JPWO2007105298A1 - 製造システム開発支援装置 - Google Patents

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Abstract

製造システム開発支援装置は、管理装置が製造管理する製造実行システムにおいて製造可能な品目に該品目の仕様の範囲が属性として付加された品目オブジェクトと、上記品目を製造することのできる作業に該作業の製法の範囲が属性として付加された作業オブジェクトと、上記製造実行ラインに具備された資源の該資源の能力の範囲が属性として付加され、上記作業オブジェクトと関係付けられた資源オブジェクトと、を格納する製造システム情報格納装置を備える。

Description

この発明は、製造装置など生産に必要な機能の情報が設備設計または工程設計に利用できるように格納された製造システム開発支援装置および製造実行システムに関する。
従来、生産設備として実際にワークの加工、洗浄、運搬などに携わる各種の工作機械や段取装置、洗浄装置、作業指示装置、搬送装置などの制御対象設備と、これらの制御対象設備の運用のための加工日程計画や加工順序情報、使用予定治具情報などの基本情報を処理して運転スケジュールを作成しながらこれらの制御対象設備を統括的に運転制御する制御装置とが、ネットワークで接続された構成を有するフレキシブル生産システムが提案されている。
このようなフレキシブル生産システムの一例として、制御装置を制御対象設備の機能要素ごとに分割して複数配置して、機能要素ごとに制御対象設備の運転制御を行うようにすると共に、制御対象設備の運転制御に用いられる制御情報伝送用の通信回線と、フレキシブル生産システムの運用管理に用いられる運用情報伝送用の通信回線とを別々に設けて、システム全体としての情報の流れを円滑に且つ高効率に行うシステムがある（たとえば、特許文献１参照）。
また、製造システムを構成する設備装置や管理装置の仕様書や設計書などの設計情報を電子データとして格納するようにし、過去に設置された設備装置や管理装置の仕様書や設計書などの設計情報を流用することができ、設備装置と管理装置間のデータ変換を支援することで、データ変換プログラム作成作業の負荷を軽減している（例えば、特許文献２参照）。
特開平１−２３４１４３号公報 国際公開２００５／０７８５４２号パンフレット
しかし、管理装置が必要とする設備装置のデータの一覧やデータの構成、各製造工程に使われる設備装置の割付等、データアクセス対象の情報を提供する仕組みはなく、これらの情報を管理装置上の管理機能に設定する必要がある。
この発明の目的は、管理装置が製造管理するときに必要とする設備装置の仕様、設備装置を割り付け作業の製法などの製造システム情報を管理装置が利用できる形式で提供する製造システム開発支援装置を提供することである。
この発明に係わる製造システム開発支援装置は、管理装置が製造管理する製造実行システムにおいて製造可能な品目に該品目の仕様の範囲が属性として付加された品目オブジェクトと、上記品目を製造することのできる作業に該作業の製法の範囲が属性として付加された作業オブジェクトと、上記製造実行ラインに具備された資源の該資源の能力の範囲が属性として付加され、上記作業オブジェクトと関係付けられた資源オブジェクトと、を格納する製造システム情報格納装置を備える。
この発明に係わる製造システム開発支援装置の効果は、管理装置が工程スケジュールを作成するときに利用できる工程情報と割付情報とが品目オブジェクトの属性に付加された仕様の範囲を参照して該当する品目を選択することにより、品目オブジェクトに関係付けられた作業オブジェクト、作業オブジェクトに関係付けられた資源オブジェクトを引き出し、それを用いて作成することができる。
この発明の実施の形態１に係わる製造システム開発支援装置が配備された製造実行システムの構成図である。 生産の工程をオブジェクトで表現することを説明するフロー図である。 ツリー状に関係付けた品目オブジェクトの例である。 鉄旋盤加工オブジェクトのケーパビィティの例である。 図４にアルミ旋盤加工オブジェクトのケーパビィティを追加した例である。 図５にキー溝加工オブジェクトおよび複合加工オブジェクトのケーパビィティを追加した例である。 図６のケーパビィティを用いて資源オブジェクトを割り付けた例である。 ＮＣ旋盤Ａオブジェクトのケーパビリティを図示した図である。 ＮＣ旋盤ＡオブジェクトのケーパビィティをＸＭＬで記述したコード表のヘッダ部である。 ＮＣ旋盤ＡオブジェクトのケーパビィティをＸＭＬで記述したコード表のプロファイルボディ部である。 焼入れ機Ａのケーパビリティを図示した図である。 品目オブジェクト、作業オブジェクトおよび資源オブジェクトに関するＣａｐａｂｉｌｉｔｙのプロファイルの構造図である。 実施の形態１に係わる製造システム開発支援装置の機能ブロック図である。 工程情報および割付情報を生成する手順を説明するためのフロー図である。 工程のルートを抽出して工程情報を生成する手順を示す図である。 作成された工程情報の例である。 工程情報および割付情報の他の例である。 製造ラインの要求仕様から工程設計を行い、システムインテグレーションされた製造ラインのケーパビィティを作成する流れを説明するための図である。 この発明の実施の形態２に係わる製造システム開発支援装置の機能ブロックである。 資源を４つの階層に分類した様子を示す図である。 製造システム情報を４つの階層に分類した図である。 資源に関するドメインオブジェクトである。 作業に関するドメインオブジェクトである。 階層モデルにおける資源情報、品目情報、作業情報オブジェクト間の関係を表した図である。 階層モデルにおける指示情報オブジェクトと製造システム情報間の関係を表した図である。 この発明の実施の形態３に係わる製造実行システムの構成図である。 実施の形態３に係わる管理装置の機能ブロック図である。 この発明の実施の形態４に係わる製造実行システムの構成図である。 実施の形態４に係わるコントローラの機能ブロック図である。 製造アプリケーション用サービスインターフェースモデルを用いて定義したＭＥＳＸメッセージのモデルを示す。 ＭＥＳＸｌｏａｄＲｅｃｉｐｅメッセージ構造を示す。 実施の形態４において管理装置からコントローラに送信するＸＭＬファイルである。 実施の形態４においてコントローラから管理装置に送信するＸＭＬファイルである。 実施の形態５に係わる製造システム情報格納装置に格納されるまたは読み出される製造システム情報のコード表である。 製造システム情報をＩＳＯ１５７４５標準のフレームワークに準じて記述したコード表の内のプロファイルヘッダーのコードである。 製造システム情報をＩＳＯ１５７４５標準のフレームワークに準じて記述したコード表の内のｒｅｓｏｕｒｃｅのコードである。 製造システム情報をＩＳＯ１５７４５標準のフレームワークに準じて記述したコード表の内のｐｒｏｃｅｓｓのコードである。 製造システム情報をＩＳＯ１５７４５標準のフレームワークに準じて記述したコード表の内のｉｔｅｍのコードである。 製造システム情報をＩＳＯ１５７４５標準のフレームワークに準じて記述したコード表の内のｏｐｅｒａｔｉｏｎのコードである。 製造システム情報をＩＳＯ１５７４５標準のフレームワークに準じて記述したコード表の内のｔｒａｎｚａｃｔｉｏｎのコードである。 製造システム情報をＩＳＯ１５７４５標準のフレームワークに準じて記述したコード表の内のｍｅｓｓａｇｅのコードである。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わる製造システム開発支援装置が配備された製造実行システムの構成図である。
この発明の実施の形態１に係わる製造システム開発支援装置１は、図１に示すように、製品を製造する設備装置２とその設備装置２を管理する管理装置３とがネットワーク４を介して接続され、データ交換を行う製造実行システム（Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ、以下「ＭＥＳ」と称す）５に係わり、設備装置２の新設や管理装置３の管理作業を支援する。
設備装置２は、図１に示すように、搬送を行う搬送設備機械６ａ、製造を行う製造設備機械６ｂまたは検査を行う検査設備機械６ｃなどと、搬送設備機械６ａ、製造設備機械６ｂまたは検査設備機械６ｃなどをそれぞれ運転制御し、ネットワーク４を介して管理装置３と通信を行うコントローラ７から構成されている。
管理装置３は、製造実績管理、設備保守保全、作業者管理、プロセス管理、品質管理、製造指示、データ収集、物流制御等の製造管理アプリケーションプログラムを実行し、ネットワーク４を介して設備装置２と通信を行い、データ収集やレシピ等のデータ転送、パラメータ設定または実行指示を行い、コンピュータにより構成されている。
この製造システム開発支援装置１の説明に先立って、生産活動の表現について説明する。詳しくは、西岡著、「Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ Ｐａｒｔ １」２００５年１０月に開示されている。
生産活動は、図２に示すように、品目（ｉｔｅｍ）オブジェクト、作業（ｐｒｏｃｅｓｓ）オブジェクト、資源（ｒｅｓｏｕｒｃｅ）オブジェクトからなる３種類のオブジェクトを用いて表される。なお、作業オブジェクトに投入される品目を投入品目、作業オブジェクトから産出される品目を産出品目と称する。但し、産出品目も次に行われる作業に対しては投入品目となる。
品目（ｉｔｅｍ）オブジェクトは、生産活動によって消費または生成される対象で、生産活動の前後で、その数量や性質が変更される。例えば、製品、部品、モジュール、ユニット、仕掛品、材料、資材などである。
作業（ｐｒｏｃｅｓｓ）オブジェクトは、生産活動の構成要素であり、具体的な生産方法を表す単位で、ある時間幅をもち付加価値を与える。１つの作業（ｐｒｏｃｅｓｓ）オブジェクトの内部に、より詳細な単位の複数の作業（ｐｒｏｃｅｓｓ）オブジェクトを持つことがある。
資源（ｒｅｓｏｕｒｃｅ）オブジェクトは、生産活動を実行するうえで不可欠な機能の提供者で、生産活動の期間中にその能力が利用されるが、終了後には再び利用可能となる。例えば、設備、機械、装置、作業者、ツールなどである。
次に、品目、作業、資源オブジェクトの属性のうち、自身または他のオブジェクトとの間で関係が成り立つか否かを判断するために使用できるケーパビリティの属性について説明する。ケーパビリティ（Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）とは、品目オブジェクトでは、その品目の仕様の範囲であり、作業オブジェクトでは、その作業の仕様の限界値である。また、資源オブジェクトでは、製造可能な品目の範囲や制約条件を意味し、品目オブジェクトと作業オブジェクトまたは仕様（ｓｐｅｃ）オブジェクトにより指定することができる。
図３は、バー材とシャフトとの品種ツリーで表した品目オブジェクトである。
最初に品目オブジェクトについて、図３を参照して説明する。
