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Robots

ロボットデータ見える化ソフトウェア「NR:connect スマートモニタ」"NR:connect Smart Monitor" Software for Visualization of Robot’s Data
キーワード

（データコレクタ）・（スマートモニタ）・見える化・稼働状態
サイクルタイム・エラー監視・経年変化

ロボット事業部／ロボット開発部

小神野 東賢 Token Okano

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Robots「NR:connect スマートモニタ」

要 旨

1. 概要

ロボットを活用した生産ラインにおいて、ロボットを含む機械「スマートモニタ」は、「データコレクタ」によって設備の予期せぬトラブルによる停止は、直ちに生産性の低下に収集された複数のロボットの様々な情報が保存されたつながる。その影響は、設備が停止したことによる稼働時間のCSVファイルを自動的にデータベースに格納し、その低下だけでなく、障害から復旧に至るまでの人的リソースの浪費

データベース上の情報にWEBサーバーから適宜アクにまで至る。そこで、生産ラインの管理者はできるだけ早期にセスすることで、ロボットの状態をブラウザ上に表示するトラブルの芽を摘むことで障害の発生頻度を抑え、発生したことを可能にしたWEBアプリケーションである。これ場合でもできる限り早期に復旧させるために尽力している。

によって、ロボットの健全性や稼働状況をPCやタブ

本稿では、NACHIのロボットが稼働する生産ラインにおいて、レットから容易に確認することを実現している（図1）。

機械設備の状態を可視化することによって、管理者が抱えるこれらの課題を解決する一助となること目的として開発した「NR:connect スマートモニタ（以下、」 「スマートモニタ」）を紹介する。
なお、「スマートモニタ」はNACHI TECHNICAL REPORT
vol.36で紹介したロボットの内部データを自動的に収集するソフト

データコレクタウェア「NR:connect データコレクタ」（以下、「データコレクタ」）と組みあわせて使用することを想定しているため、本稿とあわせて、そちらの内容を参照することでNACHIのロボットIoTソリュー

データ収集ション「NR:connect」への理解がすすむと考えている。

Abstract
In the production line that utilizes robots, sudden, unexpected
stoppages due to failure of machines and equipment including
robot’s issue lead to immediate decrease of productivity. These
stoppages not only decrease operation time but also wastemoney in human resources that are deployed for repair
and recovery of failing equipment from the time it went down.
Therefore, supervisors in charge of production lines make eﬀorts
to recover equipment as quickly as possible and resolve the issues
as early as possible to reduce frequency of failures.
In this article,“NR:connect, Smart Monitor”（hereinafter
called“Smart Monitor”）is introduced.“Smart Monitor”
gives visibility of equipment condition. It is developed for thepurpose of assisting front-line supervisors with this visibility
in resolving issues on the ﬂoor where NACHI robots are operated.
In addition,“Smart Monitor”is assumed to be used inconjunction with NR:connect, Data Collector（hereinafter called
Data Collector）that automatically gathers robot’s internal data.
Data Collector was the data collection software introducedin NACHI TECHNICAL REPORT Vol.36. Referring tothis along with this article will enhance understanding of“NR:connect”,NACHI’s Robot IoT Solution.

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収集
データ

スマートモニタ

データベース登録

可視化

図1 「スマートモニタ」システム概要図

2.「スマートモニタ」概要
1）システム構成「スマートモニタ」は、Linux OS上で動作するWEB「データコレクタ」は最大で20台のロボットから情報をサーバーソフトウェアであり、「データコレクタ」が収集した収集することが可能である。さらに「スマートモニタ」はロボットの様々なデータをWeb画 面上で一元管理・最大で10台の「データコレクタ」に接続することが可視化することでロボットのメンテナンス支援を実現する。

