JP2003308113A - 必要生産能力計算方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】決められた量の製品を決められた期間で製造す
るのに必要な生産設備の能力を計算する。 【解決手段】納期遅延したロット−部品の通過する工程
の待ち＋処理時間と遅れ時間の重なり時間を工程ごとに
集計した値からボトルネック工程の優先度を設定し、優
先度の高い工程から順に残業時間挿入可能なポイントを
求め、残業時間を挿入しながら遅れ時間の解消度合いを
計算して、遅れ時間が解消された時点で処理を終了する
ことにより、生産設備の必要最小限の能力を計算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の工程で処理
される複数の部品が組み合わされることにより製品が製
造される生産システムにおいて、決められた量の製品を
決められた期間で製造するのに必要な生産設備の能力を
計算する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の工程計画方法には、有限能力スケ
ジューリングという、あらかじめ各工程の装置の台数、
装置を操作する作業者数、１日に作業できる時間、とい
った生産能力を設定しておき、その能力の範囲内で作業
を割り当てていって、能力を超えると超えた分は次の日
に回すというやり方で工程計画を作成する方法と、無限
能力スケジューリングという、装置の台数、装置を操作
する作業者数、１日に作業できる時間は無視して、各工
程で処理するのに必要な時間だけを直列に並べてた場合
に必要な装置の台数、装置を操作するのに必要な作業者
数、その製品を製造するのに必要な最短時間を計算する
方法の二つがある。有限能力スケジューリングでの工程
計画の様子を図４を用いて説明する。この図は、横軸が
時間、縦軸は工程名となっている。Ｍ１からＭ６までは
各工程での装置を表している。ここでは、一つの製品は
Ｐ１からＰ４までの四つの部品でできており、ロットＬ
１からＬ５までの五つのロットが投入されている。ロッ
トＬ１からＬ３までの納期は４日目、ロットＬ４とＬ５
の納期は５日目である。まず、Ｍ１の工程は、先頭工程
であるので、ロットＬ１からＬ５までのＰ１からＰ４ま
での部品全てが処理可能であるが、ここでは、まず部品
Ｐ１を選択し、３時間目までは段取作業、４時間目はＰ
１のロットＬ１の作業、５時間目はロットＬ２の作業と
順に行い、ロットＬ５までいったところで８時間目とな
り、１日目の作業時間が終了したので、部品Ｐ２からＰ
４までは次の日に回されている。ここで、部品Ｐ２から
Ｐ４をＰ１と同時に作業しないのは、装置Ｍ１が１台し
か無いからである。このようにして装置台数、装置を操
作する作業者数、１日に作業できる時間、等の制限の範
囲内で作業を行って、いつ全ての作業が終了するかを計
算するのが有限能力スケジューリングである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】決められた量の製品を
決められた期間で製造するのに必要な生産設備の能力を
計算するという課題に対して、有限能力スケジューリン
グでは、まず能力をある値に設定しておいて有限能力ス
ケジューリングを行い、得られた製造に必要な期間が決
められた期間と異なる場合には、能力の値を変更して再
度有限能力スケジューリングを行うということを繰り返
すことで、最終的に決められた量の製品を決められた期
間で製造するのに必要な能力を求めている。しかし、能
力の値をどう変更したらいいかについては人の判断にゆ
だねられており、試行錯誤を経なければ必要な能力を求
めることはできず、時間がかかる。これを自動で行う方
法としては、いくつか考えられるが、まず、全ての工程
の全ての日について残業時間を少しずつ増やしていって
決められた期間で製造できる能力を求める方法が考えら
れる。しかし、全ての工程及び全ての日で残業時間を増
やす必要は無いので、この方法では、無駄な残業時間が
増えてしまうことになる。これを避けるため、ボトルネ
ック工程を見つけ、その工程だけの残業時間を増やす方
法がある。ボトルネック工程を見つける方法としては、
稼働率を見る方法と装置の前の仕掛りの下図を見る方法
がある。稼働率を見る方法は、稼働率が高い装置をボト
ルネック工程とする。また、仕掛りの数を見る方法で
は、仕掛りの多い装置をボトルネック工程とする。しか
し、稼働率や仕掛りでボトルネック工程は分かっても、
残業時間をいくつにすれば決められた期間に納まるかは
わからない。そのため、残業時間の値は試行錯誤により
求めることになり時間がかかることになる。また、無限
能力スケジューリングでは、多くの場合、必要な能力が
大きくなる代わりに、製造に必要な期間は短くなり、所
望とする決められた量の製品を決められた期間で製造す
るのに必要な能力とはかけ離れてしまう。本発明の目的
は、有限能力スケジューリングを用いながら、決められ
た量の製品を決められた期間で製造するのに必要な生産
設備の必要最小限の能力を短時間で自動的に計算する方
法を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、あらかじめ生産設備の能力が決められた
カレンダーを元に有限能力スケジューリングを行う工程
計画手段と、納期遅延の有無を判定する判定手段と、納
期遅延を起こしたロットと部品の遅れ時間を計算する手
段と、該ロットと部品が通過する工程の一覧を作成する
手段と、各ロット−部品の各工程での前工程終了から当
該工程開始までの待ち時間と当該工程での処理時間を合
わせたものを集計する計算手段と、遅れ時間と待ち時間
＋処理時間の重なり時間を計算する計算手段と、各工程
毎に全てのロット−部品の重なり時間を集計する計算手
段と、集計した重なり時間が大きいものから順にボトル
ネック工程の優先順位を付ける計算手段と、優先順位の
高いボトルネック工程を選択する選択手段と、遅れ時間
が最大のロット−部品を選択する選択手段と、選択した
部品について残業時間を挿入できる回数を計算する計算
手段と、遅れ時間を挿入回数で割って必要な残業時間を
求める計算手段と、残業時間を挿入可能か判定する手段
と、残業時間を挿入した場合に解消される遅れ時間を計
算する計算手段と、遅れ時間が解消されたか判定する判
定手段と、各工程の残業時間挿入ポイントと残業時間を
設定したカレンダーを作成するカレンダー作成手段を備
える。

