2017年5月22日提交的日本专利申请号2017-101216的公开和2017年9月14日提交的日本专利申请号2017-177096的公开，包括说明书、权利要求书、附图和摘要通过引用整体并入本文。
该说明书公开了运行监控装置和用于运行监控装置的控制程序。
背景技术
为了提高工厂等内的各种机器的运转率，准确了解现状和采取措施；即所谓的观察-思考-计划-行动(see-think-plan-do)循环的利用是重要的。为此，工厂运行监控装置可以从各个公司商业地获取，作为循环的“观察”步骤的解决方案。
遗憾的是，当前可用的工厂运行监控装置只能提供有限的信息，例如“警报停止”，“中止”，“运行”等等。
图8和图9示出了由传统工厂运行监控装置提供的信息。具体地，图8示出运行时段、警报时段和中止时段的比例的图表，图9示出处于哪种状态；即机器在每个预定时间处于运行状态、中止状态和警报状态。
实际上，本说明书的申请人的研究证实，运行时段；即机器可以运行的一段时间，包括由于等待造成的损失、由于中止造成的损失，以及由于设置造成的损失。
这些损失主要认为是由于机器不运行造成的损失。进一步的研究证明，由于等待而造成的损失包括由于等待工件的损失、由于没有操作者的损失、由于等待夹具、工具、或程序的损失，由于中止而造成的损失包括由于机器的缺陷而造成损失，以及由于设置而造成的损失包括由于夹具或工具的准备而造成损失、由于程序的准备而造成的损失、以及由于工件的附接/移除而造成的损失。申请人建议，当这种状态开始或结束并且然后由用户操纵时，基于时间或开启或关闭时间来获取关于运行状态的信息，使得可以呈现详细的信息。
引文列表
专利文献
专利文献1：jph06-110529a
专利文献2：jph06-138931a
遗憾的是，可由当前可用的工厂运行监控装置自动分析和呈现的信息限于“警报停止”、“中止”、“运行”等。虽然这些可以引发改进，但目前情况是，需要更详细的信息来精确理解“观察”步骤的实际情况，这对利用上述循环很重要。
专利文献2公开了一种管理数字控制装置的运行信息的装置。该装置可以测量例如数控装置的通电时段、运行时段和非运行时段，并将测量结果提供给用户。在介绍中，非运行时段是对于非运行有充分理由。具体地，根据专利文献2，向用户分别呈现在线设置时段、等待时段、没有操作者的时段以及其他时段。
专利文献2中公开的装置包括非运行原因确定规则存储单元，其存储用于确定数控装置未运行原因的规则。参照所述规则，基于与数控装置的状态有关的信号，所述装置确定特定的非运行原因，并且识别由于规定的原因，数控机器进入和离开非运行状态的各个时刻或接通和断开的各个时刻。用于确定非运行原因的规则可以包括，例如(1)在按下分配给非运行原因的功能键的情况下，指定已分配的非运行原因，(2)在按下除激活按钮和功能键以外的按键时，指定“在线设置时段”，(3)在卡盘保持打开状态60秒的情况下，指定“等待时段”，(4)在没有键输入持续60秒或更长时间的时段的情况下，指定“没有操作者的时段”，以及(5)在除上述情况之外的情况下，指定“其他时段”。
根据专利文献2中公开的装置，对于每个非运行原因显示非运行时段，并且自动确定未运行的原因。这使得能够响应于简单的操作来了解机器的运行状态。遗憾的是，根据专利文献2中公开的装置，在除了功能键被按下的情况以外的情况下，非运行原因被非常粗略地选择，并且概率不够高。此外，根据专利文献2中公开的装置，由装置自动确定的原因以后不能由用户校正。这导致了根据专利文献2的装置输出的运行信息的低准确度的问题。
本说明书公开了一种技术，该技术可以探索运行信息并以可见的方式呈现该信息，以便进一步鼓励活动以提高机器的运行速度。具体地，该说明书公开了用于将多件常规可用信息的每个(诸如“警报停止”，“中止”和“运行”)分解为细节以便以可见方式呈现以容易地转发至后续的思考-计划-行动的处理。更具体地，该说明书公开了一种能够精确管理机器的状态的运行监控装置。
