JP2015014895A - 製造計画評価方法および製造計画評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多段工程における製品の製造計画を製造能率の観点で評価すること。【解決手段】製造計画計算機が、評価対象の製造計画の各工程における各母材の処理時間に基づいて、全母材の処理時間合計値が最長となるボトルネック工程と、次に長い次ボトルネック工程とを特定し（ステップＳ１，Ｓ２）、ボトルネック工程における母材の処理時間に基づいて各母材を複数の製造ロットに分類し（ステップＳ３）、分類された各製造ロットに属する母材数の比率を再現する母材の集合について、各製造ロットの処理時間平均値を各母材の処理時間として、ボトルネック工程での処理時間合計値を最短とする母材の処理順を探索し（ステップＳ４）、母材の最適処理順と、製造計画の母材の処理順とのそれぞれについて、各母材の処理順の前後関係を該母材が属する製造ロットによる二次元の行列で表した二体相関マトリックスを作成して対比する（ステップＳ５）。【選択図】図１１

Description

本発明は、鉄鋼製品の製造ラインでの多品種の製造計画を評価する製造計画評価方法および製造計画評価装置に関するものである。

複数の工程を経て製造される多品種の製品の多段工程からなる製造ラインでは、特定の装置に予想外の負荷がかかったり、半製品の滞留が発生したり、装置の空き状態が発生したりする場合がある。このような背景から、特許文献１には、製造ラインにおいて生産性が最も低く物流および生産の障害となっているボトルネック工程を抽出して、そのボトルネック工程での最適な処理順を実用的な時間にて決定する製造計画計技術が提案されている。

特開平０７−１９２０５１号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術では、次工程の仕掛り数が少ない場合や自工程の仕掛り数が多い場合に、その工程がボトルネック工程とみなされているが、現時刻の仕掛り情報を初期値としているため、現時刻までの操業に故障や修理などの変動が含まれている場合には、真のボトルネック工程を見誤るおそれがある。また、この特許文献１記載の技術では、設備能力が劣る場合にその設備で処理される工程がボトルネック工程とみなされているが、その設備で処理されるプロダクトミックスが変化する場合には、真のボトルネック工程を見誤るおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、多段工程における製品の製造計画を製造能率の観点で評価する製造計画評価方法および製造計画評価装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る製造計画評価方法は、多段工程における製品の製造計画を評価する製造計画評価方法であって、評価対象の製造計画の入力を受け付ける製品計画入力ステップと、前記製造計画の各工程における各母材の処理時間に基づいて、全母材の処理時間合計値が最長となるボトルネック工程と、該ボトルネック工程の次に全母材の処理時間合計値が長い次ボトルネック工程とを特定するボトルネック工程識別ステップと、前記ボトルネック工程における母材の処理時間に基づいて、各母材を複数の製造ロットに分類する製造ロット分類ステップと、前記製造ロット分類ステップで分類された各製品ロットに属する母材数の比率を再現する母材の集合について、各製造ロットの処理時間平均値を各母材の処理時間として、前記ボトルネック工程での処理時間合計値を最短とする母材の処理順を探索する最適処理順探索ステップと、前記最適処理順探索ステップの探索結果の母材の最適処理順と、製造計画の母材の処理順とのそれぞれについて、各母材の処理順の前後関係を該母材が属する製造ロットによる二次元の行列で表した二体相関マトリックスを作成して対比する評価ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る製造計画評価装置は、多段工程における製品の製造計画を評価する製造計画評価装置であって、評価対象の製造計画の入力を受け付ける製造計画入力手段と、前記製造計画の各工程における各母材の処理時間に基づいて、全母材の処理時間合計値が最長となるボトルネック工程と、該ボトルネック工程の次に全母材の処理時間合計値が長い次ボトルネック工程とを特定するボトルネック工程識別手段と、前記ボトルネック工程における母材の処理時間に基づいて、各母材を複数の製造ロットに分類する製造ロット分類手段と、前記製造ロット分類手段により分類された各製品ロットに属する母材数の比率を再現する母材の集合について、各製造ロットの処理時間平均値を各母材の処理時間として、前記ボトルネック工程での処理時間合計値を最短とする母材の処理順を探索する最適処理順探索手段と、前記最適処理順探索手段による探索結果の母材の最適処理順と、製造計画の母材の処理順とのそれぞれについて、各母材の処理順の前後関係を該母材が属する製造ロットによる二次元の行列で表した二体相関マトリックスを作成して対比する評価手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る製造計画評価方法および製造計画評価装置によれば、多段工程における製品の製造計画を製造能率の観点で評価することができる。

