JPH05233644A - 計算機ベース製造システム内での素材の移送を最適化するための方法及びシステム - Google Patents

計算機ベース製造システム内での素材の移送を最適化するための方法及びシステム

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JPH05233644A
JPH05233644A JP26573792A JP26573792A JPH05233644A JP H05233644 A JPH05233644 A JP H05233644A JP 26573792 A JP26573792 A JP 26573792A JP 26573792 A JP26573792 A JP 26573792A JP H05233644 A JPH05233644 A JP H05233644A
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Donald R Flinn
ドナルド・アール・フリン
John F Laszcz
ジョン・エフ・ラスゼックズ
David H Withers
デヴィッド・エッチ・ウィザース
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 計算機ベース製造システム１０内において最
適の素材移送の製造経路を求める方法及びシステムを提
供する。 【構成】 各々が計算機ベース製造システム１０内のワ
ークステーションに対応する複数の行と列とを有する輸
送マトリックスが作成される。選択された行と列の交差
点に位置するマトリックス内のセルにおいて、対応する
ワークステーション間の可能な全ての輸送手段３０の特
性がリストされる。適切な輸送特性、例えば、輸送の種
類、速度／距離、輸送時間、能力、許可手続き、易損
性、コスト、及び輸送システムの現況等がセルにリスト
され、及びその後は動的に更新される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、計算機ベース
製造システムの改善に関し、特に、計算機ベース製造シ
ステム内のワークステーション間における素材の移送の
最適であるルートを求める方法の改善に関する。本発明
は、さらに、計算機ベース製造システム内のワークステ
ーション間で、素材を輸送するための多数の利用可能な
ルートから、輸送に最適であるルートを自動的に求める
方法とシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】計算機ベース製造システムは、従来の技
術でよく知られている。新製品の設計、開発、及び製造
のプロセス、又は従来の製品の大幅な変更は、製品管理
及び製造管理に多くの労力を強いる。一定の期間内に最
小のコストで製品を販売する一方で、製品の品質を維持
することは重要なことである。今日の激しい競争社会に
おいて、製品管理及び製造管理は、新製品の複雑性、各
国間にわたる製造の複雑性及び競争の性格の変化等の理
由から生じる多数の問題を処理するために、情報が必要
である。可能な限りの低コストの製品の製造は、全産業
にとって重要な必要条件である。
【０００３】製造管理の分野に関して書かれているテキ
ストは多い。例えば、JosephOrlicky著者の"素材調達計
画"（"Material Requirement Planning"、publishedby
McGraw-Hill）は、ほとんどの事業計画の産業規格の規
範となっている。製造現場における計画と実務の概念
は、今日でも受け入れられ、この概念に基づくソフトウ
ェアがよく売られている。素材の供給の点から考える
と、上記システムは、素材の供給において先入れ先出し
方式（ＦＩＦＯ）の一般の概念だけを考慮している。D
r.D.T.PhillipsとG.L.Hoggの共著の論文の"製造現場作
業における素材供給方法の現況調査"（"A State-of-the
-Art Survey of Dispatching Rules forManufacturing
Shop Operations"、International Journal of Product
ionResearch、Volume 20、No.1、pages 27-45）は、計
