(57)【要約】【課題】ロボットと作業者の混合によるセル生産システムにおける生産指示方法において、生産増減に応じて生産セル内のロボットの稼動率を低下させることなく、生産セルに設定付与する作業者の数をより少なくできるようにする。【解決手段】この生産指示方法は、ロボットと作業者とが作業場所である１つの生産セル内で、部品を物品に組付ける組付作業を工程順に分担して組付完成品を生産するセル生産システムに対する生産指示方法であり、ロボットは、作業者と同等に組付作業を実行できる汎用の組付けロボットであり、ロボット数Ｎｒと、１物品当たりの最小の総組付時間Ｔと、生産セルに要求される単位時間当たりの生産数である時産数Ｐｄと、が与えられたとき、作業者の数が最少となる条件のもとで当該生産セルの時産数Ｐｃが要求時産数Ｐｄを満たすようにロボットの分担作業時間Ｔｒおよび当該生産セルに設定付与される作業者の数Ｎｗを決定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットと作業者とが作業場所である１つの生産セル内で、組付け途中の物品が組付けステーションに収納されてステーション移動機構によって移動してきたときに、予め部品収納部に収納された部品を取り出してその部品を前記物品に組付ける組付作業を工程順に分担して組付完成品を生産するセル生産システムにおける生産指示方法において、
前記ロボットは、各組付作業毎に要する基礎作業時間の長短を除いて作業者と同等に組付作業を実行できる汎用の組付けロボットであり、
前記ロボット数と、１物品当たりの最小の総組付時間と、生産セルに要求される単位時間当たりの生産数である時産数と、が与えられたとき、作業者の数が最少となる条件のもとで当該生産セルの時産数が要求時産数を満たすようにロボットの分担作業時間および当該生産セルに設定付与される作業者の数を決定する作業時間決定ステップと、
前記決定されたロボットの分担作業時間および作業者の数を当該生産セルに対して指示する指示ステップと、を含むことを特徴とする生産指示方法。
【請求項２】
前記作業時間決定ステップの後に、
ロボットと作業者のそれぞれが行う各組付作業毎について決定されている基礎作業時間を用いてロボットの作業時間の合計が前記作業時間決定ステップによって決定したロボットの分担作業時間以下になる１つまたは複数の組付作業から成る作業範囲候補を複数抽出する候補抽出ステップと、
前記抽出した候補毎に作業者の作業時間の合計を計算し、その合計が最も短くなる候補を探索して決定することによりロボットの作業範囲および作業者の作業範囲を決定する作業範囲決定ステップと、をさらに含み、前記決定されたロボットと作業者の作業範囲を前記指示ステップにおいて生産セルに対して指示することを特徴とする請求項１に記載の生産指示方法。
【請求項３】
前記候補抽出ステップは、部品収納部から取り出される各部品の消費量を組付作業中に自動収集して得た消費量情報に基づいて前記組付作業毎の基礎作業時間を補正する補正ステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の生産指示方法。
【請求項４】
前記作業時間決定ステップは、作業者が複数の生産セルを移動しながら組付作業を行うように複数の生産セルの全体に対する作業者数を決定することができることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の生産指示方法。
【請求項５】
前記作業時間決定ステップは、前記組付けステーションが複数の生産セル間で移動可能とされている場合に、その複数の生産セルに対して作業者を兼任させるように複数の生産セルの全体に対する作業者数を決定することができることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の生産指示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットと人が混合するセル生産システムにおける生産指示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大量生産向きのいわゆるライン生産方式のシステムに代わって、消費者ニーズの変動や多様化の高まりに対応する必要性から多くの機種を少量ずつ生産して生産量の増減や多機種少量生産に柔軟に対応する、いわゆるセル生産システムが徐々に拡がっている。
【０００３】
セル生産システムは、１人の作業者が生産用のセル、つまり生産セルと呼ばれる所定の作業場所で複数の作業工程を処理して1つの製品、または複数工程毎の完成品を作り上げる自己完結性の高いシステムである。セル生産システムやこのシステムを用いたセル生産方式は、作業者の多能工化を推進でき、製品仕様変更への対応が容易であり、また設備投資が少なくて済むという利点がある。
【０００４】
また、セル生産システムにおいて、作業者によるワークへの部品組付けなどの作業を、ロボットに代替させることも行われる。すなわち、作業者である人が生産セルに配置された人セルに代えて、作業者としてのロボットが生産セルに配置されたロボットセルによってセル生産システムが構成される。
【０００５】
上述のようなロボットセルによるセル生産システムにおいて、１台のロボットが複数の作業工程を担当して複数の製品をバッチ的に生産する場合に作業工程毎にロボットハンドを交換したり、必要なワークや部品を自動で適切に準備したりする必要がある。そこで、このような交換や準備に要する時間を短縮すべく作業工程の順番やシステム構成を工夫した物品組付け装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、セル生産システムにおいて、１つのセルにおける作業者が１人の場合の他に、数人でチームを編成して１つのセルで作業を行うこともある。また、そのチームを人とロボットによって構成することも行われる。このようなセル生産システムは、従来のライン生産方式のシステムに比べて、製品機種変更や生産数増減などに対して、より柔軟に対応することができる。
