JP3255038B2

JP3255038B2 - 作業シミュレーション装置

Info

Publication number: JP3255038B2
Application number: JP25459396A
Authority: JP
Inventors: 明朗後藤; 達久石井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1996-09-26
Publication date: 2002-02-12
Anticipated expiration: 2016-09-26
Also published as: JPH09150331A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】通常の生産ラインでは、コン
ベア等のワーク搬送路に沿って複数の作業者が位置し、
搬送されてくるワークに対して各作業者が、あらかじめ
その作業者に割り振られている作業を実施することによ
って、流れ作業方式ないし分業方式で製品を生産する。
各作業者に対する作業の割り振りは適確になされる必要
があり、これが不適当になされると、特定の作業者に負
荷が集中したり、あるいはタクトないしサイクルタイム
のオーバー現象が生じる。又各作業者に割り振られる作
業は通常いくつかの要素作業の集合であり、この要素作
業の実施順序もまた適確に決定されなければならない。
これが不適当に決定されると、サイクルタイムに間に合
うものが間に合わなくなったりする。近年一つの生産ラ
インで複数種類を作り分けることが多く行われ、例えば
製品をＡ→Ｂ→Ｃ→Ａの順で生産するような場合、各作
業者に対して製品種類ごとに、作業を適確に割り振る必
要がある。すなわちいわゆる混合生産ラインは、搬送さ
れてゆくワークに、複数の作業者が、生産種類ごとに各
作業者に割り振られている作業を実施することによっ
て、複数種類の製品を作り分ける生産ラインであるとい
うことになる。本発明は、この混合生産ラインでの作業
の進捗状況をシミュレーションする装置を開発し、もっ
て、作業の割り振りあるいは要素作業の実施順序等につ
いて、適確な決定を得やすくするものである。

【０００２】

【従来の技術】各作業者に要素作業群が仮に割り振られ
たときに、その割り振られた要素作業群の実施順序を決
定する技術が特開平５−５４０１７号公報に開示されて
いる。この公報に記載の技術では、一人の作業者に割り
振られた要素作業の実施の順序について、実施可能な順
序を順序の候補とする。そして各順序の候補について、
その順序で作業したときのワークの移動位置を考慮した
うえで、作業者が歩行に要する時間を算出し、さらに一
人の作業者に割り振られた要素作業群を実施し終えるに
必要な時間を算出する。そしてその順序の候補の中で、
前記した合計作業時間を最小とする順序を見出す。これ
がサイクルタム内に完了していれば、その割り振りが適
確であり、決められた順序で要素作業をしてゆけば、サ
イクルタイム内に作業完了することがわかる。一方サイ
クルタイム内に完了できる順序がなければ、作業の割り
振りが不適当であることがわかり、割り振りを見直した
あとに前述の処理を再実施することで、適確な割り振り
が見出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の技術は、生産種
類のすべてについて、割り振られた作業をサイクルタイ
ム内で完了することを前提としており、各作業者は自己
の作業スペース内に次のワークが搬送されてくるのを待
って、次のワークに対する作業を開始する状況しか考慮
されていない。しかるに多品種生産ないし混合生産の場
合、特定種類に対する作業負荷が少々高くとも次の種類
に対する作業負荷が低ければ全体としては実施可能であ
り、むしろ実際の現場では、このようなことが頻繁に生
じている。前記した従来技術はかかる状況を全く考慮し
ておらず、実情に応じたシミュレーションが得られてい
ない。本発明では、先のワークに対する作業の終了時か
ら次のワークに対する作業の開始時までをもシミュレー
ションの対象に含めることによって、より実情に沿った
シミュレーションを可能とする。また混合生産時の生産
種類の順序をもシミュレーション可能な対象とし、順序
の合理性を検証可能とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記課題の
解決のために、混合生産ラインでの作業進捗状況をシミ
ュレーションする装置であり、生産種類ごとに、各作業
者に割り振られている作業に要する作業時間を記憶して
おく手段と、生産種類の順序を記憶しておく手段と、一
つのワークに対する一人の作業者に割り振られている作
業が完了したときのワーク位置又は時間に基づいて、次
順位のワークに対する作業開始位置又は時間を算出する
手段と、歩行禁止領域を算出する手段と、作業者が歩行
開始位置から歩行禁止領域を回避して歩行終了位置に達
する歩行経路を算出する歩行経路算出手段とを備え、生
産種類の順序に従って、作業者が割り振られた作業を進
行させてゆく状況を、複数のワークにまたがって連続的
に累積してゆくことを特徴とする作業シミュレーション
装置を提供する。このシミュレーション装置は、一つの
ワークに対する作業終了時点から次のワークに対する作
業開始時点までをもシミュレーションの対象に含み、し
かも、先のワークについては先のワークの種類について
の作業がシミュレーションされ、後のワークについては
後のワークの種類についての作業がシミュレーションさ
れる結果、混合生産ラインでの作業を累積的にシミュレ
ーションすることが可能であり、実態によく対応したシ
ミュレーション結果が得られる。さらに、このシミュレ
ーション装置では、歩行禁止領域を算出する手段と、作
業者が歩行開始位置から歩行禁止領域を回避して歩行終
了位置に達する歩行経路を算出する歩行経路算出手段を
備えている。これによると、例えば作業者がワークを回
避して歩行しなければならないようなケースでも、実際
におこなわれる迂回歩行に対応したシミュレーションが
可能となる。

