JP2002373013A

JP2002373013A - 生産スケジューリング方法、その生産スケジューリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、並びにその生産スケジューリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体

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Publication number: JP2002373013A
Application number: JP2001180223A
Authority: JP
Inventors: Kuniyoshi Takahashi; 邦芳高橋
Original assignee: ASPROVA CORP
Current assignee: ASPROVA CORP
Priority date: 2001-06-14
Filing date: 2001-06-14
Publication date: 2002-12-26
Anticipated expiration: 2021-06-14
Also published as: JP4880827B2; CN1168607C; CN1392058A

Abstract

(57)【要約】【課題】資源の詳細スケジュールを生成するときに、
オーダーの納期に間に合いながらも、資源毎にジョブが
並んで欲しい順番を極力守るようにスケジュールする。【解決手段】資源毎に異なる割付条件を設定可能な少
なくとも１つの計画パラメータをオーダー（又はロッ
ト）に対し設定する。オーダー情報が投入されると、ス
ケジューラは、各オーダーに係る品目の生産に必要とな
る工程、資源等を特定する。次いで、各資源に割り付け
可能な複数のジョブを、バックワード及び／又はフォワ
ードに割り付けて山積みし、次いで山崩しする。この複
数のジョブの山積み／山崩しの後、設定した割付条件に
従い、複数のジョブの並び順を前記資源毎に制御する。
そして、複数のジョブの並び順制御終了後に、バックワ
ードの割付及び／又はフォワードの割付を複数回繰り返
し、これによりジョブの開始時刻又は終了時刻を補正す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各オーダー又はロ
ットの対象物を生産するために必要とされる各々の資源
に対し、その生産工程に関連した複数のジョブを時間軸
方向に割り付けることにより、前記オーダー又はロット
に対応した生産計画を生成する生産スケジューリング方
法に関し、特に、多品種、多工程の生産計画を高速かつ
精度良く立案管理する目的に好適な新規な生産スケジュ
ーリング方法に関する。更に、本発明は、かかる生産ス
ケジューリング方法をコンピュータに実行させるための
プログラム、並びにその生産スケジューリング方法をコ
ンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコ
ンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】消費者ニーズが多様化するとともに商品
の寿命も短くなった現在、グローバルな競争に企業が勝
ち抜いてゆくためには、顧客からの商品の急な注文や注
文の変更に対しスピーディーな対応ができる生産計画シ
ステムの確立が要求される。

【０００３】工場における生産管理ないし生産計画のコ
ンピュータ化の始まりは、１９７０年頃から広まったＭ
ＲＰ（Material Requirements Planning）である。ＭＲ
Ｐはオーダー情報から資材の所要量を計算するための手
法で、工場の管理のコンピュータ化に非常に大きな貢献
をしてきた。ＭＲＰの発展形がＭＲＰIIである。資材所
要量計画だけでなく生産管理全体をＭＲＰの発展形で統
合化したもので、工場全体を管理する能力がある。さら
にそれを企業全体にまで範囲を広げたものが、ＥＲＰ
（Enterprise Resource Planning）である。

【０００４】ＭＲＰでは、工程間の時間を固定的なリー
ドタイムで表現する。すなわち、ＭＲＰではリードタイ
ムを１日のようなおおざっぱな単位で十分にとり、複数
のオーダーによる工程の干渉を無視してスケジュールを
立てる。このため、オーダー量の増減がスケジュール結
果、つまり、リードタイムに全く影響しない非現実的な
スケジュールが作成される。また、ＭＲＰの根本的な機
能である資材発注も必要以上に早く行うことになり、在
庫を増大させる。これは無限能力スケジューリング（無
限山積み）と呼ばれている。

【０００５】これを是正するには、各工程の加工時間を
正確な時間で登録し、機械の稼動時間をオーバーしない
ようにスケジュールを自動調整しながら計画を立案管理
する機能、すなわちＦＣＳ（Finite Capacity Scheduli
ng：有限能力スケジューリング）が必要になってくる。
現実の工場では、品目、工程の順序、各工程の製造時
間、カレンダ、段取り、原料、機械、人、金型、治具、
中間ストックの量の制御など多くの種類の制約が伴う。
これらの多くの制約を同時に考えながらスケジュールを
作成するのが、ＦＣＳの基本機能である。より細かな設
定と現実上の多くの制約条件を加味してスケジュールす
ることにより、初めて現有の資源を最大限に活用し、リ
ードタイムをさらに短縮させることが可能となる。

【０００６】生産スケジューラは各機械の秒単位のスケ
ジュールを自動作成し、スケジュールの結果は、ガント
チャートでグラフィカルに表示される。例えば、あるロ
ットの製品をＪＩＴ（Just In Time）で生産する場合、
材料を複数の工程を経て機械加工し、完成した製品を検
査するまでの一連の工程において、どの機械、人員等の
資源を如何なる時間帯に割り当てるか（言い換えれば、
機械加工、検査等のジョブをどの資源に割り当てるか）
を秒単位で計算し、生産がロットの指定納期にジャスト
インタイムに終わるようなスケジュールを立案する。生
産スケジューラのガントチャート上では、ジョブと呼ば
れる複数のバーによってスケジュールの結果が表示され
る。実際の生産スケジューラではこれらジョブ数は数千
から数万になるが、最近のパーソナルコンピュータの能
力によれば、数分程度で全体のスケジュールが完了す
る。これにより、顧客からの注文があったときに、納期
回答を正確にスピーディーに行うことができる。

【０００７】一般的には、製品毎・工程毎に作業を担当
できる機械やラインが複数存在し、各機械によって作業
スピードは異なる。しかしながら、製品毎・工程毎に担
当する機械を複数登録でき、かつ機械毎の作業の標準時
間を登録可能な生産管理システムはまだ少ない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の生産
スケジューラでは、計画立案を制御するための計画パラ
メータは稼働率重視、納期重視など大雑把な指定方法し
か設定できず、計画全体として納期重視、稼働率重視等
の優先要素を考慮しているにすぎなかった。従って、現
実の工場の製造現場では「この資源は、段取りを最小に
して、この資源は色の薄いものから濃いものの順番に並
べる」など各資源に対して、細かい品目の並び順に制御
が必要であるが、従来の生産スケジューラでは実現でき
ない。また、ジョブの並び順を資源毎に指定できないた
め、例えば、ある資源は段取り時間最小化を目的とし、
別の資源は色が薄いものから濃い物の順でジョブを並べ
ることを目的として、というような割付の制御は不可能
である。

