JP7621232B2

JP7621232B2 - 工程計画装置、生産ラインシステムおよび工程計画方法

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Publication number: JP7621232B2
Application number: JP2021169344A
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Inventors: 大輔堤; 隆宏中野
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Priority date: 2021-10-15
Filing date: 2021-10-15
Publication date: 2025-01-24
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Description

本発明は、工程計画装置、生産ラインシステムおよび工程計画方法に関する。

特許文献１には、「対象部品を加工して製品を生産する生産システムの工程設計情報を生成する設計情報生成装置であって、前記製品の幾何情報、組立情報及び作業工程情報に基づいて、目標状態に到達するために前記対象部品に施される操作を示す必要操作情報を生成する必要操作情報生成部と、前記幾何情報、前記組立情報及び前記作業工程情報に基づいて、前記対象部品の位置又は作用力の少なくともいずれか１つの制約条件を決定して作業制約情報を生成する作業制約生成部と、前記必要操作情報、前記作業制約情報及び作業主体情報に基づいて、前記必要操作情報を実現するための必要操作能力及び前記制約条件の双方を満たす複数の作業主体を選定して、選定された前記複数の作業主体の情報を含む工程設計情報を生成する作業主体選定部と、前記工程設計情報に基づいて、前記複数の作業主体の対象工程に関する時間を評価した情報を含む評価情報を出力する評価部と、を備え、前記作業主体選定部は、前記評価情報と、ユーザ情報の要求とに基づいて作業主体を再選定する。」ことが記載されている。

国際公開第２０１９／０２１９３８号

上述の特許文献１に記載の技術では、組立情報は所与であることが前提であり、工程設計の最適解は組立情報ひいてはそれを決定づける設備や作業員に依存するため、例えば設備や作業員が多様になりやすいアウトソーシング環境では工程情報の再利用を行いにくい。つまり、アウトソーシング環境では最適解を求めるためには膨大な組み合わせのデータ分析とシミュレーション計算を要し、実用に耐えない。

本発明の目的は、簡便に運用コストを抑えた工程計画を立案することを目的とする。

本願は、上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の手段を採用する。本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、工程計画装置であって、組立製品の製品情報と、生産に用いるリソースのリソース情報と、前記組立製品を構成する部品と前記リソースの組合せの制約および能力を含む部品・リソース組合せ情報と、を記憶する記憶部と、前記制約を満たし、かつ前記リソースに応じた優先基準に従って前記部品の組立順序の候補案を生成する組立順序候補生成部と、前記候補案を用いて工程分割、リソース割付を行って工程設計情報の候補を生成するラインバランシング部と、前記工程設計情報の候補ごとに所定の評価指標を用いて最適な候補を選択する最適解選択部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、簡便に運用コストを抑えた工程計画を立案する技術を提供することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

生産ラインシステムの構成例を示す図である。製品概観の例を示す図である。部品隣接関係情報の例を示す図である。部品仕様情報の例を示す図である。メインリソース仕様の例を示す図である。サブリソース仕様の例を示す図である。リソース組合せ制約の例を示す図である。作業時間情報の例を示す図である。組合せ制約の例を示す図である。工程計画装置のハードウェア構成例を示す図である。工程設計処理のフローの例を示す図である。リソース毎の組順候補生成処理のフローの例を示す図である。組順候補のアウトプットの例を示す図である。組順候補拡張処理のフローの例を示す図である。組順候補の拡張の例を示す図である。組立順序候補表示画面の例を示す図である。工程設計結果の比較表示画面の例を示す図である。工程設計結果の詳細表示画面の例を示す図である。

以下の実施形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。

また、以下の実施形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

さらに、以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

同様に、以下の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

また、実施形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。ただし、同一の部材であっても環境変更等により変更前の部材と称呼を共有すると混乱を生ぜしめるおそれが高い場合、別の異なる符号や名称を付すことがある。以下、本発明の各実施形態について図面を用いて説明する。

一般的に、組立ラインの工程設計は、組立順序生成とラインバランシングの設計工程を経る。組立順序生成工程では、工程設計者は、組立情報ひいてはそれを決定づける設備や作業員を考慮に入れて、対象とする組立製品を構成する部品を組み立てる作業の順序を決定する。ラインバランシングでは、工程設計者は、組立作業を複数の工程に分割する工程分割と、工程を担当する生産リソースを決定するリソース構成を決定する。

組立順序の候補は、最大で部品数の階乗となる。ただし、部品隣接関係に基づく部品の幾何制約を充足する必要がある。例えば、ネジなどの締結部品の組み立ては、被締結部品が先に組み立てられている必要がある。

工程分割では、工程設計者は、組立順序に沿って、一つまたは複数の作業を工程という単位にまとめる。ここで、各工程は異なる生産リソースによって並行して実行されるため、最も作業時間の長い工程が組立ライン全体のタクトタイムを決定する。また各工程の作業時間ばらつきを小さくすることで非稼働時間が最小化される。ただし、各工程の作業時間は、工程を担当する生産リソースの能力に依存する。

リソース構成では、工程設計者は、各工程の作業を担当とする人やロボットなどのメインリソースを決定する。また、作業内容に応じて治工具やロボットハンドなどのサブリソース（従属するリソース）を決定する。能力の高いメインリソースを使用すれば作業時間は短くなることが期待されるが、一般的に能力の高いメインリソースほど投資コストや運用コストが高くなるため、工程全体の運用コストを比較して工程計画を行う必要がある。

本実施形態では、組立ラインの目標タクトタイムを充足し、運用コストを最小化する組立ラインの工程設計の生成を実現する、工程設計装置について説明する。

なお、特開２０１９－１６１６５号公報には、「設計支援装置は、組立に複数の作業を要する製品についての、各作業の順序制約と、各作業の作業時間と、各作業についてのロボット作業可否とを受け取る受信部と、ロボット作業不可の各作業について、前記順序制約と前記ロボット作業可否とに基づいて、ロボット作業可にした場合のロボットによる連続作業数を第１指標として計算する第１指標計算部と、ロボット作業不可の各作業について、前記順序制約と前記作業時間と前記ロボット作業可否とに基づいて、ロボット作業可にした場合の配置自由度を第２指標として計算する第２指標計算部と、前記第１指標と前記第２指標とに基づく情報と、当該第１指標および第２指標の対象作業とを関連付けて提示する提示部と、を備える。」との記載がある。

しかし、上記の記載に係る技術では、ロボットの連続作業数を指標とした作業順序の決定と複数ロボットへ作業を割りあてる技術が記載されているものの、部品の形状に依存するロボットのハンド交換や人の作業性は未考慮であるため、人・ロボットの混成ラインを想定した最適な作業順序を生成することはできない。

本発明に係る実施形態では、組立ラインにおいて、様々なリソースが含まれる場合に、人やロボットなど複数の生産リソースを組み合わせた状態で運用コストを抑えた工程設計情報を生成する。

