JP3125791B2

JP3125791B2 - 受注生産システム

Info

Publication number: JP3125791B2
Application number: JP5634890A
Authority: JP
Inventors: 吉衛松崎; 薫今井; 英明鈴木; 秀彰的場; 正浩渡辺; 英敏因幡; 尚大成; 正人宇野; 徹三田; 一郎谷口; 浩一杉本; 義雄松本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-03-09
Filing date: 1990-03-09
Publication date: 2001-01-22
Anticipated expiration: 2016-01-22
Also published as: US5357439A; JPH03264244A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は顧客から商品を受注し、それを製造する生産
システムに係わり、特に顧客の要求と生産システムの効
率を両立させる仕様決定と、それに基づく生産を行なう
受注生産システムに関する。

〔従来の技術〕

従来、フレキシブルな生産を行なうシステムとして
は、特開昭56−102455に記載のように、モジュラー化さ
れた複合製造システム、生産工程や生産日程を管理する
情報処理システム、この情報処理システムの情報に基ず
き複合製造システムの各装置を制御する統制システムを
備え、商品に応じた生産を行なうシステムが提案されて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の生産システムでは、生産すべき商品の仕様は予
め決定されていることが前提となっており、決定された
使用の商品に対する効率良い生産を目的とするものであ
った。しかし、最近は顧客の商品に対するニーズが多様
化しており、顧客が自分の好みに合わった商品仕様を決
定し、その仕様の商品を効率良く生産することが重要と
なっている。ここで商品仕様を決定する際、単に顧客の
要求だけから仕様決定を行なうと、製造が難しかった
り、設備の仕様効率が悪かったりして極めて商品価格が
高くなることがある。また、商品の設計仕様が顧客要求
を満たせない時は、商品の生産ができなくなる。

本発明の目的は、少なくとも受注部門と製造部門もし
くは受注部門と設計部門の情報を交換し、顧客の要求仕
様を満たす商品設計を行うことが可能な受注生産システ
ムを提供することにある。

〔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に、本発明の受注
生産システムは、複数の部品とその加工に関する制約条
件とを規定した設計情報と、前記複数の部品を加工する
加工設備の有する生産能力と負荷量とを規定した製造情
報とを記憶する手段と、商品を構成する構成部品とその
加工条件とをユーザの要求仕様として入力する手段と、
該入力する手段により入力された前記構成部品の加工条
件と前記記憶する手段に記憶した加工に関する制約条件
を比較して、前記入力する手段によって入力された構成
部品が、前記記憶する手段に記憶されている前記制約条
件下に加工可能か否かを判断して、その判断結果を出力
する手段と、前記入力する手段によって入力された構成
部品のうち前記出力する手段により前記制約条件下に加
工可能と判断された構成部品の加工条件を満足する加工
設備の有する生産能力と負荷量とを前記記憶する手段に
記憶した製造情報から抽出して、該抽出した生産能力と
負荷量とに基いて、前記構成部品又は前記商品のうちい
ずれか１つの納期に関する情報を出力する手段とを備え
る。

また、上記目的を達成するため、本発明の受注生産シ
ステムは、複数の部品とその加工に関する制約条件及び
その納期を規定した設計情報とを記憶する手段と、商品
を構成する構成部品とその制約条件とをユーザの要求仕
様として入力する手段と、該入力する手段によって入力
された前記構成部品の加工条件と前記記憶する手段に記
憶されている加工に関する制約条件を比較して、前記入
力する手段によって入力された構成部品が、前記記憶す
る手段に記憶されている前記制約条件下に加工可能か否
かを判断して、その判断結果を出力する手段と、前記入
力する手段によって入力された構成部品の納期に関する
情報を前記記憶手段に記憶された前記設計情報から抽出
して、該抽出した納期に関する情報を出力する手段とを
備える。

更に、上記目的を達成するために、本発明の受注生産
システムは、複数の部品と該部品の加工に関する制約条
件とを規定した設計情報と、該部品を加工する加工設備
の有する生産能力と負荷量とを規定した製造情報とを記
憶する手段と、商品に関するユーザの要求仕様を入力す
る手段と、入力した該要求仕様から該商品の形状特徴を
推定する手段と、該推定する手段で推定した形状特徴に
対応した構成部品とその制約条件とを前記記憶する手段
に記憶した設計情報から抽出する手段と、ユーザの要求
仕様が、前記抽出する手段により抽出した構成部品の加
工に関する制約条件を満たす場合には、前記構成部品を
用いた商品案を出力する手段と、前記抽出する手段によ
り抽出した前記構成部品の加工条件を満足する加工設備
の有する生産能力と負荷量とを前記記憶する手段に記憶
した製造情報から抽出して、該抽出した加工設備の有す
る生産能力と負荷量とに基いて前記構成部品の納期に関
する情報を求め、該求めた納期に関する情報を出力する
手段とを備える。

また更に、上記目的を達成するために、本発明の受注
生産システムは、複数の部品と該部品の加工に関する制
約条件とその納期とを規定した設計情報とを記憶する手
段と、商品に関するユーザの要求仕様を入力する手段
と、該入力する手段に入力した要求仕様から前記商品の
形状特徴を推定する手段と、該推定された形状特徴を有
する構成部品が加工可能である場合に、該推定された形
状特徴に対応した構成部品とその納期に関する情報を前
記記憶する手段に記憶した設計情報から抽出する手段
と、該抽出する手段により抽出した構成部品を用いた商
品案および抽出した納期に関する情報を出力する手段と
を備える。

〔作用〕

このように、設計部門の有する部品とその加工に関す
る制約条件とを規定した設計情報と、製造部門の有する
該部品を加工する加工設備の有する負荷量を規定した製
造情報とを用い、かつ受注部門において商品を構成する
構成部品とその加工条件とを要求仕様として入力するこ
とで、入力された該構成部品の加工条件が該設計情報に
含まれる加工に関する制約条件を満足するか否かの判断
を可能とし、製造（加工）不可能な受注を抑制すること
ができる。また、入力された該構成部品の加工条件を満
足する加工設備の負荷量を該製造情報から抽出して該構
成部品の納期を出力し、要求仕様の製品を製造するのに
必要な大まかな日数を提示して日程的に厳しい受注を抑
制することができる。

また、商品の納期の情報を予め設計情報に含ませたと
しても同様の効果を得ることができる。すなわち、製造
不可能な受注や日程の厳しい受注を抑制することができ
る。

また、要求仕様として構成部品と加工条件とを入力さ
せずに、入力した抽象的な要求仕様から該商品の形状特
徴を推定し、推定した該形状特徴に対応した構成部品と
その加工条件とを該設計情報から抽出して、大まかな商
品案を提示させることで、すなわち抽象的な顧客の要求
仕様から製造可能な具体的な仕様を提示することで、商
品仕様の決定を効率よく行うことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図から第52図により説
明する。

第１図は本発明の構成の一例を表す図である。受注部
門には、各受注窓口に置かれた商品仕様決定システム１
がある。製造部門は、製造計画システム３と、組立加工
システム４、検査システム15、購買システム16から構成
される。設計部門は、構想設計CADシステム５と詳細設
計CADシステム17を備えている。受注部門で決定した商
品仕様は、受注−製造間ネットワーク６で製造部門に伝
送される。また、受注−製造間ネットワーク６は、製造
部門で収集した生産設備の状態データを受注部門に伝送
するためにも使用される。受注部門が入力した顧客の要
求仕様は、受注−設計間ネットワーク７で設計部門に伝
送される。また、受注−設計間ネットワーク７は、設計
部門が生成した商品の設計情報を受注部門に伝送するた
めにも使用される。製造部門が有する生産設備の特性を
示す情報は、製造−設計間ネットワーク８で設計部門に
伝送される。また、製造−設計間ネットワーク８は、設
計部門で生成した商品の設計情報を製造部門に伝送する
ためにも使用される。

第２図は商品仕様決定システム１の実現形態の一例を
表す図である。顧客指示入力部１−１は、顧客の各種指
示、すなわち要求仕様入力手段の選択、要求仕様の入
力、表示された商品案からの購入商品選択、商品の詳細
な仕様や外観提示の要求、表示された商品案に対する変
更仕様の指示、等の操作を受付けるものである。アクシ
ョンモニタ１−２は、顧客指示入力部１で受け付けた顧
客の指示を解釈して、指示に応じたモジュールを起動す
ると共に、その指示が要求仕様入力手段の選択、もしく
は変更仕様項目の選択の場合は、選択されたものを画面
上に表示するものである。また、商品の詳細な仕様や外
観提示の要求に対しては、要求された情報を画面上に表
示し、購入商品が選択された場合は顧客管理データ格納
部１−14にそのことを格納する。視覚１−３は、外観仕
様の入力用に提示されたサンプルの３次元形状および色
彩をセンサ１−４から入力し、商品の外観モデルを生成
するものである。形状変形部１−５は、視覚１−３で生
成した外観モデル、あるいは、標準商品モデル生成部１
−７が備えている標準商品の外観モデルに対する形状変
形指示を受け付けて外観モデルを変更するものである。
ソリッドモデラ１−６は、視覚１−３がセンサ１−４か
ら入力した３次元形状データを数学関数で表現する時、
および形状変形部１−５が数学関数で表現された形状モ
デルを修正する時に用いられる。標準商品モデル生成部
１−７は、明確な要求仕様を持たない顧客に対し、標準
的な商品モデルを示すものである。顧客相談処理部１−
８は、数値やタイプで示される顧客要求仕様を受け付け
て要求仕様格納部１−11に入力したり、設計した商品案
の納期に関する相談を受付けて納期検討部１−９を起動
したりする。納期検討部１−９は、顧客から商品案の納
期に関する相談を受けたら、生産実績保持手段12、製造
部門状態データ保持手段13のデータを用いて、その商品
モデルについての見積りを行い、結果を顧客に提示す
る。以上述べた、視覚１−３、形状変形部１−５、標準
商品モデル生成部１−７、顧客相談処理部１−８は要求
仕様入力手段９を構成するものである。顧客指示入力部
１−１とアクションモニタ１−２は選択指示入力手段11
を構成するものである。入力された要求仕様は要求仕様
格納部１−11に格納される。組合せ設計部１−10は、要
求仕様格納部１−11にある顧客の要求仕様を用いて、商
品の設計を行い、結果を商品モデル格納部１−12に格納
する。この設計は要求仕様に対する完全な新規設計では
なく、使用可能な部品および加工範囲が決められた状態
での組合せ設計である。この要求仕様格納部１−11と組
合せ設計部１−10と商品モデル格納部１−12、顧客管理
データ格納部１−14、納期検討部１−９は商品案作成手
段10を構成する。この組合せ設計には、部品データ格納
部１−13に格納されている設計部門で生成した商品の設
計情報が使用される。この部品データ格納部１−13は設
計情報保持手段14の具体的実現形態である。

