［研究報告］

金型工程管理システム＊
若槻正明＊＊、堀田飯村昌宏＊＊、和合健＊＊＊、

崇＊＊

生産を円滑に行う上で工程管理ならび日程計画は大事なことである。特に、製品の多様化や製品サイクルの短命化による金型コストの低減や納期短縮の要請に対応するためには、各工程における現時点以降の負荷を予測し、その状況に応じて対応策を検討する必要がある。しかし、金型製作の現場では詳細な日程計画が組まれることがなく、無計画に近い生産となっている。このことから、パソコンで金型製作工程の流れが容易に把握できるＰＥＲＴ（Project Evaluation and ReviewTechnique）を応用したスケジューリング手法による金型の工程管理システムを開発した。
キーワード：工程管理、スケジューリング、PERT、金型

Development of Scheduling System for Die Manufacturing
WAKATUKI Masaaki, HOTTA Masahiro, WAGO Takeshi,and IIMURA Takashi
The process control and the scheduling are very important to manufacture products
smoothly. Especially, it is necessary to foresee loads at the time in future from now and tofind the appropriate conditions for the managing or handling at case by case, in order tocomply with users requests to decrease die cost and lead time due to the variety and short life
cycle of products. But they almost do not have any detail daily production planning for die
manufacturing, so it starts to run without schedules. Therefore, we have developed a systemof making the schedule for die manufacturing with personal computer, which is applied themethod of PERT, and it is easily to understand the flow of the manufacturing process of die.
k e y w o r d s : M a n u f a c t u r i n g M a n a g e m e n t , S c h e d u l i n g , P E R T, D i e M a n u f a ct u r i n g
１緒

言設定するという流れで行われている。しかし、金型は一品生産を円滑に行う上で工程管理ならび日程計画は大事で生産が多く、月の生産部品点数は数百を超え、工 程数ではある。特に、製品の多様化や製品サイクルの短命化による数千工程にも及ぶ。したがって、人手による日程計画では、金型コストの低減や納期短縮要請に対応するためには、各数千にも及ぶ工程への展開と作業時間の割付を行うのが精工程における現時点以降の負荷を予測し、その状況に応じ一杯で、それぞれの部品製作の流れや作業工程のかち合いて対応策を検討する必要がある。などを検討する余裕はない。このため、無調整の作業着手

中小金型企業で行われている日程計画作成は、通常一人となり、急ぐ必要のない作業を先行したり、納期直前に未か二人の金型製作に精通した作業者が、経験などをもとに製作部品が判明したり、また、いくつもの工程で作業のか図面から工程展開し、作業時間の割付、各作業工程の納期ち合いが生じ、長時間かけて行った段取りを崩し作業のし＊次世代金型製造プロセスに関する研究開発（ベンチャー企業育成型地域コンソーシアム研究開発事業）

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電子機械部

＊＊＊

電子機械部（現在企画情報部）

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

直しが強いられたり、本来なら不要な残業が強いられたり特に定めない限り複数台の合計時間とする。と常に非効率的な作業で追われ混沌としているのが現状で④部品組立の手順は予め定められるものとする。

ある。このことから、金型製作の流れ全体が把握でき、各⑤部品組立は一つの部品に一つの組立作業を配置する。

工程のかち合いの判定も行え、進捗や実績を反映した柔軟な日程計画が組める PERT（Project Evaluation and Review

２−１Technique）を応用した工程管理システムの開発を行った。

本手法を用いて金型の製作工程を割り付ける場合の例を作業の割り当て配置

図１、図２により説明する。図１に示すような製作工程手PERT 手法を応用した金型のスケジューリング

順と作業時間を持つ部品＜<01001>、部品<01002>、部品一般に、機械加工などの工場でのスケジューリングはガ<01003>と、その組立工程からなる金型があるとする。こントチャートと呼ばれるジョブショップ型のスケジューリの場合、先ず計画日と納期日を設定し、最終工程から計画ング手法を用いられる。しかし、この方法は複数の工程に日方向へ作業の割付を行う。この例では組立が２工程に分またがった日程管理や部品間相互の関係が把握しずらいとかれているので、その最終の AS2 を納期に間に合うようにいう欠点がある。金型は多くの部品から構成されるため、配置し、つづいて同じ組立工程の初めの工程である AS1

それぞれの部品製作の進行がその金型の納期へ大きく影響を AS2 の前へ配置する。部品の配置順はどれが先でもよいを及ぼす。したがって、ガントチャートなどのような単一が、予めそれぞれの部品と組立工程の手順が決められてい工程のみを対象としたスケジューリング手法は、金型の納る必要がある。ここでは部品<01001>が組立 AS1 を行う際期管理には不向きである。このことから、個々のジョブ間に必要な部品であるとすると、これも組立工程を配置したのつながりが良く把握できるプロジェクトスケジューリンと同様に部品<01001>を製作する工程の最終工程の NCEDM