図１は、本発明の一実施形態である製造計画評価システムが評価する製造計画の対象となる鉄鋼製品の製造ラインで行われる工程を例示する模式図である。 図２は、各工程の処理対象材を説明するための図である。 図３は、本発明の一実施形態である製造計画評価システムの全体構成例を示すブロック図である。 図４は、母材情報のデータ構成を例示する図である。 図５は、製品情報のデータ構成を例示する図である。 図６は、製造計画のデータ構成を例示する図である。 図７−１は、各工程設備諸元情報のデータ構成を例示する図である。 図７−２は、各工程設備諸元情報のデータ構成を例示する図である。 図７−３は、各工程設備諸元情報のデータ構成を例示する図である。 図８は、ロット分類条件のデータ構成を例示する図である。 図９は、二体相関最適条件のデータ構成を例示する図である。 図１０は、計画評価情報のデータ構成を例示する図である。 図１１は、本発明の一実施形態である製造計画評価処理の流れを示すフローチャートである。 図１２は、評価対象の製造計画について作成された二体相関マトリックスを例示する図である。 図１３は、ボトルネック工程識別処理の流れを示すフローチャートである。 図１４は、製造ロット分類処理の流れを示すフローチャートである。 図１５は、最適処理順探索処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である製造計画評価システムの構成およびその動作について説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

〔鉄鋼製品の製造ライン〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態である製造計画評価システムが評価する製造計画の対象となる鉄鋼製品の製造ラインについて説明する。但し、本発明が製造計画を評価する対象とする製造ラインは、図１に示す鉄鋼製品の製造ラインに限定されることはない。

図１は、本発明の一実施形態である製造計画評価システムが評価する製造計画の対象となる鉄鋼製品である厚鋼板の製造ラインで行われる工程を示す模式図である。図１に示すように、この製造ラインＬでは、始めに、圧延機において厚鋼板に対する圧延工程Ｐ１が行われる。次に、切断機において厚鋼板を長手方向に切断する切断１工程Ｐ２が行われ、続いて、厚鋼板を幅方向に切断する切断２工程Ｐ３が行われる。その後、検査機において厚鋼板に対する検査工程Ｐ４が行われる。圧延機、切断機、検査機の各設備は、厚鋼板の搬送装置を介して連結されている。

なお、本実施の形態において、１つの母材から複数の製品が製造される場合がある。例えば、図２に例示するように、１つの母材（母材ＩＤ＝Ａ００１）から切断１工程および切断２工程を経て４つの製品（製品ＩＤ＝Ａ００１−０１，Ａ００１−０２，Ａ００１−０３，Ａ００１−０４）が製造される。本実施の形態では、各工程における処理は、母材ごとに一括して行われるものとする。すなわち、本実施の形態の製造計画の製造順は母材の処理順により指定される。

〔製造計画評価システムの構成〕
次に、図３〜１０を参照して、本発明の一実施形態である製造計画評価システムの構成について説明する。図３は、本発明の一実施形態である製造計画評価システムの全体構成例を示すブロック図である。図４は、図３に示すデータベース１４に格納されている母材情報のデータ構成例を示す図である。図５は、図３に示すデータベース１４に格納されている製品情報のデータ構成例を示す図である。図６は、図３に示すデータベース１４に格納されている製造計画のデータ構成例を示す図である。図７−１〜７−３は、図３に示すデータベース１４に格納されている各工程設備諸元情報のデータ構成例を示す図である。図８は、図３に示すデータベース１４に格納されているロット分類条件のデータ構成例を示す図である。図９は、図３に示すデータベース１４に格納されている二体相関最適条件のデータ構成例を示す図である。図１０は、図３に示すデータベース１４に格納されている計画評価情報のデータ構成例を示す図である。

図３に示すように、本発明の一実施形態である製造計画評価システム１０は、製造計画評価装置としての製造計画計算機１１と、端末１２と、製造装置１３と、データベース１４とを含み、端末１２、製造装置１３、およびデータベース１４が製造計画計算機１１と接続され互いにデータの送受を可能に構成されている。

製造計画計算機１１は、ワークステーションやパーソナルコンピュータなどの情報処理装置によって構成され、ＣＰＵ、更新記録可能なフラッシュメモリなどのＲＯＭやＲＡＭなどの各種メモリ、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体といった各種記録装置、通信装置、表示装置や印刷装置などの出力装置、入力装置などを備えている。製造計画計算機１１は、情報処理装置内部のＣＰＵなどの演算処理装置がメモリに記憶された製造計画評価プログラムを実行することによって、後述する製造計画評価処理を実行する。

