FANUC CNC 工作機械のデータ収集・生産数集計・OEE 活用シーン

交替時の引き継ぎでは、工作機械のカウンターはすでに変化しているのに、帳票の数字は前回の転記時点のまま、ということがあります。管理者が、その日にどの製品を加工したのか、各機械が現在稼働しているのかを把握するには、現場で確認し、その後に記録をまとめる必要があることも少なくありません。

FANUC CNC 工作機械を使用する一般的な加工現場を例に考えてみます。制御システムが必要なデータを公開していれば、Woody 産業用インテリジェントゲートウェイで稼働状態、現在の加工プログラム、カウント情報を収集できます。さらにゲートウェイ上のローカル App を利用することで、これらの生データを設備別、製品別、シフト別に確認できる生産記録へ整理できます。

この方法では、すべての工作機械の制御システムを先に統一したり、クラウドプラットフォームを先に構築したりする必要はありません。ゲートウェイはデータ収集とローカルアプリケーションの実行基盤を担います。一方、プログラムと製品の対応関係、集計ルール、ダッシュボード画面は、現場の実際の要件に合わせて設定または開発する必要があります。

まず工作機械のデータを読み出す

接続前に、設備技術者が FANUC 制御システムの具体的な型式、通信インターフェース、適用可能なドライバー、アクセス条件、読み出せる変数を確認します。FANUC のデータ収集に対応していることは、すべての制御システムから同じデータを取得できることを意味しません。

本シーンでは、イーサネット接続を例とします。工作機械を現場の設備ネットワークに接続し、ゲートウェイは Ethernet2 を介してそのネットワークに接続します。ゲートウェイの Web 管理画面で設備を登録し、適切なドライバーを選択して通信パラメーターと収集変数を設定した後、各項目を機械の表示や実際の動作と照合します。

最初は、日常業務で使うデータに注目すれば十分です。設備が公開している稼働状態、現在のプログラム名または番号、生産数のカウントまたは加工完了信号、既存のアラーム情報などが対象になります。状態変数の意味は機械の実際の制御ロジックに照らして確認し、「自動モードである」ことをそのまま「加工中である」と見なしてはいけません。収集周期も設備の通信負荷とアプリケーションの要件に応じて設定し、すべての機械に同じ頻度が適用できるとは限りません。

図中のゲートウェイは、WD2E シリーズ共通の外観素材を用いたイメージです。実際の型式、インターフェース、接続条件は現場に合わせて選定する必要があります。本シーンは設備データの読み出しのみを扱い、遠隔での起動・停止、パラメーターの書き込み、加工プログラムのダウンロードは含みません。

機械のカウントを製品別の生産数に変える

カウント値を見るだけでは、「今日はどの製品を作ったのか」には答えられません。プログラム名も、そのまま製品情報として使えるわけではなく、両者の対応関係を維持する担当者が必要です。

生産技術担当者は、ローカル App の業務フォームで製品テーブルを管理し、加工プログラム名と製品情報を関連付けることができます。ゲートウェイが現在のプログラムとカウントまたは完了信号を収集すると、アプリケーションは合意したルールに従って製品を特定し、設備、製品、時刻の情報を含む生産記録を生成して、内蔵の SQLite データベースに保存します。

ここで最も重要なのは、テーブルの項目数ではなく、集計基準が実際の加工工程に合っているかどうかです。

• サイクル数と生産数を区別する。 1 回の加工サイクルで複数のワークを加工する場合もあれば、試加工や空運転の場合もあります。確認せずに良品数として数えてはいけません。
• プログラム変更時の記録の帰属を明確にする。 プログラムの切り替えとカウントの変化の時間的な順序を踏まえて判断します。帰属が不明な記録は要確認とし、単純に最新のプログラム名を当てはめないようにします。
• カウンターのリセットと収集の欠落を処理する。 作業者によるゼロクリア、設備の再起動、通信断はいずれも記録に影響する可能性があります。累積値の変化を、判断せずに新たな生産数として扱ってはいけません。
• 日付とシフトの区切りを統一する。 日付をまたぐシフトをどこに帰属させるか、試加工を集計に含めるかを、生産担当者と生産技術担当者が先に合意し、アプリケーションのルールに反映します。

これらの条件を確認した後、ローカル App で日付別、設備別、製品別に記録を集計し、ゲートウェイの Web 管理画面内にダッシュボード、帳票、トレンドグラフを表示できます。バックエンド処理と業務ロジックには Lua、フロントエンド画面には JS/CSS/HTML を使用します。ゲートウェイが提供するのはフレームワークであり、具体的なアプリケーションは設定または開発し、集計結果を検証する必要があります。

