(57)【要約】【課題】付帯設備である部品供給装置や材料缶の占める領域を考慮して、溶接ラインにおける複数の溶接設備をレイアウトする。【解決手段】レイアウト装置は、各工程の溶接設備で溶接される部品の種類および数を割り当てる処理（Ｓ５）と、割り当てられた部品の種類および数に応じて、各工程の溶接設備に付帯する付帯設備が占める付帯領域の大きさを変化させて、各工程に必要な工程領域を算出する処理（Ｓ６）と、算出された各工程領域に基づいて各工程の溶接設備を仮想配置する処理（Ｓ７、Ｓ８）とを実行する。【選択図】            図３
2006026757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の工程を含む溶接ラインのレイアウト装置であって、
各工程の溶接設備で溶接される部品の種類および数を割り当てる割当手段と、
割り当てられた部品の種類および数に応じて、各工程の溶接設備に付帯する付帯設備が占める領域の大きさを変化させて、各工程に必要な工程領域を算出する領域算出手段と、
算出された各工程領域に基づいて各工程の溶接設備を仮想配置する配置手段と、を有することを特徴とするレイアウト装置。
【請求項２】
前記付帯設備は、前記部品を供給するための部品供給装置を含むことを特徴とする請求項１に記載のレイアウト装置。
【請求項３】
前記付帯設備は、溶接に必要な溶接材料が入れられる材料缶を含むことを特徴とする請求項１に記載のレイアウト装置。
【請求項４】
前記配置手段は、さらに、工程間でワークを搬送する搬送機器を選択し、各工程の溶接設備とともに前記搬送機器を仮想配置することを特徴とする請求項１に記載のレイアウト装置。
【請求項５】
さらに、ワーク形状に基づいて溶接時間を算出する溶接時間算出手段と、
予め定められた溶接情報と前記ワーク形状とから溶接に付随する作業に要する付随時間を求め、当該付随時間と前記溶接時間とを加えることによって溶接工程時間を算出する溶接工程時間算出手段と、
所定の計画生産台数に応じて定まる目標タクトと前記溶接工程時間とから前記工程の数を設定する工程数設定手段と、を有することをを特徴とする請求項１に記載のレイアウト装置。
【請求項６】
さらに、前記溶接ライン内でのワークの流れをシミュレーションして前記溶接ラインでの生産台数を予測する工程フローシミュレーション手段と、
前記溶接ラインでの生産台数が所定の計画生産台数に達するように、前記配置手段による溶接設備および搬送機器の仮想配置の内容を自動修正する自動修正手段と、を有することを特徴とする請求項４のいずれか一つに記載のレイアウト装置。
【請求項７】
さらに、前記溶接ライン内でのワークの流れをシミュレーションして前記溶接ラインでの生産台数を予測する工程フローシミュレーション手段と、
前記溶接ラインでの生産台数が所定の計画生産台数に達するように、前記割当手段による部品の割当内容を自動修正する自動修正手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載のレイアウト装置。
【請求項８】
さらに、前記溶接ライン内でのワークの流れをシミュレーションして前記溶接ラインでの生産台数を予測する工程フローシミュレーション手段と、
前記溶接ラインでの生産台数が所定の計画生産台数に達するように、前記工程数設定手段により設定された工程数を自動修正する自動修正手段と、を有することを特徴とする請求項５に記載のレイアウト装置。
【請求項９】
複数の工程を含む溶接ラインのレイアウト方法であって、
各工程の溶接設備で溶接される部品の種類および数を割り当てる段階と、
割り当てられた部品の種類および数に応じて、各工程の溶接設備に付帯する付帯設備が占める領域の大きさを変化させて、各工程に必要な工程領域を算出する段階と、
算出された各工程領域に基づいて各工程の溶接設備を仮想配置する段階と、を有することを特徴とするレイアウト方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接ラインのレイアウト装置およびレイアウト方法に関し、特に、溶接設備に付帯する付帯設備を考慮してレイアウト可能なレイアウト装置およびレイアウト方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、工程フローシミュレーションを実行して、生産ライン内でのワークの流れや設備稼働状況を解析する工程フローシミュレーション技術が知られている。また、工程フローシミュレーションによる解析結果に基づいて、各工程の加工設備のレイアウトを自動的に修正し、または加工部位を加工するための工程の配分を自動的に修正することができるレイアウト技術が提案されている（特許文献１の特許請求の範囲などを参照）。
【０００３】
しかしながら、このような従来の生産ラインのレイアウト技術では、加工装置に付帯する付帯設備が占める付帯領域について当初のレイアウト決定の際には考慮されておらず、レイアウト決定後に別個に検討されているのが実情だった。
