JP2004246404A - 生産ライン解析装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】多数の設備を備える生産ラインにおいて、ボトルネックとなっている設備の検出を支援する。
【解決手段】生産ライン１０の各設備１２の前段に設けられた搬送部１４から、ワーク有無検知信号を時系列的に収集し、生産管理情報収集装置２４に蓄積する。生産ライン解析装置２６は、生産ラインが定常状態にあるときのワーク有無検知信号のレベル変化のパターンと、各搬送部１４からの実際のワーク有無検知信号のレベル変化のパターンとの差から、各搬送部１４の次の設備１２がワーク不足により不稼働になっている時間と、ワーク渋滞により不稼働になっている時間をそれぞれ求める。そして、各設備１２のワーク不足による不稼働時間とワーク渋滞による不稼働時間とを棒グラフで示し、それら各棒グラフを生産ライン１０上での設備１２の並び順に並べた分析用グラフを表示する。
【選択図】 図１
【解決手段】生産ライン１０の各設備１２の前段に設けられた搬送部１４から、ワーク有無検知信号を時系列的に収集し、生産管理情報収集装置２４に蓄積する。生産ライン解析装置２６は、生産ラインが定常状態にあるときのワーク有無検知信号のレベル変化のパターンと、各搬送部１４からの実際のワーク有無検知信号のレベル変化のパターンとの差から、各搬送部１４の次の設備１２がワーク不足により不稼働になっている時間と、ワーク渋滞により不稼働になっている時間をそれぞれ求める。そして、各設備１２のワーク不足による不稼働時間とワーク渋滞による不稼働時間とを棒グラフで示し、それら各棒グラフを生産ライン１０上での設備１２の並び順に並べた分析用グラフを表示する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生産ラインのボトルネックの検出又はその支援を行うための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より生産性向上のために、生産ラインに関する様々な分析装置が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、生産ラインにおける故障や交換等のデータを収集し、タイムチャートを作成することで、ライン上の設備間で重複した稼働停止時間を計上せずに、生産ライン全体の稼働率を精度よく算出する装置が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、生産ラインの最終工程を通過する製品を検出するセンサの信号を用いて、時系列的に実際の製品の生産台数を求める装置が開示されている。この装置は、ライン停止時間やその停止の原因を入力する手段を備え、トラブルの発生時間やその原因及びその対策に要した時間を記録し、表示することができる。
【０００５】
特許文献３には、生産ラインの制御系から信号を受けて、生産ライン上の各設備の稼働状態、生産状況、アラームや停止情報を表示する表示装置と、それら各設備の表示装置からそれら稼働状態等の情報を受けて、生産実績情報、品質管理情報及びメンテナンス管理情報を集計する集計装置とを備えたシステムが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１２６９４２号公報
【特許文献２】
特開平１０−２０２４８３号公報
【特許文献３】
特開平５−１３８５１１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の生産ラインの分析装置は、いずれも生産ライン全体の稼働率や生産台数を求めるものであったため、生産ライン全体が良好な稼働状態にあるかどうかの判断に用いることはできても、生産ライン内のどの設備（工程）がボトルネックになっているかを判断するには、その装置では不十分である。
【０００８】
本発明はこのような問題に鑑みなされたものであり、生産ライン内でボトルネックとなっている工程を特定するために有益な分析を行う装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、生産ライン上の各設備のワーク通過状態を示す信号の時系列的な収集結果に基づき、各設備のワーク無し不稼働時間及びワーク有り不稼働時間の少なくとも一方を求める不稼働時間分析手段と、それら各設備のワーク有り不稼働時間及びワーク無し不稼働時間のうち前記不稼働時間分析手段で求めたものを、生産ライン上での各設備の並び順に沿って並べた推移データを作成する推移データ作成手段と、前記推移データを表示出力する出力手段と、を備える生産ライン解析装置を提供する。
【００１０】
また本発明は、生産ライン上の各設備のワーク通過状態を示す信号の時系列的な収集結果に基づき、各設備のワーク無し不稼働時間及びワーク有り不稼働時間の少なくとも一方を求める不稼働時間分析手段と、それら各設備のワーク有り不稼働時間及びワーク無し不稼働時間のうち前記不稼働時間分析手段で求めたものを、生産ライン上での各設備の並び順に沿って並べた推移データを作成する推移データ作成手段と、前記推移データに基づき生産ラインのボトルネックとなっている設備を判定するボトルネック判定手段と、を備える生産ライン解析装置を提供する。
【００１１】
本発明の好適な態様では、前記ボトルネック判定手段は、生産ライン中の注目設備を順に変えながら、各注目設備ごとに、生産ラインの流れでその注目設備より前と後との間で、ワーク有り不稼働時間又はワーク無し不稼働時間の長さの変化を求め、その変化が最も大きくなる場合の注目設備を、生産ラインのボトルネックと判定する。
【００１２】
本発明の別の好適な態様では、前記各設備のワーク通過状態を示す信号として、前記各設備の前段のワーク搬送部にそれぞれ設けられたワーク有無検知センサのワーク検知信号を用いる。
【００１３】
更に好適な態様では、前記不稼働時間分析手段は、前段の設備からワーク搬送部に送出されたワークが待たされることなくその後段の設備に取り込まれる円滑型定常状態と、ワーク搬送部上のワークがその後段の設備に取り込まれて初めてその前段の設備から次のワークが該ワーク搬送部に送出される渋滞型定常状態と、の各々における前記ワーク検知信号のレベル変化サイクルと、実際の当該ワーク検知信号のレベル変化サイクルとの比較に基づき、当該ワーク搬送部の後段の設備のワーク無し不稼働時間又はワーク有り不稼働時間を求める。
【００１４】
また別の好適な態様は、前記各設備におけるあらかじめ定められた注目事象の有無を示す信号の時系列的な収集結果に基づき、それら各注目事象が生じている時間をそれら各設備ごとに求める手段を更に備え、前記推移データ作成手段は、前記推移データとして、前記設備ごとに前記ワーク有り不稼働時間及びワーク無し不稼働時間に加えそれら各注目事象が生じている時間の情報を含んだ推移データを作成する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る生産ライン解析装置の構成を説明するための図である。図１において、解析対象の生産ライン１０には、加工装置や組み立て装置などの複数の設備１２が順に並んでいる。隣り合う設備１２同士の間には、それら両者間でワークを搬送するベルトコンベヤなどの搬送部１４が設けられている。各設備１２には、該設備１２をシーケンス制御するためのＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）１６が接続されている。ＰＬＣは、マイクロコンピュータを搭載しプログラムを変えることで様々な装置に対応可能なシーケンスコントローラである。ＰＬＣは、制御対象の設備に設けられた各種センサやスイッチ、アクチュエータ、モータ等に接続されており、センサやスイッチの検出信号を監視し、シーケンス制御プログラムに従ってそれら検出信号の状態に応じてアクチュエータやモータ等を制御することで、該設備を所定のシーケンスに従って動作させる。ここでＰＬＣ１６は、本実施形態の生産ライン解析に有用な情報として、該設備１２の各種センサが発する異常信号や刃具交換作業中に該設備１２から発せられる刃具交換信号を受け取る。
