JP5168539B2 - 生産ラインのワーク搬送条件設定装置 - Google Patents

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Description

本発明は、生産ラインのワーク搬送条件設定装置に関し、特に複数機種のワークに対して、同種又はほぼ同種の複数の機械装置を含む生産ラインにより種々の加工や作業を行う場合に、シミュレーションにより複数の機械装置側の稼働状態と、複数の機械装置からのワーク搬入要求及びワーク搬出要求とを勘案して適切なワーク搬送条件を設定するようにしたものに関する。
従来、自動車工場等における生産ラインうのち、例えばシリンダブロックを機械加工するような生産ラインにおいては、複数の同種又はほぼ同種の機械装置(マシニングセンタ等)を含む生産ラインが設けられ、この生産ラインの1又は複数のトラックに沿ってワークを自動搬送して機械装置に受け渡しする1又は複数の搬送手段及びこれら搬送手段を制御するコンピュータが設けられている。
前記の生産ラインにおいて、それら複数の機械装置に対してワークを流す経路が所定の1通りの経路に設定されている場合には、各ワークを各工程の終了後に次工程の機械装置へ搬送すればよいため、ワーク搬送条件は容易に設定することができる。
しかし、生産ラインに複数の同種又はほぼ同種の機械装置が含まれており、複数の機械装置に対してワークを流す経路が複数通り適宜設定可能である場合には、各機械装置からのワーク搬入要求やワーク搬出要求、各機械装置の稼働状態を加味して、ワーク搬送条件を設定しなければならない。
例えば、特許文献1に記載のワーク搬送システムは、組立、加工、洗浄等の各ステーションにわたって自走する複数の自走式ワーク搬送パレットを送受信により運行制御する複数のステーションコントローラを有し、これらステーションコントローラと送受信する上位装置に、複数のワーク搬送パレットの運行をシミュレーションするシミュレーション手段を設けてある。
特開2003−345412号公報
特許文献1のワーク搬送システムにおいては、ワーク搬送の軌道が決まっており、そのワーク搬送の軌道に沿って複数のステーションが配置され、ワークの搬送経路が予め設定されているため、このようなワーク搬送システムは、生産ラインに複数の同種又はほぼ同種の機械装置が含まれ、複数の機械装置に対してワークを流す経路が複数通り適宜設定可能である場合のワーク搬送システムに適用することができない。
従来の、複数の機械装置に対してワークを流す経路を複数通り適宜設定可能である場合のワーク搬送システムの為のワーク搬送条件設定制御では、生産ラインの機械装置等のハードウェア側の諸条件を制御プログラムに精密に記述する等により組み込んでおり、データベースを変更可能にテーブル化して組み込んでいなかったため、機械装置の追加、配置の変更、搬送経路の変更等が生じた場合には、その制御プログラムの記述を大幅に修正しなければならず、汎用性と柔軟性に欠けるものであった。
本発明の目的は、汎用性と柔軟性に優れる生産ラインのワーク搬送条件設定装置を提供すること、生産ラインの機械装置等を変更した場合にも容易に対応可能な生産ラインのワーク搬送条件設定装置を提供することである。
請求項1の生産ラインのワーク搬送条件設定装置は、複数機種のワークに対して種々の作業を行う複数の機械装置とこれら複数の機械装置の間でワークを自動搬送する搬送手段とを備えた生産ラインにおける、前記搬送手段で複数の機械装置の間でワーク搬送する搬送条件を設定する装置において、各機械装置毎に識別情報と配置位置情報と作業可能なワーク機種情報と作業工程順序情報とを定義した機械装置定義テーブルと、機種別の各ワークの作業工程順序と各作業工程の作業時間を設定した作業時間定義テーブルと、機種別の各ワークを機械装置に対しロード,アンロードする際の所要時間を設定したロード,アンロード時間定義テーブルとを格納したデータベース記憶手段と、前記データベース記憶手段のデータを用いて、複数の機械装置の仮想稼働状態をシミュレーションするシミュレーション手段と、前記シミュレーション手段から各機械装置のワーク搬出要求を受けて、その機械装置の識別情報とワーク機種情報とワーク搬出要求時間と作業工程順序情報とを書き込んで記憶する搬出要求情報作成手段と、前記シミュレーション手段から各機械装置のワーク搬入要求を受けて、その機械装置の識別情報とワーク搬入要求時間とを書き込んで記憶する搬入要求情報作成手段と、前記搬出要求情報作成手段から受ける情報と前記搬入要求情報作成手段から受ける情報とを照合し、適合する機械装置の搬出要求時間の早い順及び適合する機械装置の搬入要求時間の早い順に前記搬送手段による複数の機械装置の間におけるワーク搬送条件を設定する搬送条件設定手段とを備えたことを特徴としている。
