(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる加工品から構成されるべき製品を製造する製造設備（１１）の製造状況を調整する製造調整システム（１０）であって、
それぞれが異なる前記加工品を作製し、該加工品の寸法および加工時間をそれぞれ計測する計測器（１７）を有する複数の機械（１２−１〜１２−ｎ）と、
複数の前記機械（１２−１〜１２−ｎ）と通信可能に接続されていて、各前記機械（１２−１〜１２−ｎ）を制御する機械制御装置（１３）と、を備え、
前記機械制御装置（１３）は、
各前記機械（１２−１〜１２−ｎ）の、前記計測器（１７）により計測された前記加工品の寸法および加工時間を含む計測情報をリアルタイムに取得する計測情報取得部（１８）と、
前記計測情報取得部（１８）により取得された、各前記機械（１２−１〜１２−ｎ）による前記加工品の寸法と、予め記憶された各前記加工品の組立手順および組立位置を含む製品組立情報とを基に、各前記加工品の寸法を積算して前記製品の寸法を算出する製品寸法算出部（１９）と、
前記計測情報取得部（１８）により取得された、各前記機械（１２−１〜１２−ｎ）による前記加工品の加工時間を基に、各前記加工品の加工時間を合計した総加工時間を算出する総加工時間算出部（２０）と、
前記製品寸法算出部（１９）により算出された前記製品の寸法が所定の寸法範囲内にあり、且つ、前記総加工時間算出部（２０）により算出された前記総加工時間が所定の時間内にあるかを判定する判定部（２１）と、
前記判定部（２１）の判定結果に基づいて、各前記機械（１２−１〜１２−ｎ）により前記加工品を作製する際の当該加工品の公差を前記機械（１２−１〜１２−ｎ）毎に設定する公差設定部（２３）と、
前記機械（１２−１〜１２−ｎ）毎に設定された前記加工品の公差を含む稼働指令を前記機械（１２−１〜１２−ｎ）毎に送出する稼働指令部（２４）と、を具備し、
前記公差設定部（２３）は、前記判定部（２１）の判定結果が、前記製品寸法算出部（１９）により算出された前記製品の寸法が所定の寸法範囲内にあり、且つ、前記総加工時間算出部（２０）により算出された前記総加工時間が所定の時間内にない場合、複数の前記機械（１２−１〜１２−ｎ）のうちの一部の前記機械に前回設定されていた前記加工品の公差を、所定の拡大率で大きくする、製造調整システム（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載の製造調整システム（１０）であって、
前記製造設備（１１）は、複数の前記機械（１２−１〜１２−ｎ）の所定の順番に従って、各前記機械（１２−１〜１２−ｎ）により前記加工品を順次作製し、且つ作製された前記加工品を順次組合せていくことにより、最後の前記機械（１２−ｎ）にて前記製品を完成させる製造ラインであり、
前記機械（１２−１〜１２−ｎ）の前記所定の順番に従って各前記機械（１２−１〜１２−ｎ）により前記加工品を作製する度に、各前記機械（１２−１〜１２−ｎ）の前記計測器（１７）が前記加工品の寸法を計測し、前記計測情報取得部（１８）は、計測された前記加工品の寸法をリアルタイムに取得し、
前記判定部（２１）は、前記計測情報取得部（１８）が各前記機械（１２−１〜１２−ｎ）による前記加工品の寸法を取得する度に、該加工品の寸法が前記加工品毎に予め定められた寸法範囲内にあるかどうかを判定する機能を有し、
前記公差設定部（２３）は、複数の前記機械（１２−１〜１２−ｎ）のうちの任意の第一機械により作製された前記加工品に対しての前記判定部（２１）の判定結果に基づき、該第一機械の直後の工程を担う第二機械に対して予め設定されている前記加工品の公差を調整する機能を有する、製造調整システム（１０）。
【請求項３】
請求項１または２に記載の製造調整システム（１０）であって、
前記機械制御装置（１３）と通信可能に接続されていて、前記製品の製造状況を管理する製造管理コンピュータ（１４）をさらに備え、
前記計測情報取得部（１８）は前記機械（１２−１〜１２−ｎ）毎に取得した前記計測情報を前記製造管理コンピュータ（１４）に送出し、前記製品寸法算出部（１９）は前記製品の寸法を前記製造管理コンピュータ（１４）に送出し、前記総加工時間算出部（２０）は前記総加工時間を前記製造管理コンピュータ（１４）に送出し、前記公差設定部（２３）は前記機械（１２−１〜１２−ｎ）毎に設定された各前記加工品の公差を前記製造管理コンピュータ（１４）に送出し、
前記製造管理コンピュータ（１４）は、
前記機械（１２−１〜１２−ｎ）毎に設定された各前記加工品の公差と、該各加工品の公差に従って前記機械（１２−１〜１２−ｎ）毎に前記加工品が作製される度に前記計測器（１７）から取得された各前記加工品の寸法および加工時間と、該各加工品の寸法および加工時間に基づいて算出された前記製品の寸法および前記総加工時間と、を互いに関連付けて記憶するデータベース部（２５）と、
前記機械（１２−１〜１２−ｎ）毎に設定された各前記加工品の公差に従って前記機械（１２−１〜１２−ｎ）毎に前記加工品が作製される度に前記データベース部（２５）に順次記憶された、前記機械（１２−１〜１２−ｎ）毎の各前記加工品の寸法の変動を診断する寸法変動診断部（２６）と、
