JPH06214999A

JPH06214999A - 製造工程の設計支援装置

Info

Publication number: JPH06214999A
Application number: JP715393A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Honoki; 秀行朴木; Michinaga Kono; 通長河野; Koichi Sugimoto; 浩一杉本; Mikio Okamoto; 三喜雄岡本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-01-20
Filing date: 1993-01-20
Publication date: 1994-08-05

Abstract

(57)【要約】【目的】製造工程設計者が、そのノウハウによらずに
製造工程設計を実行可能で、かつ製品の機種によらず、
製品の製造工程のステップ数が一定となるような製造工
程の設計支援装置を提供する。【構成】複数の部品から構成される製品を製造する製
造工程の設計支援装置において、複数の部品のＣＡＤデ
ータに基づき、複数の部品相互の結合関係と組立先行関
係とを表示手段１７に表示させながら、該部品の結合関
係を変更する部品結合関係変更手段１４と、少なくとも
入力により得られた工程数，ＣＡＤデータに基づき、製
品の製造工程設計をする製造工程設計部１２と、前記製
造工程設計部１２による設計結果に応じた工程モデルを
作成し、この工程モデルによりシミュレーションを実行
するシミュレーション部１３とを備えたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製造工程の設計支援装
置に係り、特に、複数の部品から構成される製品を製造
する製造工程の設計を支援する装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、製造工程の設計装置としては、例
えば特開昭６１−２４９２３５号公報に記載されている
組立システム構築装置が知られている。これは、生産数
量，投資額，リードタイム等の生産条件を入力し、適正
な製造設備の構成を出力し、適正なシステム設計を可能
にしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の工場における製
造工程の設計では、技術者（設計者）が試行錯誤の方法
で製造工程の案を作成し、それを評価し、修正を繰り返
しながら設計していた。この方法では、工場の製造工程
の案を作成するためにさまざまな知識を要求されるた
め、ノウハウや知識を十分に蓄積した設計者でないと、
適正な製造工程の案を作成できないという問題があっ
た。また、仮にノウハウや知識を蓄積した設計者でも、
複数の製品を製造する工程を設計する場合には、どの機
種でも同じステップ数で製造するように工程を設計する
ことは困難であった。したがって、機種により製造ステ
ップ数が異なるため、製造工程に自動化設備を導入する
ことが進まないという問題があった。

【０００４】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、製造工程設計者が、そのノウ
ハウによらずに製造工程設計を実行可能で、かつ製品の
機種によらず、製品の製造工程のステップ数が一定とな
るような製造工程の設計支援装置を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の製造工程の設計支援装置に係る第一の発明
の構成は、設計情報を入力する手段と、入力情報に基づ
き所要の設計工程を行う手段と、指示された表示内容を
表示する手段とを備え、複数の部品から構成される製品
を製造する製造工程の設計支援装置において、複数の前
記部品のＣＡＤデータに基づき、複数の前記部品相互の
結合関係と組立先行関係とを前記表示手段に表示させな
がら、該部品の結合関係を変更する部品結合関係変更手
段と、少なくとも入力により得られた工程数，前記ＣＡ
Ｄデータに基づき、前記製品の製造工程設計をする製造
工程設計手段とを備えたものである。

【０００６】また、第二の発明の構成は、複数の部品か
ら構成される製品を製造する製造工程の設計支援装置に
おいて、設計情報を入力する手段と、入力情報に基づき
所要の設計工程を行う手段と、指示された表示内容を表
示する手段とを備え、複数の部品から構成される製品を
製造する製造工程の設計支援装置において、複数の前記
部品のＣＡＤデータに基づき、複数の前記部品相互の結
合関係と組立先行関係とを前記表示手段に表示させなが
ら、該部品の結合関係を変更する部品結合関係変更手段
と、少なくとも入力により得られた工程数，前記ＣＡＤ
データに基づき、前記製品の製造工程設計をする製造工
程設計手段と、前記製造工程設計手段による設計結果に
応じた工程モデルを作成し、この工程モデルによりシミ
ュレーションを実行するシミュレーション手段とを備え
たものである。

