特開 2024-176608 工具交換の最適化システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176608

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】工具交換の最適化システム

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/155 20060101AFI20241212BHJP

   G05B 19/418 20060101ALI20241212BHJP

   B23Q 41/00 20060101ALI20241212BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

B23Q3/155 F

G05B19/418 Z

B23Q41/00 F

B23Q17/00 D

B23Q3/155 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023095300

(22)【出願日】2023-06-09

(71)【出願人】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】安藤 正典

(72)【発明者】

【氏名】高山 智一

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 彰一

(72)【発明者】

【氏名】平原 創

【テーマコード（参考）】

3C002

3C029

3C042

3C100

【Ｆターム（参考）】

3C002AA08

3C002BB07

3C002DD02

3C002EE03

3C002HH07

3C002KK04

3C002LL04

3C002LL05

3C029FF04

3C042RA22

3C042RA27

3C042RA29

3C042RB31

3C042RG02

3C042RG04

3C042RG08

3C042RG12

3C042RG16

3C042RH07

3C042RJ01

3C042RJ20

3C100AA22

3C100AA27

3C100AA38

3C100AA47

3C100BB13

3C100BB19

3C100BB21

(57)【要約】

【課題】加工機において、工具交換の遅れによる生産性や加工機の稼働率の悪化を防止する技術を提供する。
【解決手段】工具交換の最適化システムは、加工機と、複数の工具と、工具交換を作業者に指示する表示部と、加工機の加工スケジュールを取得する第１制御部と、を備える。加工スケジュールは、加工予定期間において、加工機における工具の使用予定期間と、作業者による工具交換を行う期間を含む作業予定期間と、の情報を含む。作業者は、使用予定期間の前に、作業予定期間に基づいて、工具交換を実施する。第１制御部は、工具についての、寿命時間と、使用実績と、に基づいて、工具交換を要するまでの期間としての寿命残時間を決定し、寿命残時間と使用予定期間に基づいて、工具の交換期限を決定し、交換期限の最も近い第１工具を含む工具の工具交換を、優先して指示する交換スケジュールを決定し、表示部に表示する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

工具交換の最適化システムであって、
複数の被加工物を加工する１以上の加工機と、
前記１以上の加工機に使用される複数の工具であって、前記工具交換の対象となる前記複数の工具と、
前記工具交換を作業者に指示する表示部と、
前記１以上の加工機の加工スケジュールを取得する第１制御部と、を備え、
前記加工スケジュールは、予め定められた加工予定期間において、
前記１以上の加工機のそれぞれの加工機における、前記複数の工具のそれぞれの工具の使用予定期間と、
前記作業者による前記工具交換を行う期間を含む作業予定期間と、の情報を少なくとも含み、
前記作業者は、前記使用予定期間の前に、前記作業予定期間に基づいて、前記工具交換を実施し、
前記第１制御部は、
前記工具についての、予め定められた寿命時間と、前記加工スケジュールから得られる使用実績と、に基づいて、前記工具交換を要するまでの期間としての寿命残時間を決定し、
前記寿命残時間が前記使用予定期間の合計時間よりも短いことを条件に、前記寿命残時間と前記使用予定期間に基づいて、前記加工予定期間における前記工具の交換期限を決定し、
前記複数の工具うち、前記交換期限の最も近い第１工具を含む１以上の工具の前記工具交換を、優先して指示する交換スケジュールを決定し、
前記表示部に前記交換スケジュールを表示する、工具交換の最適化システム。

【請求項2】

請求項１に記載の工具交換の最適化システムであって、
前記第１制御部は、前記加工スケジュールと前記交換スケジュールを並列させた状態で、前記表示部に表示する、工具交換の最適化システム。

【請求項3】

請求項２に記載の工具交換の最適化システムであって、
前記第１制御部は、前記表示部による前記交換スケジュールの表示のときに、さらに、前記工具の仕様を表示する、工具交換の最適化システム。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の工具交換の最適化システムであって、
前記１以上の加工機は、複数の加工機であり、
前記第１工具を含む１以上の工具は、前記第１工具を含む複数の工具であり、
前記第１制御部は、前記第１工具を含む複数の工具のうち、
前記第１工具を最も先に使用する第１加工機が次に使用する１以上の第２工具を、前記複数の工具のうち前記第１工具と前記第２工具以外の第３工具よりも優先する、工具交換の最適化システム。

【請求項5】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の工具交換の最適化システムであって、
前記加工スケジュールは、さらに、前記工具の使用予定頻度の情報を含み、
前記第１工具を含む１以上の工具は、前記第１工具を含む複数の工具であり、
前記第１制御部は、前記第１工具を含む複数の工具のうち、
前記工具の使用頻度の最も高い工具を含む１以上の工具を優先する、工具交換の最適化システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、工具交換の最適化システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のフレキシブル生産システムについて、例えば、特許文献１に記載されているように、加工の順番を調整する技術が存在する。フレキシブル生産システムを、以下の説明では、ＦＭＳ（Flexible Manufacturing System）ともよぶ。ＦＭＳでは、予め設定された生産計画に基づいて、セルコントローラが、搬送機を制御することで、被加工物を加工機に搬送する。特許文献１では、さらに、工具の寿命や工具の折損などにより加工機が加工不可となった場合に、セルコントローラにより、作業者に異常を警告することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６４２７８６６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

