JP2004287491A - 生産計画方法及び生産計画システム - Google Patents

Abstract

【課題】在庫切れを起こさない範囲で、しかも無駄のない最小限の在庫に調整できる。
【解決手段】下記（１）〜（６）の手段を有する生産計画方法。
（１）銘柄毎に基準ロットサイズを設定する
（２）生産計画対象期間に対応する補充期間に対しての需要量の合計である第１の基準在庫量、および生産計画立案からプラントの停止期間終了までの期間に対応する補充期間に対しての需要量の合計である第２の基準在庫量を設定する
（３）受注生産品についての受注残高を銘柄毎に算出する
（４）余裕度が予め設定した上限値以下のロットを抽出する
（５）生産要求量の合計が生産計画対象期間に生産可能な量以上に達するまでロットを抽出する
（６）抽出されたロットを生産する生産スケジュールを決定する
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生産から顧客への製品の納入過程の在庫拠点として、工場および１つ以上の中継地を有する工場における、受注生産品と見込み生産品とを含む複数銘柄の製品の生産計画方法及び生産計画システムであって、生産上の制約条件を考慮しながら有効な在庫管理を容易に行える生産計画方法及び生産計画システムに関するものである。本発明の生産計画方法及び生産計画システムは、特に合成樹脂、合成ゴム等のポリマー製品のように連続生産プロセスにおいて多銘柄の生産を行っている製造業ににあって、定期点検や補修のためにプラントを停止する前に在庫備蓄を行うときの生産計画に適する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、合成樹脂、合成ゴム等のポリマー製品の製造事業では、顧客からのオーダーの１件毎の数量は、数十ｋｇから十数ｔ程度の小さい単位であるが、製造工場では小さな単位で生産を行うと、製造コストが増大してしまうため適切な量にまとめて生産を行う必要がある。このとき、無駄な在庫をできるだけ持たないように適切な銘柄を選んで生産することが重要な課題である。この課題を解決する生産計画方法として、銘柄毎の在庫高と基準在庫量の比が小さい順に、生産量の合計が生産能力に達するまでの銘柄を生産銘柄として選択することにより生産計画を行う方法が開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、顧客からのオーダーには納期の長いオーダーと納期の短いオーダーが混在する。できるだけ少ない在庫量で運営するためには、納期の長いオーダーについては、受注生産、すなわちオーダーを受けてから必要な生産を行うような生産形態が望ましい。しかし、上記の従来技術は、納期の長いオーダーについても見込み生産であるため、見込み違いにより余分な在庫を発生させる可能性がある。
【０００４】
また、製品の出荷先は、工場の近くばかりでなく、かなりの遠距離の場合も多いが、それでも短納期のオーダーもある。このような出荷の要求に応えるため、あるいはまとめて輸送することにより輸送効率を上げるため、工場から離れた場所に在庫拠点（以下「中継地」という）を設け、工場から中継地へはある程度まとめて輸送しておき、オーダーを受けると出荷先に近い中継地（あるいは工場）にある在庫の中から出荷していく形態が採られる。しかし、上記の従来技術では、中継地への転送に必要な期間を考慮していないため、中継地の在庫も含めた全体の在庫量を適切に管理することができない。
【０００５】
さらには一般に製造プラントは、一定期間毎に操業を停止し点検や補修を行わなければならない。その停止期間は数週間になるが、その期間もオーダーがあり出荷を止めることはできない。従って、停止の数ヶ月前から、停止期間中の出荷に備えた在庫を備蓄しておく必要がある。このとき、在庫切れを起こさないようにし、しかも無駄のない最小限の在庫量に調整することが、低コストで製品を提供するために重要である。しかし、上記のような従来技術では、停止に備えた在庫備蓄を開始する前の定常状態の時期には、在庫切れを防止しつつ無駄な在庫を最小限に抑えることができるが、在庫備蓄が進んでくると、無駄のない最小限の在庫量に調整することが難しいという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−１５７１６号公報（第２頁〜第３頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決したものである。