(57)【要約】【課題】自動機を用いて製品を製造する際の製造コストを精度よく評価できると共に、改善の優先度を示唆でき、さらには短時間で評価を完結させる。【解決手段】製品を製造する際の単位作業（供給、チャック、組立、付帯、結合）毎に評価チャートが用意されており、質問事項に順に回答することにより自動機を用いて製品を製造する際の単位作業の難度を示すコードＮｏ．及びペナルティに到達することができる。そして、単位作業毎に評価チャートに基づいてコードＮｏ．を選択してコンピュータに入力すると、コンピュータは入力されたコードＮｏ．及びデータベースに基づいて部品の製造コストを算出して単位作業毎に区分して表示する。ここで、コストの低減を図りたい部品の単位作業を選択すると、コンピュータは、データベースに基づいて単位作業を改善するための参考事例を表示するので、その参考事例に基づいて設計変更を行う。【選択図】  図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品の組立作業難度と物理的特徴とを階層的に関連付けた質問事項が順に設定され、その質問事項を順に回答して部品の物理的特徴を順に選択することにより自動機を用いて製品を製造する際の単位作業の難度を示す指標に到達する評価チャートと、
自動機のコストに関するデータベースを前記評価チャートの指標に関連付けて記憶した第１記憶手段と、
入力手段から入力された製品の製造条件に基づいて当該製品のサイクルタイムを算出するサイクルタイム算出手段と、
前記評価チャートで決定した単位作業の難度を示す指標及び部品の個数が入力されたときは、前記記憶手段が記憶しているデータベース及び前記サイクルタイム算出手段が算出した製品のサイクルタイムに基づいて単位作業に必要となる自動機の種類、仕様、台数を認識すると共に、これらの認識事項に対して当該自動機を使用して単位作業するのに要する設備費を部品１個当たりのコストに換算する演算手段と、
この演算手段により演算された前記部品のコストを単位作業毎に区分して表示する表示手段と、
単位作業に対応してコストを低減可能な事例が登録されたデータベースを記憶した第２記憶手段と、
前記表示手段が表示した部品に対応した単位作業を選択するための選択手段と、
この選択手段により単位作業が選択されたときは、当該単位作業のコストを低減可能な事例を前記第２記憶手段から検索する検索手段と、
この検索手段が検索した事例を出力する出力手段とを備えたことを特徴とする組立性評価システム。
【請求項２】
前記第１記憶手段は、前記自動機の能力をデータベースとして記憶し、
前記演算手段は、前記入力手段から部品のサイズが入力されたときは、部品のサイズ、製品のサイクルタイム及び前記第１記憶手段が記憶しているデータベースに基づいて設備能力を判断し、その設備能力に適するように前記自動機の仕様及び台数を変更することを特徴とする請求項１記載の組立性評価システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動機を用いて製品を製造する際の難度を示す指標を求めることができる評価チャートを用いた組立性評価システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、製品の製造コストを算出する手法として、製造の困難さに基づいたチェックリスト（設問群）により製造に関わる製造工数を推測する方式が特開平４−６９７０３号公報、或いは特開平７−１４１４２５号公報で提案されている。特開平４−６９７０３号公報のものは、部品或いは物品の作業容易性を作業費用若しくは作業所用時間で示した指標を所定の計算式で集計したり、平均値を求めたりすることにより、部品或いは物品の作業容易性を数値化するようにしている。また、特開平７−１４１４２５号公報のものは、部品の組立工数に基づいて部品の組立易さを点数化するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−６９７０３号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平７−１５２７９１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例のものは、組立作業の特徴をチェックリスト上の項目（部品の対称性、組立方向等）で回答することにより、手作業を行った場合の工数（必要作業時間）を推定して組立コストを算出するだけである。つまり、手作業で組立てるものを前提としているので、量産製品（自動機を前提とした製品）の組立コストを算出することはできないのが実情である。
