CN112930501A - 生产支援系统 - Google Patents

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Abstract

一种生产支援系统(10)，其基于包括用于特定应该生产的产品的信息、应该生产的数量或者个数和应该结束生产的日期在内的订单，生成用于生产该产品的工序，其中，具备输入部(34)、预定表运算部(12)、工序分解信息提供部(18)和工序指令部(14)，该输入部输入订单；该预定表运算部基于从输入部输入的订单，生成包括与为了生产由订单特定的产品所需要的多个作业机械、各作业机械承担的工序和为了执行各工序所需要的时间有关的信息在内的预定表；该工序分解信息提供部将生成的预定表的各工序分解为作为各作业机械可解释并执行的信息的多个任务；该工序指令部基于来自工序分解信息提供部的任务，向各作业机械输出指令。

Description

生产支援系统
技术领域
本发明涉及一种适合于多品种少量生产或者多品种变量生产的生产支援系统。
背景技术
在制造业中，为了与各种需要对应，在多种多样的标准的产品基础上，准备各种各样的选项，由称为所谓的大规模定制的制造方法来适合于多品种少量生产或者多品种变量生产。作为以这样的多品种少量生产或者多品种变量生产为目的的生产系统的一例，在专利文献1中，记载了一种系统，该系统在具有多个制造工序的多品种变量制造生产线中，按照各品种以标准的方式正确地作成合乎生产线的实际状况的工序流程，并正确地按照各品种进行工序流程的内容的变更。
【在先技术文献】【专利文献】
【专利文献1】日本特开平09-260235号公报
发明内容
发明所要解决的课题
近来，市场的需要常常变化，而且其变化非常快。因此，为了与这样的变化的需要对应，适合于维持高的生产性的多品种少量生产或者多品种变量生产的生产系统的构筑成为困难。
本发明以解决这样的以往的问题为技术课题，以提供一种可容易地生成生产性高的工序的生产系统为目的，在该生产系统中使多种加工机混合来进行加工。
为了解决课题的手段
为了实现上述目的，根据本发明，提供一种生产支援系统，其基于包括用于特定应该生产的产品的信息、应该生产的数量或者个数和应该结束生产的日期在内的订单，生成用于生产该产品的工序，其特征在于，具备输入部、预定表运算部、工序分解信息提供部和工序指令部，该输入部输入订单；该预定表运算部基于从输入部输入的订单，生成包括与为了生产由订单特定的产品所需要的多个作业机械、各作业机械承担的工序和为了执行各工序所需要的时间有关的信息在内的预定表；该工序分解信息提供部将生成的预定表的各工序分解为作为各作业机械可解释并执行的信息的多个任务；该工序指令部基于来自工序分解信息提供部的任务，向各作业机械输出指令。
发明的效果
对生产系统来说，基于包括抽象性的且保持不变的不能执行的产品名、产品号码或者模型号码、数量或者个数、交付日期在内的订单，生成将该订单的内容进行了更具体化的预定表，并基于该预定表将各工序分解为作为各作业机械可解释并执行的信息的多个任务，基于任务向各作业机械输出指令。如果由预定表运算部以特定的工序不显著降低生产量、不成为生产工序的瓶颈的方式作成预定表，则可由生产系统全体提高制造效率。另外，根据本实施方式，由于即使使多个产品混合在1个生产系统中也可有效地运用构成生产系统的作业机械，所以可构筑特别适合于多品种少量生产或者多品种变量生产的生产系统。
附图说明
图1是表示基于本发明的优选的实施方式的生产支援系统的框图。
图2是表示与应该制造的产品的产品名、产品号码或者模型号码关联地容纳在工序计划数据库中的工序计划或者基本工序的框图。
图3是表示预定表运算部生成的预定表的一例的图。
图4是以更下位概念的工序表示包括在预定表中的工件运送工序的图。
图5是表示将由切削加工进行的粗加工工序分割为更具体的工序的例的图。
图6是表示将工件安装、拆下工序分割为更具体的工序的例的图。
