JPH1185852A

JPH1185852A - 生産ライン情報自動作成装置

Info

Publication number: JPH1185852A
Application number: JP23570797A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nakayama; 雅裕中山; Hideki Sakane; 英樹坂根
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-09-01
Filing date: 1997-09-01
Publication date: 1999-03-30
Anticipated expiration: 2017-09-01
Also published as: JP3570474B2

Abstract

(57)【要約】【課題】各種条件から自動的に必要な生産ラインの情
報を正確に作成することができ、しかも、シミュレーシ
ョン結果を画像として表示させることができる生産ライ
ン情報自動作成装置を提供する。【解決手段】生産ライン情報自動作成装置は、粗材か
ら製品に加工するための加工部位を解析する加工部位解
析部１と、該解析された加工部位を加工するために工程
を配分するよう解析する工程解析部２と、該解析された
各工程を所定の加工設備に割り当てる設備解析部３と、
該加工設備を仮想配置するレイアウト解析部４と、生産
原価の見積等の評価を算出する評価部５とを備え、さら
に、生産ラインの評価が目標値を満たすように、前記各
解析部１，２，３，４にて解析された各情報の解析デー
タの少なくとも一つを自動修正し、フィードバックして
再度生産ラインの解析を行わせるフィードバック処理部
６を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生産ライン情報自
動作成装置に関し、さらに詳しくは、生産ラインを新設
する場合や既存の生産ラインを改善する場合等に、例え
ば、粗材から製品に加工するための加工部位、加工部位
を加工するための加工法および工具、工程、加工設備、
加工設備のレイアウト、ライン物流等、必要な生産ライ
ンの情報を作成するための生産ライン情報自動作成装置
に関し、さらにこれらの作成された生産ライン情報から
生産ラインをトータルに評価して、その評価が目標値を
満たさない場合には、評価が目標値を満すように各生産
ライン情報を設定する生産ライン情報自動作成装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】生産ラインの情報を作成する場合には、
以下のような作業が従前から一般に行われている。すな
わち、図１２に示すように、ＣＡＤ(Computer Aided De
sighn)システムにより設計された製品とその粗材形状に
基づいて設計者が手作業で加工部位を調べ、各加工部位
を加工するための加工法および工具を決定する。現に保
有している工具の工具データが工具データベースに格納
されており、この工具データベースに各加工部位を加工
するのに適した工具がある場合には、その工具を工具デ
ータの中から指定する。また、工具データベースに適し
た工具がない場合には、加工部位に応じた加工工具の指
示図を作成し、あらためて設計者が加工工具を設計して
工具図を作成する。

【０００３】その後、設計者は加工部位の穴径や公差、
取代等から切削条件や加工時間を計算し、各工具が取付
けられる設備毎に工程を配分する。そして、配分された
各工程における設備毎のサイクルタイムを計算し、配分
された工程毎に加工部位、加工方法、工具軌跡等の指示
図を作成し、各指示図を基にワーク（粗材）を固定する
ための治具や設備を設計し、設備図や治具図を作成す
る。また、配分された各工程から、ワークの中間形状お
よびＮＣプログラムが作成され、工具データベースの工
具データから読み取った工具形状や設備図および治具図
と共に、ＮＣ加工シミュレーションシステムに入力さ
れ、加工干渉確認シミュレーションを行う。干渉が発生
すると判明した場合には、工具や治具等を再設計する。

【０００４】続いて、各工程毎の設備のレイアウトを検
討し、既に算出されているサイクルタイムおよび設備の
メンテナンス等のための停止頻度、工具データベースか
ら読み取った工具交換のための停止頻度等に基づいて単
位時間あたりの製品可能生産数（ライン生産台数）を算
出するための解析を行う。このレイアウトの検討および
解析を行った後に、必要設備台数（設備投資額）、必要
スペース、設備の電力費まで算出し、製品の原価の見積
を最終的に算出する。これら、サイクルタイム、単位時
間あたりの製品可能生産数、設備投資額、必要スペー
ス、設備の電力費、製品の原価の見積等は、生産ライン
を評価するための対象とされる。なお、設備等の配置に
よっては、生産ライン全体のスペース効率のみならず、
各設備間の搬送方法や人員の配置、単位時間あたりの製
品可能生産数等、ひいては生産原価の見積等、生産ライ
ンの評価対象となる要因に影響を及ぼすこととなる。

【０００５】そして、このような作業により作成された
生産ラインの評価、例えば算出された原価の見積は、予
め設定された原価の目標値と比較され、原価の見積が目
標値を満たさない場合には、見積が目標値を満たすよう
に設備のレイアウトを含む各種条件を変更設定して、原
価の見積を作成し直す。

【０００６】また、図１３に示すように、これらの作業
に利用され、あるいは解析、算出された生産ライン情報
は、生産ライン内でのワークの流れや設備可動状況を解
析するための生産ラインシミュレータにインプットデー
タとして入力される。生産ラインシミュレータからアウ
トプットされるデータとしては、例えば、ディスプレイ
等に実際のワークの流れおよび各設備の動きを模してシ
ミュレーション結果を動きのある三次元画像等として表
示させたり、設備可動状況やバッファ内のワーク数をグ
ラフ化して表示させ、あるいは、生産台数や生産リード
タイム等の生産ラインの評価をプリンタによりプリント
アウトさせる。そして、生産ラインシミュレータは、生
産ラインを新設する場合に、設備や搬送方式を入力して
シミュレーション解析し、稼働率、生産量の評価や、搬
送能力の評価、設備故障ダメージの評価等を検討し、設
備構成およびレイアウト、搬送方式等を決定するための
データとしてアウトプットするために利用される。ま
た、既設された生産ラインを改善する場合に、既設ライ
ン情報と種々の改善案を入力してシミュレーション解析
し、稼働率、生産量の比較評価を行い、改善方法を決定
するためのデータとしてアウトプットするために利用さ
れる。

