JP2732061B2 - フレキシブル生産システム - Google Patents

フレキシブル生産システム

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JP2732061B2
JP2732061B2 JP454988A JP454988A JP2732061B2 JP 2732061 B2 JP2732061 B2 JP 2732061B2 JP 454988 A JP454988 A JP 454988A JP 454988 A JP454988 A JP 454988A JP 2732061 B2 JP2732061 B2 JP 2732061B2
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing

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  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Multi-Process Working Machines And Systems (AREA)
  • General Factory Administration (AREA)
  • Control By Computers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子計算機を用いて高能率に多品種中小
量生産を実現するフレキシブル生産システムに関し、特
に、同生産システムのより柔軟な運用を図る上で好適な
運転制御方法の具現に関する。
〔従来の技術〕
周知のように、フレキシブル生産システム（FMS）と
は、基本情報として予め設定される各種ワーク（加工
物）についての長期的な加工計画および各ワーク毎の工
程設計内容に基づいて、各種工作機械をはじめとする段
取装置や洗浄装置、自動倉庫、搬送装置等、各種自動生
産設備の運転スケジュールを作成し、この作成した運転
スケジュールに応じてこれら設備の統括的な運転制御を
実行する柔軟性を持った自動生産システムであり、近年
の電子計算機の普及に伴って急速にその真価が認められ
つつある。第12図に、こうしたフレキシブル生産システ
ムにおいて従来一般に採用されている運転制御方式の概
念を示す。
すなわちこの第12図において、各細線の矢印は情報の
流れを、また各太線の矢印は同フレキシブル生産システ
ム内でのワークの流れをそれぞれ模擬的に示すものであ
り、この従来の運転制御方式にあっては、同第12図に示
す如く、大旨次に列記する手順をもって当の運転制御が
実行される。
１）．与えられた加工計画（長期加工日程計画）および
工程設計（工程設計情報）をもとに、上述したような各
種自動生産設備が効率良く稼働するような運転スケジュ
ールを作成する。これは、経験と勘、あるいは種々のス
ケジュール法に基づき、人手または電子計算機を通じて
作成される。
２）．この作成された運転スケジュールは、帳票若しく
は磁気ディスク等を介してオフラインで、あるいは通信
手段を介してオンラインで（この場合も通常は、上記作
成された運転スケジュールは適宜の記憶手段に一時貯蔵
される）FMS（フレキシブル生産システム）制御装置に
伝送される。ここにFMS制御装置とは、上述した各種の
設備を統括的に運転制御する電子計算機並びにその周辺
装置を含んで構成されて、その都度指定される「素材」
を指定される手順で加工して「完品」に仕上げる装置を
便宜的に定義している。
３）.FMS制御装置では、上記帳票、磁気ディスクあるい
は通信手段等を介して受取った運転スケジュールに応じ
て、各種自動生産設備のその都度指定される運転制御を
実行する。すなわち、同運転スケジュールによって指定
される「素材」を指定される手順で加工して「完品」に
仕上げる。
〔発明が解決しようとする課題〕
基本的には、上記従来の運転制御方式によっても、所
望とされるフレキシブル生産は達成されるものの、同方
式の場合、運転スケジュールの作成を行なう部分と、こ
のスケジュールに基づいて実際に各種自動生産設備の運
転制御を行なう部分（FMS制御装置）とが、各々独立し
て存在することから、例えば設備故障等の外乱が入るな
どして、既に作成された運転スケジュールと現状とにず
れが生じたような場合には、この運転スケジュールの修
正が非常に困難なものとなる。また、この従来の方式の
場合はそもそも、運転スケジュールの作成を行なう側で
各種自動生産設備の運転状況を把握するには無理があ
り、たとえ加工計画に変更の必要が生じたような場合で
も、こうした運転スケジュールについての修正は容易で
はない。このような実情から、上記従来の方式では、各
種自動生産設備の持つ能力を充分に生かした運転制御を
行なうことは難しかった。
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、
加工計画の変更や設備故障等の外乱に対しても容易に対
処することができ、ひいては、各種自動生産設備の持つ
能力を充分に生かした運転制御を可能ならしめるフレキ
シブル生産システムを提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明では、前記加工計画および工程設計内容を示
す基本情報に加え、各種自動生産設備やワークのモデル
およびワークの現在の位置や加工進捗状況を示す現状デ
ータを用いて、素材、治具、工具等の手配並びに各ワー
クの加工設備や加工順序に関するシミュレーションを実
