JP4690068B2 - 環境効率算出システム及び環境効率算出プログラム - Google Patents

Description

本発明は、たとえば製品の生産工程における環境負荷をもとに、該生産工程における環境効率を評価するための環境効率算出システム及び環境効率算出プログラムに関するものである。

近年、環境問題に対する関心が高まるにつれ、製品の生産工程において発生する環境負荷の低減が求められている。そして、環境負荷を算出する手法・システムとしては、上記生産工程も含めた製品に関わる全ての工程で発生する環境負荷を計測・算出するライフサイクルアセスメント（以下、ＬＣＡと称す）と呼ばれる手法や、特許文献１に記載されているような環境負荷算出システムが従来より知られている。

特開平１１−１６１７０９号公報

ここで、ＬＣＡについて説明する。ＬＣＡとは、製品の一生を通して環境に与える負荷を計測・算出する手法であって、製品の原材料の採取から生産、流通、使用を経て廃棄・リサイクルまでの全ての過程・工程における環境負荷を算出し、評価する手法である。

また、特許文献１に記載の環境負荷算出システムは、製品の生産工程を、原材料の採取工程、その精製工程、部品や半製品の加工工程、組立工程等に分類するとともに、各工程における環境負荷を夫々算出し、ネットワーク等を利用して集計することで製品の生産工程における環境負荷の合計を算出するものである。

環境負荷のより低い（すなわち、環境に優しい）製品を生産したり、環境負荷の低い生産工程を実現することは重要な問題ではあるものの、そのような製品を生産したり生産工程を実現することで、生産効率の著しい悪化やコスト高を招くのであれば、そのような製品や生産工程は極めて実用性に乏しいと言える。そこで、環境負荷とともに生産工程における生産効率等の付加価値を同時に算出・評価することが可能なシステム及びプログラムが求められている。
しかしながら、ＬＣＡや特許文献１の環境負荷算出システムでは、環境負荷の算出・評価こそ可能であるものの、付加価値をも同時に評価することはできない。

そこで、本発明は、上述したような問題に鑑みなされたものであって、環境負荷とともに付加価値をも同時に評価するための環境効率算出システム及び環境効率算出プログラムを提供しようとするものである。

上記課題を達成するために、請求項１に記載された発明は、製品の生産工程における環境効率を算出するための環境効率算出システムであって、生産工程毎の加工データを算出するための加工データ算出手段と、生産工程毎の付加価値に係るデータを算出するための付加価値データ算出手段と、前記加工データ算出手段によって算出された生産工程毎の加工データを基に生産工程において発生した環境負荷の総和を演算するための環境負荷総和量演算手段と、前記付加価値データ算出手段によって算出された生産工程毎の付加価値に係るデータを基に付加価値の総和を演算するための付加価値総和量演算手段と、その付加価値総和量演算手段によって算出された付加価値の総和と前記環境負荷総和量演算手段によって算出された環境負荷の総和とに基づいて環境効率を演算するための環境効率演算手段と、前記各データ及び演算手段による演算値を記憶するための記憶手段と、前記環境効率を出力するための出力手段とを備えており、前記環境効率演算手段が、前記付加価値総和量演算手段によって算出された付加価値の総和と前記環境負荷総和量演算手段によって算出された環境負荷の総和との比として環境効率を演算することを特徴とするものである。
請求項２に記載された発明は、請求項１の発明において、少なくとも下記の演算式で演算される生産効率を付加価値の総和として得ることを特徴とするものである。
演算式：（生産効率）＝１／Σ（生産工程における各加工機での加工時間）
請求項３に記載された発明は、請求項１、または請求項２の発明において、少なくとも下記の演算式で演算される段取り効率を付加価値の総和として得ることを特徴とするものである。
演算式：（段取り効率）＝１／（生産工程における段取り回数の総和）
請求項４に記載された発明は、コンピュータにおいて、製品の生産工程における環境効率を算出するための環境効率算出プログラムであって、生産工程毎の加工データを算出する第一のステップと、生産工程毎の付加価値に係るデータを算出する第二のステップと、前記第一のステップにおいて算出された生産工程毎の算出された生産工程毎の加工データを基に生産工程において発生した環境負荷の総和を演算する第三のステップと、前記第二のステップにおいて算出された生産工程毎の付加価値に係るデータを基に付加価値の総和を演算する第四のステップと、前記付加価値の総和と前記環境負荷の総和との比として環境効率を算出する第五のステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするものである。
請求項５に記載された発明は、請求項４の発明において、第四のステップを、下記の演算式で求められる生産効率を付加価値の総和として算出するステップとしたものである。
演算式：（生産効率）＝１／Σ（生産工程における各加工機での加工時間）
請求項に記載された発明は、第四のステップを、請求項４、または請求項５の発明において、下記の演算式で求められる段取り効率を付加価値の総和として算出するステップとしたものである。
演算式：（段取り効率）＝１／（生産工程における段取り回数の総和）

