JP6853218B2 - Sensor data analysis system and sensor data analysis method - Google Patents
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Description
本発明は、センサーデータ分析システムおよびセンサーデータ分析方法に係り、特に、製造業における複数の生産設備からセンサーデータを収集し、工場全体の設備から収集する多様なプロトコルやフォーマットのデータを共通的に扱うための変換を行い、リアルタイムで可視化するのに好適なセンサーデータ分析システムおよびセンサーデータ分析方法に関する。 The present invention relates to a sensor data analysis system and a sensor data analysis method, and in particular, collects sensor data from a plurality of production facilities in the manufacturing industry, and commonly collects data in various protocols and formats collected from facilities of the entire factory. The present invention relates to a sensor data analysis system and a sensor data analysis method suitable for performing conversion for handling and visualizing in real time.
製造業においては、製品や生産設備の状態を測定するセンサーのデータ収集が進んでいるが、各制御装置の製造会社が提供する独自のプロトコルが多く、旧式のプロトコルが残り続けるなど、多様性を考慮する必要があるため、データの連携や活用は進んでいない。 In the manufacturing industry, data collection of sensors that measure the state of products and production equipment is progressing, but there are many unique protocols provided by the manufacturers of each control device, and old-fashioned protocols continue to remain. Data linkage and utilization have not progressed because it needs to be taken into consideration.
例えば、製造業における生産設備の稼働情報や製品の品質情報は、インターネット経由で連携するクラウドサービスなどが中心で、一元化のためインターネットクラウド上のサーバで管理されることが多い。これ以外にも生産設備のセンサーデータなどを収集する機能を有するものであれば、様々なシステム形態が考えられるが、クラウド上のサーバでセンサーデータを管理するシステムにおいては、センサーデータをサーバにアップロードするためのネットワーク環境から生じる要因などにより、データの遅延の発生やセキュリティが損なわれるおそれがあり、工場内で閉じたネットワーク内のシステムで処理したいという要請がある。 For example, production equipment operation information and product quality information in the manufacturing industry are mainly managed by cloud services linked via the Internet, and are often managed by servers on the Internet cloud for centralization. In addition to this, various system forms can be considered as long as it has a function to collect sensor data of production equipment, but in a system that manages sensor data on a server on the cloud, the sensor data is uploaded to the server. There is a risk that data delays and security may be impaired due to factors arising from the network environment for this purpose, and there is a demand for processing by a system in a closed network in the factory.
しかしながら、従来技術においては、工場内で閉じたネットワーク内において生産設備からのセンサーデータを取得・活用までの一気通貫で取り扱うシステムは、自社製造の設備向けのシステムを除き見当たらなかった。これは、データを一時記憶する制御装置のプロトコルやデータフォーマットが各制御装置製造会社の独自規格に基づいており、他社の生産設備のセンサーデータを統一的に収集することが行われていないためである。 However, in the prior art, there was no system that handles sensor data from production equipment in a single operation in a closed network in the factory, except for the system for equipment manufactured in-house. This is because the protocol and data format of the control device that temporarily stores the data are based on the original standards of each control device manufacturer, and the sensor data of the production equipment of other companies is not collected uniformly. is there.
生産現場の作業効率化に向けた改善には、多種多様のデータを持つ生産設備からのセンサーデータを現場全体で統合して、意思決定の参考となる可視化を実現する必要があり、様々なプロトコルからなるセンサーのデータを収集する仕組みが考えられる。例えば、特許文献1には、PLC(Programmable Logic Controller)と表示器の通信プロトコルを、表示器とパソコン間の共通プロトコルに変換する技術が開示されている。
In order to improve work efficiency at the production site, it is necessary to integrate sensor data from production equipment with a wide variety of data throughout the site to realize visualization that can be used as a reference for decision making, and various protocols. A mechanism for collecting sensor data consisting of is conceivable. For example,
しかしながら、上記特許文献1に記載されたデータ収集システムは、統合したデータの可視化については記載されておらず、また、複数のプロトコルには対応しているが、複数のデータフォーマットの違いには対応していない。すなわち、複数の装置から様々なデータフォーマットが送られてくるので、一括して、データ収集、変換、分析、可視化する処理を行うことはできない。
However, the data collection system described in
本発明の目的は、工場の生産設備から収集されるデータを統一的に扱い、工場内のシステムでセンサーデータをリアルタイムで可視化して、分析を行うことのできるセンサーデータ分析システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a sensor data analysis system capable of uniformly handling data collected from a factory production facility, visualizing sensor data in real time with a system in the factory, and performing analysis. is there.
本発明のセンサーデータ分析システムの構成は、好ましくは、工場内の生産設備に設置されるセンサーから出力されセンサーデータを分析するセンサーデータ分析システムであって、データ収集装置と、データ連携サーバとを備え、データ収集装置とデータ連携サーバは、工場内の同一ネットワークにより接続され、データ収集装置は、センサーデータを受信して、プロトコル変換を行って、データ連携サーバに送信し、データ連携サーバは、所定のデータフォーマットとデータ型に従って、受信したセンサーデータのデータフォーマット変換とデータ型変換を行って、外部に送信するようにしたものである。 The configuration of the sensor data analysis system of the present invention is preferably a sensor data analysis system that analyzes sensor data output from a sensor installed in a production facility in a factory, and includes a data collection device and a data linkage server. The data collection device and the data linkage server are connected by the same network in the factory, the data collection device receives the sensor data, performs protocol conversion, and sends it to the data linkage server. The received sensor data is subjected to data format conversion and data type conversion according to a predetermined data format and data type, and then transmitted to the outside.
