CN109074053B - 产品投入计划制定装置、产品投入计划制定方法以及记录介质 - Google Patents

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Abstract

由于不会引起信息爆炸而适当地制定产品投入计划，所以制定部对向生产线投入的多个产品中不会引起信息爆炸而能够制定产品投入计划的k个(例如，k＝12)产品的产品投入计划进行优化(S14)，并决定优化的产品投入计划中最初的n个(例如n＝1)产品的产品投入计划的采用(S16)。而且，制定部针对没有决定产品投入计划的采用的产品反复执行制定产品投入计划的处理以及决定产品投入计划的采用的处理。

Description

产品投入计划制定装置、产品投入计划制定方法以及记录 介质
技术领域
本发明涉及产品投入计划制定装置、产品投入计划制定方法以及记录介质。
背景技术
以往，在制造现场中，对一条生产线条理分明地依次投入同样的产品的大量生产已成为主流，但在最近，由于各个产品的定制性提升，所以多品种少量生产的制造现场变多。
投入到生产线的产品在推进线的同时经过多个工序制造。在各工序中，也存在线分支，并在各分支目的地设置有不同的装置的情况。因此，需要选择使各个产品进入哪个分支、以及由哪个装置进行制造。另外，各个装置中的停留时间(制造时间)也不同。这样，在生产线中，由于用于决定产品的投入时间、产品应经由的装置的要素的数量较多，所以并不容易进行优化。
此外，在专利文献1～3等中公开了与生产计划(生产时间表)的拟定、制造工序的优化等有关的技术。
专利文献1:日本特开2006－260462号公报
专利文献2:日本特开2009－258863号公报
专利文献3:日本特表2013－513166号公报
在一般的优化手法中，变更产品投入顺序等，并反复各种评价指标(例如吞吐量、装置的运行率等)的计算，并基于计算出的评价指标来决定最佳的产品投入顺序。
该情况下，由于组合数以乘方增加，所以很快就会引起信息爆炸，极难搜索最佳值。
发明内容
在一个方面，本发明的目的在于提供不会引起信息爆炸而能够适当地制定向存在分支以及合流的生产线投入的产品的产品投入计划的、产品投入计划制定装置、产品投入计划制定方法以及产品投入计划制定程序。
在一个方式中，产品投入计划制定装置是在存在分支以及合流的生产线中，制定包括多个产品向上述生产线的投入顺序以及上述多个产品各个在上述生产线内流动的路径的产品投入计划的产品投入计划制定装置，具备：优化部，对向上述生产线投入的多个产品中不会引起信息爆炸而能够制定产品投入计划的k个产品的产品投入计划进行优化；以及决定部，决定上述优化部优化的上述产品投入计划中最初的n个产品的产品投入计划的采用，其中n＜k，上述优化部针对没有被上述决定部决定上述产品投入计划的采用的产品反复执行对上述产品投入计划进行优化的处理，上述决定部反复执行上述决定的处理。
不会引起信息爆炸而能够适当地制定向存在分支以及合流的生产线投入的产品的产品投入计划。
附图说明
图1是示意性地表示一个实施方式所涉及的制造系统的结构的图。
图2是表示制造系统的图。
图3是表示服务器的硬件结构的图。
图4是表示服务器以及作业者用终端的功能的框图。
图5(a)是表示投入产品DB的数据结构的一个例子的图，图5(b)是表示产品详细信息DB的数据结构的一个例子的图。
图6是表示线路模拟器的一个例子的图。
图7是表示服务器的处理的流程图。
图8是用于对实施例进行说明的图。
图9是表示变形例的流程图。
图10是示意性地表示变形例所涉及制造系统的结构的图。
具体实施方式
以下，基于图1～图8，详细地对制造系统的一个实施方式进行说明。
在图1中示意性地示出一个实施方式所涉及的制造系统100的结构。如图1所示，本实施方式的制造系统100具备生产线70、作为产品投入计划制定装置的服务器10和作业者用终端60。生产线70、服务器10和作业者用终端60与网络80连接。
作为一个例子，生产线70如图2所示，具有属于A工序的装置(3机)、属于B工序的装置(2机)、存储器和属于C工序的装置(12机)。在各工序之间设置有传送带。传送带有分支以及合流，产品经过A工序的任意一个装置、B工序的任意一个装置、C工序的任意一个装置到达到终点。此外，在各分支中，基于产品的投入计划，生产线70可以自动地控制产品的进入方向，为分支所配置的作业者也可以基于产品的投入计划来操作产品的进入方向。此外，在各工序中，例如执行产品的组装、检查、捆包等。