【０００５】

【発明の実施の形態】このシミュレーション装置では、
一つのワークに対する作業終了時の作業者の位置のみな
らず、そのワーク内での作業終了時での作業部位と次の
ワークでの作業開始部位とを考慮して、次のワークに対
する作業開始位置又は時間を算出することが好ましい。
このようにすると、大型のワーク例えば自動車のボディ
のように、一つのワーク内でも作業部位によっては作業
者が歩行しなければなら場合に対するシミュレーション
がより正確に行われる。また、このシミュレーション装
置では、搬送されてゆくワークと作業者の位置を経時的
に表示する画像表示手段が付加されていることが好まし
い。これによると、作業状況が経時的にビジュアル表示
され、分析作業が容易化される。また、一つのワークに
対する一人の作業者に割り振られている作業が完了した
ときのワーク位置又は時間が許容値以内か否かを検出す
る手段が付加されていることが好ましい。これによる
と、作業の遅れがシミュレーション装置によって検出さ
れ、遅れの可能性が発見されやすくなる。また、２人以
上の作業者が同時に同位置で作業するか否かを検出する
手段が付加されていることが好ましい。これによると、
作業者同士が干渉しあって作業不能となる事態が発見さ
れやすくなる。さらに、歩行経路算出手段は、歩行開始
位置を通って歩行禁止領域に接する２つの接線と歩行禁
止領域に接して歩行終了位置を通る２つの接線を算出す
る手段と、算出された接線を含む２つの歩行経路の候補
を算出する手段と、算出された２つの候補から歩行距離
の短い方を歩行経路とする手段を備えていることが好ま
しい。このようにして求められる歩行経路は作業者が実
際に歩行する迂回歩行経路に良く一致し、正確なシミュ
レーションが可能となる。

【０００６】

【実施例】次に、本発明を具現化した一実施例につい
て、図１乃至図２２を参照して説明する。まず、作業シ
ミュレーション装置の主要部分の構成について、図１を
参照して説明する。図１は、本実施例の作業シミュレー
ション装置２の主要部分を示すブロック図である。図１
に示されるように、本実施例の作業シミュレーション装
置２は、中央処理装置（ＣＰＵ）４と記憶装置２０を中
心として構成されている。ＣＰＵ４と記憶装置２０に
は、キーボード６，マウス８，カラーディスプレイ１
０，プリンタ１２，スキャナ１４，Ｆ／Ｄ（フロッピー
ディスク）ドライブ１６が、バス１８によって相互にデ
ータ転送可能に接続されている。記憶装置２０内には、
後述する一連の処理を実行するプログラム２２の他に、
ＲＡＭワークエリア２４，作業結果データファイル２
６，作業干渉データファイル２８，ライン停止データフ
ァイル３０のための記憶領域が確保されている。

【０００７】次に、本実施例の作業シミュレーション装
置２においてカラーディスプレイ１０の画面に表示され
る生産ラインの模式図の具体例について、図２を参照し
て説明する。図２に示されるように、本実施例における
画面上の生産ライン３２においては、搬入リフタ３４が
画面の左端に表示され、これから生産ライン中央線３６
が右端の搬出リフタ５０まで一直線に伸びている。この
中央線３６上にワークとなる自動車ボディ３８〜３８が
一定間隔をおいて配列される。生産ライン３２の両側
（画面上では上下）には、部品棚４４〜４４が随所に配
置されている。さらに、自動機械として、二つの固定設
備４６及び二つの自動設備４８が配置されている。な
お、自動設備４８については、可動範囲が表示されてい
る。これらの部品棚４４〜４４等の間において、中央線
３６に沿って作業者４０〜４０が配置されている。ま
た、搬送されるワーク（自動車ボディ）３８の位置の基
準として、実際の生産ラインでは床面に描かれている定
位置線４２〜４２が表示されている。この定位置線４２
に自動車ボディ３８の前輪位置があるときがワークの基
準位置であり、図２においては各自動車ボディ３８〜３
８がこの基準位置にある状態が示されている。この画面
において、ワーク３８の位置と作業者４０の位置が後記
のシミュレーションの結果に基づいて移動する。

【０００８】次に、本実施例の作業シミュレーション装
置２において、シミュレーションの実行に先立って入力
されるデータの内容について、図２と図３乃至図６を参
照して説明する。まず、生産ライン全体に関わるデータ
として、タクト，ピッチ，作業ゾーン幅，作業者の歩行
速度および作業余裕距離が入力される。タクトはワーク
である自動車ボディ３８が搬送される周期であり、サイ
クルタイムに等しい。ピッチは搬送される自動車ボディ
３８同士の間隔である。ピッチをタクトで除したものが
ワークの移動速度に等しい。本実施例においては、ピッ
チは等間隔としている。作業ゾーン幅とは、生産ライン
の中央線３６から部品棚４４までの距離であり、図２に
おいて記号Ｗで示されている。また、作業者の歩行速度
は、本実施例においては全ての作業者について同一とし
ているが、各作業者ごとに異なった値を入力することも
できる。作業余裕距離とは、自動車ボディ３８が基準位
置に達する以前から作業者が作業を開始することが許さ
れる距離をいう。例えば“２ｍ”という距離が設定され
ており、しかも先のワークに対する作業が短時間で完了
していれば、作業者は次の車両に対して基準位置に達す
る２ｍ以前から作業を開始することが許されている。

【０００９】次に、作業者に関するデータとして、図３
（Ａ）に示されるように、組，工程，工程位置が入力さ
れる。組とは作業者が所属するチームの番号であり、工
程とはチーム内での各作業者が担当する工程の通し番号
である。従って、組と工程が特定されれば、ある作業者
一人が特定されることになる。また、工程位置とは、各
作業者が実際に作業する位置を、図３（Ｂ）に示される
ように、生産ラインの端からのワークの数とワークの搬
送方向に対しての左右で定義したものである。例えば、
「１−Ｒ」とは、搬入リフタ３４に最も近いワークの右
側の位置であり、「３−Ｌ」とは、搬入リフタ３４から
三番目のワークの左側の位置を示している。