【０００７】すなわち、上記目的を達成するために、本
発明の製造工程の設計支援装置は、ＣＡＤ（設計自動
化）情報を読み込み、その読み込まれたＣＡＤ情報に基
づき、組み立てられる部品の相互の結合関係と組み付け
順序を入力することにより、複数の部品相互の結合関係
と組立先行関係とを表示手段に表示させるとともに、部
品結合関係変更手段が、入力された製造工程のステップ
数に合致するように、該部品の結合関係を変更すること
により、製造工程設計を実行し、前記実行された製造工
程設計結果をシミュレーションモデルに変換し、シミュ
レーションを実行し、シミュレーションの結果を表示す
るようにしたものである。

【０００８】

【作用】上記技術的手段の働きは次のとおりである。製
造工程の設計を行う設計者は、製造工程のステップ数を
装置に入力する。次に、該当する製品のＣＡＤ情報の図
面情報と部品表情報のうちから部品名，数量に関する情
報を抽出する。設計者が図面情報により部品相互の結合
関係を記述すると、結合関係が表示手段に可視化され、
製造工程のステップ数が表示される。設計者は、その表
示内容を見ながら製造工程のステップ数が意図したもの
になるまで、部品相互の結合関係を変更して、装置上で
設計の最適化を行うことができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図１９
を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例に係る
製造工程の設計支援装置の構成を示すブロック図、図２
は、図１の装置の機器部品の構成を示す斜視図、図３
は、図１の装置による作業の流れを示すフローチャート
である。本実施例の製造工程の設計支援装置は、図１お
よび図２に示すように、計算機本体１０と、外部記憶装
置に係るデータベース１５と、プリンタ１６と、表示装
置１７と、キーボード２１と、フロッピーディスク装置
２２と、マウス２３とを有して構成されている。

【００１０】計算機本体１０は、機能的には、図１に示
すように、表示装置１７の表示内容を指示する表示内容
指示部１１と、入力された各種データに基づいて製造工
程の設計をする工程設計部１２と、この工程設計部１２
による工程設計結果に基づいて設備モデルを作成して、
この設備モデルでシミュレートするシミュレータ部１３
と、部品結合関係を変更する部品結合関係変更手段１４
とを有している。なお、計算機本体１０は、ハード的に
は、通常の計算機と同様に、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと
を有しており、前述した各機能によって設計支援を達成
する。

【００１１】次に、図３に示すフローチャートに従っ
て、本実施例に係る製造工程の設計支援装置の動作につ
いて説明する。図３に示すステップ（ＳＴＥＰ）１で
は、キーボード２１等を用いて、製造工程のステップ数
等の条件を入力する。ここで、製造工程のステップ数と
は、製造工程の工程数のことを意味する。

【００１２】ステップ２では、データベース１５から該
当する製品に関するＣＡＤデータを読み込む。このＣＡ
Ｄデータは、計算機本体１０の表示内容指示部１１およ
び工程設計部１２に取り込まれる。ここで、ＣＡＤデー
タには、具体的に、図象データ，部品名，その部品の各
部の寸法，重量，材質，仕上げ精度，組み付け精度，こ
の部品の数量等のデータが含まれる。なお、ＣＡＤデー
タ自体は、計算機本体１０で作成したものであっても、
他のＣＡＤ装置で作成したものであっても差し支えな
い。ＣＡＤデータを他のＣＡＤ装置で作成した場合に
は、フロッピーディスク装置２２等からそのデータを読
み込むことになる。

【００１３】ステップ３では、表示装置１７に表示され
た図象を参照して部品の結合関係を入力する。ここで、
部品の結合関係とは、製品を構成する複数の部品相互
が、締結部品等により結合しているか、いないかという
関係のことをいう。設計者は、計算機本体１０のキーボ
ード２１およびマウス２３を用いて、結合関係を入力す
る。ステップ４では、ステップ３で入力した部品結合関
係を表示装置１７に示し、設計者の理解を促す。