【０００９】また、ジョブの並び順を指定する場合に、
第１優先は「納期」、第２優先は「段取り時間」など優
先する決定要素で指定する方法と、加重平均のような重
み付けで決める方法が公知である。製造現場でジョブの
優先順を考える時、決定要素に従った優先順で指定した
い場合と、重み付けで加重平均した評価値で評価して割
り付けたい場合の両方があるが、優先順位法と加重平均
法の両方の機能を併せ持った方式の生産スケジューラは
未だ提供されていない。

【００１０】周知のとおり、スケジューリングには、先
頭工程が指定されたＥＳＴ（Earliest Start Time ：最
早開始時刻）で始まり、順に後工程を割り付けていき、
左詰めなスケジュールができる、フォワード・スケジュ
ーリングと、最終工程が指定されたＬＥＴ（Latest End
Time ：最遅終了時刻）すなわち納期に完了するように
割り付き、順に前工程を割り付けていき、右詰めなスケ
ジュールができる、バックワード・スケジューリングと
がある。ＭＲＰでは、通常、右詰オーダーの着手時刻を
決めるのに固定リードタイムで計算している。ＭＲＰII
でいうＣＲＰ（Capacity Requirement Planning：能力
所要量計画）でも、タイムバケットを用いて着手時刻を
計算している。このようにＭＲＰでは固定リードタイム
を用いているために着手時刻が必要以上に手前に来るよ
うに計画されてしまい、オーダーの着手から完了までの
期間が必要以上に長いスケジュールになってしまう。ま
た、ＣＲＰにおいても、タイムバケットを用いているた
めに、タイムバケットの精度でしか結果が得られない。

【００１１】生産スケジューリングにおけるジョブの割
付方法には様々な方法があり、(i)オーダーに着目し、
オーダー毎に、各工程のジョブを割り付けていく方法、
(ii)資源に着目し、資源毎にその資源に割付可能なジョ
ブを割り付けていく方法、(iii) 遺伝的アルゴリズム、
数理計画法など汎用のアルゴリズムを適用する方法が公
知である。しかしながら、上記の各手法には、それぞれ
以下のような問題点がある。すわなち、(i) の方法で
は、オーダーの各工程での同期化や優先順位付けは簡単
であるが、資源上での品目の並び順を考慮するのが難し
い。(ii)の方法では、資源上での品目の並び順を考慮す
るのは簡単であるが、オーダー毎の同期化や優先順位付
けを考慮するのが難しい。(iii) の方法では短時間に良
い結果を安定して出すのが難しい。

【００１２】そこで、本発明は、これら従来技術の問題
点に鑑み完成されたものであって、その目的は、資源の
詳細スケジュールを生成するときに、オーダーの納期に
間に合いながらも、資源毎にジョブが並んで欲しい順番
を極力守るようにスケジュールする生産スケジューリン
グ方法を提供することにある。

【００１３】本発明の別の目的は、資源毎に細かいジョ
ブの並び順を個別に制御することが可能な生産スケジュ
ーリング方法を提供することにある。

【００１４】本発明の更に別の目的は、優先順位法と加
重平均法の両方の機能を併せ持ったジョブの並び順の指
定が可能な生産スケジューリング方法を提供することに
ある。

【００１５】本発明の更に別の目的は、従来の固定リー
ドタイム又はタイムバケットという概念によって制約さ
れない、精度の高い負荷調整が可能な生産スケジューリ
ング方法を提供することにある。

【００１６】本発明の更に別の目的は、オーダーの各工
程での同期化や優先順位付けと、資源上での品目の並び
順を同時に考慮することができる生産スケジューリング
方法を提供することにある。

【００１７】なお、本発明に係る生産スケジューリング
方法は、コンピュータに実行させるためのプログラム、
並びにその生産スケジューリング方法をコンピュータに
実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読
み取り可能な記録媒体としても提供されるものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、各オーダー又はロットの対象物を生産
するために必要とされる各々の資源に対し、その生産工
程に関連した複数のジョブを時間軸方向に割り付けるこ
とにより、前記オーダー又はロットに対応した生産計画
を生成する生産スケジューリング方法において、前記資
源毎に異なる割付条件を設定可能な少なくとも１つの計
画パラメータを前記オーダー又はロットに対し設定する
ステップと、前記資源に割り付け可能な複数のジョブを
バックワード及び／又はフォワードに割り付けて山積み
し、次いで山崩しするステップと、前記複数のジョブの
山積み／山崩しステップの後、前記割付条件に従い、複
数のジョブの並び順を前記資源毎に制御するステップと
を含むことを特徴とする。

【００１９】ここで、本発明の一つの好ましい態様にお
いては、前記計画パラメータの設定ステップは、その資
源について優先させたい複数の種類の制約にそれぞれ対
応しかつ所定の値を持つ複数の割付キーと、前記割付キ
ーの値を並び順の種類に応じて正規化するための複数の
正規化関数との中から所定の割付キーと正規化関数との
組み合わせを指定するステップと、前記指定した割付キ
ーに関し、割付キー毎に設定及び変更が可能な重みを指
定するステップとを含む。

【００２０】また、本発明の一つの好ましい態様におい
ては、前記複数のジョブの山積み／山崩しのステップ
は、資源毎に、割り付けられた複数のジョブの所要資源
量合計がその資源の能力上限を超えている時間帯を特定
するステップと、特定された時間帯に関わる各ジョブに
対して、そのジョブの割付方向とは逆の方向にジョブの
開始時刻又は終了時刻がシフトするように前記ジョブの
所要時間を引き延ばすステップとからなる。