【００１７】
同様に、搬送部１４にも、該搬送部１４を制御するＰＬＣ１８が設けられる。ここでＰＬＣ１８は、本実施形態の生産ライン解析に有用な情報として、該搬送部１４の終端部、すなわち次段の設備１２の直前位置、に設けられたワーク有無確認リミットスイッチの発するワーク有無検知信号を受け取る。
【００１８】
なお、図では、各設備１２及び各搬送部１４にそれぞれ個別にＰＬＣ１６又は１８が設けられる構成を例示したが、１つのＰＬＣで複数の設備や搬送部を制御する場合もある。この場合でも、ＰＬＣは、制御対象の各設備や各搬送部から個別に各種信号を受け取ることには変わりがない。
【００１９】
集中管理装置２０は、生産ライン１０全体の動作を管理する装置である。集中管理装置２０は、無線又は有線の通信回線を介し、各ＰＬＣ１６及び１８から、各設備１２及び各搬送部１４の状態を示す各種信号を受け取り、これら信号に基づきライン状況表示盤２２を制御する。ライン状況表示盤２２は、生産ライン１０の関係者に生産上の各種アクションを促すために設けられた情報表示装置であり、「アンドン」とも呼ばれる。ライン状況表示盤２２は、生産ライン１０の上方等、各関係者から見やすい位置に設置されており、集中管理装置２０からの制御信号に応じて、異常等の不具合が生じている場所など、生産ライン１０の稼働状態に関する各種情報を表示する。
【００２０】
以上に説明した集中管理装置２０やライン状況表示盤２２は、従来より自動車製造工場の生産ラインなどに設けられているものである。本実施形態は、従来のライン状況表示盤２２の表示に用いられる情報を利用して、生産ラインのボトルネックを検出するしくみを提供するものといえる。
【００２１】
生産管理情報収集装置２４は、集中管理装置２０が生産ライン１０の各ＰＬＣ１６及び１８から受信した各種信号や、それら信号に対する演算処理により集中管理装置２０が求めたデータなどを時系列的に収集し、蓄積する。すなわち、収集装置２４には、各サンプリング時刻におけるそれら各種信号やデータの値が保存される。生産管理情報収集装置２４は、集中管理装置２０に対して着脱自在とし、生産ライン１０の解析を行う際に集中管理装置２０に対して接続するような運用も可能である。
【００２２】
生産ライン解析装置２６は、生産ライン管理情報収集装置２４に蓄積された情報をローカルエリアネットワークなどを介して取得し、これら情報に基づいて生産ライン１０に対する解析処理を実行する。
【００２３】
１つの例では、生産ライン解析装置２６は、ワーク流れ解析部２６２と設備状態解析部２６４とグラフ作成部２６６を備える。
【００２４】
ワーク流れ解析部２６２は、各搬送部１４ごとに、その搬送部１４の終端部に設けられたワーク有無確認リミットスイッチが発するワーク有無検知信号に基づき、その搬送部１４の次に設けられた設備１２に対するワーク流れを解析する。この解析では、各設備１２ごとに、該設備１２が稼働している「稼働時間」、前段からワークが来ないために該設備１２が稼働できない「ワーク無し不稼働時間」、及び処理済みのワークを後段に出せないために該設備１２が稼働できない「ワーク有り不稼働時間」を求める。この解析処理の詳細は後述する。
【００２５】
設備状態解析部２６４は、各設備１２のＰＬＣ１６から収集された異常信号や刃具交換信号等の各種信号に基づき、各設備１２が各種の事情により停止している時間を求める。ここでは、設備が停止する事情として、各種の異常（故障）や刃具交換を例示したが、これ以外にも例えば手作業によるワークの入れ替えなど、各種の事情で設備が停止する場合がある。本実施形態では、それら各種の停止事情に対応する信号をＰＬＣ１６から収集し、分析に用いることができる。ここで、上述のワーク無し不稼働時間やワーク有り不稼働時間は、設備１２は停止していないにも関わらず、ワークに対する処理を実行できない（すなわち稼働していない）時間を分類したものである。また、設備状態解析部２６４は各設備１２を通過したワークの数を設備１２ごとにカウントする。
【００２６】
グラフ作成部２６６は、ワーク流れ解析部２６２及び設備状態解析部２６４の解析結果に基づき、生産ライン１０のボトルネック工程の特定に有用な、図６に示すような稼働状況グラフを作成し、画面表示や印刷出力、あるいはファイル出力などの各種形態で出力する。稼働状況グラフの詳細は後述する。
【００２７】
次に、図２を参照して、生産ライン解析装置２６を用いた解析作業の手順を説明する。
【００２８】
この手順では、まず最初に、ある期間にわたって生産管理情報収集装置２４に蓄積したデータを、生産ライン解析装置２６に読み込む（Ｓ１）。次に、ユーザが、読み込んだデータのデータ蓄積期間のうち、解析したい期間を生産ライン解析装置２６に対して設定する（Ｓ２）。この設定がなされると、解析装置２６のワーク流れ解析部２６２が、各設備１２の前段の搬送部１４のワーク有無検知信号に基づき、各設備１２の定常サイクルの特徴時間ｔ１，ｔ２’を計算する（Ｓ３）。ここで、図３及び図４を参照して、この定常サイクルと特徴時間ｔ１，ｔ２’について説明する。
【００２９】
図３は、設備１２及び搬送部１４の状態とワーク有無検知信号との関係を説明するための図である。ワーク有無検知信号は、同図（ａ）に示すように、搬送部１４終端部のワーク有無確認リミットスイッチ１９が設けられたところにワークが存在するとオン・レベルとなり、存在しないとオフ・レベルとなる２値信号である。この検知信号の立ち下がりタイミングＡから次の立ち下がりタイミングＡ’までの１サイクルの間の各タイミングでの設備１２及び搬送部１４の状態を同図（ｂ）に示す。なお、この図における搬送部ｎは、（ａ）の信号を発したリミットスイッチ１９を備える搬送部１４であり、設備ｎ−１はその前段、設備ｎはその後段の設備１２である。
【００３０】
まずタイミングＡでは、搬送部ｎから設備ｎにワーク１００が取り込まれたことにより、リミットスイッチ１９がオフになり、その結果ワーク有無検知信号がオフになる。その後、設備ｎ−１から次のワークが排出されるまでは、ワーク有無検知信号はオフとなる。タイミングＢでは、設備ｎ−１から搬送部ｎに対し次のワーク１０２が排出される。タイミングＣでは、そのワーク１０２が搬送部１４のリミットスイッチ１９の位置まで来たことにより、ワーク有無検知信号がオンになる。その後、そのワーク１０２が設備ｎに取り込まれるまでは、ワーク有無検知信号はオンである。タイミングＤでは、搬送部ｎから設備ｎへのワーク１０２の取込が開始される。そして、タイミングＡ’では、そのワーク１０２がリミットスイッチ１９の場所から離れたことにより、ワーク有無検知信号がオフになる。
【００３１】
ここで、搬送部ｎに対し前段の設備ｎ−１から次のワークがなかなか排出されない場合は、ワーク有無検知信号のオフ期間ＡＢが延びる。逆に、搬送部ｎにバッファされているワークが後段の設備ｎになかなか取り込まれない場合は、オン期間ＣＤが延びることになる。
【００３２】
このようなワーク有無検知信号には、図４の（ａ）に示す円滑型の定常サイクルと、（ｂ）に示す渋滞型の定常サイクルとが存在する。（ａ）、（ｂ）はそれぞれワーク有無検知信号の１サイクルを示し、ｔ１，ｔ１’がそれぞれオン期間の長さ、ｔ２，ｔ２’がそれぞれオフ期間の長さを示している。また、図中の「設備稼働時間」は、設備１２が１つワークを処理するのに要する時間の長さである。
【００３３】
円滑型定常サイクルは、生産ライン１０の定常的に動作している状態のうち、搬送部ｎに対し前段の設備ｎ−１から送り出されたワークが、待たされることなく円滑に後段の設備ｎに取り込まれるという状態（円滑型の定常状態）におけるワーク有無検知信号のサイクルである。円滑型の定常状態では、搬送部１４に入ったワークがそのまま滞らずに後段の設備１２に出て行くので、（ａ）に示すワーク有無検知信号の１サイクルのオン期間の長さｔ１が、最短となる。