【０００５】以上の手段を備えることにより、本発明
は、決められた量の製品を決められた期間で製造するの
に必要な生産設備の必要最小限の能力を短時間で自動的
に計算することが可能となる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例の一つを図面
に基づいて説明する。図１は本発明の処理手順を示す図
である。まず、残業をゼロとしたカレンダーを作成する
（ステップＳ１）。次にこのカレンダーに基づき有限能
力スケジューリングを行う（ステップＳ２）。その結果
図４に示す工程計画が作成される。次に、各ロットの納
期と、作成された工程計画での各ロットの処理完了時期
を比較し、納期遅延があるかの判定を行う（ステップＳ
３）。図４の場合、部品Ｐ２のロットＬ３とロットＬ
５、部品Ｐ４のロットＬ１からＬ５が納期遅延となって
いる。ここで、納期遅延が無ければ決められた量の製品
を決められた期間で生産するのに必要な能力は残業ゼロ
であるとして処理を終了する。納期遅延がある場合に
は、以下の処理を行う。

【０００７】まず、納期遅延を起こしたロットと部品の
遅れ時間及び通過する工程の一覧を作成する（ステップ
Ｓ４）。図４の場合に作成される一覧を図５に示す。縦
軸が各ロット及び部品で、横軸には、それぞれの遅れ時
間が計算されて記入され、さらに通過する工程の装置Ｍ
１、Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６の欄が設けられる。次に、各ロッ
ト−部品の各工程での前工程終了から当該工程開始まで
の待ち時間に当該工程での処理時間を合わせたものを集
計する（ステップＳ５）。図４の場合のロットＬ５、部
品Ｐ４のＭ１工程での待ち＋処理時間は、工程Ｍ１の場
合１日目の最初から処理可能なのでこの時刻が待ち開始
で、４日目の７時間目まで待っており、処理に１時間か
かるので３２時間となる。同様にして各ロット−部品の
各工程での待ち＋処理時間を計算する。

