JP2004086358A

JP2004086358A - 物流最適化装置

Info

Publication number: JP2004086358A
Application number: JP2002244030A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kuboki; 久保木　正喜; Takashi Aoyama; 青山　隆; Toru Inagaki; 稲垣　亨; Keiko Imai; 今井　景子; Keizo Motosugi; 本杉　圭三; Toshihide Yasui; 安井　俊秀
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】製品の出荷までの物流の中で、個々の製品の流れを実務レベルにまで落とし込み、物流効率を良くする。
【解決手段】物流に関する情報をデータベース２に記憶し、データベース２に記憶された情報に基づき、物流の流れをシミュレーション装置４によりシミュレートし、その結果を出力装置７に出力する物流最適化装置１において、シミュレーション装置４は、作業者が製品１０を扱う手扱い時間Ｔａと、製品１０を移動する移動時間Ｔｂとにより、製品１０の出荷までの運搬所要時間Ｔｍの総和を算出し、出力装置４に出力させる構成とした。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物流最適化装置に関するものであり、特に、製品の出荷までに要する搬送時間を考慮した物流最適化装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
工場内部の物流において、作業者が工場の生産ラインにより製品を生産する場合、工場には熟練した生産管理者（熟練者）がいて、生産管理者（単に、管理者と称す）は各作業者を監視しながら生産が行われる。この場合、管理者は各作業者の仕事の負荷状況や、製品が流れるライン状況を勘と経験により判断し、生産ラインの改善が必要な場合には生産ラインを改善したり、また、各作業者の仕事の負荷量に差が生じる場合には、負荷量を均一化するため、作業者の配置転換等を行い、作業中の無駄時間をできるだけ少なくする様、生産効率を最適化する方法が取られている。
【０００３】
しかしながら、従来では作業者をラインに配置し、実際の作業状況を定期的に監視して、最も効率の良い構成を熟練者の勘と経験により見付け出さなければならず、どうしても熟練者の勘と経験に頼らざるを得ない。このため、作業の効率化を行うには多くの工数を要していた。
【０００４】
そこで、作業効率の向上に係る工数を短縮化するため、近年ではシミュレーションを行い、需要量データに基づいて全体の物流フローの運用コストを最少にする様、製品の物流経路及び物流拠点の機能を最適化する最適化シミュレーション方法が知られている。例えば、この様な最適化シミュレーション方法は、特開２００１−７６０８２号公報に開示されている。
【０００５】
また、特開平６−２０３０３８号公報には、材料１品毎の通過工程経路、在庫経路及び各工程での処理時間を計算するデータを登録し、この登録されたデータに基づいて、時間経過に応じた各工程の稼動をシミュレートし、通過材料の現工程の状況を変化させることにより材料の流れをシミュレートして、工程かんの在庫量の変動、設備能力及び材料１品毎の通過工程時間を求めるシミュレーション方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した公報の如く、物流拠点や工場内の各工程間における物流の最適化手法や各工程の稼動はシミュレーションすることはできるが、これらのシミュレーション方法では、作業者の作業効率に実際に影響を与える要因が考慮されていない。また、シミュレーションによって、実際に最適な物流経路等の解が得られても、搬送経路の状態や、他の物流構成要素の影響等の要因によって、実際の作業レベルにまで落とし込む必要がある。
【０００７】
