JP4849403B2 - 工程設計支援装置、工程設計支援方法、及び工程設計支援プログラム - Google Patents

Description

本発明は、複数の製造工程を経て生産される製品の製造における工程設計支援装置、工程設計支援方法、及び工程設計支援プログラムに関する。

時計の部品などの小さなワークを加工するミニ生産ラインというものがある。
これは、小型の工作機械、洗浄装置、計測装置などの生産装置を工程順に配列し、ワークの加工から計測までの作業を自動化するものである。
ミニ生産ラインでは、これら生産装置は装置架台の上に設置されており、装置架台上の生産装置を置き換えたり、あるいは、生産装置を追加、抜き取りすることにより、生産ラインの段取替えを柔軟に行うことができる。

このようなミニ生産ラインに関する技術として生産装置の設置架台の幅を統一することにより、生産装置の連結規格を統一するものがある。
これにより、各生産装置を組み替え可能なモジュールとすることができ、生産ラインの構築、及び段取替えを容易に行うことができる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−６８８９４公報

しかし、生産ライン製造業者は、顧客から、あるワークの生産ライン導入の引合いを受けると、専門技術を有する技術者が、生産装置の選択から配列などを知識経験による机上検討により構築していた。
即ち、顧客からは、ワーク図面や希望するサイクルタイムなどのワーク情報が指定され、担当技術者は、指定されたサイクルタイム内でワークが生産できる生産ラインを手作業により検討し決定していた。
そのため、生産ライン製造業者は、生産ラインの構築技術を有する熟練技術者を維持する必要がある。また、技術者は個々の依頼を順に処理するため、生産ライン導入の引合いから生産ラインを構築して、顧客に検討結果を提示するまでの時間が短縮できないという問題があった。

そこで、本発明の目的は、情報処理によって生産ラインの構築を効率よく行うことである。

本発明は、前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、生産物を規定する生産物データを取得する生産物データ取得手段と、前記取得した生産物データから当該生産物を生産するための全工程を、生産作業の単位である単位工程と、当該単位工程の工程順序によって抽出する抽出手段と、単位工程の工程分類を記憶した記憶手段を用いて、前記抽出した各単位工程に工程分類を付与する工程分類付与手段と、前記抽出した工程順序に従って、隣接する単位工程の前記付与した工程分類が異なる位置で工程群に区分する工程区分手段と、前記区分した工程群に属する単位工程の作業時間を積算することにより、工程群ごとの群サイクルタイムを計算する群サイクルタイム計算手段と、前記計算した群サイクルタイムを用いて、前記全工程の全サイクルタイムを計算する全サイクルタイム計算手段と、前記工程群ごとに生産装置を割り当てて生産ラインの構成を生成する生産ライン生成手段と、前記生成した生産ラインの構成を出力する生産ライン出力手段と、を具備したことを特徴とする工程設計支援装置を提供する。
請求項２に記載の発明では、前記全工程の目標サイクルタイムを取得する目標サイクル
タイム取得手段と、前記計算した全サイクルタイムが前記取得した目標サイクルタイムよ
りも長い場合に、前記工程群のうち、群サイクルタイムが前記目標サイクルタイムよりも
長いものを分割して新たな工程群を生成することにより、前記全サイクルタイムを短縮す
る群分割手段と、を具備したことを特徴とする請求項１に記載の工程設計支援装置を提供
する。
請求項３に記載の発明では、前記群分割手段は、前記工程群を、新たに生成した工程群
の群サイクルタイムが前記目標サイクルタイムよりも短くなるように分割することを特徴
とする請求項２に記載の工程設計支援装置を提供する。
請求項４に記載の発明では、前記工程分類は、単一の生産装置が行う作業の範囲で規定
されていることを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の工程設計支援装
置を提供する。
請求項５に記載の発明では、前記生成した生産ラインの構成から、当該生産ラインを構成する生産装置の付帯設備を特定する付帯設備特定手段と、段取替え対象となっている生産ラインで使用されている付帯設備の一覧を取得する付帯設備一覧取得手段と、前記特定した付帯設備に含まれ、前記取得した付帯設備の一覧に含まれていないものを提示する付帯設備提示手段と、を具備したことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、又は請求項４に記載の工程設計支援装置を提供する。
請求項６に記載の発明では、前記生成した生産ラインの構成から、当該生産ラインを構成する生産装置を特定する生産装置特定手段と、段取替え対象となっている生産ラインで使用されている生産装置の一覧を取得する生産装置一覧取得手段と、前記特定した生産装置に含まれ、前記取得した生産装置の一覧に含まれていないものを提示する生産装置提示手段と、を具備したことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、又は請求項５に記載の工程設計支援装置を提供する。
請求項７に記載の発明では、前記生産装置は、工程順に互いに連結可能な小型機械工作装置であることを特徴とする請求項１から請求項６までのうちの何れか１の請求項に記載の工程設計支援装置を提供する。
請求項８記載の発明では、生産物データ取得手段と、抽出手段と、工程分類付与手段と、工程区分手段と、群サイクルタイム計算手段と、全サイクルタイム計算手段と、生産ライン生成手段と、生産ライン出力手段と、を備えたコンピュータにおいて、前記生産物データ取得手段で、生産物を規定する生産物データを取得する生産物データ取得ステップと、前記抽出手段で、前記取得した生産物データから当該生産物を生産するための全工程を、生産作業の単位である単位工程と、当該単位工程の工程順序によって抽出する抽出ステップと、前記工程分類付与手段で、単位工程の工程分類を記憶した記憶手段を用いて、前記抽出した各単位工程に工程分類を付与する工程分類付与ステップと、前記工程区分手段で、前記抽出した工程順序に従って、隣接する単位工程の前記付与した工程分類が異なる位置で工程群に区分する工程区分ステップと、前記群サイクルタイム計算手段で、前記区分した工程群に属する単位工程の作業時間を積算することにより、工程群ごとの群サイクルタイムを計算する群サイクルタイム計算ステップと、前記群サイクルタイム計算手段で、前記計算した群サイクルタイムを用いて、前記全工程の全サイクルタイムを計算する全サイクルタイム計算ステップと、前記生産ライン生成手段で、前記工程群ごとに生産装置を割り当てて生産ラインの構成を生成する生産ライン生成ステップと、前記生産ライン出力手段で、前記生成した生産ラインの構成を出力する生産ライン出力ステップと、から構成されたことを特徴とする工程設計支援方法を提供する。
請求項９記載の発明では、前記コンピュータは、付帯設備特定手段と、付帯設備一覧取得手段と、付帯設備提示手段と、を備え、前記付帯設備特定手段で、前記生成した生産ラインの構成から、当該生産ラインを構成する生産装置の付帯設備を特定する付帯設備特定ステップと、前記付帯設備一覧取得手段で、段取替え対象となっている生産ラインで使用されている付帯設備の一覧を取得する付帯設備一覧取得ステップと、前記付帯設備提示手段で、前記特定した付帯設備に含まれ、前記取得した付帯設備の一覧に含まれていないものを提示する付帯設備提示ステップと、を備えたことを特徴とする請求項８に記載の工程設計支援方法を提供する。
請求項１０記載の発明では、前記コンピュータは、生産装置特定手段と、生産装置一覧取得手段と、生産装置提示手段と、を備え、前記生産装置特定手段で、前記生成した生産ラインの構成から、当該生産ラインを構成する生産装置を特定する生産装置特定ステップと、前記生産装置一覧取得手段で、段取替え対象となっている生産ラインで使用されている生産装置の一覧を取得する生産装置一覧取得ステップと、前記生産装置提示手段で、前記特定した生産装置に含まれ、前記取得した生産装置の一覧に含まれていないものを提示する生産装置提示ステップと、を備えたことを特徴とする請求項８、又は請求項９に記載の工程設計支援方法を提供する。
請求項１１記載の発明では、生産物を規定する生産物データを取得する生産物データ取得機能と、前記取得した生産物データから当該生産物を生産するための全工程を、生産作業の単位である単位工程と、当該単位工程の工程順序によって抽出する抽出機能と、単位工程の工程分類を記憶した記憶手段を用いて、前記抽出した各単位工程に工程分類を付与する工程分類付与機能と、前記抽出した工程順序に従って、隣接する単位工程の前記付与した工程分類が異なる位置で工程群に区分する工程区分機能と、前記区分した工程群に属する単位工程の作業時間を積算することにより、工程群ごとの群サイクルタイムを計算する群サイクルタイム計算機能と、前記計算した群サイクルタイムを用いて、前記全工程の全サイクルタイムを計算する全サイクルタイム計算機能と、前記工程群ごとに生産装置を割り当てて生産ラインの構成を生成する生産ライン生成機能と、前記生成した生産ラインの構成を出力する生産ライン出力機能と、をコンピュータで実現する工程設計支援プログラムを提供する。
請求項１２記載の発明では、前記生成した生産ラインの構成から、当該生産ラインを構成する生産装置の付帯設備を特定する付帯設備特定機能と、段取替え対象となっている生産ラインで使用されている付帯設備の一覧を取得する付帯設備一覧取得機能と、前記特定した付帯設備に含まれ、前記取得した付帯設備の一覧に含まれていないものを提示する付帯設備提示機能と、をコンピュータで実現する請求項１１に記載の工程設計支援プログラムを提供する。
請求項１３記載の発明では、前記生成した生産ラインの構成から、当該生産ラインを構成する生産装置を特定する生産装置特定機能と、段取替え対象となっている生産ラインで使用されている生産装置の一覧を取得する生産装置一覧取得機能と、前記特定した生産装置に含まれ、前記取得した生産装置の一覧に含まれていないものを提示する生産装置提示機能と、を具備したことを特徴とする請求項１１、又は請求項１２に記載の工程設計支援プログラムを提供する。

