(57)【要約】【課題】  生産工程で生じる障害の原因を容易に特定できる生産制御システムを実現する。【解決手段】生産設備が生産品に対して行う加工の動作状況を収集する複数の状態情報収集装置とこれら複数の状態情報収集装置の収集結果を収集する収集結果記憶装置がネットワークを介して相互に接続され、前記各状態情報収集装置は、加工の異常障害を検出すると障害情報をネットワークを介して送受し、障害情報を受信すると所定の障害対応処理を実行するとともに、保管すべき動作状況を前記収集結果記憶装置に送信する。【選択図】                    図１
2009053795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生産設備が生産品に対して行う加工の動作状況を収集する複数の状態情報収集装置とこれら複数の状態情報収集装置の収集結果を収集する収集結果記憶装置がネットワークを介して相互に接続され、
前記各状態情報収集装置は、
加工の異常障害を検出すると障害情報をネットワークを介して送受し、
障害情報を受信すると所定の障害対応処理を実行するとともに、保管すべき動作状況を前記収集結果記憶装置に送信することを特徴とする生産制御システム。
【請求項２】
前記各状態情報収集装置は、生産設備を制御するコントローラの状態情報に基づき障害情報を作成することを特徴とする請求項１記載の生産制御システム。
【請求項３】
前記状態情報収集装置は、
前記コントローラの状態情報とあらかじめ定められた障害対応ルールを記憶する記憶部と、
データ通信を行う通信部と、
前記コントローラから収集した状態情報に基づき障害を検出し、検出した障害に基づき障害情報を作成して他の状態情報収集装置に送信し、受信した障害情報に基づき障害対応処理を実行して障害の原因特定に関係する情報を収集し、前記通信部を制御してこれらの障害の原因特定に関する情報を前記収集結果記憶装置に送信させる演算制御部とから構成されることを特徴とする
請求項１もしくは請求項２記載の生産制御システム。
【請求項４】
前記演算制御部は、
前記コントローラから収集した状態情報とあらかじめ定められた所定の閾値を比較して障害を検出することを特徴とする
請求項３記載の生産制御システム。
【請求項５】
前記演算制御部は、
前記障害対応ルールに基づいて、前記障害情報が前工程から送信された障害情報か後工程から送信された障害情報かを判定し、前記障害情報が前工程から送信された障害情報である場合と後工程から送信された障害情報である場合とで異なる障害対応処理を実行することを特徴とする
請求項４記載の生産制御システム。
【請求項６】
前記演算制御部は、
前記障害情報が後工程から送信された障害情報である場合は、前記障害対応ルールに基づいて既に前記記憶部に一時記憶している前記状態情報の中から障害の原因特定に関係する情報を抽出し、保管すべき情報である旨をラベル付けし、
前記障害情報が前工程から送信された障害情報である場合は、前記障害対応ルールに基づいて障害の原因特定に必要でより詳細な情報をコントローラから収集し、収集した情報に保管すべき情報である旨をラベル付けすることを特徴とする
請求項５記載の生産制御システム。
【請求項７】
前記生産設備は、
生産ラインに設置され、センサと前記コントローラとで制御ループを構成し、前記コントローラによって前記センサで測定した測定値が所定の目標値に収束するように制御される操作機器によって構成されることを特徴とする
請求項１ないし請求項６記載の生産制御システム
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生産制御システムに関し、特に生産工程で生じる障害の原因を容易に特定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、たとえば生産設備が生産品に対して加工を行い、複数の工程における作業により製品が完成する生産ラインを含む生産制御システムにおいて、生産設備と、制御ループを構成するセンサ、操作機器、コントローラを含む制御機器と、生産設備が生産品に対して行う加工の動作状況を逐次記憶するログ記憶装置をネットワークにより相互に接続し、ログ記憶装置に記憶されている情報を調査することで、生産工程で生じる障害の原因を特定することが提案されている。
【０００３】
従来の生産制御システムに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−２３３６４０号公報
【特許文献２】特開平０８−１９４８５４号公報
【特許文献３】特開２００６−０３９６５０号公報
【０００５】
図８は、従来の生産制御システムの一例を示す構成ブロック図である。図８において、操作機器１〜２は図示しない生産設備が生産品に加工を加える際の操作量を制御する制御機能を有するものであり、コントローラ３〜４を介してネットワークＮＷ１００に接続されている。コントローラ３〜４は、データを伝送する通信機能と、生産ラインに設置されている操作機器１〜２を図示しないセンサから受信した測定値が所定の目標値に収束するように操作する操作制御機能を有している。
【０００６】
良否判定装置５〜６は、データを伝送する通信機能と、各工程における生成物の良否を判定する良否判定機能を有するものであり、ネットワークＮＷ１００に接続されている。これら操作機器１〜２、コントローラ３〜４、良否判定装置５〜６は、図示しないセンサとともに生産ラインに設置されている。
【０００７】
ログ記憶装置７は、コントローラ３〜４からのデータを記憶する記憶機能を有するものであり、ネットワークＮＷ１００に接続されている。
【０００８】
