JP2005148792A - 生産計画立案装置および生産計画立案方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の目的は、納入制約が強い自動車部品メーカー等の製造業に計画作成において、生産ラインの制約を満足させかつ、納期を満足させる最適なロットサイズを生成した上で、投入順を決定する生産計画立案装置を提供する。
【解決手段】
生産計画を作成する演算部は、記憶装置に記憶されたオーダー情報、およびロットまとめ条件を使用して、ロットまとめ条件を設定し、前記オーダー情報を入力し、かつ前記オーダー情報によって当該生産設備で生産させるロットの納入時刻を基点にして時刻遡りを行う形態で、各ロットについてロット単位にロット単位を構成する単ロットを１つまたは複数個（ただし、ロット単位を構成する単ロット以下）付加してロットサイズ決定処理と決定されたロットサイズの生産時刻割付けとを同時に行う製造工程納期スケジューリングを生成するように構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は自動車部品メーカー、自動車メーカー内の部品製造工程などの、自動車組立ラインからの納期、納入順といった強い納入制約を持ったオーダーに基づき生産活動を行っている製造業、製造工程において、納期、納入順の制約、設備の制約、製造効率を得るためのロットまとめ制約を満足するようにする納入制約の強い受注生産型の製造業向けの生産計画立案装置および生産計画立案方法に関する。

自動車部品メーカー、自動車部品製造工程では、納入時刻、パレット納入順、パレット内の混載順まで指定されたオーダー、注文情報に基づいて生産活動を行っている。自動車部品メーカー、自動車部品製造工程では、前記自動車メーカーからのオーダー情報が製造効率を全く考慮しない１個１個の注文であることから、製品在庫を持つ前提で、作業効率を優先したロットサイズを決定している。ロットサイズの決定は現在の製品在庫断面と時刻指定されたオーダー群をサマリして、在庫の引き当たらない不足分を製造ロットサイズに切り上げることで決定している。このロットサイズ決定の処理は通常、人手に頼っている。計算機処理でロットサイズ決定処理を行おうとすると組合せの爆発を招き、実時間内での実用的なロットまとめされたロットの設備に対して時刻付で割り付けられた計画が得られないためである。ロットサイズを予め決定すれば、ロットの投入順決定を数理計画法、遺伝的アルゴリズムやシミュレーテッドアニーリングなどの最適化手段によって行うことできるが、ロットサイズを決定することが現在の計画担当者のストレスになっている。

特許文献１には、製造すべき車両情報を入力する入力部と、この入力部に入力された上記車両情報に基づき最適な投入順を決定する演算部と、この演算部で求めた投入順計画を外部に出力する出力部とを有する自動車製造ラインの投入順計画立案装置において、上記演算部は、車両の投入順を作成するとともに、上記入力部から入力した作業投入時の制約条件に基づいて、作成された投入順の不満足度をペナルティ値として求め、複数の投入順を作成しながら、それぞれの投入順毎の制約条件に対するペナルティ値を求め、ペナルティ最小となる投入順を求める自動車製造ラインの投入順計画立案装置が記載されている。

特許文献２には、複数の工程を有する加工を行う工場において、物の生産計画や物を生産する工程における装置の配置などの計画を行う際に必要な事項に関する基本データと、各装置での加工に要する時間に関する装置能力データと、連続する生産工程に用いる装置間で、前の工程生産装置から次の工程生産装置までの生産物の移動時間に関する装置間所要時間データと、各装置群毎に生産物をどの装置にどの順番で割り付けるかを記述した割付ルールのデータとから、所定数の生産物のロットのための生産装置と生産時刻を決定する詳細立案手順、前記基本データ、及び各工程での生産に必要な時間に関する工程所要時間データならびに、前記ロットの生産時刻を算出する遷移算出手順を用いて、工程毎にあらかじめ指定された手順を適用し工場全体の生産計画を作成する生産計画立案方法が記載されている。

特許文献３には、加工工場での生産計画を立案するために必要な工場の基本データ、及びオーダ、在庫、生産計画などの運用データから生産計画を立案または変更する加工工程生産計画立案方法において、確定度の上昇に伴うオーダの変動に最小限の変更で対応するために、オーダと完成品在庫と変動前の生産計画の引き当てを行って生産オーダを作成する生産オーダ作成ステップを有する加工工程生産計画立案方法が記載されている。

特許文献４には、生産すべきロット毎の納期及び生産数を含む生産要求データに応じ、適当数のロットを１つのジョブに結合して、複数のジョブを作成するジョブ作成ステップと、作成されたジョブを対象として生産計画を立案するスケジューリングステップとから構成され、前記ジョブ作成ステップは、入力データに含まれるロット毎の納期及び生産数を、時間軸上に一定時間単位毎の要求量として割り付けると共に、同一時間軸上に、一定時間単位毎の生産能力を割り当てる第１ステップと、時間軸上を検索開始点から遡りつつ、前記要求量の割付けの有無を検索し、要求量が割り当てられている時点を計算開始点として設定する第２ステップと、前記計算開始点から時間軸上を遡りつつ、一定時間単位毎の要求量と生産能力を加算して、夫々の累積値を算出し、両累積値の差が所定値よりも大きくなる時点を検出して、該時点を計算終了点とすると共に、その直前の時点を新たな検索開始点に設定する第３ステップと、前記計算開始点から終了点までの期間に含まれる１或いは複数のロットを１つのジョブに結合する第４ステップとを有している生産計画立案方法が記載されている。

