JP2023168129A - 部品情報管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】物流伝票と分離した状態の部品を特定することが可能な部品情報管理システムを提供する。【解決手段】管理対象部品２１に取り付けられた物流伝票から部品管理情報を読み取って組立計画を更新するデータベースを有し、該データベースに管理対象部品の設定部品形状情報（設計図面）を登録した状態で、該設定部品形状情報と部品管理情報とを関連付けてなる部品情報管理システムにおいて、撮像部及び表示部２０ａを有する携帯情報端末２０を備え、携帯情報端末は、管理対象部品２１の撮像結果から特徴形状（曲げ形状）２１ｂを含む部分を抽出した抽出部品形状情報２３を取得し、該抽出部品形状情報に近似する設定部品形状情報を特定するとともに、該設定部品形状情報と関連付けられた部品管理情報に含まれる部品識別情報（部品番号）を表示部の表示領域２６に表示させる。【選択図】図１

Description

本発明は、部品情報管理システムに関し、詳しくは、物流伝票と対をなして納入された部品の部品情報管理システムに関する。

建設機械などを組み立てる比較的規模の大きい組立工場では、部品納入業者から部品が納入されると、受付部門にて検収が行われ、組立機械ごとに必要な部品が部品台車に集められた後、組立ラインなどへ向けて出庫される。通常、部品には物流伝票（現品票）が取り付けられており、物流伝票に記載された部品特定事項（部品名、納入数など）や納入場所指定事項（納期、納入場所など）を確認すれば、その部品の取り扱いが容易に行えるものである。（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４－２９１１５１号公報

物流伝票は、針金などを用いた簡便な固定手段で部品に取り付けられているため、乱暴に扱えば切れて紛失しやすいものである。また、組立前に塗装が施される部品もあることから、万一、取り外した物流伝票が紛失したり、類似部品同士の間で取り違えたりすれば、部品の特定が困難な状況に陥り、結果的に工場内物流が滞ってしまう。

そこで本発明は、物流伝票と分離した状態の部品を特定することが可能な部品情報管理システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の部品情報管理システムは、管理対象部品に取り付けられた物流伝票から部品管理情報を読み取って組立計画を更新するデータベースを有し、該データベースに前記管理対象部品の設定部品形状情報を登録した状態で、該設定部品形状情報と前記部品管理情報とを関連付けてなる部品情報管理システムにおいて、撮像部及び表示部を有する携帯情報端末を備え、前記携帯情報端末は、アプリケーションを実行して、前記物流伝票と分離した状態の前記管理対象部品の撮像結果から特徴形状を含む部分を抽出した抽出部品形状情報を取得し、該抽出部品形状情報に近似する前記設定部品形状情報を特定するとともに、該設定部品形状情報と関連付けられた前記部品管理情報に含まれる部品識別情報を前記表示部に表示させることを特徴としている。

また、前記表示させる部品管理情報には、部品搬送先識別情報が含まれていることを特徴としている。

本発明の部品情報管理システムによれば、携帯情報端末の操作によって、管理対象部品の撮像結果から特徴形状を含む部分を抽出した抽出部品形状情報を取得し、該抽出部品形状情報に近似する設定部品形状情報（例えば設計図面）を特定するとともに、該設定部品形状情報と関連付けられた部品管理情報（例えば部品番号）を表示部に表示させるので、設計情報や組立情報などの各種データと現品とのマッチングをその場で行うことが可能となり、物流伝票と分離した状態の管理対象部品を効率的に特定することができる。すなわち、経験や勘に頼る部品捜索をなくすことできるだけでなく、組立機械ごとに部品を仕分ける際に組立図面などとの照合も容易なものとなり、生産性の向上、コスト削減をもたらすものである。

本発明の一形態例における部品情報管理システムの運用状態を示す図である。 同じく管理対象部品としてピンを示す図である。 同じく部品情報管理システムの運用状態における他の適用場面を示す図である。 同じく物流伝票と対をなして納入された各種部品を示す写真である。 同じく物流伝票を示す図である。 同じく部品情報管理システムの構成図である。 同じく工場データベースのテーブル構成を示す図である。 同じく組立工程の進捗を示す管理図である。 同じく同一工号の組立機械における各種部品の搬送先を示す説明図である。

図１乃至図９は、本発明の一形態例における部品情報管理システムを建設機械（例えば杭打機）の製作に適用した図である。部品情報管理システム１１は、図６に示すように、管理対象部品（図４）に取り付けられた物流伝票１２（図５）からバーコードスキャナ１３で部品管理情報（例えば部品番号、品名、工号など）を読み取って組立計画を更新する工場データベース１４を有し、管理対象部品の設定部品形状情報（例えば設計情報として２次元図面１５及び３次元図面１６）を設計データベース１７に登録した状態で、該設定部品形状情報１５，１６と部品管理情報とをデータベース上で関連付けたものである。

