JPH0372432B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、FMS（フレキシブル・マニフアクチ
ユアリング・システム）における段取りおよび加
工の実施方法に関し、特に、負荷計算と加工基準
情報とに基づいて自動的に段取りスケジユール・
データおよび加工スケジユール・データを作成
し、それらのデータにより実施される段取り・加
工方法に関する。

近年、FA（フアクトリ・オートメーシヨン）が
発達し、しかも、従来の単なる大量生産方式では
なく、量も種類も多様に変化するニーズへ柔軟に
対応して行くFMSの時代になりつつあるが、こ
のFMSを、コンピユータの管理下で、総合的か
つ自動的に運転して行くためには、段取りおよび
加工の方法も、従来の如く人間の主観と思考に頼
つて作成された加工計画により運転するのでは能
率的でない時代となつて来た。FMSにおいては、
上位コンピユータで決定される生産計画および部
品調計画などに基いて、加工開始日や納期日を厳
しく管理され、一方では、ワーク側、機械側、工
具側それぞれの優先度を考慮し、また、１つの工
程が独立したものでなく、その前段および次段の
工程と有機的な関連性で設定されなければ、円滑
な流れも変化への柔難性も生じない。

従来の段取り・加工方法では各工程を独立した
存在としてスケジユールするのみで、生産管理の
首尾一貫した流れの中で、総合的な視野と連続的
な関連性をもつて作業を実施する方式はなかつ
た。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、上位
コンピユータの生産計画に基き、ワーク側、機械
側および工具側の状態を把握しつつ、かつ工程間
の段取りと関連性を考慮しつつ、FMSを効率的
かつ柔難に運転できる段取り・加工方法を提供す
ることにある。

本発明は、上記の目的を達成するために、
FMSの全作業スケジユールから部品加工の日程
および工程を示す日程データおよび工程データを
作成し、加工作業の負荷計算を行う負荷計算手順
と、この負荷計算手順から予定期間毎に加工する
ための予定期間スケジユール・データを求め、こ
の予定期間スケジユール・データから部品別の各
日毎の工程を仕分けする部品別日毎スケジユー
ル・データ作成手順と、作成された部品別日毎ス
ケジユール・データのうち、人手を加えず段取り
替を要しない工程を区分し、この工程に検索のた
めのマークを付与する同日複数工程加工処理手順
と、前記部品別日毎スケジユール・データの日毎
データから工程別に加工時間を抽出し、日毎に集
計する工程日毎スケジユール・データ作成手順
と、集計された工程別日毎スケジユール・データ
の24時間を超過するとき、その超過の工程分を次
日に繰越す残作業処理手順と、予め設定された部
品別の作業データを参照し、段取り替の必要な加
工については、その加工の有無を指定して抽出
し、時刻毎に並べ換える手順と、パレツトおよび
治具の種類に応じて使用優先順位を決める手順
と、同日に使用される複数の工具よりなる工具群
を用いて加工される部品を抽出し、得られた部品
データを工具別に並べ換える手順と、並べ換えた
データに作業予定時刻を付与し、作業時刻を確定
する作業時刻確定手順と、作業別に対応するパレ
ツト・データを検索し、固有のパレツト番号をア
サインするパレツト番号付与手順とからなり、前
記各手順により作成される段取りスケジユールお
よび加工スケジユールに従つて段取りおよび加工
を実施することを特徴とする。

以下、本発明を実施例と図面によつて詳細に説
明する。

第１図は本発明を実施するに好適なFMSライ
ンの概略構成図である。

第１図において、システムは管理部門と作業部
門とで概略構成され、管理部門はライン管理制御
部１００および総合管理制御部１０１を備えてい
る。ライン管理制御部１００はシステムオンライ
ン中の各加工工程の流れを、スケジユールに従つ
て柔軟に管括し、その上位にある総合管理制御部
１０１は準備情報としてのNCデータ、工具室１
２０における工具管理データ、加工スケジユール
データおよび段取りスケジユールデータ等を総合
的に把握して管理している。ライン管理制御部１
００と総合管理制御部１０１は、CCU（コミユニ
ケーシヨン・コントロール・ユニツト）間でモデ
ム（変復調装置）を介して接続され、データの送
受信が行なわれる。