特開２００３−２７１２２３号公報 特開平１１−３２０３４３号公報 特開平９−１５３０９０号公報 特開平７−１１４５９９号公報

納入制約が強い自動車部品メーカー等の製造業では自動車メーカーからのオーダーが納入時刻指定で数時間単位に発生する。このオーダーは自動車の組立順序での納入の必要性から製造業が期待するロット単位には全くなっていない。この問題に対して従来は、ロットサイズを予め決定して、ロットの投入順の最適化で対処しようとした。しかし、ロットサイズをダイナミックに適切なサイズで決定できないと、製品在庫が増える、製造時間が長く納期を満足できない場合があるなど問題があった。

このため、ロットサイズの生成の部分を人が先に行ってから、投入順序を決定する部分のみ計算機に行わせていた。これを計算機に実行させようとすると、組合せの爆発が発生し、有限な時間内に最適なロットサイズを作り出すことができないなどの問題があった。本発明は有限時間内に計算機により最適なロットサイズの生成を行うことができ、製品在庫の増大を防いで、厳しいオーダーに対する納期を満足して生産できる製造工程納期スケジューリングを作成することを目的とする。

本発明は、少なくとも納入時刻、納入順、数量、混載順が指定された複数のロットについてのオーダー情報を入力する入力部、入力されたオーダー情報に基づいて生産計画を作成する演算部、および該演算部で生成した生産計画を出力する出力部を有する生産設備の生産計画立案装置において、前記演算部は、オーダー情報に含まれるロットについて生産設備で生産を完了する時刻を割り付ける時間割付部と、各ロットについてロット単位を設定し、ロット単位に刻み数からなる追加ロット数を追加してロットサイズを仮決定するロットサイズ決定部と、各ロットについて生産設備に投入する投入順を決定し、前述のロットサイズ、時刻割付け、並びにロット単位および各刻みの生産に要する時間、仮決定されたロットサイズのロット生産から次の順序に仮決定されたロットサイズのロット生産までに要する段取り時間とを参照して、割付けた時刻までに、各ロットについての段取り時刻および仮決定されたロットサイズの割付けによる作業、段取りを実行する作業・段取り時刻および割付実行部と、割付けた時間までに各ロットについて生産を完了するかを判定する納期遅れ有無判定部と、を有して、割付けた時刻までに生産を完了しない場合に、ロット単位および刻み数を変更してロットサイズを再度仮決定し、割付けた時刻までに各ロットについて生産を完了するかを繰り返し処理する生産設備の生産計画立案装置を提供する。

本発明はロットサイズの決定を伴う生産計画において、ノウハウを必要なく誰でも短時間で、同等の生産計画を得ることができる。顧客納期を満足することでＣＳ（顧客満足度）の向上と製品在庫圧縮による棚資産の改善が図れる。

本発明によれば、割付けられた時刻までの生産のための最適化されたロットサイズが決定されることから、納期遅れを解消する生産計画を見つけ出すことができる。すなわち、制約事項が厳しい場合にあっても満足のいくスケジューリングを設定することができる。また、ロットサイズを計画担当者が事前に決定する必要がないため、誰でも同等の生産計画結果を得ることができるようになる。ロットサイズを決定する作業時間がなくなることで、その時間を飛び込みオーダーなどのオーダー変化や生産状況の変化を最新で反映することができる。生産計画作成時間中に進行する作業実績によっては、新しく作成した生産計画が使えない場合なども発生するため、それらを回避できる大きなメリットもある。

入力されたオーダー情報から、自社から注文主までの輸送時間を差し引き、自社内の出荷時刻、つまり製造完了までの納期を求める。出荷はトラック等で指定されたオーダーを混載した形で行われる。この出荷は同時出荷であっても、パレット上の混載順（パレット内の積載順）、納入順まで指定される強い納期・納入制限を持っている。