なお、以下の実施形態においては、「入力部」、「出力部」、「通信部」は、一つ以上のインターフェースデバイスでよい。当該一つ以上のインターフェースデバイスは、下記のうちの少なくとも一つでよい。
・一つ以上のＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）インターフェースデバイス。Ｉ／Ｏインターフェースデバイスは、Ｉ／Ｏデバイスと遠隔の表示用計算機とのうちの少なくとも一つに対するインターフェースデバイスである。表示用計算機に対するＩ／Ｏインターフェースデバイスは、通信インターフェースデバイスでよい。少なくとも一つのＩ／Ｏデバイスは、ユーザインターフェースデバイス、例えば、キーボード及びポインティングデバイスのような入力デバイスと、表示デバイスのような出力デバイスとのうちのいずれでもよい。
・一つ以上の通信インターフェースデバイス。一つ以上の通信インターフェースデバイスは、一つ以上の同種の通信インターフェースデバイス（例えば一つ以上のＮＩＣ（ＮｅｔｗｏｒｋＩｎｔｅｒｆａｃｅＣａｒｄ））であってもよいし二つ以上の異種の通信インターフェースデバイス（例えばＮＩＣとＨＢＡ（ＨｏｓｔＢｕｓＡｄａｐｔｅｒ））であってもよい。

また、以下の説明では、「メモリ」は、一つ以上の記憶デバイスの一例である一つ以上のメモリデバイスであり、典型的には主記憶デバイスでよい。メモリにおける少なくとも一つのメモリデバイスは、揮発性メモリデバイスであってもよいし不揮発性メモリデバイスであってもよい。

また、以下の説明では、「外部記憶装置」は、一つ以上の記憶デバイスの一例である一つ以上の永続記憶デバイスでよい。永続記憶デバイスは、典型的には、不揮発性の記憶デバイス（例えば補助記憶デバイス）でよく、具体的には、例えば、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）、ＮＶＭＥ（Ｎｏｎ－ＶｏｌａｔｉｌｅＭｅｍｏｒｙＥｘｐｒｅｓｓ）ドライブ、又は、ＳＣＭ（ＳｔｏｒａｇｅＣｌａｓｓＭｅｍｏｒｙ）でよい。

また、以下の説明では、「記憶部」または「外部記憶装置」は、メモリと永続記憶装置のうちメモリかまたは両方であればよい。

また、以下の説明では、「処理部」または「プロセッサ」は、一つ以上のプロセッサデバイスでよい。少なくとも一つのプロセッサデバイスは、典型的には、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）のようなマイクロプロセッサデバイスでよいが、ＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）のような他種のプロセッサデバイスでもよい。少なくとも一つのプロセッサデバイスは、シングルコアでもよいしマルチコアでもよい。少なくとも一つのプロセッサデバイスは、プロセッサコアでもよい。少なくとも一つのプロセッサデバイスは、処理の一部又は全部を行うハードウェア記述言語によりゲートアレイの集合体である回路（例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）、ＣＰＬＤ（ＣｏｍｐｌｅｘＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＤｅｖｉｃｅ）又はＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ））といった広義のプロセッサデバイスでもよい。

また、以下の説明では、「ｙｙｙ部」の表現にて機能を説明することがあるが、機能は、一つ以上のコンピュータプログラムがプロセッサによって実行されることで実現されてもよいし、一つ以上のハードウェア回路（例えばＦＰＧＡ又はＡＳＩＣ）によって実現されてもよいし、それらの組合せによって実現されてもよい。プログラムがプロセッサによって実行されることで機能が実現される場合、定められた処理が、適宜に記憶装置及び／又はインターフェース装置等を用いながら行われるため、機能はプロセッサの少なくとも一部とされてもよい。機能を主語として説明された処理は、プロセッサあるいはそのプロセッサを有する装置が行う処理としてもよい。プログラムは、プログラムソースからインストールされてもよい。プログラムソースは、例えば、プログラム配布計算機又は計算機が読み取り可能な記録媒体（例えば非一時的な記録媒体）であってもよい。各機能の説明は一例であり、複数の機能が一つの機能にまとめられたり、一つの機能が複数の機能に分割されたりしてもよい。

また、以下の説明では、「プログラム」や「処理部」を主語として処理を説明する場合があるが、プログラムを主語として説明された処理は、プロセッサあるいはそのプロセッサを有する装置が行う処理としてもよい。また、二つ以上のプログラムが一つのプログラムとして実現されてもよいし、一つのプログラムが二つ以上のプログラムとして実現されてもよい。

また、以下の説明では、「ｘｘｘテーブル」といった表現にて、入力に対して出力が得られる情報を説明することがあるが、当該情報は、どのような構造のテーブルでもよいし、入力に対する出力を発生するニューラルネットワーク、遺伝的アルゴリズムやランダムフォレストに代表されるような学習モデルでもよい。従って、「ｘｘｘテーブル」を「ｘｘｘ情報」と言うことができる。また、以下の説明において、各テーブルの構成は一例であり、一つのテーブルは、二つ以上のテーブルに分割されてもよいし、二つ以上のテーブルの全部又は一部が一つのテーブルであってもよい。

また、以下の説明では、「生産ラインシステム」は、一つ以上の物理的な計算機で構成されたシステムでもよいし、物理的な計算リソース群（例えば、クラウド基盤）上に実現されたシステム（例えば、クラウドコンピューティングシステム）でもよい。生産ラインシステムが表示用情報を「表示する」ことは、計算機が有する表示デバイスに表示用情報を表示することであってもよいし、計算機が表示用計算機に表示用情報を送信することであってもよい（後者の場合は表示用計算機によって表示用情報が表示される）。

図１は、生産ラインシステムの構成例を示す図である。生産ラインシステム１は、製造現場（エリア）あるいは製造現場外の施設に設けられる。生産ラインシステム１には、図示しないネットワークを介して通信可能に接続された表示用計算機等の利用環境に応じた装置群が含まれる。

図示しないが、ネットワークは、例えば、ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（ＷｉｄｅＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、ＶＰＮ（ＶｉｒｔｕａｌＰｒｉｖａｔｅＮｅｔｗｏｒｋ）、インターネット等の一般公衆回線を一部または全部に用いた通信網、携帯電話通信網等、のいずれかまたはこれらの複合したネットワークである。なお、ネットワークは、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）や５Ｇ（Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）等の無線による通信網であってもよい。

工程計画装置１００は、生産設備単位で、あるいは、生産設備を利用しない作業エリアでは生産リソース単位で、組立製品の組立てに係る作業工程を割り当てる。

図２は、製品概観の例を示す図である。組立製品２００は、ベースとなる板状の部品の上に、計１０個の部品を組み立てることで成立する製品である。組立製品２００では、部品のタイプは平面板（Ｐ：Ｐｌａｔｅ）と円柱（Ｃ：Ｃｙｌｉｎｄｅｒ）の２種類に分類されている。

工程計画装置１００は、記憶部１１０と、処理部１２０と、通信部１３０と、入力部１４０と、出力部１５０と、を備える。記憶部１１０には、製品情報１１１と、リソース情報１１２と、部品・リソース組合せ情報１１３と、工程設計情報１１４と、が含まれる。また、製品情報１１１には、部品隣接関係情報１１１１と、部品仕様情報１１１２と、が含まれる。