を具備する、製造調整システム（１０）。
【請求項４】
請求項３に記載の製造調整システム（１０）であって、
前記製造管理コンピュータ（１４）は、
前述のデータベース部（２５）に記憶された、前記機械（１２−１〜１２−ｎ）毎の各前記加工品の公差ならびに、該各加工品の公差に従って作製された各前記加工品から構成されるべき前記製品の寸法および前記総加工時間に基づいて、各前記加工品の最適な公差を学習する学習部（２７）をさらに具備する製造調整システム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造工場に設置された複数の機械による製造状況を調整する製造調整システムに関する。特に、本発明は、複数の機械により加工された物品（以下、加工品と呼ぶ。）を組合せることにより製品を製造する製造設備において各機械による製造状況を調整する製造調整システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
製造工場においては、或る製品の製造工程を実施する製造設備、例えば、製造ラインまたは製造セルが構築されている。そして、製造設備ごとに、工作機械やロボットなどの複数の機械を使って加工や組立などが行われている。上記の製造設備を構築している各機械は、機械毎に接続された制御装置を管理する管理コンピュータから製造指示を受けて稼働している。一方、管理コンピュータは、各機械の稼働状態や製造実績などの情報を取得しつつ、各製造設備における製造工程、製品品質、安全などを管理している。
【０００３】
また、前述のような製造ラインや製造セルなどの製造設備においては、二つ以上の機械の各々により作製された二つ以上の加工品（例えば部品）をその製造設備における別の機械で最終的に組合せることにより、製品（例えば装置）を完成させる場合がある。この場合、製品を構成している加工品の寸法や形状にばらつきが必ず発生する。ばらつきのある複数の加工品を組合せて製品を完成させているため、当然のことながら、完成した製品においても寸法のばらつきが発生する。
【０００４】
従来、複数の加工品から構成される製品の寸法ばらつきを抑えるために、製品を構成する各加工品の公差は、全ての部品の公差が最悪値である場合を考慮して厳しく設定されていた。しかし、各加工品の公差を厳しくするほど、各々の加工品に要する加工時間は長くなる。その結果、製品の完成までに長時間を要してしまい、製品の製造コストが増加する可能性がある。このような問題を回避するため、製品の品質に影響を及ぼす加工品の公差だけを厳しく設定し、その他の加工品の公差を緩めることが提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１は、加工品の材料、製造方法および関連コストなどを考慮して、組立体を構成する各加工品の公差を適切に配分する方法を開示している。特に、この特許文献１には、コストを著しく低減することができなくなる第１の公差と、コストが実質的に増大し始める第２の公差と、組立体を実際的に完成できない第３の公差とを定義し、それらの公差を各加工品の公差として適切に配分する方法が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２は、複数の部品からなる構造物の測定対象箇所の、設計仕様値に対する偏差、および、測定対象箇所を構成する各部品の寸法公差の総和（寸法ばらつき）に対する、当該部品の寸法公差の割合（寄与率）などを算出することを開示している。さらに、特許文献２は、算出した偏差が、構造物に対する所望の品質を満たす値でない場合には、算出した寄与率を基に各部品の寸法公差を再設定することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２２３０８１号公報
【特許文献２】特許第４６７４２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１および特許文献２には、稼働中の機械により作製された加工品の寸法をリアルタイムに収集する機能は記載されていない。このため、特許文献１および特許文献２に記載された発明においては、複数の加工品からなる製品の製造前に、事前に算出された各加工品の公差を加工パラメータとして機械毎の制御装置に入力する作業が必要になる。
【０００９】
さらに、特許文献１および特許文献２に記載された発明においては、複数の加工品からなる製品の製造中、機械毎の各加工品の公差をリアルタイムに設定して、製造される製品の寸法および製造時間をそれぞれ所定の範囲に調整することができないという問題がある。また、機械の実際の状態または各加工品の実際の加工状態、例えば工具の消耗による加工精度の低下などを考慮して、機械毎の各加工品の公差をリアルタイムに調整できないという問題もある。
【００１０】
そこで本発明は、上述のような問題点に鑑み、複数の機械により作製された複数の加工品から構成されるべき製品の寸法および製造時間をそれぞれ所定の範囲に調整することが可能な製造調整システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第一態様によれば、複数の異なる加工品から構成されるべき製品を製造する製造設備の製造状況を調整する製造調整システムであって、
