JP2003233410A - 多段階生産システムの生産管理方法 - Google Patents
多段階生産システムの生産管理方法Info
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Abstract
り生産量の変動が大きい多段階生産システムにおいて,
少ない仕掛りで需要を満たして生産することができる生
産管理方法を提供する。 【解決手段】生産計画に基づいて生産過程の各工程別に
仕掛り量の目標値を設定する手段と,生産過程の各工程
別に仕掛り量の目標値及び仕掛り量の実際値について最
終工程から逆順に各工程までの累積値を算出する手段
と,累積した仕掛り量の目標値と実際値との乖離量に応
じて各工程の生産量を制御する手段により,生産過程全
体の仕掛り量を適正値に抑えて生産する。
Description
置稼働率低下などの影響により生産量の変動が大きい多
段階生産システムにおいて,少ない仕掛りで需要を満た
して生産することができる生産管理システム,方法,及
びプログラムに関するものである。
成までに時間がかかることや歩留りの変動や装置の故障
による生産量の低下に対応するために,その生産過程に
大量の仕掛りを保持して生産を行ってきた。しかし,製
品のライフサイクルの短縮化や顧客納期の遵守といった
観点から,仕掛りを適正化し,必要とされる量をタイム
リーに生産することが要求されるようになってきた。ま
た,生産過程には工程数が非常に多く,かつ生産過程は
ジョブショップ方式のレイアウトをとっているために同
一製品が工程は異なるが同一生産装置を繰り返し何回も
通過することや,さらに品種数が非常に多いために各工
程での仕掛り量を管理すること自体が難しいという問題
があった。
4226号公報などのように,生産過程の各工程もしくは重
要工程において適正仕掛り量を維持するように生産量を
制御して仕掛り量を抑え,かつリードタイムを短縮する
方法が提案されている。
6208号公報などのように,過去の生産実績から生産量と
仕掛り量の関係を求め,要求される生産量に対する仕掛
り量を算出することにより,適正な仕掛量を設定する方
法が提案されている。
において仕掛り量を最適化しても部分的な最適化であ
り,生産過程全体を最適化することができない。例え
ば,装置の故障などによりある工程で適正仕掛り量をは
るかに超える仕掛りが生じた場合や顧客の要求により急
激な生産を行い,仕掛が適正仕掛り量をはるかに下回っ
た場合などは個々の工程で仕掛り量を適正化すると,前
者は次工程の仕掛り量が適正量を上回り,後者は前工程
の仕掛り量が適正量を下回ることになるからである。し
たがって,本発明の第1の課題としては,生産過程全体
の仕掛り量を適正化するように生産量の制御を行うこと
である。また,第2の課題としては,需要を満たして生
産を行うことができる前記仕掛り量の適正値を定量化す
ることである。
めに,本発明においては,生産計画に基づいて生産過程
の各工程別に仕掛り量の目標値を算出及び設定する手段
と,生産過程の各工程別に前記仕掛り量の目標値及び仕
掛り量の実際値のそれぞれについて最終工程から逆順に
各工程までの累積値を算出する手段と,前記累積した仕
掛り量の目標値と実際値との乖離量に応じて各工程の生
産量を制御する手段により,生産過程全体の仕掛り量を
適正値に抑えて生産することができる。また,製品の生
産過程における最終工程の生産計画量を前方の各工程の
生産時間に基づいて,順次前方の工程に展開することに
より求まる各工程における生産量と各工程の生産時間に
より各工程での仕掛り量目標値を算出する手段により需
要を満たして生産することを可能とする仕掛り量の適正
値を算出することができる。
する。半導体などの薄膜製品では,シリコンなどの基板
上に膜を形成し,その上に回路パターンを作成すること
により製品の生産を行っており,製品の機能によっては
この作業を数十層繰り返すことになる。この生産過程の
概略を半導体を例にして示したものが図2である。この
ように,工程が複数存在するだけでなく,各層を段階的
に形成していく生産過程となっている。また,この生産
過程においてはジョブショップ形式のレイアウトをとっ
ているために,各層の同一処理を行う工程は同一の設備