図３は、部品隣接関係情報の例を示す図である。部品隣接関係情報１１１１は、組立製品２００の部品隣接関係を先行順位グラフとして保持する例である。先行順位グラフの丸は部品を示しノード、ノード間をつなぐ矢印は部品の隣接関係から部品の組立順序を決定するエッジである。先行順位グラフは、部品の組立順序を決定する際の制約を表現する方法の一つである。エッジの矢印と接していないノードは分解可能な部品である。部品隣接関係情報１１１１の例では、部品ＩＤが５、７、９、１０の部品は初期状態で分解可能なノードである。例えば部品ＩＤが５の部品２０５Ｃが分解されると、部品ＩＤが４の部品と接する矢印がなくなるため、部品ＩＤが４の部品も分解の候補に加わる。

分解順序を決定した後、その逆順を組立順序とすることができる。先行順位グラフの情報は、ＤＯＴ言語を用いてデータ構造を保持してもよい。製品情報１１１として部品隣接関係を有することで、組立順序生成における制約をデータとして表現することができ、組立順序の候補を絞ることができる。

図４は、部品仕様情報の例を示す図である。部品仕様情報１１１２は、組立製品２００の部品構成、部品仕様、部品位置関係を、表形式で保持する例である。部品構成として、各部品の部品ＩＤ１１１２ａと員数１１１２ｂが記憶される。また、部品仕様として、各部品の形状に基づく分類、すなわち部品タイプ１１１２ｃと、部品の重量１１１２ｄと、が記憶される。また、部品位置関係として、各部品の取付位置１１１２ｅが記憶される。取付位置１１１２ｅは、組立製品２００に設けた原点を基準点として、各部品の中心位置を原点からｘｙｚの三軸方向の座標で表すものである。そのため、部品間の距離を算出することが可能である。

リソース情報１１２には、メインリソース仕様１１２１と、サブリソース仕様１１２２と、リソース組合せ制約１１２３と、が含まれる。

図５は、メインリソース仕様の例を示す図である。メインリソース仕様１１２１は、組立ラインにおいて組立作業の主体を担うメインリソースの候補とその仕様を定義する例である。メインリソース仕様１１２１には、リソースタイプ１１２１ａと、リソース名１１２１ｂと、リソースＩＤ１１２１ｃと、耐荷重１１２１ｄと、初期投資コスト１１２１ｅと、減価償却期間１１２１ｆと、人件費１１２１ｇと、が含まれる。

リソースタイプ１１２１ａは、メインリソースの所定のタイプが記憶される。リソースタイプがロボットの場合は、初期投資コスト１１２１ｅと減価償却期間１１２１ｆとを設定することで、使用期間における減価償却費を組立ラインの運用コストの一部として算出することができるようになる。また、リソースタイプ１１２１ａが人の場合、人件費１１２１ｇを設定することで、人の作業時間に応じた人件費を組立ラインの運用コストの一部として算出することができるようになる。

リソース名１１２１ｂは、リソースの名称であるが、仕様が同じリソース間で個体を識別可能な名称である必要はない。リソースＩＤ１１２１ｃは、リソースの識別子であり、個体を識別可能である必要がある。耐荷重１１２１ｄは、サブリソースと接続する場合に、保持できる荷重を特定する情報である。

図６は、サブリソース仕様の例を示す図である。サブリソース仕様１１２２は、組立ラインにおいて組立作業の主体となるメインリソースを補助するサブリソースの候補とその仕様を定義する例である。サブリソース仕様１１２２には、リソースタイプ１１２２ａと、リソース名１１２２ｂと、リソースＩＤ１１２２ｃと、耐荷重１１２２ｄと、初期投資コスト１１２２ｅと、重量１１２２ｆと、が含まれる。

リソースタイプ１１２２ａは、サブリソースの所定のタイプが記憶される。リソースタイプがロボットハンドの場合は、その能力を示す指標として、耐荷重１１２２ｄと初期投資コスト１１２２ｅと、重量１１２２ｆが設定される。

リソース名１１２２ｂは、リソースの名称であるが、仕様が同じリソース間で個体を識別可能な名称である必要はない。あるいは、リソースタイプがハンドである場合であっても、仕様が異なる二種類のハンドがある場合には、リソース名は双方を識別可能である必要がある。リソースＩＤ１１２２ｃは、リソースの識別子であり、個体を識別可能である必要がある。耐荷重１１２２ｄは、部品を取り扱う場合に、保持できる荷重を特定する情報である。重量１１２２ｆは、メインリソースに接続される際に耐荷重の観点から必要となるサブリソースそのものの重量である。

ハンドとロボットの関係（すなわち、サブリソースと接続可能なメインリソース）については、後述のリソース組合せ制約１１２３により別途定義される。また、ハンドとハンドで取り扱う部品の関係については、後述の部品・リソース組合せ情報１１３により別途定義される。

図７は、リソース組合せ制約の例を示す図である。リソース組合せ制約１１２３は、サブリソースであるハンドを主キー（リソースＩＤ１１２３ａ）として、各ハンドを接続可能なメインリソース（組合せ可能なメインリソース１１２３ｂ）を定義している。

部品・リソース組合せ情報１１３には、作業時間情報１１３１と、組合せ制約１１３２と、後述する組合せ制約式（１）および（２）が含まれる。

図８は、作業時間情報の例を示す図である。作業時間情報１１３１は、組立製品を構成する部品ごとに、各メインリソースによる組立を行った場合の処理時間を定義する例である。作業時間情報１１３１には、部品ＩＤ１１３１ａと、処理時間（ＭＲ＿Ｈｕ＿０１）１１３１ｂと、処理時間（ＭＲ＿Ｒｏ＿０１）１１３１ｃと、処理時間（ＭＲ＿Ｒｏ＿０４）１１３１ｄと、処理時間（ＭＲ＿Ｒｏ＿０５）１１３１ｅと、が含まれる。

例えば、部品ＩＤが１の部品は、メインリソースとして人（ＭＲ＿Ｈｕ＿０１）が組立作業を担当した場合は処理時間（ＭＲ＿Ｈｕ＿０１）１１３１ｂに定義されるように１２．０秒、ロボット（ＭＲ＿Ｒｏ＿０５）が組立作業を担当した場合は処理時間（ＭＲ＿Ｒｏ＿０５）１１３１ｅに定義されるように３０．０秒かかることが定義されている。なお、作業時間情報１１３１は、図の例のように、候補となるメインリソースごとに作業時間を定義してもよいし、基準となるメインリソース（例えば人）に対する所定の係数を定義するようにしてもよい。

図９は、組合せ制約の例を示す図である。組合せ制約１１３２は、部品仕様とサブリソース仕様の組合せ制約の例である。組合せ制約１１３２は、部品タイプ１１３２ａを主キーとして、各部品を取り扱えるサブリソース（扱えるサブリソース１１３２ｂ）を定義している。部品の形状によって取り扱い可能なロボットのハンドが異なるため、組合せ制約を充足する必要がある。例えば、Ｐタイプの部品と、Ｃタイプの部品では、把持可能なハンドの形状が異なるため、部品に応じて使用できるサブリソースには制約が発生する。

なお、部品とサブリソースの関係は、部品ごとに個別定義してもよい。また、一つの部品や形状に対して、複数のサブリソースを組合せ可能な候補として定義してもよい。図９の例のように、対象製品固有の部品でなく、部品タイプなどの部品の属性に対して組合せ制約を定義することができれば、工程設計に共通な情報として工程計画装置１００の記憶部１１０にあらかじめ記憶しておくことも可能となる。

