JP2922032B2

JP2922032B2 - 自律分散型生産制御システム

Info

Publication number: JP2922032B2
Application number: JP29867091A
Authority: JP
Inventors: 忠正上久保; 茂増田; 浩一北村; 峻治毛利
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-11-14
Filing date: 1991-11-14
Publication date: 1999-07-19
Anticipated expiration: 2014-07-19
Also published as: JPH05135065A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、組立作業や加工作業を
行う複数台の製造セルで構成された生産制御システムで
あって、特に、各製造セルが、投入されたワークに従っ
て作業を行っていくことにより生産を進める自律分散型
生産制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自律分散型の生産制御システム
は、主に加工作業を対象としている。例えば、特開平２
−２３６６０４号公報に記載の技術では、生産制御シス
テムを構成する各加工セルが、投入されたワークに付加
された加工情報等を基に必要な作業を各々独自に判断し
て行っていた。また、ほぼ同一仕様の加工セルを複数台
配置することにより、システムに柔軟性をもたせて、セ
ル故障時の代替セル運転やセル間の負荷平準化を可能と
していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、作業
対象であるワークが複数存在する場合、生産制御システ
ムへの投入順に作業が行われ、納期等から生ずるワーク
の作業優先順位は考慮されていなかった。そのため、納
期までの期間が短いワーク、特に特急品に対応するため
には、ワークを作業者が操作する必要があるといった問
題があった。また、制御がワ−ク単位で行われているた
め、途中、急ぎのワ−クが発生しても、既に作業を開始
しているワ−クに対するすべての作業が完了するまで、
該急ぎのワ−クへの作業を開始することができなかっ
た。

【０００４】また、加工作業は、各々のワ−クに対して
行う作業が類似しているため、ほぼ同一仕様のセルを複
数台並列に配置するだけで、柔軟性をもたせることがで
きていた。このような生産制御システムにおいては、与
えられた作業に対しての他のセルにおける作業可能の可
否及び作業にかかる時間等の作業可能性は、自セルと同
様でわかっているため、これらを確認することは必要な
かった。

【０００５】ところが、組立て作業では、加工作業とは
異なり、各々のワ−クに対して行う作業の類似性が少な
いため、ほぼ同一仕様のセルのみでシステムを構成する
ことは困難である。そのため、組立て作業を含む生産制
御システムでは、異なる機能のセルを配置する必要があ
る。この場合、従来の生産制御システムは上述した通り
他のセルにおける作業の可能性などを確認しないため、
十分な対応ができなかった。つまり、従来技術をそのま
ま適用しただけでは、生産効率、柔軟性が悪くなるとい
った問題があった。

【０００６】本発明の目的は、納期に製品が間に合うよ
うにするために、作業優先順位を考慮して作業を行う、
より柔軟性の高い自律分散型生産制御システムを提供す
ることにある。

【０００７】本発明の他の目的は、生産効率の低下を招
くことなく、製品仕様や設備構成の変更、設備故障等に
対応が容易な柔軟性の高い自律分散型生産制御システム
を提供することを目的とする。

【０００８】本発明の更に別の目的は、組立て作業のよ
うに個々の作業間での類似性の少ない作業にたいしても
対応可能な自律分散型生産制御システムを提供すること
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、その一態様としては、作業
対象物たるワ−ク、および、該ワ−クに対して行うべき
作業内容を示した作業情報、を格納するストレ−ジ手段
と、ストレ−ジ手段からのワ−クの搬出および／または
ストレ−ジ手段へのワ−クの搬入を行う搬送手段と、上
記ストレ−ジ手段内のワ−クに関するワ−ク管理情報を
有し、該ワ−ク管理情報に基づいてワ−クの優先順位を
判断し、最優先のワ−クおよび／または当該ワ−クの作
業情報を、上記搬送手段により搬出させるワ−ク管理手
段とを備えたことを特徴とするワ−ク管理装置が提供さ
れる。

【００１０】この場合、上記ワ−ク管理情報は、上記ワ
−クが上記ストレ−ジ手段に搬入された時期、作業完了
期限のうち少なくともいずれか一つを含むことが好まし
い。

【００１１】また、上記ワ−クに作業を行う作業セルと
の間で、情報の伝達を行う通信手段を有し、上記ワ−ク
管理手段は、上記優先順位の判断を、上記通信手段を介
して上記作業セルから送られてくる”ワ−ク要求”を受
け付けた時に行い、最優先のワ−クの作業情報の内容を
上記通信手段を介して出力することが好ましい。更に
は、上記ワ−ク管理手段は、ワ−クおよび／または当該
ワ−クの作業情報の搬出を、上記通信手段を介して上記
作業セルからワ−クの出力指示を受けた時点で行わせる
ことが好ましい。

【００１２】上記ワ−クおよび／または作業情報の搬出
は、上記出力指示に従い、所定の時刻に、所定の作業セ
ルに対してなされるものであることが好ましい。

【００１３】他の態様としては、作業対象であるワ−ク
に作業を行う作業セルであって、一または二以上の作業
に関する情報を含んで構成される作業情報を入力する入
力手段と、作業を実際に行う作業実行手段と、他の作業
セルとの間で情報の授受を行うセル間通信手段と、上記
入力手段により入力された作業情報の中から、その時点
で最優先に実行すべき一作業を抽出する作業抽出手段
と、作業実行の可否についての問い合わせを受け付け
て、当該作業実行手段により実行可能であるか否かを判
断し、問い合わせ元に返事をする作業可能判定手段と、
上記作業抽出手段により抽出された上記一作業の実行可
否の問い合わせを、他の作業セルの作業可能判定手段に
対しては上記セル間通信手段を介して、また、自らの有
する作業可能判定手段に対しては直接行い、該問い合わ
せに対する返事に基づいて当該作業を実行する作業セル
を決定する作業セル決定手段とを有することを特徴とす
る作業セルが提供される。