【００１０】次に、上記でデータが入力された作業者の
各人について、作業に関するデータが入力される。図４
（Ａ）に示されるように、作業に関するデータとして
は、手順番号，作業名，作業時間，作業部位，車型対
応，オプションコードがある。手順番号とは作業の通し
番号であり、作業名は作業の名称で、作業時間は作業に
要する時間を秒単位で示したもので、歩行時間，待ち時
間等は含まない。作業部位は、図４（Ｂ），（Ｃ）に示
されるように、自動車ボディに対する作業を行う部位を
コードで定義したものである。図４（Ｂ）は自動車ボデ
ィが床置き状態の場合の作業部位を示すコードであり、
図４（Ｃ）は自動車ボディが吊り上げ状態の場合の作業
部位を示すコードである。また、部品棚はコード「Ｇ
Ｇ」で示される。車型対応とは、その作業を常に行うか
否かを車型ごとにコードで定義したものである。車型は
１，２，…，ｋで示され、コード「Ｓ」であればその車
型については常にその作業を行い、コード「Ｎ」であれ
ばその車型についてはその作業を行わないことを示す。
また、コード「Ｐ」の場合は、オプションがついていれ
ばその作業を行うことを示す。オプションコードは、こ
のオプション作業についての対応するオプションの番号
を示すものである。図４（Ａ）は、各作業者が分担する
要素作業群を示し、その割り振りは生産種類ごとに異な
っていることを例示している。

【００１１】次に、車型に関するデータが入力される。
図５（Ａ）に示されるように、車型に関するデータとし
ては、車型番号，絵コード，生産台数がある。車型番号
とは、車種ごとに付けられた通し番号であり、絵コード
とはこの車型番号に対応して画面に表示される車の絵の
コードである。また、生産台数とは、ある期間内に生産
される車種ごとの台数である。絵コードのデータとして
は、図５（Ｂ）に示されるように、車の全長，全幅，及
び前輪位置のデータがある。この絵コードのデータは、
後記の歩行禁止領域を示すデータとして活用される。

【００１２】次に、オプションに関するデータが入力さ
れる。図６に示されるように、オプションに関するデー
タとしては、オプション番号，オプション名称，車型ご
とのオプション有無，及びオプション生産台数がある。
オプション番号とは、オプションの通し番号であり、図
４（Ａ）のオプションコードに相当するものである。車
型ごとのオプション有無とは、その車型にそのオプショ
ンが標準的に付くか否かをコードで定義したものであ
り、コード「Ｓ」であればその車型については常にその
オプションが付き、コード「Ｎ」であればその車型につ
いてはそのオプションが付かないことを示す。また、コ
ード「Ｐ」の場合は、その車型についてはオプションが
つく車とつかない車があることを示す。すなわち、その
車型についてはある一定の確率でオプションがつくこと
を意味している。また、オプション生産台数とは、その
オプションが付く車の台数をある期間内にわたって全車
種について合計した台数である。生産ラインで生産する
種類の順序は、生産台数によって定められ、生産台数の
多いものほど高頻度で生産される。簡単な例で説明する
と、タイプ１を２０台、タイプ２を１０台生産するよう
な場合には１→１→２のサイクルが繰り返される。生産
台数で生産順序を入力するかわりに、生産順序を直接入
力することもできる。

【００１３】さて、このように図３乃至図６に示される
各種のデータが入力された状態で、本実施例の作業シミ
ュレーション装置２によるシミュレーションが実行され
る。次に、本実施例の作業シミュレーション装置２にお
ける処理の詳細な内容について、図７乃至図１８のフロ
ーチャートを参照して説明する。まず、全体の処理手順
について、図７のフローチャートを参照して説明する。
図７のステップＳ２において処理が開始されると、まず
画面上の各作業者及び各ワーク（車）が、それぞれ図１
２，図１６のフローチャートで算出される座標（Ｘｎ，
Ｙｎ）の位置に移動させられる（ステップＳ４）。そし
て、この（Ｘｎ，Ｙｎ）の値が、各作業者及び各ワーク
の位置を示す座標（Ｘ，Ｙ）の新しい値として代入され
る（ステップＳ６）。続いて、ステップＳ８のサブルー
チンにおいて、各作業者及び各ワークについて、次の段
階の座標（Ｘｎ，Ｙｎ）や各種の状態，その他の計算が
実行される。

【００１４】このサブルーチンの具体的な内容について
は、以下の各フローチャートに示されるが、作業者につ
いての計算（ステップＳ１０），ワークについての計算
（ステップＳ１２），作業干渉のチェック（ステップＳ
１４），ライン停止のチェック（ステップＳ１６）が含
まれる。ステップＳ８に含まれるこれらのステップＳ１
０，ステップＳ１２，ステップＳ１４，ステップＳ１６
のサブルーチンの全てが実行された後に、シミュレーシ
ョンを中止するか否かの判断がされる（ステップＳ１
８）。この判断がＹＥＳであれば、シミュレーションが
中止されて、処理は終了する（ステップＳ２０）。この
判断がＮＯであれば、シミュレーションを続行すべく、
一秒経過してからステップＳ４に戻る。このように、本
実施例における演算処理は、１秒を単位として実行され
る。すなわち、１秒経過するごとの作業者とワークの位
置と状態が算出されていく。

【００１５】次に、サブルーチンのうち作業者について
の計算（ステップＳ１０）の全体的な流れについて、図
８を参照して説明する。図８のステップＳ２２において
処理が開始されると、まず生産ラインの何処かで作業が
遅れているか否かが判定される。すなわち、組付け中の
車で下流限界を越えたものがあるか否かが判定される
（ステップＳ２４）。本実施例においては、自動車ボデ
ィ３８の前輪位置が次の工程の定位置線４２に達した状
態を下流限界としている。この判定がＹＥＳであれば、
図９にその具体的内容が示される「ライン停止発生サブ
ルーチン」（ステップＳ２６）を経由した後ステップＳ
２８へ進み、判定がＮＯであれば直接ステップＳ２８へ
進む。ステップＳ２８においては、作業者に関する変数
である「状態」の値が現在何になっているかが判定され
る。この「状態」の値としては、「作業」，「待機」，
「歩行」の三種類がある。この「状態」の値に応じて、
ステップＳ２８から「歩行サブルーチン」（ステップＳ
３０），「待機サブルーチン」（ステップＳ３２），
「作業サブルーチン」（ステップＳ３４）のいずれかへ
進む。その後、図７のステップＳ１８へ戻る（ステップ
Ｓ３６）。

