JP2004246467A

JP2004246467A - 生産管理支援装置

Info

Publication number: JP2004246467A
Application number: JP2003033684A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yamaguchi; 収山口
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】所定のロット集約条件の下にオーダを集約して製造ロットを作成するとともに、製造能率を比較するための資料を算出表示する生産管理支援装置を提供する。
【解決手段】オーダ情報蓄積手段１１と、ロット集約条件を蓄積する製造ロット集約条件蓄積手段１２と、これらを用いて個々のオーダを製造ロットに集約する製造ロット集約手段１３と、これらの情報を蓄積する製造ロット情報蓄積手段１４と、引当済みのオーダの製造量と製造時間の比から製造能率を算出するとともにその平均値を算出する製造能率算出手段１５と、それを度数分布で表示するとともに別途作成した望ましい製造能率の分布曲線を併せて表示する表示手段２０とを備えている生産管理支援装置。更に、望ましい製造能率の分布曲線は、度数分布の平均値の位置を所要生産能率の位置にシフトさせた曲線とすることもできる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄鋼業等の素材産業における中間素材の製造工程に対する生産管理に必要な情報を処理して表示するための生産管理支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一貫製鉄所では、多数の工程を経て製品が製造される。まず、鉄鋼石と石灰石とが焼結された焼結鉱と、石炭を乾留したコークスとが高炉に装入され、高炉内で熱風によって還元、溶融されて銑鉄が得られる。得られた銑鉄は不純物の珪素を除去する予備処理を施された後、転炉に送られ、酸素が吹き込まれて鋼の成分が調整される。転炉で得られ、精錬された鋼はさらにＲＨ脱ガス設備等により二次精錬処理を施された後、連続鋳造工程に送られ、スラブやブルームが造られる。
【０００３】
その後、製造されたスラブごとに、連続熱間圧延工程において加熱および圧延（熱延）処理が行われ、熱延鋼板が得られる。得られた熱延鋼板はそのまま製品とされる他、需要に応じて冷延やメッキなどの工程に送られ、これらの処理を施される。
【０００４】
このような素材産業における製品の製造は、需要家からのオーダ（受注）に基づき行われる。これらのオーダには納期があり、納期どおりに製品を納入することは、契約上非常に重要である。その制約の下で、製造コストを下げるために、製造ロットを大きくして生産能率を上げる努力がなされている。
【０００５】
従来から、一貫製鉄所における生産管理・計画システムは多数知られている。例えば、特許文献１（特開平５−３５７４８号公報）には、各材料単位の納期を考慮し、且つ、各工程の稼動率を均一にするようにした鉄鋼業の生産工程の管理システムが提案されている。この技術は、生産計上管理日を基準として仮出鋼希望日を算出し、仮出鋼希望日順にキャスト因子を作成する。キャスト因子に基づき工程の処理枠、物流バランス重みを考慮して物流バランス取りを行い、キャスト因子ごとに評点を付与し、これに基づいてキャスト因子ごとの優先度を決定する。冷延、メッキなどの、製品によって納期を確保し、選択される工程の稼動率を均一化することができるというものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−３５７４８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１記載の技術では、製鋼工程におけるロット矛盾（鋼種等の成分による製造ロット集約上の制約）の発生、およびその後とるべきアクションについてなんら記載がない。製鋼工程においては種々の制約があり、単純なロットの加算・減算はできないため、結局この技術は生産管理の困難さを根本的に解決してはいないという問題がある。
