JP2002355724A - 組立分解工程設計支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製品の組立と分解の両方に適用可能な自動組
立・分解工程において、複雑に絡み合う組立要件と分解
要件を同時に踏まえて工程全体を最適化する工程分割を
自動的に行なうことができる工程設計支援装置を提供す
る。 【解決手段】 ＣＡＤシステムで設計された形状モデル
を受け取って組立・分解工程を設計する工程設計支援装
置において、前記形状モデルを表示させるプロダクトモ
デル表示部２１、表示された形状モデルに基づいて組立
・分解情報を入力する組立・分解情報入力部２２、前記
組立・分解情報に基づいて定量的な組立データや分解デ
ータを生成する組立・分解データ生成部２３、前記組立
・分解データを用いて組立・分解作業を検証したりする
ロボットシミュレータ３２、そのロボットシミュレータ
３２により計算される組立・分解コストが最小の組立順
序や分解順序を生成したり各工程の組立・分解コストを
平準化するように組立・分解工程を分割する組立・分解
工程計画部２４を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製品設計者が考慮
している、組立工程や分解工程で必要な情報をそれらの
工程設計に反映させることができる組立・分解工程設計
支援装置に係わり、特に、複数の組立・分解用セルステ
ーションで構成された処理ラインによって製品の組立ま
たは分解を行う工程の設計支援を行なう組立分解工程設
計支援装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、製品開発部門では３次元ＣＡＤな
どを用いて製品設計を行うようになってきた。製品を３
次元形状モデルで設計することにより、従来は試作モデ
ルが完成してから現物を用いて行っていた各評価（解
析，生産性評価，組立性評価，分解性評価など）を、３
次元ＣＡＤを用いて設計段階で評価できるようになり、
作業効率が大幅に向上してきているのである。しかし、
３次元ＣＡＤだけを用いて組立工程や分解工程の製造上
の検討を行うには、部品移動レベルや人・ロボットの動
作レベルでの干渉チェック、および組立性や分解性を評
価するための重力や摩擦や材質などを評価するための機
能が不足しており、十分な評価ができていない。このた
め、製品の試作モデルが完成してから現物を用いて実際
に試行錯誤して組立工程設計や分解工程設計を行う作業
が残る。この問題を解決する方法としては、ロボットシ
ミュレータや製造ラインシミュレータなどを用いて、評
価項目別にレイアウトや干渉チェックなどの評価を行う
方法が一般的である。しかし、そのためには、多くの情
報をロボットシミュレータや製造ラインシミュレータ上
で入力する必要があり、作業効率が悪く実用的でない。
また、本来、ロボットシミュレータや製造ラインシミュ
レータに入力される情報の多くは、製品開発段階で設計
者によって考慮されているが、これらの情報は製品モデ
ルの中に電子化されておらず、組立工程や分解工程にス
ムーズに受け渡されていない。このような問題のうち、
組立工程の問題を解決する方法については、特開平１０
−１２４１３０号公報や特開平１０−２６３９５７号公
報に示された従来技術において、組立作業に必要な情報
をＣＡＤデータに付加し、それらを用いて組立ロボット
の作業計画やタスクプログラミングを行う装置を提案し
ている。しかし、これらの従来技術においてはその情報
を入力するためのヒューマンインターフェースが考慮さ
れていないために、入力作業の効率が悪いし、設計者ま
たはその他の情報入力者が情報を入力する時点で組立性
や組立工程に関する直感的なイメージを持ちにくい。

