JP2009282897A - 作業割当方法および作業割当装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一部の作業者への負荷の集中を抑え、作業者間の作業時間が平準化された作業計画を作成することができる作業割当方法および作業割当装置を得ることを目的とする。
【解決手段】作業可能人数が少ないオーダから順に作業者を割り当てる。そして、作業可能人数が複数であるオーダについては、当該複数の作業者の内負荷時間が最も少ない作業者に割り当てる。また、負荷時間が最も少ない作業者が複数あるときは可能残作業項目数が最も少ない作業者に割り当てる。更に、可能残作業項目数が最も少ない作業者が複数あるときは当該残作業項目に要する作業時間が最も少ない作業者に割り当てる。
【選択図】図１

Description

この発明は、多品種の製品をセル組立で組み立てる作業現場において、作業者のスキルによる作業時間差を考慮して、作業者間での作業負荷が平準化された作業計画を立案するための作業割当方法および作業割当装置に関するものである。

一般に多品種の製品をセル組立で組み立てる作業現場では、同一作業であっても作業者によって、その作業を完了するのに要する時間が異なることが多い。このため、各作業者の作業時間の差を考慮した作業計画を作成する必要がある。
このような作業現場での作業計画を作成する従来技術としては、たとえば、特許文献１に見られるように、納期遵守とスキルアップを考慮した作業指示システムなどが考案されている。

特願２００５−２７６００３号公報

しかしながら、納期遵守とスキルアップを考慮した作業指示方法は、納期余裕のない作業が多く、かつ一部の作業者が大半の作業においてスキルの高い場合などには、当該一部の作業者に作業が集中し、平準化された作業計画を立案することができないという問題を抱えている。

この発明は、以上のような従来の問題を解消するためになされたもので、一部の作業者への負荷の集中を抑え、作業者間の作業時間が平準化された作業計画を作成することができる作業割当方法および作業割当装置を得ることを目的とする。

この発明に係る作業割当方法は、複数の作業項目を複数の作業者に割り当てる作業割当方法であって、以下の第１〜第４のステップの処理を上記作業項目の数だけ繰り返すものである。
第１のステップ：割り当てが未処理な作業項目である残作業項目毎に当該残作業項目を処理可能な作業者の人数である残作業項目別可能人数を算出する
第２のステップ：上記作業者毎に当該作業者が処理可能な残作業項目の数である作業者別可能残作業項目数を算出する
第３のステップ：上記作業者毎に割当処理済みの作業項目に要する作業時間の累計である作業者別累積作業時間を算出する
第４のステップ：上記残作業項目別可能人数が少ない残作業項目から順に作業者を割り当てるとともに、上記残作業項目別可能人数が複数である残作業項目については、当該複数の作業者の内上記作業者別累積作業時間が最も少ない作業者に割り当て更に上記作業者別累積作業時間が最も少ない作業者が複数あるときは上記作業者別可能残作業項目数が最も少ない作業者に割り当てる

また、この発明に係る作業割当装置は、複数の作業項目を複数の作業者に割り当てる作業割当装置であって、
割り当てが未処理な作業項目である残作業項目とこれら残作業項目を処理可能な作業者およびその作業時間とを対応付ける割当シートを作成する割当シート作成手段、上記割当シートに基づき上記残作業項目毎に当該残作業項目を処理可能な作業者の人数である残作業項目別可能人数を算出する残作業項目別可能人数算出手段、上記割当シートに基づき上記作業者毎に当該作業者が処理可能な残作業項目の数である作業者別可能残作業項目数を算出する作業者別可能残作業項目数算出手段、上記作業者毎に割当処理済みの作業項目に要する作業時間の累計である作業者別累積作業時間を算出する作業者別累積作業時間算出手段、上記残作業項目別可能人数をソートして上記残作業項目別可能人数が最も少ない残作業項目から処理対象作業項目を選定する処理対象作業項目選定手段、上記処理対象作業項目について、当該処理対象作業項目に要する残作業項目別可能人数が単数のときは当該単数の作業者に割り当て、当該処理対象作業項目に要する残作業項目別可能人数が複数のときは当該複数の作業者の内上記作業者別累積作業時間が最も少ない作業者に割り当て更に上記作業者別累積作業時間が最も少ない作業者が複数あるときは上記作業者別可能残作業項目数が最も少ない作業者に割り当てる割当処理手段、上記割当処理済みの作業項目、作業者およびその作業時間を表示する作業スケジュールを作成する作業スケジュール作成手段、および上記残作業項目が無くなるまで上記割当シート作成手段から上記作業スケジュール作成手段までの動作の繰り返しを指示する手段を備えたものである。