稼働信号だけでは OEE は算出できない

生産記録が整えば、OEE、すなわち設備総合効率の活用も検討できます。時間稼働率、性能稼働率、良品率を組み合わせることで、現場が設備の利用状況を複数の観点から把握するための指標になります。

OEE = 時間稼働率 × 性能稼働率 × 良品率

指標	計算基準	必要なデータ
時間稼働率	稼働時間 ÷ 計画生産時間	確認済みの稼働状態、状態の記録、計画生産時間
性能稼働率	理想的な 1 個当たりの加工時間 × 総加工数 ÷ 稼働時間	製品ごとの理想的な 1 個当たりの加工時間、合意した基準で取得した総加工数と稼働時間
良品率	良品数 ÷ 総加工数	同じ集計範囲に対応する良品数と総加工数

機械の状態は稼働時間を集計する根拠になりますが、計画生産時間、停止の分類、理想的な 1 個当たりの加工時間は、生産担当者と生産技術担当者が定義する必要があります。本シーンでは、製品ごとに、その製品に対応する集計時間帯の OEE を個別に表示することを推奨します。すべての製品に同じ加工時間を適用したり、各製品の OEE を直接合計または単純平均してシフト全体の結果としたりしてはいけません。計画生産時間、稼働時間、総加工数のいずれかがゼロの場合、該当する比率は適用対象外と表示します。データが不完全な場合は、有効な OEE として表示せず、要確認とする必要があります。

品質データにも独立した情報源が必要です。加工数のカウントだけでは、ワークが良品であることを証明できません。ローカル App のフォームから入力するか、インターフェースの条件に応じて検査システムと連携します。信頼できる品質データがない場合は、まず稼働時間と生産数を表示し、良品率を初期値として 100% にしたり、推定値を実測の OEE として表示したりしないようにします。

データがそろい、集計基準が明確になった後で、ローカル App に OEE の計算・表示ロジックを開発できます。これはゲートウェイが自動生成する標準帳票ではありません。また、OEE の数値だけで停止の根本原因を判断することもできません。原因分析には、現場からの情報、アラーム記録、または別途設計した停止理由の入力フローが必要です。

引き継ぎでは記録を確認してから現場で照合する

アプリケーションの実装後、管理者はゲートウェイに組み込まれたダッシュボードで現在の状態、製品情報、シフト記録を確認し、異常について現場で調べることができます。生産技術担当者が製品との対応関係を維持し、生産担当者は同じ集計基準の結果を確認します。それぞれが異なる時点の手書き記録を使う必要はありません。

画面には最終更新時刻を表示し、通信断、古いデータ、実際の設備停止を区別する必要があります。こうした表示と異常処理のルールは、アプリケーション側で実装します。設備が停止と表示されても、システムが材料不足、工具交換、故障のどれなのかをすでに把握しているわけではなく、対応する現場情報が引き続き必要です。

ローカルでの処理、保存、表示は、クラウドプラットフォームや別途設置するアプリケーションサーバーに依存する必要はありません。将来、複数の加工現場や工場をまとめて確認する必要が生じた場合は、MQTT、HTTP/HTTPS などによるデータ配信と受信プラットフォームとの連携を別途設定できます。ただし、プラットフォーム側の受信、認証、項目のマッピング、業務画面は個別に整備する必要があり、ネットワークにつながれば自動的に使える機能ではありません。

接続前に確認すること

• CNC の具体的な型式、ドライバーの適合性、通信インターフェース、アクセス権限、変数の公開状況を確認し、現場の表示と各項目を照合する。
• プログラムと製品の対応関係、カウントまたは完了信号の意味、製品切り替え時の記録の帰属、カウンターのリセットや通信断後の記録処理を明確にする。
• シフト、計画生産時間、稼働状態の定義、製品ごとの理想的な 1 個当たりの加工時間について合意し、独立した品質データの情報源を用意する。
• App のフォーム、集計ロジック、画面、異常表示を計画し、開発と保守の責任を明確にする。フレームワークの機能を、あらかじめ搭載された業務アプリケーションと見なさない。
• 保存容量と記録頻度に応じて、履歴の保存期間、バックアップ、アクセス権限を計画する。無制限の保存や欠落のない記録を前提にしない。

現場の生産状況をまず把握したい加工現場では、1 台の工作機械の状態と生産数の記録から始められます。収集と集計の基準を確認してから、製品との関連付け、シフト集計、OEE へと拡張します。ゲートウェイは設備データを利用できるようにし、ローカル App は現場のルールに沿ってデータを整理します。そして、その数字が何を意味するのかを明確にするのは、生産担当者と生産技術担当者です。