工具の寿命や工具の折損などの異常の警告を受けた場合、工具交換が必要である。しかし、複数の工具交換が必要になった場合に、作業者は、工具交換の優先順位を決める必要がある。工具交換の優先順位は、工具の寿命や工具の使用のタイミングによって判断される。さらに、複数の加工機が存在する場合、作業者は、加工機の間の優先順位も考慮する必要がある。従来、工具交換の優先順位は、作業者の判断により決められている。

【0005】

よって、作業者の経験や能力により、工具交換の遅れが生じる場合がある。したがって、生産性や加工機の稼働率の悪化が生じていた。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

【0007】

（１）本開示の第１の形態によれば、工具交換の最適化システムが提供される。工具交換の最適化システムは、複数の被加工物を加工する１以上の加工機と、前記１以上の加工機に使用される複数の工具であって、前記工具交換の対象となる前記複数の工具と、前記工具交換を作業者に指示する表示部と、前記１以上の加工機の加工スケジュールを取得する第１制御部と、を備える。前記加工スケジュールは、予め定められた加工予定期間において、前記１以上の加工機のそれぞれの加工機における、前記複数の工具のそれぞれの工具の使用予定期間と、前記作業者による前記工具交換を行う期間を含む作業予定期間と、の情報を少なくとも含む。前記作業者は、前記使用予定期間の前に、前記作業予定期間に基づいて、前記工具交換を実施する。前記第１制御部は、前記工具についての、予め定められた寿命時間と、前記加工スケジュールから得られる使用実績と、に基づいて、前記工具交換を要するまでの期間としての寿命残時間を決定し、前記寿命残時間が前記使用予定期間の合計時間よりも短いことを条件に、前記寿命残時間と前記使用予定期間に基づいて、前記加工予定期間における前記工具の交換期限を決定し、前記複数の工具うち、前記交換期限の最も近い第１工具を含む１以上の工具の前記工具交換を、優先して指示する交換スケジュールを決定し、前記表示部に前記交換スケジュールを表示する。
工具交換を要するまでの寿命残時間は、工具の使用実績としての期間から決定できる。このため、工具交換の最適化システムにおける第１制御部は、工具ごとの寿命時間と使用実績から、工具の寿命残時間を決定する。さらに、第１制御部は、今後の工具の使用予定期間を含む、加工スケジュールを取得することで、工具交換を要するまでの交換期限を決定できる。よって、第１制御部は、交換期限に基づいて優先すべき工具交換を指示できる。したがって、このような形態とすることで、本開示の工具交換の最適化システムは、作業者の経験や能力にかかわらずに工具交換を指示できるため、生産性や加工機の稼働率が悪化することを防止する。
（２）上記形態において、前記第１制御部は、前記加工スケジュールと前記交換スケジュールを並列させた状態で、前記表示部に表示する形態でもよい。このような形態とすることで、本開示の工具交換の最適化システムは、加工スケジュールと交換スケジュールを並列に表示させる。よって、作業者は、同時に両者を比較できるため、加工スケジュールを考慮した上で、工具交換の時期を容易に決定できる。
（３）上記形態において、前記第１制御部は、前記表示部による前記交換スケジュールの表示のときに、さらに、前記工具の仕様を表示する形態でもよい。このような形態とすることで、本開示の工具交換の最適化システムは、工具交換の際に、工具の仕様の確認が必要な場合に、工具交換を容易にする。
（４）上記形態において、前記１以上の加工機は、複数の加工機であり、前記第１工具を含む１以上の工具は、前記第１工具を含む複数の工具であり、前記第１制御部は、前記第１工具を含む複数の工具のうち、前記第１工具を最も先に使用する第１加工機が次に使用する１以上の第２工具を、前記複数の工具のうち前記第１工具と前記第２工具以外の第３工具よりも優先する形態でもよい。このような形態とすることで、作業者は、交換期限の最も近い第１工具の工具交換の際に、同じ加工機に使用される第２工具も工具交換できる。よって、本開示の工具交換の最適化システムは、例えば、工具交換の際に、加工機ごとに発生する工具交換に伴う準備の期間を、削減できる場合がある。
（５）上記形態において、前記加工スケジュールは、さらに、前記工具の使用予定頻度の情報を含み、前記第１工具を含む１以上の工具は、前記第１工具を含む複数の工具であり、前記第１制御部は、前記第１工具を含む複数の工具のうち、前記工具の使用頻度の最も高い工具を含む１以上の工具を優先する形態でもよい。このような形態とすることで、本開示の工具交換の最適化システムは、使用頻度の高い工具を優先して工具交換することにより、加工予定期間内に工具交換の期間を確保できなくなる可能性を低減する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態のシステムの構成を示す説明である。

