JP2007042019A - 生産システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 トレーサビリティーや工程管理の点で優れた生産システムを提供すること。 【解決手段】 ワーク1が順次搬送され、ワーク1に対する部品の組み付けが行われるライン2を備え、前記ワーク1および部品により構成される製品の生産を連続的に行う生産システムであって、製品に関する製品情報と、各製品を構成する前記ワーク1および部品に関するパーツ情報とを関連付けて管理するように構成されている。
【選択図】 図1
【選択図】 図1
Description
本発明は、例えば、自動車の製造工場等において用いられ、一つのラインにおいて、工程系列や作業方法が類似している複数種の製品(車両用エンジン等の中間製品も含む)を連続的に生産し、それらを混合して流すいわゆる混合品種ラインを構成する生産システムに関する。
例えば製品として複数種の車両用エンジンを生産する上記生産システムでは、ラインを流れるワークとしてのシリンダブロックに対して、クランク、ピストン、ヘッドやカム等の部品を組み付けて車両用エンジンを順次完成させる。
そして、上記生産システムでは、予め策定された生産計画に基づき、所定期間(例えば1日)内に各種エンジンをそれぞれ任意の個数ずつ効率よくライン生産することができる。
しかし、上記生産システムでは、ワークに対して多数の部品を組み付けるのに加えて、生産する車両用エンジンの種類に対応させるために複数種のシリンダブロックやクランク等を成形加工して用いていたこともあり、完成した車両用エンジンに不具合が見つかったときに、どの加工機の加工によって生じた不具合なのかといった原因究明や、その原因となった加工機により加工成形された部品等を用いた他の完成品の追跡調査を行うのに大変時間がかかるという問題があった。
また、正常に加工が施されたと判断された場合であっても、不正常な加工と紙一重であるような加工が施されている場合もあり、そのような加工を施している加工機を不具合が生じる前に突き止めておくといったようなこともできなかった。
本発明は上述の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、トレーサビリティーや工程管理の点で優れた生産システムを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る生産システムは、ワークが順次搬送されワークに対する部品の組み付けが行われるラインを備え、前記ワークおよび部品により構成される製品の生産を連続的に行う生産システムであって、製品に関する製品情報と、各製品を構成する前記ワークおよび部品に関するパーツ情報とを関連付けて管理するように構成されていることを特徴としている(請求項1)。
また、前記生産システムにおいて、前記ワークに対する加工または部品の組み付けまたは検査を行う処理ステーションが前記ラインに複数設けられているとともに、前記処理ステーション近傍にディスプレイ装置が設けられており、このディスプレイ装置が、前記パーツ情報に基づいてワークに対する加工または部品組み付けまたは検査の内容に関する指示を表示するように構成されていてもよい(請求項2)。
具体的には、前記生産システムにおいて、前記パーツ情報に、前記ワークまたは部品を識別するための情報データと、ワークまたは部品の品質に関する品質データとが含まれていてもよい(請求項3)。
また、前記生産システムにおいて、前記製品情報に、各製品を識別するための製品識別データと、前記ラインにおいてワークに対して行われた加工または部品組み付けまたは検査の処理データとが含まれていてもよい(請求項4)。
請求項1に係る発明では、製品に関する製品情報と、各製品を構成する前記ワークおよび部品に関するパーツ情報とを関連付けて管理するので、製品のデータ解析を簡易、正確に、かつ詳細に行うことができ、トレーサビリティーおよび工程管理の面で優れた効果を奏する生産システムが得られる。
請求項2に係る発明では、上記の効果に加えて以下の効果を奏する生産システムが得られる。すなわち、請求項2に係る発明では、前記パーツ情報に基づいてワークに対する加工または部品組み付けまたは検査の内容に関する指示を表示するディスプレイ装置を、処理ステーション近傍に設けているので、ディスプレイ装置に表示された指示に従った処理を行うことで、処理についての人為的なミスを極めて生じにくくすることができる。