以上は単一の商品仕様決定システム１の構成を示すも
のであるが、一般に商品仕様決定システム１は各営業部
門に複数設置されるので、それらを統括するシステムが
用いられる。第３図はこの受注統括システム２の構成の
詳細を表す図である。受注統括システム２を設けた場合
は、商品モデルについての見積りを行う機能は、商品仕
様決定システム１ではなくここで行なう。すなわち、商
品仕様決定システム１の納期検討部１−９は、顧客から
商品案の納期に関する相談を受けたら、その商品モデル
を受注統括システム２に送り見積りを依頼する。そして
見積り結果を受け取り結果を顧客に提示する。ここにお
いて、商品仕様格納部２−１は、商品仕様決定システム
１が作成し商品モデル格納部１−12に格納されている商
品仕様を受け取り、製造部門に伝送するためのバッファ
である。生産実績格納部２−２は過去に受注した商品の
仕様と、製造に要した費用、期間と、その時の生産設備
の状態データの実績を格納しておくものであり、生産実
績保持手段12の一つの実現形態である。稼働情報格納部
２−３は製造部門から伝送されてくる現在の生産設備の
状態データを格納しておくものであり、製造部門状態デ
ータ保持手段13の一つの実現形態である。特別要求仕様
格納部２−４は、商品仕様決定システム１が、部品デー
タ格納部１−13に格納されている商品の設計情報では顧
客の要求を満足する商品仕様を作成提示できない場合に
伝送してきた、その顧客の要求仕様を設計部門に伝送す
るためのバッファである。要求仕様実績格納部２−５
は、商品仕様決定システム１が入力した多くの顧客の要
求仕様をまとめて保持するためのものである。受注情報
処理部２−６は、上に示したデータを処理するもので、
主要な機能はつぎの通りである。

・商品仕様決定システム１が作成した商品仕様を受け取
り、製造部門に伝送する。

・過去に受注した商品の仕様と製造実績に関するデータ
と、現在の生産設備の状態データから、商品仕様決定シ
ステム１が作成した仕様の商品を製造する場合の費用、
期間の予測をする。

・商品仕様決定システム１が、顧客の要求を満足する商
品仕様を作成提示できない場合に、その顧客の要求仕様
を設計部門に伝送する。

・多くの顧客の要求仕様をまとめて顧客要求の傾向を抽
出し設計部門に送る。

・設計部門が生成した商品の設計情報を、各商品仕様決
定システム１に送る。

第４図は製造計画システム３の構成の詳細を表す図で
ある。データベース３−１は、受注部門から伝送されて
くる商品仕様、商品を構成する部品の特徴データ、製造
構造データおよび、生産設備の機能性能に基づいた組立
性知識等、図に示す各種の情報を格納するものである。
データ入力装置３−２は、対話型で工程設計を行なう場
合にオペレータの指示を受け付けるものである。推論機
構３−３は、最適な組立順序、使用機械、設備レイアウ
トを決定するプログラムである。演算装置３−４は、デ
ータ入力装置３−２からの入力を受け付たり、推論機構
３−３を実行するものである。表示装置３−５は、工程
設計結果や対話型工程設計に使用する情報を表示するも
のである。

第５図は組立加工システム４の構成の詳細を表す図で
ある。これは３台の位置決めユニットと２台の姿勢決め
ユニットの組合せで構成した場合の加工または組立装置
の全体制御構成を示すブロック図である。受注部門で商
品が受注されると、製造計画システム３が商品仕様から
製造情報ｒを生成し、これが組立加工システム４に送ら
れてくる。

組立加工システム４は、この製造情報ｒに基づいて部
品の加工または組立を行う。上記した製造情報ｒに基づ
いて、位置決めユニット４−Ａと姿勢決めユニット４−
Ｂの配置を決定すると、カメラ４−Ｊを使って上記ユニ
ット間の相対位置計測を計測処理部４−Ｕが行う。次に
この計測処理部４−Ｕの情報に基づいて上記ユニット間
の相対位置補正を座標変換部４−Ｓが行う。その結果か
ら、所定の作業順序、組立順序に従い駆動制御部４−Ｔ
が位置決めユニット４−Ａと姿勢決めユニット４−Ｂの
動作制御を行うと同時に周辺制御部４−Ｖがエンドエフ
ェクタ−４−Ｈの動作制御を行う。ここで、座標変換部
４−Ｓ、駆動制御部４−Ｔ、計測処理部４−Ｕ、周辺制
御部４−Ｖの相互間は共通バスにて通信する構成よりな
る。

以下、本受注生産システムの動作手順、および処理方
法を示す。

まず、商品仕様決定システム１について示す。

第６図は商品仕様決定システム１のハードウェア構成
の一例を表す図である。顧客指示入力部１−１は、８方
向スイッチ１−101、アップダウンスイッチ１−102、マ
ウス１−103、キーボード１−104から構成される。ここ
で、８方向スイッチ１−101とアップダウンスイッチ１
−102は、要求仕様入力手段の選択、および表示された
商品案に対する変更仕様の指示に使用される。マウス１
−103は、表示された商品案からの購入商品選択、およ
び商品の詳細な仕様や外観提示の要求に使用される。キ
ーボード１−104は、要求仕様の数値やタイプ入力、お
よび顧客の名称やコードの入力に使用される。サンプル
ステージ１−20は、サンプルを置く台であり、センサ１
−４が取り付けられている。画像プロセッサ１−21は、
センサ１−４が入力したカラー画像、濃淡画像、距離画
像を処理する視覚１−３の一部のモジュールを格納して
いる。なお、視覚１−３はグラフィック計算機１−22に
格納されているモジュールもある。グラフィック計算機
１−22は、グラフィック処理機能を有する計算機であ
り、プログラムとして構成されるアクションモニタ１−
２、視覚１−３の一部、形状変形部１−５、標準商品モ
デル生成部１−７、ソリッドモデラ１−６、顧客相談処
理部１−８、納期検討部１−９、組合せ設計部１−10、
およびメモリとして要求仕様格納部１−11、商品モデル
格納部１−12、部品データ格納部１−13、顧客管理デー
タ格納部１−14を含んでいる。

第７図は商品仕様決定システムの操作を開始する時の
画面である。画面上部は、商品受注システムの名称や背
景図が表示され、画面下部には、要求仕様入力手段の種
類、および表示された商品案に対する変更仕様項目の種
類がショッピングセンタのマップを模倣した形で表示さ
れている。

この初期状態から商品受注が完了するまでの顧客の操
作フローの一例を模型飛行機を商品例として第８図に示
す。まず始めに、本商品受注システムの使用を開始する
ことを示すため、８方向スイッチ１−101を前に倒す。
これにより、顧客を示すマーカが“入口”を通り、“ス
ペシャリティフロア”と呼ぶ場所に入る。ここは、顧客
が要求仕様入力手段を選択する場所である。すなわち、
マップには、左に“推奨品コーナ”、左上に“写真コー
ナ”、上に“クラフトコーナ”、右上に“相談窓口”と
呼ぶ各コーナが表示されている。ここで、８方向スイッ
チ１−101をこの表示にあわせて、左、左上、上、右上
のいずれかに倒すと、その情報を顧客指示入力部１−１
から取り込んだアクションモニタ１−２は、８方向スイ
ッチ１−101を倒した方向に応じて、それぞれ、標準商
品モデル生成部１−７、視覚１−３、形状変形部１−
５、顧客相談処理部１−８を起動する。

ここで、顧客が商品の外観仕様を入力したい時は、
“写真コーナ”を選択する。これによりアクションモニ
タ１−２は、顧客を示すマーカを“写真コーナ”の場所
に表示すると共に、視覚１−３に実行を写す。視覚１−
３は後述する方法で顧客の提示したサンプルの３次元形
状および色彩を入力する。視覚１−３の処理が終了する
と、顧客を示すマーカは再び“スペシャリティフロア”
に戻る。つぎに、顧客がこのサンプルから入力した外観
仕様を変更する場合は、“クラフトコーナ”を選択す
る。これによりアクションモニタ１−２は、顧客を示す
マーカを“クラフトコーナ”の場所に表示すると共に、
形状変形部１−５に実行を移す。形状変形部１−５は後
述する方法で元の外観仕様を顧客の意図するように変更
する。形状変形部１−５の処理が終了すると、顧客を示
すマーカは再び“スペシャリティフロア”に戻る。つぎ
に、顧客が商品の性能仕様を入力したい時は、“相談窓
口”を選択する。これによりアクションモニタ１−２
は、顧客を示すマーカを“相談窓口”の場所に表示する
と共に、顧客相談処理部１−８に実行を移す。顧客相談
処理部１−８は後述する方法で顧客の指定する性能等の
仕様を入力する。顧客相談処理部１−８の処理が終了す
ると、顧客を示すマーカは再び“スペシャリテイフロ
ア”に戻る。

以上で顧客の要求仕様の入力が終了すると、顧客は、
８方向スイッチ１−101を右に倒して、“プラザゲー
ト”と呼ぶ場所への移動を指定する。アクションモニタ
１−２は、これを指定されたら顧客を示すマーカを“プ
ラザゲート”の場所に表示すると共に、組合せ設計部１
−10に実行を移す。組合せ設計部１−10は、後述する方
法で要求仕様格納部１−11格納されている顧客の要求仕
様に対し、部品データ格納部１−13に格納されるデータ
を参照しながら商品の設計を行い、商品モデル格納部１
−12に設計結果を格納する。

この状態で、顧客が設計された商品を知るためには、
“プラザゲート”から注目する仕様項目に対応するスト
リートに移動する。ストリートは複数あり、プラザと呼
ぶ場所で交わっている。第７図の例では、“性能プラ
ザ”、“操縦性プラザ”、“経済性プラザ”の３つがあ
り、それらに、“上昇速度ストリート”、“スピードス
トリート”、“失速速度ストリート”、“安定性ストリ
ート”、“航続距離ストリート”、“旋回半径ストリー
ト”、“スペースストリート”、“価格ストリート”、
が接続されている。ここで、商品である飛行機のスピー
ドに着目する場合は、８方向スイッチ１−101を用い
て、まず“プラザゲート”から“性能プラザ”に入り、
続いて“スピードストリート”に入る。この顧客の操作
に対しアクションモニタ１−２は、スピードを着目仕様
と指定して、組合せ設計部１−10を起動する。組合せ設
計部１−10は要求仕様格納部１−11格納されているスピ
ードの要求仕様値を中心に一定量だけ増加させた値、お
よび減少させた値を用いて再度設計を行い、結果を商品
モデル格納部１−12に格納する。そして、これらの複数
の設計結果を第９図に示すような画面で表示する。すな
わち、始めに要求仕様格納部１−11に格納されていた70
Km/時を中心に60Km/時、80Km/時とならんでいる。ここ
で顧客がよりスピードの速い飛行機を検討したい時は、
８方向スイッチ１−101をもう一度上に倒せば、アクシ
ョンモニタ１−２は、スピードを着目仕様とし増加方向
と指定して、組合せ設計部１−10を起動する。組合せ設
計部１−10は、スピードを先の80Km/時よりさらに一定
量増加させた値を用いて再度設計を行い、結果を商品モ
デル格納部１−12に格納する。そして、先の設計結果で
ある70Km/時、80Km/時のつぎに、新たな設計結果である
90Km/時の飛行機を並べて第９図と同様の形式で表示す
る。なお、顧客が逆にスピードの遅い飛行機を検討した
い時は、８方向スイッチ１−101をもう逆に下に倒せ
ば、アクションモニタ１−２は、スピードを着目仕様と
し減少方向と指定して、組合せ設計部１−10を起動す
る。これにより組合せ設計部１−10は、スピードを一定
量減少させた値を用いて同様に設計を行い、結果を商品
モデル格納部１−12に格納する。以上は仕様項目として
スピードに着目した場合であるが、他の仕様項目に着目
する場合も、８方向スイッチ１−101を用いてその仕様
に対応するストリートに入れば以上述べたのと同様に仕
様を連続的に変えた商品を見比べることができる。ここ
で、ストリートを変更した時の要求仕様は、そのストリ
ートに入る前の仕様が使われる。したがって、まずスピ
ードに着目し適切なスピードの商品が画面中央に表示さ
れた状態で“航続距離ストリート”に入ると、先に選択
したスピードを保持した上で航続距離を変更した場合の
設計結果を評価できる。