【図2】制御装置の機能的構成を示すブロック図である。

【図3】加工スケジュールを示す表である。

【図4】工具交換の最適化システムの処理の工程を示すフローチャートである。

【図5】寿命残時間を示す説明図である。

【図6】交換期限と交換スケジュールを示す説明図である。

【図7】表示部の表示画面を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．システムの構成：
図１は、第１実施形態のシステムの構成を示す説明である。工具交換の最適化システム１１は、フレキシブル生産システムの構成により実現される。フレキシブル生産システムは、多品種や少量の生産に対応できる生産システムである。すなわち、フレキシブル生産システムは、あらかじめ定められた生産計画に基づいて、複数の種類の被加工物Ｗを生産する。工具交換の最適化システム１１は、フレキシブル生産システムに使用される工具１２０の交換を指示する。図１では、工具交換の最適化システム１１の構成を含む、フレキシブル生産システムの構成が図示されている。

【0010】

工具交換の最適化システム１１は、加工機１１０と、工具１２０と、表示部１３０と、パレット１４０と、パレット収納用棚１５０と、搬送装置１６０と、ローディングステーション１７０と、制御装置１８０と、を備える。

【0011】

加工機１１０は、未加工の複数の被加工物Ｗを加工する。例えば、加工機１１０は、マシニングセンタである。すなわち、加工機１１０は、複数の工具１２０を使用する。加工機１１０は、後に説明する制御装置１８０に接続されている。加工機１１０は、制御装置１８０からの指示により、加工を行う。加工機１１０は、第１加工機１１１と第２加工機１１２の２台により構成されている。

【0012】

工具１２０は、被加工物Ｗを加工するために加工機１１０に使用される。工具１２０は、例えば、ドリルやフライスなどの切削工具である。加工機１１０による加工において、複数の工具１２０が、使用される。複数の工具１２０は、第１加工機１１１と第２加工機１１２で共有される。

【0013】

工具１２０は、工具交換の最適化システム１１による工具交換の対象である。この工具交換は、作業者Ｈにより、工具１２０の状態に応じて行われる工具１２０の交換である。より具体的には、この工具交換は、工具１２０の摩耗により交換が必要となった工具１２０を対象としてる。よって、この工具交換は、被加工物Ｗに応じて、加工機１１０が自動で行う工具１２０の交換ではない。例えば、作業者Hにより、工具マガジン１１０ａに保管されている工具１２０が交換される。そして、工具マガジン１１０ａから、加工機１１０が自動で行う工具１２０の交換（ＡＴＣ：Automatic Tool Changer）によって、加工機１１０の工具主軸に取り付けられる。工具保管装置は、タレット方式などでも良い。

【0014】

工具１２０は、予め定められた寿命時間Ｄ１９０ａを有する。寿命時間Ｄ１９０ａは、摩耗により、工具１２０の寿命に達するまでの時間である。よって、工具交換は、寿命時間Ｄ１９０ａが終了する前に実施される。なお、寿命時間Ｄ１９０ａは、工具１２０が初めて使用される前に、制御装置１８０に記憶される。なお、本実施形態の説明において、「期間」は、時刻と時間を含む情報として使用する。また、「時間」は、期間の長さを表す情報として使用する。

【0015】

工具１２０には、管理用番号が設定されている。管理用番号は、工具１２０を特定するための番号である。管理用番号は、後に説明する制御装置１８０によって設定される。本実施形態の説明において、工具１２０は、第１工具１２１と第２工具１２２と第３工具１２３とより構成される。本実施形態の説明において、各工具１２０の符号を、管理用番号としても使用する。

【0016】

ローディングステーション１７０は、作業者Ｈにより、未加工の被加工物Ｗをパレット１４０に取り付ける作業および取り外す作業が行われる場所である。第１実施形態では、ローディングステーション１７０として、第１ローディングステーション１７１と第２ローディングステーション１７２の２箇所が設けられている。作業者Ｈは、それぞれのローディングステーション１７０に配置されている。

【0017】

表示部１３０は、ローディングステーション１７０における作業者Ｈに作業の指示を行う。より具体的には、表示部１３０は、未加工の被加工物Ｗをパレット１４０に取り付ける作業および取り外す作業を指示する。さらに、表示部１３０は、工具交換を作業者Ｈに指示する。表示部１３０は、例えば、モニタである。表示部１３０は、ローディングステーション１７０に設置されている。表示部１３０は、制御装置１８０に接続されている。よって、制御装置１８０からの指示により、表示部１３０は、工具交換の時期を表す情報を表示する。工具交換の時期を表す情報とは、後に説明する加工スケジュールＤ１９０ｃと交換スケジュールＤ１９０ｆである。

