JP2004171484A - 生産ライン情報自動作成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生産ライン情報自動作成装置のコスト評価の精度を向上させる。
【解決手段】粗材から製品に加工するための加工部位を解析し、加工手順を定めて加工工程を設定するとともに加工所要時間を算出する加工部位解析部１と、加工設備を各工程に配分する使用設備解析部２と、各工程に必要な作業者数を含む生産ライン情報を自動作成する工程情報作成部３と、加工設備を前記加工工程に沿って仮想配置したシミュレーションモデルを生成し、このシミュレーションモデルを用いて生産原価の評価を算出する生産ライン評価部４と、を含んで生産ライン情報自動作成装置を構成し、前記工程情報作成部を、各作業者の能力のデータを前記加工設備に対応させて格納した作業者スキルデータベースを備え、作業者を能力に応じて各加工工程に割り付け、各加工工程の作業所要時間を割り付けられた作業者の能力と前記算出された加工時間に基づいて算出するよう構成する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械部品を製造、加工する生産ラインを新設する場合あるいは既存の生産ラインを改善する場合あるいは一旦設定した生産ライン情報を更新する場合に、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、作業者の配置とシフト、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係り、特に、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再設定する生産ライン情報自動作成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生産ライン情報自動作成装置に関しては、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている生産ライン情報自動作成装置においては、原価計算の過程でラインの作業者数が算出される。しかし、その作業内容が作業者個人の熟練スキルに大きく依存する工程と、未熟練者が簡単な指導を受けることで従事できる作業が混在する。また、作業者は保有するスキルによって同じ作業でも所要時間が異なる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−８５８５２号公報
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に開示されている生産ライン情報自動作成装置においては、与えられた条件（設定原価や機械稼働率など）の元で算出された作業者数には、作業者個人のスキルとそれに伴う生産性や賃金の違いが考慮されていない。また、上記特許文献１に開示されている生産ライン情報自動作成装置においては作業者のシフト情報が考慮されていない。しかし実際の作業ラインでは、作業者のシフト情報が要求される。例えば、ある工程に４人の作業者を配置するとする。通常の昼勤務以外にも夜勤務や３直２交代による変則勤務などがあり、単位時間当たりの賃金も異なる。上記特許文献１に開示されている生産ライン情報自動作成装置においては、与えられた条件（設定原価や機械稼働率など）の元で算出された作業者数には、作業者シフトの違いによる賃金の変化が考慮されていない。
【０００４】
上述のように、特許文献１に開示されているような、従来から行われている一般的な技術では、例えばタービンブレードを生産する際に、作業者スキルの違いから生産性の評価を正確に行うことができない。また、通常の昼勤務、夜勤務、３直２交代による変則勤務がある場合の作業者賃金が原価に与える影響を正確に評価することが出来ない。
【０００５】
本発明の目的は、同一形状の機械部品を複数個加工する生産ラインを構築するために必要な生産ライン情報を、必要な作業工数を含め、予め設定された各種条件に基づいて自動的に作成・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納期、及びコスト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において、コスト評価の精度を向上させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、粗材から製品に加工するための加工部位を解析し、加工手順を定めて加工工程を設定するとともに加工所要時間を算出する加工部位解析部と、該設定された加工工程に基づいて加工設備を各工程に配分する使用設備解析部と、前記各工程に必要な作業者数を含む生産ライン情報を自動作成する工程情報作成部と、前記加工部位解析部と使用設備解析部と工程情報作成部の出力情報に基づいて前記加工設備を前記加工工程に沿って仮想配置したシミュレーションモデルを生成し、このシミュレーションモデルを用いて生産原価の評価を算出する生産ライン評価部とを含んで生産ライン情報自動作成装置を構成し、前記工程情報作成部を、各作業者の能力のデータを前記加工設備に対応させて格納した作業者スキルデータベースを備え、作業者をその能力に応じて各加工工程に割り付け、各加工工程の段取り時間を含む作業所要時間を割り付けられた作業者の能力と前記算出された加工時間に基づいて算出するよう構成したことを特徴とするものである。