【００２１】上記において、好ましくは、前記ジョブの
所要時間を引き延ばすステップは、前記複数のジョブが
割り付けられている時間帯における所要資源量の平均値
に応じて引き延ばすステップを含む。

【００２２】一方、本発明の一つの好ましい態様におい
ては、前記複数のジョブの並び順制御ステップは、次式
で規定される評価値をその資源に割付可能なジョブ毎に
計算することにより、基準ジョブに割り付けられるべき
１つのジョブを決定するステップを含む。

【００２３】

【数４】

【００２４】ここで、ｉは割付ルールで指定する割付キ
ーの番号，Ｘｉは割付キーの値、ＮＯＲＭｉは正規化関
数、Ｗｉは各割付キーに設定した重みである。

【００２５】本発明の一つの好ましい態様では、前記複
数のジョブの並び順制御ステップ終了後にバックワード
の割付及び／又はフォワードの割付を複数回繰り返し、
これによりジョブの開始時刻又は終了時刻を補正するこ
とを特徴とする。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を、図面に基づき説明する。図１は、本発明に係る生
産スケジューリング方法を使用した生産スケジューリン
グシステム（以下、「生産スケジューラ」という）の一
実施形態をブロック図で示している。図１において、生
産スケジューラ１は、バス１９に接続された、ＣＰＵ１
１、ＲＡＭ１２、記憶装置１３、入力装置１４、出力装
置１５、マスターＤＢ１６、オーダーＤＢ１７、及び計
画パラメータＤＢ１８を備えている。

【００２７】ＣＰＵ１１は、記憶装置１３に格納された
システムプログラムを読み出して、ＲＡＭ１２に設けら
れたワークエリアに展開して実行することにより、生産
スケジューラ１の各部の動作を制御する。特に、ＣＰＵ
１１は、入力装置１４（キーボード、マウス等）におけ
る指示入力に基づいて、記憶装置１３に格納された生産
スケジューラプログラムを読み出して実行することによ
り、後述する本発明に係る生産スケジューリング方法の
それぞれの機能を実現する。なお、出力装置１５は、Ｃ
ＲＴ、プリンター等を含むが、特にこれを限定するもの
ではない。

【００２８】マスターＤＢ１６は、品目マスター、工程
マスター、及び資源マスターのデータをそれぞれ格納す
るための複数の格納部１６１、１６２、及び１６３を有
している。品目マスター１６１は、品目コード、品目
名、品目グループ、仕様、ロット単位、単価等の情報を
含む。また、工程マスターは、工程順、工程コード、入
力品目コード、出力品目コード、必要量、重なり方法等
の情報を含む。更に、資源マスター１６３は、資源コー
ド、資源名、資源グループ、仕様、製造効率、段取り効
率等の情報を含む。

【００２９】オーダーＤＢ１７は、オーダー情報を格納
する。ここで、オーダー情報とは、例えば、「製品Ａ
を、２００１年６月３０日の１７：００までに、５００
０個納品して欲しい」という顧客のオーダーに対応して
システムに投入される、品目名（製品Ａ）、納期（２０
０１年６月３０日、１７：００）及び生産数量（５００
０個）等の情報をいう。

【００３０】計画パラメータＤＢ１８は、ディスパッチ
ングルール、ディスパッチングキー、正規化関数、及び
重みのデータをそれぞれ格納するための複数の格納部１
８１、１８２、１８３、及び１８４を有している。

【００３１】図２は、図１の生産スケジューラ１によっ
て本発明の生産スケジューリング方法を実施するときの
全体処理の一例を示すフローチャートである。本発明の
生産スケジューリング方法においては、まず、資源毎に
異なる割付条件を設定可能な少なくとも１つの計画パラ
メータをオーダー（又はロット）に対し設定する（ステ
ップＳ１０）。オーダー情報が投入されると（ステップ
Ｓ２０）、スケジューラは、各オーダーに係る品目の生
産に必要となる工程、資源等を特定する。次いで、各資
源に割り付け可能な複数のジョブを、バックワード及び
／又はフォワードに割り付けて山積みし、次いで山崩し
する（ステップＳ３０）。この複数のジョブの山積み／
山崩しステップの後、ステップＳ１０において設定した
割付条件に従い、複数のジョブの並び順を前記資源毎に
制御する（ステップＳ４０）。そして、複数のジョブの
並び順制御ステップＳ４０の終了後に、バックワードの
割付及び／又はフォワードの割付を複数回繰り返し、こ
れによりジョブの開始時刻又は終了時刻を補正する（以
上、ステップＳ５０及びＳ５１）

【００３２】図３は、ステップＳ１０における計画パラ
メータ設定の詳細ステップを示すフローチャート、図４
は、計画パラメータの設定例を示す概念図である。

【００３３】図４を参照して、本発明の生産スケジュー
リング方法においては、１つの計画４００に複数の計画
パラメータ４０１、４０２、４０３…を登録することが
できる。そして、１つの計画パラメータ４０１には、資
源ごとにディスパッチングルール（ジョブの並び順）４
２１、…を設定することができる。１つのディスパッチ
ングルールは、複数のディスパッチングキー４４０を指
定でき、各ディスパッチングキーに対して、正規化関数
に基づく正規化の方法４６０と重み４８０を指定するこ
とができる。ここで、ディスパッチングルールは、本発
明における割付ルールに、また、ディスパッチングキー
は、本発明における割付キーに、それぞれ該当する。

【００３４】次に、図３、図５、図６、図７、図８、図
９、図１０及び図１１を参照して、計画パラメータの設
定手順を具体的に説明する。ここで、図５は、計画パラ
メータ設定画面の一例を示す図、図６は、ディスパッチ
ングルールの設定画面の一例を示す図、図７は、ディス
パッチングキーの具体例を、ディスパッチングキーの値
の意義と正規化関数の選択範囲とを関連付けて示した
表、図８は、図７に示した表中、正規化関数の選択の欄
に表示した「１、２、３」について、それぞれの場合に
選択可能な正規化関数の範囲を示す表、図９は、８種類
の正規化関数について、関数ｆ（ｘ）の式の具体例を、
当該関数のグラフ及び結果の形と共に説明した図表、図
１０は、正規化関数をユーザ設定する場合の設定画面の
一例を示す図、及び、図１１は、待ち時間、空き時間及
びジョブ余裕時間として定義されるディスパッチングキ
ーの具体的意義を説明するための図である。