【0018】

パレット収納用棚１５０は、複数のパレット１４０を保管する。パレット１４０は、被加工物Ｗを固定するための台である。図１において、被加工物Ｗを載せたパレット１４０は、ハッチングされている。

【0019】

搬送装置１６０は、パレット１４０の搬送を行う。より具体的には、搬送装置１６０は、パレット収納用棚１５０と、ローディングステーション１７０と、加工機１１０と、の間でパレット１４０の入れ替えを行う。図１において、搬送装置１６０は、パレット収納用棚１５０と、ローディングステーション１７０と、加工機１１０と、それぞれの位置まで敷かれたレールＲａに沿って移動する。

【0020】

図２は、制御装置１８０の機能的構成を示すブロック図である。制御装置１８０は、フレキシブル生産システムを制御する。例えば、制御装置１８０は、セルコントローラである。より具体的には、制御装置１８０は、加工機１１０による加工や作業者Ｈによる作業に係わる情報を生成する。この情報には、加工スケジュールＤ１９０ｃが含まれる。加工スケジュールＤ１９０ｃについては、後に詳細に説明する。制御装置１８０は、加工スケジュールＤ１９０ｃに基づいて、加工を指示する。

【0021】

制御装置１８０は、加工機１１０と、表示部１３０と、搬送装置１６０と、に接続されている。制御装置１８０は、プロセッサ１８１と、ＲＯＭ１８２と、ＲＡＭ１８３と、を備える。

【0022】

プロセッサ１８１は、ＲＯＭ１８２に記憶された各種プログラムを実施することで、各部の機能を実現する。プロセッサ１８１は、ＲＡＭ１８３を使用して、処理に必要な情報の記憶を行う。プロセッサ１８１は、工具交換の最適化システム１１を制御する機能部として第１制御部１８１ａを備える。第１制御部１８１ａによる具体的な機能は、後に詳細に説明する。

【0023】

ＲＯＭ１８２は、読み出し専用の半導体メモリーであり、工具交換の最適化システム１１の制御のための制御プログラムを予め記憶している。

【0024】

ＲＡＭ１８３は、半導体メモリーであるメインメモリーと、補助記憶装置であるハードディスクもしくはソリッドステートドライブなどと、を含む。ＲＡＭ１８３は、前述の、加工機１１０による加工や作業者Ｈによる作業に係わる情報を記憶する。

【0025】

ＲＡＭ１８３において、予め、前述の寿命時間Ｄ１９０ａと、使用実績Ｄ１９０ｂと、が記憶されている。使用実績Ｄ１９０ｂは、制御装置１８０により決定された工具１２０についての、これまでの加工スケジュールＤ１９０ｃから得られる使用実績Ｄ１９０ｂである。より具体的には、使用実績Ｄ１９０ｂは、制御装置１８０により、工具１２０ごとに、これまでの加工スケジュールＤ１９０ｃに基づく期間の累積を記憶することにより、使用実績Ｄ１９０ｂとして決定された情報である。

【0026】

図３は、加工スケジュールＤ１９０ｃを示す表である。加工スケジュールＤ１９０ｃは、加工機１１０による加工や作業者Ｈによる作業の期間を表す。より具体的には、加工スケジュールＤ１９０ｃは、作業予定期間Ｄ１９０ｃａと、使用予定期間Ｄ１９０ｃｂと、を含む情報である。なお、図面において、技術の理解を容易にするため、第１ローディングステーション１７１と第２ローディングステーション１７２を、順にＬＤ１とＬＤ２として表記する。同様に、第１加工機１１１と第２加工機１１２を、順にＭＣ１とＭＣ２として表記する。なお、制御装置１８０は、周期的に加工スケジュールＤ１９０ｃを生成する。例えば、制御装置１８０は、１分ごとに加工スケジュールＤ１９０ｃを生成する。

【0027】

図３において、加工スケジュールＤ１９０ｃにおける加工予定期間は、作業者Ｈまたは加工機１１０による加工に係わる予め定められた期間である。例えば、加工予定期間は、作業者Ｈの稼働時間に基づいて決定される。作業予定期間Ｄ１９０ｃａと使用予定期間Ｄ１９０ｃｂは、加工予定期間の間に設定される。本実施形態では、技術の理解を容易にするため、加工予定期間は、１３時からの３時間に設定されている。さらに、本実施形態において、加工予定期間に基づいて設定される期間は、１５分刻みに設定されている。