データベース記憶手段の、機械装置定義テーブルには、各機械装置毎に識別情報と配置位置情報と作業可能なワーク機種情報と作業工程順序情報とが定義されており、作業時間定義テーブルには、機種別の各ワークの作業工程順序と各作業工程の作業時間が設定されており、ロード,アンロード時間定義テーブルには機種別の各ワークを機械装置に対しロード,アンロードする際の所要時間が設定されている。前記シミュレーション手段は、データベース記憶手段のデータを用いて、複数の機械装置の仮想稼働状態をシミュレーションする。
搬出要求情報作成手段は、シミュレーション手段から各機械装置のワーク搬出要求を受けて、その機械装置の識別情報とワーク機種情報とワーク搬出要求時間と作業工程順序情報とを書き込んで記憶していく。搬入要求情報作成手段は、シミュレーション手段から各機械装置のワーク搬入要求を受けて、その機械装置の識別情報とワーク搬入要求時間とを書き込んで記憶していく。搬送条件設定手段は、搬出要求情報作成手段からの情報と搬入要求情報作成手段からの情報とを照合し、適合する機械装置の搬出要求時間の早い順及び適合する機械装置の搬入要求時間の早い順に搬送手段による複数の機械装置の間におけるワーク搬送条件を設定する。
請求項2の生産ラインのワーク搬送条件設定装置は、請求項1の発明において、各機械装置はワークを加工する加工装置であることを特徴としている。
請求項1の発明によれば、データベース記憶手段と、シミュレーション手段と、搬出要求情報作成手段と、搬入要求情報作成手段と、搬送条件設定手段とを設け、複数の機械装置の仮想稼働状態をシミュレーションし、そのシミュレーションによりワークの搬出要求、搬入要求を作成し、各機械装置からのワークの搬出要求、搬入要求を時々刻々演算してそれらの情報を更新していく。
そして、上記の搬出要求と搬入要求とを照合し、適合する機械装置の搬出要求時間の早い順及び適合する機械装置の搬入要求時間の早い順に搬送手段による複数の機械装置の間におけるワーク搬送条件を設定するため、複数機種のワークについて適切にワーク搬送先の機械装置を設定できるうえ、機械装置の変更や工場レイアウトの変更の際にも、データベース記憶手段の機械装置定義テーブルなどを変更するだけで対処することができ、汎用性と柔軟性に優れる。
請求項2の発明によれば、各機械装置はワークを加工する加工装置(マシニングセンタ等)であるため、複数の同様又は同種の機械装置により、複数機種のワークを加工する生産ラインにおけるワーク搬送条件を適切に設定することができる。
本発明は、生産ラインのワークの搬送条件を設定するワーク搬送条件設定装置に関するものであり、以下、本発明を実施する為の最良の形態について図面に基づいて説明する。
図1は、生産ラインLを、この生産ライン制御用コンピュータ10(以下、コンピュータという)のディスプレイ12の画面に表示した例を示し(図4参照)、この生産ラインLには、複数機種のワークW(例えば、複数車種の自動車用エンジンのシリンダブロック)に種々の加工を施す複数の同種又はほぼ同種の機械装置1(加工装置、マシニングセンタ)を含む複数の機械装置1が2トラック、4列に配置されている。
左側の第1のトラック2Aには前記コンピュータ10で制御される1台のローダー3A(搬送手段)がトラック2Aに沿って移動自在に配設されている。但し、ローダー3Aは複数台設置する場合もある。このローダー3Aは作業空間の上方に架設された2条のレール(図示略)に沿って移動し、トラック2Aの両側の列の機械装置1に対してワークWを搬出入する。各機械装置1に対応するローダー停止位置が設定され、各ローダー停止位置には位置検出センサ4が設けられ、位置検出センサ4の検出信号がコンピュータ10に供給される。
