JP4466574B2 - 設計・製造支援システム、設計データ管理方法及び設計データ管理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、設計・製造支援システム、設計データ管理方法及び設計データ管理プログラムに関する。

従来、例えば自動車などの設計・開発においては様々なコンピュータシステムが用いられている。それらのシステムの例としては、部品の設計を行うための設計システム（ＣＡＤシステム）、設計された部品間での整合性の確認や性能・量産性などを評価するための評価システム（ＣＡＥシステム）、仕入れ先に対しての図面の発行や、在庫や納期等を管理する生産管理システムなどがある。

自動車のように多数の部品から構成される製品の設計・開発作業においては、設計された部品の設計や製造に関するデータの管理が的確かつ容易に行えることが望まれている。特許文献１には、開発プロセスで発生する設計データや製造データの所在及び開発プロセスの進捗状況が登録された管理データベースを用いて、製品名をキーに検索して開発プロセスの進捗状況を出力することのできる技術が開示されている。

また、２次元ＣＡＤソフトウェアと３次元ＣＡＤソフトウェアを併用して効率的な設計作業を行うために、２次元モデルと３次元モデルの部品データが一致しているものは共通した部品として１つに整理して部品表を作成する技術が知られている（特許文献２）。また、開発プロセスの複数の工程において作成されるデータを部品表に相互に関連付けて管理し、ある工程でのデータの変更が他の工程に速やかに反映されるようにする技術も知られている（特許文献３）。
特開平８−１６６３９号公報 特開平１０−３０１９７２号公報 特開２００２−７３７０８号公報

上記の設計システム・評価システム・生産管理システムはそれぞれその目的・機能が異なっている。したがってデータ管理の望ましい方法が異なる。設計システムでは、類似する形状の部品を設計者が一括して設計できるように、複数の部品が１つのファイルとなっていることが望ましい。また、設計作業では部品の形状だけでなく、その部品の配置情報も必要となる。評価システムでは、製品を構成する部品の形状と配置のみが分かれば十分であり、その製品を構成しない部品のデータは不要である。生産管理システムでは、部品の形状だけが必要であり、配置に関する情報は不要である。

このように、各システムにおいて必要な情報が異なるため、使用するデータのフォーマットが異なる場合がある。したがって、設計システムから評価システムや生産管理システムへデータを登録する場合には、登録のたびにデータの変換（加工）が必要であった。従来はこの作業を利用者が手作業で行っていた。特に自動車などのように多数の部品から構成される製品の場合には構成部品の数が多いため変換するデータの数も多くなり、作業が煩雑で時間がかかっていた。

本発明は上記実情を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、設計・製造支援システムにおいてデータの管理を容易にすることにある。

上記課題を達成するために本発明は以下の構成をとる。本発明は、少なくとも設計システムと評価システムと生産管理システムとから構成される設計・製造支援システムである。設計システムは、コンピュータを利用して部品の設計データの作成を行う、いわゆるＣＡＤ（Computer Aided Design）システムである。評価システムは、設計された部品のデ
ータに基づいて、デジタルモックアップ（ＤＭＵ）を用いて製品の評価を行うシステムである。評価システムではＤＭＵを用いて、干渉・クリアランスチェックや、組み付け作業性の評価、デザインの確認などを行う。また、数値シミュレーションによって製品の特性を分析して性能や強度等を評価する。生産管理システムは、設計された部品の生産管理を行う。生産管理システムは、例えば、各部品についての形状データ、在庫数、発注先、納期などの情報を管理する。

設計システム・評価システム・生産管理システムで使用されるデータファイルに含まれるデータの粒度は統一されている。すなわち、１つのデータファイルには、１つの部品又は類似する形状を有する複数の部品に関するデータが含まれている。