【0028】

作業予定期間Ｄ１９０ｃａは、作業者Ｈによる工具交換を行う期間を含む期間である。より具体的には、作業予定期間Ｄ１９０ｃａは、ローディングステーション１７０における作業を、作業者Ｈが行う期間と、作業者Ｈが行わない期間と、表す。工具交換の作業は、ローディングステーション１７０における作業を作業者Ｈが行わない期間に行われる。すなわち、作業者Ｈは、ローディングステーション１７０における作業に空きが発生している場合に、工具交換の作業を行う。図３におけるハッチングは、ローディングステーション１７０における作業を作業者Ｈが行わない期間を示す。すなわち、作業予定期間Ｄ１９０ｃａは、加工予定期間において、複数の始期と時間の長さとの情報を含む。

【0029】

使用予定期間Ｄ１９０ｃｂは、複数の加工機１１０のそれぞれの加工機１１０における、複数の工具１２０のそれぞれの工具１２０が使用される期間を表す。すなわち、使用予定期間Ｄ１９０ｃｂは、第１加工機１１１と第２加工機１１２のそれぞれ加工機１１０によって、被加工物Ｗの加工が行われる期間でもある。図３におけるハッチングは、工具１２０が使用される期間を表す。さらに、図３では、第１工具１２１～第３工具１２３ごとの期間を表すため、各工具の符号が図示されている。すなわち、使用予定期間Ｄ１９０ｃｂは、加工予定期間において、複数の始期と時間の長さとの情報を含む。

【0030】

なお、工具１２０が使用される期間は、加工機１１０による加工にかかる期間とその準備の期間も含む期間である。すなわち、工具１２０が使用される期間においても、作業者Ｈは、工具交換を行う場合がある。加工機１１０による加工の準備とは、例えば、パレット１４０の切り替えや工具１２０の切り替えなどである。

【0031】

Ａ２．工具交換の最適化システムの処理について：
図４は、工具交換の最適化システム１１の処理の工程を示すフローチャートである。工具交換の最適化システム１１は、加工スケジュールＤ１９０ｃの取得を条件に工具交換の最適化を行う。すなわち、第１制御部１８１ａは、制御装置１８０により加工スケジュールＤ１９０ｃが生成されることにより処理を開始する。

【0032】

図４のステップＳ１１０において、第１制御部１８１ａは、加工スケジュールＤ１９０ｃを取得する。より具体的には、第１制御部１８１ａは、作業予定期間Ｄ１９０ｃａに基づいて、第１ローディングステーション１７１と第２ローディングステーション１７２における作業者Ｈが作業を行わない期間を取得する。さらに、第１制御部１８１ａは、使用予定期間Ｄ１９０ｃｂに基づいて、第１加工機１１１と第２加工機１１２のそれぞれによって、被加工物Ｗの加工が行われる期間を取得する。

【0033】

図４のステップＳ１２０において、第１制御部１８１ａは、制御装置１８０に予め記憶された複数の工具１２０のそれぞれの工具１２０についての寿命時間Ｄ１９０ａを取得する。以下の説明において、第１工具１２１～第３工具１２３の寿命時間Ｄ１９０ａを、順に寿命時間Ｄ１９１ａ～寿命時間Ｄ１９３ａと表す。例えば、第１制御部１８１ａは、第１工具１２１の寿命時間Ｄ１９１ａを取得する。同様に、以下の説明では、第１工具１２１を代表例として処理の内容を説明する。

【0034】

図４のステップＳ１３０において、第１制御部１８１ａは、制御装置１８０に予め記憶された複数の工具１２０のそれぞれの工具１２０についての使用実績Ｄ１９０ｂを取得する。以下の説明において、第１工具１２１～第３工具１２３の使用実績Ｄ１９０ｂを、順に使用実績Ｄ１９１ｂ～使用実績Ｄ１９３ｂと表す。第１制御部１８１ａは、第１工具１２１の使用実績Ｄ１９１ｂを取得する。

【0035】

図４のステップＳ１４０において、第１制御部１８１ａは、寿命時間Ｄ１９０ａと使用実績Ｄ１９０ｂとに基づいて、工具交換を要するまでの期間としての寿命残時間Ｄ１９０ｄを決定する。以下の説明において、第１工具１２１～第３工具１２３の寿命残時間Ｄ１９０ｄを、順に寿命残時間Ｄ１９１ｄ～寿命残時間Ｄ１９３ｄと表す。

【0036】

図５は、寿命残時間Ｄ１９０ｄを示す説明図である。より具体的には、第１制御部１８１ａは、寿命時間Ｄ１９０ａから使用実績Ｄ１９０ｂを引くことにより、寿命残時間Ｄ１９０ｄを算出する。図５では、第１工具１２１～第３工具１２３のそれぞれの寿命残時間Ｄ１９０ｄが例示されている。よって、第１制御部１８１ａは、第１工具１２１についての寿命残時間Ｄ１９１ｄを決定する。