可能なため、これらを合算すると最大で200台のパソコンやタブレット端末上のブラウザから「スマートロボットの情報を可視化することが可能である。

モニタ」に接 続することでロボットの状 態を簡単に確認することが可能である（図2）。

Webブラウザ

データコレクタ

CSV
ファイル

収 集データから
CSVファイル 生 成

L AN（SF TP）

L AN（TCP/IP）

L AN（HT TP）

データスマートモニタ

CSVファイル を 収 集、デ ー タベ ース 登 録し、可視化（WEBサーバー）

タブレット

WEBブラウザパソコン

図2 「スマートモニタ」システム概要図2）主な機能【ロボット管理機能】「スマートモニタ」における最も基 本的な機能で、もの、周辺機器との連動に起因するもの、また、タイムロボットの型式や制御装置のバージョンなどのロボットにアウトのようにプログラムから自動的に発せられるものと関する属性情報や、運転・停止やエラー発生中などの多岐にわたる。エラー状況の把握は、「スマートモニタ」に運転状態の表示を行なう。その他、ロボットの稼働状況とって最も重要な要素の一つである。エラー状況の把握や稼働効率を可視化する目的で、「サイクルタイム」や方法の一つとして、エラーが発生した際に事前に登録「サイクル数」の表示、また「入力信号待ち時間」、「タイされた管理者に対して自動的にその内容をメールにてマー信号待ち時間」などの情報も表示が可能である。

発信を行なうことが可能である。また、エラー発生時に【エラー管理機能】

その要因分析を行なうことができるようエラー発生※1

稼働中のロボットで何らかの問題が生じた際に発生前後のロボットの詳細情報が自動的に保存されている。

するエラーは、故障に直結するもの、操作ミスによるその情報を可視化することでエラーの前後にどのような※2

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Robots「NR:connect スマートモニタ」

挙動（例えば関節角度がソフトウェアリミット値に達した【その他の機能】ことで停止信号がONになる、モーターのトルクが局所制御装置のバックアップファイル取得は、制御装置の的に大きくなるなど）が現れたかを確認することができる。

機械的な故障に備える目的以外に、プログラム修正や【メンテナンス管理機能】

パラメータ調整の後に、ロボットを元の状態に戻す際ロボットの 故 障 に 繋 がる 要 因 解 析 の た めににも有効な手段である。
「スマートモニタ」では、「データ「エンコーダデータ伝送異常」や「アーム落下量」の経年コレクタ」が動作するPC内に保存されているロボット変化を確認することができる。これらのデータに変化が制御装置のバックアップファイルを自動的に取得し、生じた場 合、ロボットを点検することで故障部位のバックアップファイルリストを作成する。管理者はそこ特定を行ない、トラブルを未然に防ぐことが可能となる。

から必要なファイルを選択・取得することが可能である。

※3

その他にも交換部品の交換時期の表示や日々の点検記録を保存するような管理画面も提供している。

3）表示画面
前述の通り「スマートモニタ」は、「データコレクタ」がおき、何らかの故障が発生した場合には、操作者がロボットから収集した様々なデータをブラウザ上で可視即座にその場所を特定し、詳細情報やエラー情報へ化するためのソフトウェアである。次にその具体例をアクセスできるようになっている。
図3の右側の画面（グループ表示）では、グループ毎の紹介する。
「機能メニュー」と「ロボットリスト」
全画面に共通するインターフェースとして、図3にある「サイクルタイム」の表示を行なっている。例えば工作2つの画面の例で示すように、画面の左側ではグループ物搬送システムにおいて、ロボットがエラーで停止して毎に階層化されたロボットの一覧（以下、「ロボットリスト」）いないにも関わらず、何らかの障害によって工作物がを表示させ、画面の上部では「稼働状況」「サイクル滞留しロボットが長く待機状態となり、その結果「サイタイム」「エラー情報」などの機能一覧（以下、「機能クルタイム」が通常時から大きく逸脱した際、その不具メニュー」）を表示している。操作者は「機能メニュー」合にいち早く気付くことができる。運転信号と同時にから機能を選択し、「ロボットリスト」から、グループまたは「サイクルタイム」を監視することで、ライン全体の正しい個々のロボットを選択することで必要な情報に容易に稼働状況が把握できる。

アクセスすることができる。
【稼働状況】画面見える化のソフトウェアにとって最も基本的な情報の一つである運転状態を表示する（図3）。本画面における操作系の留意点は、登録した全てのロボットの運転状態が即座に把握できること、また、全体からグループ、個々のロボットへと上流から下流に流れるように情報を確認できることである。ポータルサイト（トップ画面）としてライン全体を表示した【稼働状況】画面を表示させて40表示の中で、それぞれのロボットの運転状態と共にNACHI TECHNICAL REPORT