本発明に係る設計・製造支援システムは、製品の構成部品を管理する部品表を有する。部品表には、製品がどの部品（下位構成品、中間製品）から構成されるかという関係が格納される。部品表のデータ構造は木構造であることが好ましいが、その他の構造であっても構わない。この部品表にはさらに、各部品についての設計データがどのデータファイルに格納されているかという情報も格納される。したがって、部品とデータファイルとの関連づけが部品表に格納されることになる。

本発明における設計システムは、製品を構成する部品の設計データを評価システム及び生産管理システムへと登録する登録手段を有する。この登録手段は、部品表に基づいて評価システム及び生産管理システムへの登録処理を行う。登録手段は、部品表に基づいて製品を構成する部品の設計データが格納されたデータファイルを取得し、このデータファイルを評価システム及び生産管理システムへと登録する。

部品とデータファイルの関連づけが部品表に格納されているため、登録処理のたびに部品とデータファイルとの対応を手動で指定する必要が無くなり、処理が効率化される。また、設計システム・評価システム・生産管理システムで用いられるデータファイルのデータフォーマットが統一されているため、設計システムから評価システム及び生産管理システムへの登録処理においてデータを加工する処理を省くことができる。

このように、本発明に係る設計・製造支援システムでは、設計システム・評価システム・生産管理システムが、データ粒度の統一されたデータファイルに基づいて連携されており、また部品とデータファイルとの関連づけが部品表に定義されているため、評価目的・手配発注目的を問わず、一元的なデータ管理と登録とを行うことができる。

なお、本発明は、上記処理を含む設計データ管理方法、又は、かかる方法を実現するためのプログラムとして捉えることもできる。

例えば、本発明の一態様としての設計データ管理方法は、部品の設計データを作成する設計システムと、前記設計システムによって設計された部品の評価を行う評価システムと、前記設計システムによって設計された部品の生産管理を行う生産管理システムと、から構成される設計・製造支援システムにおける設計データ管理方法であって、前記設計システム、前記評価システム及び前記生産管理システムはいずれも、１つのデータファイルに１又は類似する形状を有する複数の部品の設計データが含まれるデータ形式でデータ管理
を行い、前記設計・製造支援システムが、製品の構成部品を管理する部品表に、各部品の設計データがどのデータファイルに対応するかを登録し、前記設計システムが、前記部品表に基づいて、製品を構成する部品の設計データを前記評価システム及び前記生産管理システムへ登録することを特徴とする。

また、本発明の一態様としての設計データ管理プログラムは、部品の設計データを作成する設計システムと、前記設計システムによって設計された部品の評価を行う評価システムと、前記設計システムによって設計された部品の生産管理を行う生産管理システムと、ら構成される設計・製造支援システムにおける設計データ管理プログラムであって、前記設計システム、前記評価システム及び前記生産管理システムのいずれに対しても、１つのデータファイルに１又は類似する形状を有する複数の部品の設計データが含まれるデータ形式でデータ管理を行わせ、前記設計・製造支援システムに、各部品の設計データがどのデータファイルに対応するかを製品の構成部品を管理する部品表に登録させ、前記設計システムに、前記部品表に基づいて、製品を構成する部品の設計データを前記評価システム及び前記生産管理システムへ登録させることを特徴とする。

本発明によれば、設計・製造支援システムにおいてデータ管理が容易になる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。

＜システム構成＞
図１に示すように本実施形態に係る設計・製造支援システム１は、設計システム２・評価システム３・生産管理システム４が連携して構成されるシステムである。設計・製造支援システム１は、これらのサブシステムによって、設計から製造管理までを行うシステムである。以下に、これらのサブシステムについて説明する。

設計システム２は、設計者が部品の設計を行うために用いるシステムである。後述するように設計システム２においては、ＣＡＤ端末を用いて部品の設計を行う。設計システム２では、全てのＣＡＤ端末からアクセスできるデータベースに設計データを格納し、他の設計者が設計を担当するデータを参照しつつ部品の設計作業を行う。設計途中のデータもデータベースに格納して他の設計者に対して公開することで、同期設計を行うことができる。