それぞれが異なる前記加工品を作製し、該加工品の寸法および加工時間をそれぞれ計測する計測器を有する複数の機械と、
複数の前記機械と通信可能に接続されていて、各前記機械を制御する機械制御装置とを備え、
前記機械制御装置は、
各前記機械の、前記計測器により計測された前記加工品の寸法および加工時間を含む計測情報をリアルタイムに取得する計測情報取得部と、
前記計測情報取得部により取得された、各前記機械による前記加工品の寸法と、予め記憶された各前記加工品の組立手順および組立位置を含む製品組立情報とを基に、各前記加工品の寸法を積算して前記製品の寸法を算出する製品寸法算出部と、
前記計測情報取得部により取得された、各前記機械による前記加工品の加工時間を基に、各前記加工品の加工時間を合計した総加工時間を算出する総加工時間算出部と、
前記製品寸法算出部により算出された前記製品の寸法が所定の寸法範囲内にあり、且つ、前記総加工時間算出部により算出された前記総加工時間が所定の時間内にあるかを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、各前記機械により前記加工品を作製する際の当該加工品の公差を前記機械毎に設定する公差設定部と、
前記機械毎に設定された前記加工品の公差を含む稼働指令を前記機械毎に送出する稼働指令部と、を具備し、
前記公差設定部は、前記判定部の判定結果が、前記製品寸法算出部により算出された前記製品の寸法が所定の寸法範囲内にあり、且つ、前記総加工時間算出部により算出された前記総加工時間が所定の時間内にない場合、複数の前記機械のうちの一部の前記機械に前回設定されていた前記加工品の公差を、所定の拡大率で大きくする、製造調整システムが提供される。
【００１２】
本発明の第二態様によれば、上記第一態様の製造調整システムであって、
前記製造設備は、複数の前記機械の所定の順番に従って、各前記機械により前記加工品を順次作製し、且つ作製された前記加工品を順次組合せていくことにより、最後の前記機械にて前記製品を完成させる製造ラインであり、
前記機械の前記所定の順番に従って各前記機械により前記加工品を作製する度に、各前記機械の前記計測器が前記加工品の寸法を計測し、前記計測情報取得部は、計測された前記加工品の寸法をリアルタイムに取得し、
前記判定部は、前記計測情報取得部が各前記機械による前記加工品の寸法を取得する度に、該加工品の寸法が前記加工品毎に予め定められた寸法範囲内にあるかどうかを判定する追加の機能を有し、
前記公差設定部は、複数の前記機械のうちの第一機械により作製された前記加工品に対しての前記判定部の判定結果に基づき、該第一機械の直後の工程を担う第二機械に対して予め設定されている前記加工品の公差を調整する追加の機能を有する、製造調整システムが提供される。
【００１３】
本発明の第三態様によれば、上記第一態様または第二態様の製造調整システムであって、
前記機械制御装置と通信可能に接続されていて、前記製品の製造状況を管理する製造管理コンピュータをさらに備え、
前記計測情報取得部は前記機械毎に取得した前記計測情報を前記製造管理コンピュータに送出し、前記製品寸法算出部は前記製品の寸法を前記製造管理コンピュータに送出し、前記総加工時間算出部は前記総加工時間を前記製造管理コンピュータに送出し、前記公差設定部は前記機械毎に設定された各前記加工品の公差を前記製造管理コンピュータに送出し、
前記製造管理コンピュータは、
前記機械毎に設定された各前記加工品の公差と、該各加工品の公差に従って前記機械毎に前記加工品が作製される度に前記計測器から取得された各前記加工品の寸法および加工時間と、該各加工品の寸法および加工時間に基づいて算出された前記製品の寸法および前記総加工時間と、を互いに関連付けて記憶するデータベース部と、
前記機械毎に設定された各前記加工品の公差に従って前記機械毎に前記加工品が作製される度に前記データベース部に順次記憶された、前記機械毎の各前記加工品の寸法の変動を診断する寸法変動診断部と、
を具備する、製造調整システムが提供される。
【００１４】
本発明の第四態様によれば、上記第三態様の製造調整システムであって、
前記製造管理コンピュータは、
前述のデータベース部に記憶された、前記機械毎の各前記加工品の公差ならびに、該各加工品の公差に従って作製された各前記加工品から構成されるべき前記製品の寸法および前記総加工時間に基づいて、各前記加工品の最適な公差を学習する学習部をさらに具備する製造調整システムが提供される。
【発明の効果】
【００１５】
上記第一態様によれば、複数の加工品からなる製品の製造中、機械毎の各加工品の公差をリアルタイムに設定して、製造される製品の寸法および製造時間をそれぞれ所定の範囲に調整することができる。
さらに、上記第二態様によれば、前工程の加工状態に応じて後工程の加工を調整できるため、最後に得られる製品の寸法ばらつきを最小限に抑えることができる。また、前工程の機械の状態や加工状態に起因した突発的な寸法変化に対応しつつ、製品を製造することができる。