【００１４】この場合、上記入力手段は、ワ−クを管理
するワ−ク管理装置との間で情報を送受信する通信手段
であり、作業セル決定手段は、上記通信手段を介して、
上記ワ−ク管理装置に、新たなワ−クの作業情報を要求
する機能を有するものであっても良い。

【００１５】また、上記作業可能判定手段は、問い合わ
せのあった作業を実行可能である場合には、当該作業の
実行可否のみならず、作業を着手可能な時刻と、作業終
了予定時刻と、当該作業セルの実行可能な作業の種類と
のうち少なくともいずれか一つを上記返事に含めること
が好ましい。この場合には、作業実行手段による作業実
行状態を監視し、上記作業終了予定時刻までに作業を終
了できなかった場合には、当該セルの故障であると判断
する自己監視手段を有することとしてもよい。

【００１６】更に別の態様としては、作業を実行する複
数の作業セルと、作業対象となるワ−クを管理するワ−
ク管理装置と、上記作業セル間および上記作業セルとワ
−ク管理装置との間を結んで情報の授受を行うネットワ
−ク手段と、を含んで構成される自律分散型生産制御シ
ステムであって、上記作業セルは、作業を実際に行う作
業実行手段と、上記ネットワ−ク手段を介してワ−ク管
理装置から入力された作業情報の中から、その時点で最
優先に実行すべき一作業を抽出する作業抽出手段と、作
業実行の可否についての問い合わせを受け付けて、当該
作業実行手段により実行可能であるか否かを判断し、問
い合わせ元に返事をする作業可能判定手段と、上記ネッ
トワ−ク手段を介して、上記ワ−ク管理装置に”ワ−ク
要求”を出力する機能を有し、且つ、上記作業抽出手段
により抽出された上記一作業の実行可否の問い合わせ
を、他の作業セルの作業可能判定手段に対しては上記ネ
ットワ−ク手段を介して、また、自らの有する作業可能
判定手段に対しては直接行い、該問い合わせに対する返
事に基づいて、当該作業を実行する作業セルを決定する
機能を有する作業セル決定手段とを含んで構成され、上
記ワ−ク管理装置は、作業対象物たるワ−ク、および、
該ワ−クに対して行うべき作業内容を示した作業情報、
を格納するストレ−ジ手段と、ストレ−ジ手段からのワ
−クの搬出および／またはストレ−ジ手段へのワ−クの
搬入を行う搬送手段と、上記ストレ−ジ手段内に格納さ
れているワ−クに関するワ−ク管理情報を有し、上記作
業セル決定手段からの”ワ−ク要求”を受け付けると該
ワ−ク管理情報に基づいてワ−クの優先順位を判断して
最優先ワ−クの作業情報の内容を上記作業抽出手段に出
力し、また、上記作業セル決定手段からの出力指示に従
って上記搬送手段により最優先のワ−クおよび／または
当該ワ−クの作業情報を搬出させるワ−ク管理手段とを
含んで構成されることを特徴とする自律分散型生産制御
システムが提供される。

【００１７】

【作用】ある作業セルの作業決定手段は、当該セルの作
業実行部において行われる作業が終了すると、通信手
段、あるいは、ネットワ−ク手段を介して、ワ−ク管理
装置に”ワ−ク要求”を送る。

【００１８】するとワ−ク管理装置のワ−ク管理部は、
ワ−ク管理情報に含まれる、作業完了期限、搬入時期等
に基づいて、優先順位を判断し、最優先のワ−クの作業
情報の内容を、通信手段等を用いて、作業セルに送る。

【００１９】作業セルの作業抽出手段は、この作業情報
の中に含まれる作業のうち、最優先で実行すべき作業を
一つ抽出する。

【００２０】作業セル決定手段は、セル間通信手段、あ
るいは、ネットワ−ク手段を介して、すべての作業セル
の作業可能判定部に、該作業を実施可能か否かを問い合
わせる（なお、当然ながら、自らの作業可能判定部につ
いては、セル間通信手段などは用いない）。

【００２１】問い合わせを受けた各セルの作業可能判定
手段は、当該セルの仕様等を考慮して、作業実施の可否
の判断を行い、返事をする。この場合、実施可能と判断
した場合には、この返事に、着手可能時刻、終了予定時
刻等も含める。

【００２２】上記作業セル決定手段は、これらの返事に
基づいて、実際に、上記抽出された上記一作業を実際に
実行する作業セルを決定し、これを、他のセルとワ−ク
管理装置に伝える。この場合、ワ−ク管理装置には、セ
ルの識別番号等だけではなく、着手可能時刻も知らせ
る。

【００２３】この知らせを受けたワ−ク管理装置のワ−
ク管理部は、着手可能時刻にあわせて、ストレ−ジに格
納されている当該ワ−クと該ワ−クの作業情報とを、当
該作業セルに、搬送手段により搬送させる。

【００２４】ワ−ク等の届いた、作業セルでは、作業実
行手段が、上記一作業を該ワ−クに対して実行する。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１から図１０に
より説明する。

【００２６】図１は、本発明の生産制御システムの全体
構成である。

【００２７】なお、本明細書中、「ワ−ク」とは、より
具体的には、作業対象物のことである。また、「セル」
とは作業機械群のことである。

【００２８】本生産制御システムは、作業対象である複
数のワークを管理し、セルへのワーク搬送を制御するワ
ーク格納部１と、ワークに対して必要な作業を行う複数
のセル２と、ワーク格納部１とセル２との間でワークを
搬送するワーク搬送部３とで主に構成される。

【００２９】まず最初に、ワ−ク格納部１を説明する。

【００３０】ワーク格納部１は、セル通信部４、ワーク
管理部５、ワーク・ストレージ７、ワーク作業情報スト
レージ８、ワーク搬送制御部９、ワ−ク入力部１０とで
構成される。