技术实现要素：
为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种运行监控装置，用于管理机器的状态，包括：分析数据获取单元，用于获取分析数据，该分析数据包含所述机器的历史信息；非运行原因分析单元，用于基于所述分析数据，通过将每个预定时间的机器的状态的分类为运行状态和多种非运行状态中的任一种来分析机器的状态，运行状态是机器正在运行的状态，非运行状态基于非运行原因进行分类；存储单元，用于存储分析结果存储数据库，所述分析结果存储数据库存储由所述非运行原因分析单元执行的分析结果；输出单元，用于向用户呈现存储在分析结果存储数据库中的分析结果；以及校正单元，用于根据来自用户的指令来校正存储在分析结果存储数据库中的分析结果。
根据本发明的另一方面，提供了一种运行监控装置，用于管理机器的状态，包括：存储单元；输出单元，用于向用户输出信息；输入单元，用于接收来自用户的操作；以及控制单元，其中，所述控制单元获取包含关于所述机器的历史信息的分析数据，并且基于所述分析数据，通过将每个预定时间的所述机器的状态分类为运行状态和多种非运行状态中的任一种来分析所述机器的状态，所述运行状态是所述机器正在运行的状态，所述非运行状态基于非运行原因进行分类，所述控制单元将分析结果存储数据库存储在存储单元中，所述分析结果存储数据库存储分析结果，将存储在存储单元中的分析结果通过输出单元呈现给用户，并根据通过输入单元从用户输入的指令，将存储在存储单元中的分析结果校正。
根据本发明的又一方面，提供了一种运行监控装置的控制程序，所述运行监控装置用于管理机器的状态，所述控制程序用于使所述计算机执行：获取分析数据的步骤，所述分析数据包括关于所述机器的历史信息；基于所述分析数据，通过将每个预定时间的机器的状态分类为运行状态和多种非运行状态中的任一种来分析机器的状态的步骤，所述运行状态是机器正在运行的状态，所述非运行状态基于非运行原因进行分类；将分析数据存储在存储单元的步骤；通过输出单元将存储在存储单元的分析结果呈现给用户的步骤；以及根据来自用户的指令，校正存储在存储单元中的分析结果的步骤。
根据在本说明书中公开的运行监控装置和控制程序，可以在没有详细的用户分析的情况下研究机器的状态，并以可见的方式呈现关于状态的信息。
附图说明
将参考以下附图来描述本公开的一个或多个实施例，其中：
图1是运行监控装置的物理结构的框图；
图2是运行监控装置的功能结构的框图；
图3示出了由运行监控装置执行的分析的结果的显示示例；
图4示出了带状图，所述带状图作为由运行监控装置执行的分析的结果的显示的另一示例；
图5示出了表示由用户对图4所示的结果手动执行校正的一部分的表格；
图6示出了表示由用户对图4所示结果手动执行校正之后的机器状态的带状图；
图7是由运行监控装置管理机器的处理的流程图；
图8示出了表示由传统的工厂运行监控装置执行的分析的结果的表格；以及
图9示出了表示由传统的工厂运行监控装置执行的分析的在时间方面的结果的带状图。
具体实施方式
图1是本说明书中公开的运行监控装置1的物理结构的框图。图2是运行监控装置1的功能结构的框图。在以下的说明中，将机器100的操作者称为“操作者”，而将运行监控装置1的操作者称为作为“用户”。
首先，参照图1说明运行监控装置1的物理结构。运行监控装置1监控要管理的机器100(或目标机器100)的运行状态，并记录所监控的状态。目标机器100可以是没有限制的任何机器。也就是说，机器100可以是在生产现场使用的工业机器。在下面的描述中，描述了机器100是处理工件的机床的示例。
单个运行监控装置1可以管理一个或多个机器100。机器100通过有线或无线电连接到运行监控装置1并且可以与运行监控装置1交换数据。
