JP5052981B2 - 入力製品を定義するコンピュータで実施される方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンピュータプログラムおよびコンピュータシステムの分野に関し、より詳細には、製造プロセスに従って出力製品に製造される入力製品の仕様を定義する、コンピュータで実施される方法に関する。

コンピュータ支援技法には、コンピュータ支援設計すなわちＣＡＤが含まれ、ＣＡＤは、製品設計を作成するソフトウェアソリューションに関する。同様に、ＣＡＥは、Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（コンピュータ支援工学）の略語であり、例えば、ＣＡＥは、将来の製品の物理的挙動をシミュレートするソフトウェアソリューションに関する。ＣＡＭは、Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ（コンピュータ支援製造）を表し、ＣＡＭには通常、製造作業を定義するソフトウェアソリューションが含まれる。

製品を形成する部品または部品のアセンブリの設計用に、本件出願人がＣＡＴＩＡ（登録商標；以降省略）という商標の下で提供しているものなど、複数のシステムおよびプログラムが市場に提供されている。これらのＣＡＤシステムは、ユーザが、オブジェクトまたはオブジェクトのアセンブリの複雑な３Ｄモデルを設計し、操作することを可能にする。したがって、ＣＡＤシステムは、エッジ（edge）または線を使用し、場合によっては面（face）を使用して、モデル化されたオブジェクトの表現を提供する。線またはエッジは、例えば、非一様有理Ｂスプライン（ＮＵＲＢＳ）といった、様々な形で表現することができる。これらのＣＡＤシステムは、部品または部品のアセンブリを、モデル化されたオブジェクトとして管理する。このモデル化されたオブジェクトは、本質的に、幾何形状（geometry）の仕様（specification）である。具体的に言うと、ＣＡＤファイルは仕様を含み、この仕様から幾何形状が生成され、この幾何形状が表現を生成することを可能にする。仕様、幾何形状、および表現は、単一のＣＡＤファイルまたは複数のＣＡＤファイルに記憶することができる。ＣＡＤシステムには、モデル化されたオブジェクトを設計者に表示するグラフィックツールが含まれ、こうしたツールは、複雑なオブジェクトの表示専用である。ＣＡＤシステム内でオブジェクトを表現するファイルの通常のサイズは、１部品あたり１メガバイトの範囲内であり、１つのアセンブリには、数千個の部品が含まれる場合がある。例えば、船のセクション製造アセンブリの通常のサイズは、３０００部品であり、各部品は、０．１Ｍｂから０．２Ｍｂであり、１隻の船は、数百個のセクションから構成される。ＣＡＤシステムは、オブジェクトのモデルを管理し、これらのモデルは、電子ファイルに記憶される。コンピュータ支援技法では、グラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）が、この技法の効率性に関して重要な役割を果たす。

製品ライフサイクル管理（ＰＬＭ）ソリューションもまた周知のものであり、これは、企業が、拡大企業（extended enterprise）という概念にまたがって、構想から寿命の終りまでの製品の開発に関して、製品データを共有し、共通のプロセスを適用し、企業の知識を活用するのを助けるビジネス戦略を指す。アクタ（企業の部署、ビジネスパートナ、サプライヤ、ＯＥＭ、および顧客）を含めることによって、ＰＬＭは、このネットワークが、製品を概念化し、設計し、製造し、サポートするための単一のエンティティとして動作することを可能にすることができる。

一部のＰＬＭソリューションは、例えば、デジタルモックアップ（製品の３Ｄグラフィカルモデル）を作成することによって、製品を設計し、開発することを可能にする。例えば、まず、適切なアプリケーションを使用して、デジタル製品を定義し、シミュレートすることができる。次いで、リーンデジタル製造プロセス（lean digital manufacturing process）を定義することができる。

本件出願人が（例えば、ＣＡＴＩＡ、ＥＮＯＶＩＡ（登録商標；以降省略）、およびＤＥＬＭＩＡ（登録商標；以降省略）という商標の下で）提供するＰＬＭソリューションは、製造エンジニアリング知識を編成するＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｈｕｂ（エンジニアリングハブ）と、製造エンジニアリング知識を管理するＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｈｕｂ（製造ハブ）と、Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＨｕｂおよびＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｈｕｂの両方への企業統合（enterprise integration）および企業接続（enterprise connection）を可能にするＥｎｔｅｒｐｒｉｓｅ Ｈｕｂ（企業ハブ）とを提供する。このシステムは、製品、プロセス、およびリソースを全てリンクするオープンオブジェクトモデルを提供して、最適化された製品定義、製造準備、製造、およびサービスを促進する動的な知識ベースの製品製造および意思決定サポートを可能にする。このようなＰＬＭソリューションは、製品のリレーショナルデータベースを含む。このデータベースは、幾何データ（geometrical data）、テキストデータ、およびデータ間の関係のセットを含む。データは通常、製品に関する技術データを含み、当該データは、データの階層に順序付けられ、検索可能なようにインデックス付けされる。データは、製品を表現し、この製品は、モデル化されたオブジェクトであることが多い。

製品構成、プロセス知識、およびリソース情報を含む製品ライフサイクル情報は通常、協同的に編集されることが意図されている。

これに関して、協同ワークスペース（collaborative workspace）は、製品ライフサイクルの参加者（設計およびマーケティング、販売、製造、ＯＥＭ、サプライヤ、および顧客）が互いの「作業中の（In-Work）」設計にアクセスして協同作業することができ、これによって、交換を介した通信、直接使用、３Ｄでのシミュレーションおよび検証を強化する、相互接続された環境として定義することができる。