【０００７】
このように構成することで、割り付けられる作業者の能力を加味した作業時間が得られ、生産能力の算定精度が向上し、コスト評価の精度がよくなる。
【０００８】
また、前記工程情報作成部を、作業者を予め設定された作業シフトのいずれかに割り付けて配置するように構成し、かつ、前記生産ライン評価部は、予め該生産ライン評価部に格納された、作業者の作業シフトに対応した工数単価情報と、各工程に割り付けられた作業者の作業シフトのデータに基づいて、コストを算定するようにするのが望ましい。
【０００９】
このように構成することで、作業シフトが、通常の昼勤務、夜勤務、あるいは３直２交代などに亘る場合でも、それぞれに対応した工数単価情報によりコストが算定され、コスト評価の精度がよくなる。
【００１０】
さらに、生産ライン情報自動作成装置に、使用設備解析部と工程情報作成部のいずれか一方もしくは双方の出力情報を、生産ラインの評価が目標値を満たすように自動修正するフィードバック処理部を備え、生産ライン評価部は自動修正された情報に基づいて前記シミュレーションモデルを再構成し、再構成したシミュレーションモデルを用いて生産原価の評価を算出するようにしてもよい。
【００１１】
このように構成することで、生産ライン評価部で算出された生産原価が目標を満たさない場合に、使用する加工設備あるいは人員配置を換えて、より目標に近い生産原価を見積もることが可能になる。
【００１２】
上記目的はまた、粗材から製品に加工するための加工部位を解析し、加工手順を定めて加工工程を設定するとともに加工所要時間を算出する加工部位解析手順と、該設定された加工工程に基づいて加工設備を各工程に配分する使用設備解析手順と、前記各工程に必要な作業者数を含む生産ライン情報を自動作成する工程情報作成手順と、前記加工部位解析手順と使用設備解析手順と工程情報作成手順で生成された情報に基づいて前記加工設備を前記加工工程に沿って仮想配置したシミュレーションモデルを生成し、このシミュレーションモデルを用いて生産原価の評価を算出する生産ライン評価手順とを含んでなる生産ライン情報自動作成方法であって、前記工程情報作成手順では、各作業者の能力のデータを前記加工設備に対応させて格納した作業者スキルデータベースを用い、作業者をその能力に応じて各加工工程に割り付け、各加工工程の段取り時間を含む作業所要時間が割り付けられた作業者の能力と前記算出された加工時間に基づいて算出されることを特徴とする生産ライン情報自動作成方法によっても同様に達成される。
【００１３】
前記工程情報作成手順では、作業者は予め設定された作業シフトのいずれかに指定して割り付けられ、かつ、前記生産ライン評価手順では、作業者の作業シフトに対応した工数単価情報と、各工程に配置された作業者の作業シフトのデータに基づいて、コストが算定されるようにすることが望ましい。
【００１４】
さらに、生産ラインの評価が目標値を満たさないとき、前記使用設備解析手順と工程情報作成手順のいずれか一方もしくは双方で生成された情報を、生産ラインの評価が目標値を満たすように自動修正するフィードバック処理手順を備え、生産ライン評価手順では自動修正された情報に基づいて前記シミュレーションモデルを再構成し、再構成したシミュレーションモデルを用いて生産原価の評価が算出されるようにしてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をタービンブレードの生産ラインの情報を生成する生産ライン情報自動作成装置に適用した実施の形態を図１に基づいて説明する。なお、本実施の形態では、タービンブレードの生産ラインについて説明するが、自動車生産ラインやその他の生産ラインに用いてもよい。なお、図において同一符号は同一部品または相当部分とする。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態の生産ライン情報自動作成装置は、所定の生産ライン情報を作成するコンピュータ装置であって、演算部と、この演算部に接続された入出力インターフェース６と、それぞれ入出力インターフェース６に接続されたキーボード等の入力装置７、ディスプレイ８、プリンタ９と、演算部に付属する各種データベースと、を含んで構成されている。
【００１７】
演算部は、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作機械等の加工設備などの工場設備を工程に配分する使用設備解析部２と、該解析・配分された各工程に必要な生産ライン情報を自動作成する工程情報作成部３と、該加工設備を仮想配置し生産原価の見積等の評価を算出する生産ライン評価部４とを備え、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、加工部位解析部１，使用設備解析部２，工程情報作成部３，生産ライン評価部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５を備えている。加工部位解析部１，使用設備解析部２，工程情報作成部３，生産ライン評価部４は、フィードバック処理部５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６を介して入力装置７、ディスプレイ８およびプリンタ９等の出力装置とそれぞれ独立して接続されている。加工部位解析部１はまた、入出力インターフェース６を介して製品形状ＣＡＤデータファイル１５にアクセスできるようになっている。