【０００８】次に、残業時間を計算する（ステップＳ
６）。その詳細を図２に示す。まず、１回目かを判定す
る（ステップ２１）。１回目以外の場合は、残業時間は
１回目と同じとする（ステップ２２）。１回目の場合
は、遅れ時間が最大のロット−部品を選び出す（ステッ
プＳ２３）。図５の場合は、ロットＬ３の部品Ｐ４が遅
れ時間最大なので、これを選び出す。次に、選択した部
品について残業時間を挿入できる回数を計算する（ステ
ップＳ２４）。これを、図６を用いて説明する。図６は
縦軸が納期遅延したロット、部品の一覧、横軸は時間で
ある。各ロット、部品の行には、ステップＳ５で計算し
た各工程の待ち＋処理時間が棒グラフとして書かれてい
る。ここで、選択した部品であるロットＬ３の部品Ｐ４
は５日目の７時間目まで作業している。残業時間を挿入
できるポイントは、各日の８時間目の後であり、図６で
は破線で示してある。ロットＬ３の部品Ｐ４の場合は、
破線は４回出てくるので、残業時間を挿入できる回数は
４回である。次に、遅れ時間を挿入回数で割り、残業時
間を求める（ステップＳ２５）。ロットＬ３の部品Ｐ４
の場合は、遅れ時間が７時間、挿入回数が４回であるの
で７÷４＝１.７５時間であるが、整数に切り上げて２
時間とする。この時間が必要最小限の残業時間である。
これで残業時間の計算が終了し、図１のステップＳ６が
終了することになる。次に処理対象となる工程を選定す
る（ステップＳ７）。その詳細を図３に示す。

【０００９】まず、１回目かを判定する（ステップ３
１）。１回目以外の場合は、通過する工程の中で既に設
定した残業時間が小さいものから順に工程を選択する
（ステップ３２）。１回目の場合は、遅れ時間と待ち＋
処理時間の重なり時間を計算する（ステップＳ３３）。
重なり時間が何かを図５で説明すると、ロットＬ５、部
品Ｐ４の工程Ｍ１の場合、遅れ時間が５時間、待ち＋処
理時間が３２であるので、その小さいほうである５時間
が重なり時間となる。この例は遅れ時間が小さい場合で
あるが、逆にロットＬ３、部品Ｐ４の工程Ｍ４の場合
は、遅れ時間が７時間、待ち＋処理時間が４時間である
ので、重なり時間は４時間と待ち＋処理時間に合わせる
ことになる。以上より、重なり時間が計算できるので、
次に、各工程毎に全てのロット−部品の重なり時間を集
計する（ステップＳ３４）。次に、集計した重なり時間
が大きいものから順にボトルネック工程の優先順位をつ
ける（ステップＳ３５）。その様子を図５で説明する。
各ロット−部品の各工程の重なり時間が図５のようであ
るとき、これを各工程ごとに集計したのが表の一番下の
行である。ここで、数値が大きい工程をボトルネック工
程の優先順位が高いものとする。図５の場合には、Ｍ
１，Ｍ６，Ｍ４，Ｍ３の順である。次に、優先順位の高
いボトルネック工程を選択する（ステップＳ３６）。図
５の場合にはＭ１が選択される。これで、処理対象とな
る工程の選定が終了し、図１のステップＳ７が終了する
ことになる。