この納入順、混載順の納入制限をそのまま、製造順に置き換え、設備の作業順として仮割付を行う。この仮割付の時点では生産タクトを考慮せずに生産順序情報として扱う。次に前記生産順序情報から在庫引当を行い、生産必要オーダーのみを抽出する。これにより在庫で賄えない製造必要な優先順位が得られる。最も製造優先度の高い製品と前回計画末尾の先行ロットとの差異を調べ、品種が異なれば段取り時間を最も優先度の高い製品の製造タイミングの前に設定する必要があることを把握する。最も製造優先度の高い製品のロットまとめ条件から最低ロットサイズを得て仮のロットサイズを生成し、前回計画末尾の先行ロットとの接続断面を考慮しながら該当ロットの生産ポジションを決定する。該当ロットのロットまとめにより後続の同一製品が先に生産されるように前倒しされたことで、以降に空席が発生する。また、前回計画末尾の先行ロット終了時刻と該当ロットの段取り開始時刻までの間に空時間があるかも調べる。ここに空がある場合は先行ロットと同一製品のオーダーがないか後続を調べ、該当するオーダーがあれば生産可能な枠分を前倒しする。結果、空席が後続は増えることになる。次に後続の仮割付情報を参照し優先して生産しなければならない製品を抽出し、割付済の末尾から段取り時間を確保して、生産割付開始時刻を求め、かつ自製品のロットまとめ条件の最低ロットサイズで仮割付を行い、前記と同様に仮割付の後続から前倒しを行う。これを繰り返す。仮割付のオーダーがなくなった時点で、オーダー個々の納期の満足度を調べる。納期遅れがない場合は、同一製品が複数回製造ポジションで出現していないか調べ固まりで入替を行い、ロットをまとめる検討を行う。ここでの入替はオーダーに紐付いた製品のみを移動させる。オーダーに紐付かない分は抹消する。納期遅れが発生している場合は、個々の製品ロットを調べ、オーダーに紐付かない製品を時刻の前から１個毎削除し、納期遅れの解消をチェックする操作を行う。この操作により適正製造ロットサイズは満足しないが納期遵守と余剰在庫の発生を防止できる計画が作成できることになる。このように簡単にロットまとめ制約、納期を容易満足する生産計画を見つけ出すことができる。

生産設備の生産計画立案装置および生産計画立案方法は、オーダー情報に含まれるロットについて生産設備で生産を完了する時刻を割り付ける時間割付部と、各ロットについてロット単位を設定し、ロット単位に刻み数からなる追加ロット数を追加してロットサイズを仮決定するロットサイズ決定部と、各ロットについて生産設備に投入する投入順を決定し、前述のロットサイズ、時刻割付け、並びにロット単位および各刻みの生産に要する時間、仮決定されたロットサイズのロット生産から次の順序に仮決定されたロットサイズのロット生産までに要する段取り時間とを参照して、割付けた時刻までに、各ロットについての段取り時刻および仮決定されたロットサイズの割付けによる作業、段取りを実行する作業・段取り時刻および割付実行部と、割付けた時間までに各ロットについて生産を完了するかを判定する納期遅れ有無判定部と、を有する前記演算部によって、割付けた時刻までに生産を完了しないと判定した場合に、ロット単位および刻み数を変更してロットサイズを再度仮決定し、割付けた時刻までに各ロットについて生産を完了するかを繰り返し処理し、割付けた時刻までに各ロットについて生産を完了するロットサイズを製造工程納期スケジューリングのためのロットサイズとして決定することを行う。

そして、前記投入順決定部は、当日の最初に生産されるロットの決定に際し、前日の最後に生産されたロットを優先する。

演算部は、決定されたロットサイズによるロット生産間にロット生産のない空白時間が生じたときに、該空白時間にダミーのロットの生産を投入する。
演算部は、ロットまとめ条件を設定し、前記オーダー情報を入力し、かつ前記オーダー情報によって当該生産設備で生産させるロットの納入時刻を基点にして時刻遡りを行う形態で、各ロットについてロット単位にロット単位を構成する単ロットを１つまたは複数個（ただし、ロット単位を構成する単ロット以下とすることが望ましい。）付加してロットサイズ決定処理と決定されたロットサイズの生産時刻割付けとを同時に行う製造工程納期スケジューリングを生成することを行う。

以下、図１〜図１６を用いて本発明の一実施例による納入制約の強い製造業の生産計画立案装置の構成および動作について説明する。
最初に図１を用いて、納入制約の強い製造業の生産計画立案装置の全体構成について説明する。

図１は本発明の一実施形態の納入制約の強い製造業の生産計画立案装置の全体構成を示すシステムブロック図である。
図１に示すように、本実施形態による納入制約の強い製造業の生産計画立案装置は、入力部１と、演算部３と、出力部５の他に記憶装置であるメモリ２、６とから構成されている。

入力部１はＬＡＮ装置１ａと、キーボード１ｂと、表示装置１ｃと入力記憶部１ｄとを備えている。キーボード１ｂおよび表示装置１ｃを用いて入力される情報および外部の他装置からＬＡＮ装置１ａ等の通信手順で入力する情報は、入力装置１ｄに格納される。

入力部１から入力される情報としては、
１） 自動車メーカー等の顧客からの注文情報であるオーダー情報、
２） 生産品目である製品の完成品在庫数量情報、
３） 稼動、非稼動を加味した設備操業時間割情報としてのカレンダー情報、
４） 製品と設備の組合せで決定される製品の生産能力を示す製品製造能力情報、
５） 設備で生産製品を切替える場合に発生する段取り作業時間を示す段取り時間情報、
６） 製品毎の梱包工程での作業時間を示す梱包リードタイム情報、
７） 工程設備と後工程設備間の搬送時間を示す工程間リードタイム情報、
８） 前回出力した生産計画に基づき現場で作業した実績としての作業実績情報、
９） 製品毎の製造単位としての最低ロットサイズ、刻み数、最大ロットサイズを示す製
品製造ロット単位情報、
１０）設備の能力、生産条件などの基本情報である設備諸元情報、
等がある。ＬＡＮ装置１ａもしくはキーボード１ｂから入力されたこれらの情報は、入力記憶部１ｄに記憶される。入力記憶部１ｄに記憶された入力情報は、メモリ２を介して、演算部３に引き継がれる。

