JP6908645B2

JP6908645B2 - 管理装置及び管理システム

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Publication number: JP6908645B2
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Inventors: 光越石; 山本　泰之; 泰之山本
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Filing date: 2019-03-04
Publication date: 2021-07-28
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Description

本発明は、管理装置及び管理システムに関し、特に工場等の製造現場に設置された複数の産業機械の動作を管理する管理装置及び管理システムに関する。

近年、工場等の製造現場において、該製造現場に多くの工作機械やロボット等の産業機械を設置して、これら産業機械を管理装置乃至管理システムの管理下で動作させて大量に製品を製造する事が行われている（例えば、特許文献１等）。そのような状況下で、産業機械の中でもマシニングセンタ等の工作機械では、ＩＴ部品や装飾品等の外観部品の高品位加工を行うことが多くなってきている（例えば、特許文献２等）。

製品の製造や搬送のために産業機械を動作させると、該産業機械において熱が発生する。産業機械で発生した熱は空気や壁、床等を介して伝搬し、他の産業機械の動作に影響を与えることがある。例えば、マシニングセンタで荒加工を行っている際に発生した熱や、搬送機等の周辺機械の稼動で発生した熱が環境（空気等）を介して他のマシニングセンタに伝わることがある。そして、周りの機械による発熱の影響で、高品位な仕上げ加工を行っているマシニングセンタの環境温度が変化すると、加工面品位が大きく低下することがある。

特開２００２−３７３１９１号公報特開２０１３−０５８０３５号公報

このような製造現場における課題に対して、例えばフロアに設置されている全ての装置について、早送り、切削送り、工具交換動作時の加減速の設定等を全て下げ、空調装置や周辺装置のレイアウトを鑑みて、不良が発生する時間帯に最適な設定で空調装置等の冷却装置を可動させることで、仕上げ加工に対する熱の影響を抑制するという対応が考えられるが、この方法では製造現場全体の作業効率が低下するという別の課題が生じることとなり、現実的な解決方法ではない。

また、製造現場における産業機械のレイアウトを変更して仕上げ加工に用いるマシニングセンタと他のマシニングセンタとを異なる階に設置するという対応も考えられるが、重量のある産業機械を大量に移動させる作業は大きな負担となり、また、機械の専業化（上記対応をした場合、仕上げ加工に用いるマシニングセンタでは仕上げ加工以外できなくなる）は製造現場全体の効率を低下させる原因ともなるため、より柔軟に対応する方法が望まれる。

本発明の一態様は、高品位加工を行う第１の工作機械及び少なくとも１つの他の機械が稼働する製造現場において、前記他の機械の動作を管理する管理装置であって、少なくとも、前記第１の工作機械による加工後のワークの品質情報と、前記他の機械の稼働情報とを収集するデータ収集部と、前記第１の工作機械による加工後のワークの品質情報と、前記他の機械の稼働情報の変化との相関関係を解析する解析部と、前記解析部が解析した相関関係に基づいて、前記第１の工作機械が高品位加工を行う際に前記第１の工作機械の環境温度の変化を低減するように、前記他の機械の動作を制限する動作計画を策定する動作計画策定部と、前記動作計画策定部が策定した動作計画に基づいて、前記他の機械に対して動作指示を出す動作指示部と、を備えた工場設備の管理装置である。

本発明の他の態様は、複数の工場設備の管理装置が、ネットワークを介して相互に接続された管理システムであって、複数の前記工場設備の管理装置の間で、前記解析部による解析結果を共有可能である管理システムである。