【0037】

図４のステップＳ１５０において、第１制御部１８１ａは、寿命残時間Ｄ１９０ｄと使用予定期間Ｄ１９０ｃｂの合計時間との比較を行う。使用予定期間Ｄ１９０ｃｂの合計時間とは、加工予定期間における期間の長さの合計である。第１制御部１８１ａは、寿命残時間Ｄ１９０ｄが使用予定期間Ｄ１９０ｃｂの合計時間よりも短い場合に、処理をステップＳ１６０に進める。第１制御部１８１ａは、寿命残時間Ｄ１９０ｄが使用予定期間Ｄ１９０ｃｂの合計時間よりも長い場合に、処理をステップＳ１２０に進める。

【0038】

図４のステップＳ１６０において、第１制御部１８１ａは、寿命残時間Ｄ１９０ｄと使用予定期間Ｄ１９０ｃｂに基づいて、加工予定期間における工具１２０の交換期限Ｄ１９０ｅを決定する。より具体的には、第１制御部１８１ａは、使用予定期間Ｄ１９０ｃｂにおいて、寿命残時間Ｄ１９０ｄと同じ時間の長さに達する期間の直前の始期を、交換期限Ｄ１９０ｅに決定する。

【0039】

図６は、交換期限Ｄ１９０ｅと交換スケジュールＤ１９０ｆを示す説明図である。例えば、図６では、第１工具１２１についての、寿命残時間Ｄ１９１ｄと同じ時間の長さに達する期間は、１３時３０分～４５分の間としている。この場合、第１制御部１８１ａは、その直前の始期の１３時３０分を交換期限Ｄ１９０ｅに決定する。さらに、第２工具１２２について、寿命残時間Ｄ１９２ｄと同じ時間の長さに達する期間は、１４時１５分～３０分の間としている。よって、第１制御部１８１ａは、その直前の始期の１４時１５分を交換期限Ｄ１９０ｅに決定する。図６の交換期限Ｄ１９０ｅの行において、ハッチングされた範囲の終期が、各工具１２０の交換期限Ｄ１９０ｅを表す。

【0040】

交換期限Ｄ１９０ｅは、加工予定期間において、寿命残時間Ｄ１９０ｄに達するまでの時点を表す。すなわち、作業者Ｈは、複数の工具１２０のうち、交換期限Ｄ１９０ｅまでに、該当する工具１２０の交換をする必要がある。

【0041】

図４のステップＳ１７０において、第１制御部１８１ａは、複数の工具１２０のうち、交換期限Ｄ１９０ｅの決定を行っていない残りの工具１２０を確認する。第１制御部１８１ａは、残りの工具１２０がある場合に、処理をステップＳ１２０に進める。第１制御部１８１ａは、残りの工具１２０がない場合に、処理をステップＳ１８０に進める。

【0042】

図４のステップＳ１８０において、第１制御部１８１ａは、複数の工具１２０のうち、交換期限Ｄ１９０ｅの最も近い工具１２０を含む複数の工具１２０の工具交換を、優先して指示する交換スケジュールＤ１９０ｆを決定する。例えば、図６において、交換期限Ｄ１９０ｅの最も近い工具１２０は、第１工具１２１である。よって、第１制御部１８１ａは、第１工具１２１を含む工具１２０を優先して指示する。図６では、交換スケジュールＤ１９０ｆは、工具１２０ごとの交換期限Ｄ１９０ｅに基づいて、区切られている。すなわち、第１制御部１８１ａは、第１工具１２１を含む複数の工具１２０の工具交換を、加工予定期間のうち最も早い時期に指示する。

【0043】

第１制御部１８１ａは、より具体的には、交換期限Ｄ１９０ｅまでの長さに応じて、第１工具１２１を含む複数の工具１２０の優先順位を決定する。交換期限Ｄ１９０ｅまでの長さは、第１工具１２１～第３工具１２３の順に長くなる。よって、第１制御部１８１ａは、工具交換を交換期限Ｄ１９０ｅの近い工具１２０を優先するように、第１工具１２１～第３工具１２３の順に優先順位を決定する。図６の交換スケジュールＤ１９０ｆでは、上段に上がるほど、優先順位が高いことを表す。

【0044】

第１制御部１８１ａは、第１工具１２１の交換期限Ｄ１９０ｅよりも後の期間においても、同様に処理を行う。すなわち、第１制御部１８１ａは、第１工具１２１の交換期限Ｄ１９０ｅよりも後の期間において、交換期限Ｄ１９０ｅの最も近い第２工具１２２を含む複数の工具１２０の工具交換を、優先して指示する。さらに、第１制御部１８１ａは、交換期限Ｄ１９０ｅの長さに応じて、複数の工具１２０の優先順位を決定する。

【0045】

図４のステップＳ１９０において、第１制御部１８１ａは、表示部１３０に交換スケジュールＤ１９０ｆを表示する。図７は、表示部１３０の表示画面を示す説明図である。より具体的には、第１制御部１８１ａは、作業予定期間Ｄ１９０ｃａと使用予定期間Ｄ１９０ｃｂを含む加工スケジュールＤ１９０ｃと交換スケジュールＤ１９０ｆとを並列させた状態で表示する。なお、並列させた状態とは、加工スケジュールＤ１９０ｃの時系列と、交換スケジュールＤ１９０ｆの時系列と、を一致させた状態である。

