CN110914774B - 设计信息生成装置及设计辅助系统 - Google Patents

Abstract

一种设计信息生成装置(2)，其具有：必要操作信息生成部(21)，其基于产品的几何信息(102)、组装信息(103)及作业工序信息(101)，生成表示为了达到目标状态而向对象部件实施的操作的必要操作信息(105)；作业限制生成部(22)，其基于几何信息(102)、组装信息(103)及作业工序信息(101)，决定对象部件的位置或作用力的至少任1个限制条件而生成作业限制信息(106)；以及作业主体选定部(23)，其基于必要操作信息(105)、作业限制信息(106)及作业主体信息(108)，对满足用于实现必要操作信息(105)的必要操作能力及作业限制信息(106)的限制条件这两者的作业主体进行选定，生成包含所选定的作业主体的信息在内的工序设计信息(109)。

Description

设计信息生成装置及设计辅助系统

技术领域

本发明涉及在生产系统的设计中使用的设计信息生成装置及设计辅助系统。

背景技术

在专利文献1中公开了一种组装顺序生成装置，其以生产系统的高效化为目的，从3DCAD(3Dimensional Computer Aided Design)模型自动生成作业性高的顺序。

专利文献1：日本特开2015－171736号公报

发明内容

但是，根据上述现有技术，只不过能够设计组装顺序及组装方向。因此，存在难以作为整体而得到高效率的生产系统这样的问题。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种设计信息生成装置，该设计信息生成装置能够得到还包含除了组装工序以外的工序在内的、高效率的生产系统。

为了解决上述的课题，并达到目的，本发明是一种设计信息生成装置，其生成对对象部件进行加工而生产产品的生产系统的工序设计信息，该设计信息生成装置的特征在于，具有：必要操作信息生成部，其基于所述产品的几何信息、组装信息及作业工序信息，生成表示为了达到目标状态而向所述对象部件实施的操作的必要操作信息；作业限制生成部，其基于所述几何信息、所述组装信息及所述作业工序信息，决定所述对象部件的位置或作用力的至少任1个限制条件而生成作业限制信息；以及作业主体选定部，其基于所述必要操作信息、所述作业限制信息及所述作业主体信息，对满足用于实现所述必要操作信息的必要操作能力及所述限制条件这两者的作业主体进行选定，生成包含所选定的作业主体的信息在内的工序设计信息。

发明的效果

根据本发明，具有下述效果，即，能够得到还包含除了组装工序以外的工序在内的、高效率的生产系统。

附图说明

图1是表示具有实施方式1所涉及的设计信息生成装置的设计辅助系统的结构的图。

图2是表示在实施方式1中对作业对象进行组装工序及检查工序时的作业时间的第1例的图。

图3是表示在实施方式1中对作业对象进行组装工序及检查工序时的作业时间的第2例的图。

图4是表示在实施方式1中对作业对象进行组装工序及检查工序时的作业时间的第3例的图。

图5是表示实施方式1所涉及的设计信息生成装置的结构的图。

图6是表示实施方式2所涉及的设计信息生成装置的第1结构例的图。

图7是表示实施方式2所涉及的设计信息生成装置的第2结构例的图。

图8是表示实施方式2中的生成标准作业时间信息的标准作业时间生成部的图。

图9是表示实施方式2中的信息共享模型的一个例子的图。

图10是表示实施方式3所涉及的设计信息生成装置的第1结构例的图。

图11是表示实施方式3中的标准作业时间更新部的图。

图12是表示实施方式3所涉及的设计信息生成装置的第2结构例的图。

具体实施方式

下面，基于附图，对本发明的实施方式所涉及的设计信息生成装置及设计辅助系统详细地进行说明。此外，本发明不受本实施方式限定。

实施方式1

图1是表示具有本发明的实施方式1所涉及的设计信息生成装置的设计辅助系统的结构的图。图1所示的设计辅助系统10具有显示装置1和设计信息生成装置2。向设计信息生成装置2输入作为输入信息的作业工序信息101、几何信息102及组装信息103。从设计信息生成装置2输出作为输出信息的设计信息104。

作业工序信息101是包含与组装及检查等相对于对象部件所需的操作及操作完成判定相关的目标值的信息。几何信息102是表示最终性的部件间的几何式的约束条件及位置关系的产品的设计信息。组装信息103是规定各部件间的相对性的位置关系，从这些部件被组装至成为最终性的位置关系为止的部件的变迁信息。

输入至设计信息生成装置2的输入信息存储于外部数据库。而且，设计信息生成装置2根据需要从该外部数据库取得输入信息。对输入信息进行存储的外部数据库可以是汇集地存储于存储装置，也可以是利用云的云型数据库。

设计信息生成装置2根据这些输入信息，基于预先登记的作业主体信息而选定作业主体，输出设计信息104。被输入了设计信息104的显示装置1对选定的作业主体进行显示。参照了显示装置1的用户能够知晓在设计信息生成装置2中选定的作业主体。此外，关于显示装置1，能够例示出PC(Personal Computer)的监视器及FA(Factory Automation)仪器的显示部等。