演算部３は、入力部１からの入力情報に基づき、製品投入順である生産計画を作成する。メモリ６には、演算部３で実行されるプログラム群が記憶されている。メモリ６は磁気ディスク装置などの記憶媒体でも良い。演算部３はメモリ６に記憶されたプログラム群に基づいて、処理を実行する。後述するように、メモリ２にはオーダー情報が記憶され、メモリ６には生産設備で生産するロット単位およびロット単位間に設定される刻み数（値）を持つロットまとめ条件が記憶される。メモリ２とメモリ６とを一体的なものとしてもよい。演算部３は、生産計画作成部３ａで構成される。生産計画作成部３ａは入力情報に基づいて、各工程のロット投入順序としての生産計画を作成する。作成された生産計画情報は、メモリ６に格納される。出力部５は、プリンタ５ａ、表示装置５ｂ、計画記憶部５ｃ、ＬＡＮ装置５ｄを備え、メモリ６に格納された情報を出力することができる。ＬＡＮ装置５ｄを介して他装置に接続される。出力は、作業指示、Ｗｅｂ公開されており、設備作業順序情報、製造ロットサイズ情報として活用される。

次に、図２の演算部３が備える生産計画作成部３ａの構成について詳しく説明する。
メモリ２は、前述のように、少なくとも納入時刻、納入順、数量、混載順が指定された複数のロットについてのオーダー、ロット単位、在庫、計画パラメータ、作業実績、前回計画についての情報を記録している。

演算部３の生産計画作成部３ａは、入力情報の取込み部３１、在庫引当製造量抽出部３１１、実績による前回計画の時刻補正部３２、計画対象工程設定部３２１、オーダー情報の該当工程の（仮）時刻割付部３３、ロットサイズの仮決定・見直し部３３１（ロットサイズ仮決定部と見直し部とからなる。）、作業・段取時刻および割付実行部３４、納期遅れ有無判定部３４１、計画終了判定部３４２、前工程への生産計画伝播部３５、計画対象工程変更部３５１、全体生産計画・時刻割付結果記憶部３７および最適化部３８を備える。

入力情報の取込み部３１はメモリ２からオーダー情報を取り込む。在庫引当製造量抽出部３１１は、在庫情報とオーダー情報とから製造量を抽出する。

実績による前回計画の時刻補正部３２は、抽出された製造量と作業実績と前回計画情報から前回計画の時刻補正を行う。計画対象工程設定部３２１は、補正された前回計画の時刻を参照し、最終工程の設定を行う。

オーダー情報の該当工程の時刻割付部３３は、設定された最終工程および製造量を入力して該当工程の仮時刻割付を行う。ロットサイズ仮決定・見直し部３３１は、オーダー情報、製造量および割り付けた時刻を入力して、各ロットについてロット単位（単位数）を設定し、ロット単位に刻み数（刻みの集合数）からなる追加ロット数を追加してロットサイズを決定することを行う。

作業・段取時刻および割付実行部３４は、ロットサイズ仮決定・見直し部３３１からの情報を受け、また計画パラメータ情報を入力して、各ロットについて生産設備に投入する投入順を決定し、前述のロットサイズ、時刻割付け、並びにロット単位および各刻みの生産に要する時間、仮決定されたロットサイズのロット生産から次の順序に仮決定されたロットサイズのロット生産までに要する段取り時間とを参照して、割付けた時刻までに、各ロットについての段取時刻および仮決定されたロットサイズの割付けによる作業、段取りを実行する。

納期遅れ有無判定部３４１は、作業・段取り時刻および割付け実行部３４の情報を受けて、割付けた時刻までに各ロットについて生産を完了するかを判定する。納期遅れがあると判定されると、ロットサイズ仮決定を見直し、再度ロットサイズの仮決定を行い、最終的にロットサイズの決定を行う。従って、作業・段取り時刻および割付け実行部３４では、ロットサイズ、投入順決定がなされ、時刻の付与がなされることになる。これによって全体生産計画のための製造納期スケジューリングが完成したことになる。納期遅れがない場合には、計画終了判定部は、未完あるいは終了の判定を行う。未完と判定された場合には、前工程への生産計画伝播（反映）部３５は、オーダー情報を入力して前工程への生産計画の伝播を行う。計画対象工程変更部３５１は、１つ前の工程において計画対象工程変更を行い、オーダー情報の該当工程の時刻割付部３３に変更された計画対象工程情報を伝える。終了と判定された場合には、全体生産計画・時刻割付け結果記憶部３７は、全体生産計画および時刻割付け結果を記憶する。これらの結果は最適化部３８に送られ、最適化計画としてメモリ４に記憶される。
また、前述の結果は、メモリ６に計画結果として記憶される。