時間にて行なうようにする。
〔作用〕
これによれば、上記シミュレーション結果をみて現在
並びに以降における各設備の稼働状況が即刻把握できる
ようになり、したがって、運転スケジュールと実績とが
合致しなくなってきたような場合であっても、その旨速
やかに認知して、その時点で現状に合わせた運転スケジ
ュールを容易に立案し直すことができるようになる。勿
論このことは、上記各設備の運転制御を常に効率良く維
持し得ることを併せ意味する。
〔実施例〕
第13図〜第16図、および第１図〜第11図に、この発明
にかかるフレキシブル生産システムの一実施例を示す。
まず第13図は、この実施例システムにおいて前提とす
るFMS（フレキシブル生産システム）ラインを例示した
ものである。
同図に示すように、このFMSラインは、素材の搬入や
完品の搬出を行なうための入出庫ステーションIE、この
入出庫ステーションIEにあって、適宜の表示手段を通じ
て随時の入出庫情報を作業者に報告、指示したり、適宜
の操作入力手段を通じて作業の完了入力を受け付けたり
するための入出庫ステーション作業指示装置IET、パレ
ット（加工盤：図示せず）の一時保管と治具（図示せ
ず）の一時保管を行なうための倉庫として、この例では
横16列に図示したものが上下にも３段あり計48の棚から
なるとする自動倉庫（STORAGE）STR、ワーク（加工物：
図示せず）のパレットへの取り付け、取り外し並びに治
具のパレットへの組みつけ、分解を行なう第１および第
２の段取装置LS1およびLS2、この段取装置LS1およびLS2
の置かれる部所にあって、適宜の表示手段を通じて随時
の段取作業手順を作業者に示したり、適宜の操作入力手
段を通じて作業の完了入力を受け付けたりするための段
取ステーション作業指示装置LST、実際の加工のための
設備として、パレットに取り付けられたワークの旋削加
工、穴あけ加工、フライス加工等、各種加工を分担して
若しくは１台で複合して行なう３台の工作機械（NC制御
工作機械を想定する）MC1,MC2およびMC3、パレットの反
転機能等をも有してこれに取り付けられたワークを該パ
レットごと洗浄する洗浄装置（WASHER）WS、そして水
平、垂直方向の２次元の移動が可能であって、上記各設
備の間でワークやパレット、治具等を自動搬送する搬送
装置SC1、からなる自動生産設備と、中央制御室100内に
置かれる主電子計算機（以下これを中央処理装置とい
う）およびその周辺装置、並びにこの中央処理装置から
上記各生産設備に対して出力される制御指令を中継した
り、同各生産設備の状態を監視してその情報を中央処理
装置に伝えたりする中継処理装置210,220,230,240およ
び250からなって、上記各生産設備を統括的に運転制御
するFMS制御装置と、をそれぞれ有して構成されてい
る。
また第14図は、このFMSラインにおける上記中央制御
室100の内部装置、並びに上記中継処理装置210〜250や
各生産設備についての電気的な連係態様を示したもので
ある。
すなわちこのFMSラインにおいては、同第14図に示す
ように、中央制御室100は、その内部に、FMS制御装置本
体としての上述した中央処理装置110をはじめ、その周
辺装置として、前述した加工計画や工程設計等の基本情
報その他をこの中央処理装置110（正確にはその後述す
る外部情報記憶部113）に登録するための手操作入力装
置101、メニュー画面等の文字画面を表示するための文
字画面表示装置102、システムの現状やシミュレーショ
ン結果の描画画面を表示するための描画画面表示装置10
3、帳票類の印刷を行なうための印刷装置104、およびNC
テープの入出力を行なうための紙テープ入出力装置105
をそれぞれ具えて構成されており、また上記中央処理装
置110と各生産設備との間での制御指令や状態情報等の
中継を行なう上記の中継処理装置210〜250は、その第１
中継処理装置210が、搬送装置SC1および入出庫ステーシ
ョン作業指示装置IETに関しての上記中継処理を実行
し、第２中継処理装置220が、洗浄装置WSおよび段取装
置LS1,LS2および段取ステーション作業指示装置LSTに関
しての上記中継処理を実行し、第３〜第５中継処理装置
230〜250が、各々第１〜第３工作機械MC1〜MC3に関して
の上記中継処理を実行するよう、予めその分担が設定さ
れている。
なお、これら各中継処理装置210〜250は、基本的に第
15図に示す内部構成を有する電子計算機からなり、上記
制御対象となる各生産設備との間で、搬送装置SC1、洗
浄装置WS、段取装置LS1およびLS2、第１〜第３工作機械
MC1〜MC3の各設備に関しては、制御情報および事象（状
態変化）についての同第15図に示す態様での授受を行な
い、入出庫ステーション作業指示装置IET、段取ステー
ション作業指示装置LSTの各設備に関しては、作業指示
情報および作業者からの入力情報についての同第15図に
示す態様での授受を行なう。ここに、該中継処理装置に
おける処理手順記憶部21とは、中継処理装置としての処
理手順であるプログラムが予格納された記憶部であり、
また内部情報記憶部22とは、情報加工（計算）を行なう
ときに基礎となる情報が格納される記憶部であり、情報
加工部（中央演算装置、CPU）23とは、上記処理手順記
憶部21に格納されたプログラムを順次読み出しつつ、そ
の書かれた処理手順に従って、情報の入出力や内部情報
記憶部22の記憶情報をもとに情報の加工（計算）を行な
う部分であり、情報変換部24とは、中央処理装置110か
ら伝送される制御指令（制御所望とする生産設備並びに