【００３５】まず、図５の計画パラメータ設定画面５０
０において、ある１つの資源を指定する（ステップＳ１
０１）。そして、その資源毎にディスパッチングルール
を設定する。ここでは、一例として、「混合１」という
資源について、ディスパッチングルールを設定する場合
について述べる。

【００３６】前述のとおり、本発明においては、１つの
ディスパッチングルールについて複数のディスパッチン
グキーを指定することができる。本実施の形態では、図
６に示すとおり、ディスパッチングルール設定画面６０
０においては、１つの資源についてディスパッチングキ
ー指定部６１０において８種類のディスパッチングキー
を指定することができる。

【００３７】図７は、ディスパッチングキーの具体例を
示す表である。図７には、ロット優先度、ロット納期、
ロット最早開始時刻、ロット余裕時間、ロット余裕度、
資源負荷、外注資源、資源優先度、前後ジョブ、段取り
コスト、段取り時間、待ち時間、空き時間、ジョブ余裕
時間、ジョブ製造数量、ジョブ開始時刻、ジョブ資源候
補数、品目優先度、数値仕様１〜４、仕様１〜４、品目
コード、ロットコードのそれぞれのディスパッチングキ
ーについて、そのディスパッチングキーの値の意義と、
システム上許容される正規化関数の選択範囲を表してい
る。この表に用いられている用語の意義を以下、補足説
明する。

【００３８】JobEST：ジョブ最早開始時刻 Job Earlie
st Start Time ・・・ジョブを割付可能なもっとも早い
開始時刻をいう。前工程ジョブの終了時刻、原料制約、
ロット最早開始時刻などから決まる。 JobLET：ジョブ最遅終了時刻 Job Latest End Time ・
・・ジョブを割付可能なもっとも遅い終了時刻をいう。
後工程ジョブの開始時刻、ロット最遅終了時刻などから
決まる。 JobPST：ジョブ開始時刻（推定値） Job Predicted St
art Time・・・ジョブを割り付けた結果得られる開始時
刻の予測値をいい、JobPST = MAX( JobEST ,基準ジョブ
の終了時刻 )である。JobPSTは、副資源、内段取り資
源、カレンダ等に影響を受ける。 JobPET：ジョブ終了時刻（推定値） Job Predicted En
d Time ・・・ジョブを割り付けた結果得られる開始時
刻の予測値をいい、JobPET = MIN( JobLET ,基準ジョブ
の開始時刻 )である。JobPETは、副資源、内段取り資
源、カレンダ等に影響を受ける。 JobPLST ：ジョブ推定最遅開始時刻・・・納期遅れにな
らないぎりぎりのジョブ開始時刻の推定値をいう。 JobPEET ：ジョブ推定最早終了時刻・・・先頭工程で行
き詰らないぎりぎりのジョブ終了時刻の推定値をいう。

【００３９】待ち時間・・・前後工程ジョブ間の待ち時
間をいう。理論的にはJobESTで割り付け可能であるが、
実際に割り付けるとJobPSTになってしまう。待ち時間
は、このJobPSTとJobESTの差をいう（図１１（ａ）参
照）。空き時間・・・基準ジョブの右に空く時間をいい、基準
ジョブの終了時刻と後工程のジョブの開始時刻との差で
ある（図１１（ｂ）参照）。ジョブ余裕時間・・・基準ジョブの終了時刻とJobPLST
との差をいう（図１１（ｃ）参照）。

【００４０】次に、計画パラメータの設定においては、
ディスパッチングキーと正規化関数との組み合わせを指
定する（ステップＳ１０２）。すなわち、図６に示すデ
ィスパッチングルール設定画面６００において、ディス
パッチングキー指定部６１０において所望のディスパッ
チングキーを指定すると共に、指定したディスパッチン
グキーのそれぞれについて、正規化関数指定部６２０に
おいて一つの正規化関数を指定する。この図では、「空
き時間」のディスパッチングキーに対し、「ユーザ」の
正規化関数を指定すると共に、「段取り時間」のディス
パッチングキーに対し、「小さい順」の正規化関数を指
定している。

【００４１】図８は、図７に示した、ディスパッチング
キー毎に選択可能な正規化関数の範囲を具体的に示した
表であり、１の場合は、「大きい順、小さい順」のいず
れか一方、２の場合は、「大きい順、小さい順、昇順、
降順、昇降順、近い順、同一、ユーザ（ユーザが任意に
設定する正規化関数）」のうちのいずれか一つ、３の場
合は、「同一」のみを選択することができる。

【００４２】図９は、図８に示した「大きい順、小さい
順、昇順、降順、昇降順、近い順、同一、ユーザ」とい
う８種類の正規化関数について、関数ｆ（ｘ）の式の具
体例を、関数のグラフと結果の形と共に説明した図表で
ある。ここで、ｃは定数、ｘは、「１大きい順」及び
「２小さい順」のときは、ディスパッチングキーの
値、「３昇順、４降順、５昇降順、６近い順、
７同一、８ユーザ」のときは、（現ジョブのディス
パッチングキーの値）−（基準ジョブのディスパッチン
グキーの値）である。正規化関数の具体例から明らかな
ように、正規化関数は、ディスパッチングキーの値を、
０から１までの範囲の値に変換する。

【００４３】なお、正規化関数は、ユーザが任意に設定
することもできる。図１０は、ユーザが「空き時間」の
ディスパッチングキーに関し、「８ユーザ」の正規化
関数を任意に設定する場合の表示画面の一例を示してい
る。図１０において、ユーザは、空き時間が０の場合、
正規化関数の値が１に、空き時間が０より大きい場合は
正規化関数の値が０になるようにステップ状に設定して
いる。

【００４４】次いで、各ディスパッチングキーについ
て、重みを指定する（ステップＳ１０３）。図６を再び
参照して、重みは、重み指定部６３０のスライダを左右
に移動させることにより指定することができる。この重
みは、好ましくは０から２２３までの範囲の値を取る。