本発明の一態様により、製造現場における加工効率を大きく低下させること無く、容易に高品位加工レベルにおける機械環境を確立することが可能となる。

一実施形態による管理装置の動作環境を概略的に示す図である。一実施形態による管理装置の概略的なハードウェア構成図である。第１実施形態による管理装置の概略的な機能ブロック図である。管理情報の例を示す図である。相関関係情報の例を示す図である。動作計画策定部が策定する動作計画の例を示す図である。動作計画策定部が策定する動作計画の他の例を示す図である。表示部により表示装置に表示される画面例である。動作計画策定部が策定する動作計画の他の例を示す図である。第１実施形態による管理システムの概略的な構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の一実施形態による管理装置の動作環境を概略的に示した図である。本発明の一実施形態による管理装置は、図１に例示されるように、クラウドサーバ６やフォグコンピュータ７、エッジコンピュータ８を含む複数の装置のそれぞれが有線／無線のネットワークに接続された環境で動作する。図１に例示されるシステムは、クラウドサーバ６等を含む層、フォグコンピュータ７等を含む層、エッジコンピュータ８（セル９に含まれるロボットを制御するロボットコントローラ、工作機械を制御する制御装置、製造現場に設置されている空調装置、換気装置等）等を含む層の、３つの階層に論理的に分けて構成されている。この様なシステムに於いて、本発明による一態様による管理装置は、クラウドサーバ６、フォグコンピュータ７、エッジコンピュータ８のいずれの上にも実装することが可能であり、それぞれの複数の装置との間でネットワークを介して相互にデータを共有したり、エッジコンピュータ８で取得された様々なデータをフォグコンピュータ７やクラウドサーバ６に収集して大規模な解析を行ったり、更に、その解析結果に基づいて各々のエッジコンピュータ８の動作を制御したりすることができる。図１に例示されるシステムにおいて、セル９は各地の工場にそれぞれ複数設けられ（例えば、工場の１フロア毎に１つのセル９を設ける等）、それぞれのセル９を所定の単位（工場単位、同じ製造業者の複数の工場単位等）で上位層のフォグコンピュータ７が管理する。そして、これらフォグコンピュータ７が収集、解析したデータを、更に上位層のクラウドサーバ６で収集、解析等を行い、その結果として得られた情報を各々のエッジコンピュータ８における制御等に活用することができる。

図２は本発明の一実施形態による管理装置の要部を示す概略的なハードウェア構成図である。本実施形態の管理装置１は、図１で例示したエッジコンピュータ８やフォグコンピュータ７、クラウドサーバ６として実装することができる。本実施形態では、管理装置１を、複数のエッジコンピュータ８の動作を管理するフォグコンピュータ７として実装した場合の例を示す。

本実施形態による管理装置１が備えるＣＰＵ１１は、管理装置１を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、バス２２を介して接続されているＲＯＭ１２に格納されたシステム・プログラムを読み出し、該システム・プログラムに従って管理装置１全体を制御する。ＲＡＭ１３には一時的な計算データや表示装置７０に表示するための表示データ、入力装置７１を介してオペレータが入力した各種データ等が格納される。

不揮発性メモリ１４は、例えば図示しないバッテリでバックアップされたメモリやＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）等で構成され、管理装置１の電源がオフされても記憶状態が保持されるメモリとして構成される。不揮発性メモリ１４には、管理装置１の動作に係る設定情報が格納される設定領域や、入力装置７１から入力されたデータ、管理装置１の管理下にある工作機械２や空調装置３等のエッジコンピュータから取得される各種データ（工作機械２の稼働情報、工作機械２により加工されたワークの加工品質に係る情報、空調装置３の稼働情報等）、図示しない外部記憶装置やネットワークを介して読み込まれたデータ等が記憶される。不揮発性メモリ１４に記憶されたプログラムや各種データは、実行時／利用時にはＲＡＭ１３に展開されても良い。また、ＲＯＭ１２には、各種データを解析するための公知の解析プログラム等を含むシステム・プログラムが予め書き込まれている。

管理装置１は、インタフェース２０を介して有線／無線のネットワーク５と接続されている。ネットワーク５には、少なくとも１つの工作機械２や、製造現場に設置されている空調装置３乃至該空調装置３を管理する空調管理装置（図示せず）等が接続され、管理装置１との間で相互にデータのやり取りを行っている。

表示装置７０には、メモリ上に読み込まれた各データ、プログラム等が実行された結果として得られたデータ等がインタフェース１８を介して出力されて表示される。また、キーボードやポインティングデバイス等から構成される入力装置７１は、作業者による操作に基づく指令，データ等をインタフェース１９を介してＣＰＵ１１に渡す。

図３は、第１実施形態による管理装置１の概略的な機能ブロック図である。図３に示した各機能ブロックは、図２に示した管理装置１が備えるＣＰＵ１１がシステム・プログラムを実行し、管理装置１の各部の動作を制御することにより実現される。