端末１２は、例えばパーソナルコンピュータなどで実現され、製造計画計算機１１との間でデータ通信を行って、製造計画計算機１１が実行する製造計画評価処理の結果などを表示する。

製造装置１３は、板状鉄鋼製品である厚鋼板を製造するためのものであり、圧延機、切断機１、切断機２、検査機の他、前述の搬送装置などを含む。

データベース１４は、製造計画評価処理に用いるデータを記録・管理する。このデータベース１４は、後述の図１１に示す母材情報と、製品情報と、製造計画と、各工程設備諸元情報と、ロット分類条件と、二体相関最適条件と、計画評価情報とを含む。

母材情報は、図４に示すように、各鉄鋼製品の母材に付与された固有の識別情報（母材ＩＤ）と、母材ＩＤに対応する母材の厚み、幅、長さ、重量、母材内製品枚数、代表納期（最早納期）とを含む。なお、母材内製品枚数とは、母材から製造される鉄鋼製品の数を意味する。代表納期（最早納期）とは、母材から製造される鉄鋼製品の納期のうちの最も早いものを意味する。

製品情報は、図５に示すように、各鉄鋼製品に付与された固有の識別情報（製品ＩＤ）と、製品ＩＤに対応する母材ＩＤ、鉄鋼製品の母材における長手位置、幅位置、鉄鋼製品の厚み、幅、長さ、重量、納期とを含む。なお、母材の長手位置とは、母材における長手方向の位置を意味し、例えば、長手方向の前方には１、長手方向の後方には２が設定される。母材における幅位置とは、母材の幅方向の位置を意味する。

製造計画は、図６に示すように、製造順と、母材ＩＤと、幅方向の切断回数と、長手方向の切断回数とを含む。

各工程設備諸元情報は、図１に示す製造ラインＬの各工程に設けられた設備の処理能力に関する情報を設備諸元情報として格納している。具体的には、圧延工程Ｐ１についての設備諸元情報は、図７−１に示すように、圧延機で圧延可能な母材の寸法（厚み、幅、長さ）の範囲とその処理時間の情報を有し、母材寸法範囲（厚み、幅、長さ）と、圧延処理時間とを含む。切断１工程Ｐ２および切断２工程Ｐ３についての設備諸元情報は、図７−２に示すように、切断機で切断可能な母材についての処理時間の情報を有し、母材切断回数と、固定処理時間と、切断処理時間とを含む。なお、処理時間は、通過や先尾端処理などにかかる固定処理時間と、母材長や切断回数などによって変動する切断処理時間との和で算出される。検査工程Ｐ４についての設備諸元情報は、図７−３に示すように、検査機における処理時間の情報を有し、検査有無と、固定処理時間と、検査処理時間とを含む。なお、処理時間は、通過などに要する固定処理時間と、製造された製品長によって変動する検査処理時間との和で算出される。

ロット分類条件は、図８に示すように、製造ロットの分類と、対応するロット分類条件値（番号および条件内容を表す数値）とを含む。本実施例では、周知のＡＢＣ分析により、ある工程で処理される全母材を各母材の処理時間に応じて大ロット、中ロット、小ロットの３つの製造ロットに分類する。ある工程における大ロットとは、この工程で処理される母材のうち、処理時間が短く母材数が多いものの集合を意味する。小ロットとは、この工程で処理される母材のうち、処理時間が長く母材数が少ないものの集合を意味する。中ロットとは、それ以外の母材の集合を意味する。図８のロット分類条件値は、この工程における全母材を、その処理時間合計の７０％を占める大ロット（Ａ）と、この工程における全母材の処理時間合計の２０％を占める中ロット（Ｂ）と、この工程における全母材の処理時間合計の１０％を占める小ロット（Ｃ）とに分類することを示す。なお、この場合に大ロット、中ロット、小ロットの数の比率は、概ね７対２対１になる。

二体相関最適条件は、後述の最適処理順探索処理の結果を意味し、図９に例示するように、最適処理順について、先行材と後行材との前後関係を各母材が属する製造ロットによる二次元の行列で表したもの（以下、二体相関マトリックスと称す）である。図９に示す例では、行列の要素に対応する前後関係パターンの出現比率を示す。例えば、先行材Ａロット、後行材Ｂロットの出現比率は５％である。