本発明によれば、製品の生産工程において発生した環境負荷と付加価値とを同時に評価することができる。したがって、環境負荷と付加価値との両者の観点から、より適正な生産工程を模索することができ、ひいては企業戦略における方向性等を示すことができる。
また、付加価値として生産効率を採用することにより、環境を意識した上でのより生産効率の良い生産ラインの構築や設備計画等を可能とする。さらに、付加価値として段取り効率を採用することにより、環境を意識した上でのより製品精度の高い生産ラインの構築や設備計画等を可能とする。すなわち、これらの付加価値と環境負荷とを同時に評価する環境効率算出システムは、極めて実用性の高いシステムであると言える。

以下、本発明の一実施形態となる環境効率算出システム及び環境効率算出プログラムについて図面を基に説明する。

図１は、環境効率算出システム２を含んだ生産システム１の概要を示した説明図である。
生産システム１は、旋盤やマシニングセンタ等の各種加工機３、３・・と、環境負荷を算出する環境負荷算出システム４と、環境効率を算出する環境効率算出システム２とからなるものであり、加工機３、３・・、環境負荷算出システム４、及び環境効率算出システム２は、相互に各種データを通信可能にネットワーク接続されている。尚、該ネットワーク接続は無線であってもよいし、有線であってもよい。

環境効率算出システム２は、各種データを送受信するための送受信手段、各種データを記憶するための記憶手段、各種データを基に演算を行う演算手段、入力手段や表示手段（出力手段）等を備えており、環境負荷算出システム４から送信される環境負荷データを基に環境効率を算出し、算出した環境効率等に係るデータをオペレータに提供する。

一方、環境負荷算出システム４も、環境効率算出システム２と同様に、送受信手段、記憶手段、演算手段、入力手段、及び表示手段等を備えており、各加工機３から送信される加工データ、オペレータにより入力されるリソースデータを基に環境負荷等を算出するとともに、算出した環境負荷等からなる環境負荷データを環境効率算出システム２へと送信する。
また、各加工機３は、たとえば旋盤やマシニングセンタ、複合加工機等であって、オペレータにより入力・設定される工具データや被削材データ、製品データ等のリソースデータを基に製品の加工を行うとともに、各工具毎の工具摩耗量、切削量、切削油使用量等といった加工データを計測・算出する加工データ算出手段（演算手段）を備えている。さらに、加工時間や段取り回数等といった付加価値に係るデータの計測・算出も行う付加価値データ算出手段（演算手段）も備えている。そして、各算出手段によって算出された加工データ及び付加価値に係るデータを環境負荷算出システム４へと送信するための送受信手段も備えている。

上述したような生産システム１において、環境効率は以下のようにして算出される。
まず、製品の生産に際し、使用される工具に係る工具データ（工具の種類やその径、形状等）、被削材データ（被削材の種類や形状等）、各加工機３における加工条件データ（主軸の回転数や被削材の送り速度、被削材に対する切り込み量等）等からなるリソースデータを各加工機３に入力する。そして、各加工機３において製品の加工を行う。