本実施形態の管理装置１は、該管理装置１の管理下にあるエッジコンピュータ（工作機械２、工作機械２の周辺装置、空調装置３、等）から解析の対象となるデータを収集するデータ収集部１００、データ収集部１００が収集したデータを解析する解析部１１０、解析部１１０による解析結果に基づいて各々のエッジコンピュータの動作計画を策定する動作計画策定部１２０，動作計画策定部が策定した各エッジコンピュータの動作計画に基づいて、各エッジコンピュータに対して動作を指示する動作指示部１３０、解析部１１０による解析結果や動作計画策定部１２０が作成した動作計画を表示装置７０に表示する表示部１４０を備える。また、管理装置１は、図２で示した不揮発性メモリ１４上に、管理装置１の管理下にあるエッジコンピュータに係る管理情報が記憶されている管理情報記憶部２００、データ収集部１００が収集したデータを記憶する取得データ記憶部２１０，解析部１１０が解析した結果を記憶する解析結果記憶部２２０、動作計画策定部１２０が策定した動作計画を記憶する動作計画記憶部２３０が設けられている。

データ収集部１００は、図２に示した管理装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理と、インタフェース２０を介した工作機械２、空調装置３等との間でのデータ入出力処理が行われることで実現される。データ収集部１００は、管理情報記憶部２００に記憶されている管理情報に基づいて、管理装置１が管理している工作機械２、空調装置３等のエッジコンピュータから該エッジコンピュータの稼働情報、該エッジコンピュータにより検出された環境に係る情報等を収集して取得データ記憶部２１０に記憶する機能手段である。データ収集部１００は、例えばエッジコンピュータとしての工作機械２から、各工作機械２の稼働情報（工作機械２が備える各軸の速度，加速度，動作頻度等）、各工作機械２で行われる加工内容（荒加工，仕上げ加工等）、該工作機械で加工されたワークの品質情報（加工後ワークの寸法精度、加工後ワークの面品位等）、該工作機械２の周辺で加工に係る支援をする周辺装置の稼働情報等を取得する。データ収集部１００は、例えば工作機械２で実行される加工プログラムや、工作機械２の各部で検出された値、工作機械２の動作を管理する生産計画装置等から取得した情報、工作機械２に取り付けられたセンサ等で計測乃至検出されたデータ、工作機械２から作業者が入力した情報等に基づいて該工作機械２の稼働情報や加工内容、品質情報等を取得するようにしても良く、現在の各エッジコンピュータの稼働情報や環境に係る情報だけでなく、過去に記録された各エッジコンピュータの稼働情報や環境に係る情報、今後に予定されている各エッジコンピュータの稼働情報等についても取得するようにしても良い。データ収集部１００は、例えばエッジコンピュータとしての空調装置３乃至空調装置３を管理する空調管理装置（図示せず）から、該空調装置３の稼働情報や設定温度にかかる情報、該空調装置３の環境情報（環境温度等）を取得する。

図４は、管理情報記憶部２００に記憶されているエッジコンピュータに係る管理情報の例を示している。管理情報記憶部２００に記憶されている管理情報には、管理装置１が管理しているエッジコンピュータを一意に識別する識別情報と、該エッジコンピュータに関する情報が含まれている。管理情報に含まれるエッジコンピュータに関する情報としては、例えば、該エッジコンピュータの装置名、該エッジコンピュータの種別、該エッジコンピュータの設置位置、該エッジコンピュータに対する接続情報等が例示される。管理情報に含まれるエッジコンピュータの設置位置については、例えば該エッジコンピュータが設置される工場名、フロア名、部屋名、部屋内での座標位置等で表すようにしても良いし、緯度や経度、高度等で表すようにしても良い。また、管理情報に含まれるエッジコンピュータの接続情報については、該エッジコンピュータとネットワーク５を介して接続する際に用いられるネットワーク上のアドレスで示すようにしても良いし、該エッジコンピュータが取り付けられている他のエッジコンピュータの識別情報（図４の例では、識別情報＝５のミストコレクタは、親装置である識別番号１の工作機械２に取り付けられており、識別情報＝５のミストコレクタに係る情報は、親装置である識別番号１の工作機械２を介して取得できることが示されている）で示すようにしても良い。また、図４には示されていないが、例えばエッジコンピュータ毎に、該エッジコンピュータに関する情報を取得する他の装置に係る情報を管理できるようにしても良く、例えばエッジコンピュータが工作機械である場合に、該工作機械を管理している生産計画装置や該工作機械に加工情報を提供するＣＡＤ／ＣＡＭ装置等の情報を管理するようにしても良い。管理情報記憶部２００に記憶されている管理情報は、少なくとも各エッジコンピュータに関するデータを収集する際に必要となる情報と、各エッジコンピュータの位置関係を把握するための情報を含んでいれば良い。