右側の第1のトラック2Bには前記コンピュータ10で制御される1台のローダー3B(搬送手段)がトラック2Bに沿って移動自在に配設されている。このローダー3Bは作業空間の上方に架設された2条のレール(図示略)に沿って移動し、トラック2Bの両側の列の機械装置1に対してワークWを搬出入する。尚、ワークWはパレットに載置され固定された状態でパレットと共に搬送される。各機械装置1に対応するローダー停止位置が設定され、各ローダー停止位置には位置検出センサ4が設けられ、位置検出センサ4の検出信号がコンピュータ10に供給される。
各機械装置1には、ATC(Auto Tool Changer)とAPC(Auto Pallet Changer) とが装備されており、図1に明記されてないが、画面中の各機械装置1には加工中のワークWと、搬入済み加工待ちワークW又は加工済み搬出待ちワークWとが識別可能に表示される。機械装置1にワークWを搬入する姿勢も予め設定され、その姿勢となるようにワークWが搬入される。図2は、機械装置1とAPC5を模式的に示すもので、1対の治具としてのパレットPa,Pbは同等のものであるが、制御上にてそれらを識別する為の識別情報(治具番号、例えば1,2)が予め設定される。
図3は、何れかの指定された機械装置1のパレットをディスプレイ12の画面に表示した例を示し、少なくとも、加工中のワークWを載置したパレットPa、そのワークW、搬入側パレットPb1及びそのワークW、搬出側パレットPb2、搬入側パレットPb1をクランプするのに要するクランプ時間(c/t)、搬出側パレットPb2をアンクランプするのに要するアンクランプ時間(uc/t)、APC5を介してパレットの交換を行うパレット交換時間(APC /t)、加工時間(Proc/t)などが表示されている。
尚、実機においては、搬入側パレットPb1と搬出側パレットPb2とは同じものであるが、ワークWの搬出入を制御上において明確化する為にそれらを区別して表示している。この図3の画面には、上記以外の種々の必要な情報が表示され、或いは画面に表示されているアイコンを指定することで別ウインドを表示して種々の情報を表示可能になっている。
図4に示すように、この生産ラインLを制御するコンピュータ10は、入出力インターフェイスを含み、このコンピュータ10はホストコンピュータ100とデータ送受信可能に接続され、このコンピュータ10には、複数の位置検出センサ4からの検出信号が供給され、このコンピュータ10からの制御信号が、2台のローダー3A,3Bと、機械装置1のコントローラ20へ供給される。このコンピュータ10には、ハードディスク装置11(データベース記憶手段に相当)と液晶ディスプレイ12とが接続されている。
図5に示すように、前記コンピュータ10及びハードディスク装置11には、シミュレーションプログラム13、データベース14、動的データ15が格納されている。前記データベース14は、機械装置定義テーブル、ワークの機種/工程別加工時間定義テーブル、ロード・アンロード時間定義テーブル、センサ位置定義テーブルなどを有する。
図6に示すように、ワークの機種/工程別加工時間定義テーブルは、各機種のワーク(V6LH, V6RH・・など)についての、工程番号(ストリングの欄の追番)と各工程の加工所要時間(例えば、9分11秒)とを定義したものである。
図7に示すように、機械装置定義テーブルは、各機械装置1別に、機械名(機械装置識別情報)、ローダー名、加工可能な工程名、治具番号(パレットPa,Pbの識別情報)、ワークWの機種名、搬入時の姿勢などを定義したテーブルである。機械名は、識別記号(例えば、第1のトラックを示すA)と、2桁のローダー番号(例えば、01)と、生産ラインLのトラック2A,2Bにおける機械装置1の配置位置である位置検出センサ4のセンサ番号(例えば、02)の5文字で定義されている。
図8に示すように、ロード・アンロード時間定義テーブルは、全部のワークWに共通に設定されるものであり、各機械装置1にワークWを搬入するのに要する所要時間と搬出するのに要する所要時間とを、ワーク搬入の姿勢別にテーブルにしたものである。
図9に示すように、センサ位置定義テーブルは、各トラック2A,2B別に、複数の位置検出センサ4について、センサ番号と、所定の基準位置からの距離とを対応付けたテーブルである。