在设计信息生成装置2中，判定作业工序信息101的各工序的由作业主体实施的执行可否进行，选择适合于各工序的作业主体。在这里，作业主体是指作业工序信息101的各工序的作业的执行单元，关于作业主体，能够例示出人即作业者、以及作为机械装置的专用机及通用机。此外，在设计信息生成装置2中，作业者不会根据熟练度被区分，而是作为配置的人被对待。但是，在为了设定作业工序信息101的各工序而需要考虑各作业者的能力的情况下，可以基于数值化的各作业者的能力而对各工序的可否执行进行判定。

此外，专用机是与特定的目的相对应而单独地设计的装置，是为了使检查工序、输送工序、加工工序或螺钉紧固工序等各工序自动化而具有特定的尺寸，难以沿用于其他目的的装置。另外，通用机是通过内部程序或工具的更换而还能够沿用于其他目的的装置，关于通用机能够例示出工业用机器人或NC(Numerical Control)加工机等。

在这里，作为本实施方式的前提，对生产系统设计上的课题及用语的定义进行说明。首先，对生产系统设计中的必要设计信息进行说明。在设计产品的生产系统的情况下，基于3DCAD的设计信息等的几何信息而决定的、组装作业的次序及作业性，虽然对于产品的高效的生产是重要的，但并非仅通过组装作业的次序及作业性而决定生产系统整体的设计。在构成生产系统的生产设备的运转中，还包含除了组装以外的作业，如果没有考虑到除了组装以外的作业，则无法设计效率良好的生产系统，产品的高效生产是困难的。

此外，关于在产品的生产中除了组装以外的作业，举出精加工、表面处理、焊接、检查工序、半成品的搬运、半成品的暂存(buffer)等。在生产系统的设计中，为了对生产变动的抗性强、防止效率的降低而将这些作业排列，进一步与设备设计相匹配地进行。根据JISZ8206，工序被分类为加工、检查、搬运及停滞。加工是包含部件组装、切削及研磨等加工、螺钉或连接器这样的部件的组装，经过该工序而产生附加价值的工序。检查是对是否是目标性能及目标状态进行确认的工序。搬运是在从前一工序向下一工序转换时，使对象部件的位置及姿态变化的工序。停滞是不使对象部件的状态变化而使时间经过的工序。此外，作为半成品以有意地设计的时间使对象部件停留于其所在处，吸收整体的变动的工序即暂存工序是停滞的一个例子。另外，在作业者或机械装置处停留对象半成品，无法向下一工序搬运的状态也包含于停滞。

此外，在下面的说明中，作业工序并不限定于组装作业，属于JIS Z 8206的检查、搬运及停滞的工序也包含于作业工序。一般来说，在生产系统的设计中，优选使除了加工以外的工序，即检查、搬运及停滞尽可能地少。

除此以外，作为与作业工序类似的工序，存在与成为对象的部件或半成品的操作不直接相关的随附作业工序。在随附作业工序中，包含以工具的更换为代表的准备刀具的操作、及对必要的信息进行记录的输入操作。此外，随附作业工序被与作业工序相区分地对待。

在这里，首先对仅考虑加工中的组装而进行工序设计的情况进行说明。在1个组装工序的执行需要大量时间的情况下，同时应该研究使多个重复工序自动化。具体地说，在螺钉紧固方向相同且螺钉的尺寸全部相同的情况下，应该研究将多根螺钉紧固同时自动地执行的螺钉紧固专用机的设置。但是，仅对于螺钉紧固专用机的设置而言，没有考虑到在螺钉紧固的前后工序中存在的、将通过螺钉紧固的部件投入装置的时间、及从装置取出部件的时间，为了满足生产节拍时间的规格而存在改良的余地。

接下来，对还考虑除了组装以外的作业而实施设计的情况进行说明。在考虑组装作业的组装方向及作业性的情况下，关于基于上述的组装方向的统一性以及组装时的部件间的几何式的关系的旋转及搬运的实现性，使用3DCAD及CAE(Computer AidedEngineering)进行研究。另一方面，在考虑除了组装以外的作业的设计中，考虑外观检查或性能评价检查这样的检查工序的执行、及检查的执行环境或部件向检查装置的开始位置的搬运、向半成品箱的搬运等，研究产品完成所需的一系列的作业工序，对必要的装置及夹具进行设计。

接下来，对在设计完成后，针对一系列的产品完成所需的作业工序进行作业者的分配，实际开始生产的情况进行说明。如果各作业工序中的前后的延迟几乎不发生地从各工序生产出半成品，则作业者的手不会停止，能够得到理想性的生产性能。但是，实际上，各作业者的生产节拍存在波动，如果暂存的设计不适当，则会在某工序中产生等待时间，生产节拍拉长。另外，如果着眼于各作业者，则在前后的工序中发生了延迟的情况下，有时作业者的手会暂时地停止。由此，无法在实际的工序中得到理想性的生产性能，大多是生产效率降低。通常，生产技术者以作业者的手不停止的方式设计工序，但在通过相同的生产线一边频繁地切换不同的品种、一边进行生产的情况下，或在通过缩短要求生产节拍时间而进行了作为作业者的人工作业的合理化后的生产系统进行生产的情况下，有时根据作为作业者的人的集中力或身体状况等的不同，生产效率变得不稳定。

