(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品の素材に施される複数の要素作業のうちの一以上の要素作業を行う複数の作業設備を記憶手段に記憶された複数の作業設備から選定して作業設備案を作成した後、上記作業設備案うちで編成効率が最も高い一つの作業設備案を最終作業設備案とする作業設備案作成手段と、上記素材を搬送するための物流付帯設備を上記記憶手段に記憶された複数の物流付帯設備から選定して、上記最終作業設備案に対する物流付帯設備案を作成する物流付帯設備案作成手段と、各作業設備が所定の期間中に所定の数の素材について要素作業を実行するのに必要な台数を、各作業設備がそれぞれ割り当てられた要素作業を実行するための作業サイクルタイムに基づいて演算する作業設備台数演算手段と、上記所定の期間中に上記所定の数の素材を搬送するのに必要な物流付帯設備の数を物流付帯設備の搬送サイクルタイムに基づいて演算する物流付帯設備台数演算手段と、作業設備案と物流付帯設備案との各組み合わせ案毎に作業設備および物流付帯設備に要する価格を演算する価格演算手段と、この価格演算手段によって演算された各組み合わせの価格を比較し、最も安価な組み合わせを生産システムとして出力する比較出力手段とを備え、
上記作業設備案作成手段は、作業設備案の全ての作業設備が割り付けられた全ての要素作業を実行するのに要する時間の総計、作業設備の種類数、及び作業設備に割り付けられた要素作業を行うのに必要な作業サイクルタイムのうちの最長の作業サイクルタイムに基づいて上記作業設備案の編成効率を演算することを特徴とする生産システム設計装置。
【請求項２】
上記要素作業に要する作業時間を上記記憶手段に記憶された物理量に基づいて演算する作業時間演算手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の生産システム設計装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、素材を加工するための生産システムとして最も安価な生産システムを設計することができる生産システム設計装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、加工現場に新たな製品の製造要求があった場合には、製品となるべき素材を加工するための生産システムがまず設計される。生産システムの設計は熟練者によって行われており、熟練者はそれまでに蓄積した知識その他を含む経験に基づき、コストが最小になるように生産システムを決定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
経験による場合には、誰にでも生産システムを検討、決定することができるというものではなく、限られた熟練者しか決定することができない。しかも、熟練者であっても検討事項に漏れ、誤り等を犯すことがあり、決定された生産システムのコストが必ずしも最小になるとは限らないという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、製品の素材に施される複数の要素作業のうちの一以上の要素作業を行う複数の作業設備を記憶手段に記憶された複数の作業設備から選定して作業設備案を作成する作業設備案作成手段と、上記素材を搬送するための物流付帯設備を上記記憶手段に記憶された複数の物流付帯設備から選定して、各作業設備案毎に物流付帯設備案を作成する物流付帯設備案作成手段と、各作業設備が所定の期間中に所定の数の素材について要素作業を実行するのに必要な台数を、各作業設備がそれぞれに割り当てられた要素作業を実行するための作業サイクルタイムに基づいて演算する作業設備台数演算手段と、上記所定の期間中に上記所定の数の素材を搬送するのに必要な物流付帯設備の数を物流付帯設備の搬送サイクルタイムに基づいて演算する物流付帯設備台数演算手段と、作業設備案と物流付帯設備案との各組合せ案毎に作業設備および物流付帯設備に要する価格を演算する価格演算手段と、この価格演算手段によって演算された各組合せの価格を比較し、最も安価な組合せを生産システムとして出力する比較出力手段とを備えていることを特徴としている。
この場合、上記要素作業に要する作業時間を上記記憶手段に記憶された物理量に基づいて演算する作業時間演算手段をさらに備えていることが望ましい。
また、上記作業設備案作成手段は、選定した複数の作業設備によって構成されるライン編成のうちで最も編成効率の高いライン編成を作業設備案とすることが望ましい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図１〜図５を参照して説明する。
図１はこの発明に係る生産システム設計装置１を示すものであり、この設計装置１は、入力部２、処理部３および表示部４を備えている。なお、処理部３は、実際にはコンピュータによって構成される。また、処理部３の記憶部３１は、例えばコンカレントエンジニアリングシステムのデータベースを利用するのが望ましい。
【０００６】