返回到图1，服务器10基于预先决定的投入产品的信息、各产品的详细信息来拟定产品的投入计划。另外，服务器10将拟定出的产品的投入计划发送至生产线70或作业者用终端60。
图3示出服务器10的硬件结构。如图3所示，服务器10具备CPU(CentralProcessing Unit：中央处理器)90、ROM(Read Only Memory：只读存储器)92、RAM(RandomAccess Memory:随机存取存储器)94、存储部(此处为HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器))96、网络接口97以及可移动型存储介质用驱动器99等。这些服务器10的构成各部与总线98连接。在服务器10中，通过CPU90执行储存在ROM92或HDD96中的程序(包括产品投入计划制定程序)，或可移动型存储介质用驱动器99从可移动型存储介质91读取到的程序(包括产品投入计划制定程序)，从而实现图4所示的作为各部的功能。
图4示出服务器10的功能框图。CPU90通过执行程序而作为图4所示的制定部20、输出部24、控制部26发挥作用。此外，图4也图示出在服务器10的HDD96等中所储存的投入产品DB(database)30、产品详细信息DB32。
制定部20从投入产品DB30以及产品详细信息DB32获取信息，并基于获取到的信息来对产品投入计划进行优化。此处，对于投入产品DB30以及产品详细信息DB32，基于图5(a)、图5(b)进行说明。
如图5(a)所示，投入产品DB30是对需要向生产线70投入的产品的型号进行列表化而成的。产品详细信息DB32是储存各产品的详细的信息的数据库，如图5(b)所示，储存有在各工序中能够使各产品通过的装置的信息等。
制定部20使用简单的多品种少量生产线用模拟器(以下，称为线路模拟器)，作为用于虚拟地对在生产线70中流动的产品进行可视化并以数值的方式进行评估的求解器。
线路模拟器的简单的概念通过将生产线70分割为细小的空间，并在一个目的地的空间为空的情况下产品流入该空间这样的极简单的模型计算来执行。图6示出线路模拟器的简单的模型。图6的线路模拟器的装置数等与图2的生产线70相同。
投入到生产线的产品按照其规格在各工序的装置中停留依照规格的停留时间，并使该装置通过。此处，在线路模拟器中，重要的是对哪个指标优化什么作为优化的指标(目标函数)。在本实施方式中，例如，能够将目标函数设为吞吐时间(从投入开始到全部产品到达图6的终点为止的时间)。另外，作为目标函数，例如也能够使用向存储器的最大存储数、各工序的成本、各装置的运行率、交付期遵守率等。
另外，在本实施方式中，导入实际时间优化算法的概念，通过以下的处理来制定产品的投入计划。
(1)作为近期预测，对向生产线70投入的产品中不会发生信息爆炸(组合爆发)而仅能够制定产品的投入计划的数量(k个：例如12个)的产品的投入计划进行优化。
(2)采用优化的产品投入计划中最初的n个(例如一个)产品的产品投入计划。
(3)将已决定产品投入计划的产品除去，反复(1)、(2)的处理。
在本实施方式中，例如通过按照产品的投入间隔进行(1)、(2)的处理，从而能够基于(2)中所采用的产品投入计划而重新向生产线70投入产品。该情况下，即使有特急产品的插入，或一部分的装置发生故障，或产生错误产品等，也能够立即制定新的产品投入计划，所以有不易受到插入、故障等的外部干扰的影响这个特征。
另外，由于只要按照产品的投入间隔这个比较长的时间进行(1)、(2)的处理即可，所以能够在产品投入计划制定时，进行使用了多个目标函数的多目的优化。作为多目的优化，能够使用遗传算法、模拟退火算法。由此，与单一目的优化相比能够制定适当的产品投入计划。此外，在优化时，可以使用单一目的优化，此时，能够使用单纯形法或遗传算法。
输出部24对生产线70发送制定部20制定出的产品的投入计划，或对作业者用终端60(发送)制定部20制定出的产品的投入计划。
控制部26接收作业者从作业者用终端60输入的优化的条件等，设定优化指标，并发送至制定部20。另外，控制部26对制定部20或输出部24的处理开始时间等进行控制。