計画評価情報は、後述する評価処理の結果に出力される評価結果であり、評価対象の製造計画の最適処理順からの乖離度合いを意味する。例えば、図１０に例示するように、評価対象の製造計画について作成された二体相関マトリックスと図９に例示する最適処理順の二体相関マトリックスとの差分で表される。

〔製造計画評価処理〕
このような構成を有する製造計画評価システム１０では、製造計画計算機１１が以下に示す製造計画評価処理を実行することによって、多段工程における製品の製造計画を製造能率の観点で評価する。以下、図１１に示すフローチャートを参照して、製造計画評価処理を実行する際の製造計画計算機１１の動作について説明する。なお、以下に示す製造計画計算機１１の動作は、ＣＰＵがＲＯＭ内に記憶されている製造計画評価プログラムを実行することによって実現される。また、上述したように、実施の形態では、各工程の処理は、母材ごとに一括して行われる。すなわち、本実施の形態で評価される製造計画では、母材の処理順により製造順が決定される。

図１１は、本発明の一実施形態である製造計画評価処理の流れを示すフローチャートである。図１１に示すように、本実施の形態の製造計画評価処理は、製造計画入力処理、ボトルネック工程識別処理、製造ロット分類処理、最適処理順探索処理、および評価処理を含んでいる。なお、図１１に示すフローチャートは、例えば、オペレータが端末１２を操作することによって製造計画評価処理の実行を指示したタイミングで開始となり、製造計画評価処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、製造計画計算機１１が、データベース１４に格納されている母材情報と製品情報と評価対象の製造計画との入力を受け付ける。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、製造計画評価処理はステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、製造計画計算機１１が、データベース１４に格納されている各工程設備諸元情報を参照して算出した処理対象の母材についての各工程での処理時間に基づいて、製造ラインＬにおいて製造能率が低く製造の妨げとなっているボトルネック工程を識別するボトルネック工程識別処理を行う。このボトルネック工程識別処理の詳細については、図１３に示すフローチャートを参照して後述する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、製造計画評価処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、製造計画計算機１１が、ボトルネック工程で処理される全母材を各母材の処理時間に応じて複数の製造ロットに分類する製造ロット分類処理を行う。本実施の形態では、製造計画計算機１１は、周知のＡＢＣ分析により、処理時間が短く母材数が多い大ロットと、処理時間が長く母材数が少ない小ロットと、それ以外の中ロットとの３つの製造ロットに母材を分類する。この製造ロット分類処理の詳細については、図１４に示すフローチャートを参照して後述する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、製造計画評価処理はステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、製造計画計算機１１が、ステップＳ３の処理で分類された各製品ロットに属する母材数の比率を再現する母材の集合について、各製品ロットの処理時間平均値を各母材の処理時間として、ボトルネック工程での処理時間合計値を最短とする最適な製品ロットの処理順を探索する最適処理順探索処理を行う。探索に際しては、４工程の離散事象シミュレーションを適用する。また、製造計画計算機１１は、探索結果の最適処理順に基づいて二体相関マトリックスを作成し、二体相関最適条件としてデータベース１４に格納する。この最適処理順探索処理の詳細については、図１５に示すフローチャートを参照して後述する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、製造計画評価処理はステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ５の処理では、製造計画計算機１１が、評価対象の製造計画について二体相関マトリックスを作成し、データベース１４の二体相関最適条件と対比して評価する評価処理を行う。本実施の形態では、製造計画計算機１１は、図１０に例示するように、評価対象の製造計画について作成した二体相関マトリックス（図１２参照）の各数値から図９に例示する最適処理順の二体相関マトリックスの各数値を減じた値を評価の結果として、例えば端末１２の表示装置などに出力する。また、製造計画計算機１１は、評価処理の結果を計画評価情報としてデータベース１４に格納する。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、一連の製造計画評価処理は終了する。

〔ボトルネック工程識別処理〕
次に、図１３に示すフローチャートを参照して、上記ステップＳ２のボトルネック工程識別処理について説明する。図１３に示すフローチャートは、ステップＳ１の処理が完了したタイミングで開始となり、ボトルネック工程識別処理はステップＳ２０１の処理に進む。

ステップＳ２０１の処理では、製造計画計算機１１が、製造ラインＬの工程に付与された固有の識別情報（工程ＩＤ、本実施の形態では、例えば、０：圧延工程、１:切断１工程、２：切断２工程、３：検査工程）を初期化する。工程ＩＤは、例えば、本実施の形態では、０：圧延工程、１:切断１工程、２：切断２工程、３：検査工程とし、初期化の際に０を設定する。ここで設定された工程ＩＤに対応する工程が以降の処理の対象となる。これにより、ステップＳ２０１の処理は完了し、ボトルネック工程識別処理はステップＳ２０２の処理に進む。