【００３１】ワ−ク入力部１０は、投入されるワーク１
２の窓口であり、ワーク１２のワーク・ストレージ７へ
の格納や、ワーク１２に必要な作業に関する作業情報１
３のワーク作業情報ストレージ８への格納を行うもので
ある。

【００３２】ワーク・ストレージ７は、ワ−ク入出力部
１０を介して本システムに投入され、作業待ち状態にあ
るのワーク１２を格納する場所である。

【００３３】ワーク作業情報ストレージ８は、本システ
ムに投入された各々のワークに必要な作業に関する情
報、つまり、ワ−ク入出力部１０を介して入力された作
業情報１３を格納する場所である。なお、この作業情報
１３については後ほど詳細に説明する。

【００３４】ワーク管理部５は、内部に有するワ−ク管
理テ−ブル６に従って、ワ−ク・ストレ−ジ７に格納さ
れたワーク１２と、それに必要な作業に関する作業情報
１３（該情報は、ワーク作業情報ストレージ８に格納さ
れている）を一元管理し、セル２へのワーク投入順序を
制御する機能を有する。つまり、セル２からの要求に応
じて、優先度の高いワ−ク２を選択し、該ワ−ク２の作
業情報１３のコピ−をセル通信部４を介して、後述す
る”議長”であるセル２に送信する。また、該ワ−ク２
に対する作業を実際に実行するセル２（後述する”担当
者”に該当するセル２）へのワ−ク１２および作業情報
１３の搬送を、ワ−ク搬送制御部９に指示する機能を有
する。なお、ワ−ク管理テ−ブル６については後ほど詳
細に説明する。

【００３５】セル通信部４は、複数存在する各々のセル
２との間でワークに関する情報交換を行う機能を有す
る。

【００３６】ワーク搬送制御部９は、セル２からの要求
に従って、ワーク格納部１とセル２との間で、ワーク及
び作業情報１１をワーク搬送部３を使って搬送するもの
である。これらの入出力管理は、ワ−ク搬送制御部９が
内部に有するワ−ク出力テ−ブル１４、ワ−ク入力テ−
ブル１５に基づいて行われる。なお、これらのテ−ブル
については後ほど詳細に説明する。

【００３７】次に、セル２について説明する。

【００３８】本実施例のセル２は、各々が実行できる作
業が異なっている。

【００３９】また、自らが担当している作業が終了した
時には、ワ−ク格納部１から新たな作業情報を受け取
り、該作業をそのまま自らが実行するのではなく、他の
セル２による該作業の実行可否をも判断する。そして、
該作業を実行するに最適なセル２、すなわち”担当者”
とでもいうべきセル２を決定する機能を有している点に
特徴を有するものである。つまり、ある作業が終了した
後、自らが直接実行するのが最適と判断される作業が見
つかるまでの間、セル２の側で”担当者”を決定する際
の”議長”として機能するものである。

【００４０】具体的には、セル２は、通信部１６、作業
進行部１９、作業可能判定部２２、作業実行部２３で主
に構成される。

【００４１】通信部１６は、更にワーク通信部１７、セ
ル間通信部１８に分かれ、それぞれワーク格納部１、他
のセル２と通信を行う機能を有している。なお、該通信
部１６は、セル通信部４および、他のセル２の通信部１
６とケ−ブル等により接続されている。

【００４２】作業進行部１９は、作業実行部２３で実行
していた作業が終了すると、ワ−ク格納部１に新たなワ
−クを要求するための”ワ−ク要求”を出力する。そし
て、該要求に応じてワ−ク格納部１がセル通信部４を介
して送ってきた作業情報１３のコピ−の中から、まだ実
行されていない作業を抽出し、セル間通信部１８を通じ
て他のセル２に該作業を実行可能であるか否かを問い合
わせる機能を有する。そして、さらにその返事に基づい
て、該抽出した作業を実際に実行するセル２を決定する
機能を有している。なお、この作業進行部１９には、作
業セル決定部２１と作業抽出部２０とがあり、実行され
ていない作業の抽出は作業抽出部２０により行われる。
また、”ワ−ク要求”の出力、他のセル２への問い合わ
せおよび実際に作業を行うセル２の決定は、作業セル決
定部２１によりなされるものである。

【００４３】作業可能判定部２２は、作業実行の可否の
問い合わせを受けた場合に、ワーク１２に対して行うべ
き作業を、当該セル２の仕様と比べて、実行可能かどう
かを判定する機能を有する。なお、判定に必要な、当該
セル２の仕様等は内部に有している。また、内部に有し
ていないデ−タ、例えば、作業完了時刻等については、
作業実行部２３に問い合わせて確認する機能をも有して
いる。

【００４４】作業実行部２３は、実際に作業を行うもの
である。作業実行部２３は、更に、制御データ作成部２
４、設備制御部２５、作業結果更新部２６に分かれてい
る。

【００４５】制御データ作成部２４は、依頼された作業
内容を当該セル２で行うために必要なセル２を構成する
各設備及びセルコントローラ用のデータやプログラムを
作成するものである。

【００４６】設備制御部２５は、制御データ作成部２４
で作成されたデータやプログラムを用いて、当該セル２
を構成する設備を制御し、ワーク１２に作業を行うもの
である。

【００４７】作業結果更新部２６は、ワーク１２に対す
る作業の終了時に、作業完了等の作業結果を作業情報１
３に書き込む機能を有している。

【００４８】なお、各セル２には、識別番号として、セ
ル番号が決められている。

【００４９】次に、ワ−ク搬送部３を説明する。

【００５０】ワ−ク搬送部３は、ワ−ク搬送制御部９に
よる指示の下、ワ−ク・ストレ−ジ７に格納されている
ワ−クと、ワ−ク作業情報ストレ−ジ８に格納されてい
る作業情報とを、実際に作業を行う”担当者”であるセ
ル２に搬送するものである。つまり、単にワ−クを搬送
するだけではなく、作業情報１３を格納した記憶媒体を
搬送する機能をも有している。なお、該ワ−ク搬送部３
により搬送されたワ−クおよび作業情報１１は、セル２
の作業実行部２３により処理される。