この設計装置１によって生産システムを演算する場合、設計者は、まず入力部２により工程設計案を処理部３の記憶部（記憶手段）３１に入力する。工程設計案は、図２に示すように、製品の素材に施すべき要素作業と、その要素作業に要する作業時間とから構成される。
【０００７】
要素作業とは、素材に対して実行される最小単位の作業であり、製品および素材の各図面に基づいて設計者が決定する。要素作業は、製品が同一であっても必ずしも一定のものではなく異なることがある。例えば、穴明け下穴と穴明け仕上げとは、同時に行うことも可能であり、同時に行う場合には一つの要素作業になる。要素作業が異なる場合には、それに応じて工程設計案も異なることになり、各工程設計案が記憶部にそれぞれ入力される。
【０００８】
作業時間は、設計者が予め定めることも可能であるが、処理部３の作業時間演算部（作業時間演算手段）３２によって演算させるようにするのが望ましい。その場合には、記憶部３１に各要素作業の作業時間を定めるのに必要な全ての物理量を予め記憶させておく。作業時間を定める物理量とは、例えば穴明け下穴をドリルによって加工する場合であれば、ドリルの回転数Ｎ（ｒｐｍ）、ドリルの１回転当たりの送り量ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）であり、穴明け深さをＬとすると、穴明け下穴の作業時間Ｔは、
Ｔ＝Ｌ／（ｆ×Ｎ）
によって求めることができる。
なお、記憶部３１としてコンカレントエンジニアリングシステムのデータベースを利用すれば、作業時間を定めるものとして入力された物理量を各分野で利用することが可能である。
【０００９】
処理部３は、上記記憶部３１および作業時間演算部３２に加えて、作業設備案作成部（作業設備案作成手段）３３、物流付帯設備案作成部（物流付帯設備案作成手段）３４、作業設備台数演算部（作業設備台数演算手段）３５、物流付帯設備台数演算部（物流付帯設備演算手段）３６、価格演算部（価格演算手段）３７および比較演算部（比較演算手段）３８を有している。
【００１０】
作業設備案作成部３３は、入力部２によって入力された工程設計案および記憶部３１に記憶された複数の作業設備に基づいて、１または複数の作業設備案を作成する。図３に示すように、各作業設備は、それぞれに割付可能な要素作業および価格と共に記憶されており、作業設備案作成部３３は、各作業設備に割付可能な作業要素を考慮して、全ての要素作業▲１▼〜▲５▼を実行することができるように複数の作業設備を選択する。すなわち、要素作業▲１▼〜▲５▼を実行可能な作業設備として作業設備Ａ，Ｂ，Ｃは選択することができるが、作業設備Ｄ，Ｅだけを選択することはできない。作業設備Ｄ，Ｅだけでは要素作業▲１▼を行うことができないからである。
【００１１】
作業設備を選択したら、各作業設備にそれぞれが行うべき１以上の要素作業を割り当て、それを作業設備案とする。例えば、図４に示す作業設備案１は、作業設備Ａ，Ａ，Ｂを選択し、１台目の作業設備Ａに要素作業▲１▼、▲２▼を割り付け、２台目の作業設備Ａに要素作業▲３▼を割り付け、作業設備Ｂに要素作業▲４▼、▲５▼を割り付けたものである。１台目の作業設備Ａに要素作業▲１▼、▲２▼、▲５▼を、２台目の作業設備Ａに要素作業▲３▼を、作業設備Ｂに要素作業▲４▼をそれぞれ割り付けることも可能である。そして、選択した作業設備について要素作業を割り付けたもの全てを作業設備案とすることができる。
【００１２】
ただし、選択された作業設備（作業設備群）については、要素作業を割り付け可能な全てのものを作業設備案とすることなく、次式で演算される編成効率Ｅが最も高いものを作業設備案とするのが望ましい。
Ｅ＝Σｔ×１００／（ｎ×Ｃａ）
ここに、ｔは各要素作業を実行するのに要する作業時間である。ｎは選択された作業設備の種類数であり、異なる要素作業を行う作業設備同士は、同一のものであっても異なる種類とされる。したがって、図４のものでは３種類である。Ｃａは、各作業設備が割り付けられた要素作業を行うのに必要な作業サイクルタイムであり、編成効率の演算に際しては最長のものが割り当てられる。したがって、図４に示す作業設備案の場合であれば、１５秒である。よって、図４に示す作業設備案の編成効率Ｅは、
Ｅ＝（１０＋３＋１５＋８＋４）×１００／（３×１５）
＝８８．９％
である。編成効率が最も高くなる作業要素の割り付け、つまり工程編成は、例えば分岐限定法（ブランチ・アンド・バウンド法）、その他の方法によって求めることができる。このようにして作成された各作業設備案は、記憶部３１に一旦記憶される。
【００１３】
物流付帯設備案作成部３４は、記憶部３１に記憶された複数の物流付帯設備のうちから素材を搬送すべき物流付帯設備を選択して物流付帯設備案とする。例えば、図５に示す物流付帯設備イ〜ニが記憶部３１に記憶されているものとすると、物流付帯設備案作成部３４は物流付帯設備イ〜ニのいずれかを選択して物流付帯設備案とする。物流付帯設備案は、各作業設備案毎に作成される。したがって、作業設備案が５つあったものとすると、作業設備案と物流付帯設備案とにより、２０（＝５×４）の組合せが作成される。その組合せは、記憶部３１に一旦記憶される。