さらに、上記第三態様および第四態様によれば、各機械の実際の状態または各加工品の実際の加工状態、例えば工具の消耗による加工精度の低下などを考慮して、機械毎の各加工品の公差をリアルタイムに調整することができる。特に、上記第四態様によれば、製品寸法が所定の寸法範囲内で、且つ、製品の製造に要する総加工時間が最短になるように、製品を構成するための各加工品の公差を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態の製造調整システムの模式的に示したブロック図である。
【図２】図１に示された製造調整システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】図１に示された製造調整システムの動作の別の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の図面において、同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示される形態は本発明を実施するための一つの例であり、本発明は図示された形態に限定されるものではない。
【００１８】
図１は、一実施形態の製造調整システムを模式的に示したブロック図である。
図１に示される本実施形態の製造調整システム１０は、複数の加工品を組合せて製品を製造する製造設備１１を構築しているｎ台の機械１２−１〜１２−ｎ（ｎは２以上の自然数）による製造状況を調整するシステムである。
【００１９】
具体的には、製造調整システム１０は、図１に示されるように、製造設備１１と、製造設備１１の各機械１２−１〜１２−ｎを制御する機械制御装置１３と、上記の製品の製造状況を管理する製造管理コンピュータ１４と、を備える。
製造設備１１は、上記の製品を製造する製造工場に配置されている。製造設備１１は複数の建屋の製造工場にまたがって配置されていてもよい。これに対して、機械制御装置１３および製造管理コンピュータ１４は、製造工場とは異なる建屋に配置されていてもよい。例えば、機械制御装置１３は、上記の製造工場とは別の建屋に配置されていてもよい。この場合には、機械制御装置１３と、製造設備１１における各機械１２−１〜１２−ｎとは、第一通信装置１５、例えばイントラネットのネットワークを介して通信可能に接続されていることが好ましい。
製造管理コンピュータ１４は、製造工場から遠隔地に在る事務所に配置されていてもよい。この場合には、製造管理コンピュータ１４と機械制御装置１３とは、第二通信装置１６、例えばインターネットのネットワークを介して通信可能に接続されていることが好ましい。さらに、製造管理コンピュータ１４はクラウド上のコンピュータにより構成されていることが好ましい。
【００２０】
製造設備１１は、複数の機械１２−１〜１２−ｎをフレキシブルに組合せたセル生産方式またはライン生産方式の製造設備、すなわち製造セルまたは製造ラインでありうる。
但し、本実施形態の製造設備１１は製造セルであるとする。すなわち、複数の機械１２−１〜１２−ｎにより加工作製された複数の異なる加工品をそれら機械とは別の機械でまとめて組合せることにより、製品が完成するものとする。上記の加工品は、例えばモータなどの装置を構成するための部品であり、上記の製品は、それら部品から構成される装置、すなわち組立品である。勿論、本発明は、製造ラインに適用されてもよい。製造ラインの一例として、各機械１２−１〜１２−ｎにより作製された各加工品を、それら機械１２−１〜１２−ｎの組立機構部（不図示）により順次に組合せていくことにより、最後の機械１２−ｎにて製品が完成する製造ラインが有りうる。
【００２１】
複数の機械１２−１〜１２−ｎのうち、加工品の作製に用いられる機械の例には、ＮＣ工作機械、産業用ロボット、プレス機、ダイカストマシン、射出成型機、などが含まれる。さらに、複数の機械１２−１〜１２−ｎのうち、複数の加工品を最終的に組合せるのに用いられる機械の例、または、各機械１２−１〜１２−ｎの組立機構部の例には、産業用ロボット、部品実装機などが含まれる。特に、本実施形態においては、各機械１２−１〜１２−ｎは、作製した加工品の寸法および加工時間をそれぞれ計測する各種の計測器１７を有するのが好ましい。各機械１２−１〜１２−ｎの計測器１７は、加工品の作製の度に、該加工品の寸法および加工時間を測定した結果の情報を出力するのが好ましい。
【００２２】
なお、機械制御装置１３および製造管理コンピュータ１４は、それぞれ、ＣＰＵ（control processing unit）、ＲＯＭ（read only memory)、ＲＡＭ（random access memory）、および通信制御部（図示せず）を備えたコンピュータ、例えばパーソナルコンピュータから構成される。また、各機械１２−１〜１２−ｎは、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリや、ＣＰＵおよび通信制御部（図示せず）を有しており、この通信制御部が、機械制御装置１３の通信制御部との情報の受渡しを制御するようになっている。
【００２３】