該設備に関係する中継処理装置を指定するための情報、
および同生産設備の所望とする制御内容に対応したコー
ド情報等を含んで構成される）については、自局（自中
継処理装置）が指定されたことを条件に、これを上記加
工のための共通の情報に変換して上記情報加工部23に加
え、情報加工部23から加えられる加工情報（自局並びに
各該当する生産設備の識別情報、および同生産設備の上
述した「事象」や「作業者からの入力情報」についてそ
の内容に対応したコード情報等を含んで構成される）に
ついては、これを情報通信のための所要の形態に変換し
て中央処理装置110へ転送する部分であり、そして情報
変換部25とは、情報加工部23から加えられる加工情報
（各該当する生産設備への上述した「制御情報」や「作
業指示情報」について中央処理装置から伝送されるコー
ド情報に対応した具体内容を示す情報等を含んで構成さ
れる）については、これを情報通信のための所要の形態
に変換して各該当する生産設備へ転送し、各該当する生
産設備から伝送される上記の「事象」や「作業者からの
入力情報」等の設備状態情報については、これを上記加
工のための共通の情報に変換して上記情報加工部23に加
える部分である。
また、上記の中央処理装置110は、基本的に第16図に
示す内部構成を有する電子計算機からなり、前述した各
周辺装置（手操作入力装置101、文字画面表示装置102、
描画画面表示装置103、印刷装置104および紙テープ入出
力装置105）並びに上記中継処理装置210〜250との間
で、各々同第16図に示す態様での必要情報の授受を行な
う。ここに、該中央処理装置110における処理手順記憶
部111とは、中央処理装置としての処理手順であるプロ
グラムが予格納された記憶部であり、また内部情報記憶
部112とは、情報加工（計算）を行なうときに基礎とな
る情報が格納される記憶部であり、外部情報記憶部113
とは、正確には同中央処理装置110の外部に配される磁
気ディスク装置等からなって、前述の如く「加工計画」
や「工程設計」等の基本情報その他が登録される記憶部
であり、情報加工部（中央演算装置、CPU）114とは、上
記処理手順記憶部111に格納されたプログラムを順次読
み出しつつ、その書かれた処理手順に従って、情報の入
出力や内部情報記憶部112あるいは外部情報記憶部113の
記憶情報をもとに情報の加工（計算）を行なう部分であ
り、そして情報変換部115とは、手操作入力装置101から
加えられる入力情報（基本情報やその都度の手操作情
報）、あるいは紙テープ入出力装置105から加えられる
入力情報（NC制御情報）、あるいは中継処理装置210〜2
50から転送される中継情報（各該当する中継処理装置並
びに生産設備の識別情報、および当該生産設備の上述し
た「事象」や「作業者からの入力情報」についてその内
容に対応したコード情報等を含んだもの）については、
これを上記加工のための共通の情報に変換して上記情報
加工部114に加え、情報加工部114から加えられる加工情
報（文字画面表示装置102や描画画面表示装置103に対す
る各々所要の表示指示情報、印刷装置104に対する所要
の印字指示情報、紙テープ入出力装置105に対する所要
のNC制御情報、中継処理装置210〜250に対する前述した
「制御指令」、等々）については、これをそれぞれ相手
先に応じて情報通信のための所要の形態に変換して所望
先へ転送する部分である。
この実施例システムは、中央処理装置110、中継処理
装置210〜250、および前記各生産設備のこうした構成、
機能を前提として、フレキシブル生産システムとしての
以下に説明する実時間でのシミュレーション、該シミュ
レーション結果に基づく運転スケジュールの制定、更に
は該スケジュールに基づく各生産設備の実際の運転制
御、をそれぞれ実行する。
さて、第１図は、上記中央処理装置110の情報処理部
（処理手順記憶部111、情報加工部114および情報変換部
115からなる）について、同実施例システムとしての主
なる機能を、機能ブロック図として書き改めたものであ
る。
第１図に示すように、この情報処理部は、実時間シミ
ュレーション機能部11と制御機能部12との、大きく２つ
の機能部を有しており、これら機能部11および12の間で
の同第１図に示される各種情報の授受に基づいて該実施
例システムとしての所望とされるフレキシブル生産設備
が達成される。
すなわち、実時間シミュレーション機能部11は、実際
の運転制御を行なう前に、現状に即して模擬的に当該シ
ステムの運転を行ない、その時点での効率の良い運転計
画を立案するものであり、その入力情報としては、例え
ば前記手操作入力装置101（第14図参照）を通じて当の
中央処理装置110の外部情報記憶部113に登録される加工
計画A1および工程設計A2に関しての各情報や、ワークや
生産設備のモデルＢに関しての情報、そしてワークの現
在の位置や加工進捗状況を示すデータとして、これも当
の中央処理装置110の外部情報記憶部113に先の中継情報
等に基づき随時別途に記憶される現状データＣがある。
このシミュレーションの結果得られる情報は、作業者や
素材、治具、工具など、人および物に関する手配情報
D1、および各ワークの加工設備や加工順序を定めた制御
情報（運転スケジュール）D2、および同シミュレーショ
ン結果を前記表示装置101あるいは102に表示するための
表示情報D3である。これらの各情報も、上記の外部情報
記憶部113に各別に格納される。
他方、制御機能部12は、上記のシミュレーションで得