グ手法の PERT に着目し、一つの金型製作を一つのプロジから配置する。この後は組立工程と同様、M2、MC と割付ェクトと見立てることにより、この手法を金型のスケジュけ、部品<01001>の配置を完了する。また、部品<01002>ーリングへ適用することを検討した。しかし、日々新たなも同様に JG、LP、TG の順に順次配置する。さらに、部品金型製作が要求され、それには同一の機械が使用され、作<01003>については組立工程 AS2 で使用するものであるか業の重複なども考慮しなければならないことから、単一プら、この AS2 に連結する配置とする。

２ロジェクトを対象とした PERT 手法をそのまま金型のスケジューリング手法として採用することはできない。そこで

部品 ０１００１

この PERT 手法を金型製作のスケジューリングに適用する

順位
工 程
1
ＭＣ方法について検討し、以下のような納期決定アルゴリズム

23による金型スケジューリング方法を決定した。
①金型の最終納期から組立手順を基に着手開始日方向

部品 ０１００３
標準時間
２４０Ｍ２
ＮＣＥＤＭ

順位
工 程
1ＴＧ

１２０３００

順位
工 程
1
ＴＧ
2ＬＰ
3ＪＧに工程と標準時間を割り付ける。
②汎用機とＮＣ機に分け、時間内に作業可能かどうかをしらべ、作業不可能であれば、余裕時間の範囲内で作業を移動する。

図１ＰＧ
ＳＧ２23

部品 ０１００２標準時間
３００３００１８０

組立標準時間順位
工 程
1ＡＳ１2ＡＳ２１８０１２０２４０標準時間
１８０１２０金型部品と製作工程、製作時間の例③作業開始から終了まで最も時間のかかる経路（クリティカルパス）を捜す。
④各工程の余裕時間を算出する。
⑤作業投入が不可能な工程があれば余裕時間の範囲内で割付方向

01001

作業を移動する。
⑥工程の負荷の算出を行う。

01002④③②①MCM2

NCEDM

AS1AS2⑧⑦TG

LP

⑥JG

割付方向

⑦金型製作ＰＥＲＴの完成。
また、運用についての基本則として⑤01003

⑪⑩⑨TG

PG

SG2

割付方向

①作業時間は予め決定されるものとする。
②段取りは作業時間に含むものとする。
③同一種機械が複数台ある場合の工程の作業能力は、

計画日

納期

図２

作業の割付方法

金型工程管理システム２−２作業の可能性ならびに余裕の検出

２−４

作業の重なりと負荷の算出

通常の昼日勤務形態の場合は、作業が深夜となる時間帯

一般に、PERT が用いられるプロジェクト計画では、個々は避けなければならない。（休日も同様の扱い）したがっの作業は一過性であるが、機械加工では一つのプロジェクて、この段階で作業不能な時間帯の作業工程を検出する。

トに同一内容の作業工程がいくつも存在する。また、通常

図３において、部品<01001>の NCEDM と部品<01002>の JGのプロジェクト計画では、必要に応じて設備や人を配置では NC 機であり、無人作業が可能な工程であるが、部品きるが、機 械加工では、設備や人は固定的であり、その工<01003>の PG は汎用機であり作業員張り付きによる作業が程が保有する作業能力（容量）を超える作業は不可能であ必要な工程である。したがって、この作業不能時間帯の作る。さらに、プロジェクト型の場合、単一計画が対象であ業を作業可能な時間帯へと再配置しなければならない。こるため、あるプロジェクトが他のプロジェクトの影響を受の場合、計画日（着手日）から作業開始までの時間に余裕けることはない。しかし、工場の場合、加工工程が定まっがあることから、計画日方向へ移動することにより作業不ており、多くのプロジェクトの作業が一つの工程へ投入さ能な時間帯を回避する。ただし、この再配置においてはそれることになる。このため、あるプロジェクトの作業の進の加工手順が守られること、及び計画日（着手日）から納行が、他プロジェクト作業の進行の影響を受けるというこ期日の間にあってこれらの範囲をはみ出ないことが条件ととが生ずる。図４に示すように、計画後、新たな金型（図なる。そして、この再配置の結果生じた作業空白の時間帯４最上部と最下部）が投入された場合、部品<01001>の MCは作業余裕時間となる。また、この作業余裕時間は再配置工程と M2 工程に作業の重なりが生じている。この場合、後の PG の作業余裕ではなく、その後工程の SG2 の作業余余裕時間があれば、優先度の低い金型の工程をその範囲内裕であり、条件付き余裕時間である。

で再配置する。このとき、クリティカルパスは部品<01001>を製作する工程へ変わる。また、工程の重なりが生じた際２−３の作業余裕範囲内での再配置が不可能な場合は、その部品