評価システム３は、設計システム２において設計された部品に、干渉等の矛盾がないかの整合性の確認や、性能・量産性などの評価を行う。評価システム３は、具体的には、デジタルモックアップ（ＤＭＵ）を用いて干渉・クリアランスチェックや、組み付け作業性の評価、デザインの確認などを行う。また、数値シミュレーションによって製品の特性を分析して性能や強度等を評価する。また、評価システム３は製造コストの評価も行い、コスト削減目的にも使用される。

開発工程の所定の時期に、全設計者が設計データの整合を一旦取って、評価システム３に設計データの登録を行う。この登録されたデータを元に上記の評価を行って、再び設計工程へフィードバックすることで製品の完成度を向上させることができる。

生産管理システム４は、設計が完了し生産段階に入った部品の形状を管理するシステムである。上記の評価工程によって製品が所定の完成度に到達すると、部品図データ（図面データ）を仕入れ先に対して発行することで部品の製造指示を行う。生産管理システム４は、この部品図データを登録する場である。生産管理システム４は、実際に製造される部
品の形状や特性を指示・管理するためのものであるとともに、各部品の在庫数・発注先・納期などの情報も管理するためのシステムである。

以下に、設計システム２を詳細に説明する。図２は、設計システム２のシステム構成図である。設計システム２は、ＤＢ（データベース）サーバ１０と、複数のＣＡＤ端末２０がＬＡＮ（Local Area Network）やインターネットなどの通信回線を介して通信可能に接続される。各設計者は、ＣＡＤ端末２０を操作することによってＤＢサーバ１０内に格納される各部品の設計を行う。各設計者は、他の設計者が設計を担当する部品を参照しつつ設計作業を行うことができる構成となっている。このようにして、設計システム２を用いて複数の設計者が協働して設計作業を行うことが可能である。

ＤＢサーバ１０は、部品表ＤＢ１１とＣＡＤデータ格納部１２を有する。部品表ＤＢ１１は、製品がどのような部品（下位構成品・中間製品）から構成されるかを管理する。また、各部品の名称や製造に必要な工数なども管理される。各部品には品番が識別子として付与され、各部品はこの品番によって一意に特定される。部品表ＤＢ１１は、図３（ａ）に示すような各部品に関する情報および、図３（ｂ）に示すような部品の構成を示す情報を保持する。図３（ａ）に示すように、部品毎にその部品に関する情報が管理される。また、各部品の設計データが含まれるＣＡＤデータファイルの格納場所も格納される。これにより、特定の部品の設計データを参照する場合に、どのＣＡＤデータファイルを参照すればよいのかが容易に分かるようになる。ＣＡＤデータ格納部１２には、部品の設計データであるＣＡＤデータが格納される。

＜データフォーマット＞
本実施形態において用いられるデータのフォーマットについて説明する。本実施形態において、設計システム２・評価システム３・生産管理システム４の全てのサブシステムで用いられるデータの粒度を統一している。すなわち、１つのＣＡＤデータファイルには１つの部品又は類似する形状を有する複数の部品に関する設計データが含まれるように統一している。

各システムは目的・用途が異なるため、必要とするデータが異なる。設計システム２や評価システム３では、部品の形状のみならずその配置情報も必要である。しかしながら、生産管理システム４では、部品がどこに配置されるかという情報は不要であり、部品の形状に関する情報のみが必要である。

設計者は、設計システム２を用いて部品の形状及び配置を決定していく。設計システム２では、類似する形状を有する複数の部品に関する設計データが１つのＣＡＤデータファイルに格納されていることで、これらの部品を一括して設計することが可能となる。一括して処理を行えるため、類似する複数の部品に修正を加えるときに修正漏れなどのミスの発生も防げる。また、部品の設計においては、周囲の部品を参照しつつ設計作業を行う必要があるが、部品表から周囲の部品を特定し、対応するＣＡＤデータファイルを自動的にＣＡＤ端末に取得することも可能となる。