解析部１１０は、図２に示した管理装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１がＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理を行うことで実現される。解析部１１０は、データ収集部１００が収集したデータ（取得データ記憶部２１０に記憶されたデータ）を解析して、各工作機械２について、該工作機械２の加工結果と他のエッジコンピュータ（他の工作機械２、空調装置３等）の稼働情報との相関関係を解析し、その解析結果を解析結果記憶部２２０に記憶する機能手段である。解析部１１０は、例えば取得データ記憶部２１０に記憶されている各エッジコンピュータの稼働情報と、各工作機械２において加工された加工後ワークの品質情報とに基づいて、両者の相関関係を解析する。

解析部１１０は、管理情報記憶部２００に記憶されているエッジコンピュータの設置位置を参照し、各エッジコンピュータの中から、エッジコンピュータとしての工作機械２と、該工作機械２に対して所定の位置関係に有る他のエッジコンピュータとの組を解析対象となるエッジコンピュータの組として抽出する。ここでいう所の所定の位置関係とは、他のエッジコンピュータが稼働することでの発熱が、エッジコンピュータとしての工作機械２に対して影響する可能性がある位置関係を意味しており、例えば、同一の室内に設置されている工作機械２と他のエッジコンピュータとの組や、同一の階に設置されている工作機械２と他のエッジコンピュータとの組、上の階に設置されている工作機械２と下の階に設置されているエッジコンピュータとしての空調装置３との組等が、解析対象と成る工作機械２と他のエッジコンピュータとの組として抽出される。

解析部１１０は、この様にして抽出した工作機械２と他のエッジコンピュータとの組について、工作機械２において加工された加工後ワークの品質と、該加工後ワークの仕上げ加工中における他のエッジコンピュータの稼働情報の変化との相関関係を解析する。解析部１１０は、回帰分析や相関分析等のような公知の解析手法により、工作機械２において加工された加工後ワークの品質と、該加工後ワークの仕上げ加工中における他のエッジコンピュータの稼働情報の変化との相関関係を解析する。解析部１１０は、例えば工作機械２において加工された加工後ワークの品質を、取得データ記憶部２１０に記憶されている工作機械２において加工された加工後ワークの品質情報に基づいて所定の基準で算出した品質値で表して該品質値を目的変数とし、これに対して該加工後ワークの仕上げ加工中における他のエッジコンピュータの稼働情報の変化に基づいて所定の基準で算出した稼働変化値を説明変数とした上で、該目的変数と該説明変数との回帰分析や相関分析を行うことで、工作機械２において加工された加工後ワークの品質と、該加工後ワークの仕上げ加工時における他のエッジコンピュータの稼働情報の変化との相関関係を解析するようにしても良い。工作機械２において加工された加工後ワークの品質を示す品質値は、例えば、予め加工後ワークを測定して得られた該加工後ワークの精度や面品位を示す値を引数とする関数（精度や面品位が良くなる時により大きな値を算出する関数）を予め定めておき、該関数の算出結果を品質値として用いるようにしても良い。また、他のエッジコンピュータの稼働情報の変化に基づいて所定の基準で算出した稼働変化値は、該他のエッジコンピュータの発熱の原因となる動作におけるパラメータ（工作機械２やロボットにおいては、各軸の速度や加速度、動作頻度、空調装置３においては温度設定等）の値の仕上げ加工中の変化量を引数とする関数（他のエッジコンピュータによる発熱が変化しやすいパラメータ値が変化する場合により大きな値を算出する関数）を予め定めておき、該関数の算出結果を稼働変化値として用いるようにしても良い。

解析部１１０は、工作機械２と、他のエッジコンピュータとの相関関係を解析する際には、データ収集部１００が収集したデータの内で、工作機械２と他のエッジコンピュータとが動作し、それ以外のエッジコンピュータが動作していない状況（或いは所定の動作を継続している状況）で取得されたデータをなるべく利用して、工作機械２と他のエッジコンピュータとの相関関係を解析することが望ましい。このようなデータを作成するために、作業者は製造現場にエッジコンピュータを配置した後に、各工作機械２と、該工作機械とは異なる他のエッジコンピュータとだけを動作させてデータを収集する工程を行うようにしても良い。また、精度は低下するが、解析部１１０は、工作機械２と、２以上の他のエッジコンピュータとが動作している環境下で取得されたデータに基づいて、２以上の他のエッジコンピュータの動作が工作機械２の仕上げ加工に与える影響（発熱）が重畳（加算）されるものとして、各データにおける影響の差分を取りながら解析を行うようにしても良い。