ここで、図２を用いて、本実施形態による納入制約の強い製造業の生産計画立案装置の中の生産計画作成部３ａの処理動作について説明する。
ステップＳ１０において、入力情報取込み部３１は、入力部１の入力記憶部１ｄからメモリ２に情報を読み上げる。

次にステップＳ１５において、実績による前回計画の時刻補正部３２は、前回出力した生産計画範囲で、作業未着手であるロットを抽出し、実際に作業の行われたロットの終了時刻などから、時刻割付部３３で未作業ロットの計画時間を補正し固定を行い、順序変更がされないようにする。

また、ステップＳ２０において、時刻割付部３３は、オーダー情報の顧客納期時刻より輸送のリードタイムを必要に応じて減算し、自工場の出荷時刻に補正する。出荷便の出発時刻が決められている場合は直前の出荷便時刻に再度補正する。この補正時刻より更に、入力情報である梱包リードタイムを減算し、製造ラインとしての完了必要時刻をそれぞれのオーダーに対して設定する。出荷便の時刻制約、梱包作業のリードタイムの補正が必要なければ、オーダーの時刻のままでも機能的に問題はない。

製造ラインの完了必要時刻を最終工程の生産可能設備に順序を変更しないで生産順として割り振る。生産可能設備は入力情報の製品製造能力情報に定義がなされているか否かで判断できる。

次にステップＳ２５において、時刻割付部３３は、製品在庫の有無を調べ、前記補正後のオーダーの先頭から在庫製品で出荷するための引当を行う。引当により生産必要オーダーのみを得る。この在庫引当を行った結果の生産必要オーダーを調べると生産必要な製品の順序が得られる。

次にステップＳ３０において、ロットサイズ仮決定・見直し部３３１は、入力情報である製品製造ロット単位情報から最小ロットサイズ、最大ロットサイズ、刻み数の情報を得て、生産必要オーダーの生産順に最小ロットサイズでロットまとめを行う。このロットまとめの結果、生産必要オーダーの後続を調べ、同一製品をロットまとめの範囲内に移動させる。移動元の空席は前詰めして埋めてもよいが、前詰めせず空席にしておく。順に後方に生産必要オーダーを調べて、ロットまとめを行う。

次にステップＳ３５において、作業・段取時刻および割付実行部３４は、ロットまとめ結果と、Ｓ２０で求めた前回生産計画からの引継ぎ情報の末尾製品と生産完了時刻から順に割付を行う。ここで留意することは、完全に前詰せずに、ロットまとめ結果の先頭ロットは自分自身が間に合うぎりぎりの時刻帯に割付を行う。この割付け時は先行するロットの製品と製品種類がことなる場合は段取り時間情報からの段取り時間を生産時刻前に割付けることを行う。この操作によって、前回計画末尾の完了時刻と今回割付けた先頭のロットとの間に空白の時間帯が存在すれば、前回計画工程末尾の製品と同一の製品をロットまとめ情報から探してダミーロットとして空白時間帯を埋められるだけ埋める操作を行う。この前詰操作を行える生産必要オーダーが無くなった場合は、そこで前詰めを打ち切る。ここで、最小ロットサイズと刻み数の条件を満たしているか調べ、刻み数を満足しない場合は、オーダーに紐付かない製品を埋める。このオーダーに紐付かない数量は記憶しておく。以降、順に生産必要オーダーのロットまとめ結果を段取り時間、ロットサイズの保証を確保しながら設備に割付けを行う。

次にステップＳ４０において、納期遅れ有無判定部３４１は、設備割付けした結果を生産完了必要時刻に対して納期遅れが発生していないか調べる。納期遅れありの場合は、ステップＳ４５を実行する。納期遅れがない場合はステップＳ５０に遷移する。

次にステップＳ４５では、ロットサイズ仮決定・見直し部３３１に戻り、ロットサイズの見直しを行う。この見直しは、最小ロットサイズ、刻み数の条件を順次破って、見直しを行う。まず第１に今回割付した範囲で、オーダーに紐付かない製品を削除する。時刻の早い順から１個毎削除し、時刻再割付けを時刻割付部３３と協調して行い、納期遅れの解消を調べる。納期遅れがなくなれば、ステップＳ５０に移る。

次にステップＳ５０において、遡る工程の有無を調べる。先頭工程まで割付け終了、生産計画作成終了している場合は終了となる。まだ未割付けの工程がある場合は、ステップＳ５５を行う。

ステップＳ５５において、前工程への計画伝播部３５は、直近で作成した工程の生産計画結果の生産ロット部分を、入力情報である工程間リードタイム情報に従い時刻遡りを行い、前工程に仮割付けを行う。ステップＳ３０から処理を繰り返す。このステップＳ３０からの繰返し処理は最終工程と区別するため、計画対象工程変更部３５１で行う。ステップＳ２０、Ｓ２５の処理を工程で区別できれば、同一処理として扱ってもよい。

次に、全ての工程に対して生産計画が作成完了した場合に、全体生産計画・時刻割付結果記憶部３７において計画を記憶する。結果は、メモリ６に記憶する。ここで終了しても良いが、最適化部３８で、ロットサイズの変更を行わない範囲でロット投入順を最適化を行う処理を実行する。この最適化処理は、遺伝的アルゴリズム、シミュレーテッドアニーリングなどの知識処理による最適化手段などを用いて最適化を行う。その最適化結果はメモリ４に更新記憶する。

