JP2013186866A - Processing step planning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、NC加工機を制御するNCデータの作成を行うためのソフトウェア、CAM(Computer Aided Manufacturing)の技術分野と、NC加工機への部品の投入・処理日時を決定する生産計画の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of CAM (Computer Aided Manufacturing), software for creating NC data for controlling an NC processing machine, and a technical field of a production plan for determining the input / processing date and time of parts to the NC processing machine About.
機械加工生産ラインでは、生産すべき製品の図面から、工具選択、加工機選択、加工領域、加工条件、加工工程計画を実施し、NC工作機械への部品の投入日時を生産スケジューリングシステムにより決定し、各NC工作機械を制御するNCデータを作成する。 In the machining production line, tool selection, machine selection, machining area, machining conditions, machining process plan are implemented from the drawing of the product to be produced, and the date and time of parts input to the NC machine tool is determined by the production scheduling system. NC data for controlling each NC machine tool is created.
例えば、特許文献1には、プロセス作業・オペレーション作業・加工作業の順序関係および部品の機械データ・冶工具データ・形状データ・加工特徴データ・作業時間データを関連付けた加工工程計画データから、代替機械を含む機械名・冶工具名・形状データ・加工特徴データ・作業時間データを形式変換して自動プログラミングシステムに転送し、自動プログラミングシステムでNCプログラムを生成することを特徴とする生産ラインの制御情報を自動生成する技術が記載されている。
For example,
従来の機械加工生産ラインでは、加工工程計画を作成した後に、生産計画を作成する。そのため、加工工程計画作成時に、加工機の空き状況が分からず、加工ショップの加工機の稼働率を平準化するような加工工程を計画することができず、加工機の負荷に偏りが生じ設備の稼働率が低下するという課題があった。また、生産計画と加工工程計画を同時に計画すると膨大な組合せになるため、実用時間内(数十分)に加工工程と生産計画を算出できないという課題があった。 In the conventional machining production line, a production plan is created after creating a machining process plan. For this reason, when creating a machining process plan, the availability of the machining machine is not known, and it is not possible to plan a machining process that equalizes the operating rate of the machining machine in the machining shop. There was a problem that the operating rate of the system would decrease. In addition, if a production plan and a machining process plan are planned at the same time, the combination becomes enormous, so there is a problem that the machining process and the production plan cannot be calculated within a practical time (tens of minutes).
上記課題を解決するために本発明では、機械加工ショップに対する加工工程計画と生産計画を作成する加工工程計画装置を、製品CADモデルと素材CADモデルを対比して表示し、ユーザがCADモデル上に加工領域を定義し、その加工領域を加工する加工条件、工具、加工機を選択して、加工工程計画データ、加工オペレーションデータを作成することを支援する入力手段を提供するユーザインタフェースと、前記ユーザインタフェース上に、ユーザの既作成の加工オペレーションデータを参照表示する加工工程計画登録部と、前記ユーザインタフェースを介して、ユーザが作成した加工オペレーションデータ、加工工程計画データを記憶する加工工程計画データ記憶部と、前記加工工程計画データ記憶部より、加工工程計画データを読み出し、計画期間内に加工時間総和が最大となる加工機の加工時間総和を最小化して、加工機への負荷を平準化する加工工程計画を選択する加工工程計画選択部と、投入日時からロットの処理順序を決定して、該当日時に処理可能なロット、工程から処理を割り付ける生産計画立案部と、リードタイムの大きい順にロットをソーティングして、ロットの割付けを変更してリードタイムが削減するロットが存在すれば生産計画を変更する生産計画改善部とを備えて構成した。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, a machining process planning device for creating a machining process plan and a production plan for a machining shop is displayed by comparing a product CAD model and a material CAD model, and a user places the CAD model on the CAD model. A user interface that provides an input means for defining a machining area, selecting a machining condition, a tool, and a machining machine for machining the machining area, and creating machining process plan data and machining operation data; A machining process plan registration unit that references and displays the user's previously created machining operation data on the interface, and a machining process plan data storage that stores machining operation data and machining process plan data created by the user via the user interface. Read the machining process plan data from the machining process plan data storage unit. A machining process plan selection unit that selects the machining process plan that minimizes the machining time total of the machine that maximizes the machining time total within the planning period and leveles the load on the machine, and lots from the input date and time Decide the processing order of the lot, sort the lots that can be processed at the relevant date and time, the production planning department that sorts the processes from the process, sort the lots in descending order of the lead time, and change the lot allocation to reduce the lead time A production plan improvement unit that changes the production plan if a lot exists is provided.
また、上記課題を解決するために本発明では、前記加工工程計画選択部にて評価した複数の加工工程計画のそれぞれにおける平均装置稼働率を比較してユーザに提示して、ユーザより加工工程計画の再選択を受け付けた場合には、再選択された加工工程計画に基づいて生産計画立案部、および生産計画改善部の処理を反復する工程計画再選択部を更に備えて構成した。 In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, an average device operation rate in each of a plurality of machining process plans evaluated by the machining process plan selection unit is compared and presented to the user, and the machining process plan is obtained from the user. When re-selection is accepted, a process plan reselection unit that repeats the processes of the production plan planning unit and the production plan improvement unit based on the reselected machining process plan is further provided.