図６に示されるシステム構成図は、理解を容易にするために概念化した図であり、設計部品表（ＥＢＯＭ）と製造部品表（ＭＢＯＭ）とは、実質的に同一のものである。例えば、設計部品表は、３次元図面（３Ｄモデル）１６の構成部品と整合が図られている。一方、製造部品表は、設計部品表に基づくものであるが、製作単位（発注単位）に組み替えられている。また、２次元図面１５は、ボルト・ナットなどの規格品やピンなどの準規格品（自社設計部品）が含まれている。

各種図面の出図後、図面データは、例えば、バッチ処理がなされて、物流や製造に携わる工場部門が利用可能な中間フォーマット１８，１９に変換される。したがって、これらの中間フォーマット１８，１９と各図面データ（ＣＡＤなどの元データ）１５，１６とは、実質的に同一のものである。

工場データベース１４は、図７に示すように、工場内物流に関するテーブルを有している。図７（ａ）は、テーブルを構成する一行分のデータ（レコード）を、部品発注がなされた組立機械の工号（組立機械識別番号）に関連付けて表したものである。一つのレコードの中には、複数の項目（フィールド）が存在し、例えば、工号「３ＡＢ１２３」を基準に分類すると、管理対象部品ごとに部品番号「Ａ」、品名「ブラケット」、数量「０１」、納期「０４０８（４月８日）」、納入日「０４０５（４月５日）」、塗装仕掛かり日「０４１１（４月１１日）」、出庫日「０４１５（４月１５日）」、その他、図示は省略するが、組立仕掛かり日（ラインＯＮ日）、組立完成日（ラインＯＦＦ日）、工場出荷日などの各種情報が得られる。

こうしたテーブル情報は、例えば、物流伝票１２のバーコードを読み取ったときに、納入日などの各種項目の内容が登録されて、組立計画（工場データベース１４）が更新される。そして、納入された管理対象部品の部品識別情報である部品番号「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」が工場内物流の管理対象となる。また、部品番号に基づいて問い合わせをすれば、工場内における現在の状態が分かるようになっている。例えば、部品番号「Ａ」を基準に分類することで、図７（ｂ）に示すように、「３ＡＢ１２３」、「３ＡＢ４５６」、「３ＡＢ７８９」の３つの工号が同時に特定され、さらに、各工号において部品出庫状況や部品搬送先の特定も可能である。

これにより、例えば、工場データベース１４に問い合わせた日付が４月２６日である場合、工号「３ＡＢ１２３」、「３ＡＢ４５６」、「３ＡＢ７８９」はいずれも出庫済みであることが分かる。そして、部品搬送先識別情報とされる組立場所（組立工程に属する場所）「ＦＣ」には、前日である４月２５日に出庫した工号「３ＡＢ７８９」の組立機械が置かれているものと想定される。このとき、工号「３ＡＢ１２３」、「３ＡＢ４５６」の各組立機械については、例えば、組立ライン上の先（次工程）に並んだ位置や、他の組立機械との関係で一つ飛び又は複数飛びの位置で置かれているものと想定される。

こうした工号に関連付けられる管理対象部品の各種部品管理情報は、データとして大量に蓄積されていくものであるが、日時や期間などの検索条件を考慮することで、管理対象から外れた部品、例えば出荷済みの組立機械に対応する部品が、表示上、フィルタリング（消去）される。

図８は、組立工程の進捗を示す管理図（ガントチャート）であって、工程ごとの組立が実施される期間を太い横棒で示している。このような日程計画は、工場データベース１４に落とし込まれ、組立機械（工号）ごとの照会が可能とされており、各種工程ごと、例えば、組立順に設定されたＦＡ工程、ＦＢ工程、ＦＣ工程、ＦＤ工程（サブ組立工程も含む）に細分化して用いられている。

例えば、図７（ｂ）の部品管理情報において、工号「３ＡＢ１２３」、「３ＡＢ４５６」、「３ＡＢ７８９」の３台の組立機械が同一の仕様（同一の部品構成）であるものと仮定した場合、４月２１日の時点で、工号「３ＡＢ４５６」の照会を行うと、図８の管理図に示すように、組立機械は、ＦＣ工程に属していることが分かる。このとき、工号「３ＡＢ１２３」の組立機械は、工号「３ＡＢ４５６」の組立機械よりも先に組立ラインに搬入されていることから、ＦＣ工程よりも後のＦＤ工程に属しているものと想定される。一方、工号「３ＡＢ７８９」の組立機械は、４月２１日の時点では、ＦＣ工程に対して部品出庫がなされていないことから、一つ前のＦＢ工程に属しているものと想定される。このような場合、３台の組立機械は、例えば、それぞれ搬送台に乗せられた状態で、組立ラインの数十ｍの範囲に前後並んで置かれている。

