工程と製造の構成情報 Bill of Process (BOP)

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工程と製造の構成情報 Bill of Process (BOP)

 
 

工程と製造の構成情報 Bill of Process

製造業は、競争力と収益力を高めるために、優れた製品をいち早く市場に投入することが求められています。製品開発期間の短縮に加え、生産準備と量産までの時間をより短くしなければなりません。少品種大規模生産、多品種少量生産、個別仕様受注生産などの、さまざまな生産タイプに柔軟に対応し、ムダのない素早い製造を可能にする環境を構築することが、製造業の重要な課題となっているのです。
 


​迅速なフレキシブルな製造を可能にするデジタルマニュファクチュアリングの実現に向けて、工程と製造の構成情報であるBilll of Process(BOP)を活用したソリューションをISIDは提供します。
 

 
 
次世代のものづくりを担うデジタルマニュファクチュアリングの基礎となるのが、工程と製造の構成情報Bill of Process (BOP)のマネジメントです。製品ライフサイクルマネジメントProduct Lifecycle Managemnt(PLM)と製造プロセスマネジメントManufacturing Process Managent(MPM)の統合化された環境で、製品の生産に関わるすべての情報を一元的に管理し、業務に関わるすべての人が効果的に活用することで、量産立ち上げの期間短縮、コスト削減、品質向上に貢献することが可能になります。


 
 

設計を製造に結びつける生産準備領域の活動

生産準備の領域では、様々な業務に対応するために専門的な知識と能力を有する多数の部門が連携し、複雑な業務を行っています。設計開発部門が出図する製品設計情報、CADデータ、製造属性情報などを受け取り、製品の製造のための工程全体を組み立てて、生産プロセス、設備、治工具を設計し、加工や生産に必要なデータの作成、ラインやセルの手配、組立や検査の作業指示書の作成など、膨大な量の業務を行っています。
先進的な製造企業では、3次元CADで定義された形状データと製造属性情報などを製品データ管理システム(PDM)で管理し、生産準備や製造と連携する仕組みを自社内に構築し、業務効率化を高める施策を進めています。一方で、生産準備の領域では、各業務の目的別の様々なデータ、文書、表の作成などに多種多様なアプリケーションツールが利用され、作成されたデータや文書が分散して管理されています。前後の関係が強いタスク間では、通常ダイレクトなデータ連携が実現していることは少なくありませんが、多くの製造企業では、個々のタスクの前後で業務が分断されているため、必要な情報を伝達するためにデータ変換やファイル転送の作業が多くの部門で実施されています。現実の生産の活動では、多くのタスク間での複雑な相互依存関係があります。従来の方法では、ひとつの設計変更で生じる影響をすべて正しく反映させるために、多くの関係者が関わる膨大な量の修正作業を間違いなく行うごとが必要になっています。製品の多様化に対応し、より早いより柔軟な製造をするためには、生産準備領域の業務のムリ、ムラ、ムダを取り除くことが重要な課題になっています。


製品、工程、設備、資源の情報をBOPで一括管理

これまで生産準備の領域では、CAM、DNC,ロボティクス、生産シミュレーションなどの、特定業務のアプリケーションシステムの活用が進み、加工生産の効率化や品質向上に役立てられています。ひとたび生産方式が確立された後は、CRM、ERP、MESの連携による、需要の変化に対応する適切な生産活動を効率良く行う仕組みが広く導入されています。そして、近年では、製品開発部門と製造部門の間の隙間を埋める、生産準備の前倒し検討、プロセス最適化、バーチャルな生産検証の展開を可能にするソリューションが実用のものとなり、先駆的企業での導入が進められています。 工程と製造の構成情報であるBill of Process(BOP)は、製品構成の情報、製品の生産に必要な設備情報、生産プロセスの工程情報、必要な材料や副資材のリソース情報を関連付けて管理します。製品の系列別、タイプ別、仕向別のバリエーション構成管理に加え、CAM、DNC、ロボティクス、PLCシステムのデータや、工程表、生産設備、治工具、作業指示書、帳票などの、製品の製造に関連する情報をすべてシングルソースで管理し、すべての拠点の関連部門メンバーが共有することができます。BOPを活用することで、新たな製品の量産立ち上げに際し、既存資源を最も効率良く活用する生産方法を計画し、バーチャルな環境で最適化プロセスを検証することができます。生産準備の工数削減、量産開始までの期間短縮、生産コスト低減、製品製造品質の向上に、BOPは重要な役割を担います。


 



生産準備でのBOPの活用と適用効果

設計、生産準備、製造の情報を統合し、製造プロセスのバーチャル検証と最適化を実現
  • 設計部門が定義する製品構成、設計部品表(設計BOM)、CADモデル、製品属性情報を共有
  • 設計部品表に基づいて、製造部品表、組順、加工生産プロセスを検討し、工程情報を作成
  • 工程情報に基づいて、既存設備を最も効果的に活用する加工生産ライン、セル、設備レイアウト、冶工具を設計
  • 製品CADモデル、組順、工程情報から、加工機DNC、ロボティクス、OLP、PLCの統合データを作成
  • 加工機やロボティクスのシミュレーションにより、ワーク、冶具工具、設備環境を考慮した加工プロセスを検証
  • 離散型生産プロセスシミュレーションを用い、工程全体の最適化を検討
  • 実機を用いる前に、バーチャルな環境で最適化された加工生産プロセスを検証
  • 一元管理された情報を用い、加工組立てや検査の作業標準化を実施し、仕様書、作業指示書、帳票類を効率良く作成
  • 製造現場からの改善提案や不具合対策の情報をエンジニアリング部門にフィードバックし、製品設計変更や工程プロセス修正に反映
  • 工程と製造の標準構成情報を活用し、シリーズ製品や仕向別製品の生産準備に迅速に対応
  • 各拠点の生産設備を有効に活用する適切な生産計画と設備増設計画の策定、全体の生産効率最大化