本発明によれば、情報処理によって工程群を分割することにより、生産ラインの構築を効率よく行うことができる。

（１）実施の形態の概要
図１は、本実施の形態の工程設計支援装置が行う情報処理の概要を説明するための図である。
工程設計支援装置は、ワークのＣＡＤデータから工程を抽出する（ステップ１）。工程としては、例えば、旋削工程などの機械加工工程や、切削油などを除去する洗浄工程、ワークの寸法などを検査する測定工程などがある。
次に、工程設計支援装置は、抽出した工程にカテゴリを付与し、工程順序を保ったまま各工程をカテゴリごとの工程群に区分する（ステップ２）。
カテゴリは、例えば、旋削工程群、洗浄工程群、測定工程群など、生産装置の行う作業内容に基づいて規定されている。

次に、工程設計支援装置は、全工程を工程群ごとに分割し（ステップ３）、工程群ごとの群サイクルタイム（図では群ＣＴと略記）を計算する（ステップ４）。
群サイクルタイムは、作業プログラムから各工程の作業時間を計算し、これを工程群を構成する工程に渡って積算して求めることができる。

次に、工程設計支援装置は、各工程群での群サイクルタイムを用いて生産ライン全体としての全サイクルタイム（図では全ＣＴと略記）を計算し、目標サイクルタイム（図では目標ＣＴと略記）以下となっているか判断する（ステップ５）。
各工程群は、工程的に直列に配列されて（生産ラインのレイアウトは直線、ジグザグ、Ｕ字などでもよい）同時に動作するため、各工程群での作業は並行して行われる。そのため、全サイクルタイムは、群サイクルタイムのうち最も長いものによって規定される。

工程設計支援装置は、全サイクルタイムが目標サイクルタイム以下である場合は、工程群に生産装置を割り当てて出力し、処理を終了する。
一方、全サイクルタイムが目標サイクルタイム以下でない場合、工程設計支援装置は、群サイクルタイムが目標サイクルタイムよりも長い工程群を分割し、全サイクルタイムが目標サイクルタイム内となるように新たな工程群を生成する（ステップ６）。
分割したそれぞれの工程群に生産装置を割り当てることによって、サイクルタイムを短縮化することができる。

また、本実施の形態では、工程設計支援装置を用いて顧客に既に納めてある生産ラインの段取替えサービスに関するビジネス形態を提案する。
このビジネス形態は、生産ライン製造業者が顧客に生産ラインを販売した後、生産装置本体を引き取って段取替え・メンテナンスを行う契約を顧客と結ぶものである。

まず、工程設計支援装置は、上述の各ステップによって顧客の新生産ラインを設計する。
生産ライン製造業者は、この設計を用いて顧客の新たな生産物用生産ラインを構想、設計し、顧客に段取替えに必要な情報の提供をすると同時に、段取替えに必要な生産装置に段取替え作業と、サイクルタイム確認、及び精度確認まで完了させて提供する。
精度確認は個々の生産装置にて行い、精度確認した生産装置はそのままの状態で顧客の工場に搬入される。そのため、例えば、従来の段取替え作業が５時間とすると、本実施の形態では、１時間程度に短縮化することができる。

次に、生産ライン製造業者は、新生産ラインの生産装置を顧客の工場に納入し、顧客は生産ライン上の旧生産装置と入替える。入替えた旧生産装置は顧客から生産ライン製造業者へ返却される。
これにより、顧客のライン停止時間を最小限に抑えると共に、機械本体を通い箱化して、繰り返し使用することができる。
また、生産ライン製造業者は、新しく段取替えビジネスを創出できる。

このように本実施の形態では、従来は作業者が顧客工場の生産ラインまで出向いて段取替え作業を行っていたものを生産装置の移動で済ませることが可能である。
そのため、作業者の移動を省略することが可能となり、人件費や旅費、及び移動時間などが削減されコストを安価に抑えることができるほか、専門性の高い作業者も各工場に分散配置せずに、自社工場で集中して配置することができる。

（２）実施の形態の詳細
図２は、本実施の形態の生産ラインの外観の一例を示した図である。
図２は、生産装置として小型機械加工装置を３台を示しており、その他の図示しない洗浄装置、計測装置などを連結することができる。
生産ライン１は、生産装置３ａ、３ｂ、３ｃ、及び架台２ａ、２ｂ、２ｃなどから構成されている。以下、単に生産装置３、架台２と記す。
架台２は、一列に配列しており、その上面に生産装置３が設置されている。架台２は、幅の寸法が規格化されており、この上に生産装置３を置くことにより、生産装置３が所定間隔で配列するようになっている。

また、図示しないが、架台２の近傍には、クーラント、切削油、圧縮空気など、生産装置３の稼動を補助する付帯装置が設置されている。
更に、架台２の内部には、生産装置３の動作を制御する制御回路などの制御機構が収納されている。
これら制御機構は、他の生産装置３と通信によって他の生産装置３の状況を把握しながら、その情報を基に独自に行うべき動作を判断し生産装置３を稼動させる。
例えば、制御機構は、後工程からワーク無しの信号が送信されて来なければ、自己の工程の処理が終了した時点で生産装置３を自動的に待機状態にしたり、測定装置を構成する生産装置３から送られてくる寸法データに基づき、寸法補正機能を作動させて自動的に切込テーブルの座標系をシフトさせて寸法を補正したりなどする。
また、生産ライン全体の稼動状況を管理する等の必要がある場合は、各生産装置３の制御機構を図示しない中央制御装置に接続し、中央制御装置が生産ライン全体の動作を管理するように構成することも可能である。

生産装置３は、隣接する生産装置３との間でワークの受け渡しと着脱を自動的に行うようになっており（生産装置３間のワークの搬送は、図示しない移載装置を用いて行うことができる）、生産ライン１の最上流に位置する生産装置３に材料を供給すると（材料供給は供給装置により自動的に行われる）、生産ライン１の最下流から完成品が排出される。

架台２の幅と連結機構は規格化されており、これによって生産装置３の設置間隔などの相対位置関係が規定されるため、生産装置３をモジュールとして取り替えることができる。
そのため、架台２上の生産装置３を置き換えることにより、容易に生産ライン１の段取替えを行うことができる。
付帯装置は、基本的に生産装置３に適合したものを使用する必要があり、生産装置３と同様、容易に交換可能となっているが、精度に影響しないため、ある程度共通化されており、取り替える生産装置３の間で共通している場合はそのまま使用することができる。なお、付帯装置は、ある程度標準化してあるので、生産装置３ほど種類は多くない。
また、段取替えによって生産装置３の数が増加する場合は、生産ライン１に架台２を追加すればよく、生産装置３の数が減る場合は、架台２を取り下げるか、あるいは、置いたままにしてもよい。

本実施の形態の工程設計支援装置は、このような生産ライン１の設計を支援する情報処理装置であって、新規の生産ライン１の構成の生成、及び既存の生産ライン１の段取替え指示を自動的に行うものである。
なお、本実施の形態では、生産ライン１をワークを機械加工する機械加工ラインとするが、これに限定するものではなく、例えば、部品の組み立てライン、加工食品の製造ライン、化学プロセスライン、生体試料の検査ラインなど、複数の生産装置（検査装置なども含む）を配列して、上流工程から下流工程に順次作業を行う生産ラインに広く適用することができる。

図３は、工程設計支援装置のハードウェア的な構成を示したブロック図である。
生産工程は、分割不可能な工程の単位である単位工程と、これら単位工程の工程順序によって構成されているものとする。
工程設計支援装置５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１３、通信制御部１２、記憶部１５などがバスラインで接続されて構成されている。

ＣＰＵ１０は、所定のプログラムに従って各種の情報処理を行う。詳細は後述するが、例えば、ＣＰＵ１０は、単位工程を工程群にカテゴリ分けしたり、工程群のサイクルタイム（以下、群サイクルタイム）の計算を行ったり、全生産工程のサイクルタイム（以下、全サイクルタイム）が目標サイクルタイム内となるように工程群の分割を行ったりする。

