单元控制系统的制作方法

本发明涉及单元控制系统，特别是涉及进行考虑了机械的停止时间的运转计划的单元控制系统。

背景技术：

图5是表示对由多个制造机械构成的制造单元进行管理的单元控制系统(制造管理系统)的图。单元控制系统通过一边对制造机械的使用状况进行管理、或对使用哪个制造机械进行判断，一边基于从生产计划装置指示的制造计划对各制造单元进行运转指示，来使制造单元整体的运转率提高。

在按照制造计划使制造单元运转之际，若运转着的制造单元所具备的制造机械产生警报而使动作停止，则该制造单元中的生产率降低，其结果，制造单元整体的运转率就降低。

作为用于应对这样的事态的现有技术，在例如日本特开2013-186866号公报公开了一种加工工序计划装置，该加工工序计划装置向利用者提供使加工作业的加工机的运转率等生产率指标最大化的加工工序计划和生产计划。日本特开平11-221740号公报所公开的加工工序计划装置选择使运转率等生产率指标最大化的加工工序，基于该加工工序生成生产计划，计划制定者确认所生成的结果，只要存在修正的需要，就利用输入部件再次选择加工工序，再次计算生产计划。

另外，日本特开平11-221740号公报公开一种重拍日程(reschedule)装置，其中，在生产设备的异常之际，能够决定是否进行日程变更(重拍日程)的决定以及自动进行重拍日程其本身。在日本特开2013-186866号公报所公开的日程装置具有重排日程处理部，该重排日程处理部具有存储有异常检测部检测到的异常产生设备、由于其异常停止的时间、异常原因的异常履历数据，在检测到设备的异常时，对异常履历数据进行检索而对生产设备是否存在相同的原因进行判断，在存在相同的原因的情况下，对由于其异常停止的时间和基准时间进行比较，在停止了基准时间以上的情况下，变更日程数据。

一般而言，在现有技术的运转计划装置中，根据各机械的所需时间进行生产量成为最大的进度日程，以使整体的生产量最大的方式向适合的机械分配加工，基于其结果进行运转指示，从而使运转率和生产率提高。不过，在很多情况下，如日本特开2013-186866号公报所公开那样，不进行了设想了机械产生异常的情况的日程。另外，在日本特开平11-221740号公报所公开的系统中，将产生机械异常放在心上而制定生产计划的方案，但未考虑抑制异常的产生自身。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供一种利用制造单元的运转计划使制造单元内的异常产生概率降低的单元控制系统。

在本发明中，将制造单元所包括的机械的控制装置与单元控制器连接。各单元控制器对由以下的组合导致的警报产生的主要原因进行检测。

1.机械自身的运转状态成为主要原因(劣化等)

2.机械与机械的运转状态的组合(噪声等)

3.机械和加工程序的组合(机械的加工时的特性等)

并且，单元控制器在生产率的降低处于预先设定好的容许范围内生成更加避免警报的推定主要原因那样的制造单元的运转日程并作为候补。针对如此生成的制造单元的运转日程候补和利用现有技术生成的制造单元的运转日程，算出将由警报产生导致的推定停止时间相加而得到的平均所需时间，只要存在平均所需时间比利用现有技术生成的运转日程降低的运转日程候补，就取而代之采用该运转日程候补，按照所采用的运转日程向各制造单元发送运转指示。

并且，本发明的单元控制系统具备：生产计划装置；至少1个制造单元，其具备至少1个制造机械；单元控制器，其基于从所述生产计划装置接收到的制造计划向所述制造机械发送运转指示，该单元控制系统的特征在于，所述单元控制器具备：机械运转指示部，其基于所述制造计划生成所述制造机械的运转日程，并基于该运转日程向所述制造机械发送运转指示；运转信息收集部，其收集所述制造机械的运转信息；警报概率推定部，其基于所述运转信息收集部收集到的运转信息，推定在所述制造机械中产生警报的概率即警报产生概率；日程候补生成部，其基于所述机械运转指示部生成的运转日程，生成对构成所述运转日程的动作要素的顺序或所述动作要素的开始时间进行变更而得的至少1个运转日程候补；最佳候补选择部，其基于所述警报概率推定部推定出的警报产生概率，分别针对所述运转日程和所述运转日程候补，推定考虑了警报产生的所需时间，并从所述运转日程和所述运转日程候补中采用所推定的考虑了该警报产生的所需时间最短的一个来作为选择运转日程，所述机械运转指示部基于所述选择运转日程向所述制造机械发送运转指示。