概ね気にいった商品が見つかって、その商品の詳細な
仕様を検討したい場合は、第９図のような商品の表示さ
れている画面で、検討したい商品のプレートをマウス１
−103でピックする。なお、このプレートには、そのス
トリートに対応する仕様項目の値と、価格が表示されて
いる。これを検出したアクションモニタ１−２はその商
品の情報を画面上に表示する。この例を第10図に示す。
第10図に示すように、画面左側には商品である飛行機の
詳細な外観が表示される。この外観画像は、設計結果の
３次元モデルから生成されているので、視点を変えて見
ることが出来る。具体的には８方向スイッチ１−101を
用いることによって、上下左右斜めに回転させることで
行なえる。画面右側には、この飛行機の詳細な仕様が示
される。なお、ここに表示されている仕様項目について
さらに詳しい内容を知りたい時は、その項目をマウス１
−103でピックすれば、その項目の詳細が表示される。
この詳細仕様の検討の結果、その商品が気にいったら画
面右下の“商品キープ”のメニューをマウス１−103で
ピックする。気にいらない場合は“検討終了”のメニュ
ーをマウス１−103でピックする。これを検出したアク
ションモニタ１−２は、“商品キープ”をピックされた
場合は、商品モデル格納部１−12に格納されているその
商品の情報を顧客管理データ格納部１−14に格納する。
そして、いずれのメニューをピックした場合も、この商
品の詳細な仕様検討画面に入る前の第９図の画面に戻
る。ここで、商品の購入を決断したら、８方向スイッチ
１−101を用いて“出口”に移動し、ついで“出口”を
通るとその商品の受注が成立する。ここで、その商品仕
様を受注統括システム２を介して、製造部門に送り商品
の製造を開始する。

なお、ここで用いた、入口、スペシャリティフロア、
推奨品コーナ、写真コーナ、クラフトコーナ、相談窓
口、プラザゲート、性能プラザ、操縦性プラザ、経済性
プラザ、上昇速度ストリート、スピードストリート、失
速速度ストリート、安定性ストリート、航続距離ストリ
ート、旋回半径ストリート、スペースストリート、価格
ストリート、出口等の名称は、本商品受注システムを顧
客に理解容易にするためのものであり、名称は対象とす
る商品に応じて適当に付ければ良い。要するに、商品の
要求仕様を入力する手段や商品案に対する変更仕様項目
に対応していればよい。

第11図は以上示した顧客の操作フローを実現するため
のアクションモニタ１−２の処理の流れをまとめたもの
である。

第12図は視覚１−３の構成を示す図面である。第12図
において、カラー画像認識部１−301は１枚のカラー画
像から物体を構成する面の形状色彩を認識する部分であ
る。画像入力部１−302はセンサ１−４で撮った対象物
のカラー画像データを出力する部分であり、一般には色
の３原色、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のデータを出
力する。このデータはカラー領域分割部１−303で色
相、彩度データに変換され、これらのデータをもとに画
像の領域分割が行われる。一方、画像入力部１−302で
出力されるデータは濃淡画像微分処理部１−304にも入
力され、ここで明度データに変換された後、微分処理を
施されエッジ候補点抽出が行われる。カラー領域分割部
１−303、濃淡画像微分処理部１−304の処理結果である
線データを線画編集部１−305で編集、修正し、線画モ
デリング部１−306で直線、円弧、惰円弧、２次曲線に
近似しパラメータを表現する。この線画を閉面抽出部１
−307で対象物の面として切り出す。画像上での位置と
実際の３次元空間上での位置との対応関係は視覚座標校
正部１−308で求められる。カラー画像認識部１−301で
生成された線画データは２次元データ記憶部１−309に
記憶される。カラー画像認識部１−301の処理が複数枚
の画像において行われた場合、面対応決定部１−310で
画像間での面の対応付けが行われる。面の対応関係がわ
かった線画から平面処理部１−311では、対象物の平面
部分の３次元座標が検出される。２次元データが複数枚
の画像から得られた場合には複視面３次元データ検出部
１−313で３次元座標値が検出される。２次元データが
１つの部分は単視面処理部１−314において、まず面法
線決定部１−315で面の法線を決定した後、単視面３次
元データ検出部１−316で３次元座標値を検出する。さ
らに、曲面の３次元データは自由曲面処理部１−312に
おいて、レンジファインダ入力部１−317が入力したレ
ンジデータを曲面形状入力部１−318で処理することに
よって得る。これらのデータは３次元データ統合部１−
319で統合される。このようにして３次元データが算出
され、入力された物体モデルの構造が構造定義部１−32
0で定義される。この結果は認識結果出力部１−321が要
求仕様格納部１−11に格納すると共に、指定した部位ご
とに視点を変えた任意の方向から表示される。これらの
操作はすべてディスプレイ１−322に表示され、コマン
ド入力部１−323からのオペレータとの対話形式で行わ
れる。

第13図は形状変形部１−５の構成を示す図面である。
形状変形部１−５は、入力層１−501、中間層１−502、
形状パラメタ層１−503の３つに階層化されたユニット
と、コマンド解析部１−504および学習機能１−505から
構成されている。形状パラメタ層は要求仕様格納部１−
11に接続され形状パラメタ層の出力を制御することによ
り商品の外観仕様を変更できる。ここで、変形指示の種
類としては、例えば、模型飛行機に対して、“主翼を長
く”といったような個別構成要素の具体的形状に対する
指示、“細長く”といったような全体の具体的形状に対
する指示、“スマートに”といったような感覚的な指示
がある。変形指示コマンドの一例を第14図に示す。

入力層１−501は第14図に示すように、感覚的な指示
コマンド、および現在の形状を表す特徴量に対応して存
在する。形状パラメタ層１−503は、商品の構成要素に
対応して存在し、出力値は構成要素の形状パラメタ、例
えば現形状を基準とするＸ、Ｙ、Ｚ方向の拡大縮小率、
形状を定義する数学関数である。これは要求仕様格納部
１−11の形状データと対応している。またコマンド解析
部１−504も要求仕様格納部１−11に接続されている。

ここで、個別形状指示コマンドに属する、例えば“主
翼を長く”という変形指示が入力されると、コマンド解
析部１−504がこの指示を解釈して、要求仕様格納部１
−11に格納されている主翼形状パラメタを、主翼の長手
方向に一定量拡大する。なお、“主翼を長く”というあ
いまいな表現でなく、長さ倍率が定量的に指定されれ
ば、その指定倍率で主翼形状パラメタを変更する。つぎ
に、全体形状指示コマンドに属する、例えば“長く”と
いう変形指示が入力されると、コマンド解析部１−504
がこの指示を解釈して、要求仕様格納部１−11に格納さ
れている全ての構成要素の形状パラメタを、長手方向に
一定量拡大する。これにより、胴体、主翼、尾翼等が全
て長くなり、飛行機全体が長く変形される。

以上は、コマンド解析部１−504が直接要求仕様格納
部１−11に格納されている形状パラメタを変更する場合
であるが、つぎに感覚的な指示コマンドに対する処理を
説明する。たとえば、“スマートに”という感覚的指示
コマンドが入力されると、コマンド解析部１−504は、
“スマート”に対応する入力ユニット１−5011に一定の
値を与える。入力ユニット１−5011は、入力値に対応す
る関数値を出力し、この出力値は中間層重み係数をかけ
られて中間層１−502の各ユニットに入力される。ま
た、現在の形状特徴量を表す入力ユニットには要求仕様
格納部１−11の形状データから各種特徴量が入力され
る。これにより同じ“スマートに”という感覚的な指示
コマンドを受けた場合でも、その時の形状に応じて適切
な変形を行なうことができる。この数値を入力した中間
層１−502の各ユニットは、第13図に示す関数値を出力
する。この出力値は形状パラメタ層重み係数をかけられ
て形状パラメタ層１−503の各ユニットに入力される。
形状パラメタ層１−503の各ユニットは、第13図に示す
関数値を出力し、要求仕様格納部１−11内のデータを変
更する。この処理により、感覚的指示コマンドを受け付
けて、形状パラメタを変換することができる。

以上示した、感覚的指示コマンドを適切に形状パラメ
タへ変換するためには、中間層重み係数と形状パラメタ
層重み係数を適切に決定する必要がある。この重み係数
の決定方法を第15図に示す。まず、重み係数を適当に設
定して置く（1501）。この方法としては、適当な重み係
数が予測できればそれを用いてもよいし、予測できなけ
れば乱数を用いてもよい。つぎに、いずれかの感覚的指
示コマンドを入力する（1502）。この感覚的指示に対し
て、設定されている重み係数による変換を行い、形状パ
ラメタ層１−503から要求仕様格納部１−11内のデータ
に対する修正を出力し（1503）修正結果を表示する（15
04）。この結果が意図した変形指示に合致したものなら
ばそれでよいが（1505）、当初の重み係数は適切に決め
られているわけではないので、意図した変形指示に合わ
ないことがある。この場合、意図した変形結果を入力す
る（1506）。これは、変換結果の画像に対して、個別形
状指示コマンドと全体形状指示コマンドを用いて、意図
に合致するように形状を修正し、この意図した結果と、
当初の重み係数を用いて変換した結果の差を求め、この
差が減少するように重み係数を修正する（1507）。すな
わち、感覚的変形指示に対する処理結果と感覚的変換指
示を出した者の意図を入力し、その差を減少させるよう
に重み係数を修正することにより、感覚的変形指示の意
図する内容を自動的に学習することになる。

第16図は、顧客相談処理部１−８の処理の流れを示す
図である。顧客相談の内容には、特定の要求仕様を指定
してそれに合致する商品を探す場合と、納期の短縮に関
するものがある。まず、この判別を行い（1601）、要求
仕様の入力を受け付ける場合は要求仕様のメユーを表示
して（1602）、仕様項目を顧客に指定させその数値やタ
イプを入力してもらい、その内容を要求仕様格納部１−
11に格納する（1603）。納期の短縮に関する場合は、後
述する納期検討部１−９に実行を移す（1604）。複数の
相談がある場合は、この処理を繰り返す。

第17図は、組合せ設計部１−10の構成を示す図であ
る。要求仕様格納部１−11には、顧客が必要とする商品
に対する要求仕様が設定されている。製品タイプ決定部
１−1002は、格納されている要求仕様の中にタイプの指
定がある場合は、要求仕様の中に指定されたタイプを採
用し、製品モデルデータ部１−1005に格納する。しか
し、要求仕様の中にタイプが指定されていない場合は、
他の要求仕様の項目の中からファジイルールベースを用
いて製品のタイプを決定し、製品モデルデータ部１−10
05に格納する。

製品のタイプが決定すると製品パラメータ計算部１−
1003が、製品モデルデータ部１−1005に格納されている
タイプを用いてこまかな飛行機の寸法、パラメータを決
定する。パラメータの計算は、計算ルーチンとファジイ
ルールベースで実行される。要求仕様格納部１−11のデ
ータをすべて用いて計算された飛行機の寸法、パラメー
タは、次にルールベースを用いてそれぞれのパラメータ
間の関係を調べ、矛盾点が生じていないかのチェックを
行う。もし、矛盾点が生じた場合には、そこで計算され
たデータをデフォルト値に修正し、製品モデルデータ部
１−1005に格納する。

顧客の要求仕様は、一つの商品に対してすべての項目
が指定されないことがある。未定義仕様計算部１−1004
では、顧客が直接指定していない仕様について、あらか
じめ設定されている仕様の項目に対して、ルールベース
による処理を行い、デフォルト値を製品モデルデータ部
１−1005に格納して、未定義の仕様を補い製品モデルを
完成する。

