シン｜AI×エンジニア
@shin_debug_ai
「頼れるのは会社じゃなく自分」に気づいた電気設計エンジニア｜PLC現場5年×AIでアプリ作って業務改善｜暗黙知を言語化して資産化｜副業未経験→1ヶ月10万円｜人生の制御盤を自分で握り直す記録
詳しい経緯はnoteに書いてます👇
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フィルタ差圧の警報が、設備を待機にしたら消えた。
清掃はしていない。
フィルタも替えていない。
それなのに、画面は正常に戻っている。
ifmが9月に発売した差圧センサPQDは、フィルタの状態監視に使える。こうした監視で先に決めたいのは、差圧の上限値だけではなく「いつの値で判断するか」だと思う。
例えば、インバータで風量を変える集塵機。
生産中に差圧が上がり、待機でファンが減速すると下がる。
見るのは四つ。
フィルタ前後の差圧。
実際の風量。
ダンパの状態。
起動直後か、安定運転中か。
差圧だけで警報を解除すると、風量が落ちただけでも「目詰まり解消」に見える。周波数指令が同じでも、ダンパが変われば同じ条件とは限らない。
逆に、所定の風量帯で安定した時だけ評価すれば、待機中は「正常」ではなく「評価条件外」と表示できる。保全警告は低差圧だけで消さず、生産条件へ戻してから判定し直す。
同じ風量で清掃後の差圧が下がれば、改善を示す材料になる。
差圧と一緒に風量まで落ちているなら、先にファンや流路を調べる。
差圧の大小より、その値を比較してよい条件か。
ここをPLCに持たせると、警報の出たり消えたりをセンサ不良と決めつけず、次に調べる場所を絞れる。
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お客さんへの返事は、システムが下書きを作って、人が確認して送る形にしています。
本物のLINEとつないでみて、細かいけど大事なことに気づきました。
既読をいつ付けるか。
届いた瞬間に既読にすると、お客さんは「読んだのに返事が来ない」と感じる。
だから、担当者が下書きを開いたときに既読を付けるようにしました。
設備で言えば、信号が入ったときじゃなく、人が確認したときにランプを点ける。
画面の上では1行の違いだけど、相手の受け取り方は全然変わります。
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前回、有人切替の話から。
その後、依頼者と話して方針が変わりました。
自動では返信しない。
システムは下書きを作るだけ。
確認して送るのは人。
最初は「自動化なのに？」と思いました。
でも実際のやり取りを見ると、悩みは一人ずつ違う。
定型文で返していい場面のほうが少なかった。
だから仕組みの役目は、返事を代わりに書くことじゃなく、
誰に、何を、いつ返すべきかを並べておくこと。
最後の一言は人が決める。
自動化は人を外すためじゃなく、人の判断を速くするためのものだと思っています。
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盤内温度が注意値を超えた。
設備はまだ動いている。
ここで即全停止にすると、夏場のたびに止まり、最後はしきい値を上げられる。逆に警告だけなら、フィルタ詰まりを放置したまま次ロットへ入ってしまう。
TURCKから、盤内の温度・湿度・扉状態をPLCへ送る制御盤ガードが紹介された。監視点を増やすなら、PLCでは「異常あり」だけでなく、上昇傾向、継続時間、影響設備、現在サイクルを持ちたい。
上昇傾向だけなら記録して点検予約。注意値が続けば新規投入禁止。許容条件へ近づけば現サイクル後に制御停止。発煙や安全上の危険なら直ちに安全停止する。
多軸設備でも同じ。排出軸の異常と同期主軸の喪失では、止める範囲が違う。PCもRAID縮退とアプリ停止を分ける。
復帰はリセットだけで終わらせず、原因、現在位置、仕掛品、通信、軸の再成立を確認する。
良い異常監視は、よく止める制御ではない。必要な範囲を、必要なタイミングで止め、現場に無効化されない制御だ。
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全軸Readyなのに、再開した最初の加工だけずれる。
原点も出ている。
サーボアラームもない。
それでも、一度止めた後だけ合わない。
パナソニックが10月6日に発売したGM5は、最大128軸、異なる通信周期の系統を1台で同期制御できる。こうした多軸装置で見直したいのが、停止後の「同期へ戻す条件」だ。
例えば、フィルム送りとロータリーカッタ。