さらに、本実施形態の製造調整システム１０について詳述する。特に、機械制御装置１３および製造管理コンピュータ１４について詳述する。
図１に示されるように、機械制御装置１３は、計測情報取得部１８、製品寸法算出部１９、総加工時間算出部２０、判定部２１、入力部２２、公差設定部２３、および稼働指令部２４を具備する。これら機能部（１８〜２４）は機械制御装置１３内のＣＰＵ（図示せず）により制御されるか、あるいは、機械制御装置１３内に記憶されたプログラムの指令によりそれら機能部（１８〜２４）が機能するようにしてもよい。
【００２４】
計測情報取得部１８は、各機械１２−１〜１２−ｎの、計測器１７により計測された加工品の寸法および加工時間を含む計測情報をリアルタイムに取得する。さらに、計測情報取得部１８は、上記の計測情報を、製品寸法算出部１９、総加工時間算出部２０、および判定部２１に出力するとともに、第二通信装置１６を介して製造管理コンピュータ１４のデータベース部２５にも送信するようになっている。
【００２５】
製品寸法算出部１９は、計測情報取得部１８により取得された、各機械１２−１〜１２−ｎによる加工品の寸法を基に、製品の寸法を算出する。例えば、複数の加工品の組合せにより製品を製造する時の各加工品の組立手順や組立位置などに関する製品組立情報が製品寸法算出部１９に予め記憶されている。
製品寸法算出部１９は、そのような製品組立情報に基づいて、各加工品の寸法を積算して製品の寸法を算出することができる。つまり、本実施形態においては、製造設備１１における複数の機械１２−１〜１２−ｎの各々により加工作製された加工品どうしを組合せて製品を構成するので、各加工品の寸法と前述の製品組立情報とが分かれば、製品の寸法を算出することができる。なお、本実施形態の機械制御装置１３は、前述のような製品寸法算出部１９を具備しているが、本発明においては、製品寸法算出部１９は備えられていなくてもよい。つまり、機械１２−１〜１２−ｎにより作製された複数の加工品を組合せるための機械において、完成した製品の寸法が計測されて、この製品寸法が計測情報取得部１８により取得される場合には、製品寸法算出部１９での製品寸法の算出は省略されてもよい。
製品寸法算出部１９は、算出した製品寸法を、判定部２１に出力するとともに、第二通信装置１６を介して製造管理コンピュータ１４のデータベース部２５にも送信するようになっている。
【００２６】
総加工時間算出部２０は、計測情報取得部１８により取得された、各機械１２−１〜１２−ｎによる加工品の加工時間に基づいて、該各加工品の加工時間を合計した総加工時間を算出する。総加工時間算出部２０は、算出した総加工時間を、判定部２１に出力するとともに、第二通信装置１６を介して製造管理コンピュータ１４のデータベース部２５にも送信するようになっている。
【００２７】
判定部２１は、製品寸法算出部１９により算出された製品の寸法が所定の寸法範囲内にあり、且つ、総加工時間算出部２０により算出された総加工時間が所定の時間内にあるかを判定する。入力部２２は、上記の所定の寸法範囲および所定の時間を判定部２１に入力および設定できるようになっている。この入力部２２は、例えば、機械制御装置１３に接続されたパーソナルコンピュータのキーボードまたはディスプレイ装置上のタッチパネルなどである。勿論、上記の所定の寸法範囲および所定の時間は、製造管理コンピュータ１４から設定されてもよい。
【００２８】
公差設定部２３は、判定部２１の判定結果に基づいて、各機械１２−１〜１２−ｎにより加工品を作製する際の当該加工品の公差を機械１２−１〜１２−ｎ毎に設定する。言い換えれば、判定部２１の判定結果に基づき、機械１２−１〜１２−ｎ毎に既に設定されている各加工品の公差が変更される。さらに、公差設定部２３は、設定した加工品の公差を、第二通信装置１６を介して製造管理コンピュータ１４のデータベース部２５に送信するようになっている。ここでいう公差には、寸法公差や幾何公差が含まれる。
稼働指令部２４は、機械１２−１〜１２−ｎ毎に設定された加工品の公差を含む稼働指令を機械１２−１〜１２−ｎ毎に送出するように構成されている。
【００２９】
前述のように、公差設定部２３において加工品の公差を機械１２−１〜１２−ｎ毎に設定する際には、次のように公差を決めるのが好ましい。例えば、前述した判定部２１の判定結果として、製品寸法算出部１９により算出された製品の寸法が所定の寸法範囲内に無ければ、公差設定部２３は、機械１２−１〜１２−ｎ毎に前回設定されていた加工品の公差をそれぞれ同一の縮小率で小さくする、すなわち、厳しくする。また、製品寸法算出部１９により算出された製品の寸法が所定の寸法範囲内にあるものの、総加工時間算出部２０により算出された総加工時間が所定の時間内に無い場合には、機械１２−１〜１２−ｎのうちの一部の機械に前回設定されていた加工品の公差を、所定の拡大率で大きくする、すなわち、緩める。所定の拡大率は、例えば、前述の縮小率と同率であってもよい。加工品の公差を緩めれば、その加工品に要する加工時間が短縮される。この場合、加工品の公差が緩く設定される機械は、機械１２−１〜１２−ｎのうち、総加工時間の短縮に寄与する可能性の高い機械であることが好ましい。例えば、機械１２−１〜１２−ｎのうち、加工時間の最も長い加工品を作製する機械が選択される。