在本发明的所述单元控制系统中，其特征在于，所述警报概率推定部基于所述制造机械的所述运转信息来推定用于在产生所述警报之际从该警报恢复的所需时间即恢复所需时间，所述最佳候补选择部基于所述警报概率推定部推定出的警报产生概率和恢复所需时间，分别针对所述运转日程和所述运转日程候补推定考虑了警报产生的所需时间。

根据本发明，在执行向制造单元的生产指示之际，生成并执行更难以引起运转率的降低的制造计划，从而能够使制造单元整体的生产率提高。

附图说明

根据参照附图的以下的实施例的说明，使本发明的上述以及其他目的和特征变得更加明确。

图1表示本发明的一实施方式的单元控制系统的概要结构图。

图2是单元控制器的警报概率推定部计算基于警报主要原因的警报产生概率的处理的流程图。

图3是表示单元控制器的日程候补生成部和最佳候补选择部的动作的流程图。

图4是表示单元控制器的最佳候补选择部针对运转日程和运转日程候补推定整体的警报停止时间的例子的图。

图5是表示对由多个制造机械构成的制造单元进行管理的单元控制系统(制造管理系统)的图。

具体实施方式

以下，与附图一起说明本发明的实施方式。

图1表示本发明的一实施方式的单元控制系统的概要结构图。此外，在图1中虚线箭头表示现有技术中的信息的流动，实线箭头表示在本发明中所导入的信息的流动。本实施方式的单元控制系统1是生产计划装置2、单元控制器3、以及至少1个制造单元4经由网络等连接而构成的。

生产计划装置2对在至少1个各制造单元4中进行的整体的制造作业进行计划，将所计划的制造作业作为制造计划向对各制造单元4进行管理的单元控制器3发送。生产计划装置2也可以与现有技术同样地进行考虑了各制造单元4中的生产能力等的制造作业的分配，通过以整体的生产量(throughput)最大的方式分配制造作业，来生成制造计划。

单元控制器3基于由生产计划装置2指示的制造计划，对处于管理下的制造单元4所具备的制造机械41的使用状况进行管理，或判断使用哪个制造机械41并对各制造单元进行运转指示。图1所示的单元控制器3至少管理1个制造单元4。单元控制器3具备制造计划接收部30、机械运转指示部31、通信部32、运转信息收集部33、警报概率推定部34。

制造计划接收部30接收由生产计划装置2指示的制造计划，并将接收到的制造计划向机械运转指示部31输出。

机械运转指示部31基于从制造计划接收部30输入的制造计划，经由通信部32向处于单元控制器3的管理下的制造单元4所具备的至少1个以上的制造机械41发送运转指示。机械运转指示部31与现有技术同样地具备如下功能：基于制造计划生成处于管理下的制造单元4所具备的每个制造机械41的运转日程(schedule)。

机械运转指示部31具备日程候补生成部35和最佳候补选择部36。日程候补生成部35基于机械运转指示部31所生成的运转日程生成更换了该运转日程的动作要素的顺序、开始时间而成的多个运转日程候补。另外，最佳候补选择部36基于随后论述的警报概率推定部34所推定的各警报产生的概率，针对日程候补生成部35所生成的制造单元的运转日程候补和利用现有技术生成的各制造单元的运转日程，算出将由警报产生导致的推定停止时间相加而成的平均所需时间，只要存在平均所需时间低于利用现有技术生成的运转日程的运转日程候补，就取而代之将该运转日程候补作为选择运转日程加以采用。并且，机械运转指示部31基于最佳候补选择部36所采用的选择运转日程，经由通信部32向各制造单元4所具备的各制造机械41发送运转指示。随后论述日程候补生成部35和最佳候补选择部36的更详细的动作。