各加工機３は、各加工機３において加工を行った際の加工データを計測・算出するとともに、該加工データを環境負荷算出システム４へと送信する。また同時に、付加価値に係るデータ（加工時間や段取り回数等）も計測・算出し、加工データと一緒に送信する。
また、環境負荷算出システム４は、受信した加工データと入力されたリソースデータとから各加工機における生産工程において発生した環境負荷を算出するとともに、それら環境負荷の総和を算出する。さらに、環境負荷の総和や加工データ等を環境負荷データとして環境効率算出システム２へと送信する。尚、各加工機３からの加工データの送信や、環境負荷算出システム４からの環境負荷データの送信は、各データの算出次第適宜自動に行われてもよいし、受信側からの要求により送信するようにしてもよい。

そして、環境効率算出システム２は、受信した環境負荷データを基に環境効率を算出する。該環境効率は、数１に表される数式によって算出される。尚、付加価値とは、加工時間や製品精度、生産コスト、サービス等に基づく価値である。

ここで、本実施の形態における環境効率算出システム２では、付加価値を「生産効率（ＥｅＴ）」及び「段取り効率（ＥｅＰ）」とした環境効率をそれぞれ算出するとともに、両者の総和によって該環境効率を評価する。生産効率とは、製品の加工時間に係る数値であって、生産効率及び生産効率を付加価値とした環境効率は、数２に表される数式によって算出される。尚、各機械の稼働時間とは、各加工機３における製品の加工時間と同義である。

一方、段取り効率とは、生産工程における製品の段取り回数に係る数値であって、段取り効率及び段取り効率を付加価値とした環境効率は、数３に表される数式によって算出される。尚、段取りを行う度に製品の位置が基準点から僅かにでもズレることから、段取り効率によって製品精度を評価している。

環境効率算出システム２は、以上のようにして各環境効率を求めるとともに、それぞれ求めた環境効率から数４に表される数式に基づいた評価を行う。該評価とは、「数４における数値がより大きくなる生産工程をより適正な工程である」とするものである。そして、該環境効率やその評価等は表示手段に表示される等してオペレータ（すなわち、ユーザ）に提示される。尚、ｗ１、ｗ２は、製品の種類や加工の状況に応じて適宜設定可能な係数である。

上述したような環境効率算出システム２によれば、製品の生産工程において発生した環境負荷と付加価値とを同時に評価することができる。したがって、環境負荷と付加価値との両者の観点から、より適正な生産工程を模索することができ、ひいては企業戦略における方向性等を示すことができる。

また、付加価値として生産効率を採用することにより、環境を意識した上でのより生産効率の良い生産ラインの構築や設備計画等を可能とする。さらに、付加価値として段取り効率を採用することにより、環境を意識した上でのより製品精度の高い生産ラインの構築や設備計画等を可能とする。すなわち、これらの付加価値と環境負荷とを同時に評価する環境効率算出システム２は、極めて実用性の高いシステムであると言える。

ここで、環境効率算出システム２を利用した環境効率の評価の一実施例を示す。本実施例では、加工機３として、３軸の旋盤、３軸及び５軸のマシニングセンタ、及び５軸の複合加工機を利用する。そして、各加工機３における加工条件を表１に示す。
まず、製品を生産するにあたって生産工程１を構築した。図２は、生産工程１における製品の製作過程を示した説明図であり、図３は、製品の設計図である。尚、図２の（ａ）〜（ｄ）が図３における部品１に相当し、図２の（ｅ）〜（ｇ）が図３における部品２に相当する。また、図２の（ｈ）〜（ｉ）は、部品１と部品２とを組み合わせたものであり、（ｉ）が最終的な製品となる。

そして、生産工程１に基づいて製品を生産したところ、表２に示されるような加工データを取得した。また、該加工データは環境負荷算出システム４へと送信され、環境負荷算出システム４にて表２に示されるような環境負荷が算出される。