【００３４】
一方、渋滞型の定常状態では、搬送部１４上のワークは後段の設備１２が空くまではその場で待機しており、後段の設備１２が空くとそのワークが送り出されるが、すぐに前段の設備１２から次のワークが搬送部１４に送られてくるので、オフ期間ｔ２’の長さが最短となる。
【００３５】
以上、２種類の定常サイクルと、各サイクルの特徴時間ｔ１，ｔ２’について説明した。ステップＳ３では、各設備１２ごとに、この特徴時間ｔ１，ｔ２’を算出する。この算出処理では、ステップＳ２で設定した解析期間の、当該設備１２の前段の搬送部１４のワーク有無検知信号のオン期間とオフ期間についてそれぞれ最小値を求め、オン期間の最小値を特徴時間ｔ１とし、オフ期間の最小値を特徴時間ｔ２’とする。解析期間が十分長ければ、このような処理により、自動計算である程度妥当な特徴時間ｔ１，ｔ２’を求めることができる。
【００３６】
図２の手順では、生産ライン１０上の各設備１２ごとに、ステップＳ４〜Ｓ１０の処理を繰り返す。
【００３７】
この繰り返しでは、まずユーザが、この繰り返しでの処理対象の設備１２の設備稼働時間の長さを生産ライン解析装置２６に設定する。設備稼働時間は、定常サイクルの特徴時間とは異なり、単純な最小値演算では妥当な値が求められるとは限らないので、このようにユーザ設定項目としている。
【００３８】
このようにして定常サイクルの特徴時間ｔ１，ｔ２’と設備稼働時間が入力されると、ワーク流れ解析部２６２は、ワーク有無検知信号の各サイクルの分析を行う。この分析では、まず該検知信号の１サイクル（例えば立ち下がり点から次の立ち下がり点まで）分の信号を読み込み（Ｓ５）、そのサイクルが図５に示す（１）〜（３）のいずれのパターンに該当するか判定する（Ｓ６）。
【００３９】
パターン（１）〜（３）の区分けとしては次のようなものを挙げることができる。
【００４０】
まずパターン（１）は、１サイクルのオフ期間がｔ２（ただしｔ２＝「設備稼働時間」−「特徴時間ｔ１」）より長いサイクルである。このパターン（１）のサイクルは、円滑型の定常状態（ワークが円滑に定常的に流れる状態）よりも、オフ期間、すなわちワークがない期間が長いので、ワーク不足の傾向をもつサイクルといえる。
【００４１】
これに対し、パターン（２）は、サイクルのオン期間が特徴時間ｔ１’より長く、かつオフ期間がｔ２より短いサイクルである。このパターン（２）のサイクルは、渋滞型の定常状態よりも、オン期間、すなわちワークがある期間が長いので、ワーク渋滞の傾向を持つサイクルといえる。
【００４２】
パターン（３）は、オフ期間がｔ２より短く、かつオン期間がｔ１’より短いサイクルであり、パターン（１）及び（２）のいずれにも該当しないサイクルはこれに分類される。このパターンは、ワーク不足とも渋滞とも判別できない状態に対応する。
【００４３】
また、別のパターン区分けとして、１サイクルのオフ期間がオン期間より長いサイクルをパターン（１）とし、オフ期間がオン期間より短いサイクルをパターン（２）とし、それらいずれにも該当したいサイクルをパターン（３）とするような判別方法も可能である。
【００４４】
次に、ワーク流れ解析部２６２が、その１サイクルの時間の内容を、稼働時間、ワーク無し不稼働時間、及びワーク有り不稼働時間に分類する。この内容分類処理では、ステップＳ６でのパターン分けに従い、図５に示すように分類を行う。すなわち、パターン（１）と分類したサイクルについては、該サイクル内での信号の立ち上がり点Ｒから後に特徴時間ｔ１の期間と、立ち上がり点Ｒから時間ｔ２だけさかのぼる期間とを足した期間を、設備稼働時間と分類する。そして、オフ期間からｔ２を差し引いた残りの期間をワーク無し不稼働期間、オン期間からｔ１を差し引いた残りの期間をワーク有り不稼働期間と分類する。
【００４５】
同様に、パターン（２）と分類したサイクルについては、立ち上がり点Ｒから前に特徴時間ｔ２’の期間と、立ち上がり点Ｒから後にｔ１’（ただしｔ１’＝「設備稼働時間」−「特徴時間ｔ２’」）の期間を設備稼働時間に分類すると共に、オフ期間からｔ２’を引いた期間のワーク無し不稼働期間に、オン期間からｔ１’を引いた期間をワーク有り不稼働期間にそれぞれ分類する。
【００４６】
このようなパターン分けによれば、各サイクルの傾向（円滑傾向か渋滞傾向か）に合わせて、妥当なサイクル内容分類が可能になる。ボトルネック工程が存在する生産ラインでは、ボトルネック以前の各工程（設備）は渋滞傾向、ボトルネック以降の各工程は円滑傾向（ワーク不足傾向）となるので、上述のようなパターン（１）及び（２）の２分類で良好なサイクル内容分類が可能である。
【００４７】
なお、パターン（３）に該当するサイクルは、ワーク不足傾向かワーク渋滞傾向かが判別できないので、図５の例では便宜上サイクルの先頭から「設備稼働時間」を取り、残った期間をワーク有り不稼働期間と分類している（したがって、ワーク無し不稼働期間は０）。ただしこれはあくまで便宜的に定めたものであり、このほかにも様々な規定の仕方ができる。例えば１サイクルの長さから「設備稼働時間」を差し引いた時間を二分し、その各々をワーク無し不稼働期間とワーク有り不稼働期間に振り分ける、といった方法も考えられる。
【００４８】
ステップＳ７では、このような処理により、ステップＳ５で取り出した１サイクルを、設備稼働時間、ワーク無し不稼働期間、及びワーク有り不稼働期間の３つに分けることができる。また、ワーク有無検知信号が１サイクルするごとに設備１２を１つのワークが通過するので、ステップＳ６では、通過ワーク数のカウンタの値を１だけ増加させる。
【００４９】
以上のステップＳ５〜Ｓ７の処理を、解析期間の最後のサイクルまで繰り返す（Ｓ８）。これにより、１つの設備１２のワーク有無検知信号の各サイクルの内訳（設備稼働時間、ワーク有り不稼働時間、及びワーク無し不稼働時間）と、その設備１２を通過したワークの数が計算できる。設備稼働時間、ワーク有り不稼働時間、及びワーク無し不稼働時間を、それぞれ解析期間の全サイクルにわたって総和し、通過ワーク数で除すると、１ワーク当たりの設備稼働時間、ワーク有り不稼働時間、及びワーク無し不稼働時間を求めることができる。
【００５０】
また、ステップＳ９では、設備状態解析部２６４が、今回処理している設備１２のＰＬＣ１６から収集した異常信号や刃具交換信号に基づき、解析期間における異常（故障）期間及び刃具交換期間の長さをそれぞれ求める。これら異常期間と刃具交換時間を前述の通過ワーク数で除すると、１ワーク当たりの異常期間及び刃具交換期間を求めることができる。
【００５１】
このようにして処理対象の設備１２についての各サイクルの内訳と、異常（故障）期間及び刃具交換期間の長さが求められると、次に解析装置２６は、それらから１ワーク当たりの平均稼働状況を算出する（Ｓ１０）。この平均稼働状況は、該設備１２において１ワークを処理するのに要した時間の平均的な内訳であり、１ワーク当たりの設備稼働時間、ワーク有り不稼働時間、ワーク無し不稼働時間、異常期間及び刃具交換期間から構成される。これは、設備１２が停止する事情として、異常（故障）と刃具（工具）交換を考慮した場合であるが、その他の事情を考慮する場合は、ステップＳ９でそれら各事情による停止時間を計算し、その１ワーク当たりの平均時間を求めればよい。
【００５２】
以上のステップＳ４〜Ｓ１０までの処理を、１設備ずつ、生産ライン１０の最後の設備１２まで繰り返す（Ｓ１１）。このようにしてすべての設備１２について１ワーク当たりの平均稼働状況が計算できると、次にグラフ作成部２６６が、それら各設備１２の平均稼働状況を棒グラフで示し、それら棒グラフを生産ライン１０における各設備１２の並び順に従って並べた分析用グラフを作成する。この分析用グラフは、設備１２の並び順、すなわち工程の流れに沿った稼働状況の推移を示すものといえる。各設備１２の棒グラフでは、平均稼働状況の内訳の各項目（ワーク有り不稼働時間、ワーク無し不稼働時間、設備稼働時間、以上停止時間など）を一定の順序で並べる。これにより、これらを設備の並び順に並べた場合、生産ラインの流れに沿ったそれら各項目の長さの推移が把握しやすくなる。