つまり、本発明が解決しようとする課題は、生産から顧客への製品の納入過程に１つ以上の中継地を有する工場における複数銘柄の製品の生産計画方法及び生産計画システムであって、受注生産と見込み生産が混在し得る生産計画の方法を提供するとともに、定期点検や補修のためにプラントを停止する前に在庫備蓄を行う際に、在庫切れを起こさない範囲で、しかも無駄のない最小限の在庫に調整できる簡便な方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、生産から顧客への製品の納入過程の在庫拠点として、工場および１つ以上の中継地を有する工場における、受注生産品と見込み生産品とを含む複数銘柄の製品の生産計画方法であって、下記（１）〜（６）の手段を有する生産計画方法に係るものである。
（１）銘柄毎に基準ロットサイズを設定する手段
（２）生産計画対象期間に対応する補充期間に対しての需要量の合計である第１の基準在庫量、および生産計画立案からプラントの停止期間終了までの期間に対応する補充期間に対しての需要量の合計である第２の基準在庫量を設定する手段
（３）受注生産品についての受注残高を銘柄毎に算出する手段
（４）銘柄と０以上の整数ｎとの組み合わせをロットとするとき、下式で算出される余裕度が、予め設定した上限値以下のロットを抽出する第１のロット抽出手段
余裕度＝（在庫高−受注残高＋ｎ×基準ロットサイズ）／第１の基準在庫量
（５）抽出されたロット数と基準ロットサイズの積を銘柄毎の生産要求量とし、銘柄毎の在庫高と生産要求量の和を計算在庫とするとき、生産要求量の合計が生産計画対象期間に生産可能な量以上に達するまでロットを抽出する手段であって、計算在庫が第２の基準在庫量に達していない銘柄の中からロットを抽出する第２のロット抽出手段
（６）前記第１のロット抽出手段および第２のロット抽出手段によって抽出されたロットを生産する生産スケジュールを決定する手段
また、本発明のうち第二の発明は、上記（１）〜（６）の手段をコンピュータで実行する生産計画システムに係るものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、生産から顧客への製品の納入過程に１つ以上の中継地を有する工場における、受注生産品と見込み生産品とを含む複数銘柄の製品の生産計画方法であり、例えば合成樹脂、合成ゴム等のポリマー製品の生産計画を対象とする。ここで、生産計画とは、取り扱っている多数の銘柄の中から、生産計画対象期間に生産する銘柄を抽出し、抽出された銘柄の生産スケジュール、すなわち生産順序と生産数量を決定することである。
【００１０】
生産計画対象期間の長さは任意に設定することができるが、短くすると生産上の制約条件を満足する実行可能な計画が得られなくなる可能性が高くなる。一方、長くすると、在庫が増大するか、品切れの可能性が高くなる。これらを考慮すれば、例えば、オーダー受注実績をもとに在庫シミュレーションを行って、実行可能な計画が、必ずあるいは許容できる確率で得られるような最短の期間をもって設定することができる。この結果、例えば期間を一週間とした場合、毎週一回、計画立案日の翌日から一週間後までの期間の生産計画を立案することとする。一週間後以降も仮に立案しておき、翌週の生産計画時に計画立案日以降の計画を再度おこなうようないわゆるローリング方式をとることもできる。
【００１１】
図１に本発明の生産計画方法を実施する手順を表すフローチャートを示す。以下、このフローチャートに沿って方法を具体的に説明する。
【００１２】
本発明の生産計画方法は、（１）銘柄毎に基準ロットサイズを設定する手段を有する。基準ロットサイズとは、各銘柄の生産の単位になる数量であり、１回に生産する数量は原則として基準ロットサイズの整数倍である。値の設定にあたっては、生産数量を直接指定してもよいし、生産負荷と生産時間の組み合わせで指定してもよく、工場毎の制約条件に応じて、任意に設定することができる。例えば、毎日同じ時間帯に銘柄切り替えのできない時間帯がある場合には、生産時間を銘柄に関わりなく２４時間としておき、生産負荷を計画立案の都度指定することにより設定することができる。また、例えば、製品サイロの運用が支配的な制約条件になる工場においては、製品サイロの容量を基準ロットサイズとすることができる。