よって、本発明は上記した問題点に鑑みてなされたものであり、製品の出荷までの物流の中で、個々の製品の流れを作業レベルにまで落とし込み、物流効率を良くすることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために講じた手段は、物流に関する情報を記憶する記憶手段と、該記憶手段からの情報に基づき、物流の流れをシミュレートするシミュレーション装置と、該シミュレーション装置より得られた結果を表示する表示装置とを備えた物流最適化装置において、前記シミュレーション装置は、作業者が製品を扱う手扱い時間と、該製品を移動する移動時間とにより、前記製品の出荷までの運搬所要時間の総和を算出し、前記出力装置に出力させる構成としたことである。
【０００９】
上記した手段によれば、シミュレーション装置は、作業者が製品を扱う手扱い時間と、製品を移動する移動時間とにより、製品の出荷までの運搬所要時間の総和を算出することにより、各製品毎の出荷までの運搬所要時間の算出が行える。そして、算出された結果を出力装置（例えば、ディスプレィ、プリンタ装置等）に出力させることによって、総運搬所要時間が明確になる。それ故に、従来の様に、作業者を模擬的にラインに配置させて、実際に製品を作ってみて、それに要する作業時間から勘や経験により物流の最適化を行うものよりも、精度の高い物流の仕組みを検討することが可能となる。これは、製品の出荷までの間で手扱い時間と移動時間を考慮していることから、製品の出荷までの物流の中で、個々の製品の流れを実際の作業者の作業レベルにまで落とし込み、シミュレーション結果を工程変更や作業者の運搬人口の算出に反映させ、物流効率を良くすることが可能となる。
【００１０】
この場合、シミュレーション装置は、手扱い時間算出時に、製品の重量に対する製品が置かれる棚の高さ、或いは、製品を収める通箱の大きさに対して、重み付けが成されると、作業者が製品を扱う際に製品が置かれる棚の高さや、製品を収める通箱の大きさに対して重み付けがなされる。例えば、これは、製品の重量が重くなれば製品の扱いに時間を要する。また、棚の高さが高くなれば作業者は製品の扱いに困難を伴うために、重み付け係数を棚の高さが低いものに比べて大きくする。更には、通箱の大きさが大きくなれば、作業者によっては、扱いにくくなるため重み付け係数を通箱の大きさが小さいものに比べて大きくすることにより、作業効率に影響を与える棚の高さに基づく通箱の積み上げや積み下ろし時間が運搬作業の中で考慮され、実際の作業レベルで要する時間に近づけることが可能となる。
【００１１】
また、シミュレーション装置は、移動時間算出時に、製品の移動を行う移動装置、或いは、製品を搬送する搬送経路のパターンに対して重み付けが成されると、移動時間算出時に、製品の搬送に使用される移動装置の種類によって、搬送速度が遅い移動装置には、速い移動装置に比べて重み付けを大きくする。また、搬送経路のパターンに対しては、進行に時間を要する地点では進行に時間を要しない地点よりも重み付けを大きくすることによって、作業効率に影響を与える移動装置の種類による移動速度や搬送経路のパターンを考慮して、実際の作業レベルで要する時間に近づけることが可能となる。
【００１２】
更に、移動装置は、台車、フォークリフト、電動車のいずれかであれば、移動装置の動作に時間を要するものは、動作に時間をあまり要しないものよりも重み付けを大きくすることによって、作業効率に影響を与える車両の種類を考慮することによって、実際の作業レベルで要する時間に近づけることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。図１は物流最適化装置（本装置と称す）１のブロック図である。尚、本実施形態においては、工場内で製品１０が流れてゆく物流を例に取って、以下に説明する。
【００１４】
本装置１は、工場内の物流に関する情報を記憶するデータベース２、その物流に関するデータを入力する入力装置３、工場内の物流をシミュレートするシミュレーション装置４およびシミュレーション結果を出力する出力装置７を備えている。
【００１５】
データベース２は、製品（部品）１０に関する品番、棚位置、製品重量、製品１０を収める通箱の種類等の情報や、所定の製品１０がどの様な構成部品から成り立っているかと言った構成部品情報や、各生産ライン（単に、ラインと称す）のサイクルタイム、稼動率、段取り時間、不良率、稼動時間等の情報や、各ラインに対して、いつどの様な品番の製品１０がいくつ必要となるのかを、時間・曜日、週・月毎に計画した生産計画を記憶している。