詰まり除去で送りだけを手動操作した後、全軸Readyを見て加工を再開する。
ここで確認したいのは四つ。
軸座標は有効か。
主軸とカッタの位相は合っているか。
停止中に材料位置が変わっていないか。
次の加工位置を確定できているか。
Readyだけだと、軸は正常でも、材料との関係が崩れていることが分からない。
この状態で再開直後だけずれるなら、まずゲインを触るより、停止中の手動送りと材料位置の照合を追いたい。
逆に、材料位置を照合し、同期接続が成立してから加工許可を出す構成なら、どこで復帰が止まったかを分けられる。
確認後にまた手動送りしたら、その許可は取り消す。
軸が動けることと、加工を再開できることは別。
多軸装置の復帰は、全軸ReadyのANDで終わらせない。材料と軸の関係を確認する段階を持つことで、再開不良を調整不足と決めつけずに済む。
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ロボットのプログラムを更新した。転送も正常終了。画面には最新版のファイル名が出ている。
それでも、すぐ量産を再開してよいとは限らない。
産業用PCの長期安定運用、世界500万台を超えた産業用ロボット、設計から運用までをつなぐソフトウェア統合が紹介されている。設備がソフトウェア化するほど、「最新版」と「現場で使ってよい承認版」を分ける必要がある。
PLCでは、設備ID、プログラム版数、チェックサム、ツール・座標、安全設定、レシピ版数を一組で照合する。転送後は低速試験、I/Oとインターロック確認、初品承認を経て、最後に自動運転許可を作る。
更新途中で通信が切れた。ロボットだけ新版でPLCは旧版。運転中に上位から新レシピが届いた。そんな時は現在の仕掛品を保留し、承認済みバックアップへ切り戻すか、次ロットまで適用を待つ。
バックアップがあるだけでは足りない。どの版の組合せへ戻し、何を再確認すれば量産へ戻れるかまで決めておく。
設備ソフトの管理で守るべきなのは最新版ではない。適用範囲と試験結果を説明できる、現場の承認版だ。
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測定は終わっている。
でもExcel帳票だけ保存できず、設備が待っている。
こういう時、「PC通信異常」の一つにまとめると、測り直す必要があるのか、帳票を作り直せばいいのか分からない。
コンテックがOffice LTSC搭載PCの受注を始めた。設備でExcelを使うなら、先に分けたいのは、測定実績の保存と帳票作成だと思う。
例えば一個ずつ検査する装置なら、見るのは四つ。
PLCが保持する測定連番。
PCが受け取った連番。
元データを保存済みの連番。
帳票を作成済みの連番。
PCが受信しただけで完了を返し、PLCが値を消す構成だと、保存前にPCが落ちた時に実績が消える。反対にExcelの保存まで毎回待たせると、ファイルが使用中という理由でも生産が止まる。
元データを再起動後も取り出せる形で保存し、その連番をPLCへ返す。帳票はそこから作る。
これなら帳票だけ失敗した時、測り直さず再作成できる。保存後に応答だけ失われても、同じ連番の再送を識別すれば二重登録を防げる。
ただし保存自体ができず、未保存データの保持限界へ近づいたら、新しい測定を止める。
PLCがデータを手放す条件は、PC受信ではなく保存確定。
ここを決めておくと、PC側で不具合が出ても「何が残っていて、どこから再開できるか」を判断しやすくなる。
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表示灯は黄色。
でも、材料を持って行けばいいのか、保全を呼べばいいのか分からない。
こういう表示は、色が見えていても判断には使いにくい。
Qlightが、1台で7色を表示できる「QMCL100」を発売した。色を増やせるなら、PLC側で先に決めたいのは、何色あるかより、誰に何をしてほしいかだと思う。
例えば組立設備なら、
異常の優先度。
対応する担当者。
点灯・点滅・ブザー。
HMIへ出す最優先原因。
ここを一つの表示状態として決める。
材料切れとセンサ異常を同じ黄色にすると、供給担当と保全担当のどちらが向かうか分からない。逆に、色と点滅を必要な行動へ対応させ、HMIに原因を一件目として出せば、現場は次に見る場所を決められる。
安全停止と材料切れが同時に出た場合は、安全停止を優先する。ただし安全条件が復帰しても、材料切れが残っているなら消灯せず、次の表示へ切り替える。
表示灯は設備状態の一覧ではなく、次に取る行動を見せる。