【特許文献１】特開平８−１９７３４３号公報（特許第３５２８２９７号）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ロボットと人の混合によるセル生産システムにおいては、さらに柔軟に、広い意味の生産コストの概念に基づいてより生産性をあげて、生産数量の増減に対応することが求められている。例えば、減産時に単純に全体の生産能力を下げて生産調整を行うと、能力を下げた分だけロボットセルへの投入コストの回収のペースが落ちるのでコスト高になるという問題がある。そこで、生産数の減少に対応する際にロボットの稼働率を落とさないで、余剰作業者を他の作業に回すことができれば、より柔軟で生産性が高く、生産コストが低いシステムとなる。
【０００８】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、ロボットと人が混合するセル生産システムにおける生産増減に応じて要求される時産数を満たすと共にロボットの稼働率を落とすことなく生産セルに設定付与する作業者の数をより少なく実現できる生産指示方法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】
【０００９】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、ロボットと作業者とが作業場所である１つの生産セル内で、組付け途中の物品が組付けステーションに収納されてステーション移動機構によって移動してきたときに、予め部品収納部に収納された部品を取り出してその部品を前記物品に組付ける組付作業を工程順に分担して組付完成品を生産するセル生産システムにおける生産指示方法において、前記ロボットは、各組付作業毎に要する基礎作業時間の長短を除いて作業者と同等に組付作業を実行できる汎用の組付けロボットであり、前記ロボット数と、１物品当たりの最小の総組付時間と、生産セルに要求される単位時間当たりの生産数である時産数と、が与えられたとき、作業者の数が最少となる条件のもとで当該生産セルの時産数が要求時産数を満たすようにロボットの分担作業時間および当該生産セルに設定付与される作業者の数を決定する作業時間決定ステップと、前記決定されたロボットの分担作業時間および作業者の数を当該生産セルに対して指示する指示ステップと、を含むものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の生産指示方法において、前記作業時間決定ステップの後に、ロボットと作業者のそれぞれが行う各組付作業毎について決定されている基礎作業時間を用いてロボットの作業時間の合計が前記作業時間決定ステップによって決定したロボットの分担作業時間以下になる１つまたは複数の組付作業から成る作業範囲候補を複数抽出する候補抽出ステップと、前記抽出した候補毎に作業者の作業時間の合計を計算し、その合計が最も短くなる候補を探索して決定することによりロボットの作業範囲および作業者の作業範囲を決定する作業範囲決定ステップと、をさらに含み、前記決定されたロボットと作業者の作業範囲を前記指示ステップにおいて生産セルに対して指示するものである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２に記載の生産指示方法において、前記候補抽出ステップは、部品収納部から取り出される各部品の消費量を組付作業中に自動収集して得た消費量情報に基づいて前記組付作業毎の基礎作業時間を補正する補正ステップを含むものである。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の生産指示方法において、前記作業時間決定ステップは、作業者が複数の生産セルを移動しながら組付作業を行うように複数の生産セルの全体に対する作業者数を決定することができるものである。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の生産指示方法において、前記作業時間決定ステップは、前記組付けステーションが複数の生産セル間で移動可能とされている場合に、その複数の生産セルに対して作業者を兼任させるように複数の生産セルの全体に対する作業者数を決定することができるものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、減産時にも、ロボットの稼働率を維持でき、その分、作業者である人の数を減産割合以上に減らすことができる。ロボットの担当作業数を増やせば作業スピードを下げずにセル全体の時産数を下げることができる。このとき、１つの生産セル内における全てのロボットの作業時間と全ての作業者の作業時間の比率を考えると、減産前と比べてロボットの作業時間比率は増え、作業者の作業時間比率は減る。つまり、人の時間比率が減った分だけ、減産割合以上に人の数を減らすことができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、複数の組付作業のうち、ロボットにとって早い作業はロボットに割り付け、作業者、すなわち人にとって早い作業は人に割り付けることにより、生産セル全体で最も高い生産性にすることができる。