【０００８】
一般に、上記のような種々の工程を通じて製品を製造する場合には、個々の工程により、いわゆる製造概念あるいは製造ロット集約概念が異なるため、生産管理上の困難さが生じる。
【０００９】
製造概念の相違の例として、製鋼工程と熱延工程の例について説明する。製鋼工程は、溶融した銑鉄をチャージと呼ばれる単位（製鋼工場の設備により異なるが通常２５０トン前後）で、転炉、二次精錬設備等で成分調整するバッチ処理工程である。そのためオーダの量がチャージに満たない場合、例えば１５トンでも１チャージ分（２５０トン）の鋼が製造され、大量の余剰在庫が発生する。一方、熱延工程は連続鋳造工程で製造されたスラブ（１５トン前後）を１本ずつ処理（圧延）する工程であり、基本的に余剰品は生じない。
【００１０】
製造ロット集約概念の相違の例として、同じく製鋼工程と熱延工程の例について説明する。製鋼工程では、さらに複数のチャージを時間的にマッチングさせて連続鋳造機に順次装入し、連々鋳と呼ばれる２〜１０チャージ程度の大きなロットで鋳造が行われる。このとき、鋼の成分が異なるチャージについて連々鋳を行うと、チャージ間で成分が混ざり合い、一級品に引当てることができなくなるため、同一成分のチャージをまとめることが望ましい。
【００１１】
一方、熱延工程においては、スラブの成分によらず、主として圧延幅と圧延後の板厚によりサイクルと呼ばれる製造ロットに集約される。この圧延サイクルは、圧延製品を寸法により所定の順序で並べたもので、１日当たり数サイクル組まれ、極端に特殊な圧延を要するオーダでない限り、何れかのサイクルに組み込むことができる。このように、製鋼工程は基本的に同一成分の鋼の大量生産を目指した設備であり、熱延工程は圧延サイクルに基づき生産を行う設備である。
【００１２】
以上より、熱延工程の能力試算は、オーダに対応するスラブの重量を加算することで可能であるが、製鋼工程能力試算は、そのオーダの製造に伴い発生する可能性がある余剰在庫についても考慮する必要があり、単純な加算では精度が不十分となる。そのため、従来技術では、製造概念あるいは製造ロット集約概念が異なることにより、生産管理上の困難さは解決されていなかった。
【００１３】
本発明は、上記の問題を解決し、中間素材の製造工程に対して所定のロット集約条件の下にオーダを集約して製造ロットを作成するとともに、得られた製造ロットの製造能率を目標値等と比較するための資料を算出表示することが可能な生産管理支援装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は次の発明により解決される。その発明は、需要家からのオーダ情報を蓄積するオーダ情報蓄積手段と、中間素材を生産する製造工程に対して製造ロットに集約する際のロット集約条件を蓄積する製造ロット集約条件蓄積手段と、前記オーダ情報およびロット集約条件を用いて個々のオーダを製造ロットに集約する製造ロット集約手段と、これらの得られた製造ロットの情報を蓄積する製造ロット情報蓄積手段と、個々の製造ロットについて引当済みのオーダの製造量と製造時間の比から製造能率を算出するとともに前記製造能率の平均値を算出する製造能率算出手段と、前記製造能率を度数分布で表示するとともに別途作成した望ましい製造能率の分布曲線を併せて表示する表示手段とを備えていることを特徴とする生産管理支援装置である。
【００１５】
この発明において、製造ロットの製造時間は、オーダに対応する中間素材の製造時間と、製造ロット集約に伴い発生するオーダへの対応のない中間素材の製造時間と、段取り時間とを合わせた時間であることを特徴とする生産管理支援装置とすることもできる。
【００１６】
更に、生産量目標値とライン稼働時間から必要な生産能率を算出する所要生産能率算出手段を備えているとともに、望ましい製造能率の分布曲線は、前記製造能率の度数分布の平均値の位置を前記所要生産能率の位置にシフトさせた曲線であることを特徴とする生産管理支援装置とすることもできる。