图7是表示将粗加工工序分割为可按机械级别解释并执行的进一步具体的任务的例的图。
图8是表示将由放电加工进行的精加工工序分割为更具体的工序的例的图。
图9是表示将用于由放电加工进行的精加工的工序分割为可按机械级别解释并执行的进一步具体的任务的例的图。
图10是将工序分层地分割表示的图。
图11是表示与容纳在工序分解信息数据库中的任务关联的信息的图。
图12是表示从工序分解信息提供部向工序指令部输出的一连串的任务的一例的图。
图13是从表示工序分解信息提供部向工序指令部输出的一连串的任务的其它的例的图。
图14是表示可适用本发明的生产系统的一例的框图。
具体实施方式
为了实施发明的方式
以下，参照附图，说明本申请发明的优选的实施方式。
首先，参照图14，其作为可适用本发明的生产系统的一例表示生产系统100。在本例中，生产系统100作为至少1个机床，具有3台机床110、120、130。生产系统100还具备与机床110、120、130连接的生产支援系统10、工位150、刀具站160、及在机床110、120、130和工位150及刀具站160之间运送工件W、刀具T或者电极E的无人运送台车140。
此外，在本发明中，生产系统100的机床110、120、130、及无人运送台车140称为执行工序的作业机械。在图14中，表示了3台机床110、120、130和2台无人运送台车140，但这是简单的例示，本发明不限定于例示的作业机械的种类、个数。
工位150能包括保持未加工工件的供送工位152和保持加工完工件的排送工位154。刀具站160能保持预备的刀具、未使用电极。
机床100是放电加工机，具有放电加工机主体112和容纳了多个电极的电极更换装置114。电极更换装置114随时更换容纳的电极和安装在放电加工机主体112的主轴(未图示)前端的电极E。放电加工机主体112具备相对于主轴的电极E设置成可相对移动的加工槽116。放电加工机主体112、电极更换装置114及加工槽116收容在罩110a内。另外，放电加工机110具备控制放电加工机主体112、电极更换装置114及加工槽116的NC装置的那样的控制装置C1。放电加工机110由电极E对浸渍在充满在加工槽116中的加工液中的工件W进行放电加工。放电加工机主体112能作为细孔放电加工机，刻模放电加工机或者电极放电加工机。
在图14中，作为第一机床的机床120是立式加工中心，具有立式铣床的那样的切削加工机122和容纳了多个刀具的刀具更换装置124。加工机122及刀具更换装置124收容在罩120a内。另外，机床120具备NC装置的那样的控制装置C2。刀具更换装置124按照输入控制装置C2的加工程序，从容纳的多个刀具选择用于加工的刀具来与安装在加工机122的主轴122b上的刀具T随时更换。机床120使安装在主轴122b上的刀具T和安装在工作台122a上的工件W进行相对移动，由刀具T对工件W进行切削加工。
在图14中，作为第二机床的机床130是横式加工中心，具有横式铣床的那样的切削加工机132、容纳了多个刀具的刀具更换装置134和工件更换装置138。加工机132及刀具更换装置134收容在罩130a内。在罩130a上，配设了对进行加工的加工室和工件更换装置138的内部空间之间进行开闭的门130b。另外，机床130具备NC装置的那样的控制装置C3。刀具更换装置134按照输入控制装置C3的加工程序，从容纳的多个刀具选择用于加工的刀具来与安装在加工机132的主轴132b上的刀具T随时更换。在机床130中，工件W经角铁136a安装工作台132a上。机床130使安装在主轴132b上的刀具T和安装在工作台132a上的工件W进行相对移动，由刀具T对工件W进行切削加工。
在工件更换装置138中，未加工工件W′在安装在角铁136b上的状态下待机，该未加工工件W′在当前进行的加工过程结束了时与加工完工件W进行更换。加工完工件W打开设置在工件更换装置138的罩的侧面上的门138a，由无人运送台车140向外部例如暂时保持加工完工件W的排送工位154运送。