また、ロボットと人の特徴に合わせた作業内容を指示することにより、生産性を高めることができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、予め設定していた作業の処理時間、つまり組付作業毎の基礎作業時間を補正でき、これにより、１つの物品あたりの総組付作業時間（ロボットと作業者の分担作業時間の和）を補正することができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、「１つの生産セルだけでロボットと人の割合を決めるときに、組付作業の中で１箇所でも、人が組付けロボットよりはるかに組付時間が短い組付作業が存在すると最低作業者が１人必要になる」、という問題を解消でき、ロボットを複数のセルに渡って移動させて生産させることにより、生産セル当たり１人以下にすることができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、作業者が移動する必要がなく、移動時間によるロスを減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係るロボットと人の混合によるセル生産システムにおける生産指示方法について、図面を参照して説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る生産指示方法を適用する生産セルの概要を示し、図２は同生産指示方法における工程と時間の関係を示し、図３は同生産指示方法における作業時間決定処理のフローチャートを示し、図４は同生産指示方法における生産指示の例を示す。
【００２１】
本実施形態の生産指示方法は、図１または図２に示すように、ロボットＲと作業者Ｍとが作業場所である１つの生産セル１０内で、組付け途中の物品（不図示）が組付けステーション２に収納されてステーション移動機構３のコンベア３１によって移動してきたときに、予め部品収納部４に収納された部品５を取り出してその部品５を物品に組付ける組付作業を工程順に分担して組付完成品を生産するセル生産システムに対する生産指示方法である。ロボットＲは、各組付作業毎に要する基礎作業時間の長短を除いて、すなわち、得意不得意による作業速度の遅速があるものの、作業者Ｍと同等に組付作業を実行できる汎用の組付けロボットである。
【００２２】
この生産指示方法は、ロボット数Ｎｒと、１物品当たりの最小の総組付時間Ｔと、生産セル１０に要求される単位時間当たりの生産数である時産数Ｐｄと、が与えられたとき、作業者Ｍの数が最少となる条件のもとで当該生産セル１０の時産数Ｐｃが要求時産数Ｐｄを満たすようにロボットＲの分担作業時間Ｔｒおよび当該生産セル１０に設定付与される作業者の数Ｎｗを決定する作業時間決定ステップと、前記ステップによって決定されたロボットＲの分担作業時間Ｔｒおよび作業者の数Ｎｗを生産セル１０に対して指示する指示ステップと、を含んでいる。
【００２３】
ここで、図２を参照して、複数のロボットＲと作業者Ｍとが１つの生産セルで作業する場合のセル生産システムについて一般的な説明をする。この図は、ロボットＲと作業者Ｍとが、物品に対して付加価値α（αの中身は通常異なる）を順番に加えていって完成品Ｐｒｏｄを生産する様子を示す。組付け途中の物品（被組付け品、または被組立品）は、１個ずつ順番に生産セル内を一筆書きのように通過し、その通過の際に部品の組付け、曲げたり孔を開けたりする加工、または保持具等の除去などが行われて複数の付加価値αが加えられた完成品Ｐｒｏｄとされて生産セルを出ていく。
【００２４】
上述の付加価値αを生むための作業（ｗαとする）が、ロボットＲや作業者Ｍの作業範囲として定義される。そこで、作業ｗαの総和Σｗαが、その生産セル全体の作業範囲となる。
【００２５】
このとき、生産セル内のロボットＲと作業者Ｍは、組付けステーション２に収納されて目の前に移動してきた物品に対し上述の組付作業や、加工作業を行なって、その物品をもとの流れに戻す。このような作業が生産セル内で順番に行われて物品が次々と流れて行くためには、各ロボットＲや作業者Ｍが行う作業時間として一定の時間が設定される。その一定時間が、タクトタイムＴＴとして示されている。また、１つの物品が生産セルに投入され、完成品Ｐｒｏｄとして出ていくまでの時間が、総組付時間Ｔとして示されている。
【００２６】
ロボット数Ｎｒ、作業者数Ｎｗ、とすると、Ｔ＝（Ｎｒ＋Ｎｗ）×ＴＴ、である。また、ＮｒとＮｗの和を工数ｎとすると、Ｔ＝ｎ×ＴＴ、である。逆に、工数ｎは、ｎ=Ｎｒ＋Ｎｗ＝Ｔ／ＴＴ、によって求まる。
【００２７】
また、生産セルに要求される生産数が、顧客からの何時までにこれこれという需要に応じて、１日当たり、または１時間当たりなどの数量で与えられる。従って、生産セルの稼動時間が決まっているときに、この数量を稼働時間で割り算することにより要求される単位時間当たりの生産数（すなわち生産速度）が決まる。このように、生産セルに要求される単位時間当たりの生産数を時産数Ｐｄで表す。なお、時間の単位として、日、時間、分などの任意の時間を用いることができる。
【００２８】
さらに、生産セルの生産能力を決める条件として、生産セルの稼動時間、その生産セルに割り当てることのできるロボット数Ｎｒや、作業者数Ｎｗ、あるいは、ロボットや作業者の工程処理能力（作業能力）がある。これらの条件のもとで、生産セルの生産能力が定まり、逆に、これらの条件を変化させることにより、生産セルの生産能力を変化させることができる。
【００２９】
そこで、このような生産セルの生産能力を、単位時間当たりの生産数、すなわち、時産数Ｐｃによって表すことにする。生産セル内の各ロボットＲや作業者Ｍがそれぞれ１個の物品を保有しており、タクトタイムＴＴ毎に１個の完成品Ｐｒｏｄが生産される。従って、生産セルの生産能力としての時産数Ｐｃは、Ｐｃ＝１／ＴＴ＝（Ｎｒ＋Ｎｗ）／Ｔとなる。
【００３０】
また、上述のタクトタイムＴＴは、ロボットＲの分担作業時間Ｔｒである。すなわち、ＴＴ＝Ｔｒである。
【００３１】
次に、図３のフローチャートを説明する。このフローチャートは、生産指示方法において、作業者Ｍの数が最少となる条件のもとで生産セル１０の時産数Ｐｃが要求時産数Ｐｄを満たすようにロボットＲの分担作業時間Ｔｒ（タクトタイム）を決定する作業時間決定ステップを示す。
【００３２】