図５は、解析部１１０が解析した結果としての、解析結果記憶部２２０に記憶される相関関係情報の例を示している。相関関係情報は、工作機械２の識別情報と、他のエッジコンピュータの識別情報に対して、該工作機械２において加工された加工後ワークの品質と、該加工後ワークの仕上げ加工中における他のエッジコンピュータの稼働情報の変化との相関性を示す情報を関連付けて構成される。図５の例では、工作機械２において加工された加工後ワークの品質と、該加工後ワークの仕上げ加工中における他のエッジコンピュータの稼働情報の変化との相関性を高・中・低で表現しているが、両者の相関性の程度が同じ尺度で把握できるのであれば、例えば相関係数そのものを用いる等、他の表現を用いて示すようにしても良い。また、解析部１１０は、解析した結果として、該工作機械２において加工された加工後ワークの品質と、該加工後ワークの仕上げ加工中における他のエッジコンピュータの稼働情報の変化との相関性の特徴を示す相関関数や相関性モデル等を作成する場合には、作成した相関関数や相関性モデルを解析結果記憶部２２０に併せて記憶しておくようにしても良い。

動作計画策定部１２０は、図２に示した管理装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１がＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理を行うことで実現される。動作計画策定部１２０は、データ収集部１００が収集したデータ（取得データ記憶部２１０に記憶されたデータ）と、解析部１１０が解析した結果としての相関関係情報（解析結果記憶部２２０に記憶された相関関係情報）とに基づいて、管理装置１の管理下にあるエッジコンピュータの動作に対して所定の制限を加える又は制限を解除する動作計画を策定し、策定した動作計画を動作計画記憶部２３０に記憶する機能手段である。動作計画策定部１２０は、例えば、データ収集部１００が収集したデータを参照して仕上げ加工を行う工作機械２がある場合に、解析部１１０の解析結果に基づいて該工作機械２と相関性が高いエッジコンピュータを特定する。そして、動作計画策定部１２０は、仕上げ加工を行う工作機械２と相関性があるエッジコンピュータの稼働状態を確認し、工作機械２の仕上げ加工中に該仕上げ加工に影響を与える稼働状態の変化が該エッジコンピュータに発生する場合、該エッジコンピュータの動作に対して、例えば軸の移動速度や加速度を小さくする、軸の移動速度や加速度の変化を抑制する等の制限を与える動作計画を動作計画記憶部２３０に記憶する。また、動作計画策定部１２０は、工作機械２の仕上げ加工が完了した場合に、エッジコンピュータの動作に対して与えた制限を解除する動作計画を動作計画記憶部２３０に記憶する。

動作計画策定部１２０は、予め定めた動作制限ルールに従って、エッジコンピュータの動作に対して制限を与える動作計画を策定しても良い。動作計画策定部１２０が用いる動作制限ルールは、工作機械２において加工された加工後ワークの品質と該加工後ワークの仕上げ加工中における他のエッジコンピュータとしての工作機械２の稼働情報の変化との間の相関性の条件と、他のエッジコンピュータの制御可能な動作に対する所定の制限とで定義できる。動作計画策定部１２０が用いる動作制限ルールの例として、第１の工作機械２において加工された加工後ワークの品質と、該加工後ワークの仕上げ加工中における他のエッジコンピュータとしての第２の工作機械２の稼働情報の変化と、の間に高い相関性があることを条件として、第２の工作機械２の軸の移動速度を予め定めた最大速度Ｆ_lim1以下、軸の加速度を予め定めた最大速度Ｆａ_lim1以下となるように軸の動作に制限を加え、更に、第１の工作機械２での仕上げ加工中は第２の工作機械２の軸の移動速度の変化を±Ｆｖ_lim以内に抑えるというルールが考えられる。また、動作計画策定部１２０が用いる動作制限ルールの他の例として、第１の工作機械２において加工された加工後ワークの品質と、該加工後ワークの仕上げ加工中における他のエッジコンピュータとしての空調装置３の稼働情報と、の間に中程度以上の相関性があることを条件として、該仕上げ加工中は空調装置３の温度設定を変更しないように制限を加えるというルールが考えられる。また、動作制限ルールは、他のエッジコンピュータの特定の動作についてのみ制限をかけるようなルールとしても良い。例えば、他のエッジコンピュータが工作機械である場合、発熱量が大きい軸に対してのみ制限を加える、といった動作制限ルールを作成しても良い。