无人运送台车140由无线LAN的那样的无线通信与生产支援系统10连接，是由该生产支援系统10控制的无轨道式的无人运送台车，具有多关节式的机器人臂142和安装在机器人臂142的前端的机械手的那样的末端执行器144。末端执行器144可保持工件W或者安装了工件W的托盘(未图示)、刀具T及安装了刀具T的刀具保持架、电极E及安装了电极E的电极保持架(未图示)。
参照图1，生产支援系统10作为主要的构成要素具备预定表运算部12、工序指令部14、推定作业时间提供部16、工序分解信息提供部18、工序计划数据库20、作业时间数据库22、工序分解信息数据库24及多个机械控制部26、28，这些构成要素，能由CPU(中央运算单元)的那样的微处理器、RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)的那样的存储装置、HDD(硬盘驱动器)、SSD(固态驱动器)的那样的存储设备、输入输出端口及包括将它们相互连接的双方向总线在内的1个或者多个计算机装置及有关的软件构成。生产支援系统10与生产系统100的机床110、120、130的控制装置C1、C2、C3连接，向控制装置C1、C2、C3输出指令，或者从控制装置C1、C2、C3接受数据。
通过输入部34向预定表运算部12输入订单。订单，例如能包括特定产品名、产品号码或者模型号码的那样的应该生产的产品的信息、与应该生产的数量或者个数有关的信息和与应该结束生产的日期或者交付日期有关的信息。订单也可以包括与作为来自标准的产品的变更的选项有关的信息。订单能由运用生产系统100的用户或者生产系统100的操作者输入。在生产系统100的用户或者操作者输入的情况下，输入部34能做成经LAN的那样的网络与生产支援系统10连接的计算机装置(个人计算机或者平板电脑)。另外，订单也可以是产品的订货人或者顾客输入。在该情况下，输入部34能做成经互联网连接的订货人或者顾客的计算机装置(个人计算机或者平板电脑)。或者，输入部34能做成经互联网与订货人或者顾客的计算机连接的生产系统100的用户的服务器。
预定表运算部12基于从输入部34输入的订单，参照工序计划数据库20，将预定表向工序指令部14输出。在工序计划数据库20中，与应该制造的产品的产品名、产品号码或者模型号码关联地容纳了如图2所示的那样的工序计划或者基本工序。图2作为一例，表示由高精度的模具加工制造模具A的工序26包括由无人运送台车140将工件W向切削加工用的机床120或者130运送的工件运送工序38、由机床120或者130中的切削加工进行的粗加工工序40、由无人运送台车140将工件W从切削加工用的机床120或者130向放电加工用的机床110运送的工件运送工序42、由放电加工用的机床120中的放电加工进行的精加工工序44及由无人运送台车140将工件W从放电加工用的机床120向排送用的工位154运送的工件运送工序46。
预定表运算部12将参照工序计划数据库20得到的工序计划(图2)向推定作业时间提供部16输出。推定作业时间提供部16参照作业时间数据库22求出在各工序38～46中所需要的时间。在作业时间数据库22中，预先设定并容纳了生产系统100的各作业机械110～140(在后述的图3中，作业机械MC1、MC2、MC3、ED1、ED2、UC1、UC2)的各个都用于执行关联的工序38～46的推定时间。
预定表运算部12统计从推定作业时间提供部16输出的在各工序38～46中所需要的时间，将图3所示的那样的用于由生产系统100按照从输入部34输入的订单制造产品的预定表向工序指令部14输出。在图3中，MC1、MC2、MC3、ED1、ED2、UC1、UC2是作业机械，横轴成为为了各作业机械MC1、MC2、MC3、ED1、ED2、UC1、UC2执行工序所需要的时间。