7色に増やすことより、複数条件が重なった時の優先順位をPLCで一度決めること。ここがそろうと、表示灯を見てからHMIの前で悩む時間を減らせると思う。
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吸着出力はON。
真空スイッチも一度は成立した。
それでも、ロボットが動き出した瞬間に段ボールが落ちることがある。
日本ピスコから、通気性のある段ボールや発泡材向けの低真空・大流量エジェクタが発売された。こうしたワークでPLCが見たいのは、出力を入れたかではなく、漏れがある状態でも保持が続いているかだ。
吸着要求ID、供給圧、真空値、成立時間、ワーク有無を確認してから持ち上げる。さらに持上げ後と搬送中も監視する。真空が注意値まで下がったら減速し、落下危険の少ない位置で停止。限界を外れたら安全側へ移し、現物確認後に再把持か排出を選ぶ。
原料搬送も同じで、モーターONは物料が流れた証明ではない。電流、重量変化、レベル、下流到着まで確認して初めて工程を進める。
PLCの出力は現物へ働きかけた記録でしかない。次工程へ進める根拠は、現物側の成立を確認した入力で作る。
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新工場で設備が動いた。
I/Oチェックも完了。旧工場のPLCバックアップとレシピも入れた。
それでも、同じ製品が作れるとは限らない。
理研ビタミンは京都工場の移転を前提に新工場を計画し、味覚糖は協力工場で行っていた原料加工を内製化する。こうした生産移管でPLC屋が確認したいのは、プログラムが同じかではなく、製品が実際に経験する条件が同じかだ。
蒸気圧、流量、配管長、センサ位置、原料温度が変われば、同じ設定値でも結果は変わる。PLCでは設備ID、レシピ版数、計測器の校正ID、設定値と実測値、試作ロット、品質状態を残す。
試運転完了後も初回品は品質保留。承認後に量産許可を出す。途中でタイマを変更した、センサを交換した、手動補正を入れたなら、許可を維持せず影響する確認工程へ戻す。
バックアップ復元は、機械を以前の設定へ戻す作業でしかない。
生産移管の完了とは装置が動いた時ではなく、新しい現場条件でも同じ品質を再現できると説明できた時だ。
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前工程はサイクルタイム通りに動いている。
それなのに、ラインの出来高が伸びない。
調べると、後工程が止まるたびに中間バッファが埋まり、前工程は完成品を抱えたまま待っている。雪印メグミルクのチーズ工場、タワーセミコンダクターの大規模投資、ニッパツの検査工程増強。能力増強のニュースでPLC屋が見たいのは、設備単体の最高タクトだけではない。
工程間では、仕掛品ID、払出し要求ID、受入予約、バッファ空き、レシピ、品質状態を持つ。下流停止時も、いきなり全停止ではなく、現在サイクルを安全に完了できるのか、新規投入だけを止めるのか、仕掛品をどこへ保持するのかを決める。
例えば検査機が止まったら、バッファに余裕がある間は処理を継続。注意水準で新規投入を禁止し、満杯になる前に上流を払出し可能状態で待機させる。復旧後は、先頭の現物ID、未確定判定、要求番号を照合してから順番に流す。
設備READYの数を増やしても、工程間の受渡しが曖昧なら仕掛品と復旧作業が増えるだけだ。
本当の増産設計とは、一台を速くすることではない。詰まった時に何を止め、何を流し切り、どの現物から再開するかまで決めることだ。
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バルブ診断に「要注意」が出た。
でも炉温も炉圧も安定している。
この時、診断ビットをそのまま設備停止へ入れると止まりすぎる。反対に、予兆だからと放置すれば、本当に追従できなくなった時を逃す。
アズビルが、中部鋼鈑の加熱炉に調節弁のオンライン診断サービスを納入した。PLCやDCS側で考えたいのは、診断結果を止める信号にすることではなく、現在の運転へ影響しているかを分けることだと思う。
例えば燃料ガス弁なら、
開度指令。
実開度と偏差。
診断レベルの継続時間。
炉温や流量などの工程値。
ここを同じ時間で見る。
診断注意が続いても、実開度が追従し工程値も安定しているなら、保全注意として補修準備へ回せる。
逆に偏差が広がり、流量や炉温を維持できないなら、診断レベルを待たずに負荷制限や安全停止へ進める。
予兆診断は、停止条件ではなく、停止が必要か判断する材料。