【０００７】一方、生産ライン情報を自動的に作成する
ための装置として、特開平７−１８２３９６号公報に開
示されているように、ワークに対する作業内容をあらか
じめ設定された中間工程に割り付け、それぞれの中間工
程の中で設定した作業順序データと共に登録する第１作
業情報登録手段と、前記中間工程の順序を設定し登録す
る第２作業情報登録手段と、入力されたワーク情報か
ら、前記第１作業情報登録手段の登録情報をルックアッ
プしながら作業内容を抽出し、抽出した作業内容の手順
を決定する第１割り付け手段と、当該第１割り付け手段
の処理結果から、前記第２作業情報登録手段の登録情報
をルックアップしながら、ワークに対するすべての作業
内容の順序を決定する第２割り付け手段とを有するもの
が従来から知られている。

【０００８】この生産ライン情報自動作成装置において
は、あらかじめ、第１作業情報登録手段は、ワークに対
する作業内容をあらかじめ設定された中間工程に割り付
け、それぞれの中間工程の中で設定した作業手順データ
と共に登録し、また、第２作業情報登録手段は前記中間
工程の順序を設定し登録している。対象となるワークに
対する作業の順序を決定して当該ワークの生産ラインを
構成する際に、第１割り付け手段は、入力されたワーク
情報から、第１作業情報登録手段の登録情報をルックア
ップしながら、作業内容を抽出し、抽出した作業内容を
所定のロジックに従ってそれぞれの中間工程に割り付
け、割り付けた作業内容の順序を決定する。そして、第
２割り付け手段は、第１割り付け手段の処理結果から、
第２作業情報登録手段の登録情報をルックアップしなが
ら、ワークに対するすべての作業内容の順序を決定す
る。こうしてワークの生産ラインが自動的に構築される
ことになる。そして、この生産ライン情報自動作成装置
によれば、工程検討工数を低減しかつ、工程検討精度を
向上させながら生産対象の生産ラインを自動的に構築し
得るという効果を奏することが記載されている。さら
に、この生産ライン情報自動作成装置では、コスト条件
を満たしていない場合には、オペレータの指示に従って
いずれかのステップに戻って工程検討をやり直すことも
記載されている。

【０００９】しかし、この生産ライン情報自動作成装置
にあっては、ワークに対する作業工程とその順序を単に
決定するのみであり、各工程において加工を行う設備を
仮想配置することや、設備間の搬送方法や距離について
の考慮もなされていない。また、設備の実際の形状につ
いて考慮していない。そのため、生産ライン情報を製品
形状の解析から設備レイアウトまで一貫して、且つ、ト
ータルに求めることができない。生産ライン全体のスペ
ース効率や人員の配置、各設備間の搬送手段を検討する
ことができず、ワークの搬送時間に左右される単位時間
あたりの製品可能生産数が正確に把握することができな
い。したがって、計算をされたコストが正確とはいえな
い等、生産ライン情報の精度向上を望むことができな
い。そして、最終的に算出されたコストがコスト条件を
満たさない場合に、設備等の配置を検討することができ
ないため、工程検討をやり直すための条件変更設定の選
択肢が限られ、また、設備の配列等を変更した場合の画
像表示をするためのデータを再び手作業によって入力し
直さなければならない。さらにまた、コスト条件を満た
していない場合に、いずれかのステップに戻って工程検
討をやり直す際には、オペレータが指示しなければなら
ず、煩雑である。

【００１０】また、別の従来の技術としては、特開平４
−１９０５６号公報に開示されているように、需要変動
に対応した各生産品種の数量や納期等を管理すると共に
前記需要変動に対応した前記全生産品種の総生産数の見
積りを行う生産計画手段と、この生産計画手段で求めら
れた総生産数を得るための設備数及び作業者数を求め、
かつこれら設備及び作業者の配置構成を設定する配置設
計手段と、前記生産計画手段で求められた総生産数と、
前記生産計画手段で求められた前記設備及び前記作業者
の配置構成とに基づいてこれら設備及び作業者における
各作業手順を求めて工程を編成する工程編成手段と、こ
の工程編成手段で求められた工程シミュレーションを実
行して前記工程の稼働率を求めて工程評価を行う工程評
価手段とを具備した工程設計装置が知られている。

【００１１】この工程設計装置においては、生産計画手
段によって需要変動に対応した各生産品種の数量や納期
等が管理されると共に需要変動に対応した全生産品種の
総生産数の見積りが行われ、また配置設計手段により生
産計画手段で求められた総生産数を得るための設備及び
作業者数が求められかつこれら設備及び作業者の配置構
成が設定される。そして、上記両手段で求められた総生
産数及び設備や作業者の各配置に基づいて工程編成手段
により設備及び作業者における各作業手順が求められて
工程が編成され、さらに工程評価手段によって求められ
た工程のシミュレーションが実行されて工程の稼働率等
により工程評価が行われる。そして、この工程設計装置
によれば、需要変動に応じた最適な工程を設計すること
ができるという効果を奏することが記載されている。

【００１２】また、この工程設計装置においては、製造
工程の評価値が低い場合に主制御部は生産計画部、配置
設計部及び工程編成部に対してして再び指示を発して設
備台数や作業員数、設備構成の変更、各設備及び各作業
員に対する作業配分及びその作業手順序等が変更設定さ
れることも記載されている（公報第３頁左下蘭第６行乃
至同欄第１１行）。