【００１８】
なお、演算部を構成する加工部位解析部１，使用設備解析部２，工程情報作成部３，生産ライン評価部４、フィードバック処理部５は、それぞれ独立したハードウェアで構成してもよいし、一つの共通のハードウェアにソフトウェアとして搭載されたものでもよい。
【００１９】
また、この実施の形態においては、生産ラインの評価として、シフト変更による生産原価の改善案を算出する場合について説明するが、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。
【００２０】
加工部位解析部１は、図２に示すように、翼形状判断部１１と、使用粗材参照部１２と、加工法・工具指定部１３と、加工時間算出部１４とを備え、使用粗材参照部１２には粗材形状データベース１６が、加工法・工具指定部１３には工具データベース１７が、加工時間算出部１４には加工時間データベース１８が、それぞれ付与されている。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と粗材形状データベース１６と工具データベース１７と加工時間データベース１８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できるようになっている。製品形状ＣＡＤデータファイル１５には、製品の寸法や材質や製品構成表情報の他に製品の製作本数が記憶されている。
【００２１】
翼形状判断部１１は、製品形状ＣＡＤデータファイル１５から、図２に示すように根部や幹部、翼端部といった予め定められた加工部位ごとの形状の特徴を抽出する。
【００２２】
使用粗材参照部１２は、図２に示すように、製品形状ＣＡＤデータファイル１５にアクセスして製品の寸法や材質や製作本数を読み取り、さらに粗材形状データベース１６にアクセスして格納された情報を読み取り、目的とする翼形状の特徴の条件を満足する、すなわち目的とする翼形状の部品になり得る粗材をリストアップする。粗材形状データベース１６には、粗材の形状や大きさや単価や主な仕入れ先先などが記憶されている。
【００２３】
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。
【００２４】
加工法・工具指定部１３は、図２に示すように、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選択し、また加工部位が翼をローターに植え付ける根部部分であれば、根部形状を纏めた溝番という体系に沿って、加工が可能な工作機械群をリストアップ、というように根部や幹部といった、前記予め定められた加工部位ごとに、リストアップされた前記粗材と抽出された形状の特徴に基づいて加工法、加工順序（加工工程）とそのための使用工具・機械の種類をそれぞれ割り当てる。
【００２５】
加工時間算出部１４は、図２に示すように、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、加工時間と段取り時間と見本測定時間は翼形状判断部１１で抽出した加工部位の特徴的な形状及び使用粗材参照部１２でリストアップされた粗材を参照し、加工時間データベース１８に格納された最も近い形状の加工時間と段取り時間と見本測定時間が割り当てられ、各加工部位の加工時間と段取り時間と見本測定時間が算出される。
【００２６】
なお、加工時間や段取り時間や見本測定時間は、例えばタービンブレードの幹部加工を行う場合、翼の有効長により変化する。また、一般の生産ラインでも加工時間や段取り時間や見本測定時間は、加工部位の長さにより変化しうる。加工時間の算出には、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。
【００２７】
前記見本測定時間は、最初の１本を加工するときに、加工後の形状を測定して、所定の形状に加工されているかどうかを確認し、所定の形状に加工されていれば、その後に加工されるものについては検査を簡略化するので、最初の１本について予定される測定時間である。
【００２８】
加工時間データベース１８には、各加工手段の加工時間データが格納されており、加工時間データには、工具の材質と粗材の材質との各種組み合わせや、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。
【００２９】
翼形状判断部１１により抽出された製品の３次元ＣＡＤデータ、各加工部位の特徴形状、使用粗材参照部１２により抽出された使用可能粗材種類、加工法・工具指定部１３により指定された加工法（加工工程）、切削等の加工条件、工具、機械種類や、加工時間算出部１４により算出された段取り時間、加工時間、見本測定時間は、生産ライン情報として、使用設備解析部２へ出力される。
【００３０】
使用設備解析部２は、図３に示すように、使用設備判定部２１と、同時加工数算出部２２と、工具軌跡算出部２３を備えている。そして、使用設備解析部２は、設備データベース２４を備え、必要に応じて前記工具データベース１７や設備データベース２４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。