【００５１】次に、上述した各種テ−ブルをここでまと
めて説明する作業情報１３を説明する。作業情報１３は、一つのワー
ク１２に対して行う一または二以上の作業の内容と、そ
の作業を行う順番等を示したものである。

【００５２】図２に、作業情報１３の一例を示す。

【００５３】ワーク番号２０１は、この作業情報１３に
記載されている作業の対象となるワークの番号である。

【００５４】作業済２０２は、該作業情報１３に示され
ている作業がすべて完了しているかどうかを示すもので
ある。

【００５５】ワーク形状２０３は、作業前のワークの形
状を示すデータである。例えば、ワ−クが図３（ａ）に
示す側面図（中心から上部のみ図示）のような形状であ
る場合には、これをセル２に認識させるために必要なデ
−タ、つまり、［長さ：１０００ｍｍ、半径：１００ｍ
ｍ、丸鋼］等、が記載されている。

【００５６】作業数２０４は、ワーク１２に対して行う
必要のある作業の数である。従って、該作業数２０４に
示されている数だけの作業内容２０５がこれ以下に続
く。本例では、”作業１”、”作業２”の二つの作業を
行うものとしている。

【００５７】作業内容２０５には、先頭に作業名２０５
ａが示されている。この作業名２０５ａには、作業の種
類を表す作業名が記載されている。該作業名は、セル２
等との間で予め定義したものであり、セル２は該作業名
に基づいて、作業の種類を判別する構成となっている。
そして、これ以下に該作業に対応したパラメータが続
く。

【００５８】例えば、この例の”作業１”では、作業名
が”荒加工”であるため、パラメ−タとして、精度２０
５ｂと加工形状２０５ｃが設けられている。そして、セ
ル２は、これらのパラメ−タによって、図３（ｂ）に示
すような形状（２段シャフト、大径部分の長さ６００ｍ
ｍ，半径８０ｍｍかつ、小径部分の長さ４００ｍｍ，半
径５５ｍｍ）にまで荒加工することを、この例において
は、判断する。

【００５９】また、本例の”作業２”では、作業名が”
仕上げ加工”であるため、パラメ−タとして、精度２０
５ｂと加工形状２０５ｃが設けられている。そして、セ
ル２は、これらのパラメ−タによって、図３（ｃ）に示
すような形状（２段シャフト、大径部分の半径７５ｍ
ｍ、小径部分の半径５０ｍｍ）にまで仕上げ加工を行う
ことを、この例においては、判断する。

【００６０】更に、これら作業内容を示すパラメ−タの
後には、前作業数２０５ｄ、前作業２０５ｅが設けられ
ている。

【００６１】前作業数２０５ｄは、該作業を行う前に完
了していなければならない作業の数である。また、前作
業２０５ｅは、該先に完了していなければならない作業
の作業名がすべて記されている。

【００６２】ワーク１２に複数の作業を行う場合、作業
によっては作業間に優先順位が存在するため、半順序関
係になる。そのため該作業に対して、優先して完了して
いなければならない作業の作業名を前作業２０５ｅに示
している。

【００６３】この例では、作業２（仕上げ加工）は、作
業１（荒加工）を行った後で行わなければならない。そ
のため、作業２の前作業数２０５ｄには、”１”が、ま
た、前作業２０５ｅには、”作業１”が記されている。
なお、先に行うべき作業がない場合には、作業１に示す
とおり、前作業数２０５ｄには”０”を示す。また、前
作業２０５ｅは設けない。

【００６４】各作業の作業内容２０５の最後に設けられ
た作業済２０５ｆは、該作業が完了しているかどうかを
示すものである。従って、各作業を行う場合、前作業２
０５ｅに示されているすべての作業の作業済２０５ｆ
が、作業完了を示している必要がある。この例において
は、作業１、作業２とも、”ＮＯ”となっており、いず
れの作業も完了していないことを示している。

【００６５】図２の例には、加工作業における作業情報
の例について示したが、組立作業の場合もほぼ同様のフ
ォーマットである。

【００６６】ただし、以上説明した作業情報１３は、単
なる一例であり、その構成はこれに限定されるものでは
ない。

【００６７】次に、ワ−ク管理テ−ブル６を説明する。

【００６８】本実施例のワーク管理テーブル６は、図４
に示すとおり、ワーク番号２１０、ワーク状態２１１、
投入順２１２、納期２１３、優先度２１４で構成されて
いる。

【００６９】ワーク番号２１０は、本システムに投入さ
れたワークの番号であり、作業情報１３のワーク番号２
０１と同じ値である。

【００７０】ワーク状態２１１は、本システム内にある
ワークの状態を表すものであり、ワーク格納部１のワー
ク・ストレージ７にある”作業待ち”状態と、セル２で
作業を行っている”作業中”状態とがある。なお、ワー
ク状態２１１は、ワ−ク１２が本システム投入された時
点では”作業待ち”とされる。また、作業を行うセル２
が決定されると、ワーク状態２１１は”作業中”に変え
られる。なお、ある作業が完了しても、他に未完了の作
業が残っている場合には、ワークはワーク・ストレージ
７に再び格納され、該当するレコードのワーク状態２１
１は”作業待ち”にされるものである。

【００７１】投入順２１２は、本システムにワークを投
入した順番である。

【００７２】納期２１３は、本システムからワークを搬
出しなければならない期限である。

【００７３】優先度２１４は、セル２に搬出する優先順
位を示すものであり、値の小さい方を優先する。なお、
本例では、投入順２１２、納期２１３、優先順２１４の
三つを作業の優先順を決定する指標としている。