【００５３】
図６にこの分析用グラフの一例を示す。図６のグラフは、Ａ〜Ｕの２１個の設備からなる生産ライン１０において、１１番目の設備Ｋがボトルネック工程となっている場合の、稼働状況の工程流れに沿った推移を示している。ボトルネック工程は、生産ライン１０の律速段階となる工程であり、この工程により生産ライン１０全体のスループット（単位時間当たりの処理量）が制限される。このようなボトルネックの設備が存在する場合、図６に例示したように、そのボトルネック以前の各設備ではワークの流れが渋滞するのでワーク有り不稼働時間が長くなり、そのボトルネック以降の設備では、逆にボトルネックからワークが出にくいためワーク不足気味になり、ワーク無し不稼働時間が長くなる。したがって、このような生産ラインの流れに沿った平均稼働状況の推移を示す分析用グラフを作成し、ユーザに提供することにより、ユーザはそのグラフにおけるワーク無し不稼働時間とワーク有り不稼働時間との関係の推移を見ることで、ボトルネック工程を見つけることができる。
【００５４】
このように平均稼働状況の生産ラインに沿った推移をグラフ化することで、ユーザは容易にボトルネック工程を特定することができる。
【００５５】
なお、この分析用グラフにおいて、例えば最初の設備を除いた、以降の各設備において、ワーク無し不稼働時間がワーク有り不稼働時間よりも長い傾向がある場合は、最初の設備がボトルネック工程であると判断できる。同様に、最後の設備より前の各工程が、ワーク有り不稼働時間がワーク無し不稼働時間よりも長い傾向がある場合は、最初の設備がボトルネック工程であると判断できる。
【００５６】
また、このようにボトルネック工程を特定すると、次のその工程の平均稼働状況の棒グラフを検討することで、その工程（設備）がボトルネックとなっている原因の在処をある程度絞り込むことができる。例えば図６の例でボトルネックの設備Ｋの平均稼働状況の棒グラフを見ると、もっとも一番下にある設備稼働時間が長くなっており、他の設備と比べても顕著に長いことが分かる。これにより、ユーザは、設備Ｋは処理速度不足によりボトルネックとなっている可能性が高いという仮説を立てることができ、その仮説に従って設備Ｋを精査することで、効率よく原因を究明し対策を立てることができる。また、仮にボトルネック工程の平均稼働状況において異常停止時間が長ければ、その工程の設備に異常が多いことが分かるので、その設備についての異常検知信号を精査するなどして原因を究明するなどの処置をとることができる。平均稼働状況において刃具交換時間が長い場合は、その設備における刃具交換作業を検討するなどの判断をなすことができる。
【００５７】
なお、図６の例において、生産ラインの終わり近傍の設備Ｓ，Ｔ，Ｕ等ではワーク有り不稼働時間が増える傾向を示しているが、これは生産ラインの最後から出たワークを、後工程（別の生産ラインや配送など）が引き取る際に渋滞が起きていることを示している。グラフ化によりこのようなことも把握することができる。
【００５８】
以上に説明したように、本実施形態の解析装置２６によれば、各設備のワーク無し不稼働時間とワーク有り不稼働時間を割り出し、それら各不稼働時間が、生産ラインの流れに沿ってどのように推移していくかをグラフとして示すことができる。このグラフにより、ユーザはボトルネック工程を容易に特定することができる。
【００５９】
またこの解析装置２６は、ワーク無し不稼働時間とワーク有り不稼働時間に加え、稼働時間や異常停止時間、刃具交換時間など、設備の各種動作状態の時間配分（平均稼働状況）を各設備ごとに求め、グラフとして表示することができる。これにより、上述のようにして特定したボトルネック工程の原因の絞り込みが可能となる。
【００６０】
本実施形態の解析装置２６による解析により、ボトルネック工程を特定し、その工程に必要な対策を行うと、その工程はボトルネックではなくなるが、そのほかにもボトルネックが存在する可能性は残る。そこで、対策後に再び生産ラインを稼働させ、収集装置２４及び解析装置２６により同様の解析処理を行うことで、別にボトルネック工程があればそれを検知し、対策を施すことができる。このような解析及び対策のサイクルを繰り返すことで、円滑に流れ、高いスループットが期待できる生産ラインを実現できる。
【００６１】
以上の例では、各設備の平均稼働状況を棒グラフで示したが、グラフの形態はこれに限らない。稼働状況の各項目の時間長が把握できるものであれば、どのようなものでもよい。
【００６２】
それら各項目をグラフではなく数値で示すような出力形態であっても、ユーザの読み取り負担は増えるものの、情報の内容の点ではグラフの場合と変わりはない。数値の場合、例えばワーク有り不稼働時間とワーク無し不稼働時間をそのまま示す代わりに、両者の比を示すようにすれば、ユーザは、生産ラインの流れに沿ったその比の推移を見ることで、比較的容易にボトルネック工程を特定できる。
【００６３】
また、以上の例では、生産ラインの流れに沿った各設備の平均稼働状況の推移をユーザに提示し、ユーザにボトルネック工程の判断を求めたが、解析装置２６自体が自動的にボトルネック工程を判別することも可能である。自動判別の手順としては、例えば次のようなものが考えられる。すなわち、生産ラインの流れに沿って各設備をソートし、その中で１つの設備を注目設備に選び、生産ラインにおけるその注目設備以前の設備群と、以降の設備群とについて、それぞれワーク無し不稼働時間とワーク有り不稼働時間の比の平均を求める。この処理を、注目設備を変えながら繰り返し、注目設備以前と以降とでの上述の比の変化が最も大きい注目設備を、ボトルネック工程と判断する。ここでは、注目設備の前と後でのワーク流れの傾向を、ワーク無し不稼働時間とワーク有り不稼働時間の比の平均で判断したが、単にワーク無し不稼働時間のみの平均（あるいはワーク有り不稼働時間のみの平均）を注目設備の前と後で求め、注目設備前後でのその平均の変化によりボトルネック工程を判断してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る生産ライン解析装置の構成を説明するための図である。
【図２】生産ライン解析装置を用いた解析作業の手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】設備及び搬送部の状態とワーク有無検知信号との関係を説明するための図である。
【図４】ワーク有無検知信号の２種類の定常サイクルとその特徴時間ｔ１，ｔ２’を説明するための図である。
【図５】ワーク有無検知信号の１サイクルのパターン分けと、そのパターン分けに従ったサイクル期間の内容分類の方法の一例を示す図である。
【図６】生産ライン解析装置が出力する分析用グラフの一例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 生産ライン、１２ 設備、１４ 搬送部、１６，１８ ＰＬＣ、２０ 集中管理装置、２２ ライン状況表示盤、２４ 生産管理情報収集装置、２６ 生産ライン解析装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、生産ラインのボトルネックの検出又はその支援を行うための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より生産性向上のために、生産ラインに関する様々な分析装置が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、生産ラインにおける故障や交換等のデータを収集し、タイムチャートを作成することで、ライン上の設備間で重複した稼働停止時間を計上せずに、生産ライン全体の稼働率を精度よく算出する装置が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、生産ラインの最終工程を通過する製品を検出するセンサの信号を用いて、時系列的に実際の製品の生産台数を求める装置が開示されている。この装置は、ライン停止時間やその停止の原因を入力する手段を備え、トラブルの発生時間やその原因及びその対策に要した時間を記録し、表示することができる。