【００３１】
工具データベース１７では、加工法・工具指定部１２により指定された、各工程で使用される工具の工具データが参照され、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２４には、各工程で使用される各種工具を駆動するための加工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８に表示させることができるように、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。
【００３２】
使用設備判定部２１では、加工部位解析部１から出力される生産ライン情報に基づき、工具データベース１７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）を、設備データベース２４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は、前記生産ライン情報に追加して同時加工数算出部２２に出力される。
【００３３】
同時加工数算出部２２は、入力される生産ライン情報に基づき、設備データベース２４にアクセスして、翼の寸法を参照して、１台の機械で同時に加工できる本数、つまりバッチ数を算出し、同時にその作業１回に従事する作業者数を算出する。例えば、タービンブレード製造に限らず一般的に多くのＮＣ加工工程は作業者１人で行うことができる。ところが、特にＮＣ工作機械を用いず汎用機による加工では、一つの工程に複数の従事作業者数が必要になることがある。例えば、タービンブレード生産に関して、有効長の長い翼の曲がり直し作業では１本の翼の加工に２人の作業者を要するように、従事作業者数は翼の種類と加工工程によって変化する。算出されたバッチ数及び作業者数は、前記生産ライン情報に追加して工程情報作成部３に出力される。
【００３４】
工具軌跡算出部２３は、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。得られたデータは、工具移動距離として、加工時間の算出（修正）に用いられる。
【００３５】
工程情報作成部３は、図４に示すように、作業者別作業可能工程判定部３１と作業者シフト割り当て部３２と加工時間修正部３３と搬送形態指定部３４と工程データファイル３７を備えている。そして、作業者別作業可能工程判定部３１には作業者スキルデータベース３５が、作業者シフト割り当て部３２には作業者シフトデータベース３６が、加工時間修正部３３には作業者スキルデータベース３５が、それぞれアクセス可能に設けられ、搬送形態指定部３４には前記設備データベース２４がアクセス可能になっている。作業者別作業可能工程判定部３１と作業者シフト割り当て部３２と加工時間修正部３３と搬送形態指定部３４は、それぞれ、アクセス可能なデータベースに格納された情報を読み取ることができるようになっている。
【００３６】
工程情報作成部３は、生産ライン情報が入力されたら、加工部位ごとに、加工部位解析部１と使用設備解析部２により出力された、製作本数、加工工程、加工時間、段取り作業時間、見本測定時間、使用工具、工具加工距離、加工設備、機械別同時加工数、作業必要人数に基づき、搬送単位、作業者シフトデータベース３６、作業者スキルデータベース３５、設備データベース２４を参照して作業者にシフト情報を割り付けるとともに搬送単位を設定し、入力された前記生産ライン情報に、シフト情報、作業者スキル情報、及び搬送単位を追加して工程データを作成する。工程データは工程データファイル３７内に記憶される。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９によってプリントアウトされる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、加工部位解析部１から出力されたデータが生産ライン情報として使用設備解析部２に入力され、使用設備解析部２で生成されたデータが入力された前記生産ライン情報に追加されて工程情報作成部３に入力され、工程情報作成部３で生成されたデータが入力された前記生産ライン情報に追加されて工程データとして工程データファイル３７内に記憶されるが、加工部位解析部１から出力されたデータはまず工程データファイル３７内に記憶され、使用設備解析部２は工程データファイル３７内に記憶されたデータを読み出して所要のデータを生成した後、生成したデータを工程データファイル３７内に追加して記憶し、工程情報作成部３は、使用設備解析部２の生成データが追加格納されたあと、工程データファイル３７内に記憶されたデータを読み出して所要のデータを生成した後、生成したデータを工程データファイル３７内に追加して記憶するというように、工程データファイル３７を、加工部位解析部１、使用設備解析部２、工程情報作成部３、生産ライン評価部４で、共通に使用するデータファイルとしてもよい。
【００３８】
