(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記造形計画において、各造形指示によって造形される造形物の高さの差が予め定めた範囲内となる組み合わせの造形計画を優先して選択対象とする、請求項1記載の造形物受注管理制御装置。
前記造形指示に、納期が指定されている場合に、当該納期の差が予め定めた範囲内となる組み合わせの造形計画を優先して選択対象とする、請求項1記載の造形物受注管理制御装置。
【発明を実施するための形態】
【0020】
図1は、本実施の形態に係る造形物受注管理制御装置14を含む造形管理システムの全体を示す概略図である。
【0021】
通信回線網10には、ネットワークI/F12を介して、造形物受注管理制御装置14が接続されている。
【0022】
通信回線網10は、例えば、LAN(ローカル・エリア・ネットワーク)又はインターネット回線であり、複数のLANが、WAN(ワイド・エリア・ネットワーク)によって相互に接続されていてもよい。また、通信回線網10を含む全ての通信回線網は、それぞれ有線接続である必要はない。すなわち、一部又は全部が無線によって情報を送受信する無線通信回線網であってもよい。
【0023】
造形物受注管理制御装置14は、本体16と、UI(ユーザーインターフェイス)18とを有している。UI18は、表示部としてのモニタ20と、入力操作部としてのキーボード22及びマウス24を備える。
【0024】
また、本体16には、造形を発注するために必要な発注情報の入力源として機能する、メディアリーダー26が接続されている。
【0025】
メディアリーダー26には、例えばSDメモリカード等の記録メディア30が挿入可能なスロット部が設けられ、挿入された記録メディアに記録された発注情報が読み取られ、本体16へ送出される。
【0026】
なお、発注情報は、通信回線網10に接続された発注PC28からネットワークI/F12を介して、受信するようにしてもよい。
【0027】
図2に示される如く、造形物受注管理制御装置14の本体16は、CPU16A、RAM16B、ROM16C、入出部16D(I/O16D)、及びこれらを接続するデータバスやコントロールバス等のバス16Eを備えている。
【0028】
I/O16Dには、前述したように、ネットワークI/F12、UI18(モニタ20、キーボード22及びマウス24)、メディアリーダー26が接続されている。
【0029】
また、I/O16Dには、大規模記録媒体としてのハードディスク34が接続されている。ハードディスク34は、受け付けた造形の発注に関する情報(本実施の形態では、受注管理情報という)や、受注管理情報に基づき、造形を複数の三次元造形装置36(1)、36(2)・・・36(n)に割り付けるための割り付け処理に必要な情報(後述するスケジュールに関する情報)を一時的に格納する。三次元造形装置36(1)、36(2)・・・36(n)については、後述する。
【0030】
ROM16Cには、造形用受注管理制御のためのプログラムが記録されており、造形物受注管理制御装置14が起動すると、ROM16Cから当該プログラムが読み出され、CPU16Aによって実行される。なお、造形用画像管理制御プログラムは、ROM16Cの他、ハードディスク34や他の記録媒体に記録しておいてもよい。
【0031】
図1及び
図2に示される如く、通信回線網10には、複数の三次元造形装置36(1)、36(2)・・・36(n)が接続されている。なお、以下において、三次元造形装置36(1)、36(2)・・・36(n)を総称する場合は、「三次元造形装置36」又は「3Dプリンタ36」という。また、三次元造形装置36は、造形物受注管理制御装置14に、専用の信号線を介して、直接接続してもよい。
【0032】
三次元造形装置36は、造形物の造形方式が同一であってもよいし、異なる複数種類の三次元造形装置36を混在させてもよい。
【0033】
造形方式としては、液層光重合方式、結合剤噴射方式、材料押出方式、材料噴射方式、シート積層方式、粉末床溶融結合方式、及び指向性エネルギー堆積方式等がある。
【0034】
図1では、三次元造形装置36の外観の一例を示しているが、三次元造形装置36は、造形方式、造形し得る造形物の大きさの範囲、及び適用する材料(フィラメント)の種類を含む要素によって、その外観及び大きさが様々である。
【0035】
また、
図1及び