このように、演算部３（図１）は、ロットまとめ条件を設定し、次の処理を行う。すなわち、設定が変えられたときのロット条件を満足させ、かつオーダー情報によって対象の生産設備で生産されるロットの納入時刻を基点にして時刻遡りを行う形態で、各ロットについてロット単位にロット単位を構成する単ロットを１つまたは複数個刻み数として付加してロットサイズ決定処理を行う。また、この決定処理されたロットサイズの生産時刻割付けを同時に行う。このようにして製造工程納期が演算部３で生成される。次に、具体的な例を取ってより詳細に説明する。

図３は本発明の適用される一作業形態であるプレス業種の設備、工程構成を示すものである。プレス業種は自動車のボディ、ボンネット、トランクなどから、内部のギアなどの細部の部品まで製造している。設備数に対して、取り扱う製品種類が多いと計画が非常に煩雑になる。ブランキングはロール上のコイルからプレスの入力材料であるシート状の鋼板を切り出す工程である。プレスはプレス機により金型と呼ばれる型を使い、鋼板の成形を行う工程である。ヘムはプレスされた鋼板を補強するため外周部を内側に折り曲げ貼り付ける、補強材を組み込む工程である。梱包は出荷の条件に従い納入パレットなどに指定順に搭載する工程である。

図４は本発明の解決しようとする一作業形態であるプレス業種のオーダー例を示すものである。自動車組立メーカー、工程からは指定時刻までに、指定した混載での製品の納入が指示される。図４の５個の固まりは混載単位の例を示している。５個の固まりの中は左から右に使用される順序を持っている。

図５はロットまとめ条件の刻み数の厳しい一例である。最小ロットサイズは設備割付する際に、ロット、すなわちロット単位の集合を１０個以上にまとめないと、設備効率が下がるといった制約値である。

図６は図４に示したオーダー例に初期在庫の条件を与えて、補充ロットの従来の生成方法を示す例である。図４のオーダー数欄は製品毎に納入時間帯内で数量をサマリしている。残在庫は製品の在庫数から時間帯毎のオーダー数を減算して、在庫数を追跡した数値を示す欄である。ここで、残在庫が負の数になる場合、該当時間帯に補充が行われる前提で、在庫追跡数値を補正している。

一般的には途中で補充数で補正せずに最後まで追跡し、トータルで補充数を決定する方式を採用する場合もあるが、本例では時間制約が強い工程を対象とするため、都度補充ロットを起こす方式で説明する。補充数欄は前記補充すべき数量を図５に示した最小ロットサイズで起こしたものである。厳密には在庫が負になる時間帯の前で補充が完了する必要がある。製品Ａを例にすると、初期在庫は４個である。８時納期の２個の出荷を行うと８時の時点で残在庫が２個になる。９時納期の５個の出荷を行うと残在庫は−３個になり、出荷不能に陥る。このため、１０個の最小ロットサイズで補充を行うことで、９時時点で残在庫が７個になるように誘導する。これを時間軸に対して終了まで実施し、全ての製品に対して同様の検討を行う。このように従来方式では在庫追跡を行い、不足または安全在庫を下回るタイミングを図り、補充ロットを発生させる手法をとっているが製品種類が多い場合や、計算する数値が大きい場合、計算のための作業時間が長く、大きな負担になっている。

図７は本発明の一実施例を説明する設備構成を示すものである。
設備に対して生産可能な製品の振分は本発明と関連がないため、１台の設備で説明を行う。１つの製品が複数の設備で生産可能な場合もあるが、本発明の実施例の結果の延長線上で対処可能であるため、１台の設備で説明を行う。

図８は図４のオーダー、図６の補充ロットを図７の設備構成において、従来の手法で生産割付を行う例を示すものである。１段目は図６で発生した補充製品の発生順に割付けたものである。製品にアンダーラインを付与した部分は納期遅れを発生させていることを示す。本発明の説明の便宜上、段取り時間は製品が切り替わる毎に３０分、製品の生産時間は１個３分としている。通常は生産時間は入力情報である製品製造能力情報に従い計算で求める。製品製造能力は標準工期（ＳＴ）と呼ばれ、１個当たりの処理時間、単位時間内の処理数などで与えられる。前者のＳＴであれば生産数量の積算で時間計算ができる。後者のＳＴであれば生産数量をＳＴで割ることにより時間計算ができる。２段目、３段目はロット投入順を決定する最適化手段などが求める計画結果を示す。納期遅れは解消できない。

図９はロットまとめ条件の刻み数の緩やかな一例である。
この緩やかな条件を与えても、従来の手法ではロットサイズが予め固定されているため、納期遅れを解消できないことは明らかである。

図１０は図４のオーダーを図７の設備構成において、本発明の一実施形態としての仮割付および製品在庫引当状況を示すものである。○で囲んだオーダーは在庫を引当てたオーダーを示している。