さらに、請求項3に係る発明では、パーツ情報から、所望のワークまたは部品の情報を容易にチェックすることができる生産システムが得られ、請求項4に係る発明では、製品情報から、その製品の生産工程で行われた処理の結果を容易にチェックすることができる生産システムが得られる。
図1は、本発明の一実施の形態に係る生産システムの構成を概略的に示す説明図、図2は、前記生産システムの要部の構成を概略的に示す説明図である。この図に示すように、前記生産システムは、複数のワーク1が順次搬送される搬送ライン2に、ワーク1に対する加工または部品の組み付けまたは検査(ここでは、加工または部品の組み付けまたは検査の二以上を含む場合も入る。以下、これらをまとめて処理という)を行う処理ステーション3が複数設けられ、ワーク1からの複数種の製品の生産を連続的に行うように構成されている。なお、この実施の形態では、前記ワーク1はシリンダブロックであり、ワーク1から生産される前記製品は車両用エンジンである。
前記各処理ステーション3では、搬送ライン2上を搬送されてきたワーク1に対して、加工、部品の組み付けまたは検査の一以上が行われる。ここで、処理ステーション3において、ワーク1に対して行われる加工は例えば切削等であり、ワーク1に対して組み付けられる部品は、例えばクランク(クランク軸)、ピストン、コンロッド(連接棒)、ヘッド(シリンダヘッド)、カム(カム軸)、ボルト等であり、ワーク1に対して行われる検査の項目は、例えばナットの締め付け強さやシリンダ室の気密性等である。
なお、図1には例として処理ステーション3を計七つ示しており、そのうち一つの処理ステーション3(図1において最も左側にある処理ステーション3であり、以下、処理ステーション3Aという)では、ナットランナ(図示していない)を用いてワーク1に対する処理が行われる。具体的には、処理ステーション3Aでは、ワーク1に対するナットの締め付け(前記部品の組み付けに相当)と、ワーク1に対するナットの締め付け強さの検出(前記検査に相当)とが行われる。
これに対して、他の三つの処理ステーション3では部品の組み付けが行われる。すなわち、図1において左から2番目の処理ステーション3(便宜上、以下処理ステーション3Bという)では、ワーク1に対するクランクの組み付けが行われる。また、図1において左から3番目の処理ステーション3(便宜上、以下処理ステーション3Cという)では、ワーク1に対するピストンの組み付けが行われる。さらに、図1において右から3番目の処理ステーション3(便宜上、以下処理ステーション3Dという)では、ワーク1に対するヘッド(図示していない)の組み付けが行われる。
上述した処理ステーション3A、3B,3C,3D以外の処理ステーション3においても、前記処理が適宜に行われる。
そして、図1に示すように、前記処理ステーション3Aにワーク1を供給するワーク供給ライン4では、素材(図示していない)が加工機5により加工(切削等)されてワーク1に仕上げられる。また、前記処理ステーション3Bに組み付け部品としてのクランクを供給するクランク供給ライン6では、素材(図示していない)が加工機7により加工されてクランクに仕上げられる。
さらに、前記処理ステーション3Cに組み付け部品としてのピストンを供給するピストン供給ライン8では、素材(図示していない)が加工機9により加工されてピストンに仕上げられる。また、このピストン供給ライン8には、コンロッド供給ライン10からコンロッド(連接棒)が供給される。すなわち、このコンロッド供給ライン10において、素材(図示していない)が加工機11により加工されてコンロッドに仕上げられた後、ピストン供給ライン8に供給されてピストンに組み付けられる。そして、このようにコンロッドが組み付けられた状態のピストンが処理ステーション3Cに供給されてワーク1に組み付けられる。
同様に、前記処理ステーション3Dに組み付け部品としてのヘッドを供給するヘッド供給ライン12では、素材(図示していない)が加工機13により加工されてヘッドに仕上げられる。また、このヘッド供給ライン12には、カム供給ライン14からカムが供給される。すなわち、このカム供給ライン14において、素材(図示していない)が加工機15により加工されてカムに仕上げられた後、ヘッド供給ライン12に供給されてヘッドに組み付けられる。そして、このようにカムが組み付けられた状態のヘッドが処理ステーション3Dに供給されてワーク1に組み付けられる。