【０００６】
また、評価を行った後、どの部品がコスト高のネックとなっているのかを割り出すには十分であったが、改善を行う際に、どの形状をどのように変更すれば、どの程度の効果があるのかという改善の優先度を示唆することはできず、チェックリスト上の項目（部品の対称性、組立方向等）の中でどれが最も効果があるのかが不明であり、設計者が独自で改善作業を完結させることが非常に困難であった。
【０００７】
さらに、チェックリスト上の回答すべき項目が多く、１個の部品の評価を完結させるのに２０〜６５問の設問があるので、評価時間が長くなる。この場合、設問数が少ない場合は評価を短時間で実行できるものの、評価精度が犠牲となっていた。
【０００８】
そこで、出願人は、先に特願平８−１６９０２４号を出願した。このものは、部品の特徴に基づいて部品の組立て易さを評価すると共に、評価チャートを用いて部品の組立て易さの改善方向を示すものであるが、その改善の具体的ポイントについての示唆を行うことはできないという欠点がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、自動機を用いて製品を製造する際の製造コストを低減するための改善ポイントを示唆することができる組立性評価システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、評価チャートに従って部品の組立作業難度と物理的特徴とを階層的に関連付けた質問事項を順に回答して部品の物理的特徴を順に選択することにより自動機を用いて製品を製造する際の単位作業の難度を示す指標に到達することができる。
【００１１】
さて、部品の製造コストを算出するときは、入力手段から製品の製造条件、部品の個数を入力すると共に、評価チャートで決定した単位作業の難度を示す指標を入力する。
すると、サイクルタイム算出手段は、入力手段から入力された製品の製造条件に基づいて製品のサイクルタイムを算出する。また、演算手段は、入力手段から入力された指標及び部品の個数、第１記憶手段が記憶しているデータベース及びサイクルタイム算出手段が算出した製品のサイクルタイムに基づいて単位作業に必要となる自動機の種類、仕様、台数を認識すると共に、その自動機を使用して単位作業するのに要する設備費を部品当たりのコストに換算する。また、評価チャートより作業が手組みと判断されたときには、その作業時間とサイクルタイムより、どこに何人の作業者が必要かを割り出す。そして、表示手段は、演算手段により演算された部品当たりの設備コストを単位作業毎に区分して表示する。
【００１２】
ここで、表示手段に表示された部品に対応した単位作業のうちコストが目標のコストよりも大きい場合は、その単位作業を選択手段により選択する。すると、検索手段は、選択手段により選択された単位作業のコストを低減するための事例を第２記憶手段が記憶しているデータベースから検索し、出力手段は、検索手段が検索した事例を出力する。従って、出力手段が出力した事例に基づいて部品の設計を変更することにより、全体の組立コストを容易に低減することができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、設備コストの精度を高めるときは、入力手段から部品のサイズを入力する。すると、演算手段は、部品のサイズ、製品のサイクルタイム及び第１記憶手段が記憶しているデータベースに基づいて設備能力を判断し、その設備能力に適するように自動機の仕様及び台数を変更する。これにより、実際の組立ラインに合致した設備コストを低減することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