下面，对通过作业工序的时间和前后工序的关系而发生等待时间的具体例进行说明。在时间长的工序的前后，有时进行作业工序的并行化，或相对于1个作业主体而进行针对多个个体或者多个部件的作业工序的分配。即，在时间长的工序中准备多个作业主体，例如准备2个作业主体，由此将作业时间变为一半而减少停滞时间，在作业主体的等待时间进行其他作业工序的分配而同时地进行多个工序。但是，在时间长的工序的完成等待期间通过进行其他工序而无法将作业立即完成等情况下，有时反而会使成为瓶颈的工序的停滞时间增加。

图2是表示对作业对象进行组装工序及检查工序时的作业时间的第1例的图。在图2中，在上图示出与作为作业对象的产品A相关的时间，在下图示出与作业主体相关的时间。在图2中，在组装A后进行检查，然后进行组装B，但相当于搬运的移送作业也包含于作业时间。在这里，为了变得简单，例示出移送作业仅发生在组装A、B及检查的各工序之间的情况。在图2中，第1作业主体承担组装A、B，第2、3的作业主体承担检查，但检查工序的时间长，该时间是瓶颈。在这里，例如设为第1作业主体是人即作业者，第2、3的作业主体是专用机。此时，应该以在作为瓶颈的检查工序的前后尽可能不使作业对象停滞为目标，但在图2中作为作业者的第1作业主体等待检查工序的完成，因此成为作为作业者的第1作业主体具有停滞时间的状态。

图3是表示对作业对象进行组装工序及检查工序时的作业时间的第2例的图。在图3中，作为作业者的第1作业主体，对作为作业对象的从产品编号(1)至(3)为止的产品A连续地进行组装A，因此不等待检查工序的完成，是作为作业者的第1作业主体没有停滞时间的状态。但是，在图3中，尽管作为专用机的第2作业主体的针对产品编号(1)的检查工序已完成，但作为产品编号(1)的作业对象要等待作为作业者的第1作业主体的针对产品编号(3)的组装A的完成，因此成为作为产品编号(1)的作业对象具有停滞时间的状态。即，检查完成品在检查装置内停滞，因此作业对象的停滞时间变长，生产节拍时间降低。

图4是表示对作业对象进行组装工序及检查工序时的作业时间的第3例的图。如图4所示，如果随着作为瓶颈的检查工序的完成而将作业对象送至下一工序，则能够设为生产节拍时间最不浪费的状态。在第1作业主体中暂时中断的针对产品编号(3)的组装A稍后再次开始。如图4所示为了随着检查工序的完成而将作业对象送至下一工序，需要与检查工序的完成有关的信息共享。但是，在作业主体为作业者的情况下，还设想到根据作业主体的能力的不同，信息共享不是有效的情况，作业时间有可能不稳定。因此，例如从专用机取出作业对象的移送作业优选由专用机进行。

如上所述，在设计作业工序时，为了使作业工序的整体变得高效，关注于各工序的完成时刻，为了节省浪费而设计作业主体的工序的方法是有效。此时，对于人即作业者和机械装置而言，要考虑作为作业主体的性质不同的情况，不仅是作业工序本身的时间，以在作业工序的前后不发生浪费的方式选定作业主体是有效的。

另外，近年来，由于消费者的需求的多样化，为了多品种少量生产而大多采用单元生产方式，但在该情况下针对1个作业者需要分配多个工序。因此，要求作业者的熟练度，但由于各作业者的熟练度存在波动，因此针对每个作业者的作业时间存在波动。在这里，还考虑使用2名作业者将前后的作业者的延迟由另一个作业者弥补(cover)，由此实现作业时间的稳定化。

此外，作为其他方法，也可以进行产品设计的修正，例如可以减少螺钉的根数而缩短螺钉紧固的作业工序的生产节拍时间，但在本实施方式中以通过作业主体的选定而实现生产率的提高为目的，以产品设计已经确定完成作为前提。

如以上说明所述，作业主体的选定是重要的。另外，关于由多个工序构成的作业工序，着眼于前后相连所发生的浪费时间而评价作业效率也是重要的。因此，在本实施方式中，为了改善生产工序，对生产工序中的作业主体的特性的差异进行定义，对通过自动化实现的效率的提高进行评价。作业主体的选定是伴随各作业主体的信息共享的能力对各作业工序的执行时间进行评价，由此能够实现生产工序的效率提高。

图5是表示本发明的实施方式1所涉及的设计信息生成装置的结构的图。图5所示的设计信息生成装置2具有必要操作信息生成部21、作业限制生成部22和作业主体选定部23，生成对对象部件进行加工而生产产品的生产系统的工序设计信息109。

向必要操作信息生成部21输入作业工序信息101、产品的几何信息102、以及以满足几何信息102的干涉条件的方式解析得到的表示组装顺序的组装信息103。从必要操作信息生成部21输出必要操作信息105。在作业工序信息101中，为了仅通过作业者实现组装顺序，可以将由3DCAD设计者研究出的结果用作初始值。另外，作业工序信息101的提取可以通过动作捕捉器等的传感器自动测量作业主体的动作，也可以有效使用与相同的产品相关的过去的数据库，或者也可以基于事先定义及记述的作业要领书而由用户定义。