【００３０】
また、図１に示されるように、製造管理コンピュータ１４は、データベース部２５、寸法変動診断部２６、および学習部２７を具備する。
前述したように、データベース部２５には、各機械１２−１〜１２−ｎにより計測された加工品の寸法および加工時間が送信される。さらに、製品寸法算出部１９により算出された製品の寸法と、総加工時間算出部２０により算出された総加工時間と、公差設定部２３により機械１２−１〜１２−ｎ毎に設定された加工品の公差とがデータベース部２５に送信される。
データベース部２５は、機械１２−１〜１２−ｎ毎に設定された各加工品の公差に従って機械１２−１〜１２−ｎ毎に加工品が作製される度に各機械１２−１〜１２−ｎの計測器１７から取得された、各加工品の寸法および加工時間を順次記憶する。さらに、データベース部２５は、該各加工品の寸法および加工時間と、これらに基づいて算出された製品の寸法および総加工時間と、を互いに関連付けて記憶する。
【００３１】
寸法変動診断部２６は、機械１２−１〜１２−ｎ毎に設定された各加工品の公差に従って機械１２−１〜１２−ｎ毎に加工品が作製される度にデータベース部２５に順次記憶された、機械１２−１〜１２−ｎ毎の加工品の寸法の変動を診断する。つまり、寸法変動診断部２６は、機械１２−１〜１２−ｎ毎に作製された各加工品の寸法の履歴から、それら加工品の寸法のばらつきを、例えば標準偏差を求めて監視する。
寸法変動診断部２６は、複数の機械１２−１〜１２−ｎの中から、加工品の寸法のばらつきが大きい機械を見つけだし、当該機械に既に設定されている加工品の公差を所定の縮小率で小さくする指令を公差設定部２３に送出する。
【００３２】
学習部２７は、前述のデータベース部２５に記憶された、機械１２−１〜１２−ｎ毎の各加工品の公差と、これら公差に従って作製された各加工品を組合せた時の製品の寸法および総加工時間とに基づいて、各加工品の最適な公差を学習する。この学習には、教師あり学習、教師なし学習、強化学習などの公知の機械学習を適用しうる。
例えば、学習部２７は、機械１２−１〜１２−ｎ毎の各加工品の公差に従って作製された各加工品を組合せた時の製品の寸法および総加工時間をそれぞれ所定の基準寸法および所定の時間に基づいて評価する。このとき、製品寸法と所定の基準寸法との差が少ないほど、その製品寸法に対する評価スコアを高くし、また、製品の総加工時間が所定の時間に対して短いほど、その総加工時間に対する評価スコアを高くする。このようにして、学習部２７は、機械１２−１〜１２−ｎ毎に設定すべき各加工品の公差を、各加工品を組合せた時の製品の寸法および総加工時間と、前述した製品の寸法および総加工時間のそれぞれの評価スコアとに関連付けて学習する。さらに、学習部２７は、両方の評価スコアが最大となる機械１２−１〜１２−ｎ毎の各加工品の公差を最適値として決定し、公差設定部２３に送出するのが好ましい。このことにより、製品寸法が所定の寸法範囲内で、且つ、製品の製造に要する総加工時間が最短になるように、製品を構成するための各加工品が各機械１２−１〜１２−ｎにより作製されることとなる。
【００３３】
図２は、図１に示された製造調整システム１０の動作の一例を示すフローチャートである。以下、図２を参照しつつ、図１に示された製造調整システム１０の動作の一例を説明する。
【００３４】
はじめに、図２のステップＳ１１において、機械制御装置１３の公差設定部２３が、製造管理コンピュータ１４からの指示を受けて、機械１２−１〜１２−ｎ毎に加工品の公差を設定する。但し、複数の加工品から構成される製品を初め製造する場合には、機械１２−１〜１２−ｎ毎の加工品の公差は、各機械１２−１〜１２−ｎが実現可能な最小公差に設定されているものとする。
【００３５】
続いて、図２のステップＳ１２において、稼働指令部２４が、機械１２−１〜１２−ｎ毎に加工品の作製を指示する。これにより、機械１２−１〜１２−ｎ毎に加工品が公差設定部２３により設定された公差に基づいて作製される。作製の間、機械１２−１〜１２−ｎ毎に加工品の加工時間が計測器１７により計測されている。また、各機械１２−１〜１２−ｎにて加工品の作製が終了すると、機械１２−１〜１２−ｎ毎に計測器１７により加工品の寸法が計測される。
さらに、図２のステップＳ１３において、計測情報取得部１８が、前述のように機械１２−１〜１２−ｎ毎の計測器１７により計測された、加工品の寸法および加工時間をリアルタイムに取得する。
【００３６】
続いて、図２のステップＳ１４において、製品寸法算出部１９および総加工時間算出部２０が、各加工品を組合せてなる製品の寸法および総加工時間をそれぞれ算出する。より具体的には、製品寸法算出部１９は、計測情報取得部１８により取得された、各機械１２−１〜１２−ｎによる加工品の寸法を基に、製品の寸法を算出する。算出された製品寸法は、製造管理コンピュータ１４のデータベース部２５に記憶される。また、総加工時間算出部２０は、計測情報取得部１８により取得された各機械１２−１〜１２−ｎによる各加工品の加工時間を合計した総加工時間を算出する。算出された総加工時間もまた、データベース部２５に記憶される。