画プロセスで利用できる変則の供給方法を提案する。
【０００４】ＩＢＭ社は、"遂行能力の計画と連続オペ
レーション・システム"（"CapacityPlanning and Opera
tion Sequencing System（CAPOSS）"、described inEdu
cation Guide No.SR19-5004-0、published by Internat
ional BusinessMachines Corporation）と呼ばれるプロ
ダクトを開発した。これは、先行のオペレーションの完
了後に実行される次のオペレーションを求めることがで
きる順序形式の静的供給関数を提供する。
【０００５】今日の製造設備の重要な特徴は、ワークス
テーションでの部品の保管に必要である在庫及びその床
面積を最小にするために、部品及び素材の供給システム
を改善することである。いわゆる"ジャスト・イン・タ
イム"と呼ばれる在庫調整システムの効率性及び経済性
は、現在よく認められ、多くのシステムがこのような配
送システムを採用しようとしている。例えば、米国特許
第４６６９０４７号は、"ジャスト・イン・タイム"供給
システムを実現するために利用される自動部品供給シス
テムを開示する。
【０００６】米国特許第４４７２７８３号は、複数の数
値制御工作機械を利用する改善フレキシブル製造システ
ムを記載する。上記記載のシステムは、管理する制御コ
ンピュータに従って、経路指定情報を素材加工システム
制御装置に提供し、その情報に応答して様々な工作機械
へのパレットの移送を製造経路によって制御する。この
システムは、新方式で指定した種類の製造ラインを制御
する。
【０００７】同様に、米国特許第４５６１０６０号は、
複数のワークステーションを含むワーク・エリア内での
製品の流れの制御、及び進行中の作業の状態に関するリ
アル・タイムの情報を得るシステムについて述べる。
【０００８】前述の方法のどれもが、易損性、寸法又は
重量を始めとする様々な要素を考慮する一方で、ワーク
・センター間の素材及び製品を輸送するために利用可能
な他の方法から最良の方法を求める手段を述べていな
い。
【０００９】現代の輸送システムは、製品を製造ワーク
・センター内の各ロケーション間での輸送において、素
材の移送に利用可能である複数のモードは、もはや普通
ではないほど非常に複雑になり、このような輸送におけ
る複数のモードの可用性が、計算機ベース製造システム
内で輸送される製品に最適である輸送経路を求める業務
の複雑性を実質的に増加させた。さらに、製造プロセス
は、その工程全体にわたる製品の輸送を、より高等なレ
ベルの制御を必要とする広い地域に分散させられる。従
って、ダイナミックに変化する環境内において、製造工
程における素材の移送を最適化するために利用できる運
搬方法とそのシステムが必要である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、改良
型計算機ベース製造システムを提供することにある。
【００１１】本発明の目的は、計算機ベース製造システ
ム内で、ワークステーション間の素材の移送のために最
適であるルートを求める方法及びシステムを提供するこ
とにある。
【００１２】本発明の目的は、自動処理に適した計算機
ベース製造システム内で、ワークステーション間で素材
を輸送するために、多数の利用可能なルートから最適で
あるルートを求めるための改善された方法及びシステム
を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成する方
法とシステムについて、及び計算機ベース製造システム
内での、最適な素材移送製造経路を求める方法及びシス
テムについて述べる。計算機ベース製造システム内のワ
ークステーションにそれぞれが対応する複数の行と列と
を有する輸送マトリックスが作成される。選択された行
と列の交差点に位置するマトリックス内のセルにおい
て、行と列のそれぞれに対応するワークステーション間
で可能な全ての輸送手段の特性がリストされる。適切な
輸送特性、例えば、輸送の種類、速度／距離、輸送時
間、能力、許可手続き、易損性、コスト、及び輸送シス
テムの現況等がセルにリストされ、及びその後は動的に
更新される。選択された製造経路を識別後、選択された
