茨城県工業技術センター研究報告第 19 号

生産管理のシステム化
中嶋 勝也＊ 大力 賢次＊
1．緒 言
多くの製造業においてその生産形態は，多品種少量になっている。このような中で，自動化・省カ化が従来から進められ，生産コストの低減に役立っている。
多品種少量生産を効率的に行うためには，生産管理が重要な役目を果すが，そのためには，現在の生産ラインの状況を，正確に，早くとらえる必要がある。しかしこの部分での自動化は進んでおらず，人手によって行われているのが実状である。1）
そこで，昨年度開発したリアルタイム・モニタを利用した，生産管理に必要な情報収集を自動化するためのシステムを開発中である。今年度は，ホスト用コンピュータと現場用コンピュータの通信手段についてソフト，ハードを開発しその検討を行った。また，ホストコンピュータをマルチプロセッサ化し，通信を行うボードについても開発した。
このシステムを以下に示す。

2．生産管理情報収集システムの概要
2．1 開発時のコンセプト
システムを開発するに当たり，以下の 2 点にポイントを置いた。
（1）安価なシステムであること（2）既存の設備に、簡単に接続できること
このシステムでは、通信が重要な役割を果たすが，通信に関する部分は次のような点を考慮した。
（1）どのようなコンピュータ装置でも、接続が可能であること→ＲＳ−2320 調歩同期式インターフエースを利用できるようにする＊機械金属部−113−

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（2）信頼性の高い通信インターフエースであること→電気的に平衡型のインターフエースを使用する（3）通信距離は最大 1，000ｍ程度、現場用コンピュータ 20 台程度→マルチ・ドロップ（バス）型の通信形態にする（4）各コンピュータの電源のＯＮ・ＯＦＦに関係なく動作すること→ハードによる通信ラインのレベル合わせをする（5）配線が簡単であること→一対のツイストペア線による半 2 重通信方式にする（6）標準的な通信プロトコルを採用する→べーシック手順を採用する
2．2 通信用ハードウェア（1）インターフエース回路
図 2 は，パソコンの RS‑232C インターフエースの信号を利用し，RS‑485 バスヘ接続するためのインターフエース回路である。回路の右半分は，RS‑232C レベルからＴＴＬレベルへのレベル変換を行っている。左半分がＲＳ−485 インターフエース回路である。

（2）ＲＳ−485 インターフエースについて
ＲＳ−485 通信インターフエースは，ＲＳ−422 通信インターフエースをマルチドロップ型に対応させたもので，具体的には、一対のツイストペア線上に最大 32 台のバスドライバ／レシーバを接続可能であり，その間で半 2 重通信が実施できる。ケーブル長は最大 1，200 メートルまで延長可能である。2）−114−

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2．3 インテリジェント・コミュニケーション・ボード
ホスト・コンピュータ（パソコン）は，ＲＳ−232ＣポートにＲＳ−232Ｃ＋→ＲＳ−485 変換ユニットを接続することを検討したが，最大 31 局の現場監視用コンピュータとの通信にパソコンのＣＰＵを使用すると，負担が大きすぎるために通信以外のプログラムの操作性が悪くなり，リアルタイム性の低下にっながる。
そこで，ホスト・コンピュータの負担を軽減させリアルタイム性を向上させるために，パソコンのバスに接続でき，しかも通信の制御がおこなえるようなＳＢＣ（シングル・ボード・コンピュータ）が必要となったので，中小企業技術指導員養成研修で設計した回路 3）を基にＩＣＢ（インテリジエント・コミュニケーション・ボード）の開発を行った。
その仕様を下記に示す。

2．4 通信プロトコル（1）通信を行う際の制約事項（前提条件）
べーシック手順は，ユーザが決定することのできる部分が多く残されたプロトコルである。これは良いことのように思われるが，結果的には汎用性に欠けるプロトコルになる可能性の方が大きい。
したがって，制御コードも数が多く複雑でこれを処理するための通信ＬＳＩもなく，汎用を目指した通信プログラムを作成するのは困難である。
そこで，ある程度の前提を設けて機能を限定した上で開発するのが適当であると考えた。また，通常受信プログラムは割込みによって処理されるが，データが順次送られてくることを考えると，受信割込み処理時間を短くするためにも，機能の限定が必要である。これらの点から，今回の生産管理情報収集システムにおいては，べーシック手順に対して次のような前提を設けた。
（ａ）データ伝送は，すべて制御局であるホスト．コンピュータ（パソコン）が開始する。したが−115−