ここで、サイクルタイムとは、ある単位工程、又は工程群、あるいは全生産ラインなどが作業済みのワーク１単位（１回の作業で処理する個数、例えば、１回に１個のワークを処理する場合は１個、ｎ個同時に処理する場合はｎ個）を排出する時間間隔を意味するものとする。
例えば、ある単位工程が加工済みのワーク１単位を２秒ごとに排出する場合、この単位工程のサイクルタイムは２秒となる。
また、複数の単位工程を含む工程群が作業済みのワーク１単位を３秒ごとに排出する場合、この工程群のサイクルタイムは３秒となる。
更に、生産ライン１が生産品１単位を０．５秒ごとに排出する場合、生産ライン１のサイクルタイムは０．５秒となる。

後述するように、工程設計支援装置５は、生産ライン１を旋削カテゴリ、洗浄カテゴリ、計測カテゴリなどと、異なる作業種ごとのカテゴリ（工程分類）に区分して工程群を形成する。
この場合、各工程群は並行して同時に稼動することができるため（即ち、旋削加工したワークを洗浄している間に次のワークを旋削加工するなど各工程群の作業時間を重ねることができる）、生産ライン１のサイクルタイムは、最もサイクルタイムの長い工程群によって規定される。

なお、本実施の形態では、生産効率をサイクルタイムで計測するが、これは生産効率の計測単位をサイクルタイムに限定するものではなく、例えば、単位時間当たりの生産個数などによって計測することもできる。
サイクルタイムと単位時間当たりの生産個数は逆数の関係にあり、同一の概念に含まれる。

ＲＯＭ１１は、読み出し専用のメモリであり、工程設計支援装置５を動作させるための基本的なプログラムやパラメータなどが記憶されている。
ＲＡＭ１３は、読み書き可能なメモリであって、ＣＰＵ１０のワーキングメモリを提供したり、記憶部１５に記憶されたプログラムやデータをロードして記憶したりなどする。
通信制御部１２は、有線又は無線によって外部のサーバや端末と接続する制御部であり、ＣＰＵ１０が生産ライン１の構成に用いるデータを受信したり、あるいは、ＣＰＵ１０が構築した生産ライン１の構成を送信したりなどする。

記憶部１５は、例えばハードディスクなどの大容量の記憶装置を用いて構成されており、各種プログラムを格納したプログラム格納部１７、データを格納したデータ格納部１８などが形成されている。
プログラム格納部１７には、工程設計支援装置５を機能させるための基本的なプログラムであるＯＳや、生産ラインを設計するための設計プログラムや、既に構成されている生産ラインの段取替えを支援する段取替えプログラム、その他のプログラムが記憶されている。
データ格納部１８には、生産装置の番号、ツールの番号、加工プログラム、構築した生産ラインの構成など、生産ラインの構成に必要なデータが記憶されている。

次に、図４のフローチャートを用いて工程設計支援装置５が生産ラインを構成する手順について説明する。この処理は、ＣＰＵ１０が所定のプログラムに従って行うものである。
また、以下の例では、単一の工程設計支援装置５が行うものとするが、各機能を複数のサーバに分散させ、これらを連携させた情報処理システムによって同様の機能を構成してもよい。

まず、工程設計支援装置５は、ワーク情報を受信してデータ格納部１８に記憶する（ステップ５）。
ワーク情報は、生産ラインを構築するために必要なデータから構成されており、例えば、ワークのＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）データ、生産ラインの目標サイクルタイム、目標加工精度などから構成されている。
なお、生産ライン製造業者は、顧客から生産ラインの構築や段取替えを受注する際に、ワーク情報を送信してもらい工程設計支援装置５に入力するようになっている。
ここで、ＣＡＤデータは、生産物（本実施の形態ではワーク）を規定する生産物データとして機能しており、工程設計支援装置５は、生産物データを取得する生産物データ取得手段を備えている。
また、工程設計支援装置５は、顧客から提示された全工程の目標サイクルタイムを取得する目標サイクルタイム取得手段を備えている。

工程設計支援装置５は、記憶したワーク情報を用いて、材料から完成品に至る生産工程を自動設定し、生成した生産工程表をデータ格納部１８の所定のデータベースに記憶する（ステップ１０）。
ワーク情報から生産工程を自動設定する自動設定機能は、一般に使用されている生産工程自動設定システムを用いることにより実現することができる。
このような技術としては、例えば、「特開平７−１１６９４１号公報」の「数値制御情報作成装置」、及び「特開２００６−１１５１２公報」の「多軸切削加工ユニットの設計支援装置、工程情報作成装置、及びＮＣプログラム作成装置」などがある。
このように、工程設計支援装置５は、生産物データから当該生産物を生産するための全工程を、生産作業の単位である単位工程と、当該単位工程の工程順序によって抽出する抽出手段を備えている。

次に、工程設計支援装置５は、設定した生産工程を構成する個々の単位工程に対してカテゴリを付与する。
このように、工程設計支援装置５は、単位工程の工程分類（カテゴリ）を記憶した記憶手段を用いて、各単位工程に工程分類を付与する工程分類付与手段を備えている。

そして、工程設計支援装置５は、単位工程の工程順序を維持したまま同じカテゴリを付与された工程に生産工程を区分し（即ち、隣接する単位工程のカテゴリが異なる位置で生産工程を区分し）、生産工程を区分によって工程群に分割する（ステップ１５）。
その際、工程設計支援装置５は、分割後の工程群の最初と最後にワークの供給工程、及び排出工程を追加することにより、隣接する工程群同士のワークの授受を可能にする。
このように、工程設計支援装置５は、工程順序に従って、隣接する単位工程の工程分類が異なる位置で工程群に区分する工程区分手段を備えている。

カテゴリとしては、「旋削加工工程」、「フライス加工工程」、「バリ取り工程」、「バレル工程」、「円筒研削工程」、「内面研削工程」、「洗浄工程」、「測定工程」、「供給排出工程」、・・・などがあり、これらは、単一の生産装置で作業可能な範囲（生産装置が行う作業の種類の範囲）に対応する。
工程設計支援装置５は、例えば、「センタもみ付け」−「旋削工程」、「ドリル加工」−「旋削工程」などといった、予め設定された工程名称とカテゴリの対応表をデータ格納部１８に記憶しており、これを用いて各工程にカテゴリを付与する。

工程設計支援装置５は、生産工程を工程群に分割した後、各工程群の群サイクルタイムを計算する（ステップ２０）。
群サイクルタイムの計算は、工程群に含まれる各単位工程のサイクルタイムを計算して積算することにより行われる。これは、各工程群は、単一の生産装置で作業を行うものと仮定していることによる。
なお、各工程のサイクルタイムは、単位工程を行う生産装置の動作プログラムを作成し、当該動作プログラムから計算される。

また、各単位工程のサイクルタイムは、一般に使用されているＣＡＤ／ＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）システムを用いて行うこともできる。
このように、工程設計支援装置５は、工程群に属する単位工程の作業時間を積算することにより、工程群ごとの群サイクルタイムを計算する群サイクルタイム計算手段を備えている。

次に、工程設計支援装置５は、各工程群の群サイクルタイムを用いて全生産工程の全サイクルタイムを計算する（ステップ２５）。
各工程群は、生産ラインで工程的に直列に配列して同時に稼動するため（即ち、各工程群が作業時間を重ねて並行して稼動するため）、全サイクルタイムは、群サイクルタイムのうち最も長いものと等しくなる。
このように、工程設計支援装置５は、群サイクルタイムを用いて、全サイクルタイムを計算する全サイクルタイム計算手段を備えている。

次に、工程設計支援装置５は、全サイクルタイムが目標サイクルタイム内に納まっているか否かを判断する（ステップ３０）。
全サイクルタイムが目標サイクルタイム以下であった場合（ステップ３０；Ｙ）、工程設計支援装置５は、各工程群に生産装置を割り当てて、生産ラインの構成を完成させる（ステップ４０）。
工程設計支援装置５は、生産装置を割り当てた後、生産ラインの構成をファイルやディスプレイなどに出力する（ステップ４５）。
このように、工程設計支援装置５は、工程群ごとに生産装置を割り当てて生産ラインの構成を生成する生産ライン生成手段と、生産ラインの構成を出力する生産ライン出力手段を備えている。

全サイクルタイムが目標サイクルタイムよりも長かった場合（ステップ３０；Ｎ）、工程設計支援装置５は、群サイクルタイムが最も長い工程群を分割する（ステップ３５）。この分割は、例えば、当該工程群を単位工程の境目で略２等分することにより行う。
工程設計支援装置５は、分割によって生成されたそれぞれの工程群に個別の生産装置を割り当てる。
これによって、分割された各工程群が作業時間を重ねて並行して作業するため、工程群の全サイクルタイムが短縮される。