図5に示すように、シミュレーションプログラム13は、機械装置仮想稼働プログラム、搬送先設定プログラム、搬送ローダー制御プログラム、情報制御プログラムなどを含む。機械装置仮想稼働プログラムは、各機械装置1について、全部のワークWに関して、ワークWを加工する複数工程のうちの現在該当する加工工程を行うのに要する時間を機種/工程別加工時間定義テーブルに基づいて計時し、機械装置1を実際に稼働させているかのようにシミュレーションするプログラムである。
このプログラムを実行することにより、各機械装置1において各加工工程を終了したときは、その機械装置1から当該ワークWを搬出すべきこと、その機械装置1に新たなワークWを搬入すべきことが分かる。このシミュレーションにより得られるデータが、情報制御プログラムにより、動的データ15における、搬出要求書出しテーブル、搬入要求書出しテーブルに書き込まれる。ここで、前記機械装置仮想稼働プログラムが「シミュレーション手段」に相当し、情報制御プログラムが「搬出要求情報作成手段」と「搬入要求情報作成手段」に相当し、搬送先設定プログラムが「搬送条件設定手段」に相当する。
搬送先設定プログラムは、図14,図15のフローチャートに示すように、搬出要求書出しテーブルのデータから搬出要求時間順リストを更新し、搬入要求書出しテーブルのデータから搬入要求時間順リストを更新し、また、上記のフローチャートには明記されてないが、搬出可能先リストと搬入可能先リストを更新し、ローダー3A,3Bによる各ワークWの搬送元、搬送先を設定するものである。搬送ローダー制御プログラムは、上記の搬送先設定プログラムにより設定された情報に基づいて、指定された搬送先へワークWを搬送するようにローダー3A,3Bを制御するものである。
動的データ15における、搬出要求書出しテーブルには、図10に示すように、ワークWの搬出を要求している機械装置1の機械名、工程番号、加工完了したワークWの機種名(Part No)、ローダー番号、位置検出センサ4のセンサ番号、治具番号、搬出要求書込み時間(Call Time)などが更新しながら記憶される。
動的データ15における、搬入要求書出しテーブルには、図11に示すように、ワークWの搬入を要求している機械装置1の機械名、ローダー番号、位置検出センサ4のセンサ番号、治具番号、搬入要求書込み時間(Call Time)などが更新しながら記憶される。
動的データ15における、搬出要求時間順リストは、図12に示すように、搬出要求書出しテーブルの複数組のデータを搬出要求書込み時間の早いもの順に配置したものである。搬入要求時間順リスト(図示略)は、搬入要求書出しテーブルの複数組のデータを搬入要求書込み時間の早いもの順に配置したものである。
動的データ15における、搬入可能先リストは、図13に示すように、搬出要求時間順リストにおける時間順の早いものから順に、各搬出要求に応じて搬出してから搬入可能な搬入可能先リストであり、この搬入可能先リストは、搬出要求時間順リストと機械装置定義テーブルと搬入要求時間順リストのデータに基づいて、搬出要求の早いものから順に、搬入要求の早いものから順に且つ搬入可能なものをリストアップしたものである。
動的データ15における、搬出可能先リスト(図示略)は、搬入要求時間順リストにおける時間順の早いものから順に、各搬入要求に応じて搬出可能な搬出可能先リストであり、この搬出可能先リストは、搬入要求時間順リストと機械装置定義テーブルと搬要求時間順リストのデータに基づいて、搬入要求の早いものから順に、搬出要求の早いものから順に且つ搬出可能なものをリストアップしたものである。
次に、搬送先設定プログラムについて図14、図15のフローチャートに基づいて説明する。尚、フローチャート中のSi(i=1,2,・・・)は各ステップを示す。この制御が開始されると、制御対象の対象ローダー(第1のトラック2Aのローダー3A又は第2のトラック2Bのローダー3B)がロック状態か否か判定され(S1)、その判定がYesのときはS1へリターンし、その判定がNoのときはS2に移行し、S2において対象ローダーをロック状態にして制御不能にしておく。