【０００３】この問題を解決するために、特開平９−１
６５５０号公報に示された組立工程設計支援装置では、
人工現実感を生み出す各種デバイスを利用して、仮想空
間で製品の組立過程の検証を行うようにしているが、こ
のような人工現実感を生み出す各種デバイスは高価で大
掛かりになり、装着にも手間がかかるため、作業効率も
悪い。なお、特開平１０−１２４１３０号公報、特開平
１０−２６３９５７号公報、および特開平９−１６５５
０号公報では、分解工程設計に関しては言及していな
い。一方、分解工程の自動化については特開平１１−２
３９９２６号公報に示された従来技術がある。この従来
技術では、分解ラインで分解された部品の物流を工夫し
て、分解ラインと対に構成された組立ラインで再生され
る製品の部品として使用する。しかし、製品の組立工程
のラインと、製品の分解工程のラインとは、それぞれ別
々に設けられ、独立して稼働されているため、各工程の
ライン設備の設置面積が増大して、設備コストの面で問
題があった。それに対して、特開平９−３００１４４号
公報および特開平１１−２９１１３５号公報に示された
従来技術では、製品の組立と分解の両方に適用すること
が可能な自動組立・分解システムにより、ライン設備の
設置面積および設備コストを縮小し、ライン設備全体と
しての稼働効率を高めようとしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た特開平９−３００１４４号公報および特開平１１−２
９１１３５号公報に示された従来技術では、組立・分解
工程の最適化を人が行う場合、組立要件と分解要件が複
雑に絡み合うため、非常に困難で作業効率が悪かった。
本発明の目的は、前記した各従来技術の問題を解決する
ことにあり、具体的には、製品の組立と分解の両方に適
用することが可能な自動組立・分解工程において、複雑
に絡み合う組立要件と分解要件を同時に踏まえて工程全
体を最適化する工程分割を自動的に行なうことができる
工程設計支援装置を提供することにより、ノウハウや知
識を蓄積していない計画者でも容易に適正な工程設計を
行なうことができ、また、計画者によってバラツキの起
こらない工程設計を実現し、工程設計効率を向上させる
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明では、ＣＡＤシステムを用い
て設計された製品の形状モデルを受け取って組立・分解
工程を設計する工程設計支援装置において、設計された
製品の形状モデルを表示する形状モデル表示手段と、そ
の形状モデル表示手段により表示された形状モデルに基
づいて組立情報および分解情報を入力する組立・分解情
報入力手段と、前記組立情報に基づいて定量的な組立デ
ータを生成したり、前記分解情報に基づいて定量的な分
解データを生成したりする組立・分解データ生成手段
と、前記組立データを用いて組立作業を検証したり、前
記分解データを用いて分解作業を検証したりするロボッ
トシミュレータと、そのロボットシミュレータにより計
算される組立コストが最小の組立順序または分解コスト
が最小の分解順序を自動生成し、さらに、各工程の組立
コストまたは分解コストを平準化するように組立工程ま
たは分解工程を自動的に分割する組立・分解工程計画手
段とを備えたことを特徴とする。また、請求項２記載の
発明では、請求項１記載の発明において、組立・分解工
程計画手段が、組立コストまたは分解コストとして作業
時間、工程設置面積、工具数、治具数、生産設備数、供
給部品数、および作業信頼性のうち、少なくとも一つを
用いる構成にしたことを特徴とする。また、請求項３記
載の発明では、請求項１または請求項２記載の発明にお
いて、作業時間、工程設置面積、工具数、治具数、生産
設備数、供給部品数、および作業信頼性のうちのいずれ
か複数の組立コストまたは分解コストを複合的に扱うた
めの評価関数を定義し編集する評価関数編集手段を備え
たことを特徴とする。また、請求項４記載の発明では、
請求項３記載の発明において、前記評価関数として金銭
的コストを用いる構成にしたことを特徴とする。また、
請求項５記載の発明では、請求項１記載の発明におい
て、組立・分解工程計画手段が、１日の生産量と、設備
単体または人間１人の生産能力とから目標サイクルタイ
ムを求め、各工程作業時間が前記目標サイクルタイムよ
り所定時間以上大きくならないように工程分割を行なう
構成にしたことを特徴とする。また、請求項６記載の発
明では、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発明
において、工程分割する際に工程全体に関わる特定の工
程の組立コストまたは分解コストが著しく悪化する場
合、その特定の工程の組立作業または分解作業をさらに
分解するように組立・分解工程計画手段を構成したこと
を特徴とする。また、請求項７記載の発明では、請求項
１乃至請求項６のいずれかに記載の発明において、組立
・分解工程計画手段が行なった工程分割結果を編集する
組立・分解工程編集手段を備えたことを特徴とする。ま
た、請求項８記載の発明では、請求項３、請求項４、ま
たは請求項７記載の発明において、評価関数編集手段に
より定義された評価関数の各評価項目の重みをニューラ
ルネットを用いて学習する評価項目重み学習手段を備
え、その重みを用いて以後の工程分割に用いる組立コス
トまたは分解コストを計算するように組立・分解工程計
画手段を構成したことを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例を
示す工程設計支援装置を含む設計支援システムのシステ
ム構成図である。図示したように、この実施例の設計支
援システムは、３次元ＣＡＤシステム１１を備えて製品
設計を行う設計支援計算機１、工程設計支援装置を構成
する工程設計情報入力支援計算機２および工程設計支援
計算機３を備えている。そして、設計支援計算機１にお
いて製品設計を行い、設計された製品の３次元形状デー
タをネットワークを介して工程設計情報入力支援計算機
２および工程設計支援計算機３へ送る。また、工程設計
情報入力支援計算機２は、設計された製品の３次元形状
モデル（組立図）などを表示する形状モデル表示手段で
あるプロダクトモデル表示部２１、そのプロダクトモデ
ル表示部２１により表示された３次元形状モデルに基づ
いて組立情報および分解情報を入力する組立・分解情報
入力手段である組立・分解情報入力部２２、その組立・
分解情報入力部２２により入力された組立情報や分解情
報に基づいて定量的な組立データおよび分解データを生
成する組立・分解データ生成手段である組立・分解デー
タ生成部２３、組立コストが最小の組立順序または分解
コストが最小の分解順序を自動生成したり、各工程の組
立コストまたは分解コストを平準化するように組立工程
または分解工程を自動的に分割したりする組立・分解工
程計画手段である組立・分解工程計画部２４、表示装置
２５、キーボードやマウスなどから成る手操作入力部２
６などを備えている。なお、前記プロダクトモデル表示
部２１、組立・分解情報入力部２２、組立・分解データ
生成部２３、組立・分解工程計画部２４は共有のメモリ
とそのメモリ中に記憶されたプログラムに従って動作す
る共有のＣＰＵを有する。また、工程設計支援計算機３
は、移動要素プログラムモジュールである部品移動モデ
ルを記憶しておく部品移動モデル記憶部３１、前記組立
・分解データ生成部２３により生成された組立データま
たは分解データと前記部品移動モデルとを用いて組立作
業および分解作業を検証するロボットシミュレータ３
２、ロボットの機構変換モデルを記憶しておくロボット
機構モデル記憶部３３、組立・分解データ生成部２３に
より生成された組立データまたは分解データを用いて実
行される組立部品および分解部品の移動プログラムと前
記機構変換モデルとからロボット組立・分解動作プログ
ラムを自動生成するロボット組立・分解プログラム生成
部３４、自動生成されたロボット組立・分解動作プログ
ラムを編集する組立・分解プログラム編集部３５、人に
関する人間モデルを記憶しておく人間モデル記憶部３
６、組立・分解データ生成部２３により生成された組立
データまたは分解データを用いて実行される組立部品お
よび分解部品の移動プログラムと前記人間モデルとから
人組立・分解動作プログラムを自動生成する人組立・分
解プログラム生成部３７、自動生成された人組立・分解
動作プログラムを編集する組立・分解プログラム編集部
３８、表示装置３９、手操作入力部４０などを備えてい
る。なお、ロボットシミュレータ３２、ロボット組立・
分解プログラム生成部３４、組立・分解プログラム編集
部３５、人組立・分解プログラム生成部３７、および組
立・分解プログラム編集部３８は共有のメモリとそのメ
モリ中に記憶されたプログラムに従って動作する共有の
ＣＰＵを有する。このような構成で、この実施例では、
工程設計情報入力支援計算機２および工程設計支援計算
機３を用いて組立工程設計および分解工程設計を行な
う。