【００１６】
入力装置３は、キーボード、ＯＣＲ、スキャナ、タブレットを用いてオペレータがデータ入力を行ったり、遠隔地にいる物流に関する情報提供者（異なる工場の生産管理者等）が移動情報端末等から電波や電話回線等を用いて、上記した製品データ、ラインデータ、生産計画を外部よりデータを取り込み、データベース２のメモリに記憶させる機能を有する。
【００１７】
シミュレーション装置４は、データ整合性検証装置５および物流計算装置６を備えている。データ整合性検証装置５は、製品１０に関するデータと、製品１０を作るラインのデータとの間で、整合性に関するチェックを行う。また、物流計算装置６は、製品１０の運搬や、製品１０の在庫、または、生産量や生産順序等の仕掛けに関する演算を行うものである。
【００１８】
また、出力装置７は、ディスプレィやプリンタ装置から成り、シミュレーション装置４によって得られたシミュレーション結果を、シミュレーション装置４を操作するオペレータが望む情報に任意に加工して、ディスプレィ上に表示したり、プリンタ装置によって、紙上に印刷したりすることが可能である。例えば、この出力装置７を用いて、各作業者の作業状況や負荷状況および製品に関する情報を知らせることができる。
【００１９】
次に、図２を参照して、製品１０の流れについて説明する。図２は、工場において、一製品（部品）が組み付けられたり、或いは、一製品が所定形状に加工されたりする場合における、部品の納入から完成品１０ａの出荷までの工程を模式的に示した説明図である。一製品の出荷までの流れは、図２に示す様に、仕入れ先納入→納入品運搬→部品運搬→ライン（製造）→完成品運搬→出荷品運搬→得意先納品という工程の順番で行われる。具体的には、部品（または、原材料）の納入は、仕入先からは、納入便トラックによって納入される。納入された製品１０は、最初、工場に設けられた所定の納入棚（単に、ストアと称す）に置かれる。納入後、納入品運搬時に納入品のストアから必要な分だけ製品１０を取り出し、それを台車１１に載せて、部品を納入時に一時的にストックしておく部品ストア１２まで運搬する。そして、生産ラインまで部品の運搬を行う作業者は、生産を行う生産ラインに部品の供給を行うため、部品ストア１２からライン側部品ストア１５に組み付けまたは加工に必要な部品を、所定個数だけ移動装置（例えば、台車、フォークリフト、電動車等）に載せて運ぶ。部品運搬を行う作業者は、部品ストア１２から、運搬距離Ｕだけ離れた生産ライン（製造ラインとも言う）の部品ストア（ライン側部品ストア）１５まで運び、そこまで運んできた部品の入った箱（実箱）をライン側部品ストア１５に投入する。この場合、部品がラインで使用され、ライン側部品ストア１５に部品が中に入っていない空箱がある場合には、空箱１３を移動装置１１に積んで、部品ストア１２へと戻ってゆく。この場合、部品運搬の作業者は、ストアの空いた段（高さ：ｈ）に、実箱１４を投入する。
【００２０】
生産ラインでは、作業者は製品の組み付けに必要な実箱１４をライン側部品ストア１５より取ってきて、部品を組み付けまたは加工して完成品１０ａを生産すると、出来上がった完成品１０ａから規則的に所定数毎、空箱に詰めてから生産ラインから離れた位置にある完成品ストア１６に作業者は運ぶ。そして、完成品ストア１６に完成品１０ａの入った実箱１４を投入する。
【００２１】
完成品ストア１６に投入された実箱１４は、今度、実箱１４を出荷場まで運搬する作業者によって、移動装置（例えば、台車等）を利用して運搬された後、出荷場に設けられた出荷ストア１７に投入される。出荷ストア１７に投入された完成品１０ａの収められた実箱１４は、出荷品運搬を行う作業者によって、出荷便のトラックの荷台に積まれ、得意先へと納品される。
【００２２】