ワークステーション間での素材の輸送におけるユーザの
入力に基づく最適のルート、例えば、最短時間、最小コ
スト、又は最も信頼のおける輸送の形態を求めるため
に、輸送マトリックスの分析が利用される。
【００１４】
【実施例】ここで図１を参照するに、計算機ベース製造
システム１０内の複数のワークステーションの系統図が
示されている。例示されるように、計算機ベース製造シ
ステム１０は、複数のワークステーション１６、１８、
２０、２２、２４、２６及び２８で構成される。当業者
は、例示されている各ワークステーションは、素材に対
して作業が行われる又は製造工程中に素材が保管される
ロケーションであることが理解できよう。勿論、各々の
ワークステーションは、外国のロケーション、国内の複
数のロケーション、製造工場敷地内の建物間の複数のロ
ケーション、又は同一建物内のワーク・セル又はワーク
・エリアの複数のロケーションを表すことができる。各
ワークステーションを結ぶ線は、個々のワークステーシ
ョンを矢印を用いて結びつけて系統的に表される様々な
輸送手段３０である。
【００１５】図１に系統的に示される輸送手段３０は、
コンベヤ・ベルト・システム、台車、トラック輸送ルー
ト、空輸ルート又は他の様々な種類による輸送を始めと
する複数の種類の輸送を表す。さらに、実際には、選択
されたワークステーションを第２の選択されたワークス
テーションと結ぶために、図１に単一の輸送手段３０が
示されているが、製品をあるワークステーションから第
２のワークステーションに再移送するために、複数の輸
送手段が利用できることを当業者は理解できよう。
【００１６】また、図１にはコンピュータ１２が示され
ている。コンピュータ１２は、計算機ベース製造システ
ム内の計画及び制御操作に利用するのに適しており、Ｉ
ＢＭ社のＡＳ／４００を始めとする他の適切なコンピュ
ータを用いることができる。表示画面４０が、コンピュ
ータ１２内に示されており、本発明の教示に従って作成
される輸送マトリックスを表示及び描写するために、本
発明の方法及びシステムに従って利用される。さらに、
図形ポインティング装置１４が、この分野の専門家によ
く知られている使用のためにコンピュータ１２に接続さ
れており、後で説明されるように、輸送マトリックス内
でデータを処理するために利用される。
【００１７】ここで図２を参照するに、本発明の方法及
びシステムに従って作成される輸送マトリックス表示画
面４０を示すコンピュータ表示画面の絵画的表示が示さ
れている。例示するように、輸送マトリックス表示画面
４０は、各々が計算機ベース製造システム１０（図１参
照）内の選択されたワークステーションに対応する複数
の行と列を有する。従って、行４２はワークステーショ
ン１に、行４４はワークステーション２に、行４６はワ
ークステーション３に、そして行４８はワークステーシ
ョンＮにそれぞれ対応する。同様に、輸送マトリックス
表示画面４０内の各列は、また、計算機ベース製造シス
テム１０内のワークステーションそれぞれに対応する。
すなわち、列５０、５２、５４、及び５６は、それぞれ
ワークステーション１、２、３、及びＮに対応する。
【００１８】勿論、当業者は、輸送マトリックス表示画
面４０が、計算機ベース製造システム１０の範囲内に各
ワークステーションを収納するのに必要な大きさに作成
できることが理解できよう。以降、本発明の重要な特徴
である、輸送マトリックス表示画面４０内の各セルは、
輸送手段のリスティングと対応し、及び素材を指定の行
と対応するワークステーションから指定の列と対応する
ワークステーションに輸送するのに利用可能な、これら
の輸送手段に対応する特性と対応する。勿論、ワークス
テーションと同一のワークステーション間の輸送は不必
要なので、輸送マトリックス表示画面４０の対角線上は
空白にされるか、あるいはワークステーション内の局地
的な移送、例えば、入出力バッファとして利用できる。
【００１９】図２記載の実施例では、各輸送手段の具体
例が絵画的に示されている。すなわち、コンベヤ・ベル
ト、輸送台車、トラック又は飛行機の絵画的描写が、輸
送の手段を示すために利用され、輸送マトリックス表示
画面４０内で種々のセル６０で例示されるように、素材
を、あるワークステーションから他のワークステーショ
ンに輸送するために使用される。さらに、素材を指定の