また、これらの他にも、部品・リソース組合せ情報１１３には、組合せ制約が数式により保持される。このような組合せ制約式（１）および（２）について、説明する。

ＭＲ_ＷＣ＞（ＳＲ_Ｗ＋Ｐ_Ｗ） ×α_ＭＲ・・・式（１）

上式（１）は、部品とメインリソースの組合せ制約の例である。式（１）において、ＭＲ_ＷＣはメインリソースの耐荷重１１２１ｄ、ＳＲ_Ｗはサブリソースの重量１１２２ｆ、Ｐ_Ｗは部品の重量１１１２ｄ、α_ＭＲはメインリソースの安全率である。

上式（１）では、メインリソースであるロボットにサブリソースのハンドを取り付け、ハンドが対応可能な形状の部品を把持する必要のある作業において、ハンド重量と部品重量との和にメインリソースの安全率を乗じた値が、メインリソースの耐荷重以下であることが制約式として定義されている。当該作業におけるメインリソースの選択においては、式（１）の制約を満たすメインリソースを選択する必要がある。

ＳＲ_ＷＣ＞Ｐ_Ｗ×α_ＳＲ・・・式（２）

上式（２）は、部品とサブリソースの組み合わせ制約の例である。式（２）において、ＳＲ_ＷＣはサブリソースの耐荷重１１２２ｄ、Ｐ_Ｗは部品の重量１１１２ｄ、α_SRはサブリソースの安全率である。

上式（２）では、メインリソースであるロボットにサブリソースのハンドを取り付け、ハンドが対応可能な形状の部品を把持する必要のある作業において、部品重量にサブリソースの安全率を乗じた値が、サブリソースの耐荷重以下であることが制約式として定義されている。当該作業におけるサブリソースの選択においては、組合せ制約１１３２の制約に加え、式（２）の制約を満たすサブリソースを選択する必要がある。

工程設計情報１１４は、組立順序と、組立順序を区分する工程の情報と、各工程で用いるメインリソースおよびサブリソースと、それにより発生する運用コストと、が対応付けて格納される。

図１の説明に戻る。処理部１２０には、組立順序候補生成部１２１と、組立順序候補拡張部１２２と、ラインバランシング部１２３と、最適解選択部１２４と、が含まれる。

組立順序候補生成部１２１は、各種の制約を満たし、かつリソースに応じた優先基準に従って部品の組立順序の候補案を生成する。なお、組立順序候補生成部１２１は、作業員であるリソースに係る優先基準を、作業員による組立作業の品質維持を優先するものとし、サブリソースであるハンド部材を交換可能なメインリソースであるロボットに応じた優先基準として、ハンド部材の交換回数の低減を優先することとする。

例えば、組立順序候補生成部１２１は、作業員であるリソースに応じた優先基準として、部品の取付位置が近い部品を順に組み立てることとする。

組立順序候補拡張部１２２は、生成された複数の前記部品の組立順序の候補案間で組み合わせて新たな前記部品の組立順序の候補案を生成する。具体的には、組立順序候補拡張部１２２は、生成された複数の部品の組立順序の候補案のそれぞれについて、各工程に含まれる作業時間の合計が平準化されるように工程に分割し、分割した工程を部品の組立順序の候補案間で組み合わせて新たな部品の組立順序の候補案を生成する。

平準化の具体例としては、組立順序候補拡張部１２２は、部品の作業時間と目標タクトタイムに基づき工程に分割し、分割した工程を部品の組立順序の候補案間で組み合わせて新たな部品の組立順序の候補案を生成するというものが挙げられる。または、組立順序候補拡張部１２２は、生成された複数の前記部品の組立順序の候補案のそれぞれについて、目標タクトタイムを用いて工程分割の最大数と最小数とを求め、該工程分割の最大数と最小数の間に収まるように工程に分割し、分割した工程を部品の組立順序の候補案間で組み合わせて新たな部品の組立順序の候補案を生成するというものも挙げられる。

ラインバランシング部１２３は、候補案を用いて工程分割、リソース割付を行って工程設計情報の候補を生成する。

最適解選択部１２４は、工程設計情報の候補ごとに所定の評価指標を用いて最適な候補を選択する。

通信部１３０は、ネットワークを介して、各種の情報について他の装置との送受信を行う。

入力部１４０は、例えば画面上で表示・操作され、キーボードあるいはマウスにて操作され入力された入力情報を受け取る。

出力部１５０は、例えば、所定の処理を行った結果出力する情報が含まれる画面情報を作成し、通信部１３０を介して表示用計算機に出力する。

図１０は、工程計画装置のハードウェア構成例を示す図である。工程計画装置１００は、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ、あるいはＧＰＵ）９０１と、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等のメモリ９０２と、ハードディスク装置（ＨＤＤ）やＳＳＤなどの外部記憶装置９０３と、ＣＤやＤＶＤなどの可搬性を有する記憶媒体９０４に対して情報を読む読取装置９０５と、キーボードやマウス、バーコードリーダ、タッチパネルなどの入力装置９０６と、ディスプレイなどの出力装置９０７と、ＬＡＮやインターネットなどの通信ネットワークを介して他のコンピュータと通信する通信装置９０８とを備えた一般的なコンピュータ９００、あるいはこのコンピュータ９００を複数備えたネットワークシステムで実現できる。なお、読取装置９０５は、可搬性を有する記憶媒体９０４の読取だけでなく、書き込みも可能なものであっても良いことは言うまでもない。

例えば、処理部１２０に含まれる組立順序候補生成部１２１と、組立順序候補拡張部１２２と、ラインバランシング部１２３と、最適解選択部１２４とは、外部記憶装置９０３に記憶されている所定のプログラムをメモリ９０２にロードしてプロセッサ９０１で実行することで実現可能であり、入力部１４０は、プロセッサ９０１が入力装置９０６を利用することで実現可能であり、出力部１５０は、プロセッサ９０１が出力装置９０７あるいは通信装置９０８を利用することで実現可能であり、通信部１３０は、プロセッサ９０１が通信装置９０８を利用することで実現可能であり、記憶部１１０は、プロセッサ９０１がメモリ９０２または外部記憶装置９０３を利用することにより実現可能である。

この所定のプログラムは、読取装置９０５を介して可搬性を有する記憶媒体９０４から、あるいは、通信装置９０８を介してネットワークから、外部記憶装置９０３にダウンロードされ、それから、メモリ９０２上にロードされてプロセッサ９０１により実行されるようにしてもよい。また、読取装置９０５を介して可搬性を有する記憶媒体９０４から、あるいは、通信装置９０８を介してネットワークから、メモリ９０２上に直接ロードされ、プロセッサ９０１により実行されるようにしてもよい。

図１１は、工程設計処理のフローの例を示す図である。工程設計処理は、インターフェース装置を介してユーザにより開始指示を受け付けると開始される。

まず、入力部１４０は、工程設計を行う組立ラインの目標タクトタイムの入力を受け付ける（ステップＳ００１）。ここで設定された目標タクトタイムを充足するようこの後のすべての処理が実行される。組立ラインが複数の工程から構成される場合、各工程のタクトタイムのうち、最大の値が組立ライン全体のタクトタイムとなる。すなわち、組立ラインのタクトタイムは、ボトルネックとなる工程のタクトタイムと一致する。