この様な物流の中で、必要なものを必要な時に必要は個数だけ供給する場合には、部品品番、生産に必要な個数、その部品品番のものがどのラインで生産され、どこに置かれるか等の情報を含む、「カンバン」と称される生産指示カードが用いられる。このカンバンは、生産指示を行う生産管理者から時間毎に必要枚数だけ出されたり、所定の工程を循環して廻される。カンバンを使用する場合、作業者は完成品１０ａが完成すると、完成品１０ａを収める実箱１４にカンバンを１枚付ける。その後、出荷時には出荷用のカンバンとすり替えられる様にして、カンバンの発行枚数に基づく生産管理が行なわれる。
【００２３】
本実施形態では、上記した物流の流れの中で、各作業者の運搬効率の向上に着眼して、最適化を考えた。つまり、製品１０の搬送を行う場合には、製品重量や上記したストアの高さ、通箱の大きさ、移動装置に種類や搬送経路のパターンによって、製品１０を扱う時間に差が生じることに着眼し、シミュレーションによる効率化を図った。
【００２４】
図１に示したシミュレーション装置１では、図３に示す処理が成される。このシミュレーション装置１では、データベース２に記憶された情報に基づき、物流の流れをシミュレートして、オペレータの望む様な形態でシミュレーション結果（例えば、作業者の負荷状態／生産所要時間、ライン稼動率、運搬ルート案、待ち受け範囲案等）を出力装置７に表示させたり、印刷したりすることができるが、図３に示す処理では、本発明に係る搬送時間の算出についての処理のみを示す。以下に示す動作手順のフローチャートの説明では、進む順番（ステップ）を、単に「Ｓ」として説明する。
【００２５】
シミュレーション装置１は、物流に係る情報が記憶されたデータベース２から必要な情報を取得する。つまり、オペレータが、入力装置３より工場内の物流の流れを指定すると、Ｓ１ではデータベース２から指定された工場内でのルート（例えば、距離、幅、ルート状態等）及びそのルートにおけるストアの情報（ストアまでの距離、棚の高さ／大きさ等）が、演算を行うＣＰＵに取得される。次に、Ｓ２では、ストアの積載部品、投入部品の情報が取得される。ここでは、データベース２から読み出されたストアには、どの部品が投入され、積載されるのかと言った情報を、ＣＰＵは取得する。Ｓ３では、決定された走行ルートの情報に従い、通路を移動する場合の走行時間の算出が行われる。ここでの走行時間の算出は、決定された一ルートが直線部、コーナー部、一時停止部、Ｕターン部に分割され、走行速度、製品を運搬する際のそれぞれのルートの移動距離や、そのルート内での停止回数を考慮して、走行時間を関数ｆとして、３つのパラメータを使用して、次式より算出される。
【００２６】
走行時間＝ｆ（走行速度［直線部、コーナー部、一時停止部、Ｕターン部］，移動距離，停止回数）
上式により走行距離が算出された後、Ｓ４では走行ルートで指示された作業場所に製品１０を収めた通箱がストア（例えば、完成品ストア、出荷ストア）されたかが判断される。ここで、通箱がストアされない場合には、Ｓ３に戻り、走行時間の算出を行う。つまり、製品１０が搬送され、所定のストアの場所まで搬送している最中には、ＣＰＵは常に走行時間の算出を行っている。Ｓ５では作業内容により場合わけが行われる。つまり、所定のストアに到着し、積載が行われた場合にはＳ６に進むが、投入が行われた場合にはＳ９に進む。
【００２７】
Ｓ６では、ストアで完成品（部品）の積載を行い、次のＳ７ではストアに積み込む物があるかが判断される。ストアに積み込む物がない場合にはＳ３に戻るが、積み込む物がある場合にはＳ８にて積載作業時間の算出を行う。一方、Ｓ９では、ストアで完成品（部品）の投入を行い、次のＳ１０ではストアに投入物があるかが判断され、ストアに投入物がない場合にはＳ３に戻るが、投入物がある場合にはＳ１１にて投入作業時間の算出を行う。ここで、Ｓ８及びＳ１１に示す積載／投入作業時間は、取り扱い箱数、箱重量、ストアの棚の高さをパラメータとして、関数Ｆとして、以下に示す式にて表わされる。
【００２８】
積載／投入作業時間＝Ｆ（取り扱い箱数、箱重量、棚の高さ）
そこで、上式より算出される走行時間および積載／投入作業時間について、詳細に説明する。製品１０の搬送を行う場合には、製品重量や上記したストアの高さ、通箱の大きさ、移動装置に種類や搬送経路のパターンによって、製品１０を扱う時間に差が生じることに着眼し、走行時間および積載／投入作業時間には、それぞれについて、以下に示す重み付け係数を設定して、重み付けを行った。
