JPS62216006A - 板金加工用の自動プログラミング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、金属加工機械群へ荷する加工ジョブの負荷
バランスを調整していわゆるロスタイムを最小化し、加
工機械群を最大効率で稼働させることができる板金加工
用のＣＡ　Ｍ　（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄ　　Ｍａ
ｎｕｆａｃｔｕｒｉｎａ）にｌＩＩ？ｌる。

［発明の背景技術とその問題点］ 従来の板金加工用のＣＡＭは、該ＣＡＭに、製品の形状
及び製品の取り数等製品情報を入力し、ネスティングを
行って、各機械に、母材１枚当りのＮＯデータ、即ちシ
ートデータを出力することができる自動プログラミング
装置を主体として構成されている。

一方、板金加工においては、工場監督者が、各機械の遊
びを少なくしラインのロスタイムを削減させ、機械の稼
動率を最大とするよう努力している。

しかし、ＦＭＳ化の進展する板金加工においては、製品
数も多くライン中での母材の流れ、或いは製品の流れが
複雑であるがため、工場監督者の直観的手法では実際ラ
インに十分に対処しきれないのが実情である。ここに、
加工ジョブの流れに起因するロスタイムは理想的加工状
態と比較して全加工時間の２０〜３０％を占めるもので
ある。。

そこで、前記ＣＡＭにスケジュール機能を持たせ、ジョ
ンソン法等数学的手法を用いて板金加工ラインを最大効
率で稼働させるスケジュールを組ませることはできない
かということが思慮される。

ジョンソン法は、例えば、２台の機械で順次加工される
３つの製品Ａ、Ｂ、Ｃについて最小加工時間を算出する
が如きスケジューリング法であるが、これについては、
１９８１年４月２５日朝１１店発行、依田浩著の［工学
系のためのＯＲＪ第４章に詳しい。

しかしながら、ジョンソン法等数学的手法を用いたスケ
ジューリング法には、次の如きの問題点がある。

■　板金加工では、材料としての母材（板材）に多数の
製品が含まれるので、製品と素材とが１：１に対応する
ことを前提とした従来の数学的手法は、板金加工ライン
にはそのままでは適用できない。

■　数学的手法は、条件が簡単、極めて明瞭である場合
にのみ成立するので、板金加工ラインのｌＩＮな条件を
入力することができず、数学的手法で得られた結果は板
金加工ラインの実情に即しない。

■　加工中、いわゆる割り込み作業を処理させるのが難
しい。例えば、機械に成る状況下で故障が起きたような
場合、そのような状況を考慮して再スケジュールさせる
のが難しい。

［発明の目的コ この発明は上記問題点を改善し、板金加工の実情に即し
、ロスタイムの少ないスケジュールを組むことができる
板金加工用のＣＡＭを提供することを目的とする。

［発明の概要］ 上記目的を達成するために、この発明では、最終製品を
パーツ、ライン中を流れる一塊りの母材群をジョブと定
義し、数学的手法を用いてスケジュールの理論解を得る
と共に、この理論解で得られたジョブの流れを実際加工
ラインでシミュレートすることにより、実際加工に即し
た最適スケジュールを得るようにした。

［発明の実施例］ 第１図は、この発明の一実施例に係る板金加工用のＣＡ
Ｍのブロック図である。第２図は該ＣＡＭの処理概要を
示すフローチャートである。

図示の如く、ＣＡＭｌは、情報入力部３と、パーツデー
タ算出部５と、ネスティング部７と、パーツ加工時間推
定部９と、スケジュールの理論解演算部１１と、スケジ
ュール援助部１３と、ガントチャート作成部１５と、最
適ガントチャート抽出部１７と、情報出力部１９と、を
有して構成されている。

情報入力部３は、キーボード、図形入力装置等備えて成
り、ここから製品情報と、ライン情報とが入力される。

製品情報は、例えば、加工種別と、製品形状と、取り数
である。ライン情報は、機械の配列と、その順位と、各
機械に備えられたバッファ（ローダ。

アンローダ）と、その能力並びに、搬送機械とその能力
等板金加工ラインの諸々の条件である。

パーツデータ算出部５は、前記情報入力部から加工Ｕ上
り図面を入力し、ここでパーツデータを算出する。パー
ツデータは、製品１個を得るのに必要な諸工程の内で、
一つの機械を稼動させるためのＮＧデータである。