また、本発明は、稼働率などの生産性指標を最大化する加工工程を選択し、選択した加工工程に基づき、生産計画の初期計画を作成し、生産性指標を最大化するように生産計画を反復改善することを特徴とする。 In addition, the present invention selects a machining process that maximizes a productivity index such as an operation rate, creates an initial plan of the production plan based on the selected machining process, and maximizes the productivity index. Is repeatedly improved.
また、本発明は、出力手段により算出結果を計画策定者が確認し、算出結果に対して、修正する必要があるならば、入力手段により加工工程を再選択し、生産計画を再計算することを特徴とする。 In the present invention, the planner confirms the calculation result by the output means, and if it is necessary to correct the calculation result, the processing step is reselected by the input means, and the production plan is recalculated. It is characterized by.
本発明により、生産性指標を最大化する加工工程計画と生産計画を、利用者に提供することが出来る。 According to the present invention, it is possible to provide a user with a machining process plan and a production plan that maximize the productivity index.
以下、本発明の一実現形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施形態である、加工工程計画装置100の概略図である。図示するように、加工工程計画装置100は、演算部101と、記憶部102と、入力部103と、出力部104と、通信部105とを備える。加工工程計画装置100の通信部105は、ネットワーク150を介して3次元CAD装置130、NC加工機140と接続される。
FIG. 1 is a schematic diagram of a machining
演算部101は、加工工程計画立案支援部110、3次元CAM部111、工程計画登録部112、加工工程計画選択部113、生産計画立案部114、加工時間算出部115、生産計画改善部116、および加工工程計画再選択部117とを有する。
The
記憶部102は、加工条件データ記憶領域120、工具データ記憶領域121、装置データ記憶領域122、投入計画データ記憶領域123、製品CADモデル記憶領域124、素材CADモデル記憶領域125、加工工程計画データ記憶領域126とを有する。
The
加工条件データ記憶領域120は、機械加工ショップに在る全ての切削加工装置を使用した際の切削加工条件を予め加工条件データテーブル120aに記憶する。例えば、本実施形態においては、図2に示すような加工条件データテーブル120aを記憶する。図示するように、加工条件データテーブル120aは、加工条件番号欄120bと、回転数欄120cと、送り速度欄120dと、一刃送り欄120eと、切削速度欄120fと、軸切込み欄120gと、径切込み欄120hと、を有する。
The machining condition
回転数欄120cは、加工条件番号欄120bで特定される条件で、工具の回転数を特定する情報を格納する。
送り速度欄120dは、加工条件番号欄120bで特定される条件で、工具の送り速度を特定する情報を格納する。
一刃送り欄120eは、加工条件番号欄120bで特定される条件で、工具の一刃あたりの送り量の情報を格納する。
切削速度欄120fは、加工条件番号欄120bで特定される条件で、工具の切削速度を特定する情報を格納する。
軸切込み欄120gは、加工条件番号欄120bで特定される条件で、工具の軸方向の切込み深さを特定する情報を格納する。
径切込み欄120hは、加工条件番号欄120bで特定される条件で、径切込み量を特定する情報を格納する。
The
The
The single blade feed column 120e stores information on the feed amount per blade of the tool under the conditions specified in the machining
The
The
The diameter cutting field 120h stores information for specifying the diameter cutting amount under the conditions specified in the machining
図1に戻り、工具データ記憶領域121には、機械加工ショップに在る全ての切削加工装置で使用される工具の情報を予め工具条件データテーブル121aを記憶する。例えば、本実施形態においては、図3に示すような工具条件データテーブル121aを記憶する。
図示するように、工具条件データテーブル121aは、工具番号欄121bと、直径欄121cと、下側の半径欄121dと、工具長欄121eと、ホルダ直径欄121fと、ホルダ長さ欄121gと、を有する。
Returning to FIG. 1, in the tool
As shown in the drawing, the tool condition data table 121a includes a
直径欄121cは、工具番号欄121bで特定される条件で、工具の直径を特定する情報を格納する。
下側の半径欄121dは、工具番号欄121bで特定される条件で、工具の下側の半径を特定する情報を格納する。
工具長欄121eは、工具番号欄121bで特定される条件で、工具の長さを特定する情報を格納する。
ホルダ直径欄121fは、工具番号欄121bで特定される条件で、ホルダの直径を特定する情報を格納する。
ホルダ長さ欄121gは、工具番号欄121bで特定される条件で、ホルダの長さを特定する情報を格納する。
The
The
The tool length column 121e stores information for specifying the tool length under the conditions specified in the
The
The
図1に戻り、装置データ記憶領域122には、機械加工ショップに在る全ての切削加工機の装置情報を記憶する。例えば、本実施形態においては、図4に示すような装置条件データテーブル122aを記憶する。