まず、ロボット数Ｎｒの入力（＃１）、１物品当たりの最小の総組付時間Ｔの入力（＃２）、生産セル１０に要求される単位時間当たりの生産数である時産数Ｐｄの入力（＃３）が行われ、生産セル１０に従事する作業者の人数が初期化、すなわち最小値のゼロに設定される（＃４）。この１物品当たりの最小の総組付時間Ｔは、予め実測によって測定され蓄積されたデータに基づくものである。一般に、総組付時間Ｔは、ロボットＲと作業者Ｍのそれぞれについて、各組付作業毎に要する基礎作業時間が異なるので、基礎作業時間の実測に基づいて決定された総組付時間のうち最小の時間である。
【００３３】
次に、生産セル１０の生産能力を表す時産数Ｐｃが、Ｐｃ＝（Ｎｒ＋Ｎｗ）／Ｔ、によって計算される（＃５）。この式で、最初は、Ｎｗ＝０である。
【００３４】
次に、上述の時産数Ｐｃが、要求時産数Ｐｄを満たすかどうか判断され、Ｐｄ＜Ｐｃではない場合（＃６でＮｏ）、生産能力不足であり、生産セル１０に対して作業者Ｍを投入する必要があり、Ｎｗがインクリメントされて、Ｎｗ＝Ｎｗ＋１とされる（＃７）。その後、処理はステップ＃５に戻される。
【００３５】
上述のように、必要に応じて作業者の人数Ｎｗが追加された後、上述の時産数Ｐｃが、要求時産数Ｐｄを満たすとされた場合、すなわち、Ｐｄ＜Ｐｃの場合（＃６でＹｅｓ）、ロボットＲの分担作業時間Ｔｒ（タクトタイム）が、Ｔｒ＝Ｔ／（Ｎｒ＋Ｎｗ）によって決定される（＃８）。
【００３６】
本発明の生産指示方法では、上述の作業時間決定ステップに続いて、さらに指示ステップによって、作業時間決定ステップによって決定されたロボットＲの分担作業時間Ｔｒおよび作業者の数Ｎｗを生産指示データとして、これを生産セル１０に提示して生産指示を行う。
【００３７】
上述の生産指示の具体的な様子が、図４に示されている。この図４において、欄１ａにおける生産数は生産セルの稼動時間と共に、要求時産数Ｐｄを算出するための基礎データであり、欄１ｂにおけるタクトタイムは上述の分担作業時間Ｔｒに相当し、欄１ｃには上述の１物品当たりの総組付時間Ｔが表示され、欄１ｄにおけるロボットの台数はＮｒであり、欄１ｅにおける作業者数はＮｗである。
【００３８】
本実施形態に示した生産指示方法によれば、減産時にもロボットＲの稼働率を維持でき、その分作業者Ｍの数を減産割合以上に減らすことができる。ロボットＲの担当作業数を増やせば作業スピードを下げずにセル全体の時産数Ｐｃを下げることができる。このとき、１つの生産セル内における全てのロボットＲの作業時間と全ての作業者Ｍの作業時間の比率を考えると、減産前と比べて組付けロボットＲの作業時間比率は増え、作業者Ｍの作業時間比率は減る。つまり、作業者Ｍの時間比率が減った分だけ、減産割合以上に作業者Ｍの数を減らすことができる。
【００３９】
次に、上述の効果を、具体例で説明する。図５（ａ）（ｂ）は本発明に係る生産指示方法が適用される生産セルを示し、図５（ｃ）は減産時の生産指示の効果を数値でを示し、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）は図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に対する比較例を示す。
【００４０】
図５（ａ）は、３台のロボットＲと、３人の作業者Ｍとが、生産セル１０において作業に従事している様子を示す。この生産セル１０の状態では、全ロボットと全作業者の作業時間比が、Ｒ：Ｍ＝３：３であり、生産セル１０の生産能力ＡＰが、ＡＰ＝１００％であるとする。また、この生産セル１０の生産能力ＡＰが１００％である場合のタクトタイムをｔ、作業速度（稼働率）をηとし、生産セル全体の作業範囲をＷとする。
【００４１】
本実施形態では、生産能力を６６．６％に落として減産する場合に、ロボットＲと作業者Ｍの１台または１人について、作業範囲を５０％増の１５０％（すなわち、Ｗ／６→Ｗ／４）とし、作業速度を１００％のまま維持し、タクトタイムを５０％増の１５０％（すなわち、ｔ→３ｔ／２）とすることにより、生産セル全体の生産能力をもとの１００％から６６．６％に落としている。
【００４２】
ところが、比較例として図６（ｃ）に示す従来の方法では、生産能力を６６％として減産する場合に、ロボットＲについては１台当たり、作業範囲は１００％のままとし、作業速度を落として６６．６％とし、タクトタイムを１５０％（これは作業者Ｍのタクトタイム１５０％に強制調整した結果）としており、作業者Ｍについては１人当たり、作業範囲を５０％増の１５０％とし、作業速度を１００％のまま維持し、タクトタイムを５０％増の１５０％とすることにより、生産セル全体の生産能力（すなわち、タクトタイムの逆数）をもとの１００％から６６．６％に落としている。
【００４３】
上述の結果からすると、生産能力を６６．６％に落として減産する場合に、本実施形態に示した生産指示方法によると、減産に対応して作業者を３人から１人に減らすことができている。すなわち、本実施形態では、作業者Ｍの数を、減産割合以上に減らすことができている。
【００４４】
ところが、従来の方法では、作業者Ｍを、減産の割合通りに、３人の６６．６％である２人までしか減らすことができていない。
【００４５】
上述の差異は、本実施形態では、ロボット１台当たりの作業範囲（作業数）を増やし、その代わりタクトタイムを増やし、作業速度すなわち稼働率ηを維持するようにして、ロボットＲの稼動率を落とさないようにしているのに対し、比較例では、単純にロボットＲの稼働率ηを下げて減産に対応していることに原因がある。
【００４６】
ここで、作業時間について述べる。ロボットＲ全体の作業時間τｒを、τｒ＝（稼動率）×（台数）とし、同様に、作業者Ｍ全体の作業時間τｗを、τｗ＝（稼動率）×（人数）とする。減産時において、本実施形態では、τｒ＝η×３、τｗ＝η×１であり、作業時間比は、Ｒ：Ｍ＝η×３：η×１＝３：１となる。また、比較例では、τｒ＝（２η／３）×３、τｗ＝η×２であり、作業時間比は、Ｒ：Ｍ＝（２η／３）×３：η×２＝２：２となる。
【００４７】