【００３７】
次いで、図２のステップＳ１５において、判定部２１が、製品寸法算出部１９により算出された製品の寸法が所定の寸法範囲内にあるかどうかを判定する。この判定結果として、算出された製品寸法が所定の寸法範囲内に無い場合には、上記のステップＳ１１に戻り、公差設定部２３が、機械１２−１〜１２−ｎ毎に加工品の公差を再設定する。例えば、公差設定部２３は、機械１２−１〜１２−ｎ毎に前回設定されていた加工品の公差をそれぞれ同一の縮小率で小さくする、すなわち、厳しくする。一方、上記のステップＳ１５の判定結果として、算出された製品寸法が所定の寸法範囲内に有る場合には、図２のステップＳ１６に進む。
【００３８】
さらに、図２のステップＳ１６においては、判定部２１は、総加工時間算出部２０により算出された総加工時間が所定の時間内にあるかどうかを判定する。この判定結果として、算出された総加工時間が所定の時間内に無い場合には、上記のステップＳ１１に戻り、公差設定部２３が、機械１２−１〜１２−ｎ毎に加工品の公差を再設定する。このとき、機械１２−１〜１２−ｎのうちの一部の機械に前回設定されていた加工品の公差を所定の拡大率で大きくする、すなわち、緩める。この場合、加工品の公差が緩く設定される機械は、機械１２−１〜１２−ｎのうち、総加工時間の短縮に寄与する可能性の高い機械、例えば、加工時間の最も長い加工品を作製する機械が選択されるのが好ましい。また、上記所定の拡大率は、例えば、前述の縮小率と同率であってもよい。一方、上記のステップＳ１６の判定結果として、算出された総加工時間が所定の時間内に有る場合には、上記のステップＳ１２に進む。つまり、前回設定した各加工品の公差を変えることなく、機械１２−１〜１２−ｎ毎に加工品が作製される。
以上のように、複数の機械１２−１〜１２−ｎにより、複数の加工品から構成される製品を製造するとき、本実施形態の機械制御装置１３は、前述のステップＳ１１〜ステップＳ１６を繰返し実施するようになっている。
以上のような製造調整システム１０によれば、複数の加工品からなる製品の製造中、機械１２−１〜１２−ｎ毎の各加工品の公差をリアルタイムに設定して、製造される製品の寸法および製造時間をそれぞれ所定の範囲に調整することができる。
【００３９】
図３は、図１に示された製造調整システム１０の動作の別の例を示すフローチャートである。以下、図３を参照しつつ、図１に示された製造調整システム１０の動作の別の例を説明する。特に、以下の説明では製造管理コンピュータ１４の学習部２７により各加工品の最適な公差を学習する例を例示する。
但し、学習開始前には、機械１２−１〜１２−ｎ毎の各加工品の公差と、これら公差に従って作製された各加工品を組合せた時の製品の寸法および総加工時間とを互いに関連付けた相関テーブルがデータベース部２５に保存されているものとする。この相関テーブルは、図２に示されたステップＳ１１〜ステップＳ１６の処理によって作成されるのが好ましい。
【００４０】
はじめに、図３のステップＳ２１において、学習部２７が、上記の相関テーブルから、機械１２−１〜１２−ｎ毎の各加工品の公差を決定する。続いて、図３のステップＳ２２において、稼働指令部２４が、学習部２７により決定された公差の指令を受けて、機械１２−１〜１２−ｎ毎に加工品の作製を指示する。これにより、機械１２−１〜１２−ｎ毎に加工品が学習部２７により決定された公差に基づいて作製される。作製の間、機械１２−１〜１２−ｎ毎に加工品の加工時間が計測器１７により計測されている。また、各機械１２−１〜１２−ｎにて加工品の作製が終了すると、機械１２−１〜１２−ｎ毎に計測器１７により加工品の寸法が計測される。
さらに、図３のステップＳ２３において、計測情報取得部１８が、前述のように機械１２−１〜１２−ｎ毎の計測器１７により計測された、加工品の寸法および加工時間をリアルタイムに取得する。
【００４１】
続いて、図３のステップＳ２４において、製品寸法算出部１９および総加工時間算出部２０が、各加工品を組合せてなる製品の寸法および総加工時間をそれぞれ算出する。算出された製品寸法および総加工時間は、製造管理コンピュータ１４のデータベース部２５に記憶される。このステップＳ２４は、図２のステップＳ１４と同じである。
【００４２】
次いで、図２のステップＳ２５において、学習部２７は、製品寸法算出部１９により算出された製品の寸法と、該製品に対する所定の基準寸法との差（絶対値）が所定閾値よりも小さいかどうかを判断する。このとき、学習部２７は、その製品寸法に対し、上記の差に応じた評価スコアを与える。ここで、上記の差が上記の所定閾値よりも大きい場合には、図３のステップＳ２７に進み、学習部２７は、上記の差に応じて評価スコアを減少させる。一方、上記のステップＳ２５の判断結果として、上記の差が上記の所定閾値よりも小さい場合には、図３のステップＳ２６に進む。
【００４３】