この生産制御システムでは、図示しないセンサが生産品の温度や電圧、流量、濃度などの物理量を測定してコントローラに入力し、コントローラはセンサの測定値があらかじめ定められた目標値に収束して生産ラインが最適に運転されるように操作機器を操作するフィードバック制御ループが構成されている。具体的には、操作機器１、コントローラ３が図示しないセンサとともに制御ループＬＰ１００を構成し、操作機器２、コントローラ４が図示しないセンサとともに制御ループＬＰ１０１を構成する。
【０００９】
図９は図８の生産制御システムの動作の説明図であり、コントローラ３が操作機器１に制御データを送信するデータ通信ＤＦ１００の流れと、コントローラ３がログ記憶装置７に制御データを送信するデータ通信ＤＦ１０１の流れを示している。
【００１０】
図１０は図９の生産制御システムのデータ通信ＤＦ１００およびＤＦ１０１の動作を説明するフロー図である。まず、ステップＳ１０１において、コントローラ３が図示しないセンサから受信した測定値に基づいて、あらかじめ設定されている所定の目標値に収束して生産ラインが最適に運転されるように、操作機器１を制御するための設定情報である「制御データ」を算出する。
【００１１】
ステップＳ１０２は図９のデータ通信ＤＦ１００の動作を示したものであり、コントローラ３は、算出した制御データを操作機器１に送信する。ステップＳ１０３において、操作機器１は、コントローラ３から受信した制御データに基づいて動作する。
【００１２】
ステップＳ１０４は図９のデータ通信ＤＦ１０１の動作を示したものであり、コントローラ３は、算出した制御データをログ記憶装置７に送信する。ログ記憶装置７は、ステップＳ１０５において、コントローラ３から受信した制御データを記憶する。
【００１３】
すなわち、ログ記憶装置７は、コントローラ３の動作状況を常に収集し蓄積する。操作機器２、コントローラ４、良否判定装置６も、操作機器１、コントローラ３、良否判定装置５と同様に動作する。
【００１４】
図１１は生産制御システムにおける不良品の発生などの障害の原因特定の動作を説明するフロー図である。ステップＳ２０１において、良否判定装置５は加工された生産品が不良品であるか否かを判定する。生産品が不良品である場合はステップＳ２０２に移行し、生産品が不良品でない場合は処理を終了する。
【００１５】
ステップＳ２０２において、良否判定装置５は、不良品が検出された旨を通知するための通知情報である「障害情報」を、オペレータの端末やネットワークＮＷ１００を介して中央監視システムなどの上位システムに送信する。
【００１６】
ステップＳ２０３において、オペレータは、ログ記憶装置７に記憶されたコントローラ３〜４の制御データの中から障害情報に基づいて試行錯誤しながら調査範囲を絞り、不良品が発生した原因を調査し特定する。ログ記憶装置７は、コントローラ３〜４の制御処理に用いられる制御データを常に収集記憶することにより、不良品発生の原因調査を支援する。
【００１７】
ところで、このような生産制御システムにおけるログ記憶装置７には、コントローラの動作状況の情報が操作機器の大まかな動作状況を判別できる程度の粒度で記憶されているものの、不良品発生などの障害の原因を調査するのに必要とする情報が含まれているとは限らない。一方、ログ記憶装置７は、障害の原因調査に必要とする情報だけではなく、その他の情報も大量に記憶してしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかし、従来の生産制御システムにおいて、オペレータが試行錯誤しながら不良品発生などの障害の原因を特定する方法では、オペレータのスキルや能力に依存する要素が大きく、原因特定に多大な時間がかかってしまうという問題がある。
【００１９】
また、ログ記憶装置に障害の原因調査に必要な情報以外の情報も記憶されることで障害の原因特定に関係ないデータ量が増えて、障害の原因特定に多大な時間がかかってしまうという問題点もある。さらに、ログ記憶装置に大きなデータベースエリアが必要になるという問題点もある。また、ネットワークの性能限界により、ネットワーク機能を用いた収集には限界があるという問題点もある。
【００２０】
本発明はこれらの問題点を解決するものであり、その目的は、生産工程で生じる障害の原因を容易に特定することができる生産制御システムを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
生産設備が生産品に対して行う加工の動作状況を収集する複数の状態情報収集装置とこれら複数の状態情報収集装置の収集結果を収集する収集結果記憶装置がネットワークを介して相互に接続され、前記各状態情報収集装置は、加工の異常障害を検出すると障害情報をネットワークを介して送受し、障害情報を受信すると所定の障害対応処理を実行するとともに、保管すべき動作状況を前記収集結果記憶装置に送信する。
【００２２】
請求項２記載の発明は、
請求項１記載の生産制御システムにおいて、
前記各状態情報収集装置は、生産設備を制御するコントローラの状態情報に基づき障害情報を作成する。
【００２３】
請求項３記載の発明は、
請求項１もしくは請求項２記載の生産制御システムにおいて、
前記状態情報収集装置は、前記コントローラの状態情報とあらかじめ定められた障害対応ルールを記憶する記憶部と、データ通信を行う通信部と、前記コントローラから収集した状態情報に基づき障害を検出し、検出した障害に基づき障害情報を作成して他の状態情報収集装置に送信し、受信した障害情報に基づき障害対応処理を実行して障害の原因特定に関係する情報を収集し、前記通信部を制御してこれらの障害の原因特定に関する情報を前記収集結果記憶装置に送信させる演算制御部とから構成される。
【００２４】
請求項４記載の発明は、
請求項３記載の生産制御システムにおいて、
前記演算制御部は、前記コントローラから収集した状態情報とあらかじめ定められた所定の閾値を比較して障害を検出する。