群に属する装置によって処理される。したがって,各装
置には複数の製品の仕掛りだけではなく,同一製品であ
っても段階(層)の異なる仕掛りが混在するために,ど
の仕掛りを生産すれば生産計画を遵守できるかを作業者
が把握することは困難となっている。
生産管理方法に基づいて生産を行うことにより,前述の
ような多段階の生産過程からなる生産システムにおいて
生産計画を遵守して生産を行うことを実現している。以
下,図1に従い,本発明の生産管理方法における生産量
の制御方式について説明する。工程定義取得部1では,
製品の生産過程,各工程の生産時間の定義情報を取得
し,格納する。また,生産計画量取得部2では前記生産
過程への投入量及び前記工程における生産量の計画値を
取得し,格納する。これらの情報を元に仕掛り量目標値
算出部3において前記生産過程の各工程における仕掛り
量目標値を算出する。なお,仕掛り量目標値に関して
は,従来技術にあるように過去の実績に基づく生産量と
仕掛り量の関係から統計的手法から算出もしくは,経験
に基づいて設定することも考えられる。この場合には,
仕掛り量目標値設定部4から前記仕掛り量目標値算出結
果を変更する機能を設定しても構わない。次に,逆累積
仕掛り量算出部5においては,前記仕掛り量目標値の算
出部3もしくは設定部4により得られる各工程における
仕掛り量目標値をもとに,前記生産過程の最終工程の仕
掛り量目標値から工程逆順に各工程までの仕掛り量目標
値の累積量を求める。以下,これを逆累積仕掛り量の目
標値とする。また,生産実績取得部6において取得した
各工程の実際の仕掛り量に対しても同様に,実際の仕掛
り量の累積量を工程別に算出し,これを逆累積仕掛り量
の実際値とする。
す。図10では,簡単に生産過程を5工程で表している
ものとする。また,これらの5工程はそれぞれ1日の生
産量が5ずつとし,各工程の仕掛り量目標値がそれぞれ
生産量の2倍の10としている。なお,簡単のためにこ
れらの5工程は図2に示したように同一装置群で処理さ
れる工程のみ,例えばフォトリソグラフィーのみを表し
ているとする。したがって,同一設備群で処理される訳
であるから各工程の生産量が均等に5では無く,例えば
工程2の生産量を10とし,工程3の生産量を0とする
ことが可能であり,またはある特定工程だけに生産量を
1日に最大25とすることも可能となる。
て目標値と実際値の乖離を把握することはできるが,例
えば生産過程全体の仕掛り量が多いかどうかなどの全体
の状況を把握することはできない。しかし,本方式のよ
うに累積量を管理することにより個々の工程での目標値
と実際値との乖離の他に,生産過程全体での仕掛り量が
目標値に対してどのような状況にあるかを把握すること
ができる。また,(生産過程全体の仕掛り量+1)が新
規に生産過程に投入される製品のリードタイムに比例す
るので,逆累積仕掛り量の目標値と実際値との差により
新規に投入する製品の納期への影響を把握することが可
能となる。
に生産量を制御する場合に,従来の技術では,個々の工
程の仕掛り量を目標値に近づけようとするために,工程
毎でみた乖離が最も大きい工程2に着目し、まず工程2
の生産量を20としたとすると装置能力により残りの生
産能力は5となり,次に工程5の仕掛り量を維持するた
めに工程4の生産量を5としたとする。しかし,この場
合の処理が終わると,工程4の仕掛り量が0,工程3の
仕掛り量が25となるために目標値を満足させることが
きない。また,この場合には工程5から製品が生産され
ないので,新規に投入する製品は生産過程全体の仕掛り
量の総和を目標値より増やすことになりリードタイムが
伸びることになるが,従来の技術では工程1の仕掛り量
を目標値に一致させるために新規に製品を投入すること
になる。したがって,図10のような場合には従来の技
術のように個々の工程で制御を行うと,全ての工程で条
件を満足することが難しくなり,全体を制御することが
困難になる場合が生じる。
の目標値と実際値との乖離量に基づき,図12から図1
5に示すように,各工程の生産量及び投入量を制御し
て,段階的に目標値と一致させる。これによりリードタ
イムを伸ばすことなく生産することが可能となる。本発
明では,これらの処理を生産量算出部7において行う。