この発明では、残作業項目別可能人数が少ない残作業項目から順に作業者を割り当てるので、作業計画作成の進行に応じて割付可能な作業者を選択する自由度が低下する傾向を抑えて作業者間の作業時間の平準化追求を可能とする。
また、残作業項目別可能人数が複数である残作業項目については、当該複数の作業者の内作業者別累積作業時間が最も少ない作業者に割り当てるので、負荷のばらつきを抑えるとともに作業計画の総工数を抑えることが出来る。
更に、作業者別累積作業時間が最も少ない作業者が複数あるときは作業者別可能残作業項目数が最も少ない作業者に割り当てるので、作業計画作成の終盤における割付可能な作業者の選択が限られることによる負荷のばらつきを抑えることが出来る。

実施の形態１．
図１は、本願発明の実施の形態１における作業割当装置の原理を示す図である。なお、図１では、ステップＳ１等の動作ブロックと実線の矢印で動作の手順を示し、破線の矢印で情報の送受を示している。
図１に示すように、本発明の作業割当装置は、作業項目と対応するオーダを作業者に割り当てる制御部１０１と、オーダの割当に必要な情報を保有するデータベース部１０２とから構成される。

制御部１０１は、後述する割当シートを作成する割当シート作成部１１と、割当シートの内容に基づき順次割り当てるべき作業者を判定する判定部１２と、判定結果に基づき順次作業スケジュールを更新する割当部１３とを備えている。
なお、割当シート作成部１１は、本願特許請求の範囲に記載した割当シート作成手段、残作業項目別可能人数算出手段、および作業者別可能残作業項目数算出手段が相当する。また、判定部１２は、同じく割当処理手段、作業者別累積作業時間算出手段、および処理対象作業項目選定手段が相当する。更に、割当部１３は、同じく作業スケジュール作成手段が相当する。

データベース部１０２は、図２に示す作業者の出勤、欠勤の情報が入力された勤務情報２１と、図３に示すオーダ毎の作業予定日が入力されたオーダ情報２２と、図４に示す作業者の作業可能な品名（作業項目と対応する）と作業完了に必要な作業時間が入力されたスキルマップ２３と、図５に示す、勤務情報２１とオーダ情報２２とスキルマップ２３とから作成された、割当処理対象日に作業を行うオーダに対する出勤作業者の作業能力を表示する割当シート２４と、割当処理結果である、図６に示す作業者の作業内容を表示する作業スケジュール２５とを有している。

次に、制御部１０１における作業割当の処理要領について説明する。
なお、本願明細書においては、割当対象である作業項目は、オーダと一対一で対応することから以下の説明では、オーダを作業項目と同義として扱うものとする。また、割当処理は、対象となる複数の作業項目のすべてについてなされるが、個々の処理ステップでは、その時点で割り当てが未処理な作業項目の集団を対象として検討していく必要があるので、本願特許請求の範囲で定義した通り、この割り当てが未処理な作業項目を、以下、残作業項目と称するものとする。

制御部１０１では、先ず、図１のステップＳ１において、データベース部１０２が有する勤務情報２１、オーダ情報２２およびスキルマップ２３から割当シート２４を作成する。
割当シート２４は、作業計画を作成する対象日に作業が予定されているオーダと、当該対象日に出勤する作業者の必要作業時間とを表の形で対応付けたものである（図５の例は、図２、図３の期日１／２９が該当する）。