本発明によれば、工場の生産設備から収集されるデータを統一的に扱い、工場内のシステムでセンサーデータをリアルタイムで可視化して、センサーデータの分析を行うことのできるセンサーデータ分析システムを提供することができる。 According to the present invention, a sensor data analysis system capable of uniformly handling data collected from production equipment in a factory, visualizing sensor data in real time with a system in the factory, and analyzing the sensor data is provided. can do.
以下、本発明に係る実施形態を、図1ないし図13を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 13.
先ず、本発明の実施形態に係るセンサーデータ分析システムの概要について説明する。
本発明の実施形態に係るセンサーデータ分析システムは、生産設備からのセンサーデータ取得を実施し、また分析や活用を容易化するためにデータフォーマットを変換し、グラフや表などでリアルタイムな可視化を実現するシステムである。
First, an outline of the sensor data analysis system according to the embodiment of the present invention will be described.
The sensor data analysis system according to the embodiment of the present invention acquires sensor data from production equipment, converts the data format to facilitate analysis and utilization, and realizes real-time visualization in graphs, tables, and the like. It is a system to do.
本システムでは、データ連携サーバがデータ収集装置から送信されるデータを受信する。受信するデータは、メッセージベースまたはファイルベースであり、例えば、MQTT(Message Queue Telemetry Transport)やFTP(File Transfer Protocol)のなどのプロトコルを使用することにより、DBMS(DataBase Management System)によって管理されるデータソースとの連携に対応することができる。データ連携サーバは、メッセージベースにおいては、メッセージを送信する送信機能、受信する受信機能、それらを仲介する中継機能を有するも装置であれば実現することができる。メッセージベースでの連携には適していない大サイズのデータファイルやバイナリデータ等の受信については、ファイル名やデータソース関連情報等の関連メタ情報のみをメッセージベースで展開し、実ファイル等についてはリアルタイムまたはオンデマンドでのファイル転送要求を行うことで、FTPでファイルベースのデータ受信を行うようにすればよい。 In this system, the data linkage server receives the data transmitted from the data collection device. The data to be received is message-based or file-based, and is managed by DBMS (DataBase Management System) by using a protocol such as MQTT (Message Queue Telemetry Transport) or FTP (File Transfer Protocol). It is possible to correspond to the cooperation with the source. In the message base, the data linkage server can be realized as long as it has a transmission function for transmitting a message, a reception function for receiving, and a relay function for mediating them. For receiving large-sized data files and binary data that are not suitable for message-based linkage, only relevant meta information such as file names and data source-related information is expanded on a message-based basis, and real files are expanded in real time. Alternatively, by making an on-demand file transfer request, file-based data reception may be performed by FTP.
データを受信後、データ連携サーバは、ユーザが事前にブラウザ上で設定したデータフォーマットやデータ型への変換を行う。データフォーマットについては、例えば、テキストベースのデータフォーマットであるCSV(Comma-Separated Values)、JSON(JavaScript(登録商標) Object Notation)、XML(eXtensible Markup Language)などのフォーマットからユーザが連携先に合わせて指定したフォーマットに変換する。これ以外にもテキストベースのデータフォーマットであれば、実現可能である。データ型は、ユーザがブラウザ上で設定した項目をキーにデータの中を探索し、一致した項目の値を文字列型と数値型で相互変換を行う。一括変換ではなく、ユーザが項目を指定することで、文字列として扱いたい数値のようにデータを項目に応じて変換の対象から外すことができる。 After receiving the data, the data linkage server converts the data format and data type set in advance on the browser by the user. Regarding the data format, for example, users can use text-based data formats such as CSV (Comma-Separated Values), JSON (JavaScript (registered trademark) Object Notation), and XML (eXtensible Markup Language) according to the cooperation destination. Convert to the specified format. Other than this, any text-based data format is feasible. As for the data type, the item set on the browser by the user is used as a key to search the data, and the value of the matching item is converted between the character string type and the numerical type. By specifying the item instead of batch conversion, the data can be excluded from the conversion target according to the item like the numerical value that you want to handle as a character string.
そして、データ連携サーバは、変換したデータをデータ可視化サーバや外部連携サーバに、メッセージベースのデータは、MQTTやHTTP(Hyper Text Transfer Protocol)、ファイルベースのデータは、FTPのプロトコルを使用してそれぞれ送信する。また、受信データの内容に応じて、予めユーザがブラウザ上で設定した閾値と比較して、閾値を超える場合には、警告装置に異常を示す信号を送信する。 Then, the data linkage server uses the converted data to the data visualization server or the external linkage server, the message-based data using MQTT or HTTP (Hyper Text Transfer Protocol), and the file-based data using the FTP protocol. Send. Further, according to the content of the received data, the threshold value is compared with the threshold value set in advance on the browser by the user, and when the threshold value is exceeded, a signal indicating an abnormality is transmitted to the warning device.