図示するように、装置条件データテーブル122aは、加工機番号欄122bと、加工機名欄122cと、軸構成欄122dと、ストローク欄122eと、段取時間欄122fとを有する。
Returning to FIG. 1, the device
As shown in the figure, the apparatus condition data table 122a includes a processing
加工機番号欄122bには、切削加工機を特定する識別情報である加工機番号を格納する。
加工機名欄122cには、加工機の加工機名を特定する情報を格納する。
軸構成欄122dには、加工機の軸構成を特定する情報を格納する。
ストローク欄122eには、加工機の各軸における稼動範囲であるストロークを特定する情報を格納する。
段取時間欄122fには、加工機を段取り換えする平均時間を格納する。
The processing
In the processing
The
The
The
図1に戻り、投入計画データ記憶領域123には、部品の投入日時情報を記憶する。例えば、本実施形態においては、図5に示すような投入計画データテーブル123aを記憶する。
図示するように、投入計画データテーブル123aは、製品欄123bと、部品欄123cと、ロット番号欄123dと、投入日時欄123eとを有する。
Returning to FIG. 1, the loading schedule
As illustrated, the input plan data table 123a includes a
製品欄123bには、製品を特定する製品名を格納する。
部品欄123cには、製品を構成する部品を特定する部品名を格納する。
ロット番号欄123dには、部品のロットを特定する識別情報であるロット番号を格納する。
投入日時欄123eには、各ロットが生産ラインに投入される日時を特定する投入日時を格納する。
The
The
The
The input date /
製品CADモデル記憶領域124は、3次元CAD装置130で作成された製品毎の加工形状を表す製品形状CADモデルデータ(図6Aに示す)を、ネットワーク150、通信部105を介して受け付けて、記憶する。
製品CADモデルデータは、例えばDXFファイル形式にて格納しており、フェイスモデルは要素定義部(ENTITIES)に図面を構成する各図形要素として定義されており、ソリッドモデルはブロック定義部(BLOCKS)にブロック図形要素として定義されている。本発明では、CADファイル形式は特に限定はしない。
The product CAD
Product CAD model data is stored in, for example, the DXF file format. The face model is defined in the element definition section (ENTITIES) as each graphic element constituting the drawing, and the solid model is stored in the block definition section (BLOCKS). It is defined as a block graphic element. In the present invention, the CAD file format is not particularly limited.
素材CADモデル記憶領域125は、製品毎の素材形状を表わす3次元CADデータ(図6Bに示す)を記憶する。フェイスモデル、ソリッドモデルのいずれか、または両形式のデータを記憶する。3次元CAD装置130において作成された3次元CADデータを通信部を介して受信して、格納する。例えば、本実施形態においては、図8(b)に示すような素材CADモデル802を記憶する。素材CADモデル記憶領域125のファイル形式についても、前記した製品CADモデル記憶領域124と同じファイル形式にて格納する。
The material CAD
図1に戻り、加工工程計画データ記憶領域126には、部品の加工工程計画情報を記憶する。ユーザがユーザインタフェース画面を使用して、製品/部品の製品CADモデルと素材CADモデルから加工工程計画の候補を作成・入力した情報を記憶する。
例えば、本実施形態においては、図7に示すような加工工程計画データ126aを記憶する。図示するように、加工工程計画データ126aは、製品欄126bと、部品欄126cと、ロット番号欄126dと、加工工程番号欄126eと、加工工程計画番号欄126fと、加工オペレーション番号欄126gと、加工条件欄126hと、工具番号欄126iと、加工機欄126jと、加工時間欄126kと、加工領域CADモデル欄126lとを記憶する。
製品欄126bには、製品を特定する製品名を格納する。
部品欄126cには、製品を構成する部品を特定する部品名を格納する。
ロット番号欄126dには、部品のロット番号を格納する。
加工工程番号欄126eには、例えば旋盤、ボール盤、3軸フライス盤、5軸フライス盤、ミリング加工機などによる各工程を識別する加工工程番号を格納する。
加工工程計画番号欄126fには、前記加工工程番号にて特定された工程における一連の加工シーケンスの候補をユーザが作成して、登録するときに付与される(ユーザが指定する)加工工程計画番号を格納する。
加工オペレーション番号欄126gには、前記加工工程計画番号で特定されるユーザが作成して登録した加工シーケンスの中の1つの加工オペレーションを登録する際に付与される(ユーザが指定する)加工オペレーション番号を格納する。
加工条件欄126hには、ユーザが作成した1つの加工領域を加工する際に使用する加工条件番号を格納する。
工具番号欄126iには、ユーザが作成した1つの加工領域を加工する際に使用する工具番号を格納する。
加工機欄126jには、ユーザが作成した1つの加工領域を加工する際に使用する加工機名を格納する。
加工時間欄126kには、加工オペレーション番号欄126gで特定されるユーザが作成した1つの加工領域を加工機欄に記載されている加工機での加工時間を格納する。
加工領域CADモデル欄126lには、加工オペレーション番号欄126gで特定されるユーザが作成した1つの加工領域CADモデルデータを格納する。製品CADモデル、または素材CADモデルと同様に、フェイスモデル、ソリッドモデルのいずれか、または両形式のデータを記憶する。
Returning to FIG. 1, the machining process plan
For example, in the present embodiment, machining
The
The
The
The machining
In the machining process
In the machining
The
The tool number column 126i stores a tool number used when machining one machining area created by the user.