作業者別作業可能工程判定部３１は、図４に示すように、作業者スキルデータベース３５にアクセスして、各作業者が従事できる工程（例えば作業者Ａは旋盤加工ができる、作業者Ｂはフライス切削ができる、等）をリストアップする。言い換えると、設定された各加工工程（加工設備）ごとに、その加工設備に割り付け可能な（配置可能な）作業者名をリストアップする。また、加工設備には難易度の順位をつけておき、複数の加工設備に割り付け可能としてリストアップされた作業者は、そのうちの難易度の高い加工設備にのみ、割り付けるようにする。さらに、作業可能な加工設備の難易度の低い作業者から順に加工設備に割り付けるようにするのが望ましい。
【００３９】
作業者スキルデータベース３５は、例えば現場担当者が日々更新するもので、管理者が作業者一人一人の作業理解度・熟練度を定性的・定量的に評価したものである。管理者が作業者一人一人の作業理解度・熟練度を定量的に評価したものは、例えば加工設備ごとの作業者別加工所要時間などが含まれ、作業者がある加工設備で、その加工設備に設定された単位作業を終わらせるのに要する時間の違いが生産ライン情報に反映される。管理者が作業者の作業理解度・熟練度を定性的に評価したものは、例えば旋盤１級取得などの社内外資格所持状態などが含まれ、各作業者が作業可能な工程の種類が生産ライン情報に反映される。
【００４０】
作業者シフト割り当て部３２は、図４に示すように、作業者シフトデータベース３６に基づき、各加工設備につき、当該加工設備に対応してリストアップされた作業者毎にシフト情報を指定する（割り当てる）。作業者シフトデータベース３６は作業シフト、作業者の勤休連絡、長期休暇予定、平均有休休暇取得日数などを纏めたもので、例えば現場担当者が日々更新する日報に含まれるものである。
【００４１】
加工時間修正部３３は、作業者別作業可能工程判定部３１でリストアップされた作業者に対して作業者スキルデータベース３５を参照し、作業者ごとのスキルに沿って、加工時間算出部１４で算出された加工時間や段取り時間を修正する。例えば、同じ段取り作業でも、熟練工では標準時間よりも数段早く作業することができるが、新任者（未熟練者）は標準時間以上の時間が掛かる。管理者が作業者の作業理解度・熟練度を作業者別加工所要時間として定量的に評価し、結果を作業者スキルデータベース３５に工程に対応して格納しておくことで、加工時間修正部３３は、作業者ごとのスキルの差を容易に取り込むことができる。
【００４２】
搬送形態指定部３４は、各加工設備（加工機械）間の翼（タービンブレード）を搬送するための搬送単位（タービンブレード本数）・搬送手段と台数（個数）を決定する。これは大きな翼では数本単位、比較的小さな翼では１００本単位で搬送するためである。
【００４３】
工程情報作成部３により生成された工程情報は、生産ライン情報に追加され、工程データとして工程データファイル３７に格納される。
【００４４】
生産ライン評価部４は、図５に示すように、工程情報読み取り部４１とライン物流解析部４２と原価見積り部４３を備えている。
【００４５】
工程情報読み取り部４１は、工程情報作成部３または別に設けられた工程データファイル３７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ライン物流解析部４２に供給する。
【００４６】
ライン物流解析部４２は、供給された工程データを用いて、仮想配置された模擬的な設備を構成し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８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。ライン物流解析部４２はまた、このシミュレーションモデルを元に生産ラインシミュレータを用いて、単位時間あたりの製品生産数といった生産能力の予測や、仕掛品の数や、機械稼働率や、作業者稼働率の算出を行う。工程情報作成部３により一元化して作成された工程データに基づいて、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。また、スケジューラを用いて変数の組み合わせが納期を守ることが出来るか否かを判定し、日程計画を作成する。この生産能力の予測や仕掛品の数や機械稼働率や作業者稼働率や日程計画は工程データファイル３７に追加され、必要に応じてディスプレイ９に表示したり、プリンタ９によってプリントアウトされる。
【００４７】
ライン物流解析部４２により組み合わせられた模擬的な設備および搬送手段は生産ライン情報として工程データファイル３７に追加され、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】