必要操作信息生成部21基于产品的几何信息102、组装信息103及作业工序信息101，生成表示为了达到目标状态而向对象部件实施的操作的必要操作信息105。首先，在必要操作信息生成部21中，从几何信息102提取部件间或部件和周边环境之间的设为目标的几何关系。另外，必要操作信息生成部21使用设为目标的几何关系和组装顺序，关于进行组装的部件和被进行组装的部件，提取初始位置及结束位置的候选。即，确定在作业台上进行组装的情况下或在空中进行组装的情况下的位置及姿态的基准，根据该基准而大致定义限制条件。为了生成必要操作信息105而应该满足的限制条件是通过生产周期中的某时刻下的位置及姿态、或将该时刻连续而得到的轨道进行定义的。在必要操作信息105中，除此以外，关于作业工序中的作业对象，还对特定的部位或时刻T下的必要的作用力进行定义。

具体地说，被进行组装的部件设置于作业台上，将进行组装的部件由作业主体抓持而组装这一限制条件能够作为位置关系的限制条件而预先定义。关于具体的位置关系的数值，只要是根据基于过去的设计数据等的数据库而决定即可。并且，使用作业工序信息101，还关于组装前后所需的操作而对应该满足最低限度的信息进行定义。

关于作用力，按照下述方式规定必要操作信息105。首先，按照组装顺序而决定组装方向，但在组装需要力的情况下，需要放置于作业台之上而通过来自作业台的反作用力实现的支撑，因此要求来自作业台上部的朝下的动作。另外，组装所需的力是根据几何信息102所示的设计上的公差、以及部件及周边环境的材质而预先具体地进行了数值化，被定义于必要操作信息105。

另外，在检查工序中，与检查内容相对应的具体指标的数值及检测对象被定义为目标。具体地说，如果检查工序为目视试验，则需要成为采样的缺陷的检测能力，因此对缺陷的颜色、形状及大小等进行规定，将对它们进行检测的感测能力定义为必要操作信息105。或者，如果检查工序为异响的检查，则关于正常音的频率或波形图案、以及设想的异响的频率或波形图案而对分别检测的能力通过数值进行定义，定义为必要操作信息105。如上所述，必要操作信息105是针对每个作业而定义的，与作业工序信息101各自相关联地输出。

作业限制生成部22基于几何信息102、组装信息103及作业工序信息101，决定对象部件的位置或作用力的至少任1个限制条件而生成作业限制信息106。在作业限制生成部22中，通过至少由位置或力决定的限制，将与轨道或操作力相关的限制条件定义为作业限制信息106。

作业限制信息106和必要操作信息105的差异点在于，作业限制信息106是随附于作业工序信息101的工序的推行，没有直接对作业进展做出贡献，但定义出为了作业工序信息101的工序的实现而需要满足的条件。具体地说，将与周边物的干涉所涉及的位置及力的上限值、以及作业工序信息101的各工序所能够花费的时间的上限值规定于作业限制信息106。

具体地说，作为针对基于作业工序信息101、几何信息102及组装信息103而从必要操作信息生成部21输出的必要操作信息105的限制信息，对为了使得不与设置于周边的仪器发生碰撞而用于动作的位置及力的至少任一者进行限制。在作业限制信息106对位置进行限制的情况下，在不可接触及干涉时，成为对作业主体的可动区域进行规定的信息。例如，如果作业主体为机器人臂，则在试图再现必要操作信息105所规定出的作业主体的移动的情况下，设想机器人臂的肘部部分与周边环境发生碰撞。因此，关于与在如上所述的周边设置的仪器的碰撞，将周边环境作为不可与作业主体发生干涉的区域而对机器人臂的可动区域进行定义。

或者，在虽然容许接触及干涉，但如果作用的力超过一定的上限值则会将周边环境或对象部件破坏的情况下，对作用的力设定上限值。该上限值关于作业对象，通过组装顺序和在几何信息102各自中在作用方向可以施加的力进行定义即可。关于作业主体或周边环境，设定规格中所规定的不损坏的值即可。

在使用如上所述的限制条件的基础上，在为了提高作业性而设计为在与作业工序信息101的各工序相对应的周边仪器的几何信息102中加入了定位夹具的情况下，除了被约束的位置及姿态、可作为上限的作用力的限制条件以外，还可以追加基于环境成本信息的限制条件。环境成本信息是需要对用于进行作业的仪器或设备进行投资的成本的概算。基于该环境成本信息的环境成本的总和被用于作业主体选定部23中的总成本的估算。具体地说，通过向作业限制信息106中加入几何式的限制而使得位置及姿态不变动，从而作为作业主体对简化的低成本的机械装置进行选定，其结果实现能够以总成本满足用户的要求的结构。