評価システム３では、製品を構成する部品の形状及びその配置が必要となる。評価システム３は、部品表を参照して製品を構成する部品のＣＡＤデータファイルのみを参照して、製品の評価作業を行う。製品がどの部品から構成されるかは部品表を参照することで把握できる。なお、類似形状を有する複数の部品の設計データがＣＡＤデータファイルに格納されている場合には、評価システム３は必要な部品の設計データのみを参照する。

生産管理システム４では、部品がどの製品に用いられるかや製品における配置などに関係なく、部品の形状のみで管理をする。したがって、品番を元にＣＡＤデータファイルか
ら形状データのみを利用する。類似する形状を有する部品の設計データは１つのＣＡＤデータファイルに格納されているため、生産管理システム４は、これらの類似する部品をまとめて管理することができる。

ＣＡＤデータは設計システム２で作成され、作成されたＣＡＤデータが評価システム３や生産管理システム４に登録されることで利用される。本実施形態では、設計システム２が、評価システム３や生産管理システム４の所定の格納場所にＣＡＤデータファイルを格納する（コピーする）ことで登録を行う。もっとも、データの受け渡し方法はこれに限られるものではなく、どのような方法でデータを受け渡しても構わない。

＜設計システム＞
図４は、設計システム２内のＣＡＤ端末２０の機能ブロックを示す図である。ＣＡＤ端末２０は、編集部２１、評価システム登録部２２、生産管理システム登録部２３、入力部２４、出力部２５を有する。なお、ＣＡＤ端末２０はハードウェア構成として、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭなどの主記憶装置、ハードディスク装置などの補助記憶装置、キーボードやマウスなどの入力装置、ディスプレイ・プリンタ・プロッタなどの出力装置から構成される。ＣＡＤ端末２０では、補助記憶装置に格納された各種のプログラム（ＯＳやアプリケーション）をＣＰＵが実行することによって、編集部２１、評価システム登録部２２、生産管理システム登録部２３の機能が実現される。

［編集部］
編集部２１は、設計者からの入力に応じてＣＡＤデータファイルの編集を行う。ＣＡＤデータファイルには、１つ又は類似する形状の複数の部品の形状データ及び配置データが含まれている。複数の部品のデータが含まれる場合には、これら複数の部品の編集を一括して行うことができる。すなわち、設計者は１つのＣＡＤデータファイルに含まれる複数の部品を指定して設計作業を行うことで、複数の部品に共通する形状の設計を行うことができる。また、それら複数の部品のうちの一部のみを指定して設計作業を行うことで、複数の部品間で異なる形状の設計を行うことができる。

［評価システム登録部］
評価システム登録部２２は、ＣＡＤデータ格納部１２に格納されているＣＡＤデータファイルを評価システム３に登録する。具体的には、評価の対象となる製品を構成する部品のＣＡＤデータファイルを、所定の格納場所にコピーすることで登録を行う。この登録処理は、部品表を参照して評価システム登録部２２が自動で行うため、利用者による手作業が不要となる。また、設計システム２と評価システム３で扱うデータのフォーマットも統一されているため、登録に際してデータファイルの加工処理も不要である。

［生産管理システム登録部］
生産管理システム登録部２３は、ＣＡＤデータ格納部１２に格納されているＣＡＤデータファイルを生産管理システム４に登録する。具体的には、製品を構成する部品のＣＡＤデータファイルを所定の格納場所にコピーすることで登録を行う。１つのＣＡＤデータファイルには、１つの部品又は類似する形状を有する部品の設計データが含まれており、同じ形状のデータが複数登録されることはない。