割当シート２４には、図５の右欄に示すように、オーダ毎に当該オーダを処理可能な作業者の人数である残作業項目別可能人数（図５では、作業可能人数と略記しており、以下、適宜この略称を使用する）の算出結果、および図５の下欄に示すように、作業者毎に当該作業者が処理可能な残作業項目の数である作業者別可能残作業項目数（図５では、可能残作業項目数と略記しており、以下、適宜この略称を使用する）の算出結果が付帯する。

次に、ステップＳ２において、ステップＳ１で作成された割当シート２４のオーダを作業可能人数でソートする。即ち、作業可能人数が少ないオーダから順に割当処理を実行するようオーダの処理順序を設定する。
ステップＳ３において、作業可能人数が最少となったオーダ（ここでは、最初に割当処理対象となるオーダが相当する）の作業可能人数が１人であるか、２人以上であるかを判定する。作業可能人数が最少のオーダを優先的に割当てることにより、作業計画作成の進行に応じて割付可能な作業者を選択する自由度が低下する傾向を抑えて作業者間の作業時間の平準化追求を可能とするとともに、割当作業作成の終盤での、割当可能な作業者が限られることによる負荷のばらつきを抑えることができる。

当該オーダの作業可能人数が１人である場合（ステップＳ３でＹ）は、ステップＳ５において、作業可能な当該作業者に当該オーダを割り当て、作業スケジュール２５を更新する。更に、ステップＳ６において、割当シート２４から当該オーダを削除する。

当該オーダの作業可能人数が２人以上である場合（ステップＳ３でＮ）は、ステップＳ４において、当該作業者の負荷時間（作業者別累積作業時間）、可能残作業項目数、および当該作業時間（当該オーダに要する作業時間）の優先順位でソートする。
このときの負荷時間は、式（１）に示すように、作業者に既に割り当てられた全オーダに要する時間と当該オーダに要する時間との和、即ち、作業者別累積作業時間が相当する。

負荷時間＝ＴＴα＋ＯＴ（α、β） ・・・式（１）
但し ＴＴα：作業者αに既に割り当てられているオーダの作業に要する累積時間
ＯＴ（α、β）：作業者αがオーダβの作業に要する時間

更に、ソートの対象である可能残作業項目数は、割当シート２４に残っており、且つ、当該作業者が作業可能なオーダ数、当該作業時間は、当該オーダの作業に要する当該作業者の作業時間とする。
なお、このステップ４を中心とした動作は、更に後段において、図７以降を参照して詳細に説明する。

次に、ステップＳ５において、ステップＳ４でソートされた負荷時間が最小、可能残作業項目数が最小、当該作業時間が最小の作業者に当該オーダを割り当て、作業スケジュール２５を更新する。更に、ステップＳ６において、割当シート２４から当該オーダを削除する。
負荷時間が最小の作業者に割り当てることにより、負荷のばらつきを抑え、且つ、最終的に作成される作業割当計画の総工数を抑えることができる。また、可能残作業項目数が最小の作業者に割り当てることにより、割当作業作成の終盤での、割当可能な作業者が限られることによる負荷のばらつきを抑えることができる。更に、当該作業時間が最小の作業者に割り当てることにより、最終的に作成される割当作業計画の総工数を抑えることができる。

最後に、ステップＳ７において、割当シート２４にオーダがあるかを判定する。オーダがある場合（ステップＳ７でＹ）は、ステップＳ３の処理に戻り、オーダがない場合（ステップＳ７でＮ）は、作業割当の処理を終了する。この時点で作成されている作業スケジュール２５の内容が最終的な割当作業計画となる。