运转信息收集部33从处于管理下的制造单元4所具备的制造机械41收集表示该制造机械41的运转状态的运转信息，针对每个制造机械41存储于运转信息数据库37。运转信息收集部33除了收集表示制造机械41的运转状态的信息以外，例如也可以收集时刻、工厂的电力状态、能够在制造单元附近检测的振动等能够由单元控制器3取得的所有的信息作为运转信息。

警报概率推定部34通过对运转信息收集部33收集并存储到运转信息数据库37中的各制造机械41的运转信息进行统计处理，来进行各制造机械41中的基于警报主要原因的警报产生的概率推定以及警报产生时的恢复时间的推定。在单元控制器3中预先准备用于将制造机械41能够检测的警报与警报主要原因之间的对应关系、以及记录基于该警报主要原因的该警报的产生概率的警报主要原因数据库38，针对在各制造单元4内产生的警报，将该警报主要原因一定程度已知的该警报主要原因事先登记于警报主要原因数据库38，警报概率推定部34进行使用了蓄积到运转信息数据库37的各制造机械41的运转信息、存储于警报主要原因数据库38的警报与警报主要原因之间的对应关系的统计处理，来算出基于各警报主要原因的警报产生概率，将算出来的警报产生概率存储于警报主要原因数据库38。

图2是警报概率推定部34算出基于警报主要原因的警报产生概率的处理的流程图。首先，警报概率推定部34仅从运转信息数据库37选出在某1台制造机械41上在此前的运转中产生的警报中运转时偶发地产生的警报(步骤sa01)。在产生了警报之际，负责该制造机械41的操作者根据从该制造机械41的控制盘等输入的内容将人为的主要原因的警报去除，从而能够判断偶发地产生的警报。并且，针对所选出的在运转时偶发的警报，参照登记于警报主要原因数据库38的警报主要原因(步骤sa02)，在警报产生时该警报主要原因也同时产生的情况下，使该警报与该警报主要原因相关联。并且，通过该运转时间内的与警报主要原因相关联的警报的产生次数除以基于1个生产指示的制造机械的运转时间，能够算出每单位时间的警报的产生概率(mtbf的倒数)(步骤sa03)。

作为警报主要原因的例子，既可以使用例如加工程序的指令内容、其他制造机械的运转状况、制造机械41自身的运转状况(劣化等)等，此外，也可以将在单元控制系统1中能够取得的其他所有的信息用作警报主要原因。

另外，警报概率推定部34也可以通过对存储于运转信息数据库37的运转信息进行统计处理(显著性测定、相关分析等)，来确定可新成为警报的主要原因的运转信息，更新警报主要原因数据库38。

而且，针对上述的警报产生概率的信息，也可以使用在工厂中运转的制造机械的实际值来推定，此时，也可以利用例如卷积神经网等机械学习来制作相关关系的模型并进行推定。

警报概率推定部34进一步对警报产生时的恢复所需时间进行推定，将所推定的恢复所需时间与各警报相关联地存储于警报主要原因数据库38。为了推定警报产生时的恢复所需时间，警报概率推定部34也可以对存储到运转信息数据库37的运转时间进行统计分析，计算每个警报的推定恢复所需时间。该推定恢复所需时间用于利用最佳候补选择部36与警报产生概率相乘而算出每个生产指示的恢复所需时间。推定恢复所需时间是根据源于工具破损的伺服警报、由过热、噪声导致的误差等根据其故障的程度恢复所需要的所需时间的推定值。此外，推定恢复所需时间也可以使用警报概率推定部34所推定的值，但也可以固定地设定熟练的操作者基于过去的经验推定出的经验值。