另外，除此以外，针对作业工序信息101的各工序，作业主体所容许的可占有区域作为布局信息而包含于作业限制信息106。

作业主体选定部23根据作业工序信息101、必要操作信息105、作业限制信息106、用户信息107及作业主体信息108对作业主体进行选定，生成工序设计信息109而输出。在这里，在作业主体信息108中包含满足必要操作信息105及作业限制信息106的、可执行作业的多个作业主体的信息。作业主体能够例示出作业者、工业用机器人或者NC加工机等通用机，或者进行特定的检查的图像处理装置及对正常动作进行确认的试验装置等专用机。另外，在作业主体信息108中还包含基于过去的实绩等的各作业主体的能力信息。

关于作业主体信息108所包含的作业主体的能力而举出：由位置及姿态表示的可动范围、作业主体能够输出至对象物的作用力、作业动作时的最大速度及平均速度、标准作业时间、信息共享模型、包含占有面积的设置条件、与供给电源相关的限制、以及与配线相关的限制。另外，作为通过必要操作信息105定义的能力，与检查相关的能力、向作业工序信息101的各工序的可否对应的信息也包含于作业主体信息108。

作业主体选定部23基于必要操作信息105、作业限制信息106及作业主体信息108，对满足用于实现必要操作信息105的必要操作能力及作业限制信息106的限制条件这两者的作业主体进行选定，生成包含所选定出的作业主体的信息的工序设计信息109。并且，从与满足用户信息107的要求的条件最接近的顺序起，将选择出的作业主体及对应的作业工序信息101的工序作为工序设计信息109而从作业主体选定部23输出。

此外，在用户信息107中，包含作业工序信息101所包含的工序中的被容许的成本、作业工序信息101所包含的各工序的处理时间、整个工序所需的处理时间、可投入的资源信息。此外，在资源信息中包含作业者的能力及人数和机械装置的能力及台数。特别地，关于成本的条件，对将通过作业限制信息106规定出的夹具类的成本及作业主体的成本合并而得到的总成本、与通过用户信息107设定的目标成本进行比较而确认是否满足条件。

如以上说明所述，实现设计信息生成装置2，该设计信息生成装置2具有：必要操作信息生成部21，其基于对象部件的几何信息102、组装信息103及作业工序信息101，关于向对象部件实施的操作及操作完成判定的目标值而对必要操作信息105进行定义；作业限制生成部22，其基于与对象部件相关的几何信息102、组装信息103及作业工序信息101，决定与相对于对象部件的位置或力的任意者相关的作业限制信息106；以及作业主体选定部23，其基于必要操作信息105、作业限制信息106和作业主体信息108，提取能够满足必要操作及作业限制的作业主体，输出能够实现作业工序信息101的各工序的作业主体。

根据本实施方式，针对作业工序信息101，不仅能够按照组装工序，还能够按照多个作业工序信息101的工序的特性对作业主体进行选择。因此，在研究实现高效化的设计的情况下，能够在全作业工序的范围作为工序设计信息109而自动地得到成为候选的作业主体信息108。其结果，生产系统设计所花费的工序修正的时间被大幅地削减，能够使效率大幅地提高。

实施方式2

图6是表示本发明的实施方式2所涉及的设计信息生成装置的第1结构例的图。此外，图6所示的设计信息生成装置2A能够应用于图1所示的设计辅助系统10。图6所示的设计信息生成装置2A构成为在图5所示的设计信息生成装置2中追加评价部24，取代作业主体选定部23而具有作业主体选定部23A。评价部24从作业主体选定部23A取得工序设计信息109，基于工序设计信息109对与对象工序相关的时间进行评价，由此输出对该对象工序中的作业主体附带优劣的评价信息110。作业主体选定部23A基于评价信息110和用户信息107的要求而重新选定作业主体。工序设计信息109是包含于作业工序信息101的、表示针对每个作业工序而选择出的作业主体的信息。此外，在这里，在与对象工序相关的时间中，包含工序整体时间、停滞时间、移送时间及检查时间中的至少任1个。

评价部24对各作业主体实际地进行了作业的情况下的效率进行数值化而实施评价。该评价是使用赋予了多个模式的变动要素的作业工序信息101的各工序的仿真而进行的。在这里，作为变动要素，举出各工序的标准作业时间的变动。

评价信息110包含至少对各作业工序所花费的时间进行评价而得到的信息。在这里，时间的评价信息能够例示出生产节拍时间、独立作业时间及停滞时间。生产节拍时间及独立作业时间示出相对于标准作业时间的差值。停滞时间表示相对于0的差值。输入了评价信息110的作业主体选定部23A进行与用户信息107的比较，对作业主体的选择信息附带优劣。