データ可視化サーバは、データ連携サーバからのデータを受信して、DB(DataBase)に格納する。格納したデータは、ユーザがブラウザから表やグラフの画面レイアウトを設定し、ブラウザ上でリアルタイムなデータ参照を実現する。ユーザは、そのようにデータを参照して異常時の対応や通常時の予兆分析を行うことができる。 The data visualization server receives the data from the data linkage server and stores it in the DB (DataBase). For the stored data, the user sets the screen layout of the table or graph from the browser and realizes real-time data reference on the browser. The user can refer to the data in this way and perform a response at an abnormal time and a predictive analysis at a normal time.
また、外部連携サーバは、データ連携サーバからのデータを受信して、工場外の全社サーバに送信する。そして、全社サーバの管理者は、各工場から収集されたデータを元に、全社的な経営分析や改善活動につなげることができる。 In addition, the external linkage server receives the data from the data linkage server and sends it to the company-wide server outside the factory. Then, the manager of the company-wide server can connect to company-wide management analysis and improvement activities based on the data collected from each factory.
次に、図1ないし図4を用いて本発明に係るセンサーデータ分析システムの構成について説明する。
センサーデータ分析システム100は、例えば、本社機構と生産設備としての工場を有する製造業の企業で実現されるシステムであり、本社ネットワーク101、工場内ネットワーク102の2種類のネットワークを有している。工場内ネットワーク102では、複数の生産設備/センサー117に接続されている制御装置116が生産設備の制御を行い、また、生産設備/センサー117からデータを取得し記憶する。そして、データ収集装置115が、制御装置116の記憶しているデータを収集し、バイナリデータの物理値変換やマッピングタイムスタンプを付与してデータ連携サーバ114に送信する。この機能は、例えば、OPC UA(OPC Unified Architecture)に準拠したソフトウェアであれば、実現可能である。
Next, the configuration of the sensor data analysis system according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
The sensor
データ収集装置は、一般的なPC(Personal Computer)であってもよいし、専用のハードウェアを用いてもよい。生産設備/センサー117を制御する制御装置116は、例えば、PLCである。
The data collection device may be a general PC (Personal Computer) or may use dedicated hardware. The
ここで、工場内ネットワーク102では、多数の制御装置116と生産設備/センサー117を有しており、それぞれ図1のように、A社製、B社製、C社製のように多数の会社製のものが混在しているとする。そして、A社製のデータ収集装置115には、A社製の制御装置116が接続されており、そのA社製の制御装置116には、A社製の生産設備/センサー117が接続されている。一方、B社製のデータ収集装置115には、B社製の制御装置116とC社製の制御装置116が接続されており、そのB社製の制御装置116には、B社製の生産設備/センサー117が接続されており、そのC社製の制御装置116には、C社製の生産設備/センサー117が接続されている。
Here, the factory network 102 has a large number of
このように、工場内では、設備を提供する側のメーカが提供する生産設備/センサー117が他の装置にデータを送信するためのメーカごとのプロトコルがあり、各メーカは自分の推奨するプロトコルを用いるために、多くのプロトコルが混在している。そこで、データ収集装置115を設けることにより、外部のサーバとのプロトコルを統一することが可能である。
In this way, in the factory, there is a protocol for each manufacturer for the production equipment / sensor 117 provided by the manufacturer that provides the equipment to transmit data to other equipment, and each manufacturer uses its own recommended protocol. Many protocols are mixed to use. Therefore, by providing the
データ連携サーバ114は、データ収集装置115から送信されたデータを受信し、指定されたフォーマットとデータ型に従って、変換し、指定された送信先である他のサーバや装置に配信するためのサーバである。データ連携サーバ114では、工場内すべてのデータ収集装置115から送信されたデータをプロトコルに応じて受信する。異なる設備メーカが製造した生産設備/センサー117は、さまざまなデータフォーマットで送られてくるので、通常だと、共通のフォーマットに変換できない。そのため、ユーザがユーザPC120のブラウザ上からデータフローを事前に定義して、データ可視化サーバ112と外部連携サーバ113にデータを送信する。データフローとは、データ連携サーバ114が取り扱うデータをどのようなフォーマットとデータ型に変換し、どこに送信するかを定義するデータである。データフローについては、後に詳説する。また、データフローの作成者は、データフロー内に条件式により発行の有無が左右される条件情報を定義することにより、異常のあるデータの受信をトリガーとして警告装置118やその他稼働状況を告知する機器に送信することも可能である。
The data linkage server 114 is a server that receives data transmitted from the
データ可視化サーバ112は、データ連携サーバ114からデータを受信して、DBに蓄積し、ユーザからの可視化を実現するサーバである。蓄積されたデータは、ユーザがユーザPC120(クライアント装置)のブラウザ上でレイアウトを定義して、そのデータは、リアルタイムに時系列で表示される。ここで、リアルタイムとは、生産設備/センサー117の出力するデータが、随時、所定のフォーマットに変換されて、連続的な状態で確認できることを意味する。このデータ可視化サーバ112を工場内ネットワーク102に設置することにより、ネットワーク遅延の影響が少なくなるため、工場内ネットワーク内だけでデータのリアルタイム性を確保し、ユーザPC120上でのデータの可視化を実現する。また、ブラウザ上で表示する画面は、秒単位で自動更新され、ユーザのモニタリングによる生産工程の監視が可能である。
The data visualization server 112 is a server that receives data from the data linkage server 114, stores it in a DB, and realizes visualization from the user. The user defines the layout of the accumulated data on the browser of the user PC 120 (client device), and the data is displayed in real time in time series. Here, the real-time means that the data output by the production equipment / sensor 117 is converted into a predetermined format at any time and can be confirmed in a continuous state. By installing this data visualization server 112 in the factory network 102, the influence of network delay is reduced, so that real-time data is ensured only in the factory network and data visualization on the
