JP2017199313A - 複数の機械による製造状況を調整する製造調整システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この製造調整システム10は、判定部21および公差設定部23などを具備する。判定部21は、製品寸法算出部19により算出された製品の寸法が所定の寸法範囲内にあり、且つ、総加工時間算出部20により算出された総加工時間が所定の時間内にあるかを判定する。公差設定部23は、判定部21の判定結果に基づいて、各機械12−1〜12−nにより加工品を作製する際の当該加工品の公差を機械12−1〜12−n毎に設定する。
【選択図】図1
Description
それぞれが前記加工品を作製し、該加工品の寸法および加工時間をそれぞれ計測する計測器を有する複数の機械と、
複数の前記機械と通信可能に接続されていて、各前記機械を制御する機械制御装置とを備え、
前記機械制御装置は、
各前記機械の、前記計測器により計測された前記加工品の寸法および加工時間を含む計測情報をリアルタイムに取得する計測情報取得部と、
前記計測情報取得部により取得された、各前記機械による前記加工品の寸法を基に、前記製品の寸法を算出する製品寸法算出部と、
前記計測情報取得部により取得された、各前記機械による前記加工品の加工時間を基に、各前記加工品の加工時間を合計した総加工時間を算出する総加工時間算出部と、
前記製品寸法算出部により算出された前記製品の寸法が所定の寸法範囲内にあり、且つ、前記総加工時間算出部により算出された前記総加工時間が所定の時間内にあるかを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、各前記機械により前記加工品を作製する際の当該加工品の公差を前記機械毎に設定する公差設定部と、
前記機械毎に設定された前記加工品の公差を含む稼働指令を前記機械毎に送出する稼働指令部と、
を具備する、製造調整システムが提供される。
前記製造設備は、複数の前記機械の所定の順番に従って、各前記機械により前記加工品を順次作製し、且つ作製された前記加工品を順次組合せていくことにより、最後の前記機械にて前記製品を完成させる製造ラインであり、
前記機械の前記所定の順番に従って各前記機械により前記加工品を作製する度に、各前記機械の前記計測器が前記加工品の寸法を計測し、前記計測情報取得部は、計測された前記加工品の寸法をリアルタイムに取得し、
前記判定部は、前記計測情報取得部が各前記機械による前記加工品の寸法を取得する度に、該加工品の寸法が前記加工品毎に予め定められた寸法範囲内にあるかどうかを判定する追加の機能を有し、
前記公差設定部は、複数の前記機械のうちの第一機械により作製された前記加工品に対しての前記判定部の判定結果に基づき、該第一機械の直後の工程を担う第二機械に対して予め設定されている前記加工品の公差を調整する追加の機能を有する、製造調整システムが提供される。
前記機械制御装置と通信可能に接続されていて、前記製品の製造状況を管理する製造管理コンピュータをさらに備え、
前記計測情報取得部は前記機械毎に取得した前記計測情報を前記製造管理コンピュータに送出し、前記製品寸法算出部は前記製品の寸法を前記製造管理コンピュータに送出し、前記総加工時間算出部は前記総加工時間を前記製造管理コンピュータに送出し、前記公差設定部は前記機械毎に設定された各前記加工品の公差を前記製造管理コンピュータに送出し、
前記製造管理コンピュータは、
前記機械毎に設定された各前記加工品の公差と、該各加工品の公差に従って前記機械毎に前記加工品が作製される度に前記計測器から取得された各前記加工品の寸法および加工時間と、該各加工品の寸法および加工時間に基づいて算出された前記製品の寸法および前記総加工時間と、を互いに関連付けて記憶するデータベース部と、
前記機械毎に設定された各前記加工品の公差に従って前記機械毎に前記加工品が作製される度に前記データベース部に順次記憶された、前記機械毎の各前記加工品の寸法の変動を診断する寸法変動診断部と、
を具備する、製造調整システムが提供される。