作業部門では主制御装置１０２がライン管理制
御部１００から刻々と送信されるデータを逐次各
NC機１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ
のNC装置１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０
４ｄに指令を与える。ライン管理制御部１００と
共に主制御装置１０２およびNC装置１０４ａ，
１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄは光データハイウ
エイ１０５にリンケージされ、NLU（ネツトワー
ク・リンケージ・ユニツト）を介して必要なデー
タを必要な時に適宜取り込むようになつている。
また、主制御装置１０２は軌道１０６，１０７上
を走用する無人台車１０８、スタツカ・クレーン
１０９を制御する地上盤１１０とも接続されてい
る。さらに工具の供給を行なうツールステーシヨ
ン１１９および段取りステーシヨン１１１にある
主として段取りの手動操作を司どる操作盤１１
２、および段取り情報の入力と段取りの指示を表
示する端末機１１３が接続されている。

作業者は、負荷計算され作成された段取りスケ
ジユールデータおよび加工スケジユールデータを
端末機１１３の操作により出力し、一日の作業ス
ケジユールを確認する。

段取りステーシヨン１１１では、必要なワーク
と必要なパレツトをワークストレージ１１４およ
びパレツトストレージ１１５から選定し、取付け
ステーシヨン１１６で所要の治工具を用いてワー
クをパレツトに取付ける。

その日のスケジユールに従つて準備完了となつ
たパレツトＰは、段取り側パレツトストツカ１１
７に収納される。上記のパレツトストレージ１１
５には各種のパレツトが用意されている。パレツ
トの種類はワークの取付け積載個数や加工方法に
よつて決定される。

このように、システム全体が有機的に構成され
ているので、FMSにおいては、それぞれの工程
が独立した存在ではなく、前記NC機１０３ａ〜
１０３ｄの内部でのワークの流れ、また、各機械
間のワークの渡し方が重要になつて来る。しか
も、このワークの流れは、更にもう１つの要素と
して、ワークを積載するパレツトの積載個数によ
つて左右されるので、検討が一層複雑になる。第
２図はワークを取付ける各種のパレツトの例を示
す。第２図イに示す平板パレツトPO１は、通常
１個〜４個のワークを取付けできるが、ワークの
５方向から加工する工程ではワーク１個の積載が
適当であり、１方向からのみ加工する工程ではワ
ークを４個取付けてもよい。凸パレツトPO２
（第２図ロはワークを２個取付けるものであり、
角柱パレツトPO３第２図ハは、４個のワークを
それぞれの面に取付けて加工するのに適してい
る。第２図ニおよび第２図ホに示すパレツトPO
４，PO５は、それぞれ特殊パレツト（Ｌ形、三
角柱）の例であり、加工方法によつては採用され
るもので、これ以外にも種々のパレツトを必要と
する。また、ワークサイズによつてもパレツトの
種類が用意されている。

これらのパレツトのいずれを選択するかは、加
工方法により決定されるが、それが段取り替えの
有無および当該部門の作業の流れを左右する要素
ともなる。

第１図のFMS各制御系統の管制下において、
段取り側パレイトストツカ１１７に準備されたパ
レツトＰはスタツカ・クレーン１０９によつて機
械側パレツトストツカ１１８の所定位置に一旦待
機される。主制御装置１０２の指令によつて所望
のパレツトＰは無人台車１０８で搬送され、例え
ば工程MC５１のNC機１０３ｂに搬入される。
加工の済んだパレツトＰは、無人台車１０８によ
つて、次の工程に移行するか、あるいは機械側パ
レツトストツカ１１８に載置される。

第３図は、本発明を実施した段取り・加工スケ
ジユール・データ作成手順の一例を示す説明図で
ある。図において、作成手順は、負荷計算手順
１、部品別日毎スケジユール・データ作成手順
２、同日複数工程加工処理手順３、工程別日毎ス
ケジユール・データ作成手順４、残作業処理手順
５、作業時刻確定手順６およびパレツト番号付与
手順７で構成されていて、作業時刻確定手順６
は、段取り替を必要とする昼加工指定による並べ
換え６１パレツトおよび治具種類による優先順位
処理６２および工具群による並べ換え６３の３つ
の処理手順を含んでいる。各手順は、その都度、
オンライン記憶領域に格納されたデータ・フアイ
ル１１〜１９の検索と効正とを伴い、そして、最
終手順８では、段取りスケジユール・データ８１
および加工スケジユール・データ８２の２つのフ
アイルを作成する。また、作業時刻確定手順６の
各段では、既格納済みの作業データ・フアイル２
１が利用され、同様にパレツト番号付与手順７で
は、パレツトデータ・フアイル２２が使用され
る。