られた制御情報（運転スケジュール）D2をもとに、前記
制御対象とする生産設備に前述した制御指令を出力し
て、これらに自動的に搬送や加工等を行なわせるととも
に、作業者には前記作業指示装置（入出庫ステーション
作業指示装置IET、段取ステーション作業指示装置LST）
を通じて必要な作業指示を与えてワークの加工を遂行す
るものである。
第２図は、こうした情報処理部（中央処理装置110の
処理手順記憶部111、情報加工部114および情報変換部11
5）の上記実時間シミュレーション機能部11について更
にその詳細構成を示すとともに、該機能部11を中心に入
出力される情報の具体例を示したものであり、また第３
図は、同機能部11にて実行されるシミュレーション動作
の基本概念を示したものであり、以下、これら第２図お
よび第３図を参照して、同実時間シミュレーション機能
部11において実行される動作の詳細を説明する。
まず、この実時間シミュレーション機能部11の詳細構
成、並びに該機能部11に入力される各情報の情報構造例
について説明する。
この機能部11は、第２図に示すように、加工計画A1お
よび工程設計A2に関しての基本情報が入力される加工物
入荷制御部11aと、設備モデルＢおよび現状データＣが
入力される論理模型構築部11bと、論理加工物の処理プ
ログラムをすべての工程について持っており、またシミ
ュレーションの結果情報であるシミュレーション情報Ｄ
（D1,D2）を出力する物流制御部11cとの、３つのモジュ
ールを有して構成される。メモリ11dは、前記内部情報
記憶部112の一部がこれに相当する。
また、上記の各入力情報は、第２図にも例示した如
く、各々次のような構造を有するとする。
加工計画（長期加工日程計画）A1 まとまった数量単位（ロット）のワーク（加工物）の
加工日程計画であり、 ロット番号：ロットを制御装置内で区別するために、登
録順に自動的に付けた番号。
ワークコード：主にワークの種類を指定する識別子。
個数：ワークの数量。
納期：ロット全部が加工完了しなければならない期日。
優先度：納期との関連における加工順を示す番号。
試削り条件：ロットの最初の加工物を試削りするか否か
を決めるための情報。例えば、「０」は「試削り不要」
を示し、「１」は「試削り要」を示す。
等々の情報からなる。
工程設計A2 各々固有の加工手順を有するワーク毎の加工手順情報
であり、 工程番号：ワークの加工手順に応じて自動的に付けた番
号。
作業内容：作業の種類を示す情報。
使用設備：各々の作業毎に（工程毎に）使用する設備を
示す情報。因みに、例示した「LS1,2」は「段取装置LS1
または段取装置LS2」を意味するとする。
治具コード：使用する治具を指定する識別子。
工具番号：使用する工具群を指定する番号。
NCテープ番号:NC制御工作機械が使用する加工情報テー
プの番号。
実行時間：工程毎の標準の作業実行時間を示す情報。
等々の情報からなる。
モデルＢ 後述する論理模型を構築するための情報として、当該
システムのFMSライン（第12図）に対応するようワーク
の格納場所（ステーション）を単位として構成された設
備のモデルの情報であり、第２図に示した記号（識別
名）はそれぞれ次の意味を持つ。
LS1-WB:第１の段取装置LS1（格納場所すなわち格納基本
単位を１つ持つ）。
LS2-WB:第２の段取装置LS2（格納基本単位を１つ持
つ）。
MC1-IO:第１工作機械MC1の入出庫口。
MC1-MB:第１工作機械MC1の中間退避場。
MC1-WB:第１工作機械MC1の加工台。
MC2-IO:第２工作機械MC2の入出庫口。
MC2-MB:第２工作機械MC2の中間退避場。
MC2-WB:第２工作機械MC2の加工台。
MC3-IO:第３工作機械MC3の入出庫口。
MC3-MB:第３工作機械MC3の中間退避場。
MC3-WB:第３工作機械MC3の加工台。
WS-WB:洗浄装置WS（格納基本単位を１つ持つ）。
STR-1〜STR-48:自動倉庫STRの１〜48の各棚。
現状データＣ シミュレーション実行時のワーク（加工物）の場所な
どを初期設定するための情報として、ワークの現在の場
所、設備の現在の状態などに応じて後述する論理模型の
構築の都度外部情報記憶部113内で書き換えられる情報
であり、 格納要素識別子：ワークの現在の格納場所を示すため
の、格納要素の識別子。第２図に例示の「MC1-WB」は、
ワークが現在「第１工作機械MC1の加工台」に格納され
ていることを意味する。
格納ワーク情報：格納されているワークに関する情報。
中には、加工計画A1や工程設計A2において述べたロット
の識別子やワークコード、工程番号の他、ロット内要素
番号（当該ワークが上記ロット中のどの要素であるかを
示す番号）などが含まれる。
パレット（加工盤）コード：格納されているパレットに
関する情報。パレットの種類や識別番号によって構成さ
れる。
治具コード：格納されている治具に関する情報。
稼働状態：加工前、加工中、加工後の別を示すための情
報。
等々の情報からなる。
次に、こうした各情報を入力して実行される実時間シ
ミュレーション機能部11のシミュレーション動作につい
て、第３図の動作概念図を併せ参照して以下に詳述す
る。
例えば、一定時間毎に、あるいは設備故障発生等の条
件で、あるいは前記の手操作入力装置101を通じた適宜
の操作に基づきこの実時間シミュレーション機能部11に
対しシミュレーションの実行が指定されると、該機能部
11では、次に列記する態様をもってシミュレーション動
作を実行する。
論理模型の構築 シミュレーションの実行が始まると、まず論理模型構