更に、図７〜２２を用いて、本発明による作業スケジュール２５の作成手順を具体的に説明する。なお、図７〜２２の各図における左表は、割り当てが未処理な作業項目である残作業項目（オーダ）とこれら残作業項目（オーダ）を処理可能な作業者（ＡＡ〜ＥＥ）およびその作業時間とを対応付ける割当シート２４およびこれに付帯する、残作業項目（オーダ）毎に当該残作業項目（オーダ）を処理可能な作業者の人数である残作業項目別可能人数作業者の人数である残作業項目別可能人数（作業可能人数）と作業者毎に当該作業者が処理可能な残作業項目（オーダ）の数である作業者別可能残作業項目数（可能残作業項目数）とを示す。また、図７〜２２の各図における右表は、作業スケジュール２５を示す。

手順１（図７）：先ず最初に、データベース部１０２の勤務情報２１、オーダ情報２２およびスキルマップ２３から割当シート２４を作成する。当然ながら、この時点では、作業スケジュール２５にはオーダは全く割り当てられていない。

手順２（図８）：作業可能人数が最も少ない１人のオーダから作業者への割当を行う。
ここでは、作業者を選択する余地はなく、従って、「Ｏｒｄｅｒ００１」をその処理が可能な作業者ＡＡへ、「Ｏｒｄｅｒ００３」をその処理が可能な作業者ＣＣへ割り当て、その結果を作業スケジュール２５に書き込む。

手順３（図９）：割当シート２４から、既に作業スケジュール２５に書き込んだオーダ「Ｏｒｄｅｒ００１」および「Ｏｒｄｅｒ００３」を削除する。

手順４（図１０）：次に、作業可能人数が２人のオーダから先ず、「Ｏｒｄｅｒ００２」を作業者へ割り当てる。このとき、割当対象となり得る作業者は、ＢＢとＥＥとの２名となるが、作業者ＢＢの負荷時間は４分、作業者ＥＥの負荷時間は３分となるので、次の手順５（図１１）において、負荷時間が最小となる作業者ＥＥに「Ｏｒｄｅｒ００２」を割り当て、その結果を作業スケジュール２５に書き込む。

手順６（図１２）：割当シート２４からオーダ「Ｏｒｄｅｒ００２」を削除する。

手順７（図１３）：次に、オーダ「Ｏｒｄｅｒ００２」と同じく、作業可能人数が２人のオーダ「Ｏｒｄｅｒ００４」を作業者へ割り当てる。このとき、割当対象となり得る作業者ＢＢの負荷時間は３分、作業者ＥＥの負荷時間は８（＝３＋５）分となるので、次の手順８（図１４）において、負荷時間が最小となる作業者ＢＢに「Ｏｒｄｅｒ００４」を割り当て、その結果を作業スケジュール２５に書き込む。

手順９（図１５）：割当シート２４からオーダ「Ｏｒｄｅｒ００４」を削除する。

手順１０（図１６）：次に、同じく作業可能人数が２人のオーダ「Ｏｒｄｅｒ００６」を作業者へ割り当てる。このとき、割当対象となり得る作業者ＢＢの負荷時間は６（＝３＋３）分、作業者ＣＣの負荷時間は６（＝２＋４）分となり、負荷時間がどちらも最小の６分となる作業者が２人（作業者ＢＢ、作業者ＣＣ）存在することになる。

手順１１（図１７）：先の手順１０で、負荷時間が最小となる２人の作業者の内、作業者ＢＢの可能残作業項目数は５、作業者ＣＣの可能残作業項目数は４となるので、可能残作業項目数が最小となる作業者ＣＣにオーダ「Ｏｒｄｅｒ００６」を割り当て、その結果を作業スケジュール２５に書き込む。

手順１２（図１８）：割当シート２４からオーダ「Ｏｒｄｅｒ００６」を削除する。

手順１３（図１９）：次に、作業可能人数が３人のオーダ「Ｏｒｄｅｒ００７」を作業者へ割り当てる。このとき、割当対象となり得る作業者ＡＡの負荷時間は５（＝４＋１）分、作業者ＢＢの負荷時間は５（＝３＋２）分、作業者ＥＥの負荷時間は５（＝３＋２）分となり、負荷時間がいずれも最小の５分となる作業者が３人（作業者ＡＡ、作業者ＢＢ、作業者ＥＥ）存在することになる。