品目オブジェクトは、品種毎にツリー構造に設定されている。例えば、図３に示す材料Ｍオブジェクトはｎａｍｅ属性がバー材のオブジェクトであり、材料Ｍオブジェクトをルートに持つオブジェクトツリーはバー材の品種ツリーを示す。材料Ｍオブジェクトを親（ｐａｒｅｎｔ）ロール関連に持つ材料Ｍ１オブジェクトと材料Ｍ２オブジェクトは材料Ｍオブジェクトの子オブジェクトであり、親オブジェクトである材料Ｍオブジェクトの情報を参照する。また、材料Ｍ２オブジェクトは材質属性が鉄のオブジェクトであり、親（ｐａｒｅｎｔ）ロール関連に持つ２つの子オブジェクトである材料Ｍ２．１オブジェクトと材料Ｍ２．２オブジェクトが情報を参照する。材料Ｍ２．１オブジェクトは外径属性が５０ｍｍである。材料Ｍ２．２オブジェクトは外径属性が４０ｍｍである。
また、図３に示す品目Ｃオブジェクトはｎａｍｅ属性がシャフトのオブジェクトであり、品目Ｃオブジェクトをルートに持つオブジェクトツリーはシャフトの品種ツリーを示す。品目Ｃオブジェクトを親（ｐａｒｅｎｔ）ロール関連に持つ品目Ｃ１オブジェクトと品目Ｃ２オブジェクトは品目Ｃオブジェクトの子オブジェクトであり、親オブジェクトである品目Ｃオブジェクトの情報を参照する。また、品目Ｃ１オブジェクトは強度属性が１０ｋｇ／ｍｍ2以上のオブジェクトであり、親（ｐａｒｅｎｔ）ロールを関連に持つ２つの子オブジェクトである品目Ｃ１．１オブジェクトと品目Ｃ１．２オブジェクトが情報を参照する。品目Ｃ１．１オブジェクトはオプション属性がキー溝である。品目Ｃ１．２オブジェクトはオプション属性がねじ溝である。
このように品目オブジェクトが親オブジェクトから子オブジェクトへと順次詳細な仕様に分解するツリー状に構成されているので、同一品種の品目オブジェクトの中から必要とする品目を容易に検索することができる。
図４は、材料Ｍ２オブジェクトと品目Ｃ１オブジェクトとに関連する鉄旋盤加工オブジェクトを追加したものである。
品目オブジェクトは、それを消費するまたは生成する作業オブジェクトと関連付けられている。例えば、図４に示すように、材料Ｍ２オブジェクトは、消費される（ｃｏｎｓｕｍｅｄ）ロールを関連に持ち、消費する（ｃｏｎｓｕｍｅ）ロールを関連に持つ鉄旋盤加工オブジェクトと関連付けられている。
また、品目Ｃ１オブジェクトは、生成される（ｐｒｏｄｕｃｅｄ）ロールを関連に持ち、生成する（ｐｒｏｄｕｃｅ）ロールを関連に持つ鉄旋盤加工オブジェクトと関連付けられている。
図５は、図４に材料Ｍ１オブジェクトと品目Ｃ２オブジェクトとに関連するアルミ旋盤加工オブジェクトを追加したものである。
材料Ｍ１オブジェクトは、図５に示すように、消費される（ｃｏｎｓｕｍｅｄ）ロールを関連に持ち、消費する（ｃｏｎｓｕｍｅ）ロールを関連に持つアルミ旋盤加工オブジェクトと関連付けられている。
また、品目Ｃ２オブジェクトは、生成される（ｐｒｏｄｕｃｅｄ）ロールを関連に持ち、生成する（ｐｒｏｄｕｃｅ）ロールを関連に持つアルミ旋盤加工オブジェクトと関連付けられている。
図６は、図５に品目Ｃ１．１オブジェクトに関連するキー溝加工オブジェクトと複合加工オブジェクトとを追加したものである。
品目Ｃ１．１オブジェクトは、図６に示すように、２つの生成される（ｐｒｏｄｕｃｅｄ）ロールを関連に持ち、生成する（ｐｒｏｄｕｃｅ）ロールを関連に持つキー溝加工オブジェクトと複合加工オブジェクトと関連付けられている。このキー溝加工オブジェクトは、消費する（ｃｏｎｓｕｍｅ）ロールを関連に持ち、消費される（ｃｏｎｓｕｍｅｄ）ロールを関連に持つ品目Ｃ１オブジェクトと関連付けられている。また、複合加工オブジェクトは、消費する（ｃｏｎｓｕｍｅ）ロールを関連に持ち、消費される（ｃｏｎｓｕｍｅｄ）ロールを関連に持つ材料Ｍ２オブジェクトと関連付けられている。
このように品目オブジェクトがツリー構造に設定され、それに関連付けられて作業オブジェクトが設定されている。
図７は、図６に作業オブジェクトに関連する資源オブジェクトを割付たものである。
資源オブジェクトのケーパビリティは、投入する品目オブジェクト、作業オブジェクトおよび産出する品目オブジェクトにより構成される。例えば、材料Ｍ２の品目オブジェクトを投入し、鉄旋盤加工を行い、品目Ｃ１の品目オブジェクトを産出するための資源オブジェクトは、品目オブジェクトの情報と作業オブジェクトの情報を用いてカタログなどの資源情報を検索して満たす情報の資源オブジェクトを作業オブジェクトと関連付けたものである。この鉄旋盤加工オブジェクトは、旋盤１と旋盤２の２つの資源オブジェクトが割り付けられている。
このようにして、図２に示すように、品目オブジェクトを選択することにより、品目オブジェクトを消費または生成する作業オブジェクトを関連に基づいて選択することができ、さらに資源オブジェクトを指定（ａｓｓｉｇｎ）することができる。
そして、作業（ｐｒｏｃｅｓｓ）オブジェクトに資源（ｒｅｓｏｕｒｃｅ）オブジェクトを割り付けた情報は、情報交換プロファイルに記述され、資源オブジェクトのケーパビリティを示す。資源オブジェクトのケーパビリティは、作業オブジェクトと関連付けられ、作業オブジェクトに品目オブジェクトが関連づけられているので、割付けられた資源オブジェクトが実現できる仕様の範囲やその資源を用いたときの各種製造情報（例えば、製造時間や製造コスト、必要とする材料や条件）も含まれる。
資源オブジェクトのケーパビィティは、製造設備の設計に利用されたり、より大きな製造設備を構築するときに使われたり、製造ラインの工程設計に用いたりすることができる。
次の例として切削工程に関して、図８を参照して説明する。図８は、切削工程に係わる各オブジェクトのケーパビリティを説明するための図である。
品目オブジェクトとして、例えば、実行ワークとしてのバー材オブジェクトを例にあげて説明する。バー材オブジェクトは、仕様（ｓｐｅｃ）としての加工可能な線材の径オブジェクトが関係している。そして、加工可能な線材の径オブジェクトの属性として原材料径の最大が設定されている。
また、実行ワークとしてのワッシャーオブジェクトは、仕様（ｓｐｅｃ）としてのワッシャー外径オブジェクトと仕様（ｓｐｅｃ）としてのワッシャー内径オブジェクトとが関係している。
次に、作業オブジェクトとして、単位作業としてのワッシャー切削オブジェクトを例にあげて説明する。
そして、
ワッシャー切削オブジェクトには、処理ユニットとしての利用可能な工具オブジェクト、仕様（ｓｐｅｃ）としての切り出し時間オブジェクト、仕様（ｓｐｅｃ）としてのワッシャー外径制約オブジェクト、仕様（ｓｐｅｃ）としてのワッシャー内径制約オブジェクト、価格（ｐｒｉｃｅ）としての切削コストオブジェクトが関係付けられている。
利用可能な工具オブジェクトの属性として工具幅０．５ｍｍが設定されている。また、ワッシャー外径制約オブジェクトの属性としてワッシャー製造外径がバー材原材料径から０．２減算した値より小さいという条件式で設定されている。また、ワッシャー内径制約オブジェクトの属性としてワッシャー製造内径がバー材原材料径から５減算した値より小さく、工具幅の１．５倍より大きいという条件式で設定されている。切り出し時間オブジェクトの属性として作業時間が数式（作業時間＝（設備係数）×｛（原材料径）−（製造外径）｝＋（設備係数）×（製造内径））で設定されている。
また、ワッシャー切削オブジェクトは、バー材オブジェクトを消費し、ワッシャーオブジェクトを生成する。
次に、資源オブジェクトとして、作業ユニットとしてのＮＣ旋盤Ａオブジェクトを例にあげて説明する。
ＮＣ旋盤Ａオブジェクトは、ワッシャー切削オブジェクトから割り付けられ（ａｓｓｉｇｎ）、仕様（ｓｐｅｃ）としての設備係数オブジェクトが関係付けられている。ＮＣ旋盤Ａオブジェクトを選択すると、ワッシャー切削オブジェクトから割り付けられ（ａｓｓｉｇｎ）ているし、利用可能な工具オブジェクト、ワッシャー外径制約オブジェクト、ワッシャー内径制約オブジェクト、切り出し時間オブジェクト、切削コストオブジェクトが関連付けられ、バー材オブジェクトを消費し、ワッシャーオブジェクトを生成することが分かる。
これらの情報が、ＮＣ旋盤Ａオブジェクトのケーパビィティである。このＮＣ旋盤Ａオブジェクトのケーパビィティは、設備係数という仕様やワッシャー研削作業に関連して切り出し時間、切削コストなどの製造条件も含まれている。
このＮＣ旋盤ＡオブジェクトのケーパビィティをＸＭＬで記述したコード表を図９、図１０に示す。なお、小なり（＜）の不等式をＸＭＬで記述する場合、（＆ｌｔ；）で記述する。
次の例として焼入れ工程に関して、図１１を参照して説明する。図１１は、焼入れ工程に係わる各オブジェクトのケーパビリティを説明するための図である。
実行ワークとしてのワッシャーオブジェクトは、図８のワッシャーオブジェクトと同一であり、説明は省略する。また、実行ワークとしてのワッシャーオブジェクトは、仕様（ｓｐｅｃ）としての強度オブジェクトが関係している。そして、強度オブジェクトの属性として強度が設定されている。
単位作業としての前段取りオブジェクトには、仕様（ｓｐｅｃ）としての窯詰め時間オブジェクトが関係し、窯詰め時間オブジェクトの属性として時間が設定されている。また、前段取りのオブジェクトは、ワッシャーオブジェクトを消費し、単位作業としてのワッシャー焼入れオブジェクトに先行する。
また、ワッシャー焼入れオブジェクトは、仕様（ｓｐｅｃ）としての焼入れ時間オブジェクトと仕様（ｓｐｅｃ）としての焼入れ個数オブジェクトが関係している。焼入れ時間オブジェクトの属性とじて焼入れ時間が設定されている。また、焼入れ個数オブジェクトの属性として個数の最大が設定されている。ワッシャー焼入れオブジェクトは、前段取りオブジェクトに後続し、ワッシャーオブジェクトを生成する。
作業ユニットとしての焼入れ機Ａオブジェクトには、仕様（ｓｐｅｃ）としての指定可能な焼入れ時間オブジェクト、仕様（ｓｐｅｃ）としての指定可能な冷却温度オブジェクト、仕様（ｓｐｅｃ）としての指定可能な冷却時間オブジェクト、仕様（ｓｐｅｃ）としての指定可能な焼入れ温度オブジェクト、仕様（ｓｐｅｃ）としての指定可能な真空度オブジェクトが関係している。これらのオブジェクトの属性として最大と最小が設定されている。
また、焼入れ機Ａオブジェクトには、前段取りオブジェクトとワッシャー焼入れオブジェクトが関係付けられている。
このように資源オブジェクトは、自身の属性、割り付けられて（ａｓｓｉｇｎ）いる作業オブジェクト、さらに作業オブジェクトが消費または生成する品目オブジェクトの属性により、資源オブジェクトが提供することができる能力量、すなわちＣａｐａｂｉｌｉｔｙが設定されている。
このように設定される品目オブジェクト、作業オブジェクトおよび資源オブジェクトに関するＣａｐａｂｉｌｉｔｙのプロファイルは図１２に示す構造を有している。図１２の例はＩＳＯ１５７４５（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ−Ｏｐｅｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ−）標準のフレームワークを用いている。
次に、この発明の実施の形態１に係わる製造システム開発支援装置１について説明する。
図１３は、この発明の実施の形態１に係わる製造システム開発支援装置の機能ブロックである。
製造システム開発支援装置１は、図１３に示すように、製造システム情報格納装置１０と工程設計・資源割付装置１１を備える。
製造システム情報格納装置１０は、品目オブジェクト格納部１４、作業オブジェクト格納部１５、資源オブジェクト格納部１６、工程情報格納部１７、割付情報格納部１８を備える。