保全注意、工程制限、停止を一つのビットにまとめない。ここを分けると、診断を入れたせいで設備が止まりすぎることも、異常兆候を見ながら動かし続けることも減らせると思う。
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状態監視を入れたら、アラームが増えて設備がよく止まるようになった。
これでは予知保全が、停止要因を増やしただけになる。
アズビルは圧延工場の重要な調節弁をオンライン診断し、ダイキンはAIカメラによる設備点検を手掛けるLiLzへ出資。IO-Link対応の長距離変位センサも追加された。取れるデータは確実に増えている。
PLCで最初に分けたいのは、設備異常と測定不能。AIがメーターを読めない、通信が止まった、センサ取付部がずれた状態を、圧力ゼロや機械変位として扱わない。
有効なデータなら、現在値だけでなく継続時間、変化速度、設備重要度、現在工程を見る。軽い変化は履歴と点検依頼。悪化中なら新規投入を止めて計画停止。危険条件なら保護停止へ進む。
補修後も値が戻っただけでは再開しない。原因確認、試運転、基準値の再取得、関連インターロックの確認を終えて運転許可を作り直す。
状態監視で価値が出るのは異常を多く拾った時ではない。誰が、いつ、どの段階で止めるかまで制御仕様にした時だ。
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洗浄タイマは終了。
画面にも「洗浄完了」と出ている。
でも途中で、薬液の流量が一度落ちていた。
こういう時、30分回したという記録だけでは、本当に30分洗えたか分からない。
いなばペットフードが、ウエットフードを製造するタイ第5工場を建設する。食品ラインを考える時、PLCで見たいのは洗浄開始からの経過時間より、洗浄条件が成立していた時間だと思う。
例えば配管洗浄なら、
対象経路の弁位置。
洗浄液の温度。
循環流量。
濃度や導電率。
ここがそろっている間だけ洗浄時間を積算する。
ポンプが30分動いていても、途中で弁が切り替わったり、流量や温度が外れたりすれば、必要な条件で洗えていた時間は短い。
逆に、どの条件が何分不足したか分かれば、その工程だけ再実行するのか、最初から洗浄をやり直すのかを設備ルールで判断できる。
洗浄完了は、タイマ終了ではなく、必要条件がそろっていた時間で決める。
ここを分けると、洗浄異常をタイマ延長だけで処理せず、次品種を流してよい根拠までPLCの状態として残せる。
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EtherCAT全ノードがOperational。リモートI/Oも通信OK。記録計にも値が出ている。
それでも立上げ完了とは言えない。
10月9日には、920MHz帯の無線リモートI/O、EtherCAT対応モーション機器、64チャンネル記録計が紹介された。接続点が増えた時に怖いのは通信断だけでなく、正しい形式の値が間違った現物を指している状態だ。
例えば論理軸12へ指令したら、Z軸ではなくY軸が動く。Slot 2・CH4の入力は正常に変化するが、目的のセンサではない。記録計のCH17には温度らしい波形が出るが、実際は別系統の信号だった。どれも通信異常にはならない。
PLCや設定表には、Node、Slot、Channel、機器ID、実機名称、単位、スケール、設定版数を持たせる。交換・増設後は、一点ずつ入力し、低速で動かし、表示・方向・警報まで現物と照合する。確認が終わるまでは自動運転許可を出さない。
通信OKは入口にすぎない。設備を守るのは、つながった信号が本当にその現物を指していると確認した記録だ。
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無線が復帰した。
I/O値も読める。
でも、切断中に出した停止指令が、現場まで届いたかは分からない。
コンテックが、920MHz帯で見通し約1kmに対応するリモートI/Oを発売した。配線しにくい場所へI/Oを置けるほど、PLC側では通信断の前後を一続きに扱わない方がいい。
例えば離れたポンプ設備なら、
最終正常受信時刻。
入力の更新番号。
停止指令の番号と受付。
ポンプの実運転応答。
ここを合わせる。
通信が切れた瞬間に停止指令を出しても、PLC内の出力ビットがONになっただけかもしれない。再接続後に入力値が戻ったからと自動工程を続けると、ポンプが動いたまま、または途中で止まった状態から再開する可能性がある。
逆に、現地側が指令を受け付けたか、現在の運転応答や圧力がどうなっているかまで分かれば、継続、停止処理、初期化のどれへ進むかを決められる。