手順１４（図２０）：先の手順１３で負荷時間が最小となる３人の作業者の内、作業者ＡＡの可能残作業項目数は４、作業者ＢＢの可能残作業項目数は４、作業者ＥＥの可能残作業項目数は５となるので、この内、可能残作業項目数が最小となる作業者にオーダ「Ｏｒｄｅｒ００７」を割り当てる。しかし、ここでは、更に、可能残作業項目数がどちらも最小の４となる作業者が２人（作業者ＡＡ、作業者ＢＢ）存在することになる。

手順１５（図２１）：先の手順１４で、可能残作業項目数が最小となる２人の作業者の内、作業者ＡＡの当該オーダに要する作業時間は１分、作業者ＢＢの当該オーダに要する作業時間は２分となり、当該作業時間が最小の作業者ＡＡにオーダ「Ｏｒｄｅｒ００７」を割り当て、その結果を作業スケジュール２５に書き込む。

手順１６（図２２）：以上の手順を繰り返しすべてのオーダについて割当処理を行うことにより、図２２（手順１６）に示すような平準化され、且つ総作業時間が短縮された作業スケジュール２５が得られる訳である。

図２３は、この発明の作業割当装置を実際の生産工場に適用した場合のシステム構成例の概要を示す図である。生産管理部門にある生産管理システム３１の日程計画３１ａに基づき生産現場にある生産指示システム３２にオーダ情報３２ｂを作成する。また、現場入力装置３４に入力された勤務情報３４ａ、スキルマップ３４ｂをデータベースとして、作業割当制御装置３３が割当シート３２ｂ、作業スケジュール３２ｃを作成し、これらに基づいて作業計画３５が作成される。

以上のように、この発明の実施の形態１においては、特に、作業可能人数（残作業項目別可能人数）が少ない残作業項目（オーダ）から順に作業者を割り当てるので、作業計画作成の進行に応じて割付可能な作業者を選択する自由度が低下する傾向を抑えて作業者間の作業時間の平準化追求を可能とする。
また、作業可能人数が複数である残作業項目（オーダ）については、当該複数の作業者の内負荷時間（作業者別累積作業時間）が最も少ない作業者に割り当てるので、負荷のばらつきを抑えるとともに作業計画の総工数を抑えることが出来る。
更に、負荷時間が最も少ない作業者が複数あるときは可能残作業項目数（作業者別可能残作業項目数）が最も少ない作業者に割り当てるので、作業計画作成の終盤における割付可能な作業者の選択が限られることによる負荷のばらつきを抑えることが出来る。

また、可能残作業項目数が最も少ない作業者が複数あるときは当該残作業項目に要する作業時間が最も少ない作業者に割り当てるので、この手順自体は、作業者間の作業時間を平準化するという効果は奏しないが、総作業時間を短縮するという効果が得られる。

本発明の実施の形態１における作業割当装置の原理を示す図である。 図１のデータベース部１０２が有する勤務情報２１の記述例である。 図１のデータベース部１０２が有するオーダ情報２２の記述例である。 図１のデータベース部１０２が有するスキルマップ２３の記述例である。 本発明で作成される割当シート２４の記述例である。 本発明で作成される作業スケジュール２５の記述例である。 本発明で作成される作業スケジュール２５の作成要領の手順１を説明する図である。 同じく手順２を説明する図である。 同じく手順３を説明する図である。 同じく手順４を説明する図である。 同じく手順５を説明する図である。 同じく手順６を説明する図である。 同じく手順７を説明する図である。 同じく手順８を説明する図である。 同じく手順９を説明する図である。 同じく手順１０を説明する図である。 同じく手順１１を説明する図である。 同じく手順１２を説明する図である。 同じく手順１３を説明する図である。 同じく手順１４を説明する図である。 同じく手順１５を説明する図である。 同じく手順１６を説明する図である。 この発明の作業割当装置を実際の生産工場に適用した場合のシステム構成例の概要を示す図である。