原価見積り部４３は、粗材形状データベース１６に記憶されている粗材の単価、加工法・工具指定部１３により割り当てられた工具の数、工具の交換頻度、使用設備解析部２により指定された設備、その消費電力、搬送形態指定部３４により指定された搬送手段の台数、ライン物流解析部４２により予測された生産能力、割り付けられた作業者と作業シフトに基づく作業者固定費（作業者の工数単価、時間当りの単価等のデータは原価見積り部４３に格納されている。）等から、一製品（同じ形状のものの発注単位）の製作本数あたりの原価を算出する。算出された原価は、ディスプレイ８に表示され、あるいはプリンタ９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５は、本実施の形態の場合、原価見積り部４３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、両原価の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、前記加工部位解析部１，使用設備解析部２，工程情報作成部３，生産ライン評価部４にて解析された加工部位情報、工程情報、加工設備情報等の情報の変更可能パラメータの組み合わせを変えて解析を再度行わせるものである。ここでいう変更可能パラメータの組み合わせを変えるという意味は、例えばそれぞれ異なる加工能力のＮＣ旋盤Ａ，Ｂ，Ｃがあり、当初ＮＣ旋盤Ａを用いて加工を行う設定になっていたものを、ＮＣ旋盤ＢあるいはＮＣ旋盤Ｃに変更すること、作業者のシフトを変更すること、あるいは作業者の機械への割り付けを変更すること、などである。設定を変更した後、原価見積り部４３により再度原価を算出する。
【００５０】
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。本発明システムにおいては、リストアップしたパラメータの組み合わせでその都度原価を算出する。
【００５１】
また、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。
【００５２】
このようにして、所定の変更可能条件組み合わせの変更は、算出原価と目標原価を比較し、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。両原価の比較は、原価見積り部４３またはフィードバック処理部５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４３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４３により算出された原価の見積りをディスプレイ８に表示するかあるいはプリンタ９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。
【００５３】
次に、以上のように構成された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６および図７は、本実施の形態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。
【００５４】
図６に示すように、装置が動作を開始すると（Ｓ１）、翼形状判断部１１は、製品形状ＣＡＤデータファイル１５にアクセスして、予め定められた加工部位ごとの製品形状の形状特徴を読み取り（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）。
【００５５】
使用粗材参照部１２が粗材形状データベース１６を参照し、この製品を製作することのできる材料をリストアップする。（Ｓ４）。
【００５６】
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１３が加工法、加工手順（加工工程）を指定し、そのための使用工具の種類を指定する（Ｓ５）。
【００５７】
続いて、加工時間算出部１４により工具の送り速度や加工距離、類似形状による切削条件に基づいて各部位の加工時間、段取り時間、見本測定時間を算出する（Ｓ６）。全加工部位に関してステップ５ないしステップ６が終了したかを判断し（Ｓ７）、終了していない場合にはステップ５に戻る。
【００５８】
続いて、使用設備判定部２１が、加工部位解析部１の出力に基づいて工具データベース３１７にアクセスして各工具の工具データを読み取り、設備データベース２４に格納されている機械スペックの中から、工具を駆動するための適切な機械設備（Ｓ９）を指定し、同時加工数算出部２２により、機械設備毎で一度に同時加工できる数を指定する（Ｓ１０）。
【００５９】
作業者別作業可能工程判定部３１により、作業者スキルデータベース３５から作業者別作業可能工程をリストアップし、作業者シフト割り当て部３２により、作業者シフトデータベース３６から作業者シフトを割り当て、工程情報を作成する。（Ｓ１１）
ライン物流解析部４２により、あらかじめ設定した工程順序（例えば、根部、幹部、翼端の順に加工を行う）に沿ってシミュレーションモデルが自動的に作成され、生産能力が予測される（Ｓ１２）。作成されたシミュレーションモデルを用いて、スケジューラにより納期を守ることの出来る変数の組み合わせが割り出され、生産ラインシミュレータにより、納期を守ることのできる組み合わせに対する単位時間あたりの製品生産数といった生産能力の予測や、仕掛変動や、機械稼働率や、作業者稼働率が算出される。算出されたデータに基づき、仕掛品を溜めるスペースの確保や作業者シフト割当をオペレータが検討することが可能となる。
【００６０】
原価見積もり部４３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が算出され（Ｓ１３）、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どうかが判断される（Ｓ１４）。算出された原価が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がディスプレイ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て、生産ライン情報の作成が終了する（Ｓ１５）。