【００１３】
本発明の生産計画方法は、（２）生産計画対象期間に対応する補充期間（以下第１の補充期間という）に対しての需要量の合計である第１の基準在庫量、および生産計画立案からプラントの停止期間終了までの期間に対応する補充期間（以下第２の補充期間という）に対しての需要量の合計である第２の基準在庫量を設定する手段を有する。第１の補充期間は、最長生産リードタイムすなわち上記の生産計画対象期間の最後に生産される銘柄が出荷可能になるまでの日数であり、中継地により異なる。第２の補充期間は、生産計画立案時から、次の停止期間終了後で最初の生産計画対象期間の最後に生産される銘柄が出荷可能になるまでの日数である。
【００１４】
基準在庫量とは、在庫高に応じて生産銘柄を選ぶための基準となる数値（在庫高）である。基準在庫量は以下のようにして算出する。すなわち、在庫拠点毎に補充期間の見込み生産品の需要量を算出し、次にその総和を算出し、算出された総和を基準在庫量とする。見込み生産品とは、後述する受注生産品を除く製品のことである。ここで、補充期間の需要量は任意の方法で算出することができるが、例えば、過去の受注実績の平均値あるいは最大値、自己回帰和分移動平均（ＡＲＩＭＡ）のような時系列解析手法やニューラルネットワークによる出荷量予測値等を用いることができる。図２に一例として、受注実績の最大値に基づいて補充期間の需要量を算出する方法を模式的に示した。
【００１５】
本発明の生産計画方法は、（３）受注生産品についての受注残高を銘柄毎に算出する手段を有する。受注生産品とは、上記第１の補充期間についての受注量（受注残高）が確定している製品であり、その他の製品は見込み生産品である。１つの銘柄について複数の顧客があり、特定の顧客からのオーダーは確定しているが、他の顧客のオーダーが未確定のような場合には、その銘柄は受注生産品と見込み生産を含んでいる。受注残高とは、受注したオーダーのうち、まだ出荷されていないオーダーの数量である。ここで、見込み生産品についての受注残高は算入しない。また、受注生産品であっても最長生産リードタイムを超える長納期のオーダーで、次回以降の生産計画立案時に生産に組み込んでも間に合うようなオーダーは算入しなくても構わない。
【００１６】
本発明の生産計画方法は、（４）銘柄と０以上の整数ｎとの組み合わせをロットとするとき、余裕度が、予め設定した上限値以下のロットを抽出する第１のロット抽出手段を有する。第１のロット抽出手段の目的は、プラント停止以前に在庫切れを招かないために最低必要な銘柄を選定することである。
【００１７】
ロットとは銘柄と整数ｎとの組み合わせである。例えば、Ａ，Ｂ，Ｃという銘柄があるとき、Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２等をロットと呼ぶ。ここで、ロットＡ０，Ａ１，Ａ２を構成している銘柄はＡである。各々のロットについて余裕度を次のように定義する。すなわち、余裕度＝（在庫高−受注残高＋ｎ×基準ロットサイズ）／第１の基準在庫量、である。ここで、在庫高はすべての在庫拠点における実際の手持ち在庫高の総和であるが、手持ち在庫に未計上であっても生産計画対象期間の前までに生産される予定の分があれば在庫高に加える。ｎは０，１，２，・・・である。したがって、ひとつの銘柄に対して複数の余裕度が算出される。図３の例では、銘柄Ａの基準在庫量、基準ロットサイズ、在庫高、受注残高がそれぞれ５０ｔ，２００ｔ，３０ｔ，５ｔであるから、ロットＡ０の余裕度は、（３０−５）／５０＝０．５，ロットＡ１の余裕度は、（３０−５＋２００）／５０＝４．５、のように算出できる。
【００１８】
以上のように算出される余裕度が、予め設定した上限値以下のロットを抽出する。図３の数値例を使ってロットを抽出する手順を具体的に説明する。この例においては、Ａ〜Ｄの４つの銘柄があり、余裕度の上限値を１．３として説明する。まず、銘柄Ａについて、ｎ＝０、１、２・・・として余裕度を計算する。ｎ＝０の場合は余裕度が上限値以下であるが、ｎ＝１の場合は上限を超えている。従って、銘柄ＡについてはＡ０を抽出する。他の銘柄も同様に計算し、余裕度が上限値以下のＡ０、Ｄ０、Ｄ１の３つを抽出して、第１の抽出手段の実行を終わる。なお、余裕度の上限値は、１．０以上、第１の基準在庫量と第２の基準在庫量の比（第２の基準在庫量／第１の基準在庫量）以下の範囲で設定する。