符号の説明

１１ 割当シート作成部、１２ 判定部、１３ 割当部、２１ 勤務情報、
２２ オーダ情報、２３ スキルマップ、２４ 割付シート、２５ 作業スケジュール、１０１ 制御部、１０２ データベース部。

Claims (4)

1. 複数の作業項目を複数の作業者に割り当てる作業割当方法であって、以下の第１〜第４のステップの処理を上記作業項目の数だけ繰り返すことを特徴とする作業割当方法。
   第１のステップ：割り当てが未処理な作業項目である残作業項目毎に当該残作業項目を処理可能な作業者の人数である残作業項目別可能人数を算出する
   第２のステップ：上記作業者毎に当該作業者が処理可能な残作業項目の数である作業者別可能残作業項目数を算出する
   第３のステップ：上記作業者毎に割当処理済みの作業項目に要する作業時間の累計である作業者別累積作業時間を算出する
   第４のステップ：上記残作業項目別可能人数が少ない残作業項目から順に作業者を割り当てるとともに、上記残作業項目別可能人数が複数である残作業項目については、当該複数の作業者の内上記作業者別累積作業時間が最も少ない作業者に割り当て更に上記作業者別累積作業時間が最も少ない作業者が複数あるときは上記作業者別可能残作業項目数が最も少ない作業者に割り当てる
2. 上記第４のステップにおいて、
   上記残作業項目別可能人数が複数である残作業項目について、当該複数の作業者の内上記作業者別累積作業時間が最も少ない作業者が複数ありかつ上記作業者別可能残作業項目数が最も少ない作業者が複数あるときは、当該残作業項目に要する作業時間が最も少ない作業者に割り当てることを特徴とする請求項１記載の作業割当方法。
3. 複数の作業項目を複数の作業者に割り当てる作業割当装置であって、
   割り当てが未処理な作業項目である残作業項目とこれら残作業項目を処理可能な作業者およびその作業時間とを対応付ける割当シートを作成する割当シート作成手段、上記割当シートに基づき上記残作業項目毎に当該残作業項目を処理可能な作業者の人数である残作業項目別可能人数を算出する残作業項目別可能人数算出手段、上記割当シートに基づき上記作業者毎に当該作業者が処理可能な残作業項目の数である作業者別可能残作業項目数を算出する作業者別可能残作業項目数算出手段、上記作業者毎に割当処理済みの作業項目に要する作業時間の累計である作業者別累積作業時間を算出する作業者別累積作業時間算出手段、上記残作業項目別可能人数をソートして上記残作業項目別可能人数が最も少ない残作業項目から処理対象作業項目を選定する処理対象作業項目選定手段、上記処理対象作業項目について、当該処理対象作業項目に要する残作業項目別可能人数が単数のときは当該単数の作業者に割り当て、当該処理対象作業項目に要する残作業項目別可能人数が複数のときは当該複数の作業者の内上記作業者別累積作業時間が最も少ない作業者に割り当て更に上記作業者別累積作業時間が最も少ない作業者が複数あるときは上記作業者別可能残作業項目数が最も少ない作業者に割り当てる割当処理手段、上記割当処理済みの作業項目、作業者およびその作業時間を表示する作業スケジュールを作成する作業スケジュール作成手段、および上記残作業項目が無くなるまで上記割当シート作成手段から上記作業スケジュール作成手段までの動作の繰り返しを指示する手段を備えたことを特徴とする作業割当装置。
4. 上記割当処理手段において、
   上記処理対象作業項目について、当該処理対象作業項目に係る残作業項目別可能人数が複数のときであって、当該複数の作業者の内上記作業者別累積作業時間が最も少ない作業者が複数ありかつ上記作業者別可能残作業項目数が最も少ない作業者が複数あるときは、当該処理対象作業項目に要する作業時間が最も少ない作業者に割り当てることを特徴とする請求項３記載の作業割当装置。

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