【0046】

なお、図７では、作業者Ｈが作業予定期間Ｄ１９０ｃａと交換スケジュールＤ１９０ｆを容易に確認できるように、作業予定期間Ｄ１９０ｃａに隣接させて交換スケジュールＤ１９０ｆを表示させている。

【0047】

前述のように、工具交換を要するまでの寿命残時間Ｄ１９０ｄは、工具１２０の使用実績Ｄ１９０ｂとしての期間から決定できる。このため、工具交換の最適化システム１１における第１制御部１８１ａは、工具１２０ごとの寿命時間Ｄ１９１ａと使用実績Ｄ１９０ｂから、工具１２０の寿命残時間Ｄ１９０ｄを決定する。さらに、第１制御部１８１ａは、今後の工具１２０の使用予定期間Ｄ１９０ｃｂを含む、加工スケジュールＤ１９０ｃを取得することで、工具交換を要するまでの交換期限Ｄ１９０ｅを決定できる。よって、第１制御部１８１ａは、交換期限Ｄ１９０ｅに基づいて優先すべき工具交換を指示できる。したがって、このような形態とすることで、本開示の工具交換の最適化システム１１は、作業者Ｈの経験や能力にかかわらずに工具交換を指示できるため、生産性や加工機１１０の稼働率が悪化することを防止する。

【0048】

さらに、本開示の工具交換の最適化システム１１は、加工スケジュールＤ１９０ｃと交換スケジュールＤ１９０ｆを並列に表示させる。よって、作業者Ｈは、同時に両者を比較できるため、加工スケジュールＤ１９０ｃを考慮した上で、工具交換の時期を容易に決定できる。

【0049】

Ｂ．他の実施形態：
上記実施形態において、第１制御部１８１ａは、表示部１３０による交換スケジュールＤ１９０ｆの表示のときに、表示部１３０に工具１２０の仕様を表示させてもよい。例えば、第１制御部１８１ａは、制御装置１８０がマウスなどの入力部を備えることにより、作業者Ｈの指令により工具１２０の仕様を表示する。より具体的には、第１制御部１８１ａは、作業者Ｈが表示部１３０の画面上における工具番号を選択することにより、工具１２０の仕様を表示する。工具１２０の仕様とは、例えば、工具１２０の種類、サイズ、交換期限Ｄ１９０ｅの詳細な時刻などである。

【0050】

このような形態とすることで、本開示の工具交換の最適化システム１１は、工具交換の際に、工具１２０の仕様の確認が必要な場合に、工具交換を容易にする。

【0051】

Ｃ．他の実施形態：
上記実施形態において、第１制御部１８１ａは、交換期限Ｄ１９０ｅの長さに応じて、第１工具１２１を含む複数の工具１２０の優先順位を決定している。しかし、第１制御部１８１ａは、他の方法で優先順位を決定してもよい。

【0052】

Ｃ１．他の実施形態１：
第１制御部１８１ａは、交換期限Ｄ１９０ｅの最も近い第１工具１２１を含む複数の工具１２０のうち、第１工具１２１を最も先に使用する第１加工機１１１が、第１工具１２１の次に使用する第２工具１２２を、複数の工具１２０のうち、第１工具１２１と第２工具１２２以外の第３工具１２３よりも優先する。すなわち、第１制御部１８１ａは、同じ加工機１１０に使用される工具１２０を優先するように、工具交換の優先順位を決定してもよい。

【0053】

このような形態とすることで、作業者Ｈは、交換期限Ｄ１９０ｅの最も近い第１工具１２１の工具交換の際に、同じ加工機１１０に使用される第２工具１２２も工具交換できる。よって、本開示の工具交換の最適化システム１１は、例えば、工具交換の際に、加工機１１０ごとに発生する工具交換に伴う準備の期間を、削減できる場合がある。

【0054】

Ｃ２．他の実施形態２：
第１制御部１８１ａは、工具１２０の使用予定頻度に基づいて、工具交換の優先順位を決定してもよい。工具１２０の使用予定頻度は、これまでの加工スケジュールＤ１９０ｃから得られる工具１２０の使用の頻度に基づいて予め定められた、今後予定される工具１２０の使用の頻度である。例えば、１か月間の工具１２０の使用の頻度に基づいて、翌月の工具１２０の使用予定頻度が決定される。すなわち、加工スケジュールＤ１９０ｃが工具１２０の使用予定頻度も含むことにより、第１制御部１８１ａは、第１工具１２１を含む複数の工具１２０のうち、使用の頻度の最も高い工具１２０を含む複数の工具１２０を優先する。例えば、第１制御部１８１ａは、使用頻度が第１工具１２１～第３工具１２３の順に少なくなる場合、優先順位を第１工具１２１～第３工具１２３の順に決定してもよい。