此外，在图14中，作为可适用本发明的生产系统，对具备2台切削加工用的机床120、130和1台放电加工用的机床110的生产系统100进行了说明，但在图3中，预定表成为用于具备3台切削加工用的机床MC1、MC2、MC3、2台放电加工用的机床ED1、ED2和至少2台无人运送台车UC1、UC2的生产系统的预定表。
图3表示将2个订单#10、#11输入了预定表运算部12的情况。在图3中，作为一例表示的2个订单#10、#11都是图2所示的那样的需要由切削加工进行的粗加工46和由放电加工进行的精加工44的高精度地制作的模具的订单。在图3中，SC1～SC5表示用于制造基于订单#10的模具的各工序，SC6～SC10表示用于制造基于订单#11的模具的各工序。图3的工序SC1～SC5及SC6～SC10与图2的工序38～46的各工序对应。
更详细地说，在图3中，为了制造基于订单#10的模具，未加工工件由无人运送台车UC1向切削加工用的机床MC3运送(SC1)，该未加工工件在机床MC3中由切削加工进行粗加工(SC2)，被进行了粗加工的工件由无人运送台车UC1向放电加工用的机床ED1运送(SC3)，被进行了粗加工的工件在机床ED1中由放电加工进行精加工(SC4)，被进行了精加工的工件由无人运送台车UC1向排送工位运送(SC5)。从图3，对订单#10，能理解在下午17点30分左右全部工序结束。
同样地，为了制造基于订单#11的模具，未加工工件由无人运送台车UC2向切削加工用的机床MC2运送(SC6)，该未加工工件在机床MC2中由切削加工进行粗加工(SC7)，被进行了粗加工工件由无人运送台车UC2向放电加工用的机床ED2运送(SC8)，被进行了粗加工的工件在机床ED2中由放电加工进行精加工(SC9)，被进行了精加工的工件由无人运送台车UC2向排送工位运送(SC10)。从图3，对订单#11，能理解在下午18点30分左右全部工序结束。
这样，预定表运算部12考虑当前可利用的作业机械MC1、MC2、MC3、ED1、ED2、UC1、UC2及为了各作业机械执行各工序SC1～SC5及SC6～SC10所需要的时间，对全部订单#10、#11以可在交付日期内制造产品的方式作成预定表。
工序指令部14，如后述的那样，将从预定表运算部12接受的预定表向工序分解信息提供部18输出。工序分解信息提供部18基于记载在接受的预定表中的各工序SC1～SC5及SC6～SC10，参照工序分解信息数据库24，记载在预定表中的各工序SC1～SC5及SC6～SC10进一步分解。
例如，图2的工件运送工序38(在图3中为工序SC1、SC6)、42(在图3中为工序SC3、SC8)、46(在图3中为工序SC5、SC10)，如图4所示，包括了不能进一步分解的1个工序38′、42′、46′。
与此相对，图2的由切削加工进行的粗加工工序40(在图3中为工序SC2、SC7)，如图5所示，能分解为将未加工工件W例如固定在机床120或者130的工作台122a或者132a上的工件安装工序48、加工工序50、从工作台122a或者132a卸下的工序52。
参照图6，在工件安装工序48(在后述的放电加工的情况下是工序64)或者工件拆下工序52(在后述的放电加工的情况下是工序68)，能分解为使无人运送台车140的机器人臂142朝向供送工位152上的1个工件移动的工序52、由末端执行器144把持该工件的工序54、使机器人臂142朝向机床120的工作台122a或者机床130的工件更换装置138移动的工序56。在工件的拆下工序中，成为与此相反的顺序的工序，但仍然能分解为3个工序。
图5的加工工序50能进一步分解为执行各个加工程序的更具体化的1个或者多个工序。在图7中，加工工序50分解为执行加工程序O0100、O0101及O0102的3个工序58、60、62。
图2的由放电加工进行的精加工工序44(在图3中为工序SC4、SC9)，如图8所示，能分解为将被进行了粗加工的工件W例如固定在机床110的工作台112a上的工件安装工序64、加工工序66、从工作台112a卸下的工序68。图8的加工工序66能进一步分解为准备电极E的工序70和1个或者多个工序，在图9中为执行加工程序O0200、O0201及O0202的3个工序72、74、76。