The
The
The machining area CAD model column 126l stores one machining area CAD model data created by the user specified in the machining
図1に戻り、加工工程計画立案支援部110は、ユーザインタフェースとして図8に示すような加工工程計画立案支援画面200aを出力部104の表示画面に表示して、ユーザが加工工程設計を立案することを支援する。
Returning to FIG. 1, the machining process plan planning
加工工程計画の立案は、例えば、ユーザが加工工程計画立案支援画面200a上の加工工程計画部200cの加工領域設定部200fをクリックすることによって、図9に示す加工領域設定画面210aの表示に推移する。
加工領域設定画面210aは、領域選択画面210bと、加工オペレーション番号登録部210cと、X軸最小選択部210dと、X軸最大選択部210eと、Y軸最小選択部210fと、Y軸最大選択部210gと、Z軸最小選択部210hと、Z軸最大選択部210iと、座標の選択手段210kと、加工条件選択部210lと、工具選択部210mと、加工機選択部210nと、を有する。
For example, when the user clicks the machining
The machining
領域選択画面210bは、視点が決められて、X-Y-Z座標軸が同様に定められた製品CADモデル画面と素材CADモデル画面上に、今回の対象製品(部品)の製品CADモデルと、使用する素材の素材CADモデルとを、両者の座標軸を対応させて表示する。ユーザは、マウスによる選択手段210kを使用して、製品CADモデル、または素材CADモデルのフェース形状モデルの図形要素、または、ソリッド形状モデルの図形要素を選択するか、または、3次元座標位置を指定する。ユーザは、素材CADモデルから製品CADモデルを製造するために必要となる加工オペレーションを、3次元CAM部111が備えている既存の加工フィーチャ定義手段を使用して、1つ以上のプリミティブな加工領域を定義して、その加工領域をどのような加工条件で、工具、加工機は何を選択して加工するのかも定義して、それらの加工オペレーションの定義に加工オペレーション番号を付与する。それらの定義されたデータは、工程計画登録部112が加工工程計画データ記憶領域126へ登録する。工程計画登録部112は、加工オペレーション番号を入力部103を介してユーザより受け付ける。
The
上記のユーザが加工領域を定義する処理において、X軸最小選択部210dは、加工領域のX軸の最小値を設定する。加工領域は、例えば矩形領域で定義され、その領域内のX座標値の最小値となる。X軸の最小値は、X軸最小選択部210dのチェックボックスまたはラジオボタンをマウスでクリックすることによってプルダウンメニューが表示され、例えば、(1)CADモデル基準方式、(2)座標値入力方式、などの設定方式を選択する。
In the process of defining the machining area by the user, the X-axis
(1) CADモデル基準方式は、マウスによる選択手段210kにより、製品CADモデル画面または素材CADモデル画面に表示された製品CADモデルまたは素材CADモデルのいずれかの面を、ユーザが選択・指定することにより該当座標値が設定される。
図9の領域選択画面210b上おいて、製品CADモデルまたは素材CADモデルのいずれかの面を、ユーザがマウスのカーソルによる選択手段210kによってポイントすることによって、ポイント位置を通る視線が達する製品CADモデルまたは素材CADモデルのフェース形状またはソリッド形状の図形要素を特定する。特定された図形要素上で、X軸座標値が最小値、(または最大値)となる点を探索する。探索した点のX軸座標値を該当する加工領域のX軸最小座標値とする。
(1) In the CAD model reference method, the user selects and designates either the product CAD model or the material CAD model displayed on the product CAD model screen or the material CAD model screen by the selection means 210k using the mouse. The corresponding coordinate value is set by.