【０００５】
特許文献３には、生産ラインの制御系から信号を受けて、生産ライン上の各設備の稼働状態、生産状況、アラームや停止情報を表示する表示装置と、それら各設備の表示装置からそれら稼働状態等の情報を受けて、生産実績情報、品質管理情報及びメンテナンス管理情報を集計する集計装置とを備えたシステムが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１２６９４２号公報
【特許文献２】
特開平１０−２０２４８３号公報
【特許文献３】
特開平５−１３８５１１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の生産ラインの分析装置は、いずれも生産ライン全体の稼働率や生産台数を求めるものであったため、生産ライン全体が良好な稼働状態にあるかどうかの判断に用いることはできても、生産ライン内のどの設備（工程）がボトルネックになっているかを判断するには、その装置では不十分である。
【０００８】
本発明はこのような問題に鑑みなされたものであり、生産ライン内でボトルネックとなっている工程を特定するために有益な分析を行う装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、生産ライン上の各設備のワーク通過状態を示す信号の時系列的な収集結果に基づき、各設備のワーク無し不稼働時間及びワーク有り不稼働時間の少なくとも一方を求める不稼働時間分析手段と、それら各設備のワーク有り不稼働時間及びワーク無し不稼働時間のうち前記不稼働時間分析手段で求めたものを、生産ライン上での各設備の並び順に沿って並べた推移データを作成する推移データ作成手段と、前記推移データを表示出力する出力手段と、を備える生産ライン解析装置を提供する。
【００１０】
また本発明は、生産ライン上の各設備のワーク通過状態を示す信号の時系列的な収集結果に基づき、各設備のワーク無し不稼働時間及びワーク有り不稼働時間の少なくとも一方を求める不稼働時間分析手段と、それら各設備のワーク有り不稼働時間及びワーク無し不稼働時間のうち前記不稼働時間分析手段で求めたものを、生産ライン上での各設備の並び順に沿って並べた推移データを作成する推移データ作成手段と、前記推移データに基づき生産ラインのボトルネックとなっている設備を判定するボトルネック判定手段と、を備える生産ライン解析装置を提供する。
【００１１】
本発明の好適な態様では、前記ボトルネック判定手段は、生産ライン中の注目設備を順に変えながら、各注目設備ごとに、生産ラインの流れでその注目設備より前と後との間で、ワーク有り不稼働時間又はワーク無し不稼働時間の長さの変化を求め、その変化が最も大きくなる場合の注目設備を、生産ラインのボトルネックと判定する。
【００１２】
本発明の別の好適な態様では、前記各設備のワーク通過状態を示す信号として、前記各設備の前段のワーク搬送部にそれぞれ設けられたワーク有無検知センサのワーク検知信号を用いる。
【００１３】
更に好適な態様では、前記不稼働時間分析手段は、前段の設備からワーク搬送部に送出されたワークが待たされることなくその後段の設備に取り込まれる円滑型定常状態と、ワーク搬送部上のワークがその後段の設備に取り込まれて初めてその前段の設備から次のワークが該ワーク搬送部に送出される渋滞型定常状態と、の各々における前記ワーク検知信号のレベル変化サイクルと、実際の当該ワーク検知信号のレベル変化サイクルとの比較に基づき、当該ワーク搬送部の後段の設備のワーク無し不稼働時間又はワーク有り不稼働時間を求める。
【００１４】
また別の好適な態様は、前記各設備におけるあらかじめ定められた注目事象の有無を示す信号の時系列的な収集結果に基づき、それら各注目事象が生じている時間をそれら各設備ごとに求める手段を更に備え、前記推移データ作成手段は、前記推移データとして、前記設備ごとに前記ワーク有り不稼働時間及びワーク無し不稼働時間に加えそれら各注目事象が生じている時間の情報を含んだ推移データを作成する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る生産ライン解析装置の構成を説明するための図である。図１において、解析対象の生産ライン１０には、加工装置や組み立て装置などの複数の設備１２が順に並んでいる。隣り合う設備１２同士の間には、それら両者間でワークを搬送するベルトコンベヤなどの搬送部１４が設けられている。各設備１２には、該設備１２をシーケンス制御するためのＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）１６が接続されている。ＰＬＣは、マイクロコンピュータを搭載しプログラムを変えることで様々な装置に対応可能なシーケンスコントローラである。ＰＬＣは、制御対象の設備に設けられた各種センサやスイッチ、アクチュエータ、モータ等に接続されており、センサやスイッチの検出信号を監視し、シーケンス制御プログラムに従ってそれら検出信号の状態に応じてアクチュエータやモータ等を制御することで、該設備を所定のシーケンスに従って動作させる。ここでＰＬＣ１６は、本実施形態の生産ライン解析に有用な情報として、該設備１２の各種センサが発する異常信号や刃具交換作業中に該設備１２から発せられる刃具交換信号を受け取る。
【００１７】
同様に、搬送部１４にも、該搬送部１４を制御するＰＬＣ１８が設けられる。ここでＰＬＣ１８は、本実施形態の生産ライン解析に有用な情報として、該搬送部１４の終端部、すなわち次段の設備１２の直前位置、に設けられたワーク有無確認リミットスイッチの発するワーク有無検知信号を受け取る。
【００１８】
なお、図では、各設備１２及び各搬送部１４にそれぞれ個別にＰＬＣ１６又は１８が設けられる構成を例示したが、１つのＰＬＣで複数の設備や搬送部を制御する場合もある。この場合でも、ＰＬＣは、制御対象の各設備や各搬送部から個別に各種信号を受け取ることには変わりがない。
【００１９】
集中管理装置２０は、生産ライン１０全体の動作を管理する装置である。集中管理装置２０は、無線又は有線の通信回線を介し、各ＰＬＣ１６及び１８から、各設備１２及び各搬送部１４の状態を示す各種信号を受け取り、これら信号に基づきライン状況表示盤２２を制御する。ライン状況表示盤２２は、生産ライン１０の関係者に生産上の各種アクションを促すために設けられた情報表示装置であり、「アンドン」とも呼ばれる。ライン状況表示盤２２は、生産ライン１０の上方等、各関係者から見やすい位置に設置されており、集中管理装置２０からの制御信号に応じて、異常等の不具合が生じている場所など、生産ライン１０の稼働状態に関する各種情報を表示する。
【００２０】
以上に説明した集中管理装置２０やライン状況表示盤２２は、従来より自動車製造工場の生産ラインなどに設けられているものである。本実施形態は、従来のライン状況表示盤２２の表示に用いられる情報を利用して、生産ラインのボトルネックを検出するしくみを提供するものといえる。
【００２１】
生産管理情報収集装置２４は、集中管理装置２０が生産ライン１０の各ＰＬＣ１６及び１８から受信した各種信号や、それら信号に対する演算処理により集中管理装置２０が求めたデータなどを時系列的に収集し、蓄積する。すなわち、収集装置２４には、各サンプリング時刻におけるそれら各種信号やデータの値が保存される。生産管理情報収集装置２４は、集中管理装置２０に対して着脱自在とし、生産ライン１０の解析を行う際に集中管理装置２０に対して接続するような運用も可能である。