返回到图1，作业者用终端60是设置在生产线70附近的终端，为PC(PersonalComputer)、平板型终端、智能手机等。作业者用终端60具备显示器，通过对由服务器10决定的产品投入计划进行显示而辅助作业者的作业。如图4所示，作业者用终端60具有接收部40、显示部42、输入部44、发送部46。接收部40接收从服务器10的输出部24发送来的信息(产品投入计划的信息)，并发送至显示部42。显示部42对从接收部40接收到的信息(产品投入计划的信息)进行显示。输入部44获取用户输入的优化的条件、生产线70的现状(故障的有无等)的信息，并发送至发送部46。发送部46将从输入部44接收到的信息发送至服务器10的控制部。
(服务器10的产品投入计划制定处理)
接下来，按照图7的流程图，详细地对服务器10的产品投入计划制定处理进行说明。此外，在本实施方式中，对从投入某个产品到投入下一个产品前的时刻为止，创建下一个产品的投入计划的情况进行说明。
在图7的处理中，首先，在步骤S12中，制定部20设定m、k、n的值。M、k是表示产品的编号的参数，此处，设定m＝1、k＝12。另外，n是表示在一次的处理中采用产品投入计划的产品的个数的参数，此处，设定n＝1。此外，m的值通常被设定为1，但k的值也根据服务器10的处理能力、在优化中所输入的变量的数量、制约的数量、目标函数的数量等而不同。如本实施方式那样，在从投入某个产品起到投入下一个产品前的时刻为止，在创建下一个产品的投入计划的情况下，作为k，能够设为在投入下一个产品之前的时间中能够对投入计划进行优化的产品数的最大值。另外，如本实施方式那样，在从投入某个产品到投入下一个产品前的时刻为止，创建下一个产品的投入计划的情况下，n＝1。此外，从投入某个产品到投入下一个产品前的时刻为止，在创建下一个产品以及下下一个产品的投入计划的情况下，n＝2。
接下来，在步骤S14中，制定部20为未投入的第m～k个产品(1～12个的产品)设定评价函数，并进行优化。具体而言，制定部20针对图5(a)的投入产品DB30的编号1～12的产品，将向生产线70的产品投入顺序、产品投入的间隔、产品的分支信息等设为变量，将吞吐时间等设为目标函数，使用遗传算法、模拟退火算法等来决定变量，以便目标函数为最小(优化)。由此，能够对12个产品的产品投入计划进行优化。
接着，在步骤S16中，制定部20决定制定了产品投入计划的12个产品中从最初到第n个(第一个)为止的产品投入计划。该情况下，制定部20仅采用12个产品的产品投入计划中最初的第一个，放弃其它的11个产品的产品投入计划。此外，在本实施方式中，在投入下一个产品之前的期间中，步骤S14、S16的处理完成。
接下来，在步骤S18中，输出部24针对作业者用终端60或者生产线70发送在步骤S16中决定的第n个(第一个)产品投入计划的信息。例如，在对作业者用终端60发送了第一个产品投入计划的信息的情况下，该信息被显示于作业者用终端60的显示部42。作业者只要通过观察显示部42便明白使下一个产品在什么时间通过哪个装置即可，通过基于该信息来使产品移动，能够实现按照产品投入计划的制造。另外，例如，在对生产线70发送了第一个产品投入计划的信息的情况下，生产线70能够自动地切换使产品在什么时间流向哪个装置。由此，能够实现按照产品投入计划的制造。
接着，在步骤S20中，制定部20将m变更为m+n，并且将k变更为k+n。在本实施方式中，将m(＝1)变更为m+1(＝2)，将k(＝12)变更为k+1(＝13)。之后，返回到步骤S14。
制定部20若返回到步骤S14，则制定第二～十三个产品的产品投入计划，在步骤S16中，采用最初的产品的产品投入计划，放弃其它。而且，输出部24在步骤S18中将制定部20采用的下一个产品的产品投入计划发送至作业者用终端60或者生产线70。而且，制定部20将m变更为m+n，将k变更为k+n。之后，反复步骤S14～S20的处理，直到决定全部产品的产品投入计划为止。
在图7的处理中，例如在插入特急产品的情况下，制定部20在控制部26的指示下，考虑在步骤S14中插入特急产品，决定包括特急产品的k个产品投入计划即可。例如，如果以作为优化指标而提示特急产品最早到达终点的路线的方式变更优化条件，则当前产品流动，能够预测其目的地并始终提示流向哪条路线是最佳的。这样，即使有特急产品的插入，也能够灵活地决定产品投入计划。另外，在生产线70内的装置发生故障的情况下，只要在步骤S14中加上装置的故障作为制约(约束条件)来决定k个产品投入计划即可。由此，即使发生装置的故障，也能够灵活地决定产品投入计划。
(实施例)
