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技術 評価チャート及びこれを用いた組立性評価システム

出願人 株式会社デンソー
発明者 喜多勝哉飯田康博原田浩史
出願日 1996年6月28日 (23年0ヶ月経過) 出願番号 1996-169024
公開日 1998年1月20日 (21年6ヶ月経過) 公開番号 1998-015759
状態 特許登録済
技術分野 自動組立 多工程加工の機械及びシステム 特定用途計算機 計算機制御 数値制御 総合的工場管理 物品の積み重ね及び付属装置 物流システム
主要キーワード 局部形状 償却年数 改善作業 組立方向 作業費用 グリス塗布 評価ファイル ペナルティ係数
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1998年1月20日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (13)

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いる。この評価チャートには、組立作業難度と部品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ており、その質問事項に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。

概要

背景

従来より、製品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として特開平4−69703号公報、或いは特開平7−141425号公報のものが提案されている。ここで、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。

概要

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、改善の優先度示唆でき、さらには短時間で評価を完結させる。

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を階層的に関連付けた質問事項が順に設定されており、その質問事項に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。

目的

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することができる評価チャート及びこれを用いた組立性評価システムを提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

部品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ことを特徴とする評価チャート

請求項2

単位作業として少なくとも部品の供給作業及び組立作業が設定されていることを特徴とする請求項1記載の評価チャート。

請求項3

自動機のコストに関するデータベースを請求項1または2記載の評価チャートの指標に関連付けて記憶した記憶手段と、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、請求項1または2記載の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、これらの認識事項を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して算出する演算手段と、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区分して表示する表示手段とを備えたことを特徴とする評価チャートを用いた組立性評価システム

請求項4

前記記憶手段は、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3記載の評価チャートを用いた組立性評価システム。

請求項5

自動機のコストに関するデータベースを請求項1または2記載の評価チャートの指標に関連付けて記憶した組立性評価システムに用いる記憶媒体

技術分野

0001

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及び斯様な評価チャートにより製品の製造コストを求めることができる評価チャート及びこれを用いた組立性評価システムに関する。

背景技術

0002

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として特開平4−69703号公報、或いは特開平7−141425号公報のものが提案されている。ここで、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。

発明が解決しようとする課題

0003

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。

0004

また、評価を行った後、どの部品がコスト高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。

0005

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、評価精度犠牲となっていた。

0006

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することができる評価チャート及びこれを用いた組立性評価システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

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。従って、評価チャートの指標により単位作業の製造コストの大小を認識することができると共に、部品の設計変更、或いは部品の置換えによるコスト削減の方針を決定することができる。

0008

請求項2の発明によれば、評価チャートに基づいて部品の供給作業及び組立作業に関してのコスト削減の方針を決定することができる。

0009

請求項3の発明によれば、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。

0010

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、前記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して算出する。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単位作業毎区分して表示する。従って、表示手段が表示した部品当たりの設備コストを確認することにより単位作業毎の設備コストを容易に把握することができる。

0011

請求項4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、実際の組立ライン合致した設備コストを算出することができる。

発明を実施するための最良の形態

0012

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。図2は、コンピュータ外観を示している。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3、表示手段たる表示装置4及び記憶手段たる外部記憶装置5から構成されている。

0013

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にはデータベースが予め記憶されている。このデータベース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。

0014

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。

0015

各単位作業毎のデータベースとしては、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。

0016

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から構成されている。

0017

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。

0018

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。

0019

さて、本実施例では、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。

0020

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(ステップ1)。

0021

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。

0022

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)。

0023

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)。

0024

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。

0025

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。尚、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。

0026

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。

0027

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。

0028

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。

0029

そして、評価モードを設定すると、必要設備・工数認識部10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)。

0030

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。

0031

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。
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9参照)。

0032

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10参照)。
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11参照)。

0033

上記〜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。

0034

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。

0035

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。
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。
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。

0036

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)。

0037

上述のようにして全ての部品の評価が終了したときは(図4のステップ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。この場合、間接工数とは手作業・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。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。

0038

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4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12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で表示する。

0039

従って、設計者は、表示装置4に表示されたコストから他の部品のコストに比較してコストが高い部品を抽出し(図4のステップ9)、その部品の設計変更、或いは他部品への置換えるように部品を設計変更する(ステップ10)。この場合、製造コストを低減するには、部品点数の低減、難組付部品の低減、一方向組付化が有効である。

0040

そして、上述したようにして、部品の設計変更、或いは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。

0041

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

上記構成のものによれば、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することができるので、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、評価チャートにより選択したコードNo.をコンピュータ1の入力装置3から入力することにより、製品のサイクルタイムに応じた設備を自動的に選択し、その設備を使用したときの製造コスト及び人手による製造工数を自動的に算出して表示することができるので、その表示を確認することにより何れの部品の何れの作業がコスト高の要因となっているかを認識でき、これを評価チャートと照らし合わせることにより、何れの部品の何れの形状をどのように変更すれば、どの程度のコストダウンが見込れるか(改善の方向・大きさ)を把握することができる。

0044

この場合、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。

0045

本発明は、上記実施例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

0046

図1本発明の一実施例におけるコンピュータを示す機能ブロック
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供給作業の評価チャートを示す図
図9生産量とコストとの対応関係を示す図
図10自動化限界を説明するための図
図11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12各部品のコストをグラフで示した図

--

0047

1はコンピュータ、3は入力装置、4は表示装置(表示手段)、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)である。

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