【００２５】
請求項５記載の発明は、
請求項４記載の生産制御システムにおいて、
前記演算制御部は、前記障害対応ルールに基づいて、前記障害情報が前工程から送信された障害情報か後工程から送信された障害情報かを判定し、前記障害情報が前工程から送信された障害情報である場合と後工程から送信された障害情報である場合とで異なる障害対応処理を実行する。
【００２６】
請求項６記載の発明は、
請求項５記載の生産制御システムにおいて、
前記演算制御部は、前記障害情報が後工程から送信された障害情報である場合は、前記障害対応ルールに基づいて既に前記記憶部に一時記憶している前記状態情報の中から障害の原因特定に関係する情報を抽出し、保管すべき情報である旨をラベル付けし、前記障害情報が前工程から送信された障害情報である場合は、前記障害対応ルールに基づいて障害の原因特定に必要でより詳細な情報をコントローラから収集し、収集した情報に保管すべき情報である旨をラベル付けする。
【００２７】
請求項７記載の発明は、
請求項１ないし請求項６記載の生産制御システムにおいて、
前記生産設備は、生産ラインに設置され、センサと前記コントローラとで制御ループを構成し、前記コントローラによって前記センサで測定した測定値が所定の目標値に収束するように制御される操作機器によって構成される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、状態情報収集装置が、コントローラから生産設備が生産品に対して行う加工の動作状況を収集し、収集した情報に基づいて異常障害を検出すると、障害情報を他の状態情報収集装置と相互に送受し、障害情報を受信すると所定の障害対応処理を実行するとともに、保管すべき動作状況を収集結果記憶装置に送信することにより、生産制御システムで発生する障害の原因を容易に特定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は、本発明に係る生産制御システムの実施例を示す構成ブロック図である。図１において、操作機器１１〜１３は図示しない生産設備が生産品に加工を加える際の操作量を制御する制御機能を有するものであり、コントローラ１４〜１６を介してネットワークＮＷ２００に接続されている。
【００３０】
コントローラ１４〜１６は、データを伝送する通信機能と、生産ラインに設置されている操作機器１１〜１３を図示しないセンサから受信した測定値が所定の目標値に収束するように操作する操作制御機能を有している。すなわち、コントローラ１４〜１６は、操作機器１１〜１３を制御することにより、図示しない生産設備が生産品に対して行う加工の操作量を制御する。
【００３１】
状態情報収集装置１７〜１９および収集結果記憶装置２０は、ネットワークＮＷ２００を介して互いに接続されている。なお、操作機器１１〜１３、コントローラ１４〜１６、状態情報収集装置１７〜１９はそれぞれ生産ラインに設置されている。
【００３２】
状態情報収集装置１７〜１９は、データを伝送する通信機能と、コントローラ１４〜１６からのデータを記憶する記憶機能と、障害を検出する障害検出機能と、障害に応じて障害対応処理を実行する障害対応機能とを有している。
【００３３】
たとえば状態情報収集装置１７は、主にコントローラ１４から、加工の開始時刻および終了時刻、センサの測定値、操作機器の操作値と目標値、操作機器の状態、コントローラの状態、加工の順序を表す加工序数情報などを含む「コントローラ固有情報」と、「生産品のロット番号」や「データ識別情報」などから構成されるコントローラの状態情報（以下、状態情報という）を収集する。状態情報収集装置１８は主にコントローラ１５の状態情報を収集し、状態情報収集装置１９は主にコントローラ１６の状態情報を収集する。
【００３４】
収集結果記憶装置２０は、状態情報収集装置１７〜１９から入力されるデータを記憶する記憶機能と、障害の原因調査する調査機能を有している。
【００３５】
この生産制御システムでも、図示しないセンサが生産品の温度や電圧、流量、濃度などの物理量を測定してコントローラに入力し、コントローラはセンサの測定値が目標値に収束して生産ラインが最適に運転されるように操作機器を操作するフィードバック制御ループが構成されている。具体的には、操作機器１１、コントローラ１４が図示しないセンサとともに制御ループＬＰ２００を構成し、操作機器１２、コントローラ１５が図示しないセンサとともに制御ループＬＰ２０１を構成し、操作機器１３、コントローラ１６が図示しないセンサとともに制御ループＬＰ２０２を構成している。
【００３６】
図２は、図１の状態情報収集装置１８の具体例を示す構成ブロック図であって、通信部１８１は演算制御部１８２に接続され、演算制御部１８２は記憶部１８３に接続されている。通信部１８１は、ネットワークＮＷ２００を介して接続されている各機器との間でデータ通信を行う。演算制御部１８２は、状態情報収集装置１８の各部の動作を制御する。記憶部１８３は、状態情報収集装置１８として動作させるためのプログラムやコントローラ１４からのデータなどを記憶する。なお、状態情報収集装置１７および１９も状態情報収集装置１８と同様に構成されている。
【００３７】
図３は、図２の状態情報収集装置１８を構成する演算制御部１８２の機能ブロック例図であり、大きく分けると、障害検出部１８２１と障害対応部１８２２と障害対応ルール管理部１８２３とで構成されている。
【００３８】
障害検出部１８２１は、収集した状態情報や障害情報に基づいて生産品に対して行う加工の異常障害を検出して障害情報を作成し、他の状態情報収集装置に送信する機能を有するものであり、障害情報収集部１８２１ａ、障害判断部１８２１ｂ、障害情報作成部１８２１ｃ、障害情報送信部１８２１ｄとで構成されている。