On the
(2) 座標値入力方式は、座標値を入力手段により入力することで、加工領域のX軸の最小値を設定する。設定したX軸座標値を該当する加工領域のX軸最小座標値とする
同様にして、X軸最大選択部210eは加工領域のX軸の最大値を、Y軸最小選択部210fは加工領域のY軸の最小値を、Y軸最大選択部210gは加工領域のY軸の最大値を、Z軸最小選択部210hは加工領域のZ軸の最小値を、Z軸最大選択部210iは加工領域のZ軸の最大値をそれぞれ設定する。図9に示す加工領域設定画面において、全ての選択部における選択、入力を終了することにより、X軸、Y軸、Z軸の各最小値、最大値によって定義される直方体の加工領域が生成される。工程計画登録部112により、加工工程計画データ記憶領域126の加工領域CADモデル欄126lに加工領域CADモデルデータが格納される。
(2) In the coordinate value input method, the minimum value of the X axis of the machining area is set by inputting the coordinate value with the input means. Similarly, the set X-axis coordinate value is set as the X-axis minimum coordinate value of the corresponding machining area. Similarly, the X-axis
加工条件選択部210lは、加工条件データ記憶領域120に登録されている加工条件番号120bをプルダウンしたメニューからユーザが選択する、または画面より指定することで、設定した加工領域の加工に使用する加工条件を設定する。
工具選択部210mは、工具データ記憶領域121に登録されている工具番号121bをプルダウンしたメニューからユーザが選択する、または画面より指定することで、設定した加工領域の加工に使用する工具を設定する。
加工機選択部210nは、装置データ記憶領域122に登録されている加工機番号122bをプルダウンしたメニューからユーザが選択する、または画面より指定することで、設定した加工領域の加工に使用する加工機を設定する。
The machining condition selection unit 210l is used by the user to select a
The
The processing machine selection unit 210n is used by a user to select a
工程計画登録部112により、ユーザが指定した加工オペレーション番号210cに対応する加工工程計画データ記憶領域126のレコードへ上記設定データが格納される。
The process
続いて、ユーザは図10に示される加工工程計画登録画面からの登録処理に移行する。加工領域表示部220jに表示されるテクスチャを施した形状はユーザが加工領域設定画面210aにて作成した加工領域を表す。1つの加工領域ごとに加工オペレーション番号が付与されており、加工オペレーション番号表示部220cに表示される。
Subsequently, the user shifts to a registration process from the machining process plan registration screen shown in FIG. The textured shape displayed on the machining
3次元CAM部111に備えられた既存のツールパス生成手段により、ユーザが作成した加工領域を、前記設定した加工条件、工具、加工機の情報に基づいて、ツールパスを生成して、ツールパス表示部220kに表示する。
A tool path is generated based on the set processing conditions, tool, and processing machine information by using the existing tool path generation means provided in the three-
また、加工時間算出部115は、前記ツールパス情報、加工条件データ、装置データに基づいて加工時間を算出して、加工時間表示部220gに表示するとともに、加工工程計画データ記憶領域126の加工時間欄126kに記録する。
The machining
また、3次元CAM部111に備えられた既存の除去ボリューム算出手段により、ユーザが作成した加工領域を、前記設定した加工条件、工具、加工機、およびツールパスの情報に基づいて除去ボリュームを算出して、除去ボリューム表示部220hに表示する。
In addition, the removal volume is calculated based on the set machining conditions, tool, processing machine, and tool path information by using the existing removal volume calculation means provided in the three-
ユーザは、加工オペレーション番号を付与して作成した加工領域、加工条件、工具、および加工機の情報から成る加工オペレーションの適正を、上記の表示情報に基づいて確かめることが可能であり、更に、加工条件表示部220d、工具番号表示部220e、加工機番号表示部220fより修正を加えて、繰り返し適正を確認することが可能である。
The user can confirm the appropriateness of the machining operation consisting of the machining area, machining conditions, tool, and machine information created by assigning the machining operation number based on the above display information. Modifications can be made from the
ユーザは、個別に加工領域を定義して、加工オペレーションデータを作成して、加工工程計画データ記憶領域126に登録するが、それらの加工領域を組み合わせて加工工程計画を作成することができる。加工工程計画とは、1つの加工工程において加工オペレーションのシーケンスによって構成される加工処理と定義する。1つの加工工程が例えば3軸フライス加工とするならば、加工工程番号=1として、加工オペレーション番号が1〜3の3つの加工オペレーションによって、加工工程計画番号=1の加工工程計画を作成したことを図7の加工工程計画データ記憶領域126の第1行〜第3行のデータレコードは示している。ユーザは、図10の加工工程計画登録画面220aの加工領域組合せ表示部220iに個別の加工領域を読み出して、表示して、それらを加工工程計画番号表示部220bにおいて1と指定したことを示している。
The user individually defines machining areas, creates machining operation data, and registers the machining operation data in the machining process plan
図7の加工工程計画データ記憶領域126の第4行〜第6行のデータレコードは、加工オペレーション番号が4〜6の3つの加工オペレーションによって、加工工程計画番号=2の加工工程計画をユーザが登録していることを示している。このように、ユーザは予め複数の加工工程計画を作成して、登録しておくものとする。
In the data records of the fourth to sixth lines in the machining process plan
図8の加工工程計画立案支援画面200aに戻り、ユーザは新たな加工オペレーション、加工工程計画を登録することを考慮する際に、作成した加工工程計画参照部200dを参照することが可能である。