ステップＳ２０２の処理では、製造計画計算機１１が、データベース１４に格納されている各工程設備諸元情報を参照して処理対象の母材についての各工程での処理時間を算出し、ステップ２０１の処理で設定された工程ＩＤに対応する工程について、製造計画の全母材の処理時間を積算する。これにより、ステップＳ２０２の処理は完了し、ボトルネック工程識別処理はステップＳ２０３の処理に進む。

ステップＳ２０３の処理では、製造計画計算機１１が、全工程ＩＤについてステップＳ２０２の処理が終了したか否かを確認する。確認の結果、終了していない場合には、製造計画計算機１１は、ボトルネック工程識別処理をステップＳ２０４の処理に進め、工程ＩＤを１繰り上げたうえで、ステップＳ２０２の処理に戻す。一方、終了している場合には、製造計画計算機１１は、ボトルネック工程識別処理をステップＳ２０５の処理に進める。

ステップＳ２０５の処理では、製造計画計算機１１が、全工程について算出された処理時間積算値を降順にソートする。これにより、ステップＳ２０５の処理は完了し、ボトルネック工程識別処理はステップＳ２０６の処理に進む。

ステップＳ２０６の処理では、製造計画計算機１１が、処理時間積算値が最も大きい工程をボトルネック工程と識別する。これにより、ステップＳ２０６の処理は完了し、一連のボトルネック工程識別処理は終了する。

〔製造ロット分類処理〕
次に、図１４に示すフローチャートを参照して、上記ステップＳ３の製造ロット分類処理について説明する。図１４に示すフローチャートは、ステップＳ２の処理が完了したタイミングで開始となり、製造ロット分類処理はステップＳ３０１の処理に進む。

ステップＳ３０１の処理では、製造計画計算機１１が、ボトルネック工程での母材を対象として、これらの母材を処理時間の昇順にソートする。これにより、ステップＳ３０１の処理は完了し、製造ロット分類処理はステップＳ３０２の処理に進む。

ステップＳ３０２の処理では、製造計画計算機１１が、処理時間積算値と処理時間平均値とを０に設定する。これにより、ステップＳ３０２の処理は完了し、製造ロット分類処理はステップＳ３０３の処理に進む。

ステップＳ３０３の処理では、製造計画計算機１１が、処理対象の母材の処理時間を積算する。これにより、ステップＳ３０３の処理は完了し、製造ロット分類処理はステップＳ３０４の処理に進む。

ステップＳ３０４の処理では、製造計画計算機１１が、データベース１４のロット分類条件を参照し、処理時間積算値がロット分類条件値の番号１に対応する数値以上になったかを確認する。本実施の形態では、ロット分類条件値の番号１に対応する数値は、処理時間積算値が全母材の処理時間合計の７０％となる大ロットを分類するためのものである。確認の結果、処理時間積算値がロット分類条件値の番号１に対応する数値未満の場合には、製造計画計算機１１は、製造ロット分類処理をステップＳ３０５に進め、母材順を１繰り上げたうえで、ステップＳ３０３の処理に戻す。一方、処理時間積算値がロット分類条件値の番号１に対応する数値以上になった場合には、製造計画計算機１１は、製造ロット分類処理をステップＳ３０６の処理に進める。

ステップＳ３０６の処理では、製造計画計算機１１が、ステップＳ３０３の処理で算出された処理時間積算値から処理時間平均値（＝処理時間積算値／母材数）を算出し、この処理時間平均値を番号１のロット分類条件値に対応する大ロット（Ａ）の処理時間として設定する。そして、製造計画計算機１１は、処理時間積算値および処理時間平均値を０に設定する。これにより、ステップＳ３０６の処理は完了し、製造ロット分類処理はステップＳ３０７の処理に進む。

ステップＳ３０７の処理では、製造計画計算機１１が、処理対象の母材の処理時間を積算する。これにより、ステップＳ３０７の処理は完了し、製造ロット分類処理はステップＳ３０８の処理に進む。