【０００４】
したがって、工程フローシミュレーションを経て決定されたレイアウトであっても、実際に付帯設備を含めて加工設備を配置しようとすると設置予定領域に入りきらず、レイアウトをやり直さねばならないことが多かった。
【０００５】
仮に、このような従来のレイアウト技術を溶接ラインのレイアウトに用いた場合、各工程で溶接される部品を供給する部品供給装置および各工程で必要な溶接材料が入れられる材料缶が占める付帯領域をレイアウト決定の際に考慮することができず、適切に溶接ラインをレイアウトすることが難しかった。
【特許文献１】特開平１１−８５８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものである。本発明の目的は、溶接設備に付帯する付帯設備が占める付帯領域についても考慮しつつ、溶接ラインにおける複数の溶接設備をレイアウトすることできる溶接ライン用レイアウト装置およびレイアウト方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明のレイアウト装置は、複数の工程を含む溶接ラインのレイアウト装置であって、各工程の溶接設備で溶接される部品の種類および数を割り当てる割当手段と、割り当てられた部品の種類および数に応じて、各工程の溶接設備に付帯する付帯設備が占める領域の大きさを変化させて、各工程に必要な工程領域を算出する領域算出手段と、算出された各工程領域に基づいて各工程の溶接設備を仮想配置する配置手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
（２）本発明のレイアウト方法は、複数の工程を含む溶接ラインのレイアウト方法であって、各工程の溶接設備で溶接される部品の種類および数を割り当てる段階と、割り当てられた部品の種類および数に応じて、各工程の溶接設備に付帯する付帯設備が占める領域の大きさを変化させて、各工程に必要な工程領域を算出する段階と、算出された各工程領域に基づいて各工程の溶接設備を仮想配置する段階と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のレイアウト装置およびレイアウト方法によれば、各工程の溶接設備に割り当てられた部品の種類および数に応じて、各工程の溶接装置に付帯する付帯設備が占める領域の大きさを変化させて、各工程の溶接設備を仮想配置するので、付帯設備についても考慮して、溶接ラインをレイアウトすることができる。したがって、レイアウトの決定後に付帯設備の占める領域を検討する場合と異なり、レイアウトのやり直しが生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態のレイアウト装置は、各工程の溶接設備に付帯する付帯設備が占める領域（以下、「付帯領域」と称する）を考慮して、溶接ラインをレイアウトすることを特徴とする。以下、図面を参照しつつ、本実施の形態のレイアウト装置を説明する。
【００１１】
図１は、本実施の形態のレイアウト装置の概略構成を説明する図である。レイアウト装置１は、プロセッサ１０、記憶装置２０、入力装置３０、および各種のデータベース４０〜７０を備えている。
【００１２】
プロセッサ１０は、たとえば、ＣＰＵであり、記憶装置２０などに格納されているプログラムを実行することによって、レイアウト処理を実行するものである。プロセッサ１０の具体的な内容については後述する。
【００１３】
記憶装置２０は、メモリおよび記録媒体であり、種々のプログラム、データ、およびパラメータを格納するとともに、処理が実行される作業領域を提供するものである。
【００１４】
入力装置３０は、キーボード、マウス、およびタッチパネルなどのポインティングデバイスであり、利用者が種々の情報を入力し指示する際に使用されるものである。入力される情報としては、製品種別情報、形状データ(製品形状データ）、計画生産台数、設置予定領域、および溶接ラインの設定設備費用などが含まれる。入力される各情報の詳細は、詳述する。
【００１５】
次に、本実施の形態の中心的な構成である、各データベース４０〜７０、およびプロセッサ１０の構成について説明する。
【００１６】
１．溶接情報データベース
まず、溶接情報データベース４０について説明する。溶接情報データベース４０は、溶接に関する情報を格納している。具体的には、溶接情報データベース４０には、溶接情報、稼動率情報（稼動時間情報）、および組付け制約情報などの種々の情報が格納されている。
【００１７】
溶接情報は、溶接工程時間を求めるために用いられる情報である。ここで、「溶接工程時間」は、ワーク１台あたりの溶接に関して必要となる全ての時間を意味し、溶接工程時間またはサイクルタイムとも呼ばれる。
【００１８】