そして、入力部１４０は、製品情報の入力を受け付ける（ステップＳ００２）。受け付けた製品情報は、製品情報１１１に格納される。製品情報１１１は、工程設計の対象となる組立製品ごとに定義・記憶される。

そして、入力部１４０は、リソース情報の入力を受け付ける（ステップＳ００３）。受け付けたリソース情報は、リソース情報１１２に格納される。リソース情報１１２は、工程設計の対象となる組立製品ごとに定義・記憶される。または、工程設計の対象によらず工程設計に共通な情報として工程計画装置１００の記憶部１１０にあらかじめ記憶しておいてもよい。さらに、あらかじめ記憶された情報から指定されたリソース情報として選択入力を受け付けてもよい。

そして、入力部１４０は、部品・リソース組合せ情報の入力を受け付ける（ステップＳ００４）。受け付けた部品・リソース組合せ情報は、部品・リソース組合せ情報１１３に格納される。部品・リソース組合せ情報１１３は、工程設計の対象ごとに定義・記憶される。または、工程設計の対象によらず工程設計に共通な情報として工程計画装置１００の記憶部１１０にあらかじめ記憶しておいてもよい。さらに、あらかじめ記憶された情報から指定されたリソース情報として選択入力を受け付けてもよい。

そして、組立順序候補生成部１２１は、入力を受け付けた各情報を用いて、組立順序の候補を生成する（ステップＳ００５）。組立順序の候補の生成は、おおまかに、リソース毎の組順候補生成処理（ステップＳ００５１）と、組順候補拡張処理（ステップＳ００５２）と、に分けて実施される。

まず、リソース毎の組順候補生成処理（ステップＳ００５１）について説明する。組立順序は最大で部品の階乗通りの候補解があるため、すべての組立順序の候補に対して後続のラインバランシングを計算するとその組合せは膨大であり、実現が困難である。そこで、工程設計者は、リソース毎に、部品の形状・配置が組立時間・品質に与える影響を根拠として、組立順序生成ルールを定義する。このルールは、アルゴリズムとして組順候補生成処理（ステップＳ００５１）に盛り込まれる。あるいは、組順候補生成処理（ステップＳ００５１）をルールベースで実装する場合には、ルールとして実装する。ここでは、一例としてロボットと人をリソースとするルールをアルゴリズムとして盛り込む例を示す。

ロボットは、部品形状に合わせて部品を把持するハンド交換が必要であり、組立の作業時間に加えて、ハンド交換を行う時間を含めた段取り時間が追加で必要となる。他方、部品配置については、ロボットの動作範囲内であれば繰り返し動作の精度が高く品質への影響は小さい。そこで、ロボットをメインリソースとする場合の組立順序生成ルールとして、前後の順序で取り扱う部品の形状が異なりハンド交換が必要となる回数を計測し、最小化するものとする。

人は、部品形状の変化に対しては柔軟に対応可能である。他方、空間的に近い部品に対して連続作業する方が、集中力が持続し高い品質を維持することができる。そこで、人をメインリソースとする場合の組立順序生成ルールとして、部品の位置の変化量を計測し、最小化するものとする。

あるいは、候補となるリソースの種類として、人やロボットをさらに細分化して組立順序生成ルールを設けてもよい。例えば、人は年齢、経験値によって特性が変化すると考えられるため、これに合わせて組立順序生成ルールも細分化してもよい。また、ロボットは制御軸数やサイズによって組立順序生成ルールを細分化してもよい。また、人やロボット以外のリソース候補がある場合（専用機など）、組立順序生成ルールを個別に定義してもよい。

リソース毎の組順候補生成処理においては、組立順序候補生成部１２１は、このような組立順序生成ルールを用いて、リソース毎に組立順序の候補を生成する。なお、組立順序生成ルールを満たす組立順序の候補が複数存在する場合には、組立順序候補生成部１２１は、候補間を比較して、別の指標による選別を行うようにしてもよい。

例えば、ロボットをメインリソースとする場合の組立順序生成ルールとして、前後の順序で取り扱う部品の形状が異なりハンド交換が必要となる回数を計測し、最小化するものがある場合に、同一のハンド交換数となる組立順序が導出されると、組立順序候補生成部１２１は、組立順序間で部品の位置の変化量を計測し、最小化するものを組立順序の候補とするようにしてもよい。あるいは、そのような複数の評価指標により組立順序の候補を絞り込むルールを予め設けるようにしてもよい。組順候補生成処理の詳細については、後述する。

次に、組順候補拡張処理について説明する。人・ロボットそれぞれに最適化された組立順序の候補が、複数のリソース組合せを要する環境において最適とは限らない。そこで、人・ロボットそれぞれに最適化された組立順序の候補をベースとして、人・ロボットの混成ラインの環境を想定した組立順序候補の生成を行うことが考えられる。

組順候補拡張処理（ステップＳ００５２）の例として、リソース毎の組立順序の候補を交叉させて組順候補を拡張する処理について説明する。リソース毎の組順候補生成処理で生成した組立順序候補の複数の部分要素に分割し、分割した要素を交叉させて結合し重複作業を除去することで、複数リソースの組合せを想定した組順の追加候補を生成する処理である。なお、交叉による組順候補の拡張処理は一例であり、遺伝的アルゴリズムなどによって新しい候補を追加するようにしてもよい。

交叉による組順候補の拡張処理では、例えば、リソースごとの組立順序の候補Ｘ，Ｙ，Ｚがある場合に、Ｘの先頭工程をベースに、Ｙの工程を後続させ、さらにＺの工程を後続させ、二度目以降の同一作業を除去することで、追加候補が一つ生成される。同様に、Ｘの先頭工程をベースに、Ｙの工程を後続させ、二度目以降の同一作業を除去する（Ｚの候補を使わない）追加候補も生成できる。あるいはＹの先頭工程をベースに、Ｚの工程を後続させ、さらにＸの工程を後続させ、二度目以降の同一作業を除去するものも、追加候補となる。組立順序候補拡張部１２２は、このようにＸ，Ｙ，Ｚの組み合わせによりバリエーションを生成する。組順候補拡張処理の詳細は、後述する。

そして、ラインバランシング部１２３は、生成した組立順序の候補を選択するための変数Ｎ（Ｎは整数）を初期化し、Ｎ＝１に設定する（ステップＳ００６）。

そして、ラインバランシング部１２３は、生成した組立順序の候補からＮ番目の候補を選択する（ステップＳ００７）。

そして、ラインバランシング部１２３は、選択した組立順序の候補Ｎを入力として、ステップＳ００１にて設定した目標タクトタイムを充足するラインバランシングの解を生成する（ステップＳ００８）。ラインバランシングは、おおまかに、組立順序の候補Ｎの工程分割処理（ステップＳ００８１）と、リソース割付処理（ステップＳ００８２）と、に分けて実施される。

まず、工程分割処理（ステップＳ００８１）について説明する。ラインバランシング部１２３は、選択した組立順序の候補Ｎを、複数の工程に分割する。この際、工程の分割数は、工程の分割数の最大値Ｃ_ｍａｘと最小値Ｃ_ｍｉｎの間に収まるようにする。工程の分割数の最大値Ｃ_ｍａｘと最小値Ｃ_ｍｉｎは、それぞれ後述するタクトタイムに基づく式（３）、式（４）を用いて算出する。