【００１６】なお、図８においては、「状態」の値に応
じて「作業」，「待機」，「歩行」のいずれかのサブル
ーチンを一回実行するのみでリターンするように描かれ
ているが、実際は以下に説明するように、各サブルーチ
ンの中に他のサブルーチンが含まれていたりするため
に、複雑な経路を辿った後に図７のステップＳ１８へリ
ターンされる。一方、ステップＳ２８において、「状
態」の値が「作業」，「待機」，「歩行」以外であれ
ば、異常発生と判断してエラーメッセージを出力し（ス
テップＳ３８）、シミュレーションを中止する（ステッ
プＳ４０）。

【００１７】次に、図８のステップＳ２６に示される
「ライン停止発生サブルーチン」の内容について、図９
を参照して説明する。図９のステップＳ４２において処
理が開始されると、まず生産ラインが現在停止中か否か
の判定が行われる。この判定は、生産ラインについての
変数である「状態」が「停止中」か否かによる（ステッ
プＳ４４）。この判定がＹＥＳであれば、作業の遅れ
（図８のステップＳ２４）による生産ラインの停止は現
段階で発生したものではなく前の段階で既に発生してい
たものであるから、何も処理をせずそのまま図８のステ
ップＳ２８にリターンされる（ステップＳ５４）。これ
に対して、ステップＳ４４の判定がＮＯであれば、生産
ラインの停止は現段階で発生したものであるから、生産
ラインについての「状態」を「停止中」とする（ステッ
プＳ４６）。そして、現在の時刻をライン停止発生時刻
として、図１のライン停止データファイル３０内に記録
する（ステップＳ４８）。さらに、該当する作業者の
「組」と「工程」をこのライン停止の原因として図１の
ライン停止データファイル３０内に記録し（ステップＳ
５０）、ライン停止の停止時間を１秒とした（ステップ
Ｓ５２）後にリターンする（ステップＳ５４）。

【００１８】次に、図８のステップＳ３０に示される
「歩行サブルーチン」の内容について、図１０を参照し
て説明する。図１０のステップＳ５６において処理が開
始されると、まず作業者が目的地（すなわち歩行終了位
置）に到着したか否かの判定が行われる。この判定は、
作業者の現在の座標（Ｘ，Ｙ）が目的地の座標（Ｘ，
Ｙ）と一致しているか否かに基づいて行われる。目的地
の座標（Ｘ，Ｙ）は、「対象」と今回の作業の作業位置
の関数ｆ１として求められ、「対象」は現在作業対象と
なっている車と今回の作業の作業位置の関数ｆ２として
求められる（ステップＳ５８）。なお、この「対象」は
部品棚の場合もある。目的地の座標（Ｘ，Ｙ）は、図２
２に示すようにして求めてもよい。図２２において、ｔ
０は部位Ｒ１での作業終了時であり、ｔ１は部位Ｒ４で
の作業開始時を例示しているものとする。このときｔ１
は、ｔ０と前回の作業部位と今回の作業部位とワークの
搬送速度と作業者の歩行速度の関数で決まり、従ってｔ
１において到着しているはずの目的地の座標も求められ
る。同様にｔ２は一つのワークに対する作業終了時を示
し、ｔ３は次のワークに対する作業開始時を示してお
り、この場合も、目的地の座標が決まる。なおこの際に
はワーク間のピッチが計算に利用される。図１０のステ
ップＳ５８の判定がＹＥＳなら作業者は目的地に到着し
ているので、図１１にその内容が示される「歩行終了サ
ブルーチン」（ステップＳ６６）が実行される。続い
て、図１３にその内容が示される「待機サブルーチン」
（ステップＳ６８）が実行された後に、図８のステップ
Ｓ３６から図７のステップＳ１８にリターンされる（ス
テップＳ６４）。一方、ステップＳ５８の判定がＮＯで
あれば、作業者は目的地に到着していないわけだから、
さらに歩行を続ける必要がある。従って、「歩行時間」
に１秒加算（ステップＳ６０）され、この歩行時間のデ
ータが図１の作業結果データファイル２６内に格納され
る。そして、図１２にその内容が示される「次の（Ｘ，
Ｙ）サブルーチン」（ステップＳ６２）が実行された後
に、図８のステップＳ３６から図７のステップＳ１８に
リターンされる（ステップＳ６４）。

【００１９】次に、図１０のステップＳ６６に示される
「歩行終了サブルーチン」の内容について、図１１を参
照して説明する。図１１のステップＳ７０において処理
が開始されると、まず作業干渉が発生しているか否かの
判定が行われる。すなわち、その作業者の座標（Ｘ，
Ｙ）と同じ座標（Ｘ，Ｙ）を有する他の作業者が存在す
るか否かが判定される（ステップＳ７２）。前記したよ
うに、余裕のある作業者は作業余裕距離内で作業を早く
開始することができるために、作業者同士が位置的に干
渉しあうことが生じる。そして、この判定がＹＥＳであ
れば、この干渉についての「状態」を「継続中」として
（ステップＳ７４）、干渉時間を１秒とする（ステップ
Ｓ７６）。さらに、干渉発生時刻，干渉場所，干渉車
型，各干渉作業の組・工程・手順・作業名の各データが
図１の作業干渉データファイル２８に記録（ステップＳ
７８）された後に、作業者の「状態」を「待機」として
（ステップＳ８０）、図１０のステップＳ６８にリター
ンする（ステップＳ８２）。一方、ステップＳ７２の判
定がＮＯの場合には、直接ステップＳ８０に進んで「状
態」を「待機」とした後にリターンする（ステップＳ８
２）。