运行监控装置1包括用于各种计算的控制单元20、用于存储各种数据和控制程序的存储单元22、用于与外部设备(例如，机器100)通信的通信接口24(在下文中称为“通信i/f24”)，用于接收用户的操作的输入单元28、用于向用户输出信息的输出单元26以及连接这些部件的数据总线30。控制单元20包括，例如，一个或多个cpu并根据存储在存储单元22中的控制程序执行各种计算。存储单元22存储各种数据和控制程序。存储单元22由，例如，磁存储单元(例如，硬盘驱动器)或半导体存储器装置(例如，ssd或sd卡)组成。存储单元22另外存储用于使计算机用作运行监控装置1的专用控制程序。存储单元22存储运行结果数据库2、分析结果存储数据库5、转换参数文件10和分析参数文件9等，所有这些将在后面描述。
输出单元26将各种信息输出给用户。输出单元26可以包括，例如显示器、扬声器、打印机或灯。输入单元28接收用户的操作。输入单元28可以包括用于非接触式操作的装置，例如麦克风或照相机，此外或代替用于用手操作的装置，诸如键盘、鼠标或触摸面板。
这样的运行监控装置1可以与机器100物理地隔开布置。运行监控装置1可以是安装有控制程序的个人计算机或便携式信息终端装置(所谓的便携式电话、智能电话、平板终端等)。或者，也可以将运行监控装置1集成到目标机器100中。在这种情况下，运行监控装置1也可以不具有与机器100进行通信的通信i/f24。
运行监控装置1不一定是物理上单个装置，但是可以包括物理上彼此分开布置的多个装置。例如，机器100和能够与机器100通信的信息终端装置一起构成单个运行监控装置1。因此，例如，来自用户的指令可以由便携式信息终端装置接收，机器100可以根据该指令执行处理，并且处理结果可以显示在信息终端装置的显示单元上。
以下参照图2描述运行监控装置1的功能结构。运行监控装置1包括运行结果数据库2、分析数据转换单元3、非运行原因分析单元4、分析结果存储数据库5、显示单元6、校正单元7、分析参数更新单元8、分析参数文件9和转换参数文件10。
运行结果数据库2存储关于每台机器的结构、尺寸和标识信息(例如，机器的序列号或制造编号)的机器信息以及机器100的历史信息(即，日志数据)。历史信息包括，例如操作者操作历史、警报历史和运行历史。操作者操作历史是由操作者应用于机器100的操作的历史。运行历史包括，例如运转模式的改变历史、操作者操作模式或处理程序。运转模式表示机器10运转的模式。例如，在机器100是机床的情况下，运转模式包括“自动运转模式”和“手动运转模式”。在“自动运转模式”中，执行描述用于处理工件的一系列机器运行的处理程序，使得机器100自动且连续地运行。同时，在“手动运转模式”中，通过利用按钮等的手动操作使机器100逐步地工作。操作者操作模式表示对机器100施加的操作。具体地，在机器100是机床的情况下，操作者操作模式包括，例如“工具设置模式”和“参数设置模式”。在“工具设置模式”中，设置和管理用于使用机器100的工具。同时，在“参数设置模式”中，设置和管理机器100使用的处理程序。操作者操作历史、警报历史和运行历史中的每个包括从机器100的控制单元等输出的信息以及输出的相关时间。除了或代替上述操作者操作历史、警报历史和运行历史之外，历史信息可以包括其他信息。例如，历史信息可以包括由安装在机器100中的各种传感器进行的检测的记录或关于在处理中使用的工具、夹具和处理程序等的信息。取决于用于监控的目标机器100的类型，历史信息中可以包括完全不同于上述类型的信息。