【００１４】ステップ５では、入力した部品結合関係を
基に製造工程のステップ数を計算する。ステップ６で
は、ステップ１で入力された製造工程のステップ数とス
テップ５で計算した結果とが一致するかどうかを判定す
る。判定の結果、ステップ１で入力した製造工程のステ
ップ数とステップ５で計算した結果とが異なる場合は、
ステップ７に進み、部品の結合関係を変更し、前記のス
テップ４，５，６を繰り返す。前記ステップ６の判定
の結果、ステップ１で入力された製造工程のステップ数
とステップ５で計算した結果とが一致した場合は、次の
ステップ８に進む。

【００１５】ステップ８では、設計された製造工程結果
に基づいて、シミュレータ部１３が設備モデルを作成す
る。ステップ９では、この設備モデルでシミュレータ部
１３がシミュレーションを実行し、ステップ１０でその
結果を表示する。

【００１６】次に各ステップについて図４ないし図１９
を参照して詳細に説明する。図４は、図３のステップ１
で入力する条件を示した説明図で、製造工程のステップ
数等の項目を示したものである。図中のフォアマンと
は、例えば、組立ラインの機械の動作状態を監視した
り、部品を供給したりする作業員を意味する。また、部
品バッファサイズとは、組立に準備する部品の量であ
り、部品搬送サイズとは、組立用の部品を搬送する場合
の量である。ここの「名称」は、製造工程の名称とな
り、ステップ２において、データベース１５からＣＡＤ
データをアクセスする際に用いられる。

【００１７】「コンベアスピード］「故障率」「故障復
帰時間」「段取り替え時間」「生産変動率」「シミュレ
ーション時間」の条件は、本実施例での製造工程の設計
実行中に変更できない条件値である。「生産機種数」
は、ステップ２においてＣＡＤデータを読み込むことに
より自動的に取り込めるので、設計者が必ずしも入力す
る必要はない。「フォアマン数」「部品バッファサイ
ズ」「部品搬送サイズ」の条件は、製造工程の設計を進
めるうちに、製造工程の各ステーション毎に最適値が異
なってくる。

【００１８】ここで、ステーションとは、製造工程のコ
ンベアに沿って設置される複数の装置で構成され、これ
ら一群の装置をステーションという。したがって、ステ
ップ１で入力される値はデフォルト値（予め、自動的に
与えても良い値のこと）であって、設計の最適化を進め
るうちに、各ステーション毎に固有の値が決まり最終的
な仕様となる。「機種別生産台数」は、「生産機種」の
値が入力されることにより、必要な数だけ、入力のため
の欄が自動的に設けられる。これら全てのデータは、設
計者が入力したのちに、データベース１５に保存され
る。

【００１９】図５は、図３のステップ２の内容を詳細に
示したフローチャートである。図５に示すステツプ２１
では、データベース１５に登録されているＣＡＤデータ
ファイルから、ステップ１で入力した「名称」に対応す
る組立図のデータを読み込み、これを表示内容指示部１
１の指示に従って、表示装置１７が図面イメージとして
表示する。

【００２０】ステップ２２では、同じく「名称」に対応
する部品表のデータを読み込み、これを表示内容指示部
１１の指示に従って、表示装置１７が図１６に示すよう
に表示する。ここで、図１６は、本発明に係る一実施例
のＣＡＤデータのうちの部品表に関するデータを示す説
明図である。部品表に関するデータとは、図番，部品の
数量等のことである。このような図面や部品表の表示
は、読み込んだ情報が設計者が意図したものであるかど
うかを、設計者に確認させるために行うものである。