【００２０】次に、図１０のステップＳ６２に示される
「次の（Ｘ，Ｙ）サブルーチン」の内容について、図１
２を参照して説明する。図１２のステップＳ８４におい
て処理が開始されると、まず目的地の座標（Ｘ，Ｙ）が
算出される（ステップＳ８６）。目的地の座標（Ｘ，
Ｙ）は、「対象」と今回の作業の作業位置の関数ｆ１と
して求められ、「対象」は現在作業対象となっている車
と今回の作業の作業位置の関数ｆ２として求められる。
なお、この「対象」は部品棚の場合もある。図２２に例
示した場合には、時刻ｔ０と前回の作業部位Ｒ１と今回
の作業部位Ｒ４とワークの搬送速度と作業者の歩行速度
とから、作業者が作業部位Ｒ４に達するタイミングｔ１
が定められ、そしてタイミングｔ１において作業部位Ｒ
４が位置している位置（Ｘ，Ｙ）が求められる。これが
目的地の座標（Ｘ，Ｙ）とされる。本実施例の場合、ワ
ークが同一速度で移動しているため、タイミングがわか
ればワーク位置がわかり、ワーク位置がわかればタイミ
ングがわかる。すなわち、ワークの位置と時刻は１：１
に対応づけられている。続いて、移動量（ｄｘ，ｄｙ）
の算出が行われる。移動量（ｄｘ，ｄｙ）は、目的地の
座標と対象の速度と歩行速度との関数ｆ３として求めら
れる。そして、算出された移動量（ｄｘ，ｄｙ）を作業
者の位置の座標（Ｘ，Ｙ）に加算することによって、次
の位置の座標（Ｘｎ，Ｙｎ）が求められる（ステップＳ
８８）。すなわち、Ｘｎ＝Ｘ＋ｄｘ，Ｙｎ＝Ｙ＋ｄｙで
ある。さらに、（ｄｘ²＋ｄｙ²）の値の平方根として
この移動に伴う歩行距離が求められるので、この歩行距
離がこれまでの歩行距離に加算されて、図１の作業結果
データファイル２６に格納される（ステップＳ９０）。
そして、図１０のステップＳ６４にリターンされ（ステ
ップＳ９２）、図８のステップＳ３６から図７のステッ
プＳ１８へとリターンされる。

【００２１】次に、図１０のステップＳ６８に示される
「待機サブルーチン」の内容について、図１３を参照し
て説明する。図１３のステップＳ９４において処理が開
始されると、まず作業開始条件が成立したか否かが判定
される。この判定は、車が作業開始可能地点を越えたか
否かによって行われる（ステップＳ９６）。ここで作業
開始可能地点は、図２に示す基準位置よりも作業余裕距
離分だけワークが左側にあることをいい、自動車ボディ
３８の前輪位置がこの作業開始可能地点に達したときに
作業開始条件が成立する。ステップＳ９６の判定がＮＯ
であって未だ作業開始条件が成立していない場合には、
待ち時間に１秒加算して（ステップＳ９８）、この待ち
時間のデータが図１の作業結果データファイル２６に格
納される。続いて、図１２に示される「次の（Ｘ，Ｙ）
サブルーチン」が実行される（ステップＳ１００）。そ
の後、図１０のステップＳ６４にリターンされ（ステッ
プＳ１０２）、さらに図８のステップＳ３６から図７の
ステップＳ１８へとリターンされる。

【００２２】一方、ステップＳ９６の判定がＹＥＳの場
合には、変数ＴＣ（タイムカウンタ）に図４（Ａ）に示
される入力データである作業時間が手順番号１のものか
ら代入される（ステップＳ１０４）。続いて、作業者の
「状態」が「作業」とされ（ステップＳ１０６）、図１
４に示される「作業サブルーチン」が実行される（ステ
ップＳ１０８）。その後、図１０のステップＳ６４にリ
ターンされ（ステップＳ１０２）、さらに図８のステッ
プＳ３６から図７のステップＳ１８へとリターンされ
る。

【００２３】次に、図１３のステップＳ１０８に示され
る「作業サブルーチン」の内容について、図１４を参照
して説明する。図１４のステップＳ１１０において処理
が開始されると、まず変数ＴＣ（タイムカウンタ）がゼ
ロか否かが判定される（ステップＳ１１２）。ＴＣ＝０
であれば一つの作業が終了したことになるので、図１５
にその内容が示される「作業終了サブルーチン」が実行
される（ステップＳ１２２）。その後、図１０にその内
容が示される「歩行サブルーチン」が実行（ステップＳ
１２４）された後、図１３のステップＳ１０２から図１
０のステップＳ６４へ、さらに図８のステップＳ３６か
ら図７のステップＳ１８へとリターンされる（ステップ
Ｓ１２０）。一方、ステップＳ１１２の判定がＮＯの場
合には、その作業は未だ実行中であるので、変数ＴＣか
ら１秒を引いた値をＴＣに代入し（ステップＳ１１
４）、作業時間に１秒を加算して（ステップＳ１１
６）、この作業時間のデータが図１の作業結果データフ
ァイル２６に格納される。その後、図１２にその内容が
示される「次の（Ｘ，Ｙ）サブルーチン」が実行（ステ
ップＳ１１８）された後、図１３のステップＳ１０２，
図１０のステップＳ６４，さらに図８のステップＳ３６
から図７のステップＳ１８へとリターンされる（ステッ
プＳ１２０）。