また、部品管理情報の項目として設けられた部品搬送先識別情報は、図９に示すように、テーブルを参照することで、一覧表として印刷が可能である。これにより、例えば、工号「３ＡＢ１２３」に使用される部品番号「Ｂ」は、搬送先「ＦＡ」として登録されたＦＡ工程（図８）の組立場所に搬送すべきものであると分かるようになっている。こうした同一工号（組立機械１台分）における部品搬送先識別情報に基づいて、各種管理対象部品の仕分けや棚配膳などの必要な作業が行えるようになっている。

さらに、システム構成図（図６）に示すように、部品情報管理システム１１は、撮像部（カメラ）及び表示部（表示画面）２０ａを有する携帯情報端末２０を備えている。携帯情報端末２０は、例えば、近年では撮像部の性能が高度化したスマートフォンが採用され、後述する部品捜索アプリ（アプリケーション）がインストールされている。

ここで、物流伝票１２は、図４から見てとれるように、収納箱に小物部品（配管やブラケットなど）が寄せ集められると、これらの間に挟まったり、折り曲げられたりするなどの窮屈な状態となり、運搬や仕分けの際に取れやすくなる。つまり、こうした意図しない状況下で物流伝票１２が紛失すれば、部品の特定が困難な状況に陥ってしまう。そこで、部品情報管理システム１１では、携帯情報端末２０の部品捜索アプリを実行させて、物流伝票１２と分離した状態の部品の特定が可能になっている。

以下では、部品捜索アプリの機能及び操作方法について、図１乃至図３を参照しながら説明する。管理対象部品として、手元には、意図せずに物流伝票１２と分離した状態の部品２１がある。この部品２１は、板材を曲げてＬ字状に形成したブラケットであって、４箇所のボルト孔（長孔）２１ａを有している。このような部品２１は、形状が単純であることから、類似部品も多く存在している。

携帯情報端末２０の部品捜索アプリを実行すると、捜索モードとして表示部２０ａには、撮像部からの映像が表示される。そして、図１に示すように、携帯情報端末２０を部品２１にかざして焦点を合わせると、部品捜索アプリの撮像機能によって、部品２１の撮像画像２２が取得される。

ここで、部品捜索アプリの形状抽出機能によって、部品２１の撮像結果である撮像画像２２から特徴形状を含む部分を抽出した抽出部品形状情報２３を取得する。特徴形状は、例えば、切断加工や曲げ加工など、部品２１の素材を金属加工して得られる形状とされ、この形状が部品形状の変化点の要素として抽出される。そして、部品２１が曲げ板からなるブラケットであれば、その特徴形状は、全体形状に対する曲げ形状２１ｂの位置、曲げＲ、曲げ角度などの要素を総合した形状となる。

管理対象部品の素材には、例えば、連結ピンの素材状態である軸が挙げられる。連結ピンは、旋盤などの工作機械にセットした軸（ワーク）を回転させ、切削具の移動で、図２（ａ）に示すように、連結ピン２４の外形を形成した後、軸の先端外周部を切削して円周状の面取り形状２４ａを得たものである。面取り形状２４ａは、部品の特徴形状であり、素材の材質に応じて、例えば２０度や４５度などの異なる面取り角度をもって平面取りがなされている。また、切削加工して得られる形状は、図２（ｂ）に示すように、連結ピン２５の本体に形成されるキー溝や段差形状２５ａ、頭部に形成される平坦形状（二面幅形状）２５ｂなどが含まれる。この場合、軸を固定した状態で、回転する切削具で切削加工がなされる。

抽出部品形状情報２３は、撮像画像２２において、部品２１の一部を表す点である特徴点のうち同一部品を表していると想定される特徴点の集合を１つの点群とし、該点群を部品として抽出したものである。こうした点群データは、公知の数学的手法を用いて各点に、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３次元座標の情報が付与されるとともに、座標変換がなされて３次元の最大寸法（Ｘｍａｘ，Ｙｍａｘ，Ｚｍａｘ）が取得される。こうして、抽出部品形状情報２３は、点群データを単純化（圧縮）した状態で、撮像画像２２の表示に整合して目立つように表示（強調表示）される。