なお、前記ワーク1やこのワーク1に組み付けられるクランク、ピストン、コンロッド、ヘッドおよびカムは複数種用いられ、予め決定されている製品の生産順序に応じた順番で搬送ライン2(各処理ステーション3)に供給される。因みに、この実施の形態では、ワークは2〜3種類、クランクは1〜2種類、ピストンおよびコンロットは6〜8種類、ヘッドおよびカムは4〜6種類が用いられる。
また、図1には、ワーク1にクランク等の部品を組み付ける処理ステーション3として、処理ステーション3B,3C,3Dのみを図示しているが、上記のような組み付けを行う処理ステーションは他にも設けられている。すなわち、クランク、ピストン、コンロッド、ヘッドおよびカムと同様に多数のストックが必要である部品は、それぞれ供給ライン6,8,10,12,14と同様に例えばベルトコンベアで構成される部品供給ライン(図示していない)にストックされ、適宜に処理ステーション3に供給される。反対に、ストック数が少なくてよい部品は、搬送ライン2の近傍に配置された部品棚16内に収容され、必要に応じて処理ステーション3においてワーク1に組み付けられる。
そして、前記処理ステーション3においてなされるワーク1に対する処理の簡便性、正確性等を向上させるために、ワーク1は前記処理を受けるのに最適な姿勢でパレット17に保持され、その状態で搬送ライン2上の搬送と処理ステーション3での停止とが行われる。前記パレット17は公知である種々の構成のものを採用することができるが、この実施形態では、ベルトコンベアによって搬送ライン2上を搬送されるものを用いる。
ここで、前記搬送ライン2は、図1に示すように、一または二以上の処理ステーション3を備えた複数の処理ライン18で構成され、処理ライン18ごとにワーク1にとらせるのに適した姿勢が異なる。それに伴い、本実施形態の生産システムは、処理ライン18ごとに用いるパレット17の構成を変えて、各処理ライン18でそれぞれワーク1に最適な姿勢をとらせるように構成されている。また、連続する処理ライン18,18間にはワーク1の移載装置(図示していない)が設けられ、パレット17に保持された状態のワーク1が上流側の処理ライン18の下流部に到達すると、そのワーク1は図示していない移載装置によって、下流側の処理ライン18の上流部にあるパレット17に移載される。
なお、図1には、図面および説明の簡略化のため、搬送ライン2を構成する処理ライン18を二つのみ示しているが、例えば、前組付、中組付、後組付をそれぞれ別個の処理ライン18で行う場合には、三つの処理ライン18を設ければよく、このように、処理ライン18の数は任意に決定することができる。
また、各処理ステーション3には、図1に示すように、各ステーション3で用いられる装置(加工装置、組み付け装置や検査装置等)を制御する品質情報盤19が接続されている。ここで、前記処理ステーション3Aには、ナットランナを制御する制御盤20が接続され、この制御盤20に前記品質情報盤19が接続されている。このように、処理ステーション3には、品質情報盤19が直接接続されているものと他の制御盤を介して間接的に接続されているものがあるが、それらの図示は図面の複雑化を避けるために省略している。なお、処理ライン18,18間に設けられる前記移載装置も、品質情報盤19により制御される。
そして、この実施の形態では、前記品質情報盤19は、処理ライン18ごとに一つずつ設けられており、各品質情報盤19は、例えば生産システムを作業者が集中管理・監視する管理部(詰所)21に設けられた情報処理装置(例えばパソコン)22に接続されている。
また、この実施形態の生産システムは、前記処理ステーション3にて行うワーク1に対する処理の内容を、ワーク1から生産しようとする製品(エンジン)の種類に対応させることができるように、処理ステーション3に適宜の処理を指示するための処理指示手段を備えている。この処理指示手段は、図1に示すように、ワーク1を保持した状態で搬送するパレット17に備えつけられる記録媒体23と、前記処理ステーション3に設けられ、前記記録媒体23との間で情報の授受を行える情報授受手段24とで構成されている。なお、この実施の形態において、前記記録媒体23はRFIDタグ(Radio Frequency Identification tag、以下IDタグという)であり、前記情報授受手段24はIDタグとの間で非接触で情報の授受(通信)を行えるIDアンテナである。