【００２２】
生産ライン解析装置２６は、生産ライン管理情報収集装置２４に蓄積された情報をローカルエリアネットワークなどを介して取得し、これら情報に基づいて生産ライン１０に対する解析処理を実行する。
【００２３】
１つの例では、生産ライン解析装置２６は、ワーク流れ解析部２６２と設備状態解析部２６４とグラフ作成部２６６を備える。
【００２４】
ワーク流れ解析部２６２は、各搬送部１４ごとに、その搬送部１４の終端部に設けられたワーク有無確認リミットスイッチが発するワーク有無検知信号に基づき、その搬送部１４の次に設けられた設備１２に対するワーク流れを解析する。この解析では、各設備１２ごとに、該設備１２が稼働している「稼働時間」、前段からワークが来ないために該設備１２が稼働できない「ワーク無し不稼働時間」、及び処理済みのワークを後段に出せないために該設備１２が稼働できない「ワーク有り不稼働時間」を求める。この解析処理の詳細は後述する。
【００２５】
設備状態解析部２６４は、各設備１２のＰＬＣ１６から収集された異常信号や刃具交換信号等の各種信号に基づき、各設備１２が各種の事情により停止している時間を求める。ここでは、設備が停止する事情として、各種の異常（故障）や刃具交換を例示したが、これ以外にも例えば手作業によるワークの入れ替えなど、各種の事情で設備が停止する場合がある。本実施形態では、それら各種の停止事情に対応する信号をＰＬＣ１６から収集し、分析に用いることができる。ここで、上述のワーク無し不稼働時間やワーク有り不稼働時間は、設備１２は停止していないにも関わらず、ワークに対する処理を実行できない（すなわち稼働していない）時間を分類したものである。また、設備状態解析部２６４は各設備１２を通過したワークの数を設備１２ごとにカウントする。
【００２６】
グラフ作成部２６６は、ワーク流れ解析部２６２及び設備状態解析部２６４の解析結果に基づき、生産ライン１０のボトルネック工程の特定に有用な、図６に示すような稼働状況グラフを作成し、画面表示や印刷出力、あるいはファイル出力などの各種形態で出力する。稼働状況グラフの詳細は後述する。
【００２７】
次に、図２を参照して、生産ライン解析装置２６を用いた解析作業の手順を説明する。
【００２８】
この手順では、まず最初に、ある期間にわたって生産管理情報収集装置２４に蓄積したデータを、生産ライン解析装置２６に読み込む（Ｓ１）。次に、ユーザが、読み込んだデータのデータ蓄積期間のうち、解析したい期間を生産ライン解析装置２６に対して設定する（Ｓ２）。この設定がなされると、解析装置２６のワーク流れ解析部２６２が、各設備１２の前段の搬送部１４のワーク有無検知信号に基づき、各設備１２の定常サイクルの特徴時間ｔ１，ｔ２’を計算する（Ｓ３）。ここで、図３及び図４を参照して、この定常サイクルと特徴時間ｔ１，ｔ２’について説明する。
【００２９】
図３は、設備１２及び搬送部１４の状態とワーク有無検知信号との関係を説明するための図である。ワーク有無検知信号は、同図（ａ）に示すように、搬送部１４終端部のワーク有無確認リミットスイッチ１９が設けられたところにワークが存在するとオン・レベルとなり、存在しないとオフ・レベルとなる２値信号である。この検知信号の立ち下がりタイミングＡから次の立ち下がりタイミングＡ’までの１サイクルの間の各タイミングでの設備１２及び搬送部１４の状態を同図（ｂ）に示す。なお、この図における搬送部ｎは、（ａ）の信号を発したリミットスイッチ１９を備える搬送部１４であり、設備ｎ−１はその前段、設備ｎはその後段の設備１２である。
【００３０】
まずタイミングＡでは、搬送部ｎから設備ｎにワーク１００が取り込まれたことにより、リミットスイッチ１９がオフになり、その結果ワーク有無検知信号がオフになる。その後、設備ｎ−１から次のワークが排出されるまでは、ワーク有無検知信号はオフとなる。タイミングＢでは、設備ｎ−１から搬送部ｎに対し次のワーク１０２が排出される。タイミングＣでは、そのワーク１０２が搬送部１４のリミットスイッチ１９の位置まで来たことにより、ワーク有無検知信号がオンになる。その後、そのワーク１０２が設備ｎに取り込まれるまでは、ワーク有無検知信号はオンである。タイミングＤでは、搬送部ｎから設備ｎへのワーク１０２の取込が開始される。そして、タイミングＡ’では、そのワーク１０２がリミットスイッチ１９の場所から離れたことにより、ワーク有無検知信号がオフになる。
【００３１】
ここで、搬送部ｎに対し前段の設備ｎ−１から次のワークがなかなか排出されない場合は、ワーク有無検知信号のオフ期間ＡＢが延びる。逆に、搬送部ｎにバッファされているワークが後段の設備ｎになかなか取り込まれない場合は、オン期間ＣＤが延びることになる。
【００３２】
このようなワーク有無検知信号には、図４の（ａ）に示す円滑型の定常サイクルと、（ｂ）に示す渋滞型の定常サイクルとが存在する。（ａ）、（ｂ）はそれぞれワーク有無検知信号の１サイクルを示し、ｔ１，ｔ１’がそれぞれオン期間の長さ、ｔ２，ｔ２’がそれぞれオフ期間の長さを示している。また、図中の「設備稼働時間」は、設備１２が１つワークを処理するのに要する時間の長さである。
【００３３】
円滑型定常サイクルは、生産ライン１０の定常的に動作している状態のうち、搬送部ｎに対し前段の設備ｎ−１から送り出されたワークが、待たされることなく円滑に後段の設備ｎに取り込まれるという状態（円滑型の定常状態）におけるワーク有無検知信号のサイクルである。円滑型の定常状態では、搬送部１４に入ったワークがそのまま滞らずに後段の設備１２に出て行くので、（ａ）に示すワーク有無検知信号の１サイクルのオン期間の長さｔ１が、最短となる。
【００３４】
一方、渋滞型の定常状態では、搬送部１４上のワークは後段の設備１２が空くまではその場で待機しており、後段の設備１２が空くとそのワークが送り出されるが、すぐに前段の設備１２から次のワークが搬送部１４に送られてくるので、オフ期間ｔ２’の長さが最短となる。
【００３５】
以上、２種類の定常サイクルと、各サイクルの特徴時間ｔ１，ｔ２’について説明した。ステップＳ３では、各設備１２ごとに、この特徴時間ｔ１，ｔ２’を算出する。この算出処理では、ステップＳ２で設定した解析期間の、当該設備１２の前段の搬送部１４のワーク有無検知信号のオン期間とオフ期間についてそれぞれ最小値を求め、オン期間の最小値を特徴時間ｔ１とし、オフ期間の最小値を特徴時間ｔ２’とする。解析期間が十分長ければ、このような処理により、自動計算である程度妥当な特徴時間ｔ１，ｔ２’を求めることができる。
【００３６】
図２の手順では、生産ライン１０上の各設備１２ごとに、ステップＳ４〜Ｓ１０の処理を繰り返す。
【００３７】
この繰り返しでは、まずユーザが、この繰り返しでの処理対象の設備１２の設備稼働時間の長さを生産ライン解析装置２６に設定する。設備稼働時間は、定常サイクルの特徴時間とは異なり、単純な最小値演算では妥当な値が求められるとは限らないので、このようにユーザ設定項目としている。
【００３８】
このようにして定常サイクルの特徴時間ｔ１，ｔ２’と設備稼働時間が入力されると、ワーク流れ解析部２６２は、ワーク有無検知信号の各サイクルの分析を行う。この分析では、まず該検知信号の１サイクル（例えば立ち下がり点から次の立ち下がり点まで）分の信号を読み込み（Ｓ５）、そのサイクルが図５に示す（１）〜（３）のいずれのパターンに該当するか判定する（Ｓ６）。
【００３９】
パターン（１）〜（３）の区分けとしては次のようなものを挙げることができる。
【００４０】
まずパターン（１）は、１サイクルのオフ期間がｔ２（ただしｔ２＝「設備稼働時間」−「特徴時間ｔ１」）より長いサイクルである。このパターン（１）のサイクルは、円滑型の定常状態（ワークが円滑に定常的に流れる状態）よりも、オフ期間、すなわちワークがない期間が長いので、ワーク不足の傾向をもつサイクルといえる。
【００４１】