次に、対象ローダーが作業中(ワークを搬送中)か否か判定し、その判定がYesのときは、S12へ移行して対象ローダーのロックが解除され、その後リターンする。対象ローダーが作業中でないときには、S4において、搬出要求時間順に、対象ローダーに係る搬出要求を抽出し、搬出要求時間順リストへ書き込む。
即ち、シミュレーションプログラムのうちの機械装置仮想稼働プログラムを実行することにより、各機械装置1からワークを搬出することを要求する搬出要求が演算されて、搬出要求書出しテーブルに格納されており、同様に、各機械装置1にワークWを搬入することを要求する搬入要求が演算されて、搬入用書出しテーブルに格納されている。
そこで、前記のS4においては、搬出要求書出しテーブルにおける搬出要求時間の早いものから順に、機械装置定義テーブルのデータと、搬出要求書出しテーブルのデータとから、ローダー番号と、機械装置の機械号と、ワークの識別番号(機種番号)が一致する搬出要求書出しテーブルにおける全フィールド名のデータと、機械装置定義テーブルにおける姿勢というフィールド名のデータを抽出して、搬出要求時間順リストを更新する。
次に、S5において対象ローダーへの搬出要求有るか否か判定し、その判定がNoのときはS12へ移行して対象ローダーのロックが解除され、その後リターンする。他方、S5の判定がYesのときは、S6において、対象ローダーに係る、各搬出要求別に且つ搬出要求時間順に、搬出要求に適合する搬入要求を搬入要求時間順に抽出し、搬入可能先リストに書き込む。
即ち、S6では、搬入要求の早いもの順に、搬入要求書出しテーブルと、機械装置定義テーブルのローダー番号と治具番号と機械装置の機械名が一致し、機械装置定義テーブルのローダー番号と搬出要求時間順リストのローダー番号、機械装置定義テーブルの工程番号と搬出要求時間順リストの工程番号(Proc No.) 、機械装置定義テーブルの機種番号( 機種情報) と搬出要求時間順リストの機種番号が、夫々一致している搬入要求書出しテーブルにおける機械名、ローダー番号、センサ番号、機械装置定義テーブルの姿勢、搬入要求書出しテーブルの治具番号というフィールド名のデータを抽出し、搬入可能先リストに書き込む。
次に、S6からS7に移行し、S7において、対象ローダーへの搬入要求が有るか否か判定し、その判定がNoのときはS6へ戻り、その判定YesのときはS8において、搬出要求書出しテーブルから該当データを削除し、搬入要求書出しテーブルから該当データを削除する。次に、S9において対象ローダーの状態を動作中に切り替える。
以上のようにして、対象ローダーにより搬送すべきワークについての搬出元、搬入先が決定されるため、次のS10において、コンピュータのRAMのワークメモリに格納しているローダー属性の項目データを書き換える。この場合、From情報(搬出元に関する情報)として、搬出元の機械装置1の識別情報(機械名)、搬出元のセンサ番号、搬出元のワーク姿勢、などの情報が書き換えられ、また、To情報(搬入先に関する情報)として、搬入先の機械装置1の識別情報(機械名)、搬入先のセンサ番号、搬入先のワーク姿勢、などの情報が書き換えられる。尚、この搬送先設定制御において、ローダー2A,2Bの搬送速度は、予め設定された所定速度で移動するものとして搬送時間が演算される。
次に、S10からS11に移行して、対象ローダーの動作開始制御が呼び出され、次にS12において対象ローダーのロックが解除されてローダーの搬送制御が実行され、その後制御はS1へリターンする。
次に、以上の生産ラインのワーク搬送条件設定装置の作用、効果について説明する。
コンピュータ10とハードディスク装置11に、機械装置定義テーブルと、機種/工程別加工時間定義テーブルとロード・アンロード時間定義テーブルとセンサ位置定義テーブルとからなるデータベースを格納し、このデータベースのデータに基づいて、シミュレーションプログラムより、複数の機械装置 の仮想稼働状態とワーク仮想搬送状態をシミュレーションする。そして、そのシミュレーションの結果からワークWの搬出要求、搬入要求のデータを作成しながら更新していき、それら搬出要求、搬入要求のデータからワークWの搬送条件を設定する。