なお、前記記録媒体23には、この記録媒体23が備え付けられたパレット17に保持されるワーク1から生産しようとする製品(エンジン)を識別するための製品識別データ、具体的には、製品を識別するために各ワーク1に予め割り当てられた識別情報(例えばシリアル番号)や、ワーク1から生産しようとする製品の種類に対応する種類別情報(例えば種類別番号)等が記憶される。そして、この製品識別データは、処理ステーション3において情報授受手段24により読み取られ、品質情報盤19へと送られる。また、処理ステーション3は、ワーク1に対して行った処理についての処理データ(処理内容、処理結果や処理を行った日時等)も前記製品識別データと併せて品質情報盤19へと送る。
さらに、前記加工機5,7,9,11,13,15は、各素材の加工時にその仕上げ対象とするワークまたは組み付け部品(クランク、ピストン等)に関するパーツ情報を前記品質情報盤19を介して情報処理装置22に送るとともに、前記パーツ情報に含まれる情報データをワーク1または組み付け部品に刻印して表示部25(図2参照)を形成するように構成されている。この表示部25は、図2に示すように、正面視において四角形の二次元分布パターンによって情報を表す二次元シンボル(例えば、データマトリックスやQRコード等)である。
ここで、前記情報データには、ワークまたは組み付け部品を識別するための情報が含まれており、具体的には、ワークまたは組み付け部品について所定期間(例えば1日)毎に定められる連番(シリアル番号)や、ワークまたは組み付け部品の種類を表す部品種番号、日時(例えば仕掛かり日時)等が含まれている。そして、前記パーツ情報には、この情報データの他に、前記ワーク1または組み付け部品の品質に関する品質データが含まれており、この品質データには、各加工機等にてワーク1または組み付け部品に関して行われる測定検査についてのデータ(測定検査データ)や、ワーク1または組み付け部品のランク等が含まれている。なお、この実施形態では、前記品質データは表示部25に含まれないが、含めてもよい。
これに対して、各処理ステーション3には、図1および図2に示すように、前記ワーク1および組み付け部品に表示部25として刻印された情報データを読み取るための読み取り手段26が設けられている。この読み取り手段26は、種々の構成のものを採用することができるが、この実施の形態の読み取り手段26は、図2に示すように、前記表示部25を撮像し、その画像をコントローラ27で処理してパーツ情報を読み取るように構成されている。なお、この読み取り手段26に関しては、本出願人の先の出願に係る特開2004−287913号公報に刻印読取方法としてその詳細が示されている。しかし、この実施形態で用いる読み取り手段26は上記の構成のものに限られない。
また、特定の処理ステーション3(この実施の形態では処理ステーション3A,3B)の近傍にはそれぞれ、その特定の処理ステーション3またはその特定の処理ステーション3における処理と関連する処理を行う処理ステーション3における検査等の処理の結果を表示するディスプレイ装置(モニター)28が設けられており、各ディスプレイ装置28は前記品質情報盤19に接続されている。そして、各ディスプレイ装置28は、品質情報盤19からのデータ信号やコントローラ27からの画像信号に基づいて所定の表示を行うように構成されている。なお、ディスプレイ装置28は、例えばタッチパネル構造となっている。
各ディスプレイ装置28が行う前記所定の表示としては、例えば、ディスプレイ装置28に対応する処理ステーション3に停止しているワーク1から生産しようとする製品の前記製品識別データの内容、前記ワーク1およびこのワーク1に組み付けられた組み付け部品についての情報データの内容や、前記パーツ情報に基づくワーク1に対する加工または部品組み付けまたは検査の内容に関する指示(詳細は後述する)等が挙げられ、これらの情報は製品毎あるいはワーク1ごとに関連付け(紐付け)された状態でディスプレイ装置28に表示される。
次に、上記の構成からなる生産システムの作動について説明する。まず、図1に示すように、ワーク供給ライン4において、加工機5により素材が加工されてワーク1に仕上げられる。そして、このとき、前記ワーク1に関するパーツ情報およびワーク1を搬送ライン2に投入したという情報が加工機5から品質情報盤19を介して情報処理装置22に送られるとともに、前記パーツ情報に含まれる情報データがワーク1に刻印され表示部25(図2参照)が形成される。