前記製造管理コンピュータは、
前述のデータベース部に記憶された、前記機械毎の各前記加工品の公差ならびに、該各加工品の公差に従って作製された各前記加工品から構成されるべき前記製品の寸法および前記総加工時間に基づいて、各前記加工品の最適な公差を学習する学習部をさらに具備する製造調整システムが提供される。
さらに、上記第二態様によれば、前工程の加工状態に応じて後工程の加工を調整できるため、最後に得られる製品の寸法ばらつきを最小限に抑えることができる。また、前工程の機械の状態や加工状態に起因した突発的な寸法変化に対応しつつ、製品を製造することができる。
さらに、上記第三態様および第四態様によれば、各機械の実際の状態または各加工品の実際の加工状態、例えば工具の消耗による加工精度の低下などを考慮して、機械毎の各加工品の公差をリアルタイムに調整することができる。特に、上記第四態様によれば、製品寸法が所定の寸法範囲内で、且つ、製品の製造に要する総加工時間が最短になるように、製品を構成するための各加工品の公差を最適化することができる。
図1に示される本実施形態の製造調整システム10は、複数の加工品を組合せて製品を製造する製造設備11を構築しているn台の機械12−1〜12−n(nは2以上の自然数)による製造状況を調整するシステムである。
製造設備11は、上記の製品を製造する製造工場に配置されている。製造設備11は複数の建屋の製造工場にまたがって配置されていてもよい。これに対して、機械制御装置13および製造管理コンピュータ14は、製造工場とは異なる建屋に配置されていてもよい。例えば、機械制御装置13は、上記の製造工場とは別の建屋に配置されていてもよい。この場合には、機械制御装置13と、製造設備11における各機械12−1〜12−nとは、第一通信装置15、例えばイントラネットのネットワークを介して通信可能に接続されていることが好ましい。
製造管理コンピュータ14は、製造工場から遠隔地に在る事務所に配置されていてもよい。この場合には、製造管理コンピュータ14と機械制御装置13とは、第二通信装置16、例えばインターネットのネットワークを介して通信可能に接続されていることが好ましい。さらに、製造管理コンピュータ14はクラウド上のコンピュータにより構成されていることが好ましい。
但し、本実施形態の製造設備11は製造セルであるとする。すなわち、複数の機械12−1〜12−nにより加工作製された複数の異なる加工品をそれら機械とは別の機械でまとめて組合せることにより、製品が完成するものとする。上記の加工品は、例えばモータなどの装置を構成するための部品であり、上記の製品は、それら部品から構成される装置、すなわち組立品である。勿論、本発明は、製造ラインに適用されてもよい。製造ラインの一例として、各機械12−1〜12−nにより作製された各加工品を、それら機械12−1〜12−nの組立機構部(不図示)により順次に組合せていくことにより、最後の機械12−nにて製品が完成する製造ラインが有りうる。
図1に示されるように、機械制御装置13は、計測情報取得部18、製品寸法算出部19、総加工時間算出部20、判定部21、入力部22、公差設定部23、および稼働指令部24を具備する。これら機能部(18〜24)は機械制御装置13内のCPU(図示せず)により制御されるか、あるいは、機械制御装置13内に記憶されたプログラムの指令によりそれら機能部(18〜24)が機能するようにしてもよい。
製品寸法算出部19は、そのような製品組立情報に基づいて、各加工品の寸法を積算して製品の寸法を算出することができる。つまり、本実施形態においては、製造設備11における複数の機械12−1〜12−nの各々により加工作製された加工品どうしを組合せて製品を構成するので、各加工品の寸法と前述の製品組立情報とが分かれば、製品の寸法を算出することができる。なお、本実施形態の機械制御装置13は、前述のような製品寸法算出部19を具備しているが、本発明においては、製品寸法算出部19は備えられていなくてもよい。つまり、機械12−1〜12−nにより作製された複数の加工品を組合せるための機械において、完成した製品の寸法が計測されて、この製品寸法が計測情報取得部18により取得される場合には、製品寸法算出部19での製品寸法の算出は省略されてもよい。