【００１３】しかし、この工程設計装置にあっては、設
備の台数を変更設定するか工程間での設備の接続を変更
設定するにすぎず、工程の配分や順序、設備の配置等の
変更設定を行うような考慮をしていない。さらに、実際
の設備の形状の考慮していない。これに加えて、実際の
ワークの流れおよび各設備の動きを模してシミュレーシ
ョン結果を画像として表示させることについては考慮さ
れていない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来から行われ
ている一般的な技術として図１２に示したものにあって
は、加工部位の抽出から設備レイアウト・物流までの各
段階の生産ライン情報の作成が個別的に行われており、
各段階に一貫したトータルな生産ライン情報の作成とそ
の評価ができなかった。例えば、工具データベースに各
加工部位に割り当てることができる工具データがない場
合に、個別の工具の設計等を行っていたため、当該工具
の指示図作成等に時間がかかると共に、この指示図作成
等が終了するまでは次の切削条件・加工時間算出以降の
検討解析に進むことができないという問題があった。ま
た、工具等の干渉シミュレーションを行って初めて干渉
が発生することが判明し、また、かかる場合にはＮＣプ
ログラムの作成作業等を最初からやり直さなければなら
ず、それまでの作業が無駄となるばかりでなく、膨大な
手間や時間がかかるという問題があった。さらに、ワー
クを固定するための治具や設備を設計する際に用いられ
るＣＡＤシステムのデータが個別であるため、当該治具
等の指示図作成等に時間がかかると共に、この指示図作
成等が終了するまでは次のライン物流解析以降に進むこ
とができないという問題があった。さらにまた、生産ラ
イン情報を作成するための検討、設計、予測、原価計算
等に用いられるシステムやソフトが個別のものが用いら
れており、システムあるいはソフトへのデータを直接活
用することができない。そのため、例えば、各工程毎の
設備の配置をシミュレーションするための各設備の形状
データや製品可能生産数を算出するためのサイクルタイ
ム等のような各種データを、使用するシステムやソフト
に合わせて個別に、しかも手作業により操作して再度入
力する必要がある。このような作業は、極めて多大な手
間や時間がかかるという問題等があった。これらの問題
に加えて、各作業を終えて最終的に求められた生産ライ
ンの評価として算出された原価の見積が目標原価の値に
適合しない場合には、最初から生産ライン情報を、算出
された原価が目標原価の値に適合するまで繰り返し作成
し直さなければならない。そのための作業には、膨大な
手間や時間がかかるという問題や、算出された原価を目
標原価の値に適合させるためにフィードバックして各種
条件が与える影響を掌握するまで時間がかかり、多大な
困難を伴うという問題もあった。

【００１５】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的は、実際のワークを加工する実際のライン
を構築するために必要な生産ライン情報を各種条件から
自動的に作成・評価することができ、さらに、生産ライ
ンの所定の評価が所望の目標値を満たすように、生産ラ
イン情報を設定することができる生産ライン情報自動作
成装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の生産ライン情
報自動作成装置に係る発明は、上記目的を達成するた
め、生産ライン情報を作成する装置であって、粗材から
製品に加工するための加工部位を解析する加工部位解析
部と、該解析された加工部位を加工するために工程を配
分するよう解析する工程解析部と、該解析された各工程
を所定の加工設備に割り当てる設備解析部と、該加工設
備を仮想配置するレイアウト解析部と、前記各解析部に
て解析された各情報から生産ラインを評価する評価部と
を備えたことを特徴とするものである。

【００１７】請求項２の生産ライン情報自動作成装置に
係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１の発明
において、生産ラインの評価が目標値を満たすように、
各解析部にて解析された各情報の少なくとも一つを自動
修正するフィードバック処理部を備えていることを特徴
とするものである。

【００１８】請求項３の生産ライン情報自動作成装置に
係る発明は、上記目的を達成するため、請求項２の発明
において、フィードバック処理部が自動修正する情報
は、レイアウト解析部が仮想配置した加工設備であるこ
とを特徴とするものである。

【００１９】請求項４の生産ライン情報自動作成装置に
係る発明は、上記目的を達成するため、請求項２の発明
において、フィードバック処理部が自動修正する情報
は、工程解析部が配分した工程であることを特徴とする
ものである。

【００２０】請求項５の生産ライン情報自動作成装置に
係る発明は、上記目的を達成するため、請求項２の発明
において、フィードバック処理部が自動修正する情報
は、粗材と製品の少なくとも一方の形状であることを特
徴とするものである。

【００２１】請求項１の生産ライン情報自動作成装置に
係る発明では、加工部位解析部により粗材から製品に加
工するための加工部位を解析し、この解析された加工部
位を加工するための工程が工程解析部により配分するよ
う解析される。設備解析部は、配分された各工程で使用
される加工設備を割り当てる。レイアウト解析部では、
各工程に割り当てられた加工設備を工程の許容される所
定の順序に従って仮想配置する。そして、評価部は、各
解析部にて解析された情報から所定の生産ラインの評価
を行う。

【００２２】請求項２の生産ライン情報自動作成装置に
係る発明では、生産ラインの所定の評価が目標値と異な
る場合に、フィードバック処理部は、生産ライン所定の
評価が目標値を満たすように、各解析部にて解析された
生産ライン情報のうちの少なくとも一つを自動修正す
る。生産ライン情報の自動修正は、変更設定が容易な順
序で行われることが望ましい。

【００２３】請求項３の生産ライン情報自動作成装置に
係る発明では、生産ラインの所定の評価が目標値を満た
すべく、加工設備の仮想配置を組み替えるように自動修
正する。

【００２４】請求項４の生産ライン情報自動作成装置に
係る発明では、生産ラインの所定の評価が目標値を満た
すべく、工程を組み替えることにより加工設備の台数が
削減されるように自動修正する。

【００２５】請求項５の生産ライン情報自動作成装置に
係る発明では、生産ラインの所定の評価が目標値を満た
すべく、粗材と製品の少なくとも一方の形状を変更する
ことにより加工設備の台数を削減し、あるいは加工設備
の工具移動距離を短縮させるように自動修正する。

【００２６】

【発明の実施の形態】最初に、本発明に係る生産ライン
情報自動作成装置の実施の一形態を図１ないし図１１に
基づいて詳細に説明する。なお、図において同一符号は
同一部分または相当部分とする。

【００２７】図１に示すように、本発明に係る生産ライ
ン情報自動作成装置は、概略、所定の生産ライン情報を
作成する装置であって、粗材から製品に加工するための
加工部位を解析する加工部位解析部１と、該解析された
加工部位を加工するために工程を配分するよう解析する
工程解析部２と、該解析された各工程を所定の加工設備
に割り当てる設備解析部３と、該加工設備を仮想配置す
るレイアウト解析部４と、前記各解析部１，２，３，４
にて解析された各情報から生産ラインを評価する評価部
５として、この実施の形態の場合、生産原価の見積を算
出する原価見積り部５１とを備えてなるものである。さ
らに、この実施の形態においては、算出された原価の見
積りが目標値を満たすように、各解析部１，２，３，４
にて解析された各情報の少なくとも一つを自動修正する
フィードバック処理部６を備えている。各解析部１，
２，３，４は、評価部５とフィードバック処理部６とに
それぞれ独立して接続され、また、入出力インターフェ
ース７を介してキーボード等の入力装置８、ディスプレ
イ９およびプリンタ１０等の出力装置とそれぞれ独立し
て接続されている。なお、この実施の形態においては、
生産ラインの評価として生産原価を算出する場合によっ
て説明するが、本発明はこれに限定されることなく、生
産に要するサイクル時間、生産に要する設備台数、生産
可能製品数等、他の生産ラインの評価を行う場合にも適
用することができる。