なお、溶接工程時間は、溶接時間と付随時間とが足し合わされた時間である。ここで、溶接時間は、実際に溶接が実行されている時間である。一方、付随時間は、溶接に付随する作業に要する時間であり、仮付け時間、冷却時間、検査時間、梱包時間、および部品セット時間などの種々の時間を含む。したがって、溶接情報データベース４０に格納される溶接情報は、ワーク形状に基づいて溶接時間を算出するための溶接時間算出情報と、付随時間を算出するための付随時間算出情報とに大別される。
【００１９】
たとえば、溶接時間算出情報には、図１に示されているように、溶接パターン情報（溶接速度および溶接方向を含む）および溶接姿勢情報が含まれる。また、付随時間算出情報には、図１に示されているように、たとえば、仮付け必要数情報、一点当たりの仮付け時間、冷却時間情報、検査時間情報、梱包時間情報、組付け部品情報（部品数含む）、および部品セット時間情報が含まれる。なお、個々の情報の詳細については後述する。
【００２０】
２．設備データベース
次に、設備データベース５０について説明する。設備データベース５０は、溶接設備に関する情報と、付帯設備に関する情報と、搬送機器に関する情報（搬送機器情報）とを格納している。
【００２１】
ここで、溶接設備は、溶接ロボットおよび溶接治具を含む。したがって、溶接設備に関する情報には、たとえば、溶接ロボットの稼動に必要な領域の面積および形状についての情報（以下、「ロボット稼動領域情報」と称する）と、溶接ロボットの必要安全領域についての情報（以下、「必要安全領域情報」と称する）と、治具に必要な領域の大きさおよび形状についての情報（以下、「治具設置領域情報」と称する）とが含まれる。
【００２２】
一方、付帯設備は、部品供給装置、材料缶（ペール缶）、および制御盤等の設備を含む。したがって、付帯設備に関する情報には、部品供給装置が占める領域の面積および形状についての情報（以下、「部品供給領域情報」と称する）と、材料缶が占める領域の面積および形状についての情報（以下、「材料缶設置領域情報」と称する）と、その他の制御盤などが占める領域の面積および形状についての情報（以下、「制御盤設置領域情報」と称する）とが含まれる。
【００２３】
特に、部品供給装置の占める領域は、各工程の溶接設備に割り当てられる部品の数、種類類、および荷姿などによって変化する。また、各工程の溶接設備に割り当てられる部品の数および種類に応じて、各工程での溶接に使用される溶接材料の使用量が変化し、その結果、溶接材料が入れられる材料缶の占める領域も変化する。
【００２４】
したがって、割り当てられる部品の変化に対応するために、部品供給領域情報は、部品の数、種類、および荷姿に応じて部品供給装置の占める領域の面積および形状を与えており、材料缶設置領域情報は、部品の数および種類に応じて材料缶が占める領域の面積および形状を与えている。このように、各工程の溶接設備に割り当てられる部品の数および種類に応じて変化する付帯領域を考慮している点は、本実施の形態のレイアウト装置１の特徴の一つである。
【００２５】
設備データベース５０に格納されている搬送機器情報は、工程間でのワークの移動に用いられる搬送機器の種類と、各種類の搬送機器が占める領域の面積および形状、および搬送機器の諸元とを含んでいる。
【００２６】
３．部品荷姿データベース
上述したとおり、部品供給装置の占める領域を算出するためには、供給される部品の荷姿が重要な意味を持つ。したがって、部品荷姿データベース６０は、供給される部品の数および種類に応じた部品の荷姿（供給形態）の情報、すなわち、部品供給時の荷姿情報を格納している。
【００２７】
４．設備原価データベース
設備原価データベース７０は、レイアウトされた溶接ライン全体の設備原価を計算するための情報を格納している。具体的には、各種の溶接ロボット、溶接治具、部品供給装置、材料缶、および搬送機器に関する価格情報が格納されている。なお、材料缶のように価格が比較的安価なものについては設備原価を計算に参入しなくてもよく、この場合には、材料缶の価格情報を格納しておく必要はない。
【００２８】
５．プロセッサ
次に、プロセッサ１０について説明する。プロセッサ１０は、いわゆるＣＰＵであり、記憶装置２０などに格納されているプログラムを実行することによって、溶接時間算出部、溶接工程時間算出部、モジュール検討部、配置部、工程シミュレーション部、自動修正部、および評価部などの種々の役割を果たす。以下、本実施の形態のレイアウト装置１における処理の流れを示す工程フロー図である図２を参照しつつ、各役割について説明する。
【００２９】
溶接時間算出部１１は、不図示のＣＡＤ装置などからネットワークを通じて入力された形状データ（製品形状データ）と、溶接情報データベース４０に含まれる溶接パターン情報とから溶接時間を算出する溶接時間算出手段である。
【００３０】
溶接工程時間算出部１２は、溶接情報データベース４０に含まれる溶接情報（具体的には、付随時間算出情報）と形状データとを用いて、上述した付随時間を算出し、溶接時間と付随時間とを加えて溶接工程時間を算出する溶接工程時間算出手段である。
【００３１】