【００１９】
本発明の生産計画方法は、（５）抽出されたロット数と基準ロットサイズの積を銘柄毎の生産要求量とし、銘柄毎の在庫高と生産要求量の和を計算在庫とするとき、生産要求量の合計が生産計画対象期間に生産可能な量以上に達するまでロットを抽出する手段であって、計算在庫が第２の基準在庫量に達していない銘柄の中からロットを抽出する第２のロット抽出手段を有する。第２のロット抽出手段の目的は、プラント停止期間後まで在庫切れをせずに乗り切るために必要な銘柄と生産量を算出することである。
【００２０】
以下、図４の数値例を基にロットを抽出する手順を具体的に説明する。この例は、図３の計算にてＡ０、Ｄ０、Ｄ１の３つが既に抽出された状態とし、生産可能量は１０００ｔとする。既に抽出されたロットの生産要求量は合計６００ｔであるから、第２のロット抽出手段であと２つ以上のロットを抽出すると、生産要求量が生産可能量以上になる。まず、銘柄Ａについては、ロットＡ０が既に抽出されており、計算在庫は２２５ｔであるが、第２の基準在庫量に達していないため、Ａ１は抽出するロットの候補になる。しかし、Ａ１が抽出された場合、計算在庫は第２の基準在庫量を超えているため、Ａ２は抽出するロットの候補にならない。同様に他の銘柄についても計算を行うと、抽出する候補はＡ１、Ｂ０、Ｄ２、・・・となる。これらの候補のなかから、２ロット以上を選択して抽出すればよい。抽出するロットを選択する方法は任意であるが、例えば、第１のロット抽出手段で抽出されている銘柄を優先してＡ１、Ｄ２を抽出する方法、第２の基準ロットサイズと現在の在庫高の差が大きい銘柄を優先して、Ｄ２、Ｄ３を抽出する方法、などがある。
【００２１】
抽出するロットの数は、生産計画対象期間に生産可能な量以上であれば何ロットまで抽出してもよいが、後述するスケジューリングを効率的に実行するためには、生産可能な量の２０〜５０％多めに抽出しておくことが好ましい。抽出するロットの数が少ない場合は実行可能なスケジュールを得られない場合がある。逆に多い場合にはスケジューリングに時間がかかるという問題がある。
【００２２】
本発明の生産計画方法は、（６）前記第１のロット抽出手段および第２のロット抽出手段によって抽出されたロットを生産する生産スケジュールを決定する手段を有する。
【００２３】
生産スケジュールとは、抽出されたロットをどの生産系列でどのような順序で生産するかを決定したものである。生産スケジュールは生産上の制約条件を考慮して実行可能なものでなければならないが、かつ受注生産品の納期を守れる範囲で、余裕度の小さいロットをなるべく早く生産するように作成することが望ましい。生産スケジュール作成方法は任意であるが、ＡＩあるいはエキスパートシステムと呼ばれるスケジューリングルールに基づく方法、分枝限定法に代表される列挙的な方法、遺伝的アルゴリズムのような試行錯誤的方法等、公知の方法を用いることができる。
【００２４】
１ロット当たりの生産数量は基準ロットサイズとするのが原則であるが、生産上の制約条件を回避するため基準ロットサイズの前後で、制約を回避できる数量まで最小限の調整をしてもよい。また、上記の抽出手段により抽出された銘柄のすべてを生産計画対象期間内で生産することが不可能な場合は、生産計画対象期間を越えてスケジューリングしておき、生産計画対象期間を越えた範囲のスケジュールは、次回の生産計画立案時に見直しを行うことができる。
【００２５】
本発明の生産計画方法は、コンピュータを使用した生産計画システムにより実施することができる。すなわち、本発明の生産計画システムは、上記の（１）〜（６）の手段をコンピュータにより実行する生産計画システムである。
【００２６】
図５に本発明の方法に基づくコンピュータによる生産計画システムの構成例を示す。生産計画システムは、大きく分けて、データ管理部と生産計画立案部とから構成される。
【００２７】
データ管理部は、出荷管理データベース、生産管理データベース、銘柄データベース及び在庫データベースからなり、中央のホストコンピュータ上に置かれる。出荷管理データベースには受注実績及び出荷実績データが格納され、生産管理データベースには生産計画及び生産実績データが格納される。これらに必要なデータは営業部門や工場等に置かれた入力端末から入力される。在庫データベースは出荷実績データ、生産実績データから算出された在庫高データが格納される。銘柄データベースには、受注実績データから算出された基準在庫量データが格納される。また、基準ロットサイズを算出するための基礎になるデータが格納される。すなわち、生産時間や基準ロットサイズそのもののデータが必要に応じて格納される。