クリティカルパスの検出

このように、作業不能な時間帯を含めた全作業の配置、再は製作不可能となり外注作業により対処する以外、方法が配置が完了した時点で、最も作業時間の長い工程を検出すないことになる。

る。これが、この金型製作において最も作業余裕の少ない他の金型の部品部品製作工程であり、クリティカルパス（Critical Path）

SG1MCに相当し、このパス上の作業がこの金型納期を左右する重SG2

AS1AS2AS3工程の重なり
Critical Path要な工程となる。（図３）つまり、このクリティカルパス

01001

MC上の作業の遅れは、即金型そのものの納期遅れに結びつくことを意味する。なお、これ以外の部品については、クリMC

M2NCEDM

AS1AS2余裕の範囲内で移動
01002

TGLPJG

ティカルパスのスパン内での作業着手余裕を持つことになる。また、この段階での計画日（現在の日時）に対する余01003

TG

SG2

工程の重なり裕は作業着手までの余裕となり、その作業余裕範囲内でそのパス上の作業を割り当てることが可能である。

PG

M2

計画日

SG1

MC特急品

図４SG2

AS1

納期

作業の重なりNC機械
01001

MC余裕時間
01002

NCEDM

M2

AS1

３

AS2３−１

NC機械
TG

LPTG

PG

時間）の入力は図５に示す工程計画入力処理により行う。
SG2

移動

計画日

この処理では、画面中央に表示された登録済みの部品に対余裕時間（条件付）
人が作業不能な時間帯

入出力処理

日程計画のための作業内容と手順および作業時間（標準JG

Critical Path（金型の納期を左右する工程）
01003

開発システムし、画面左下の工程名（作業名）からマウス選択で、工程納期名入力とその作業時間を画面下中央の電卓タイプのキーにより入力する。この操作を、金型を構成する全ての部品つ

図３

作業の可能性、余裕、クリティカルパス

いて順次、繰り返し行う。なお、標準部品など予め作業が岩手県工業技術センター研究報告第７号（２０００）の段階で組み込まれるかが、関連付けデータとして記憶される。この作業を表示されている全ての部品について行い、部品と組立作業の関連付け作業を終了する。画面操作段階
では、選択された作業をハイライトさせることで、現在選択されている部品、組立工程であることを示している。

３−３

金型製作の PERT 表示

部品と組立との関連づけが終了することで、割り付けられた作業時間での PERT への展開が行われる。そして、この中で最も作業時間のかかる工程がクリティカルパスとし
図20 工程入力

３

図５ 工程計画入力処理開発システムて赤色で表示される。また、それぞれの部品の各工程における納期がサブウインドウに表示される。（図７）

定型化されている部品については、登録されているファイルからの挿入で処理される。また、画面右下の画像は、①CAD データ（２次元の場合は図面、３次元の場合はモデル）②スキャナー読み取りデータ（実物の写真もしくは、図面として出力されたものなど）などの入力により部品名や金型名と関連づけられ、保存されている画像ファイルが読込まれ表示される。このような製作部品や金型の画像が表示されることで、作業対象部品の形状や外観などが容易に判断でき、計画入力作業の効率
図22 PERT への展開と納期の表示化が図られる。

３−２

図７

組立手順の入力

４

PERT 図の表示と各部品納期の表示

まとめ

図５の工程計画入力画面により入力されたデータから各パソコンを使用し日程計画を組み、これをもとに工程管部品の作業手順が表示される。（ 図６）ただし、この時点理ができるシステムの開発を行った。このとき、日程計画

では作業時間の長さは考慮されない。ここでは組立工程がの 作 成 で は PERT （ Project Evaluation and Review

別ウインドウとして表示され、それぞれの部品が必要とさTechnique）手法を応用した金型製作工程の流れが容易にれる組立の段階を決定する。処理としては、関連づけを行把握できるスケジューラを開発した。従来方法の日程計画う部品製作工程と組立の工程をそれぞれマウスでクリックに比べ、製品の停滞時間が短い計画が組めること、作業余することにより行う。これにより、部品が組立工程のどの裕を十分活用した計画が組めること、また、作業のかち合いを判定し効率の良い作業計画が組めるなどの特徴を持つ。
今回開発したものは、あくまでもフレーム部分に相当するもので、今後、企業との実用実験などにより市販ソフトに近い形へ移行することも検討する。なお、本研究は平成10 年度、11 年度ベンチャー企業育成型地域コンソーシア
ム研究開発事業「次世代金型製造プロセスに関する研究開発」で実施したものである。

文献

1)人見勝人：生産システム工学、共立出版、1990
図 21 組立手順との関連づけ

2) Joseph H.：Critical Path Scheduling、KRIEGER、1980
図６

部品と組立手順の設定

3)加藤昭吉：計画の科学、講談社、1973