【００１７】
本発明は、鉄鋼業等の素材製造業における生産管理において、種々のオーダに基づき中間素材を製造ロットに集約し、個々の製造ロットの製造能率を算出している。得られた製造能率については、それらの度数分布を表示するとともに、望ましい分布曲線を併せて表示することができる。このように、マクロな生産計画と実際のオーダが異なる状態について、種々の演算処理およびその表示を行うことにより、工場内の生産管理レベルの向上を図り、またリードタイムの見積もりが可能となる。
【００１８】
さらに本発明は、オーダへの対応のない中間素材の製造時間と段取り時間を考慮することにより、オーダに直結した中間素材の製造能率を求めることができる。また、得られた度数分布曲線をシフトさせて望ましい製造能率の分布曲線として用いることにより、マクロな生産計画の見直し、あるいはリードタイム設定のためのデータを得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施の形態を示す。オーダ情報蓄積手段１１は、需要家から受注があると、製品仕様や顧客、納期、取引条件等のオーダ情報を蓄積する。製品の寸法、量等の製品情報は製品情報蓄積手段１２に蓄積し、顧客情報等は、図示しない別のファイルまたはデータベース等に蓄積しておく。
【００２０】
中間素材を生産する製造工程では、これらのオーダを所定の条件で選択して製造ロットに集約する。その際の条件、即ち品目別ロット、サイズレンジ等のロット集約条件は、予め製造ロット集約条件蓄積手段に蓄積しておく。製造ロット集約手段１３は、これらのオーダ情報およびロット集約条件を用いて個々のオーダを製造ロットに集約する。得られた製造ロットの情報は、製造ロット情報蓄積手段１４に蓄積する。
【００２１】
製造能率算出手段１５は、個々の製造ロットについて引当済みのオーダの製造量（紐付き製造量）と製造時間（生産能率データ１６を用いて算出）の比から製造能率を算出する。なお、製造時間は、生産能率データ１６に格納してあるロット種毎の能率から求められる。さらに、所定量（所定チャージ数、所定ロット数）の製造ロットについて、製造能率の平均値を算出する。
【００２２】
表示手段２０は、得られた個々の製造能率を、度数分布として表示する。それとともに、表示手段２０は、別途作成された望ましい製造能率の分布曲線を併せて表示する。
【００２３】
製造ロット毎の製造時間としては、オーダに基づく中間素材（紐付き材）の製造時間と段取り時間の他に、製造ロット集約に伴い発生するダミーの中間素材（オーダ対応無し）の製造時間を考慮することもできる。これらの時間を合わせた時間を製造ロットの製造時間として、製造能率を算出することにより、ライン稼働時間当たりの紐付き材の生産能率が算出できることになる。
【００２４】
更に、前述の図１に示すように、所要生産能率算出手段２１を設けて、生産量目標値とライン稼働時間から、その製造工程として必要な生産能率を算出することもできる。これにより、分布曲線シフト手段２２は、前述の望ましい製造能率の分布曲線として、製造能率の度数分布の平均値の位置を、算出された所要生産能率の位置にシフトさせた曲線を作成する。ここまでのデータ処理は、コンピュータにより容易に実現できる。これにより、望ましい製造能率の分布の望ましい形態を容易に得ることができ、表示手段２０により表示させることができる。
【００２５】
以下、本発明の生産管理支援装置の製鋼プロセスへの適用例について説明する。製鋼工程は、転炉、二次精錬、連続鋳造の３つの機能を有している。製鋼工程における製造ロットは、一般に、連々鋳による一連のチャージを合わせたロットとされる。なお、連々鋳と連々鋳の間は段取り替え時間となり、次の鋳造の準備を行う時間である。
【００２６】
連々鋳における製造ロット集約条件は、例えば次のようになる。
▲１▼幅変更可、但しナローダウン
▲２▼所定の幅変更ピッチ（例えば５０ｍｍピッチ）
▲３▼転炉の製造単位（チャージ、例えば２５０トン）の整数倍