工程設計支援装置５は、工程群分割を行った後、全サイクルタイムが目標サイクルタイム以下となるまでステップ２５と３０を繰り返す。
このように、工程設計支援装置５は、計算した全サイクルタイムが目標サイクルタイムよりも長い場合に、工程群のうち、群サイクルタイムが目標サイクルタイムよりも長いものを分割して新たな工程群を生成することにより、全サイクルタイムを短縮する群分割手段を備えている。
また、この群分割手段は、工程群を、新たに生成した工程群の群サイクルタイムが目標サイクルタイムよりも短くなるように分割する。

なお、工程群の分割方法は、次のように行うこともできる。
群サイクルタイムが目標サイクルタイムのＮ倍以上で（Ｎ＋１）倍未満である場合は、工程の境目を分割位置として（Ｎ＋１）等分する。
分割後の工程群の群サイクルタイムのうち、目標サイクルタイムよりも長いものがあった場合、当該工程群を２分割する。

また、工程群の分割を次の方法によって行うこともできる。
各単位工程の積算時間を順に確認していき、積算時間が目標サイクルタイムを越えた場合、当該単位工程と、その１つ前の単位工程の境目で工程を分割する。
この処理を、当該単位工程以降の単位工程に関しても繰り返し行う。
以上の分割方法は一例であって、他の方法を用いて分割してもよい。

次に、工程設計支援装置５が処理する具体的なデータ例を用いて以上の処理を説明する。
図５は、ステップ１０の生産工程自動設定において、工程設計支援装置５が生成した生産工程表の一例を示した図である。
生産工程表では、ワークごとにワークデータ登録番号が付与され、各単位工程には、工程順序に対応する工程番号と、工程名称が付与されている。
図５の例では、工程番号０００１の「センタもみ付け」〜工程番号００２０の「ワーク自動整列」までの単位工程が生成されている。
これらの単位工程を工程番号順に行うことにより、材料から最終製品が自動的に製作される。

図６は、ステップ１５の工程群区分・分割において、工程設計支援装置５が図５の生産工程表にカテゴリを設定した生産カテゴリ表を示している。
この例では、工程番号０００１「センタもみ付け」〜工程番号００１３「背面 穴面取 仕上」が旋削工程（旋削カテゴリ）に分類され、工程番号００１４「ワークエアブロー１」〜工程番号００１６「ワークエアブロー２」が洗浄工程（洗浄カテゴリ）に分類され、工程番号００１７「ワーク 外径 自動測定」〜工程番号００１９「ワーク 長手寸法自動測定」が測定工程（測定カテゴリ）に分類され、工程番号００２０「ワーク 自動整列」がワーク排出工程（ワーク排出カテゴリ）に分類されている。

工程設計支援装置５は、このように生産工程表の各単位工程にカテゴリを設定した後、生産カテゴリ表における単位工程の順序を維持したまま、各単位工程を同じカテゴリに属する工程群に分割する。これによって、図７（ａ）〜（ｄ）に示した生産工程表が作成される。
図７（ａ）は、旋削工程（センタもみ付け、ドリル加工、タップ加工、・・・）に分類された旋削加工装置工程群から構成された生産工程表であって、旋削加工装置が行う単位工程の工程表である。
図７（ｂ）は、洗浄工程（ワークエアブロー１、薬品・超音波洗浄、ワークエアブロー２）に分類された洗浄装置工程群から構成された生産工程表であって、洗浄装置が行う単位工程の工程表である。
図７（ｃ）は、測定工程（ワーク外径自動測定、ワーク移載・姿勢変更、ワーク長手寸法自動測定）に分類された測定装置工程群から構成された生産工程表であって、測定装置が行う単位工程の工程表である。
図７（ｄ）は、ワーク排出工程（ワーク自動整列）に分類されたワーク排出装置工程群から構成された生産工程表であって、ワーク排出装置が行う工程表である。

図８（ａ）は、ステップ２０の群サイクルタイム計算において、図７（ａ）の旋削工程に分類された工程にサイクルタイムを計算して追加したものである。
工程群の最初と最後には、隣接する工程群と作業を接続するためそれぞれワーク供給とワーク排出の２つの工程が工程設計支援装置５によって追加されている。工程設計支援装置５は、これら追加した工程に当該工程群のカテゴリを付与する。
なお、この工程群では、材料のバー材を加工中に供給するので「ワーク供給」は不要となっている。

各単位工程には、例えば、「センタもみ付け」に関しては１秒、「ドリル加工」に関しては５秒など、動作プログラムから計算されたサイクルタイムが工程設計支援装置５によって追加されている。
そして、サイクルタイムの積算値も工程設計支援装置５によって計算されており、「ワーク排出」の積算値が４６秒であることから、この生産工程表の群サイクルタイムは４６秒である。

同様に、図８（ｂ）は図７（ｂ）、図９（ａ）は図７（ｃ）、図９（ｂ）は図７（ｄ）に、工程設計支援装置５がサイクルタイムとサイクルタイムの積算値を追加したものである。
これらにより、洗浄装置工程群の群サイクルタイムは２０秒、測定装置工程群の群サイクルタイムは１８秒、ワーク排出装置工程群の群サイクルタイムは９秒であることがわかる。なお、図９（ｂ）で「ワーク排出」は、その手前の工程でワークを自動整列しているので不要となる。

ここで、目標サイクルタイムが３０秒であるとして、ステップ３０、３５での処理例について説明する。
図８（ａ）〜図９（ｂ）で計算した群サイクルタイムのうち、最も群サイクルタイムが長いものは、図８（ａ）の旋削加工装置工程群の４６秒であり、これによって全サイクルタイムは４６秒となる。このため、全サイクルタイムは、目標サイクルタイムより長くなっている。
また、各工程群の群サイクルタイムのうち、３０秒よりも長いものは、旋削加工装置工程群だけであり、これを短縮化すれば、全サイクルタイムを目標サイクルタイム内とすることができる。

工程設計支援装置５は、これを２分割して図１０（ａ）、（ｂ）に示した第１旋削加工装置工程群と、第２旋削加工装置工程群を生成する。
工程設計支援装置５は、工程群を分割した場合、前の工程に関してはワーク排出工程を最後に追加し、後の工程に関してはワーク供給工程を最初に追加して両者の工程群を別の生産装置に割り当てて連結できるようにする。
工程設計支援装置５は、このようにして生成した分割後の工程群に関して群サイクルタイムを計算する。

この例では、第１旋削加工装置工程群の群サイクルタイムは３０秒となり、第２旋削加工装置工程群の群サイクルタイムは２４秒となっている。
両者に別の生産装置を割り当てて作業を連結した場合、第１旋削加工装置工程群と第２旋削加工装置工程群とからなる連結工程群のサイクルタイムは３０秒であるため、全サイクルタイムは３０秒となり、旧旋削加工装置工程群の４６秒から１６秒短縮されている。

他の例として、目標サイクルタイムを２０秒以内とした場合は次のようになる。
図８（ａ）〜図９（ｂ）で計算した群サイクルタイムのうち、旋削加工装置工程群の群サイクルタイムが目標サイクルタイムより長くなっている。
そこで、工程設計支援装置５は、図８（ａ）の旋削加工装置工程群を図１１（ａ）〜図１２（ｂ）に示した第１旋削加工装置工程群〜第４旋削加工装置工程群に分割する。
分割後の工程群のうち、最も群サイクルタイムが長いのは図１１（ｂ）の第２旋削加工装置工程群の２０秒である。
他の工程群は、何れも群サイクルタイムが２０秒以内であるため分割する必要はなく、各工程群に１台ずつ生産装置を割り当てればよい。
分割後の各工程群に生産装置を供給することにより、全サイクルタイムを２０秒に短縮することができる。

次に、ステップ４０の生産装置の割当について説明する。
工程設計支援装置５は、ステップ２５〜ステップ３５によって、目標サイクルタイム内に全サイクルタイムが納まった各工程群の生産工程表に生産装置を割り当てて、生産ライン構成表を作成する。
そして、工程設計支援装置５は、作成した生産ライン構成表をデータ格納部１８に形成してある生産ライン構成表データベースに登録する。

図１３（ａ）に、目標サイクルタイムが３０秒の場合の生産ライン構成表の例を示す。この生産ライン構成表は、図１０（ａ）（第１旋削装置工程群）、図１０（ｂ）（第２旋削装置工程群）に示した生産工程表、及び図８（ｂ）（洗浄装置工程群）、図９（ａ）（測定装置工程群）、図９（ｂ）（ワーク排出装置工程群）に示した生産工程表を用いて工程設計支援装置５が作成したものである。

図１３（ａ）に示したように、生産ライン構成表には、工程設計支援装置５によって、生産ライン構成表番号が付与されており、各工程群には、各工程群に対応可能な生産装置（機械本体型式）が割り当てられている。また、生産ライン構成表には、各工程群の群サイクルタイム、ツーリングプログラム番号、及び標準納期も工程設計支援装置５によって登録されている。

なお、工程番号は、生産工程表によって規定された工程群に、作業順に付与した番号であり、工程群の名称は、各工程群の名称である。サイクルタイムは、各生産工程表で積算値として追加されていたものである。
機械本体カテゴリは、例えば、旋削カテゴリには旋削装置、洗浄工程には洗浄装置、測定工程には測定装置などと、予め工程のカテゴリに対応した対応表を工程設計支援装置５は記憶しており、これを用いて付与したものである。