図2では、3台の三次元造形装置36を図示しているが、2台又は4台以上種類の三次元造形装置36を接続し、造形する対象によって、選択可能としてもよい。
【0036】
なお、三次元造形装置36では、それぞれの造形方式の種類によって、造形するときの適応し得る材質(材料)が異なる。
【0037】
以下に、造形方式の種類とそれぞれの造形方式の適応材質の関係の一例を示す(造形方式・・・適用材質)。
(1)液層光重合方式・・・UV硬化樹脂
(2)結合剤噴射方式・・・石膏、セラミックス、砂、カルシウム、プラスティック
(3)材料押出方式・・・ABS(アクリニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂)、PLA(ポリ乳酸)、ナイロン12、PC(ポリカーボネイト)、PPSF(ポリフェニルスルホン)
(4)材料噴射方式・・・UUV硬化樹脂、脂、ワックス、ハンダ
(5)シート積層方式・・・紙、樹脂シート、アルミシート
(6)粉末床溶融結合方式・・・エンジニアリングプラスティック、ナイロン、金属
(7)指向性エネルギー堆積方式・・・金属
三次元造形装置36のそれぞれの仕様(上記(1)から(7)の造形方式と適応材質を含む)は、後述する造形装置仕様データベース56(
図3参照)に格納されている。
【0038】
ところで、造形物受注管理制御装置14では、三次元造形物を受注して造形する場合、例えば、受注する造形情報(形状や大きさ、及び材質、付加機能等)によって造形にかかる時間が異なる。また、受注時の三次元造形装置36の稼働状況に影響を受ける場合がある。
【0039】
さらに、受注の疎密状況によって、単体で造形する場合と、所謂ギャンギング処理(複数の造形物を単一の三次元造形装置36で同時に造形する処理)する場合(造形形態)とで、造形時間が異なる。
【0040】
参考として、
図4は、同時に造形する造形物の数(体)と造形時間との関係を示す特性図である。なお、
図4では、造形物は同一形状とする。
【0041】
図4の点線Aで示す特性図は、単体造形したときの造形時間であり、当然であるが、1体の造形物の造形時間の倍数となる。
【0042】
一方、
図4の実線Bで示す特性図は、同時造形(ギャンギング)したときの造形時間であり、同時造形する数が増えるほど造形時間が二次曲線的に短縮されることがわかる。
【0043】
このように、造形時間は、造形情報、三次元造形装置36の稼働状況、及び造形形態を含む要素によって、変動する。
【0044】
そこで、本実施の形態の造形物受注管理制御装置14では、複数の三次元造形装置36を適用可能の環境下において、複数の受注(以下、ジョブという場合がある)があったとき、ジョブを何れの三次元造形装置36に割り当てるかを事前に判断し、最適なスケジュール(例えば、全てのジョブの造形終了時刻が最短となるスケジュール)を組むための管理制御(スケジュール管理制御)を構築した。
【0045】
図3は、本実施の形態に係り、造形物受注管理制御装置14の本体16(
図2参照)で実行される、受注した複数の造形を、複数の三次元造形装置36に割り当てるためのスケジュール管理制御を実行するための処理を詳細に示す機能ブロック図である。なお、
図3は、造形物受注管理制御装置14のハード構成を限定するものではない。
【0046】
図3に示す受付部50は、メディアリーダー26及び発注PC28を含む各所からの造形発注を受け付ける。造形発注は、受付部50を主体とした場合は、受注となる。
【0047】
受付部50では、各所からの発注を一括して受け付けると共に、各所からの発注に基づく、受注情報を受注管理情報作成部52へ送出する。受注管理情報作成部52は、受注情報に含まれる情報の内、造形するときの設計情報を造形時間演算部54に送出する。
【0048】
造形時間演算部54は、造形装置仕様データベース56から三次元造形装置36の仕様(スペック)を取得し、設計情報に基づき、単体で造形するときの単独造形時間aを演算する。造形装置仕様データベース56は、三次元造形装置36の造形処理制御を一括管理する造形装置管理部58によって、装置の導入、廃棄、バージョンアップ等がなされる毎に、最新の情報に更新された仕様が記憶される。
【0049】
なお、単独造形時間aは目安でよく、造形装置仕様データベース56から取得しなくても、例えば、設計情報から体積を演算し、予め定めた体積−造形時間相関図から予測するようにしてもよい。
【0050】
造形時間演算部54で演算した単独造形時間aは、受注管理情報作成部52へ送出される。