【００３９】
障害検出部１８２１において、障害情報収集部１８２１ａは、コントローラ１５から状態情報を収集する。障害判断部１８２１ｂは、コントローラ１５の状態情報に基づいて生産品に対して行う加工において異常障害があるか否かを判断し、障害に対応する適切な障害対応ルールＩＤを障害対応ルール管理部１８２３から選択する。障害情報作成部１８２１ｃは、障害対応ルールＩＤおよびコントローラの状態情報からなる「障害情報」を作成する。障害情報送信部１８２１ｄは、障害情報を他の状態情報収集装置に送信する。
【００４０】
障害対応部１８２２は、他の状態情報収集装置から受信した障害情報に応じてあらかじめ定められた障害対応処理を実行し、保管すべき状態情報を収集結果記憶装置２０に送信する機能を有するものであり、障害対応判断部１８２２ａ、障害対応実行部１８２２ｂ、状態情報収集部１８２２ｃ、状態情報管理部１８２２ｄ、収集結果送信部１８２２ｅとで構成されている。
【００４１】
障害対応部１８２２において、障害対応判断部１８２２ａは、受信した障害情報に基づいて加工済み生産物の障害情報か否かを判断する。言い換えれば、障害対応判断部１８２２ａは、受信した障害情報が前工程から送信された障害情報であるか、後工程から送信された障害情報であるかを判断する。障害対応実行部１８２２ｂは、障害対応ルール管理部１８２３の障害対応ルールに基づいて障害対応ルールを実行する。状態情報収集部１８２２ｃは、コントローラ１５の状態情報を収集する。状態情報管理部１８２２ｄは、状態情報を記憶する。収集結果送信部１８２２ｅは、状態管理部１８２２ｄに記憶されている状態情報、ラベル付けされた状態情報、もしくは障害情報を他の状態情報収集装置や収集結果記憶装置２０に送信する。
【００４２】
障害対応ルール管理部１８２３は、生産ラインで障害が生じた場合に対応するための障害対応ルールおよびその障害対応ルールＩＤを記憶する。
【００４３】
図４は図１の生産制御システムの動作の説明図であり、コントローラ１５が状態情報収集装置１８に状態情報を送信するデータ通信ＤＦ２００の流れと、状態情報収集装置１８が状態情報収集装置１７に障害情報を送信するデータ通信ＤＦ２０１の流れと、状態情報収集装置１８が状態情報収集装置１９に障害情報を送信するデータ通信ＤＦ２０２の流れを示している。
【００４４】
図５は図３の演算制御部１８２における障害検出部１８２１の動作を説明するフロー図である。この障害検出部１８２１の動作を、図４のデータ通信ＤＦ２００〜２０２の流れに基づき説明する。
【００４５】
まず、ステップＳ３０１において、障害情報収集部１８２１ａは、コントローラ１５から状態情報を収集する。なお、ステップＳ３０１は図４のデータ通信ＤＦ２００の動作を示したものである。
【００４６】
また、コントローラ１５が生産工程における生産品の加工状態の良否を判定する良否判定機能を有する場合には、良否判定機能によって検出された不良品発生を表す障害情報を障害情報収集部１８２１ａがコントローラ１５から収集してもよい。
【００４７】
ステップＳ３０２において、障害判断部１８２１ｂは、コントローラ１５の状態情報に基づいて、不良品発生などの障害の有無を判断する。たとえば、状態情報の「センサの測定値」があらかじめ定められた所定の閾値を超えた場合は不良品発生などの障害があると判断してステップＳ３０３に移行し、障害がない場合には処理を終了する。
【００４８】
ステップＳ３０３において、障害情報作成部１８２１ｃは、制御データに基づいて、障害対応ルール管理部１８２３に記憶されている障害対応ルールの中から障害に対応する適切な障害対応ルールＩＤを選択し、障害対応ルールＩＤと制御データから構成される「障害情報」を作成する。
【００４９】
ステップＳ３０４において、障害情報作成部１８２１ｃは、障害情報送信部１８２１ｄを制御して障害情報を状態情報収集装置１７および１９や他の状態情報収集装置に送信する。すなわち、障害情報送信部１８２１ｄは、図４のデータ通信ＤＦ２０１に示すような状態情報収集装置１８から前工程の状態情報収集装置１７にデータを送信する「バックワード送信」や、図４のデータ通信ＤＦ２０２に示すような状態情報収集装置１８から後工程の状態情報収集装置１９にデータを送信する「フォワード送信」をそれぞれ行った後、図７の「Ａ」に移行する。なお、状態情報収集装置１７および１９も状態情報収集装置１８と同様に動作する。
【００５０】
図６は図１の生産制御システムの動作の説明図であり、状態情報収集装置１７が状態情報収集装置１８に障害情報を送信するデータ通信ＤＦ２０３の流れと、状態情報収集装置１９が状態情報収集装置１８に障害情報を送信するデータ通信ＤＦ２０４の流れと、状態情報収集装置１８が収集結果記憶装置２０に制御データを送信するデータ通信ＤＦ２０５の流れを示している。データ通信ＤＦ２０３は前工程の状態情報収集装置１７から状態情報収集装置１８への「フォワード送信」であり、データ通信ＤＦ２０４は後工程の状態情報収集装置１９から状態情報収集装置１８への「バックワード送信」である。
【００５１】
図７は図６の演算制御部１８２の障害対応部１８２２の動作を説明するフロー図であって、図６のデータ通信ＤＦ２０３〜２０５の流れに基づき説明する。まず、ステップＳ４０１において、状態情報収集装置１８における演算制御部１８２の状態情報収集部１８２２ｃは、コントローラ１５から状態情報を収集し、状態情報管理部１８２２ｄに一時記憶する。なお、状態情報管理部１８２２ｄの記憶領域に余裕が無い場合は、記憶されている状態情報の中から「一時記録後、破棄する」旨を表すラベルが付記されている状態情報を破棄してもよい。
【００５２】