築部11bが、上記の外部情報記憶部113の所定記憶領域に
格納されている設備モデルＢと現状データＣとに基づ
き、メモリ11d内に、概念的には第３図にS1にて示す態
様で論理模型を構築する。因みに、同第３図では便宜上
「実空間」を想定してこの論理模型を図示したが、実際
にはこれが「論理空間」をもって表現される。
ここで参考までに、実際の設備に関する情報を使っ
て、シミュレーション対象システムがどのように論理模
型内で表現されているのかについて述べる。
この実施例システムに対する、設備に関する定義情報
である加工基本単位の具体的な内容は、次表第１表のよ
うになる。この情報について説明すると、例えば段取り
装置は群としてLSという名前を持つことになり、論理模
型内の識別番号は１番である。
LSは加工要素群LS1.2を構成要素にしている。このLS
1.2の情報は、第２表のように与えられる。
この中で、LS1.2は群を構成する要素として段取り装
置LS1と段取り装置LS2を持っている。このLS1およびLS2
は加工要素情報の中で定義される。これを第３表に示
す。
LS1は、設備内の構成要素として、格納場所（格納基
本単位）を一つ持っている。その名前は先の設備モデル
Ｂに関しても説明した通りLS1-WBである。また最大占有
数が１であるので、この設備には論理加工物は同時に１
個しか入ることができない。LS1-WBの内容は次表第４表
のように与えられる。LS1-WBは、型が単一であるので、
その構成要素は、LS1-WBという名前の格納要素である。
そこで格納要素の情報を見てみる。
格納要素の情報は次表第５表のようになっており、こ
れからLS1-WBの座標がＸ、Ｙ、Ｚ座標で各々30m、5m、0
mであり、かつ搬送装置SC1がそこに接続していることが
わかる。
以上のようにして、すべての設備についての論理模型
が構築される。第４図にシミュレーション対象システム
の論理模型内部での構造例を示す。
論理加工物の創成、投入 上記の如くメモリ11d内に論理模型が構築されると、
次いで加工物入荷制御部11aが、加工計画A1と工程設計A
2とに基づき、各種想定されるワーク（加工物）につい
ての並列処理プログラムである論理加工物を創成し、こ
れを上記構築された論理模型に投入する。なおここで、
論理加工物が論理模型に投入されるということは、実際
には、上記並列処理プログラムである論理加工物の頭部
を創成し、それを起動することを意味する。
第５図（ａ）に、こうした論理加工物の構造例を示
す。同第５図（ａ）に示されるように、論理加工物は、
現在実行中の工程番号、処理手順番号、およびその工程
における処理プログラムを有して構成される。
論理加工物による物流制御 上記創成された論理加工物は物流制御部11cに属す
る。そしてこの論理加工物は、上記論理模型への投入後
は、互いに独立にその持っている工程に従って論理模型
内を動き回り、論理模型を模擬的に動かす（第３図S2参
照）。すなわち、物流制御部11cは、例えば第５図
（ｂ）に示されるような処理プログラムを全ての工程に
対応して有しており、論理加工物（第５図（ａ）参照）
は、工程を進めていく過程で、これら処理プログラムを
次々に自らで取り替えながらシミュレーションの実行を
行なう。
また物流制御部11cは、こうした論理加工物の物流制
御中および終了後、シミュレーション情報として、前記
の物の手配のための情報（手配情報）D1、制御のための
情報（制御情報）D2、および表示のための情報（表示情
報）D3をそれぞれ出力する。
次に、以上のシミュレーション動作によって得られる
上記の各シミュレーション情報について、先の第２図お
よび第６図〜第９図を併せ参照して以下に詳述する。
ａ）．物の手配のための情報（手配情報）D1 物の手配のための情報は、シミュレーション終了後、
前記情報変換部115を介して印刷装置104へ、または前記
情報変換部115並びに所定の中継処理装置（第１中継処
理装置210）を介して作業指示装置（入出庫ステーショ
ン作業指示装置IET）へ出力される。これに属する情報
には以下のものがある。
ａ−１）．入庫予定加工物情報 この入庫予定加工物情報には、ワーク（加工物）の種
類、数量、入庫推奨時刻などが書き込まれる。
この情報の前記印刷装置104による印刷例を第６図に
示す。この第６図に示す例では、同入庫予定加工物情報
として、縦軸方向に、ワーク（加工物）単位での製番、
品番、入庫期限、および計画作成順に付けられた番号が
それぞれ印字されている。
ａ−２）．入庫予定治具情報 この入庫予定治具情報には、入庫されるべき治具の種
類や数量などが書き込まれる。
この情報の前記作業指示装置IETによる指示（表示）
例を第７図に示す。この第７図において、「コード」の
欄に縦方向に表示されているのが、上記入庫されるべき
治具の治具コード（種類）であり、「スミ」の欄に表示
されているのが、各対応する行の治具について入庫を行
った実績を表す情報であり、そして「ヨテイ」の欄に表
示されているのが、各対応する行の治具についての入庫
されるべき数量（予定数量）を示す数値情報である。
ａ−３）．出庫予定治具情報 この出庫予定治具情報には、出庫してもよい治具の種
類や数量などが書き込まれる。
ａ−４）．使用予定工具情報 この使用予定工具情報には、用意しなければならない
工具の種類や数量、並びにそれを使用する設備および使
用予定時刻などが書き込まれる。
ｂ）．制御のための情報（制御情報）D2 この情報には、第１の制御情報D21としての短期加工
日程計画情報と、第２の制御情報D22としての組み立て