さらに、図２のステップＳ２６においては、学習部２７が、総加工時間算出部２０により算出された総加工時間が所定の時間より短いかどうかを判断する。このとき、学習部２７は、その総加工時間に対し、上記の所定の時間に対する総加工時間の長短に応じた評価スコアを与える。ここで、上記の総加工時間が所定の時間よりも長い場合には、図３のステップＳ２７に進み、学習部２７は、上記の所定の時間に対する総加工時間の長さに応じて評価スコアを減少させる。一方、上記のステップＳ２６の判断結果として、上記の総加工時間が所定の時間よりも短い場合には、図３のステップＳ２８に進む。そして、図３のステップＳ２８において、学習部２７は、上記の所定の時間に対する総加工時間の短さに応じて評価スコアを増加させる。
【００４４】
さらに、図３のステップＳ２９において、学習部２７は、前述の相関テーブルを更新する。つまり、学習部２７は、ステップＳ２１において決定した各加工品の公差と、前述のステップＳ２７およびステップＳ２８により得られた評価スコアとを関連付けて前述の相関テーブルに書込む。以上のようなステップＳ２１〜ステップＳ２９を製品の製造中に繰返すことにより、学習部２７は前述の相関テーブルを更新し続けることとなる。
しかる後、学習部２７は、前述した相関テーブルから、評価スコアの最も高い、機械１２−１〜１２−ｎ毎の各加工品の公差を最適値として決定し、公差設定部２３に送出するのが好ましい。
このような学習機能によれば、製品寸法が所定の寸法範囲内で、且つ、製品の製造に要する総加工時間が最短になるように、製品を構成するための各加工品の公差を最適化することができる。
【００４５】
次に、他の実施形態について説明する。
前述した一実施形態による製造設備１１においては、複数の機械１２−１〜１２−ｎにより加工作製された複数の異なる加工品をそれら機械とは別の機械でまとめて組合せることにより、製品が完成するようにしている。これに対し、以下では、機械１２−１〜１２−ｎの所定の順番に従って、各機械１２−１〜１２−ｎにより加工品を順次作製し、且つ作製された加工品を順次組合せていくことにより、最後の機械１２−ｎにて製品を完成させる場合について説明する。
つまり、図１に基づいて説明すると、第一番目の機械１２−１により作製された第一番目の加工品を、第二番目の機械１２−２により作製された第二番目の加工品と組合せる。さらに、第一番目の加工品と第二番目の加工品とを組合せてなる組立品を、第ｎ番目の機械１２−ｎにより作製された第ｎ番目の加工品と組合せることにより、製品を完成させる。このような製造工程を実施する製造ラインに本発明を適用する場合について説明する。
【００４６】
他の実施形態においては、図１に示された製造調整システム１０の構成と同じものが使用される。但し、図１に示される判定部２１および公差設定部２３がそれぞれ、次のような追加の機能を有する。
すなわち、前述した製造ラインにおいて、機械１２−１〜１２−ｎの順番に従って各機械１２−１〜１２−ｎにより加工品を作製する度に、各機械１２−１〜１２−ｎの計測器１７が加工品の寸法を計測する。計測情報取得部１８は、計測された加工品の寸法を含む計測情報をリアルタイムに取得する。
他の実施形態の判定部２１は、計測情報取得部１８が各機械１２−１〜１２−ｎによる加工品の寸法を取得する度に、該加工品の寸法が加工品毎に予め定められた寸法範囲内にあるかどうかを判定する追加の機能を有する。
さらに、公差設定部２３は、機械１２−１〜１２−ｎのうちの任意の第一機械により作製された加工品に対する判定部２１の判定結果に基づき、該第一機械の直後の工程を担う第二機械に対して予め設定されている加工品の公差を調整する追加の機能を有する。例えば、上記の第一機械により作製された加工品の寸法が該加工品に予め定められた寸法範囲から大きく外れている場合には、外れた分の寸法に相当する寸法を考慮して、第二機械における加工品の公差の設定値を調整することが好ましい。
このように前工程の加工状態に応じて後工程の加工を調整できるため、最後に得られる製品の寸法ばらつきを最小限に抑えることができる。また、前工程の機械の状態や加工状態に起因した突発的な寸法変化に対応しつつ、製品を製造することができる。
なお、前述した他の実施形態を適用しうる製造設備１１は、或る被加工物（ワーク）を複数の機械１２−１〜１２−ｎにより順次に加工していくことにより製品を完成させる製造ラインであってもよい。
【００４７】
以上、典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、上述の各実施形態に変更及び種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。
【符号の説明】
【００４８】
１０    製造調整システム
１１    製造設備
１２−１〜１２−ｎ    機械
１３    機械制御装置
１４    製造管理コンピュータ
１５    第一通信装置
１６    第二通信装置
１７    計測器
１８    計測情報取得部
１９    製品寸法算出部
２０    総加工時間算出部
２１    判定部
２２    入力部
２３    公差設定部
２４    稼働指令部
２５    データベース部
２６    寸法変動診断部
２７    学習部
【図１】
0006450704.tif 000002
【図２】
0006450704.tif 000003
【図３】
0006450704.tif 000004