【００１０】次に、当該工程の待ち＋処理時間の最小値
以上の最も小さい残業時間挿入ポイントを初期ポイン
ト、最大値未満の最も大きいポイントを最終ポイントと
し、初期ポイントから最終ポイントまで繰り返し処理を
行う（ステップＳ８）。その様子を図６で説明する。当
該工程はＭ１である。待ち＋処理時間の最小値は１日目
の１時間目であるので、最小値以上の最も小さい残業時
間挿入ポイントは、１日目の８時間目の後であり、ここ
が初期ポイントとなる。待ち＋処理時間の最大値は、工
程Ｍ１の場合、ロットＬ５，部品Ｐ４であり、４日目の
８時間目である。従って、最大値未満の最も大きい残業
時間挿入ポイントは３日目の８時間目の跡であり、ここ
が最終ポイントとなる。従って１日目の８時間目の後か
ら２日目の８時間目の後、３日目の８時間目の後の順で
処理を行うことになる。

【００１１】次に、当該ポイントで残業時間を挿入し、
解消される遅れ時間を計算する（ステップＳ９）。その
例を図６で説明する。まず、１日目の８時間目の後に残
業時間２時間を挿入する。これにより、ロットＬ５から
Ｌ２までの部品Ｐ４とロットＬ５の部品Ｐ２の全ての待
ち＋処理時間が２時間減り、遅れ時間も２時間減る。ロ
ットＬ１の部品Ｐ４とロットＬ３の部品Ｐ２は、待ち＋
処理時間は２時間減るが、元々遅れ時間が１時間しか無
いので、遅れ時間は１時間しか減らない。この遅れ時間
の減り具合を棒グラフの下に示してある。１日目の８時
間目の後に最初の残業１時間で遅れ時間が７時間分減
り、残業２時間目で５時間分減ったことを表している。
次に、次のポイントに残業時間を挿入する前に遅れ時間
がすべて解消されたかの判定を行う（ステップＳ１
０）。今の場合、ロットＬ５の部品Ｐ４の遅れ時間は２
時間減って３時間に、ロットＬ４の部品Ｐ４の遅れ時間
は２時間減って０時間に、ロットＬ３の部品Ｐ４の遅れ
時間は、２時間減って５時間に、ロットＬ２の部品Ｐ４
の遅れ時間は２時間減って２時間に、ロットＬ１の部品
Ｐ４の遅れ時間は１時間減って０時間に、ロットＬ５の
部品Ｐ２の遅れ時間は２時間減って５時間に、ロットＬ
３の部品Ｐ２の遅れ時間は１時間減って０時間になって
いる。遅れ時間が全て解消されたわけではないので、次
のポイントに移る。つまり、２日目の８時間目の後に残
業時間２時間を挿入する。この際には、１日目の８時間
目の後に残業時間を２時間挿入したので、挿入するポイ
ントは棒グラフ上の破線よりも２時間右側にいった位置
であることに注意する必要がある。ここでは、ロットＬ
５の部品Ｐ２とロットＬ３の部品Ｐ２は、工程Ｍ１を終
了しているので、残業を挿入することはできない。ロッ
トＬ５からＬ１までの部品Ｐ４には、残業時間を挿入で
きるが、ロットＬ４とロットＬ１は１回目の残業時間挿
入で遅れ時間を全て解消しているので、遅れ時間は解消
できない。そのため、３時間ずつ遅れ時間は解消してい
る。まだ、遅れ時間は全て解消されていないので、次
に、３日目の８時間目の後に残業時間を挿入する。ここ
では、ロットＬ５からＬ３の部品Ｐ４には残業２時間を
挿入できるが、ロットＬ２の部品Ｐ４には残業１時間し
か挿入できない。これで、最終ポイントまでいったの
で、最終ポイントが終わったかという判定に合致してル
ープを抜け、遅れ時間が解消されたかを判定する（ステ
ップＳ１１）。この時の状態を図７に示す。工程Ｍ１に
２時間ずつ３回残業が挿入されたことにより、工程Ｍ１
の処理＋待ち時間の棒グラフは短くなっている。それに