ステップＳ４０２において、障害対応判断部１８２２ａは、たとえば図６のデータ通信ＤＦ２０３およびＤＦ２０４の流れに示すように、状態情報収集装置１７および１９など他の状態情報収集装置からそれぞれ障害情報を受信する。このとき、状態情報収集装置１７および１９など他の状態情報収集装置は、障害を検知すると障害情報を障害情報収集装置１８に送信する。なお、状態情報収集装置１７および１９など他の状態情報収集装置で障害が検知されない場合には、障害情報収集装置１８は障害情報を受信しない場合があってもよい。
【００５３】
そして、障害対応判断部１８２２ａは、ステップＳ４０３において、受信した障害情報がコントローラ１５による工程の前に既に加工が行われた生産品の障害情報であるか否かを判断する。すなわち、受信した障害情報が、コントローラ１５による工程の前にまだ加工が行われていない前工程の状態情報収集装置１７から送信された障害情報であるか、コントローラ１５による工程の後に既に加工が行われた後工程の状態情報収集装置１９から送信された障害情報であるかを判断し、後工程の状態情報収集装置１９から送信された障害情報の場合にはステップＳ４０４に移行する。
【００５４】
たとえば受信した障害情報が「部品取付加工Ｃにて電流異常値検出、ロットＮｏ．５３６０、障害対応ルールＮｏ．２７」というようなデータを受信した場合は、障害対応判断部１８２２ａは、障害情報に含まれる「ロット番号」と現在加工中の「ロット番号」とを比較して、受信した障害情報が既に加工処理が行われた生産品における障害情報である、言い換えれば図６のデータ通信ＤＦ２０４に示すような後工程で発生した障害情報であると判断し、ステップＳ４０４に移行する。
【００５５】
ステップＳ４０４において、障害対応実行部１８２２ｂは、障害情報の障害対応ルールＩＤなどの識別情報に基づいて障害対応ルール管理部１８２３に記憶されている障害対応ルールの中から、後工程で発生した障害に対応する「バックワード動作」に関わる障害対応ルールを選択する。
【００５６】
たとえば障害情報に「障害対応ルールＮｏ．２７」とある場合は、障害対応ルール管理部１８２３に記憶されている障害対応ルールＮｏ．２７の中から、「記憶されているコントローラ固有情報の中からアーム制御電流を保管する」というバックワード動作を選択する。
【００５７】
ステップＳ４０５において、障害対応実行部１８２２ｂは、障害情報に基づいてロットＮｏなどの実行対象を選択するとともに、選択したバックワード動作に関わる障害対応ルールを実行し、既に記憶部１８３に一時記憶している状態情報の中から障害の原因特定に関係する情報を抽出する。
【００５８】
たとえば、障害対応ルールＮｏ．２７のバックワード動作を行う場合は、状態情報管理部１８２２ｄに記憶されているロットＮｏ．５３６０に関わるコントローラ固有情報の中から「アーム制御電流」を障害の原因特定に関わる情報として抽出し保管する。なお、障害の原因特定に関わる情報を抽出する際に、抽出された情報に「保管する」旨を表すラベルを付加するものであってもよい。
【００５９】
このように後工程の状態情報収集装置１９から送信された障害情報を受信することにより、障害対応実行部１８２２ｂは、後工程で発生した障害の原因を調査するために、受信した後工程の障害情報に基づいて選択した障害対応ルールを実行して既に記憶部１８３に一時記憶している状態情報の中から障害の原因特定に関係する情報を抽出できるので、障害の原因特定に関わる情報を異常障害が検出される前の工程もしくは加工にさかのぼって抽出することができる。
【００６０】
ステップＳ４０６において、収集結果送信部１８２２ｅは状態情報管理部１８２２ｄに保管されている障害の原因特定に関わる情報を収集結果記憶装置２０に送信する。このステップＳ４０６は図６のデータ通信ＤＦ２０５の動作を示している。なお、収集結果送信部１８２２ｅは、演算制御部１８２のリソースが乏しい場合は障害対応処理を実行中であっても収集結果記憶装置２０に適宜送信するものであっても良い。
【００６１】
一方、ステップＳ４０３において、障害対応判断部１８２２ａの受信した障害情報が、前工程の状態情報収集装置１７から送信された障害情報である場合には、ステップＳ４０７に移行する。
【００６２】
たとえば状態情報収集装置１８の障害対応判断部１８２２ａは、受信した障害情報が図６のデータ通信ＤＦ２０３に示すような前工程の状態情報収集装置１７からの障害情報であって、「部品取付加工Ａにて電流異常値検出、ロットＮｏ．５３６０、障害対応ルールＮｏ．２７」というようなデータを受信した場合は、まだ加工処理が行われていない生産品における障害情報である、言い換えれば、前工程で発生した障害情報であると判断し、ステップＳ４０７に移行する。
【００６３】
ステップＳ４０７において、障害対応実行部１８２２ｂは、障害情報に基づいて障害対応ルール管理部１８２３に記憶されている障害対応ルールの中から、前工程で発生した障害に対応する「フォワード動作」に関わる障害対応ルールを選択する。
【００６４】
たとえば障害情報に「障害対応ルールＮｏ．２７」とある場合は、障害対応ルール管理部１８２３に記載されている障害対応ルールＮｏ．２７の中から「加工時に収集するコントローラの状態情報の中でアーム制御電流値についてあらかじめ定められた周期よりも短い周期（たとえば０．５秒周期）などで収集し保管する」というフォワード動作を選択する。すなわち、障害対応実行部１８２２ｂは、コントローラから障害の原因特定に関わる情報を詳細に収集することになる。
【００６５】
ステップＳ４０８において、障害対応実行部１８２２ｂは、障害情報に基づいて「ロットＮｏ」などの実行対象を選択するとともに、選択したフォワード動作に関わる障害対応ルールを実行し、障害の原因特定に関わる情報を収集し保管してステップＳ４０６に移行する。
【００６６】