【００６１】
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、作業者シフトの変更による固定費削減、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があらかじめ設定されている。そして、これらの原価低減方法は、変更設定の容易な順序で定めることができる。この実施の形態の場合、変更設定は、複数の変更要素の組み合わせが出来る。
【００６２】
ステップ１４（Ｓ１４）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７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（まず作業者シフトを変更し、それでも十分でない場合に加工方法も変更するか、）で、あるいは所望の原価低減方法のみ（作業者シフトのみ、あるいは加工方法と作業者シフトの両方）を実行するよう指示することもできる。
【００６３】
加工法を変更せずに作業者シフトの変更を行う（Ｓ２１でＮＯの場合）には、作業者シフトを変更して作業者の稼働率が偏らないように（特定の作業者の作業時間が過大にならないように注意しながら）シフトを変更する。変更されたシフトの適用（Ｓ２２）によるスループットや仕掛量の改善を確認し（Ｓ２３）、その後、原価計算をやり直して（Ｓ２４）、この算出された原価の概算が目標原価を満たすかどうかを判断する（Ｓ２５）。
【００６４】
加工時間の短縮を行う場合（Ｓ２１でＹＥＳ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と同時に作業者シフトの変更を行う。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、工具の材質を異なるものに変更指定し（Ｓ３０）、工具送り速度を変更設定する。そして加工時間を修正し（Ｓ３１）、Ｓ２１でＮＯの場合と同様に変更されたシフトを適用し（Ｓ３２）、これによるスループットや仕掛量の改善を確認し（Ｓ３３）、これを元に工具の変更分を考慮して原価の概算を算出し（Ｓ３４）、この算出された原価の概算が目標原価を満たすかどうかを判断する（Ｓ３５）。算出された原価の概算が目標原価を満たす場合には、設定された生産ライン情報が満足すべきものであるとして、装置の動作を終了する（Ｓ３６）。
【００６５】
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、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の変更を提案し、装置の動作を終了する（Ｓ３７）。
【００６６】
本実施の形態によれば、与えられた形状、数量の製品を所要の期間内に生産する生産ラインを実現するのに必要な設備、人員配置の情報を得ることができ、かつ、人員の割り付けに際して、作業者の個々の能力、技両、さらには工数単価を考慮して作業シフトを設定できるので、精度のいいコスト評価が可能になる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、同一形状の機械部品を複数個加工する生産ラインを構築するために必要な生産ライン情報を、必要な作業工数を含め、予め設定された各種条件に基づいて自動的に作成・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納期、及びコスト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において、コスト評価の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る生産ライン情報自動作成装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す実施の形態の加工部位解析部１が行う作業の概要を示す説明図である。
【図３】図１に示す実施の形態の使用設備解析部２が行う作業の概要を示す説明図である。
【図４】図１に示す実施の形態の工程情報作成部３が行う作業の概要を示す説明図である。
【図５】図１に示す実施の形態の生産ライン評価部４が行う作業の概要を示す説明図である。
【図６】図１に示す実施の形態の動作手順の例を示すフローチャートである。
【図７】図１に示す実施の形態の動作手順の他の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 加工部位解析部
２ 使用設備解析部
３ 工程情報作成部
４ 生産ライン評価部
５ フィードバック処理部
６ 入出力インターフェース
７ 入出力装置
８ ディスプレイ
９ プリンタ
１１ 翼形状判断部
１２ 使用素材参照部
１３ 加工法・工具指定部
１４ 加工時間算出部
１５ 製品形状３ＤＣＡＤデータ
１６ 素材形状データベース
１７ 工具データベース
１８ 加工時間データベース
２１ 使用設備判定部
２２ 同時加工数判定部
２３ 工具軌跡算出部
２４ 設備データベース
３１ 作業者別作業可能工程判定部