【０００７】以下、最初に、図１および図２などに従っ
て、この実施例の組立工程設計時の動作を説明する。ま
ず、設計された製品の３次元形状モデル（組立図）をプ
ロダクトモデル表示部２１により表示装置２５に表示
し、表示装置２５の画面上でＧＵＩ（グラフィック・ユ
ーザインタフェース）を用いて、表示された３次元形状
モデル（組立図）中の各部品を例えば手操作入力部２６
内のマウスによりドラッグして所望の位置に所望の姿勢
で移動させる（Ｓ１）。所望の姿勢を指定可能にしたの
は、部品の供給姿勢が任意であること、および経由点に
おいて姿勢を指定したい場合があることによる。なお、
姿勢は例えば３次元形状モデルを用いて画面上でマウス
などでドラッグして回転させることにより変化させる。
このような部品移動を各部品について順番に行う。組立
・分解情報入力部２２はこの部品移動の逆の順番を部品
組立順序としてメモリに記憶する。また、移動先の部品
の位置とその位置での姿勢が組立時の部品挿入位置およ
びそのときの姿勢として記憶する。また、組立位置から
移動させる際の経由点の大雑把な位置とその位置での姿
勢が組立時の経由点の位置および姿勢の入力情報として
メモリに記憶する。なお、マウスで移動先に移動させる
際にその途中で所定時間以上一時停止させたとき、その
停止点を経由点とする。経由点を指定するのは主とし
て、一直線に移動させると他の部品にぶつかる場合であ
るが、ロボットの耐久性や信頼性を考慮して経由点を指
定することにより迂回させる場合もある。次に、移動し
た位置（これは部品挿入位置となる）にある各部品をそ
の位置から組立位置へ前記移動時とは逆の順番で（つま
り組立順に）連続的に移動させるアニメーションを表示
する（Ｓ２）。このアニメーション表示は工程設計者の
組立性評価作業を支援するために行う。このアニメーシ
ョン表示による確認で不具合が見つかった場合、組立・
分解情報入力部２２は一部の部品について前記組立位置
からの移動をやり直させ、記憶しておいた位置情報や組
立順序情報などを更新する。