外部連携サーバ113は、データ連携サーバ114からデータを受信して、本社ネットワーク101を通じて全社サーバ111に送信するためのサーバである。全社サーバ111は、各工場の外部連携サーバ113からのデータを集約して、全社データとして蓄積、分析をすることにより、経営者または会社の戦略を立案する者が、ユーザPC121を使用して全社的な経営の意思決定に活用することができる。
The external linkage server 113 is a server for receiving data from the data linkage server 114 and transmitting the data to the company-wide server 111 through the head office network 101. The company-wide server 111 aggregates data from the external cooperation server 113 of each factory, accumulates and analyzes it as company-wide data, so that a manager or a person who plans a company strategy can use the
次に、図2ないし図4を用いてセンサーデータ分析システムの各装置のハードウェア・ソフトウェア構成について説明する。
データ連携サーバ114は、図2に示すように、ハードウェア構成として、一般的なサーバ装置の構成により実現され、例えば、中央処理装置202、主メモリ203、記憶装置201、通信制御装置204がBUSにより接続された形態である。中央処理装置202は、主メモリ203のプログラムを実行して、データ連携サーバ114の各部を制御する。主メモリ203は、記憶装置201に格納されたプログラムと一時的データを記憶する半導体記憶装置である。記憶装置201は、プログラムとデータを格納する大容量記憶装置であり、SSD(Solid State Drive)などの半導体記憶装置か、HDDなどの磁気記憶装置で実現される。通信制御装置204は、LANボードなどのネットワークと接続するためのインタフェース装置である。
Next, the hardware / software configuration of each device of the sensor data analysis system will be described with reference to FIGS. 2 to 4.
As shown in FIG. 2, the data linkage server 114 is realized by a general server device configuration as a hardware configuration. For example, the
本実施形態の記憶装置201には、プログラム205として、データ受信プログラム(メッセージ)211、データ受信プログラム(ファイル)212、データフォーマット変換プログラム213、データ型変換プログラム214、データ日付フォーマット変換プログラム215、データ送信プログラム(メッセージ)216、データ送信プログラム(ファイル)217、データフロー定義プログラム218がインストールされている。また、記憶装置201には、データとして、データフロー定義ファイル219を保持する。データ受信プログラム(メッセージ)211と、データ受信プログラム(ファイル)212は、それぞれメッセージベース、ファイルベースでデータを受信するプログラムである。データフォーマット変換プログラム213は、データのフォーマット変換を行うプログラムである。データ型変換プログラム214は、データの型変換を行うプログラムである。データ日付フォーマット変換プログラム215は、受取るデータの日付に関するフォーマットを変換するプログラムである。データ送信プログラム(メッセージ)216、データ送信プログラム(ファイル)217は、それぞれメッセージベース、ファイルベースでデータを送信するプログラムである。データフロー定義プログラム218は、ユーザPCから入力される情報に従って、データフローを定義するデータフロー定義ファイル219を生成するプログラムである。
In the
データ可視化サーバ112も、図3に示されるように、ハードウェア構成として、一般的なサーバ装置の構成により実現され、例えば、中央処理装置302、主メモリ303、記憶装置301、通信制御装置304がBUSにより接続された形態である。各部の機能は、図2に示すデータ連携サーバ114と同様である。
As shown in FIG. 3, the data visualization server 112 is also realized by a general server device configuration as a hardware configuration, for example, a
本実施形態の記憶装置301には、プログラム305として、データ格納プログラム311、画面レイアウト作成プログラム312、データ出力プログラム313がインストールされている。また、記憶装置301には、データベースとして、データ格納DB314を保持する。データ格納プログラム311は、送信されてくる設備/センサーデータの出力データをデータ格納DB314に格納するプログラムである。画面レイアウト作成プログラム312は、ユーザPC120に出力されるセンサーデータ監視画面(詳細は後述)の画面レイアウト情報を作成するプログラムである。データ出力プログラム313は、画面レイアウト情報に従ったセンサーデータをユーザPC120に出力するプログラムである。
A data storage program 311, a screen
外部連携サーバ113も、図4に示されるように、ハードウェア構成として、一般的なサーバ装置の構成により実現され、例えば、中央処理装置402、主メモリ403、記憶装置401、通信制御装置404がBUSにより接続された形態である。各部の機能は、図2に示すデータ連携サーバ114と同様である。
As shown in FIG. 4, the external cooperation server 113 is also realized by a general server device configuration as a hardware configuration, for example, a
本実施形態の記憶装置401には、プログラム405として、データ受信プログラム(メッセージ)411、データ受信プログラム(ファイル)412、データ外部送信プログラム(メッセージ)413、データ外部送信プログラム(ファイル)414がインストールされている。また、記憶装置201には、データとして、データフロー定義ファイル419を保持する。データ受信プログラム(メッセージ)411と、データ受信プログラム(ファイル)412は、それぞれメッセージベース、ファイルベースでデータを受信するプログラムである。データ外部送信プログラム(メッセージ)413、データ外部送信プログラム(ファイル)414は、それぞれメッセージベース、ファイルベースでデータを、工場内のネットワーク外部のサーバ、例えば、インターネットにより接続された全社サーバ111に送信するプログラムである。
A data receiving program (message) 411, a data receiving program (file) 412, a data external transmitting program (message) 413, and a data external transmitting program (file) 414 are installed in the
次に、図5ないし図6を用いてセンサーデータ分析システムで取り扱うデータ構造について説明する。 Next, the data structure handled by the sensor data analysis system will be described with reference to FIGS. 5 to 6.