这样，容纳在工序计划数据库20中的抽象的工序计划或者基本工序，如图10所示，能呈更具体的(抽象度低的)层次地进一步分解为多个工序。
工序分解信息数据库24与作业机械MC1、MC2、MC3、ED1、ED2、UC1、UC2的各个关联地容纳了被进行了分解的具体的工序(任务)。通过这样将各工序分解(细分化)，各工序的内容变得进一步具体，能得到可按机械级别解释并执行的任务。如在图11中作为一例所示的那样，工序分解信息数据库24，对由切削加工来粗加工模具A的工序(图7的工序50)，与作为可执行该工序50的机床的作业机械MC1、MC2、MC3的各个关联地以组合工作台的方式容纳了使用的夹具及任务。
例如，工序指令部14，基于从预定表运算部12接受的预定表，将“由机床(作业机械)MC1实施模具A的粗加工”这样的工序向工序分解信息提供部18输出。工序分解信息提供部18，基于接受的工序，参照工序分解信息数据库24，找到适合于预定表运算部12作成的预定表的夹具、刀具、加工程序、任务，并将它们向工序指令部14输出。
即使在机床MC1和机床MC2的任一个中都能对模具A进行粗加工的情况下，具体的任务、加工时间也不同，由此，在模具A的粗加工中所需要的时间不同。例如，在机床MC1中，如图12所示，在对模具A进行粗加工的情况下，进行如下的工序:由手动(无人运送台车140的末端执行器144)将门(例如，在图14中为门120b)打开(工序80a)，(由无人运送台车140的末端执行器144)将工件W安装在工作台(例如，在图14中为122a)上(工序80b)，由手动(无人运送台车140的末端执行器144)将门(例如，在图14中门为120b)关闭(工序80c)，执行切削加工(工序80d)，再次由手动(无人运送台车140的末端执行器144)将门打开(工序80e)，从工作台拆下工件W(工序80f)，再次由手动将门关闭(工序80g)，与此相对，在机床MC2中，如图13所示，能自动打开门(工序90a)，(由无人运送台车140的末端执行器144)将工件W安装在工作台上(工序90b)，自动关闭门(工序90c)，执行切削加工(工序90d)，再次自动打开门(工序90e)，(由无人运送台车140的末端执行器144)从工作台拆下工件W(工序90f)，再次自动关闭门(工序90g)。这样，用于对模具A进行粗加工的具体的任务，在各机床中可能产生不同的情况。
工序指令部14，基于从工序分解信息数据库24接受的夹具、刀具、加工程序、任务，向各作业机械30、32、……(在图2中为作业机械MC1、MC2、MC3、ED1、ED2、UC1、UC2)输出指令。此时、通过经机械控制部26、28、……向各作业机械30、32、……输出指令，能将各指令变换为机械控制部26，28、……的例如适合于协议的形式的指令。
例如，如模具A的那样的包括已知的产品名、产品号码或者模型号码、数量或者个数、交付日期在内的订单，可以说成对人容易理解的指令或者指示，但不能由生产系统以抽象的形式保持不变地执行。在本实施方式中，可预先设定将订单的内容分解为更具体化的1个或者多个工序的作为工序模型的工序计划，并将其与产品名、产品号码或者模型号码关联地容纳在工序计划数据库20中，作为进一步分解为1个或者多个工序的工序分解信息预先作成工序计划的各工序壁并容纳在工序分解信息数据库24中，在输入了订单时，通过参照数据库20、24，生成可按机械级别根据抽象的指示(订单)解释并执行的进一步具体的任务。
更详细地说，在本实施方式中，预定表运算部12基于被输入的订单作成预定表，基于该预定表，将各工序分解为更具体的工序向形成生产系统的各作业机械30、32、……(在图2中为作业机械MC1、MC2、MC3、ED1、ED2、UC1、UC2)输出指令。预定表运算部12，由于以特定的工序不显著地降低生产量、不成为生产工序的瓶颈的方式作成预定表，所以可由生产系统100全体提高制造效率。另外，根据本实施方式，由于即使使多个产品混合在1个生产系统中，也可有效地运用构成生产系统的作业机械，所以可构筑特别适合于多品种少量生产或者多品种变量生产的生产系统。