製品データ管理（ＰＤＭ）システムは、リレーショナルデータベースのすべての製品定義データへのアクセスを制御し、これらの製品定義データを管理するのに使用されるツールを指す。これは、製品情報（またはメタデータ）を保守することによって達成される。ＰＤＭソリューションは、製品情報を自動的に記憶して管理し、企業全体を通じて、またバリューチェーン（value chain）にまたがって、協同作業を容易にすることができる。ＰＤＭソリューションは、さらに、組織およびそのサプライチェーン内の標準ワークフローを自動化して追跡し、効率性およびアカウンタビリティを促進させ、標準コンプライアンスを容易にすることによって、人およびプロセスを統合することができる。

完全性を求めるために、データベースは通常、特にコンピュータによる、高速の検索および取り出しのために編成されたデータまたは情報の集合として定義されている。データベースは、様々なデータ処理動作に関するデータの記憶、取り出し、変更、および削除を容易にするように構造化されている。データベースは、レコードに分割できる１つのファイルまたはファイルのセットから構成され、レコードの各々は、１つまたは複数のフィールドから構成されている。フィールドは、データストレージの基本単位である。ユーザは、主にクエリを介してデータベース情報を取り出す。キーワードおよびソートコマンドを用いることにより、使用されるデータベース管理システムのルールに従って、ユーザは、多数のレコード内のフィールドを迅速に検索し、再配置し、グループ化し、選択して、データの特定の集合体に関するレポートを取り出すこともできるし、そのレポートを作成することもできる。

したがって、ＣＡＤ／ＣＡＭアプリケーションの既知のソリューションは、他の特徴の中と比べてとりわけ、部品を設計することを可能にするが、ＰＤＭシステムは通常、設計された製品または部品に関するすべてのデータ、および当該製品または部品間の関係を記憶するデータベースを含む。

これに関して、ＥＮＯＶＩＡ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓは、製品ライフサイクルプロセス全体を通じてＰＤＭデータベースに記憶された製品情報、プロセス情報、およびリソース情報のグラフィカルな定義、共有、および管理を可能にする。

ＤＥＬＭＩＡ ＰＬＭは、デジタルモックアップを介した製造プロセスの完全な設計および検証を可能にする、デジタル３Ｄ製造ソリューションの包括的なパッケージソフト（suite）を提供する。したがって、ＤＥＬＭＩＡ ＰＬＭは、企業が、実際の製造が行われる前に製造プロセスを最適化することを可能にすることを狙う。ＤＥＬＭＩＡ ＰＬＭソリューションは、オープンな製品、プロセス、およびリソースのモデルに基づいて構築されている。このソリューションは、以下に示す領域における製造プロセスの継続的な作成および検証を可能にする。

プロセスプランニング（process planning）：ＤＥＬＭＩＡ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｐｌａｎｎｉｎｇパッケージソフトは、包括的なプロセスプランニングおよびリソースプランニングサポートを提供する。ＤＥＬＭＩＡ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｐｌａｎｎｉｎｇパッケージソフトは、顧客が、製品設計サイクルの早期に、プロセスとリソースとの間のシーケンスおよびリンクを再検討することを可能にする環境を作成する。顧客は、レイアウトプランニング、時間測定、プロセスプランニングおよびリソースプラニング、製品評価、コスト分析、ならびに工場ラインバランスなどのプランニングタスクを実行することができる。

プロセスの詳細および検証：ＤＥＬＭＩＡ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｄｅｔａｉｌｉｎｇ ａｎｄ Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎパッケージソフトは、ＤＥＬＭＩＡ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｐｌａｎｎｉｎｇソリューションの構造および図を利用する。ＤＥＬＭＩＡ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｄｅｔａｉｌｉｎｇ ａｎｄ Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎパッケージソフトは、実際の製品幾何形状を使用して、特定の製造上の問題に対処し、３Ｄ環境におけるプロセスを詳細に定義する。３Ｄで検証できるプロセスには、製造および保守、溶接点配置（weld point allocation）、アセンブリシーケンス、工場／セルレイアウト、ならびに機械加工作業が含まれる。

リソースのモデリングおよびシミュレーション：ＤＥＬＭＩＡ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎパッケージソフトは、Ｐｒｏｃｅｓｓ ＰｌａｎｎｉｎｇソリューションおよびＰｒｏｃｅｓｓ Ｄｅｔａｉｌｉｎｇ ａｎｄ Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎソリューションと共に使用される機械的なリソース、ルーチン、およびプログラミングを開発して実装するツールを提供する。ロボット、工作機械、取付具、機械装置、オートメーション（automation）、およびエルゴノミクス（ergonomics）などのリソースが、定義されて、完全な製造シナリオに統合される。

ＤＥＬＭＩＡ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓは、現在、出力製品（output product）を入力製品（input product）の単なるアセンブリとみなすことができる、すなわち、入力製品が組立作業中にそれほど変形されない製造プロセスの最適化に非常に適している。しかし、例えば造船業などの一部の産業では、製造プロセスが、予め正確な寸法に製造して、互いに正確に取り付けることのできる設計入力サブ製品（design input sub-product）の単なる組立ではない。最終製品の設計入力サブ製品の一部を準備する必要があり、最終設計製品には存在しないが後続の製造作業を実行するのに必要な製造フィーチャ（manufacturing feature）を含む中間サブ製品（interim sub-product）を生成する必要がある。

中間サブ製品にリンクされた製造フィーチャの一部が、プロセスに固有なものなので、すなわち、製造されるプロセスおよびリソースを介した製造フィーチャは、そのプロセスおよびリソースによって特定されるので、そのような中間サブ製品は、最終設計製品の取り込みによって自動的に定義することができない。特筆すべきことに、製造フィーチャは、後続の製造プロセスステップ中に消費される（すなわち、消滅する）。