 

 

生産コストの正確な予測、適正なラインバランス

製品が生産されるまでのすべての工程を定義し、各工程に投入される部品を製品構成から抽出し、BOPに登録します。
各工程で利用する設備や治工具をBOPに登録し、必要となるリソースを把握し、全体を管理することができます。
仕掛り状態を管理するために、製造用のアセンブリを部組としてBOPに登録することができます。
BOPに登録された工程別の設備の情報から、設備稼働費用や必要な治工具を参照し、工程ラインで必要な設備費用を簡単に算出することができます。
また、工程や作業に作業時間や稼働時間を関連付けて設定することができ、各工程のラインバランスを参照して、山崩しや工程編成を検討することができます。



 

設計変更による工程修正の影響範囲を把握

部品の設計変更の発生に対応し、BOPの登録情報を参照することで、対象部品の工程の設計変更対応を検素早く討することができます。設計変更に伴う工程修正の影響が、どの設備、どの作業に及ぶのかを容易に把握し、正確に関連情報を抽出することができます。




 

生産実行システム Manufacturing Execution System(MES)との連携

​​工程に関連付けて、実際の生産に関わるすべての情報をBOPに登録して管理することができます。
ERPからの生産指示の情報に基づいて、生産対象部品の工程情報、NCコード、製造指図をBOPから抽出してMESに送信し製造現場に展開することが可能になり、ERPの情報をダイレクトに生産に連動させることができます。
設計の情報、生産準備の情報、製造に展開する情報が、BOPで一元管理され相互関連が正しく維持されていることにより、市場や顧客の要求に柔軟に対応した素早いものづくりの実現が可能になります。  



 

実際の生産工程の品質測定データや設備稼働率などの実績データをMESを介して収集し、生産シミュレーションのモデル作成や結果評価の参考情報として利用することで、バーチャル環境での生産性検証の精度向上を図ることができます。


 



 

製品タイプ別、拠点別のバリエーション生産への対応

各拠点の設備レイアウトや実績情報を収集し、製品構成と生産設備の組み合わせで、拠点に最も適した工程を検討することができます。また、製品の設計変更に伴い、どの工場の、どの工程に、どのような影響があるのかを素早く正確に把握することができます。さらに、各拠点での製造現場のライン修正の結果をフィードバックし、標準工程の見直しや、適切な生産計画の検討に反映することができます。


 


製造関連ドキュメントの作成業務効率化と品質向上

問題と課題

生産技術部門では、作業指示書や工程表などの各種製造帳票の作成に多大な作業時間がかかっていました。図面情報を検索して転記する、複数の帳票へ同じ情報を入力するなどで多くの手作業が行われ、設計変更に対応して帳票修正が繰り返し必要になります。さらに、資料作成の担当者ごとにばらつきがある、作業指示書の記載内容の差異が原因で、製造の不具合が発生していました。作業指示書や工程表などのドキュメントを、正確に効率良く作成する仕組みを作ることが重要な課題となっていました。
 

施策

このユーザー企業は、工程、作業手順、冶工具を標準化してBOPに一元管理し、標準工程を流用して新規製品の工程設計を実施するようにしました。
その結果、工程情報にばらつきがなくなり、不具合発生の件数を減少させることができました。また、BOPに登録されている情報を抽出し決められたフォーマットに転写することで、必要なドキュメントを正確に容易に出力できるようになり、重複情報の登録作業が取り除かれ、帳票作成の工数が大幅に削減されています。




BOMとBOPの一元管理による製品仕様、部品、工程の相互関係の見える化

問題と課題

製品の設計変更が頻繁に発生し、設計変更がどの工程、どの工具に影響するのかを理解することが困難な状況でした。
また、部組、小口材、治工具などの生産関連情報は、全社共通利用のBOMには登録されてなく、生産技術部門と製造部門の限られたチーム内で管理されているため、工程や製造に関わる過去機種の情報や最新の情報を全社で検索し再利用することができない状況になっていました。
 

施策

このユーザー企業では、BOMで管理されている製品仕様の情報と、BOPの部品と工程の情報と関連付けることで、各製品の仕様、関連部品、部品の工程のすべてを一括して見える化する環境を構築しました。その結果、仕様変更に際して製造側の影響を設計者がすぐに確認できるようになり、設計と生産技術の円滑なコミュニケーションを実現することができました。


 



 

製造要件を考慮した設計、ERPとMESの連携

問題と課題

製品設計段階では製造要件の検討はあまり行なわれず、製造開始後に現場の現物調整で製造性の確認や調整をしていることにより、製造要件に起因する設計変更で大きな手戻りが発生していました。また、ERPやMESに登録するマスター情報を一つずつ手入力する必要があり、生産管理の情報更新に多くの工数が必要になっていました。
 

施策

このユーザー企業では、BOPに組立標準のマスター情報を登録し、早期段階から製造要件に関するバーチャル検証を実施できる仕組みを構築しました。工程の事前検証を行うことで、製造開始後の手戻りを大幅に削減しています。また、MESの情報をBOPにフィードバックし、組立て標準の精度向上に活用しています。さらに、ERPやMESに必要な情報をBOPから抽出しデーター連携をさせることで、各種マスター情報更新の入力工数を削減することができました。



 

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