【００２８】
生産計画立案部は、生産銘柄抽出部と生産スケジュール作成部とからなり、上記ホストコンピュータとローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）等で結ばれたパーソナルコンピュータ上に置かれる。生産銘柄抽出部では在庫データベース上の在庫高データと、銘柄データベース上の基準在庫量データとを参照して、銘柄毎の余裕度を算出し、算出結果を基に各銘柄に優先順位を付与して生産スケジュール作成部に送る。更に、銘柄毎の基準ロットサイズを算出して生産スケジュール作成部に送る。生産スケジュール作成部には生産上の制約条件や評価関数等の計算条件が記憶されており、組み合わせ最適化手法の公知のアルゴリズムを使用して生産スケジュールを作成する。生産スケジュール作成部で作成された生産計画データは、生産管理データベースに格納され、格納されたデータに従って生産が実行される。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の生産計画方法は、余裕度を生産銘柄の選定のための指標として用いることにより、中継地への輸送を考慮するとともに受注生産と見込み生産が混在した生産計画を立案できる。また、第１のロット抽出手段により、停止前の在庫切れを防止するとともに必要のない銘柄の生産を防ぎ、第２のロット抽出手段により、停止後の在庫切れを防止するとともに必要以外の銘柄の生産を防いでいる。以上説明したとおり、本発明により、生産から顧客への製品の納入過程に１つ以上の中継地を有する工場における複数銘柄の製品の生産計画方法及び生産計画システムであって、受注生産と見込み生産が混在し得る生産計画の方法を提供するとともに、定期点検や補修のためにプラントを停止する前に在庫備蓄を行う際に、在庫切れを起こさない範囲で、しかも無駄のない最小限の在庫に調整できる簡便な方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生産計画方法を実施する手順を表すフローチャートである。
【図２】本発明の生産計画方法における基準在庫量の算出方法の一例を模式的に説明した図である。
【図３】本発明の生産計画方法において、第１のロット抽出手段における計算方法を数値例で説明した図である。
【図４】本発明の生産計画方法において、第２のロット抽出手段における計算方法を数値例で説明した図である。
【図５】本発明の生産計画方法に基づくコンピュータによる生産計画システムの構成例を示した図である。

Claims (2)

1. 生産から顧客への製品の納入過程の在庫拠点として、工場および１つ以上の中継地を有する工場における、受注生産品と見込み生産品とを含む複数銘柄の製品の生産計画方法であって、下記（１）〜（６）の手段を有する生産計画方法。
   （１）銘柄毎に基準ロットサイズを設定する手段
   （２）生産計画対象期間に対応する補充期間に対しての需要量の合計である第１の基準在庫量、および生産計画立案からプラントの停止期間終了までの期間に対応する補充期間に対しての需要量の合計である第２の基準在庫量を設定する手段
   （３）受注生産品についての受注残高を銘柄毎に算出する手段
   （４）銘柄と０以上の整数ｎとの組み合わせをロットとするとき、下式で算出される余裕度が、予め設定した上限値以下のロットを抽出する第１のロット抽出手段
   余裕度＝（在庫高−受注残高＋ｎ×基準ロットサイズ）／第１の基準在庫量
   （５）抽出されたロット数と基準ロットサイズの積を銘柄毎の生産要求量とし、銘柄毎の在庫高と生産要求量の和を計算在庫とするとき、生産要求量の合計が生産計画対象期間に生産可能な量以上に達するまでロットを抽出する手段であって、計算在庫が第２の基準在庫量に達していない銘柄の中からロットを抽出する第２のロット抽出手段
   （６）前記第１のロット抽出手段および第２のロット抽出手段によって抽出されたロットを生産する生産スケジュールを決定する手段
2. 請求項１記載の手段をコンピュータで実行する生産計画システム。

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