ワークステーションから第２のワークステーションに輸
送する複数の輸送手段がある場合、輸送マトリックス表
示画面４０は、自然界の３次元寸法、又は二者択一的
に、他の輸送手段の絵画的表示が、各々のセル６０に含
まれる。これに関しては後述説明とする。また、図２に
はマウス・ポインタ６４が示されており、指定の輸送手
段を選択するために、いわゆる"ポイント＆クリック"方
式で利用され、クリック後、その輸送手段に関する特性
を表示する。これに関しては後述説明とする。
【００２０】ここで図３を参照するに、輸送特性の追加
の表示を含む図２のコンピュータ表示画面の絵画表示が
示されている。例示されるように、図２の輸送マトリッ
クス表示画面４０が表示され、好ましくはマウス・ポイ
ンタ６４のような、視覚的な選択装置を使用して、行４
２と列５２の交差点にある指定のセル６０が選択されて
いる。このような選択に対応して、セル６０で表示され
る指定の輸送手段に対応する複数の特性を有する輸送特
性ビューポート６６が表示される。本発明の実施例で
は、輸送の種類、速度／距離、又は輸送時間、能力、必
要な手続き、易損性、コスト、及び輸送の種類の現況を
始めとする特性が表示される。さらに、図３で示すよう
に、ワークステーション１とワークステーション２間に
は他の輸送手段があることを指摘する第２の輸送特性ビ
ューポート６８が、重複して表示される。
【００２１】ここで図４を参照するに、図２のコンピュ
ータ表示画面の、ワークステーションの行又は列の実施
例の拡大絵画表示が示されている。例示するように、本
発明の実施例では、ワークステーション１に対応する行
４２には、ワークステーション１の種類及び／又は目的
の識別を絵画的形態で描写するために利用されるグラフ
ィック・イラストレーション７０が含まれる。グラフィ
ック・イラストレーション７０は、ワークステーション
１が、素材をプレス加工、又は打抜き型機械を利用して
加工するプレス加工のワークステーションであることを
示すために利用するのに適する。
【００２２】ここで図５を参照するに、輸送手段を識別
するのに利用される絵画表示７２を含む輸送手段セル６
０が、図２のコンピュータ表示画面内に表示されてい
る。絵画表示７２は、トラックを描写し、関連の行に対
応するワークステーションからセル６０に関連する列に
対応するワークステーションへの素材の輸送をトラック
輸送によって行うことを指摘している。さらに、他の輸
送選択ブロック７４、７６、７８、及び８０が、このセ
ルに関連するワークステーション間において他の輸送手
段が在ることを視覚的に示すために利用される。
【００２３】ここで図６を参照するに、図２の輸送マト
リックス表示画面４０の作成を説明する高水準の流れ図
が示されている。例示するように、プロセスは、ブロッ
ク９０で始まり、そしてブロック９２に進み、選択され
た計算機ベース製造システム内の全ワークステーション
の識別を行う。次に、プロセスはブロック９４に進み、
図２に示される方法で輸送マトリックスの作成を行う。
【００２４】それから、ブロック９６で例示するよう
に、輸送マトリックス内に位置する様々なワークステー
ション間での可能な全ての輸送手段が識別され、ブロッ
ク９８において、輸送マトリックス内のセルが輸送手段
特性で満たされる。次に、プロセスは、ブロック１００
で示すように終了する。
【００２５】最後に、図７を参照するに、図２の輸送マ
トリックスを利用する最適な製造経路の分析を説明する
高水準の流れ図が示されている。図示するように、プロ
セスはブロック１１０で始まり、そして、所望の製造経
路の識別を行うブロック１１２に進む。計算機ベース製
造技術の専門家は、指定の製造経路による計画は、所望
の製品を製作するために素材を加工するワークステーシ
ョンを識別することによって得られることが理解できよ
う。さらに、素材を所望の製造経路内の各ワークステー
ションから次のワークステーションに移送させるために
複数の輸送手段が存在する。従って、ブロック１１４
は、ユーザに対して、所望の経路に関する特性の入力を
催促する。これらの特性は、全ての目的関数を最小、あ
るいは最大にするためにユーザによって選択できる。例
えば、最短時間で輸送できる手段が選択できる。それと
は別に、低コストの輸送手段、又は最短ルートが、所望