センサーデータ901は、生産設備/センサー117が出力し、データ収集装置115を中継して、データ連携サーバ114が受信するデータである。
The
センサーデータ901は、図5が示されるように、生産設備ID901a、センサーID901b、センサーの種類901c、値901d、時刻901eの各項目からなる。生産設備ID901a、センサーID901bには、それぞれセンサーを稼動させている生産設備の一意的な識別子と、データを出力するセンサーの一意的な識別子が格納される。センサーの種類901cには、そのセンサーの種類が格納される。値901dは、センサーデータの値が格納される。時刻901eには、センサーデータが出力された時刻が格納される。
As shown in FIG. 5, the
センサーの種類901cは、図5に示されるように、例えば、プレス加工などで計測する圧力(kPa)、生産設備を稼働させるためのモーターの回転数(rpm)やオイルの流量(l)がある。その他にも、製造工程における加工作業の種類によって、物体の有無を計測するカウンター(個)、加工時に発生する温度(°C)などがある。 As shown in FIG. 5, the sensor type 901c includes, for example, a pressure (kPa) measured by press working, a motor rotation speed (rpm) for operating a production facility, and an oil flow rate (l). .. In addition, depending on the type of processing work in the manufacturing process, there are counters (pieces) for measuring the presence or absence of objects, temperatures (° C) generated during processing, and the like.
データフロー1200は、図6に示されるように、データフローID1201、データフォーマット1202、変換項目1203、データ型1204、送信先1205a、1205b、…、条件1206の各項目を有する。
As shown in FIG. 6, the
データフローID1201には、定義するデータフローを一意に識別する識別子が格納される。データフォーマット1202には、データのフォーマット変換の方法が格納される。図6では、JSON形式をCSV形式にデータフォーマットすることが設定されている。変換項目1203には、データ型を変換するデータ項目が格納される。データ型1204には、変換するデータの型が格納される。図6では、String(文字列)をNumber(数値)に変換することが指定されている。送信先1205a、1205b、…には、送信先を一意的に識別する識別子が格納される。送信先は、図6に示されるように、IPアドレスで指定することができる。条件1206には、その条件を満たしたときにのみ、その送信先にデータを送信する条件を格納する。図6の例では、pressure(圧力)が800kPaより大きいときに、指定された送信先に、送信データを送信する例が示されている。条件1206は、例えば、異常がおきたときに、警告装置118にデータを送るという使い方をすることができる。
The
次に、図7および図8を用いてセンサーデータ分析システムの処理について説明する。
先ず、初めに、制御装置116が設備に付随するセンサーのデータを取得する(S501)。
次に、データを取得した制御装置116は、主メモリ上にデータの値を記録する(S502)。
次に、データ収集装置が予め設定したプロトコルや時間間隔に従って、制御装置の主メモリ上のデータを収集およびデータ連携サーバ114に配信する(S503)。
Next, the processing of the sensor data analysis system will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
First, the
Next, the
Next, the data on the main memory of the control device is collected and distributed to the data linkage server 114 according to the protocol and the time interval set in advance by the data collection device (S503).