ステップＳ３０８の処理では、製造計画計算機１１が、データベース１４のロット分類条件を参照し、処理時間積算値がロット分類条件値の番号２に対応する数値以上になったかを確認する。本実施の形態では、ロット分類条件値の番号２に対応する数値は、処理時間積算値が全母材の処理時間合計の２０％となる中ロットを分類するためのものである。確認の結果、処理時間積算値がロット分類条件値の番号２に対応する数値未満の場合には、製造計画計算機１１は、製造ロット分類処理をステップＳ３０９に進め、母材順を１繰り上げたうえで、ステップＳ３０７の処理に戻す。一方、処理時間積算値がロット分類条件値の番号２に対応する数値以上になった場合には、製造計画計算機１１は、製造ロット分類処理をステップＳ３１０の処理に進める。

ステップＳ３１０の処理では、製造計画計算機１１が、ステップＳ３０７の処理で算出された処理時間積算値から処理時間平均値（＝処理時間積算値／母材数）を算出し、この処理時間平均値を番号２のロット分類条件値に対応する中ロット（Ｂ）の処理時間として設定する。そして、製造計画計算機１１は、処理時間積算値および処理時間平均値を０に設定する。これにより、ステップＳ３１０の処理は完了し、製造ロット分類処理はステップＳ３１１の処理に進む。

ステップＳ３１１の処理では、製造計画計算機１１が、処理対象の母材の処理時間を積算する。これにより、ステップＳ３１１の処理は完了し、製造ロット分類処理はステップＳ３１２の処理に進む。

ステップＳ３１２の処理では、製造計画計算機１１が、データベース１４のロット分類条件を参照し、処理時間積算値がロット分類条件値の番号３に対応する数値以上になったかを確認する。本実施の形態では、ロット分類条件値の番号３に対応する数値は、処理時間積算値が全母材の処理時間合計の１０％となる小ロットを分類するためのものである。確認の結果、処理時間積算値がロット分類条件値の番号３に対応する数値未満の場合には、製造計画計算機１１は、製造ロット分類処理をステップＳ３１３に進め、母材順を１繰り上げたうえで、ステップＳ３１１の処理に戻す。一方、処理時間積算値がロット分類条件値の番号３に対応する数値以上になった場合には、製造計画計算機１１は、製造ロット分類処理をステップＳ３１４の処理に進める。

ステップＳ３１４の処理では、製造計画計算機１１が、ステップＳ３１１の処理で算出された処理時間積算値から処理時間平均値（＝処理時間積算値／母材数）を算出し、この処理時間平均値を番号３のロット分類条件値に対応する小ロット（Ｃ）の処理時間として設定する。これにより、ステップＳ３１４の処理は完了し、一連の製造ロット分類処理は終了する。

〔最適処理順探索処理〕
次に、図１５に示すフローチャートを参照して、上記ステップＳ４の最適処理順探索処理について説明する。図１５に示すフローチャートは、ステップＳ３の処理が完了したタイミングで開始となり、最適処理順探索処理はステップＳ４０１の処理に進む。

ステップＳ４０１の処理では、製造計画計算機１１が、製造ロット配置処理の対象の製造計画データとして、ステップＳ３の処理で分類された各製品ロットに属する母材数の比率を再現する母材の集合を設定する。本実施の形態では、大ロット（Ａ）の数と中ロット（Ｂ）の母材数と小ロット（Ｃ）の母材数とを７対２対１として、できるだけ少数でこのプロダクトミックスを再現するよう、大ロット（Ａ）１４枚、中ロット（Ｂ）４枚、小ロット（Ｃ）２枚からなる２０枚の母材を製造計画データとして設定する。これにより、ステップＳ４０１の処理は完了し、最適処理順探索処理はステップＳ４０２の処理に進む。

ステップＳ４０２の処理では、製造計画計算機１１が、ステップＳ４０１で設定された製造計画データの２０枚の母材の処理順の候補を最適処理順探索処理の対象（入力データ）として作成する。なお、２０枚の母材の処理順は、５８１４００通り（＝２０！／（１４！×４！×２！））であって、現実的な時間内に演算可能である。これにより、ステップＳ４０２の処理は完了し、最適処理順探索処理はステップＳ４０３の処理に進む。

ステップＳ４０３の処理では、製造計画計算機１１が、４工程の離散事象シミュレータにより、ステップＳ４０３で作成された処理順候補の全てについて、それぞれのボトルネック工程での処理時間合計値を算出する。ここで、各母材の処理時間は、ステップＳ３の処理で算出された各製造ロットの処理時間平均値を適用する。これにより、ステップＳ４０３の処理は完了し、最適処理順探索処理はステップＳ４０４の処理に進む。