顧客の要求仕様を満たす製品のモデルが完成した後
で、部品データとのマッチング部１−1006では、まずこ
の製品の製造のために必要とされる部品に近い部品を部
品データ格納部１−13から選択する。製品モデルデータ
部１−1005からすべての部品の仕様を決定し、この部品
の組合せによって実際に製造する製品の寸法、パラメー
タを求め、商品モデル格納部１−12に格納する。つぎ
に、価格納期推定部１−1007では、部品データ格納部１
−13に格納されている各部品のコストからコストを見積
り、商品モデル格納部１−12に格納する。また、部品デ
ータ格納部１−13に格納されている各部品の供給状態か
ら平均的な納期を求め、商品モデル格納部１−12に格納
する。ここで、コストの見積りは各部品コストを加算し
たものに定数を掛け一定値を加える方法で行ない、納期
の見積りは各部品の供給状態で最長のものを探しそれに
一定の余裕を加える方法で行なう。３次元表示部１−10
08では、商品モデル格納部１−12にある商品の外観をコ
ンピュータグラフィックスを用いて３次元表示する。

第18図は、要求仕様格納部１−11に格納されるデータ
構造の一例を示す図面である。データは、図に示すよう
に仕様項目とその内容により構成される。仕様項目に
は、上昇速度、スピード、失速速度、安定性、航続距
離、旋回半径、スペース、価格のように機能性能を表す
ものと、外観を表すものがある。機能性能を表す仕様の
内容は、数値あるいはタイプを表すコードまたは単語で
ある。なお、数値で表すものにも明確な値を指定する場
合と、〜程度とか、〜以上のような範囲を指定する場合
がある。外観仕様は、構成要素毎に平面、あるいは曲面
の集合として表すと共に、形状から導かれる形状パラメ
タとして表される。

第19図は、商品モデル格納部１−12に格納されるデー
タ構造の一例を示す図面である。これは模型飛行機の商
品モデルである。商品モデルは、その商品を構成する≪
構成要素≫の関係を階層的に表現している。各≪構成要
素≫を示すデータは、第19図に示すように、その構成要
素を使用しているか否かを示すフラグ、構成要素として
使用する部品データ格納部１−13に格納されている部品
の番号、その部品において許容されている可変要因に対
するパラメタ、平面および曲面の集合で表される形状定
義データ、その構成要素と他の構成要素の位置関係を示
す座標データ、その構成要素がさらに複数の構成要素か
ら構成される場合は、その下位の構成要素を示すインデ
ックス等がある。

第20図は、部品データ格納部１−13に格納されるデー
タ構造の一例を示す図面である。これは模型飛行機の部
品データである。部品データは、その商品を構成する部
品を示すデータを階層的に保持している。各部品を示す
データは、第20図に示すように、部品管理データと個別
の部品データがある。部品管理データは部品のクラス、
例えば飛行機については≪主翼≫、≪機首≫といった単
位で存在し、そのクラスに属する具体的なタイプ数と、
そのタイプの個別部品データの番号を保持している。個
別の部品データは、そのタイプの部品の各種属性、各種
制約条件、供給状態、コスト、下位構成部品インデック
スを含んでいる。ここで、属性としては、各種機能、材
質、強度等があり、制約条件としては、寸法の上下限、
加工精度等がある。供給状態やコストは、価格納期推定
部１−1007が、納期やコストを見積もるために使用され
る。なお、供給状態のデータは製造部門の状態によって
変動するので、受注統括システム２が更新し、各商品仕
様決定システム１に伝送する。

第21図は、本発明の商品受注システムを用いて顧客が
商品の購入を決定する手順の他の操作フローを示す図面
である。始めは、第８図と同様、“入口”を通り、“ス
ペシャリティフロア”に入る。ここで、顧客に明確に要
求仕様がない場合、８方向スイッチ１−101を左に倒し
て、複数の推奨商品を提示している“推奨品コーナ”に
行く。この情報を顧客指示入力部１−１から取り込んだ
アクションモニタ１−２は、顧客を示すマーカを“推奨
品コーナ”の場所に表示すると共に、標準商品モデル生
成部１−７を起動する。標準商品モデル生成部１−７は
後述する方法で顧客に推奨品を提示し、顧客からの選択
指示を入力する。この推奨品の中に顧客が完全に満足で
きるものがあれば、そのまま“プラザゲート”を通り
“出口”を抜ければ、その商品の受注が成立する。一
方、推奨品の中に、かなり気にいったものがあるが、も
う少し仕様の違うものが欲しい場合は、推奨品の中から
最も要求に近い商品を選択しておいて、“プラザゲー
ト”に行く。こうすると、第８図で示した場合と同様
に、“推奨品コーナ”で選択された商品の仕様を用い
て、組合せ設計部１−10が設計を行い、ストリートに表
示する。これから後は、第８図で示した場合と同様に、
各ストリートを移動して仕様を変更しながら商品を評価
することができる。ここで、気にいった商品を見つけた
が、その商品の詳細仕様を表示させたところ、納期が希
望より遅いとする。この場合は、“商品キープ”のメニ
ューをマウス１−103でピックした後、“プラザゲー
ト”を通り“スペシャリティフロア”の“相談窓口”に
行く。そして納期短縮を相談すると、顧客相談処理部１
−８が後述する納期検討部１−９を起動し、納期検討部
１−９が受注統括システム２と通信しながら、納期短縮
のための仕様変更を顧客に提示する。この仕様変更を顧
客が許容できると回答したら、その仕様を要求仕様格納
部１−11に格納して、納期相談の処理を終了する。この
後、顧客が“プラザゲート”を通ると、変更された仕様
に対して組合せ設計部１−10が商品の設計を行なう。こ
れにより、納期が顧客の希望に合致した商品を提示する
ことができ、受注することができる。

第22図は、標準商品モデル生成部１−７の処理を示す
図面である。標準商品モデル生成部１−７は、まず、受
注統括システム２から最近受注の多い仕様を受け取る。
これを要求仕様格納部１−11に格納して、組合せ設計部
１−10を起動し、その設計結果を“推奨品コーナ”の画
面に表示する。この処理により、最近要求の多い商品を
複数表示することができる。この状態で、その商品の詳
細な仕様を検討したい顧客から、商品のプレートをマウ
ス１−103でピックされたら、前述したストリートに提
示された商品と同様に商品の詳細な外観と詳細な仕様を
示し、“商品キープ”“検討終了”の操作を受け付け
る。

第23図は、納期検討部１−９の処理を示す図面であ
る。納期検討部１−９は、まず、受注統括システム２と
の通信を確立する。続いて、相談を受けた商品の仕様を
受注統括システム２に送り、納期の詳細な見積りを依頼
する。この見積り回答を得たらそれを顧客に提示する。
顧客がもっと納期を早めることを要求したら、受注統括
システム２に納期短縮のネックとなっている仕様項目と
納期短縮のための仕様変更方法を尋ねる。ネック仕様項
目の回答を得たら、顧客にその仕様変更が許容できるか
尋ねる。顧客が許容できると回答したら、その仕様を要
求仕様格納部１−11に格納して、納期相談の処理を終了
する。

つぎに、受注統括システム２の処理について示す。

受注統括システム２の機能のうち、商品仕様決定シス
テム１から製造部門へ商品仕様を伝送する機能、商品仕
様決定システム１から設計部門へ顧客の要求仕様を伝送
する機能、および設計部門から商品仕様決定システム１
へ設計情報を伝送する機能は、通常のデータ伝送手段で
実現できる。受注統括システム２の特徴となるのは、商
品仕様決定システム１が作成した仕様の商品を製造する
場合の費用、期間の予測と、多くの顧客の要求仕様をま
とめて顧客要求の傾向を抽出であり、以上この実現方法
について示す。

まず、商品の製造費用、期間の予測について示す。商
品の製造に要する費用、期間は、同一の商品ならほぼ一
定になるが、本受注生産システムで受注する商品は顧客
の要求に応じて一品対応に仕様が決まるので、製造に要
する費用、期間も一品対応に異なる。この見積りは２つ
のレベルで行なわれる。

第１のレベルは、前にのべたように、商品仕様決定シ
ステム１の価格納期推定部１−1007が部品データ格納部
１−13に格納されている各部品のコストと供給状態のデ
ータから見積るものである。ここで、部品のコストデー
タは設計部門が製造部門から伝送されてきた生産設備の
特性を示す情報から推定し、設計情報として設定したも
のである。部品の供給状態データは、製造部門で作成し
たものを受注統括システム２が受け取り、各商品仕様決
定システム１に伝送するものである。なお、部品の供給
状態データは日々変動するので、定期的に更新される。
このレベルの見積りは大まかものであり、より詳細な見
積りはつぎのレベルで行なわれる。

第２のレベルの見積りは、商品仕様決定システム１の
納期検討部１−９の要求を受け受注統括システム２によ
って以下のように行なわれる。この見積りを行なうモジ
ュールの構造を第24図に示す。ここで受注情報処理部２
−６には、パターン学習機能をもつ費用・納期見積り部
２−61と、見積りモデル用パラメータ記憶部２−62があ
り、稼働情報格納部２−３に格納されている、製造部門
から伝送されてくる現在の生産設備の状態データと、生
産実績格納部２−２に格納されている、過去に受注した
商品の仕様と、製造に要した費用、期間、その時の生産
設備の状態データの実績を用いて、商品仕様格納部２−
１に格納されている、商品仕様決定システム１から送ら
れてきた今回の商品仕様に対して納期を見積る。この見
積り結果は商品仕様決定システム１に返される。

ここでパターン変換を行うモデルのパラメータは見積
りモデル用パラメータ記憶部２−62に記憶されており、
このパラメータは過去の見積りデータが実際に製造に要
した費用・期間のデータに近づくように学習が行われ、
常に最適な値に更新されている。これにより入力された
商品仕様に対する費用を生産ラインの状況等を考慮して
直ちに見積ることが可能となる。

つぎにパターン変換を利用した費用・納期見積り部２
−61の構成について説明する。

第25図は第24図のパターン変換を利用した費用・納期
見積り部２−61の見積り方法の概念図である。第25図に
おいて、商品仕様やライン状況等と費用・納期との間の
関係を、オペレーションとその結果との間のパターン変
換の関係として捉らえ、過去の両者の間の関係を学習デ
ータとしてパターン変換モデルのパラメータを決定す
る。新たな商品仕様やライン状況等のもとでの費用・納
期の予測には、この学習されたパターン変換モデルを用
いる。

ついでこの概念に基いた費用・納期見積部２−61の詳
細な構成例を第26図に示す。第26図において、見積りモ
デル用パラメータ記憶部２−62には商品系列に対応した
見積りモデルパラメータファイルが記憶されている。こ
れを費用・納期見積り部２−61でパターン変換モデル２
−601のパラメータとして利用する。商品仕様格納部２
−１および稼働情報格納部２−３のデータはパターン化
装置２−603によりパターン変換モデル２−601の入力に
適した形に加工され、パターン変換モデル２−601に入
力されて見積り費用・納期として出力される。さらにこ
の見積り値は実際の費用・納期の実績値と比較され、こ
れを基にパラメータ変換機構（パターン学習機構）２−
602によりパターン変換モデル２−601が修正されて、よ
り実際の値に近い費用・納期が出力されるようになる。
本構成によりパターン学習方式によるライン状況等を考
慮した柔軟な費用・納期見積り部２−61が実現されてい
る。