【０００８】続いて、組立・分解データ生成部２３が、
組立・分解情報入力部２２により入力され、記憶されて
いる部品の挿入位置情報（移動させた位置を示す情報）
および姿勢情報、大雑把な経由点位置・姿勢情報から部
品の組立方向、経由点、部品間の接触情報など組立デー
タを生成する（Ｓ３）。組立方向については、任意に移
動した部品の位置・姿勢と組立図から与えられる組立位
置の相対位置関係から、３軸方向成分の３角関数を解い
て結果を近似する。例えば１軸であれば０°，１８０
°、２軸の合成であれば±３０°，±４５°，±６０
°，±１２０°，±１３５°，±１５０°のいずれかに
近似して組立方向とするのである。経由点については、
プロダクトモデル表示部２１に設定されている３次元座
標の格子点のなかで大雑把に指定した経由点の位置に最
も近いものを選択して、求める経由点とする。部品間の
接触情報（組み立てられた状態での接触情報）について
は、組立方向毎に組立図において部品間の距離を調べ、
予め設定した値以下であれば接触していると判断する。
なお、この接触情報は組立順序を決める際に用いられ
る。次に、組立・分解情報入力部２２は、製品設計者が
設計段階で考慮している組立テキスト情報（ネジ締結や
挿入方法など組立方法に関する情報や自動組立に使用す
るロボットハンドの情報、人組立に使用する工具の情報
など）を入力・編集させ、各部品に対応つけてメモリに
記憶する（Ｓ４）。なお、部品に対応つけて記憶させた
前記組立テキスト情報は後で部品を指定することにより
容易に表示させることができる。すべての構成部品につ
いて組立データが生成されると、工程設計情報入力支援
計算機２は工程設計支援計算機３に組立順序や生成した
組立データなどを渡し（Ｓ５）、それを受け取った工程
設計支援計算機３では、ロボットシミュレータ３２が、
受け取った組立データに示された各組立部品に対応した
移動要素プログラムモジュールを部品移動モデル記憶部
３１から取り出し、指定された組立順序で、挿入位置や
経由点位置など受け取った組立データをそのプログラム
に入力して（Ｓ６）、組立シミュレーションを実行する
（Ｓ７）。さらに、干渉チェック、組立作業時間など組
立作業コスト計算を行い、それらを組立作業を評価する
ための指標として表示装置３９に表示する。なお、移動
要素プログラムモジュール（部品移動モデル）として
は、例えば上置き、横挿入、ネジ締め、Ｅリング挿入、
Ｃリング挿入、ギア組立などに対応したものがある。こ
うして、この実施例によれば、製品設計者が考慮してい
る、組立工程で必要な情報を画面とマウスなどで構成さ
れたわかりやすいヒューマンインターフェースを用いて
簡単に指示したり、設計図に入力したりすることができ
るので、指示または入力された情報をもとに製品の組立
性評価や組立工程設計を容易に行うことができるし、装
置も大掛かりでなくてよい。

【０００９】次に、図１および図３などに従って、この
実施例の分解工程設計時の動作を説明する。まず、設計
された製品の３次元形状モデル（組立図）をプロダクト
モデル表示部２１により表示装置２５に表示し、表示装
置２５の画面上でＧＵＩ（グラフィック・ユーザインタ
フェース）を用いて、表示された３次元形状モデル（組
立図）中の各部品を例えば手操作入力部２６内のマウス
によりドラッグして所望の位置に所望の姿勢で移動させ
る（Ｓ１１）。所望の姿勢に指定可能にしたのは、部品
の取り出し姿勢が任意であること、および経由点におい
て姿勢を指定したい場合があることによる。なお、姿勢
は例えば３次元形状モデルを用いて画面上でマウスなど
でドラッグして回転させることにより変化させる。この
ような部品移動を各部品について順番に行う。組立・分
解情報入力部２２はこの部品移動の順番を部品分解順序
としてメモリに記憶する。また、移動先の部品の位置と
その位置での姿勢が分解時の部品取り出し位置およびそ
のときの姿勢となる。また、移動位置へ移動させる際の
経由点の大雑把な位置とその位置での姿勢を分解時の経
由点の位置および姿勢の入力情報としてメモリに記憶す
る。なお、マウスで移動先に移動させる際にその途中で
一時停止させたとき、その停止点を経由点とする。経由
点を指定するのは主として、一直線に移動させると他の
部品にぶつかる場合であるが、ロボットの耐久性や信頼
性を考慮して迂回させる場合もある。次に、移動した各
部品を元の組立位置から分解位置へ前記移動時の順番で
（つまり分解順に）連続的に移動させるアニメーション
を表示する（Ｓ１２）。このアニメーション表示は工程
設計者の分解性評価作業を支援するために行う。このア
ニメーション表示による確認で不具合が見つかった場合
には組立・分解情報入力部２２は一部の部品について前
記組立位置からの移動をやり直させ、記憶しておいた位
置情報や分解順序情報などを更新する。続いて、組立・
分解データ生成部２３が、組立・分解情報入力部２２に
より入力された部品の取り出し位置（移動させた位置）
・姿勢および大雑把な経由点位置・姿勢から部品の分解
方向、経由点、部品間の接触情報など分解データを生成
する（Ｓ１３）。分解方向については、移動先の位置と
組立図から与えられる組立位置の相対位置関係から、３
軸方向成分の３角関数を解いて結果を近似し、例えば１
軸であれば０°，１８０°、２軸の合成であれば±３０
°，±４５°，±６０°，±１２０°，±１３５°，±
１５０°のいずれかに近似して分解方向とする。経由点
については、プロダクトモデル表示部２１に設定されて
いる３次元座標の格子点のなかで大雑把に指定した経由
点の位置に最も近いものを選択して、求める経由点とす
る。部品間の接触情報については、分解方向毎に組立図
において部品間の距離を調べ、予め設定した値以下であ
れば接触していると判断する。次に、組立・分解情報入
力部２２が、製品設計者が設計段階で考慮している分解
テキスト情報（ネジ緩めや取り出し方法など分解方法に
関する情報や自動分解に使用するロボットハンドの情
報、人分解に使用する工具の情報など）を入力・編集さ
せ、各部品に対応つけてメモリに記憶する（Ｓ１４）。
なお、部品に対応つけて記憶させた前記分解テキスト情
報は後で部品を指定することにより容易に表示させるこ
とができる。