ネスティング部７は、前記製品情報を入力し、ここで、
いわゆるネスティング処理を行う。

パーツ加工時間推定部９は、所定の製品を所定の機械で
加工するに要する時間を推定する。ただし、この推定時
間は、段取り時間等を含めたものではなく、ただ単に、
当該製品を当該機械で加工するに要する単独の時間であ
る。この時間は、例えば、タレットパンチプレスでは一
つのパーツを加工するに要する時間であり、又例えば、
レーザ切断機械では、切断長さに切断速度で除した値と
なる。ここで注記すべきは、前記入力部３において、当
該製品を加工するために指定機械は２種以上指定可能で
あるということである。この場合、パーツ加工時間推定
部は、指定された複数の機械毎に加工時間を推定する。

スケジュールの理論前演算部１１は、ジョンソン法等数
学的手法を用いて、理論的なスケジュールを立てるもの
である。

このために、本例では、ライン上を一塊に流し得る同一
シートパターンの母材鮮を単位ジョブに設定した。例え
ば、搬送装置の最大搬送数がシート材５０枚である場合
、１単位ジョブの最大は、シートパターンが同一である
ことを条件として母材５０枚までである。

ここで、理論前演算部１１は、複数のジョブを効率良く
ラインに流すためのスケジュールを組むが、ここで注記
すべきは、このようにして組まれたスケジュールは必ず
しも現場ラインにそのまま適合できるとは限らないこと
である。

ガントチャート作成部１５は、前記スケジュールの理論
前演算部１１で演算された理論前に、前記情報入力部３
から入力されたライン情報に基いて、各要素の時間成分
を加え、実際ラインに即したガントチャートを作成する
。よって、このガントチャートは実際ラインに即し、即
実行可能のタイムチャートとなる。ただし、かくして得
られたガントチャートは、必ずしも最適とは限らない。

何故ならば、現在確立されている数学的手法は、今後改
善されることを考慮したとしても、必ずしも、全てのラ
イン状況を包含し得ないからである。

スケジュール援助部１３は、前記スケジュールの理論前
演算部１１で演鐸されたスケジュールを理論的塁木解と
考えて、その理論前の周辺（近傍）の解を求める。言い
換えれば、各種条件下でジョブの流れを変更し、理論前
のスケジュールを組み換える事によって各種の解を求め
る装置である。

ジョブの流れの変更は、ジョブの組合せ変更、並びに、
機械種の変更を基本としながら、場合によっては、ジョ
ブの分解をも含む。ジョブの分解は、例えば母材５０枚
に相当するジョブを２０枚と３０枚とに分け、２０枚は
１台目の機械に、後の３０枚は他の機械に割り撮る如き
処理である。

又、機械種の変更は、例えば、タレットパンチプレスで
加工すべき母材の１部をレーザ切断機械に変更するが如
き処理である。機械変更の可否は、前記情報入力部３で
予め指定されている。

ガントチャート作成部１５は、前記のスケジュールの理
論前演算部１１でスケジュールされた理論前に基いてガ
ントチャートを作成する他、スケジュール援助部１３で
得られたスケジュールについてもてヂャート化する。

最適ガントチャート抽出部１７は、前記ガントチャート
作成部１５で作成されたガントチャートのうち、例えば
、全作業時間が最小のものを抽出し、これを最適ガント
チャートとして、ネスティング部７及び情報出力部１９
に出力する。ネスティング部は、この情報に基いて加工
機械に応じたシートデータを出力する。

情報出力部１９は、前記ネスティング部７からシートデ
ータを入力すると共に前記最適ガントチャート抽出部１
７から最適ガントチャートを入力し、ＮＣデータと、作
業指示書を出力する。ＮＣデータは、オンライン又はオ
フラインで各機械に提供される。作業指示書には母材の
設定、各機械作動順序や付属設備のタイミング調整等が
指示される。