の経路特性に対してユーザによって選択できる。同様に
所望の経路特性は、任意に組み合わせできる。例えば、
ユーザは、指定時間内で輸送が完了する確率は９０パー
セントであるが、コストが最低である最も適するルート
を指定できる。同様にユーザは、可用性、信頼性及び速
さを考慮した最短時間で製造完了ができる経路を指定で
きる。勿論、当業者は、ここで用いられる用語"ユーザ"
が、システムの実際の人間のオペレータに加えて発送係
又は発送プログラムをも意味することが理解できよ
う。"ユーザ"が発送プログラム又はその類似である状況
では、本発明の方法及びシステムは、自動的に処理され
る。
【００２６】ユーザに対して識別された製造経路におけ
る所望の経路特性の入力を催促後、ブロック１１６にお
いて、図６で作成された輸送マトリックスの分析を行
う。これは、よく知られている全てのマトリックス／経
路分析技術を利用して達成できる。ブロック１１８にお
いて、ユーザの所望の経路特性に対応する最適の製造経
路を指定し、そしてブロック１２０でプロセスが終了す
る。
【００２７】これまでの説明から当業者は、本発明が計
算機ベース製造システム内のロケーション間の素材移送
の代替モード、及び、該システム内で素材のための最適
の経路を作成する情報を十分に利用する方法とシステム
を提供することが理解できよう。素材移送の他のモード
に関する情報、及びこれらの他のモードの各々に関する
特定の情報は、システム内の素材移送の最適のルートを
提供する一方で、利用できる運送モードの変化を補正す
るために動的に更新される。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、自動処理に適した計算機ベー
ス製造システム内のワークステーション間において、素
材を輸送するための多数の利用可能なルートから最適の
ルートを求めるための改善された方法とシステムを提供
する。
【図面の簡単な説明】
【図１】計算機ベース製造システム内の複数のワークス
テーションの系統図である。
【図２】本発明の方法及びシステムに従って作成された
輸送マトリックスを示すコンピュータ表示画面の絵画的
表示を示す図である。
【図３】輸送特性の追加の表示を含む図２のコンピュー
タ表示画面の絵画的表示を示す図である。
【図４】図２の輸送マトリックス内のワークステーショ
ンの行又は列の実施例の拡大絵画的表示を示す図であ
る。
【図５】図２の輸送マトリックス内の輸送手段セルの実
施例の拡大絵画的表示を示す図である。
【図６】図２の輸送マトリックスの作成を説明する高水
準の流れ図である。
【図７】図２の輸送マトリックスを利用する最適の製造
経路の分析を説明する高水準の流れ図である。
【符号の説明】
１０・・・計算機ベース製造システム １４・・・図形ポインティング装置 ３０・・・輸送手段 ４０・・・輸送マトリックス表示画面 ６０・・・セル ６４・・・マウス・ポインタ ６６・・・輸送特性ビューポート ７０・・・グラフィック・イラストレーション ７２・・・絵画表示
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・エフ・ラスゼックズ アメリカ合衆国30068、ジョージア州マリ エッタ、シェルボーン・コーヴェ 1903番 地 (72)発明者 デヴィッド・エッチ・ウィザース アメリカ合衆国45458、オハイオ州デイト ン、ワシントン・タウンシップ、ウォール ナッツ・グローブ・ドライヴ 292番地

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】製造工程の範囲内で識別された製造経路に
    沿って素材の移送を制御するための計算機ベースのシス
    テムであって、 少くとも１つの素材と、 上記少くとも１つの素材を加工するための上記製造工程
    内の複数のワークステーションと、 上記複数のワークステーションから選択されたワークス
    テーション間で上記少くとも１つの素材を輸送するため
    の複数の手段と、 上記少くとも１つの素材を輸送するために上記手段のそ
    れぞれに対応する、動的に変更可能である複数のパラメ
    ータを格納するための記憶装置手段と、 識別された製造経路に応じて上記複数のワークステーシ
    ョンから選択されたワークステーション間で上記少くと