ついでこの費用・納期見積り部２−61において必要と
考えられる入力パターンの項目について第27図に挙げて
おく。第27図は第24図（第26図）の費用・納期見積り部
２−61の入力パターン項目例の説明図である。第27図に
おいて、入力パターン項目の例として、製品仕様に関連
する項目（自動車の例）と、部品在庫状況に関係する項
目と、ライン状況に関係する項目と、販売戦略に関係す
る項目と、設計に関係する項目等を挙げている。これら
の項目を例えば連続量の項目は０〜１のアナログ値、有
無を表すような離散的な項目は０または１の２値、時間
にともなって変化する項目は数回の時点でサンプリング
した値を０〜１の値に直した値の組というように変換し
て入力パターンとする。入力をこのようにパターンとし
て捉えて、費用・納期の見積りを出力へのパターン変換
としてモデル化することにより、複雑な製品設計や生産
シュミレーションを行った結果よりも正確な費用・納期
の見積りをマクロな視点から簡潔に行えるという効果が
期待できる。

第28図は第24図（第26図）の費用・納期見積り部２−
61を神経回路網モデルを利用して構成した一実施例の構
成図である。第28図において、神経回路網理論について
は、（Rumelhart D.E.、McClelland J.L.and The PDP R
esearch group、1986、Parallel Dstributer prcessin
g:MITPress）に詳しいが、この費用・納期見積り部２−
61では、入力パターンを入力するセルからなる入力層２
−611と、入力情報を圧縮するセルからなる特徴抽出層
２−612と、中間層２−613と、最終的な見積り費用・納
期を出力する出力層２−614との４階層から構成する。
さらにこの出力は生産実行後に実際の費用・納期がわか
るとそれと比較され、これを基にパラメータ変更機構２
−602によって各層間の重みパラメータが変更されて、
より正確な見積り費用・納期が得られるように変換モデ
ルの学習が行われる。本構成によりパターン変換とその
学習が実現される。

つぎに、顧客要求の傾向抽出について示す。顧客要求
の傾向データは商品仕様決定システム１と設計部門で使
用される。商品仕様決定システム１では標準商品モデル
生成部１−７が顧客要求の多い推奨商品モデルを作成す
るために使用する。また、設計部門は顧客要求の多い仕
様について商品バリエーションや仕様の自由度を増やせ
るような商品設計を行なう。例えば、全体で10種類のバ
リエーションのある商品において、受注した商品がNo2
とNo3に集中していることがわかったら、No2とNo3の仕
様の周辺を細分化してバリエーションを増加することに
より、より顧客に適合する商品を用意することができ
る。ここで、設計部門に対する顧客要求の傾向データ
は、構想設計CADシステム５に送られ、このデータを参
考にして設計者が設計する。

顧客要求の傾向データの例は第29図に示すように、要
求仕様格納部１−11に格納されるデータの項目毎に要求
仕様値の頻度分布をとったもの、要求仕様値の時系列傾
向をとったもの等がある。これらのデータは商品仕様決
定システム１から伝送されてくる、個々の受注商品の顧
客要求仕様データを通常の統計処理によって集約するこ
とによって作成することができる。

つぎに、製造計画システム３の処理について第30図〜
第44図を用いて示す。

組立作業の例として、例えば第31図に示すような模型
飛行機の組立を考える。この飛行機の組立方法として
は、第32図の（ａ）、（ｂ）に示す以外にも各々を横向
きに組立てる等何通りもの方法が考えられる。これら何
通りもある組立方法の中から、実作業に適した解を選択
するために、部品の特徴データ、部品間の位置関係デー
タおよび組立性知識を用いる。

今、組立方向決定方法を示すために、第30図に示す部
品Ａ、Ｂを考える。部品Ａには３ヶ所の穴、部品Ｂには
４ヶ所の穴と１本のロットがある。このような部品の組
立方向を決定するために、組立性知識を用いる。組立性
知識の一例として、一般に組立性評価法（NIKKEI MECHA
NICAL 1989.3.32 PP.38〜59参照）等の名称で知られる
手法においては、組立においては、上から下へ部品を組
立てる作業が最も容易であるとしている。本実施例にお
いては、この“上から下へ部品を組立てるのが最も容易
である。”という知識に基づいて製品の組立方向を自動
決定する方法を示す。

第30図において、部品Ａ単独の場合、組立方向（↓：
上から下、：横向き）の数を合計した場合、組立方法１の方が↓方
向での組立作業が多くなる。従って、本発明において
は、この場合組立方法１を採用することになる。しかし
ながら、ここで製品が部品Ａと部品Ｂから成り立ってい
る場合、この組立方法１で示した部品Ａの組立方法とは
最適とは言えなくなる。すなわち、組立方法３、４に示
すように、製品全体としては組立方法４が最適であり、
この際の部品Ａの組立方向は、部品Ａ単独で考慮した際
に採用されなかった方向となっている。このように、製
品全体として最適な組立方向を決定するためには、各々
の部品の穴やロット等の特徴的な点の組立方向の組立て
られた状態での合計を求める必要がある。

本発明では、このような操作を自動的に行なうために
部品の特徴データとして、第33図に示すようなデータを
用いる。第33図（ａ）において、Ａ−Hole1〜Ａ−Hole3
は部品Ａの基準座標系でＡ−Baseに対する穴の位置・姿
勢を表わす座標である。また、同様にＡ−Baseはワール
ド座標系に対する部品Ａの基準位置・姿勢を表わしてい
る。これらのデータは、例えばＡ−Baseに対するＡ−Ba
seに対するＡ−Hole1の原点位置ベクトルをＰ、Ｘ、Ｚ
軸方向の単位ベクトルをｌ、ｍ、ｎとすると、となる。ここでとする。

部品Ｂに対しても同様である。これらのデータの結合
関係は第33図（ｂ）のように表現できる。また、部品
Ａ、Ｂより構成される製品を第34図（ａ）に示す。この
製品の部品間の位置関係データは、第33図（ｂ）の表現
を用いて、第34図（ｂ）のように表現できる。

ここで、組立方向を示すデータとして、各特徴点座標
系のＺ軸方向を用いるものとする。このようにすること
により、製品の任意の組立方向に対して、各部品の特徴
点座標系のＺ軸の方向が上から下、すなわち、ワールド
座標系のＺ軸方向と逆向きのものの個数を合計すること
が可能となる。すなわち、（ｉ）各部品の特徴点の座標系は各々の部品の基準座標
からの相対座標として表現されている。従って各部品を
移動／回転しても（すなわち、各部品の基準座標系を移
動／回転しても）、各々の特徴点のワールド座標に対す
る位置・姿勢は、基準座標に各特徴点の相対座標変更行
列をかけ合わせることにより求められる。

（ii）製品を構成する各部品間の位置関係は、第34図
（ｂ）に示すように、各部品の基準点および特徴点の相
対座標系をトリ一構造で結ぶことによって与えられる。
従って第34図において、部品Ａを移動／回転させると、
トリ一構造で部品Ａの基準座標系Ａ−Baseに結合されて
いる部品Ａの特徴点座標（Ａ−Hole1〜Ｂ−Hole3）、部
品Ｂの基準座標および、部品Ｂの特徴点座標（Ｂ−Ro
d、Ｂ−Hole1〜Ｂ−Hole4）に関して（ｉ）の操作を行
なう必要があることがわかる。

（iii）製品としての種々の組立方向を検討するために
は、例えば、部品Ａの基準座標系のＸ軸回りに製品を90
゜ずつ回転させた場合（すなわち、Ｘ軸回りで４通りの
方向が検討される）について各々（ii）の操作を行な
い、その結果求められた各特徴点のＺ軸のうち、その方
向がワールド座標系のＺ軸と方向が逆向きのものの個数
を合計する。また、部品Ａの基準座標系Ｘ、Ｚ軸回りに
関しても同様の操作を行なう。

（vi）（iii）の操作の結果求められた各組立方向のう
ち特徴点のＺ軸方向がワールド座標系のＺ軸方向と逆の
ものの個数が最大の場合を、製品の組立方向として採用
する。

という手順で、製品の組立方向を決定することが可能と
なる。

ここで（iii）の操作において特徴点のＺ軸方向をカ
ウントする際に、現在対象となっている座標系基準点の
ものか特徴点のものかを区別する必要が生じる。この問
題は、例えば第35図に示すようなデータを部品特徴デー
タに付加することにより解決される。第35図に示すデー
タは、座標の名称と、その座標が基準座標が特徴座標が
を示すフラグ（0:基準座標、1:特徴座標）より構成され
る。そして、上記（iii）の操作において、トリ一構造
をたどって各座標のＺ軸方向をチェックして行く際に、
第35図のデータより、現在操作の対象となっている座標
が基準座標が特徴座標かを判定し、特徴座標のときの
み、Ｚ軸方向チェックの対象とするようにする。

以上の手順を第36図に示す。

以上、組立性知識として、“上から下へ部品を組立て
るのが最も容易である”という唯一の判定基準を用いた
組立方向決定方向を示したが、組立性知識としては、第
37図に示すようなデータを用いることも可能である。第
37図のデータは、各種の組立方向に対して難易度を付け
たものであり、数値が小さいほど組立が容易であること
を表わしている。第36図より明らかなように、本実施例
では、製品の種々な組立方向に関して、製品を構成する
各部品の特徴点の組立方向を求めることが可能である。
（例えば、上述の例では穴を示す座標系の２軸方向）従
って、このようにして求めた特徴点の組立方向が、第37
図のデータの組立方向のどのタイプと一致するかを判定
し、その難易度を加算すれば、製品の種々の組立方向に
関して、そのトータルの組立難易度を求めることができ
る。そしてその難易度の最も低い組立方向を選択するこ
とにより、製品の組立方向を決定することが可能とな
る。

つぎにユーザとの対話形処理について説明する。すな
わち、上記のような操作で製品の組立方向を決定した場
合。

（１）同一の“上から下への組立回数”や難易度を有す
る解が複数個存在する。

（２）組立方向以外の他の要因、例えば、任意の作業を
行なえる機械がない等の理由で、次善の解を採用する。

ということが考えられる。本発明においては、上記
（１）、（２）に対応するために、第38図（ａ）〜
（ｂ）に示すような対話形システムを用いる。第38図は
表示装置画面の各種表示例を示したものであり、（ａ）
〜（ｃ）の各画面は、組立方向の候補の表示エリア、候
補No.入力エリア、候補切替メニューより構成されてい
る。特に候補の表示においては、（ｉ）三次元立体形状を用いた候補の表示。

（ii）難易度等、ユーザの意志決定を支援するデータの
同時表示。

（iii）難易度の小さい順等の優先順位をつけた表示。

を可能にしている。また候補切替メニューは、次:1つ次の候補表示前:1つ前の候補表示先項：第１番目の候補表示前候補：前候補表示という意味を持つ。そして、これらのメニューをマウス
でピックする等の操作を行なうことにより候補の表示を
切替える。また、候補No.入力エリアは、上記のように
してチェックした候補の中から１つを選択するためのエ
リアで、例えば、キーボード入力等により、候補のNo.
を入力する。以上のような表示１入力手段を設けること
により、上記（１）、（２）のような場合に、複数の候
補の中から、ユーザの望む候補を選択することが可能に
なる。第38図の各画面は以下の状態を示している。