【００２９】
【表１】

【表２】

【表３】

つまり、「表１」では、作業者が扱う製品１０の収められた通箱（実箱）１４の重さ（重量）およびその通箱をストアのどの高さに投入するかまたはどの高さから移動装置に積載するのかといった状況に合わせた重み付け係数が設定される。この重み付け係数は製品重量が重くなれば、それだけ製品１０を扱う場合に作業者の負荷が増え、作業自体が遅くなる。このため、製品重量が軽いものに比べて重いものは重み付け係数が大きく設定されると共に、ストアに置くときの高さが高くなれば、それだけ作業者の負荷が増える。それ故に、ストアに置くときの高さが高くなれば作業自体が遅くなるために、ストアの高さが低い状態に比べて、重み付け係数は大きく設定される。これによって、製品重量が軽く、ストア高さが低い場合には重み付け係数は小さくなり、製品重量が重く、ストア高さが高い場合には重み付け係数は大きくなる様、設定されている。
【００３０】
また、「表２」では、通箱（空箱、実箱）の大きさやカンバンが付加されているか否かでも、重み付け係数を変えている。つまり、通箱が大きい場合には作業者にとっては扱いにくくなるので、通箱の大きさが小さい場合に比べて、大きい場合には重み付け係数は大きく設定される。また、通箱にカンバンが付いていれば、カンバンを付けたり外したりする時間に所定時間を要するので、一定の重み付け係数が設定される。
【００３１】
さらに、「表３」では、移動装置の種類や、ルート走行時のロス時間によっても、重み付け係数を変えている。つまり、搬送時に移動を行う台車、フォークリフト、電動車（短い、長い）と言った移動装置によっても、移動速度が異なるために、移動速度が遅いものでは移動速度が速いものに比べて、重み付け係数を大きく設定している。また、移動装置の種類に応じて、スタート／停止時のロスおよび、直線部に比べてコーナー部、Ｕターン部ではロス時間が生じることから、所定のロス時間を考慮した重み付け係数が設定される。
【００３２】
上記したことを考慮した上で、更に、作業者が製品１０を扱う時間を手扱い時間Ｔａとした場合には、手扱い時間Ｔａは「式１」で表わされる。
【００３３】
【式１】

また、製品１０を搬送する場合に要する時間を移動時間Ｔｂとした場合、移動時間Ｔｂは「式２」で表わされる。
【００３４】
【式２】

これによって、部品の納品から出荷までの一連の物流において、運搬所要時間Ｔｍが手扱い時間Ｔａと移動時間Ｔｂとの和により算出され、その結果が出力装置７に出力される様になっている。
【００３５】
図４は、シミュレーション装置４のシミュレーション結果であり、デェイスプレィ画面にはオペレータが入力装置３により指定した作業者毎に、グラフの状態を見て、各作業時間（例えば、部品箱手扱い時間、空箱手扱い時間、移動時間等）にどれだけの時間を要するかが表示される。オペレータはこの表示結果を見て、作業者の付加状況や無駄時間等を把握でき、作業者の負荷を均一化する様に現場管理者に適切な指示を行うことができる。
【００３６】
つまり、本実施形態においては、通箱の１箱単位の手扱い時間まで考慮して、データベース２に記憶された情報（例えば、各ラインとストア間の位置関係、ライン能力のデータ等）も考慮して、ラインのレイアウト変更や工程能力の改善、運搬人工の算出に反映する事ができる。
【００３７】
また、通箱（実箱／空箱）の積み上げ／積み下ろし時間等を、一連の運搬作業の流れの中で積み重ね、更に、実際の作業レベルでの精度を向上させる為に、運搬する部品箱の重量や投入するストアの棚の高さによる手扱い時間の違いを考慮に入れ、製品１０を搬送する場合でもルート上での直線部とコーナー部での走行速度の違いも重み付けを行うことにより、無駄時間を抑えた真に近い状態でのシミュレーション検討が可能となる。
【００３８】
つまり、従来では、熟練者の勘と経験によって、物流の仕組みを検討していたが、本実施形態では、人が把握するのに、複雑で且つ大規模な物流の流れを１箱単位の運搬まで考慮して、各作業に要する作業時間をも考慮して、詳細にシミュレートすることによって、これまでの勘や経験に頼って物流の最適化を行うものよりも、精度の高い物流の仕組みを検討することができる。