これに対し、パターン（２）は、サイクルのオン期間が特徴時間ｔ１’より長く、かつオフ期間がｔ２より短いサイクルである。このパターン（２）のサイクルは、渋滞型の定常状態よりも、オン期間、すなわちワークがある期間が長いので、ワーク渋滞の傾向を持つサイクルといえる。
【００４２】
パターン（３）は、オフ期間がｔ２より短く、かつオン期間がｔ１’より短いサイクルであり、パターン（１）及び（２）のいずれにも該当しないサイクルはこれに分類される。このパターンは、ワーク不足とも渋滞とも判別できない状態に対応する。
【００４３】
また、別のパターン区分けとして、１サイクルのオフ期間がオン期間より長いサイクルをパターン（１）とし、オフ期間がオン期間より短いサイクルをパターン（２）とし、それらいずれにも該当したいサイクルをパターン（３）とするような判別方法も可能である。
【００４４】
次に、ワーク流れ解析部２６２が、その１サイクルの時間の内容を、稼働時間、ワーク無し不稼働時間、及びワーク有り不稼働時間に分類する。この内容分類処理では、ステップＳ６でのパターン分けに従い、図５に示すように分類を行う。すなわち、パターン（１）と分類したサイクルについては、該サイクル内での信号の立ち上がり点Ｒから後に特徴時間ｔ１の期間と、立ち上がり点Ｒから時間ｔ２だけさかのぼる期間とを足した期間を、設備稼働時間と分類する。そして、オフ期間からｔ２を差し引いた残りの期間をワーク無し不稼働期間、オン期間からｔ１を差し引いた残りの期間をワーク有り不稼働期間と分類する。
【００４５】
同様に、パターン（２）と分類したサイクルについては、立ち上がり点Ｒから前に特徴時間ｔ２’の期間と、立ち上がり点Ｒから後にｔ１’（ただしｔ１’＝「設備稼働時間」−「特徴時間ｔ２’」）の期間を設備稼働時間に分類すると共に、オフ期間からｔ２’を引いた期間のワーク無し不稼働期間に、オン期間からｔ１’を引いた期間をワーク有り不稼働期間にそれぞれ分類する。
【００４６】
このようなパターン分けによれば、各サイクルの傾向（円滑傾向か渋滞傾向か）に合わせて、妥当なサイクル内容分類が可能になる。ボトルネック工程が存在する生産ラインでは、ボトルネック以前の各工程（設備）は渋滞傾向、ボトルネック以降の各工程は円滑傾向（ワーク不足傾向）となるので、上述のようなパターン（１）及び（２）の２分類で良好なサイクル内容分類が可能である。
【００４７】
なお、パターン（３）に該当するサイクルは、ワーク不足傾向かワーク渋滞傾向かが判別できないので、図５の例では便宜上サイクルの先頭から「設備稼働時間」を取り、残った期間をワーク有り不稼働期間と分類している（したがって、ワーク無し不稼働期間は０）。ただしこれはあくまで便宜的に定めたものであり、このほかにも様々な規定の仕方ができる。例えば１サイクルの長さから「設備稼働時間」を差し引いた時間を二分し、その各々をワーク無し不稼働期間とワーク有り不稼働期間に振り分ける、といった方法も考えられる。
【００４８】
ステップＳ７では、このような処理により、ステップＳ５で取り出した１サイクルを、設備稼働時間、ワーク無し不稼働期間、及びワーク有り不稼働期間の３つに分けることができる。また、ワーク有無検知信号が１サイクルするごとに設備１２を１つのワークが通過するので、ステップＳ６では、通過ワーク数のカウンタの値を１だけ増加させる。
【００４９】
以上のステップＳ５〜Ｓ７の処理を、解析期間の最後のサイクルまで繰り返す（Ｓ８）。これにより、１つの設備１２のワーク有無検知信号の各サイクルの内訳（設備稼働時間、ワーク有り不稼働時間、及びワーク無し不稼働時間）と、その設備１２を通過したワークの数が計算できる。設備稼働時間、ワーク有り不稼働時間、及びワーク無し不稼働時間を、それぞれ解析期間の全サイクルにわたって総和し、通過ワーク数で除すると、１ワーク当たりの設備稼働時間、ワーク有り不稼働時間、及びワーク無し不稼働時間を求めることができる。
【００５０】
また、ステップＳ９では、設備状態解析部２６４が、今回処理している設備１２のＰＬＣ１６から収集した異常信号や刃具交換信号に基づき、解析期間における異常（故障）期間及び刃具交換期間の長さをそれぞれ求める。これら異常期間と刃具交換時間を前述の通過ワーク数で除すると、１ワーク当たりの異常期間及び刃具交換期間を求めることができる。
【００５１】
このようにして処理対象の設備１２についての各サイクルの内訳と、異常（故障）期間及び刃具交換期間の長さが求められると、次に解析装置２６は、それらから１ワーク当たりの平均稼働状況を算出する（Ｓ１０）。この平均稼働状況は、該設備１２において１ワークを処理するのに要した時間の平均的な内訳であり、１ワーク当たりの設備稼働時間、ワーク有り不稼働時間、ワーク無し不稼働時間、異常期間及び刃具交換期間から構成される。これは、設備１２が停止する事情として、異常（故障）と刃具（工具）交換を考慮した場合であるが、その他の事情を考慮する場合は、ステップＳ９でそれら各事情による停止時間を計算し、その１ワーク当たりの平均時間を求めればよい。
【００５２】
以上のステップＳ４〜Ｓ１０までの処理を、１設備ずつ、生産ライン１０の最後の設備１２まで繰り返す（Ｓ１１）。このようにしてすべての設備１２について１ワーク当たりの平均稼働状況が計算できると、次にグラフ作成部２６６が、それら各設備１２の平均稼働状況を棒グラフで示し、それら棒グラフを生産ライン１０における各設備１２の並び順に従って並べた分析用グラフを作成する。この分析用グラフは、設備１２の並び順、すなわち工程の流れに沿った稼働状況の推移を示すものといえる。各設備１２の棒グラフでは、平均稼働状況の内訳の各項目（ワーク有り不稼働時間、ワーク無し不稼働時間、設備稼働時間、以上停止時間など）を一定の順序で並べる。これにより、これらを設備の並び順に並べた場合、生産ラインの流れに沿ったそれら各項目の長さの推移が把握しやすくなる。
【００５３】
図６にこの分析用グラフの一例を示す。図６のグラフは、Ａ〜Ｕの２１個の設備からなる生産ライン１０において、１１番目の設備Ｋがボトルネック工程となっている場合の、稼働状況の工程流れに沿った推移を示している。ボトルネック工程は、生産ライン１０の律速段階となる工程であり、この工程により生産ライン１０全体のスループット（単位時間当たりの処理量）が制限される。このようなボトルネックの設備が存在する場合、図６に例示したように、そのボトルネック以前の各設備ではワークの流れが渋滞するのでワーク有り不稼働時間が長くなり、そのボトルネック以降の設備では、逆にボトルネックからワークが出にくいためワーク不足気味になり、ワーク無し不稼働時間が長くなる。したがって、このような生産ラインの流れに沿った平均稼働状況の推移を示す分析用グラフを作成し、ユーザに提供することにより、ユーザはそのグラフにおけるワーク無し不稼働時間とワーク有り不稼働時間との関係の推移を見ることで、ボトルネック工程を見つけることができる。
【００５４】
このように平均稼働状況の生産ラインに沿った推移をグラフ化することで、ユーザは容易にボトルネック工程を特定することができる。
【００５５】
なお、この分析用グラフにおいて、例えば最初の設備を除いた、以降の各設備において、ワーク無し不稼働時間がワーク有り不稼働時間よりも長い傾向がある場合は、最初の設備がボトルネック工程であると判断できる。同様に、最後の設備より前の各工程が、ワーク有り不稼働時間がワーク無し不稼働時間よりも長い傾向がある場合は、最初の設備がボトルネック工程であると判断できる。
【００５６】