たとえば障害対応ルールＮｏ．２７のフォワード動作を行う場合は、障害対応ルールに基づいて収集周期を短くしてコントローラ１５から選択された障害の原因特定に関わる状態情報として「アーム制御電流値」を収集保管してステップＳ４０６に移行する。なお、障害の原因特定に関わる情報を抽出する際に、抽出された情報に「保管する」旨を表すラベルを付加するものであってもよい。また、障害対応実行部１８２２ｂは、収集周期を短くして障害の原因特定に関わる状態情報を収集すると示しているが、特にこれに限定されるものではなく、障害の原因特定に必要とされる情報をより詳細により高精度に収集するものであればどのような方法で収集するものであってもよい。
【００６７】
このように前工程の状態情報収集装置１７から送信された障害情報を受信することにより、障害対応実行部１８２２ｂは、前工程で発生した障害の原因を調査するために、受信した前工程の障害情報に基づき選択した障害対応ルールを実行して収集周期を短縮し、コントローラから障害の原因特定に関する情報を収集することにより、異常障害が検出された後の工程もしくは加工における障害の原因についてより詳細に調査することができる。
【００６８】
状態情報収集装置１８は、コントローラ１５から収集した情報に基づき異常障害を検出する場合は障害情報を作成して他の状態情報収集装置１７または１９に送信する。さらに、状態情報収集装置１８は、他の状態情報収集装置１７または１９から障害情報を受信する場合は、受信した障害情報に基づいて所定の障害対応処理を実行して障害の原因特定に関わる状態情報を保管するとともに収集結果記憶装置２０に送信することにより、収集結果記憶装置２０には障害の原因特定に必要な状態情報が記憶される。状態情報収集装置１７および１９の動作も状態情報収集装置１８の動作と同様である。
【００６９】
また、生産ラインに設置される全ての状態情報収集装置は、前工程および後工程に設置されているその他の状態情報収集装置からのバックワード送信およびフォワード送信によって受信する障害情報に基づいて、障害対応ルールの中から適切なルールを選択して実行する。このため、全ての状態情報収集装置が障害対応ルールに基づいて障害対応処理を実行するので、全ての生産工程におけるコントローラの障害の原因調査に関わる状態情報を保管できる。
【００７０】
そして、収集結果記憶装置２０は、状態情報収集装置１７〜１９から受信して記憶している障害の原因調査に関わる状態情報に基づいて、障害の原因を調査し特定する。なお、オペレータが収集結果記憶装置２０に記憶されている状態情報に基づいて障害の原因を調査するものであってもよい。
【００７１】
また、収集結果記憶装置２０は、オペレータによる原因調査を支援するための調査用ユーザインターフェースを有するものであってもよい。また、各工程に設置されている状態情報収集装置が、各状態情報収集装置に記憶されている障害の原因特定に関わる状態情報に基づいて障害の原因を調査するものであってもよい。
【００７２】
この結果、状態情報収集装置１８における演算制御部１８２の障害検出部１８２１が、コントローラから情報を収集して障害を検出する場合は障害情報を作成して状態情報収集装置に送信し、障害対応部１８２２が障害情報に基づいて障害対応ルールを実行し、原因特定に関係する情報を抽出して収集結果記憶装置２０に送信し、収集結果記憶装置２０がこれらの情報を記憶することで、障害の原因を容易に特定することができる。
【００７３】
また、状態情報収集装置１８の障害検出部１８２１は障害情報を作成して生産ラインに設置されている全ての状態情報収集装置にバックワード送信およびフォワード送信を行うので、各状態情報収集装置が当該障害情報に基づき障害対応ルールに応じて動作することにより、生産ラインの全工程において障害の原因を容易に特定することができる。
【００７４】
また、状態情報収集装置１８は常にコントローラの状態情報を記憶せずに、バックワード送信およびフォワード送信による障害情報に基づいて障害の発生前後における障害に関わる状態情報に絞って収集できるので、多大なネットワーク資源を必要とせず、ネットワーク資源を有効に活用できる。
【００７５】
また、状態情報収集装置１８が、後工程で発生した障害情報を受信した場合、その原因を調査するために、当該障害情報に適した障害対応ルールを選択実行し、既に記憶部１８３に一時記憶している状態情報の中から障害の原因特定に関係する情報を抽出することにより、障害の原因特定に関わる情報を異常障害が検出される前の工程もしくは加工にさかのぼって抽出することができる。
【００７６】
また、状態情報収集装置１８が、前工程で発生した障害情報を受信した場合、その原因を調査するために、当該障害情報に適した障害対応ルールを選択実行し、収集周期を短縮しコントローラから障害の原因特定に関する情報を収集することにより、異常障害が検出された後の工程もしくは加工における障害の原因についてより詳細に調査することができる。
【００７７】
なお、上記実施例に示した生産制御システムは、操作機器１１〜１３、コントローラ１４〜１６、状態情報収集装置１７〜１９はそれぞれ複数の工程での作業により完成する製品の生産ラインに設置されていると例を示したが、化合物を合成する化学プラントにおけるインダストリアルオートメーションにおける制御システムや、浄水場の制御システムなどにおけるファクトリーオートメーションにおける制御システムに設置されるものであっても構わない。
【００７８】
たとえば、原材料に化学物質を加えて複数の生産プロセスで加圧や加熱などを実施することにより化合物を生成するような圧力プラント制御システムにおいては、バルブなどを操作機器、流量計などをセンサとした場合、状態情報収集装置が各生産プロセスにおいて原材料に対して行う処理の動作状況をコントローラから収集し、これら収集した情報から異常障害を検出すると障害情報を他の状態情報収集装置と相互に送受し、障害情報を受信すると所定の障害対応処理を実行するとともに保管すべき動作状況を収集結果記憶装置に送信することにより、障害の原因を容易に特定することができる生産制御システムを実現できる。