【００３９】
また、この様なシミュレーションを行うことにより、作業者一人当りの総運搬所要時間が視覚的に明確になり、作業者に最適な人員を投入することが可能となる。更に、運搬作業時間の内訳も図４に示す如く表示できるようになるため、現状の問題点の解析、対策にも活用ができ、ラインの改善の案出しや、その評価も容易に出来る。
【００４０】
更に、各ストアの在庫量を時間軸でデータ的に表現すれば、ラインの生産量のバラツキによる変動、運搬に起因する変動を明確にでき、ストアの大きさや仕掛け単位の検証も可能とすることもできる。
【００４１】
この様なシミュレーションにより、現状の制約条件（例：ラインのレイアウト、ライン能力等）を考慮した、最適な物流の仕組み（例えば、運搬、仕掛け、在庫等）作りも可能とすることができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、シミュレーション装置は作業者が製品を扱う手扱い時間と、製品を移動する移動時間とにより、製品の出荷までの運搬所要時間の総和を算出することにより、各製品毎の出荷までの運搬所要時間の算出ができ、算出された結果を出力装置に出力させることによって、総運搬所要時間を明確することができ、製品の出荷までの物流の中で、個々の製品の流れを実際の作業者の作業レベルにまで落とし込み、シミュレーション結果を工程変更や作業者の運搬人口の算出に反映させ、物流効率を良くすることができる。
【００４３】
この場合、シミュレーション装置は、手扱い時間算出時に、製品の重量に対する製品が置かれる棚の高さ、或いは、製品を収める通箱の大きさに対して、重み付けを用いて、作業効率に影響を与える棚の高さに基づく通箱の積み上げや積み下ろし時間が運搬作業の中で考慮され、実際の作業レベルで要する時間に近づけることができる。
【００４４】
また、シミュレーション装置は、移動時間算出時に、製品の移動を行う移動装置、或いは、製品を搬送する搬送経路のパターンに対して重み付けが成されると、移動時間算出時に、製品の搬送に使用される移動装置の種類や、搬送経路のパターンに対して、作業効率に影響を与える移動装置の種類による移動速度や搬送経路のパターンを考慮して、実際の作業レベルで要する時間に近づけることができる。
【００４５】
更に、作業効率に影響を与える車両の種類を考慮することによって、実際の作業レベルで要する時間に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における物流最適化装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態における工場での製品の流れを示す説明図である。
【図３】図１に示す物流最適化装置において搬送時間算出を行うフローチャートである。
【図４】図１に示す出力装置の表示例を示す図である。
【符号の説明】
１　物流最適化装置
２　データベース
３　入力装置
４　シミュレーション装置
７　出力装置
１０　製品
１０ａ　完成品

Claims

物流に関する情報を記憶する記憶手段と、
該記憶手段からの情報に基づき、物流の流れをシミュレートするシミュレーション装置と、
該シミュレーション装置より得られた結果を表示する表示装置とを備えた物流最適化装置において、
前記シミュレーション装置は、作業者が製品を扱う手扱い時間と、該製品を移動する移動時間とにより、前記製品の出荷までの運搬所要時間の総和を算出し、前記出力装置に出力させることを特徴とする物流最適化装置。
前記シミュレーション装置は、手扱い時間算出時に、前記製品の重量に対する製品が置かれる棚の高さ、或いは、前記製品を収める通箱の大きさに対して、重み付けが成されることを特徴とする請求項１に記載の物流最適化装置。
前記シミュレーション装置は、移動時間算出時に、前記製品の移動を行う移動装置、或いは、前記製品を搬送する搬送経路のパターンに対して重み付けが成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の物流最適化装置。
前記移動装置は、台車、フォークリフト、電動車のいずれかであることを特徴とする請求項３に記載の物流最適化装置。