【0051】
受注管理情報作成部52では、受注情報及び単独造形時間aに基づき、ジョブとして管理するための情報を作成する。受注管理情報は、ジョブID、入稿時刻、設計情報、単独造形時間a、及び特記事項を含む。
【0052】
なお、特記事項とは、納期に関する情報(緊急依頼、造形時期指定)、造形方式や材質に関する情報等、発注側からの個別の要望や指定の総称である。
【0053】
受注管理情報作成部52は、一時格納部60に接続されており、作成した受注管理情報を一時格納部60へ送出する。一時格納部60では、当該受注管理情報を一時的に格納する。
【0054】
一時格納部60は、抽出時期判定部62に接続されており、受注管理情報を取得する毎に、受注状況情報を抽出時期判定部62へ送出する。
【0055】
抽出時期判定部62では、造形装置管理部58から三次元造形装置36の稼働状況を取得し、造形スケジュールを設定する受注管理情報を抽出する時期か否かを判定する。
【0056】
抽出時期判定部62は、抽出部64に対して、受注管理情報の抽出を指示する。
【0057】
抽出部64は、一時格納部60に接続されており、抽出時期判定部62からの抽出指示に基づき、当該一時格納部60から造形スケジュール管理対象の受注管理情報を抽出する。
【0058】
抽出部64で抽出された複数(ジョブ数J)の受注管理情報は、スケジュール作成部66及び入稿−発送期間演算部68へ送出されるようになっている。
【0059】
入稿−発送期間演算部68では、入稿待機期間情報記憶部70に記憶された入稿待機期間、及び、発送準備期間情報記憶部72に記憶された発送準備期間を考慮した入稿から発送までの期間(入稿−発送期間b)を演算し、スケジュール作成部66へ送出する。
【0060】
また、スケジュール作成部66は、造形装置管理部58から、適用可能な三次元造形装置36の数(装置数N)を取得する。これにより、スケジュール作成部66には、受注管理情報に加え、ジョブ数J、装置数N、入稿−発送期間bが入力されることになる。
【0061】
ここで、複数の三次元造形装置36(装置数N)で、複数のジョブ(ジョブ数J)の造形を実行する組み合わせは、NのJ乗(=N
J)通りである(表1参照)。なお、表1の組み合わせは、全てのジョブが全ての三次元装置36で造形可能であり、かつ極端な例として、単一の三次元造形装置36で全てのジョブを同時造形(ギャンギング)することを含む組み合わせである。表1の太線枠に示すように、装置が2台(装置数N=2)、3個のジョブ(ジョブ数J=3)の例では、スケジュールは、8通り(N
J=2
3)の組み合わせとなる。
【0062】
また、組み合わせ数は、表1の範囲に限定されるものではなく、8台以上の三次元造形装置36であってもよく、また、10以上のジョブ数であってもよい。
【0063】
【表1】
図5に示される如く、スケジュール作成部66では、全ての組み合わせのスケジュール表74(1)〜(n)を設定する。スケジュール表74は、項目74Aとしてジョブ名、項目74Bとして単独造形時間a、項目74Cとして装置(名)、項目74Dとして入稿−発送期間bが設定される。
【0064】
また、各スケジュール表74には、項目74Eとして、各ジョブにおける単独造形時間aと、入稿−発送期間bとの比率(b/a)が演算されて表記される。
【0065】
演算された各スケジュール内の全ての比率b/aは合計され、各スケジュール毎に合計比率b/a(Σ{b/a})が演算されるようになっている(項目74参照)。
【0066】
図3に示される如く、スケジュール作成部66は、選択部76に接続されている。選択部76では、スケジュール作成部66で作成された全てのスケジュール表74(1)〜(n)の項目74F(Σ{b/a})の内、最小値となるスケジュール表74(x)を選択する。なお、xは、スケジュール表74を識別するする括弧内の1〜nの内の何れかを示す。
【0067】
Σ{b/a}が最小値になるスケジュールは、全てのジョブの造形処理の終了時刻が最短時刻であることを示すものである。
【0068】
選択部76は、ジョブ割り当て部78に接続されている。ジョブ割り当て部78では、造形装置管理部58に対して、選択されたスケジュール表74(x)に基づいて、各ジョブを三次元造形装置36に割り当てる指示を行う。
【0069】
造形装置管理部58では、三次元造形装置36を制御して、スケジュール表74(x)に従い、造形処理を実行する。