製品寸法算出部19は、算出した製品寸法を、判定部21に出力するとともに、第二通信装置16を介して製造管理コンピュータ14のデータベース部25にも送信するようになっている。
稼働指令部24は、機械12−1〜12−n毎に設定された加工品の公差を含む稼働指令を機械12−1〜12−n毎に送出するように構成されている。
前述したように、データベース部25には、各機械12−1〜12−nにより計測された加工品の寸法および加工時間が送信される。さらに、製品寸法算出部19により算出された製品の寸法と、総加工時間算出部20により算出された総加工時間と、公差設定部23により機械12−1〜12−n毎に設定された加工品の公差とがデータベース部25に送信される。
データベース部25は、機械12−1〜12−n毎に設定された各加工品の公差に従って機械12−1〜12−n毎に加工品が作製される度に各機械12−1〜12−nの計測器17から取得された、各加工品の寸法および加工時間を順次記憶する。さらに、データベース部25は、該各加工品の寸法および加工時間と、これらに基づいて算出された製品の寸法および総加工時間と、を互いに関連付けて記憶する。
寸法変動診断部26は、複数の機械12−1〜12−nの中から、加工品の寸法のばらつきが大きい機械を見つけだし、当該機械に既に設定されている加工品の公差を所定の縮小率で小さくする指令を公差設定部23に送出する。
例えば、学習部27は、機械12−1〜12−n毎の各加工品の公差に従って作製された各加工品を組合せた時の製品の寸法および総加工時間をそれぞれ所定の基準寸法および所定の時間に基づいて評価する。このとき、製品寸法と所定の基準寸法との差が少ないほど、その製品寸法に対する評価スコアを高くし、また、製品の総加工時間が所定の時間に対して短いほど、その総加工時間に対する評価スコアを高くする。このようにして、学習部27は、機械12−1〜12−n毎に設定すべき各加工品の公差を、各加工品を組合せた時の製品の寸法および総加工時間と、前述した製品の寸法および総加工時間のそれぞれの評価スコアとに関連付けて学習する。さらに、学習部27は、両方の評価スコアが最大となる機械12−1〜12−n毎の各加工品の公差を最適値として決定し、公差設定部23に送出するのが好ましい。このことにより、製品寸法が所定の寸法範囲内で、且つ、製品の製造に要する総加工時間が最短になるように、製品を構成するための各加工品が各機械12−1〜12−nにより作製されることとなる。
さらに、図2のステップS13において、計測情報取得部18が、前述のように機械12−1〜12−n毎の計測器17により計測された、加工品の寸法および加工時間をリアルタイムに取得する。
以上のように、複数の機械12−1〜12−nにより、複数の加工品から構成される製品を製造するとき、本実施形態の機械制御装置13は、前述のステップS11〜ステップS16を繰返し実施するようになっている。
以上のような製造調整システム10によれば、複数の加工品からなる製品の製造中、機械12−1〜12−n毎の各加工品の公差をリアルタイムに設定して、製造される製品の寸法および製造時間をそれぞれ所定の範囲に調整することができる。
但し、学習開始前には、機械12−1〜12−n毎の各加工品の公差と、これら公差に従って作製された各加工品を組合せた時の製品の寸法および総加工時間とを互いに関連付けた相関テーブルがデータベース部25に保存されているものとする。この相関テーブルは、図2に示されたステップS11〜ステップS16の処理によって作成されるのが好ましい。
さらに、図3のステップS23において、計測情報取得部18が、前述のように機械12−1〜12−n毎の計測器17により計測された、加工品の寸法および加工時間をリアルタイムに取得する。
しかる後、学習部27は、前述した相関テーブルから、評価スコアの最も高い、機械12−1〜12−n毎の各加工品の公差を最適値として決定し、公差設定部23に送出するのが好ましい。