例えば、新しい製品を形成するために複数のサブ製品を一緒に組み立てる場合、オペレータは、サブ製品を最終的に溶接する前に、まず、サブ製品をバッファから取り出し、サブ製品を互いに対して正確に位置決めする必要がある。こうした作業を容易にするために、様々なマークが適用される。組み立てられるサブ製品の識別子は、オペレータが正しいサブ製品を取り出すのを助ける。アタッチメントライン（attachment line）および位置合わせマークは、オペレータが正しく位置決めするのを助ける。これにより、オペレータが、作成するのが高価であり、かつ通常は陳腐化された紙の図面に常に関与する必要性が低減する。

また、重い鋼鉄部品は、溶接作業中に加熱されたときに、高い温度勾配に起因して、収縮し、ひずむ傾向がある。したがって、中間サブ製品は、後続の溶接作業に対する補償のために、切断されるときに余分な長さが与えられなければならない。「追加材料（added-material）」と呼ばれるこの製造フィーチャは、溶接が後に組立ステップ中に実行されるときに消費される。

また、よい溶接手順では、エッジを加工することを必要とする。これは、入力中間サブ製品に、溶接されるエッジに沿った面取り部（bevel）をいくつか設けなければならないことを意味する。面取り部の形状は、溶接手順および面取り機械のファンクション（function）である。

もう１つの例は、中間サブ製品に関する設計部品が設計されていなかった作業をその中間サブ製品が経る可能性があるという事実を考慮に入れることである。例えば、作業者は、パネルの上を歩かなければならず、中間組立段階中にカットアウト（cutout）を通って落下する可能性がある。これは、入力中間サブ製品に、後の組立段階中に切断されるタブ付きカットアウトまたはマーク付きカットアウトを設けられなければならないことを意味する。

明瞭にするために、「製品」という表現は、考えられる製造プロセスの開始点に応じて、出力製品、入力製品、またはサブ製品（、ならびに末端の（terminal）断片原材料製品）を指すことを理解されたい。一方、「中間製品」という表現は、製造プロセス中に使用される一時的な製品を指す。

ＣＡＴＩＡユーザは、最終的に市販される製品であるときの、すなわち出力製品と呼ばれる製品を設計し、対照的に、ＤＥＬＭＩＡユーザは、製造プロセス中に効率性のために必要になる中間製品および入力製品を扱わなければならない。

現在、中間サブ製品は通常、詳細な製造プロセスの深く包括的な理解を有する、技量を有する専門家によって設計されている。そのような技量を有する専門家は、製造準備タスクを提供し、製造プロセスステップ全体を通じて必要になる中間サブ製品を設計し、機械およびオペレータによる使用のために、各中間サブ製品部品を、伝統的に２Ｄ図面またはＮＣ（数値制御）データの形の作業文書に変換する。

中間製品部品のこの手動生成は、かなりの量の詳細な専門技術を必要とする。この専門技術および知識は、経時的に変化する傾向があって、文書化が困難であり、かつ新しい従業員に簡単には伝えられない大量の精巧な特定のルールを表す。さらに、これらの反復的である必須のタスクを数百万個の中間製品部品について実行することは、オペレータおよびコンピュータの両方において、かなりの時間を消費する。造船所からのいくつかのフィードバックは、製造準備タスクを実行するのに、詳細設計タスク自体とほぼ同一の時間を要することを示す。関連するコストにより、モデル化された製品に対して設計変更を実行する能力が抑制される。さらに、２Ｄ図面の使用は、自動化による作業を実行するのを妨げる、精神的な変化を必要とする。

したがって、設計される出力製品のエンジニアリング仕様を変換し、製造プロセスに必要な対応する入力製品を生成する、製造プロセス指向手法（manufacturing process orientated approach）が求められている。

したがって、本発明は、最終設計製品から開始し、当該最終製品を得るために必要なすべての製造作業および準備作業を再帰的にダウンストリームする（downstream）ことによって、そのような入力製品を定義する方法を提案する。したがって、改善されたＤＥＬＭＩＡ Ｓｏｌｕｔｉｏｎを実施することができる。本発明の方法は、出力製品に製造される入力製品を定義する。本発明は、出力製品と、その出力製品に対応する製造プロセスとから入力製品を導出する。

より具体的に言うと、本発明は、出力製品に製造される入力製品を定義するコンピュータで実施される方法であって、
（ａ）属性を有し、かつ少なくとも１つのサブ製品を含む出力製品を受け取るステップであって、前記サブ製品は属性を有する、受け取るステップと、
（ｂ）複数の製造作業の中から識別された製造作業を前記出力製品に関連付けるステップと、
（ｃ）前記入力製品の属性を定義するステップであって、前記入力製品の前記属性は、前記関連付けられた製造作業に従って、前記少なくとも１つのサブ製品の属性の変更から導出される、定義するステップと
を備える方法を提案する。

一実施形態に従うと、前記ステップ（ｂ）において、前記製造作業は、前記出力製品の前記属性に従って前記出力製品に関連付けられる。

一実施形態に従うと、前記ステップ（ｃ）において、前記入力製品の前記属性は、
−前記少なくとも１つのサブ製品の属性と、
−前記関連付けられた製造作業によって必要とされる製造フィーチャと
に従って定義される。

一実施形態に従うと、前記ステップ（ｂ）において、一連の製造作業が前記出力製品に関連付けられ、前記ステップ（ｃ）において、前記入力製品の前記属性は、前記関連付けられた一連の製造作業に従って、前記少なくとも１つのサブ製品の属性の変更から導出される。

一実施形態に従うと、本発明のコンピュータで実施される方法は、
（ｄ）新しい出力製品としてサブ製品を受け取るステップと、
（ｅ）前記ステップ（ｂ）および前記ステップ（ｃ）を繰り返すことによって、新しい入力製品の属性を定義するステップと
をさらに備える。

