JTEKT Corporation

株式会社ジェイテクト

平成28年度「IoT推進のための社会ｼｽﾃﾑ推進事業」 『既存の工場を「ｽﾏｰﾄ工場化」する実証事業』

成果報告

2017年5月30日

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取り組み全体概要

取組み① ：設備をつなげる 取組み②③：人をつなげる（ﾃﾞﾊﾞｲｽ、ﾌﾛｱﾏﾈｼﾞﾒﾝﾄ）

図1 全体概要

E社製 ロボット

F社製 ロボット

G社製 ロボット

H社製 ロボット

A社製PLC B社製CNC

C社製PLC D社製CNC

（フロアマネジメント）

人 （デバイス機器）

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Aライン Bライン

つながるPLC つながるPLC

コントローラ ネットワーク

各種ネットワーク対応 ロボット内蔵(PCIバス対応)

つながるPLC

つながるPLC

ソフトウェア構造

情報系ネットワーク 上位インターフェースと 下位インターフェースを

標準化

PLC機能を持ったG/W

既存の設備にアドオン

人 （デバイス機器）

取組み①

取組み②

取組み③

取組み① 設備をつなげる

G社製 ロボット

（フロアマネジメント）

図①-1 取組み①概要

A社製PLC B社製CNC

C社製PLC D社製CNC

E社製 ロボット

F社製 ロボット

H社製 ロボット

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１）目的

複雑なロボット側回路を必要としない、高速で複数のデータを送受信する仕組みを構築し、データを上位にあげて生産の

効率化などを可能とする。

ロボット TOYOPUC

通信仕様の開発

取組み①-1 ＰＬＣとロボットをつなげる

２）取組み内容

ジェイテクト製ＰＬＣ(TOYOPUC(*))と

安川電機製ロボットをつなぐ仕組みを

開発。

ロボットのデータ（速度・トルクなど）をＰＬＣが収集可能とする。 図①-2 PLCとロボット

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(＊)TOYOPUCは当社の登録商標です。

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走行台車 ロボット

搬入 搬出

工作機械①

GC70

工作機械②

GC70 TOYOPUC

Plus

AAA① TOYOPUC Hub Hub

AAA③

Hub

AAA② 上位 サーバ

Hub

TOYOPUC

サーボと 搬入出情報の記録

サーボ情報の記録

既存の設備に追加

開発した通信仕様を利用

データを上位に上げて活用

情報系 ネットワーク

TOYOPUC

各設備への動作指令

ロボット情報 サイクルモニタ

ロボット情報の記録

取組み①-1 PLCとロボットをつなげる（想定システム）

図①-3 想定システム

ロボット コントローラ

ロボットと走行 台車を制御

複数の工作機械にワークを搬送するロボットシステムを想定

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取組み①-1 PLCとロボットをつなげる（実証システム）

図①-4 実証システム写真

サイクルモニタ

VMS 工作機械シミュレータ 設備の動作表示

モータラック 実物のロボット・走行台車は使用せず、モータのみを回転させる

ロボット コントローラ

ロボットシミュレータ ロボットと走行台車の動作表示

Plus

TOYOPUC

AAA ロボット用

モータラックやシミュレータを使用して実証評価

ロボット情報

上位サーバ

AAA 工作機械・他設備用

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ロボットの 速度アップが可能

この間を短縮する必要あり

• システム内設備の状況を一度に把握可能 • 情報の共有可能 • 改善するべき点を抽出可能

走行台車の速度は限界

ロボットの 動作情報

走行台車の動作情報

工作機械①の動作情報

工作機械②の動作情報

取組み①-1 PLCとロボットをつなげる（サイクルモニタ）

ガントバー

収集データのグラフ

待ち時間

図①-5 サイクルモニタ 正味時間

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ロボットの速度を上げて短縮

サイクルタイム短縮を確認

変更前

変更後

取組み①-2 PLCとロボットをつなげる（画面分割）

• 画面分割で前後を比較 • サイクルタイム変化の明確化

図①-6 画面分割

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３）成果

ＰＬＣとロボット・設備をつなぐことで、これまでは棄てられて しまっていたキメ細かい情報を集める事ができる。 これを使い生産性向上につながる正味率の見える化が可能となった。 秒単位のサイクル短縮で成果を得ることが期待できる様な 量産での活用を期待できると考える。