機械本体型式は、各工程群に工程設計支援装置５が割り当てた生産装置の型式である。なお、図中の機械本体は、生産装置を意味している。
工程設計支援装置５は、データ格納部１８に予め各生産装置にはどの様な工程に対応できるかが型番と共にデータ登録された対応表を記憶しており、これを用いて各工程群に生産装置を割り当てる。
例えば、機械本体型式の選定を図１０（ａ）を基に説明すると、ここで各１台分の生産装置に必要な全工程が決定されている。
先ず、工程設計支援装置５は、この工程群内の全工程に対応可能な生産装置を選定する。例えば、図１０（ａ）であればＴ１−０００からＴ１−００８まで対応可能な生産装置を選定する。図１０（ｂ）であればＴ２−０００からＴ２−００６までに対応可能な生産装置を選定する。
工程設計支援装置５は、上記の対応表と図１０（ａ）の全工程とを照合し、適合する生産装置の型番を全て選定する。万が一無い場合はエラー表示を行う。
生産装置が複数選定された場合、工程設計支援装置５は、必要最小限の機能を持った生産装置を選定し、図１３（ａ）の機械本体型式に入力する。

生産ライン製造業者が準備している生産装置には同一カテゴリ内のあらゆる工程に対応可能なものから、必要最小限の機能しか持たないものまで各種のものが存在する。
全ての工程に対応可能な生産装置であれば選定の必要が無いが、使用頻度の低い工程の機能まで全ての生産装置に持たせると製作コストが高くなるのと、予備の生産装置の維持管理コストも高くなるので、主要機能のみを持った生産装置を多く揃える方が現実的である。そのため、生産ライン製造業者は、生産装置を数種類用意している。

ツーリングプログラム番号は、各工程群で動作させる加工プログラムの番号であり、ステップ２０（図４）の群サイクルタイムの計算に際して作成されたものである。
標準の納期は生産装置ごとに管理されており、工程設計支援装置５はそれを用いて記入したものである。

図１３（ｂ）は、目標サイクルタイムが２０秒の場合の生産ライン構成表の例を示した図である。
図１３（ａ）と同様に、工程設計支援装置５によって、生産ライン構成表番号が付与され、生産装置、サイクルタイム、ツーリングプログラム番号、標準納期などが各工程群に付与されている。
工程設計支援装置５は、この段階で各生産装置間にある標準ワーク移載装置のサイクルタイムが、生産ラインの目標サイクルタイム以下であることを確認し、確認できればワークを生産するために必要な生産ラインの自動構築は完了する。

なお、工程設計支援装置５は、全生産ラインのサイクルタイムの調節に加えて、シミュレーションによって加工精度の検証も行うようになっており、これによって顧客が求める精度保証を確保するようになっている。

以上のようにして、工程設計支援装置５は、生産ラインの構成を自動的に作成したが、更に、周辺の作業を支援するために付随的な情報を生成する機能も有している。
例えば、工程設計支援装置５は、図１５に示したような生産ライン構成表フォーマットを自動作成する。
生産ライン構成表フォーマットは、後述する工程設計支援装置５の段取替え支援機能で用いられるほか、生産ライン製造業者の製造部門が付帯装置や架台を手配するための手配指示書としての機能も有している。
工程設計支援装置５は、各生産装置の型式と、それに使用可能な付帯装置の対応を表にした機械本体−付帯装置対応表を記憶しており、ステップ４０で生成した生産ライン構成表をこの対応表と対比して、生産ラインで必要となる装置を手配する生産ライン構成表フォーマットを作成する。

図１４は、機械本体−付帯装置対応表の一例を示した図である。
機械本体−付帯装置対応表は、機械本体カテゴリ、機械本体型式、制御装置、エアセット、クーラント装置、架台などの各項目から構成されており、機械本体形式を特定すると、この生産装置に設置する制御装置、エアセット、クーラント装置、及び架台が特定できるようになっている。
例えば、機械本体型式「ＳＨＴ−００１」は、制御装置として「ＥＥ００１−Ａ１」を用い、エアセットとして「ＥＡ００１−Ａ１」、クーラント装置として「ＱＱ００１−Ａ１」、架台として「ＢＢＴ−００１」を用いる。

図１５は、生産ライン構成表フォーマットの一例を示した図である。
この生産ライン構成表フォーマットは、工程設計支援装置５が、図１３（ａ）の生産ライン構成表を図１４の機械本体−付帯装置対応表を対比して生成したものであり、機械本体ごとの番号、機械本体型式及び付帯装置型式、名称、ユニット数、標準納期などの項目から構成されている。
工程設計支援装置５は、生産ライン構成表において機械本体型式をキーとして機械本体−付帯装置対応表を検索し、生産構成表フォーマットを作成する。
生産ライン構成表フォーマットでは、生産ラインで使用される生産装置、付帯装置、納期などが特定され、生産ライン製造業者はこのフォーマットを参照して必要な設備を揃えることができる。

以上に説明した工程設計支援装置５の生産ライン自動構築機能により次のような効果を得ることができる。
（１）ワークのＣＡＤデータから、生産ラインを自動生成することができる。
（２）各単位工程にカテゴリを付与することにより工程を工程群に分割することができる。
（３）工程群の群サイクルタイムを用いて生産ライン全体のサイクルタイムを求めることができる。
（４）全サイクルタイムが目標サイクルタイムよりも長い場合は、工程群を分割することにより全サイクルタイムを短縮化することができる。

次に、図１６のフローチャートを用いて、工程設計支援装置５が、既存の生産ラインの段取替え作業を指示・支援する手順について説明する。
なお、以下の処理は、ＣＰＵ１０が所定のプログラムに従って行うものである。また、以下の処理は、単一の工程設計支援装置５で行う必要はなく、サーバなどのほかの工程設計支援装置と連携して行ってもよい。

以下では、段取替え前の生産ラインを旧生産ラインと呼び、段取替え後の生産ラインを新生産ラインと呼ぶことにする。
まず、工程設計支援装置５は、新生産ラインの構成を取得する（ステップ５５）。
工程設計支援装置５は、この処理を、図４のフローチャートに示した手順で生成した新生産ラインの新生産ライン構成表、及び新生産ライン構成表フォーマットをデータ格納部１８から読み出すことにより行う。

次に、工程設計支援装置５は、旧生産ラインの構成を取得する（ステップ６０）。旧生産ラインの旧生産ライン構成表と旧生産ライン構成表フォーマットは、予めデータ格納部１８に記憶してあり、工程設計支援装置５はこれを読み出すことによりこの処理を行う。
なお、ステップ５５とステップ６０は、どちらを先に行ってもよい。

次に、工程設計支援装置５は、新旧生産ラインのカテゴリごとの生産装置台数を比較する（ステップ６５）。
この比較によって、工程設計支援装置５は、旧生産ラインから新生産ラインに段取替えした場合の生産装置の増減を各カテゴリごとに計算する。
なお、架台は、同一カテゴリ内であれば機械本体の型式が異なっても全て使用可能であることを前提としている。即ち、機械本体を入れ替えても架台の段取替えは必要としない。
また、付帯装置に関しては、場合によって入替を行う場合がある。制御装置やエアセット等は機械本体の仕様に左右されやすく、特殊な機械本体はそれ専用の付帯装置という場合もありえる。そのために図１４の対応表が必要となってくる。

次に、工程設計支援装置５は、各カテゴリごとに生産装置、付帯装置及び架台に過不足があるか否かを判断する（ステップ７０）。
旧生産ライン構成表にあって、新生産ライン構成表にない生産装置があった場合、工程設計支援装置５は、この生産装置の付帯装置と架台が余っていると判断し、逆に、旧生産ライン構成表になく、新生産ライン構成表にある生産装置があった場合、工程設計支援装置５は、この生産装置の付帯装置と架台が不足していると判断する。
また、工程設計支援装置５は、新生産ライン構成表にあって、旧生産ライン構成表にない生産装置は、不足している生産装置であると判断し、逆に旧生産ライン構成表にあって新生産ライン構成表にない生産装置は不要な生産装置であると判断する。

生産装置、付帯装置及び架台の過不足があった場合（ステップ７０；Ｙ）、工程設計支援装置５は、生産装置、付帯装置及び架台の過不足を、例えば、ファイルに出力したり、あるいは、ディスプレイに表示したり、印刷したりして提示する（ステップ７５）。
過不足が無かった場合（ステップ７０；Ｎ）、あるいは、過不足を提示した後、工程設計支援装置５は、処理を終える。
この提示によって、生産装置、付帯装置及び架台が余っていることを認識した生産ライン製造業者は、顧客と余っている付帯装置の処置について協議し、例えば、顧客側に置いたままにするか、あるいは引き取ったりなどする。