▲４▼所定の幅変更ピッチに対応するチャージのオーダがない場合は、オーダのない中間製品を充当
▲５▼複数のストランド使用、スタート幅は異なっても可
▲６▼連々鋳長さに上限制約
▲７▼基本的に同一成分のチャージを接続
これらの条件により、ロット集約機能は素材を集めて製造ロットにまとめる。
【００２７】
ロット集約の簡単な例を表１および図２により説明する。表１は同一成分のオーダからなる中間素材群について、それぞれの素材の寸法、単重、および熱延工程での幅調整（変更）能力に応じた幅運用レンジ（幅ｍａｘ，ｍｉｎ）を示す。
【００２８】
【表１】

【００２９】
これら幅１３００ｍｍから１０００ｍｍにわたる素材について、連々鋳の製造ロットにまとめた結果を図２に示す。図中、上から順に、幅の広い素材ＤＤＤＤから狭い素材ＡＡＡＡまで鋳造を行っている。
【００３０】
表１の幅構成で最も効率よく幅をつなぐには、素材ＤＤＤＤの最小幅１３００ｍｍから素材ＡＡＡＡの最大幅１１００ｍｍへ幅替え鋳造を行うことである。このとき、幅替えピッチは鋳造マシンの規定により５０ｍｍで行う。また、鋳造能率を上げるため、幅レンジの上限にするのが望ましい。連続鋳造は複数のチャージを接続して行うため、２５０トンの整数倍で請求する必要がある。
【００３１】
表１のオーダ量を合計しても６５０トンであり、３チャージ７５０トンの連々鋳に対し、１００トンの余剰が生じる。この余剰は在庫スラブとなる。以上のことから、図２のように幅を変更して鋳造していき、余剰スラブが６本発生することになる。
【００３２】
このようにして、幅運用レンジ内で順次縮小して、次の素材の幅運用レンジにつなげることにより、表１に示す総てのオーダが、合計３チャージからなる連々鋳の製造ロットとして集約される。なお、幅変更の際、素材幅は鋳造工程の効率性から素材幅レンジの上限をとり、また幅変更が短時間に集中することを避けるため、ここでは素材本数４本を基本単位として幅変更作業を行っている。特に、連続鋳造機が２つのストランドを有する場合、各幅当たり合計４本とすれば、個々のストランドについて最低２本ずつ確保されるので、連続幅替えになる（素材１本毎に幅替えが必要となる）ことが回避できる。
【００３３】
次に、作成された連々鋳の製造ロットについて、鋳造時間を計算する。鋳造時間は、幅変更がない場合は鋳造断面寸法（厚さ一定の場合は鋳造幅）により決まるが、上記の例のように幅変更を行った場合は幅変更に伴う補正を行う。この補正は、鋳造開始幅と鋳造終了幅又はそれらの平均値等により決定できる。なお、これらの鋳造時間をデータベース化し、鋳造幅その他により検索できるようにしておくと便利である。
【００３４】
得られた鋳造時間から、次の式で定義される個々の連々鋳の製鋼能率：
製鋼能率＝紐付き素材総重量／（鋳造時間＋段取り時間）（１）
を求める。ここで、紐付き素材総重量は、連々鋳により鋳造された素材のうちオーダに対応する重量の総和のことである。
【００３５】
以上の個々の連々鋳の製造ロットについての製鋼能率の算出結果を用いて、製鋼工程全体の生産能率を検討するための資料を作成する。図３は、ある期間の製造ロットについての製鋼能率を度数分布の形で示した図（ヒストグラム）である。図中、平均製鋼能率は製造ロットの製鋼能率の平均値、所要生産能率は目標とする生産量を得るのに必要な製鋼能率であるから、
所要生産能率＝生産量目標値／稼働時間（２）
となる。
【００３６】
図中の平均製鋼能率と所要生産能率の差は、実績と目標の差であり、この差だけ実線で示す度数分布曲線を平行移動した曲線を破線で示す。すると、これらの曲線により３つの領域Ａ，Ｂ，Ｃに分けられる。以上ここまでの演算処理および画像の表示は、コンピュータにより容易に実現できることはいうまでもない。
【００３７】