分析数据转换单元3将从运行结果数据库2输出的机器信息和历史信息(例如，操作者操作历史、警报历史和运行历史)转换成分析数据，用于分析稍后将描述的机器的状态(或机器状态)，并将其输出到非运行理由分析单元4。也就是说，分析数据转换单元3用作获取分析数据的“分析数据获取单元”。当发布分析机器状态的指令时，执行转换(获取)为分析数据。分析机器状态的指示可以响应于用户的操作而被输出，或者可以基于时间和日期或过去的时段由运行监控装置1自动输出，除了或替代用户的操作。也就是说，可以以预定的时间间隔、在预定的时间和日期、或者在参考事件之后经过预定的或更长的时段之后，定期输出分析机器状态的指令。参考事件可以包括，例如执行先前的分析处理或打开机器100。
存储单元22存储指示用于转换成分析数据的条件的分析参数文件9。作为转换条件，例如，包括用于分析的时段(或分析目标时段)的开始和结束的时间和日期以及存储在运行结果数据库2且将用于分析的数据项。分析数据转换单元3仅将与记录在分析参数文件9中的转换条件一致的数据作为分析数据输出。在分析参数文件9的内容中，可以响应于用户的指令期望地改变分析目标时段或者可以自动设定与分析时间一致。对于分析目标时段的自动设定，可以基于时间来设定分析目标时段，例如“从12小时前到现在”，或者已确定事件，例如“从机器100的最后一次开机到现在”。对于分析中使用的数据项，在后续描述的非运行理由分析单元4总是使用相同的分析算法的情况下，原则上将使用相同的数据项进行分析。同时，在要使用的分析算法改变的情况下，作为分析数据而被提取的数据项理想地相应地改变。
基于来自分析数据转换单元3的分析数据并参考分析参数文件9，非运行原因分析单元4分析每个预定时间的机器的状态。机器的状态包括机器正在运行的运行状态和机器未运行的非运行状态。基于非运行的原因，非运行状态被分类为多种非运行状态。例如，在机器100是机床的情况下，非运行状态可以分为七种机器状态；即“工件设置”、“工具设置”、“夹具设置”、“程序准备”、“中止处理”、“没有操作者”和“其他”。因此，可以将非运行原因分析单元4改写为确定当机器100处于非运行状态时，机器100未运行的原因的单元。上述七种非运行的原因仅仅是示例，并且可能期望地被改变。原因种类的数量可能多于或少于七种。在存储单元22中，存储在分析中由非运行原因分析单元4参考的分析参数文件9。分析参数文件9是记录在分析中参考的信息的文件。
用于分析机器状态的分析算法可以是没有限制的任何算法。这允许，例如在分析机器状态时使用人工智能或ai。在这种情况下，分析参数文件9包括基于分析数据供ai来分析机器状态所必需的函数和参数。ai学习时，函数和参数需要修改。
可选地，可以对于每个机器状态预先确定判定规则，并且非运行原因分析单元4可以基于判定规则来确定机器状态。例如，判定规则可以包括“在没有运行的时段持续超过预定时段的情况下，确定操作者不在，”“在操作者在报警之后操作的情况下，确定机器由于报警已经停止运行”等。在任何情况下，将由非运行原因分析单元4进行的分析的结果(或分析结果)输出到分析结果存储数据库5。
相对于单个时间或单个时间带确定的机器状态不限于一种。也就是说，非运行原因分析单元4可以确定每个预定时间的机器状态的一个或多个候选以及候选的概率。例如，可以确定机器状态的多个候选，例如“工具设置”(概率为55％)，“程序准备”(概率为25％)和“中止处理”(概率为12％)，作为在特定时间的机器状态的多个候选。
在分析中，可能会考虑以下内容。例如，关于“由于等待而无法运行”，机器可能由于没有操作者而等待。操作者可能缺席，因为处理已经完成，不再有操作，或者因为警报已经响起而没有预期的操作。关于“因中止造成的损失”，尽管操作者在报警后操作，机器也可能停止运行。关于“由于设置造成的损失”，可以考虑夹具或工具准备、用于程序准备的操作者操作模式、操作者操作的内容、用于附接或移除工件的运转模式、操作者操作模式等。