これについて,図3の生産量算出処理フローチャートに
従い説明する。なお,以下の説明では実績値から目標値
を差し引いた場合として符号の説明を記しており,逆の
場合は前記乖離量の符号も逆になる。
り量の目標値と実績値の差分から前記逆累積仕掛り量の
乖離量を工程別に求める(図10:逆累積仕掛り量の乖
離量の欄)。ステップS2において前記乖離量が0でない
工程が存在するかどうかを判断し,該当する工程が無け
れば各工程の生産量は生産計画通りとし,処理を終了す
る。続いて,前記乖離量が0でない工程が存在する場合
にはステップS3において各工程の生産量の初期値を0と
する。次に,ステップS4において前記乖離量の絶対値の
最大値が生産能力を上回るかを調べ,上回る場合はステ
ップS5において乖離量の補正処理を行う。ここでは,
「乖離量の絶対値の最大値×補正係数2=生産能力」と
なる補正係数2を算出し,ステップS1で算出した乖離量
全てに補正係数2を乗じる。そして,ステップS6におい
て前記乖離量が負になるものが存在するかを調べる。以
下,乖離量が負のものが存在する場合についてステップS
7からステップS12までの処理を説明する。まず,ステッ
プS7において前記乖離量が負で小さい順に工程nを抽出
し(図10の例では、工程3),ステップS8において工
程n-1の生産量を算出する。例えば,図10の例では、工
程3での乖離値が負(−15)であるので、この処理に
より図12の工程2の生産量が中間値として15とな
る。ただし, ステップS7において前記乖離量が同じ場合
は工程の順序が前の工程を先に処理する。ここで,補正
係数1は各工程の生産量のばらつきが大きくなりすぎる
場合に乖離量を小さくするために乗じる係数であり,補
正係数2は前記乖離量の絶対値が生産能力を上回り生産
できないような場合に乖離量を小さくするために乗じる
係数であり,ともに1未満の値を設定すると逆累積仕掛
り量の目標値に収束する時間が長くなる。なお,本実施
例では補正係数1を1としている。この後に,ステップS
9において前記乖離量が負になるものが他に存在するか
を確認し,存在すればステップS7からステップS9の処理
を繰り返し行う。以上の処理により,図12の工程3,
4の生産量の中間値が求まる。
残量を調べ,ステップS10までの処理において生産能力を
上回る場合にはステップS11により生産量補正処理を行
う。ここでは,乖離量の絶対値の最大値から算出された
工程の生産量及び生産量0の工程を除いて各工程の生産
量を同量ずつ削減することにより,各工程の生産量の和
を生産能力以内に補正する。図12において各工程生産
量の中間値の和を求めると30となり生産能力の25を
上回るので工程2を除き,工程3,4の生産量を3ずつ
削減し,それぞれの生産量を7,2とする。その後,ス
テップS12において最終工程生産量を算出する。ここで
は,ステップS11までの処理によって生じた生産能力残
量を算出し,その生産能力残量を最終工程及び生産量0
以外の工程に均等に配分する。ただし,均等配分できな
い場合は最終工程を優先する。また,生産過程全体の仕
掛り量総和を一定とするために投入量は最終工程の生産
量と同一とする。図12を例とすると,生産能力の残量
は25−(15+7+2)より1であるので最終となる
工程5の生産量は1及び投入量も1となる。以上の処理
により,図12の生産量の決定値が各工程別に求められ
る。なお,ステップS6において前記乖離量が負となるも
のが存在しない場合は,まず,ステップS13において前
記乖離量が正で大きい順に工程nを抽出し,ステップS14
において工程nの生産量を算出する。ただし,ステップS
13において前記乖離量が同じ場合は工程の順序が後の工
程が先に処理する。そして,ステップS15において前記
乖離量が正となるものがあるかを調べ,ある場合はステ
ップS13からステップS15の処理を繰り返す。その後は,
前記のステップS10からステップS12までと同じ処理を行
う。
日の投入量と工程毎の生産量を算出し、図12の投入量
と生産量に基づいて、図10に示す仕掛り製品の生産を
行う。その生産の結果、仕掛り製品の状態は図13に示
すような数量(仕掛り量の実際値)に推移する。例え