モジュール検討部１３は、モジュール化された各工程を検討するものであり、より具体的には、工程数設定部（工程数設定手段）、割当部（割当手段）、および領域算出部（領域算出手段）などの各構成に大別される。
【００３２】
モジュール検討部１３において、工程数設定部は、目標タクトと上記溶接工程時間算出部１２によって算出された溶接工程時間とから、最低限必要な工程数を設定する工程数設定手段である。具体的には、溶接工程時間Ｔ０を目標タクトで除算することによって、最低限必要な工程数が決定される。割当部は、各工程の溶接設備で溶接される部品の種類および数を割り当てる割当手段である。割当部は、溶接情報データベース４０に格納されている組付け制約情報に基づいて、各工程に、部品の種類および数を割り当てる。
【００３３】
また、モジュール検討部１３において、領域算出部は、割当部によって割り当てられた部品の種類および数に応じて、各工程の溶接設備に付帯される付帯設備が占める付帯領域の大きさを変化させて、工程領域を算出する領域算出手段である。算出される工程領域は、溶接設備（溶接ロボットおよび溶接治具）が必要とする設備領域と、付帯設備（部品供給装置、材料缶、制御盤など）が占める付帯領域とを含んでいる。このように付帯領域を考慮して工程領域を算出する点は、本実施の形態のレイアウト装置１の特徴点の一つである。
【００３４】
次に、配置部１４について説明する。配置部１４は、各工程領域に基づいて各工程の溶接設備および付帯設備を仮想配置する配置手段である。特に、配置部１４は、工程間でワークを搬送する搬送機器を選択し、各工程の溶接設備および付帯設備とともに搬送機器についても仮想配置する。このように、搬送機器を考慮して溶接設備を仮想配置する点は、本実施の形態のレイアウト装置１の特徴点の一つである。溶接設備、付帯設備、および搬送機器が仮想配置された結果は、図形データ（ＣＡＤデータ）を含むレイアウト案として一時的に記憶される。
【００３５】
次に、工程シミュレーション部１５について説明する。工程シミュレーション部１５は、溶接ライン内でのワークの流れをシミュレーションして、レイアウト案に沿った溶接ラインでの生産台数を予測する工程シミュレーション手段である。上述した配置部１４によって得られたレイアウト情報、上述した溶接時間、溶接工程時間、および各工程での部品の数および種類の割当などの種々の情報とに基づいて、自動的にシミュレーションモデルが作成され、このシミュレーションモデルに基づいてシミュレーションが実行される。
【００３６】
次に、自動修正部１６について説明する。自動修正部１６は、溶接ラインでの生産台数が所定の計画生産台数に達するように、配置部１４による溶接設備および搬送機器の仮想配置の内容、割当部による部品の割当内容、および工程数設定部により設定された工程数を自動修正する自動修正手段である。
【００３７】
評価部１７は、設備原価データベース７０を用いて、レイアウトされた溶接ラインでの予測設備投資額を算出し、予測設備投資額が最も低額となるレイアウト案を出力したり、予測設備投資額が設定設備費用以下に収まるすべてのレイアウト案を抽出して出力するための評価手段である。
【００３８】
以上のように構成されるレイアウト装置１は、次のようにレイアウト処理を実行する。以下に、本実施の形態のレイアウト装置１の処理内容、言い換えれば、本実施の形態のレイアウト方法について説明する。
【００３９】
図３は、本実施の形態のレイアウト装置による処理手順を示すフローチャートである。フローチャートに示される処理内容は、コンピュータプログラムとして記憶装置２０に記憶されており、このコンピュータプログラムは、プロセッサ１０によって実行される。
【００４０】
まず、ステップＳ１では、製品種別、形状データ、計画生産台数、設置予定領域、および設定設備投資額などの各種の情報が取得される。具体的には、これらの情報は、利用者が入力装置３０を用いることによって適宜に入力されてもよく、ＣＡＤ装置などで作成されてネットワークを介して取得されてもよい。
【００４１】
ここで、製品種別は、ワークの種別を示す情報であり、形状データは、ワークの形状を示す３次元図形データである。計画生産台数は、所定の時間内に生産するべき台数であり、設置予定領域は、溶接ラインが設置される予定の敷地（面積および形状）である。設定設備投資額は、溶接ラインに投資可能な最大額を意味する。
【００４２】
次に、ステップＳ２では、ステップＳ１で取得された形状データと、溶接情報データベース４０に含まれる溶接パターン情報とから溶接時間Ｔ１が算出される。
【００４３】
具体的には、形状データに基づいて、頂点と稜線とで表現されたワイヤーフレームが抽出される。そして、このワイヤーフレームが、溶接パターン情報に含まれる各溶接パターンとパターンマッチングされる。この結果、抽出されたワイヤーフレームに所定の較差範囲内で適合する溶接パターンが自動的に選択される。ここで、各溶接パターンには、溶接長さと、各溶接部位別に関連付けられた溶接速度および溶接方向とが付随している。したがって、各溶接部位別に、溶接長さを溶接速度で除算することによって溶接時間Ｔ１が求まる。また、溶接情報データベース４０に格納された溶接姿勢情報によって、溶接時における溶接ガンの設定角度が定められ、溶接ロボットの姿勢が決定される。