图7是表示本发明的实施方式2所涉及的设计信息生成装置的第2结构例的图。在图7中，与图6的不同点在于对作业主体信息108进行了具体化。即，在图7中，向作业主体选定部23A的输入是可动范围信息108a、作业工序可否信息108b、标准作业时间信息108c及信息共享模型108d。在这里，在与作业工序信息101的各工序相关的必要操作信息105中，规定执行各个作业的标准作业时间及定义的目标时间。这些时间值在作业工序信息101中使用预先规定的值。另外，在作业工序信息101未规定的情况下，设为定义并使用标准作业时间信息108c。标准作业时间信息108c可以基于作业工序信息101及用户输入信息111而生成。图8是表示生成标准作业时间信息108c的标准作业时间生成部31的图。图8所示的标准作业时间生成部31基于作业工序信息101及对成为由用户输入的作业工序信息101的各工序的基准的作业时间进行表示的用户输入信息111而生成标准作业时间信息108c。标准作业时间生成部31可以设置于设计信息生成装置2A的内部，也可以设置于设计信息生成装置2A的外部。用户输入信息111是由用户操作输入装置而输入的信息，且是对成为与作业工序信息101的各工序有关的基准的作业时间进行表示的信息。或者，也可以取代用户输入信息111，有效使用与作业工序信息101的各工序相对应的过去的生产线的信息或统计数据而构成标准作业时间模型，生成标准作业时间。

例如，关于检查工序和其前后的移送作业，对研究停滞时间变得最小的作业主体的生产设计进行说明。向作业主体选定部23A输入可动范围信息108a、输送夹具所需的定位能力即作业工序可否信息108b及标准作业时间信息108c。另外，定义出信息共享模型108d。

信息共享模型108d是下述模型，即，在作业主体为人的情况下无法实现其他作业主体的进展的信息共享或在信息共享产生延迟，在为机械装置的情况下不发生延迟而能够信息共享。例如，定义为“作业者在作业中关于机械设备的信息必须观察显示器进行确认，无法相对于信息更新无延迟地共享作业工序信息”。另一方面，机械装置在与能够实现设备间的信息共享的网络连接的情况下，能够在线地取得信息，即使考虑到通信的延迟，也能够以作业者所无法比拟地迅速地取得信息。因此，机械装置能够定义为“即使在作业中途，也能够共享包含进展的当前的作业工序信息”。关于作业者，也能够通过使用声音而与目视相比效率地实现信息共享，但依然会伴有漏听或认知错误等风险。图9是表示信息共享模型的一个例子的图。在图9中示出了1个工业用机器人、3个机械设备、1个加工机和1名作业者。在图9中，工业用机器人、机械设备和加工机通过通信仪器正在信息共享，但作业者由于对在显示仪器中显示的信息进行目视确认，因此信息取得是间歇性的，无法实现信息共享。

如上所述，定义信息共享模型的目的在于，对所要选择的作业主体间的时间延迟进行评价，将各作业主体作为各作业工序的作业主体是否适当进行明确化。

在将各作业工序总体地评价的情况下，存在由于无法掌握前后工序的信息而产生的延迟。即，在上述的检查工序和前后的输送工序中，假设在检查工序在整体工序中是最花费时间的工序的情况下，检查工序的处理时间相对于生产节拍时间而处于支配性地位，因此如果在检查工序的前后发生了停滞，则其会直接导致生产节拍时间的延迟。

因此，要求迅速地检测到检查工序的完成，立即地投入下一个组装品或半成品，但有时在分配人即作业者的情况下，如果作业者自身在进行检查工序后直接进行移送，则没有时间损失，但在检查工序复杂或通过电气的输入输出进行的情况下，检查工序本身是由专用机承担的，作业者仅承担向对象物的装置的投入和从装置的取出。在如上所述的情况下，作业者无法对检查工序的完成进行检测，因此使用信息共享模型定义为作业者不适于该作业工序。作业者由于“在其他作业中无法进行信息共享”，因此不适于机械装置的检查工序前后的取出，进行定义能够通过由信息共享模型进行的设计及评价而实现。

在针对作业工序的作业主体的选择不适合的情况下，通过作业主体的选择而在处理时间产生差异，因此在通过仿真得到的停滞时间的分析结果中也产生差异。如上所述，评价部24使用仿真进行停滞时间的评价，将包含停滞时间的评价信息110输出至作业主体选定部23A。

作业主体选定部23A基于输入的评价信息110所包含的停滞时间的信息，考虑与用户的要求所包含的成本及要使用的作业区域的大小相关的事项中的至少任1个而对作业主体进行选定。

如以上说明所述，根据本实施方式，在对变更了作业主体后的多个工序的作业时间或效率进行评价的情况下，依赖于作业主体信息108而产生的各作业主体间的性能的差异作为整体的作业时间而变得明确。即，由在作业主体选定部23A中被选定的各作业主体的变更所引起的效率的变化的程度能够定量地比较或评价。因此，能够防止生产系统设计的返工，使生产系统设计的效率提高。

在以上说明的本实施方式中，对评价停滞时间的方式进行了说明，但本发明并不限定于此，可以对全部工序时间、移送时间、检查时间或组装时间进行评价。此外，移送时间不与检查及组装相对应，而是位置及姿态变化的时间。另外，组装时间是将多个部件组合而成为1个部件的作业所需的时间。