【００４５】以上により、計画パラメータの要素、すな
わちディスパッチングキー及び正規化関数の組み合わせ
の指定及び重みの指定によってディスパッチングルール
の設定が完了する。図４の例は、「資源１」について、
最初の「仕様１」というディスパッチングキーに対し、
正規化関数「同一」、重みの値「３２」が指定され、第
２の「段取り時間」というディスパッチングキーに対
し、正規化関数「小さい順」、重みの値「０」が指定さ
れたことを示している。すなわち、仕様１が同一のジョ
ブを優先し、かつ、仕様１が同一（同じ品目グループ）
のジョブが複数存在する場合は、段取り時間が小さいも
のを優先する、という設定である。また、図５の例で
は、中央の表示部５１０に、「混合１」という資源につ
いて、「空き時間ゼロ優先／段取り時間最小」というデ
ィスパッチングルールが設定されたことを表している。

【００４６】本発明によれば、上記した資源毎のディス
パッチングルールの設定によって、資源毎に細かいジョ
ブの並び順を個別に制御することが可能となる。また、
複数の計画パラメータを指定可能にすることにより、計
画パラメータをいろいろ用意してスケジュール結果を比
較することができる。これにより、段取り時間の小さい
順に並べる、同一品目をまとめる、同一品目グループを
まとめる、数値的仕様(色の濃さ、処理温度、幅、長
さ、厚さなど)の順に並べるなどの指定が、資源毎に可
能となる。

【００４７】以上により、ステップＳ１０の計画パラメ
ータ設定処理が終了後、オーダーを投入する（ステップ
Ｓ２０）。そして、図２に示すステップ３０の山積み／
山崩し処理以降の処理を実行する。

【００４８】次に、図２に示すステップＳ３０の山積み
／山崩し処理について、図２及び図１２を参照して詳細
に説明する。

【００４９】まず、各オーダーをバックワードに山積み
で割り付ける（ステップＳ３０１）。このとき、同時に
資源の負荷を分散してもよい。次いで、資源毎に負荷超
過があるか調べる（ステップＳ３０２）。負荷超過とな
っている時間帯（超過時間帯）を特定する（ステップＳ
３０３）。負荷超過がある場合、超過時間帯に関わる各
ジョブに対して、そのジョブが割り付いている時間帯に
おける負荷超過の平均値を算出し（ステップＳ３０
４）、その平均値に定数（定数は通常 1.0以上の値）を
掛けることにより、Expansion Rate（引き延ばし率）を
計算する（ステップＳ３０５）。次いで、そのジョブの
占有時間（例えば製造時間）を、ExpansionRateを掛け
て引き延ばす（ステップＳ３０６）。これにより、その
ジョブの負荷量をExpansion Rateで割って小さくする。
次いで、ステップＳ３０１に戻り、もう一度山積みす
る。そして、資源毎に負荷超過があるか調べ、負荷超過
があればステップＳ３０３〜Ｓ３０６、及びＳ３０１を
繰り返す。負荷超過がなければ終了する（ステップＳ３
０２）。以上の処理は、バックワードに山積みされた状
態から時間軸方向に連続的に山崩しする処理に相当す
る。

【００５０】図１２（ａ）は、ステップＳ３０１におい
て山積みした直後の負荷超過の状態を示す図、図１２
（ｂ）は、ステップＳ３０２〜Ｓ３０５の処理により時
間軸方向に連続的に山崩しして負荷を小さくした状態を
示す図である。

【００５１】図１２（ｂ）から、処理後は、先頭工程の
ＥＳＴを推定することができる。通常、後詰オーダー
は、最終工程から先頭工程に向かって割付処理するが、
最適化を行う場合には先頭工程から最終工程に向かって
割付処理する必要がある。その場合、本実施形態のよう
に時間軸方向に連続した山崩しを行うことによって先頭
工程のＥＳＴを推定し、その時刻またはその時刻以降に
開始するように制御して後詰オーダーを先頭工程から最
終工程に向かって割付処理することが可能となり、前詰
オーダーと後詰オーダーの混在状態においても、精度の
高い負荷調整ができる。このように、本発明によれば、
従来の固定リードタイム又はタイムバケットという概念
によって制約されない、精度の高い負荷調整が可能な生
産スケジューリングが可能となっている。

【００５２】次に、図２に示すステップＳ４０の並び順
制御について、図２及び図１３を参照して詳細に説明す
る。図１３は、右方向割付の処理により並び順を制御す
る例を示した説明図である。以下、この図１３を参照
し、右方向割付の処理の例について述べる。

【００５３】図１３（ａ）を参照して、資源１にＪｏｂ
１が、資源２にＪｏｂ２がすでに割り付いている。各主
資源の最も右に割り付いているジョブを基準ジョブと呼
び、この例では、Ｊｏｂ１、Ｊｏｂ２が基準ジョブであ
る。この基準ジョブのさらに右に割り付けるジョブを、
以下のようにして決定する。今、資源１に割付可能なジ
ョブは、Ｊｏｂ３、Ｊｏｂ４、資源２に割付可能なジョ
ブは、Ｊｏｂ４、Ｊｏｂ５であり、現在、資源１と資源
２であわせて４つの候補が発生している（但し、ジョブ
の種類は、Ｊｏｂ３、Ｊｏｂ４、Ｊｏｂ５の３種類であ
る）。この４つの候補について、次の式により評価値を
計算する（ステップＳ４０１）。

【００５４】

【数５】

【００５５】ここで、i はディスパッチングルールで指
定するディスパッチングキーの番号（ｉ＝１、２、…
８）、Ｘｉはディスパッチングキーの値、ＮＯＲＭｉは
図９に具体例を示して説明した正規化関数であり、ディ
スパッチングキーの値を０から１の値に変換する。正規
化関数によって正規化された値は、生産スケジューラ内
部的には符号無し３２ビット数で表される。また、Ｗｉ
は、各ディスパッチングキーに設定した重みの値であ
り、図６に示したディスパッチングルール設定画面６０
０で設定した重みのスライダの位置により、０から２２
３の値を取る。ここで、評価値は、符号無し２５６ビッ
トの数値となる。