つまり、比較例では、３台のロボットＲが、２台分の作業しかしておらず、減産時における全ロボットＲと全作業者Ｍの作業時間比が、Ｒ：Ｍ＝２：２となっている。この場合、ロボットＲは手待ち状態（能力が遊んでいる状態）となっている。本実施形態は、このようなロボットＲの手待ち状態が発生しないように、生産指示を行うものである。
【００４８】
（第２の実施形態）
図７は第２の実施形態に係る生産指示方法における作業範囲決定処理のフローチャートを示す。本実施形態では、上述の第１の実施形態における作業時間決定ステップ（図３の＃１〜＃８）の後に、作業範囲候補を複数抽出する候補抽出ステップと、作業範囲決定ステップとを実行することにより、作業者Ｍの全体の作業時間の合計が最も短くなるようにロボットＲの作業範囲および作業者Ｍの作業範囲を決定する方法を説明する。
【００４９】
ここで、作業範囲とは、各ロボットＲや各作業者Ｍの作業量を決めるものであり、作業の種類や作業数で決まり、最終的には、作業に要する時間に置き換えられると考えられる。なお、以下において、簡便性のため、一般性を損なうことなく、ロボットＲの台数Ｎｒを、Ｎｒ＝１と仮定する。Ｎｒが１より大きい場合は、少し複雑になるが、Ｎｒ＝１の場合と同様に作業範囲決定処理を行うことができる。
【００５０】
まず、図７のフローチャートに示すように、生産セル１０で行われる総数がｍｋ個の、全ての組付作業Ｋ（ｉ），ｉ＝１〜ｋｍのそれぞれに対するロボットＲの基礎作業時間Ｋｒ（ｉ）、および作業者Ｍの基礎作業時間Ｋｗ（ｉ）を読み込む（Ｓ１）。これらの基礎作業時間は、例えば、組付作業を最小の作業単位に区分した作業に要する時間であり、時間計算の基礎となるものである。また、ロボットＲは、作業者Ｍと同等に組付作業Ｋ（ｉ），ｉ＝１〜ｋｍを実行するが、その実行に要する時間はロボットＲと作業者Ｍとで異なるものとされており、また、これらは事前に決定されているものとする。
【００５１】
次に繰り返し変数ｉを導入して、ｉ＝１と初期化し（Ｓ２）、同様に、繰り返し変数ｍを導入して、ｍ＝１と初期化する（Ｓ３）。
【００５２】
次に、ｍ個の作業、Ｋ（ｋ），ｋ＝ｉ，ｉ＋１，・・・，ｉ＋ｍ−１をロボットＲに割り付けたときの、ロボットＲの積算作業時間ＳＫｒ（ｉ，ｍ）、および作業者の積算作業時間ＳＫｗ（ｉ，ｍ）を計算する（Ｓ４）。
【００５３】
すなわち、
ＳＫｒ（ｉ，ｍ）＝ΣＫｒ（ｋ），ｋ＝ｉ〜（ｉ＋ｍ−１）、
ＳＫｗ（ｉ，ｍ）＝ΣＫｒ（ｋ），ｋは上記ｉ〜（ｉ＋ｍ−１）以外。
【００５４】
上述のＳＫｒ（ｉ，ｍ），ＳＫｗ（ｉ，ｍ）の計算において、変数ｋの範囲は、変数ｉ＝１〜ｋｍに関して、この順番で循環するものとして取り扱う。すなわち、変数ｉ＝ｋｍの次には、変数ｉ＝１が続くものとする。例えば、ｉ＝（ｋｍ−２）からｍ個の場合、ｋの範囲は、（ｋｍ−２），（ｋｍ−１），ｋｍ，１，２，・・・，（ｍ−３）である。
【００５５】
上述の積算作業時間ＳＫｒ（ｉ，ｍ）はロボットＲの作業時間の合計であり、積算作業時間ＳＫｗ（ｉ，ｍ）は作業者Ｍの作業時間の合計である。以下では、このような合計が、前述の作業時間決定ステップ（図３）によって決定したロボットＲの分担作業時間Ｔｒ以下になるような、１つまたは複数の組付作業から成る作業範囲候補を複数抽出する（候補抽出ステップ）。
【００５６】
すなわち、ロボットＲの積算作業時間ＳＫｒ（ｉ，ｍ）と、第１の実施形態における作業時間決定ステップによって決定したロボットＲの分担作業時間Ｔｒとを比較する（Ｓ５）。積算作業時間ＳＫｒ（ｉ，ｍ）が分担作業時間Ｔｒ以下であれば、つまり、ＳＫｒ（ｉ，ｍ）＜Ｔｒであれば（Ｓ５でＹｅｓ）、作業範囲を決めている作業数を増やすため、変数ｍをインクリメントして、ｍ＝ｍ＋１として（Ｓ６）、処理はステップＳ４に戻される。
【００５７】
積算作業時間ＳＫｒ（ｉ，ｍ）が分担作業時間Ｔｒ以下ではない場合、すなわち、ＳＫｒ（ｉ，ｍ）＜Ｔｒでない場合（Ｓ５でＮｏ）、ロボットＲの分担作業時間ＳＫｒ（ｉ）、作業者Ｍの分担作業時間ＳＫｗ（ｉ）、およびロボットＲの作業範囲ＮＫ（ｉ）を次式に基づいて決定する（Ｓ７）。
【００５８】
すなわち、
ＳＫｒ（ｉ）＝ＳＫｒ（ｉ，ｍ−１）、
ＳＫｗ（ｉ）＝ＳＫｗ（ｉ，ｍ−１）、
ＮＫ（ｉ）＝ｍ−１。
【００５９】
上述の分担作業時間ＳＫｒ（ｉ）、ＳＫｗ（ｉ）が作業範囲候補である。このようにして、抽出した候補毎に作業者の作業時間の合計が計算され、その合計が最も短くなる候補を探索して決定することにより、下記のように、ロボットＲの作業範囲および作業者Ｍの作業範囲が決定されることになる（作業範囲決定ステップ）。
【００６０】
すなわち、生産セル１０の時産数Ｐｃ（ｉ）を計算する（Ｓ８）。ここで、ロボットＲの台数Ｎｒ、作業者Ｍの人数Ｎｗ、および、ロボットＲのタクトタイムＴＣｒ（ｉ）、作業者ＭのタクトタイムＴＣｗ（ｉ）等の記号が用いられる。なお、Ｎｒは、上述の仮定により、Ｎｒ＝１である。
【００６１】
これらにより、上述の結果に基づいて、生産セルの生産能力としての時産数Ｐｃ（ｉ）が下記のように求められる。なお、下記において、Ｍａｘ（ａ，ｂ）は、ａ，ｂのうち、大きな方を値として返す関数である。
【００６２】
すなわち、
ＴＣｒ（ｉ）＝ＳＫｒ（ｉ）／Ｎｒ、
ＴＣｗ（ｉ）＝ＳＫｗ（ｉ）／Ｎｗ、
ＴＣ（ｉ）＝Ｍａｘ（ＴＣｒ（ｉ），ＴＣｗ（ｉ））、
Ｐｃ（ｉ）＝１／ＴＣ（ｉ）。
【００６３】
次に、変数ｉをインクリメントして、ｉ＝ｉ＋１として（Ｓ９）、変数ｉがｋｍ以下、すなわち、ｉ＜ｋｍであれば（Ｓ１０でＹｅｓ）、処理はステップＳ３に戻されて、上述のステップＳ３〜Ｓ１０が繰り返される。
【００６４】
変数ｉがｋｍ以下ではない場合には（Ｓ１０でＮｏ）、上述の時産数Ｐｃ（ｉ）のうち、最大のもの、すなわち、Ｍａｘ（Ｐｃ（ｉ））と、生産セル１０に要求されている時産数Ｐｄとが比較される（Ｓ１１）。
【００６５】
上述の生産能力としての時産数の最大値Ｍａｘ（Ｐｃ（ｉ））が、要求される時産数Ｐｄを満たさない場合、すなわち、Ｐｄ＜Ｍａｘ（Ｐｃ（ｉ））ではない場合（Ｓ１１でＮｏ）、作業者の人数Ｎｗを増加させて、すなわち、Ｎｗ＝Ｎｗ＋１として（Ｓ１２）、ロボットＲの分担作業時間Ｔｒが再計算される（Ｓ１３）。