此外，在已述的实施方式中，在预定表运算部12作成预定表时，预定表运算部12从推定作业时间提供部16接受预先设定并容纳在作业时间数据库22中的为了生产系统100的各作业机械110～140(作业机械MC1、MC2、MC3、ED1、ED2、UC1、UC2)的各个执行关联的工序38～46所需要的时间的推定值(推定时间)。但是，本发明不限定于此，能将生产系统100的各作业机械110～140(作业机械MC1、MC2、MC3、ED1、ED2、UC1、UC2)的各个在执行各工序时所需要的实际的时间作为实际数据进行收集并积蓄在作业时间数据库22中。由此，可提高预定表运算部12作成的预定表的精度。作为实际数据，能在为了执行工序实际所需要的时间的基础上与执行工序时的气温、使用的刀具、夹具等关联。另外，也可以经互联网等的网络收集并容纳具备了同样的作业机械110～140(作业机械MC1、MC2、MC3、ED1、ED2、UC1、UC2)的其它的工厂的实际数据。
【符号的说明】
10：生产支援系统
12：预定表运算部
14：工序指令部
16：推定作业时间提供部
18：工序分解信息提供部
20：工序计划数据库
22：作业时间数据库
24：工序分解信息数据库
100：生产系统
100：机床
110：放电加工机
110a：罩
112：放电加工机主体
112a：工作台
114：电极更换装置
116：加工槽
120：机床
120a：罩
120b：门
122切削加工机
122a：工作台
122b：主轴
124：刀具更换装置
130：机床
130a：罩
130b：门
132：切削加工机
132a：工作台
132b：主轴
134：刀具更换装置
136a：角铁
136b：角铁
138：工件更换装置
138a：门
140：无人运送台车
142：机器人臂
144：末端执行器
150：工位
152：供送工位
154：排送工位
160：刀具站。

Claims (6)

1.一种生产支援系统，其基于包括用于特定应该生产的产品的信息、应该生产的数量或者个数和应该结束生产的日期在内的订单，生成用于生产该产品的工序，其特征在于，具备输入部、预定表运算部、工序分解信息提供部和工序指令部，
该输入部输入订单；
该预定表运算部基于从输入部输入的订单，生成包括与为了生产由订单特定的产品所需要的多个作业机械、各作业机械承担的工序和为了执行各工序所需要的时间有关的信息在内的预定表；
该工序分解信息提供部将生成的预定表的各工序分解为作为各作业机械可解释并执行的信息的多个任务；
该工序指令部基于来自工序分解信息提供部的任务，向各作业机械输出指令。
2.根据权利要求1所述的生产支援系统，其特征在于，还具备工序计划数据库，该工序计划数据库将与为了生产产品所需要的多个作业机械、各作业机械承担的工序和为了执行各工序所需要的时间有关的信息与特定各产品的信息关联地进行容纳。
3.根据权利要求1所述的生产支援系统，其特征在于，还具备工序分解信息数据库，该工序分解信息数据库与容纳在工序计划数据库中的工序和执行该工序的各作业机械关联地容纳任务。
4.根据权利要求1所述的生产支援系统，其特征在于，还具备作业时间数据库，该作业时间数据库将与为了作业机械执行包括在预定表中的工序所需要的时间有关的信息与该工序和作业机械关联地进行了容纳。
5.根据权利要求4所述的生产支援系统，其特征在于，将为了作业机械执行包括在预定表中的工序所需要的实际的时间积蓄在作业时间数据库中。
6.根据权利要求1所述的生产支援系统，其特征在于，作业机械包括多个机床和在机床之间运送工件的无人运送台车。
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