品目オブジェクト格納部１４は、外部から入力される品目オブジェクトを格納する。作業オブジェクト格納部１５は、外部から入力される作業オブジェクトを格納する。資源オブジェクト格納部１６は、外部から入力される資源オブジェクトを格納する。工程情報格納部１７は、工程設計部１９において作成された工程情報を格納する。割付情報格納部１８は、資源割付部２０において作成された割付情報を格納する。
工程設計・資源割付装置１１は、工程設計部１９、資源割付部２０、製造設備構築部２１を備える。
工程設計部１９は、ケーパビリティが設定された品目オブジェクト、作業オブジェクトを用いて工程情報を作成する。
この工程情報を作成するアルゴリズムは以下の通りである。製品設計情報の設計部品表の製品の品目情報を抽出し、品目オブジェクトのツリーを抽出した品目で検索して品目オブジェクトを抽出する。それから、作業オブジェクトを検索して抽出した品目オブジェクトを産出する作業オブジェクトを抽出する。そして、品目オブジェクトを検索して抽出した作業オブジェクトが消費する品目オブジェクトを抽出する。そして、作業オブジェクトが材料または部品の購入の作業オブジェクトになるまでこれを繰り返す。
工程順序（ｒｏｕｔｉｎｇ）が、製品設計情報の要求仕様を満たすことができるか否かを判断する。そして、満たすことができなければ、別のルートの工程設計を行う。逆に、満たしているとき、抽出した品目オブジェクトと作業オブジェクトをまとめて１つのルート当たりの工程情報として製造システム情報格納装置１に格納する。
それから、工程展開ができなくなるまで新しいルートに関する工程情報を生成し、それを製造システム情報格納装置１に格納する。
工程設計部１９において行う工程情報の作成について図１４を参照して説明する。図１４は、製品として品目Ｅがオーダされたとき作成された工程図である。
入力されたオーダで指定されている製品を品目オブジェクトＥとすると、品目オブジェクトＥを生成する作業オブジェクトＣをオブジェクト間の関係から選択する。このとき、複数の作業オブジェクトが選択されることもあるが、以下の説明では１つだけとする。なお、複数の場合は、それぞれに対して工程情報を作成する。
この作業オブジェクトＣに関係する品目オブジェクトＢ、品目オブジェクトＤを選択する。
次に、品目オブジェクトＢと品目オブジェクトＤに関して、それぞれ作業オブジェクトＡと作業オブジェクトＢを選択する。次に、作業オブジェクトＡと作業オブジェクトＢで消費する品目オブジェクトＡと品目オブジェクトＣとを選択する。このようにして得られた品目オブジェクト、作業オブジェクトおよびその関係が工程情報である。
工程割付部２３は、資源オブジェクトに工程を割り付けて割付情報を作成する。すなわち、この作業オブジェクトＡ、Ｂ、Ｃに関係する資源オブジェクトＡ、Ｂ、Ｃを割り付ける。この作業オブジェクトと資源オブジェクトの関係が割付情報である。
このようにして得られた工程情報と割付情報とをそれぞれ工程情報格納部１７と割付情報格納部１８に格納する。
次に、具体的な例を用いて作業オブジェクトを抽出する様子を図１５を参照して説明する。製品Ｘを製造する工程を設計する。品目Ｘオブジェクトを産出する作業オブジェクトを検索し、組立工程オブジェクトを抽出する。そして、組立工程オブジェクトが消費する品目オブジェクトを検索し、品目Ｃオブジェクトと品目Ｄオブジェクトを抽出する。
品目Ｃオブジェクトを産出する作業オブジェクトを検索し、キー溝加工オブジェクトを抽出する。そして、キー溝加工オブジェクトが消費する品目オブジェクトを検索し、品目Ｃ１オブジェクトを抽出する。
品目Ｃ１オブジェクトを産出する作業オブジェクトを検索し、旋盤加工オブジェクトを抽出する。そして、旋盤加工オブジェクトが消費する品目オブジェクトを検索し、材料Ｍ２オブジェクトを抽出する。
材料Ｍ２オブジェクトを産出する作業オブジェクトを検索し、材料購入オブジェクトを抽出する。
また、品目Ｄオブジェクトに関しても同様に抽出を行う。これらをまとめると図１６に示すような工程情報が生成される。
次に、具体的な例を用いて割付情報の作成を図１７を参照して説明する。図１７は、ワッシャーのオーダが入力されたときに作成した工程情報と割付情報である。
要求品目としてワッシャーのオーダが入力されたときの工程設計を検討する。このワッシャーの要求仕様として内径４０ｍｍ以下、１０ｍｍ以上が指定されている。品目オブジェクトから該当する仕様を満足するワッシャーオブジェクトを選択する。そして、このワッシャーオブジェクトの属性から、このワッシャーオブジェクトを生成する作業オブジェクトを選択する。この例の場合、単位作業の搬送オブジェクト、４０切削工程オブジェクト、バー材セットオブジェクトが選択される。次に、４０切削工程オブジェクトの属性から、この４０切削工程オブジェクトが消費する品目オブジェクトを選択する。この例の場合、バー材４０オブジェクトが選択される。このようにして、バー材４０オブジェクト、バー材４０オブジェクトを消費し、ワッシャーオブジェクトを生成する一連の作業オブジェクト、ワッシャーオブジェクトからなる工程情報が得られる。
次に、４０切削工程オブジェクトの属性から、４０切削工程オブジェクトが使用できる資源オブジェクトを選択する。この例の場合、ＮＣ旋盤Ａオブジェクトが選択される。このようにして、４０切削工程オブジェクトに対してＮＣ旋盤Ａオブジェクトが割り付けられる。他にバー材セットオブジェクトは作業者１オブジェクトとＮＣ旋盤Ａオブジェクトを割り付ける。搬送オブジェクトは、移動装置オブジェクトを割り付ける。これが割付情報である。
このように要求品目の仕様が入力されると、仕様を満足する品目オブジェクト、さらに作業オブジェクトを選択することにより、工程情報が生成される。そして、品目オブジェクトと作業オブジェクトが決まると資源オブジェクトを割り付けることができる。
また、設備情報、品目情報または作業情報が変数を用いた制約式により記述することにより、設備情報、品目情報または作業情報間の制約を詳細記述できるので、製造要求や製造ケーパビリティの記述性が高くなる効果がある。
図１８は、製造ラインの要求仕様から工程設計を行い、システムインテグレーションされた製造ラインのケーパビィティを作成する流れを説明するための図である。
次に、製造ラインの要求仕様から工程設計を行い、システムインテグレーションされた製造ラインのケーパビィティの作成を説明する。
製造ラインの要求仕様を示す品目Ａ、作業Ａ、品目Ｂのうち、作業Ａを工程設計を行い、図１８に示すように、下位の２つの作業ＡＡおよび作業ＡＢと作業ＡＡが産出し、作業ＡＢが消費する品目Ｃとに展開する。そして、品目Ａ、作業ＡＡおよび品目Ｃからなる要求仕様を満たす資源の仕様をカタログ情報などを検索し、該当する資源がある場合、割付を行う。また、品目Ｃ、作業ＡＢおよび品目Ｂからなる要求仕様を満たす資源の仕様をカタログ情報などを検索し、該当する資源がある場合、割付を行う。
このように工程設計を行って得られた上述の例の場合、２つの要求仕様（品目Ａ、作業ＡＡおよび品目Ｃからなる第１の要求仕様と品目Ｃ、作業ＡＢおよび品目Ｂからなる第２の要求仕様）を満たす資源Ａと資源Ｂを割り付け、資源Ａのケーパビィティとして第１の要求仕様、資源Ｂのケーパビィティとして格納されている。
実施の形態２．
図１９は、この発明の実施の形態２に係わる製造システム製造装置の機能ブロック図である。
この発明の実施の形態２に係わる製造システム開発支援装置１Ｂは、図１９に示すように、実施の形態１に係わる製造システム開発支援装置１と品目オブジェクト格納部１４Ｂ、作業オブジェクト格納部１５Ｂ、資源オブジェクト格納部１６Ｂが異なっており、それ以外は同様であるので同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。品目オブジェクト格納部１４Ｂ、作業オブジェクト格納部１５Ｂ、資源オブジェクト格納部１６Ｂには、品目オブジェクト、作業オブジェクトおよび資源オブジェクトが階層分けして格納されている。
資源（ｒｅｓｏｕｒｃｅ）は、図２０に示すように、４つの階層に分類される。
資源に関して、上位から下位に並べると、図２１に示すように、作業場（Ｗｏｒｋ Ｃｅｎｔｅｒ）、作業ユニット（Ｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）、動作ユニット（Ａｃｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）、処理ユニット（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）になる。
さらに、作業ユニットは、図２２に示すように、サブクラスである装置に分類される。装置は、サブクラスである製造装置、搬送装置、検査装置、保管装置に分類される。
また、動作ユニットは、作業ユニットを構成する個々の実体をもった資源である。動作ユニットは、サブクラスである作業者、機器に分類される。
また、処理ユニットは、サブクラスである治工具に分類される
品目、作業オブジェクトも、図２１に示すように、資源の階層に対応する階層に分類することができる。
品目に関して、上位から下位に並べると、仕掛品（Ｗｏｒｋ Ｉｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ）、実行ワーク（Ｗｏｒｋ ｕｎｄｅｒ Ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ）、動作ワーク（Ｗｏｒｋ ｕｎｄｅｒ Ａｃｔｉｏｎ）、処理ワーク（Ｗｏｒｋ ｕｎｄｅｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）になる。
仕掛品は、作業場の単位で投入または産出される品目である。実行ワークは、作業ユニットの単位で投入または産出される品目である。動作ワークは、動作ユニットの単位で投入または産出される品目である。処理ワークは、処理ユニットの単位で投入または産出される品目である。
また、作業に関して、上位から下位に並べると、要素作業（Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｃｅｓｓ）、単位作業（Ｕｎｉｔ Ｐｒｏｃｅｓｓ）、動作（Ａｃｔｉｏｎ）、処理（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）となる。
要素作業は、作業場単位で行われる作業であり、図２３に示すように、インスタンスとして製造作業、在庫作業、保守作業、品質作業がある。
単位作業は、要素作業を構成する作業であり、作業ユニット単位で設定される。ひとつの作業場が複数の装置によって構成される場合、装置単位で設定される。単位作業は、インスタンスとして加工作業、組立作業、搬送作業、検査作業がある。
また、動作は、動作ユニット単位で設定される作業であり、製造に関する制御を行う上での基本的な要素である。単位作業は、一貫した複数の動作によって構成される。動作は、インスタンスとしてシーケンス制御、モーション制御、ＮＣ、プロセス制御、ロボット制御がある。
また、処理は、処理方法を構成する単位であり、処理ユニットを用いて行う作業である。工具や治具など、異なる組合せの処理ユニットを必要とする場合、それぞれ異なる処理となる。処理は、インスタンスとして加工処理、組立処理、表面処理、前後処理、移動処理、検査処理がある。