【００４４】
次に、ステップＳ３では、溶接工程時間Ｔ０が算出される。ステップＳ２で溶接時間Ｔ１が算出されているので、残りの付随時間が算出される。
【００４５】
付随時間には、上述したとおり、仮付け時間Ｔ２、冷却時間Ｔ３、検査時間Ｔ４、梱包時間Ｔ５、および部品セット時間Ｔ６が含まれる。たとえば、仮付け時間Ｔ２は、仮付け必要数情報（単位長当たりに必要な仮付け溶接点の数）に基づいて、上記の形状データで示されるワークの仮付けに必要な溶接点の数を求め、この溶接点の数に一点当たりの仮付け時間を乗算して、算出される。その他の時間Ｔ３〜Ｔ６は、製品種別を引数として、該当する冷却時間情報、検査時間情報、梱包時間情報、および部品セット時間情報を溶接情報データベースから検索することによって、そのまま取得される。
【００４６】
最終的には、溶接時間Ｔ１に付随時間Ｔ２〜Ｔ６を加えることによって、溶接工程時間Ｔ０（＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４＋Ｔ５＋Ｔ６）が算出される。
【００４７】
次に、ステップＳ４で、溶接ラインに最低限必要な工程数Ｎが設定される。まず、目標タクトＴｔが計算される。目標タクトＴｔは、所定の計画生産台数に応じて定まる。具体的には、利用者によって指示された計画生産台数がＳ台で、このときの稼動時間がＴｓである場合には、目標タクトＴｔは、稼動時間Ｔｓを計画生産台数Ｓで除算することによって算出される（Ｔｔ＝Ｔｓ／Ｓ）。このように算出された目標タクトＴｔは、計画生産台数を達成するためにはワーク１台分の溶接を終えねばならない時間を意味する。そして、ステップＳ３で算出された溶接工程時間Ｔ０を目標タクトＴｔで除算することによって、最低限必要な工程数Ｎが設定される。例えば、溶接工程時間Ｔ０、すなわちワーク１台当たりの溶接に関して必要となる全ての時間が１００分であり、目標タクトＴｔが２分であれば、溶接工程時間１００分を目標タクト２分で除算することによって、工程数Ｎは５０に設定される。
【００４８】
ステップＳ４で工程数Ｎが設定されると、ステップＳ５では、第１工程乃至第Ｎ工程の各工程の溶接設備で溶接される部品の種類および数が割り当てられる。第１工程乃至第Ｎ工程の各工程は、工程順に並べられて配置される。したがって、この時点では、各工程間の相対的な位置関係が決定されている。したがって、ステップＳ５では、Ｎ個の工程（第１工程〜第Ｎ工程）のそれぞれにおいて、部品の取り付け場所が決定されるともいえる。
【００４９】
具体的には、まず、溶接情報データベース４０から組付け制約情報が取得される。組付け制約情報は、たとえば、製品種別毎に検索することによて取得できる。なお、組付け制約情報は、部品の取り付け順番の制約を定めた情報であるので、後述するように工程数が変動した場合にも適用可能である。
【００５０】
図４に、組付け制約情報をＮ個の工程（第１工程〜第Ｎ工程）に適用した場合の一例を示す。図４では、代表的な１４個の部品（第１部品〜第１４部品）を取り付ける場合を例にとって示している。図４では、それぞれの部品を取り付けることが許容される工程を丸印で示している。たとえば、第１部品および第２部品は、それぞれ第１工程および第２工程で取り付ける必要があり、第３部品は、第２工程または第３工程で取り付けることが許容される。
【００５１】
図４に示されるとおり、各工程の溶接設備への部品の割当は、複数通り存在し、一通りには決まらない。したがって、この時点では、複数通りの割当案の中から、一通りの割当案が選択される。なお、各工程において使用される各部品の数は、たとえば、溶接情報データベース４０の組付け部品情報（部品数含む）を適宜に利用して決定されてもよい。
【００５２】
図５は、各工程の溶接設備への部品の種類および数の割当の一例を示している。図５の例では、第１工程では、第１部品を１個使用し、第２工程では、第２部品、第３部品、第４部品、および第５部品をそれぞれ４個、２個、１個、および２個使用する場合が示されている。このように、部品の種類および数の割当が終了すると、ステップＳ６に進む。
【００５３】
ステップＳ６では、ステップＳ５で割り当てられた部品の種類および数に応じて各工程における付帯領域の大きさを変化させて、工程領域が算出される。
【００５４】
まず、付帯領域が求められる。たとえば、各工程に割り当てられた部品の種類と数を引数として部品荷姿データベース６０を検索し、供給される部品の荷姿（供給形態）の情報を得る。たとえば、荷姿には、ポリ容器で直接供給される場合（以下、「ポリ直接」と称する）、シュートボックスから供給される場合（以下、「シュート」と称する）など、種々の形態がある。そして、たとえば、割り当てられた部品の種類、数、荷姿を引数として検索し、設備データベース５０の部品供給領域情報に基づいて、部品供給装置が占める領域（部品配置スペースを含んでいてもよい）の面積および形状が算出される。