図２は、コンピュータの外観を示している。この図２において、コンピュータ１は本体２、キーボード３ａ、マウス３ｂ等の入力装置（入力手段、選択手段に相当）３、表示装置（表示手段、出力手段に相当）４及び外部記憶装置（第１記憶手段、第２記憶手段に相当）５から構成されている。
【００１５】
図１はコンピュータ１の機能及び外部記憶装置５に記憶されたデータベースを示している。この図１において、外部記憶装置５には単位作業別データベース５ａが予め記憶されている。この単位作業別データベース５ａは製品を製造する際の単位作業（ユニット）としての供給偏、チャック偏、組立偏、結合偏、付帯偏に分類されている。つまり、製品を製造するには、供給、チャック、組立、結合、付帯の各単位作業を順に実行することから、各単位作業毎にデータベースが用意されているのである。
【００１６】
ここで、供給とは、部品を組立ラインに供給する作業であり、チャックとは供給された部品を組立位置まで搬送する作業であり、組立とは部品を製品に組立てる作業であり、結合とは組立てた部品を溶接、はんだ付け、或いはかしめる作業であり、付帯とは組立てた製品を検査・グリス塗布する作業のことである。
【００１７】
各単位作業別データベース５ａには、設備種類データベース、設備仕様データベース、標準時間データベース、手作業時間データベースが設定されている。また、作業工数レートデータベースとは、単位時間当たりの人件費である。これらのデータベースは、後述するように製品を組立てるのに必要となる自動機を選択してその設備コストを算出すると共に手作業で製造する際の工数を算出し、さらに算出したコストを実際の組立ラインに適応させるために補正するためのデータベースである。
【００１８】
一方、図１に示すコンピュータ１は、プログラムによって作成される評価ファイル６、及びプログラムによって機能が決定されるサイクルタイム算出手段たる生産条件解析部７、コードＮｏ．解析部８、必要設備・工数認識部９、ラインイメージ解析部１０、演算手段たる計算式解析部１１から構成されていると共に、データ記憶部１２、表示装置４、プリンタ等の出力装置１３、入力装置３を備えて構成されている。
【００１９】
ここで、評価ファイル６は、入力装置３から入力されたデータに基づいて作成した情報を記憶するためのファイルである。生産条件解析部７は、入力装置３から入力された生産条件に基づいて製品を製造するためのサイクルタイムを算出する。コードＮｏ．解析部８は、評価ファイル６が記憶しているコードＮｏ．を解析する。必要設備・工数認識部９は、データベースに基づいて自動組立てに必要となる設備及び手作業で製造する場合の工数を認識する。ラインイメージ解析部１０は、必要設備・工数認識部９が認識した設備及び設備詳細に基づいて必要設備の仕様、台数を算出する。
【００２０】
計算式解析部１１は、ラインイメージ解析部１０の解析結果に基づいて部品毎の製造コストを算出してデータ記憶部１２に記憶し、入力装置３からの指示に応じてデータ記憶部１２に記憶しているデータを表示装置４に表示すると共に出力装置１３から出力する。
【００２１】
さて、本実施の形態では、図３に示すように供給、チャック、組立、結合、付帯という各単位作業毎に評価チャートが用意されている。この評価チャートには、組立作業難度と部品の物理的特徴とに応じて単位作業の困難さを示す指標であるコードＮｏ．及びペナルティ係数に到達できるように質問事項が順に設定されている。
【００２２】
一方、外部記憶装置５には、上述した単位作業別データベース５ａに加えて組立て改善事例データベース５ｂが登録されている。この組立て改善事例データベース５ｂとは、上述した評価ファイル６で示されたコードＮｏ．に対応した改善事例を予め登録したもので、改善キー情報データベース及び改善事例データベースから構成されている。
【００２３】
次に上記構成の作用について説明する。
図４は評価のフローチャートを示している。この図４において、製品の設計者が製品の製造コストを評価するときは、入力装置３により入力モードを設定する。すると、表示装置４には、図５に示すようなデータ入力シートが表示されるので、評価対象となる製品の月産生産量、作業員の年間労働時間、勤務のシフト数、生産継続年数（設備償却年数）、設備稼働率を入力する（図４のステップ１）。これにより、データ入力シートの対応する部分に入力データが表示される。ここで、生産条件解析部７は、入力データに基づいて製品を１個生産するのに要するサイクルタイムを算出し（ステップ２）、そのサイクルタイムを表示装置４に表示すると共にデータ記憶部１２に記憶する。