そして、上位の階層に属するオブジェクトは、１つまたはそれ以上の下位の階層のオブジェクトによって構成されている。また、下位の階層のオブジェクトは、上位の階層に属する少なくとも１つのオブジェクトに集約する。
また、品目に関し、上位の階層に属するオブジェクトを下位の階層に属するオブジェクトが構成しているのではなく、上位の階層に属するオブジェクトの属性、操作または関連を下位の階層に属するオブジェクトが継承している。例えば、作業場に投入された仕掛品のオブジェクトを作業ユニットに投入される実行ワークのオブジェクトに継承し、そのオブジェクトを動作ユニットに投入される動作ワークのオブジェクトに継承する。
図２４は、図２１の階層定義を従った製造情報の階層モデルを、オブジェクト間の関係として示したものである。各オブジェクトは、自分が所属する階層のオブジェクトか、あるいは上下に隣接する階層のオブジェクト以外とは、関係もつことはできない。また、各オブジェクトは自分自身と同じ種類のオブジェクトを親として参照することができる。
図２４は、資源情報、品目情報、作業情報のオブジェクト間の関係として示している。同一階層の中で見た場合、作業情報である要素作業や単位作業は、資源情報である作業場や作業ユニットに従属している。例えば、ある作業場を前提とした要素作業の情報は、作業場が異なると使えない。
図２５は、指示情報に関係するオブジェクトを図２４に追加して示している。
指示情報は、同一階層の中で、品目情報をひとつ指定する。また、その品目を生産することができる作業情報をひとつ指定する。生産作業情報を特定することで、資源情報を特定することにもなる。たとえば、ワークを１００個といった実行指示に対して、単位作業および作業ユニットを決定し、どの設備でどうやって生産するかを決めた後に、具体的な動作方法（レシピ等）を指示する。
実施の形態３．
図２６は、この発明の実施の形態３に係わる製造実施システムの構成図である。
この発明の実施の形態３に係わる製造実行システムの管理装置は、図２６に示すように、製造システム開発支援装置１と通信回線８を介して接続されており、それ以外は実施の形態１と同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。なお、製造実行システムの管理装置３と製造システム開発支援装置１とがネットワーク４を介して接続されていてもよい。
実施の形態３に係わる管理装置３は、図２７に示すように、完成品の生産を要求する生産オーダ要求部３１、生産オーダ要求部３１の生産オーダに従って、工程情報をもとに工程スケジュールを作成する工程スケジュール部３２、工程スケジュールと割付情報とに基づいて製造工程指示を設備装置２にする製造実行部３３、を備える。
生産オーダ要求部３１は、外部から入力される要求製品の仕様、個数、納期を受け付ける。
工程スケジュール部３２は、要求製品の仕様に基づいて製造システム情報格納装置から該当する工程情報を検索し、読み込む。それから、工程情報を用いて要求された個数を所定の納期までに製造する工程スケジュールを作成する。
製造実行部３３は、工程スケジュールに基づいて該当する作業により割り付けられている設備装置を割付情報から選択する。
また、製造実行部３３は、製造工程指令を発した対象の設備装置から不具合の情報を入手したとき、製造システム情報格納装置から再度割付情報を読み出し、工程スケジュールに指定されている作業を実行できる他の設備装置を選択し、その設備装置に製造工程指令を発する。
このように、製造システム開発支援装置１に格納された工程情報をもとに工程スケジュールを作成し、割付情報に基づいて工程スケジュールで決められている工程が割り付けられている設備装置２に製造工程指示をすることによって、製造システム情報に対応した生産オーダに対してダイナミック工程の変更や設備装置２の割付をすることができる。
また、製造システム開発支援装置１に格納された製造システム情報を更新することにより、管理装置３は製造システムの拡張や変更に対応できる。
また、割り付けられた設備装置２が使用不可になったとき、管理装置３は製造システム開発支援装置１に格納される製造システム情報を検索して使用可能な他の設備装置２に工程スケジュールの工程を割り付け、当該設備装置２に製造工程指令をするので、設備装置２に不具合が発生しても迅速に対応することができる。
また、製造システム情報を製造実行システム５が読み取れる言語で記述されているので、製造実行システムの構築や管理に製造システム情報を活用することができる。
また、製造システム情報に含まれる共通する情報が集約化されてクラスとして格納されているので、類似の設備装置２、品目または製法の検索や流用が容易になる。
また、設備装置２の階層に基づいて階層化して製造システム情報を格納することによって、製法の設計、製造装置の設計または製造ラインの設計により得られた製造システム情報を管理装置３が利用することができ、単なる生産管理だけではなく、品質管理のための品質情報の取得や、製造効率向上のための稼動情報の取得の支援を行うことができる。
また、製造システム情報を更新することで、製造システムの拡張や変更に対応できる生産管理システムを実現できる。
実施の形態４．
図２８は、この発明の実施の形態４に係わる製造実行システムの構成図である。
この発明の実施の形態４に係わるコントローラ７Ｂは、図２８に示すように、製造システム開発支援装置１に通信回線９を介して接続されていることが実施の形態３と異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。なお、コントローラ７Ｂと製造システム開発支援装置１とがネットワーク４を介して接続されていてもよい。
実施の形態４に係わるコントローラ７Ｂは、図２９に示すように、ネットワークＩ／Ｆ部４１、データ交換部４２、処理実行部４３を備える。なお、ネットワークＩ／Ｆ部４１、処理実行部４３は、一般的な機能であるので説明は省略する。
データ交換部４２は、製造システム開発支援装置１から製造システム情報を取得し、管理装置３から送られてきたデータを受信し、製造システム情報を参照して自身のデータ構造のデータに変換し、逆に自身のデータ構造のデータを管理装置のデータ構造のデータに変換して送信する。
図３０は、製造アプリケーション用サービスインターフェースモデルを用いて定義したＭＥＳＸメッセージのモデルである。
製造設備のドメインオブジェクトは、資源（ｒｅｓｏｕｒｃｅ）オブジェクト、作業（ｐｒｏｃｅｓｓ）オブジェクト、品目（ｉｔｅｍ）オブジェクト、指示（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）オブジェクトで記述される。これらのドメインオブジェクトは、製造設備に仮想的に存在し、ＭＥＳＸトランザクションに定義したセットでＭＥＳアプリケーションからアクセスされる。ＭＥＳＸトランザクションは、実装されるＭＥＳＸメッセージに割り付けられ、実際のデータ転送はＭＥＳＸメッセージ単位で転送される。
図３１は、ＭＥＳＸｌｏａｄＲｅｃｉｐｅメッセージ構造を示す。
ここで、管理装置３とコントローラ７Ｂとの間で行われるデータの例を図３２、図３３に示す。
図３２には、管理装置３からワッシャーＢの仕様を送るときのメッセージが示され、図３３には、コントローラ７Ｂから確認したことを伝達するメッセージが示されている。
このように、コントローラ７Ｂに製造システム開発支援装置１に格納されている製造システム情報を参照して管理装置３のメッセージから自身のデータ構造のデータに変換するデータ変換部４２を有しているので、設備装置２毎に異なるデータ構造を管理装置３が意識する必要はなく、管理装置３のデータ構造のデータで送受信できる。
実施の形態５．
図３４は、製造システム情報格納装置１０に格納されるまたは読み出される製造システム情報の構造例を示している。
図３４の例はＩＳＯ１５７４５（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ−Ｏｐｅｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ−）標準のフレームワークを用いている。このＩＳＯ１５７４５標準では、ＩＳＯ１５７４５プロファイルはプロファイルを識別するための図３５に示すように、プロファイルヘッダーを持ち、図３６〜図４１に示すように、プロファイルボディに製造システム情報を記述する。
プロファイルボディに記述する製造システム情報の構造自体はＩＳＯ１５７４５標準では規定されていないため、ＩＳＯ１５７４５標準のフレームワークを用いて製造システム情報の構造を規定した例が図３４である。
図３６〜図４１に示すプロファイルボディは、要求品目を製造できる製造設備や製造方法を見つけるための製造リクワイアメント情報（ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）と製造可能な品目や必な製造設備を示す製造ケーパビリティ情報（ｃａｐａｂｉｌｉｔｅｓ）、管理装置３と設備装置２との連携情報を示すトランザクション情報、トランザクションを使って管理装置３と設備装置２との交換メッセージを示すメッセージ情報で構成される。
このようにＩＳＯ１５７４５標準のフレームワークを用いて製造システム情報を記述することにより、製造システム開発支援装置１に格納されている工程設計情報（各種ケーパビィティ）を管理装置３との間で交換することができるので、製造システム開発支援装置１と管理装置３とが連携を図ることができる。
この発明は、製造装置など生産に必要な機能の情報が設備設計または工程設計に利用できるように格納された製造システム開発支援装置に関する。
従来、生産設備として実際にワークの加工、洗浄、運搬などに携わる各種の工作機械や段取装置、洗浄装置、作業指示装置、搬送装置などの制御対象設備と、これらの制御対象設備の運用のための加工日程計画や加工順序情報、使用予定治具情報などの基本情報を処理して運転スケジュールを作成しながらこれらの制御対象設備を統括的に運転制御する制御装置とが、ネットワークで接続された構成を有するフレキシブル生産システムが提案されている。
このようなフレキシブル生産システムの一例として、制御装置を制御対象設備の機能要素ごとに分割して複数配置して、機能要素ごとに制御対象設備の運転制御を行うようにすると共に、制御対象設備の運転制御に用いられる制御情報伝送用の通信回線と、フレキシブル生産システムの運用管理に用いられる運用情報伝送用の通信回線とを別々に設けて、システム全体としての情報の流れを円滑に且つ高効率に行うシステムがある（たとえば、特許文献１参照）。
また、製造システムを構成する設備装置や管理装置の仕様書や設計書などの設計情報を電子データとして格納するようにし、過去に設置された設備装置や管理装置の仕様書や設計書などの設計情報を流用することができ、設備装置と管理装置間のデータ変換を支援することで、データ変換プログラム作成作業の負荷を軽減している（例えば、特許文献２参照）。
特開平１−２３４１４３号公報 国際公開２００５／０７８５４２号パンフレット
しかし、管理装置が必要とする設備装置のデータの一覧やデータの構成、各製造工程に使われる設備装置の割付等、データアクセス対象の情報を提供する仕組みはなく、これらの情報を管理装置上の管理機能に設定する必要がある。