实施方式3

图10是表示本发明的实施方式3所涉及的设计信息生成装置的第1结构例的图。此外，图10所示的设计信息生成装置2B能够应用于图1所示的设计辅助系统10。图10所示的设计信息生成装置2B构成为评价部24将评价信息110输出至工序重新设计部25。工序重新设计部25基于评价信息110而调换作业工序信息101的工序顺序，或将作业工序信息101的工序的一部分并行化而对作业工序信息进行重新设计，输出重新设计后的作业工序信息101a。而且，向设计信息生成装置2B取代作业工序信息101而是输入重新设计后的作业工序信息101a。在评价信息110中包含多个作业主体间的作业时间的差异，即性能差异。该性能差异是在评价部24中基于工序设计信息109进行计算而生成的。评价部24关于各作业主体，对针对各作业工序信息101的各工序进行了分配的情况下的作业时间进行计算而比较。此外如果基于该性能差异，则作业工序信息101的用户信息107所涉及的用户的要求严格，有时看不到满足用户的要求的作业主体和作业工序信息101的组合。例如，关于作业工序整体所花费的处理时间，对不存在在用户的要求时间内能够完成作业的作业主体的情况进行说明。通常，针对串联地连接的作业工序信息101的各工序，仅单纯地调换次序在作业工序整体的作业时间中不发生变化。与此相对，通过将作业工序信息101的各工序不是串联而是并行化，从而能够缩短作业时间。例如，在停滞时间产生期间作业主体的作业连1个也没有的情况下，着手下一个部件的组装作业这样的作业工序信息101的重新设计符合并行化。

根据作业工序的并行化，对作业工序信息101的全部各工序选择作业者，通过以在作业者的作业环境设置的作业对象的固定或组装性的提高为目的的夹具而实现高效化，也能够使用暂存实现对中途工序的延迟等的抗性强的设计。作为作业主体，人即作业者的姿态变更这样的操作自由度高于机械装置，存在对附带动作的实现及工序的微修正等的抗性强的长处。但是，人即作业者如上所述能够进行多样的作业，另一方面，存在下述短处，即，进行等待以使得不超过机械装置的完成定时而没有浪费，无法主动地操作机械装置所具有的功能安全。另外，人即作业者虽然能够使用按钮或光幕这样的设备而知晓，但难以在确保安全的情况下以最短时间使机械设备动作。

一般来说，生产节拍是由全部工序内的处理时间长的工序决定的。在希望稍微减少生产节拍的情况下，工序设计者重点要进行将可成为瓶颈的长时间的工序前后所花费的时间缩短的工序设计。此时，与上述的对象物相对于装置的投入及取出动作对应的作业者的积极的有效使用在以下方面存在问题。

首先，如果针对对象物相对于装置的投入及取出动作而分配专业的作业者，则等待检查工序的时间的人力成本会浪费。另外，在等待检查工序的时间进行其他作业的情况下，作为作业者的人难以定时良好地将作业中断，因此实质上使生产节拍时间降低。

如果将作业中断的定时是周期性的，则通常修正作业工序信息101的工序，以与对象物相对于装置的投入及取出的定时相匹配的方式构成作业工序信息101。另一方面，如图2、3所示这样，将作业中断的定时在本作业和其他作业中大多没有准确地同步。在该情况下，如果作业者为人，则由于反复的中断而使集中力降低，其结果，有可能作业的效率不断下降。但是，如果使对象物相对于该装置的投入及取出委任给机械装置，则效率提高。其原因在于具有下述特性，即，能够使用检查装置的检查工序何时完成这一信息，计算用于向对象物的投入及取出转换的时刻以使得没有浪费，在该时刻能够可靠地将作业中断。

如图10所示，通过导入工序重新设计部25而能够解决如上所述的问题。工序重新设计部25基于从评价部24输出的评价信息110，在期待的作业效率没有达到目标的情况下，例如，使相对于某作业工序的作业主体的数量增加而将作业并行化，或对作业工序的次序或者向作业主体的工序的分配进行变更而进行作业工序信息101的变更，由此能够关于生产系统设计而重新设计。此时，考虑成本，可以针对作业主体的增加而设置上限及与作业主体的选项有关的限制。另外，关于作业工序信息101的各工序的变更，预先登记了向能够变更的工序的操作，对此只要用户关于许可操作的选项而罗列地探索进行即可。

另外，在工序重新设计部25被导入时，可以同时地关于作业主体信息108的一部分即标准作业时间信息108c而设为能够变更的结构。图11是表示标准作业时间更新部32的图。图11所示的标准作业时间更新部32基于作业工序信息101及作业时间数据库信息112对标准作业时间信息108c进行更新，生成更新后的标准作业时间信息108ca。在作业时间数据库信息112中包含各工序的实际的作业时间，并且也可以包含执行了各工序时的错误件数。更新后的标准作业时间信息108ca取代标准作业时间信息108c而输入至作业主体选定部23B。由此，在作业主体的条件变更时，能够在考虑了与实际的作业主体的停滞时间相关的风险后进行研究，因此能够针对实际的生产系统而实现高精度的模型化，提高评价信息110的精度。

此外，图10的设计信息生成装置2B通过在内部自动地重复探索而使评价信息110的精度提高，但本实施方式并不限定于此。也可以是基于用户的输入，工序重新设计部输出重新设计后的作业工序信息的结构。