【００１０】すべての構成部品について分解データが生
成されると、工程設計情報入力支援計算機２は工程設計
支援計算機３に分解順序や生成した分解データなどを渡
し（Ｓ１５）、それを受け取った工程設計支援計算機３
では、ロボットシミュレータ３２が、受け取った分解デ
ータに示された各分解部品に対応した移動要素プログラ
ムモジュールを部品移動モデル記憶部３１から取り出
し、指定された分解順序で、取り出し位置や経由点など
受け取った分解データをそのプログラムに入力して（Ｓ
１６）、分解シミュレーションを実行する（Ｓ１７）。
さらに、干渉チェック、分解作業時間など分解作業コス
ト計算を行い、分解作業を評価するための指標として表
示装置３９に表示する。こうして、この実施例によれ
ば、製品設計者が考慮している、分解工程で必要な情報
を画面とマウスなどで構成されたわかりやすいヒューマ
ンインターフェースを用いて簡単に指示したり設計図に
入力したりすることができるので、指示または入力され
た情報をもとに製品の分解性評価や分解工程設計を容易
に行うことができるし、そのための装置も大掛かりでな
くてよい。

【００１１】なお、ロボットシミュレータ３２によるシ
ミュレーションに用いるプログラムはロボット組立・分
解プログラム生成部３４や人組立・分解プログラム生成
部３７が自動生成し、ロボット組立・分解プログラム編
集部３５や人組立・分解プログラム編集部３８により編
集して作成したものである。つまり、ロボット組立・分
解プログラム生成部３４がロボット機構モデル記憶部３
３に登録されている機構変換変換モデルを用いて、組立
部品および分解部品の移動プログラムから一連のロボッ
ト組立・分解動作プログラムを自動生成し、このプログ
ラムを用いてロボットシミュレータ３２が組立・分解動
作をシミュレーションする。また、ロボット組立・分解
プログラム編集部３５において、自動生成されて例示さ
れたロボット組立・分解動作プログラムを編集し、最適
な組立・分解プログラムを生成する。また、人組立・分
解プログラム生成部３７において、人間モデル記憶部３
６に登録されている人間モデルを用いて、組立・分解部
品の移動プログラムから一連の人組立・分解動作プログ
ラムを自動生成し、このプログラムを用いてロボットシ
ミュレータ３２により組立・分解動作をシミュレーショ
ンする。さらに、人組立・分解プログラム編集部３８に
おいて、自動生成されて例示された人組立・分解動作プ
ログラムを編集し、最適な組立・分解動作を生成する。
さらに、ロボットシミュレータ３２は干渉チェックや組
立・分解コスト計算を行い、組立・分解作業を評価する
ための指標として表示する。また、この実施例の工程設
計支援装置では、組立・分解工程計画部２４において、
ロボットシミュレータ３２により計算される組立コスト
または分解コストが最小の組立順序および分解順序を自
動生成し、さらに、各工程の組立コストまたは分解コス
トとして例えば作業時間や、組立部品数または分解部品
数を平準化するように考慮しつつ、工程全体の組立コス
トまたは分解コストを最適化（最小化）するように部品
単位で組立工程分割および分解工程分割を行なう。３次
元ＣＡＤシステムで設計された製品設計情報と、組立・
分解情報入力部２２により入力された組立情報や分解情
報から組立工程分割または分解工程分割を自動生成する
のであるが、この際、ロボットシミュレータ３２により
計算される組立コストまたは分解コストとして例えば作
業時間を算出するように構成し、工程全体の作業時間を
最適化（最小化）するように工程分割する。