表２に示される加工データ及び環境負荷は、環境負荷データとして環境効率算出システム２へと送信される。環境効率算出システム２は、環境負荷データを受信すると、該環境負荷データに基づいて生産効率及び段取り効率を算出する。該生産効率及び段取り効率の算出態様を数５に示す。

また、環境効率算出システム２は、算出した生産効率及び段取り効率をそれぞれ付加価値とした環境効率を算出する。該環境効率の算出態様を数６に示す。

次に、同様の製品を生産するにあたって、部品点数を減らした生産工程２を構築し、上記生産工程１と比較する。図４は、生産工程２における製品の製作過程を示した説明図であり、図５は、製品の設計図である。尚、図４（ｃ）が最終的な製品となる。
そして、生産工程２に基づいて製品を生産したところ、表３に示されるような加工データを取得した。尚、該加工データは環境負荷算出システム４へと送信され、環境負荷算出システム４にて表３に示されるような環境負荷が算出される。

そして、表３に示される環境負荷データを基に環境効率算出システム２において生産効率及び段取り効率を算出する。さらに、該生産効率及び段取り効率をそれぞれ付加価値とした環境効率を算出する。生産効率及び段取り効率の算出態様を数７に、環境効率の算出態様を数８に示す。

ここで、数６及び数８によって算出される環境効率を基に、生産工程１と生産工程２とのどちらがより適性な生産工程であるかを評価する。該評価態様を数９に示す。尚、本実施例においては、ｗ１：ｗ２＝１：１とする。

数９に示されるような評価の結果、（生産工程２の環境効率）＞（生産工程１の環境効率）であることがわかるため、部品点数を減らした生産工程２は、生産工程１よりも環境効率において改善されていると判断することができる。

一方、同様の製品を生産するにあたって、生産工程２と同様の製作過程はたどるものの、使用する加工機３を異ならせた（具体的には、旋盤及びマシニングセンタの代わりに複合加工機を利用する）生産工程３を構築する。そして、生産工程３に基づいて製品を生産したところ、表４に示されるような加工データを取得した。また、環境負荷算出システム４において表４に示されるような環境負荷が算出された。

また同様に、表４に示される環境負荷データを基に環境効率算出システム２において生産効率及び段取り効率を算出する。さらに、該生産効率及び段取り効率をそれぞれ付加価値とした環境効率を算出する。生産効率及び段取り効率の算出態様を数１０に、環境効率の算出態様を数１１に示す。

そして、数８及び数１１によって算出される環境効率を基に、生産工程２と生産工程３とのどちらがより適性な生産工程であるかを評価する。該評価態様を数１２に示す。

数１２に示されるような評価の結果、（生産工程３の環境効率）＞（生産工程２の環境効率）であることがわかるため、旋盤及びマシニングセンタに代えて複合加工機を利用した生産工程３は、生産工程２よりも環境効率において改善されていると判断することができる。
ここで、上記生産工程１〜３における環境効率を表５に示す。尚、「初期段階」は生産工程１に、「部品削減」は生産工程２に、「加工法の考慮」は生産工程３にそれぞれ相当する。

表５から、生産工程３は、生産工程１と比較して環境効率が大きく改善されていることがわかる。このような比較評価を行うことで、より環境に優しい（環境負荷が小さい）上、生産効率・製品精度等の付加価値の高い生産工程を構築することができる。

尚、本発明に係る環境効率算出システム及び環境効率算出プログラムは、上記実施の形態の態様に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することができる。
たとえば、上記実施の形態では、付加価値として生産効率と段取り効率とを採用しているが、製品の生産にかかるコストやサービスにかかるコスト等を考慮した付加価値を採用することも当然可能である。また同様に、環境負荷を算出する際に利用する加工データとして上記した各工具での加工時間や工具摩耗量、切削油使用量以外に、加工機の使用電力量や切屑生成量を計測・算出するようにしても何ら問題はない。

さらに、上記実施の形態では、加工データを計測・算出するにあたって、実際に加工機による加工を行っているが、製品を生産する際の切削量等から加工データを推量することもできる。そして、このように推量された加工データを環境負荷算出システムに入力してやれば、環境効率算出システムにおいて実際に加工を行うことなく環境効率をシミュレートすることができる。