作成した加工工程計画参照部200dは、加工工程計画データ記憶領域126に記憶されている加工オペレーションデータを、例えば、加工領域CADモデル欄126l、加工オペレーション番号欄126g、工具番号欄126i、加工条件欄126h、および加工機欄126jに格納されたデータを選択的に表示する。第1列に配列した加工領域欄には、領域表示釦200iが表示されており、ユーザは加工領域CADモデルを確認したい場合には、領域表示釦200iをマウスにてクリックすることによって、図10の加工領域表示部220jの表示を確認することができる。ユーザは、加工工程計画参照部200dを参照することで、加工工程計画部200cで新たに加工オペレーション、加工工程計画を作成するときに、加工領域、工具、加工機が重複しないように検討することができる。
Returning to the machining process plan planning
The created machining process plan reference unit 200d uses the machining operation data stored in the machining process plan
以上に記載した加工工程計画装置は、例えば、図19(コンピュータ900の概略図)に示すような、CPU(Central Processing Unit)901と、メモリ902と、HDD(Hard Disk Drive)等の外部記憶装置903と、CD(Compact Disk)やDVD(Digital Versatile Disk)等の可搬性を有する記憶媒体904に対して情報を読み書きする読取装置908と、キーボードやマウスなどの入力装置906と、ディスプレイなどの出力装置907と、通信ネットワーク909に接続するためのNIC(Network Interface Card)等の通信装置905と、を備えた一般的なコンピュータ900で実現できる。
The machining process planning apparatus described above includes, for example, an external storage device such as a CPU (Central Processing Unit) 901, a
図11は加工工程計画の選択と生産計画を作成する処理を示すフローチャートである。
まず、入力部103、または通信部105を介して、外部のシステムで作成された加工条件データ、工具データ、装置データ、および投入計画データを入力して、予め、記憶部102の加工条件データ記憶領域120、工具データ記憶領域121、装置データ記憶領域122、および投入計画データ記憶領域123に格納する。続いて、加工工程計画立案支援部110、および工程計画登録部112により、ユーザが定義・入力した加工工程計画データを加工工程計画データ記憶領域126に記憶する。(S101)。
FIG. 11 is a flowchart showing a process for selecting a machining process plan and creating a production plan.
First, machining condition data, tool data, device data, and input plan data created by an external system are input via the
次に、加工工程計画選択部113により加工工程計画データ記憶領域126に登録された複数の加工工程計画データから、以下の処理に基づいて、1つの加工工程計画データを選択する(S102)。
Next, one machining process plan data is selected from a plurality of machining process plan data registered in the machining process plan
加工工程計画選択部113では、下記数式1に示すように、投入計画データ123の全ロットが装置に割り当てられ、作り終えるまでの期間である計画期間において処理する加工時間総和が最大となる加工機の加工時間総和Lを最小化する。
In the machining process
加工工程計画選択部113は、数式1によりLを最小化すると同時に、下記数式2、数式3、数式4を充足するようにxW j,kを決定する。
The machining process
上式においてw=(δj,k,uj,k)はδj,kとuj,kの項によって定義される。δj,kはロットj、加工工程番号kで指定される複数の加工工程計画の中より加工工程計画を選ぶことを表す。uj,kはロットj、加工工程番号kで使用する加工機を表す。xW j,kはロットj、加工工程番号kにおいて、加工工程計画δj,k、加工機uj,kを利用する場合1、そうでない場合0をとる。また、Πj,kはδj,kとuj,kの全ての取りうる集合を表す。 In the above equation, w = (δ j, k , u j, k ) is defined by the terms δ j, k and u j, k . δ j, k indicates that a machining process plan is selected from a plurality of machining process plans designated by lot j and machining process number k. u j, k represents a processing machine used in lot j and processing step number k. x W j, k is 1 when the machining process plan δ j, k and the machining machine u j, k are used in the lot j and the machining process number k, and 0 otherwise. Π j, k represents all possible sets of δ j, k and u j, k .
よって数式2はロットj、加工工程番号kにおいてどれか一つの加工工程計画δj,k、加工機uj,kを利用することを表す。
Therefore,
λW j,kは下記数式5、数式6によって定義される。
λ W j, k is defined by
数式5において、Oi(w)は加工機iを使用するロットj、加工工程番号kの工程の集合である。S_{j,k,δ_{j,k}}は、加工工程計画番号で特定される加工オペレーションのシーケンスを表す。加工オペレーション番号で特定される加工オペレーションはS_{j,k,δ_{j,k}}のシーケンスの1つとなる。
数式6において、p(o)は工程oの加工時間であり、nはロット数、sjはロットjの工程数である。λW j,kは加工機iにおけるロットj、加工工程番号kの加工時間の総和である。
数式3は、加工機ごとの加工時間の総和は加工時間総和が最大となる加工機の加工時間総和Lよりも小さいことを表す。
In
In
上記数式1〜数式6により、Lを最小化するようにxW j,kの0、1の値を決定することで加工機への負荷を平準化する加工工程計画を選択することが可能となる。数式1〜数式6によって表される混合整数計画問題は分枝限定法などの混合整数計画問題の解法により最適解を求めることができる。
By determining the
図11に戻り、生産計画立案部114は、加工ラインの初期生産計画を作成する(S103)。なおこのステップS103の詳細は、図17のフローチャートにより説明する。
Returning to FIG. 11, the
次に、生産計画改善部116は、作成した生産計画を局所探索法により反復改善する。なおこのステップS104の詳細は、図18のフローチャートにより説明する。
Next, the production
次に、選択した加工工程計画と作成した生産計画の結果を出力する(S105)。 Next, the result of the selected machining process plan and the created production plan is output (S105).