このような学習機能によれば、製品寸法が所定の寸法範囲内で、且つ、製品の製造に要する総加工時間が最短になるように、製品を構成するための各加工品の公差を最適化することができる。
前述した一実施形態による製造設備11においては、複数の機械12−1〜12−nにより加工作製された複数の異なる加工品をそれら機械とは別の機械でまとめて組合せることにより、製品が完成するようにしている。これに対し、以下では、機械12−1〜12−nの所定の順番に従って、各機械12−1〜12−nにより加工品を順次作製し、且つ作製された加工品を順次組合せていくことにより、最後の機械12−nにて製品を完成させる場合について説明する。
つまり、図1に基づいて説明すると、第一番目の機械12−1により作製された第一番目の加工品を、第二番目の機械12−2により作製された第二番目の加工品と組合せる。さらに、第一番目の加工品と第二番目の加工品とを組合せてなる組立品を、第n番目の機械12−nにより作製された第n番目の加工品と組合せることにより、製品を完成させる。このような製造工程を実施する製造ラインに本発明を適用する場合について説明する。
すなわち、前述した製造ラインにおいて、機械12−1〜12−nの順番に従って各機械12−1〜12−nにより加工品を作製する度に、各機械12−1〜12−nの計測器17が加工品の寸法を計測する。計測情報取得部18は、計測された加工品の寸法を含む計測情報をリアルタイムに取得する。
他の実施形態の判定部21は、計測情報取得部18が各機械12−1〜12−nによる加工品の寸法を取得する度に、該加工品の寸法が加工品毎に予め定められた寸法範囲内にあるかどうかを判定する追加の機能を有する。
さらに、公差設定部23は、機械12−1〜12−nのうちの任意の第一機械により作製された加工品に対する判定部21の判定結果に基づき、該第一機械の直後の工程を担う第二機械に対して予め設定されている加工品の公差を調整する追加の機能を有する。例えば、上記の第一機械により作製された加工品の寸法が該加工品に予め定められた寸法範囲から大きく外れている場合には、外れた分の寸法に相当する寸法を考慮して、第二機械における加工品の公差の設定値を調整することが好ましい。
このように前工程の加工状態に応じて後工程の加工を調整できるため、最後に得られる製品の寸法ばらつきを最小限に抑えることができる。また、前工程の機械の状態や加工状態に起因した突発的な寸法変化に対応しつつ、製品を製造することができる。
なお、前述した他の実施形態を適用しうる製造設備11は、或る被加工物(ワーク)を複数の機械12−1〜12−nにより順次に加工していくことにより製品を完成させる製造ラインであってもよい。
11 製造設備
12−1〜12−n 機械
13 機械制御装置
14 製造管理コンピュータ
15 第一通信装置
16 第二通信装置
17 計測器
18 計測情報取得部
19 製品寸法算出部
20 総加工時間算出部
21 判定部
22 入力部
23 公差設定部
24 稼働指令部
25 データベース部
26 寸法変動診断部
27 学習部
Claims (4)
- 複数の加工品から構成されるべき製品を製造する製造設備(11)の製造状況を調整する製造調整システム(10)であって、
それぞれが前記加工品を作製し、該加工品の寸法および加工時間をそれぞれ計測する計測器(17)を有する複数の機械(12−1〜12−n)と、
複数の前記機械(12−1〜12−n)と通信可能に接続されていて、各前記機械(12−1〜12−n)を制御する機械制御装置(13)と、を備え、
前記機械制御装置(13)は、
各前記機械(12−1〜12−n)の、前記計測器(17)により計測された前記加工品の寸法および加工時間を含む計測情報をリアルタイムに取得する計測情報取得部(18)と、
前記計測情報取得部(18)により取得された、各前記機械(12−1〜12−n)による前記加工品の寸法を基に、前記製品の寸法を算出する製品寸法算出部(19)と、
前記計測情報取得部(18)により取得された、各前記機械(12−1〜12−n)による前記加工品の加工時間を基に、各前記加工品の加工時間を合計した総加工時間を算出する総加工時間算出部(20)と、