【００５５】
また、部品の種類および数に応じて、アーク溶接で使用される溶接材料である溶接棒の使用量が変化する。したがって、本実施の形態では、部品の種類および数に応じて、溶接棒が入れられる材料缶の大きさを自動的に設定することができる。たとえば、割り当てられた部品の種類および数を引数として検索し、材料缶設置領域情報に基づいて、材料缶が占める領域の面積および形状を算出することができる。
【００５６】
そして、このようにして得られた部品供給装置が占める領域および材料缶が占める領域と、他の制御盤などが占める領域とを加え合わせて、付帯設備の全体が占める付帯領域が求められる。
【００５７】
一方、溶接ロボットおよび溶接治具を含む溶接設備が必要とする設備領域については、ロボット稼動領域、必要安全領域、および治具設置領域を加え合わせることによって算出される。これらロボット稼動領域、必要安全領域、および治具設置領域は、設備データベース５０に格納されているロボット稼動領域情報、必要安全領域情報、および治具設置領域情報を参照して求められる。そして、最終的に、付帯領域と設備領域とを加えることによって各工程毎に工程領域が算出される。
【００５８】
ステップＳ７では、全ての工程の工程領域の合計面積と設置予定領域の面積とが比較されて、工程領域の合計面積が設置予定領域の面積以下であるか否かが判断される。工程領域の合計面積が設置予定領域の面積より大きければ（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップＳ５に戻り、別の割当案が採用され、ステップＳ５以下の処理が繰り返される。工程領域の合計面積が設置予定領域の面積以下であれば（ステップＳ７：ＹＥＳ）、次のステップＳ８に進む。なお、万が一、全ての割当案を試しても、工程領域の合計面積が設置予定領域の面積以下とならない場合には、データの入力誤りが生じていることが考えられるので、設置予定領域の面積以下とならない旨を画面上に表示して利用者に注意を促してもよい。
【００５９】
ステップＳ８では、工程間でワークを搬送する搬送機器が選択され、各工程の溶接設備とともに搬送機器が仮想配置される。なお、溶接設備については、ステップＳ４およびスステップＳ５における工程順にしたがって、各工程間の相対的な位置関係が定まっている。したがって、このステップＳ８では、ステップＳ７における工程領域の算出結果および本ステップＳ８における搬送機器の仮想配置に伴って、配置位置の調整が実行される。
【００６０】
まず、設備データベース５０に格納されている搬送機器情報に基づいて、搬送機器が選択される。なお、許容される搬送機器が複数種類存在する場合には、この時点では、複数種類の搬送機器案の中から、一つの搬送機器案が適宜に選択される。そして、溶接設備とともに、選択された搬送機器が仮想配置される。本実施の形態では、工程毎に、溶接ロボット、溶接治具、部品供給装置、材料缶、制御盤、および仕切り壁（不図示）などが一組にまとめられて、一つのモジュールを形成している。したがって、ステップＳ８では、モジュールを仮想配置する処理が実行されているといえる。なお、設置予定領域に、搬送機器を配置しきれない場合には、ステップＳ７の処理と同様に、ステップＳ５に戻り、別の割当案を採用するようにしてもよい。
【００６１】
ステップＳ９では、工程フローシミュレーションが実行される。まず、ステップＳ８までの処理によって得られた各種の情報、すなわち、レイアウト案（溶接設備、部品供給装置、材料缶、制御盤、および搬送機器などの配置を含む）、搬送機器（搬送方法）の種類および諸元（搬送時間を算出するために用いられる）、各工程で取り付けられる部品の種類および数量、部品の荷姿（供給形態）、溶接時間、および種々の付随時間がステップＳ９の処理に用いられる。なお、各工程別の溶接時間や付随時間も、各工程別にステップＳ１およびステップＳ２と同様の手法を適用することによって算出できる。図６に、これらの各種情報の一部を抜粋して示す。
【００６２】
そして、これらの各種の情報に基づいて、自動的に工程フローシミュレーションモデルが作成される。なお、付帯設備が占める付帯領域、および搬送機器が考慮されていることを除いて、工程フローシミュレーションモデルの作成処理自体は、従来と同様であるので詳しい説明は省略する。
【００６３】
図７は、自動的に作成された工程フローシミュレーションモデルの作成例である。工程フローシミュレーションモデルは、図７に示されるようなＣＡＤデータと、溶接時間や付随時間などのパラメータとからなる。このような工程フローシミュレーションモデルを用いて、溶接ライン内でのワークの流れや稼動状況がシミュレーションされて、溶接ラインでの予測生産台数が算出される。
【００６４】