【００２８】加工部位解析部１は、図１に示すように、
各加工部位抽出部１１と、加工法・工具指定部１２と、
加工時間算出部１３とを備えてなるもので、工具自動作
成部１４が接続されている。そして、加工部位解析部１
は、必要に応じて製品形状ＣＡＤデータファイル１５お
よび粗材形状ＣＡＤデータファイル１６と工具データベ
ース１７とにアクセスして、これらに格納された情報を
読み取ることが可能となっている。粗材形状ＣＡＤデー
タファイル１６には、粗材の形状や大きさの他に単価が
記憶されている。工具データベース１７には、現在保有
している工具の、割りつけた番号、種類、加工可能な長
さや径等の大きさ、刃具枚数、一度に加工可能な穴等の
部位の数等を含む工具データが格納されている。

【００２９】各加工部位抽出部１１は、製品形状ＣＡＤ
データファイル１５と粗材形状ＣＡＤデータファイル１
６とから、図２に示すようにそれぞれ最終的な製品形状
と加工前の粗材形状とを読み取って解析し、粗材の形状
から所望の製品形状に加工するために、例えば図３に示
したような穴や面といった部位を抽出する。これらの抽
出された加工部位の形状が複雑である場合、具体例とし
て図１１に示すように、加工部位である穴が小径部ｄと
大径部Ｄと面取り部Ｃとを有するような場合には、小径
部ｄと面取り部Ｃを一の工具で加工して大径部Ｄを別の
工具で加工するように、さらに加工部位を分割すること
もできる。

【００３０】加工法・工具指定部１２は、工具データベ
ース１７にアクセスして工具データの中から、例えば図
３に示すように、加工部位が穴である場合には穴あけ加
工が可能なドリルを、また、加工部位が面である場合に
は平面削り加工が可能なフライスを、というように加工
部位に応じて加工法とそのための使用工具の種類をそれ
ぞれ割り当てる。そして、工具データベース１７に格納
された現在保有している工具データの中に各加工部位に
適した工具がない場合には、加工法・工具指定部１２
は、工具自動作成部１４に対して各加工部位に適した工
具を作成させるための指示およびその工具作成のために
必要な加工部位の大きさ等の情報を出力する。したがっ
て、各加工部位に適した工具を現在保有していない場合
であっても、工具を割り当てた以降の検討・解析を進め
ることができる。なお、上述したように加工部位を加工
が容易な形状に分割した場合には、分割された加工部位
に応じて使用工具が割り当てられ、あるいは、工具自動
作成部１４に分割された加工部位の形状に応じた工具を
作成させる。

【００３１】工具自動作成部１４は、加工法・工具指定
部１２からの情報を受け取り、その加工部位に適した工
具を製作するための設計図等を作成する。工具自動作成
部１４により作成された設計図等は、加工法・工具指定
部１２へと出力され、新たな工具データして工具データ
ベース１７に格納されると共に、必要に応じてディスプ
レイ９に表示したり、プリンタ１０によってプリントア
ウトされる。なお、加工法・工具指定部１２により指定
され、あるいは工具自動作成部１４により作成された工
具の工具データは、入出力インターフェース７を介して
後述する設備解析部３の工具データベース３３に格納さ
れる。

【００３２】加工時間算出部１３は、図３に示すよう
に、穴径、公差、取代等から加工部位毎の切削等の加工
条件と加工時間を算出するものである。切削条件は工具
の送り速度および加工距離により求められ、工具の送り
速度は加工形状、被削材（粗材）および工具の材質、工
具径、公差等により導出され、加工距離（例えば、穴あ
け加工の場合にはドリルが送られる穴の深さであり、平
面削り加工の場合にはフライスが送られる長さである）
は加工部位の形状により抽出される。この切削条件から
各加工部位毎の加工時間が算出される。なお、加工時間
は、例えば穴あけ加工を行う場合、穴の径（工具径）と
穴の深さ（工具送り量）とにより変化し、加工時間を短
縮化するためには工具径および穴の深さを短くするよう
変更設定する必要がある。

【００３３】各加工部位抽出部１１により抽出された各
加工部位、加工法・工具指定部１２により指定され、あ
るいは工具自動作成部１４により作成された加工法、切
削等の加工条件、工具は、生産ライン情報に含まれる。
また、加工時間算出部１３により算出された加工時間
は、生産ラインの評価の対象とされる。

【００３４】工程解析部２は、図１に示すように、工程
配分部２１と、工具軌跡算出部２２と、サイクルタイム
算出部２３と、工程データ作成部２４とを備えてなるも
ので、工具非干渉治具設計領域作成部２５が接続されて
いる。そして、工程解析部２は、必要に応じて加工条件
データベース２６にアクセスして、これらに格納された
情報を読み取ることが可能となっている。加工条件デー
タベース２６には、工具の材質と粗材の材質との各種組
み合わせが設定され加工条件と、この各加工条件におい
て推奨される加工速度や送り速度および最大加速度や送
り速度が格納されている。

【００３５】工程配分部２１は、例えば図２および図３
に示すように、同じ径の穴１と２をＡ工程で穴あけ加工
し、面をＢ工程で平面削り加工し、同じ径の穴３と４を
Ｃ工程で穴あけ加工するというように、使用される工
具、加工方向や時間等から各加工部位を適当にまとめて
一つの工程とするように配分する。

【００３６】工具軌跡算出部２２は、工程配分部２１に
より配分された各工程における各加工部位に対する工具
の送り移動軌跡と、工具の加工部位に対する近接退避移
動軌跡と、加工部位間の移動軌跡とを算出する。なお、
これらの軌跡上での工具の移動速度は、あらかじめ設定
されている。