此处，作为实施例，针对图2的生产线70如上述那样进行了产品投入计划的制定。作为本实施例中的详细的约束条件，赋予在各工序中通过哪个装置根据1日的计划而不同、限定供产品通过的装置作为条件，并考虑与现实的生产线接近的模型。另外，将各产品通过哪个装置的情况下吞吐量为最佳作为评价指标来执行优化。此外，在本实施例中，产品的顺序一直固定，仅将分支信息作为变量来进行优化。
在图8中一并示出优化前的计划和优化后的计划。在本实施例中，由于目的在于判断本次在生产线70中流动的产品流向工序A的分支中哪个装置是最佳的，所以只有使在工序B中通过固定的装置的产品流向生产线70、且在工序A中仅使用两台装置。
对工序A的分支进行优化的结果是明白优化后相对于优化前的吞吐量能够缩短26％时间。另外，从图8的优化的结果来看，获得了如下的解决方案：如果优化前，在工序A中，仅通过装置1，而优化后，也能够通过装置2，则对装置1和装置2通过产品的频率进行平均化是最佳的。另外，由于从下起2～4个产品是在工序A中流向的装置在装置2中决定，所以获得了人们通常认为之前的产品尽量通过装置1较好那样的直观的结果。
此外，在本实施方式中，包括制定部20，实现作为对产品投入计划进行优化的优化部、以及决定优化的产品投入计划中最初的n个产品的产品投入计划的采用的决定部、的功能。
如以上详细说明那样，根据本实施方式，制定部20对向存在分支或合流的生产线70投入的多个产品中不会引起信息爆炸而能够制定产品投入计划的k个(例如，k＝12)产品的产品投入计划进行优化(S14)，决定优化的产品投入计划中最初的n个(例如n＝1)产品的产品投入计划的采用(S16)。而且，制定部20针对没有决定产品投入计划的采用的产品，反复执行制定产品投入计划的处理以及决定产品投入计划的采用的处理。由此，在本实施方式中，不会引起信息爆炸而能够适当地制定向存在分支以及合流的生产线投入的产品的产品投入计划。另外，由于也能够在从向生产线70投入产品到投入下一个产品为止的期间中，决定下一个产品的产品投入计划，所以在有特急产品的插入，或有装置的故障的情况下，也能够灵活地决定适当的产品投入计划。
另外，在本实施方式中，由于制定部20通过多目的优化来对产品投入计划进行优化，所以与单目的优化的情况相比可以制定适当的产品投入计划。
另外，在本实施方式中，根据对产品投入计划进行优化的间隔(优化所需的处理时间)来决定使用一次的产品投入计划的优化结果来决定产品投入计划的采用的产品的数量(n)。由此，能够防止产生在投入产品时不存在产品投入计划这样的事态。
此外，在上述实施方式中，对与向生产线70投入产品并行地执行图7的处理，基本实时地制定下一次投入的产品的投入计划的情况进行了说明。然而，并不限于此，例如可以通过在生产线70的1日的运转结束后，开始下一日的运转前，执行图7的处理来制定下一日的产品投入计划。而且，按照制定的产品投入计划使生产线70运转，在该期间，可以执行图9的处理。
在图9的处理中，在步骤S10中，控制部26待机，直到需要变更计划为止。此处，需要变更计划是指插入特急产品的情况、由于计划产生延迟而需要重新制定的情况、装置发生故障的情况下等。控制部26能够根据从生产线70获得的信息来判断是否需要变更计划，或基于作业者向作业者用终端60的输入来判断是否需要变更计划。
在步骤S10的判断为肯定的情况下，即，需要变更计划的情况下，移至步骤S12，执行步骤S12～S20的处理。此外，在移至步骤S12时，放弃在生产线70的运转前所制定的产品投入计划
通过这样操作，即使预先制定产品投入计划，在需要变更计划时，也能够适当地变更产品投入计划。
此外，服务器10可以如上述实施方式(图1)那样拥有生产线70的公司等所管理的本地部署的方式，也可以如图10所示的制造系统200那样是云服务器的方式。图10的云服务器110获取从工厂150内的作业者用终端60经由网络180发送来的信息，并进行处理，且将处理结果提供给作业者用终端60。此外，云服务器110和工厂150的所在国可以不同。
此外，上述的处理功能能够通过计算机来实现。该情况下，提供描述处理装置应具有的功能的处理内容的程序。通过由计算机执行该程序，从而在计算机上实现上述处理功能。描述处理内容的程序能够记录于计算机可读取的记录介质(其中，除了载波之外)。
在使程序流通的情况下，例如以记录有该程序的DVD(Digital Versatile Disc：数字通用光盘)、CD－ROM(Compact Disc Read Only Memory：只读光盘)等可移动型记录介质的方式销售。另外，也能够将程序储存至服务器计算机的存储装置，并经由网络从服务器计算机向其它计算机传送该程序。