次に、上記各手順を更に詳細に説明する。

上位コンピユータから全作業スケジユール・デ
ータが与えられると、本発明を実施するFMSで
は、まず、その全作業スケジユール・データから
当該FMS部門を経由する作業を検索し、日程管
理および工程管理について、それぞれ検討する。
前記日程管理は、当該FMS部門が担当する作業
に必要なパレツト数とロツト数とを演算し、算出
された数値により各ロツトへ各パレツトを割当て
て、各ロツト毎の加工開始日、加工終了日および
優先順位を設定する。第４図は、その割当てを示
す程図で、例えば、全作業の開始日が２月１日、
納期日が２月５日だとして、全加工期間d₁＝５日
が抽出され、作業内容による最短加工期間d₂が２
日であると、完成期待日Ｄは２月２日〜２月５日
の４日間になり、所要パレツト数が６であれば、
これを第４図の如く、納期日側から４つのロツト
に割当てた日程データを作成する。また、前記工
程管理は、当該FMS部門が担当する作業の各工
程を作業基準データと参照し、各工程毎にパレツ
トのワーク積載個数および段取り替の有無を検討
し、ワーク順送の分岐と合流とを設定する。第５
図は、工程間の分岐と合流と段取りの一例を示す
説明図で、まず作業者による乗せ段取り５１でワ
ークをn₁＝４個ずつ各パレツトに配置されたワー
クは第１の工程０１１を実施されるが、続く第２
の工程では作業内容によりワークn₂＝２個型のパ
レツトＬか使用できないので、段取り替５２で、
工程０２１および０２２へ分岐し、更に段取り替
なし５３のいわゆる渡り加工で第３の工程０３１
および０３２へ順送され、第４の工程０４１では
ワークn₄＝４個型パレツトなので、再び段取り替
５２で合流する。加工を終了したワークは、作業
者によるおろし段取り５４で、当該部門を離脱す
る。なお、ここで検討の対象となつている分岐も
しくは合流と称する部分は、必ずしも具体的に複
数台の機械に分乗させることではなく、例えば１
台の機械で０２１を実施したのちに０２２を実施
する方法もある。検討の対象となるのは、分岐も
しくは合流が段取り替を要するという点であつ
て、自動処理の連続した流れを停止して人手を加
える必要があり、通常は昼作業の範囲に入る。こ
れに対して、わたり加工は人手を要さず、同一日
に複数工程加工を連続させることができる。

上記検討を終了したデータは日程データ１０１
と工程データ１０２とにまとめられるが、この２
つのデータを第３図における負荷計算手順１で総
合すると、第６図に示す負荷山積みが得られる。
すなわち、当該FMS部門が担当する加工作業の
負荷は、第６図に示すように、各日毎に、かつ各
工程別に、ワークすなわちＡ〜Fa，Fbの各生産
部品別の加工時間を積算して行けば、明らかにな
る。このデータは、理論的には当然連続性のもの
であるが、便宜的に１週間単位で抽出し、しか
も、前週および次週の受継ぎや引継ぎなどの関連
性を有する週間スケジユール・データ１１として
フアイルされることになる。この週間スケジユー
ル・データ１１は、前記の山積みで図示したよう
に、日毎、工程別、部品別の３次元的に負荷を集
計したフアイルの集合体であるので、その３つに
ついては容易にソートすることができる。

第３図において、第２段の部品別日毎スケジユ
ール・データ作成手順２は、前記週間スケジユー
ル・データ１１から部品別に各日毎の工程を仕分
けして、部品別日毎スケジユール・データ１２を
作成するものである。第７図は、その部品別日毎
スケジユール・データ１２をプリントアウトした
一例を示す見本図で、データは部品別に各日毎に
まとめられ、工程名、部品のワーク個数、加工開
始日、加工完了日および加工所要時間などを項目
に含有している。

この部品別日毎スケジユール・データ１２の中
で、前記渡り加工で段取り替を要しないものは、
同日複数工程加工が可能なものとして、以降の優
先順位付けに使用するため、第８図に示すよう
に、検索マーク（フラツグ）、１３ａを付与する。
これが、同日複数工程加工処理手順３である。

次に、工程別日毎スケジユール・データ作成手
順４は、前記のデータ１３から工程別に加工時間
を抽出し、日毎に集計する。第９図は、工程別日
毎スケジユール・データの配列を例示する図で、
この段階では、部品Ａ，Ｂ，Ｃ…を順次的に並べ
るだけである。なお、並べた結果が単位加工時間
の関係で24時間を超過する場合もあるが、この場
合は最終位の部品ＦをFaとFbとに分けて、実際
には１工程として加工作業するのだが、スケジユ
ール・データとしては、第１０図に示す超過分
Fbを次日に繰り入れる処理をする。これが、残
作業処理手順５である。