【００２１】次に、図６は、図３のステップ３で画面に
表示された図象を参考にして、入力された部品の結合関
係を示した説明図であり、表形式で表現される。表の行
名と列名とはＣＡＤデータを読み込んだ際に、表中に自
動的に埋め込まれる。図６に示した例では、製品が「ベ
ース」「コンデ」「Ｃカバー」「Ｃデンス」「ネジ１」
「ネジ２」「ネジ３」「ネジ４」の合計８種類の部品か
ら構成されている。例えば、表中の１行の「ベース」と
２列の「コンデ」との交差するところは「ネジ１」と記
述されている。これは、「ベース」と「コンデ」とがネ
ジ１という部品を介して結合されていることを表わして
いる。

【００２２】この表は対角行列をなしているため、１列
の「ベース」と２行の「コンデ」との交差するところの
記述も同様になる。３行の「Ｃカバー」と２列の「コン
デ」とは結合していないため、表中の交差するところの
記述は「０」となる。表中の対角要素は同一部品同士の
結合関係になるので、全て「０」と記述する。図１４
は、図３のステップ３における部品結合関係の表示の一
例を示した説明図で、工程設計部１２が図６に示された
表の要素を２値化表現に変換したものである。図６で結
合関係が存在すると記述されていた要素は、全て「１」
に置き換えられている。

【００２３】図７は、図３のステツプ３で画面に示され
た組立先行関係の一例を示した説明図である。表の行名
と列名とはＣＡＤデータを読み込んだ際に、表中に自動
的に埋め込まれる。結合関係の存在しない部品間（左向
き斜線部）には先行関係が存在しない。本例では、図６
の結合関係（図１４の２値化表現）において、１行の
「ベース」は２列の「コンデ」と、３列の「Ｃカバー」
と、４列の「Ｃデンズ」と、交差する要素がそれぞれ
「１」となっている（梨地部）。これは、「ベース」が
他の３部品より先に組み付けることが可能であることを
示している。また、右向き斜線部の「Ｃカバー」は、
「Ｃデンズ」の前に組み付け可能であることがわかる。

【００２４】図８は、図３のステップ４で部品の結合関
係をグラフ化した一例を示す説明図であり、表示装置１
７上に図１４に示された部品の結合関係をグラフ化して
表示したものである。図１４の表において、行名または
列名で表わされた部品は、図８の部品結合グラフにおい
て丸印（〇）で表わされる。また、図１４の表におい
て、複数の部品を結合していた締結部品は、図８の部品
結合グラフにおいて線（―）で表わされる。設計者は、
この部品結合グラフを見ることにより、製品の部品間の
結合関係を一目で把握することができる。

【００２５】図９，図１０は、図３のステップ５におけ
る部品の結合関係を表示した一例を示す線図であり、製
造工程を設計している製品を構成する部品の結合数の頻
度分布を示す。図９，１０の横軸の結合数とは、図８に
示された部品結合グラフの丸印に接合している線の本数
を表わす。図９，１０の縦軸は、図８中の部品結合関係
グラフ中にある結合数を持った丸印が幾つあるかを示し
ている。

【００２６】ここに示したモジュール化指向度は、次式
で与えられるものである。

【数１】モジュール化指向度〓Σ（部品結合数×頻度）／Σ（頻度） …（数１）工程設計部１２は製造工程のステップ数を計算する。製
造工程のステップ数は頻度の総和で与えられる。すなわ
ち

【数２】製造工程のステップ数＝Σ（頻度） …（数２）である。

【００２７】図１７は、図３のステップ７の内容を詳細
に示したフローチャートである。図１７に示すテツプ７
１では、部品結合関係変更手段１４が図１４の結合関係
を基にして、製造工程を列和により探索している状態を
示している。表中において、列和が最大である部品をベ
ース部品とみなす。ベース部品とは通常製造工程におい
て、工程の先頭に投入される部品を言う。次に、中間部
品を探す。中間部品とは、ベース部品と結合関係があ
り、かつ列和が２である部品を言う。通常、中間部品は
製造工程において、各々の製造のステップで組み付けら
れる部品を意味する。