続いて、ステップＳ１０では、ステップＳ９で算出された予測生産台数が、目標とする計画生産台数を満たすか否かが判断される。予測生産台数が、目標とする計画生産台数を満たさない場合には（ステップＳ１０：ＮＯ）、ステップＳ１１の処理をスキップして、ステップＳ１２に進む。一方、予測生産台数が、目標とする計画生産台数を満たす場合には（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１１において、この状態の溶接ラインのレイアウト案を採用候補として記録した後、ステップＳ１２に進む。
【００６５】
ステップＳ１２では、搬送機器のすべての配置の組合せを検討したか否かが判断される。すべての配置の組合せの検討が完了していない場合には（ステップＳ１２：ＮＯ）、ステップＳ８に戻り、異なる搬送機器が選択される。そして、再度、各工程の溶接設備とともに搬送機器が仮想配置され、工程フローシミュレーション（ステップＳ９）が実行される。ステップＳ１０、Ｓ１１、およびＳ１２の処理は、工程シミュレーションを繰り返し実行しつつ、溶接ラインの生産台数が所定の計画生産台数に達するように、溶接設備および搬送装置の仮想配置の内容を自動修正する処理に対応する。
【００６６】
ステップＳ１３では、組付け制約情報に反しない条件下で、すべての部品割当の組合せを検討したか否かが判断され、すべての部品割当の組合せの検討が完了していない場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、ステップＳ５に戻り、異なる部品割当案が選択される。そして、再度、各工程の溶接設備に部品の種類と数が割り当てられて、再度、工程フローシミュレーション（ステップＳ９）が実行される。ステップＳ１０、Ｓ１１、およびＳ１３の処理は、工程シミュレーションを繰り返し実行しつつ、溶接ラインの生産台数が所定の計画生産台数に達するように、部品の割当内容の内容を自動修正する処理に対応する。
【００６７】
ステップＳ１４では、採用候補が存在したか否かが判断される。すべての配置と部品割当を検討しても、溶接ラインでの予測生産台数が計画生産台数に達しない場合には、採用候補が存在しない状態が発生する。採用候補が存在しない場合には（ステップＳ１４：ＮＯ）、ステップＳ１５で、工程数を増加、すなわち溶接ロボットや溶接治具を増加して対応することができる。そして、工程数の増加後、ステップＳ５以下の処理が実行され、再度、工程フローシミュレーション（ステップＳ９）が実行される。一方、溶接ラインでの予測生産台数が計画生産台数を満たすレイアウト案が存在し、採用候補が存在する場合には（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、そのままステップＳ１６に進む。ステップＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１４、およびＳ１５の処理は、工程シミュレーションを繰り返し実行しつつ、溶接ラインの生産台数が所定の計画生産台数に達するように、工程数を自動修正する処理に対応する。
【００６８】
次いで、ステップＳ１６では、各採用候補のレイアウト案毎に、予測設備投資額が算出される。たとえば、設備原価データベース７０を用いて、レイアウト案中に含まれる各溶接ロボット、溶接治具、部品供給装置、材料缶、および搬送機器について、価格情報を検索し、合算することによって、各レイアウト案別に予測設備投資額が算出される。
【００６９】
最終的に、ステップＳ１７では、ステップＳ１６で算出された予測設備投資額が最も低額となるレイアウト案が採用され、その結果が出力される。なお、本実施の形態と異なり、入力装置３０を用いて指示された基準（溶接ラインの設定設備費用）以下に予測設備投資額が収まる複数のレイアウト案を全て出力し、その後の検討を、利用者に任せるようにしてもよい。
【００７０】
なお、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ２の処理は、溶接時間算出部１１の処理に対応し、ステップＳ３の処理は、工程時間算出部１１の処理に対応する。ステップＳ４の処理は、工程数設定部の処理に対応し、ステップＳ５の処理は、割当部の処理に対応する。ステップＳ６の処理は、領域算出部の処理に対応する。ステップＳ７およびステップＳ８の処理は、配置部１４の処理に対応しており、ステップＳ９の処理は、工程シミュレーション部１５の処理に対応している。ステップＳ１１〜Ｓ１５の処理は、自動修正部１６の処理に対応し、ステップＳ１６およびＳ１７の処理は、評価部１７の処理に対応する。
【００７１】
以上のように、本実施の形態のレイアウト装置および方法について説明したが、本実施の形態のレイアウト装置および方法によれば、以下のような効果を奏する。
【００７２】