図１１は図１０における在庫引当オーダーを削除し、生産必要オーダーのみに絞り込んだ状況を示すものである。矢印で示しているのは製品Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの生産必要オーダーの先頭の出現ポジションを示している。

図１２は図１１の生産必要オーダーを時間軸に沿って仮割付した結果の例を示すものである。ここでの１個当たりの生産時間はあまり重要でなく時間帯内にロットについての生産必要オーダーが存在し、生産必要オーダーの存在しない空席が発生していることが重要である。つまり、順序のみがここでは重要である。本順序情報から製品Ａを最も先に生産する必要性が分かる。次に生産すべき優先度を持っているのは製品Ｂであると、優先度を簡単に読み取ることが可能である。

図１３は図１２を図５のロットまとめ条件で単純割付した結果の例を示すものである。９時までに生産したい製品Ａ１〜Ａ３のために最小ロットサイズの１０を発生させる。結果後続のＡ４〜Ａ１０が同一タイミングで生産されることになる。このＡ１〜Ａ１０のロットは９：００までに生産終了すれば良いことから、７：３０から生産すればよいことが分かる。また前回計画の末尾が製品Ｂであることから、必ず段取りが必要になることが分かり、３０分の段取りを７：３０前に確保する必要があり、その段取りを７：００から割付けている。６：３０から７：００まで３０分間の空白が発生しているため、その空白を埋めることを検討する。すなわち、３分間を１つの空席として１０空席がある。段取りを行い、最小ロットサイズを生産することは、製品製造能力情報を調べることで不可能であるため、候補は前日末製品と同一製品に絞られる。同一製品の場合は段取り時間が不要になる。結果、製品ＢのＢ１〜Ｂ４（Ｂ１〜Ｂ４はそれぞれ単位ロット）を含んだ製品Ｂのロットをそっくり割付けることが可能である。以降は生産の優先順ごとにそのまま割付けた結果である。製品記号の後に数値がついていない製品はオーダーの紐付いていないことを示している。

図１４は図１３の単純割付から従来手法の最適化手段で割り付けた結果の例を示すものである。図８と同じ結果であるが、オーダーに紐付かない製品の存在が良くわかる。また、Ａ１１の１個だけが納期を満足していないことも分かる。

図１５は図９のロットまとめ条件、図１１の生産必要オーダーに基づいて本発明の一実施形態での出力結果を示すものである。
製品在庫を発生させない最大限の検討を行った結果である。図１４と比較して、オーダーに紐付かない製品の少ないことがわかる。

本発明の実施例では図１４の状態から今回割付けたＢ１ポイントより時間軸方向にチェックを行い、オーダーの紐付かない製品を探し、１個毎削除し、納期遅れの解消のシミュレーションを行う操作を繰り返すことで最適な結果が得られる。納期遅れは６：３９に割付けたＢを１個削除することで全体が３分前にずれるため、解消される。

図５の厳しいロットまとめ条件で処理する場合も、納期遅れの解消が最優先で指定される場合は、ロットサイズの縮小による納期遅れ解消のシミュレーションを行うことで納期遅れを解消させる。
納期遅れが解消した時点で処理を打ち切ることも可能である。

以上のように、本実施例の生産計画立案装置は、納入時刻についての指定がある納入時刻、納入順、混載順、数量が指定されて納入制約のある複数のロットについてのオーダー情報を入力する入力部、該入力部に入力されたオーダー情報に基づき生産設備について生産するロットの投入順、生産量としての生産計画を作成する演算部、および該演算部で生成した生産計画を出力する出力部を有する生産設備の生産計画立案装置として構成される。

そして、生産計画立案装置は、オーダー情報、および生産設備で生産するロットについてまとめて生産するロット単位およびロット単位間に設定される刻み数を持つまとめ条件を記憶する記憶装置を備える。

演算部は、ロットまとめ条件を設定し、前記オーダー情報を入力し、かつ前記オーダー情報によって当該生産設備で生産させるロットの納入時刻を基点にして時刻遡りを行う形態で、各ロットについてロット単位にロット単位を構成する単ロットを１つまたは複数個（ただし、ロット単位を構成する単ロット以下）付加してロットサイズ決定処理と決定されたロットサイズの生産時刻割付けとを同時に行う製造工程納期スケジューリングを生成することを行う。
ロットについて指定された納入順、混載順に従ってロットの生産順が決定される。

記憶装置は、各ロットについての生産在庫の量を記憶し、前記演算部は該製品在庫の量をオーダー情報から引当して前記ロットサイズの決定処理を行う。

演算部は、前日の最終の製造工程のロットには、同一のロットについての単ロットを１つまたは複数個優先して付加することを行う。

演算部は、前記ロットサイズ決定処理によって設定された工程間の、ロットまとめ条件で許容される空白時間にオーダーの紐付きでないロットであって、前工程と同一のロットについての生産を割り付けること行う。

演算部は、ロットまとめ条件の設定を変えることで製造工程納期についてのシミュレーションを行い、納期遅れのオーダーがあるかを判定し、ある場合に、オーダーの紐付きでないロットを探し、削除を行う。