各工程には、固有のメインリソースが必要であり、メインリソースのコストがライン運用コストにおいて支配的であることから、可能な限り少ない工程に分割することが求められる。そのため、ラインバランシング部１２３は、少ない分割数を優先して採用して工程を分割する。分割は工程ごとの時間を平準化することを評価指標としてもよい。ただし、各工程の正確な作業時間は、リソース割付後にのみ算出可能である。

次に、リソース割付処理（ステップＳ００８２）について説明する。ラインバランシング部１２３は、分割した各工程に適したメインリソースを割り付ける。さらに、部品・リソース組合せ情報１１３に基づき、必要に応じて各部品にサブリソースを割り付ける。例えば、メインリソースとしてロボットを割り付けた場合、部品の形状に応じたハンドをサブリソースとして割り付ける必要がある。

各工程の作業時間は、各部品の作業時間と段取り時間に基づき算出される。このうち、各部品の作業時間については、ラインバランシング部１２３は、部品ごとに割り付けられたメインリソースに応じて算出する。また、段取り時間については、ラインバランシング部１２３は、工程内でサブリソースの交換が必要な場合に、必要な追加時間として算出する。

工程設計の解が目標タクトタイムを充足しない場合は、目標タクトタイムを充足する工程設計の解が生成されるまで、ラインバランシング部１２３が異なる工程分割処理とリソース割付処理を繰り返し実行する。工程分割の再生成の一例として、分割数を維持して、ラインバランシング部１２３は、目標タクトタイムを超過している工程の部品の一部を隣接する工程に移動させて工程分割の再作成としてもよい。また、ラインバランシング部１２３は、工程分割数を変更して新規の分割案を生成してもよい。

目標タクトタイムを充足する工程設計の解が生成された場合は、ラインバランシング部１２３は、工程設計の解を工程設計情報１１４に格納させる。選択した組順候補の全ての工程分割案を生成し、各工程分割案に対して最適なリソース割付を実行することで、選択した組立順序の候補Ｎに対して、最適な工程設計の解を導出することができる。また、計算時間を閾値として設定し、ラインバランシング部１２３は、時間内で到達しえた最良解を工程設計の解として導出してもよい。

各工程のリソース割付が決まると、組立ラインの運用コストを算出することができる。ラインバランシング部１２３は、メインリソースとしてのロボットと、サブリソースについては、初期投資コストと減価償却期間を用いて、各工程設計の解について当該作業期間における運用コストを算出する。ラインバランシング部１２３は、メインリソースとしての人については、人件費を用いて運用コストを算出する。

そして、ラインバランシング部１２３は、生成した組立順序の候補をすべて処理したか否かを判定する（ステップＳ００９）。未処理の候補が残っている場合（ステップＳ００９にて「Ｎｏ」の場合）には、ラインバランシング部１２３は、変数Ｎに１を加算し（ステップＳ０１０）、ステップＳ００７に制御を戻し、次の組順候補を選択する。

すべての組順候補を処理した場合（ステップＳ００９にて「Ｙｅｓ」の場合）には、最適解選択部１２４は、運用コストが最小となる工程設計の解を選択し（ステップＳ０１１）、工程設計処理を終了する。ステップＳ０１１では、最適解選択部１２４は、運用コスト以外の評価式（例えば初期投資コスト）を用いて解を選択してもよい。また、最適解選択部１２４は、結果を一覧表示させて、ユーザによる解の選択入力を受け付けてもよい。

以上が、工程設計処理のフローの例である。工程設計処理によれば、簡便に運用コストを抑えた工程計画を立案することができる。

図１２は、リソース毎の組順候補生成処理のフローの例を示す図である。リソース毎の組順候補生成処理は、工程設計処理のステップＳ００５１において実施される。

まず、組立順序候補生成部１２１は、リソース情報１１２に含まれるメインリソース候補から１つ（リソース候補Ｒとする）を選択する（ステップＳ０５１１）。例えば、メインリソース仕様１１２１を例に説明すると、組立順序候補生成部１２１は、行頭のデータであるリソースＩＤ１１２１ｃがＭＲ＿Ｒｏ＿０１であるリソースを、リソース候補Ｒとして選択する。

そして、組立順序候補生成部１２１は、選択したリソース候補Ｒのタイプがロボットであるか否かを判定する（ステップＳ０５１２）。具体的には、組立順序候補生成部１２１は、選択したリソース候補Ｒのリソースタイプ１１２１ａがＲｏｂｏｔであるか否か判定する。

選択したリソース候補Ｒのタイプがロボットである場合（ステップＳ０５１２にて「Ｙｅｓ」の場合）には、組立順序候補生成部１２１は、ロボットの組立順序生成ルールとして定義したハンド交換回数を最小化する組立順序を生成する（ステップＳ０５１３）。ハンド交換の要否は、組合せ制約１１３２を用いて、部品の組立順序上の部品タイプが変更されるタイミングごとに判断することができる。

選択したリソース候補Ｒのタイプがロボットでない場合（ステップＳ０５１２にて「Ｎｏ」の場合）には、組立順序候補生成部１２１は、人の組立順序生成ルールとして定義した部品の位置変化量を最小化する組立順序を生成する（ステップＳ０５１４）。部品の位置変化量は、部品仕様情報１１１２を用いて、取付位置１１１２ｅの距離を用いて算出することができる。

そして、組立順序候補生成部１２１は、ステップＳ０５１３またはステップＳ０５１４で生成した組立順序を候補として、工程設計情報１１４に格納する（ステップＳ０５１５）。

そして、組立順序候補生成部１２１は、リソース情報１１２のすべてのメインリソース候補を処理したか否かを判断する（ステップＳ０５１６）。未処理の候補が残っている場合（ステップＳ０５１６にて「Ｎｏ」の場合）には、組立順序候補生成部１２１は、制御をステップＳ０５１１に戻し、次のリソース候補を選択する。すべての候補を処理した場合（ステップＳ０５１６にて「Ｙｅｓ」の場合）には、組立順序候補生成部１２１は、リソース毎の組順候補生成処理を終了する。

以上が、リソース毎の組順候補生成処理のフローの例である。リソース毎の組順候補生成処理によれば、リソースに適した組順候補を生成することができる。

図１３は、組順候補のアウトプットの例を示す図である。組立製品２００に対して、部品の位置変化量を最小化する人の組立順序生成ルールを適用して生成された組立順序の例と、ハンド交換回数を最小化するロボットの組立順序生成ルールを適用して生成された組立順序の生成例とを示している。人の組立順序生成ルールを適用して生成された組立順序では、部品の位置に着目して効率化がなされ、ロボットの組立順序生成ルールを適用して生成された組立順序では、部品の位置ではなく、同タイプの部品を連続して取り扱うことを重視して効率化されているといえる。

図１４は、組順候補拡張処理のフローの例を示す図である。組順候補拡張処理は、工程設計処理のステップＳ００５２において実施される。

まず、組立順序候補拡張部１２２は、部分要素を生成するための工程分割数の最大値（Ｃ_ｍａｘ）、最小値（Ｃ_ｍｉｎ）を算出する（ステップＳ０５２１）。ここでは、各部品の作業時間と目標タクトタイムを用いて算出する例を示す。