３２ 作業者シフト割り当て部
３３ 加工時間修正部
３４ 搬送形態指定部
３５ 作業者スキルデータベース
３６ 作業者シフトデータベース
３７ 工程データファイル
４１ 工程情報読み取り部
４２ ライン物流解析部
４３ 原価見積り部

Claims (10)

1. 粗材から製品に加工するための加工部位を解析し、加工手順を定めて加工工程を設定するとともに加工所要時間を算出する加工部位解析部と、該設定された加工工程に基づいて加工設備を各工程に配分する使用設備解析部と、前記各工程に必要な作業者数を含む生産ライン情報を自動作成する工程情報作成部と、前記加工部位解析部と使用設備解析部と工程情報作成部の出力情報に基づいて前記加工設備を前記加工工程に沿って仮想配置したシミュレーションモデルを生成し、このシミュレーションモデルを用いて生産原価の評価を算出する生産ライン評価部とを含んで構成された生産ライン情報自動作成装置であって、前記工程情報作成部は、各作業者の能力のデータを前記加工設備に対応させて格納した作業者スキルデータベースを備え、作業者をその能力に応じて各加工工程に割り付け、各加工工程の段取り時間を含む作業所要時間を割り付けられた作業者の能力と前記算出された加工時間に基づいて算出するよう構成されていることを特徴とする生産ライン情報自動作成装置。
2. 請求項１記載の生産ライン情報自動作成装置において、前記工程情報作成部は、作業者を予め設定された作業シフトのいずれかに指定して割り付けるように構成され、かつ、前記生産ライン評価部は、予め該生産ライン評価部に格納された、作業者の作業シフトに対応した工数単価情報と、各工程に配置された作業者の作業シフトのデータに基づいて、コストを算定するよう構成されていることを特徴とする生産ライン情報自動作成装置。
3. 請求項１または２記載の生産ライン情報自動作成装置において、生産ラインの評価が目標値を満たさないとき、前記使用設備解析部と工程情報作成部のいずれか一方もしくは双方の出力情報を、生産ラインの評価が目標値を満たすように自動修正するフィードバック処理部を備え、生産ライン評価部は自動修正された情報に基づいて前記シミュレーションモデルを再構成し、再構成したシミュレーションモデルを用いて生産原価の評価を算出するように構成されていることを特徴とする生産ライン情報自動作成装置。
4. 請求項３記載の生産ライン情報自動作成装置において、フィードバック処理部が自動修正する情報は、工程情報作成部が設定した作業者シフト情報であることを特徴とする生産ライン情報自動作成装置。
5. 請求項３記載の生産ライン情報自動作成装置において、フィードバック処理部が自動修正する情報は、工程情報作成部が設定した作業者割り付け情報であることを特徴とする生産ライン情報自動作成装置。
6. 粗材から製品に加工するための加工部位を解析し、加工手順を定めて加工工程を設定するとともに加工所要時間を算出する加工部位解析手順と、該設定された加工工程に基づいて加工設備を各工程に配分する使用設備解析手順と、前記各工程に必要な作業者数を含む生産ライン情報を自動作成する工程情報作成手順と、前記加工部位解析手順と使用設備解析手順と工程情報作成手順で生成された情報に基づいて前記加工設備を前記加工工程に沿って仮想配置したシミュレーションモデルを生成し、このシミュレーションモデルを用いて生産原価の評価を算出する生産ライン評価手順とを含んでなる生産ライン情報自動作成方法であって、前記工程情報作成手順では、各作業者の能力のデータを前記加工設備に対応させて格納した作業者スキルデータベースを用い、作業者をその能力に応じて各加工工程に割り付け、各加工工程の段取り時間を含む作業所要時間が割り付けられた作業者の能力と前記算出された加工時間に基づいて算出されることを特徴とする生産ライン情報自動作成方法。
7. 請求項６記載の生産ライン情報自動作成方法において、前記工程情報作成手順では、作業者は予め設定された作業シフトのいずれかに指定して割り付けられ、かつ、前記生産ライン評価手順では、作業者の作業シフトに対応した工数単価情報と、各工程に配置された作業者の作業シフトのデータに基づいて、コストが算定されることを特徴とする生産ライン情報自動作成方法。
8. 請求項６または７記載の生産ライン情報自動作成方法において、生産ラインの評価が目標値を満たさないとき、前記使用設備解析手順と工程情報作成手順のいずれか一方もしくは双方で生成された情報を、生産ラインの評価が目標値を満たすように自動修正するフィードバック処理手順を備え、生産ライン評価手順では自動修正された情報に基づいて前記シミュレーションモデルを再構成し、再構成したシミュレーションモデルを用いて生産原価の評価が算出されることを特徴とする生産ライン情報自動作成方法。
9. 請求項８記載の生産ライン情報自動作成方法において、フィードバック処理手順で自動修正される情報は、工程情報作成手順で設定された作業者シフト情報であることを特徴とする生産ライン情報自動作成方法。
10. 請求項８記載の生産ライン情報自動作成方法において、フィードバック処理手順で自動修正される情報は、工程情報作成手順で設定された作業者割り付け情報であることを特徴とする生産ライン情報自動作成方法。

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