【0055】

このような形態とすることで、本開示の工具交換の最適化システム１１は、使用頻度の高い工具１２０を優先して工具交換することにより、加工予定期間内に工具交換の期間を確保できなくなる可能性を低減する。

【0056】

Ｃ３．他の実施形態３：
その他の形態として、例えば、第１制御部１８１ａは、寿命時間Ｄ１９０ａの短い工具１２０の順に優先順位を決定してもよい。さらに、工具１２０の管理番号を予め工具１２０の種類や用途に応じて定めることにより、工具１２０の管理番号の順に優先順位を決定してもよい。

【0057】

Ｄ．他の実施形態：
（１）上記実施形態において、工具交換の最適化システム１１は、フレキシブル生産システムの構成により実現されている。しかし、工具交換の最適化システム１１は、加工機１１０の制御装置が第１制御部１８１ａを備えることにより、単体の加工機１１０によって実現されていてもよい。さらに、工具交換の最適化システム１１は、ＶＰＰ（Virtual Power Plant）によって実現されてもよい。ＶＰＰシステムにおいて、工具に相当する交換の対象は、蓄電池である。例えば、ＶＰＰシステムおける工具交換の最適化システムは、蓄電池が予定する出力の期間と、蓄電池における寿命残時間とに基づいて、蓄電池の交換期限および交換スケジュールを決定する。ＶＰＰシステムにおける工具交換の最適化システムでは、第１制御部１８１ａに相当する制御部は、ＶＰＰシステムを制御するクラウドサーバに設けられる。制御部は、蓄電池を管理する設備の表示部に交換スケジュールを表示することにより、作業者に交換を指示する。
（２）上記実施形態において、第１制御部１８１ａは、制御装置１８０のプロセッサ１８１における機能部である。しかし、第１制御部１８１ａは、制御装置１８０に接続された他の制御装置が備えていてもよい。例えば、第１制御部１８１ａは、制御装置１８０とは異なる汎用コンピュータにより実現されていてもよい。
（３）上記実施形態において、加工機１１０は、マシニングセンタであるが、他の工作機械でもよい。例えば、加工機１１０は、工具１２０の切り替えを自動で行わないＮＣ工作機械や、手動で操作されるせん断機などでもよい。さらに、加工機１１０は、切削工具以外を使用する工作機械でもよい。例えば、加工機１１０は、電極を工具１２０として使用する溶接機や、金型を工具１２０として使用するプレス機械などでもよい。
（４）上記実施形態において、加工機１１０として、第１加工機１１１と第２加工機１１２の２台が使用される。しかし、加工機１１０は、１以上の台数であればよい。すなわち、加工機１１０は、１台でもよいし、３台でもよい。
（５）上記実施形態において、加工予定期間に基づいて設定されている他の期間は、１５分刻みに設定されている。しかし、この他の期間は、１５分刻みに限られない。この他の期間は、１分刻みでもよいし、１秒刻みでもよい。
（６）上記実施形態において、第１制御部１８１ａは、加工スケジュールＤ１９０ｃと交換スケジュールＤ１９０ｆを並列させた状態で、表示部１３０に表示している。しかし、第１制御部１８１ａは、並列させた状態で表示していなくてもよい。すなわち、第１制御部１８１ａは、加工スケジュールＤ１９０ｃと交換スケジュールＤ１９０ｆのそれぞれの時系列が一致していない状態で、交換スケジュールＤ１９０ｆを表示していてもよい。例えば、第１制御部１８１ａは、加工スケジュールＤ１９０ｃと交換スケジュールＤ１９０ｆを異なる表示画面に表示してもよい。

【0058】

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0059】

１１…最適化システム、１１０…加工機、１１０ａ…工具マガジン、１１１…第１加工機、１１２…第２加工機、１２１…第１工具、１２２…第２工具、１２３…第３工具、１３０…表示部、１４０…パレット、１５０…パレット収納用棚、１６０…搬送装置、１７０…ローディングステーション、１７１…第１ローディングステーション、１７２…第２ローディングステーション、１８０…制御装置、１８１…プロセッサ、１８１ａ…第１制御部、１８２…ＲＯＭ、１８３…ＲＡＭ、Ｄ１９０ａ，Ｄ１９１ａ～Ｄ１９３ａ…寿命時間、Ｄ１９０ｂ，Ｄ１９１ｂ～Ｄ１９３ｂ…使用実績、Ｄ１９０ｃ…加工スケジュール、Ｄ１９０ｃａ…作業予定期間、Ｄ１９０ｃｂ…使用予定期間、Ｄ１９０ｄ，Ｄ１９１ｄ～Ｄ１９３ｄ…寿命残時間、Ｄ１９０ｅ…交換期限、Ｄ１９０ｆ…交換スケジュール、Ｈ…作業者、Ｒａ…レール、Ｗ…被加工物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】