【００１２】例えば、作業員やロボットの数から工程を
５分割するような場合、各工程の作業時間が同じになる
ようにするのが工程全体の作業時間を最適化（最小化）
することになるので、一つの方法は、ロボットシミュレ
ータ３２により求められた工程全体の作業時間の５分の
１の時間を求め、その時間に最も近い部品単位の作業終
了時を工程の境界とするのである。しかし、この時間が
必ずしも組立コストや分解コストを最小化する時間では
ない。例えば、この時間で分割することにより同じ設備
や治工具を用いる作業が二つの工程に分かれてしまった
りすると、設備や治工具を複数そろえねばならないと
か、治工具を用意したり、他の治工具に交換したり、設
備や治工具を置く場所のために工程設置面積が増大する
とかいうようなコスト増加要因が発生するのである。し
たがって、他の工程分割方法としては、工程全体の工程
設置面積を最適化（最小化）するように工程を分割する
方法がある。あるいは、工程設置面積を他のコスト要因
とともに用いて工程を分割する。また、ロボットシミュ
レータ３２により計算される組立・分解コストとして工
具数や治具数を算出するように構成し、工程全体の工具
数や治具数を最適化（最小化）するように工程を分割す
るか、工具数や治具数を他のコスト要因とともに用いて
工程を分割する。また、ロボットシミュレータ３２によ
り計算される組立・分解コストとして生産設備数を算出
するように構成し、工程全体の生産設備数を最適化（最
小化）するように工程分割するか、生産設備数を他のコ
スト要因とともに用いて工程を分割する。また、ロボッ
トシミュレータ３２により計算される組立・分解コスト
として供給部品数を算出するように構成し、工程全体の
供給部品数を最適化（最小化）するように工程を分割す
るか、供給部品数を他のコスト要因とともに用いて工程
を分割する。同じ部品を用いる工程が二つに分かれる
と、その分だけ多くの部品を工程上に供給せねばならな
くなるので、工程設置面積の増大に繋がるし、供給に要
する時間も増大するのである。また、ロボットシミュレ
ータ３２により計算される組立・分解コストとして作業
信頼性を算出するように構成し、工程全体の作業信頼性
を最適化するように工程を分割するか、作業信頼性を他
のコスト要因とともに用いて工程を分割する。例えば、
作業の信頼性を向上させるために同一工程で連続的に行
なわねばならないような作業を分割しないようにした
り、逆に、間違いを防止するために類似作業が連続的に
行なわれないように工程を分けたりするのである。

【００１３】図４は本発明の第２の実施例を示す工程設
計支援装置を含む設計支援システムのシステム構成図で
ある。図示したように、この実施例の設計支援システム
は、第１の実施例の構成に加えて評価関数編集部２７を
備える。この評価関数編集部２７は工程分割を最適化す
るための評価関数を定義，編集するヒューマンインター
フェースを作業者に提供する。このような構成で、工程
設計支援計算機３では、ロボットシミュレータ３２によ
り、全ての組立・分解作業について新たに定義された評
価関数によって組立・分解コストを計算し、組立・分解
工程計画部２４にその値を返す。これにより、工程設計
情報入力支援計算機２では、組立・分解工程計画部２４
が、工程全体の組立・分解コストを最適化する工程分割
を自動生成し、工程分割結果を表示する。前記におい
て、工程設計情報入力支援計算機２では、評価関数編集
部２７において、各評価項目を例えば金銭的コストに換
算する金銭的コスト換算レートを定義するヒューマンイ
ンターフェースを持ち、作業者がこの情報を入力する。
これにより、工程設計支援計算機３では、ロボットシミ
ュレータ３２が全ての組立・分解作業について各評価項
目をそれぞれ計算し、組立・分解工程計画部２４にその
値を返す。さらに、工程設計情報入力支援計算機２で
は、組立・分解工程計画部２４が各評価項目を金銭的コ
スト換算レートにより金銭的コストに換算し、工程全体
の金銭的コストを最適化する工程分割を自動生成し、工
程分割結果として表示する。さらに、組立・分解工程計
画部２４が１日の生産量と設備単体または人間１人の生
産能力とから目標サイクルタイムを求め、各工程作業時
間がこの目標サイクルタイムを所定時間以上越えないよ
うに第１の実施例と同様にして工程を分割する。なお、
第１または第２の実施例において、組立・分解工程計画
部２４は、まず、組立・分解作業を最小の動作単位（部
品単位）まで分解しないレベルで工程分割を実施し、特
定の工程の組立コストまたは分解コストが著しく悪化す
る場合、その特定の工程の組立作業または分解作業をさ
らに最小の動作単位まで分解して再び工程分割を行なう
ようにしてもよい。