そして、上記の搬出要求と搬入要求とを照合し、適合する機械装置1の搬出要求時間の早い順及び適合する機械装置1の搬入要求時間の早い順にローダー3A,3Bによる複数の機械装置1の間におけるワーク搬送条件を設定するため、複数機種のワークWについて適切にワーク搬送先の機械装置1を設定することができる。しかも、生産ラインにおける、機械装置1の数を変更したり、レイアウトを変更したりした場合にも、コンピュータ10及びハードディスク装置11に格納したデータベースのデータを変更するだけで対処することができ、汎用性と柔軟性に優れる。
各機械装置1はワークWを加工する加工装置であるため、複数の同様又は同種の機械装置1により、複数機種のワークWを加工する生産ラインにおけるワーク搬送条件を適切に設定することができる。
前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
生産ラインLは2トラックのものに限定されず、1トラックの生産ライン、3トラック以上の生産ラインにも、本発明を適用可能である。また、各トラックのローダー は1台に限らず、複数台のローダーを設ける場合もある。また、ワークは、自動車用のシリンダブロックに限定されるものではなく、種々のワークを加工したり、組み立てたりする生産ラインに本発明を適用可能である。
本発明の実施例に係る生産ラインのレイアウトの表示例を示す図である。 機械装置のAPCの説明図である。 機械装置のパレットの表示例の説明図である。 生産ラインの制御系のブロック図である。 コンピュータに設けたシミュレーションプログラムとデータベースと動的データの説明図である。 機種/工程別加工時間定義テーブルの要部表示例を示す図である。 機械装置定義テーブルの要部表示例を示す図である。 ロード・アンロード時間定義テーブルの表示例を示す図である。 センサ位置定義テーブルの要部表示例を示す図である。 搬出要求書出しテーブルの要部表示例を示す図である。 搬入要求書出しテーブルの要部表示例を示す図である。 搬出要求時間順リストの要部表示例を示す図である。 搬入可能先リストの要部表示例を示す図である。 搬送先設定プログラムのフローチャートの一部である。 搬送先設定プログラムのフローチャートの残部である。
符号の説明
L 生産ライン
1 機械装置
3A,3B ローダー
4 位置検出センサ
10 コンピュータ
11 ハードディスク装置
12 液晶ディスプレイ
13 シミュレーションプログラム
14 データベース
15 動的データ

Claims (2)

  1. 複数機種のワークに対して種々の作業を行う複数の機械装置とこれら複数の機械装置の間でワークを自動搬送する搬送手段とを備えた生産ラインにおける、前記搬送手段で複数の機械装置の間でワーク搬送する搬送条件を設定する装置において、
    各機械装置毎に識別情報と配置位置情報と作業可能なワーク機種情報と作業工程順序情報とを定義した機械装置定義テーブルと、機種別の各ワークの作業工程順序と各作業工程の作業時間を設定した作業時間定義テーブルと、機種別の各ワークを機械装置に対しロード,アンロードする際の所要時間を設定したロード,アンロード時間定義テーブルとを格納したデータベース記憶手段と、
    前記データベース記憶手段のデータを用いて、複数の機械装置の仮想稼働状態をシミュレーションするシミュレーション手段と、
    前記シミュレーション手段から各機械装置のワーク搬出要求を受けて、その機械装置の識別情報とワーク機種情報とワーク搬出要求時間と作業工程順序情報とを書き込んで記憶する搬出要求情報作成手段と、
    前記シミュレーション手段から各機械装置のワーク搬入要求を受けて、その機械装置の識別情報とワーク搬入要求時間とを書き込んで記憶する搬入要求情報作成手段と、
    前記搬出要求情報作成手段から受ける情報と前記搬入要求情報作成手段から受ける情報とを照合し、適合する機械装置の搬出要求時間の早い順及び適合する機械装置の搬入要求時間の早い順に前記搬送手段による複数の機械装置の間におけるワーク搬送条件を設定する搬送条件設定手段と、
    を備えたことを特徴とする生産ラインのワーク搬送条件設定装置。
  2. 各機械装置はワークを加工する加工装置であることを特徴とする請求項1に記載の生産ラインのワーク搬送条件設定装置。
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