【００５６】数式（１）により計算した評価値を比較
し、評価値が最も高い候補のジョブを、基準ジョブの右
に割り付ける（ステップＳ４０２）。資源２へのＪｏｂ
４の評価値が最も高いとすると、結果は図１３（ｂ）の
ようになる。

【００５７】図１３（ｂ）の状態においては、資源２の
基準ジョブがＪｏｂ４となる。Ｊｏｂ４が割り付けられ
た結果、もしＪｏｂ４の後工程のジョブがあれば、それ
が新たな割付可能なジョブになる。このようにして、各
資源に割付可能なジョブについて評価値を計算し、評価
値が最も高い候補のジョブを割り付けるという処理を繰
り返すことによって、全てのジョブを右方向に割り付け
てゆく。

【００５８】上記、評価値の算定式数式（１）によれ
ば、例えば、２つのディスパッチングキーの指定に対し
て、並び順を優先順で指定したい場合、重みＷｉの差を
３２以上に設定する一方、並び順を２つのディスパッチ
ングキー間の重み付けで指定したい場合には、重みＷｉ
の差を３１以下に設定することで、優先順位法と加重平
均法の両方の機能を表現した評価式とすることができ
る。これにより、優先順位法と加重平均法の両方の機能
を併せ持ったジョブの並び順の指定が可能となる。

【００５９】更に、上記ステップＳ４０１、Ｓ４０２の
処理を行うことにより、オーダーの各工程での同期化や
優先順位付けと、資源上での品目の並び順を同時に考慮
することができる。また、実験の結果、遺伝的アルゴリ
ズム、数理計画法など汎用のアルゴリズムを適用した場
合に比較して短時間で処理が行えることがわかった。

【００６０】なお、以上は右方向割付の例について説明
したが、左方向割付のときは、右方向割付と逆の方向で
同様の処理をすればよい。また、双方向割付のときは、
前詰オーダーは右方向割付で、後詰オーダーは左方向割
付をする。このとき、左右両方に別々に資源毎の割付可
能ジョブのリストができ、それらすべての評価値を計算
して割り付けるジョブを決定することにより、双方向か
ら割り付ける。

【００６１】ここで、前記評価値の算定式において、デ
ィスパッチングキーの番号ｉは８迄に制限されるもので
はなく、１つの資源に対し設定可能なディスパッチング
キーの数に応じて拡張してもよいのは勿論である。

【００６２】次に、図２に示すステップＳ５０、Ｓ５１
のバックワード／フォワード割付の繰り返し処理につい
て、具体例を説明する。まず、右方向割付を行い、結果
をチェックして、一度計画されたスケジュール結果に調
整をかける。例えば、右詰オーダーの最終工程の終了日
時が納期に対し指定された以上離れている場合はそのオ
ーダーの先頭工程のＥＳＴを遅くし、逆に納期遅れして
いる場合にはＥＳＴを早めるなどの調整を行う。ステッ
プＳ３０の山積み／山崩しを行うと、後詰オーダーの先
頭工程のＥＳＴを推定することができるので、ここでの
処理にはそのＥＳＴを利用する。この右方向の割付を繰
り返し行う。この繰り返しは、指定した繰り返し回数の
終了等、所定の終了条件を満足することにより、又は入
力装置の操作による指示により終了させることができ
る。

【００６３】なお、右方向割付と左方向割付を交互に繰
り返すことにより、前詰オーダーを左に寄せ、後詰オー
ダーを右に寄せるように調整してもよい。

【００６４】このスケジュール結果の改良処理は、コン
ピュータを使用していない時間を利用して複数回実行さ
せることにより、いわゆる最適化のレベルを向上させる
ことができる。

【００６５】上記の実施形態においては、ステップＳ３
０の山積み／山崩しにおいてステップＳ３０１〜Ｓ３０
６により特定される時間軸方向に連続的に山崩しする処
理を行っているが、それに代えて公知の通常の山積み／
山崩しを行い、次いでステップＳ４０における並び順制
御処理を行うように変更しても良い。また、ステップＳ
５０、Ｓ５１におけるバックワード／フォワード割付処
理は、適宜省略しても良い。

【００６６】なお、本発明は、上記した実施の形態に限
定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した技術
思想の範囲内において種々の変更が可能なのはいうまで
もない。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下の如き有利な効果が得られる。

【００６８】各オーダー又はロットの対象物を生産する
ために必要とされる各々の資源に対し、その生産工程に
関連した複数のジョブを時間軸方向に割り付けることに
より、前記オーダー又はロットに対応した生産計画を生
成する生産スケジューリング方法において、前記資源毎
に異なる割付条件を設定可能な少なくとも１つの計画パ
ラメータを前記オーダー又はロットに対し設定するステ
ップと、前記資源に割り付け可能な複数のジョブをバッ
クワード及び／又はフォワードに割り付けて山積みし、
次いで山崩しするステップと、前記複数のジョブの山積
み／山崩しステップの後、前記割付条件に従い、複数の
ジョブの並び順を前記資源毎に制御するステップとを含
むことによって、資源毎に細かいジョブの並び順を個別
に制御することが可能であり、資源の詳細スケジュール
を生成するときに、オーダーの納期に間に合いながら
も、資源毎にジョブが並んで欲しい順番を極力守るよう
にスケジュールすることができる。

【００６９】また、前記計画パラメータの設定ステップ
に、その資源について優先させたい複数の種類の制約に
それぞれ対応しかつ所定の値を持つ複数の割付キーと、
前記割付キーの値を並び順の種類に応じて正規化するた
めの複数の正規化関数との中から所定の割付キーと正規
化関数との組み合わせを指定するステップと、前記指定
した割付キーに関し、割付キー毎に設定及び変更が可能
な重みを指定するステップとを含めることによって、従
来困難であった優先順位法と加重平均法の両方の機能を
併せ持ったジョブの並び順の指定が可能となる。