＜動作例＞
次に本実施形態に係る設計・製造支援システムを用いて、設計開発を行う際の処理の流れを図５のフローチャートを元に説明する。

設計開発作業の最初に、製品を構成する部品の定義と各部品とＣＡＤデータファイルの対応付けを部品表に作成する（Ｓ１０１）。この部品表に基づいて、設計システム２を用
いて、各部品の設計を行う（Ｓ１０２）。設計がある程度の段階まで進んだら、各設計者間で整合を取って、設計データを評価システム３へ登録する（Ｓ１０３）。この登録処理は、評価システム登録部２２が部品表に基づいて行い、設計者はＣＡＤ端末２０に対して登録開始の指示を行うだけで登録処理は自動的に行われる。評価システム３は、登録された部品の設計データを用いて製品の評価を行う（Ｓ１０４）。この評価作業で不具合が発見されたり、性能が劣る場合（Ｓ１０５−ＮＯ）には、再び設計作業に戻る。評価作業で十分な性能があると認められた場合には（Ｓ１０５−ＹＥＳ）、設計されたデータを生産管理システム４へ登録する（Ｓ１０６）。この登録処理は、生産管理システム登録部２３が部品表に基づいて行う。生産管理システム４は、登録された部品の設計データを用いて、部品の手配発注などの処理を行う（Ｓ１０７）。

＜実施形態の効果＞
設計システム２、評価システム３、生産管理システム４の各システムにおいて利用するデータの粒度を統一したことによって、一元的にデータ管理を行えるようになり、また各システム間でデータ連携をする際にデータの加工等の処理を省略できるようになる。

また、部品表とＣＡＤデータとの関連づけを定義してそれを参照することで、ＣＡＤデータと部品との対応付けを登録処理のたびに行う必要が無くなり、登録処理が大幅に効率化される。

以上のように、各システムでデータフォーマットを統一したこと及び部品表とＣＡＤデータの関連づけを行ったことによって、データ管理が容易になる。

本実施形態における設計・製造支援システムのシステム構成を示す図である。 本実施形態における設計システムのシステム構成を示す図である。 本実施形態における部品表を示す図である。 本実施形態における設計システムの機能ブロックを示す図である。 本実施形態における設計開発を行う際の処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 設計・製造支援システム
２ 設計システム
３ 評価システム
４ 生産管理システム
１０ ＤＢサーバ
１１ 部品表ＤＢ
１２ ＣＡＤデータ格納部
２０ ＣＡＤ端末
２１ 編集部
２２ 評価システム登録部
２３ 生産管理システム登録部
２４ 入力部
２５ 出力部

Claims (3)