上記のようにして形成されたワーク1は、パレット17に移載され、この移載と併せて、前記パレット17に備え付けの記録媒体23に製品識別データが書き込まれる。その後、ワーク1はパレット17に保持された状態で搬送ライン2の上流部にある処理ライン18(図1において左側にある処理ラインであり、以下、処理ライン18Aという)上を搬送され、処理ライン18Aの各処理ステーション3を経る。
そして、各処理ステーション3を経るワーク1に対して適宜の処理が行われる。すなわち、各処理ステーション3では、ワーク1を保持するパレット17に備え付けの記録媒体23に記録された製品識別データが情報授受手段24によって読み取られ、読み取った情報データに基づいて、ワーク1に対する所定の処理が行われる。また、ワーク1に対して行われた処理の内容、結果および時期的データ(例えば処理を行った日付および時刻)等を含む処理データが、各処理ステーション3から品質情報盤19および情報処理装置22に送られ、管理される。
具体的には、処理ステーション3Aでは、ワーク1に対するナットの締め付けと、その締め付け強さ(トルク値)に関する検査とが行われ、その検査結果を含む処理データが前記品質情報盤19を介して情報処理装置22に送られる。また、品質情報盤19から処理ステーション3Aの近傍に設けられたディスプレイ装置28に対して所定の信号(指示)が送られ、このディスプレイ装置28は、前記製品識別データ、情報データ等の内容の他、例えば、前記検査を行った部位、検査によって得られた測定値およびその測定値の良否等を判断するための検査基準値(許容値)等を表示する。
また、処理ステーション3Bでは、ワーク1に対するクランクの組み付けが行われ、その組み付け日時や組み付け結果を含む処理データが前記品質情報盤19を介して情報処理装置22に送られる。さらに、処理ステーション3Bでは、読み取り手段26によってワーク1および/または組み付け部品たるクランクに設けられた表示部25から読み取られた情報データが品質情報盤19に送られる。その上、品質情報盤19から処理ステーション3Bの近傍に設けられたディスプレイ装置28に対して所定の信号(指示)が送られ、このディスプレイ装置28は、前記製品識別データ、情報データ等の内容の他、例えば、前記情報データ中に示されたワーク1や前記組み付け部品(クランク)のランクに基づいて、ワーク1に対する組み付け部品の組み付けに必要なメタルのランクについての情報等を表示する。
すなわち、この実施の形態の生産システムでは、各加工機5,7…からの品質データに含まれるワーク1または組み付け部品についてのランクをもとにして、ワーク1や組み付け部品に組み付けるのに適したメタルのランクを演算し、その演算結果とこの結果から導出されるメタルを取り出す指示を前記ディスプレイ装置28に表示するように構成されている。従って、メタル選択時の人為的ミスがなくなり、作業工数も大幅に削減されることとなる。
上記のようにして処理ライン18Aの処理ステーション3を経たワーク1が処理ライン18Aの下流部に到達すると、図示していない移載装置によって、その下流側の処理ライン18(以下、処理ライン18Bという)の上流部にあるパレット17へ移載される。
この移載の際に、ワーク1の移載元のパレット17に備え付きの記録媒体23に書き込まれた製品識別データが、ワーク1の移載先のパレット17に備え付きの記録媒体23に書き込まれると共に、移載元のパレット17に備え付きの記録媒体23からは削除され、新たなワーク1の移載を受け入れる準備がなされる。
その後、処理ライン18B以降の処理ステーション3においても、前記処理ライン18Aの処理ステーション3と同様の工程が繰り返され、ワーク1は最終的に製品としての所定の種類のエンジンとなる。
ここで、前記情報処理装置22は、上記検査結果を含む各ワーク1の情報の管理を行い、各ワーク1の情報の呼び出しと、所定の条件に該当するワーク1の割り出しとができるように構成されている。従って、情報処理装置22で収集したデータを解析することで、過去に生産した製品の品質情報を容易に調べることができる。具体的には、その製品に対応するワーク1に関する情報を画面上に呼び出してチェックしたり、ある日時に任意の処理ステーション3において処理したことなどの条件に該当するワーク1の検索を行って、その条件に該当するワーク1をリストアップすること等ができる。上記の構成により、例えば、前記生産システムにより生産した製品の品質に問題が認められた場合、同様の問題があるワーク1あるいは製品をみつけ、それらを出荷前に手直し等することができる。