【００６６】
上述のロボットＲの分担作業時間Ｔｒの再計算は、Ｔｒ＝Ｔ×Ｎｒ／（Ｎｒ＋Ｎｗ）によって行われる（Ｓ１３）。
【００６７】
ステップＳ１３の後、処理はステップＳ２に戻されて、上述のステップＳ２〜Ｓ１１が繰り返される。
【００６８】
また、ステップＳ１１において、時産数の最大値Ｍａｘ（Ｐｃ（ｉ））が、要求される時産数Ｐｄを超えている場合、すなわち、Ｐｄ＜Ｍａｘ（Ｐｃ（ｉ））の場合（Ｓ１１でＹｅｓ）、処理は終了する。
【００６９】
上述の処理の結果、処理終了時の変数ｉ，ｍの値により、ロボットＲに対するｍ個の作業、Ｋ（ｋ），ｋ＝１，ｉ＋１，・・・，ｉ＋ｍ−１、が作業範囲として決定される。作業者Ｍに対しては、ｋｍ個の作業のうち、ロボットＲに割り付けたｍ個の作業を除いた、残りの（ｋｍ−ｍ）個の作業が作業範囲として決定される。
【００７０】
上述のように、ロボットＲの分担作業時間Ｔｒ以下になる１つまたは複数の組付作業から成る作業範囲候補を複数抽出し、前記抽出した候補毎に作業者Ｍの作業時間の合計を計算し、その合計が最も短くなる候補を探索してロボットＲの作業範囲、および作業者Ｍの作業範囲が決定され、これらの作業範囲が指示ステップにおいて生産セルに対して指示される。
【００７１】
本実施形態の作業指示方法によれば、複数の組付作業のうち、ロボットＲにとって早い作業（作業時間が短い作業）はロボットＲに割り付け、作業者Ｍにとって早い作業は作業者Ｍに割り付けることにより、生産セル全体で最も高い生産性を実現することができる。また、ロボットＲと作業者Ｍの特徴に合わせた作業内容を指示することができ、生産セルの生産性を高めることができる。
【００７２】
（第３の実施形態）
図８は第３の実施形態に係る生産指示方法を適用する生産セルと部品収納部の概要を示す。本実施形態の生産指示方法は、上述の第２の実施形態における候補抽出ステップが、部品収納部４から取り出される各部品５の消費量を組付作業中に自動収集して得た消費量情報に基づいて組付作業毎の基礎作業時間Ｋｒ（ｉ），Ｋｗ（ｉ），ｉ＝１〜ｋｍを補正する補正ステップを含むものである。
【００７３】
部品収納部４から取り出される各部品５の消費量は、図８に示すように、部品収納部４における部品５の取り出し口に、例えば、光電センサ６を設置し、作業者Ｍの手や、ロボットＲのロボットハンドなどが光電センサ６によって検知された回数によって、１回通過する毎に１個消費されるとして求めることができる。他の方法として、部品収納部４における部品５毎に、その部品数を計数する計数装置を設けて、部品数の減少から部品５の消費量を求めるようにしてもよい。
【００７４】
本実施形態の生産指示方法によれば、予め設定していた作業の処理時間、つまり組付作業毎の基礎作業時間Ｋｒ（ｉ），Ｋｗ（ｉ）を補正でき、これにより、１つの物品あたりの総組付作業時間Ｔ（組付けロボットと作業者の分担作業時間の和）を補正することができ、より精度の高い生産指示を行うことができる。
【００７５】
（第４の実施形態）
図９（ａ）〜（ｃ）は第４の実施形態に係る生産指示方法を適用した生産セルにおける作業時間比率と生産能力の対応を示す。本実施形態の生産指示方法は、上述の第１の実施形態において、生産セルがロボットＲのみで構成されることになった場合に、生産セルの時産数Ｐｃが、要求される時産数Ｐｄの下限以上になるように、ロポットＲの数を決定するものである。
【００７６】
例えば、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）のように、減産に伴って作業者の数が減っていき、図９（ｄ）のようにロボットＲのみの生産セルとなる場合に、必要に応じて、ロボットＲの数を減らすようにする。その減らされたロボットＲは、他の生産セルで使用したり、定期的な保守点検に回したりする。
【００７７】
上述の処理に基づく生産指示方法では、ロボットＲの遊休時間が発生することを防ぐことができる。すなわち、ロボットＲの稼働率が１００％で、時産数が一番少ない構成は、作業者Ｍが１人もいないロボットＲのみの生産セルであり、この場合、その時産数を下回ると、ロボットＲの遊休時間が必ず発生するが、そのことを避けることができる。つまり、作業者Ｍの作業時間比がゼロの場合の生産能力が、ロボットＲが遊休せずに生産できる最小の量であるので、生産下限値をこの数値に合わせることにより、ロボットＲの遊休を未然に防ぐことができる。
【００７８】
（第５の実施形態）
図１０は第５の実施形態に係る生産指示方法を説明するためのガントチャートを示し、図１１（ａ）〜（ｄ）は同生産指示方法を適用する生産セルと作業者の動きを示す。本実施形態の生産指示方法は、例えば、上述の第２の実施形態の生産指示方法における作業時間決定ステップにおいて、作業者Ｍが複数の生産セルを移動しながら組付作業を行うように複数の生産セルの全体に対する作業者数を決定するものである。別の言い方をすると、各生産セル当たりに付与する作業者の数として、１／３人などのように、非整数の人数を許容する生産指示方法である。
【００７９】
本実施形態の例では、１台のロボットＲが配置された３つの生産セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３が生産指示の対象とされている。この場合、１人の作業者Ｍが、３つの生産セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３における生産に従事するように生産指示が行われる。
【００８０】
上述のロボットＲと作業者Ｍの作業比率が３：１である場合の運用方法を説明する。ステーション移動機構３は、組付けステーション２を同じ生産セル内の作業者ＭとロボットＭの各作業エリアの間を移動させる機構を備えているものとする。
【００８１】