ステップＳ４０４の処理では、製造計画計算機１１が、ボトルネック工程での処理時間合計値が最短となる処理順を最適解として決定する。これにより、ステップＳ４０４の処理は完了し、一連の最適処理順探索処理は終了する。

上記の最適処理順探索処理では、各母材の処理時間を製造ロットの処理時間平均値としているため、母材の処理順は、製造ロットの処理順として探索される。このように、現実的な時間内に処理可能な数の処理順候補について、各製造ロットの処理時間平均値を用いてボトルネック工程での処理時間合計値を算出することで、ボトルネック工程での母材（製造ロット）の処理順の最適解を抽出できる。探索結果は、計画評価情報としてデータベース１４に格納される。

なお、図１０に例示する計画評価情報は、上述したとおり、図１２に例示する評価対象の製造計画について作成された二体相関マトリックスと、図９に例示する最適処理順の二体相関マトリックスとの差分を示す。最適処理順の二体相関マトリックスを目標値とすると、この計画評価情報は、行列要素（母材の前後関係パターンの出現率の目標値からの差）の数値が正または負の大きな値である場合には、目標値から大きく乖離していることを示す。

例えば、図１０に例示する計画評価情報によれば、評価対象の製造計画では、先行材がＡロット、後行材がＡロットの前後関係パターンの出現率が低く、ＢロットやＣロットで分断されている場合が多いことがわかる。また、先行材がＢロット、後行材がＡロットの前後関係パターンの出現率と、次いで、先行材がＡロット、後行材がＢロットの前後関係パターンの出現率が高いことから、ＡロットとＡロットとの間にＢロットが割り込んでいる場合が多いことがわかる。よって、この計画評価情報により、ＡロットとＡロットとの間に割り込んでいるＢロットの処理順を変更してＡロットとＡロットとの処理が連続する場合を増やせば、製造能率が向上することがわかる。このように、製造計画評価処理の結果に出力される計画評価情報は、製造能率の観点での最適解との比較によって製造計画を評価した結果を示し、製造能率が向上するよう製造計画の処理順を変更するための指針として活用できる。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である製造計画評価処理では、製造計画の母材を製品ロットに分類し、製品ロットに属する母材数の比率（プロダクトミックス）を再現する母材の集合を対象として、簡略化して最適な母材の処理順を探索する。これにより、現実的な時間内に製造能率の観点での最適解を求めて比較することで、多段工程における製品の製造計画を製造能率の観点で評価することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者などによりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範疇に含まれる。

１０ 製造計画評価システム
１１ 製造計画計算機
１２ 端末
１３ 製造装置
１４ データベース
Ｌ 製造ライン
Ｐ１ 圧延工程
Ｐ２ 切断１工程
Ｐ３ 切断２工程
Ｐ４ 検査工程

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る製造計画評価方法は、多段工程における製品の製造計画を評価する製造計画評価方法であって、評価対象の製造計画の入力を受け付ける製品計画入力ステップと、前記製造計画の各工程における各母材の処理時間に基づいて、全母材の処理時間合計値が最長となるボトルネック工程と、該ボトルネック工程の次に全母材の処理時間合計値が長い次ボトルネック工程とを特定するボトルネック工程識別ステップと、前記ボトルネック工程における母材の処理時間に基づいて、各母材を複数の製造ロットに分類する製造ロット分類ステップと、前記製造ロット分類ステップで分類された各製造ロットに属する母材数の比率を再現する母材の集合について、各製造ロットの処理時間平均値を各母材の処理時間として、前記ボトルネック工程での処理時間合計値を最短とする母材の処理順を探索する最適処理順探索ステップと、前記最適処理順探索ステップの探索結果の母材の最適処理順と、製造計画の母材の処理順とのそれぞれについて、各母材の処理順の前後関係を該母材が属する製造ロットによる二次元の行列で表した二体相関マトリックスを作成して対比する評価ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る製造計画評価装置は、多段工程における製品の製造計画を評価する製造計画評価装置であって、評価対象の製造計画の入力を受け付ける製造計画入力手段と、前記製造計画の各工程における各母材の処理時間に基づいて、全母材の処理時間合計値が最長となるボトルネック工程と、該ボトルネック工程の次に全母材の処理時間合計値が長い次ボトルネック工程とを特定するボトルネック工程識別手段と、前記ボトルネック工程における母材の処理時間に基づいて、各母材を複数の製造ロットに分類する製造ロット分類手段と、前記製造ロット分類手段により分類された各製造ロットに属する母材数の比率を再現する母材の集合について、各製造ロットの処理時間平均値を各母材の処理時間として、前記ボトルネック工程での処理時間合計値を最短とする母材の処理順を探索する最適処理順探索手段と、前記最適処理順探索手段による探索結果の母材の最適処理順と、製造計画の母材の処理順とのそれぞれについて、各母材の処理順の前後関係を該母材が属する製造ロットによる二次元の行列で表した二体相関マトリックスを作成して対比する評価手段と、を備えることを特徴とする。