【００７４】このワーク管理テーブル６には、各ワーク
１２が本システムに投入された時点で登録される。そし
て、セル２における作業が完了し、ワークに対して必要
な作業がすべて完了した場合は、ワークは本システムか
ら搬出され、ワーク管理テーブル６の該当するレコード
も削除される。

【００７５】次に、ワ−ク出力テ−ブル１４およびワ−
ク入力テ−ブル１５を説明する。

【００７６】本実施例のワーク出力テーブル１４を図５
に示す。

【００７７】このワーク出力テーブル１４は、ワーク番
号２２０、搬入セル番号２２１、搬入時刻２２２で構成
されている。

【００７８】ワ−ク番号２２０は、ワ−ク管理テ−ブル
６等におけるワ−ク番号２１０等と対応するものであ
る。また、搬入セル番号２２１は、上述したセル２を識
別するためのセル番号を用いて記載される。

【００７９】この図の例では、ワーク番号１２０のワー
クを、セル番号０５のセル２に、１０時に搬入すること
が示されている。またワーク番号１０１のワークを、セ
ル番号０３のセル２に、１０時１５分に搬入することを
示されている。

【００８０】本実施例のワーク入力テーブル１５を図６
に示す。

【００８１】このワ−ク入力テ−ブル１５は、ワーク番
号２３０、搬出セル番号２３１、搬出先２３２で構成さ
れている。

【００８２】ワーク番号２３０は、作業が終了したワー
クの番号である。

【００８３】搬出セル番号２３１は、”作業終了”メッ
セージを出し、ワーク１２の搬出を要求しているセル２
のセル番号である。

【００８４】搬出先２３２は、ワーク１２の搬出先であ
る。”システム外”と”ワーク格納部”がある。

【００８５】次に、ワーク１２を本生産制御システムに
搬入してから搬出するまでの間に行われる各部の動作を
説明する。

【００８６】ワーク格納部１における主な処理には、セ
ル２へのワーク搬出処理とセル２からのワーク搬入処理
がある。また、セル２においては処理を実行するセル２
の決定および実際の作業実行処理がある。これらを、順
に説明する。

【００８７】最初に、セル２における処理動作の流れを
図１０を用いて説明する。

【００８８】ステップＳ１２１：作業セル決定部２１
は、当該セル２が担当した作業がすべて終了し、他の作
業が与えられていないとき、ワーク通信部１７からワー
ク格納部１に対して、”ワーク要求”メッセージを送信
してワークを要求する。そして、該セル２は、これ以
降”議長”としての役割を果たすことになる。

【００８９】ステップＳ１２２：それに対して、ワーク
格納部１は、ワーク・ストレージ７中の作業待ちしてい
るワーク１２の中から、ある指標に従って求めた最優先
ワークの作業情報１３のコピ−を返答してくる。なお、
ここでいう、”ある指標”とは、ワ−ク管理テ−ブル６
に記載されている投入順２１２、納期２１３等によって
決定される優先順位である。この点については、後ほど
詳細に説明する。

【００９０】ただし、ワーク格納部１が、現在他のセル
２から送信された”ワーク要求”メッセージを処理して
いる場合は、”他ワーク処理中”メッセージが返ってく
るので、再度”ワーク要求”メッセージを送信する。

【００９１】ステップＳ１２３：作業セル決定部２１
は、ワーク格納部１より送られた作業情報１３のコピ−
に記載されている作業の中から、作業済２０５ｆが完了
でない作業内容２０５、つまり、まだ実施されていない
作業を抽出する（ただし、該作業の前作業２０５ｅの作
業済２０５ｆがすべて完了となっていることが前提とな
る）。

【００９２】そして、該作業を実施可能かどうかを、各
セル２の作業可能判定部２２に問い合わせる。なお、こ
の問い合わせは、当該セル２がセル間通信部１８を用い
て、他のセル２の作業可能判定部２２に対して、直接、
行われる。また、該問い合わせに際しては、図２に一例
を示した作業情報のすべてを送るのではなく、作業抽出
部２０により抽出された作業についての作業内容２０５
のみを送ることにより行われる。

【００９３】ステップＳ１２４：各セル２の作業可能判
定部２２は、作業可能判定部２２が属するセル２の仕様
及び現在の作業状況と依頼された作業内容とを比較する
ことにより、”当該作業は不可能”または”当該作業は
可能（着手可能時刻、終了予定時刻、可能作業数、稼動
率）”といった形式で、”議長”からの依頼に返答して
くる。なお、各セル２の作業可能判定部２２の判定結果
は、”議長”である当該セル２からは直接に、また、他
のセル２からはセル間通信部１８を通じて返ってくる。

【００９４】すべての作業可能判定部２２からの返答が
返ってきたところで、”議長”の作業セル決定部２１
は、当該作業を行うセル２を決定する。この決定の指標
としては、例えば、作業可能なセル２のなかで終了予定
時刻が最も早いセルにすることが考えられる。また、今
直ちに作業可能なセルのうち、実行可能な作業の種類が
最も少ないセル（注：各セルは、それぞれ仕様が異なる
ため、実行できる作業の種類が異なる）や稼動率が最も
低いセルを選ぶことが考えられる。

【００９５】ステップＳ１２５：作業セル決定部２１
は、当該作業を行うセル２、つまり”担当者”を、セル
間通信部１８により各セル２に報告する。すると該”担
当者”は、当該作業が可能であると申告したときの着手
時刻と終了予定時刻を守って作業するように努める。ま
た、作業セル決定部２１は、ワーク格納部１に対して、
上記着手時刻および”担当者”を報告する。そして、こ
の着手時刻までに、作業対象のワーク１２を”担当者”
に搬入するように、ワーク通信部１７によって”ワーク
出力指示”を出す。