【００２４】
次に入力装置３により部品情報入力モードを設定する。すると、表示装置４には図６に示すデータ入力シートが表示されるので、製品を構成する部品名、部品個数、ワークサイズ、結合数等を入力する（ステップ３）。
上述のようにして製品を構成する全ての部品について部品情報の入力が終了したときは、評価対象部品を５つの単位作業について、評価チャートによりコードＮｏ．を選択して入力する（ステップ４）。
【００２５】
この評価チャートとは、供給偏、チャック偏、組立偏、結合偏、付帯偏からなり、供給偏は部品を供給する作業の困難さを示すコードＮｏ．に到達できるように順に質問事項が示され、チャック偏は部品を供給位置から組立位置まで搬送する作業の困難さを示すコードＮｏ．に到達できるように順に質問事項が示され、組立偏は部品を組立てる作業の困難さを示すコードＮｏ．に到達できるように順に質問事項が示され、結合偏は部品を溶接、はんだ、かしめを行う際の結合作業の困難さを示すコードＮｏ．に到達できるように順に質問事項が示され、付帯偏は組立てられた部品の検査、グリス塗布する付帯作業の困難さを示すコードＮｏ．に到達できるように順に質問事項が示されている。
【００２６】
ここで、評価チャートの一例として供給偏の評価チャートについて説明する。図７は供給偏の評価チャートを示している。この図７において、供給偏の評価チャートは部品の組立作業難度と物理的特徴、例えば部品の形状、大きさ、荷姿、供給形態とを順に関連付け、最終的に供給作業の困難さを示すコードＮｏ．及びペナルティ係数に到達できるように順に質問事項が示されている。この評価チャートに示されるペナルティ係数は、小さい数字程自動機による製造が容易であることを示している。
【００２７】
尚、製品を構成する部品であっても例えば組付けられた形態で供給され、組立てるだけのものは、供給不要として分類される。また、評価チャートには最終的な分類結果に該当する部品例が複数示されており、選択する際の参考にすることができる。さらに、評価チャートには、部品の改善事例を表示するための「ＧＯ」ボタン１５が各コードＮｏ．に対応して表示されている。
【００２８】
同様にして、チャック偏、組立偏、結合偏、付帯偏の全てについてコードＮｏ．を決定し、それらのコードＮｏ．を入力装置３から入力する。
この場合、チャック偏は、剛性、大きさ及び局部形状を順に関連付け、最終的にコードＮｏ．を決定できるようになっている。また、組付偏は、動作の巧妙さ及びクリアランスを順に関連付け、最終的にコードＮｏ．を決定できるようになっている。また、結合偏は、溶接・はんだ付け・かしめ等の作業内容からコードＮｏ．を決定できるようになっている。そして、付帯偏は、検査・グリス塗布等の要求仕様からコードＮｏ．を決定できるようになっている。
【００２９】
さて、入力装置３から供給偏、チャック偏、組立偏、結合偏、付帯偏についてコードＮｏ．を入力すると、入力された部品情報及びコードＮｏ．に基づいて評価ファイル６が作成される。
そして、評価モードを設定すると、必要設備・工数認識部９は、評価ファイル６、生産条件解析部７が算出したラインタクト、並びにデータベースに基づいて製造に必要な設備種類、仕様、台数を求める（図４のステップ５）。つまり、必要設備・工数認識部は、製品を製造するのに必要となる単位作業（ユニット）別のデータベースにアクセスし、設備種類データベースからコードＮｏ．に対応した設備の種類を選択すると共に、その選択した設備の標準時間（サイクルタイム）を標準時間データベースから選択する。また、手作業時間データベースからコードＮｏ．に対応した手作業時間を選択する。
【００３０】
ここで、製造コストはライン方式により大きく変動することから、必要に応じて製造コストを補正する必要がある。
▲１▼生産量による影響……生産量と自動での製造コストは反比例の関係にあるが、生産量に応じてライン形態（自動ラインｏｒ手組ライン）が異なるので、製造コストに差を生じる（図８参照）。