一実施形態に従うと、前記ステップ（ｄ）は、受け取られた出力製品に製造作業を関連付けられなくなるまで繰り返される。

本発明は、本発明の方法を実装するのに適したコンピュータ読み取り可能な媒体または信号に記憶されたコンピュータ実行可能プログラムコードも対象とする。

本発明は、さらに、本発明のコンピュータで実施される方法を使用するコンピュータ支援製造プロセスに関する。このＣＡＭプロセスは、
（ｉ）少なくとも１つの入力製品を受け取るステップと、
（ｉｉ）前記入力製品の属性に従って、前記入力製品に対して実行される製造作業を識別するステップと、
（ｉｉｉ）前記識別された製造作業と製造作業場とをマッチングさせ、前記少なくとも１つの入力製品を前記製造作業場に送るステップと、
（ｉｖ）前記識別された製造作業を前記少なくとも１つの入力製品に対して実行することによって、出力製品を提供するステップと
を備える。

諸実施形態に従うと、本発明のコンピュータで実施される前記方法を使用する前記コンピュータ支援製造プロセスは、以下の特徴、すなわち、
−前記識別された製造作業によって必要とされる製造フィーチャは、ユーザのスクリーンに表示されること、
−前記識別された製造作業によって必要とされる少なくとも１つの製造フィーチャは、前記識別された製造作業を実行するときに消費されること、および
−製造特徴は、前記識別された製造作業を実行するときに作成されること
のうちの１つまたは複数をさらに含む。

以下において、図面を参照しながら、本発明の様々な実施形態について説明する。

本発明のコンピュータで実施される方法は、プロセス指向手法を用いて、製造される出力製品から入力製品を導出することを提案する。図１に示されるように、製造される最終製品の設計仕様（ＥＢＯＭすなわちＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｂｉｌｌ Ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ（設計部品表））は、ＩＰＭ（In-Process Model）製品ツリーに変換される。ＩＰＭ製品ツリーは、入力製品仕様を含み、この入力製品仕様は、最終設計製品を製造するのに必要な製造フィーチャを含む。

図２は、少なくとも１つのサブ製品を含む（２つのサブ製品ＳＢＰが図示されている）出力製品（ＯＰ：Output Product）に製造される入力製品（ＩＰ：Input Product）を示している。出力製品は、属性（Ａ）を有し、サブ製品はそれぞれ、属性（Ａ）を有する。本発明のコンテキストでは、属性は、寸法、形状などの設計仕様と、アタッチメントライン、フォーミングライン（forming line）、エッジ加工、開口準備収縮補償材料（opening preparation shrinkage compensation）などの製造作業によって必要とされる製造フィーチャ仕様とを含む製品仕様を表す。

本発明に従うと、入力製品の属性は、出力製品に関連付けられた関連製造作業に従って、少なくとも１つのサブ製品の属性の変更から導出される。

入力製品の属性が出力製品の製造プロセスに従ってどのように定義されるかを示すために、様々な例を参照しながら、本発明に従う製品仕様を定義するコンピュータで実施される方法について説明する。例として選択される出力製品は、単純な製品であるが、当業者であれば、任意の他のより複雑な設計の製品が、本発明に関連することを容易に理解するであろう。具体的に言うと、造船所建造現場への適用に関して、船設計モデル全体が、最終設計出力製品になる。しかし、説明を単純にするために、以下の例の説明では、船の一部だけを「出力製品」とみなすことにする。同様に、本発明は、造船業に限定されるものではなく、すべての製造業に適用できることを理解されたい。

（第１の例の説明）
出力製品、すなわち製造される目標設計製品としての「縦通材パネル（stringer panel）」に関する第１の例について、図３〜図１５を参照して説明する。本発明のコンピュータで実施される方法は、当該縦通材パネル出力製品の製造に使用される入力製品の属性を定義する。

入力製品の属性は、製造プロセス手法を介して定義されるので、次の説明では、まず、縦通材パネルを製造する製造プロセスについて記載する。次いで、すべての入力製品が、プロセス駆動手法（process-driven approach）を使用して、どのように定義されるかについて説明する。

図３は、縦通材パネル製品の設計ビューを示している。これは、製造される目標設計である。これは、例えば、ＣＡＴＩＡの構造設計機能を使用して設計されたものである。図４は、その製品構造ツリーを示し、図５は、縦通材パネルアセンブリのサブ製品の分解図を示している。図４および図５に示されるように、この縦通材パネル出力製品は、４つのサブ製品、すなわち、１つのプレートと、ｐｒｏｆｉｌｅ １、ｐｒｏｆｉｌｅ ２、およびｐｒｏｆｉｌｅ ３と呼ばれる３つのまっすぐなプロファイル（profile）とから構成されるアセンブリ製品ノードである。

この例では、各サブ製品が偶然「末端の」断片部品である、すなわち、より小さいサブアセンブリ製品ノードにさらに分解することができない製品である。末端の断片部品は、総じて、原材料から製造される。より複雑な例では、図１５に示されるように、この縦通材パネル製品は、より上位のアセンブリ製品ノードの一部、例えば、船のより大きいセクションの一部であるサブ製品になる。

各製品は、出力製品であれサブ製品であれ、複数の属性によって特徴付けられる。

この第１の例において、縦通材パネル出力製品は、以下の属性を含む（説明を単純にするために、一部の属性だけしか考慮していないが、製品ははるかに多くの属性を含み得る）。
・縦通材パネル出力製品のタイプ：「パネル」、すなわち、大きなプレートと補剛プロファイルとから製造されるアセンブリ
・縦通材パネル出力製品を構成するサブ製品の個数およびタイプ
・サブ製品のアセンブリ：縦通材パネル出力製品がどこでどのように組み立てられるか
・縦通材パネル出力製品が平らであるという事実

さらに、縦通材パネル出力製品のプレートサブ製品は、以下の属性によって特徴付けられる。
・プレートサブ製品のタイプ：「プレート」、すなわち、より大きな元となるプレートから切断されたもの
・切断してプレートサブ製品にする元となるプレートの材料、グレード（grade）、および厚さ
・プレートサブ製品が平らであるという事実
・プレートサブ製品の外輪郭の幾何形状
・プレートサブ製品内の２つの長円形カットアウト穴のタイプ
・２つのカットアウト穴の寸法および位置