【００３７】サイクルタイム算出部２３は、加工時間算
出部１３により算出された加工時間と、工具軌跡算出部
２２により算出された工具軌跡およびその移動軌跡上の
移動時間とに基づいて、工具軌跡算出部２２により配分
された工程毎の総加工時間、すなわちサイクルタイムを
それぞれ算出する。なお、このサイクルタイムの算出に
は、工具を駆動する設備の主軸の所定回転数に達するま
でにの加減速に要する時間、および寿命による工具交換
のための時間等も考慮される。

【００３８】工程データ作成部２４は、工程配分部２１
により配分された工程の割り付けられた番号、その工程
でまとめられた加工部位の範囲、サイクルタイム算出部
２３により算出されたサイクルタイム、使用工具、工具
加工距離等からなる工程データを作成して記憶する。そ
して、工程データは、必要に応じてディスプレイ９に表
示したり、プリンタ１０によってプリントアウトされ
る。なお、工程データは、工程データ作成部２４に記憶
せず、別に設けられた工程データファイル（図示は省略
する）内に記憶させてもよい。

【００３９】工具非干渉治具設計領域作成部２５は、工
具軌跡算出部２２により算出された工具の軌跡に基づい
て工具の非干渉領域を設定し、被削材（ワーク）を位置
決め固定するための治具を、この非干渉領域内に納まる
ように設計し、その設計図等を作成する。このようにし
て設計された治具の設計図は、工程データの一部として
記憶され、必要に応じてディスプレイ９に表示したり、
プリンタ１０によってプリントアウトされる。ここで、
工具の非干渉領域とは、工程配分部２１により配分され
た前の工程から次の工程へと移る場合、あるいは同一工
程内で前の加工部位から次の加工部位へと移動する場合
等において、工具と工具、工具と治具、あるいは治具と
治具との互いの干渉を防止するため、算出された各工具
の軌跡から所定の距離を離間させるようにあらかじめ設
定した二次元（平面的）または三次元（立体的）領域を
いう。治具を非干渉領域内で設計することにより干渉の
ない治具を設計することができ、したがって、図１２に
示したような加工干渉シミュレーションを行う必要がな
くなる。

【００４０】工程配分部２１により配分された工程、工
具軌跡算出部２２により算出された工具の軌跡、工具非
干渉治具設計領域作成部２５により非干渉領域内で設計
された治具は、生産ライン情報に含まれる。また、サイ
クルタイム算出部２３により算出された工程毎のサイク
ルタイム等、工程データ作成部２４に記憶された工程デ
ータは、生産ラインの評価に用いられる。

【００４１】設備解析部３は、工程データ読取部３１
と、使用設備指定部３２とを備えてなるもので、必要に
応じて工具データベース３３と設備データベース３４と
にアクセスしてこれらに格納された情報を読み取ること
が可能となっている。工具データベース３３には、加工
法・工具指定部１２により指定され、あるいは工具自動
作成部１４により作成された、各工程で使用される工具
の工具データが格納されており、工具データには工具交
換のための停止頻度が含まれている。また、設備データ
ベース３４には、各工程で使用される各種工具を駆動す
るための設備の設備データが格納されている。設備デー
タには、実際の各設備の外形形状を模してディスプレイ
９に表示させることができるように（後述する）、各設
備の形状に関する情報や、メンテナンスのための設備停
止頻度の他、各設備毎の生産ライン内での設備順序、設
備番号、設備性能データ等が含まれている。

【００４２】工程データ読取部３１は、工程データ作成
部２４または別に設けられた工程データファイルに記憶
された工程データを読み取り、この読み取った工程デー
タを使用設備指定部３２に供給する。

【００４３】使用設備指定部３２では、工程データを工
程データ読取部３１から受け取り、工具データベース３
３にアクセスして各工具の工具データを読み取ると共
に、その工具を駆動するための適切な設備（例えばボー
ル盤やフライス盤等）とその台数を、設備データベース
に格納されている設備データの中から指定する。指定さ
れた加工設備やその台数等は、生産ライン情報に含まれ
る。

【００４４】レイアウト解析部４は、レイアウト・搬送
作成部４１と、ライン物流解析部４２とを備えている。

【００４５】レイアウト・搬送作成部４１は、工程デー
タに含まれる加工部位の範囲や使用工具を検索キーワー
ドとして、使用設備指定部３２により指定された設備の
形状情報を設備データから選択して読み込み、その形状
を抽出して、模擬的な設備形状をディスプレイ９等に表
示することができるように自動的に検索作成する。そし
て、レイアウト・搬送作成部４１は、各設備間のワーク
を搬送するための搬送手段を検討・設定し、設備順序に
従って模擬的な設備形状と搬送手段とを組み合わせて適
当に仮想配置する。

【００４６】ライン物流解析部４２は、工程データに含
まれる加工部位範囲、サイクルタイム、および工具加工
距離を読み取り、これらの工程データと加工部位範囲か
ら識別される設備の種類とから工具の摩耗を算出して工
具の寿命による交換頻度（工具交換停止頻度）を求め、
各工程のサイクルタイムと工具交換停止頻度、設備デー
タベース３４の設備データに含まれる設備停止頻度、レ
イアウト・搬送作成部４１で作成された設備間の搬送手
段の設定能力等から単位時間あたりの製品生産数、すな
わち生産能力の予測を行う。そして、ライン物流解析部
４２は、予測された生産能力を、レイアウト・搬送作成
部４１で仮想配置された模擬的な設備形状等に反映させ
て各設備の動作を定義し、実際のワークの流れおよび生
産ラインの動きを模した状態でディスプレイ９等に表示
することが可能な物流解析用シミュレーションモデルを
自動作成する。工程データ作成部２４により一元化して
作成された工程データに基づいて、レイアウト解析部４
が物流解析用シミュレーションモデルを自動作成するた
め、生産ライン全体の設備のレイアウトの作成・検討や
生産能力の予測を短時間で行うことが可能となる。

【００４７】レイアウト・搬送作成部４１により組み合
わせられた模擬的な設備形状・レイアウトおよび搬送手
段は生産ライン情報に含まれ、ライン物流解析部４２に
より予測された生産能力は生産ラインの評価の対象とさ
れる。