工程分割数の最大値（Ｃ_ｍａｘ）は、各部品に対して最も低速なリソースで、全部品でハンド交換が発生すると仮定して、下式（３）を用いて算出できる。

Ｃ_ｍａｘ＝Ｒｏｕｎｄｕｐ（Σ（ＯＴ（ｍａｘ）ｉ＋ＣＴ）／Ｔ）・・・式(３)

工程分割数の最小値（Ｃ_ｍｉｎ）は、各部品に対して最も高速なリソースで、ハンド交換が一度もないと仮定して、下式（４）を用いて算出できる。

Ｃ_ｍｉｎ＝Ｒｏｕｎｄｕｐ（Σ（ＯＴ（ｍｉｎ）ｉ／Ｔ）・・・式（４）

上式（３）および上式（４）において、Ｒｏｕｎｄｕｐ（）はパラメータの小数点以下を切り上げて整数化する関数であり、ＯＴ（ｍａｘ）ｉは部品ｉで最も低速なリソースを選択した場合の作業時間（最も長い作業時間）、ＯＴ（ｍｉｎ）ｉは部品ｉで最も高速なリソースを選択した場合の作業時間（最も短い作業時間）、ＣＴは工具交換時間、Ｔは目標タクトタイムである。

そして、組立順序候補拡張部１２２は、組立順序候補生成部１２１が生成し工程設計情報１１４に格納した組立順序の候補を一つ選択する（ステップＳ０５２２）。ここで選択された組立順序の候補を組順候補Ｉとする。

そして、組立順序候補拡張部１２２は、工程分割の最大値（Ｃ_ｍａｘ）から最小値（Ｃ_ｍｉｎ）の範囲で、工程分割数Ｃを一つ選択し、選択した組順候補Ｉを、選択した工程分割数Ｃに分割する（ステップＳ０５２３）。ここで、組立順序候補拡張部１２２は、各工程に含まれる作業時間の合計が平準化されるように工程分割してもよい。

そして、組立順序候補拡張部１２２は、組順候補Ｉの先頭工程と他の組順候補とを結合し、重複部品の作業を削除する（ステップＳ０５２４）。すなわち、分割した組順候補Ｉの部分解に、他の組順候補を結合した上で、先頭の部分解に含まれる部品は後方の組順候補と重複するため、重複を削除することで、交叉が成立し、新しい組立順序の候補を生成するという方法の例である。

なお、交叉による組順候補の拡張においては、組立順序候補拡張部１２２は、部分解同士をランダムに組合せて交叉させてもよい。また、組立順序候補拡張部１２２は、２つの組立順序の候補だけでなく、３つ以上の組立順序の候補の部分解を順不同に組合せて新たな組立順序の候補を生成してもよい。

そして、組立順序候補拡張部１２２は、生成した組立順序候補が、これまでに生成した組立順序候補と異なる場合、追加候補として工程設計情報１１４に登録する（ステップＳ０５２５）。

そして、組立順序候補拡張部１２２は、すべての工程分割数Ｃについての候補を処理したか否かを判定する（ステップＳ０５２６）。未処理の工程分割数Ｃの候補が残っている場合（ステップＳ０５２６にて「Ｎｏ」の場合）には、組立順序候補拡張部１２２は、ステップＳ０５２３に制御を戻し、別の工程分割数Ｃを選択して組順候補Ｉを分割する。

すべての工程分割数Ｃについて処理した場合（ステップＳ０５２６にて「Ｙｅｓ」の場合）には、組立順序候補拡張部１２２は、すべての組順候補Ｉを処理したか否かを判定する（ステップＳ０５２７）。未処理の組順候補が残っている場合（ステップＳ０５２７にて「Ｎｏ」の場合）には、組立順序候補拡張部１２２は、制御をステップＳ０５２２に戻し、別の組順候補Ｉを選択する。すべての組順候補を処理した場合（ステップＳ０５２７にて「Ｙｅｓ」の場合）には、組立順序候補拡張部１２２は、組順候補拡張処理を終了する。

以上が、組順候補拡張処理のフローの例である。組順候補拡張処理によれば、リソースの組み合わせに適した組順候補を生成することができる。

図１５は、組順候補の拡張の例を示す図である。組立製品２００に関して、ステップＳ０５２３における工程分割の例が、人をリソースとする場合の候補Ｘであり、ロボットをリソースとする場合の候補Ｙである。人とロボットの組立順序候補をそれぞれ３工程に分割している。ここでは、人の組順候補を候補Ｘ、ロボットの組順候補を候補Ｙとする。

拡張候補Ｘ×Ｙでは、候補Ｘの部分解の先頭と、候補Ｙの全体を結合し、候補Ｘの部分解の先頭に含まれる部品（１Ｐ、２Ｃ、３Ｐ、４Ｐ）が候補Ｙと重複しているため、候補Ｙから重複作業を削除することで、新しい組立順序の候補を生成している。また、拡張候補Ｙ×Ｘでは、候補Ｙの部分解の先頭と、候補Ｘの全体を結合し、候補Ｙの部分解の先頭に含まれる部品（１Ｐ、６Ｐ、８Ｐ）が候補Ｘと重複しているため、候補Ｘから重複作業を削除することで、新しい組立順序の候補を生成している。

このように、リソース候補毎に生成した組順候補の部分要素を交叉させることで、複数リソースの組合せを想定した組順の追加候補を生成することができ、続くラインバランシングの候補を最適解近傍で増やせるため、より最適な解を導出することができるようになる。

図１６は、組立順序候補表示画面の例を示す図である。組立順序候補表示画面の例１２００には、複数の組立順序の候補が生成されていることが示されている。具体的には、組立順序候補表示画面の例１２００では、組立順序の候補ごとに、組立順序、生成した演算部、選択リソースが対応付けられて表示される。なお、選択リソースには、リソース候補毎の組立順序候補生成部１２１が生成した候補については、演算時に選択したリソース候補、すなわち使用した組立順序生成ルールが表示される。

図１７は、工程設計結果の比較表示画面の例を示す図である。工程設計結果の比較表示画面の例１３００には、結果の表示順番を選択するプルダウン１３０１と、評価指標グラフ１３０２と、工程詳細表示ボタン１３０３と、が含まれる。プルダウン１３０１は、予め定められた工程設計結果の表示順の基準の選択を受け付ける。評価指標グラフ１３０２は、縦軸に運用コスト等のプルダウン１３０１にて選択された評価指標、横軸に組順ＩＤを設けたグラフであり、工程設計された組順ごとに、指標値の棒グラフ等のグラフが工程設計結果間で対比可能に表示される。評価指標グラフ１３０２では、評価指標が運用コストである場合、棒グラフには人件費と原価償却費のような内訳も表示される。工程詳細表示ボタン１３０３は、入力を受け付けると、評価指標グラフ１３０２において選択された組順ＩＤに関して後述の工程設計結果の詳細表示画面の例１４００に遷移する。

図１８は、工程設計結果の詳細表示画面の例を示す図である。工程設計結果の詳細表示画面の例１４００には、詳細を表示する対象の組順ＩＤ表示１４０１と、工程分割とリソースの構成すなわちラインバランシングの結果の工程設計情報表示１４０２と、運用コスト表示１４０３と、が含まれる。