（ａ）：初期状態表示。システムが最適と考える候補が
１つだけ表示される。

（ｂ）：“次”メニューを選択して、優先順位が２番目
の候補を表示した場合。

（ｃ）：全項表示を行なった場合。

（ｄ）：全候補表示を、その優先順位（No.）と理由
（難易度）の表で行なった場合。この表上で選択する
と、三次元立体形状が表示される。

以上、製品の組立方向の決定方法について示したが、
このようにして決定された結果は部品の最適配置決定に
も用いることができる。すなわち、組立作業を考える場
合、部品を組立てる前に各々の部品をその設置位置から
持ってくる作業が含まれる。そして、その部品の設置方
向は、部品自身の組立方向と同一である場合に、組立て
のための部品姿勢の変更や、つかみ直し等の動作が最小
となり、組立てに要する工数が少なくなる。この理由に
より。部品の配置方向（姿勢）として、製品の組立て方
向から求められる、製品組立時の部品の方向を採用す
る。

先の実施例においては、製品および部品の組立方向を
組立性知識を用いて決定する方法を示した。組立順序を
決定するばあい、この組立方向に従って、下にある部品
から順に上へと組立てるという方法を採用することも可
能である。しかしながら実際の組立を考えた場合、一方
向の挿入や接着だけで組立てられる製品以外に、挿入後
回転したりスライドさせたりする必要のある部品や、組
立時に保持する必要のある部品がある。例えば、第39図
に示すような組立を考えた場合（ａ）の方向で組立を行
なう場合には、badyの上にCapを置いた後bolt締めすれ
ばよいが、（ｂ）の場合にはbolt締めを行なう際にbody
とCapを一体として保持しておく必要がある。

以上述べたような場合を含めた組立順序を決定するた
めには、位置関係データに組立作業の詳細属性（挿入後
回転、組立時に保持必要etc.）を含めた製品構造データ
が必要となる。この製品構造データの一例を第40図に示
す。第40図において、各々の部品は部品名で示されるひ
とまわりのデータ（第40図左側）を有する。また、ある
部品の特徴データは部品クラス名で示されるひとまとま
りのデータ（第40図右側）を参照することにより得られ
る。上記データのうち難易度は、例えば前記実施例で示
した難易度を表わし、組立方向が変化する毎に難易度計
算方法を用いて自動的に更新される。

これら各部品のデータを、第33図or第34図（ｂ）に示
す様なトリ一構造で結ぶことにより、製品構造を表現で
きる。

上記のデータを利用して組立順序を決定する方法を以
下に示す。

結合方法属性の利用方法としては、例えば、挿入後回
転したりスライドさせたりする必要のある場合、難易度
計算において、高い難易度を付加するようにする。ここ
で難易度計算とは、例えば先の実施例で示した。

ｉ）上から下という組立方向の数の合計計算 ii）組立方向のタイプ別に設定された難易度の加算。

という計算と同等であるが、結合方法属性を考慮するこ
とにより、より詳細な判定が可能となっている。

上記実施例においては、組立作業の詳細属性を考慮し
て組立順序を決定する方法を示したが、部品の干渉や機
械の可動範囲を考える場合、実現可能な組立順序を求め
るために、さらに詳細な検討が必要となる。

例えば、第41図（ａ）に示すようなロボットで、
（ｂ）に示すような組立作業を行なう場合を考える。こ
の例において、（ｃ）に示すようにロボット自身の可動
範囲としては、その手先は作業台中心までとどくが、実
際の組立を行なう場合には、手先がとどくというだけで
は十分でない。すなわち、（ｂ）に示す様に部品Ａに部
品Ｂを挿入しようとする場合、手先は矢印で示した範囲
を直線運動する必要があり、このためには、ロボットの
可動範囲から考えて、（ｂ）で示す位置にロボットを設
置しなけばならない。このように組立の可能性をチェッ
クするためには、ｉ）ロボットが直線動作ができるか等の使用機械、ツー
ル、周辺環境の機能データ ii）干渉をチェックするための、部品、使用機械、ツー
ル、周辺環境の形状データが必要となる。

これらｉ）〜ii）のデータを用いて、前記実施例で求
められる組立順序の実現可能性をチェックする手順と、
各々のデータの関係を第42図に示す。以下、第42図の各
Stepの説明を行なう。

〈Step1〉前記実施例で決定される組立順序に従い、組立作業を
１つ取りだす。

〈Step2〉組立作業の移動区間を算出する。ここで移動区間と
は、第41図（ｂ）の矢印で示すような区間を言い、例え
ば以下に示すような方法で求められる。今、第41図
（ｂ）のような部品挿入作業の詳細を第43図に示す。図
中、Ｘ、Ｙ、Ｚ、H:部品Ａの各部の形状寸法 S:部品Ａと部品Ｂを組立てる直前の余裕距離Ａ−Base、Ｂ−ase:部品Ａ、Ｂの基準座標Ａ−Botton:部品Ａの穴部品の特徴座標Ｂ−Grasp:部品Ｂの把持点を表わす。

以上のような場合に、部品Ａに部品Ｂを挿入するため
には、ｉ）World座標系において、Ａ−BottonとＢ−Baseで示
されるような位置、姿勢関係から ii）World座標系のＺ軸のマイナス方向に iii）距離（Ｓ＋Ｈ）だけ移動すればよいことがわかる。ここで、ｉ）は製品構造
データより、ii）は組立方向よりiii）は形状データよ
り求めることができる。

〈Step3〉例えば、第４図に示す機械／ツールデータのうちの機
能データを用いて、〈Step2〉で求めた様な作業が可能
な機械／ツールを選択する。

〈Step4〉選択された機械／ツールの可動範囲データを用いて、
〈Step2〉で求めた作業が実行可能な位置へ機械を設置
する。

〈Step5〉〈Step4〉で決定した設置位置において、他の機械や
周辺環境等と干渉がないかを、形状データを用いてチェ
ックする。

以上の操作を各々の組立作業にたいして繰り返すこと
により、組立順序、使用機械／ツールレイアウトが決定
される。

ここに示した実施例の〈Step3〉の機械／ツール選択
や〈Step4〉のレイアウト決定においては、複数通りの
解が存在する場合がある。

これら複数通りの解の中から一つの解を選択する方法
としては、第38図に示すように、候補解とユーザの意志
決定を支援する情報を表示装置上に表示し、対話処理に
より決定するという方法が考えられる。例えば機械１ツ
ール選択においては、候補解と同時に使用頻度や稼動率
等を表示し、ユーザの意志決定を支援することが考えら
れる。

また、レイアウトの決定において第44図に示すよう
に、表示装置画面を見ながら対話処理を行なうことも可
能である。

第44図はロボットを用いた組立作業を示しているが、
ロボット、テーブル、部品等の三次元表示の他に、ロボ
ットの可動範囲と移動区間の三次元表示を行なってい
る。ユーザは、この画面を見ながらロボットの設置位置
をマウス等の入力装置を用いて変更可能である。

ロボットの設置位置が変更されると、それに伴ない可
動範囲も移動する。今、可動範囲と移動区間の包含関係
を計算し、可動区間のうち、可動範囲内にある部分と可
動範囲外にある部分の表示方法を変えれば（例えば、色
の変化や輝度の変化で示す）、任意のロボット設置装置
で任意の組立作業ができるかどうかがチェック可能とな
る。

上記の方法は、個々の組立作業毎に行なうことも可能
であるし、製品全体の組立作業に関する組立区間を同時
に表示してチェックすることも可能である。

また、第44図右下のメニューは、視点変更や、表示図
形の回転／並行移動を支持するためのものであり、マウ
スによるピック操作島により使用できる。

上記の機械／ツール選択やレイアウト決定を自動的に
行なうために、機械／ツール選択知識、機械配置知識を
用いる方法を以下に示す。

まずシステム構成としては、第４図に示すように、デ
ータベース中に機械選択知識、ツール選択知識、機械配
置知識を格納する。また、これらの知識を用いて推論を
行なうための推論機構を設ける。

処理手順は第42図に示した手順と同様であるが、図の
〈Step3〉、〈Step4〉において上記各知識および推論機
構を用いる。〈Step3〉においては、〈Step2〉で求めら
れた移動区間や機能データ等を入力とし、機械の使用回
数、稼働率、段取り替え回数等に関する知識を用いて使
用機械／ツールを自動決定する。〈Step4〉において
は、〈Step2〉で求められた移動区間や〈Step3〉で決定
された使用機械／ツールの可動範囲データを入力とし、
可動範囲の配分、移動距離／時間とうに関する知識を用
いてレイアウトを自動決定する。

以上のように作成された製造計画の結果は、製造情報
ｒとして組立加工システム４に送られる。

つぎに、組立加工システム４の処理について第45図〜
第51図を用いて示す。

第45図は本発明の一実施例である位置決めユニット１
台と姿勢決めユニット１台の組合せで構成した場合の加
工または組立装置を示す斜視図、第46図は位置決めユニ
ット３台と姿勢決めユニット２台の組合せで構成した場
合の加工または組立装置を示す斜視図、第47図は、第4
5、46図の位置決めユニットを示す斜視図、第48は第4
5、46の姿勢決めユニットを示す斜視図、第49図は第47
図の位置決めユニットと第48図の姿勢決めユニットを組
合わせた機構を示す斜視図、第50図は位置決めユニット
に設けた工具交換機構と当該工具交換機構に取り付くエ
ンドエフェクタの姿勢保持手段および位置計測手段を示
す斜視図、第51図は第45、46図の場合の作業内容の流れ
図を示す。

第47図に示すように位置決めユニット４−Ａは旋回部
４−AA、上下部４−AB、アーム部４−AC、手先部４−AD
からなる３自由度並進運動機構と台車部４−AEの平面搬
送機構とから構成されている。上記旋回部４−AAは、そ
の内部のダイレクトドライブモータ４−1Aの出力軸が旋
回ポスト４−A2に直結されており、中心軸４−AAoを中
心にして回動するように形成されている。上記上下部４
−ABは、ダイレクトドライブモータ４−A3が駆動したと
き、その出力軸の回転角が互いに平行になるように配置
された１対のリンク４−A4、４−A5を介して上下部材４
−A6にリンク４−A4、４−A5の端部が係合するアーム部
４−ACを上下動かさせるように形成されている。上記上
下部４−ABのダイレクトドライブモータ４−A3の重力負
荷バランス手段を構成する電磁ブレーキ４−A7が設けら
れている。上記アーム部４−AC、上下部材４−A6内に固
定されたダイレクトドライブモータ４−A8の出力軸がア
ーム４−A9に直結されており、中心軸４−ACoを中心に
して回動するように形成されている。上記手先部４−AD
は、第50図に示す形状をした工具交換機構４−Ｆと、こ
の工具交換機構４−Ｆの先端に取り付くエンドエフェク
タ４−Ｈの姿勢保持手段４−Ｇ、および位置決めユニッ
ト４−Ａと姿勢決めユニット４−Ｂとの相対位置関係を
計測する位置計測手段としてカメラ４−Ｊが取り付けら
れている。すなわち、エンドエフェクタ４−Ｈの位置決
めは、旋回部４−AAのダイレクトドライブモータ４−A1
およびアーム部４−ACのダイレクトドライブモータ４−
A8の回転角を制御することにより平面的な位置決めがで
き、上下部４−ABのダイレクトドライブモータ４−A5の
回転角を制御することにより空間内での位置決めを行う
ことができる。なお、上下部材４−A6を上下動かせる
と、上下部上下部４−ABのダイレクトドライブモータ４
−A5の中心線４−ABoを中心にしてそのまわりに１対の
リンク４−A4、４−A5の端部が上下方向に振動されるた
め、上下部材４−A6およびエンドエフェクタ４−Ｈの平
面上の位置は、旋回部４−AAのダイレクトドライブモー
タ４−A1およびアーム部４−ACのダイレクトドライブモ
ータ４−A8の回転角を制御することによって所望の位置
に位置決めすることができる。一方、台車部４−AEは、
上記３自由度並進運動機構全体を移動させる移動手段と
移動後に固定する固定手段を備えたものであり、いわゆ
る平面搬送車である。この台車部４−AEより位置決めユ
ニット４−Ａが移動した場合、姿勢決めユニット４−Ｂ
との相対位置関係が変化するが、この際手先部４−ADに
設けられているカメラ４−Ｊを使って相対位置計測をす
ることにより、互いの位置関係を決定することができ
る。さらに、位置決めユニットＡは、作業内容に適した
エンドエフェクタ４−Ｈを手先部４−ADに設けられた工
具交換機構４−Ｆにより設けることができ、かつエンド
エフェクタ４−Ｈの姿勢は、姿勢保持手段４−Ｇにより
旋回部４−AAのダイレクトドライブモータ４−A1および
アーム部４−ACのダイレクトドライブモータ４−A8の回
転角を加えた角度だけ逆方向に中心軸４−ADoを中心に
して回転させる制御をすることにより姿勢保持を行うこ
とができる。