▲２▼自動化限界による影響……自動化を前提とした場合でも、自動組立設備の限界から、手組に依存せざるを得ない場合がある。その結果、自動ライン内に手組ゾーンが存在したり、また、離れ孤島的作業が発生する要因となっている（図９参照）。
▲３▼設備能力による影響……製造される部品の大きさ・要求されるスピードから、その製造するのに必要な設備仕様・設備台数が変動する（図１０参照）。
【００３１】
上記▲１▼〜▲３▼に示した生産量、自動化限界、設備能力により、自動ライン方式は大きく変動し、製造コストへの影響も大きいと考えられる。製造コストの評価の精度を現実に近付けるには、これらの評価が必要であるが、これらの項目を的確に判断するには、生産技術的な知識を必要とし、設計者自身で判断することは極めて困難である。
【００３２】
そこで、生技的知識はデータベース化し、上述のようにして求めた製造コストをデータベースに基づいて自動で補正するようにしている。つまり、ラインイメージ解析部１０は、以下の自動補正機能を備えている。
▲１▼設備台数予測機能……選択した設備のサイクルタイムとその設備の標準作業時間との比較から必要設備台数を算出する。
▲２▼離れ孤島認識機能……部品の特徴から自動化限界を示し、その結果に基づきライン内の人の配置・数を予測する。
▲３▼設備仕様予測機能……設備仕様データベースに基づいて部品のサイズ及びラインタクトが設備に及ぼす影響を予測する。
【００３３】
そして、図１に示した計算式解析部１１は、上述したように必要設備・工数認識部９が認識した製造コスト及び手作業での工数、並びにラインイメージ解析部１０が解析した補正内容に基づいて部品１個当たりの製造コストを計算する（図４のステップ６）。
【００３４】
上述のようにして全ての部品の評価が終了したときは（ステップ７）、表示装置４に各部品の製造コストを表示する（ステップ８）。つまり、表示装置４には、部品を製造する際の単位作業である供給、チャック、組立、結合、付帯に要する製造コストが表示されると共に、自動組立てに要する直接工数及び間接工数が表示される。直接工数とは手作業・段取り等に要する工数であり、間接工数とはオペレータ等の作業に要する工数のことである。
【００３５】
この場合、表示内容により各部品の製造コストを比較することはできるものの、部品の改善の優先度を認識することは困難である。そこで、部品の改善の優先度を確認したい場合は、入力装置３によりグラフモードを設定する。
すると、計算式解析部１１は、図１１に示すように表示装置４に各部品の製造コストを供給組付等の単位作業に区分した状態でグラフ表示する。
【００３６】
ここで、表示装置４に表示された各部品のうち製造コストが目標のコストを上回っているものがある場合は（図４のステップ９：ＮＯ）、図１１に示すように表示された製造コストのグラフ画面において該当する作業単位を入力装置３で選択する（ステップ１０）。
【００３７】
すると、コードＮｏ．事例検索部１４は、選択された作業単位に対応する部品は改善用部品であると判断し、当該部品の単位作業、コードＮｏ．、製品（部品）名を検索キーとして設定して組立て改善事例データベース５ｂを検索し、改善事例を表示する（ステップ１１）。つまり、図１１に示す直接工程が選択された場合は、単位作業として直接工程、コードＮｏ．として当該部品のコードＮｏ．、部品名として当該部品名に対応する事例が登録されているかを判断し、登録されている場合は、改善事例を表示する。
【００３８】
また、該当する部品が登録されていない場合は、他の部品の該当する単位作業を検索する。つまり、改善要部品の単位作業及びコードＮｏ．にできるだけ近い部品の改善事例を表示するものである（図１２参照）。
尚、このような改善事例は、図７に示す評価チャートに表示されている「ＧＯ」ボタン１５を選択することによっても表示可能となっている。この場合、改善事例は、選択されたコードＮｏ．よりも小さなコードＮｏ．に対応する改善事例が順に表示されるようになっている。
【００３９】