【００２４】次に、図１４のステップＳ１２２に示され
る「作業終了サブルーチン」の内容について、図１５を
参照して説明する。この作業終了サブルーチンは、図４
（Ａ）の手順番号で示される要素作業の終了時ごとに実
行される。図１５のステップＳ１２６において処理が開
始されると、まずその車での次の要素作業があるか否か
が判定される（ステップＳ１２８）。この判定がＹＥＳ
であれば作業内容が図４（Ａ）の次の手順番号のものに
移行し（ステップＳ１３０）、作業者の「状態」が「歩
行」とされる（ステップＳ１３２）。そして、図１４の
ステップＳ１２４にリターンされる（ステップＳ１３
４）。一方、ステップＳ１２８の判定がＮＯであればそ
の車での作業は終了したことになるので、その作業者の
組付け対象を次の車に移行させ（ステップＳ１３６）、
この新しい車についてステップＳ１２８の判定を行う。
通常は、この判定はＹＥＳとなり、ステップＳ１３０以
下の処理が行われる。

【００２５】次に、図７のステップＳ１２に示される
「車の計算サブルーチン」の内容について、図１６を参
照して説明する。図１６のステップＳ１３８において処
理が開始されると、まず生産ラインが稼働中か否かが判
定される（ステップＳ１４０）。この判定は、図９で説
明した生産ラインについての「状態」が「停止中」か否
かによって行われる。この判定がＹＥＳであれば、車に
ついての次の座標（Ｘｎ，Ｙｎ）のＸｎとして、（Ｘ＋
ピッチ／タクト）の値が代入される。なお、図２に示さ
れるように、生産ライン３２は画面上で水平方向に搬送
を行うので、車についてはＹｎの値は常に一定となる。
そして、図７のステップＳ１２にリターンされる（ステ
ップＳ１４４）。一方、ステップＳ１４０の判定がＮＯ
の場合には、生産ラインが停止中であり、画面上の車も
移動しないので、そのまま図７のステップＳ１８にリタ
ーンされる（ステップＳ１４４）。

【００２６】次に、図７のステップＳ１４に示される
「干渉チェックサブルーチン」の内容について、図１７
を参照して説明する。図１７のステップＳ１４６におい
て処理が開始されると、まず現在干渉があるか否かが判
定される（ステップＳ１４８）。この判定は、図１１で
説明した干渉についての「状態」が「継続中」であるも
のが存在するか否かによって行われる。この判定がＹＥ
Ｓであれば、その干渉がまだ継続するか否かが判定され
る（ステップＳ１５０）。この判定は、干渉している二
人以上の作業者の（Ｘ，Ｙ）が現在でも同一か否かによ
って行われる。この判定がＹＥＳであれば、その干渉の
干渉時間に１秒を加算し（ステップＳ１５２）、この干
渉時間のデータが図１の作業干渉データファイル２８に
格納される。その後、図７のステップＳ１８にリターン
される（ステップＳ１５４）。一方、ステップＳ１５０
の判定がＮＯであれば、その干渉についての「状態」を
「終了」として（ステップＳ１５６）、図７のステップ
Ｓ１８にリターンされる（ステップＳ１５４）。また、
ステップＳ１４８の判定がＮＯであれば、干渉はないの
であるから、そのまま図７のステップＳ１８にリターン
される（ステップＳ１５４）。

【００２７】次に、図７のステップＳ１６に示される
「ライン停止チェックサブルーチン」の内容について、
図１８を参照して説明する。図１８のステップＳ１５８
において処理が開始されると、まず現在ラインが停止中
か否かが判定される（ステップＳ１６０）。この判定
は、図９で説明した生産ラインについての「状態」が
「停止中」か否かによって行われる。この判定がＹＥＳ
であれば、そのライン停止がまだ継続するか否かが判定
される（ステップＳ１６２）。この判定は、停止の原因
となっている作業者の組付けている車が下流限界を越え
ているか否かによって行われる。この判定がＹＥＳであ
れば、そのライン停止の停止時間に１秒を加算し（ステ
ップＳ１６４）、この停止時間のデータが図１のライン
停止データファイル３０に格納される。その後、図７の
ステップＳ１８にリターンされる（ステップＳ１６
６）。

【００２８】一方、ステップＳ１６２の判定がＮＯであ
れば、そのライン停止の原因となっていた作業者を
「組」と「工程」によって図１のライン停止データファ
イル３０に記録する（ステップＳ１６８）。その後、生
産ラインについての「状態」を「稼働中」として（ステ
ップＳ１７０）、図７のステップＳ１８にリターンされ
る（ステップＳ１６６）。また、ステップＳ１６０の判
定がＮＯであれば、ラインは稼働中であるから、そのま
ま図７のステップＳ１８にリターンされる（ステップＳ
１６６）。

【００２９】さて、このようにして図７乃至図１８のフ
ローチャートに従って行われる処理によって得られるシ
ミュレーション結果の具体例について、図１９乃至図２
１を参照して説明する。図１９乃至図２１は、本実施例
の作業シミュレーション装置２における具体的なシミュ
レーションの結果を示した表である。まず、図１９は、
各作業者について得られたデータを示している。前述の
如く、一人の作業者は「組」と「工程」によって特定さ
れる。図１９においては、このように特定される各作業
者について得られた、歩行距離，歩行時間，作業時間，
待ち時間の各データが示されている。例えば、３１１組
１工程の作業者については、シミュレーション開始後４
０００秒の時点で、歩行距離１５２３，歩行時間１０８
０秒，作業時間２８８８秒，待ち時間３２秒であったこ
とが分かる。これらのデータのうち、歩行距離は図１２
のステップＳ９０、歩行時間は図１０のステップＳ６
０、作業時間は図１４のステップＳ１１６、待ち時間は
図１３のステップＳ９８の各処理において得られ、図１
の作業結果データファイル２６に格納されたものであ
る。

【００３０】次に、図２０は、ライン停止について得ら
れたデータを示している。図２０においては、発生した
個々のライン停止ごとに得られた、発生時刻，停止時
間，停止原因の各データが示されている。例えば、一番
目のライン停止はシミュレーション開始後１１５秒で発
生し、ライン停止の継続した時間は１２秒であり、停止
原因となったのは３１１組５工程の作業者であることが
分かる。これらのデータのうち、発生時刻は図９のステ
ップＳ４８、停止時間は図１８のステップＳ１６４、停
止原因は図１８のステップＳ１６８の各処理において得
られ、図１のライン停止データファイル３０に格納され
たものである。