この発明の目的は、管理装置が製造管理するときに必要とする設備装置の仕様、設備装置を割り付け作業の製法などの製造システム情報を管理装置が利用できる形式で提供する製造システム開発支援装置を提供することである。
この発明に係わる製造システム開発支援装置は、管理装置が製造管理する製造実行システムにおいて製造可能な品目に該品目の仕様の範囲が属性として付加された品目オブジェクトと、品目を製造することのできる作業に該作業の製法の範囲が属性として付加され、品目オブジェクトに関係付けられた作業オブジェクトと、製造実行システムに具備された資源の該資源の能力の範囲が属性として付加され、作業オブジェクトと関係付けられた資源オブジェクトと、を格納する製造システム情報格納装置を備える製造システム開発支援装置であって、品目オブジェクトが親オブジェクトから子オブジェクトへと順次詳細な仕様に分解するツリー状に構成されて製造システム情報格納装置に格納され、製品の製造に際して、品目オブジェクトのツリーを検索して製造する製品の第１の品目オブジェクトを抽出し、第１の品目オブジェクトと生成の関係にある第１の作業オブジェクトを抽出し、第１の作業オブジェクトと消費の関係にある第２の品目オブジェクトを抽出し、第２の品目オブジェクトと生成の関係にある第２の作業オブジェクトを再度抽出し、作業オブジェクトが材料または部品の購入の作業オブジェクトになるまで繰り返して各作業オブジェクトの工程順序を示す工程情報を作成する工程設計部と、工程情報が示す各作業オブジェクトに資源オブジェクトを割り付けるための割付情報を生成する資源割付部と、を有する工程設計・資源割付装置を備え、製造システム情報格納装置は、工程情報および割付情報を格納するものである。
この発明に係わる製造システム開発支援装置の効果は、管理装置が工程スケジュールを作成するときに利用できる工程情報と割付情報とが品目オブジェクトの属性に付加された仕様の範囲を参照して該当する品目を選択することにより、品目オブジェクトに関係付けられた作業オブジェクト、作業オブジェクトに関係付けられた資源オブジェクトを引き出し、それを用いて作成することができる。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わる製造システム開発支援装置が配備された製造実行システムの構成図である。
この発明の実施の形態１に係わる製造システム開発支援装置１は、図１に示すように、製品を製造する設備装置２とその設備装置２を管理する管理装置３とがネットワーク４を介して接続され、データ交換を行う製造実行システム（Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ、以下「ＭＥＳ」と称す）５に係わり、設備装置２の新設や管理装置３の管理作業を支援する。
設備装置２は、図１に示すように、搬送を行う搬送設備機械６ａ、製造を行う製造設備機械６ｂまたは検査を行う検査設備機械６ｃなどと、搬送設備機械６ａ、製造設備機械６ｂまたは検査設備機械６ｃなどをそれぞれ運転制御し、ネットワーク４を介して管理装置３と通信を行うコントローラ７から構成されている。
管理装置３は、製造実績管理、設備保守保全、作業者管理、プロセス管理、品質管理、製造指示、データ収集、物流制御等の製造管理アプリケーションプログラムを実行し、ネットワーク４を介して設備装置２と通信を行い、データ収集やレシピ等のデータ転送、パラメータ設定または実行指示を行い、コンピュータにより構成されている。
この製造システム開発支援装置１の説明に先立って、生産活動の表現について説明する。詳しくは、西岡著、「Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ Ｐａｒｔ １」２００５年１０月に開示されている。
生産活動は、図２に示すように、品目（ｉｔｅｍ）オブジェクト、作業（ｐｒｏｃｅｓｓ）オブジェクト、資源（ｒｅｓｏｕｒｃｅ）オブジェクトからなる３種類のオブジェクトを用いて表される。なお、作業オブジェクトに投入される品目を投入品目、作業オブジェクトから産出される品目を産出品目と称する。但し、産出品目も次に行われる作業に対しては投入品目となる。
品目（ｉｔｅｍ）オブジェクトは、生産活動によって消費または生成される対象で、生産活動の前後で、その数量や性質が変更される。例えば、製品、部品、モジュール、ユニット、仕掛品、材料、資材などである。
作業（ｐｒｏｃｅｓｓ）オブジェクトは、生産活動の構成要素であり、具体的な生産方法を表す単位で、ある時間幅をもち付加価値を与える。１つの作業（ｐｒｏｃｅｓｓ）オブジェクトの内部に、より詳細な単位の複数の作業（ｐｒｏｃｅｓｓ）オブジェクトを持つことがある。
資源（ｒｅｓｏｕｒｃｅ）オブジェクトは、生産活動を実行するうえで不可欠な機能の提供者で、生産活動の期間中にその能力が利用されるが、終了後には再び利用可能となる。例えば、設備、機械、装置、作業者、ツールなどである。
次に、品目、作業、資源オブジェクトの属性のうち、自身または他のオブジェクトとの間で関係が成り立つか否かを判断するために使用できるケーパビリティの属性について説明する。ケーパビリティ（Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）とは、品目オブジェクトでは、その品目の仕様の範囲であり、作業オブジェクトでは、その作業の仕様の限界値である。また、資源オブジェクトでは、製造可能な品目の範囲や制約条件を意味し、品目オブジェクトと作業オブジェクトまたは仕様（ｓｐｅｃ）オブジェクトにより指定することができる。
図３は、バー材とシャフトとの品種ツリーで表した品目オブジェクトである。
最初に品目オブジェクトについて、図３を参照して説明する。
品目オブジェクトは、品種毎にツリー構造に設定されている。例えば、図３に示す材料Ｍオブジェクトはｎａｍｅ属性がバー材のオブジェクトであり、材料Ｍオブジェクトをルートに持つオブジェクトツリーはバー材の品種ツリーを示す。材料Ｍオブジェクトを親（ｐａｒｅｎｔ）ロール関連に持つ材料Ｍ１オブジェクトと材料Ｍ２オブジェクトは材料Ｍオブジェクトの子オブジェクトであり、親オブジェクトである材料Ｍオブジェクトの情報を参照する。また、材料Ｍ２オブジェクトは材質属性が鉄のオブジェクトであり、親（ｐａｒｅｎｔ）ロール関連に持つ２つの子オブジェクトである材料Ｍ２．１オブジェクトと材料Ｍ２．２オブジェクトが情報を参照する。材料Ｍ２．１オブジェクトは外径属性が５０ｍｍである。材料Ｍ２．２オブジェクトは外径属性が４０ｍｍである。
また、図３に示す品目Ｃオブジェクトはｎａｍｅ属性がシャフトのオブジェクトであり、品目Ｃオブジェクトをルートに持つオブジェクトツリーはシャフトの品種ツリーを示す。品目Ｃオブジェクトを親（ｐａｒｅｎｔ）ロール関連に持つ品目Ｃ１オブジェクトと品目Ｃ２オブジェクトは品目Ｃオブジェクトの子オブジェクトであり、親オブジェクトである品目Ｃオブジェクトの情報を参照する。また、品目Ｃ１オブジェクトは強度属性が１０ｋｇ／ｍｍ２以上のオブジェクトであり、親（ｐａｒｅｎｔ）ロールを関連に持つ２つの子オブジェクトである品目Ｃ１．１オブジェクトと品目Ｃ１．２オブジェクトが情報を参照する。品目Ｃ１．１オブジェクトはオプション属性がキー溝である。品目Ｃ１．２オブジェクトはオプション属性がねじ溝である。
このように品目オブジェクトが親オブジェクトから子オブジェクトへと順次詳細な仕様に分解するツリー状に構成されているので、同一品種の品目オブジェクトの中から必要とする品目を容易に検索することができる。
図４は、材料Ｍ２オブジェクトと品目Ｃ１オブジェクトとに関連する鉄旋盤加工オブジェクトを追加したものである。
品目オブジェクトは、それを消費するまたは生成する作業オブジェクトと関連付けられている。例えば、図４に示すように、材料Ｍ２オブジェクトは、消費される（ｃｏｎｓｕｍｅｄ）ロールを関連に持ち、消費する（ｃｏｎｓｕｍｅ）ロールを関連に持つ鉄旋盤加工オブジェクトと関連付けられている。
また、品目Ｃ１オブジェクトは、生成される（ｐｒｏｄｕｃｅｄ）ロールを関連に持ち、生成する（ｐｒｏｄｕｃｅ）ロールを関連に持つ鉄旋盤加工オブジェクトと関連付けられている。
図５は、図４に材料Ｍ１オブジェクトと品目Ｃ２オブジェクトとに関連するアルミ旋盤加工オブジェクトを追加したものである。
材料Ｍ１オブジェクトは、図５に示すように、消費される（ｃｏｎｓｕｍｅｄ）ロールを関連に持ち、消費する（ｃｏｎｓｕｍｅ）ロールを関連に持つアルミ旋盤加工オブジェクトと関連付けられている。
また、品目Ｃ２オブジェクトは、生成される（ｐｒｏｄｕｃｅｄ）ロールを関連に持ち、生成する（ｐｒｏｄｕｃｅ）ロールを関連に持つアルミ旋盤加工オブジェクトと関連付けられている。
図６は、図５に品目Ｃ１．１オブジェクトに関連するキー溝加工オブジェクトと複合加工オブジェクトとを追加したものである。
品目Ｃ１．１オブジェクトは、図６に示すように、２つの生成される（ｐｒｏｄｕｃｅｄ）ロールを関連に持ち、生成する（ｐｒｏｄｕｃｅ）ロールを関連に持つキー溝加工オブジェクトと複合加工オブジェクトと関連付けられている。このキー溝加工オブジェクトは、消費する（ｃｏｎｓｕｍｅ）ロールを関連に持ち、消費される（ｃｏｎｓｕｍｅｄ）ロールを関連に持つ品目Ｃ１オブジェクトと関連付けられている。また、複合加工オブジェクトは、消費する（ｃｏｎｓｕｍｅ）ロールを関連に持ち、消費される（ｃｏｎｓｕｍｅｄ）ロールを関連に持つ材料Ｍ２オブジェクトと関連付けられている。
このように品目オブジェクトがツリー構造に設定され、それに関連付けられて作業オブジェクトが設定されている。
図７は、図６に作業オブジェクトに関連する資源オブジェクトを割付たものである。
資源オブジェクトのケーパビリティは、投入する品目オブジェクト、作業オブジェクトおよび産出する品目オブジェクトにより構成される。例えば、材料Ｍ２の品目オブジェクトを投入し、鉄旋盤加工を行い、品目Ｃ１の品目オブジェクトを産出するための資源オブジェクトは、品目オブジェクトの情報と作業オブジェクトの情報を用いてカタログなどの資源情報を検索して満たす情報の資源オブジェクトを作業オブジェクトと関連付けたものである。この鉄旋盤加工オブジェクトは、旋盤１と旋盤２の２つの資源オブジェクトが割り付けられている。
このようにして、図２に示すように、品目オブジェクトを選択することにより、品目オブジェクトを消費または生成する作業オブジェクトを関連に基づいて選択することができ、さらに資源オブジェクトを指定（ａｓｓｉｇｎ）することができる。
そして、作業（ｐｒｏｃｅｓｓ）オブジェクトに資源（ｒｅｓｏｕｒｃｅ）オブジェクトを割り付けた情報は、情報交換プロファイルに記述され、資源オブジェクトのケーパビリティを示す。資源オブジェクトのケーパビリティは、作業オブジェクトと関連付けられ、作業オブジェクトに品目オブジェクトが関連づけられているので、割付けられた資源オブジェクトが実現できる仕様の範囲やその資源を用いたときの各種製造情報（例えば、製造時間や製造コスト、必要とする材料や条件）も含まれる。
資源オブジェクトのケーパビィティは、製造設備の設計に利用されたり、より大きな製造設備を構築するときに使われたり、製造ラインの工程設計に用いたりすることができる。
次の例として切削工程に関して、図８を参照して説明する。図８は、切削工程に係わる各オブジェクトのケーパビリティを説明するための図である。