また、この提示によって、生産装置、付帯装置及び架台が足りないことを認識した生産ライン製造業者は、関連部門に当該生産装置、付帯装置及び架台の手配を指示する。
以上のようにして、工程設計支援装置５は、新旧生産ラインにおける生産装置、付帯装置、及び架台などの過不足を出力して、生産ラインの段取替えの支援を行う。

図１７（ａ）は、工程設計支援装置５がステップ６０で取得した旧生産ライン構成表の一例であり、図１７（ｂ）は、ステップ５５で取得した新生産ライン構成表の一例である。
両図をカテゴリごとに比較すると、新生産ライン構成表の第３工程、及び第４工程の旋削装置用機械本体を据付ける架台が２台と、旋削装置用付帯装置が２台分不足することがわかる。
また、図１８は、旧生産ライン構成フォーマットであり、図１９は、新生産ライン構成フォーマットである。
このように、工程設計支援装置５は、生成した生産ラインの構成（新生産ライン構成フォーマット）から、新生産ラインを構成する生産装置を特定する生産装置特定手段と、段取替え対象となっている旧生産ラインで使用されている生産装置の一覧（旧生産ライン構成フォーマット）を取得する生産装置一覧取得手段を備えており、更に、新生産ラインを構成する生産装置の付帯設備を特定する付帯設備特定手段と、段取替え対象となっている旧生産ラインで使用されている付帯設備の一覧（旧生産ライン構成フォーマット）を取得する付帯設備一覧取得手段を備えている。

工程設計支援装置５は、ステップ７５において、図１７（ａ）の旧生産ライン構成表と図１８の旧生産ラインを対比すると共に、図１７（ｂ）の新生産ライン構成表と図１９の新生産ライン構成表を対比して、過不足する生産装置、付帯装置等を具体的に特定し、図２０に示した新旧生産ラインの過不足表を生成して提示する。この過不足表は、実際の生産ラインの段取替えに必要な最小限の箇所（差分）を示している。
この過不足表では、生成した新生産ラインに含まれており旧生産ラインの構成の一覧に含まれていない生産装置、付帯設備及び架台が示されているため、この過不足表を提示することにより、工程設計支援装置５は、付帯設備提示手段及び生産装置提示手段を備えていることになる。

ところで、この過不足表は、生産ラインの段取替えをライン上で行う場合、ライン外で予め段取替えを行った生産装置を入替える場合の両方に対応可能となっている。
なお、この過不足表は、工程設計支援装置５が、後述するビジネス形態で図２１（ａ）に示した生産ライン段取替え指示表（追加手配指示）と、図２１（ｂ）に示した生産ライン段取替え指示表（余剰ユニット引取り指示）を生成するのに用いられる。

以上に説明した工程設計支援装置５の段取替え支援機能により次のような効果を得ることができる。
（１）新旧の生産ラインの差分を自動的に認識することができる。
（２）新旧の生産ラインの差分から、付帯装置、架台の過不足を自動的に特定することができる。
（３）生産ライン製造業者は、工程設計支援装置５の指示に従って付帯装置、架台の手配、及び引取りを行えばよい。

次に、図２２を用いて工程設計支援装置５を用いたビジネス形態の概要について説明する。
生産ライン１などのミニ生産システムでは機械本体全体を架台から抜き出し、生産ライン外で段取替えを行うことができるが、この特長を利用した新たなビジネス形態を実施することが可能である。

まず、このようなビジネス形態を提案する背景には次のような事情がある。
ミニ生産システムにおいて機械本体をラインから抜き出し外段取りを行う場合、そこで稼動し精度を確認するためには機械１台分に相当する設置架台と付帯装置、場所が顧客工場に必要となる。
これらの設備費用は減価償却費として製品原価に転化され、直接生産に寄与するライン設備費以外のコストアップ要因となっていた。

また、段取替えに必要な部品やスペアの機械本体も同様に生産経費に組み込まれ、製品の製造原価を高くしていた。
更に、生産ライン製造業者自身が段取替えを行うには部品の設計、手配、交換、調整を自ら行う体制が必要であり、これらには高い専門性、技術を必要とする。
また、段取替え時以外は必要がない機能であり、生産ライン構築と直接関係ない人員、設備を確保することになる。

加えて、生産ライン製造業者が機械を顧客に納入した後は、定期的なメンテナンス契約や修理依頼がない限り納入した機械によって利益を享受することがなく、製造した機械は生産ライン製造業者にとって継続的に利益を創出していなかった。
これに対し顧客は生産ラインを使用し製品を生産して継続的な利益を出す。また生産装置に使用している消耗部品のメーカも顧客が機械を使用し続ける限り継続的な利益を生み出している。

そこで、次に説明するように新たなビジネス形態を提案することにより、生産ライン製造業者、及び顧客の両者が利益を得ることができるようにする。
このビジネス形態では、生産ライン製造業者に段取替えを行う専用の部署（又は会社）を設け、予め予備の生産装置を準備しておく。
各地の顧客の生産ラインで段取替えが必要になった場合、顧客が段取替え部署に予めワーク情報、希望納期、段取替え台数、目標精度、サイクルタイムなどの必要事項を連絡して段取替えを発注すると、段取替え部署は予備の生産装置を期日までに段取替えを実施し、ワークのサイクルタイム確認、及び精度確認まで完了させる。

段取替えを完了した生産装置は期日までに顧客の工場に納入され、その場で旧生産ラインの生産装置と入れ替えられる。
旧段取りの生産装置は段取替え部署に引き取られ、次期段取替えのために整備などを施し、準備・保管される。
これにより顧客の生産ラインにおける段取替え時間が短縮されるだけでなく、顧客自身で専門性が高い段取替え要員と設備を確保する必要が無く、必要に応じて委託すればよい。
生産装置は繰り返し使用され、機械メーカに継続的な利益を創出する。
生産ライン製造業者は有能な技術・技能者を機械の製造だけでなく、顧客の生産ラインの段取替えに活用することができる。

以上のビジネス形態の概要を図２２の各図を用いて説明する。
まず、生産ラインを新規納入する場合、図２２（ａ）に示したように、まず、生産ライン製造業者は、各種の注文に応じられるように、予め生産装置Ａ、Ｂ、・・・、Ｍや架台、付帯装置を複数台在庫として保管しておく。
そして、生産ライン製造業者は、顧客からワークのＣＡＤデータやサイクルタイム、精度などのワーク情報を受け取ると、工程設計支援装置５を用いて生産ラインを設計し、保管してある生産装置Ａ、Ｂ、・・・を用いて実際に生産ラインを構築する。
図２２（ａ）では、構築した生産ラインを点線で示した生産装置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄによって表してある。

生産ライン製造業者は、構築した生産ラインのサイクルタイムと精度が顧客の要望を満たしていることを確認した後、生産装置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを架台や付帯装置から取り外して顧客工場に納品する。
なお、新規の納品（即ち、段取替えでないもの）に関しては、顧客工場に架台や付帯装置が存在しないため、生産ライン製造業者は、必要な架台、付帯装置も顧客工場に納品する。
生産ライン製造業者は、顧客工場にて架台を配置して、その上に生産装置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを設置し、更に各生産装置に付帯装置を接続する。
生産装置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、既に生産ライン製造業者の工場でサイクルタイム保証及び精度保証が成されているため、顧客は迅速に生産ラインを稼動することができる。

次に、顧客が生産ラインの段取替えを行う場合、図２２（ｂ）に示したように、顧客は新規のワークのワーク情報を生産ライン事業者に送る。
生産ライン製造業者は、顧客から段取替えの依頼を受けると、顧客から受け取ったワーク情報を用いて工程設計支援装置５を用いて生産ラインを設計し、図２２（ｃ）に示したように、保管してある生産装置Ａ、Ｂ、・・・を用いて実際に生産物を生産して精度確認を行う。
図２２（ｃ）では、構築した新生産ラインを生産装置Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｄによって表してある。

生産ライン事業者は、自社工場で、準備した生産装置のサイクルタイムと精度が顧客の要求を満たすことを確認した後、生産装置Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｄを架台や付帯装置から外して顧客工場に納品する。
また、生産ライン事業者は、工程設計支援装置５の段取替え機能によって過不足する架台や付帯設備を確認しておき、不足分がある場合は、これも顧客工場に納品する。

顧客、又は生産ライン事業者は、顧客工場に生産装置Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｄを納品した後、段取替え対象となっている旧生産ラインで生産装置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを架台、及び付帯装置から取り外し、新たに納品した生産装置Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｄを架台、及び付帯装置に設置する。
新旧生産ラインで重複した型番である生産装置Ａ，Ｂ，Ｄも交換したのは、型番が同一でも新生産物の形状に合せて段取替えが必要であり、予め顧客が旧生産ラインを稼動中に予備の生産装置で段取替えと精度確認を完了させておくためである。
例えば、旧生産ラインの旋削装置で、工程がセンタ加工、ドリル加工、タップ加工、外径旋削加工、突切加工であった場合に、生産物の形状がＭ４タップからＭ５タップに変更になり、同時に外径がφ８［ｍｍ］からφ１０［ｍｍ］に変更されたとすると、新生産ラインでも工程は全く同じ加工工程になるが、新生産物を加工するにはドリルとタップ、及び工作物の外径を把持する部品の段取替えが必要になる。そのため新旧の生産ラインで生産装置は同一であっても段取替えは必要になる。