予定治具情報、使用予定治具情報および設備別加工順序
情報とがある。これらの情報はいずれも、前述の如く外
部情報記憶部113の一部に書き込まれ、後に詳述する制
御機能部12がこれらの情報をもとに実際の制御を行な
う。以下に個々の説明を行なう。
ｂ−１）．短期加工日程計画情報 この短期加工日程計画情報は、ワーク（加工物）１つ
１つに対応したすなわちワーク単位の加工計画である。
先の工程設計情報A2では、使用する設備を群で指定する
場合と単一の設備で指定する場合との２通りがあるが、
この短期加工日程計画の中では、実際に使用する設備を
１つに決定する。制御機能部12では、この情報をもとに
実際の運転を行なう。
こうした短期加工日程計画情報の情報構造の一例を第
８図に示す。すなわちこの情報構造は下記のようになっ
ている。
ワーク識別子：短期加工日程計画のなかで、参照する加
工物の識別子である。
ロット識別子：ワークが属するロットの識別子である。
ロット内要素番号：ワークが当該ロット中のどの要素で
あるかを示す番号である。
優先度：ワークの加工優先度である。
工程数：工程の総数である。
工程表：工程の配列であり、以下の内容を工程数分持っ
ている。
使用設備：工程を実行する設備（加工基本単位識別子）
を指定する。
経由設備：目的地が占有されている場合に一旦格納する
場所を指定する。この加工基本単位識別子が書かれる。
工程の種類：工程の種類を指定する。
使用治具番号：段取り時に使用する治具の種類を指定す
る。
使用工具番号：機械加工の時に使用する工具群の番号を
指定する。
NCテープ番号：機械加工の時に使用するNCテープ（数値
制御情報）の識別番号を指定する。
標準実行時間：標準実行時間である。
ｂ−２）．組み立て予定治具情報 この組み立て予定治具情報は、パレット（加工盤）に
組つける予定の治具を決めたものである。
ｂ−３）．使用予定治具情報 この使用予定治具情報は、ワーク（加工物）の種類毎
に使用できる治具数の最大値を決めたものである。使用
治具数を制限することにより、不必要な治具の組つけを
なくすことができる。この予定に入っている治具に対し
ては、運転中に当該システムから外部へ出庫することを
禁止する。
ｂ−４）．設備別加工順序情報 この設備別加工順序情報は、工作機械毎に加工するワ
ーク（加工物）の順序を決めたものである。これは、上
記ｂ−１）．の短期加工日程計画情報に対する補足的な
役割を持つ。
ｃ）．表示のための情報（表示情報）D3 このシミュレーション結果の表示のための情報として
は、画面表示情報がある。この画面表示情報は、前記情
報変換部115を介して描画画面表示装置103に加えられる
もので、物流制御部11cでは、この描画画面表示装置103
に対し、当の画面表示情報として、設備毎の稼働実績
を、ガントチャート形式で描画画面表示する。その表示
例を第９図に示す。
この第９図の表示例においては、縦軸が設備、横軸が
時間を示し、LS1,LS2は段取装置（LS1,LS2）を、MC1,MC
2,MC3は工作機械（MC1,MC2,MC3）を、WASHは洗浄装置
（WS）をそれぞれ示す。そして、図表内部の各々四角で
囲んだ升部分が、各ワーク（加工物）が作業を行なう予
定であることを示す。升内のそれぞれ同一の模様はそれ
ぞれ同一のワークを表わすものである。また、同図表上
部の空白升は作業者の就業時間を表わし、横線升は作業
者の休業時間を表わす。
以上が、実時間シミュレーション機能部11におけるシ
ミュレーション動作によって得られる情報の主なもので
ある。
第10図は、同じく情報処理部（中央処理装置110の処
理手順記憶部111、情報加工部114および情報変換部11
5）にあって、こうしたシミュレーション情報の特に上
記制御情報D2（D21,D22）に基づき前記の制御対象生産
設備（第13図〜第15図参照）を実際に運転制御する制御
機能部12について、更にその詳細構成を示すとともに、
該機能部12を中心に入出力される情報の具体例を示した
ものであり、以下、この第10図を参照して、同制御機能
部12において実行される動作の詳細を説明する。
まず、この制御機能部12の詳細構成について説明す
る。
この機能部12は、同第10図に示すように、シミュレー
ション情報としての上記制御情報D2が入力される物流制
御部12aと、設備モデルＢおよび現状データＣが入力さ
れる論理模型構築部12bと、先の中継処理装置210〜250
を通じて各設備の事象（状態変化）に関する情報が入力
される事象解読部12cと、上記物流制御部12aからの情報
をもとに各中継処理装置210〜250に対し前記の制御指令
を出力する制御指令出力部12dとの、４つのモジュール
を有して構成される。メモリ12eは、ここでも前記内部
情報記憶部112の一部がこれに相当する。
なお、上記入出力される各情報については、これまで
に既に説明が済んでおり、ここでの重複する説明は省略
する。
さて、実時間シミュレーション機能部11によって上記
の制御情報D2が確定されると、制御機能部12では、次に
列記する態様をもって制御動作を実行する。
論理模型の構築 制御が始まると、実時間シミュレーション機能部11と
同様に、まず論理模型構築部12bが、外部情報記憶部113
の所定記憶領域に格納されている設備モデルＢと現状デ
ータＣとに基づき、メモリ12e内に、前述した態様（第
３図および第４図参照）で論理模型を構築する。
ワークの投入に基づく論理加工物の生成 ワーク（加工物）が当該システム中に投入されると、
物流制御部12aは、上記シミュレーションの結果得られ