品目オブジェクトとして、例えば、実行ワークとしてのバー材オブジェクトを例にあげて説明する。バー材オブジェクトは、仕様（ｓｐｅｃ）としての加工可能な線材の径オブジェクトが関係している。そして、加工可能な線材の径オブジェクトの属性として原材料径の最大が設定されている。
また、実行ワークとしてのワッシャーオブジェクトは、仕様（ｓｐｅｃ）としてのワッシャー外径オブジェクトと仕様（ｓｐｅｃ）としてのワッシャー内径オブジェクトとが関係している。
次に、作業オブジェクトとして、単位作業としてのワッシャー切削オブジェクトを例にあげて説明する。
そして、
ワッシャー切削オブジェクトには、処理ユニットとしての利用可能な工具オブジェクト、仕様（ｓｐｅｃ）としての切り出し時間オブジェクト、仕様（ｓｐｅｃ）としてのワッシャー外径制約オブジェクト、仕様（ｓｐｅｃ）としてのワッシャー内径制約オブジェクト、価格（ｐｒｉｃｅ）としての切削コストオブジェクトが関係付けられている。
利用可能な工具オブジェクトの属性として工具幅０．５ｍｍが設定されている。また、ワッシャー外径制約オブジェクトの属性としてワッシャー製造外径がバー材原材料径から０．２減算した値より小さいという条件式で設定されている。また、ワッシャー内径制約オブジェクトの属性としてワッシャー製造内径がバー材原材料径から５減算した値より小さく、工具幅の１．５倍より大きいという条件式で設定されている。切り出し時間オブジェクトの属性として作業時間が数式（作業時間＝（設備係数）×｛（原材料径）−（製造外径）｝＋（設備係数）×（製造内径））で設定されている。
また、ワッシャー切削オブジェクトは、バー材オブジェクトを消費し、ワッシャーオブジェクトを生成する。
次に、資源オブジェクトとして、作業ユニットとしてのＮＣ旋盤Ａオブジェクトを例にあげて説明する。
ＮＣ旋盤Ａオブジェクトは、ワッシャー切削オブジェクトから割り付けられ（ａｓｓｉｇｎ）、仕様（ｓｐｅｃ）としての設備係数オブジェクトが関係付けられている。ＮＣ旋盤Ａオブジェクトを選択すると、ワッシャー切削オブジェクトから割り付けられ（ａｓｓｉｇｎ）ているし、利用可能な工具オブジェクト、ワッシャー外径制約オブジェクト、ワッシャー内径制約オブジェクト、切り出し時間オブジェクト、切削コストオブジェクトが関連付けられ、バー材オブジェクトを消費し、ワッシャーオブジェクトを生成することが分かる。
これらの情報が、ＮＣ旋盤Ａオブジェクトのケーパビィティである。このＮＣ旋盤Ａオブジェクトのケーパビィティは、設備係数という仕様やワッシャー研削作業に関連して切り出し時間、切削コストなどの製造条件も含まれている。
このＮＣ旋盤ＡオブジェクトのケーパビィティをＸＭＬで記述したコード表を図９、図１０に示す。なお、小なり（＜）の不等式をＸＭＬで記述する場合、（＆ｌｔ；）で記述する。
次の例として焼入れ工程に関して、図１１を参照して説明する。図１１は、焼入れ工程に係わる各オブジェクトのケーパビリティを説明するための図である。
実行ワークとしてのワッシャーオブジェクトは、図８のワッシャーオブジェクトと同一であり、説明は省略する。また、実行ワークとしてのワッシャーオブジェクトは、仕様（ｓｐｅｃ）としての強度オブジェクトが関係している。そして、強度オブジェクトの属性として強度が設定されている。
単位作業としての前段取りオブジェクトには、仕様（ｓｐｅｃ）としての窯詰め時間オブジェクトが関係し、窯詰め時間オブジェクトの属性として時間が設定されている。また、前段取りのオブジェクトは、ワッシャーオブジェクトを消費し、単位作業としてのワッシャー焼入れオブジェクトに先行する。
また、ワッシャー焼入れオブジェクトは、仕様（ｓｐｅｃ）としての焼入れ時間オブジェクトと仕様（ｓｐｅｃ）としての焼入れ個数オブジェクトが関係している。焼入れ時間オブジェクトの属性とじて焼入れ時間が設定されている。また、焼入れ個数オブジェクトの属性として個数の最大が設定されている。ワッシャー焼入れオブジェクトは、前段取りオブジェクトに後続し、ワッシャーオブジェクトを生成する。
作業ユニットとしての焼入れ機Ａオブジェクトには、仕様（ｓｐｅｃ）としての指定可能な焼入れ時間オブジェクト、仕様（ｓｐｅｃ）としての指定可能な冷却温度オブジェクト、仕様（ｓｐｅｃ）としての指定可能な冷却時間オブジェクト、仕様（ｓｐｅｃ）としての指定可能な焼入れ温度オブジェクト、仕様（ｓｐｅｃ）としての指定可能な真空度オブジェクトが関係している。これらのオブジェクトの属性として最大と最小が設定されている。
また、焼入れ機Ａオブジェクトには、前段取りオブジェクトとワッシャー焼入れオブジェクトが関係付けられている。
このように資源オブジェクトは、自身の属性、割り付けられて（ａｓｓｉｇｎ）いる作業オブジェクト、さらに作業オブジェクトが消費または生成する品目オブジェクトの属性により、資源オブジェクトが提供することができる能力量、すなわちＣａｐａｂｉｌｉｔｙが設定されている。
このように設定される品目オブジェクト、作業オブジェクトおよび資源オブジェクトに関するＣａｐａｂｉｌｉｔｙのプロファイルは図１２に示す構造を有している。図１２の例はＩＳＯ１５７４５（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ−Ｏｐｅｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ−）標準のフレームワークを用いている。
次に、この発明の実施の形態１に係わる製造システム開発支援装置１について説明する。
図１３は、この発明の実施の形態１に係わる製造システム開発支援装置の機能ブロックである。
製造システム開発支援装置１は、図１３に示すように、製造システム情報格納装置１０と工程設計・資源割付装置１１を備える。
製造システム情報格納装置１０は、品目オブジェクト格納部１４、作業オブジェクト格納部１５、資源オブジェクト格納部１６、工程情報格納部１７、割付情報格納部１８を備える。
品目オブジェクト格納部１４は、外部から入力される品目オブジェクトを格納する。作業オブジェクト格納部１５は、外部から入力される作業オブジェクトを格納する。資源オブジェクト格納部１６は、外部から入力される資源オブジェクトを格納する。工程情報格納部１７は、工程設計部１９において作成された工程情報を格納する。割付情報格納部１８は、資源割付部２０において作成された割付情報を格納する。
工程設計・資源割付装置１１は、工程設計部１９、資源割付部２０、製造設備構築部２１を備える。
工程設計部１９は、ケーパビリティが設定された品目オブジェクト、作業オブジェクトを用いて工程情報を作成する。
この工程情報を作成するアルゴリズムは以下の通りである。製品設計情報の設計部品表の製品の品目情報を抽出し、品目オブジェクトのツリーを抽出した品目で検索して品目オブジェクトを抽出する。それから、作業オブジェクトを検索して抽出した品目オブジェクトを産出する作業オブジェクトを抽出する。そして、品目オブジェクトを検索して抽出した作業オブジェクトが消費する品目オブジェクトを抽出する。そして、作業オブジェクトが材料または部品の購入の作業オブジェクトになるまでこれを繰り返す。
工程順序（ｒｏｕｔｉｎｇ）が、製品設計情報の要求仕様を満たすことができるか否かを判断する。そして、満たすことができなければ、別のルートの工程設計を行う。逆に、満たしているとき、抽出した品目オブジェクトと作業オブジェクトをまとめて１つのルート当たりの工程情報として製造システム情報格納装置１に格納する。
それから、工程展開ができなくなるまで新しいルートに関する工程情報を生成し、それを製造システム情報格納装置１に格納する。
工程設計部１９において行う工程情報の作成について図１４を参照して説明する。図１４は、製品として品目Ｅがオーダされたとき作成された工程図である。
入力されたオーダで指定されている製品を品目オブジェクトＥとすると、品目オブジェクトＥを生成する作業オブジェクトＣをオブジェクト間の関係から選択する。このとき、複数の作業オブジェクトが選択されることもあるが、以下の説明では１つだけとする。なお、複数の場合は、それぞれに対して工程情報を作成する。
この作業オブジェクトＣに関係する品目オブジェクトＢ、品目オブジェクトＤを選択する。
次に、品目オブジェクトＢと品目オブジェクトＤに関して、それぞれ作業オブジェクトＡと作業オブジェクトＢを選択する。次に、作業オブジェクトＡと作業オブジェクトＢで消費する品目オブジェクトＡと品目オブジェクトＣとを選択する。このようにして得られた品目オブジェクト、作業オブジェクトおよびその関係が工程情報である。
工程割付部２３は、資源オブジェクトに工程を割り付けて割付情報を作成する。すなわち、この作業オブジェクトＡ、Ｂ、Ｃに関係する資源オブジェクトＡ、Ｂ、Ｃを割り付ける。この作業オブジェクトと資源オブジェクトの関係が割付情報である。
このようにして得られた工程情報と割付情報とをそれぞれ工程情報格納部１７と割付情報格納部１８に格納する。
次に、具体的な例を用いて作業オブジェクトを抽出する様子を図１５を参照して説明する。製品Ｘを製造する工程を設計する。品目Ｘオブジェクトを産出する作業オブジェクトを検索し、組立工程オブジェクトを抽出する。そして、組立工程オブジェクトが消費する品目オブジェクトを検索し、品目Ｃオブジェクトと品目Ｄオブジェクトを抽出する。
品目Ｃオブジェクトを産出する作業オブジェクトを検索し、キー溝加工オブジェクトを抽出する。そして、キー溝加工オブジェクトが消費する品目オブジェクトを検索し、品目Ｃ１オブジェクトを抽出する。
品目Ｃ１オブジェクトを産出する作業オブジェクトを検索し、旋盤加工オブジェクトを抽出する。そして、旋盤加工オブジェクトが消費する品目オブジェクトを検索し、材料Ｍ２オブジェクトを抽出する。
材料Ｍ２オブジェクトを産出する作業オブジェクトを検索し、材料購入オブジェクトを抽出する。
また、品目Ｄオブジェクトに関しても同様に抽出を行う。これらをまとめると図１６に示すような工程情報が生成される。
次に、具体的な例を用いて割付情報の作成を図１７を参照して説明する。図１７は、ワッシャーのオーダが入力されたときに作成した工程情報と割付情報である。
要求品目としてワッシャーのオーダが入力されたときの工程設計を検討する。このワッシャーの要求仕様として内径４０ｍｍ以下、１０ｍｍ以上が指定されている。品目オブジェクトから該当する仕様を満足するワッシャーオブジェクトを選択する。そして、このワッシャーオブジェクトの属性から、このワッシャーオブジェクトを生成する作業オブジェクトを選択する。この例の場合、単位作業の搬送オブジェクト、４０切削工程オブジェクト、バー材セットオブジェクトが選択される。次に、４０切削工程オブジェクトの属性から、この４０切削工程オブジェクトが消費する品目オブジェクトを選択する。この例の場合、バー材４０オブジェクトが選択される。このようにして、バー材４０オブジェクト、バー材４０オブジェクトを消費し、ワッシャーオブジェクトを生成する一連の作業オブジェクト、ワッシャーオブジェクトからなる工程情報が得られる。
次に、４０切削工程オブジェクトの属性から、４０切削工程オブジェクトが使用できる資源オブジェクトを選択する。この例の場合、ＮＣ旋盤Ａオブジェクトが選択される。このようにして、４０切削工程オブジェクトに対してＮＣ旋盤Ａオブジェクトが割り付けられる。他にバー材セットオブジェクトは作業者１オブジェクトとＮＣ旋盤Ａオブジェクトを割り付ける。搬送オブジェクトは、移動装置オブジェクトを割り付ける。これが割付情報である。