ステップＳ４の処理では、製造計画計算機１１が、ステップＳ３の処理で分類された各製造ロットに属する母材数の比率を再現する母材の集合について、各製造ロットの処理時間平均値を各母材の処理時間として、ボトルネック工程での処理時間合計値を最短とする最適な製造ロットの処理順を探索する最適処理順探索処理を行う。探索に際しては、４工程の離散事象シミュレーションを適用する。また、製造計画計算機１１は、探索結果の最適処理順に基づいて二体相関マトリックスを作成し、二体相関最適条件としてデータベース１４に格納する。この最適処理順探索処理の詳細については、図１５に示すフローチャートを参照して後述する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、製造計画評価処理はステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ４０１の処理では、製造計画計算機１１が、製造ロット配置処理の対象の製造計画データとして、ステップＳ３の処理で分類された各製造ロットに属する母材数の比率を再現する母材の集合を設定する。本実施の形態では、大ロット（Ａ）の数と中ロット（Ｂ）の母材数と小ロット（Ｃ）の母材数とを７対２対１として、できるだけ少数でこのプロダクトミックスを再現するよう、大ロット（Ａ）１４枚、中ロット（Ｂ）４枚、小ロット（Ｃ）２枚からなる２０枚の母材を製造計画データとして設定する。これにより、ステップＳ４０１の処理は完了し、最適処理順探索処理はステップＳ４０２の処理に進む。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である製造計画評価処理では、製造計画の母材を製造ロットに分類し、製造ロットに属する母材数の比率（プロダクトミックス）を再現する母材の集合を対象として、簡略化して最適な母材の処理順を探索する。これにより、現実的な時間内に製造能率の観点での最適解を求めて比較することで、多段工程における製品の製造計画を製造能率の観点で評価することができる。

Claims (2)

1. 多段工程における製品の製造計画を評価する製造計画評価方法であって、
   評価対象の製造計画の入力を受け付ける製品計画入力ステップと、
   前記製造計画の各工程における各母材の処理時間に基づいて、全母材の処理時間合計値が最長となるボトルネック工程と、該ボトルネック工程の次に全母材の処理時間合計値が長い次ボトルネック工程とを特定するボトルネック工程識別ステップと、
   前記ボトルネック工程における母材の処理時間に基づいて、各母材を複数の製造ロットに分類する製造ロット分類ステップと、
   前記製造ロット分類ステップで分類された各製品ロットに属する母材数の比率を再現する母材の集合について、各製造ロットの処理時間平均値を各母材の処理時間として、前記ボトルネック工程での処理時間合計値を最短とする母材の処理順を探索する最適処理順探索ステップと、
   前記最適処理順探索ステップの探索結果の母材の最適処理順と、製造計画の母材の処理順とのそれぞれについて、各母材の処理順の前後関係を該母材が属する製造ロットによる二次元の行列で表した二体相関マトリックスを作成して対比する評価ステップと、
   を含むことを特徴とする製造計画評価方法。
2. 多段工程における製品の製造計画を評価する製造計画評価装置であって、
   評価対象の製造計画の入力を受け付ける製造計画入力手段と、
   前記製造計画の各工程における各母材の処理時間に基づいて、全母材の処理時間合計値が最長となるボトルネック工程と、該ボトルネック工程の次に全母材の処理時間合計値が長い次ボトルネック工程とを特定するボトルネック工程識別手段と、
   前記ボトルネック工程における母材の処理時間に基づいて、各母材を複数の製造ロットに分類する製造ロット分類手段と、
   前記製造ロット分類手段により分類された各製品ロットに属する母材数の比率を再現する母材の集合について、各製造ロットの処理時間平均値を各母材の処理時間として、前記ボトルネック工程での処理時間合計値を最短とする母材の処理順を探索する最適処理順探索手段と、
   前記最適処理順探索手段による探索結果の母材の最適処理順と、製造計画の母材の処理順とのそれぞれについて、各母材の処理順の前後関係を該母材が属する製造ロットによる二次元の行列で表した二体相関マトリックスを作成して対比する評価手段と、
   を備えることを特徴とする製造計画評価装置。

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