在存储单元22中，也存储运行结果存储数据库5。在分析结果存储数据库5中，在每个预定时间的机器状态被存储为分析结果。显示单元6(输出单元26)显示分析结果以呈现给操作者。在每个预定时间对每个机器状态计算概率的情况下，例如当ai用于分析时，该概率也被存储为分析结果。图3和图4示出了分析结果的显示的一个示例。具体地，图3示出了显示每种机器状态及其百分比的累积时段的表格。图4示出以横坐标为时间的带状图，该图表示出机器100在每个预定时间所处的状态，包括“运行”、“工件设置”、“工具设置”、“夹具设置”、“程序准备”、“中止处理”、“没有操作者”、以及“其他”。这种显示允许用户容易地识别详细的分析信息。图3和图4中的显示格式仅仅是示例，并且可以期望地改变。例如，代替图3中的显示格式(表格)，可以示出圆形图表，显示各个机器状态的时间百分比。在显示每个预定时间的机器状态中，如图4所示，机器状态的概率可以另外显示。另外显示概率允许用户容易地识别具有低精确度估计的机器状态的时间带，以及因此很可能需要校正分析结果的时间带。
遗憾的是，尽管有上述分析，由非运行原因分析单元4确定的机器状态可能不符合机器的实际状态。在这种情况下，用户可以通过操作输入单元28来校正记录在分析结果存储数据库5中的分析结果。具体地，一旦收到用户的校正指令，校正单元7校正分析结果。校正前的分析结果和校正后的分析结果分别作为“分析后的机器状态”和“校正后的机器状态”分别存储在分析结果存储数据库5中。显示“分析后的机器状态”(校正前的分析结果)和“校正后的机器状态”(校正后的分析结果)两者以呈现给用户。
校正可以以任何方式指示而没有限制。具体地，例如，对于指令校正，用户可以指定用户希望校正的时段的“开始时间”和“结束时间”以及校正后的机器状态的“状态的种类”。除了校正内容之外，用户可以在必要时输入校正理由。图5示出了用户输入的校正数据的一个示例。校正后的“状态的种类”可以由用户通过输入字母来输入，或者从屏幕上显示的列表中的替代项中选择。在后一种情况下，确定与由非运行原因分析单元4确定的相同种类的原因相对应的替代方案。当ai用于分析时，机器状态可以列出，从在每个预定时间的机器状态具有最高概率的机器状态开始列出。这种安排可以为用户参考选择目标状态的种类提供参考。
图6示出了进行图5所示的校正时的“校正后的机器状态”(校正后的分析结果)的一示例。从图4和图6的结果之间的比较可以分别明显看出，执行图5所示的校正，11:15至11:30的时段的机器状态从校正(图4)之前的重复“工件设置”状态和“运行”状态到校正之后(图6)的全部“运行”状态。该校正进一步将13:50至14:15的时段的机器状态从校正之前(图4)的重复“工件设置”状态和“运行”状态校正到校正之后(图6)的全部“程序准备”。在图3中，“更新结果”栏表示校正后的每种机械状态的累积时段及其百分比。从图3中明显看出，执行图5所示的校正增加了“程序准备”状态的累积时段且降低了“运行”状态和“工件设置”状态的累积时段。
在图4和图6示出的分析结果在单个屏幕上同时显示。这可以更准确地了解运行状态。在这种情况下，传统的简单图形，例如图9示出的图形，可以同时显示。在分析结果被校正的情况下，当然可能是仅显示校正后的分析结果并且不显示校正前的分析结果。
分析参数更新单元8响应于更新分析参数文件9的指令，对分析参数文件9进行校正且因此进行更新。具体地，基于从分析结果存储数据库5输出的“校正后的机器状态”以及从运算结果数据库2输出并用于分析的机器信息和历史信息(例如，操作者操作历史、警报历史和运行历史)，分析参数更新单元8再次计算对于分析必需的参数，使得非运行原因分析单元4输出的“分析后的机器状态”与“校正后的机器状态”相同。然后，分析参数更新单元8基于重新计算的参数，输出分析参数文件9，用于替换现有的分析参数文件9。在使用ai进行分析时，“校正后的机器状态”或者校正后的分析结果，以及分析中使用的分析数据可以为ai准备教师数据来学习。如上所述，根据校正内容对分析参数文件9进行校正可以进一步提高分析的准确性。