また、このようにボトルネック工程を特定すると、次のその工程の平均稼働状況の棒グラフを検討することで、その工程（設備）がボトルネックとなっている原因の在処をある程度絞り込むことができる。例えば図６の例でボトルネックの設備Ｋの平均稼働状況の棒グラフを見ると、もっとも一番下にある設備稼働時間が長くなっており、他の設備と比べても顕著に長いことが分かる。これにより、ユーザは、設備Ｋは処理速度不足によりボトルネックとなっている可能性が高いという仮説を立てることができ、その仮説に従って設備Ｋを精査することで、効率よく原因を究明し対策を立てることができる。また、仮にボトルネック工程の平均稼働状況において異常停止時間が長ければ、その工程の設備に異常が多いことが分かるので、その設備についての異常検知信号を精査するなどして原因を究明するなどの処置をとることができる。平均稼働状況において刃具交換時間が長い場合は、その設備における刃具交換作業を検討するなどの判断をなすことができる。
【００５７】
なお、図６の例において、生産ラインの終わり近傍の設備Ｓ，Ｔ，Ｕ等ではワーク有り不稼働時間が増える傾向を示しているが、これは生産ラインの最後から出たワークを、後工程（別の生産ラインや配送など）が引き取る際に渋滞が起きていることを示している。グラフ化によりこのようなことも把握することができる。
【００５８】
以上に説明したように、本実施形態の解析装置２６によれば、各設備のワーク無し不稼働時間とワーク有り不稼働時間を割り出し、それら各不稼働時間が、生産ラインの流れに沿ってどのように推移していくかをグラフとして示すことができる。このグラフにより、ユーザはボトルネック工程を容易に特定することができる。
【００５９】
またこの解析装置２６は、ワーク無し不稼働時間とワーク有り不稼働時間に加え、稼働時間や異常停止時間、刃具交換時間など、設備の各種動作状態の時間配分（平均稼働状況）を各設備ごとに求め、グラフとして表示することができる。これにより、上述のようにして特定したボトルネック工程の原因の絞り込みが可能となる。
【００６０】
本実施形態の解析装置２６による解析により、ボトルネック工程を特定し、その工程に必要な対策を行うと、その工程はボトルネックではなくなるが、そのほかにもボトルネックが存在する可能性は残る。そこで、対策後に再び生産ラインを稼働させ、収集装置２４及び解析装置２６により同様の解析処理を行うことで、別にボトルネック工程があればそれを検知し、対策を施すことができる。このような解析及び対策のサイクルを繰り返すことで、円滑に流れ、高いスループットが期待できる生産ラインを実現できる。
【００６１】
以上の例では、各設備の平均稼働状況を棒グラフで示したが、グラフの形態はこれに限らない。稼働状況の各項目の時間長が把握できるものであれば、どのようなものでもよい。
【００６２】
それら各項目をグラフではなく数値で示すような出力形態であっても、ユーザの読み取り負担は増えるものの、情報の内容の点ではグラフの場合と変わりはない。数値の場合、例えばワーク有り不稼働時間とワーク無し不稼働時間をそのまま示す代わりに、両者の比を示すようにすれば、ユーザは、生産ラインの流れに沿ったその比の推移を見ることで、比較的容易にボトルネック工程を特定できる。
【００６３】
また、以上の例では、生産ラインの流れに沿った各設備の平均稼働状況の推移をユーザに提示し、ユーザにボトルネック工程の判断を求めたが、解析装置２６自体が自動的にボトルネック工程を判別することも可能である。自動判別の手順としては、例えば次のようなものが考えられる。すなわち、生産ラインの流れに沿って各設備をソートし、その中で１つの設備を注目設備に選び、生産ラインにおけるその注目設備以前の設備群と、以降の設備群とについて、それぞれワーク無し不稼働時間とワーク有り不稼働時間の比の平均を求める。この処理を、注目設備を変えながら繰り返し、注目設備以前と以降とでの上述の比の変化が最も大きい注目設備を、ボトルネック工程と判断する。ここでは、注目設備の前と後でのワーク流れの傾向を、ワーク無し不稼働時間とワーク有り不稼働時間の比の平均で判断したが、単にワーク無し不稼働時間のみの平均（あるいはワーク有り不稼働時間のみの平均）を注目設備の前と後で求め、注目設備前後でのその平均の変化によりボトルネック工程を判断してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る生産ライン解析装置の構成を説明するための図である。
【図２】生産ライン解析装置を用いた解析作業の手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】設備及び搬送部の状態とワーク有無検知信号との関係を説明するための図である。
【図４】ワーク有無検知信号の２種類の定常サイクルとその特徴時間ｔ１，ｔ２’を説明するための図である。
【図５】ワーク有無検知信号の１サイクルのパターン分けと、そのパターン分けに従ったサイクル期間の内容分類の方法の一例を示す図である。
【図６】生産ライン解析装置が出力する分析用グラフの一例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 生産ライン、１２ 設備、１４ 搬送部、１６，１８ ＰＬＣ、２０ 集中管理装置、２２ ライン状況表示盤、２４ 生産管理情報収集装置、２６ 生産ライン解析装置。
Claims (6)
- 生産ライン上の各設備のワーク通過状態を示す信号の時系列的な収集結果に基づき、各設備のワーク無し不稼働時間及びワーク有り不稼働時間の少なくとも一方を求める不稼働時間分析手段と、
それら各設備のワーク有り不稼働時間及びワーク無し不稼働時間のうち前記不稼働時間分析手段で求めたものを、生産ライン上での各設備の並び順に沿って並べた推移データを作成する推移データ作成手段と、
前記推移データを表示出力する出力手段と、
を備える生産ライン解析装置。 - 生産ライン上の各設備のワーク通過状態を示す信号の時系列的な収集結果に基づき、各設備のワーク無し不稼働時間及びワーク有り不稼働時間の少なくとも一方を求める不稼働時間分析手段と、
それら各設備のワーク有り不稼働時間及びワーク無し不稼働時間のうち前記不稼働時間分析手段で求めたものを、生産ライン上での各設備の並び順に沿って並べた推移データを作成する推移データ作成手段と、
前記推移データに基づき生産ラインのボトルネックとなっている設備を判定するボトルネック判定手段と、
を備える生産ライン解析装置。 - 前記ボトルネック判定手段は、生産ライン中の注目設備を順に変えながら、各注目設備ごとに、生産ラインの流れでその注目設備より前と後との間で、ワーク有り不稼働時間又はワーク無し不稼働時間の長さの変化を求め、その変化が最も大きくなる場合の注目設備を、生産ラインのボトルネックと判定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の生産ライン解析装置。 - 前記各設備のワーク通過状態を示す信号として、前記各設備の前段のワーク搬送部にそれぞれ設けられたワーク有無検知センサのワーク検知信号を用いる、請求項１又は２に記載の生産ライン解析装置。
- 前記不稼働時間分析手段は、前段の設備からワーク搬送部に送出されたワークが待たされることなくその後段の設備に取り込まれる円滑型定常状態と、ワーク搬送部上のワークがその後段の設備に取り込まれて初めてその前段の設備から次のワークが該ワーク搬送部に送出される渋滞型定常状態と、の各々における前記ワーク検知信号のレベル変化サイクルと、実際の当該ワーク検知信号のレベル変化サイクルとの比較に基づき、当該ワーク搬送部の後段の設備のワーク無し不稼働時間又はワーク有り不稼働時間を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の生産ライン解析装置。
- 前記各設備におけるあらかじめ定められた注目事象の有無を示す信号の時系列的な収集結果に基づき、それら各注目事象が生じている時間をそれら各設備ごとに求める手段を更に備え、
前記推移データ作成手段は、前記推移データとして、前記設備ごとに前記ワーク有り不稼働時間及びワーク無し不稼働時間に加えそれら各注目事象が生じている時間の情報を含んだ推移データを作成する、
請求項１又は２記載の生産ライン解析装置。
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