作業者Ｍが、例えば、最初に１５秒間の作業を行った後、ロボットＭが４５秒間の作業を行うと１つの製品が完成するものとする。すなわち、ロボットＲと作業者Ｍの作業比率は、Ｒ：Ｍ＝３：１である。この場合、３つのロボットＲは、互いに順番に作業開始時刻を１５秒ずつずらす。このことにより、作業者Ｍが１５秒の作業を終える毎に、いずれかのロボットＲが作業開始の状態になる。
【００８２】
具体的な、作業フローは、図１０、図１１に示すように、下記のように行われる。
（１）作業者Ｍは、時間τ＝０秒に、生産セル１で、１５秒分の作業を開始する。
（２）作業者Ｍは、生産セルＣ１で、作業者Ｍの１５秒作業済みの組付けステーション２を、ロボットＲへ供給後、生産セルＣ２へ移動する。
（３）ロボットＲは、生産セルＣ１で、４５秒の作業を開始する。
（４）作業者Ｍは、生産セルＣ２で、１５秒分の仕事を開始する。
（５）作業者Ｍは、生産セルＣ２で、作業者Ｍの１５秒作業済みの組付けステーション２を、ロボットＲへ供給後、生産セルＣ３へ移動する。
（６）ロボットＲは、生産セルＣ２で、４５秒の作業を開始する。
（７）作業者Ｍは、生産セルＣ３で、１５秒分の仕事を開始する。
（８）作業者Ｍは、生産セルＣ３で、作業者Ｍの１５秒作業済みの組付けステーション２を、ロボットＲへ供給後、生産セルＣ１へ移動する。
（９）ロボットＲは、生産セルＣ３で、４５秒の作業を開始する。以後、上記の作業が繰り返される。
【００８３】
本実施形態の生産指示方法によれば、１つのセルだけでロボットＲと作業者Ｍの割合を決める場合に組立作業のうち１つでも作業者ＭがロボットＲよりはるかに組付時間が短い組付作業が存在すると最低作業者が最低１人必要になる、という問題を解消でき、ロボットＲを複数の生産セルに渡って移動させる生産指示により、生産セル当たり１人以下にすることができる。
【００８４】
（第６の実施形態）
図１２は第６の実施形態に係る生産指示方法を説明するためのガントチャートを示し、図１３は同生産指示方法を適用する生産セルと作業者の動きを示す。本実施形態の生産指示方法は、上述の第２の実施形態の生産指示方法は、例えば、上述の第２の実施形態の生産指示方法における作業時間決定ステップにおいて、組付けステーション２が複数の生産セル間で移動可能とされている場合に、その複数の生産セルに対して作業者Ｍを兼任させるように複数の生産セルの全体に対する作業者数を決定するものである。
【００８５】
別の言い方をすると、各生産セル当たりに付与する作業者の数として、１／３人などのように、非整数の人数を許容する生産指示方法である。この生産指示方法は、上述の第５の実施形態とは、作業者Ｍが移動する代わりに組付けステーション２を移動させる点が異なり、他は同様である。
【００８６】
本実施形態の例では、それぞれ３台のロボットＲが配置された３つの生産セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３が生産指示の対象とされている。この場合、１人の作業者Ｍが、３つの生産セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３における生産に従事するように生産指示が行われる。
【００８７】
上述の３台のロボットＲ全体と作業者Ｍの作業比率が３：１である場合の運用方法を説明する。ステーション移動機構３は、組付けステーション２を同じ生産セル内の作業者ＭとロボットＭの各作業エリアの間を移動させる機構の他に、組付けステーション２を他の複数の生産セル間で移動する搬送機構７を備えているものとする。
【００８８】
上述の、搬送機構７は、各生産セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３にまたがって設けられた吊り下げ移動レール７１と、移動レール７１に沿って移動するステーションハンガ７２とを備えて構成されている。各生産セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３のステーション移動機構３と搬送機構７とは、互いに連動して動作するようになっており、生産セルＣ２，Ｃ３から生産セルＣ１に組付けステーション２を搬送すると共に、生産セルＣ１における作業終了後の組付けステーション２を生産セルＣ１から各生産セルＣ２，Ｃ３に搬送回収する。
【００８９】
作業者Ｍが、例えば、最初に１５秒間の作業を行った後、３台のロボットＲが全体で４５秒間の作業を行うと１つの製品が完成するものとする。すなわち、ロボットＲ全体と作業者Ｍの作業比率は、Ｒ：Ｍ＝３：１である。この場合、３つの生産セルにおける各ロボットＲの組は、生産セル毎に互いに作業開始時刻を１５秒ずつずらす。このことにより、作業者Ｍが生産セルＣ１で１５秒の作業を終える毎に、他のいずれかの生産セルが作業開始の状態になる。
【００９０】
具体的な、作業フローは、図１２、図１３に示すように、下記のように行われる。
（１）生産セルＣ１で、作業者Ｍは、１５秒の作業を、開始する。
（２）生産セルＣ１で、作業者Ｍは、作業者Ｍの１５秒作業済みの組付けステーション２を、３台のロボットＲへ供給する。
（３）生産セルＣ１で、３台のロボットＲは、４５秒の作業を開始する。
（４）生産セルＣ１で、作業者Ｍは、１５秒の作業を、開始する。
（５）生産セルＣ１で、搬送機構７は、作業者Ｍの１５秒作業済みの組付けステーション２を、掴んで生産セルＣ２へ搬送する。
（６）生産セルＣ１で、搬送機構７は、掴んでいる組付けステーション２を、作業者Ｍへ供給する。
（７）生産セルＣ１で、作業者Ｍは、１５秒の作業を、開始する。
（８）生産セルＣ１で、搬送機構７は、作業者Ｍの１５秒作業済みの組付けステーション２を、掴んで生産セルＣ２へ搬送する。
（９）生産セルＣ１で、搬送機構７は、掴んでいる組付けステーション２を、作業者Ｍへ供給する。
（１０）生産セルＣ２で、搬送機構７は、掴んでいる組付けステーション２を、３台のロボットＲへ供給する。
（１１）生産セルＣ２で、３台のロボットＲは、４５秒作業を、開始する。