【００９６】ステップＳ１２６：作業を行うセル２が、
他のセル２に決まった場合、つまり、”議長”自身が”
担当者”にならなかった場合には、ステップＳ１２１に
戻り、再度，ワーク格納部１に”ワーク要求”メッセー
ジを送信する。一方、”議長”自身が”担当者”になっ
た場合には、ステップ１２７に進む。

【００９７】ステップＳ１２７：自らが”担当者”とな
った”議長”は、当該作業を行うワーク及び作業情報１
１がワーク搬送部３により搬送され次第、作業実行部２
３によって当該作業をおこなう。また、該”議長”であ
ったセル２は、この時点で”議長”ではなくなる。

【００９８】ステップＳ１２８：作業実行部２３による
作業が終了し、その作業結果が作業実行部２３に存在す
る作業情報１３に記録されると、作業抽出部２０は、当
該ワークに対する作業がすべて完了したかどうかを作業
情報１３により調べる。そして、その結果と、該作業情
報１３および”作業終了”メッセージを、ワ−クととも
にワーク格納部１に戻す（但し、すべての作業が終了し
ていれば、そのままシステム外へ搬出される）。また、
これと並行して、セル通信部４を介しても、作業終了メ
ッセ−ジ等が伝えられる。

【００９９】そして、該セル２は、他の作業を担当する
ことになっていれば、該作業のワ−ク等が到着次第これ
を実行する。一方、他の作業を全く担当していない場合
には、再びステップＳ１２１に戻って、”議長”とな
り、同様の処理を繰り返す。

【０１００】なお、ある作業の終了したワ−クに、他の
作業が残っている場合、該ワ−クはワーク格納部１に再
度格納され、次の作業が行われるのを待つ。一方、当該
ワークに対する作業がすべて完了した場合は、本システ
ム外へ搬出されてワーク１２に対する処理は終了する。

【０１０１】セル２へのワーク搬出処理の流れを図８を
用いて説明する。

【０１０２】ステップＳ１１０：各セル２との通信を行
うセル通信部４は、いずれかのセル２から、”ワーク要
求”メッセージが来るのを待つ。なお、この”ワーク要
求”は、セル２が、ワーク格納部１に対して、作業待ち
しているワークの中から一つをよこすように要求するも
のであり、上述の図７のステップＳ１２１において発せ
られるものである。そして、メッセージが来ると、この
メッセージを解釈する。”ワーク要求”メッセージの場
合は、ステップＳ１１１に進む。”ワーク要求”メッセ
ージでない場合は、再び”ワーク要求”メッセージを待
つ。

【０１０３】ステップＳ１１１：セル通信部４は、ワー
ク管理部５に対して、作業待ちしているワーク（ワーク
自身はワーク・ストレージ７に、その作業情報はワーク
作業情報ストレージ８にある）の中から、最優先で作業
するワークを決定するように要求する。

【０１０４】すると、ワーク管理部５は、最優先ワーク
を決定する。この決定は、図４のワーク管理テーブル６
において、ワーク状態２１１が”作業待ち”となってい
るワークの中から、予め決めた指標に従ってなされる。

【０１０５】この指標として、投入順を用いた場合には
ワーク番号１０２のワ−クが最優先のワ−クとなる。納
期の近い順を用いた場合には、ワーク番号１０１のワ−
クが、また、なんらかの優先度２１４を用いた場合に
は、ワーク番号１０３のワークが最優先のワ−クとな
る。

【０１０６】なお、本例では、作業の優先順を決定する
指標として、投入順、納期、なんらかの優先度の三つを
あげたが、他のものをワーク管理テーブル６の項目にあ
げ、作業の優先順を決定する指標としてもよい。また、
作業の優先順を決定する指標は、プログラム化されてい
ても、規則として表してもかまわない。

【０１０７】ステップＳ１１２：ワーク管理部５は、最
優先ワークに関する作業情報１３のコピ−をワーク作業
情報ストレージ８から取り出し、セル通信部４を介し
て、”議長”に通知する。なお、この作業情報１３は、
図２を用いて説明したとおりである。

【０１０８】ステップＳ１１３：セル通信部４は、セル
２の側から”担当者”等の情報と”ワーク出力指示”メ
ッセージが来るのを待つ。そして、これらが来ると、ス
テップＳ１１４に進む。

【０１０９】ステップＳ１１４：セル通信部４は、メッ
セージ中の搬入セル番号と搬入時刻とを図５のワーク出
力テーブル１４に登録する。ワーク搬送制御部９は、ワ
ーク出力テーブル１４に従って、指定された時刻に、指
定されたセル２、つまり、”担当者”に、指定されたワ
ークおよび作業情報１１を、ワーク搬送部３を使って搬
送する。搬送が終了すると、ワーク出力テーブル１４か
ら該当するレコードを削除する。

【０１１０】なお、あるセル２から”ワーク要求”メッ
セージを受けてから、ワークの作業先セル２が決定する
までの間は、セル通信部４は、他のセル２から”ワーク
要求”メッセージを受けても、拒否応答である”他ワー
ク処理中”メッセージを返し、要求を受け付けない。そ
して、図８の一連の処理が終わった時点で、次の”ワー
ク要求”メッセージを受け付けるようになる。

【０１１１】次に、セル２からのワーク搬入処理の流れ
を、図９を用いて説明する。

【０１１２】ステップＳ１１５：セル通信部４は、セル
２から”作業終了”メッセージが来るのを待つ。そし
て、該メッセ−ジがあると、ステップＳ１１６に進む。

【０１１３】ステップＳ１１６：セル通信部４は、”作
業終了”メッセージを解釈する。セル２からの”作業終
了”メッセージには２種類ある。ワーク１２に必要なす
べての作業が終了した場合と、まだ未作業が残っている
場合である。前者の場合はステップＳ１１７に進む。一
方、後者の場合には、ステップＳ１１８に進む。