返回图1，制造单元4具备至少1个制造机械41。另外，各制造机械41具备运转指示接收部42和运转信息发送部43。

运转指示接收部42接收从单元控制器3发送来的运转指示，将接收到的运转指示向制造机械的未图示的控制部输出。从运转指示接收部42接收到运转指示的控制部基于所输入的运转指示控制制造机械41的各部，并且，对从制造机械41的各部收集到的信息进行收集。并且，运转信息发送部43将控制部从制造机械41的各部收集到的信息作为运转信息向单元控制器3发送。

针对具备以上的构成的本实施方式的单元控制系统1，使用图3、4来对日程候补生成部35和最佳候补选择部36的动作进行说明。

若从制造计划接收部30输入制造计划，则机械运转指示部31基于该制造计划生成运转日程。机械运转指示部31基于制造计划将应该对各制造机械41进行的运转指示的各加工的内容(程序的内容)按照时间序列顺序分割成动作要素(每个轴的加速、减速、移动、辅助功能等)(步骤sb01)，生成将所分割的动作要素排序为满足加工的制约条件并且使整体的生产量最大的最佳的运转日程(步骤sb02)。此外，针对机械运转指示部31生成最佳的运转日程的处理的细节，与现有技术等相同，因此，省略本说明书中的说明。

机械运转指示部31在生成了最佳的运转日程之后，向日程候补生成部35发出指令，以便生成作为所述运转日程的提案的运转日程候补。日程候补生成部35以机械运转指示部31所生成的运转日程为基础，生成将各动作要素的顺序、开始时间变更而成的多个日程候补(步骤sb03)。此外，这些运转日程候补的所需时间也可以超过本来的运转日程的所需时间。

若日程候补生成部35生成多个运转日程候补，则最佳候补选择部36针对运转日程和各运转日程候补，参照每单位时间的每个警报的警报产生率，根据每个警报的警报产生率算出由警报导致的停止时间的推定值，并对该推定值进行累积，来推定该日程整体上的警报停止时间(步骤sb05)。并且，日程候补生成部35将所预想的日程整体的所需时间与所推定的由警报导致的停止时间相加，将相加而得到的时间为最短的日程用作选择运转日程(步骤sb06、sb07)。只要在运转日程候补中没有未处理的候补，就结束处理(步骤sb04)。并且，机械运转指示部31基于选择运转日程向各制造机械发送运转指示。此外，警报产生率的计算中使用制造机械41的加工内容、同时运转的制造机械41的信息等。

图4是表示单元控制器的最佳候补选择部针对运转日程和运转日程候补推定整体的警报停止时间的例子的图。图4的上部表示运转日程，图4的下部表示运转日程候补。

利用运转日程，向制造机械41发出由加工ma和辅助功能xx构成的加工指示cm1，向制造机械42发出由加工mb、辅助功能yy、以及加工mc构成的加工指令cm2。

例如，如图4所示，在制造机械4中以单体进行了加工mb(1.5单位时间)情况下的制造机械42中的每单位时间的警报c的产生率是0.001％、在制造机械41中进行加工ma的过程中在制造机械42中同时进行了加工mb的情况下的机械2中的每单位时间的警报c的产生率是0.004％时，若产生了警报c时的推定恢复所需时间设为4个单位时间，则图4的上部所示的运转日程的整体上的由警报c导致的停止时间为0.004×1.5×4＝0.024单位时间，另一方面，图4的下部所示的运转日程候补(通过使制造机械41的加工ma的运转延迟1个单位时间(空闲时间ua)，减少了加工ma和加工mb重叠的时间)的整体上的由警报导致的停止时间成为(0.001×1+0.004×0.5)×4＝0.012单位时间。因而，在图4的例子中，在运转日程候补中的空闲时间ub比0.012单位时间短的情况下，替代运转日程，将运转日程候补用作选择运转日程。

以上，至此对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不只限定于上述的实施方式的例子，通过施加适当的变更，能够以各种形态实施。