改善事例の具体例として、図１３は、薄板折曲がり部品のフープ化を示している。この図１３において、上段には分類、内容、製品が表示され、中段には折曲がり部品の改善例が表示され、下段には備考が表示されている。この例では、リードを単品で供給していたものを連結した帯形状（フープ形状）で供給するように設計変更した場合、コードＮｏ．を６から１に低減できることを示している。
【００４０】
また、図１４は、からみ合い防止を目的とした異形板バネの形状簡易化の例を示しており、この例では、板バネの弾性形状及び流路形状を変更した場合、コードＮｏ．を６から３に低減できることを示している。
また、図１５は、搬送時の重なり防止を目的としたプレス部品の重なり防止の例を示しており、この例では、プレス部品の形状を自動供給に適した形状に変更した場合、コードＮｏ．を６から５に低減できることを示している。
【００４１】
従って、設計者は、以上のように表示された参考事例に基づいて部品の改善案を決定し（Ｓ１２）、設計変更を行ってから（ステップ１３）、置換えた部品に対応するコードＮｏ．を評価チャートに基づいて決定し、そのコードＮｏ．を入力装置３に再度入力する（ステップ４）。
すると、コンピュータ１は、入力されたコードＮｏ．に基づいて部品の再評価を実行し、部品毎のコストを表示装置４に表示するので、その表示によりコストが改善されたことを確認することができる。
【００４２】
このような実施の形態によれば、評価チャートにより部品の物理的特徴を階層的に関連付けるための質問事項を順に回答することにより自動機を用いて製品を製造する際の単位作業の難度を示す指標であるペナルティ係数に到達したときは、改善したい単位作業を選択することによりペナルティ係数を改善するのに参考となる改善事例を表示するようにしたので、製造コストを低減するのに有効となる部品の設計変更、或いは部品置換えの方針を容易に決定することができる。
【００４３】
また、自動機を使用した際の組立ラインの仕様を推測し、その組立ラインのラインタクトに見合うように自動機の台数を補正したり、自動化限界の判別により人手が介在すると判断した場合は人手の工数を補正し、さらには部品のサイズ及びラインタクトに基づいて設備能力を補正するようにしたので、実際の組立ラインに見合った製造コスト及び手作業による工数を算出することができる。
【００４４】
本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
製品の製造には供給及び組立が必須であるので、評価チャートとしては少なくとも供給偏及び組立偏を用意すればよい。
また、必要に応じて、部品供給、部品の溶接等の結合、検査及び梱包等、その他付帯作業についても、上記実施例に示したアルゴリズム、チャート、システムを用いて評価することにより、製品の製造全体に亘っての組立性評価が可能である。
さらに、評価チャートを表示装置４に表示し、コードＮｏ．を入力装置３により選択するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるコンピュータを示す機能ブロック図
【図２】コンピュータの外観図
【図３】評価チャートを示す図
【図４】評価のフローチャート
【図５】製造情報データ入力シートの表示画面を示す図
【図６】部品情報入力シートの表示画面を示す図
【図７】供給作業の評価チャートを示す図
【図８】生産量とコストとの対応関係を示す図
【図９】自動化限界を説明するための図
【図１０】要求スピード及び部品の大きさと設備能力との関係を示す図
【図１１】各部品のコストをグラフで示した図
【図１２】参考事例を表示する順序を示した流れ図
【図１３】参考事例を示す図
【図１４】他の参考事例を示す図
【図１５】他の参考事例を示す図
【符号の説明】
１はコンピュータ、３は入力装置（入力手段、選択手段）、４は表示装置（表示手段、出力手段）、５は外部記憶装置（記憶手段）、７は生産条件解析部（サイクルタイム算出手段）、１１は計算式解析部（演算手段）、１４はコードＮｏ．事例検索部（検索手段）である。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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