执行程序的计算机例如将可移动型记录介质中记录的程序或从服务器计算机传送的程序储存至自己的存储装置。而且，计算机从自己的存储装置读取程序，并执行按照程序的处理。此外，计算机也能够从可移动型记录介质直接读取程序，并执行按照该程序的处理。另外，计算机也能够在每次从服务器计算机传送程序时依次执行按照接受到的程序的处理。
上述的实施方式是本发明的优选的实施的例。但是，并不限于此，能够在不脱离本发明的要旨的范围内实施各种变形。
符号说明
10服务器(产品投入计划制定装置)
20制定部(优化部、决定部)
70生产线

Claims (11)

1.一种产品投入计划制定装置，是在存在分支以及合流的生产线中，制定包括多个产品向上述生产线的投入顺序以及上述多个产品各个在上述生产线内流动的路径的产品投入计划的产品投入计划制定装置，其特征在于，具备：
优化部，对向上述生产线投入的多个产品中不会引起信息爆炸而能够制定产品投入计划的k个产品的产品投入计划进行优化；以及
决定部，决定上述优化部优化的上述产品投入计划中最初的n个产品的产品投入计划的采用，其中n＜k，
上述优化部针对没有被上述决定部决定上述产品投入计划的采用的产品反复执行对上述产品投入计划进行优化的处理，上述决定部反复执行上述决定的处理。
2.根据权利要求1所述的产品投入计划制定装置，其特征在于，
上述优化部通过多目的优化对上述产品投入计划进行优化。
3.根据权利要求1所述的产品投入计划制定装置，其特征在于，
根据上述优化部对上述产品投入计划进行优化的间隔来决定上述n的值。
4.根据权利要求2所述的产品投入计划制定装置，其特征在于，
根据上述优化部对上述产品投入计划进行优化的间隔来决定上述n的值。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的产品投入计划制定装置，其特征在于，
在上述生产线中，预先准备的产品投入计划与实际的产品投入之间产品偏差的情况下或者有可能产生偏差的情况下，
上述优化部和上述决定部开始有关以后向上述生产线投入的预定的多个产品的处理。
6.一种产品投入计划制定方法，是在存在分支以及合流的生产线中，制定包括多个产品向上述生产线的投入顺序以及上述多个产品各个在上述生产线内流动的路径的产品投入计划的产品投入计划制定方法，其特征在于，
计算机执行如下的处理：
对向上述生产线投入的多个产品中不会引起信息爆炸而能够制定产品投入计划的k个产品的产品投入计划进行优化，
决定优化的上述产品投入计划中最初的n个产品的产品投入计划的采用，其中，n＜k，
针对通过上述决定的处理没有决定上述产品投入计划的采用的产品，反复执行上述优化的处理，并且反复执行上述决定的处理。
7.根据权利要求6所述的产品投入计划制定方法，其特征在于，
在上述优化的处理中，通过多目的优化对上述产品投入计划进行优化。
8.根据权利要求6所述的产品投入计划制定方法，其特征在于，
根据在上述优化的处理中对上述产品投入计划进行优化的间隔来决定上述n的值。
9.根据权利要求7所述的产品投入计划制定方法，其特征在于，
根据在上述优化的处理中对上述产品投入计划进行优化的间隔来决定上述n的值。
10.根据权利要求6～9中的任意一项所述的产品投入计划制定方法，其特征在于，
在上述生产线中，在预先准备的产品投入计划与实际的产品投入之间产生偏差的情况下或者有可能产生偏差的情况下，
针对以后向上述生产线投入的预定的多个产品开始上述优化的处理和上述决定的处理。
11.一种记录介质，存储有产品投入计划制定程序，所述产品投入计划制定程序使计算机执行如下的处理，即：在存在分支以及合流的生产线中，制定包括多个产品向上述生产线的投入顺序以及上述多个产品各个在上述生产线内流动的路径的产品投入计划，其特征在于，
使上述计算机执行如下的处理：
对向上述生产线投入的多个产品中不会引起信息爆炸而能够制定产品投入计划的k个产品的产品投入计划进行优化，
决定优化的上述产品投入计划中最初的n个产品的产品投入计划的采用，其中，n＜k，
针对通过上述决定的处理没有决定上述产品投入计划的采用的产品，反复执行上述优化的处理，并且反复执行上述决定的处理。
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