【００１４】
作業設備台数演算部３５は、各設備（図４に示す作業設備案であれば、作業設備Ａ，Ａ，Ｂ）がそれぞれに割り付けられた要素作業を所定の期間中に所定数の素材に対して実行するのに必要な台数を演算する。すなわち、所定期間中に所定数の製品を製造するのに必要な各作業設備の台数を演算する。いま、所定の期間中に製造すべき製品の数をＮとし、所定期間中における各作業設備の実可動時間をＴｒとすると、各作業設備の必要台数Ｄａは次式によって求められる。なお、製品数Ｎ、実可動時間Ｔｒは、入力部２から記憶部３１に入力される。Ｃａは、前述したように、各作業設備のサイクルタイムである。
Ｄａ＝Ｎ／（Ｔｒ／Ｃａ）
例えば、製品の月間製造数を２０万個、各作業設備の月間可動時間を３１５ｈとすると、作業設備案１の１台目の作業設備Ａの必要台数Ｄａは、
0004278812.tif 000002
である。小数点以下は切り上げられるので、１台目の作業設備Ａの必要台数は、３台である。他の作業設備Ａ，Ｂの必要台数も同様にして演算される。その結果、２台目の作業設備Ａの必要台数は３台であり、作業設備Ｂの必要台数は２台である。勿論、他の作業設備案における各作業設備の必要台数もそれぞれ演算される。
【００１５】
物流付帯設備台数演算手段３６は、所定期間中における製品の製造数Ｎ、実可動時間Ｔｒおよび各物流付帯設備の搬送サイクルタイムＣｔから各物流付帯設備の必要台数Ｄｔを次式によって演算する。サイクルタイムＣｔは、入力部２によって入力してもよく、予め記憶部３１に記憶させておいてもよい。
Ｄｔ＝Ｎ／（Ｔｒ×Ｃｔ）
例えば、物流付帯設備イの場合であれば、その必要台数Ｄｔは、
Ｄｔ＝２０００００／（３１５×３６００／２０）
＝３．５
したがって、物流付帯設備イの必要台数は４台である。他の物流付帯設備の必要台数も同様にして演算される。
【００１６】
価格演算部３７は、各作業設備案と各物流付帯設備案との各組合せ（以下、生産システム案という。）について、それに要するコストを演算する。一の作業設備案における各作業設備の必要台数がＤａ１，Ｄａ２，…，Ｄａｎ、価格がＰａ１，Ｐａ２，…，Ｐａｎ、これに組み合わされた一の物流付帯設備案における各物流付帯設備の必要台数がＤｔ１，Ｄｔ２，…，Ｄｔｎ、価格がＰｔ１，Ｐｔ２，…，Ｐｔｎとすると、両者の組み合わせである生産システムの価格Ｐは、次式によって演算される。なお、図５に示すように、各物流付帯設備の価格は、記憶部３１に予め入力されている。
0004278812.tif 000003
例えば、図４に示す作業設備案と物流付帯設備イとの組み合わせに係る生産システムの価格Ｐは、
0004278812.tif 000004
である。
【００１７】
比較演算部３８は、価格演算部３７によって演算された各生産システム案の価格を比較する。そして、価格が最も低い生産システム案を生産システムとして表示部４に出力する。表示部４は、生産システムを構成する設備構成案および物流付帯設備案における、各作業設備、そのサイクルタイム、価格および必要台数、各物流付帯設備、そのサイクルタイム、価格および必要台数、並びに編成効率を表示する。勿論、これらのデータについては、プリンタ（図示せず）によって印刷させてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ある数の製品を所定の期間中に最も安価に製造することができる生産システムを、生産システム設計の経験があるか否かに拘わらず、誰にでも簡単に入手することができるという効果が得られ。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る生産システム設計装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】製品に施されるべき要素作業およびその作業時間の一例を示す図である。
【図３】作業設備の種類、それぞれに割り付け可能な要素作業および価格の一例を示す図である。
【図４】作業設備案の一例を示す図である。
【図５】物流付帯設備の種類、搬送サイクルタイムおよび価格の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  生産システム設計装置
２  入力部
３  処理部
３１  記憶部（記憶手段）
３２  作業時間演算部（作業時間演算手段）
３３  作業設備案作成部（作業時間作成手段）
３４  物流付帯設備案作成部（物流付帯設備案作成手段）
３５  作業設備台数演算部（作業設備台数演算手段）
３６  物流付帯設備台数演算部（物流付帯設備台数演算手段）
３７  価格演算部（価格演算手段）
３８  比較演算部（比較演算手段）
【図１】
0004278812.tif 000005
【図２】
0004278812.tif 000006
【図３】
0004278812.tif 000007
【図４】
0004278812.tif 000008
【図５】
0004278812.tif 000009