前記製品寸法算出部(19)により算出された前記製品の寸法が所定の寸法範囲内にあり、且つ、前記総加工時間算出部(20)により算出された前記総加工時間が所定の時間内にあるかを判定する判定部(21)と、
前記判定部(21)の判定結果に基づいて、各前記機械(12−1〜12−n)により前記加工品を作製する際の当該加工品の公差を前記機械(12−1〜12−n)毎に設定する公差設定部(23)と、
前記機械(12−1〜12−n)毎に設定された前記加工品の公差を含む稼働指令を前記機械(12−1〜12−n)毎に送出する稼働指令部(24)と、
を具備する、製造調整システム(10)。 - 請求項1に記載の製造調整システム(10)であって、
前記製造設備(11)は、複数の前記機械(12−1〜12−n)の所定の順番に従って、各前記機械(12−1〜12−n)により前記加工品を順次作製し、且つ作製された前記加工品を順次組合せていくことにより、最後の前記機械(12−n)にて前記製品を完成させる製造ラインであり、
前記機械(12−1〜12−n)の前記所定の順番に従って各前記機械(12−1〜12−n)により前記加工品を作製する度に、各前記機械(12−1〜12−n)の前記計測器(17)が前記加工品の寸法を計測し、前記計測情報取得部(18)は、計測された前記加工品の寸法をリアルタイムに取得し、
前記判定部(21)は、前記計測情報取得部(18)が各前記機械(12−1〜12−n)による前記加工品の寸法を取得する度に、該加工品の寸法が前記加工品毎に予め定められた寸法範囲内にあるかどうかを判定する機能を有し、
前記公差設定部(23)は、複数の前記機械(12−1〜12−n)のうちの任意の第一機械により作製された前記加工品に対しての前記判定部(21)の判定結果に基づき、該第一機械の直後の工程を担う第二機械に対して予め設定されている前記加工品の公差を調整する機能を有する、製造調整システム(10)。 - 請求項1または2に記載の製造調整システム(10)であって、
前記機械制御装置(13)と通信可能に接続されていて、前記製品の製造状況を管理する製造管理コンピュータ(14)をさらに備え、
前記計測情報取得部(18)は前記機械(12−1〜12−n)毎に取得した前記計測情報を前記製造管理コンピュータ(14)に送出し、前記製品寸法算出部(19)は前記製品の寸法を前記製造管理コンピュータ(14)に送出し、前記総加工時間算出部(20)は前記総加工時間を前記製造管理コンピュータ(14)に送出し、前記公差設定部(23)は前記機械(12−1〜12−n)毎に設定された各前記加工品の公差を前記製造管理コンピュータ(14)に送出し、
前記製造管理コンピュータ(14)は、
前記機械(12−1〜12−n)毎に設定された各前記加工品の公差と、該各加工品の公差に従って前記機械(12−1〜12−n)毎に前記加工品が作製される度に前記計測器(17)から取得された各前記加工品の寸法および加工時間と、該各加工品の寸法および加工時間に基づいて算出された前記製品の寸法および前記総加工時間と、を互いに関連付けて記憶するデータベース部(25)と、
前記機械(12−1〜12−n)毎に設定された各前記加工品の公差に従って前記機械(12−1〜12−n)毎に前記加工品が作製される度に前記データベース部(25)に順次記憶された、前記機械(12−1〜12−n)毎の各前記加工品の寸法の変動を診断する寸法変動診断部(26)と、
を具備する、製造調整システム(10)。 - 請求項3に記載の製造調整システム(10)であって、
前記製造管理コンピュータ(14)は、
前述のデータベース部(25)に記憶された、前記機械(12−1〜12−n)毎の各前記加工品の公差ならびに、該各加工品の公差に従って作製された各前記加工品から構成されるべき前記製品の寸法および前記総加工時間に基づいて、各前記加工品の最適な公差を学習する学習部(27)をさらに具備する製造調整システム(10)。
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