【０１１４】ステップＳ１１７：本システム外へワーク
１２を搬出する。

【０１１５】ステップＳ１１８：ワークおよび作業情報
１１を、ワーク格納部１のワーク・ストレージ７とワー
ク作業情報ストレージ８へ再度格納し、ステップＳ１１
５に戻る。

【０１１６】なお、ワーク１２等の本システム外への搬
出及びワーク格納部１への格納は、ワーク入力テーブル
１５を用いて行われる。該処理動作を簡単に説明する。

【０１１７】セル通信部４は、”作業終了”メッセージ
を解釈し、ワーク入力テーブル１５にレコードを追加す
る。一方、ワーク搬送制御部９は常にワーク入力テーブ
ル１５を監視し、レコードが追加されると、ワーク搬送
部３を使って、その内容に従った搬送を行う。搬送が完
了すると、ワーク入力テーブル１５のレコードを削除す
る。

【０１１８】次に、ワーク１２に対して行われる処理動
作を、ワ−ク１２の立場から説明する。図１０はその概
要を示すフロ−チャ−トである。

【０１１９】ステップＳ１０１：作業対象であるワーク
１２は、ワーク・ストレージ７へ格納される。また、同
時に当該ワーク１２に対して行う作業に関する情報であ
る作業情報１３が、ワーク作業情報ストレージ８へ格納
される。

【０１２０】ステップＳ１０２：”議長”となるべきセ
ル２からの”ワ−ク要求”に応じて、最優先ワ−クの作
業情報１３のコピ−が”議長”に送られる。

【０１２１】すると、上述したとおり、”議長”は、当
該ワーク１２に対して必要な各作業を作業情報１３のコ
ピ−から求める。そして、その中で終了していない作業
を、作業済２０５ｆを参照することにより一つ抽出する
等して、”担当者”を決定する。そして、この”担当
者”等の情報が、ワ−ク格納部１に伝えられる。

【０１２２】ステップＳ１０３：当該ワーク１２と作業
情報１３は、ワ−クおよび作業情報１１として、セル２
の側が決定した抽出した作業を実行するセル２、つま
り”担当者”に、ワ−ク搬送部３により搬送される。

【０１２３】ステップＳ１０４：当該ワーク１２に対し
て、”担当者”により当該作業が実行される。作業終了
後、当該作業の作業情報１３の作業済２０５ｆは”終
了”にされる。

【０１２４】ステップＳ１０５：作業情報１３より、当
該ワーク１２に対して必要な作業がすべて完了したかど
うかを、各作業の作業済２０５ｆより調べられる。

【０１２５】未作業がある場合には、ワーク・ストレー
ジ７及びワーク作業情報ストレージ８に再度格納され、
その後、ステップＳ１０１に進む。一方、すべての作業
が完了した場合は、ステップＳ１０６に進む。

【０１２６】ステップＳ１０６：当該ワ−クは本システ
ムから搬出される。

【０１２７】このように、セル２で作業を行い、終了す
るとワーク格納部１へ戻すという操作を、一作業毎に行
う。つまり、ワークは、与えられたすべての作業が完了
するまでワーク格納部１とセル２との往復を繰り返すこ
とになる。

【０１２８】本実施例によれば、ワーク格納部１によっ
て、セル２へのワーク１２の投入順序をある順序に従っ
て制御することができるため、特急品への対応が可能で
あり、またワーク１２の納期遵守を高める効果がある。

【０１２９】また、各作業をセル２で行うにあたり、全
セルの当該作業に対する作業可能性を調べ、例えば、最
も早く作業ができるセル２に作業を割り付けるので、作
業効率を上げる効果がある。また、作業の可否を判定す
る作業可能判定部２２、作業進行部２０等を、各セル２
毎に設け、”担当者”をセル２の側で決定するため、セ
ル２の増設、故障などの際にも、ワ−ク格納部１に対し
ては、何等の処置を行う必要もなく、これらの事態に容
易に対応できる。さらに、組立て作業のように異なる機
能を有するセルを配置する必要のある場合にも、対応可
能である。

【０１３０】本実施例では、ワークとそれに必要な作業
に関する情報を、それぞれワーク・ストレージ７とワー
ク作業情報ストレージ８とに分け、ワーク管理部５で一
元管理しているが、必要な作業情報を直接ワークに付加
し、ワーク・ストレージ７とワーク作業情報ストレージ
８とを一つにすることも可能である。

【０１３１】また、作業情報１３の授受に際しては、ワ
−ク搬送部３を使用しないで、すべてをセル通信部４を
介して行うこととしても良い。

【０１３２】更には、セル２での作業実行状態を監視し
て当該セル２の故障を検出する監視部を設けても良い。
例えば、作業終了予定時刻を経過しても、作業が終了し
ていない場合には、当該セル２は故障と判断される。な
お、該監視部は、各セル２自身に設けても、あるいは、
ワ−ク格納部に設けてもいずれでも構わない。

【０１３３】

【発明の効果】本発明によれば、ワーク格納部によっ
て、セルへのワークの投入順序をある順序に従って制御
することができるため、特急品への対応が可能であり、
またワークの納期遵守を高める効果がある。また、各作
業をセルで行うにあたり、全セルの当該作業に対する作
業可能性を調べ、例えば、最も早く作業ができるセルに
作業を割り付けるので、作業効率を上げる効果がある。
また、各セルの機能が異なるものとする必要のある組立
作業にも柔軟性をもって対応することができる。また、
作業の割付けのための機能は、各セルが有しているた
め、セルの故障、増設などに容易に対応することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す生産制御システムの全
体構成図である。