データ連携サーバ114では、ユーザが事前に、データフロー定義プログラム218を実行し、データの種類に応じて送信条件や変換条件を定義したデータフロー定義ファイル219を作成する(S504)。データフロー定義ファイル219は、図6に示したようなデータフローを定義するファイルである。次に、データ連携サーバ114は、データ受信プログラム(メッセージ)211またはデータ受信プログラム(ファイル)212を実行して、データ収集装置115が配信したデータを受信する(S505)。そして、データフロー定義ファイル219に従って、データフォーマット変換プログラム213やデータ型変換プログラム214、データ日付フォーマット変換プログラム215といった様々な変換処理プログラムを実行して、様々な変換処理を行い(S506)、データ送信プログラム(メッセージ)216やデータ送信プログラム(ファイル)217を実行し、データ可視化サーバ112や外部連携サーバ113に配信する(S507)。また、データが異常値などの対応の緊急性が高いものについては、警告装置にもデータを送信する。
In the data linkage server 114, the user executes the data
データ可視化サーバ112は、データ格納プログラム312を実行し、データ連携サーバ114のデータをサーバ内のデータ格納DB311に格納する(S508)。ユーザは、事前にデータ可視化サーバ112にアクセスして、画面レイアウト作成プログラム313を実行して、DB内のデータを表示するための画面レイアウトを定義する(S509)。データ可視化サーバ112は、データ出力プログラム314を実行して定義した画面レイアウトに基づき、DB内のデータを出力する(S510)。
The data visualization server 112 executes the
外部連携サーバ113は、データ受信プログラム(メッセージ)411またはデータ受信プログラム(ファイル)412を実行して、データ連携サーバ114のデータを受信して(S511)、データ送信プログラム(メッセージ)413またはデータ送信プログラム(ファイル)414を実行して、工場外のネットワークを経由する全社サーバ111などにデータを送信する(S512)。 The external linkage server 113 executes the data reception program (message) 411 or the data reception program (file) 412, receives the data of the data linkage server 114 (S511), and transmits the data transmission program (message) 413 or the data. The program (file) 414 is executed to transmit data to the company-wide server 111 or the like via the network outside the factory (S512).
警告装置が異常値などのセンサーデータを受信したときには、発報する(S513)。 When the warning device receives sensor data such as an abnormal value, an alarm is issued (S513).
図7で説明したセンサーデータ分析システムの処理におけるメッセージベースでデータを送信するときの各プロトコルとフォーマットの流れを示すと、図8のようになる。 FIG. 8 shows the flow of each protocol and format when transmitting data on a message basis in the processing of the sensor data analysis system described with reference to FIG. 7.
工場内には複数のメーカの生産設備/センサーがあることが通常である。異なるメーカが製造した生産設備/センサー601、602、603(例えば、A社製、B社製、C社製)は、対応する制御装置611、612、613がデータを記憶するため、さまざまなプロトコルI、K、Mでデータが扱われる。また、データフォーマットもデータフォーマットJ、L、Nのように、生産設備/センサーや制御装置に依存するため、通常だとデータのやりとりが行われず、共通のフォーマットに変換できないことが想定される。そこで、データのやりとりを行うために、データ収集装置621、622でプロトコルを変換して共通化をすることが一般的に知られている。しかしながら、プロトコルの変換だけでは、実際のデータフォーマットやデータ型が統一できていないことがあり、特に、日付フォーマットの違いなどによって、データの分析や可視化を行う上では、統一的な比較ができず取り扱うことができない。そのため、データ連携サーバ114は、データ受信プログラム(メッセージ)211を実行することにより、メッセージを受信し、データフォーマット変換機プログラム213で実行することにより、データフォーマットJ、L、NからデータフォーマットPに統一する。以上のように、プロトコルの変換とデータフォーマットやデータ型の変換をして統一の形式にすることにより、生産設備/センサーのメーカが異なる環境でも一括して、データ収集、変換、分析、可視化する処理が可能となる。
The factory usually has production equipment / sensors from multiple manufacturers. Production equipment /
次に、図9ないし図13を用いてセンサーデータ分析システムのユーザインタフェースについて説明する。
ユーザは、データ連携サーバ114に接続し、図9に示すデータフォーマット変換画面701を操作することにより、データ連携サーバ114が受信したデータのフォーマットの変換方法を設定することが可能である。データフォーマット変換画面701では、CSV、JSON、XMLなどのデータのフォーマットの変換方法をリストボックスから一つ選択し、それをデータフロー上に配備することでフォーマットの変換方法を指定することができる。
Next, the user interface of the sensor data analysis system will be described with reference to FIGS. 9 to 13.
By connecting to the data linkage server 114 and operating the data format conversion screen 701 shown in FIG. 9, the user can set the conversion method of the format of the data received by the data linkage server 114. On the data format conversion screen 701, one data format conversion method such as CSV, JSON, XML, etc. can be selected from the list box, and the format conversion method can be specified by deploying it on the data flow.