このように要求品目の仕様が入力されると、仕様を満足する品目オブジェクト、さらに作業オブジェクトを選択することにより、工程情報が生成される。そして、品目オブジェクトと作業オブジェクトが決まると資源オブジェクトを割り付けることができる。
また、設備情報、品目情報または作業情報が変数を用いた制約式により記述することにより、設備情報、品目情報または作業情報間の制約を詳細記述できるので、製造要求や製造ケーパビリティの記述性が高くなる効果がある。
図１８は、製造ラインの要求仕様から工程設計を行い、システムインテグレーションされた製造ラインのケーパビィティを作成する流れを説明するための図である。
次に、製造ラインの要求仕様から工程設計を行い、システムインテグレーションされた製造ラインのケーパビィティの作成を説明する。
製造ラインの要求仕様を示す品目Ａ、作業Ａ、品目Ｂのうち、作業Ａを工程設計を行い、図１８に示すように、下位の２つの作業ＡＡおよび作業ＡＢと作業ＡＡが産出し、作業ＡＢが消費する品目Ｃとに展開する。そして、品目Ａ、作業ＡＡおよび品目Ｃからなる要求仕様を満たす資源の仕様をカタログ情報などを検索し、該当する資源がある場合、割付を行う。また、品目Ｃ、作業ＡＢおよび品目Ｂからなる要求仕様を満たす資源の仕様をカタログ情報などを検索し、該当する資源がある場合、割付を行う。
このように工程設計を行って得られた上述の例の場合、２つの要求仕様（品目Ａ、作業ＡＡおよび品目Ｃからなる第１の要求仕様と品目Ｃ、作業ＡＢおよび品目Ｂからなる第２の要求仕様）を満たす資源Ａと資源Ｂを割り付け、資源Ａのケーパビィティとして第１の要求仕様、資源Ｂのケーパビィティとして格納されている。
実施の形態２．
図１９は、この発明の実施の形態２に係わる製造システム製造装置の機能ブロック図である。
この発明の実施の形態２に係わる製造システム開発支援装置１Ｂは、図１９に示すように、実施の形態１に係わる製造システム開発支援装置１と品目オブジェクト格納部１４Ｂ、作業オブジェクト格納部１５Ｂ、資源オブジェクト格納部１６Ｂが異なっており、それ以外は同様であるので同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。品目オブジェクト格納部１４Ｂ、作業オブジェクト格納部１５Ｂ、資源オブジェクト格納部１６Ｂには、品目オブジェクト、作業オブジェクトおよび資源オブジェクトが階層分けして格納されている。
資源（ｒｅｓｏｕｒｃｅ）は、図２０に示すように、４つの階層に分類される。
資源に関して、上位から下位に並べると、図２１に示すように、作業場（Ｗｏｒｋ Ｃｅｎｔｅｒ）、作業ユニット（Ｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）、動作ユニット（Ａｃｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）、処理ユニット（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）になる。
さらに、作業ユニットは、図２２に示すように、サブクラスである装置に分類される。装置は、サブクラスである製造装置、搬送装置、検査装置、保管装置に分類される。
また、動作ユニットは、作業ユニットを構成する個々の実体をもった資源である。動作ユニットは、サブクラスである作業者、機器に分類される。
また、処理ユニットは、サブクラスである治工具に分類される
品目、作業オブジェクトも、図２１に示すように、資源の階層に対応する階層に分類することができる。
品目に関して、上位から下位に並べると、仕掛品（Ｗｏｒｋ Ｉｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ）、実行ワーク（Ｗｏｒｋ ｕｎｄｅｒ Ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ）、動作ワーク（Ｗｏｒｋ ｕｎｄｅｒ Ａｃｔｉｏｎ）、処理ワーク（Ｗｏｒｋ ｕｎｄｅｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）になる。
仕掛品は、作業場の単位で投入または産出される品目である。実行ワークは、作業ユニットの単位で投入または産出される品目である。動作ワークは、動作ユニットの単位で投入または産出される品目である。処理ワークは、処理ユニットの単位で投入または産出される品目である。
また、作業に関して、上位から下位に並べると、要素作業（Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｃｅｓｓ）、単位作業（Ｕｎｉｔ Ｐｒｏｃｅｓｓ）、動作（Ａｃｔｉｏｎ）、処理（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）となる。
要素作業は、作業場単位で行われる作業であり、図２３に示すように、インスタンスとして製造作業、在庫作業、保守作業、品質作業がある。
単位作業は、要素作業を構成する作業であり、作業ユニット単位で設定される。ひとつの作業場が複数の装置によって構成される場合、装置単位で設定される。単位作業は、インスタンスとして加工作業、組立作業、搬送作業、検査作業がある。
また、動作は、動作ユニット単位で設定される作業であり、製造に関する制御を行う上での基本的な要素である。単位作業は、一貫した複数の動作によって構成される。動作は、インスタンスとしてシーケンス制御、モーション制御、ＮＣ、プロセス制御、ロボット制御がある。
また、処理は、処理方法を構成する単位であり、処理ユニットを用いて行う作業である。工具や治具など、異なる組合せの処理ユニットを必要とする場合、それぞれ異なる処理となる。処理は、インスタンスとして加工処理、組立処理、表面処理、前後処理、移動処理、検査処理がある。
そして、上位の階層に属するオブジェクトは、１つまたはそれ以上の下位の階層のオブジェクトによって構成されている。また、下位の階層のオブジェクトは、上位の階層に属する少なくとも１つのオブジェクトに集約する。
また、品目に関し、上位の階層に属するオブジェクトを下位の階層に属するオブジェクトが構成しているのではなく、上位の階層に属するオブジェクトの属性、操作または関連を下位の階層に属するオブジェクトが継承している。例えば、作業場に投入された仕掛品のオブジェクトを作業ユニットに投入される実行ワークのオブジェクトに継承し、そのオブジェクトを動作ユニットに投入される動作ワークのオブジェクトに継承する。
図２４は、図２１の階層定義を従った製造情報の階層モデルを、オブジェクト間の関係として示したものである。各オブジェクトは、自分が所属する階層のオブジェクトか、あるいは上下に隣接する階層のオブジェクト以外とは、関係もつことはできない。また、各オブジェクトは自分自身と同じ種類のオブジェクトを親として参照することができる。
図２４は、資源情報、品目情報、作業情報のオブジェクト間の関係として示している。同一階層の中で見た場合、作業情報である要素作業や単位作業は、資源情報である作業場や作業ユニットに従属している。例えば、ある作業場を前提とした要素作業の情報は、作業場が異なると使えない。
図２５は、指示情報に関係するオブジェクトを図２４に追加して示している。
指示情報は、同一階層の中で、品目情報をひとつ指定する。また、その品目を生産することができる作業情報をひとつ指定する。生産作業情報を特定することで、資源情報を特定することにもなる。たとえば、ワークを１００個といった実行指示に対して、単位作業および作業ユニットを決定し、どの設備でどうやって生産するかを決めた後に、具体的な動作方法（レシピ等）を指示する。
実施の形態３．
図２６は、この発明の実施の形態３に係わる製造実施システムの構成図である。
この発明の実施の形態３に係わる製造実行システムの管理装置は、図２６に示すように、製造システム開発支援装置１と通信回線８を介して接続されており、それ以外は実施の形態１と同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。なお、製造実行システムの管理装置３と製造システム開発支援装置１とがネットワーク４を介して接続されていてもよい。
実施の形態３に係わる管理装置３は、図２７に示すように、完成品の生産を要求する生産オーダ要求部３１、生産オーダ要求部３１の生産オーダに従って、工程情報をもとに工程スケジュールを作成する工程スケジュール部３２、工程スケジュールと割付情報とに基づいて製造工程指示を設備装置２にする製造実行部３３、を備える。
生産オーダ要求部３１は、外部から入力される要求製品の仕様、個数、納期を受け付ける。
工程スケジュール部３２は、要求製品の仕様に基づいて製造システム情報格納装置から該当する工程情報を検索し、読み込む。それから、工程情報を用いて要求された個数を所定の納期までに製造する工程スケジュールを作成する。
製造実行部３３は、工程スケジュールに基づいて該当する作業により割り付けられている設備装置を割付情報から選択する。
また、製造実行部３３は、製造工程指令を発した対象の設備装置から不具合の情報を入手したとき、製造システム情報格納装置から再度割付情報を読み出し、工程スケジュールに指定されている作業を実行できる他の設備装置を選択し、その設備装置に製造工程指令を発する。
このように、製造システム開発支援装置１に格納された工程情報をもとに工程スケジュールを作成し、割付情報に基づいて工程スケジュールで決められている工程が割り付けられている設備装置２に製造工程指示をすることによって、製造システム情報に対応した生産オーダに対してダイナミック工程の変更や設備装置２の割付をすることができる。
また、製造システム開発支援装置１に格納された製造システム情報を更新することにより、管理装置３は製造システムの拡張や変更に対応できる。
また、割り付けられた設備装置２が使用不可になったとき、管理装置３は製造システム開発支援装置１に格納される製造システム情報を検索して使用可能な他の設備装置２に工程スケジュールの工程を割り付け、当該設備装置２に製造工程指令をするので、設備装置２に不具合が発生しても迅速に対応することができる。
また、製造システム情報を製造実行システム５が読み取れる言語で記述されているので、製造実行システムの構築や管理に製造システム情報を活用することができる。
また、製造システム情報に含まれる共通する情報が集約化されてクラスとして格納されているので、類似の設備装置２、品目または製法の検索や流用が容易になる。
また、設備装置２の階層に基づいて階層化して製造システム情報を格納することによって、製法の設計、製造装置の設計または製造ラインの設計により得られた製造システム情報を管理装置３が利用することができ、単なる生産管理だけではなく、品質管理のための品質情報の取得や、製造効率向上のための稼動情報の取得の支援を行うことができる。
また、製造システム情報を更新することで、製造システムの拡張や変更に対応できる生産管理システムを実現できる。
実施の形態４．
図２８は、この発明の実施の形態４に係わる製造実行システムの構成図である。
この発明の実施の形態４に係わるコントローラ７Ｂは、図２８に示すように、製造システム開発支援装置１に通信回線９を介して接続されていることが実施の形態３と異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。なお、コントローラ７Ｂと製造システム開発支援装置１とがネットワーク４を介して接続されていてもよい。