さて、各加工作業には、部品名すなわちワーク
の種類と作業内容によつて、工程やパレツトの種
類、治具の種類、段取りの有無、昼・夜作業の区
別、工具群名などの基準が、例えば第１１図に示
されるような作業データとして設定され、作業デ
ータ・フアイル２１に格納されている。

作業時間確定手順６は、上記の作業データ・フ
アイル２１を参照しつつ実施され、まず第１０図
に示される残作業処理済の工程別・日毎スケジユ
ール・データを第３図におけるメモリ・フアイル
１５から抽出し、前記作業データの昼加工指定の
有無と参照し、昼加工指定あるものを昼時間に一
括する。この昼加工指定並べ換え６１を終了した
データフアイル１６の一例を示す図が第１２図
で、部品Ａは夜作業ｎで可能な後半を含んでいる
ので昼作業ｄの最後に配されている。

次に、パレツトおよび治具種類による優先順位
処理６２が実施される。パレツト種類は前記積載
個数の制限数以内とされ、また、同一治具の使用
は、治具確保と運用の柔軟性を考慮して、一定時
間、例えば４時間以上離されることを原則とす
る、第１３図に示す例において、部品例Ｄの順位
が移動しているのは、部品例Ａと同一の治具JO
１を使用するためである。

最後に、工具群による並べ換え６３が実施され
る。工具は、パレツトやマガジンなど常に複数で
供給される手段で扱われるので、工具群として自
動共給システム化されていて、スケジユール上で
も、同一群を連続させることが効率的である。第
１４図に示すフアイル例１８のように、その工程
MC５０における前日の最終作業に使用される工
具群が例えばTO３であつたとすると、当日の最
初も、その工具群TO３を使用する部品例Ｅが昼
指定の組から検索され、並べ換えられる。夜指定
の組も工具群TO１の使用を重視して部品例Ｆお
よびＤがＡの次順に続けられるが、前記治具JO
１の制限によつてＤがＦの前順になることはな
く、また、Ｆによつて４時間以上のインターパル
が保たれることも確認される。

そして、順番が確定したデータには、その加工
開始時刻がそのまま付与されて確定される。

この段階のフアイル１８で、スケジユール・デ
ータには既にパレツトの種類PO１，PO２…が書
込まれているが、自動制御用のデータとしては、
更に具体的なパレツト個々の番号がアサインされ
る方が便利である。パレツトは、前記のように、
ワークや治具によつて積載個数や使用法が微細に
規制されるので、それらのデータを総括したパレ
ツト・データ・フアイル２２が、通常、記憶領域
に格納されている。第１５図は、パレツト・デー
タの一例を示す図で、図イは種類別のパレツト番
号索引であり、図ロは番号順に各パレツトの現在
アサイン情報を治具コードや前部品名と次部品名
とを有機的に関連させて書込んだ登録簿で、前回
部品後の処理は、図ハに示される段取りコードを
付して、処理される。

第３図において、上記のパレツト番号付与手順
７が終了すると、作成されたデータ・フアイル１
９は、第１６図に示すように、ほぼ完成されたも
のになる。ここで、渡り加工のパレツト番号が２
つ以上ある場合は、同日複数使用パレツト以外の
パレツト番号がアサインされるべきであり、ま
た、前記治具の場合と同様に、同一のパレツトす
なわち同一のパレツト番号は４時間以上隔離して
アサインされることが確認される。

このようにして作成されたデータ・フアイルの
集合体から、本発明は、段取りスケジユール・デ
ータ８１および加工スケジユール・データ８２の
２つのデータ・フアイルを作成して、加工作業に
使用する。

第１７図は、加工スケジユール・データをプリ
ントアウトした一例を示す見本図で、加工スケジ
ユール・データは工程別かつ日毎に抽出、作成さ
れていて、オーダが時刻順に確定され、そのまま
機械側の進行状態の管理に使用される。

第１８図は、段取りスケジユール・データをプ
リントアウトした一例を示す見本図で、段取りス
ケジユール・データは当該FMS部門における所
要の段取りを時刻順に一括して示し、作業者の作
業管理に使用される。

段取りスケジユールデータ８１を作成する場
合、上記のパレツトデータフアイル２２を参照し
作業者の段取り方法について詳細に検討する。段
取り情報は、作業者がこれから行なうべき段取り
方法を、パレツトに対するワークまたは該パレツ
トに取付けあるいは取外す治具について決定する
ことである。前記したように段取り作業の基本に
は所請降ろし段取り５４（第５図）と載せ段取り
５１、および工程間段取り替５２がある。