取組み①-1 ＰＬＣとロボットをつなげる

今回の通信仕様は安川電機製ロボットとの専用である。 他のメーカー製の場合は同様の対応を行う必要がある。 今後はORiNなどの標準的な物への対応を検討していく。

４）課題

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PLC層より上位（ERP,MES）への通信はIndustrie4.0において OPC-UAの採用を決定しているので、今後デファクトスタンダードとなることが予想される。 そこで次世代PLCとしてOPC-UA対応を実施する。

取組み①-２ ＯＰＣ－ＵＡ

１）目的

２）取組み内容

ジェイテクト製次世代ＰＬＣ『TOYOPUC-Nano』の通信モジュールにOPC-UAサーバ機能を開発。 OPC-UAクライアント（上位層のERP、MES及び対応装置等）との連携を可能とする。

TOYOPUC-Nano

ERP

MES

②応答 ①要求

OPC-UAサーバ機能 を開発

図①-7 全体像

※ERP（基幹系情報システム） ※MES（製造実行システム）

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３）成果

取組み①-２ ＯＰＣ－ＵＡ

デファクトスタンダードの通信規格となりうるOPC-UAの対応により、上位層（ERP、MES）へのインターフェースを担うことが 可能となった。 現状ではサーバとクライアントとの１対１の通信に対応した。

PLCの活用範囲が広がり要求される情報を容易に入手できる ことが期待できる。

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取組み①-２ ＯＰＣ－ＵＡ

OPC協会から開示されている標準部分だけでは、スムーズに 開発を進めることができず、調査時間に多大な時間を要した。 ・一般的にも情報が少ない ・スタックに関する開示がなく、ソース解析を必要とした ・サンプルソースコードの不具合が多い 等

標準化の際、巧妙にクローズド領域が埋め込まれている。 標準化で出遅れると同様の構図となることが懸念される。

４）課題

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Aライン Bライン

つながるPLC つながるPLC

コントローラ ネットワーク

各種ネットワーク対応 ロボット内蔵(PCIバス対応)

つながるPLC

つながるPLC

ソフトウェア構造

情報系ネットワーク 上位インターフェースと 下位インターフェースを

標準化

PLC機能を持ったG/W

既存の設備にアドオン

人 （デバイス機器）

取組み①

取組み②

取組み③

取組み②③ 人をつなげる

（フロアマネジメント）

図②-1 取組み②③概要

A社製PLC B社製CNC D社製CNC

E社製 ロボット

F社製 ロボット

H社製 ロボット

G社製 ロボット

C社製PLC

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生産計画 ○月○日 生産管理 サーバー

MC1 MC2 MC3 MC4 MC5 MC6 MC7 MC8

人への作業指示

能力DB

指示ツール

能力測定ツール

管理者が入力

能力データベース

作業工数 工程明細情報

工程情報

作業指示

作業者 設備 品番 Lv

Aさん 設備X 品番A 2

品番B 3

設備Y 品番B 2

品番C 4

スキルデータ

スキルマップDB スキル更新 ロジック

スキル更新

アプリケーション プラットフォーム

「見える化」アプリ

作業工数 工程スケジューラ

取組み②③ 全体システムイメージ

図②-2 取組み②③ｼｽﾃﾑ

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取組み② 人をつなげる（デバイス）

1- 1) 目的（指示ツール）

1- 2) 取組み内容（指示ツール）

指示ツール 従来型 本システム

定位置に移動し次の作業を確認

定位置に移動し 作業の「開始/中断/完了」を押下

開始中断

予備

完了要領

予備

ウェアラブル 端末に表示

ウェアラブル端末に「作業指示」と作業の「開始/中断/完了」を 「表示/入力」することによって作業者の“移動のムダ”を軽減する。

図②-3 指示ツール

作業指示の表示

「開始/中断/完了」の表示 *例として「中断」を表示

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取組み② 人をつなげる（デバイス）

2- 1) 目的（能力測定ツール）

2- 2) 取組み内容（能力測定ツール）

エリアセンサ及び積層信号灯の情報や指示ツールの開始/中断/完了の情報をもとに作業工数を算出する。

段取中

自動運転中

中断中

作業指示中

作業エリア内 エリアセンサ

指示ツール

積層信号灯

赤(異常)

作業工数

ON (エリアIN)

OFF (エリアOUT)

作業工数

ON (自動運転開始)

OFF (段取り完了)

ON (開始押下)

ON (中断押下)

OFF (再開押下）

作業指示

中断

OFF (完了押下)

黄(停止)

緑(自動)

受信機を装着 エリアセンサ 発信器を携帯

図②-4 能力測定ツール

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３）成果 (能力測定ツール)