以上の構成のＣＡＭｌの処理の内容を、第２図フローチ
ャートを用いて要約する。

ステップ２０１はパーツデータ算出部５のパーツデータ
算出処理を示している。

ステップ２０３はネスティング部７のネスティング処理
を示しいる。ネスティング情報には、製品座標データ、
シートパターン別枚数の他、金型情報が含まれる。

ステップ２０５はステップ２０３で処理されたネスティ
ング情報を機械別データに仕分けする。

仕分けされたデータは前記のシートデータとなるもので
ある。

ステップ２０７はパーツ加工時間推定部９の単位製品の
加工時間の推定を行う処理を示している。

ステップ２０９はスケジュールの理論解演算部１１の行
う処理を示している。

ステップ２１１はガントチャート作成部１５の第１段階
の処理を示している。即ち、ここでは、ステップ２０９
で求められた理論スケジュールに従って、これにライン
情報を適用し、理論的ガントチャートが作成されること
になる。

ステップ２１３．２１５は、スケジュール援助部１３及
びガントチャート作成部１５の行う処理を示している。

即ち、ここでは、論理解であるジョブのジョブの分解、
機械の変更等を行って、スケジュールの組み直し作業が
行われ、各スケジュールについてガントチャートが作成
されるものである。

ステップ２１５の判断処理は、一般には、回数（例えば
３０回）指定で十分である。なお、ステップ２１５の判
断条件として、ガントチャートから（ｑられる全加工時
間が、所定値以下であることを条件化しておいても良い
。

ステップ２１７は最適ガントチャート抽出部１７の処理
を示している。情報出力部１９は、この処理に基いてガ
ントチャート、即ち、加工順序を出力し、又、作業手順
書と、そのときの機械別稼蝕率を出力させることも可能
である。

以上の構成のＣＡＭｌの実際使用例を第３図〜第６図を
用いて詳述する。

第３図は、板金加工ラインの１例を示す機械配ａ図であ
る。

板金加工ライン２１には、図示の如く、タレットパンチ
プレス２３と、レーザ切断機械２５と、Ｌ型シャー２７
とが配置され、各機械の前後には、５０枚の母材を備蓄
可能のローダ、アンローダ２３Ｌ、２３Ｕ、２５Ｌ、２
５Ｕ、２７Ｌが億えられている。

ローダ２３Ｌ、２５Ｌは台車走行路２９と面しており、
台車走行路２９は母材倉庫（クレーン）３１とも而して
おり、台車走行路２９上を台車３３が走行する。前記ア
ンローダ２３Ｕ、２５Ｕと前記り型シャーのローダ２７
Ｌとの間には搬送路３５が設けられ、Ｌ型シャー２７の
製品搬出側には製品搬出路３７が接続されている。

第４図（ａ）ｉｂ）に示すように、前記ネスティング部
７において、２種のシートパターンＳ＋　、８２が得ら
れたとする。シートパターンＳ１は、製品Ａと製品Ｂと
を含むものであり、製品Ａは２つの穴Ｈ１，１−１２を
有している。製品Ｂは穴ｔ（＋、Ｈ２に加え穴Ｈ３を有
している。母材は２００枚必要であるとする。シートパ
ターンＳ２は、楕円Ｈ４を明けた製品Ｃを多数配置する
ものである。母材は１０枚必要であるとする。

ここに、オ゛ベレータは、シートパターンＳ２はレーザ
切Ｉｇｉｍ械でしか作業できないが、シートパターンＳ
１は、タレットパンチプレス以外にレーザ加工機械で加
工しても良い旨を情報入力部３に入力しているとする。

スケジュールの理論解演算部１１は、シートパターンＳ
１について、母材５０枚を単位ジョブに設定し、４組の
ジョブＪ１〜Ｊ４をタレットパンチブレスで加工するよ
うスケジュールする。又、シートパターンＳ２について
は１０枚の母材を単位ジョブＪ５に設定し、これをレー
ザ切断機械で加工するようスケジュールする。

ガントチャート作成部１５は、上記スケジュールに基い
て、これに、ライン情報を加味し、第５図に示したよう
なガントチャートを作成する。

第５図に示したガントチャートは、実際のライン情報を
加味しており、これをそのままラインに投入することが
可能である。

第５図に示したガントチャートによれば、タレットパン
チブレス２３は、ジョブＪ＋　＊　Ｊ２　、　Ｊ３、Ｊ
４の順で、各ジョブＪ１〜Ｊ４の間に段取り時間（金型
交換時間を含む）ないし準備時間Ｔ＋　、Ｔ２　、Ｔ３
　、Ｔ４を介して各ジョブを処理する一方、レーザ切断
機械２５は、段取り時間Ｔ５経過後にジョブＪ５を処理
するようになる。第３図に示したＬ型シャー２７は、各
ジョブＪ＋−Ｊ５が処理された後に稀かの段取りないし
準＠時間を介して、製品切断作業を行うようになる。全
加工時間は１００Ｔであるとする。