每次对分析结果进行校正时或者响应于用户的操作，可以输出更新分析参数文件9的指令。可选地，可以从运行监控装置1自动输出更新指令。在这种情况下，运行监控装置1可以基于时间，例如时间和日期或经过的时段，或者发生一个特定的事件(例如，当机器的启动按钮打开时)，将更新指令输出。
以下参照图7说明通过转换参数文件10用于管理机器100的处理的流程。图7是管理处理的流程图。运行监控装置1的控制单元20通过随时收集历史信息(例如，操作者操作历史、警报历史和运行历史)并且将其存储在运行结果数据库2(存储单元22)中来执行历史收集处理。与历史收集处理并行，控制单元20执行图7所示的管理处理。在管理处理中，首先确定是否存在更新分析参数文件9的指令(s10)。更新指令可以响应于用户的操作而被输出，或者可以如上所述基于时间信息等被运行监控装置1自动输出。更新指令可以与将在稍后描述的校正指令(s20)互连输出。在没有更新指令的情况下，运行流程进入步骤s12。同时，在存在更新指令的情况下，分析参数更新单元8(控制单元20)基于存储在分析结果存储数据库5中的“校正后的机器状态”以及在分析中使用的机器信息和历史信息两者，来校正分析参数文件9，并且然后将校正的文件存储为新的分析参数文件9。
在步骤s12中，确定是否存在分析机器状态的分析指令。分析指令可以响应于用户的操作而被输出，或者可以如上所述基于时间信息等通过运行监控装置1自动输出。在没有分析指令的情况下，控制单元20进入步骤s20。同时，在存在分析指令的情况下，分析数据转换单元3(控制单元20)获取分析数据(s13)。具体地，分析数据转换单元3从运行结果数据库2提取与转换参数文件10中记录的条件一致的数据作为分析数据。
非运行理由分析单元4(控制单元20)基于所获取的分析数据并且参照分析参数文件9分析每个预定时间的机器状态(s14)。非运行原因分析单元4(控制单元20)将获取的分析结果作为“分析后的机器状态”存储在分析结果存储数据库5(存储单元22)中(s16)。
控制单元20在显示单元6(输出单元26)上以例如图3或图4所示的适当显示格式显示“分析后的机器状态”(s18)。
之后，校正单元7(控制单元20)确定是否存在校正分析结果的指令(s20)。在存在校正指令的情况下，校正单元7(控制单元20)根据校正指令校正分析结果，并将校正后的分析结果作为“校正后的机器状态”存储在分析结果存储数据库5中(存储单元22)(s22)。换言之，“分析后的机器状态”被原封不动地存储；也就是说，在没有校正的情况下，存储在分析结果存储数据库5(存储单元22)中。
在存储“校正后的机器状态”之后，控制单元20返回到步骤s18，在显示单元6(输出单元26)上显示分析结果。在上述中，在校正之前和之后的分析结果；即“分析后的机器状态”和“校正后的机器状态”都被显示。然后，再次确定是否有校正指令(s20)。
在步骤s20中没有校正指令的情况下，确定是否有结束正在进行的管理处理的指令(s26)。如果存在用户的结束管理过程的结束指令，则正在进行的处理结束。同时，在没有结束指令的情况下，运行流程返回到步骤s10以重复上述处理。
本说明书中公开的运行监控装置1，例如可以使用典型的个人计算机来实现。在这种情况下，显示单元6使用典型的个人计算机的显示单元来实现。例如，通过改变信息格式或软件结构使得运行监控装置1的结构可以被期望地改变，使得信息可以在分析参数被输入到非运行原因分析单元4之前，以适合于分析的格式存储在运行结果数据库2中。
参考注释
1运行监控装置，2运行结果数据库，3分析数据转换单元(分析数据获取单元)，4非运行原因分析单元，5分析结果存储数据库，6显示单元，7校正单元，8分析参数更新单元，9分析参数文件，20控制单元，22存储单元，24通信接口，26输出单元，28输入单元，30数据总线，100机器。