【0070】
以下に本実施の形態の作用を
図6及び
図7のフローチャートに従い説明する。
【0071】
図6は、造形物受注管理制御装置14で実行されるジョブ割り当て制御の流れを示すフローチャートである。
【0072】
ステップ100では、ネットワークI/F12、メディアリーダー26、又は発注PC28から、造形物の発注(ジョブ)を受け付けたか否かが判断され、肯定判定されると、ステップ102へ移行して、受注管理情報を作成し、ステップ104へ移行する。受注管理情報は、ジョブ名(ID)、入稿時刻、設計情報、単独造形時間a、及び特記事項を含む。
【0073】
ステップ104では、ステップ102で作成された受注管理情報を一時的に格納し、ステップ106へ移行する。また、ステップ100で否定判定された場合は、ステップ106へ移行する。
【0074】
ステップ106では、受付情報を確認し、ステップ108へ移行して、スケジュール作成時期か否かを判定する。このステップ108で否定判定された場合は、スケジュール作成時期ではないと判断し、このルーチンは終了し、次のジョブの受け付けを待つ。
【0075】
また、ステップ108で肯定判定されると、スケジュール作成時期であると判断し、ステップ110へ移行する。
【0076】
ステップ110では、一時格納部60(
図3参照)から、これからスケジューリングを実行する対象となるジョブ(対象ジョブ)の受注管理情報を抽出し、次いでステップ112へ移行して、必要な情報を取得し、ステップ114へ移行する。ステップ112における、必要な情報とは、入稿時刻情報、入稿待機期間、及び発送準備期間である。
【0077】
ステップ114では、受注管理情報及び必要な情報に基づいて、各ジョブの入稿から発送までの期間(入稿−発送期間b)を演算し、ステップ116へ移行する。
【0078】
ステップ116では、必要な情報を取得し、ステップ118へ移行する。ステップ116における、必要な情報とは、装置数N、ジョブ数J、単独造形時間a、及び入稿−発送期間bである。
【0079】
ステップ118では、スケジュール表74(1)〜74(n)(
図5参照)を作成する。スケジュール表74(1)〜74(n)の数は、装置数Nとジョブ数Jとから決まるものであり、NのJ乗(=N
J)通りのスケジュール表が作成される。各スケジュール表74は、項目74Aとしてジョブ名、項目74Bとして単独造形時間a、項目74Cとして装置(名)、項目74Dとして入稿−発送期間bが書き込まれ、また、項目74Eとして、各ジョブにおける単独造形時間aと、入稿−発送期間bとの比率(b/a)が演算された結果が表記される。
【0080】
さらに、各スケジュール表74(1)〜74(n)には、項目74Fが設定されており、演算された各スケジュール内の全ての比率b/aは合計され、各スケジュール毎に合計比率b/a(Σ{b/a})が演算された結果が表記される。
【0081】
図6に示される如く、次のステップ120では、作成されたN
J通りのスケジュール表74の中から、最適スケジュール表を選択する。
【0082】
すなわち、ステップ120では、スケジュール作成部66で作成された全てのスケジュール表74(1)〜(n)の項目74F(Σ{b/a})の内、最小値となるスケジュール表74(x)を選択する。xは、スケジュール表74を識別するする括弧内の1〜nの内の何れかを示す。
【0083】
Σ{b/a}が最小値になるスケジュール表74(x)は、全てのジョブの造形処理の終了時刻が最短時刻であることを示す。
【0084】
次のステップ122では、選択されたスケジュール表74(x)に基づいて、三次元造形装置36にジョブを割り当て、次いで、ステップ124へ移行して、各三次元造形装置36に対して、ジョブ割り当てに基づく造形を指示し、このルーチンは終了する。
【0085】
図7は、三次元造形装置36における、造形実行のための制御ルーチンである。
【0086】
ステップ150では、造形指示があったか否かが判断され、否定判定された場合は、このルーチンは終了する。また、ステップ150で肯定判定されると、ステップ152へ移行して、
図6のステップ122で実行された割り当て情報を取得し、ステップ154へ移行する。
【0087】
ステップ154では、各三次元造形装置36にジョブを割り当て、次いでステップ156へ移行して各三次元造形装置36による造形の開始を指示し、ステップ158へ移行する。各三次元装置36は、それぞれ独立した駆動制御系に基づいて造形物の造形処理を実行する。