図12は、表示画面230の一例を示す概略図である。表示選択領域230aにおいて「生産計画表示」を選択した場合の例である。
図示するように、表示画面230は、表示選択領域230aと、生産計画ガントチャート表示領域230bと、を有する。
表示選択領域230aにおいて「生産計画表示」を選択した場合には、全工程における製品の処理日時をガントチャート方式により特定する情報を、生産計画ガントチャート表示領域230bに表示する。
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of the
As illustrated, the
When “production plan display” is selected in the
図13は、表示画面230の一例を示す概略図である。図13の例では、表示選択領域230aにおいて「加工機割付表示」を選択した場合の例である。
図示するように、表示画面230は、表示選択領域230aと、加工機割付ガントチャート表示領域230cと、を有する。
表示選択領域230aにおいて「加工機割付表示」を選択した場合には、加工工程における加工機毎の処理製品と処理日時をガントチャート方式により特定する情報を、加工機割付ガントチャート表示領域230cに表示する。
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an example of the
As illustrated, the
When “Processing machine allocation display” is selected in the
図14は、表示画面230の一例を示す概略図である。図14の例では、製品選択領域230dにおいて「製品A」を選択し、部品選択領域230eにおいて「部品A」を選択した場合の例である。図示するように、表示画面では、選択した製品、部品で利用する加工工程計画に対する加工ショップの平均稼働率を縦軸に表示し、生産計画の該当週を横軸に表示する。
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating an example of the
図11に戻り、加工工程計画装置の利用者は、表示画面を参照することにより利用者の評価基準を満たすならば、修正をしないものとして(ステップS106でYES)、処理を終了し、利用者の評価基準を満たさないならば修正を行うものとして(ステップS106でNO)、ステップS107に進む。 Returning to FIG. 11, if the user of the machining process planning apparatus satisfies the user's evaluation criteria by referring to the display screen, it is assumed that no correction is made (YES in step S106), and the process is terminated. If the evaluation criterion is not satisfied, the correction is performed (NO in step S106), and the process proceeds to step S107.
次に、加工工程計画再選択部117は、図15に示す加工工程計画再選択画面240を表示して、ユーザによる加工工程計画の再選択を支援する。
図15の例では、製品選択領域240aにおいて「製品A」を選択し、部品選択領域240bにおいて「部品A」を選択した場合の例である。図示するように表示画面では、加工工程再選択領域240cにおいて「加工工程2」を選択し、生産計画再立案指示釦240dを押すことで、選択した加工工程計画により生産計画を再立案する。
Next, the machining process
In the example of FIG. 15, “product A” is selected in the
図16は、生産計画の再立案結果の表示画面240の一例を示す概略図である。図16の例では、製品選択領域240eにおいて「製品A」を選択し、部品選択領域240fにおいて「部品A」を選択した場合の例である。図示するように表示画面では、選択した製品、部品に対する当初の加工工程計画と、再選択した加工工程計画に対する加工ショップの平均稼働率を縦軸に表示し、生産計画の該当週を横軸に表示する。
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating an example of a
このような表示画面240により、加工工程計画装置の利用者は、作成された加工工程計画と生産計画を評価し、利用者の評価基準を満たさない場合は、ルールを再設定し、加工工程計画と生産計画を再作成することができる。
With such a
図17は、図11におけるステップS103における生産計画を作成する処理を示すフローチャートである。
まず、生産計画立案部114は、投入日時の早い順にロットの処理順序を決定する(S161)。
次に、生産計画立案部114は、全ロットの数だけ処理ステップS163〜S168を繰り返す(S162)。
次に、生産計画立案部114は、当該のロットの全工程の数だけ処理ステップS164〜S168を繰り返す(S163)。
次に、生産計画立案部114は、当該ロットの当該工程が処理可能ならばステップS165に進み(ステップS164でYES)、当該ロットの当該工程が当該日時において処理できないならば、ステップS168に進む。
次に、生産計画立案部114は、当該日時においてロットを処理する(S165)。
次に、生産計画立案部114は、工程を一つ進める(S166)。
次に、生産計画立案部114は、処理時間の分だけ時間を進める(S167)。
次に、生産計画立案部114は、単位時間分だけ時間を進める(S168)。
FIG. 17 is a flowchart showing processing for creating a production plan in step S103 in FIG.