【００４８】評価部５の原価見積り部５１は、粗材形状
ＣＡＤデータファイル１６に記憶されている粗材の単
価、加工法・工具指定部１２により割り当てられた工具
の数、工具自動作成部１４により作成された工具の製作
費、工具の交換頻度、工具非干渉治具設計領域作成部２
５により作成された治具の製作費、使用設備指定部３２
により指定された設備および搬送手段の台数とその消費
電力、ライン物流解析部４２により予測された生産能力
等から、一製品あたりの原価を算出するものである。算
出された原価は、ディスプレイ９に表示され、あるいは
プリンタ１０によりプリントアウトされ、あらかじめ設
定された目標となる原価の基準値と比較されて評価され
る。

【００４９】フィードバック処理部６は、この実施の形
態の場合、評価部５により算出された原価を予め設定さ
れた基準値（目標値）と比較し、両原価に差がある場合
あるいは差が所定量を越えている場合（生産ラインの評
価が目標値を満たさない場合）には、各解析部１，２，
３，４にて解析された加工部位情報、工程情報、加工設
備情報、レイアウト情報等の情報の解析データの少なく
とも１つを自動修正し、その自動修正された解析データ
を各解析部１，２，３，４にフィードバックして解析を
再度行わせるものである。この自動修正された解析デー
タ以降の解析を再度行う際には、自動修正された所定の
解析データ以外のデータを変更設定することなくそのま
ま暫定的に利用し、原価を概算で算出して目標原価と比
較する。そして目標原価を満たす場合には、所定の解析
データが修正されたことにより、原価を概算する際に暫
定的に利用されたそれ以降の解析データも設定変更した
上で、解析データが修正された以降の解析を再度行って
生産ラインの評価の対象となる原価を算出する。また、
概算した原価が目標値を満たさない場合には、所定の条
件を自動修正して原価を概算し、その概算原価と目標原
価を比較して目標原価を満たさない場合には、次の所定
の条件を自動修正し、原価を概算し、概算原価と目標原
価を比較する。このようにして、所定の条件のさらなる
自動修正と、原価の概算と、概算原価と目標原価の比較
とは、算出された原価が目標原価を満たすまで繰り返し
行なわれる。なお、自動修正は、条件の変更設定が容易
な順に行われるように、条件を変更設定するよう設定さ
れている。両原価の比較は、原価見積り部５またはフィ
ードバック処理部６で原価の目標基準値をあらかじめ記
憶させておき、原価見積り部５から原価の見積りが算出
された際に自動的に比較するようにしてもよく、また、
原価見積り部５により算出された原価の見積りをディス
プレイ９に表示するかあるいはプリンタ１０からプリン
トアウトし、その値をオペレータが見て比較するように
してもよい。

【００５０】次に、以上のように構成された本発明の生
産ライン情報自動作成装置を使用して各種生産ライン情
報の作成を行うための一連の制御について説明する。図
４および図５は、本発明の生産ライン情報自動作成装置
の制御手順を示すフローチャートである。

【００５１】図４に示すように、最初に制御を開始する
と（Ｓ１）、各加工部位抽出部１１は、製品形状ＣＡＤ
データファイル１５と粗材形状ＣＡＤデータファイル１
６とにアクセスして最終的な製品形状と加工前の粗材形
状とをそれぞれ読み取り（Ｓ２）、粗材の形状から所望
の製品形状に加工するための部位を抽出する（Ｓ３）。

【００５２】その後、この抽出された加工部位に応じて
加工法・工具指定部１２が加工法を指定し、そのための
使用工具の種類を指定する（Ｓ４）。そして、工具デー
タベース１７にアクセスして、工具データの中から割り
当てられた種類の、大きさ等の条件が加工部位に適する
該当工具があるかを判断し（Ｓ５）、該当工具がない場
合には、工具自動作成部１４によりその加工部位に適し
た工具を自動作成する（Ｓ６）。

【００５３】続いて、加工時間算出部１３により工具の
送り速度や加工距離による切削条件に基づいて各部位毎
の加工時間を算出し（Ｓ７）、全加工部位に関してステ
ップ４ないしステップ７が終了したかを判断し（Ｓ
８）、終了していない場合にはステップ４に戻る。

【００５４】全加工部位に関して使用工具の指定や加工
時間の算出が終了すると、工程配分部２１により使用さ
れる工具毎に工程を配分し（Ｓ９）、工具軌跡算出部２
２により各工程の工具軌跡を算出する（Ｓ１０）。算出
された工具軌跡に基づいて、工具非干渉治具設計領域作
成部２５が工具非干渉領域を設定し、この非干渉領域内
に納まるような治具が設計・作成される（Ｓ１１）。ま
た、ステップ７において算出された加工時間と、ステッ
プ１０において算出された工具軌跡に基づいて算出する
ことができる工具の加工以外にかかる移動時間とから、
サイクルタイムを算出する（Ｓ１２）。

【００５５】続いて、使用設備指定部３２により、工具
データベース３３にアクセスして各工具の工具データを
読み取ると共に、その工具を駆動するための適切な設備
および各設備間のワークを搬送する搬送手段とこれらの
台数を、設備データベース３４に格納されている設備デ
ータの中から指定する（Ｓ１３）。

【００５６】その後、レイアウト・搬送作成部４１によ
り、使用設備指定部３２が指定した設備の形状および各
設備間のワークを搬送する搬送手段の形状情報を設備デ
ータから読み込んでその輪郭を抽出し、シミュレーショ
ンモデルを自動的に検索作成すると共に、各シミュレー
ションモデルを設備順序に従って組み合わせて適当に配
置し、生産ライン全体のシミュレーションモデルを構成
する（Ｓ１４）。また、ライン物流解析部４２により、
生産能力の予測を行う（Ｓ１５）。

【００５７】評価部５により、予測された生産能力等に
基づいて一製品あたりの原価を算出し（Ｓ１６）、生産
ラインの評価として、この実施の形態の場合、あらかじ
め設定した目標となる原価の基準値と比較して目標原価
を満たすかを判断する（Ｓ１７）。目標原価を満たす場
合には、必要に応じて、算出・解析された各生産ライン
情報をディスプレイ９に表示し、あるいはプリンタ１０
によりプリントアウトして、生産ライン情報の作成を終
了する（Ｓ１８）。