    も１つの素材を輸送するために最適であるルートを識別
    するための、上記記憶装置手段に結合されたプロセッサ
    手段とを有する計算機ベースのシステム。
  2. 【請求項２】上記記憶装置手段が、上記複数のワークス
    テーションから選択されたワークステーション間で、上
    記少くとも１つの素材を輸送するための上記複数の手段
    それぞれに対応するコストを求めるための手段を格納す
    るために利用できることを特徴とし、及び、上記複数の
    ワークステーションから選択されたワークステーション
    間で、上記少くとも１つの素材を輸送するために最適の
    ルートを識別する上記プロセッサ手段が、最低コストを
    識別できることを特徴とする請求項１記載の製造工程内
    の識別された製造経路に沿って素材の移送を制御するた
    めの計算機ベースのシステム。
  3. 【請求項３】上記記憶装置手段が、上記複数のワークス
    テーションから選択されたワークステーション間で、上
    記少くとも１つの素材を輸送するための上記複数の手段
    それぞれに対応する時間を格納するために利用できるこ
    とを特徴とし、及び上記複数のワークステーションから
    選択されたワークステーション間で、上記少くとも１つ
    の素材を輸送するために最適のルートを識別するための
    上記プロセッサ手段が、最短運送時間のルートを識別す
    る手段を有することを特徴とする請求項１記載の製造工
    程内で識別された製造経路に沿って素材の移送を制御す
    るための計算機ベースのシステム。
  4. 【請求項４】上記素材を加工するための上記複数のワー
    クステーションから選択されたワークステーション間
    で、製造経路に沿って素材の輸送を制御するための計算
    機ベース製造システムの方法であって、 複数の行及び列を有する輸送マトリックスを作成するス
    テップと、 上記複数のワークステーションから選択されるワークス
    テーションの識別を、上記輸送マトリックス内の上記複
    数の行のそれぞれと、及び上記複数の列のそれぞれとを
    対応付けるステップと、 上記複数のワークステーションの第１のワークステーシ
    ョンに対応する行と上記複数のワークステーションの第
    ２のワークステーションに対応する列との交差点である
    上記輸送マトリックス内のセル内で、素材を上記複数の
    ワークステーションの第１のワークステーションから上
    記複数のワークステーションの第２のワークステーショ
    ンに輸送するために利用可能な手段のそれぞれの選択さ
    れた特性をリストするステップと、 オペレータに対して識別された製造経路のために所望す
    るパラメータの入力を催促するステップと、 上記識別された製造経路に対して上記複数のワークステ
    ーションから選択されたワークステーション間で素材を
    輸送するために最適であるルートを、上記輸送マトリッ
    クス内の上記選択された特性の分析によって求めるステ
    ップとを有する計算機ベース製造システムの方法。
  5. 【請求項５】利用可能な輸送手段のそれぞれの選択され
    た特性をリスティングする上記ステップが、利用可能な
    輸送手段それぞれに対応するコストをリスティングする
    ステップを含むことを特徴とする請求項４記載の上記素
    材の加工を行う複数のワークステーションから選択され
    たワークステーション間で、製造経路に沿って素材の輸
    送を制御するための計算機ベース製造システムの方法。
  6. 【請求項６】利用可能な輸送手段それぞれの選択された
    特性をリスティングする上記ステップが、利用可能な輸
    送手段それぞれに対応する時間の遅れをリスティングす
    るステップを含むことを特徴とする請求項４記載の上記
    素材の加工を行う複数のワークステーションから選択さ
    れたワークステーション間で、製造経路に沿って素材の
    輸送を制御するための計算機ベース製造システムの方
    法。
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