実施の形態４に係わるコントローラ７Ｂは、図２９に示すように、ネットワークＩ／Ｆ部４１、データ交換部４２、処理実行部４３を備える。なお、ネットワークＩ／Ｆ部４１、処理実行部４３は、一般的な機能であるので説明は省略する。
データ交換部４２は、製造システム開発支援装置１から製造システム情報を取得し、管理装置３から送られてきたデータを受信し、製造システム情報を参照して自身のデータ構造のデータに変換し、逆に自身のデータ構造のデータを管理装置のデータ構造のデータに変換して送信する。
図３０は、製造アプリケーション用サービスインターフェースモデルを用いて定義したＭＥＳＸメッセージのモデルである。
製造設備のドメインオブジェクトは、資源（ｒｅｓｏｕｒｃｅ）オブジェクト、作業（ｐｒｏｃｅｓｓ）オブジェクト、品目（ｉｔｅｍ）オブジェクト、指示（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）オブジェクトで記述される。これらのドメインオブジェクトは、製造設備に仮想的に存在し、ＭＥＳＸトランザクションに定義したセットでＭＥＳアプリケーションからアクセスされる。ＭＥＳＸトランザクションは、実装されるＭＥＳＸメッセージに割り付けられ、実際のデータ転送はＭＥＳＸメッセージ単位で転送される。
図３１は、ＭＥＳＸｌｏａｄＲｅｃｉｐｅメッセージ構造を示す。
ここで、管理装置３とコントローラ７Ｂとの間で行われるデータの例を図３２、図３３に示す。
図３２には、管理装置３からワッシャーＢの仕様を送るときのメッセージが示され、図３３には、コントローラ７Ｂから確認したことを伝達するメッセージが示されている。
このように、コントローラ７Ｂに製造システム開発支援装置１に格納されている製造システム情報を参照して管理装置３のメッセージから自身のデータ構造のデータに変換するデータ変換部４２を有しているので、設備装置２毎に異なるデータ構造を管理装置３が意識する必要はなく、管理装置３のデータ構造のデータで送受信できる。
実施の形態５．
図３４は、製造システム情報格納装置１０に格納されるまたは読み出される製造システム情報の構造例を示している。
図３４の例はＩＳＯ１５７４５（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ−Ｏｐｅｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ−）標準のフレームワークを用いている。このＩＳＯ１５７４５標準では、ＩＳＯ１５７４５プロファイルはプロファイルを識別するための図３５に示すように、プロファイルヘッダーを持ち、図３６〜図４１に示すように、プロファイルボディに製造システム情報を記述する。
プロファイルボディに記述する製造システム情報の構造自体はＩＳＯ１５７４５標準では規定されていないため、ＩＳＯ１５７４５標準のフレームワークを用いて製造システム情報の構造を規定した例が図３４である。
図３６〜図４１に示すプロファイルボディは、要求品目を製造できる製造設備や製造方法を見つけるための製造リクワイアメント情報（ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）と製造可能な品目や必な製造設備を示す製造ケーパビリティ情報（ｃａｐａｂｉｌｉｔｅｓ）、管理装置３と設備装置２との連携情報を示すトランザクション情報、トランザクションを使って管理装置３と設備装置２との交換メッセージを示すメッセージ情報で構成される。
このようにＩＳＯ１５７４５標準のフレームワークを用いて製造システム情報を記述することにより、製造システム開発支援装置１に格納されている工程設計情報（各種ケーパビィティ）を管理装置３との間で交換することができるので、製造システム開発支援装置１と管理装置３とが連携を図ることができる。
この発明の実施の形態１に係わる製造システム開発支援装置が配備された製造実行システムの構成図である。 生産の工程をオブジェクトで表現することを説明するフロー図である。 ツリー状に関係付けた品目オブジェクトの例である。 鉄旋盤加工オブジェクトのケーパビィティの例である。 図４にアルミ旋盤加工オブジェクトのケーパビィティを追加した例である。 図５にキー溝加工オブジェクトおよび複合加工オブジェクトのケーパビィティを追加した例である。 図６のケーパビィティを用いて資源オブジェクトを割り付けた例である。 ＮＣ旋盤Ａオブジェクトのケーパビリティを図示した図である。 ＮＣ旋盤ＡオブジェクトのケーパビィティをＸＭＬで記述したコード表のヘッダ部である。 ＮＣ旋盤ＡオブジェクトのケーパビィティをＸＭＬで記述したコード表のプロファイルボディ部である。 焼入れ機Ａのケーパビリティを図示した図である。 品目オブジェクト、作業オブジェクトおよび資源オブジェクトに関するＣａｐａｂｉｌｉｔｙのプロファイルの構造図である。 実施の形態１に係わる製造システム開発支援装置の機能ブロック図である。 工程情報および割付情報を生成する手順を説明するためのフロー図である。 工程のルートを抽出して工程情報を生成する手順を示す図である。 作成された工程情報の例である。 工程情報および割付情報の他の例である。 製造ラインの要求仕様から工程設計を行い、システムインテグレーションされた製造ラインのケーパビィティを作成する流れを説明するための図である。 この発明の実施の形態２に係わる製造システム開発支援装置の機能ブロックである。 資源を４つの階層に分類した様子を示す図である。 製造システム情報を４つの階層に分類した図である。 資源に関するドメインオブジェクトである。 作業に関するドメインオブジェクトである。 階層モデルにおける資源情報、品目情報、作業情報オブジェクト間の関係を表した図である。 階層モデルにおける指示情報オブジェクトと製造システム情報間の関係を表した図である。 この発明の実施の形態３に係わる製造実行システムの構成図である。 実施の形態３に係わる管理装置の機能ブロック図である。 この発明の実施の形態４に係わる製造実行システムの構成図である。 実施の形態４に係わるコントローラの機能ブロック図である。 製造アプリケーション用サービスインターフェースモデルを用いて定義したＭＥＳＸメッセージのモデルを示す。 ＭＥＳＸｌｏａｄＲｅｃｉｐｅメッセージ構造を示す。 実施の形態４において管理装置からコントローラに送信するＸＭＬファイルである。 実施の形態４においてコントローラから管理装置に送信するＸＭＬファイルである。 実施の形態５に係わる製造システム情報格納装置に格納されるまたは読み出される製造システム情報のコード表である。 製造システム情報をＩＳＯ１５７４５標準のフレームワークに準じて記述したコード表の内のプロファイルヘッダーのコードである。 製造システム情報をＩＳＯ１５７４５標準のフレームワークに準じて記述したコード表の内のｒｅｓｏｕｒｃｅのコードである。 製造システム情報をＩＳＯ１５７４５標準のフレームワークに準じて記述したコード表の内のｐｒｏｃｅｓｓのコードである。 製造システム情報をＩＳＯ１５７４５標準のフレームワークに準じて記述したコード表の内のｉｔｅｍのコードである。 製造システム情報をＩＳＯ１５７４５標準のフレームワークに準じて記述したコード表の内のｏｐｅｒａｔｉｏｎのコードである。 製造システム情報をＩＳＯ１５７４５標準のフレームワークに準じて記述したコード表の内のｔｒａｎｚａｃｔｉｏｎのコードである。 製造システム情報をＩＳＯ１５７４５標準のフレームワークに準じて記述したコード表の内のｍｅｓｓａｇｅのコードである。

Claims (8)

  1. 管理装置が製造管理する製造実行システムにおいて製造可能な品目に該品目の仕様の範囲が属性として付加された品目オブジェクトと、
    上記品目を製造することのできる作業に該作業の製法の範囲が属性として付加された作業オブジェクトと、
    上記製造実行ラインに具備された資源の該資源の能力の範囲が属性として付加され、上記作業オブジェクトと関係付けられた資源オブジェクトと、
    を格納する製造システム情報格納装置を備えることを特徴とする製造システム開発支援装置。
  2. 産出する製品が入力されたとき、上記品目オブジェクトと上記作業オブジェクトとを用いて、材料が投入され、製品が産出されるまでの作業の流れを示す工程情報を作成する工程設計部と、
    上記資源オブジェクトと上記工程情報とを用いて上記作業オブジェクトに上記資源オブジェクトを割り付ける資源割付部と、
    を有する工程設計・資源割付装置を備え、
    上記製造システム情報格納装置は、
    上記工程情報と上記割付情報とを格納することを特徴とする請求項１に記載する製造システム開発支援装置。
  3. 上記品目オブジェクト、上記作業オブジェクトまたは上記資源オブジェクトのうち、共通化できるものをグループ化して親オブジェクトとして上記製造システム情報格納装置に格納することを特徴とする請求項１または２に記載する製造システム開発支援装置。
  4. 上記品目オブジェクト、上記作業オブジェクトまたは上記資源オブジェクトの属性を数式の制約式記述することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載する製造システム開発支援装置。
  5. 上記品目オブジェクト、上記作業オブジェクトまたは上記資源オブジェクトを設備装置の階層に基づいて階層化して上記製造システム情報格納装置に格納することを特徴とする請求項１に記載する製造システム開発支援装置。
  6. 製品を製造する設備装置と上記設備装置を管理する管理装置とがネットワークを介して接続されデータ交換を行う製造実行システムにおいて、
    上記管理装置は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の製造システム開発支援装置が接続され、
    完成品の生産を要求する生産オーダを受け付ける生産オーダ要求部と、
    上記生産オーダに従って、上記製造システム開発支援装置の工程情報をもとに工程スケジュールを作成する工程スケジュール部と、
    上記工程スケジュールに従って、上記製造システム開発支援装置の割付情報をもとに製造工程指示を上記設備装置に発する製造実行部と、
    を備えることを特徴とする製造実行システム。
  7. 上記工程スケジュール部は、作業が割り付けられた上記設備装置が使用不可のとき、上記工程情報を同一品目を生産できる他の上記設備装置に関して検索し、該当する上記設備装置があるとき上記作業を該設備装置に割り付けることを特徴とする請求項６に記載する製造実行システム。
  8. 上記製造システム開発支援装置は、上記設備装置に接続され、
    上記設備装置は、上記管理装置との間で行う送受信のとき、品目オブジェクト、作業オブジェクトまたは資源オブジェクトを上記製造システム開発支援装置から読み出し、上記品目オブジェクト、上記作業オブジェクトまたは上記資源オブジェクトを用いてデータ交換するデータ交換部を備えることを特徴とする請求項６に記載する製造実行システム。
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