【００５８】算出された原価が目標原価を満たさない場
合には、以下のように処理される。すなわち、この実施
の形態の場合、原価を低減させるための変更設定の方法
として、レイアウトの変更と、工程組替えによる設備削
減と、加工方法・工具・切削条件を変更して加工時間を
短縮することによる設備削減と、加工距離を削減させる
ように粗材・製品形状を変更することによる設備削減と
があらかじめ設定されている。これらの原価低減方法を
実行することにより、図６に一覧表で示したような原価
への影響が及ぶこととなる。そして、これらの原価低減
方法は、変更設定の容易な順序を定めることができる。
この実施の形態の場合、変更設定は、容易な順から、レ
イアウトの変更、工程組替え、加工方法・工具・切削条
件の変更、粗材・製品形状の変更の順に行うように設定
されている。

【００５９】ステップ１７（Ｓ１７）で算出された原価
が目標原価を満たさないと判断された場合には、図５に
示したように、原価低減方法が入力され（Ｓ２０）、サ
ブルーチンに従って処理される。なお、この原価低減方
法の入力は、設定された順序で自動的に行われるように
構成されているが、必要に応じて入力装置８により所望
の原価低減方法の順序で、あるいは所望の原価低減方法
のみを実行するよう指示することもできる。

【００６０】最初に、レイアウトを変更するかを判断し
（Ｓ２１）、レイアウトを変更する場合（Ｓ２１でＹＥ
Ｓの場合）には、レイアウト・搬送作成部４１により、
自動的に検索作成した生産ライン全体の各設備等のシミ
ュレーションモデルの既作成レイアウトを、例えば図７
に示すように、配分された工程順序の範囲内で変更する
よう構成し直して修正し（Ｓ２２）、原価の概算を算出
し（Ｓ２３）、この算出された原価の概算が目標原価を
満たすかを判断する（Ｓ２４）。

【００６１】この実施の形態における原価の概算の内容
は、図６に示した一覧表におけるレイアウト変更のう
ち、搬送設備の台数と生産ライン全体に必要なスペース
とを今回修正されたレイアウトのデータから算出する。
そして、作業者の歩行時間と搬送設備の台数および作業
者数については、修正前の前回原価算出の際のデータを
用い、後にライン物流解析部４２によって行われる生産
能力の予測の時に更新する。

【００６２】原価の概算が目標原価を満たすと判断され
た場合には、図４のに戻り、更新されたデータに基づ
いて改めて原価を算出し（Ｓ１６）、目標原価を満たす
かを確認する（Ｓ１７）。一方、原価の概算が目標原価
を満たさないと判断された場合には、原価低減方法の入
力（Ｓ２０）に戻り、レイアウトを変更しないと判断し
（Ｓ２１）、工程の組替えを行うかを判断する（Ｓ２
５）。

【００６３】工程の組替えを行う場合（Ｓ２５でＹＥＳ
の場合）には、概算原価と目標原価の差（必要原価下げ
分）を設備削減台数またはサイクルタイム削減時間に自
動換算し、この設備削減台数等を満たすように工程を変
更設定する（Ｓ２６）。例えば図８に示すように、この
設備削減台数に基づいて穴１，２を加工する工程Ａと面
を加工する工程Ｂと、穴３，４を加工する工程Ｃとから
構成されていたものを変更設定して、面を加工するＤ工
程と穴１〜４を加工するＥ工程とにより構成させる。次
いで、工具の移動軌跡を算出し（Ｓ２７）、Ｄ，Ｅ工程
のサイクルタイムをそれぞれ算出して（Ｓ２８）、原価
の概算を算出し（Ｓ２９）、この算出された原価の概算
が目標原価を満たすかを判断する（Ｓ３０）。

【００６４】この実施の形態における原価の概算の内容
は、今回工程を組替えたことによる設備台数削減分およ
び設備単価上昇分を算出し、図６に示した一覧表におけ
る工程組み替えのうち、加工設備単価と加工設備台数と
を修正し、また、これにより工具本数増加分を工具デー
タから算出して初期工具本数を修正し、加工時の電力を
修正する。そして、搬送設備の台数、作業者の工具交換
のための作業時間、必要スペース、および作業者数につ
いては、修正前の前回原価算出の際のデータを用い、後
にライン物流解析部４２によって行われる生産能力の予
測の時に更新する。

【００６５】原価の概算が目標原価を満たすと判断され
た場合には、図４のに戻り、更新されたデータに基づ
いて改めて原価を算出し（Ｓ１６）、目標原価を満たす
かを確認する（Ｓ１７）。一方、原価の概算が目標原価
を満たさないと判断された場合には、原価低減方法の入
力（Ｓ２０）に戻り、レイアウトの変更（Ｓ２１）およ
び工程の組替え（Ｓ２５）を行わないと判断し、加工時
間を短縮するかを判断する（Ｓ３１）。

【００６６】加工時間の短縮を行う場合（Ｓ３１でＹＥ
Ｓの場合）には、加工時間を短縮して設備の台数を削減
させるように加工方法・工具・切削条件を変更する。こ
の実施の形態の場合では、加工法・工具指定部１２によ
り指定された使用工具の種類を、例えば図９に示すよう
に、工具の材質を異なるものに変更指定し（Ｓ３２）、
工具送り速度を変更設定する（図３に示した表のなかの
面の送り速度および加工時間と比較参照されたい）。そ
して、該当工具が工具データベース１７の工具データの
中にあるかを判断し（Ｓ３３）、工具データベース１７
の工具データの中に適した工具がない場合には、工具自
動作成部１４により適した工具を作成する（Ｓ３４）。
その後、加工時間を算出して（Ｓ３５）、変更された工
具の送り速度を変更設定することにより加工時間が削減
されるか確認し、工具の変更分を考慮して原価の概算を
算出し（Ｓ３６）、この算出された原価の概算が目標原
価を満たすかを判断する（Ｓ３７）。

【００６７】この実施の形態における原価の概算の内容
は、今回工具を変更したことによる設備台数削減分を算
出し、図６に示した一覧表における加工時間短縮のう
ち、加工設備台数を修正すると共に、工具データから工
具単価および工具寿命によるコストアップ分を算出し、
工具単価および工具寿命、加工時電力を修正する。そし
て、搬送設備の台数、作業者の工具交換のための作業時
間、必要スペース、および作業者数については、修正前
の前回原価算出の際のデータを用い、後にライン物流解
析部４２によって行われる生産能力の予測の時に更新す
る。原価の概算が目標原価を満たすと判断された場合に
は、図４のに戻り、更新されたデータに基づいて改め
て原価を算出し（Ｓ１６）、目標原価を満たすかを判断
する（Ｓ１７）。