【００７９】
また、上記実施例に示した生産制御システムにおける状態情報収集装置１８の障害判断部１８２１ｂは、コントローラからの状態情報に基づいて加工の異常障害を検出する場合は、作成した障害情報を他の状態情報収集装置に送信する例を説明したが、作成した障害情報を自機の演算制御部１８２の障害対応判断部１８２２ａに入力するものであってもよい。
【００８０】
このように障害対応判断部１８２２ａは、自機で検出された障害情報に基づいて加工が既に行われた生産品の障害情報であるか否かを判断し、障害対応実行部１８２２ｂが障害情報に基づいて適切な障害対応ルールを選択して実行することにより、状態情報収集装置が自機で検出した障害情報に対しても適切な障害対応を行うことができるので、生産制御システムの信頼性を向上させることができる。
【００８１】
また、上記実施例に示した生産制御システムでは、制御ループにつきコントローラおよび状態情報収集装置がそれぞれ１個で構成されているが、１個以上のコントローラおよび状態情報収集装置から構成されるものであってもよい。
【００８２】
また、上記実施例に示した生産制御システムでは、制御ループＬＰ２００、ＬＰ２０１から構成される生産制御システムを示しているが、１個以上の制御ループから構成されるものであっても構わない。
【００８３】
また、上記実施例に示した生産制御システムでは、状態情報収集装置は１個のコントローラから状態情報を収集すると説明されているが、１個以上のコントローラおよび状態情報を収集するものであってもよい。また状態情報収集装置は生産ラインに設置されているコントローラおよび状態情報収集装置のうち少なくともいずれか一つから状態情報を収集するものであってもよい。
【００８４】
また、上記実施例に示した生産制御システムでは、状態情報収集装置がコントローラから、加工の開始時刻および終了時刻、センサの測定値、操作機器の操作値、操作機器の目標値、操作機器の状態、コントローラの状態、加工の順序を表す加工序数情報などが含まれる「コントローラ固有情報」と「生産品のロット番号」や「データ識別情報」などから構成されるコントローラの状態情報を収集すると示しているが、特にこれに限定されるものではなく、コントローラの状態や生産設備が生産品に対して行う加工の動作状況を表す情報であるならばどのようなものであっても構わない。
【００８５】
また、上記実施例に示した生産制御システムでは、状態情報収集装置１８が障害情報に基づいて、ロット番号などにより加工している生産品の識別を行って障害の原因特定に関わる状態情報を抽出もしくは収集すると示しているが、加工している生産品の識別には、タイムスタンプを用いるものであってもよい。たとえば、ロット番号を取得できない生産工程においてはタイムスタンプを用いて前工程の加工時刻と現工程の加工時刻との差を用いて生産品の識別を行うものであってもよい。
【００８６】
さらに、状態情報収集装置１８は、加工している生産品の識別には、当該ロット番号が取得できるコントローラを１つのグループとしてグループ化してグループ単位で生産品の識別を行うものであってもよい。たとえば、コントローラからロット番号を取得できない場合は、ロット番号が取得できるコントローラを区切りとしてグループ化を行い、グループ単位で生産品の識別を行うものであってもよい。
【００８７】
また、上記実施例に示した生産制御システムでは、状態情報収集装置１８が、コントローラから情報を収集して障害を検出する場合は障害情報を作成して生産ラインに設置されている全ての状態情報収集装置に送信し、障害情報に基づいて障害対応ルールを選択実行し原因特定に関係する情報を抽出して収集結果記憶装置２０に送信すると示しているが、コントローラがこのような状態情報収集装置の機能を有するものであってもよい。
【００８８】
また、上記実施例に示した生産制御システムにおいて、収集結果記憶装置２０は、記憶されている状態情報に基づいて障害の原因を調査し特定すると示しているが、コントローラ、操作機器、状態情報収集装置などに障害の原因を調査するためのプログラムをインストールする必要がある。しかしながら、プログラムをインストールする場合は、生産ラインの操業を停止する必要があり、インストールしている期間中は生産設備が生産品に対して行う加工の動作状況を表す状態情報が収集できないため、生産ラインの操業が停止している間に生じる障害は歩留まりの範囲として許容しなければならなかった。
【００８９】
また、原因不明で不定期に発生する障害を調査するために、生産設備を停止してプログラムをインストールすると、生産設備の停止により生産設備の状態や動作環境が変化し調査すべき障害が再現しなくなり、障害の特定ができなくなるおそれがあった。
【００９０】
この問題点を解決するために、本発明の生産制御システムは、図示しないプログラムダウンロード装置などの上位システムが、生産ラインの操業や本発明の生産制御システムの動作に関するプログラムに対して影響を及ぼさずに生産ラインで検出された障害の原因を調査する状態情報収集プログラムをコントローラ、状態情報収集装置などの各機器にネットワークＮＷ２００を介して送信し、各機器がプログラムをそれぞれインストールすることにより、生産ラインの操業を停止せずにインストールすることができるものであってもよい。
【００９１】
ちなみに、プログラムダウンロード装置は、コントローラ、状態情報収集装置などの各機器の加工対象、調査対象や機器種別を把握し、各機器の動作に適切なプログラムを選択して各機器にそれらのプログラムをインストールする。また、プログラムダウンロード装置などによってインストールされるプログラムは、生産ラインの操業や本発明の生産制御システムの動作に関するプログラムに対して影響を及ぼさず、どのようなプログラム動作環境でも動作可能である。また、プログラムが動作できる環境であるならばどのような機器にインストールするものであってよい。