図３より次のことがわかる。領域Ａは、現状で目標を達成している部分である。領域Ｂは、目標以上ではあるが、実際にはオーダが無いため、この部分に対応する素材はオーバー採取となる部分である。領域Ｃは、生産能率が低い鋼種、即ち紐付き重量が少ない鋼種あるいは鋳造時間が非常に長い鋼種であるため、必ずしも容易には採取できない部分である。その結果、領域Ｂのオーバー採取の部分は在庫となり、領域Ｃの不採取の部分はオーダの一部が引当てられない部分であり、製造予定に組み込まれないため、納期遅れの可能性が高くなる。
【００３８】
同じ図３については、別の観点からの解釈も可能であり、この工程におけるリードタイム、即ち製造要望が入ってから実際に製造されるまでの時間、を示す図として見ることができる。その場合、図３は図４に示すようになる。前述の領域Ａは、現状で目標のリードタイムを達成している部分である。領域Ｂは、目標より、リードタイムに余裕のある部分である。領域Ｃは、前述のように納期遅れとなる部分、即ちリードタイムが当初予定より長くなる部分である。
【００３９】
リードタイムが遅れる確率は、実際の生産量の内、目標の生産量を上回る部分の頻度であるから、
リードタイム遅れ確率＝（生産量−生産量目標値）／生産量（３）
となる。
【００４０】
このリードタイム遅れ確率αを用いて、所要リードタイムを推定計算することができる。確率ｘで採取できるリードタイムは、次の式：
所要リードタイム＝当初リードタイム×ｌｏｇ（１−α）／ｌｏｇ（１−ｘ）（４）
で表される。この所要リードタイムの算出についても、コンピュータにより容易に実現できることはいうまでもない。
【００４１】
このようにして本発明は、マクロな生産計画と実際のオーダが異なる状態について、種々の演算処理およびその表示を行うことができる。それらの結果に基づき、工場内の生産管理レベルの向上を図り、またリードタイムの見積もりが可能となる。更に、マクロな生産計画の見直し、あるいは需要家へのリードタイム設定の更新の交渉等を、検討するためのデータを得ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、鉄鋼業における生産管理において、種々のオーダに基づき中間素材を製造ロットに集約し、個々の製造ロットの製造能率を算出してそれらの度数分布を望ましい分布曲線とともに表示することができる。その結果、分布曲線曲線の比較により、オーダに対する採取の過不足あるいはリードタイムの適不適等を解析することが容易となり、マクロな生産計画の見直し、資料に基づく需要家との交渉等が可能となるので、納期遅れの防止に威力を発揮することが期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図。
【図２】ロット集約の例を示す図。
【図３】生産能率の度数分布を示す図（採取量の差異）。
【図４】生産能率の度数分布を示す図（リードタイムの差異）。

Claims

需要家からのオーダ情報を蓄積するオーダ情報蓄積手段と、中間素材を生産する製造工程に対して製造ロットに集約する際のロット集約条件を蓄積する製造ロット集約条件蓄積手段と、前記オーダ情報およびロット集約条件を用いて個々のオーダを製造ロットに集約する製造ロット集約手段と、これらの得られた製造ロットの情報を蓄積する製造ロット情報蓄積手段と、個々の製造ロットについて引当済みのオーダの製造量と製造時間の比から製造能率を算出するとともに、前記製造能率の平均値を算出する製造能率算出手段と、前記製造能率を度数分布で表示するとともに、別途作成した望ましい製造能率の分布曲線を併せて表示する表示手段とを備えていることを特徴とする生産管理支援装置。
製造ロットの製造時間は、オーダに対応する中間素材の製造時間と、製造ロット集約に伴い発生するオーダへの対応のない中間素材の製造時間と、段取り時間とを合わせた時間であることを特徴とする請求項１記載の生産管理支援装置。
生産量目標値とライン稼働時間から必要な生産能率を算出する所要生産能率算出手段を備えているとともに、望ましい製造能率の分布曲線は、前記製造能率の度数分布の平均値の位置を前記所要生産能率の位置にシフトさせた曲線であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の生産管理支援装置。