【００７０】更に、前記複数のジョブの山積み／山崩し
のステップを、資源毎に、割り付けられた複数のジョブ
の所要資源量合計がその資源の能力上限を超えている時
間帯を特定するステップと、特定された時間帯に関わる
各ジョブに対して、そのジョブの割付方向とは逆の方向
にジョブの開始時刻又は終了時刻がシフトするように前
記ジョブの所要時間を引き延ばすステップとから構成す
ることによって、従来の固定リードタイム又はタイムバ
ケットという概念によって制約されない、精度の高い負
荷調整が可能である。

【００７１】特に、前記複数のジョブの並び順制御ステ
ップが、所定の式に従い、評価値をその資源に割付可能
なジョブ毎に計算することにより、基準ジョブに割り付
けられるべき１つのジョブを決定するステップを含むこ
とによって、オーダーの各工程での同期化や優先順位付
けと、資源上での品目の並び順を同時に考慮したスケジ
ューリングができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る生産スケジューリング方法を使用
した生産スケジューラの一実施形態を示すブロック図で
ある。

【図２】図１の生産スケジューラによって本発明の生産
スケジューリング方法を実施するときの全体処理の一例
を示すフローチャートである。

【図３】図２のステップＳ１０における計画パラメータ
設定の詳細ステップを示すフローチャートである。

【図４】計画パラメータの設定例を示す概念図である。

【図５】計画パラメータ設定画面の一例を示す図であ
る。

【図６】ディスパッチングルールの設定画面の一例を示
す図である。

【図７】ディスパッチングキーの具体例を、ディスパッ
チングキーの値の意義と正規化関数の選択範囲とを関連
付けて示した表である。

【図８】図７に示した表中、正規化関数の選択の欄に表
示した「１、２、３」について、それぞれの場合に選択
可能な正規化関数の範囲を示す表である。

【図９】８種類の正規化関数について、関数ｆ（ｘ）の
式の具体例を、当該関数のグラフ及び結果の形と共に説
明した図表である。

【図１０】正規化関数をユーザ設定する場合の設定画面
の一例を示す図である。

【図１１】待ち時間、空き時間及びジョブ余裕時間とし
て定義されるディスパッチングキーの具体的意義を説明
するための図である。

【図１２】複数の資源の負荷状態を示す図であり、図１
２（ａ）は、図２のステップＳ３０１において山積みし
た直後の負荷超過の状態を示す図、図１２（ｂ）は、図
２のステップＳ３０２〜Ｓ３０５の処理により時間軸方
向に連続的に山崩しして負荷を小さくした状態を示す図
である。