【００９２】
このため、プログラムダウンロード装置などによって他のプログラムに対して影響を及ぼさずに生産ラインで検出された障害の原因を調査するプログラムをネットワークを介して各機器にインストールすることにより、生産ラインの操業を停止せずにプログラムをインストールできるので、インストールしている期間中であっても、生産設備が生産品に対して行う加工の動作状況を表す状態障害を収集することができ、障害の原因を容易に特定することができる。言い換えれば、プログラムダウンロード装置などを用いて動的にプログラムを投入するので、従来のようにプログラム投入時に操業が停止せず、操業の停止によって発生する解析不能な障害は減少することになる。
【００９３】
また、生産制御システムは、図示しないプログラムダウンロード装置などの上位システムがコントローラ、状態情報収集装置などの各機器の加工対象、調査対象や機器種別を把握しなくても、各機器がインストールされた状態情報収集プログラムの中から自機の動作環境に応じたプログラムを自動認識し、当該プログラムを動作させることを可能とするものでもよい。
【００９４】
この場合、プログラムダウンロード装置は、他のプログラムに対して影響を及ぼさずに生産ラインで検出された障害の原因を調査する複数の状態情報収集プログラムをコントローラ、状態情報収集装置などの各機器にネットワークＮＷ２００を介して送信し、各機器は複数のプログラムをそれぞれインストールし、インストールされた機器が動作環境に応じてプログラムの調査対象の有無を認識し、調査対象が無い場合は当該プログラムの調査を終了する。
【００９５】
たとえばプログラムダウンロード装置は、ねじ締め加工の調査を行うプログラムやねじの取り付け加工の調査を行うプログラムなどをコントローラ、状態情報収集装置などの各機器に送信し、各機器がプログラムをインストールし、インストールされた機器の工程ではねじ締め加工が存在しない場合は、インストールされたねじ締め用状態情報収集プログラムを終了する。
【００９６】
このため、プログラムダウンロード装置によって障害の原因を調査するためのプログラムをインストールされた機器にプログラムの調査対象が無い場合は、当該プログラムの調査が終了するので調査可能なプログラムのみが動作することになる。すなわち、プログラムをインストールする際には、各機器の加工対象、調査対象や機器種別を把握しなくても、各機器がインストールされた状態情報収集プログラムを選択して自機の動作環境に応じたプログラムを動作させることができる。
【００９７】
このように、プログラムダウンロード装置は、他のプログラムに対して影響を及ぼさずに生産ラインで検出された障害の原因を調査する複数の状態情報収集プログラムをネットワークを介して各機器にインストールし、プログラムがインストールされた機器は、動作環境に応じてプログラムの調査対象の有無を認識し、調査対象がないプログラムの動作を終了させるとともに、調査対象があるプログラムのみを動作させることにより、プログラムダウンロード装置は、プログラムのインストール時に、コントローラや操作機器などの各機器の加工対象および調査対象を把握する必要がなくなるので、容易にプログラムをインストールすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明に係る生産制御システムの実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】図１の状態情報収集装置１８の障害対応機能および障害検出機能の一例を示す構成ブロック図である。
【図３】図２の状態情報収集装置１８を構成する演算制御部１８２の機能ブロック例図である。
【図４】図１の生産制御システムの動作の説明図である。
【図５】図３の演算制御部１８２の障害検出部１８２１の動作を説明するフロー図である。
【図６】図１の生産制御システムの動作の説明図である。
【図７】図６の演算制御部１８２の障害対応部１８２２の動作を説明するフロー図である。
【図８】従来の生産制御システムの一例を示す構成ブロック図である。
【図９】図８の生産制御システムの動作の説明図である。
【図１０】図９の生産制御システムのデータ通信ＤＦ１００およびＤＦ１０１の動作を説明するフロー図である。
【図１１】生産制御システムにおける不良品の発生などの障害の原因特定の動作を説明するフロー図である。
【符号の説明】
【００９９】
１、２、１１、１２、１３  操作機器
３、４、１４、１５、１６  コントローラ
５、６  良否判定装置
１７、１８、１９  状態情報収集装置
２０  収集結果記憶装置  
１８１  通信部
１８２  演算制御部
１８３  記憶部
１８２１  障害検出部
１８２１ａ  障害情報収集部
１８２１ｂ  障害判断部
１８２１ｃ  障害情報作成部
１８２１ｄ  障害情報送信部
１８２２  障害対応部
１８２２ａ  障害対応判断部
１８２２ｂ  障害対応実行部
１８２２ｃ  状態情報収集部
１８２２ｄ  状態情報管理部
１８２２ｅ  収集結果送信部
１８２３  障害対応ルール管理部
【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】
2009053795.tif 000010
【図９】
2009053795.tif 000011
【図１０】
2009053795.tif 000012
【図１１】
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