動作計画策定部１２０が用いる、予め定めた動作制限ルールは、更に複数の他のエッジコンピュータに対して複合的な動作の制限を加えるものであっても良い。動作計画策定部１２０が用いる複合的な動作の制限を加える動作制限ルールの例としては、第１の工作機械２において加工された加工後ワークの品質と、複数の他のエッジコンピュータの稼働情報の変化との間に高い相関性がある場合に、複数の他のエッジコンピュータの内の第１のエッジコンピュータにおける稼働情報を発熱量が上昇するように変化するタイミングで、複数の他のエッジコンピュータの内の第２のエッジコンピュータにおける稼働情報を発熱量が下降するように変化させるように動作に制限を加えるというルールが挙げられる。このようなルールは、仕上げ加工を行っている工作機械２の環境温度が変化しないように、相関性が高い他のエッジコンピュータの動作を同期して変更するという制限をルール化したものとなる。

動作計画策定部１２０が作成する動作計画は、更に他のエッジコンピュータの動作に対して制限を加える時間帯を定義するようにしても良い。動作計画策定部１２０は、図６に例示されるように、データ収集部１００が収集したデータを参照して工作機械２がｎ₁分後からｎ₂分後の間に仕上げ加工を行うことが把握された場合に、他のエッジコンピュータａに対して、ｎ₁分後からｎ₂分後の間に該工作機械２の仕上げ加工に対して影響を与える発熱量の変化が起こらないようにその動作におけるパラメータを変更しない等の動作計画を策定して動作計画記憶部２３０に記憶する。この時、エッジコンピュータによる発熱量の変化が工作機械２に対して影響を与えるまでにタイムラグ（熱の伝達遅延）が有る場合を考慮して、動作計画策定部１２０は、他のエッジコンピュータｂのように動作の制限をタイムラグＴ_lだけ早く開始した動作計画を策定するようにしても良い。

更に、動作計画策定部１２０は、工作機械２の仕上げ加工に影響を与えるエッジコンピュータが複数ある場合に、図７に例示されるように、該複数のエッジコンピュータの動作を制限するタイミングをずらした動作計画を策定することで、工作機械２の環境温度の変化を抑えるようにしても良い。

動作指示部１３０は、動作計画策定部１２０が策定した動作計画（動作計画記憶部２３０に記憶された動作計画）に基づいて、各エッジコンピュータに対して動作指示を出す機能手段である。動作指示部１３０は、動作計画にエッジコンピュータの動作を制限する指示がされている場合には、該当するエッジコンピュータに対して動作を制限するように指示する。また、動作指示部１３０は、動作計画にエッジコンピュータの動作の制限を解除する指示がされている場合には、該当するエッジコンピュータに対して制限を解除する。

表示部１４０は、図２に示した管理装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理と、インタフェース１８を介した表示装置７０に対するデータ出力処理が行われることで実現される。表示部１４０は、管理情報記憶部２００に記憶されている管理情報、データ収集部１００が収集したデータ（取得データ記憶部２１０に記憶されたデータ）及び動作計画策定部１２０が策定した動作計画等を表示装置７０に表示する機能手段である。表示部１４０は、例えば、管理情報記憶部２００に記憶されている管理情報及びデータ収集部１００が収集したデータに基づいて、図８に例示されるように、管理装置１の管理下にあるエッジコンピュータを表示装置上に表示し、入力装置７１を介して指定したエッジコンピュータの動作状況を表示するようにしても良い。また、表示部１４０は、例えば所定のエッジコンピュータを指定すると、該エッジコンピュータとの相関性や、該エッジコンピュータの発熱量に応じて他のエッジコンピュータの色を変えたり（例えば、相関性が高いほど暖色系の色で、発熱量が高いものほど濃い色で表示するなど）マークを付けたりして表示するようにしても良い。また、表示部１４０は、図６，７に例示されるように、各エッジコンピュータの動作計画を時間軸に沿って表示するようにしても良い。なお、この表示を見た作業者が、入力装置７１を操作して動作計画記憶部２３０に記憶される動作計画を編集できるように構成しても良い。