【００３１】次に、図２１は、作業干渉について得られ
たデータを示している。図２１においては、発生した個
々の作業干渉ごとに得られた、干渉発生時刻，干渉時
間，干渉場所，干渉車型，及び干渉作業の各データが示
されている。例えば、一番目の干渉はシミュレーション
開始後１０８秒で発生し、干渉の継続した時間は３秒で
あり、干渉の発生した作業位置は図４（Ｂ）のＲ２であ
る。また、干渉の発生した車型は２であり、３１２組の
５工程の手順５の「右ＦｒドアＷ／Ｈ取付け」の作業と
３１２組の６工程の手順７の「右Ｆｒドアストライカ」
の作業とが干渉したことが分かる。これらのデータのう
ち、干渉発生時刻，干渉場所，干渉車型，干渉作業は図
１１のステップＳ７８、干渉時間は図１７のステップＳ
１５２の各処理において得られ、図１の作業干渉データ
ファイル２８に格納されたものである。

【００３２】このような図１９乃至図２１に示されるシ
ミュレーション結果に基づいて、オペレータは、ライン
停止及び作業干渉が発生しないように、また歩行距離，
歩行時間がなるべく短くなるように、さらに待ち時間は
サイクルタイムオーバーが発生しない範囲内でできる限
り短くなるように、入力データを更新して次のシミュレ
ーションを行う。具体的には、ライン停止の防止策とし
ては、ライン停止の原因となった作業者の作業の一部を
他の作業者（待ち時間の多い者）に移管することが考え
られる。また、作業干渉の防止策としては、干渉した作
業の一方の作業手順を入れ替える等が考えられる。ある
いは生産する種類の順序を入れ替えてみる。

【００３３】このように、本実施例の作業シミュレーシ
ョン装置２においては、図３乃至図６に示される入力デ
ータに基づいて、図７乃至図１８に示される処理手順に
従ってシミュレーションが実行され、図１９乃至図２１
に示されるようなシミュレーション結果が得られる。す
なわち、図９乃至図１５に具体的内容が示される図８の
フローチャートによって作業者の歩行，待機，作業につ
いての演算処理が行われ、図１９にその一例が示される
作業結果のシミュレーションデータが得られる。また、
図１６のフローチャートによって、ワークである車の移
動の演算処理が行われる。さらに、図１１及び図１７の
フローチャートによって作業干渉についての演算処理が
行われ、図２１にその一例が示される作業干渉のシミュ
レーションデータが得られる。また、図９及び図１８の
フローチャートによってライン停止についての演算処理
が行われ、図２０にその一例が示されるライン停止のシ
ミュレーションデータが得られる。

【００３４】次に、前記実施例を改良した実施例につい
て示す。前記実施例では図２２を参照して説明した手法
で目的位置（歩行終了位置）を求める。この場合、たま
に図面上のワークを横切って作業者が移動するシミュレ
ーション結果となる。そこで次に説明する実施例では作
業者が実際におこなう迂回歩行にあわせてシミュレーシ
ョンできるように改良されている。図２４は歩行禁止領
域の一例を示している。この歩行禁止領域は例えばワー
クや設備等の大きさと形にもとづいて定められるもので
あり、それよりも作業者の身体の半幅分外方にオフセッ
トされている。例えば項点Ｐ４についてみると実際のワ
ーク項点はＰ４’であるために、作業者は項点Ｐ４より
も内側を歩行できないことを示している。図２３は、図
１５の処理を改良した処理を示し、ステップＳ２３０，
Ｓ２３２が加えられている。なお図１５の処理と同様の
処理には同一ステップ番号を付してあり、重複説明を省
略する。さてステップＳ２３０では作業者の現在位置と
目的地とを直線的に結ぶ線（図２４のＤＬ）が歩行禁止
領域ＰＷ内にはいるか否かを判定する。はいらなければ
迂回歩行は必要でなく、先の実施例と同様、ステップＳ
１３４にすすむ。一方はいるときには迂回歩行のために
回避点を順に記憶しておく（Ｓ２３２）。この回避点は
次のようにして順に記憶される。まず図２４に示すよう
に、現在の作業者位置を通って歩行禁止領域ＰＷに接す
る２本の接線Ｌ１，Ｌ２を得る。このとき歩行禁止領域
ＰＷが多角形である場合、現在位置と各項点を結ぶ線の
うち先に説明したダイレクトラインＤＬから最も大きな
角をなす線を持って接線とする。次に歩行禁止領域ＰＷ
に接して目的地（歩行終了位置）を通る２本の接線Ｌ
３，Ｌ４を得る。この結果、２つの迂回歩行経路の候補
が得られる。すなわち、時計まわりに迂回するＬ１から
Ｌ４を経るルートと、反時計まわりに迂回するＬ２から
Ｌ３を経るルートが候補として求められる。なお接線間
については歩行禁止領域ＰＷに沿ったルートとされる。
さてこのようにして求められる２つの候補について全長
がそれぞれ求められ、短い方が迂回歩行経路とされる。
図２４の場合、反時計方向の迂回経路の方が短く、接線
Ｌ２に沿って項点Ｐ５に向かい、項点Ｐ５から項点Ｐ
４，Ｐ３に向かい、項点Ｐ３から接線Ｌ３に沿って目的
地に向かうルートが迂回経路とされる。図２３のステッ
プＳ２３２ではこのようにして求められる回避点が順に
記憶される。図２３に例示される場合、回避点がＰ５，
Ｐ４，Ｐ３の順に記憶される。さて図２５は迂回歩行の
ためのシミュレーションのために、図１２の処理が改良
された処理を示している。ステップＳ２４８は、回避点
が記憶しているか否かを判別するものであり、回避点が
記憶されていない場合（これは作業者が迂回することな
く直行できる場合に相当する）には図１２の処理と全く
同様である。一方回避点が記憶されている場合には、そ
の回避点に向かって歩行する様子をシミュレーションす
る処理（Ｓ２５０〜Ｓ２５４）が付加されている。ステ
ップＳ２５０は回避点に到着したか否かを判定するもの
であり、回避点に到着するまでの間は回避点に向かって
作業者が移動するように、作業者の座標を更新する（Ｓ
２５４）。回避点に到着すると、その回避点を記憶から
消し、次に記憶されていた回避点を最初の回避点とする
（Ｓ２５２）。このあと、ステップＳ２４８にもどる。
以上の処理の結果、作業者は迂回する必要がある場合に
は、回避点を経て迂回しながら座標移動していくことに
なり、実作業とシミュレーションが極めてよく一致する
ようになる。この結果、シミュレーションの精度が全体
的に向上し、干渉の有無、ライン停止の有無等がより正
確にシミュレーションすることが可能となる。本実施例
における作業内容，作業時間，作業位置等の入力データ
や、歩行距離，歩行時間，作業時間，待ち時間等の出力
データの値は、いずれも例示に過ぎず、本発明の内容は
これらに限定されるものではない。作業シミュレーショ
ン装置のその他の部分の構成，機能，数，接続関係等に
ついても、本実施例に限定されるものではない。また本
実施例では作業余裕分を図２の左側にとり、作業を先だ
おしして開始することを許す態様としているが、作業余
裕分を右側にとって作業のおくれを一定範囲内で許す態
様としてもよい。また左右両側に作業余裕分をとっても
よい。