1. 製品に使用される部品の構成および、各部品の設計データとデータファイルの関連を示す情報が格納された部品表データベースと、
   １又は類似する形状を有する複数の部品の形状を示す形状データ及び該部品が取りうる１又は複数の配置を示す配置データが含まれるデータ形式で設計データのデータファイルを格納する設計データ格納手段と、前記データファイルに含まれる形状データ及び配置データを編集する編集手段とを有する設計システムと、
   前記設計システムによって設計された部品の評価を行う評価システムと、
   前記設計システムによって設計された部品の生産管理を行う生産管理システムと、
   から構成される設計・製造支援システムであって、
   前記設計システムは、前記部品表データベースを参照して製品に使用される部品の設計データが含まれる前記設計データ格納手段内のデータファイルを前記評価システムに登録する評価システム登録手段と、前記部品表データベースを参照して製品に使用される部品の設計データが含まれる前記設計データ格納手段内のデータファイルを前記生産管理システムに登録する生産管理システム登録手段と、を有し、
   前記評価システムは、前記部品表データベースに基づいて、前記評価システム登録手段によって登録されたデータファイルに含まれる設計データのうち、製品に使用される部品の形状及び配置を示す形状データ及び配置データを参照して部品の評価を行い、
   前記生産管理システムは、前記部品表データベースに基づいて、前記生産管理システム登録手段によって登録されたデータファイルに含まれる設計データのうち、製品に使用される部品の形状を示す形状データを参照して部品の生産管理を行う
   ことを特徴とする設計・製造支援システム。
2. 製品に使用される部品の構成および、各部品の設計データとデータファイルの関連を示す情報が格納された部品表データベースと、
   設計システムと、
   前記設計システムによって設計された部品の評価を行う評価システムと、
   前記設計システムによって設計された部品の生産管理を行う生産管理システムと、
   から構成され、
   前記設計システムが、１又は類似する形状を有する複数の部品の形状を示す形状データ
   及び該部品が取りうる１又は複数の配置を示す配置データが含まれるデータ形式で設計データのデータファイルを格納する設計データ格納手段と、前記データファイルに含まれる形状データ及び配置データを編集する編集手段と、前記部品表データベースを参照して製品に使用される部品の設計データが含まれる前記設計データ格納手段内のデータファイルを前記評価システムに登録する評価システム登録手段と、前記部品表データベースを参照して製品に使用される部品の設計データが含まれる前記設計データ格納手段内のデータファイルを前記生産管理システムに登録する生産管理システム登録手段と、を有する設計・製造支援システムにおける設計データ管理方法であって、
   前記設計システムによって設計された部品の評価を行う際には、前記評価システム登録手段が、製品に使用される部品の設計データが含まれるデータファイルを前記評価システムに登録し、前記評価システムが、前記部品表データベースに基づいて、前記登録されたデータファイルに含まれる設計データのうち、製品に使用される部品の形状及び配置を示す形状データ及び配置データを参照して部品の評価を行い、
   前記設計システムによって設計された部品の生産管理を行う際には、前記生産管理システム登録手段が、製品に使用される部品の設計データが含まれるデータファイルを前記生産管理システムに登録し、前記生産管理システムが、前記部品表データベースに基づいて、前記登録されたデータファイルに含まれる設計データのうち、製品に使用される部品の形状を示す形状データを参照して部品の生産管理を行う、
   ことを特徴とする設計データ管理方法。
3. 製品に使用される部品の構成および、各部品の設計データとデータファイルの関連を示す情報が格納された部品表データベースと、
   設計システムと、
   前記設計システムによって設計された部品の評価を行う評価システムと、
   前記設計システムによって設計された部品の生産管理を行う生産管理システムと、
   から構成され、
   前記設計システムが、１又は類似する形状を有する複数の部品の形状を示す形状データ及び該部品が取りうる１又は複数の配置を示す配置データが含まれるデータ形式で設計データのデータファイルを格納する設計データ格納手段と、前記データファイルに含まれる形状データ及び配置データを編集する編集手段と、前記部品表データベースを参照して製品に使用される部品の設計データが含まれる前記設計データ格納手段内のデータファイルを前記評価システムに登録する評価システム登録手段と、前記部品表データベースを参照して製品に使用される部品の設計データが含まれる前記設計データ格納手段内のデータファイルを前記生産管理システムに登録する生産管理システム登録手段と、を有する設計・製造支援システムにおける設計データ管理プログラムであって、
   前記設計システムによって設計された部品の評価を行う際には、前記評価システム登録手段に、製品に使用される部品の設計データが含まれるデータファイルを前記評価システムに登録させ、前記評価システムに、前記部品表データベースに基づいて、前記登録されたデータファイルに含まれる設計データのうち、製品に使用される部品の形状及び配置を示す形状データ及び配置データを参照して部品の評価を行わせ、
   前記設計システムによって設計された部品の生産管理を行う際には、前記生産管理システム登録手段に、製品に使用される部品の設計データが含まれるデータファイルを前記生産管理システムに登録させ、前記生産管理システムに、前記部品表データベースに基づいて、前記登録されたデータファイルに含まれる設計データのうち、製品に使用される部品の形状を示す形状データを参照して部品の生産管理を行わせる、
   ことを特徴とする設計データ管理プログラム。

Images