取組み② 人をつなげる（デバイス）

ジェイテクト刈谷工場で実証実験を実施し、エリアセンサを用いて自動で作業時間を取得することが出来た。

送信機 受信機

0:00:00

0:01:26

0:02:53

0:04:19

0:05:46

0:07:12

0:08:38

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61

自動取得データ エリアセンサ取得データ

図②-5 能力測定ツール 自動取得データ 図②-6 エリアセンサ設置写真

作業時間

回数

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４）課題 (能力測定ツール)

取組み② 人をつなげる（デバイス）

・エリア内に作業者が居るのに検出できない時がある。 → 作業者の姿勢によっては電波が届かない。 ・エリア内で複数作業を行った場合、作業時間が合算される。 → 標準作業単位の見直し必要。 ・エリアセンサが作業者の移動に反応してノイズデータとなる ことがある。 → 他のセンシングとのハイブリッド等、今後検討が必要。

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取組み③ 人をつなげる（フロアマネジメント）

１）目的

２）取組み内容

取組み②で得られる人と設備の情報連携を行い、その時、そのスキルにあった人の作業を指示・管理するフロアマネジメントに活用し、人と設備の協働コミュニケーションが確保された生産システムの実現を目指す。

作業者の作業時間を蓄積した能力データベースを基に自動的に作業者のスキルを更新する「スキル更新ロジック」、その作業者のスキルにあった作業をスケジューリングできる「工程スケジューラ」、そして「稼働実績、作業スキル、作業の予実、設備状態、作業者の配置」を見える化した「見える化」アプリを開発した。

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取組み③ 人をつなげる（フロアマネジメント）

図③-1 工程スケジューラ

作業者のスキルを考慮した最適なスケジューリングが可能 工程スケジューラ

自動機では設備が自動運転中は人をスケジューリングしない

上段：設備 下段：作業者

上段下段で１セット

汎用機では人と設備の作業時間は同じ

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取組み③ 人をつなげる（フロアマネジメント）

図③-2 人別可動実績確認

図③-3 スキルマップ

各作業者の作業時間の積み上げを「年、月、週、日」単位で見ることができる。

作業者、品番、工程単位で作業レベルを見ることができる。

作業時間の 積み上げ

作業レベルを 星取表で表現

「見える化」アプリ

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取組み③ 人をつなげる（フロアマネジメント）

図③-4 予実参照

図③-5 人員配置図

標準工数を「予定」、実作業時間を「実績」としてチャート表示することで視覚的に作業の進捗と予実の乖離を確認することができる。

設備付近にいる作業者の居場所を特定し地図上に表示することができる。

上段：予定 下段：実績 緑バー：予定内に完了 赤バー：予定オーバー 橙バー：作業中

作業者がどの設備で作業をしているかがわかる

設備の状態がわかる 緑：自動運転中 黄：段取り中 赤：異常発生

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取組み③ 人をつなげる（フロアマネジメント）

図③-7 スキル評価範囲

図③-6 スキル係数

標準工数に対してレベルに応じたスキル係数を乗じた値をレベル別標準工数と定義しスキルマップ更新の判断基準とする。

レベルは0~４まで。 Lv0:何もできない Lv1:人に教えてもらえばできる Lv2:一人でできる Lv3:安定的にできる Lv4:人を教えられる

作業実績

スキル更新ロジック

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取組み③ 人をつなげる（フロアマネジメント）

Lv0 Lv1 Lv2 ・・・

自動更新

スキル更新ロジック

能力DB 作業データ 評価・更新

• 人のスキルを加味した最も生産性が良いスケジューリングが可能

• 自動的且つ定量的にスキル評価が可能

図③-8 自動スキル更新

図③-10 スキル更新後のスケジューリング結果

図③-9 スキル更新前のスケジューリング結果

2つの作業に対してスキルを考慮し スケジューリングした結果、作業可能な人物が1人しかいないため、2つの作業を1人で対応することとなる。

スキル更新でレベルが上がったことにより 2つの作業を2人で対応可能になった。 その結果、作業完了時間が30分短縮できた。

３）成果

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取組み③ 人をつなげる（フロアマネジメント）

４）課題

・実作業では設備の多台持ち、特急品、ワークの熱変異等の 様々な状況を考慮したスケジューリングが必要。 ・作業時間のばらつきや品質等も考慮した能力評価が必要。 ・現状は「見える化」しただけ。 「見える化」した情報から得られる閃きや気づきは人のセンス に頼っている。 ・「作業の標準化」が成されていることが前提でシステムを構築 しているので、他社に展開する場合には、これが成されていな いと導入することが難しい。

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