【００３５】

【発明の効果】本発明においては、各工程で直前に作業
をしていたワーク種類を考慮することによって、より正
確なシミュレーションを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る作業シミュレーション装置の一実
施例の主要部分の構成を示すブロック図である。

【図２】作業シミュレーション装置の一実施例における
具体的な作業内容を示す図である。

【図３】作業シミュレーション装置の一実施例における
入力データの一例を示す図である。

【図４】作業シミュレーション装置の一実施例における
入力データの一例を示す図である。

【図５】作業シミュレーション装置の一実施例における
入力データの一例を示す図である。

【図６】作業シミュレーション装置の一実施例における
入力データの一例を示す図である。

【図７】作業シミュレーション装置の一実施例において
行われる処理の手順を示すフローチャートである。

【図８】作業シミュレーション装置の一実施例において
行われる処理の手順を示すフローチャートである。

【図９】作業シミュレーション装置の一実施例において
行われる処理の手順を示すフローチャートである。

【図１０】作業シミュレーション装置の一実施例におい
て行われる処理の手順を示すフローチャートである。

【図１１】作業シミュレーション装置の一実施例におい
て行われる処理の手順を示すフローチャートである。

【図１２】作業シミュレーション装置の一実施例におい
て行われる処理の手順を示すフローチャートである。

【図１３】作業シミュレーション装置の一実施例におい
て行われる処理の手順を示すフローチャートである。

【図１４】作業シミュレーション装置の一実施例におい
て行われる処理の手順を示すフローチャートである。

【図１５】作業シミュレーション装置の一実施例におい
て行われる処理の手順を示すフローチャートである。

【図１６】作業シミュレーション装置の一実施例におい
て行われる処理の手順を示すフローチャートである。

【図１７】作業シミュレーション装置の一実施例におい
て行われる処理の手順を示すフローチャートである。

【図１８】作業シミュレーション装置の一実施例におい
て行われる処理の手順を示すフローチャートである。

【図１９】作業シミュレーション装置の一実施例におけ
る処理の結果の具体例を示す図である。

【図２０】作業シミュレーション装置の一実施例におけ
る処理の結果の具体例を示す図である。

【図２１】作業シミュレーション装置の一実施例におけ
る処理の結果の具体例を示す図である。

【図２２】作業終了位置と作業開始位の関係を模式的に
示す図である。

【図２３】迂回歩行を考慮した図１５の処理を改良した
処理手順を示す図である。

【図２４】迂回経路と歩行禁止領域の関係を示す図であ
る。

【図２５】迂回歩行中の様子をシミュレーションできる
ように改良された図１２の処理に対応する処理手順を示
す図である。

【符号の説明】

２作業シミュレーション装置３２生産ライン３８〜３８ワーク４０〜４０作業者

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23P 21/00 307 B23Q 41/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】搬送されてゆくワークに、複数の作業者
が、生産種類ごとに各作業者に割り振られている作業を
実施することによって、複数種類の製品を作り分ける生
産ラインでの作業進捗状況をシミュレーションする装置
であり、生産種類ごとに、各作業者に割り振られている作業に要
する作業時間を記憶しておく手段と、生産種類の順序を記憶しておく手段と、一つのワークに対する一人の作業者に割り振られている
作業が完了したときのワーク位置又は時間に基づいて、
次順位のワークに対する作業開始位置又は時間を算出す
る手段と、歩行禁止領域を算出する手段と、作業者が歩行開始位置から歩行禁止領域を回避して歩行
終了位置に達する歩行経路を算出する歩行経路算出手段
とを備え、生産種類の順序に従って、作業者が割り振られた作業を
進行させてゆく状況を、複数のワークにまたがって連続
的に累積してゆくことを特徴とする作業シミュレーショ
ン装置。
【請求項２】請求項１に記載の作業シミュレーション
装置において、前記歩行経路算出手段は、歩行開始位置
を通って歩行禁止領域に接する２つの接線と歩行禁止領
域に接して歩行終了位置を通る２つの接線を算出する手
段と、算出された接線を含む２つの歩行経路の候補を算
出する手段と、算出された２つの候補から歩行距離の短
い方を歩行経路とする手段を含むことを特徴とする作業
シミュレーション装置。