【0088】
ステップ158では、全ての三次元造形装置36での造形処理が終了したか否かが判断され、肯定判定されると、ステップ160へ移行して、造形装置管理部58が三次元造形装置36毎に造形履歴を記憶し、ステップ162へ移行する。
【0089】
ステップ162では、造形が終了した造形物の発送を手配し、このルーチンは終了する。
【0090】
なお、本実施の形態では、選択部76(
図3参照)での選択の際、全ての組み合わせ(スケジュール)の中から造形時間が最短となるスケジュールを選択するようにしたが、造形履歴を加味してスケジュールを選択するようにしてもよい。
【0091】
すなわち、
図3に示される如く、造形装置管理部58から、造形履歴を抽出して記憶する造形履歴記憶部80(
図3では点線枠で図示)を設ける。
【0092】
造形履歴記憶部80は、選択部76に接続されており、選択部76において、スケジュールを選択する場合に、履歴の中に、同一又は類似する組み合わせ(スケジュール)がある場合は、優先して選択する。この場合、選択部76での選択処理時間が短縮され、また、履歴のあるスケジュールであるため、履歴のないスケジュールを選択するよりも信頼性を高めることが可能となる。
【0093】
また、本実施の形態では、造形期間が最短となるスケジュールを選択するようにしたが、完成する造形物の高さの差が予め定めた範囲内となる組み合わせの造形計画を優先して選択対象としてもよい。造形物の高さの差が少ないほど、ギャンギングに有利となるからである。
【0094】
さらに、本実施の形態では、造形期間が最短となるスケジュールを選択するようにしたがた、特記事項として納期が指定されている場合、指定された納期の差が予め定めた範囲内のジョブが組み合わされたスケジュールを優先的に選択対象としてもよい。
【実施例】
【0095】
図8は、本実施の形態の造形物受注管理制御装置14において、特定の装置台数Nと特定のジョブ数Jの下で実行されるジョブ割り当て制御(スケジューリング)の実施例を示す。
【0096】
本実施例は、装置が2台(装置数N=2)、3個の(ジョブ数J=3)の組み合わせであり、表1に示される如く、スケジュールは、8通り(=2
3)の組み合わせとなり、
図8には、それぞれのスケジュール表74(1)〜74(8)が示されている。
【0097】
なお、
図8には、スケジュール表74(1)〜(8)の右側に対応して、造形のタイミングチャートが示されている。
【0098】
図8に示す斜線矩形枠の期間は、三次元造形装置36が前ジョブの処理中であり、入稿(黒丸点)があってもすぐに処理できない期間である。
【0099】
図8に示す白抜き矩形枠の期間は、ギャンギングを含めた造形期間である。
【0100】
一例として、スケジュール表(2)は、2ジョブを装置Aでギャンギング造形処理し、1ジョブを装置Bで単独造形処理する。このため、装置Aでは、単独造形するよりも、例えば0.9倍の時間で処理され(
図4参照)、装置Bでは単独造形時間aで処理される。
【0101】
図8にタイミングチャートにより、点線右向き三角で示す入稿待機期間、点線左向き三角で示す発送準備期間を考慮すると、入稿(黒丸点)から発送(白丸点)までの期間(入稿−発送期間b)が得られる。
【0102】
各スケジュール表74(1)〜74(8)では、各ジョブのb/aの合計(=Σ{b/a})が演算され、最小値を選択する。すなわち、
図8では、スケジュール表74(4)がb/aの合計が最小値となり(Σ{b/a}=8.1)、当該スケジュール表74(4)が選択される。すなわち、この実施例では、スケジュール表74(4)が、スケジュール表(x)となる。
【0103】
スケジュール表74(1)〜74(8)のタイミングチャートを比較しても、スケジュール表74(4)が最短で処理されることがわかる。
【解決手段】複数の三次元造形装置36を適用可能の環境下において、複数の受注(以下、ジョブという場合がある)があったとき、ジョブを何れの三次元造形装置36に割り当てるかを事前に判断し、最適なスケジュール(例えば、全てのジョブの造形終了時刻が最短となるスケジュール)を組むための管理制御(スケジュール管理制御)を行う。各スケジュール毎に合計比率b/a(Σ{b/a})が演算され、選択部76では、スケジュール作成部66で作成された全てのスケジュール表(1)〜(n)のΣ{b/a}の内、最小値となるスケジュール表(x)を選択する。