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ロボットリスト

全グループ表示機能メニュー

ロボットの状態毎に色別表示

グループ毎に・登録ロボット台数
・発生エラー／アラーム
・運転状況
をタイル表示グループはセル毎／担当者毎など、自由に設定可能

グループ内ロボットのサイクルタイムを一覧表示

グループ表示図3 「稼働状況」画面

ライン全体からグループ、個々のロボットへと表示を「サイクルタイム」などの時系列データをグラフ表示し、遷移すると図4に示すロボット単体における詳細情報

その値の経時変化や異常値の有無を確認することでとなる。本画面では、前述した「サイクルタイム」の他に、ロボット稼働状況の安定性を確認できる。また、ここ「入力信号待ち時間」や「タイマー信号待ち時間」の値をでは制御装置のソフトウェアバージョンなどのロボット表示する。また、過去に遡ってロボット運転状態を毎に保持している情報の確認が可能である。

確認できる。例えば、ロボット制御装置の「CPU負荷」やコンディションのリアルタイム表示

稼働時間など最大24時間分さかのぼって表示可能

図4

表示データやグラフスケールの変更が可能

運転情報表示ロボット単体の詳細情報

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Robots「NR:connect スマートモニタ」【サイクルタイム】画面「スマートモニタ」は、生 産 性を阻害する最 大のロボットの稼働率を上げることは生産性の向上に要因である障害（エラー）以外にも、ロボットの稼働率に大きく寄与する。そのためには、ロボットが仕事をして直接的に影響する「サイクルタイム」に着目することがいない時間を短くすると同時に、一つの作業を終える生産ライン全体の効率化に寄与するという考えに立ち迄の時間を短 縮する必要がある。その際、個々の「サイクルタイム」を多方面から検証できるユーザーインロボットの動作に着目するだけでなく、複数のロボットがターフェースを提供している。

連 動して動 作する生 産ラインを効率化する必要がある。そこで、以下の管理項目を見える化することで、これらの課題を解決する一助になると考える（図5）。
①「入力信号待ち時間」、「タイマー信号待ち時間」を監視することで、ロボットの待機時間を改善する。
②「サイクルタイム」を監視することで、ロボットの作業時間を改善する。
③複数台のロボットの「サイクルタイム」を比較（ランキング）することで、ボトルネックになっているロボットを炙り出し、ライン全体の効率化を図る。

サイクルタイムや入力信号待ち時間を時系列で確認

サイクルタイムをベースにロボットの稼働率をランキング表示

１日毎のサイクルタイムや入力信号待ち時間の積算時間を確認

図5 「サイクルタイム」画面

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【エラー情報】画面
多岐にわたるエラーに対して、それぞれの要因と時系列で表示することで、エラー要因の特定に近づく復旧方法を提供することが理想である。しかし、複数のための支援を提供する（図6）。加えて、どのロボットにエラー要因がある場合、それは容易ではない。そこで多くエラーが発生したかなどのランキングや、エラーの「スマートモニタ」は、エラーメッセージに加え、エラーが重要度別の割合などの統計的な指標を示すことで、発生した前後の入力信号の状態とロボットの内部データエラー全体の傾向を掴みやすくする機能を提供する（「指令値情報」
や「CPU負荷」、「プログラム番号」など）
を（図7）。

エラーデータを選択し、エラー発生時の状況をグラフ表示

モーターの振動発生を確認？

エラー発生！
エラー発生前後の状態をグラフ化することでエラー発生時の状況を容易に把握可能

表示データ選択図6 「エラー情報」画面

エラー件数

エラーコードランキング

エラー発生
ロボットランキング

エラー履歴

エラー重要度割合

図7 「エラー情報」画面
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Robots「NR:connect スマートモニタ」【メンテナンス】画面
メンテナンス情報として、定期交換部品の交換時期

また、メンテナンス画面で提供している機能の一つに

告 知に加え、「エンコーダのデータ転 送 状 態」や、メンテナンス記録の管理機能がある。日々のメンテ「アーム落 下量」の長期的な傾向を確認することがナンスにおいて、一般的に行なわれている日報などのできる（図8）。前者は、電気的なノイズや、配線の接触メンテナンス履歴の記録作業を本機能の運用により、状態などによる故障要因を察知することに役立ち、操 作者および、監 督 者が履 歴の共 有化や確 認を

後者はロボットアームの機械的な不具合の早期発見に容易に行なうことができる（図9）。ブラウザ上で簡単に役立つことが期待できる。それらの状態が時間経過と入力と履歴の管理が行なえることは、メンテナンスに共に変化する兆候が見られた場合、保守点検の時期を携わる者にとってシンプルで、且つ有益なツールになる早めるなどの処置を行なうことで、予防保全が可能と考えている。となる。
閾値超過状態
エンコーダの信号状態トレンド