【００２８】中間部品と結合関係があって、列和が１で
ある部品を終端部品とする。終端部品とは製造工程で、
中間部品を組み付けたのちに組み付ける部品である。図
１１は、図３のステップ７で、ベース部品，中間部品，
終端部品を探索している一例を示す説明図である。図１
１に示した例では、列和最大（３）の「ベース」がベー
ス部品であり、列和が２の「Ｃカバー」が中間部品であ
り、列和が１の「Ｃデンズ」が終端部品である。

【００２９】図１２は、図１７のステップ７２で、結合
関係から組立モジュールを生成する一例を示した説明図
である。結合関係から組立モジュールを作成し、結果を
表現行列と部品結合関係グラフに反映させる。図１１
で、「Ｃカバー」が中間部品であり、「Ｃデンズ」が終
端部品であることがわかったので、「Ｃカバー」と「Ｃ
デンズ」とをまとめて組立モジュールとしている。ここ
で言う組立モジュールとは、複数の部品から構成される
部品の塊のことであって、予め一つの部品の塊にしてお
き、製造工程でベース部品に同時に組み付けるものであ
る。

【００３０】図１２に示した例では、「Ｃカバー」と
「Ｃデンズ」とをまとめて組立モジュールとしている。
組立モジュールとして、一塊になった部品は中間部品の
名称が代表名称として付けられる。同時に結合関係表か
ら「Ｃデンズ」の名称が削除されるので、「Ｃカバー」
の結合数が１だけ減じられ、列和が１となる。

【００３１】図１３は、図１７のステップ７３で、工程
が確定する一例を示した説明図である。組立モジュール
を作成することにより、工程が確定する様子を部品結合
関係グラフで表示装置１７に表わした例を示している。
元となる工程案に対して、組立モジュールを作成し、ス
テップ１で入力した製造工程のステップ数と合致する工
程案１および工程案２を作成する。

【００３２】図１５は、図３のステップ８の内容を詳細
に示したフローチャートである。ステップ８１では、製
造工程の各ステーション間にバッファが存在することを
設定する。次にステップ８２でステーション毎に組み付
ける部品用のバッファの存在を設定する。ステップ８３
では組立モジュールの製造工程の終端部に、ベース部品
を中心とした製造工程の部品用のバッファへの搬出を待
つためのバッファ、すなわち搬出待ちバッファの存在を
設定する。本実施例では、各ステーションにおける組立
作業時間は設計者がキーボード２１等により与えるもの
である。ステップ８４，ステップ８５では、部品用バッ
ファとその部品が搬出を待っている場所との距離を設定
する。次にステップ８６でシミュレーション言語の文法
に従って、製造工程の仕様情報を翻訳し、シミュレーシ
ョンモテデルを作成する。

【００３３】図３のステップ８，ステップ９を終了し、
得られたシミュレーション結果を図１８に示す。図１８
は、本発明に係る一実施例のシミュレーション結果を示
す説明図である。設計者は計算機本体１０の表示装置１
７上で図１８のシミュレーション結果を確認する。

【００３４】図１９は、本発明に係る一実施例の製造工
程のレイアウトの表示例を示す正面図であり、シミュレ
ーション実行時の様子をグラフィカルなイメージで表示
装置１７に表現した例である。設計者は製造工程のレイ
アウトを確認できる。また、設計者が任意の工程を指定
することにより、その工程でどういう部品が組み付けら
れているか、その仕様が現出する。また、計算機の表示
装置１７は、図３のステップ９を実行中にアニメーショ
ンでその様子を示す。

【００３５】本実施例によれば、ＣＡＤ情報から、図面
情報と部品表情報のうちから部品名，数量に関する情報
を抽出し、設計者が図面情報から部品相互の結合関係を
記述すると、結合関係を可視化し、製造工程のステップ
数を表示する。設計者は、製造工程のステップ数が意図
したものになるまで、部品相互の結合関係を変更して設
計の最適化を行うので、製造工程設計者がそのノウハウ
によらず製造工程設計を実行可能である。さらに、製品
の機種によらず、製品の製造工程のステップ数を一定に
なるように、製造工程を設計できるため、製造工程への
自動化設備の導入が促進される。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、製造工程設計者が、そのノウハウによらずに製造
工程設計を実行可能で、かつ製品の機種によらず、製品
の製造工程のステップ数が一定となるような製造工程の
設計支援装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例に係る製造工程の設
計支援装置の構成を示すブロック図である。