同様に、この縦通材パネル出力製品の３つのプロファイルサブ製品は、以下の属性によって各々特徴付けられる。

・それらプロファイルサブ製品のタイプ：「プロファイル」、すなわち、より大きな元となるプロファイルから切断されたもの
・それらプロファイルサブ製品のセクションの材料、タイプ、および寸法（すなわち：「フラットバー」１３０ｍｍ×６ｍｍ）
・それらプロファイルサブ製品がまっすぐであるという事実
・それらプロファイルサブ製品がカットアウトを有さないという事実

図６は、縦通材パネル出力製品を製造する製造プロセスを説明する図である。この製造プロセスは、図４に示された製品構造ツリーから生成される。各製品は、出力製品であれサブ製品であれ、製品ノードを形成し、所与のマクロ−アクティビティ（macro-activity）によって製造される。図６の例では、５つの異なる製品、すなわち、１つのプレートサブ製品、３つのプロファイルサブ製品、および１つの縦通材パネル出力製品を製造するための５つの異なるマクロ−アクティビティがある。

上述したすべての製品は異なるのに対し、３つのプロファイルは、（長さにおいて）異なるが、このようなプロファイルを製造するのに必要なすべての作業を実行するように専用化された機械を含む特定の製造作業場を供するのに十分に類似していることがわかる。

この手法は、「グループテクノロジ」と呼ばれるものの単なる例示であり、グループテクノロジの目的は、大量生産の利益（すなわち、機械の位置と専用化との永続性、機械への製品の移動、製造フローのバランス化をとることなど）を多種多様な製品にもたらすことである。したがって、グループテクノロジでは、これらの様々な製品が、その形状、材料、サイズなどに従って、類似する製品のグループに分類されることが必要となる。したがって、様々な製造作業場は、そのようなグループの類似した製品を製造するために専用化されつつも、それら製品間の何らかのレベルの変動に対処する。

縦通材パネル出力製品の例では、グループの任意の個数の製品に関する以下の異なるタイプのマクロ−アクティビティの各々を実行するのに供される３つの異なる製造作業場が用いられる。
１．プレート製造作業場内で実行される、１つのプレート製造マクロ−アクティビティ
２．プロファイル製造作業場内で実行される、３つのプロファイル製造マクロ−アクティビティ
３．パネル組立作業場内で実行される、１つのパネル組立マクロ−アクティビティ

縦通材パネル出力製品は、４つのサブ製品から構成されるが、組立アクティビティは、それら４つのサブ製品の各々を製造するアクティビティから構成されるものではないことに留意されたい。そうではなく、組立アクティビティは、互いに供給されていく連続的なアクティビティである。そのことを説明するために、日常生活の例えを引き合いに出してみることにする。朝食はパンからなるが、パンを焼くべきときではない。そうではなく、パンは、棚にあることが予想される。同様に、パネル組立アクティビティは、プレートサブ製品およびプロファイルサブ製品を製造するべきときではない。そのような訳で、製品とプロセスツリーとの間の基本的な相違を図６に示している。

マクロ−アクティビティは、さらに、出力製品を製造するために、入力サブ製品を準備するのに必要なステップを表す一連の製造作業に分解することができる。この例では、縦通材パネル出力製品を製造するマクロ−アクティビティは、図６に示されるように、１つの作業すなわちパネル接合作業だけしか行わないが、その作業のために、サブ製品が準備されていることを必要とする。

図７は、接合製造作業では何が取り込まれるかを示している。まず、接合作業は、３つのプロファイルサブ製品をプレートサブ製品にしっかり固定するために、その接合作業が３つの溶接接合を実行することを必要とするということを取り込む。しかし、取り込むべきものはそれだけではない。というのは、品質、生産性、安全性などに関して最適の形でその作業を達成するのに必須の複数の考慮事項があるからである。この考慮事項には、とりわけ、以下のことが含まれる。

・サブ製品は使用可能でなければならない。これは、明らかに、サブ製品が実際に製造済みであり、いずれ正しい作業場の正しいバッファに取り次がれることを想定している。

・次いで、サブ製品は、対応するバッファから取り出されなければならない。これは、インクを用いてマークされた人間が読み取り可能なテキストや、機械で読み取り可能なバーコードなど、部品に直接マークされた識別子を必要とする。

・次いで、サブ製品は、溶接される前に、互いに対して正しく位置決めされ、取り付けられなければならない。これは、アタッチメントライン、シックネススローインジケータ（thickness throw indicator）、アライメントマッチマーク（alignment match mark）、基準線、マッチングラベル（matching label）など、製品に設けられるすべての種類のマークを必要とする。

・位置決めされ、取り付けられると、次いで、サブ製品を溶接することができる。溶接作業は、構造の完全性に直接的に影響を及ぼすので、非常に重要である。溶接手順の技術に応じて、異なるタイプの準備が必要になる場合がある。この準備には、エッジ加工、研削などが含まれる。

・溶接中および溶接後に、高い温度勾配に起因して、一部のサブ製品がひずむことによって、製品の幾何形状が変化する傾向がある。このひずみは、下流の取り付け作業を可能にするために、モニタリングされ、かつ補償されなければならない。これは、収縮補償、精度制御点、基準マーキング線などを含む他のタイプの準備を必要とする。

・溶接作業または精度制御作業では、オペレータが、製造された製品の上を歩くことを必要とする場合がある。安全ルールは、開口を除去し、けがを防ぐことを要求する。開口は、溶接アークがカットアウトにまたがるときに落下するのを防ぐために、切断する代わりに、マークすることもできる。