た、そのワークについての短期加工日程計画情報（第１
制御情報D21）をもとに、並列処理プログラムである論
理加工物を生成し、これを上記構築された論理模型に投
入する。
この論理加工物は、例えば第11図（ａ）に示すよう
に、現在実行中の工程番号、処理手順番号、およびその
工程における処理プログラムを有して構成される。これ
は、先のシミュレーション機能部11の場合と同様であ
る。
論理加工物による物流制御に基づく制御指令出力 上記生成された論理加工物は物流制御部12aに属す
る。そしてこの論理加工物は、上記論理模型への投入後
は、互いに独立にその持っている工程に従って論理模型
内を動き回り、論理模型を模擬的に動かしつつ、これに
対応する制御指令の形成を行なう。すなわち、物流制御
部12aは、例えば第11図（ｂ）に示されるような処理プ
ログラムを全ての工程に対応して有しており、論理加工
物（第11図（ａ）参照）は、工程を進めていく過程で、
これら処理プログラムを、実際の各設備からの事象報告
に基づき次々に自らで取り替えながら、実際の各設備に
対する前記の制御指令を順次形成出力する。論理加工物
のこうした動作を更に詳述すると、例えば第11図に例示
したような場合、 〔１〕論理加工物Ａはその処理手順番号に従って搬送指
令（制御指令）を出力し、搬送が完了するまで搬送待ち
行列に入って待つ。
〔２〕搬送が完了すると、物流制御部12aはそれを事象
（状態変化）として受け取り、搬送待ち行列から論理加
工物Ａを解放する。
〔３〕これにより、論理加工物Ａは次の処理手順である
コンベア起動指令（制御指令）を出力する。
等々といった態様での動作が繰り返し実行される。
こうして物流制御部12aで形成される各設備への制御
指令は、制御指令出力部12dによって前記各中継処理装
置210〜250（第14図〜第16図参照）へ出力され、また、
上述した各設備からの中継処理装置を介した事象報告
は、事象解読部12cによって解読されて物流制御部12aに
伝えられる。
制御機能部12の以上のような動作によって、各設備に
対する制御指令が出力され、実際のワークの加工が進め
られる。
このように、この実施例フレキシブル生産システムに
よれば、中央処理装置（FMS制御装置本体）110による各
種制御対象生産設備のフレキシブルな運転制御を、中継
処理装置210〜250を介して円滑かつ高能率に行なうこと
ができるとともに、中央処理装置110への、実時間シミ
ュレーション機能、およびこのシミュレーション結果に
直接に呼応した運転制御機能の搭載によって、上記各生
産設備の現況、並びにワークの位置や加工進捗状況等に
ついての実時間による的確な把握が可能となり、しかも
各生産設備の実際の運転制御態様も、上記シミュレーシ
ョン結果をそのまま以降の運転スケジュールとしてこれ
に良好に追従されるようになる。
したがって、加工計画の変更や設備故障等の外乱に対
しても、上記シミュレーションの結果に基づきその入力
対象となる情報の内容を適宜に変更せしめることで（設
備に外乱等があった場合にはシミュレーション入力対象
情報の１つである「現状データ」もこれに応じて書き換
えられる）、これに容易に対処できるようになる。
なお、上記の実施例では、好適な例として、中継処理
装置を介して各生産設備の運転制御並びに状態把握（事
象報告）を行なうようにしたが、上記の中央処理装置11
0における実時間シミュレーションおよびこれに基づく
運転制御の実行が、こうした中継処理装置の配設の有無
とは直接に係わることなく達成され得ることは勿論であ
る。すなわち、上記の実時間シミュレーション機能およ
び制御機能は、中継処理装置を持たないフレキシブル生
産システムについても同様に適用、搭載することができ
る。
また、同実施例では、中央処理装置110に対し、上記
の実時間シミュレーション機能と制御機能とを併せ持た
せる構成としたが、少なくとも実時間シミュレーション
機能さえ満足されれば、加工計画の変更や設備故障等の
外乱に対処できる十分な効果が得られるものであり、必
ずしもこれら機能を併せ持たせた構成とする必要はな
い。
またさらには、同実施例システムにおいて扱われる各
種の情報についての記憶手段並びに記憶手法、あるいは
入力手段、入力手法等も上記実施例にて例示した手段、
手法に限られることなく任意であり、要は、前述したよ
うな各種内容、構造を有する情報について、これらが的
確に登録、保持、あるいは入力されるものであれば、い
かなる手段、手法の採用も妨げられない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、 （１）素材、工具および治具などの物の手配の情報を事
前にかつ正確な日時を決めて行なうことができる。ま
た、作業に必要な作業者の人数、残業の有無などを事前
に把握できるので、人の手配を円滑に行なうことができ
る。
（２）シミュレーション結果をみて設備の稼働状態を把
握できるのでワークの投入順序を変えるなどして再試行
を繰り返すことにより、より効率的なワークの投入順
序、加工順序を決めることができる。
（３）運転スケジュールと実績とが合致しなくなってき
た場合には、その時点での現状に合わせた運転スケジュ
ールを立案しなおせるので常に効率的な運転制御が行な
える。
等々の多くの優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明にかかるフレキシブル生産システムの
一実施例についてその制御装置本体の要部構成を示す機
能ブロック図、第２図は第１図に示したブロック図中の