【図２】図１の装置の機器部品の構成を示す斜視図であ
る。

【図３】図１の装置による作業の流れを示すフローチャ
ートである。

【図４】図３のステップ１で入力する条件を示した説明
図である。

【図５】図３のステップ２の内容を詳細に示したフロー
チャートである。

【図６】図３のステップ３で画面に表示された図象を参
考にして、入力された部品の結合関係を示した説明図で
ある。

【図７】図３のステツプ３で画面に示された組立先行関
係の一例を示した説明図である。

【図８】図３のステップ４で部品の結合関係をグラフ化
した一例を示す説明図である。

【図９】図３のステップ５における部品の結合関係を表
示した一例を示す線図である。

【図１０】図３のステップ５における部品の結合関係を
表示した一例を示す線図である。

【図１１】図３のステップ７で、ベース部品，中間部
品，終端部品を探索している一例を示す説明図である。

【図１２】図１７のステップ７２で、結合関係から組立
モジュールを生成する一例を示した説明図である。

【図１３】図１７のステップ７３で、工程が確定する一
例を示した説明図である。

【図１４】図３のステップ３における部品結合関係の表
示の一例を示した説明図である。

【図１５】図３のステップ８の内容を詳細に示したフロ
ーチャートである。

【図１６】本発明に係る一実施例のＣＡＤデータのうち
の部品表に関するデータを示す説明図である。

【図１７】図３のステップ７の内容を詳細に示したフロ
ーチャートである。

【図１８】本発明に係る一実施例のシミュレーション結
果を示す説明図である。

【図１９】本発明に係る一実施例の製造工程のレイアウ
トの表示例を示す正面図である。

【符号の説明】

１０計算機本体１１表示内容指示部１２工程設計部１３シミュレータ部１４部品結合関係変更手段１５データベース１６プリンタ１７表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡本三喜雄栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所リビング機器事業部冷熱本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】設計情報を入力する手段と、入力情報に
基づき所要の設計工程を行う手段と、指示された表示内
容を表示する手段とを備え、複数の部品から構成される
製品を製造する製造工程の設計支援装置において、複数の前記部品のＣＡＤデータに基づき、複数の前記部
品相互の結合関係と組立先行関係とを前記表示手段に表
示させながら、該部品の結合関係を変更する部品結合関
係変更手段と、少なくとも入力により得られた工程数，前記ＣＡＤデー
タに基づき、前記製品の製造工程設計をする製造工程設
計手段とを備えたことを特徴とする製造工程の設計支援
装置。
【請求項２】設計情報を入力する手段と、入力情報に
基づき所要の設計工程を行う手段と、指示された表示内
容を表示する手段とを備え、複数の部品から構成される
製品を製造する製造工程の設計支援装置において、複数の前記部品のＣＡＤデータに基づき、複数の前記部
品相互の結合関係と組立先行関係とを前記表示手段に表
示させながら、該部品の結合関係を変更する部品結合関
係変更手段と、少なくとも入力により得られた工程数，前記ＣＡＤデー
タに基づき、前記製品の製造工程設計をする製造工程設
計手段と、前記製造工程設計手段による設計結果に応じた工程モデ
ルを作成し、この工程モデルによりシミュレーションを
実行するシミュレーション手段とを備えたことを特徴と
する製造工程の設計支援装置。
【請求項３】部品結合関係変更手段は、入力された製
造工程の工程数に合致するように該部品の結合関係を変
更するものであることを特徴とする請求項１または２記
載のいずれかの製造工程の設計支援装置。