First, the
Next, the
Next, the
Next, the
Next, the
Next, the
Next, the
Next, the
図18は、図11におけるステップS104おける生産計画を改善する処理を示すフローチャートである。
まず、生産計画改善部116は、リードタイムの大きい順にロットをソーティングする(S171)。
次に、生産計画改善部116は、全ロットの数だけS173〜S180を繰り返す(S172)。
次に、生産計画改善部116は、当該ロットの全工程の数だけS174〜S179を繰り返す(S173)。
次に、生産計画改善部116は、当該ロットの当該工程において競合している他のロットの中でリードタイム最小のロットの割付を解除する(S174)。
次に、生産計画改善部116は、当該ロットの当該工程の割付を実施する(S175)。
次に、生産計画改善部116は、生産計画立案部114により、当該工程から生産計画を立案する(S176)。
次に、生産計画改善部116は、当該ロットのリードタイムが削減するならばステップS179に進み(ステップ177でYES)。当該ロットのリードタイムが削減しないならばステップS173に進む。
次に、生産計画改善部116は、現在の生産計画を保存する(S178)。
次に、生産計画改善部116は、リードタイムが削減するロットがあったならばステップS171に進み(ステップ179でNO)。リードタイムが削減するロットがないならば処理を終了する。
FIG. 18 is a flowchart showing the process for improving the production plan in step S104 in FIG.
First, the production
Next, the production
Next, the production
Next, the production
Next, the production
Next, the production
Next, if the lead time of the lot is reduced, the production
Next, the production
Next, if there is a lot whose lead time is reduced, the production
以上のように、本実施形態によれば、加工機の負荷を平準化する加工工程計画と生産計画を、利用者に提供することが出来る。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a user with a machining process plan and a production plan for leveling the load on the processing machine.
100 加工工程計画装置
101 演算部
102 記憶部
103 入力部
104 出力部
105 通信部
110 加工工程計画立案支援部
111 3次元CAM部
112 工程計画登録部
113 加工工程計画選択部
114 生産計画立案部
115 加工時間算出部
116 生産計画改善部
117 加工工程計画再選択部
120 加工条件データ記憶領域
120a 加工条件データテーブル
121 工具データ記憶領域
121a 工具条件データテーブル
122 装置データ記憶領域
122a 装置条件データテーブル
123 投入計画データ記憶領域
123a 投入計画データテーブル
124 製品CADモデル記憶領域
124a 製品形状CADモデルデータ
125 素材CADモデル記憶領域
125a 素材形状CADモデルデータ
126 加工工程計画データ記憶領域
126a 加工工程計画データ
130 3次元CAD装置
140 NC加工機
150 ネットワーク
200a 加工工程計画立案支援画面
210a 加工領域設定画面
220a 加工工程計画登録画面
230 生産計画結果出力画面
240 加工工程計画再選択画面
900 コンピュータ
901 CPU
902 メモリ
903 外部記憶装置
904 可搬性を有する記憶媒体
905 通信装置
906 入力装置
907 出力装置
908 読取装置
909 通信ネットワーク
DESCRIPTION OF
902
Claims (4)
製品CADモデルと素材CADモデルを対比して表示し、ユーザがCADモデル上に加工領域を定義し、その加工領域を加工する加工条件、工具、加工機を選択して、加工工程計画データ、加工オペレーションデータを作成することを支援する入力手段を提供するユーザインタフェースと、
前記ユーザインタフェース上に、ユーザの既作成の加工オペレーションデータを参照表示する加工工程計画登録部と、
前記ユーザインタフェースを介して、ユーザが作成した加工オペレーションデータ、加工工程計画データを記憶する加工工程計画データ記憶部と、
前記加工工程計画データ記憶部より、加工工程計画データを読み出し、計画期間内に加工時間総和が最大となる加工機の加工時間総和を最小化して、加工機への負荷を平準化する加工工程計画を選択する加工工程計画選択部と、
投入日時からロットの処理順序を決定して、該当日時に処理可能なロット、工程から処理を割り付ける生産計画立案部と、
リードタイムの大きい順にロットをソーティングして、ロットの割付けを変更してリードタイムが削減するロットが存在すれば生産計画を変更する生産計画改善部とを備えることを特徴とする加工工程計画装置。 A machining process planning device for creating a machining process plan and a production plan for a machining shop,
The product CAD model and the material CAD model are displayed in comparison, the user defines the machining area on the CAD model, selects the machining conditions, tools, and machine for machining the machining area, and the machining process plan data and machining A user interface that provides input means to assist in creating operational data;
On the user interface, a machining process plan registration unit that references and displays the user's already created machining operation data,
A machining process plan data storage unit for storing machining operation data and machining process plan data created by the user via the user interface;
A machining process plan that reads machining process plan data from the machining process plan data storage unit, minimizes the machining time total of the machining machine that maximizes the machining time total within the planning period, and equalizes the load on the machining machine A machining process plan selection unit for selecting
A production planning department that determines the processing order of lots from the input date and time, and assigns processing from lots and processes that can be processed at the corresponding date and time,
A machining process planning apparatus comprising: a production plan improvement unit that sorts lots in order of increasing lead time, and changes a lot allocation to change a production plan if a lot whose lead time is reduced exists.
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