・出力製品が製造されると、その出力製品を、しばらくの間使用されないままでいることが可能な下流のバッファまたは貯蔵領域に移送し、取り次がれなければならない。ここでも、安全のために、ラグ（lug）、追加の支柱、追加の補剛などを含む、その出力製品を安全な位置に固定するための準備を行うことを必要とする。

これらの製造プロセスの考慮事項は、必要とされる製造フィーチャの形の下で取り込まれ、これらのフィーチャの提供は、伝統的に「作業準備」と呼ばれる。この第１の例では、必要とされる製造フィーチャは、図８に示されており、以下のことを含む。
・プレート上でプロファイルを位置決めするのを助けるアタッチメントライン。これは、図９に示された制御ウィンドウを使用して取り込まれる。
・収縮を補償するための材料の余分な長さ。これは、図１０に示された制御ウィンドウを使用して取り込まれる。
・所与のタイプのエッジ加工が、プロファイルのエッジに沿って必要である。これは、図１１に示された制御ウィンドウを使用して取り込まれる。
・開口はタブ付けされる、すなわち、開口には４つのタブ点が設けられて、開口が半分切断される。これは、図１２に示された制御ウィンドウを使用して取り込まれる。

上述したように、所与の設計出力製品を製造する製造プロセスは、この所与の出力製品がどのように製造されるかについて示すだけではなく、その出力製品が製造される元となる入力製品に提供される様々なタイプの製造フィーチャに関する必要性も取り込む、製造作業から構成される。

すなわち、下流の組立アクティビティは、その入力製品に見られることが予想される準備を明示的に取り込んでいる。入力製品における製造フィーチャのこのプロセス駆動生成は、組立作業の生産性を改善し、作業場間におけるコストの非効率的なフィードバックループを回避するのに必須である。

縦通材パネルアセンブリ出力製品の例に戻ると、当該出力製品に製造される入力製品は、単に図５の分解図に示されたサブ製品ではない。図１３（図５と比較されたい）は、下流の組立作業によって必要とされるすべての準備、すなわち、３つのアタッチメントライン、取り付けられる製品の３つのラベル、３つのシックネススローインジケータ、および２つのタブ付き開口を有する入力プレート製品を示している。同様に、図１４（図５と比較されたい）は、下流の組立作業によって必要とされるすべての準備、すなわち、１つのアライメントマッチマーク、下のエッジに沿った１つのエッジ加工、および１つの識別マークを有する入力プロファイル製品を示している。

したがって、本発明の方法に従うと、関連付けられた製造作業に従って、サブ製品の属性の変更から導出される属性を有する入力製品を定義することができる。

ある入力製品（図１３のプレート）は、サブ製品（図５）の属性に従って定義される以下の属性を有する。
・切断してプレートサブ製品にする元となるプレートの材料、グレード、および厚さ
・プレートサブ製品が平らであるという事実
・プレートサブ製品の外輪郭の幾何形状
・プレートサブ製品内の２つの長円形カットアウト穴のタイプ
・２つのカットアウト穴の寸法および位置
また、その入力製品（図１３のプレート）は、製造される出力製品に関連付けられた製造作業によって必要とされる製造フィーチャに従って定義される以下の属性を有する。
・アタッチメントライン
・収縮を補償するための材料の余分な長さ
・タブ付き開口

製造作業は、必要とされる製造フィーチャを定義し、出力製品の属性に従って出力製品に関連付けられる。例えば、この第１の例では、組立作業は、縦通材パネル出力製品の属性（パネルタイプ、縦通材パネル出力製品を構成するサブ製品の個数およびタイプ、サブ製品がどこでどのように組み立てられるか）に従って、当該縦通材パネル出力製品に関連付けられる。

一連の製造作業が出力製品に関連付けられる場合、すなわち、出力製品を製造するマクロ−アクティビティが複数の製造作業を経る場合にも、同一の論法が適用されるのは言うまでもない。図１５から、複雑な製造プロセスの任意の段階においても、この論法を再現することができ、ある出力製品が、別の製品組立ノードのサブ製品になることも明白である。

本発明のコンピュータで実施される方法を実行するとき、サブ製品の属性および必要とされる製造フィーチャに従って入力製品の属性を定義するルーチンは、受け取られる出力製品に関連付けられる製造作業がなくなる（原材料から製造される「末端の断片部品」に到達する）まで、各サブ製品に対して繰り返される。

（第２の例の説明）
出力製品としての「曲がったプレート（curved plate）」に関する第２の例について、図１６〜図２１を参照して説明する。本発明のコンピュータで実施される方法は、当該曲がったプレート出力製品の製造に使用される入力製品の属性を定義する。

図１６は、大きな曲がったシェル（shell）パネルを示しているが、このシェルパネルは、いわゆる「曲がったパネル組立マクロ−アクティビティ」中に一緒に組み立てられる、８つの曲がったプレートと、８つのねじれたプロファイルとから構成されている。ここでも、このアクティビティは、専用化されたリソースを有する専用製造作業場において実行される。

しかし、この例では、図１７に示された曲がったパネルの８つのシェルプレートのうちの１つに焦点をあて、製造される出力製品として、図１８に示されたアタッチメントラインを有する曲がったプレートとみなすことにする。この曲がったプレート出力製品は、１つのサブ製品（曲がったプレート）だけしか含まず、図１６の曲がったシェルパネル製品のサブ製品になる。

図２０に示された様々なマーキング線を有するフラットプレートは、図１８の出力製品に製造されるために成形作業を経る入力製品である。第１の例で、「縦通材パネル」に関して既に説明したように、接合作業は、いくつかのアタッチメントラインが各個々のプレートに設けられることを必要とする。下流の組立アクティビティへの入力として予想される製品は、図１８に示されているように、少数のアタッチメントラインを有する曲がったプレートである。したがって、この入力製品は、上流の製造アクティビティ中に準備されなければならない。