段取りスケジユールデータ８１の見本図第１８
図において、段取りコードの前段２桁はパレツト
データ第１５図ハの降ろし段取り作業を示し、後
段の２桁は載せ段取り作業を示す。段取りコード
００は降ろし段取り作業がないことを示すもので
ある。段取りコード（第１５図ハ）の選定にあた
つては、パレツトデータ第１５図ロの情報に基づ
いて行なわれる。例えば第１８図の段取りスケジ
ユールデータにおいて、時刻18：00におけるパレ
ツト番号＃001では、パレツトデータ（第１５図
ロ）を参照し、部品名Ａの段取り替えを行なうに
あたり、前部品名C′および前治具JO５の降ろし
段取り作業（段取りコード０１）をし、部品名Ａ
を治具Ｊ０１によつて取付ける載せ段取り（段取
りコード１１）作業であることを意味する。

FMSにおける加工作業は、上位コンピユータ
からの全作業スケジユールに基く規制、ワーク
側、機械側および工具側それぞれの優先度を配慮
した柔軟な運用、人間が参加せざるを得ない段取
り替の有無と昼夜加工の指定などの要点が大きな
影響度を有するものであるが、以上、説明したと
おり、本発明による各手順を備えて作成されたス
ケジユール・データは、上記の要点をすべて検討
して作成されたものであり、そのスケジユール・
データから抽出された段取りスケジユール・デー
タおよび加工スケジユール・データを使用して、
機械作業および人間の作業を管理しつつシステム
を運転する段取り・加工方法は、本発明の目的を
達成し、生産効率の向上とニーズへの柔軟な対応
とに大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はFMSの一例の制御系統図、第２図は
パレツトの各例の斜視図、第３図は本発明による
スケジユール・データ作成手順の説明図、第４図
は日程データの説明図、第５図は工程データの説
明図、第６図は負荷山積みの説明図、第７図〜第
１８図はデータ・フアイルの見本図である。 １００……ライン管理制御部、１０１……総合
管理制御部、１０３ａ〜１０３ｂ……NC機、１
０５……光データハイウエト、１１９……ツール
ステーシヨン、１２０……工具室、PO１〜PO８
……パレツト種類、JO１〜JO８……治具種類、
TO１〜TO３……工具群、１〜８……手順、１
１〜１９……オンライン記憶領域、２１，２２，
８１，８２……メモリ・フアイル、５１……乗せ
段取り、５２……段取り加工、５３……渡り加
工、５４……おろし段取り。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加工工程により積載個数の異なるパレツトに
   生産部品を積載し、所要の都度にパレツトの段取
   り替を行いながら、全作業スケジユールに基く日
   程で、加工を行い、生産部品の種類および数量に
   柔軟に対応するFMS（フレキシブル・マニフアク
   チユアリング・システム）の段取り・加工方法に
   おいて、 FMSの全作業スケジユールから部品加工の日
   程および工程を示す日程データおよび工程データ
   を作成し、加工作業の負荷計算を行う負荷計算手
   順と、 この負荷計算手順から予定期間毎に加工するた
   めの予定期間スケジユール・データを求め、この
   予定期間スケジユール・データから部品別に各日
   毎の工程を仕分けする部品別日毎スケジユール・
   データ作成手順と、 作成された部品別日毎スケジユール・データの
   うち、人手を加えず段取り替を要しない工程を区
   分し、この工程に検索のためのマークを付与する
   同日複数工程加工処理手順と、 前日部品別日毎スケジユール・データの日毎デ
   ータから工程別に加工時間を抽出し、日毎に集計
   する工程別日毎スケジユール・データ作成手順
   と、 集計された工程別日毎スケジユール・データの
   24時間を超過するとき、その超過の工程分を次日
   に繰越す残作業処理手順と、 予め部品別の作業データ内に設定された段取り
   替の必要な加工指定の有無データに基づき、前記
   残作業処理済の工程別日毎スケジユール・データ
   内にこの指定有の工程がある場合、前記工程別日
   毎スケジユール・データを指定有の工程の群と指
   定無の工程の群とに分けて並べ換える手順と、 パレツトおよび治具の種類に応じて使用優先順
   位を決める手順と、 同日に使用される複数の工具よりなる工具群を
   用いて加工される部品を抽出し、得られた部品デ
   ータを工具別に並べ換える手順と、 並べ換えたデータに作業予定時刻を付与し、作
   業時刻を確定する作業時刻確定手順と、 作業別に対応するパレツト・データを検索し、
   固有のパレツト番号をアサインするパレツト番号
   付与手順とからなり、 前記各手順により作成される段取りスケジユー
   ルおよび加工スケジユールに従つて段取りおよび
   加工を実施することを特徴とするFMSにおける
   段取り・加工方法。