茨城県工業技術センター研究報告第 19 号って，データリンクの確立は，セントラライズド方式を採用する。
（ｂ）任意のビット・パターンの伝送を可能にするため，透過モードを採用する。また，透過モードへの移行・復帰は行わず，すべての通信の段階で透過モードとする。
（ｃ）データ・ブロックの構成は，ひとつの形式だけを用いる。
（2）データ・ブロックの構成
今回開発を行っている生産管理情報収集システムでは，通信プログラムの負担を少なくするために，データ・ブロックの構造を図 4 に示す一種類だけに限定している。

（3）エラー・チエックの方法
データ・エラーが発生するモードとしては，パルス幅の狭いノイズによって，1 ビットが反転することによってキャラクタのビット・パターンが変化してしまう場合と，ある期間連続してエラーが発生するバーストによるエラーとの二種類がある。4）生産管理情報収集システムでは，前者のエラーは各データ・バイトごとのパリティ・チエック（垂直パリティ）によって，また後者のバーストによるエラーは，すべてのデータの合計値（チエックサム）によって，エラー検出を行っている。
また，ＮＡＫやＡＣＫなどの制御コードは，ＢＣＣによる検査の対象でないため，パリティ・チエックでしかエラーの検出が行われない。ここで，ＮＡＫがＡＣＫに化けた場合には，データ・ブロックの誤認が発生する可能性がある。これを防ぐために，ヘディングの中にブロック番号を明記することによって，データ・ブロックの番号の照会を可能とした。
2．5 現場監視用コンピュータ用リアルタイム・モニタの開発
昨年度開発したリアルタイム・モニタをＺ80ＣＰＵ用に開発し残っていたバグ取りをするとともに，若干の改造を加え 1ＲＴＭデバッガと共に，現場監視用コンピュータに搭載した。
3．通信実験
ＲＳ−485，インターフエース回路およびべーシック手順を用いた，通信システムの性能を評価するた
めに，通信実験を実施した。
実験は，茨城県内の自動車用発電機やスタータを製造している工場で行った。工場内に 400ｍの通信−116−茨城県工業技術センター研究報告第 19 号

ケープルを，動力線などのノイズが多いと考えられる配線に隣接して付設し，そのケーブルに複数のパソコンを接続した。その上で，ホスト・コンピュータからＯＯＨからＦＦＨまでの 256 バイトのデータを送信し，受信した局がそのデータを再びホスト・コンピュータに送り返すというテスト・プログラムを，連続して数日間実行した。
実験はまず，べ一シック手順を用いない（いわゆるたれ流し）場合にっいて行った。その結果，一日のうちに数回の通信エラーが発生した。べーシック手順を用いた場合についても実験を行ったがその結果，通信エラーが発生した場合でも，最終的には全データを正確に伝送することができたことが確認された。

4．結 言
生産管理情報収集システ厶の全体の構成及び機能を決定し，通信を行うためのハードの試作とホフト局十→リモート局間の通信プロトコルを決定した。また，リモート局用リアルタイム・モニタの開発，プログラムの作成及び現場での実験も行い，満足のいく成果と今後の指針が得られた。
昨年度と今年度の研究の成果を基に平成 3 年度は，エラーの回復手順・転送速度の高速化等の課題を克服し，インテリジエントな通信網が構築できるシステムのプロトタイプの開発を行う予定である。

参考文献
1）中嶋勝也，大力賢次，近藤美智雄：茨城県工業技術センター研究報告第 18 号2）宮崎誡一：マイクロコンピュータ・データ伝送の基礎と実際ＣＱ出版
3）大力賢次：中小企業技術指導員養成研修報告書（1990）
4）ＪＩＳＸ5ｏｏ2−117−