（Ａ）各工程の溶接設備に割り当てられた部品の種類および数に応じて、各工程の溶接装置に付帯する部品供給装置や材料缶などの付帯設備が占める付帯領域の大きさを変化させて、各工程の溶接設備を仮想配置するので、付帯設備に必要な領域を考慮しつつ、溶接ラインをレイアウトすることができる。したがって、レイアウトの決定後に付帯設備の占める領域を検討する場合と異なり、レイアウト設計のやり直しを防止することができる。
【００７３】
（Ｂ）特に、付帯設備に必要な領域を考慮しつつ工程フローシミュレーションを実行することができるので、レイアウト決定後にレイアウトをやり直さねばならない事態が生じない。したがって、レイアウトに要する作業量が削減されるとともに、利用者の習熟度によらず、最適なレイアウト案を迅速に得ることができる。
【００７４】
（Ｃ）搬送機器についても仮想配置し、工程フローシミュレーションを経て自動的に配置内容を自動修正することができるので、適切なレイアウトを実現できる。
【００７５】
（Ｄ）ワーク形状に基づいて溶接時間を自動的に算出するので、従来のように、ワーク形状に基づいて手作業にて分析および抽出して溶接時間の算出する場合に比べて、溶接時間を算出するまでに要する時間が短くなり、ワーク形状が変更された場合への対応も可能となる。また、利用者の習熟度によらず、正確な溶接時間および溶接工程時間を迅速に得ることができる。
【００７６】
（Ｅ）自動的に工程フローシミュレーションモデルを作成して、工程フローシミュレーション処理を繰り返し実行することができ、溶接設備および搬送機器の仮想配置の内容、部品の割当内容、および工程数を自動修正することができる。したがって、工程フローシミュレーションモデルの作成に要する時間を格段に短縮化できるとともに、従来のようにシミュレーションモデル作成者へ情報を伝えて工程フローシミュレーションモデルを逐次作成する場合と違って、情報の伝達における間違いが生じない。特に、上記の自動修正に伴って、各工程の溶接設備に割り当てられた部品の種類および数が変更される場合であっても、各工程の溶接設備に付帯する付帯設備が占める付帯領域の大きさを自動的に変化させることができる。したがって、工程フローシミュレーション処理の進捗に合わせて、常に付帯領域を考慮して溶接ラインをレイアウトすることができる。
【００７７】
以上のように、本実施の形態のレイアウト装置およびレイアウト方法を説明したが、本発明は、これらの場合に限られるものではなく、当業者によって種々の省略、追加、および変更が可能であることは明らかである。
【００７８】
本発明は、割り当てられた部品の種類および数に応じて、各工程の溶接設備に付帯する付帯設備が占める付帯領域の大きさを変化させることによって付帯領域を考慮しつつ、溶接ラインのレイアウトを実行する装置および方法であればよく、上述したデータベースの構成、およびフローチャートに示された処理順序は適宜に変更することが可能である。
【００７９】
また、上記の説明では、プロセッサがコンピュータプログラムを実行することによって溶接時間算出部、溶接工程時間算出部、モジュール検討部、配置部、工程シミュレーション部、および自動修正部の役割を果たす場合を説明したが、本発明は、この場合に限られない。専用の論理集積回路などを用いて、各部の役割を果たすように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施の形態におけるレイアウト装置の概略構成を説明する図である。
【図２】図１のレイアウト装置における処理の流れを示す工程フロー図である。
【図３】図１のレイアウト装置による処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図１に示される組付け制約情報をＮ個の工程に適用した場合の一例を示す図である。
【図５】図３のステップＳ５において各工程の溶接設備への部品の種類および数を割り当てた一例を示す図である。
【図６】図３のステップＳ９における工程フローシミュレーションモデルを作成するために用いられる情報の抜粋を示す図である。
【図７】図３のステップＳ９における工程フローシミュレーションモデルの作成例を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１    レイアウト装置、
１０    プロセッサ、
１１    溶接時間算出部、
１２    溶接工程時間算出部、
１３    モジュール検討部（工程数設定部、割当部、および領域算出部）
１４    配置部、
１５    工程シミュレーション部、
１６    自動修正部、
１７    評価部、
２０    記憶装置、
３０    入力装置、
４０    溶接情報データベース、
５０    設備データベース、
６０    部品荷姿データベース、
７０    設備原価データベース。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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