ば、工程1では、仕掛り製品は5に1つ新たに投入され
るが、その日の生産量は0なので、5+1−0で、仕掛
り量は6となる。以下、同様に計算処理される。ここ
で、逆累積仕掛り量を計算すると図13のように算出さ
れ、図10の段階(1日の生産前)と比較しても仕掛り
量を一定に維持しながらも、乖離値が平均化されている
ことが分かる。
実施形態を実行する場合を以下に説明する。図14、1
5を例に説明する。
4のように各工程の生産量の中間値がそれぞれ工程2で
は1,工程3では4及び工程4では4となる。続いて,
ステップS10において生産能力残量は25−(1+4+
4)>0なので,ステップS12の処理を行う。ここで,
生産能力残量は16であり,最終工程の工程5を含めて
生産量0以外の工程に生産能力残量を均等配分すると
(この例では4ずつ),図14のように各工程の生産量
の決定値が工程2では5,工程3と工程4は8及び工程
5は4となる。このような演算処理により図14に示す
投入量と工程毎の生産量が算出され、当該算出結果に基
づいた生産制御を実行すると図15に示すような仕掛り
の状態となり、仕掛り量の目標値と実際値とが一致す
る。
うに制御され,逆累積仕掛り量の実際値を目標値に一致
させることが可能となる。以上のようにして、生産量算
出部7の算出した投入量と生産量に基づいて、生産指示
部8より生産指示を出力して生産を行う。以上の1から
8の機能は生産量の指示サイクルにあわせて実施し,必
要に応じて1日の生産時間内に5から8の機能を実行す
ることにより生産量の補正を行うことも可能である。
出した逆累積仕掛り量の目標値9と実績値10をそれぞ
れ工程順及び工程別にグラフ表示することにより,製品
の生産過程全体及び各工程において生産計画に対する現
在の生産進捗状況を仕掛り量により把握することができ
る。したがって,生産指示部8においてこの逆累積仕掛
り量及び乖離量の表示を行うだけでも,人手で図1の網
掛け部分を減少するように乖離量の絶対値が大きい工程
を中心に生産量を調整して生産することにより,生産計
画を遵守することも可能である。
方式及び表示方法は一製品による例を示しているが,複
数製品が混流して生産されている場合においても同様に
管理できる。一例として,図4に示す2製品について説
明する。同一設備を使用する工程は同一工程名称とし
て,製品A,Bの生産過程が図4のように表せたとする。
これらを合わせたものが,図4に示す統一生産過程と定
義する。まず,同一工程名称の工程順に生産過程を定義
し,その間に含まれる工程は自由に定義しても構わな
い。例えば,図4では工程2,工程3の順であるが工程
3,工程2の順であっても構わない。このように定義し
た統一生産過程に従い,製品A,Bそれぞれにおいて前述
のように逆累積仕掛り量の目標値及び実際値を算出す
る。そして,製品A,Bそれぞれの逆累積仕掛り量の目標
値を加えたものを統一逆累積仕掛り量の目標値とし,同
様に実際値を定義する。それから,それぞれの逆累積仕
掛り量の目標値と実際値の差分により乖離量を算出す
る。この数値例の一例を図11に示す。以上の処理は2
製品以上でも同様に処理できる。生産量の算出に関して
は,まず,前記統一逆累積仕掛り量の乖離量から比較を
行い,その後に個別製品の逆累積仕掛り量の乖離量の比
較を行うことにより前述の一製品の場合と同様に生産量
を決定することができる。また,図5は図11のデータ
を例として,製品Aの逆累積仕掛り量の目標値11と実
際値12,製品Bの逆累積仕掛り量の目標値13と実際
値14及び統一逆累積仕掛り量の目標値15と実際値1
6を表示したものである。したがって,図1と同様に,
複数製品の場合も図5を用いることにより人手で生産量
の調整を行うことができる。
して生産することを可能とする仕掛り量の目標値の算出
方法について説明する。まず,一例として,図1の工程
定義取得部1で格納されたデータより,製品の生産過程
が図6のように定義され,また,前記生産過程の各工程
の生産時間データより前記生産過程の最終工程から工程
nまでの累積生産時間がXn日,同様に工程1までの累積生
産時間がX1日及び同様に工程2までの累積生産時間がX2
日であったとする。次に,図1の生産計画量取得部2で