また、ユーザは、データ連携サーバ114に接続し、図10に示すデータ型変換画面801を操作することにより、データ連携サーバ114が受信したデータのデータ型の変換を設定することが可能である。データ型変換画面801では、ユーザが指定したデータ項目について文字列型、数値型といったデータ型の変換方法をリストボックスから一つ選択し、それをデータフロー上に配備することでデータ型の変換を指定することができる。指定した項目だけを変換することで、文字列として扱いたい数値データが存在する場合など、一律変換ではなく、連携するシステムの仕様に合わせたデータ変換が可能となる。
Further, the user can set the data type conversion of the data received by the data linkage server 114 by connecting to the data linkage server 114 and operating the data
また、ユーザは、データ連携サーバ114に接続し、図11に示す送信先指定画面1301を操作することにより、センサーデータの送信先と送信するときの条件を指定することができる。センサーデータの送信先には、例えば、データ可視化サーバ112、外部連携サーバ113、警告装置118のIPアドレスを指定する。条件には、警告装置118にデータを送信するときなどの異常条件などを指定することができる。
Further, the user can specify the transmission destination of the sensor data and the conditions for transmission by connecting to the data linkage server 114 and operating the transmission
また、ユーザは、データ可視化サーバ112に接続し、監視画面レイアウト定義画面1100で各センサーデータを監視するセンサーデータ監視画面に表示するためのレイアウト定義を行う。 Further, the user connects to the data visualization server 112 and defines the layout for displaying on the sensor data monitoring screen for monitoring each sensor data on the monitoring screen layout definition screen 1100.
監視画面レイアウト定義画面1100には、グラフ表示定義領域1101と、デジタル表示定義領域1110の設定領域を有する。 The monitoring screen layout definition screen 1100 has a graph display definition area 1101 and a setting area for the digital display definition area 1110.
グラフ表示定義領域1101は、グラフの種類1102、X軸のデータ1103、Y軸の第1軸データ1104、Y軸の第2軸データ1105、表示位置1106、データの更新間隔(秒)1107の設定項目を有する。
The graph display definition area 1101 sets the
また、デジタル表示定義領域1110には、表示項目1110、表示位置1120、データの更新間隔(秒)1130の設定項目を有する。表示項目1110では、表示されているラジオボックス1111〜1115を選択することにより、表示項目1110に表示される項目を指定することができる。
Further, the digital display definition area 1110 has setting items of a display item 1110, a
そして、ユーザは、データ可視化サーバ112に接続し、図13に示すセンサーデータ監視画面1000を表示して、工場内で使われている様々なセンサーの出力データを一つの画面を参照することにより、極めて短時間に把握することができる。センサーデータ監視画面1000は、グラフ表示領域1001とデジタル表示領域1002からなる。
Then, the user connects to the data visualization server 112, displays the sensor data monitoring screen 1000 shown in FIG. 13, and refers to the output data of various sensors used in the factory on one screen. It can be grasped in an extremely short time. The sensor data monitoring screen 1000 includes a graph display area 1001 and a
ユーザは、このグラフと数値をリアルタイムに参照することにより、値の関連や傾向から生産設備の異常や故障の予兆を確認することができる。 By referring to this graph and numerical values in real time, the user can confirm the signs of abnormalities and failures of production equipment from the relationships and trends of the values.
センサーデータ監視画面1000は、ユーザが定義した更新間隔に基づいて自動的にデータが更新される。 The sensor data monitoring screen 1000 automatically updates the data based on the update interval defined by the user.
以上のように、本実施形態のセンサーデータ分析システムによれば、工場内のセンサーデータを受信して、その情報を監視画面に表示することにより、生産工程全体を通したデータの分析や、分析結果に対する対応や改善活動を行うことが可能である。 As described above, according to the sensor data analysis system of the present embodiment, the sensor data in the factory is received and the information is displayed on the monitoring screen to analyze and analyze the data throughout the production process. It is possible to respond to the results and carry out improvement activities.
したがって、工場全体で生産設備の稼働異常停止時からの復旧までの迅速化を図ることができ、製品の状態監視による不良品発生の抑制をリアルタイムに実施できる。また、データを統合的に変換および分析して、工場全体の生産改善を図る目的で工場全体に多様な設備メーカの生産設備を有する場合においてデータを一元的に管理することができる。 Therefore, it is possible to speed up the recovery from the abnormal stoppage of the operation of the production equipment in the entire factory, and it is possible to suppress the occurrence of defective products by monitoring the state of the products in real time. In addition, data can be centrally managed when the entire factory has production equipment of various equipment manufacturers for the purpose of comprehensively converting and analyzing the data to improve the production of the entire factory.
111…全社サーバ
112…データ可視化サーバ
113…外部連携サーバ
114…データ連携サーバ
115…データ収集装置
116…制御装置
117…生産設備/センサー
118…警告装置
120、121…ユーザPC
111 ... Company-wide server 112 ... Data visualization server 113 ... External cooperation server 114 ...
Claims (5)
データ収集装置と、データ連携サーバとを備え、
前記データ収集装置と前記データ連携サーバは、前記工場内の同一ネットワークにより接続され、
前記データ収集装置は、前記センサーデータを受信して、プロトコル変換を行って、前記データ連携サーバに送信し、
前記データ連携サーバは、データフォーマット変換情報、データ型変換情報、データ送信先情報が定義されたデータフローを参照し、
前記データフローに定義された前記データフォーマット変換情報、前記データ型変換情報に従って、受信したセンサーデータのデータフォーマット変換とデータ型変換をおこない、前記データフローに定義されたデータ送信先情報に従って、前記センサーデータを外部に送信することを特徴とするセンサーデータ分析システム。 It is a sensor data analysis system that analyzes sensor data output from sensors installed in production equipment in factories.