伴い、工定Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６の棒グラフは左に移動して
いる。残業が挿入されたことにより、遅れ時間は、図７
の棒グラフの左に示すように、ロットＬ５とＬ４、Ｌ２
とＬ１の部品Ｐ４、ロットＬ３の部品Ｐ２は０時間に、
ロットＬ３の部品Ｐ４は１時間に、ロットＬ５の部品Ｐ
２は５時間になっている。しかし、まだ遅れ時間は解消
されていないので、判定はＮＯとなり、処理対象の工程
を選定するステップＳ７に戻る。Ｓ７では、優先度が２
番目のボトルネック工程を選択する。この場合は、工程
Ｍ６である。工程Ｍ６に対しても残業時間挿入ポイント
を求め、残業時間を挿入して解消される遅れ時間を求め
る。残業時間挿入ポイントを図７に示すが、４日目の８
時間目の後に１時間挿入している。その結果を図８に示
す。ロットＬ３の部品Ｐ４の遅れ時間は解消され０とな
っている。しかし、ロットＬ５の部品Ｐ２の遅れ時間は
まだ５時間のままである。そのため、また、ステップＳ
７に戻り、処理対象となる工程を選定するが、次のボト
ルネック工程である工程Ｍ４はロットＬ５の部品Ｐ２は
通過しないので飛ばし、工程Ｍ３を選定する。工程Ｍ３
に対しても残業時間挿入ポイントを求め、残業時間を挿
入して解消される遅れ時間を求める。残業時間挿入ポイ
ントを図８に示すが、２日目と３日目と４日目の８時間
目の後に２時間ずつ挿入している。その結果を図９に示
す。遅れ時間は全て解消され０時間となっている。以上
により、ステップＳ１１の遅れ時間が解消されたかの判
定がＹＥＳになる。次に、得られた各工程の残業時間挿
入ポイントと残業時間を設定したカレンダーを作成する
（ステップＳ１２）。そして、ステップＳ２に戻り、新
たに設定されたカレンダーに基づき有限能力スケジュー
リングを行う。その結果作成されるのが、図１０に示す
工程計画である。この結果では、ロットＬ１，Ｌ２，Ｌ
４，Ｌ５は納期遅延を起こしていないが、ロットＬ３の
部品Ｐ４が納期である４日目までに終わっていない。納
期遅延を起こしてしまった原因は、３日目の９、１０時
間目に工程Ｍ１は残業しているが、工程Ｍ３は残業して
いないため、ロットＬ１の部品Ｐ４の工程Ｍ４の開始が
４日目の１時間目からとなり、ここで２時間の遅れが発
生したことである。これにより、ステップＳ３の納期遅
延があるかの判定はＹＥＳとなる。この後は、１回目と
同じようにステップＳ４，Ｓ５を行うが、ステップＳ６
の中のステップＳ２１で１回目でないという判定にな
り、ステップＳ２２を通ることになる。この場合、残業
時間は１回目と同じ２時間とする。次に、ステップＳ７
で処理対象となる工程を選定するが、ステップＳ３１で
１回目でないという判定になり、ステップＳ３２を通る
ことになる。この場合、ロットＬ３の部品Ｐ４が通過す
る工程はＭ１，Ｍ４，Ｍ６があるが、前回の残業設定で
は、工程Ｍ１が合計６時間、工程Ｍ６が合計１時間、工
程Ｍ４は０時間の残業設定となっているので、工程Ｍ４
が選定される。次に、ステップＳ８、Ｓ９を行うと、工
程Ｍ４の４日目の８時間目の後に残業が挿入され遅れ時
間が解消される。これによってステップＳ１０とＳ１１
がＹＥＳとなってステップＳ１２で工程Ｍ４の４日目の
８時間目の後に２時間残業が挿入されるカレンダーが作
成される。このカレンダーに基づきステップＳ２で有限
能力スケジューリングが行われた結果を図１１に示す。
この図では、ロットＬ３の部品Ｐ４も４日目に納まって
いるので、納期遅延は無いことになる。以上からステッ
プＳ３の納期遅延が有るかの判定がＮＯとなり、処理は
終了する。