無線復帰は通信の復帰であって、工程状態の復帰ではない。
切断前の指令を再利用せず、現物を確認して新しい指令として出し直す。無線区間が増える設備ほど、この区切りが二重動作や勝手な再起動を防ぐと思う。
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「ここは、いつもの感じで」
引き継ぎでこう言われた後輩は、何も受け取れていない。
ベテランの頭には判断の根拠がちゃんとある。
ただ、言葉になっていない間は、後輩から見ると無いのと同じ。
言葉にすると2割こぼれる、という話も出てくる。
それでも8割を渡さないと、現場に残るのは0。
自分も後輩にインターロックの理由を聞かれて、うまく答えられなかったことがある。
分かっているつもりで、言葉は持っていなかった。
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前回、有人切替の話から。
その後、依頼者と話して方針が変わりました。
自動では返信しない。
システムは下書きを作るだけ。
確認して送るのは人。
最初は「自動化なのに？」と思いました。
でも実際のやり取りを見ると、悩みは一人ずつ違う。
定型文で返していい場面のほうが少なかった。
だから仕組みの役目は、返事を代わりに書くことじゃなく、
誰に、何を、いつ返すべきかを並べておくこと。
最後の一言は人が決める。
自動化は人を外すためじゃなく、人の判断を速くするためのものだと思っています。
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立上げで動かない設備にイラついて原因を追うと、だいたい自分の書いたラダーだった。
怒っても1ビットも変わらない。
AIに「何度言っても通じない」ときも、通じていないのはこっちの頼み方のほう。
暴言を言ったあとどう感じたか、の調査結果が記事に出ている。新人の頃の自分がそのまま載ってた。
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安全通信で非常停止が入り、インバータは減速。STOも成立した。
それでも、リセットと同時に自動再開してよいとは限らない。
安川電機が、CIP Safety経由でSTOとSS1-tを扱うインバータ用オプションを発売した。オムロンも、CIP Safety対応I/Oなどを使う盤レス化を強化している。配線や安全リレーを減らせるのは大きい。
ただPLC・安全制御では、停止要求、SS1-t減速中、STO成立、機械停止、原因除去、手動リセット、再起動許可を分けたい。SS1-tの設定時間が終わっても、慣性負荷が物理的に止まった証明にはならない。
通信が戻った。ガードも閉じた。でも停止中に作業者がワークを動かした、軸を手動退避した、盤外I/Oを交換したなら、旧工程からは再開しない。軸位置、ワークID、構成情報、旧指令を照合し、継続、退避、初期化へ分岐する。
塗装ロボットなら、ロボット停止だけでなく、塗料、高電圧、エア、排気、塗装済み区間も確認する。必要なら安全低速で退避し、品質保留へ送る。
省配線は、安全状態を省略する理由にはならない。安全通信が正常であることと、人と設備が再起動できる状態であることを最後まで分ける。
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振動値が上がった。
ベアリング劣化に見える。
でも、その時だけモーターの回転数と負荷も違う。
こういうデータを同じしきい値で比べると、正常な負荷変動まで故障予兆に見えてしまう。
TURCKが、未圧縮の振動データをIO-Linkで取得できる「CMVT-M8TE」を発表した。生波形まで取れるなら、PLC側で先に決めたいのは、いつ取得するかだと思う。
例えばコンベヤーのギヤモーターなら、
工程ステップ。
定速成立と回転数。
モーター電流。
振動データの取得番号。
ここを同じ記録へ結び付ける。
起動中の波形と定速運転の基準値を比べれば、正常でも警報が出る。反対に、同じ回転数・負荷で衝撃成分が増えているなら、軸受や緩みを点検する根拠になる。
重量物の時だけ振動と電流が一緒に上がるなら、部品交換の前に搬送抵抗やワーク干渉を疑える。
振動は大きさより、同じ運転条件で比べる。
生データの価値は、波形をたくさん保存することではない。故障なのか、工程条件が違うだけなのかを分け、次に見る場所を決められることだと思う。
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