图12是表示本发明的实施方式3所涉及的设计信息生成装置的第2结构例的图。在图12所示的设计信息生成装置2C中，取代图10所示的设计信息生成装置2B中的工序重新设计部25而具有工序重新设计部25a。工序重新设计部25a向显示操作装置1a输出评价信息110。

显示操作装置1a是显示装置和输入装置一体化的结构，是对信息进行显示且基于用户的操作而输入信息的装置。显示操作装置1a能够例示出触摸面板。但是，显示操作装置1a也可以是显示装置和输入装置彼此独立地设置。

设计信息生成装置2C的用户一边参照基于在显示操作装置1a显示出的评价信息110的显示内容，一边通过显示操作装置1a进行操作。由此，用户例如能够将存在多个的错误项目的一部分设为在工序的重新设计时的评价中不使用的设定。

显示操作装置1a基于用户的操作而输出用户输入信息。来自显示操作装置1a的用户输入信息输入至工序重新设计部25a。工序重新设计部25a在工序重新设计部25的处理中组合用户输入信息而输出重新设计后的作业工序信息101a。根据图12所示的结构，能够在工序的重新设计中立即反映用户的意图，能够将重新设计后的工序设为反映了用户的意图的工序。

根据以上说明的本实施方式的结构，在通过当前的作业工序和对其分配的作业主体的数量无法达到期望的作业效率或成本的情况下，通过对与相对于作业工序的作业主体的数量相关的设计进行变更，从而能够与以往相比高效地发现能够达到作为目标的生产效率的生产系统的设计候选。

以上的实施方式所示的结构，表示本发明的内容的一个例子，也能够与其他公知技术进行组合，在不脱离本发明的主旨的范围，也能够对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

1显示装置，1a显示操作装置，2、2A、2B、2C设计信息生成装置，10设计辅助系统，21必要操作信息生成部，22作业限制生成部，23、23A、23B作业主体选定部，24评价部，25、25a工序重新设计部，31标准作业时间生成部，32标准作业时间更新部，101作业工序信息，102几何信息，103组装信息，104设计信息，105必要操作信息，106作业限制信息，107用户信息，108作业主体信息，108a可动范围信息，108b作业工序可否信息，108c标准作业时间信息，108ca更新后的标准作业时间信息，108d信息共享模型，109工序设计信息，110评价信息，111用户输入信息，112作业时间数据库信息。

Claims (7)

1.一种设计信息生成装置，其生成对对象部件进行加工而生产产品的生产系统的工序设计信息，

该设计信息生成装置的特征在于，具有：

必要操作信息生成部，其基于所述产品的几何信息、组装信息及作业工序信息，生成表示为了达到目标状态而向所述对象部件实施的操作的必要操作信息；

作业限制生成部，其基于所述几何信息、所述组装信息及所述作业工序信息，决定所述对象部件的位置或作用力中的至少任1个限制条件而生成作业限制信息；

作业主体选定部，其基于所述必要操作信息、所述作业限制信息及作业主体信息，对满足用于实现所述必要操作信息的必要操作能力及所述限制条件这两者的多个作业主体进行选定，生成包含所选定的所述多个作业主体的信息在内的工序设计信息；以及

评价部，其基于所述工序设计信息，对与对象工序相关的时间进行评价，由此输出对该对象工序中的作业主体附带优劣的评价信息，

所述作业主体选定部基于所述评价信息和用户信息的要求而对作业主体进行重新选定。

2.根据权利要求1所述的设计信息生成装置，其特征在于，

在所述用户信息中包含所述作业工序信息所包含的工序中的被容许的成本、作业工序信息所包含的各工序的处理时间、整个工序所需的处理时间、可投入的资源信息。

3.根据权利要求1或2所述的设计信息生成装置，其特征在于，

所述作业主体信息包含信息共享模型，该信息共享模型在作业主体为人的情况下无法实现其他作业主体的进展的信息共享、或在信息共享产生延迟，在为机械装置的情况下能够无延迟地实现信息共享。

4.根据权利要求3所述的设计信息生成装置，其特征在于，

所述作业主体信息包含预先定义出的、对象工序的作业所花费的时间即标准作业时间信息，

该设计信息生成装置具有标准作业时间生成部，该标准作业时间生成部基于所述作业工序信息、以及通过用户输入的表示成为所述作业工序信息的各工序的基准的作业时间的用户输入信息，生成所述标准作业时间信息。

5.根据权利要求4所述的设计信息生成装置，其特征在于，

具有工序重新设计部，该工序重新设计部基于所述评价信息，将所述作业工序信息的工序顺序调换，或将所述作业工序信息的工序的一部分并行化而对作业工序信息进行重新设计。

6.根据权利要求5所述的设计信息生成装置，其特征在于，

具有标准作业时间更新部，该标准作业时间更新部基于所述作业工序信息及包含所述作业工序信息的各工序的实际的作业时间的作业时间数据库信息，对所述标准作业时间信息进行更新。

7.一种设计辅助系统，其特征在于，具有：

权利要求1至6中任一项所述的设计信息生成装置；以及

显示装置，其对由所述设计信息生成装置输出的信息进行显示。

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