【００１４】次に、図５により、本発明の第３の実施例
について説明する。図５に示したように、この実施例の
工程設計情報入力支援計算機２は、第１の実施例の構成
に加え、組立・分解工程計画部２４において自動生成し
て得られた組立工程分割結果および分解工程分割結果を
編集するヒューマンインターフェースを提供する組立・
分解工程編集部２８を備え、作業者がこのヒューマンイ
ンターフェースを用いて編集を行なう。そして、工程設
計支援計算機３では、ロボットシミュレータ３２が新た
に編集された組立工程分割結果または分解工程分割結果
について組立コストまたは分解コストを計算し、工程設
計情報入力支援計算機２にその値を返し、工程設計情報
入力支援計算機２ではその値を表示する。

【００１５】図６は本発明の第４の実施例を示す工程設
計支援装置を含む設計支援システムのシステム構成図で
ある。図示したように、この実施例の設計支援システム
は、第３の実施例の構成に加えて評価関数編集部２７お
よび評価項目重み学習部２９を備える。そして、工程設
計情報入力支援計算機２では、評価項目重み学習部２９
が、組立部品または分解部品を入力とし、組立工程分割
結果または分解工程分割結果を出力とするニューラルネ
ットにより、組立・分解工程編集部２８において最終的
に決定された組立工程分割結果または分解工程分割結果
を教師信号として、評価関数編集部２７において定義さ
れた評価項目の重みを学習する。さらに、組立・分解工
程計画部２４がその重みを用いて以後の組立工程分割ま
たは分解工程分割に用いる組立コストまたは分解コスト
を計算する。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
請求項１記載の発明では、ＣＡＤシステムを用いて設計
された製品の形状モデルを受け取って組立・分解工程を
設計する工程設計支援装置において、設計された製品の
形状モデルが表示され、表示された形状モデルに基づい
て組立情報および分解情報が入力され、その組立情報に
基づいて定量的な組立データが生成され、また、分解情
報に基づいて定量的な分解データが生成され、その組立
データを用いて組立作業が検証され、また、分解データ
を用いて分解作業が検証され、そして、組立コストが最
小の組立順序または分解コストが最小の分解順序が自動
生成され、さらに、各工程の組立コストまたは分解コス
トが平準化するように組立工程または分解工程が自動的
に分割されるので、複雑に絡み合う組立要件と分解要件
を同時に踏まえて工程全体を最適化する工程分割を自動
的に行なうことができ、したがって、ノウハウや知識を
蓄積していない計画者でも容易に適正な工程設計を行な
うことができ、また、計画者によってバラツキの起こら
ない工程設計を実現し、工程設計効率を向上させること
ができる。また、請求項２記載の発明では、請求項１記
載の発明において、組立コストまたは分解コストとして
作業時間、工程設置面積、工具数、治具数、生産設備
数、供給部品数、および作業信頼性などが用いられるの
で、時間効率が最適な工程設計、工程設置面積が最小な
工程設計、工具数や治具数が最小な工程設計、生産設備
数が最小な工程設計などを実現したり、供給部品数が最
小な工程設計により部品供給設備投資コストを削減した
り、組立・分解工程の作業信頼性を向上させたりするこ
とができる。また、請求項３記載の発明では、請求項１
または請求項２記載の発明において、作業時間、工程設
置面積、工具数、治具数、生産設備数、供給部品数、お
よび作業信頼性のうちのいずれか複数の組立コストまた
は分解コストを複合的に扱うための評価関数が定義され
編集されるので、より確実で最適な組立・分解工程分割
を自動的に行うことができる。また、請求項４記載の発
明では、請求項３記載の発明において、評価関数として
金銭的コストが用いられるので、組立・分解コストを複
合的に扱えるし、投資に対する効果を容易に算出するこ
とができる。また、請求項５記載の発明では、請求項１
記載の発明において、１日の生産量と、設備単体または
人間１人の生産能力とから目標サイクルタイムが求めら
れ、各工程作業時間がその目標サイクルタイムより所定
時間以上大きくならないように工程分割が行なわれるの
で、各工程作業時間を容易に均一化することができる。
また、請求項６記載の発明では、請求項１乃至請求項５
のいずれかに記載の発明において、工程分割する際に工
程全体に関わる特定の工程の組立コストまたは分解コス
トが著しく悪化する場合、その特定の工程の組立作業ま
たは分解作業がさらに分解されるので、例えば作業時間
が長くなる工程の作業を複数の生産設備に分けて割当て
ることができ、したがって、特定の工程の例えば作業時
間が少なくなり、工程間の作業時間差を少なくすること
ができる。また、請求項７記載の発明では、請求項１乃
至請求項６のいずれかに記載の発明において、工程分割
結果を編集することができるので、工程分割結果につい
て、あらゆる組立要件や分解要件を考慮して改善，編集
することができる。また、請求項８記載の発明では、請
求項３、請求項４、または請求項７記載の発明におい
て、定義された評価関数の各評価項目の重みがニューラ
ルネットにより学習され、その重みを用いて以後の工程
分割に用いる組立コストまたは分解コストが計算される
ので、工程分割の経験回数が増加するにつれて学習が進
み、徐々に理想的な組立・分解工程設計が自動的に行え
るようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す工程設計支援装置
を含む設計支援システムのシステム構成図である。