【００６８】一方、原価の概算が目標原価を満たさない
と判断された場合には、既に必要原価下げ分から換算さ
れた設備削減台数またはサイクルタイム削減時間を、加
工距離削減量に自動換算し、この加工距離削減量を満た
すように粗材・製品形状を変更する。この実施の形態の
場合、原価低減方法の入力（Ｓ２０）に戻り、レイアウ
トの変更（Ｓ２１）、工程の組替え（Ｓ２５）、および
加工時間の短縮（Ｓ３１）を行わないと判断し、加工部
位毎に必要とする削減時間を設定し、各工具の送り速度
から加工可能距離、すなわち工具移動距離を算出する
（Ｓ３８）。そして、この加工可能距離に基づいて粗材
と製品の少なくとも一方の形状を可能な範囲で変更させ
るように、提案形状作成を行う（Ｓ３９）。例えば図１
０に示すように、面の加工距離を短縮したい場合（図３
に示した表のなかの面の加工距離および加工時間と比較
参照されたい）、面を加工する部位を少なくすべく粗材
の形状を段付きとしたり、製品形状を段部が高くなるよ
うに設計変更する。その後、図４のに戻って作成され
た粗材および製品の提案形状を読み取るステップ２（Ｓ
２）から原価算出（Ｓ１６）までの各ステップを行う。
この場合には、加工可能距離を減少させるように粗材ま
たは製品の少なくとも一方の形状を変化させるため、粗
材自体の原価にまで影響が及ぶこととなる。

【００６９】

【発明の効果】請求項１の生産ライン情報自動作成装置
に係る発明によれば、粗材から製品に加工するための加
工部位を解析する加工部位解析部と、該解析された加工
部位を加工するために工程を配分するよう解析する工程
解析部と、該解析された各工程を所定の加工設備に割り
当てる設備解析部と、該加工設備を仮想配置するレイア
ウト解析部と、前記各解析部にて解析された各情報から
生産ラインを評価する評価部とを備えたことにより、一
元化された各種条件から自動的に必要な生産ラインの情
報を正確に作成することができる。

【００７０】請求項２の生産ライン情報自動作成装置に
係る発明によれば、請求項１の発明において、生産ライ
ンの評価が目標値を満たすように、各解析部にて解析さ
れた各情報の少なくとも一つを自動修正するフィードバ
ック処理部を備えたことにより、所定の生産ライン情報
が所望の値となるように、生産ラインの各種条件を自動
で設定することができる。

【００７１】請求項３の生産ライン情報自動作成装置に
係る発明によれば、請求項２の発明において、フィード
バック処理部が自動修正する情報は、レイアウト解析部
が仮想配置した加工設備であることとしたことにより、
生産ラインのレイアウトを最適に設定することができ
る。

【００７２】請求項４の生産ライン情報自動作成装置に
係る発明によれば、請求項２の発明において、フィード
バック処理部が自動修正する情報は、工程解析部が配分
した工程であることとしたことにより、工程を最適に設
定することができ、設備台数を削減することができる。

【００７３】請求項５の生産ライン情報自動作成装置に
係る発明によれば、請求項２の発明において、フィード
バック処理部が自動修正する情報は、粗材と製品の少な
くとも一方の形状であることとしたことにより、粗材お
よび製品の形状を最適に設定することができ、設備台数
を削減することができ、あるいは加工設備の工具移動距
離を短縮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る生産ライン情報自動作成装置の実
施の一形態を示す説明図である。

【図２】本発明に係る生産ライン情報自動作成装置が行
う作業の概要を示す説明図である。

【図３】本発明に係る生産ライン情報自動作成装置によ
り行われる作業の具体例を示す説明図である。

【図４】本発明に係る生産ライン情報自動作成装置の制
御手順を示すフローチャートである。

【図５】算出原価が目標原価を満たさない場合に行われ
るサブルーチンを示すフローチャートである。

【図６】原価低減方法の原価への影響を示す表である。

【図７】レイアウトを変更する場合の一実施の形態を示
す説明図である。

【図８】工程の組替えを行う場合の一実施の形態を示す
説明図である。

【図９】加工時間の短縮を行う場合の一実施の形態を示
す説明図である。

【図１０】粗材・製品形状を変更する場合の一実施の形
態を示す説明図である。

【図１１】加工部位の形状が複雑である場合に、さらに
加工部位を分割した一例を示す説明図である。

【図１２】従前から一般に行われている生産ラインの情
報を作成する場合に行われる作業の概要を示す説明図で
ある。

【図１３】生産ラインシミュレータの機能とその利用方
法を示す説明図である。

【符合の説明】

１加工部位解析部２工程解析部３設備解析部４レイアウト解析部５評価部６フィードバック処理部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生産ライン情報を作成する装置であっ
て、粗材から製品に加工するための加工部位を解析する加工
部位解析部と、該解析された加工部位を加工するために工程を配分する
よう解析する工程解析部と、該解析された各工程を所定の加工設備に割り当てる設備
解析部と、該加工設備を仮想配置するレイアウト解析部と、前記各解析部にて解析された各情報から生産ラインを評
価する評価部とを備えたことを特徴とする生産ライン情
報自動作成装置。
【請求項２】生産ラインの評価が目標値を満たすよう
に、各解析部にて解析された各情報の少なくとも一つを
自動修正するフィードバック処理部を備えていることを
特徴とする請求項１に記載の生産ライン情報自動作成装
置。
【請求項３】フィードバック処理部が自動修正する情
報は、レイアウト解析部が仮想配置した加工設備である
ことを特徴とする請求項２に記載の生産ライン情報自動
作成装置。
【請求項４】フィードバック処理部が自動修正する情
報は、工程解析部が配分した工程であることを特徴とす
る請求項２に記載の生産ライン情報自動作成装置。
【請求項５】フィードバック処理部が自動修正する情
報は、粗材と製品の少なくとも一方の形状であることを
特徴とする請求項２に記載の生産ライン情報自動作成装
置。