伝送状態
エラー

ビット飛び

図8 「メンテナンス」画面
点検日誌（日報）入力画面

図944

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日報入力画面

3. システムの活用例【システム設定】画面
本画面では、以下の機能を提供している。
・（「データコレクタ」が動作している）
エッジPCの登録とソフトウェアバージョン情報の管理

これまでに説明した機能を使って、具体的にどのようなことが実現可能か、活用例を改めて列記する。
①計画メンテナンス
ロボットのような機械設備を運用する現 場では、・管理者の登録

消耗品の交換や定期的な保守点検は必須の作業・管理対象のロボットの登録やグループ化設定となる。点検日誌の管理といった基本的な業務に加え、・バックアップファイルの取得・管理

オーバーホールのタイミングなどを可視化することで、・（重要度の高いエラーのみ監視するなどの）エラー

消耗品の交換作業忘れなどを未然に防ぐことに役立つ。

監視対象の選択

さらに、日々の保守業務の中で、可視化されたロボットの・アラートメールの自動送信先情報の登録

状態を並行して確認することで設備の軽微な変化に・「スマートモニタ」が動作するPCのストレージ状況の気が付きやすくなり、メンテンナンスの効率が向上する

把握ことが期待できる。
②エラー要因の調査・対応
前述の通り、不具合の要因は多岐にわたる。容易に要因を特定できる場合もあるが、現実的には即座に要因を特定できない複雑なものの方が多い。その要因特定には、過去にどのような不具合があったのかを把握することと、エラーが起きた前後にロボットにどのような状態の変化があったかを把握することが重要であり「スマートモニタ」では、そのために必要な機能の提供を行なっている。
③「サイクルタイム」短縮、安定化の検討
生産性を向上させるために「サイクルタイム」を短縮する
ことは、ロボットを導入する生産現場での普遍的な課題である。単純にロボットを含む機械設備の動作速度を上げれば解決するような例は少なく、ロボットと連動して動作する機械設備のボトルネック工程を見つけ出し、品質を維持したまま最適な動作速度や工程間のタイミング調整を図る必要がある。ロボットが待機状態になる時間を減らすため、「入力信号待ち時間」や「タイマー信号待ち時間」が適当であるか、バラツキはないか、の評価を単体のロボットだけでなく、ライン全体に※4着目して実施する必要がある。同時に、チョコ停の発生頻度なども定量的に評価しながら、日々の改善活動を行なっていく必要がある。その時、様々な現象を定量的に可視化することが最初の一歩であり「スマートモニタ」は、そのためのツールと位置付けている。

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Robots「NR:connect スマートモニタ」

4. 今後の開発に向けて今回紹介した「スマートモニタ」と「データコレクタ」を組 みあわ せ たNACHIのロボットIoTソリューション「NR:connect」を活用することで、ロボットデータの見える化が実現でき、ロボットに関連する日々の管理業務や保守点検作業の大幅な改善に寄与するものと期待している。一方で、予兆を含んだ予防保全といった機能のほか、リモートメンテナンスやクラウドの有効活用、さらに、ロボットだけでなく周辺機器まで含んだ生産設備全体を一括して管理するなど、IoTソリュー
ションに期待されている内容は多様かつ多岐にわたる（図10）。多種多様なニーズの中から、できるだけ多くのユーザーに寄り添いながらソフトウェアの価値を高め、IoT技術の進歩によって多くのお客様の課題解決に貢献していきたい。

クラウド上の情報にアクセスしてサポート

予防保全

エラー監視

データ管理

状態・履歴
監視

クラウドサービス

リモートメンテナンス
IoTゲートウェイ

図10

拡がる「NR:connect」のIoTソリューション

用語解説※1 サイクルタイム
1つの作業が完了してから、次の作業が完了するまでの作業サイクル時間。ロボットの連続運転の場合、メインプログラムが起動し、再度、起動がかかるまでの時間を指す。

※2 エラー
ロボットの機械的・電気的な不具合だけでなく、プログラム上の不具合や意図的に操作された停止操作などによってロボットが停止した際の要因のこと。

※3 エンコーダ
ロボットの関節軸に取り付けられたセンサ部品で関節角度値を検出する。

※4 チョコ停
機械的なトラブルのほか、把持した工作物などを落下させた場合など、一時的にロボットが停止した状態。

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