【図２】本発明の第１の実施例を示す工程設計支援装置
の動作フロー図である。

【図３】本発明の第１の実施例を示す工程設計支援装置
の他の動作フロー図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示す工程設計支援装置
を含む設計支援システムのシステム構成図である。

【図５】本発明の第３の実施例を示す工程設計支援装置
を含む設計支援システムのシステム構成図である。

【図６】本発明の第４の実施例を示す工程設計支援装置
を含む設計支援システムのシステム構成図である。

【符号の説明】

１ 設計支援計算機、２ 工程設計情報入力支援計算
機、３ 工程設計支援計算機、１１ ３次元ＣＡＤシス
テム、２１ プロダクトモデル表示部、２２ 組立・分
解情報入力部、２３ 組立・分解情報生成部、２４ 組
立・分解情報計画部、２７ 評価関数編集部、２８ 組
立・分解工程編集部、２９ 評価項目重み学習部、３１
部品移動モデル記憶部、３２ ロボットシミュレー
タ、３３ ロボット機構モデル記憶部、３４ ロボット
組立・分解プログラム生成部、３５ロボット組立・分解
プログラム編集部、３６ 人間モデル記憶部、３７ 人
組立・分解プログラム生成部、３８ 人組立・分解プロ
グラム編集部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＡＤシステムを用いて設計された製品
   の形状モデルを受け取って組立・分解工程を設計する組
   立分解工程設計支援装置において、設計された製品の形
   状モデルを表示する形状モデル表示手段と、その形状モ
   デル表示手段により表示された形状モデルに基づいて組
   立情報および分解情報を入力する組立・分解情報入力手
   段と、前記組立情報に基づいて定量的な組立データを生
   成したり、前記分解情報に基づいて定量的な分解データ
   を生成したりする組立・分解データ生成手段と、前記組
   立データを用いて組立作業を検証したり、前記分解デー
   タを用いて分解作業を検証したりするロボットシミュレ
   ータと、そのロボットシミュレータにより計算される組
   立コストが最小の組立順序または分解コストが最小の分
   解順序を自動生成し、さらに、各工程の組立コストまた
   は分解コストを平準化するように組立工程または分解工
   程を自動的に分割する組立・分解工程計画手段とを備え
   たことを特徴とする組立分解工程設計支援装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の組立分解工程設計支援装
   置において、組立・分解工程計画手段が、組立コストま
   たは分解コストとして作業時間、工程設置面積、工具
   数、治具数、生産設備数、供給部品数、および作業信頼
   性のうち、少なくとも一つを用いる構成にしたことを特
   徴とする組立分解工程設計支援装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の組立分解
   工程設計支援装置において、作業時間、工程設置面積、
   工具数、治具数、生産設備数、供給部品数、および作業
   信頼性のうちのいずれか複数の組立コストまたは分解コ
   ストを複合的に扱うための評価関数を定義し編集する評
   価関数編集手段を備えたことを特徴とする組立分解工程
   設計支援装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の組立分解組立分解工程設
   計支援装置において、前記評価関数として金銭的コスト
   を用いる構成にしたことを特徴とする組立分解工程設計
   支援装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の組立分解工程設計支援装
   置において、組立・分解工程計画手段が、１日の生産量
   と、設備単体または人間１人の生産能力とから目標サイ
   クルタイムを求め、各工程作業時間が前記目標サイクル
   タイムより所定時間以上大きくならないように工程分割
   を行なう構成にしたことを特徴とする組立分解工程設計
   支援装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
   の組立分解工程設計支援装置において、工程分割する際
   に工程全体に関わる特定の工程の組立コストまたは分解
   コストが著しく悪化する場合、その特定の工程の組立作
   業または分解作業をさらに分解するように組立・分解工
   程計画手段を構成したことを特徴とする組立分解工程設
   計支援装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載
   の組立分解工程設計支援装置において、組立・分解工程
   計画手段が行なった工程分割結果を編集する組立・分解
   工程編集手段を備えたことを特徴とする組立分解組立分
   解工程設計支援装置。
8. 【請求項８】 請求項３、請求項４、または請求項７記
   載の組立分解工程設計支援装置において、評価関数編集
   手段により定義された評価関数の各評価項目の重みをニ
   ューラルネットを用いて学習する評価項目重み学習手段
   を備え、その重みを用いて以後の工程分割に用いる組立
   コストまたは分解コストを計算するように組立・分解工
   程計画手段を構成したことを特徴とする組立分解工程設
   計支援装置。