工程設計情報表示１４０２には、例えば、組順ＩＤが３である工程設計情報が表示される。該工程は３つに分割されており、メインリソースとして、第１工程には、人（ＭＲ＿Ｈｕ＿０１）、第２工程と第３工程にはロボット（ともにＭＲ＿Ｒｏ＿０１）が割り付けられている。また、第２工程の部品（部品ＩＤはそれぞれ６、８、９）のタイプはすべてＰ（平面板：Ｐｌａｔｅ）であるため、対応するサブリソースとして平面版対応ハンド（ＳＲ＿Ｈａ＿０２）が割り付けられている。同様に、第３工程の部品（部品ＩＤはそれぞれ７、１０、５）のタイプはすべてＣ（円柱：Ｃｙｌｉｎｄｅｒ）であるため、対応するサブリソースとして円柱対応ハンド（ＳＲ＿Ｈａ＿０１）が割り付けられている。

運用コスト表示１４０３には、当該組順による工程実施の場合の所定期間（例えば、１か月）における減価償却費と、人件費と、が表示される。

以上が、本実施形態に係る生産ラインシステム１の構成である。生産ラインシステム１によって、エンジニアのノウハウに依存せず手戻りをなくし、短時間で運用コスト最小となる工程設計を立案できる。つまり、簡便に運用コストを抑えた工程計画を立案することができる。

上記技術においては、メインリソースである人には、サブリソースがない例を示しているが、これに限られない。例えば、治具をサブリソースとして設定し、人にも耐荷重の設定を行うことで、本例におけるロボットと同様にサブリソースまで含めたリソース割付が可能となる。

上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。実施形態の構成の一部を他の構成に置き換えることが可能である。また、実施形態の構成の一部について、削除をすることも可能である。

また、上記の各部、各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各部、各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記憶媒体に置くことができる。

なお、上述した実施形態にかかる制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えても良い。以上、本発明について、実施形態を中心に説明した。

１：生産ラインシステム、１００：工程計画装置、１１０：記憶部、１１１：製品情報、１１２：リソース情報、１１３：部品・リソース組合せ情報、１１４：工程設計情報、１２０：処理部、１２１：組立順序候補生成部、１２２：組立順序候補拡張部、１２３：ラインバランシング部、１２４：最適解選択部、１３０：通信部、１４０：入力部、１５０：出力部、１１１１：部品隣接関係情報、１１１２：部品仕様情報、１１２１：メインリソース仕様、１１２２：サブリソース仕様、１１２３：リソース組合せ制約、１１３１：作業時間情報、１１３２：組合せ制約。

Claims

組立製品の製品情報と、生産に用いるリソースのリソース情報と、前記組立製品を構成する部品と前記リソースの組合せの制約および能力を含む部品・リソース組合せ情報と、を記憶する記憶部と、
前記制約を満たし、かつ前記リソースに応じた優先基準に従って前記部品の組立順序の候補案を生成する組立順序候補生成部と、
前記候補案を用いて工程分割、リソース割付を行って工程設計情報の候補を生成するラインバランシング部と、
前記工程設計情報の候補ごとに所定の評価指標を用いて最適な候補を選択する最適解選択部と、
を備えることを特徴とする工程計画装置。
請求項１に記載の工程計画装置であって、
前記組立順序候補生成部は、作業員である前記リソースに係る前記優先基準を、前記作業員による組立作業の品質維持を優先するものとする、
ことを特徴とする工程計画装置。
請求項１に記載の工程計画装置であって、
前記組立順序候補生成部は、前記リソースであるハンド部材を交換可能なロボットに応じた前記優先基準として、前記ハンド部材の交換回数の低減を優先することとする、
ことを特徴とする工程計画装置。
請求項１に記載の工程計画装置であって、
前記製品情報には、前記組立製品の部品ごとの取付位置が含まれ、
前記組立順序候補生成部は、作業員である前記リソースに応じた前記優先基準として、前記部品の取付位置が近い部品を順に組み立てることとする、
ことを特徴とする工程計画装置。
請求項１に記載の工程計画装置であって、
前記部品・リソース組合せ情報には、テーブルおよび制約式によりモデル化された前記制約が含まれる、
ことを特徴とする工程計画装置。
請求項１に記載の工程計画装置であって、
生成された複数の前記部品の組立順序の候補案のそれぞれについて、各工程に含まれる作業時間の合計が平準化されるように工程に分割し、分割した前記工程を前記部品の組立順序の候補案間で組み合わせて新たな前記部品の組立順序の候補案を生成する組立順序候補拡張部、
を備えることを特徴とする工程計画装置。
請求項１に記載の工程計画装置であって、
生成された複数の前記部品の組立順序の候補案のそれぞれについて、各工程に含まれる作業時間の合計が平準化されるように各部品の作業時間と目標タクトタイムに基づき工程に分割し、分割した前記工程を前記部品の組立順序の候補案間で組み合わせて新たな前記部品の組立順序の候補案を生成する組立順序候補拡張部、
を備えることを特徴とする工程計画装置。
請求項１に記載の工程計画装置であって、
生成された複数の前記部品の組立順序の候補案のそれぞれについて、目標タクトタイムを用いて工程分割の最大数と最小数とを求め、該工程分割の最大数と最小数の間に収まるように工程に分割し、分割した前記工程を前記部品の組立順序の候補案間で組み合わせて新たな前記部品の組立順序の候補案を生成する組立順序候補拡張部、
を備えることを特徴とする工程計画装置。
請求項１に記載の工程計画装置であって、
生成された複数の前記部品の組立順序の候補案間で組み合わせて新たな前記部品の組立順序の候補案を生成する組立順序候補拡張部、
を備えることを特徴とする工程計画装置。
工程計画装置を用いた生産ラインシステムであって、
前記工程計画装置は、
組立製品の製品情報と、生産に用いるリソースのリソース情報と、前記組立製品を構成する部品と前記リソースの組合せの制約および能力を含む部品・リソース組合せ情報と、を記憶する記憶部と、プロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、
前記制約を満たし、かつ前記リソースに応じた優先基準に従って前記部品の組立順序の候補案を生成する組立順序候補生成ステップと、
前記候補案を用いて工程分割、リソース割付を行って工程設計情報の候補を生成するラインバランシングステップと、
前記工程設計情報の候補ごとに所定の評価指標を用いて最適な候補を選択する最適解選択ステップと、
を実施することを特徴とする生産ラインシステム。
工程計画装置を用いた工程計画方法であって、
前記工程計画装置は、
組立製品の製品情報と、生産に用いるリソースのリソース情報と、前記組立製品の部品と前記リソースの組合せの制約および能力を含む部品・リソース組合せ情報と、を記憶する記憶部と、プロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、
前記制約を満たし、かつ前記リソースに応じた優先基準に従って前記部品の組立順序の候補案を生成する組立順序候補生成ステップと、
前記候補案を用いて工程分割、リソース割付を行って工程設計情報の候補を生成するラインバランシングステップと、
前記工程設計情報の候補ごとに所定の評価指標を用いて最適な候補を選択する最適解選択ステップと、
を実施することを特徴とする工程計画方法。