上記姿勢決めユニット４−Ｂは、第48図に示すよう
に、回転Ｘ部４−BK、回転Ｙ部４−BL、回転Ｚ部４−BM
からなる３自由度回転運動機構と台車部４−BNの平面搬
送機構とから構成されている。

上記回転Ｘ部４−BKはその内部のダイレクトドライブ
モータ４−B11の出力軸が回転Ｙ部４−BLの回転Ｙベー
ス４−B12に直結されており、中心軸４−BKoを中心にし
て回転するように形成されている。上記回転Ｙ部４−BL
はダイレクトドライブモータ４−B13の出力軸が回転Ｚ
部４−BMの回転ベース４−B14に直結されており、中心
軸４−BLoを中心にして回転するように形成されてい
る。ここで、回転Ｙベース４−B12には回転Ｚベース４
−B14をはさんんでダイレクトドライブモータ４−B13と
重力負荷バランス手段を構成する電磁ブレーキ４−B15
が設けられている。上記回転Ｚ部４−BMはダイレクトド
ライブモータ４−B16の出力軸がテーブルフレーム４−B
17に直結されており、そのテーブルフレーム４−B17の
上にテーブル４−B18が取り付けられている。ここで、
回転Ｚベース４−B14にはダイレクトドライブモータ４
−B16と重力負荷バランス手段を構成する電磁ブレーキ
４−B19が設けられており、回転Ｚ部４−BMは中心軸４
−BMoを中心にして回転するように構成されている。こ
こで、中心軸４−BKo、４−BLo、４−BMoは一点で交わ
る構成で相互の中心軸は直交関係にある。よってテーブ
ル４−B18の姿勢決めは、回転Ｘ部４−BKのダイレクト
ドライブモータ４−B11と回転Ｙ部４−BLのダイレクト
ドライブモータ４−B13および回転Ｚ部４−BMのダイレ
クトドライブモータ４−B16の回転角を制御することに
より空間内での姿勢決めを行うことができる。一方、台
車部４−BNは上記３自由度回転運動機構全体を移動させ
る移動手段と移動後に固定する固定手段を備えたもので
あり、いわゆる平面搬送車である。この台数部４−BNに
より姿勢決めユニット４−Ｂが移動した場合、位置決め
ユニット４−Ａの手先部４−ADに設けられているカメラ
４−Ｊを使って相対位置計測をすることにより、互いの
位置関係を決定することができる。

したがって、第49図に示す様に位置決めユニット４−
Ａによりエンドエフェクタ４−Ｈでハンドリングされた
物体の位置決めを行うことができ、姿勢決めユニット４
−Ｂによりテーブル４−B18上の物体の姿勢決めを行う
ことができる。さらに、位置決めユニット４−Ａの台車
部４−AEあるいは姿勢決めユニット４−Ｂの台車部４−
BNによって各々が移動して配置が変化した時でも、位置
計測手段であるカメラ４−Ｊを使い相対位置計測をする
ことにより、座標軸のキャリブレーションができる。よ
って、上記２つのユニットを組み合わせることにより、
物体に対して任意の位置および姿勢を与えることができ
る。かつ、２つのユニットを複数組み合わせて、互いの
配置を変更することができる。すなわち、加工あるいは
組立作業の内容に対応した設備の構成がフレキシブルに
実現することができる。

前記位置決めユニット４−Ａの手先部４−ADに設けら
れている工具交換機構４−Ｆと、この工具交換機構４−
Ｆの先端に取り付くエンドエフェクタ４−Ｈの姿勢保持
手段４−Ｇ、および位置計測手段のカメラ４−Ｊを第50
図に示す。上記工具交換機構４−Ｆは、アーム４−A9の
先端にシリンダ４−A101を設け加圧空気によりピストン
４−A102を下降させると、ピストン４−A102の先端テー
パ部によりシリンダ４−A101の下部に設けたロックボー
ル４−A103がラジアル方向に押しだされてエンドエフェ
クタ４−Ｈのハウジング４−A104の上端に設けたテーパ
板４−A105と直結する。この際、電気的接続はプローブ
ピン４−A106とコンタクトピン４−A107にて行われ、空
圧接続はエア通路４−A108間の結合にて行われる。

一方、エンドエフェクタ４−Ｈの姿勢保持手段４−Ｇ
はアーム４−A9の先端にモータ４−A109を設け、この出
力軸４−A110がピストン４−A102を貫通してオルダムカ
ップリング４−A111を介してエンドエフェクタ４−AHの
ベース４−A112と結合連結しており、ハウジング４−A1
04に設けた軸受け４−A113を介して回転する。ここでオ
ルダムカップリング４−A111は出力軸４−A110と直結さ
れたオルダム上４−A111−１にオルダム中４−A111−２
を介してエンドエフェクタ４−Ｈのベース４−A112と直
結されたオルダム下４−A111−３と係合する構成よりな
り、これらオルダムカップリング４−A111の結合連結は
工具交換機構４−Ｆによるエンドエフェクタ４−Ｈの交
換と同時に行われる。

よって、作業内容に対応したエンドエフェクタ４−Ｈ
の工具あるいはハンド類をエンドエフェクタ４−Ｈのベ
ース４−A112に取り付けて、工具交換機構４−Ｆにより
工具あるいはハンド類の交換が可能となり、かつ当該エ
ンドエフェクタ４−Ｈの工具あるいはハンド類は姿勢保
持手段４−Ｇにより姿勢の保持が可能となる。つまり、
加工あるいは組立の作業内容に対応した多くの機能を得
ることができる。

いま、第45図の設備構成から第46図の設備構成で加
工、または組立作業を実施する場合の作業フローを第51
図に示す。

第45図は、位置決めユニット４−2Aと姿勢決めユニッ
ト４−1Bの組合せで加工、または組立作業を終了した状
態を示す。そして、位置決めユニッット４−1A、４−3A
および姿勢決めユニット４−2Bはホームポジションにて
待機状態を示す。ここで上記位置決めユニット４−1A、
４−2A、４−3Aと姿勢決めユニット４−1B、４−2Bは共
通のステージ４−Ｗ上に設置されている。なお、ここで
は第５図に示した制御装置、および上記ユニットと制御
装置間を結ぶ動力線、信号線のケーブルは図示していな
い。

第45図の設備構成及び機能による部品の加工、または
組立作業が終了した後、今第46図の設備構成及び機能に
よる部品の加工、または組立作業をする過程は第51図に
示すように、Step1で新たな注文を受けて、Step2で注文
の製品仕様を決定すると、Step3で製品仕様をモデル化
したデータを製造部門に伝送し、Step4で製品の製造計
画を行う。ここで、得た製品を製造する作業計画と動作
計画に基づいて、Step5で生産設備再構成を行い、最適
な設備のレイアウトを構築する。つまり、位置決めユニ
ット４−1Bの組合せ配置まで各ユニットの台車部４−1A
E、４−2AE、４−1BNによりステージ４−Ｗ上を平面移
動させ固定させる。同様にして台車部４−3AE、４−2BN
により位置決めユニット４−3Aと姿勢決めユニット４−
2Bの組合わせ配置までステージ４−Ｗ上を平面移動させ
固定させる。Step6で各位置決めユニット４−1A、４−2
A、４−3Aの手先部４−1AD、４−2AD、４−3ADに設けた
カメラ４−1J、４−2J、４−3J（図示せず）にて姿勢決
めユニット４−1B、４−2B、のテーブル４−1B18、４−
2B18上に設けてターゲットマーク等（図示せず）の位置
を認識することにより、上記ユニット間の相対位置計測
をする。そして、Step7では、相対位置計測データに基
づいて、上記ユニット間のキャリブレーションを行ない
相対位置補正を行う。Step8では製品を加工、または組
立に必要な部品４−Ii、４−Ijとエンドエフェクタ４−
1H、４−2H′、４−3H、４−3H′をテーブル４−1B18、
４−2B18上にセットする。Step9で加工または組立で使
用するエンドエフェクタ４−1H、４−2H、４−3Hをそれ
ぞれ位置決めユニット４−1A、４−2A、４−3Aの工具交
換機構４−1F、４−2F、４−3Fに連結させてエンドエフ
ェクタ４−1H、４−2H、４−3Hをセットする。Step10で
部品の加工または組付動作をStep4で計画した作業順
序、組立順序に従い行う。このStep10の途中、作業計
画、動作計画に基づいてエンドエフェクタ４−1H、４−
2H、４−3Hの交換を行う。また、部品の加工または組立
動作において方向があり姿勢保持を要する場合には、位
置決めユニット４−1A、４−2A、４−3Aの手先部４−1A
D、４−2AD、４−3ADに設けた工具交換機構４−1F、４
−2F、４−3Fの先端に取り付くエンドエフェクタ４−1
H、４−2H、４−3Hの姿勢保持手段４−1G、４−2G、４
−3Gが動作する。Step9またはStep10の繰り返し作業に
より部品の加工または組立が完了すると、Step11でエン
ドエフェクタ４−1H、４−2H、４−3Hを取りはずす。最
後にStep12で出来上がった製品とエンドエフェクタ４−
Ｈをテーブル18から取り出して作業を完了する。

第52図は詳細設計CADシステム17において、製造部門
から伝送されてきた生産設備の特性を示す情報を用いて
製造費用を推定する方法を示す構成図である。第52図に
おいて、詳細設計CADシステム17の製造費用推定に関す
る部分としては、出入力部（表示装置）17−22と、詳細
設計処理部17−23と、設計データ記憶部17−24と、パタ
ーン学習機能をもつ製造費用見積り部17−25と、見積り
モデル用パラメータ記憶部17−26と、過去の製造費用実
績データベース17−27がある。決定した設計データを受
注部門や製造部門に送り、その製造のために実際にかか
った製造費用のデータを後で製造部門から受けとるもの
である。

この構成で、設計者は出入力部17−22を通じて詳細設
計を行うと、それに対する製造費用の見積り結果を受け
とることができる。ここで、詳細設計処理部17−23によ
って処理された設計データは設計データ記憶部17−24に
記憶され、製造費用見積り部17−25によって利用され
る。この製造費用見積り部17−25では製造部門から得た
製造費用データを蓄積した過去の製造費用実績データベ
ース17−27を参照してパターン変換を行うことにより、
新たに設計データが入力されたり変更されたりする毎に
それに対する製造費用の見積り値を出入力部17−22に対
して出力する。ここでパターン変換を行うモデルのパラ
メータは見積りモデル用パラメータ記憶部17−26に記憶
されており、このパラメータは過去の見積りデータと実
際に要した製造費用の値が近づくように学習が行われる
結果で常に最適な値に更新される。本構成により設計者
の入力した設計データに対する正しい製造費用を設計仕
様の製造費用に及ぼす影響が不明確な場合にも直ちに設
計者に示して、製造費用を考慮した設計を誘導すること
ができる。このようにして得られた製造費用は、受注統
括システム２を介して、あるいは直接、各商品仕様決定
システム１に送られ価格決定に使用される。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構成されているので以
下に記載されるような効果を奏する。