特に実時間シミュレーション機能部についてその詳細構
成を示す機能ブロック図、第３図は第２図に示した実時
間シミュレーション機能部の動作概念を示す説明図、第
４図は同実時間シミュレーション機能部にて構築される
システム論理模型についてその構造の一例を示す図表、
第５図は同実時間シミュレーション機能部にて創成され
る論理加工物についてその情報構造の一例を示す図表、
第６図は同実時間シミュレーション機能部から出力され
る入庫予定加工物情報の印刷例を示す図表、第７図は同
実時間シミュレーション機能部から出力される入庫予定
治具情報の作業指示装置への表示例を示す図表、第８図
は同実時間シミュレーション機能部から出力される短期
加工日程計画情報についてその情報構造の一例を示す図
表、第９図は同実時間シミュレーション機能部から出力
される画面表示情報の描画画面表示装置への表示例を示
す図表、第10図は第１図に示したブロック図中の特に制
御機能部についてその詳細構成を示す機能ブロック図、
第11図はこの制御機能部にて生成される論理加工物につ
いてその情報構造の一例を示す図表、第12図はフレキシ
ブル生産システムの従来一般に採用されている運転制御
方式の概念を示す説明図、第13図はこの発明にかかるフ
レキシブル生産システムの一実施例において前提とする
FMSラインのライン構成を示す略図、第14図はこのFMSラ
インの電気的な連係態様を示すブロック図、第15図は第
14図に示したブロック図中の特に中継処理装置について
その基本内部構成を示すブロック図、第16図は同じく第
14図に示したブロック図中の特に中央処理装置について
その基本内部構成を示すブロック図である。 11……実時間シミュレーション機能部、11a……加工物
入荷制御部、11b……論理模型構築部、11c……物流制御
部、11d……メモリ、12……制御機能部、12a……物流制
御部、12b……論理模型構築部、12c……事象解読部、12
d……制御指令出力部、12e……メモリ、100……中央制
御室、101……手操作入力装置、102……文字画面表示装
置、103……描画画面表示装置、104……印刷装置、105
……紙テープ入出力装置、110……中央処理装置、111…
…処理手順記憶部、112……内部情報記憶部、113……外
部情報記憶部、114……情報加工部、115……情報変換
部、210〜250……中継処理装置、IE……入出庫ステーシ
ョン、IET……入出庫ステーション作業指示装置、STR…
…自動倉庫、SC1……搬送装置、LS1,LS2……段取装置、
LST……段取ステーション作業指示装置、MC1〜MC3……
工作機械、WS……洗浄装置。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基本情報として予め設定される各種ワーク
    についての長期的な加工計画および各ワーク毎の工程設
    計内容に基づき各種自動生産設備の運転スケジュールを
    作成し、この作成した運転スケジュールに応じて前記設
    備の統括的な運転制御を実行するフレキシブル生産シス
    テムにおいて、 前記設備やワークのモデルと、前記ワークの現在の位置
    や加工進捗状況を示す現状データとに基づいて、前記設
    備の論理模型を構築する論理模型構築手段を、実時間シ
    ミュレーション機能手段および制御機能手段のそれぞれ
    に設け、 前記実時間シミュレーション機能手段は、 前記加工計画および工程設計内容を示す基本情報に加
    え、自己の論理模型構築手段で構築された論理模型を用
    いて、素材、治具、工具等の手配並びに各ワークの加工
    設備や加工順序に関するシミュレーションを実時間で行
    い、 前記制御機能手段は、 前記実時間シミュレーション手段のシミュレーション結
    果に応じて、自己の論理模型構築手段で構築された論理
    模型を模擬的に動かしつつ、これに対応する実際の各設
    備に対する制御指令を順次形成する、 ことを特徴とするフレキシブル生産システム。
  2. 【請求項２】基本情報として予め設定される各種ワーク
    についての長期的な加工計画および各ワーク毎の工程設
    計内容に基づき各種自動生産設備の運転スケジュールを
    作成し、この作成した運転スケジュールに応じて前記設
    備の統括的な運転制御を実行するフレキシブル生産シス
    テムにおいて、 前記設備やワークのモデルと、前記ワークの現在の位置
    や加工進捗状況を示す現状データとに基づいて、前記設
    備の論理模型を構築する論理模型構築手段を、実時間シ
    ミュレーション機能手段および制御機能手段のそれぞれ
    に設け、 前記実時間シミュレーション機能手段は、 前記加工計画および工程設計内容を示す基本情報に加
    え、自己の論理模型構築手段で構築された論理模型を用
    いて、素材、治具、工具等の手配並びに各ワークの加工
    設備や加工順序に関するシミュレーションを実時間で行
    い、 前記制御機能手段は、 前記実時間シミュレーション手段のシミュレーションに
    よって得られた各ワークの加工設備や加工順序に関する
    情報を前記運転スケジュールとして自己の論理模型構築
    手段で構築された論理模型を模擬的に動かしつつ、これ
    に対応する実際の各設備に対する制御指令を順次形成す
    る、 ことを特徴とするフレキシブル生産システム。
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