図１８の曲がったプレート出力製品は、とりわけ、以下の属性を含む。
・曲がったプレート出力製品のタイプ：「プレート」、すなわち、より大きな元となる板から切断されたもの
・切断して曲がったプレート出力製品にする元となるプレートの材料、グレード、および厚さ
・曲がったプレート出力製品が曲がっているという事実
・曲がった支持体の数学的定義
・曲がったプレート出力製品の外輪郭の幾何形状
・曲がったプレート出力製品が２つのアタッチメントラインを有するという事実

アタッチメントライン属性は、この曲がったプレート製品が別の組立ノード（図１６の曲がったパネル製品）のサブ製品である場合の下流の製造作業で必要とされる製造フィーチャであることに留意されたい。

第１の例で説明した「グループテクノロジ」手法は、類似した製品が専用作業場において類似した製造プロセスを経ることを必要とする。この場合、その属性に基づいて、このプレートは、曲がったプレートの製造に専用化された所与のタイプのマクロ−アクティビティ、すなわち、マーキング、切断、および成形プロセスに送られる。

図１９は、曲がったプレート出力製品を製造する製造プロセスを説明する図であり、これは、以下の２つの単純な作業から構成される。
１．プレートは、マークされ、在庫にあるより大きい平らな元となるプレートから切断される
２．プレートは、予想される曲がった形状にするために成形される

この一連の製造作業は、この曲がったプレートの属性に従って、曲がったプレート出力製品に関連付けられる。しかしながら、ここでも、成形作業を実行するためには、到達すべき目標の曲がった幾何形状を単に取り込むことだけでは十分ではない。現実の製造プロセスにおける性能を最適化するために、以下の他の考慮事項を考慮に入れなければならない。
・まず、成形作業は、プレートにマークされるロールライン（roll line）の本数を取り込む。次いで、ロール曲げ機（roll-bending machine）のオペレータは、このロールラインを使用して、トップ−ロール（top-roll）を位置合わせすることによって、主曲率（すなわち、１つの方向における曲率）をプレートに適用する。
・プレートの材料、厚さ、および幾何形状が与えられて、プレート上で中立軸を位置決めする必要がある（すなわち、プレートの厚さの中から平らにされる実際の表面の位置）。
・ひずみパネルは、プレートが可展ではない場合、すなわち、ひずみ（プレートの平面方向における鋼鉄の伸び縮み）に起因して、副曲率をプレートに適用する必要がある場合に使用できる技術を取り込む。
・オペレータは、予想される曲率に達したか否かをチェックするためにテンプレートを必要とする。テンプレートは、プレート上で位置決めされ、互いに位置合わせされる必要があり、したがって、さらなる基準線を必要とする。
・切断およびマーキングツールは、プレートの片側にしかアクセスできない。

これらの考慮事項は、必要とされる製造フィーチャの形の下で取り込まれる。この例では、以下の必要とされる製造フィーチャが、図２０の入力製品に図示されている。
・プレートに主曲率を適用するのに必要な、すなわちロール曲げ機での位置決めに必要な３つのロールライン（一点鎖線として示されている）。
・テンプレートの位置を示す３つの横位置決め線（白い直線として示されている）。
・テンプレートを位置合わせするサイトプレーン（sight plane）の位置を示す１つの縦線（白い直線として示されている）。
・切断およびマーキングツールがこのプレートに面している側を示す１つのＢＳＵ（Burn Side Up）マーク。

これらの製造フィーチャに加えて、図２０の入力製品の属性は、図１７に示されているように、プレート上でプロファイルを位置決めするのを助けるために下流の組立アクティビティによって必要とされる２つのアタッチメントライン（通常の点線として示されている）も含む。これらのアタッチメントライン属性は、既にこのサブ製品（この例の出力製品と同一）の属性であることに留意されたい。

図２１（図１７と比較されたい）は、２つの下流の製造作業、すなわち、成形作業および組立作業を実行するのに必要とされるすべての準備を有する、曲がったプレート（図１８）に製造される入力フラットプレート製品を示している。

したがって、本発明の方法に従うと、関連付けられた製造作業に従って、サブ製品の属性の変更から導出される属性を有する入力製品を定義することができる。入力製品（図２０）は、アタッチメントラインを含む、サブ製品（図１８）の属性に従って定義される属性と、ロールライン、テンプレートライン、およびサイトプレーンラインを含む、製造される出力製品に関連付けられた一連の製造作業によって必要とされる製造フィーチャ（図１８）に従って定義される属性とを有する。

（応用例の説明）
最終的に、本発明のコンピュータで実施される方法は、製造プロセスにおいて、仮想製品ライフサイクル管理（ＶＰＬＭ：Virtual Product Lifecycle Management）／ＣＡＭプログラムとして使用される。

そのようなコンピュータ支援製造プログラムのユーザは、少なくとも１つの入力製品（例えば、図２０のフラットプレート）を受け取り、本発明のコンピュータで実施される方法を使用することによって定義される当該入力製品の属性に従って、当該入力製品に対して実行すべき製造作業を識別する。例えば、成形作業は、図２０のフラットプレートのロールライン属性、テンプレートライン属性、およびサイトプレーンライン属性に従って識別される。

次いで、ＣＡＭユーザは、識別された製造作業と、識別された製造作業を実行するためのミクロ−アクティビティを実行するのに必要とされるリソースを備える製造作業場とをマッチングさせる。したがって、出力製品は、識別された製造作業を実行することによって提供される。

様々な識別された製造作業によって必要とされる製造フィーチャは、ユーザのスクリーンに表示することができる。したがって、入力製品ごとに、ユーザは、必要とされる製造フィーチャを制御し、ミクロ−アクティビティ製造作業場における機械およびオペレータによって使用される作業文書を編集することができる。

