における生産設備や物流設備の数や稼動条件などの生産制御情報を保持する（ステップＳ７）。
【００３１】
次に、制御情報送信手段６は、工場エミュレータ５が保持している生産制御情報を生産管理システム７、または生産設備、または物流設備に送信する（ステップＳ８）。
【００３２】
生産管理システム７、または生産設備、または物流設備は、受信した生産制御情報に従い、稼動条件を変更する。物流設備などは、例えば搬送頻度の高いエリアに予め自動搬送車を待機させるなどの事前対策を取る（ステップＳ９）。
【００３３】
本実施の形態で述べた工場エミュレータ５について、更に詳細を説明する。工場エミュレータ５の説明は、特開平０７−３２５８０３号公報で提案されているものを例として使用する。
【００３４】
特開平０７−３２５８０３号公報で提案されている工場エミュレータは、工場設計時や工場稼動前に、仮想的に工場の機器の稼動を模倣し、リードタイム、タクトタイム、中間物流のタイミングなどを、実機器がない状態においても、機器の稼動状態を評価できるものである。
【００３５】
図４は、工場エミュレータ５の基本構成を表す構成図で、工場エミュレータ５は、コンピュータ上の工場レイアウト９と、自動倉庫、搬送機器などの物流機器の動作を模倣する物流機器モデル１０と、生産機器の稼動を模倣する生産設備モデル１１と、実機器が持つ稼動制御のインタフェースと同じ入出力を模倣するインタフェース１２を有し、更に、機器モデル間、又は、外部の指示系シミュレータ、又は、実システムなど外部システムとインタフェース１２を介して接続している。
【００３６】
工場エミュレータ５は、外部システムと接続している稼動制御のインタフェース１２から、外部システムの指示を入力し、物流機器モデル１０、生産設備モデル１１に、実機器の稼動を模倣させ、模倣の結果を稼動制御のインタフェース１２を通して、各機器モデル間、又は、外部システムと受け渡すように実現したものである。
【００３７】
工場レイアウト９を有するため、各機器モデル間の位置関係を考慮した時間の算出を行うことが可能になり、更に、実機器が持つインタフェース１２を有して各機器間の情報のやり取りを行うことによって、工程間の物流時間や滞留量を動的に変化させ、実工場と同等の出力を再現することが可能になる。
【００３８】
また、工場エミュレータ５は、常に物流機器、生産機器を制御するための作業指示及び稼動制御の情報をやり取りするだけでなく、ロット毎の製造条件のパラメータを受けたり、製品のトレース情報を外部システムに返したり、実際の工場と同様な製造情報管理、進捗管理を模倣する。
【００３９】
前記模倣を、実機器より速い速度で行うことにより、工場エミュレーションが終了した段階で、工場エミュレータ５は、実際の工場より短い時間軸において、製造の実績を得ることができる。この模倣において各モデルに使用した装置台数や稼動条件を、実際の工場の生産を制御する情報とすることができる。
【００４０】
説明した図３のフローチャートで示す実施の形態は、稼動履歴、実工場情報、稼動予測、仮想的な生産の開始から終了までの過程、生産性の指標、生産制御情報を、それぞれの手段が保持する形態としたが、もちろん、データベースシステムなどを使用して、外部記憶装置に記録する形態も可能である。
【００４１】
また、仮想的な生産を行う時点で、稼動予測手段４から稼動予測を受け取る形態以外に、一定間隔で稼動予測を工場エミュレータ５に受け渡しておいて、工場エミュレータ５が保持または管理している実工場情報及び稼動予測を使用する形態も可能である。
【００４２】
更に、ステップＳ３の稼動予測において、稼動予測手段４が、機器の稼動状態によって変化する物流時間、工程間滞留、機器停止を、実工場情報に基づいて、動的に変化する予測を作成して、工場エミュレータ５に渡すようにした場合は、仮想的な生産の結果として得られる生産制御情報を、更に高い精度で作成することができる。
【００４３】
更に、図３の処理手順では、一定期間毎に実工場情報を取得したり、稼動予測を行う形態としたが、仮想的な生産、すなわち模倣を行う度に、稼動履歴と実工場情報の取得、および取得した稼動履歴と実工場情報を用いて稼動予測を行う形態にすることで、仮想的な生産を実施する直前の実機器の状態と稼動予測を使用し、工場稼動の状況を更に正確に模倣することも可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明に係る生産制御システムを用いれば、コンピュータ上に構築した工場エミュレータ上で、機器モデルが有する実機器と同じインタフェースから取得した情報を使用して稼動を予測し、予測した稼動予測に基づいて、実機器より速い速度で仮想的な生産を行うことにより、最も生産効率が良い生産設備および物流設備の数や稼動条件を実生産の前に設定することが可能になり、生産ロスのない生産制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生産制御システムの基本構成を示す構成図である。
【図２】本発明の生産性と生産制御情報と工場エミュレーションの状況を同時に表示する画面例である。
【図３】本発明の生産制御システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の工場エミュレータの基本構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１　生産制御システム
２　稼動履歴収集手段
３　実工場情報受け渡し手段
４　稼動予測手段
５　工場エミュレータ
６　制御情報送信手段
７　生産管理システム
８　表示手段
９　工場レイアウト
１０　物流機器モデル
１１　生産機器モデル
１２　インタフェース
【図１】
2004070544.tif 000003
【図２】
2004070544.tif 000004
【図３】
2004070544.tif 000005
【図４】
2004070544.tif 000006