また、本実施形態の生産システムは、製品に関する製品情報と、各製品を構成する前記ワーク1および部品に関する前記パーツ情報とを関連付けて(紐付けして)情報処理装置22によって一元管理するように構成されている。なお、前記製品情報には、各処理ステーション3から情報処理装置22に送られた製品毎の製品識別データや前記処理データを含む情報である。
上記の構成からなる生産システムでは、前記情報処理装置22によって、各加工機5,7…の加工結果や各処理ステーション3における処理結果に加え、ワーク1およびこのワーク1に組み付けられる組み付け部品のそれぞれについてのパーツ情報を一元管理することができるので、完成品たる製品のデータ解析を簡易、正確に、かつ詳細に行うことができ、トレーサビリティーおよび工程管理の面で優れた効果を奏する。
また、上記の構成からなる生産システムでは、特定の処理ステーション3に近傍に設けられたディスプレイ装置28に、例えば不良値に近い数値が頻繁に表示された場合には、すぐにその原因があると思われる装置等の点検や調整を行うことができる。このように、処理ステーション3にて用いられる装置等の故障を未然に防止することができるので、この実施の形態に係る生産システムは、装置等の故障によるライン停止が非常に起こりにくく安定性が極めて高い。しかも、上記の安定性は、前記情報処理装置22において、各処理ステーション3における処理の異常等を早く発見できることからも、飛躍的に高められている。
なお、本発明は上記実施の形態に限られず、種々に変形して実施することができる。例えば、前記情報授受手段24は、記録媒体23としてのIDタグとの間で非接触で通信を行うIDアンテナに限られず、接触によって通信を行うIDタグリーダ・ライタでもよい。また、前記記録媒体23は、IDタグに限られず、例えば、バーコードでもよく、この場合、前記情報授受手段24は、バーコードリーダーとすることができる。
また、上記実施の形態では、処理ライン18A,18B間でワーク1の移載(載せ替え)を行うように構成してあるが、パレット17が保持したワーク1に複数の任意の姿勢をとらせることができるように構成されている場合等には、前記移載を行う必要はなく、併せて移載装置を省略することができる。
さらに、上記実施の形態では、検査を行う処理ステーション3A,3B,3C,3Dの近傍にそれぞれその検査結果を表示するディスプレイ装置28を配置していたが、このような構成に限られず、ディスプレイ装置28の配置は任意に行える。例えば、処理ステーション3Aでは、ナットの締め付けとその締め付け強さの検査との両方を行っているが、ナットの締め付けを行う処理ステーション3とその締め付け強さの検査を行う処理ステーション3とを別個に設けてもよく、この場合、その検査の結果を表示するディスプレイ装置28は、前者または後者の処理ステーション3のいずれの近傍に設けてもよく、また、両者の処理ステーション3の近傍にそれぞれ設けてもよい。
また、前記表示部25は、二次元シンボルに限られず、バーコード、数字やアルファベットの羅列等によって構成されていてもよい。
1 ワーク
2 搬送ライン
28 ディスプレイ装置
2 搬送ライン
28 ディスプレイ装置
Claims (4)
- ワークが順次搬送されワークに対する部品の組み付けが行われるラインを備え、前記ワークおよび部品により構成される製品の生産を連続的に行う生産システムであって、製品に関する製品情報と、各製品を構成する前記ワークおよび部品に関するパーツ情報とを関連付けて管理するように構成されていることを特徴とする生産システム。
- 前記ワークに対する加工または部品の組み付けまたは検査を行う処理ステーションが前記ラインに複数設けられているとともに、前記処理ステーション近傍にディスプレイ装置が設けられており、このディスプレイ装置が、前記パーツ情報に基づいてワークに対する加工または部品組み付けまたは検査の内容に関する指示を表示するように構成されている請求項1に記載の生産システム。
- 前記パーツ情報に、前記ワークまたは部品を識別するための情報データと、ワークまたは部品の品質に関する品質データとが含まれる請求項1または2に記載の生産システム。
- 前記製品情報に、各製品を識別するための製品識別データと、前記ラインにおいてワークに対して行われた加工または部品組み付けまたは検査の処理データとが含まれている請求項1〜3のいずれかに記載の生産システム。
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