上記した構成を備えた本実施形態による管理装置１は、管理下にある各エッジコンピュータについて、工作機械２と他のエッジコンピュータとの間の相関性を解析し、その解析結果に基づいて、工作機械２が仕上げ加工を行う際に他のエッジコンピュータの動作を制限することで、仕上げ加工に影響があるエッジコンピュータのみの動作を制限することが可能となり、製造現場全体の効率を大きく低下させること無く、容易に高品位加工レベルを維持した加工環境を確立することが可能となる。

本実施形態による管理装置１の一変形例として、動作計画策定部１２０は、エッジコンピュータとしての複数の工作機械について、生産計画装置が作成した各工作機械の生産計画に基づいて、例えば複数の工作機械で行われる仕上げ加工のタイミングをずらすように該生産計画を変更した動作計画を策定するようにしても良い。工作機械は、荒加工を行っている際には発熱が大きく、仕上げ加工を行っている際にはその発熱は小さくなる。そこで、予め生産計画上で複数の工作機械における仕上げ加工のタイミングをずらして製造現場全体における発熱を時間的に平準化させることで、効率を大きく低下させること無く、容易に高品位加工レベルを維持した各環境を確立することが可能となる。

本実施形態による管理装置１の他の変形例として、動作計画策定部１２０は、エッジコンピュータに対して、所定のタイミングで動作の制限をする動作計画を策定する場合において、該所定のタイミングとは異なる他のタイミングであって、他の工作機械の仕上げ加工に対して影響を与えないタイミングで、該動作の制限による作業の遅れを挽回するように動作パラメータを設定した挽回動作を行うように動作計画を策定しても良い。例えば、図９に例示されるように、工作機械の仕上げ加工中に動作を制限された他のエッジコンピュータａは、動作が制限された分だけその作業が遅れることとなる。そこで、工作機械において仕上げ加工が完了した後に、例えば軸速度に高いオーバライドを掛けた挽回動作を行うように動作計画を策定することで、全体的な作業の遅れを緩和する事ができる。このような挽回動作は、他の工作機械による仕上げ加工等の高品位加工に影響を与えない範囲の所定のタイミングで適宜行わせるようにしても良い。

本実施形態による管理装置１の他の変形例として、解析部１１０による解析処理を公知の機械学習の手法により行うようにしても良い。このようにする場合、解析部１１０は、例えば他のエッジコンピュータの複数の動作パラメータと、工作機械２で加工された加工後ワークの品質との相関性を示す学習モデルを構築し、この学習モデルを用いることで、動作計画策定部１２０による他のエッジコンピュータに対する動作の制限内容を決定する（加工に影響が出ないように適切に制限対象となるパラメータを選択する）様に構築することができる。

本実施形態による管理装置１の他の変形例として、各エッジコンピュータ又は該エッジコンピュータの周辺に温度センサを設置して、データ収集部１００が該温度センサで検出された温度情報を収集し、これを解析部１１０による他のエッジコンピュータの稼働情報との相関性の解析に用いるようにしても良い。温度センサを用いることで、解析部１１０は、他のエッジコンピュータの稼働状態の変化と、工作機械２の環境温度の変化との相関性を解析することが可能となるため、相関関係の解析の精度を高くすることが可能となる。また、解析部１１０は、工作機械２により加工された加工後ワークの品質が温度変化に起因するものであるのか他の要因のものであるのかを切り分けることができるため、解析部１１０は、工作機械２により加工された加工後ワークの品質と他のエッジコンピュータの稼働情報の変化との相関関係をより精度高く（無関係なデータを排除して）解析することができる。更に、温度センサをエッジコンピュータとは異なる他のコンピュータ等を介してネットワーク５に接続してデータを収集できるように構成することで、エッジコンピュータとしての工作機械２を稼働させなくとも、他のエッジコンピュータの稼働状態の変化と工作機械２の環境温度の変化との相関性を解析することができるようになり、例えば工作機械２自身の動作による環境温度の変化と切り分けて解析することができるようになる。

本実施形態による管理装置１の他の変形例として、解析部１１０は、同じような関係にあるエッジコンピュータの組から取得されたデータを比較し、あるエッジコンピュータの組から他のエッジコンピュータの組とは異なる傾向を示したデータを取得した場合に、該データを外れ値として解析対象から除外するようにしても良い。このようにすることで、解析部１１０は、工作機械２により加工された加工後ワークの品質と他のエッジコンピュータの稼働情報の変化との相関関係をより精度高く（外れ値データを排除して）解析することができる。