さらにまた、上記実施の形態では、環境効率算出システムを生産システムの一部としているが、上述の如くシミュレートを行うこと等を考慮して、環境負荷算出システムの演算手段や加工機に備えられている加工データ算出手段、付加価値データ算出手段等の各演算手段を環境効率算出システムに組み込む（すなわち、一の演算手段で構成する）ことも当然可能である。

加えて、上記実施の形態では、付加価値に係るデータ（加工時間や段取り回数）を加工データの一部としているが、加工データから独立させ、オペレータ等によって入力するように構成することも当然可能である。尚、環境効率算出システムでは、算出した環境効率を画面表示による出力ではなく、たとえば印刷媒体等で出力するようにしても何ら問題はない。

生産システムの概要を示した説明図である。 生産工程１における製品の製作過程を示した説明図である。 製品の設計図である。 生産工程２における製品の製作過程を示した説明図である。 製品の設計図である。

符号の説明

１・・生産システム、２・・環境効率算出システム、３・・加工機、４・・環境負荷算出システム。

Claims (6)

1. 製品の生産工程における環境効率を算出するための環境効率算出システムであって、
   生産工程毎の加工データを算出するための加工データ算出手段と、
   生産工程毎の付加価値に係るデータを算出するための付加価値データ算出手段と、
   前記加工データ算出手段によって算出された生産工程毎の加工データを基に生産工程において発生した環境負荷の総和を演算するための環境負荷総和量演算手段と、
   前記付加価値データ算出手段によって算出された生産工程毎の付加価値に係るデータを基に付加価値の総和を演算するための付加価値総和量演算手段と、
   その付加価値総和量演算手段によって算出された付加価値の総和と前記環境負荷総和量演算手段によって算出された環境負荷の総和とに基づいて環境効率を演算するための環境効率演算手段と、
   前記各データ及び演算手段による演算値を記憶するための記憶手段と、
   前記環境効率を出力するための出力手段とを備えており、
   前記環境効率演算手段が、
   前記付加価値総和量演算手段によって算出された付加価値の総和と前記環境負荷総和量演算手段によって算出された環境負荷の総和との比として環境効率を演算することを特徴とする環境効率算出システム。
2. 少なくとも下記の演算式で演算される生産効率を付加価値の総和として得ることを特徴とする請求項１に記載の環境効率算出システム。
   演算式：（生産効率）＝１／Σ（生産工程における各加工機での加工時間）
3. 少なくとも下記の演算式で演算される段取り効率を付加価値の総和として得ることを特徴とする請求項１または２に記載の環境効率算出システム。
   演算式：（段取り効率）＝１／（生産工程における段取り回数の総和）
4. コンピュータにおいて、製品の生産工程における環境効率を算出するための環境効率算出プログラムであって、
   生産工程毎の加工データを算出する第一のステップと、
   生産工程毎の付加価値に係るデータを算出する第二のステップと、
   前記第一のステップにおいて算出された生産工程毎の算出された生産工程毎の加工データを基に生産工程において発生した環境負荷の総和を演算する第三のステップと、
   前記第二のステップにおいて算出された生産工程毎の付加価値に係るデータを基に付加価値の総和を演算する第四のステップと、
   前記付加価値の総和と前記環境負荷の総和との比として環境効率を算出する第五のステップと
   をコンピュータに実行させることを特徴とする環境効率算出プログラム。
5. 第四のステップを、
   下記の演算式で求められる生産効率を付加価値の総和として算出するステップとした請求項４に記載の環境効率算出プログラム。
   演算式：（生産効率）＝１／Σ（生産工程における各加工機での加工時間）
6. 第四のステップを、
   下記の演算式で求められる段取り効率を付加価値の総和として算出するステップとした請求項４または５に記載の環境効率算出プログラム。
   演算式：（段取り効率）＝１／（生産工程における段取り回数の総和）

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