【図２】ワークに対して行う作業に関する作業情報の例
である。

【図３】ワーク形状の側面図である。

【図４】ワーク管理テーブルの一例である。

【図５】ワーク出力テーブルの一例である。

【図６】ワーク入力テーブルの一例である。

【図７】セルにおける処理の流れ図である。

【図８】セルへのワーク搬出処理の流れ図である。

【図９】セルからのワーク搬入処理の流れ図である。

【図１０】ワークに対して行われる処理の概要図であ
る。

【符号の説明】

１：ワーク格納部、２：セル、３：ワーク搬送部、４：
セル通信部、５：ワーク管理部、６：ワ−ク管理テ−ブ
ル、７：ワ−ク・ストレ−ジ、８：ワ−ク作業情報スト
レ−ジ、９：ワ−ク搬送制御部、１０：ワ−ク入力部、
１１：ワ−クおよび作業情報、１２：ワ−ク、１３：作
業情報、１６：通信部、１７：ワ−ク通信部、１８：セ
ル間通信部、１９：作業進行部、２０：作業抽出部、２
１：作業セル決定部、２２：作業可能判定部、２３：作
業実行部、２４：制御デ−タ作成部、２５：設備制御
部、２６：作業結果更新部、２０１：ワ−ク番号、２０
２：作業済、２０３：ワ−ク形状、２０４：作業数、２
０５：作業内容、２０５ａ：作業名、２０５ｂ：精度、
２０５ｃ：加工形状、２０５ｄ：前作業数、２０５ｅ：
前作業、２０５ｆ：作業済、２１０：ワ−ク番号、２１
１：ワ−ク状態、２１２：投入順、２１３：納期、２１
４：優先度、２２０：ワ−ク番号、２２１：搬入セル番
号、２２２：搬入時刻、２３０：ワ−ク番号、２３１：
搬出セル番号、２３２：搬出先

フロントページの続き (72)発明者北村浩一神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者毛利峻治神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献増田茂、“自律分散セル制御システムの構想（概念設計）”、1991年度精密工学会春季大会学術講演会論文集、1991年度精密工学会春季大会実行委員会、1991 年３月５日、ｐ．613−614 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06F 17/60 B23Q 41/00 B23Q 41/08 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】作業対象であるワークに作業を行う作業セ
ルであって、一または二以上の作業に関する情報を含んで構成される
作業情報を入力する入力手段と、作業を実際に行う作業実行手段と、他の作業セルとの間で情報の授受を行うセル間通信手段
と、上記入力手段により入力された作業情報のなかから、そ
の時点で最優先に実行すべき一作業を抽出する作業抽出
手段と、作業実行の可否についての問い合わせを受け付けて、前
記作業実行手段により実行可能であるか否かを判断し、
問い合わせ元に返事をする作業可能判定手段と、上記作業抽出手段により抽出された上記一作業の実行可
否の問い合わせを、他の作業セルの作業可能判定手段に
対しては上記セル間通信手段を介して、また、自らの有
する作業可能判定手段に対しては直接行い、該問い合わ
せに対する返事に基づいて当該作業を実行する作業セル
を決定する作業セル決定手段と、を有することを特徴とする作業セル。
【請求項２】上記入力手段は、ワークを管理するワーク
管理装置との間で情報を送受信する通信手段であり、上記作業セル決定手段は、上記通信手段を介して、上記
ワーク管理装置に、新たなワークの作業情報を要求する
機能を有することを特徴とする請求項１記載の作業セ
ル。
【請求項３】上記作業可能判定手段は、問い合わせのあ
った作業を実行可能である場合には、当該作業の実行可
否のみならず、作業を着手可能な時刻と、作業終了予定
時刻と、当該作業セルの実行可能な作業の種類とのうち
少なくともいずれか一つを上記返事に含めることを特徴
とする請求項２記載の作業セル。
【請求項４】上記作業実行手段による作業実行状態を監
視し、上記作業終了予定時刻までに作業を終了できなか
った場合には、当該セルの故障であると判断する自己監
視手段を有することを特徴とする請求項３記載の作業セ
ル。
【請求項５】作業を実行する複数の作業セルと、作業対
象となるワークを管理するワーク管理装置と、上記作業
セル間および上記作業セルとワーク管理装置との間を結
んで情報の授受を行うネットワーク手段と、を含んで構
成される自律分散型生産制御システムであって、上記作
業セルは、作業を実際に行う作業実行手段と、上記ネッ
トワーク手段を介して上記ワーク管理装置から入力され
た作業情報のなかから、その時点で最優先に実行すべき
一作業を抽出する作業抽出手段と、作業実行の可否につ
いての問い合わせを受け付けて、当該作業実行手段によ
り実行可能であるか否かを判断し、問い合わせ元に返事
をする作業可能判定手段と、上記ネットワーク手段を介
して、上記ワーク管理装置に”ワーク要求”を出力する
機能を有し、かつ、上記作業抽出手段により抽出された
上記一作業の実行可否の問い合わせを、他の作業セルの
作業可能判定手段に対しては上記ネットワーク手段を介
して、また、自らの有する作業可能判定手段に対しては
直接行い、該問い合わせに対する返事に基づいて、当該
作業を実行する作業セルを決定する機能を有する作業セ
ル決定手段と、を含んで構成され、上記ワーク管理装置
は、作業対象たるワーク、および、該ワークに対して行
うべき作業内容を示した作業情報、を格納するストレー
ジ手段と、上記ストレージ手段からのワークの搬出およ
び／または上記ストレージ手段へのワークの搬入を行う
搬送手段と、上記ストレージ手段内に格納されているワ
ークに関するワーク管理情報を有し、上記作業セル決定
手段からの”ワーク要求”を受け付けると該ワーク管理
情報に基づいてワークの優先順位を判断して最優先ワー
クの作業情報の内容を上記作業抽出手段に出力し、ま
た、上記作業セル決定手段からの出力指示に従って上記
搬送手段により最優先のワークおよび／または当該ワー
クの作業情報を搬出させるワーク管理手段と、を含んで
構成されることを特徴とする自律型生産制御システム。