本発明の一実施形態の納入制約の強い製造業の生産計画立案装置の全体構成を示すシステムブロック図である。 図１に示した一実施形態による納入制約の強い製造業の生産計画立案装置の中の生産計画作成部３ａの処理を示すフローチャート図である。 本発明の適用される一作業形態であるプレス業種の設備、工程構成を示す図である。 本発明の解決しようとする一作業形態であるプレス業種のオーダー例を示す図である。 ロットまとめ条件の刻み数の厳しい一例を示す図である。 図４に示したオーダー例に初期在庫の条件を与えて、補充ロットの従来の生成方法例を示す図である。 本発明の一実施例を説明する設備構成を示す図である。 図４のオーダー、図６の補充ロットを図７の設備構成において、従来の手法で生産割付を行う例を示す図である。 ロットまとめ条件の刻み数の緩やかな一例を示す図である。 図４のオーダーを図７の設備構成において、本発明の一実施形態としての仮割付および製品在庫引当状況を示す図である。 図１０における在庫引当結果で残った生産必要オーダーの状況を示す図である。 図１１の生産必要オーダーを時間軸に沿って仮割付した結果の例を示す図である。 図１２を図５のロットまとめ条件で単純割付した結果の例を示す図である。 図１３の単純割付から従来手法の最適化手段で割り付けた結果の例を示す図である。 図９のロットまとめ条件、図１１の生産必要オーダーに基づいて本発明の一実施形態での出力結果を示す図である。

符号の説明

１…入力部、２、４、６…メモリ、３…演算部、３ａ…生産計画作成部、５…出力部、３１…入力情報取込み部、３２…前回計画実績補正部、３３…最終工程生産計画作成部、３４…時刻割付部、３５…前工程への計画伝播（反映）部、３６…前工程生産計画作成部、３７…全体生産計画・時刻割付計画記憶部、３８…最適化部。

Claims (4)

1. 少なくとも納入時刻、納入順、数量、混載順が指定された複数のロットについてのオーダー情報を入力する入力部、入力されたオーダー情報に基づいて生産計画を作成する演算部、および該演算部で生成した生産計画を出力する出力部を有する生産設備の生産計画立案装置において、
   前記演算部は、オーダー情報に含まれるロットについて生産設備で生産を完了する時刻を割り付ける時間割付部と、各ロットについてロット単位を設定し、ロット単位に刻み数からなる追加ロット数を追加してロットサイズを仮決定するロットサイズ決定部と、各ロットについて生産設備に投入する投入順を決定し、前述のロットサイズ、時刻割付け、並びにロット単位および各刻みの生産に要する時間、仮決定されたロットサイズのロット生産から次の順序に仮決定されたロットサイズのロット生産までに要する段取り時間とを参照して、割付けた時刻までに、各ロットについての段取り時刻および仮決定されたロットサイズの割付けによる作業、段取りを実行する作業・段取り時刻および割付実行部と、割付けた時間までに各ロットについて生産を完了するかを判定する納期遅れ有無判定部と、を有して、割付けた時刻までに生産を完了しない場合に、ロット単位および刻み数を変更してロットサイズを再度仮決定し、割付けた時刻までに各ロットについて生産を完了するかを繰り返し処理すること
   を特徴とする生産設備の生産計画立案装置。
2. 請求項１において、前記投入順決定部は、当日の最初に生産されるロットの決定に際し、前日の最後に生産されたロットを優先することを特徴とする生産設備の生産計画立案装置。
3. 請求項１において、前記演算部は、決定されたロットサイズによるロット生産間にロット生産のない空白時間が生じたときに、該空白時間にダミーのロットの生産を投入することを特徴とする生産設備の生産計画立案装置。
4. 少なくとも納入時刻、納入順、数量、混載順が指定された複数のロットについてのオーダー情報を入力する入力部、入力されたオーダー情報に基づいて生産計画を作成する演算部、および該演算部で生成した生産計画を出力する出力部を有する生産設備の生産計画立案装置による生産計画立案方法において、
   オーダー情報に含まれるロットについて生産設備で生産を完了する時刻を割り付ける時間割付部と、各ロットについてロット単位を設定し、ロット単位に刻み数からなる追加ロット数を追加してロットサイズを仮決定するロットサイズ決定部と、各ロットについて生産設備に投入する投入順を決定し、前述のロットサイズ、時刻割付け、並びにロット単位および各刻みの生産に要する時間、仮決定されたロットサイズのロット生産から次の順序に仮決定されたロットサイズのロット生産までに要する段取り時間とを参照して、割付けた時刻までに、各ロットについての段取り時刻および仮決定されたロットサイズの割付けによる作業、段取りを実行する作業・段取り時刻および割付実行部と、割付けた時間までに各ロットについて生産を完了するかを判定する納期遅れ有無判定部と、を有する前記演算部によって、割付けた時刻までに生産を完了しないと判定した場合に、ロット単位および刻み数を変更してロットサイズを再度仮決定し、割付けた時刻までに各ロットについて生産を完了するかを繰り返し処理し、割付けた時刻までに各ロットについて生産を完了するロットサイズを製造工程納期スケジューリングのためのロットサイズとして決定すること
   を特徴とする生産設備の生産計画立案方法。

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