これにより新生産ラインへの段取替えには新旧の生産装置の入替のみで済み、ライン停止時間を大幅に短縮でき、同時に各生産装置の工程を精度保証することができる。
このようにして、同じ型番の生産装置であっても生産物の変更に伴い少しでも段取替えが必要であれば、調整や精度確認などを行う必要があり、このように段取替えの必要が生じた工程を全て交換することにより、顧客工場での精度調整などは不要となる。
顧客または生産ライン製造業者は、顧客工場で新生産ラインを構築した後、旧生産ラインを構成していた生産装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを生産ライン製造業者へ返却し、生産ライン製造業者は次の生産ラインの段取替えに備えて整備、保管する。

このビジネス形態では、工程設計支援装置５は、図２０の新旧生産ラインの過不足表から、図２１（ａ）に示した生産ライン段取替え指示表（追加手配指示）と、図２１（ｂ）に示した生産ライン段取替え指示表（余剰ユニット引取り指示）を生成して提示する。

生産ライン段取替え指示表（追加手配指示）には、段取替えによって新たに構成された生産ラインで使用される生産装置、付帯設備及び架台が一覧されている。一方、生産ライン段取替え指示表（余剰ユニット引取り指示）には、段取替えによって不要となる生産装置、付帯装置及び架台がリスト化されている。
生産ライン製造業者は、これらの指示表に従って、生産装置、付帯装置及び架台の手配や引取りを行うことができる。

以上のようなビジネス形態に係る生産ライン構築システムによれば、次のような効果が得られる。
（１）新生産ラインで使用する生産装置のサイクルタイム、及び精度の調整・確認を生産ライン製造業者の工場にて行うことができる
（２）新生産ラインで使用する生産装置の段取り替えと精度確認をしている間でも、顧客は旧生産ラインによる製造を続けることができる。
（３）顧客は、新生産ライン用の生産装置が納入された後、旧生産ラインの生産装置と交換するだけで、個々の工程毎にサイクルタイム及び精度保証された生産装置を使用することができ、新生産ラインを短時間で構築することができる。

（４）顧客工場での新旧生産ラインの入れ替えが短時間で済むため、顧客は、生産ラインを停止する時間を最小限に抑えることができ、新生産ラインを構築した後は即座にワークの生産を開始することができる。
（５）生産装置は、繰り返し利用されるため、生産ライン製造業者に継続的な利益をもたらすことができる。
（６）生産ラインの設計は工程設計支援装置５が行うため、生産ライン製造業者は生産ラインの設計を熟練技術者に頼ることが無く行うことができ、また設計時間も大幅に短縮できる。
（７）顧客は生産ラインの段取替えに必要な要員、とりわけ専門性の高い技術者と、段取替えに必要な設備や部品を常時確保する必要がない。また、仮に必要になったとしても必要に応じて生産ライン製造業者に委託すればよい。
（８）様々なユーザのワークに対応することにより技術の蓄積と収集が可能である。
（９）顧客の各工場の段取替えを、同一の生産ライン製造業者が行うため、顧客の各工場間での段取替えによる技術的格差が無くなり、生産ライン、及び生産品の品質が安定する。生産ラインを海外工場に設置する場合は特に有効である。
（１０）顧客は常に精度保証された生産装置を用いて生産ラインを使用できる。

また、生産ライン製造業者を生産装置メーカの子会社、グループ会社、あるいは別会社として、生産装置メーカの外注として機能することも可能である。
この場合は、次のような効果を得ることができる。

（１１）生産装置メーカが顧客から段取替えの注文を受ける場合、生産ライン製造業者に生産ラインの構築を委託すればよい。そのため、生産装置メーカは、段取替えに必要な機能、設備、人員を確保する必要がなく、生産コストが低減する。
（１２）生産装置メーカは、納入した生産装置本体を段取替えの度に生産ライン製造業者との間を繰り返し往復させ、継続的な利益を創出することが可能となる。
（１３）生産ライン製造業者は確保している技術者を新たに段取替えビジネスに投入することができる。
（１４）生産装置メーカは、生産ライン製造会社を設立することにより新たに雇用を創出できる。

（１５）顧客は、メンテナンスや段取替えが必要な生産装置を生産ラインから容易に外して生産ライン製造業者に送付し、一方、生産ライン製造業者は、メンテナンスや精度確認を終えた生産装置を顧客に送付すればよい。そのため、顧客と生産ライン製造業者間で生産装置が移動するだけで、生産ライン製造業者の専門性の高い技術者が各顧客の各工場の生産ラインに出向く必要が無く、生産ライン製造業者の工場で集中して作業をすることができ、効率的に作業ができる。

図２３は、上記の製造ライン構築システムを実現するためのネットワーク構成の一例を示した図である。
製造ライン構築システム３０のうち、顧客端末３１、３１、・・・は、顧客に設置されており、他のサーバ類は生産ライン製造業者に設置されている。
顧客端末３１、３１、・・・は、インターネットなどのネットワークを構成する通信回線４１を介してホストコンピュータ３２に接続されており、ホストコンピュータ３２にワーク情報などを送信する端末である。
顧客は、顧客端末３１によってホストコンピュータ３２にアクセスし、登録画面からＣＡＤデータ、目標精度、目標サイクルタイム、納期などの必要項目を登録して、新規生産ラインの発注や段取替えを依頼することができる。

生産ライン製造業者では、ホストコンピュータ３２、設計サーバ３３、製造管理サーバ３４、解析サーバ３５、ツーリングデータベースサーバ３６、技術サーバ３７、段取替えサーバ３８などが通信回線４８によって接続可能に配設されている。
ホストコンピュータ３２は、顧客端末３１との通信を行い、顧客端末３１からワーク情報を受信したり、顧客に納期や価格などの見積を通知したりなど、各種連絡を行う。
ホストコンピュータ３２は、データベースに、顧客情報や、顧客から現在生産ラインの構築を依頼されているワーク情報、顧客から過去に送られてきたワーク情報、顧客の現在の生産ラインの構成などを記憶している。

設計サーバ３３は、生産ライン製造事業者の設計部門で利用され、ＣＡＤデータから生産ラインのツーリング部品の自動設計を行うサーバである。
製造管理サーバ３４は、生産ライン製造事業者の製造管理部門で利用され、設計サーバ３３が行ったツーリング部品の製作や手配を支援したり、生産ライン構築用に生産ライン製造事業者で保管している生産装置、付帯装置、架台などの管理を支援する。

技術サーバ３７は、生産ライン製造業者の技術部門で利用されるサーバであって、工程設計支援装置５が用いられている。
技術サーバ３７は、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを備えており、顧客のワーク情報から工程や動作プログラムを自動生成するほか、生産ラインの構成、加工プログラムの作成、刃具の選定などを支援する。
解析サーバ３５は、生産ライン製造業者の解析部門で利用され、シミュレーションによって技術サーバ３７が構成した生産ラインの加工精度やサイクルタイムを検証する。解析サーバ３５の解析結果は、技術サーバ３７に通知され、技術サーバ３７が工程群を分割するのに用いられる。

ツーリングデータベースサーバ３６は、生産ライン製造業者が構築した生産ラインの過去のツーリングを記憶しており、例えば、設計サーバ３３がツーリング部品の設計を支援する際に利用される。
段取替えサーバ３８は、生産ライン製造業者の段取替え部門（実際に生産ラインを構築してテストする部門）で利用され、技術サーバ３７が、新規、あるいは段取替えで構成した生産ラインの刃具交換、位置合わせ、動作プログラムの変更、動作確認、自給位置変更、全自動確認などを支援する。
以上のように構成された製造ライン構築システム３０によって、サイクルタイム、及び精度保証が成された生産ラインを生産ライン製造業者で構築することができる。