取得した前記生産過程の最終工程生産計画量が取得した
日を基点として図7のように表せたとする。この時,Xn
=N(日),X1=X2=N+i(日)であったとすると,図7の
関係から生産日N,N+iに対応する最終工程生産計画量Y
N,YN+iが求まる。このようにして得られる各工程に対
応する最終工程生産計画量は,最終工程生産計画量を取
得した日に各工程で要求される生産量に等しくなる。同
様にして,最終工程から各工程までの累積生産時間に基
づいて,図8に示すように各工程の生産量Znが求まる。
その時の各工程の生産量Znはそれぞれの次工程への投入
量に等しくなるので,待ち行列理論により各工程の仕掛
り量Wnは,1日の生産活動時間t,各工程の生産時間T
n,nは工程数として(式1)で表せる。 Wn = ( Zn-1 / t ) × Tn ・・・(式1) ただし,n=1の場合はZ0=投入量とする。
量の変動が激しくなる場合は,生産計画サイクルの日程
範囲内で最終工程生産計画量を平均化処理すればよい。
の他に待ち時間なども含み,各工程の生産時間の累積和
が通常の納期を設定するために用いる生産所要日数(製
品原料を新規に生産過程に投入し,最終工程を経て完成
するまでに要する日数)に等しくなるように設定してい
る。したがって,この仕掛り量Wnを目標値として生産を
行えば余分な仕掛りを持たずに,顧客納期に基づいた生
産計画,つまり需要を満たして生産することが可能とな
る。
逆累積仕掛り量の実際値が目標値から乖離することにな
り,リードタイムが伸びることになる。これを防ぐため
には計画済みの製品の投入量を減らすことになる。した
がって,予定に無い顧客の開発・試作品等の製品を受注
する時に,どれだけ他の製品のリードタイムが伸びる,
もしくは投入量を減らさなければいけないかを,逆累積
仕掛り量の実際値18に前記顧客の要求量を加算して推
定値19として目標値17とともに表すことで図9のよ
うに可視化することができる。また,工程1での逆累積
仕掛り量の目標値と推定値との乖離量が顧客の要求によ
る影響であり,この乖離量と計画済み製品の価格情報に
基づき損失利益を求め,逆累積仕掛り量の関係とあわせ
て表示することにより,顧客との価格交渉に活用するこ
とができる。もしくは,前記損失利益を引受け価格とし
てWeb等により顧客に情報を開示して販促活動に活用す
ることも可能である。
方法によれば,歩留りの変動,装置稼働率低下などの影
響により生産量の変動が大きい多段階生産システムにお
いて,生産過程全体でみて少ない仕掛りで需要を満たす
生産をすることができる。
示した表
仕掛り量を示す一例
仕掛り量を示す一例
Claims (11)
- 【請求項1】製品を多段階の生産過程において生産し,
その生産過程を管理する生産管理システムであって,生
産計画に基づいて生産過程の各工程別に仕掛り量の目標
値を算出及び設定する手段と,生産過程の各工程別に前
記仕掛り量の目標値及び仕掛り量の実際値のそれぞれに
ついて最終工程から逆順に各工程までの累積値を算出す
る手段と,前記累積した仕掛り量の目標値と実際値との
乖離量に応じて各工程の生産量を制御する手段と,を有
することを特徴とする生産管理システム。 - 【請求項2】請求項1に記載の生産管理システムにおい
て,前記累積した仕掛り量の目標値と実際値を工程順及
び各工程毎に表示する表示手段を有し,前記生産過程の
生産進捗状況を把握できることを特徴とする生産管理シ
ステム。 - 【請求項3】請求項1に記載の生産管理システムにおい
て,前記仕掛り量の目標値を算出する手段が,前記生産
過程における最終工程の生産計画量を前方の各工程の生
産時間に基づいて順次前方の工程に展開することにより
各工程の生産量を算出し,前記各工程の生産量と各工程
の生産時間に基づいて仕掛り量の目標値を算出すること
を特徴とする生産管理システム。 - 【請求項4】製品を多段階の生産過程により生産し、そ
の生産過程を管理する生産管理方法であって、 当該製品の工程毎の仕掛り量の目標値及び実際値に基づ
いて、逆累積仕掛り量の乖離量を工程毎に算出し、 前記乖離量の少なくとも1つが負である場合には、当該
工程の乖離量に対して工程毎のばらつきを減少させる補
正処理を実行することを特徴とする生産管理方法。 - 【請求項5】製品を多段階の生産過程により生産し、そ