このように、本実施例に係るガントチャートは、実際の
ラインに即しており、これをそのままラインへ投入する
ことが可能である。

而して、本例では、前記したように、第４図像）に示し
たシートパターンＳ１は、レーザ切断機械２５で加工し
ても良いことが指示されている。

そこで、スケジュール援助部１３は、ジョブＪ４の加工
機械を変更し、次いで、ジョブＪ３を分割し、最終的に
は第６図に示したようなスケジュールをする。

第６図は、スケジュール援助部１３による最終スケジュ
ールをガントチャート化したものである。

本例では、タレットパンチブレス２３でジョブＪ１、Ｊ
２と、前記のジョブＪ３を分解して形成されたジョブＪ
３　　＜ＦＩＬ材４０枚）とが加工され、レーザ切断機
械で、前記ジョブＪ５に相当するジョブＪ４と、前記ジ
ョブＪ４が機械変更されて移行されたジョブＪ５と、前
記ジョブＪ３が分割されてその１部が移行されたジョブ
Ｊａ（１０枚）とが加工されるようになる。

第６図に示したガントチャートによれば、全体加工時間
は、第５図のものに対し７６Ｔとなる。

タレットパンチブレス２３、レーザ切１ｇ１ｍ械２５、
Ｌ型シャー２７がそれぞれ複数台づつ配置される場合で
も、同様にシミュレートすることができることは勿論で
ある。この場合、同一機械群の間でジョブの割り振りを
行うことができるものである。これら機械以外に、例え
ば、折曲げ機械やブレス機械が導入される場合であって
も、同様にシミュレートできることも勿論である。

本例に示したシミュレータによれば、複数機械のうち１
台の機械が故障したとしても、これら故障状況を情報入
力部３に入力可能であり、容易に再スケジュール可能で
ある。同様に製品追加、削除等についても容易にスケジ
ュール可能であることは勿論である。

［発明の効果］ 以上の通り、この発明に係るＣＡＭによれば、板金加工
の機械群の負荷バランスを母材投入の流れをコニ／トロ
ールする事によって実際に即して最適に調整する事が可
能となり、従って導入設備の付加価値を２０％前後も高
める事が実際に可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係るＣＡＭのブロック図、 第２図は上記ＣＡＭの処理内容を示すフローチャート、 第３図は板金加工ラインの１例を示す機械配置図、 第４図（ａ）、（ｂ）はシートパターンの１例を示す説
明図、 第５図及び第６図は、ガントチャートの１例を示す説明
図である。 １・・・ＣＡＭ ３・・・情報入力部 ５・・・パーツデータ鋒出部 ７・・・ネスディング部 ９・・・パーツ加工時間推定部 １１・・・スケジュールの理論解演算部１３・・・スケ
ジュール援助部 １５・・・ガントチャート作成部 １７・・・最適ガントチャート抽出部 １９・・・情報出力部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 製品形状及び製品の取り数等製品情報と板金加工の機械
   構成等ライン情報とを入力する情報入力部と、製品の形
   状情報に基いて製品のパーツデータを算出するパーツデ
   ータ算出部と、前記製品情報に基いてネスティングを行
   うネスティング部と、前記パーツデータ算出部で算出さ
   れたパーツデータに基いて単位製品の加工時間を推定す
   る加工時間推定部と、数学的手法に基いて複数母材で形
   成されるジョブの実行順位を決定し板金加工のスケジュ
   ールの理論解を求める理論解演算部と、該理論解演算部
   におけるジョブの流れの変更を行うスケジュール援助部
   と、前記理論解演算部及び前記スケジュール援助部で得
   られたジョブの流れに加工時間及び実際機械状況を適合
   しガントチャートを作成するガントチャート作成部と、
   該ガントチャート作成部で作成されたガントチャートの
   うちから最適ガントチャートを抽出する最適ガントチャ
   ート抽出部と、該抽出部で抽出されたガントチャートを
   出力する情報出力部と、を備えて構成される板金加工用
   のＣＡＭ。