図１０は、複数の管理装置１を備えた第２実施形態による管理システム３００の概略的な構成図である。図１０に例示される管理システム３００は、フォグコンピュータとして実装された複数の管理装置１を備えており、各管理装置１は、複数のエッジコンピュータ８を管理している。管理装置１は、第１実施形態で説明した各機能を備えており、また、管理下にあるエッジコンピュータ８から収集したデータ及び該データを解析して得られた解析結果としての相関性情報を、他の管理装置１との間で直接又はクラウドサーバ６を介して相互にやり取りできるように構成されている。

このような構成を備えた管理システム３００では、例えば管理下にあるエッジコンピュータ８の配置と類似した配置のエッジコンピュータ８間の相関関係情報を、他の管理装置１から取得して利用することが可能となる。そのため、新たな工場を設置した場合などに、類似した配置関係となっているエッジコンピュータ８の相関性情報を他の管理装置１から流用することで、工場立ち上げ時の試験的なデータ収集作業の手間を大幅に省くことが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例のみに限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。

１管理装置
２工作機械
３空調装置
５ネットワーク
６クラウドサーバ
７フォグコンピュータ
８エッジコンピュータ
９セル
１１ＣＰＵ
１２ＲＯＭ
１３ＲＡＭ
１４不揮発性メモリ
１８，１９、２０インタフェース
２２バス
７０表示装置
７１入力装置
１００データ収集部
１１０解析部
１２０動作計画策定部
１３０動作指示部
１４０表示部
２００管理情報記憶部
２１０取得データ記憶部
２２０解析結果記憶部
２３０動作計画記憶部
３００管理システム

Claims

高品位加工を行う第１の工作機械及び少なくとも１つの他の機械が稼働する製造現場において、前記他の機械の動作を管理する管理装置であって、
少なくとも、前記第１の工作機械による加工後のワークの品質情報と、前記他の機械の稼働情報とを収集するデータ収集部と、
前記第１の工作機械による加工後のワークの品質情報と、前記他の機械の稼働情報の変化との相関関係を解析する解析部と、
前記解析部が解析した相関関係に基づいて、前記第１の工作機械が高品位加工を行う際に前記第１の工作機械の環境温度の変化を低減するように、前記他の機械の動作を制限する動作計画を策定する動作計画策定部と、
前記動作計画策定部が策定した動作計画に基づいて、前記他の機械に対して動作指示を出す動作指示部と、
を備えた工場設備の管理装置。
前記他の機械は前記第１の工作機械と異なる第２の工作機械であって、
前記制限は、前記第２の工作機械の軸の速度、加速度、動作頻度の少なくともいずれかの変化を制限することである、
請求項１に記載の工場設備の管理装置。
前記制限を、前記第２の工作機械の特定の軸に限定して実施する、
請求項２に記載の工場設備の管理装置。
前記他の機械は前記第１の工作機械と異なる空調装置であって、
前記制限は、前記空調装置の温度設定の変化を制限することである、
請求項１に記載の工場設備の管理装置。
前記第１の工作機械の加工プログラムを先行して読み取り、前記第１の工作機械で予定されている高品位加工を開始する時刻よりも以前に、前記他の機械に対して前記制限を行う、
請求項１に記載の工場設備の管理装置。
前記制限は、前記他の機械の所定の動作の開始タイミング及び終了タイミングの少なくともいずれかの調整である、
請求項１に記載の工場設備の管理装置。
前記相関関係の算出を機械学習によって行う、
請求項１に記載の工場設備の管理装置。
前記データ収集部は、更に温度センサで検出された前記第１の工作機械に発生した温度情報を収集し、
前記解析部は、前記第１の工作機械に発生した温度情報と、前記他の機械の稼働情報の変化との相関関係を解析し、
前記動作計画策定部は、前記解析部が解析した前記温度情報と前記稼働情報との相関関係に基づいて、前記第１の工作機械が高品位加工を行う際に前記第１の工作機械の環境温度の変化を低減するように、前記他の機械の動作を制限する動作計画を策定する、
請求項１に記載の工場設備の管理装置。
複数の請求項１に記載の工場設備の管理装置が、ネットワークを介して相互に接続された管理システムであって、
複数の前記工場設備の管理装置の間で、前記解析部による解析結果を共有可能である、
管理システム。