の生産過程を管理する生産管理方法であって、 当該製品の工程毎の仕掛り量の目標値及び実際値に基づ
いて、逆累積仕掛り量の乖離量を工程毎に算出し、 前記乖離量の全てが正数の場合には、工程毎の乖離量に
対して工程毎のばらつきを減少させる補正処理を実行す
ることを特徴とする生産管理方法。 - 【請求項6】製品を多段階の生産過程により生産し、そ
の生産過程を管理する生産管理方法であって、 当該製品の工程毎の仕掛り量の目標値及び実際値に基づ
いて、逆累積仕掛り量の乖離量を工程毎に算出し、 前記乖離量の少なくとも1つが負である場合には、当該
工程の乖離量に対して工程毎のばらつきを減少させる補
正処理を実行し、 前記補正処理後の工程毎の生産量に基づく生産指示を行
うことを特徴とする生産管理方法。 - 【請求項7】製品を多段階の生産過程により生産し、そ
の生産過程を管理する生産管理方法であって、 当該製品の工程毎の仕掛り量の目標値及び実際値に基づ
いて、逆累積仕掛り量の乖離量を工程毎に算出し、 前記乖離量の全てが正数の場合には、工程毎の乖離量に
対して工程毎のばらつきを減少させる補正処理を実行
し、 前記補正処理後の工程毎の生産量に基づく生産指示を行
うことを特徴とする生産管理方法。 - 【請求項8】請求項4乃至7のいずれかに記載の生産管
理方法において、 前記工程毎の乖離量絶対値の最大値が,工程の生産能力
の最大値を超える場合は、工程毎の乖離値を各々減少さ
せる補正処理を実行することを特徴とする生産管理方
法。 - 【請求項9】製品を多段階の生産過程により生産し、そ
の生産過程を管理する生産管理プログラムであって、 当該製品の工程毎の仕掛り量の目標値及び実際値に基づ
いて、演算処理手段により逆累積仕掛り量の乖離量を工
程毎に算出するステップと、 前記乖離量の少なくとも1つが負である場合には、当該
工程の乖離量に対して工程毎のばらつきを減少させる補
正処理を演算処理手段により行うステップと、を実行さ
せることを特徴とする生産管理プログラム。 - 【請求項10】製品を多段階の生産過程により生産し、
その生産過程を管理する生産管理プログラムであって、 当該製品の工程毎の仕掛り量の目標値及び実際値に基づ
いて、演算処理手段により逆累積仕掛り量の乖離量を工
程毎に算出するステップと、 前記乖離量の全てが正数の場合には、工程毎の乖離量に
対して工程毎のばらつきを減少させる補正処理を演算処
理手段により行うステップと、を実行させることを特徴
とする生産管理プログラム。 - 【請求項11】請求項9又は10に記載の生産管理プロ
グラムにおいて、 前記工程毎の乖離量絶対値の最大値が,工程の生産能力
の最大値を超える場合は、工程毎の乖離値を各々減少さ
せる補正処理を行うステップを実行させることを特徴と
する生産管理プログラム。
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---|---|---|---|---|
JP2005135280A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Fujitsu Ltd | 生産計画立案方法及び装置 |
JP2005316934A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-11-10 | Sharp Corp | 生産管理方法及び工業製品の製造方法 |
JP2011233061A (ja) * | 2010-04-30 | 2011-11-17 | Jfe Steel Corp | 生産対象範囲設定装置および生産対象範囲設定方法 |
JP2014197308A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | 株式会社日立製作所 | 生産管理システム、及び管理方法 |
CN117047870A (zh) * | 2023-10-12 | 2023-11-14 | 四川省致链数字科技有限公司 | 一种基于工业互联网的家具打孔工序柔性匹配系统及方法 |
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