ここで、部品捜索アプリの検索機能によって、取得した抽出部品形状情報２３に近似する設定部品形状情報１８，１９を特定するとともに、該設定部品形状情報１８，１９と関連付けられた部品管理情報を携帯情報端末２０の表示部２０ａに表示させる。具体的には、抽出部品形状情報２３の最大寸法及び特徴形状に関する座標データを特徴量（マッチング処理用データ）とし、この特徴量に基づいて、３次元図面（３Ｄモデル）１９との間でマッチング処理を行い、互いに近似する３次元図面１９の複数の候補を参照データとして特定する。このとき、抽出部品形状情報２３に対して参照データの座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及び回転角度θを変化させながら、各参照データにおいて特徴形状の位置する領域の近似度を評価し、最も近似する参照データを特定する。

最も近似する参照データ、つまり、形状が特定された３次元図面１９には、データベース上で部品管理情報が関連付けられているため、携帯情報端末２０の表示部２０ａ、例えば、ポップアップした表示領域２６に「部品番号（部品識別情報）」、「品名」、「搬送先（部品搬送先識別情報）」、「工号」を表示させる。これにより、表示された搬送先の組立ラインに部品を直接持って行くことや、部品出庫に間に合えば部品収納台（部品台車）に収納すること、物流伝票１２を再発行することなどの措置が行えるようになる。

図３は、部品情報管理システム１１の運用状態において、他の適用場面を一例として示している。管理対象部品２７とされる箱状のカバーは、受付部門の検収にて部品管理情報が読み取られた後、塗装工場へ搬送され、部品状態で塗装が施される。この場合、あらかじめ部品２７から物流伝票１２が取り外されるものである。このようにして、部品２７と物流伝票１２とが互いに分離した状態は、部品２７の素材とされる金属を塗装する目的で、意図的に作られる。そして、塗装処理後の部品２７は、塗装工場の敷地内において治具２８で吊された状態となっている（図３）。

ここで、部品塗装が施される場合、取り外した物流伝票１２は、塗装後に再度同じ部品２７に取り付けられるものであるため、例えば、あらかじめ物流伝票１２の裏にスケッチ（部品形状の模写）を行うなど、その場でできる応急的手当てがなされる場合が少なくない。しかも、不用意に取り外せば、物流伝票１２が紛失したり、類似部品同士の間で取り違えたりして、部品２７の特定が困難な状況に陥ってしまう。そこで、こうした状況下においても、携帯情報端末２０の部品捜索アプリを実行させて、物流伝票１２と分離した状態の部品の特定が可能になっている。

吊り状態の部品２７を撮像対象として、部品捜索アプリを実行させると、取得した抽出部品形状情報２９は、撮像画像３０において点群を部品として抽出され、座標変換がなされて３次元の最大寸法が取得された後、携帯情報端末２０の表示部２０ａに表示（強調表示）される。そして、所定のマッチング処理を行って設計図面１８，１９から参照データを特定し、これに基づいて、表示領域２６に、例えば「部品番号（部品識別情報）」、「品名」、「搬送先（部品搬送先識別情報）」、「工号」を表示させる。こうして、管理対象部品２７を特定することで、一旦取り外した物流伝票１２を再度同じ部品２７に取り付けることが可能となる。

このように、本発明の部品情報管理システム１１によれば、携帯情報端末２０の操作によって、管理対象部品２１，２７の撮像結果から特徴形状（例えば曲げ形状２１ｂ）を含む部分を抽出した抽出部品形状情報２３，２９を取得し、該抽出部品形状情報２３，２９に近似する設定部品形状情報（例えば設計図面１８，１９）を特定するとともに、該設定部品形状情報１８，１９と関連付けられた部品管理情報（例えば部品番号）を表示部２０ａに表示させるので、設計情報や組立情報などの各種データと現品とのマッチングをその場で行うことが可能となり、物流伝票１２と分離した状態の管理対象部品２１，２７を効率的に特定することができる。すなわち、経験や勘に頼る部品捜索をなくすことできるだけでなく、組立機械ごとに部品２１，２７を仕分ける際に組立図面などとの照合も容易なものとなり、生産性の向上、コスト削減をもたらすものである。

また、部品情報管理システム１１の運用において、管理対象部品２１，２７と物流伝票１２との分離状態が、管理対象部品２１，２７の素材とされる金属を塗装する目的で作られるので、従来では物流伝票１２の裏にスケッチなどしていた手間をなくすことが可能となり、作業効率などの現場の改善に大きな効果をもたらすことができる。とりわけ、塗料の膜厚を増やしても部品の特徴形状が失われるものではなく、種々の塗装方法や塗装条件に適用できる点から極めて好都合である。さらに、表示させる部品管理情報に部品搬送先識別情報（例えば工程名）を含めているので、管理対象部品２１，２７を特定した後の部品の取り扱いが容易なものとなり、部品情報管理システム１１の円滑な運用に資するものである。