【図１３】右方向割付の処理により並び順を制御する例
を示した説明図である。

【符号の説明】

１生産スケジューラ１１ＣＰＵ１２ＲＡＭ１３記憶装置１４入力装置１５出力装置１６マスターＤＢ１７オーダーＤＢ１８計画パラメータＤＢ４００計画４０１、４０２、４０３… 計画パラメータ４４０ディスパッチングキー４６０正規化関数４８０重み５００計画パラメータ設定画面６００ディスパッチングルール設定画面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (54)【発明の名称】生産スケジューリング方法、その生産スケジューリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、並びにその生産スケジューリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各オーダー又はロットの対象物を生産す
るために必要とされる各々の資源に対し、その生産工程
に関連した複数のジョブを時間軸方向に割り付けること
により、前記オーダー又はロットに対応した生産計画を
生成する生産スケジューリング方法において、前記資源毎に異なる割付条件を設定可能な少なくとも１
つの計画パラメータを前記オーダー又はロットに対し設
定するステップと、前記資源に割り付け可能な複数のジョブをバックワード
及び／又はフォワードに割り付けて山積みし、次いで山
崩しするステップと、前記複数のジョブの山積み／山崩しステップの後、前記
割付条件に従い、複数のジョブの並び順を前記資源毎に
制御するステップとを含むことを特徴とする生産スケジ
ューリング方法。
【請求項２】前記計画パラメータの設定ステップは、その資源について優先させたい複数の種類の制約にそれ
ぞれ対応しかつ所定の値を持つ複数の割付キーと、前記
割付キーの値を並び順の種類に応じて正規化するための
複数の正規化関数との中から所定の割付キーと正規化関
数との組み合わせを指定するステップと、前記指定した割付キーに関し、割付キー毎に設定及び変
更が可能な重みを指定するステップとを含むことを特徴
とする請求項１に記載の生産スケジューリング方法。
【請求項３】前記複数のジョブの山積み／山崩しのス
テップは、資源毎に、割り付けられた複数のジョブの所要資源量合
計がその資源の能力上限を超えている時間帯を特定する
ステップと、特定された時間帯に関わる各ジョブに対して、そのジョ
ブの割付方向とは逆の方向にジョブの開始時刻又は終了
時刻がシフトするように前記ジョブの所要時間を引き延
ばすステップとからなることを特徴とする請求項１又は
２に記載の生産スケジューリング方法。
【請求項４】前記ジョブの所要時間を引き延ばすステ
ップは、前記複数のジョブが割り付けられている時間帯
における所要資源量の平均値に応じて引き延ばすステッ
プを含むことを特徴とする請求項３に記載の生産スケジ
ューリング方法。
【請求項５】前記複数のジョブの並び順制御ステップ
は、次式で規定される評価値をその資源に割付可能なジ
ョブ毎に計算することにより、基準ジョブに割り付けら
れるべき１つのジョブを決定するステップを含むことを
特徴とする請求項１に記載の生産スケジューリング方
法。【数１】ここで、ｉは割付ルールで指定する割付キーの番号，Ｘ
ｉは割付キーの値、ＮＯＲＭｉは正規化関数、Ｗｉは各
割付キーに設定した重みである。
【請求項６】前記複数のジョブの並び順制御ステップ
終了後にバックワードの割付及び／又はフォワードの割
付を複数回繰り返し、これによりジョブの開始時刻又は
終了時刻を補正することを特徴とする請求項１乃至５の
いずれかに記載の生産スケジューリング方法。
【請求項７】各オーダー又はロットの対象物を生産す
るために必要とされる各々の資源に対し、その生産工程
に関連した複数のジョブを時間軸方向に割り付けること
により、前記オーダー又はロットに対応した生産計画を
生成する生産スケジューリング方法であって前記資源毎
に異なる割付条件を設定可能な少なくとも１つの計画パ
ラメータを前記オーダー又はロットに対し設定するステ
ップと、前記資源に割り付け可能な複数のジョブをバックワード
及び／又はフォワードに割り付けて山積みし、次いで山
崩しするステップと、前記複数のジョブの山積み／山崩しステップの後、前記
割付条件に従い、複数のジョブの並び順を前記資源毎に
制御するステップとを含む生産スケジューリング方法
を、コンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項８】前記計画パラメータの設定ステップは、その資源について優先させたい複数の種類の制約にそれ
ぞれ対応しかつ所定の値を持つ複数の割付キーと、前記
割付キーの値を並び順の種類に応じて正規化するための
複数の正規化関数との中から所定の割付キーと正規化関
数との組み合わせを指定するステップと、前記指定した割付キーに関し、割付キー毎に設定及び変
更が可能な重みを指定するステップとを含む請求項７に
記載の生産スケジューリング方法を、コンピュータに実
行させるためのプログラム。
【請求項９】前記複数のジョブの山積み／山崩しのス
テップは、資源毎に、割り付けられた複数のジョブの所要資源量合
計がその資源の能力上限を超えている時間帯を特定する
ステップと、特定された時間帯に関わる各ジョブに対して、そのジョ
ブの割付方向とは逆の方向にジョブの開始時刻又は終了
時刻がシフトするように前記ジョブの所要時間を引き延
ばすステップとからなる請求項７又は８に記載の生産ス
ケジューリング方法を、コンピュータに実行させるため
のプログラム。
【請求項１０】前記ジョブの所要時間を引き延ばすス
テップは、前記複数のジョブが割り付けられている時間
帯における所要資源量の平均値に応じて引き延ばすステ
ップを含む請求項９に記載の生産スケジューリング方法
を、コンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１１】前記複数のジョブの並び順制御ステッ
プは、次式で規定される評価値をその資源に割付可能な
ジョブ毎に計算することにより、基準ジョブに割り付け
られるべき１つのジョブを決定するステップを含む請求
項７に記載の生産スケジューリング方法を、コンピュー
タに実行させるためのプログラム。【数２】ここで、ｉは割付ルールで指定する割付キーの番号，Ｘ
ｉは割付キーの値、ＮＯＲＭｉは正規化関数、Ｗｉは各
割付キーに設定した重みである。
【請求項１２】前記複数のジョブの並び順制御ステッ
プ終了後にバックワードの割付及び／又はフォワードの
割付を複数回繰り返し、これによりジョブの開始時刻又
は終了時刻を補正することを特徴とする請求項７乃至１
１のいずれかに記載の生産スケジューリング方法を、コ
ンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１３】各オーダー又はロットの対象物を生産
するために必要とされる各々の資源に対し、その生産工
程に関連した複数のジョブを時間軸方向に割り付けるこ
とにより、前記オーダー又はロットに対応した生産計画
を生成する生産スケジューリング方法であって前記資源
毎に異なる割付条件を設定可能な少なくとも１つの計画
パラメータを前記オーダー又はロットに対し設定するス
テップと、前記資源に割り付け可能な複数のジョブをバックワード
及び／又はフォワードに割り付けて山積みし、次いで山
崩しするステップと、前記複数のジョブの山積み／山崩しステップの後、前記
割付条件に従い、複数のジョブの並び順を前記資源毎に
制御するステップとを含む生産スケジューリング方法を
コンピュータに実行させるためのプログラムを記録し
た、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１４】前記計画パラメータの設定ステップ
は、その資源について優先させたい複数の種類の制約にそれ
ぞれ対応しかつ所定の値を持つ複数の割付キーと、前記
割付キーの値を並び順の種類に応じて正規化するための
複数の正規化関数との中から所定の割付キーと正規化関
数との組み合わせを指定するステップと、前記指定した割付キーに関し、割付キー毎に設定及び変
更が可能な重みを指定するステップとを含む請求項１３
に記載の生産スケジューリング方法をコンピュータに実
行させるためのプログラムを記録した、コンピュータ読
み取り可能な記録媒体。
【請求項１５】前記複数のジョブの山積み／山崩しの
ステップは、資源毎に、割り付けられた複数のジョブの所要資源量合
計がその資源の能力上限を超えている時間帯を特定する
ステップと、特定された時間帯に関わる各ジョブに対して、そのジョ
ブの割付方向とは逆の方向にジョブの開始時刻又は終了
時刻がシフトするように前記ジョブの所要時間を引き延
ばすステップとからなる請求項１３又は１４に記載の生
産スケジューリング方法をコンピュータに実行させるた
めのプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能
な記録媒体。
【請求項１６】前記ジョブの所要時間を引き延ばすス
テップは、前記複数のジョブが割り付けられている時間
帯における所要資源量の平均値に応じて引き延ばすステ
ップを含む請求項１５に記載の生産スケジューリング方
法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録
した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１７】前記複数のジョブの並び順制御ステッ
プは、次式で規定される評価値をその資源に割付可能な
ジョブ毎に計算することにより、基準ジョブに割り付け
られるべき１つのジョブを決定するステップを含む請求
項１３に記載の生産スケジューリング方法を、コンピュ
ータに実行させるためのプログラムを記録した、コンピ
ュータ読み取り可能な記録媒体。【数３】ここで、ｉは割付ルールで指定する割付キーの番号，Ｘ
ｉは割付キーの値、ＮＯＲＭｉは正規化関数、Ｗｉは各
割付キーに設定した重みである。
【請求項１８】前記複数のジョブの並び順制御ステッ
プ終了後にバックワードの割付及び／又はフォワードの
割付を複数回繰り返し、これによりジョブの開始時刻又
は終了時刻を補正することを特徴とする請求項１３乃至
１７のいずれかに記載の生産スケジューリング方法をコ
ンピュータに実行させるためのプログラムを記録した、
コンピュータ読み取り可能な記録媒体。