（１２）生産セルＣ２で、搬送機構７は、３台のロボットＲによる４５秒作業済みの組付けステーション２を、掴んで生産セルＣ１へ搬送する。
（１３）生産セルＣ３で、搬送機構７は、掴んでいる組付けステーション２を、３台のロボットＲへ供給する。
（１４〉生産セルＣ３で、３台のロボットＲは、４５秒作業を、開始する。
（１５）生産セルＣ３で、搬送機構７は、３台のロボットＲによる４５秒作業済みの組付けステーション２を、掴んで生産セルＣ１へ搬送する。以後、上記作業が繰り返される。
【００９１】
本実施形態の生産指示方法によれば、作業者Ｍが移動する必要がなく、移動時間によるロスを減らすことができる。
【００９２】
（第７の実施形態）
図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）は第７の実施形態に係る生産指示方法の効果を比較して説明する複数の生産セルを示す。本実施形態のは、複数の生産セルで作業者Ｍに１人作業をさせると、生産能力の対応幅が増えることを示すものである。図１４（ａ）は、ロボットＲが３台ずつ配置された２つの同等の生産セルＣ１，Ｃ２に１人の作業者Ｍが配置される作業指示の例を示す。各ロボットＲの作業能力と作業者Ｍの作業能力が同じ場合に、これらの生産セル全体におけるロボットＲと作業者Ｍの作業時間比は、Ｒ：Ｍ＝６：１となる。
【００９３】
ここで、生産セルＣ１または生産セルＣ２は、作業者Ｍが３人の場合に、その生産能力ＡＰが、ＡＰ＝１００％とする。すると、図７（ａ）に示した作業者Ｍが１人の場合において、２つ全体の生産セルの生産能力ＡＰは、ＡＰ＝５８％となる。
【００９４】
同様に、図１４（ｂ）は、３つの同等の生産セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３に１人の作業者Ｍが配置される作業指示の例を示す。この場合、これらの生産セル全体におけるロボットＲと作業者Ｍの作業時間比は、Ｒ：Ｍ＝９：１となる。また、３つ全体の生産セルの生産能力ＡＰは、ＡＰ＝５６％となる。
【００９５】
図１４（ｃ）は、４つの同等の生産セルＣ１〜Ｃ４に１人の作業者Ｍが配置される作業指示の例を示す。この場合、これらの生産セル全体におけるロボットＲと作業者Ｍの作業時間比は、Ｒ：Ｍ＝１２：１となる。また、４つ全体の生産セルの生産能力ＡＰは、ＡＰ＝５４％となる。
【００９６】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態の構成を矛盾のない範囲で互いに組み合わせた構成とすることができ、そのような組合せ可能な構成の実施形態は明記されていなくても当然に本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る生産指示方法を適用する生産セルの概要図。
【図２】同上生産指示方法における工程と時間の関係を説明する概念図。
【図３】同上生産指示方法における作業時間決定処理のフローチャート。
【図４】同上生産指示方法における生産指示の例を示す図。
【図５】（ａ）（ｂ）は同上生産指示方法による減産時対応を説明する生産セルの概要図、（ｃ）は同減産時の生産指示の効果を数値で説明する図。
【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）は図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に対する比較例の図。
【図７】第２の実施形態に係る生産指示方法における作業範囲決定処理のフローチャート。
【図８】第３の実施形態に係る生産指示方法を適用する生産セルと部品収納部の概要図。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は第４の実施形態に係る生産指示方法を適用した生産セルにおける作業時間比率と生産能力の対応図。
【図１０】第５の実施形態に係る生産指示方法を説明するためのガントチャート。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は同上生産指示方法を適用する生産セルと作業者の動きを説明する概要図。
【図１２】第６の実施形態に係る生産指示方法を説明するためのガントチャート。
【図１３】同上生産指示方法を適用する生産セルと作業者の動きを説明する概要図。
【図１４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は第７の実施形態に係る生産指示方法の効果を比較して説明する生産セルの概要図。
【符号の説明】
【００９８】
２    ステーション
３    ステーション移動機構
４    部品収納部
５    部品
１０，Ｃ１〜Ｃ４    生産セル
Ｋ（ｉ）    組付作業
Ｋｒ（ｉ），Ｋｗ（ｉ）    基礎作業時間
Ｍ    作業者
Ｎｒ    ロボット数
Ｎｗ    作業者数
Ｐｃ    時産数（能力としての時産数）
Ｐｄ    時産数（要求された時産数）
Ｒ    ロボット
Ｔ    総組付時間
Ｔｒ    分担作業時間
【図１】
2009157528.tif 000003
【図２】
2009157528.tif 000004
【図３】
2009157528.tif 000005
【図４】
2009157528.tif 000006
【図５】
2009157528.tif 000007
【図６】
2009157528.tif 000008
【図７】
2009157528.tif 000009
【図８】
2009157528.tif 000010
【図９】
2009157528.tif 000011
【図１０】
2009157528.tif 000012
【図１１】
2009157528.tif 000013
【図１２】
2009157528.tif 000014
【図１３】
2009157528.tif 000015
【図１４】
2009157528.tif 000016