Equipped with a data collection device and a data linkage server
The data collection device and the data linkage server are connected by the same network in the factory.
The data collecting device receives the sensor data, performs protocol conversion, and transmits the sensor data to the data linkage server.
The data linkage server refers to a data flow in which data format conversion information, data type conversion information, and data destination information are defined.
The data format conversion and data type conversion of the received sensor data are performed according to the data format conversion information and the data type conversion information defined in the data flow, and the sensor is subjected to the data transmission destination information defined in the data flow. A sensor data analysis system characterized by transmitting data to the outside.
前記データ連携サーバと前記データ可視化サーバは、前記工場内の同一ネットワークにより接続され、
前記データ可視化サーバは、前記データ連携サーバから前記センサーデータを受信し、
前記データ可視化サーバは、接続されたクライアント装置にセンサーデータを出力し、前記クライアント装置は、センサーデータの監視画面に、リアルタイムで前記センサーデータを表示することを特徴とする請求項1記載のセンサーデータ分析システム。 In addition, it has a data visualization server
The data linkage server and the data visualization server are connected by the same network in the factory.
The data visualization server receives the sensor data from the data linkage server and receives the sensor data.
The sensor data according to claim 1, wherein the data visualization server outputs sensor data to a connected client device, and the client device displays the sensor data in real time on a sensor data monitoring screen. Analysis system.
前記データ連携サーバと前記外部連携サーバは、前記工場内の同一ネットワークにより接続され、
前記外部連携サーバは、前記データ連携サーバから前記センサーデータを受信し、前記工場内の同一ネットワークとは異なるネットワークに接続された外部サーバに、前記センサーデータを送信することを特徴とする請求項1記載のセンサーデータ分析システム。 In addition, it is equipped with an external cooperation server.
The data linkage server and the external linkage server are connected by the same network in the factory.
The external cooperation server receives the sensor data from the data cooperation server, and transmits the sensor data to an external server connected to a network different from the same network in the factory. Described sensor data analysis system.
前記データ連携サーバと前記警報装置は、前記工場内の同一ネットワークにより接続され、
前記データフローは、データを送信する際の条件情報を含み、
前記データ連携サーバは、前記データフローに定義されたデータを送信する際の条件情報に従って、前記センサーデータを前記警報装置に送信することを特徴とする請求項1記載のセンサーデータ分析システム。 In addition, it is equipped with an alarm device
The data linkage server and the alarm device are connected by the same network in the factory.
The data flow includes condition information for transmitting data, and includes condition information.
The sensor data analysis system according to claim 1 , wherein the data linkage server transmits the sensor data to the alarm device according to condition information when transmitting data defined in the data flow.
前記センサーデータ分析システムは、データ収集装置と、データ連携サーバと、データ可視化サーバと、外部連携サーバと、警報装置とを備え、
データ収集装置と、データ連携サーバと、データ可視化サーバと、外部連携サーバと、警報装置とは、前記工場内の同一ネットワークにより接続され、
前記データ収集装置が、前記センサーデータを受信して、プロトコル変換を行って、前記データ連携サーバに送信するステップと、
前記データ連携サーバが、データフォーマット変換情報、データ型変換情報、データ送信先情報、データを送信する際の条件情報が定義されたデータフローを参照し、前記データフォーマット変換情報、前記データ型変換情報に従って、受信したセンサーデータのデータフォーマット変換とデータ型変換を行い、前記データ送信先情報と前記データを送信する際の条件情報に従い、前記データ可視化サーバ、前記外部連携サーバ、前記警報装置に送信するステップと、
前記データ可視化サーバが、前記センサーデータを受信し、接続されたクライアント装置にセンサーデータを出力し、前記クライアント装置は、センサーデータの監視画面に、リアルタイムで前記センサーデータを表示するステップと、
前記外部連携サーバが、前記センサーデータを受信し、前記工場内の同一ネットワークとは異なるネットワークに接続された外部サーバに、前記センサーデータを送信するステップとを有することを特徴とするセンサーデータ分析方法。 It is a sensor data analysis method of the sensor data analysis system that analyzes the sensor data output from the sensor installed in the production equipment in the factory.
The sensor data analysis system includes a data collection device, a data linkage server, a data visualization server, an external linkage server, and an alarm device.
The data collection device, the data linkage server, the data visualization server, the external linkage server, and the alarm device are connected by the same network in the factory.
A step in which the data collecting device receives the sensor data, performs protocol conversion, and transmits the sensor data to the data linkage server.
The data linkage server refers to a data flow in which data format conversion information, data type conversion information, data destination information, and condition information when transmitting data are defined, and the data format conversion information and the data type conversion information. According to the above, data format conversion and data type conversion of the received sensor data are performed, and the data is transmitted to the data visualization server, the external cooperation server, and the alarm device according to the data transmission destination information and the condition information when transmitting the data. Steps and
The data visualization server receives the sensor data, outputs the sensor data to the connected client device, and the client device displays the sensor data in real time on the sensor data monitoring screen.
A sensor data analysis method comprising the step of receiving the sensor data and transmitting the sensor data to an external server connected to a network different from the same network in the factory. ..
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