また、特徴形状に管理対象部品２１，２４，２５，２７の素材を金属加工して得られる曲げや面取りなどの形状２１ｂ，２４ａ，２５ａ，２５ｂが含まれるので、部品情報管理システム１１の信頼性を高めることができる。とりわけ、部品の素材が軸であって、回転させた軸を切削加工して得られる面取り形状２４ａや、回転させた切削具で切削加工して得られる段差形状２５ｂなどを特徴形状としているので、一見してそれと特定するのが難しいピン２４，２５であっても、面取り形状２４ａや段差形状２５ｂなどの特徴形状に基づき、他のピンと区別して正確に特定することが可能となり、ピン結合がなされることの多い組立機械として、特に建設機械の組立に最適な部品情報管理システム１１が達成される。

さらに、設定部品形状情報１８，１９が設計段階で形成された２次元形状あるいは３次元形状に基づく情報であるので、２次元図面１５や３次元図面（３Ｄモデル）１６の活用が広く円滑に行えることから、工場内物流や組立まで含めたプロセスのデジタル化に寄与するものである。

なお、本発明は、前記形態例に限定されるものではなく、部品情報管理システムは、主に、既存の管理システムに組み込まれて運用できる構成であればよく、様々な業界の工場部門に向けた製作支援ツールとして適用することができる。また、設定部品形状情報は、２次元図面の形状や寸法値などを参照してもよく、例えば、長さ違いの部品（配管やピン）のような変動部のみの寸法値が表入力されたバリアント図なども参照することができる。もっとも、簡易的に済ませる場合は、受付部門において、スキャンと同時に現品を撮像した画像データを設定部品形状情報とし、これを蓄積させていく運用であってもよい。

さらに、特徴形状には素材そのものの形状（板厚など）や、孔の形状、数などの要素についても考慮することができる。もっとも、部品は多種多様であるから、特徴形状が認識できない状況に備えて、部品の素材表面にレーザーマーキング（部品番号などの刻印）を施すのも一考である。加えて、アプリケーション処理についても適宜変更することができ、操作入力の領域を設けて既知の部品情報（検索ワード）を用いた絞り込み検索を行えば、検索精度向上に資するものである。また、表示領域に設計図面や組立図面などの必要なリンク先を表示させてもよい。

さらに、部品情報管理システムの適用範囲を広げて、例えば、機械の保守メンテナンスに携わるサービス部門に向けた支援ツールとして適用することができる。袋詰めになって納入されたキット部品（例えば油圧シリンダの補給部品）に対して運用を行えば、分解・組立を行う際に、類似形状の小物部品（シールリングなど）を特定するのに効果的であり、パーツカタログに掲載された部品表（ＳＢＯＭ）やイラストとの照合も容易に図れるものである。

１１…部品情報管理システム、１２…物流伝票（現品票）、１３…バーコードスキャナ、１４…工場データベース、１５…２次元図面、１６…３次元図面、１７…設計データベース、１８，１９…中間フォーマット（図面）、２０…携帯情報端末、２０ａ…表示部、２１…管理対象部品、２１ａ…ボルト孔、２１ｂ…曲げ形状、２２…撮像画像、２３…抽出部品形状情報、２４…連結ピン、２４ａ…面取り形状、２５…連結ピン、２５ａ…段差形状、２５ｂ…平坦形状、２６…表示領域、２７…管理対象部品、２８…治具、２９…抽出部品形状情報、３０…撮像画像

Claims (2)

1. 管理対象部品に取り付けられた物流伝票から部品管理情報を読み取って組立計画を更新するデータベースを有し、該データベースに前記管理対象部品の設定部品形状情報を登録した状態で、該設定部品形状情報と前記部品管理情報とを関連付けてなる部品情報管理システムにおいて、
   撮像部及び表示部を有する携帯情報端末を備え、
   前記携帯情報端末は、アプリケーションを実行して、前記物流伝票と分離した状態の前記管理対象部品の撮像結果から特徴形状を含む部分を抽出した抽出部品形状情報を取得し、該抽出部品形状情報に近似する前記設定部品形状情報を特定するとともに、該設定部品形状情報と関連付けられた前記部品管理情報に含まれる部品識別情報を前記表示部に表示させることを特徴とする部品情報管理システム。
2. 前記表示させる部品管理情報には、部品搬送先識別情報が含まれていることを特徴とする請求項１記載の部品情報管理システム。

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