【００１２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、短時間で
自動的に生産設備の必要最小限の能力を計算することが
可能である。これによって、必要最小限の残業時間で納
期を遵守した工程計画を作成することが可能となり、顧
客満足と低価格を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】必要生産能力計算方法の処理の流れ

【図２】残業時間を計算する処理の流れ

【図３】処理対象となる工程を選定する処理の流れ

【図４】有限能力スケジューリングにより作成される工
程計画

【図５】納期遅延したロット−部品の遅れ時間、通過す
る工程、各工程の待ち＋処理時間、重なり時間、工程毎
の重なり時間の集計値の表

【図６】初期状態での各ロット−部品の各工程の待ち＋
処理時間の棒グラフ

【図７】工程Ｍ１に残業時間を挿入した後での各ロット
−部品の各工程の待ち＋処理時間の棒グラフ

【図８】工程Ｍ６に残業時間を挿入した後での各ロット
−部品の各工程の待ち＋処理時間の棒グラフ

【図９】工程Ｍ３に残業時間を挿入した後での各ロット
−部品の各工程の待ち＋処理時間の棒グラフ

【図１０】１回目の残業時間を設定したカレンダーに基
づき有限能力スケジューリングにより作成される工程計
画

【図１１】２回目の残業時間を設定したカレンダーに基
づき有限能力スケジューリングにより作成される工程計
画

【符号の説明】

Ｓ１〜１２・・・処理ステップ Ｓ２１〜２５・・・処理ステップ Ｓ３１〜Ｓ３６・・・処理ステップ Ｌ１〜５・・・ロット Ｐ１〜４・・・部品 Ｍ１〜６・・・工程

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】納期遅延したロットと部品が通過する工程
   の待ち時間＋処理時間と遅れ時間の重なり時間を工程ご
   とに集計した値からボトルネック工程の優先度を設定
   し、優先度の高い工程から順に残業時間挿入可能なポイ
   ントを求め、残業時間を挿入しながら遅れ時間の解消度
   合いを計算して、遅れ時間が解消された時点で処理を終
   了することにより生産設備の必要最小限の能力を計算す
   る必要生産能力計算方法
2. 【請求項２】あらかじめ生産設備の能力が決められたカ
   レンダーを基に有限能力スケジューリングを行う工程計
   画手段と、 納期遅延の有無を判定する判定手段と、 納期遅延を起こしたロットと部品の遅れ時間を計算する
   手段と、 該ロットと部品が通過する工程の一覧を作成する手段
   と、 各ロット−部品の各工程での前工程終了から当該工程開
   始までの待ち時間と当該工程での処理時間を合わせたも
   のを集計する計算手段と、 遅れ時間と待ち時間＋処理時間の重なり時間を計算する
   計算手段と、 各工程毎に全てのロット−部品の重なり時間を集計する
   計算手段と、 集計した重なり時間が大きいものから順にボトルネック
   工程の優先順位を付ける計算手段と、 優先順位の高いボトルネック工程を選択する選択手段
   と、 遅れ時間が最大のロット−部品を選択する選択手段と、 選択した部品について残業時間を挿入できる回数を計算
   する計算手段と、 遅れ時間を挿入回数で割って必要な残業時間を求める計
   算手段と、 残業時間を挿入可能か判定する手段と、 残業時間を挿入した場合に解消される遅れ時間を計算す
   る計算手段と、 遅れ時間が解消されたか判定する判定手段と、 各工程の残業時間挿入ポイントと残業時間を設定したカ
   レンダーを作成するカレンダー作成手段を備えたことを
   特徴とする必要生産能力計算方法