1.受注部門と製造部門の情報交換により、機能、価格、
納期のバランスがとれた商品仕様の決定ができる。

2.最適な工程計画と設備構成を計画し、それに基づいて
フレキシブルな設備構成が実現できるので、多種多様な
仕様の商品を効率良く製造できる。

3.受注部門と設計部門の情報交換により、用意されてい
る部品では実現できない要求仕様の商品を速やかに設計
し製造することができる。また、受注部門から顧客要求
の傾向を設計部門が受け取り、要求に適合した商品設計
を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成の一例を表す図、第２図は商品仕
様決定システム１の構成の詳細を表す図、第３図は受注
統括システム２の構成の詳細を表す図、第４図は製造計
画システム３の構成の詳細を表す図、第５図は組立加工
システム４の構成の詳細を表す図、第６図は商品仕様決
定システム１のハードウェア構成の一例を表す図、第７
図は商品仕様決定システム１の操作を開始する時の画面
を表す図、第８図は顧客の操作フローの一例を示す図、
第９図は複数の商品を提示する画面の一例を示す図、第
10図は商品の詳細仕様を示す図、第11図はアクションモ
ニタ１−２の処理の流れをまとめた図、第12図は視覚１
−３の構成を示す図、第13図は形状変形部１−５の構成
を示す図、第14図は変形指示コマンドと入力層ユニット
の種類を示す図、第15図は重み係数の決定方法を示す
図、第16図は顧客相談処理部１−８の処理の流れを示す
図、第17図は組合せ設計部１−10の構成を示す図、第18
図は要求仕様格納部１−11に格納されるデータ構造の一
例を示す図、第19図は商品モデル格納部１−12に格納さ
れるデータ構造の一例を示す図、第20図は部品デー格納
部１−13に格納されるデータ構造の一例を示す図、第21
図は顧客の操作フローの他の例を示す図、第22図は標準
商品モデル生成部１−７の処理を示す図、第23図は納期
検討部１−９の処理を示す図である。第24図は見積りモ
ジュールの構造を示す図、第25図は見積り方法の概念を
示す図、第26図は費用・納期見積部２−61の詳細な構成
例を示す図、第27図は見積りに使用する入力パターンの
項目例を示す図、第28図は費用・納期見積り部２−61を
神経回路網モデルで構成した実施例を示す図、第29図は
顧客要求の傾向データの例を示す図、第30図は組立方法
と組立方向の関係図、第31図は模型飛行機の構造を示す
図、第32図は組立方法のバリエーションを示す図、第33
図は部品のデータ構造を示す図、第34図は製品のデータ
構造を示す図、第35図は座標系識別データを示す図、第
36図は組立方向決定手順を示す図、第37図は組立性知識
の一例を示す図、第38図は工程設計画面表示例を示す
図、第39図は組立作業例を示す図、第40図は製品構造デ
ータを示す図、第41図は組立作業と可動範囲の関係を示
す図、第42図は組立順序、使用機械／ツール、レイアウ
ト決定手順を示す図、第43図は挿入作業の説明図、第44
図は対話形レイアウト決定画面を示す図、第45図は本発
明の一実施例である位置決めユニット１台の組合せで構
成した場合の加工または組立装置を示す斜視図、第46図
は位置決めユニット３台と姿勢決めユニット２台の組合
せで構成した場合の加工または組立装置を示す斜視図、
第47図は第45、46図の位置決めユニットを示す斜視図、
第48図は第45、46図の姿勢決めユニットを示す斜視図、
第49図は第47図の位置決めユニットと、第48図の姿勢決
めユニットを組合せた機構を示す斜視図、第50図は位置
決めユニットに設けた工具交換機構と、当該工具交換機
構に取り付くエンドエフェクタの姿勢保持手段、および
位置計測手段を示す斜視図、第51図は第45、46図の場合
の作業内容の流れ図、第52図は詳細CADシステム17にお
いて製造費用を推定する方法を示す図である。〔符号の説明〕１……商品仕様決定システム、２……受注統括システ
ム、３……製造計画システム、４……組立加工システ
ム、５……構想設計CADシステム、６……受注−製造間
ネットワーク、７……受注−設計間ネットワーク、８…
…製造−設計間ネットワーク、９……要求仕様入力手
段、10……商品案作成手段、11……選択指示入力手段、
12……生産実績保持手段、13……製造部門状態データ保
持手段、14……設計情報保持手段、15……検査システ
ム、16……購買システム、17……詳細設計CADシステ
ム、１−１……顧客指示入力部、１−２……アクション
モニタ、１−３……視覚、１−４……センサ、１−５…
…形状変形部、１−６……ソリッドモデラ、１−７……
標準商品モデル生成部、１−８……顧客相談処理部、１
−９……納期検討部、１−10……組合せ設計部、１−11
……要求仕様格納部、１−12……商品モデル格納部、１
−13……部品データ格納部、１−14……顧客管理データ
格納部１−20……サンプルステージ、１−21……画像プ
ロセッサ、１−22……グラフィック計算機、１−101…
…８方向スイッチ、１−102……アップダウンスイッ
チ、１−103……マウス、１−104……キーボード、１−
301……カラー画像認識部、１−302……画像入力部、１
−303……カラー領域分割部、１−304……濃淡画像微分
処理部、１−305……線画編集部、１−306……線画モデ
リング部、１−307……閉面抽出部、１−308……視覚座
標校正部、１−309……２次元データ記憶部、１−310…
…面対応決定部、１−311……平面処理部、１−312……
自由曲面処理部、１−313……複視面３次元データ検出
部、１−314……単視面処理部、１−315……面法線決定
部、１−316……単視面３次元データ検出部、１−317…
…レンジファインダ入力部、１−318……曲面形状入力
部、１−319……３次元データ統合部、１−320……構造
定義部、１−321……認識結果出力部、１−322……ディ
スプレイ、１−323……コマンド入力部、１−501……入
力層、１−502……中間層、１−503……形状パラメタ
層、１−504……コマンド解析部、１−505……学習機
構、１−5011……“スマート”に対応する入力ユニッ
ト、１−1002……製品タイプ決定部、１−1003……製品
パラメータ計算部、１−1004……未定義仕様計算部、１
−1005……製品モデルデータ部、１−1006……部品デー
タとのマッチング部、１−1007……価格納期推定部、１
−1008……３次元表示部。２−１……商品仕様格納部、
２−２……生産実績格納部、２−３……稼働情報格納
部、２−４……特別要求仕様格納部、２−５……要求仕
様実績格納部、２−６……受注情報処理部、３−１……
データベース、３−２……データ入力装置、３−３……
推論機構、３−４……演算装置、３−５……表示装置、
４−Ａ……位置決めユニット、４−Ｂ……姿勢決めユニ
ット、４−Ｆ……工具交換機構、４−Ｇ……姿勢保持手
段、４−Ｈ……エンドエフェクタ、４−Ｊ……カメラ、
４−Ｓ……座標変換部、４−Ｔ……駆動制御部、４−Ｕ
……計測処理部、４−Ｖ……周辺制御部、４−AA……旋
回部、４−AB……上下部、４−AC……アーム部、４−AD
……手先部、４−AE……位置決めユニットの台車部、４
−BK……回転Ｘ部、４−BL……回転Ｙ部、４−BM……回
転Ｚ部、４−BN……姿勢決めユニットの台車部、ｒ……
製造情報、17−22……出入力部、17−23……詳細設計処
理部、17−24……設計データ記憶部、17−25……製造費
用見積り部、17−26……見積りモデル用パラメータ記憶
部、17−27……過去の製造費用実績データベース。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者的場秀彰神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者渡辺正浩神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者因幡英敏神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者大成尚神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者宇野正人神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者三田徹神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者谷口一郎神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者杉本浩一神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者松本義雄神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献特開平３−136756（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 19/418 B23Q 41/00 G05B 15/02 G06F 17/60 108

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の部品とその加工に関する制約条件と
を規定した設計情報と、前記複数の部品を加工する加工
設備の有する生産能力と負荷量とを規定した製造情報と
を記憶する手段と、商品を構成する構成部品とその加工条件とをユーザの要
求仕様として入力する手段と、該入力する手段により入力された前記構成部品の加工条
件と前記記憶する手段に記憶した加工に関する制約条件
を比較して、前記入力する手段によって入力された構成
部品が、前記記憶する手段に記憶されている前記制約条
件下に加工可能か否かを判断して、その判断結果を出力
する手段と、前記入力する手段によって入力された構成部品のうち前
記出力する手段により前記制約条件下に加工可能と判断
された構成部品の加工条件を満足する加工設備の有する
生産能力と負荷量とを前記記憶する手段に記憶した製造
情報から抽出して、該抽出した生産能力と負荷量とに基
いて、前記構成部品又は前記商品のうちいずれか１つの
納期に関する情報を出力する手段とを備えたことを特徴
とする受注生産システム。
【請求項２】複数の部品とその加工に関する制約条件及
びその納期を規定した設計情報とを記憶する手段と、商品を構成する構成部品とその加工条件とをユーザの要
求仕様として入力する手段と、該入力する手段によって入力された前記構成部品の加工
条件と前記記憶する手段に記憶されている加工に関する
制約条件を比較して、前記入力する手段によって入力さ
れた構成部品が、前記記憶する手段に記憶されている前
記制約条件下に加工可能か否かを判断して、その判断結
果を出力する手段と、前記入力する手段によって入力された構成部品の納期に
関する情報を前記記憶手段に記憶された前記設計情報か
ら抽出して、該抽出した納期に関する情報を出力する手
段とを備えたことを特徴とする受注生産システム。
【請求項３】複数の部品と該部品の加工に関する制約条
件とを規定した設計情報と、該部品を加工する加工設備
の有する生産能力と負荷量とを規定した製造情報とを記
憶する手段と、商品に関するユーザの要求仕様を入力する手段と、入力した該要求仕様から該商品の形状特徴を推定する手
段と、該推定する手段で推定した形状特徴に対応した構成部品
と制約条件とを前記記憶する手段に記憶した設計情報か
ら抽出する手段と、ユーザの要求仕様が、前記抽出する手段により抽出した
構成部品の加工に関する制約条件を満たす場合には、前
記構成部品を用いた商品案を出力する手段と、前記抽出する手段により抽出した前記構成部品の加工条
件を満足する加工設備の有する生産能力と負荷量とを前
記記憶する手段に記憶した製造情報から抽出して、該抽
出した加工設備の有する生産能力と負荷量とに基いて前
記構成部品の納期に関する情報を求め、該求めた納期に
関する情報を出力する手段とを備えたことを特徴とする
受注生産システム。
【請求項４】複数の部品と該部品の加工に関する制約条
件とその納期とを規定した設計情報とを記憶する手段
と、商品に関するユーザの要求仕様を入力する手段と、該入力する手段に入力した要求仕様から前記商品の形状
特徴を推定する手段と、該推定された形状特徴を有する構成部品が加工可能であ
る場合に、該推定された形状特徴に対応した構成部品と
その納期に関する情報を前記記憶する手段に記憶した設
計情報から抽出する手段と、該抽出する手段により抽出した構成部品を用いた商品案
および抽出した納期に関する情報を出力する手段とを備
えたことを特徴とする受注生産システム。