識別された製造作業に応じて、製造フィーチャは、識別された製造作業を実行するときに消費される可能性があり、例えば、ロールライン、テンプレートライン、およびサイトプレーンラインは、フラットプレート入力製品に対して成形作業を実行するときに消費される。同様に、製造フィーチャは、識別された製造作業を実行するときに作成される可能性もあり、例えば、アタッチメントラインは、フラットプレート入力製品に対してマーキング作業および切断作業を実行するときに作成される。製造フィーチャの消費および作成は、製品を表示するときにユーザのスクリーンに製造フィーチャを表示することによって、制御することができる。

したがって、本発明の方法を実行することによって設計変更を入力製品において実施することができ、これによって、影響を受ける入力製品の属性が自動的に（再）定義されるので、最終出力製品に対する設計変更はより低いコストで可能となる。設計変更は、入力製品において直接的かつ自動的に考慮に入れることができる。

本発明に従う方法は、製品（入力製品、出力製品、サブ製品、およびおそらくは中間製品）に関するすべてのデータ（属性を含む）、当該製品間の関係、および製造プロセスステップを記憶するデータベースを含むＰＤＭシステムの一部とすることができる。

本発明に従うＩＰＭ製品ツリーの生成を示すフローチャートである。 本発明のコンピュータで実施される方法を示すフローチャートである。 製造される出力製品の第１の例を示す図である。 図３の出力製品の製品構造ツリーを示す図である。 図３の出力製品のサブ製品を示す図である。 図３の出力製品を製造する製造プロセスを示す図である。 図３の出力製品を製造する組立作業の制御ウィンドウのスクリーンショットを示す図である。 図３の出力製品の必要とされる製造フィーチャを示す図である。 必要とされる製造フィーチャを取り込む制御ウィンドウのスクリーンショットを示す図である。 必要とされる製造フィーチャを取り込む制御ウィンドウのスクリーンショットを示す図である。 必要とされる製造フィーチャを取り込む制御ウィンドウのスクリーンショットを示す図である。 必要とされる製造フィーチャを取り込む制御ウィンドウのスクリーンショットを示す図である。 図３の出力製品に製造される入力製品を示す図である。 図３の出力製品に製造される別の入力製品を示す図である。 サブ製品として図３の製品を含む別の出力製品を示す図である。 サブ製品として図１８の製品を含む出力製品を示す図である。 図１６の出力製品の一部分を示す詳細図である。 製造される出力製品の第２の例を示す図である。 図１８の製品を製造する製造プロセスを示す図である。 図１８の出力製品に製造される入力製品を示す図である。 図２０の入力製品を図１８の出力製品と比較する図である。

Claims (12)

1. 出力製品に製造される入力製品を定義するコンピュータで実施される方法であって、
   （ａ）属性を有し、かつ少なくとも１つのサブ製品を含む出力製品を受け取るステップであって、前記サブ製品は属性を有する、受け取るステップと、
   （ｂ）複数の製造作業の中から識別された製造作業を前記出力製品に関連付けるステップと、
   （ｃ）前記入力製品の属性を定義するステップであって、前記入力製品の前記属性は、前記関連付けられた製造作業に従って、前記少なくとも１つのサブ製品の属性の変更から導出される、定義するステップと
   を備えることを特徴とするコンピュータで実施される方法。
2. 前記ステップ（ｂ）において、前記製造作業は、前記出力製品の前記属性に従って、前記出力製品に関連付けられることを特徴とする請求項１に記載のコンピュータで実施される方法。
3. 前記ステップ（ｃ）において、前記入力製品の前記属性は、
   前記少なくとも１つのサブ製品の属性と、
   前記関連付けられた製造作業によって必要とされる製造フィーチャと
   に従って定義されることを特徴とする請求項１または２に記載のコンピュータで実施される方法。
4. 前記ステップ（ｂ）において、一連の製造作業が前記出力製品に関連付けられ、
   前記ステップ（ｃ）において、前記入力製品の前記属性は、前記関連付けられた一連の製造作業に従って、前記少なくとも１つのサブ製品の属性の変更から導出される
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のコンピュータで実施される方法。
5. （ｄ）新しい出力製品としてサブ製品を受け取るステップと、
   （ｅ）前記ステップ（ｂ）および前記ステップ（ｃ）を繰り返すことによって、新しい入力製品の属性を定義するステップと
   をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のコンピュータで実施される方法。
6. 前記ステップ（ｄ）は、受け取られた出力製品に製造作業を関連付けられなくなるまで繰り返されることを特徴とする請求項５に記載のコンピュータで実施される方法。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のコンピュータで実施される方法を実行するのに適したコンピュータ実行可能プログラムコードを有することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な媒体。
8. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のコンピュータで実施される方法を使用するコンピュータ支援製造プロセスであって、
   （ｉ）少なくとも１つの入力製品を受け取るステップと、
   （ｉｉ）前記入力製品の属性に従って、前記入力製品に対して実行される製造作業を識別するステップと、
   （ｉｉｉ）前記識別された製造作業と製造作業場とをマッチングさせ、前記少なくとも１つの入力製品を前記製造作業場に送るステップと、
   （ｉｖ）前記識別された製造作業を前記少なくとも１つの入力製品に対して実行することによって、出力製品を提供するステップと
   を備えることを特徴とするコンピュータ支援製造プロセス。
9. 前記識別された製造作業によって必要とされる製造フィーチャは、ユーザのスクリーンに表示されることを特徴とする請求項８に記載のコンピュータ支援製造プロセス。
10. 前記識別された製造作業によって必要とされる少なくとも１つの製造フィーチャは、前記識別された製造作業を実行するときに消費されることを特徴とする請求項９に記載のコンピュータ支援製造プロセス。
11. 製造フィーチャは、前記識別された製造作業を実行するときに作成されることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１項に記載のコンピュータ支援製造プロセス。
12. 造船所建造現場において使用されることを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか１項に記載のコンピュータ支援製造プロセス。

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