本実施の形態の工程設計支援装置が行う情報処理の概要を説明するための図である。 本実施の形態の生産ラインの外観の一例を示した図である。 工程設計支援装置のハードウェア的な構成を示したブロック図である。 工程設計支援装置が生産ラインを構成する手順について説明するためのフローチャートである。 生産工程表の一例を示した図である。 生産工程表にカテゴリを設定した生産カテゴリ表を示した図である。 分割後の生産工程表を説明するための図である。 生産工程表にサイクルタイムとサイクルタイムの積算値を追加した図である。 生産工程表にサイクルタイムとサイクルタイムの積算値を追加した図である。 目標サイクルタイムが３０秒の場合の旋削加工装置工程群の分割を説明するための図である。 目標サイクルタイムが２０秒の場合の旋削加工装置工程群の分割を説明するための図である。 目標サイクルタイムが２０秒の場合の旋削加工装置工程群の分割を説明するための図である。 目標サイクルタイムが３０秒、及び２０秒の場合の生産ライン構成表の例を示した図である。 機械本体−付帯装置対応表の一例を示した図である。 生産ライン構成表フォーマットの一例を示した図である。 工程設計支援装置が段取替え作業を指示・支援する手順について説明するためのフローチャートである。 新旧生産ライン構成表の一例を示した図である。 旧生産ライン構成フォーマットの一例を示した図である。 新生産ライン構成フォーマットの一例を示した図である。 新旧生産ラインの過不足表の一例を示した図である。 生産ライン段取替え指示表の一例を示した図である。 工程設計支援装置を用いたビジネス形態の概要について説明するための図である。 製造ライン構築システムを実現するためのネットワーク構成の一例を示した図である。

符号の説明

１ 生産ライン
２ 架台
３ 生産装置
５ 工程設計支援装置
１０ ＣＰＵ
１１ ＲＯＭ
１２ 通信制御部
１３ ＲＡＭ
１５ 記憶部
１７ プログラム格納部
１８ データ格納部

Claims (13)

1. 生産物を規定する生産物データを取得する生産物データ取得手段と、
   前記取得した生産物データから当該生産物を生産するための全工程を、生産作業の単位である単位工程と、当該単位工程の工程順序によって抽出する抽出手段と、
   単位工程の工程分類を記憶した記憶手段を用いて、前記抽出した各単位工程に工程分類を付与する工程分類付与手段と、
   前記抽出した工程順序に従って、隣接する単位工程の前記付与した工程分類が異なる位置で工程群に区分する工程区分手段と、
   前記区分した工程群に属する単位工程の作業時間を積算することにより、工程群ごとの群サイクルタイムを計算する群サイクルタイム計算手段と、
   前記計算した群サイクルタイムを用いて、前記全工程の全サイクルタイムを計算する全サイクルタイム計算手段と、
   前記工程群ごとに生産装置を割り当てて生産ラインの構成を生成する生産ライン生成手段と、
   前記生成した生産ラインの構成を出力する生産ライン出力手段と、
   を具備したことを特徴とする工程設計支援装置。
2. 前記全工程の目標サイクルタイムを取得する目標サイクルタイム取得手段と、
   前記計算した全サイクルタイムが前記取得した目標サイクルタイムよりも長い場合に、前記工程群のうち、群サイクルタイムが前記目標サイクルタイムよりも長いものを分割して新たな工程群を生成することにより、前記全サイクルタイムを短縮する群分割手段と、 を具備したことを特徴とする請求項１に記載の工程設計支援装置。
3. 前記群分割手段は、前記工程群を、新たに生成した工程群の群サイクルタイムが前記目標サイクルタイムよりも短くなるように分割することを特徴とする請求項２に記載の工程設計支援装置。
4. 前記工程分類は、単一の生産装置が行う作業の範囲で規定されていることを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の工程設計支援装置。
5. 前記生成した生産ラインの構成から、当該生産ラインを構成する生産装置の付帯設備を特定する付帯設備特定手段と、
   段取替え対象となっている生産ラインで使用されている付帯設備の一覧を取得する付帯設備一覧取得手段と、
   前記特定した付帯設備に含まれ、前記取得した付帯設備の一覧に含まれていないものを提示する付帯設備提示手段と、
   を具備したことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、又は請求項４に記載の工程設計支援装置。
6. 前記生成した生産ラインの構成から、当該生産ラインを構成する生産装置を特定する生産装置特定手段と、
   段取替え対象となっている生産ラインで使用されている生産装置の一覧を取得する生産装置一覧取得手段と、
   前記特定した生産装置に含まれ、前記取得した生産装置の一覧に含まれていないものを提示する生産装置提示手段と、
   を具備したことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、又は請求項５に記載の工程設計支援装置。
7. 前記生産装置は、工程順に互いに連結可能な小型機械工作装置であることを特徴とする請求項１から請求項６までのうちの何れか１の請求項に記載の工程設計支援装置。
8. 生産物データ取得手段と、抽出手段と、工程分類付与手段と、工程区分手段と、群サイクルタイム計算手段と、全サイクルタイム計算手段と、生産ライン生成手段と、生産ライン出力手段と、を備えたコンピュータにおいて、
   前記生産物データ取得手段で、生産物を規定する生産物データを取得する生産物データ取得ステップと、
   前記抽出手段で、前記取得した生産物データから当該生産物を生産するための全工程を、生産作業の単位である単位工程と、当該単位工程の工程順序によって抽出する抽出ステップと、
   前記工程分類付与手段で、単位工程の工程分類を記憶した記憶手段を用いて、前記抽出した各単位工程に工程分類を付与する工程分類付与ステップと、
   前記工程区分手段で、前記抽出した工程順序に従って、隣接する単位工程の前記付与した工程分類が異なる位置で工程群に区分する工程区分ステップと、
   前記群サイクルタイム計算手段で、前記区分した工程群に属する単位工程の作業時間を積算することにより、工程群ごとの群サイクルタイムを計算する群サイクルタイム計算ステップと、
   前記群サイクルタイム計算手段で、前記計算した群サイクルタイムを用いて、前記全工程の全サイクルタイムを計算する全サイクルタイム計算ステップと、
   前記生産ライン生成手段で、前記工程群ごとに生産装置を割り当てて生産ラインの構成を生成する生産ライン生成ステップと、
   前記生産ライン出力手段で、前記生成した生産ラインの構成を出力する生産ライン出力ステップと、
   から構成されたことを特徴とする工程設計支援方法。
9. 前記コンピュータは、付帯設備特定手段と、付帯設備一覧取得手段と、付帯設備提示手段と、を備え、
   前記付帯設備特定手段で、前記生成した生産ラインの構成から、当該生産ラインを構成する生産装置の付帯設備を特定する付帯設備特定ステップと、
   前記付帯設備一覧取得手段で、段取替え対象となっている生産ラインで使用されている付帯設備の一覧を取得する付帯設備一覧取得ステップと、
   前記付帯設備提示手段で、前記特定した付帯設備に含まれ、前記取得した付帯設備の一覧に含まれていないものを提示する付帯設備提示ステップと、
   を備えたことを特徴とする請求項８に記載の工程設計支援方法。
10. 前記コンピュータは、生産装置特定手段と、生産装置一覧取得手段と、生産装置提示手段と、を備え、
    前記生産装置特定手段で、前記生成した生産ラインの構成から、当該生産ラインを構成する生産装置を特定する生産装置特定ステップと、
    前記生産装置一覧取得手段で、段取替え対象となっている生産ラインで使用されている生産装置の一覧を取得する生産装置一覧取得ステップと、
    前記生産装置提示手段で、前記特定した生産装置に含まれ、前記取得した生産装置の一覧に含まれていないものを提示する生産装置提示ステップと、
    を備えたことを特徴とする請求項８、又は請求項９に記載の工程設計支援方法。
11. 生産物を規定する生産物データを取得する生産物データ取得機能と、
    前記取得した生産物データから当該生産物を生産するための全工程を、生産作業の単位である単位工程と、当該単位工程の工程順序によって抽出する抽出機能と、
    単位工程の工程分類を記憶した記憶手段を用いて、前記抽出した各単位工程に工程分類を付与する工程分類付与機能と、
    前記抽出した工程順序に従って、隣接する単位工程の前記付与した工程分類が異なる位置で工程群に区分する工程区分機能と、
    前記区分した工程群に属する単位工程の作業時間を積算することにより、工程群ごとの群サイクルタイムを計算する群サイクルタイム計算機能と、
    前記計算した群サイクルタイムを用いて、前記全工程の全サイクルタイムを計算する全サイクルタイム計算機能と、
    前記工程群ごとに生産装置を割り当てて生産ラインの構成を生成する生産ライン生成機能と、
    前記生成した生産ラインの構成を出力する生産ライン出力機能と、
    をコンピュータで実現する工程設計支援プログラム。
12. 前記生成した生産ラインの構成から、当該生産ラインを構成する生産装置の付帯設備を特定する付帯設備特定機能と、
    段取替え対象となっている生産ラインで使用されている付帯設備の一覧を取得する付帯設備一覧取得機能と、
    前記特定した付帯設備に含まれ、前記取得した付帯設備の一覧に含まれていないものを提示する付帯設備提示機能と、
    をコンピュータで実現する請求項１１に記載の工程設計支援プログラム。
13. 前記生成した生産ラインの構成から、当該生産ラインを構成する生産装置を特定する生産装置特定機能と、
    段取替え対象となっている生産ラインで使用されている生産装置の一覧を取得する生産装置一覧取得機能と、
    前記特定した生産装置に含まれ、前記取得した生産装置の一覧に含まれていないものを提示する生産装置提示機能と、
    を具備したことを特徴とする請求項１１、又は請求項１２に記載の工程設計支援プログラム。

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