JP2018169652A - 作業支援装置、作業支援方法、及び作業支援プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】生産ラインにおける生産効率向上に寄与する作業支援装置を提供する。【解決手段】作業支援装置は、部品トレース部と、工程管理部と、搬送体発着時刻記録部と、余裕時間算出部とを有する。また生産計画記憶部と、作業時間実績記憶部と、余裕時間予測部と、余裕時間推移表示部とを有する。余裕時間算出部は、工程開始時刻、工程完了時刻と、搬送体発着時刻とに基づいて、工程の開始・完了に対する搬送体発着の適時性の指標となる余裕時間を算出する。余裕時間予測部は、生産投入計画記憶部に記憶された生産投入計画と、各搬送体の発着時刻と、作業時間実績値とに基づいて、将来の余裕時間を予測する。余裕時間推移表示部は、余裕時間算出部が算出した現在までの余裕時間の推移と、余裕時間予測部で予測した将来の余裕時間の推移とを表示する。【選択図】 図１

Description

本発明は、作業支援装置、作業支援方法、及び作業支援プログラムに関する。

工業製品の生産では、常に生産効率の向上が求められ、企業等の生産ラインでは日々改善活動が行われている。生産効率を向上するためには、生産ラインの稼働が停止しないようにすることが重要である。生産ラインの停止を引き起こす要因の一つに部品切れがある。なお、部品切れとは、製品の生産に必要な部品が、生産開始時に揃っていない状態のことである。部品切れを起こすと、生産ラインは部品待ちの状態となり、能力があるのに生産ができない状態に陥ることとなる。このため、部品切れを予防する方法が検討されている。

例えば特許文献１には、部品実装装置への部品供給が途切れることを防ぐ方法が開示されている。この技術では、管理装置が、部品実装装置の部品供給部に収容された部品の在庫数を監視し、各搬送作業者の作業順序を決定する。この作業順序は、設備の稼働状況やフロアレイアウトを勘案して効率が向上するように決定される。また、ある実装装置の部品供給部の在庫数が所定値を下回った場合に、当該部品の供給を優先するように作業順序を組み替えて搬送作業者に報知する。以上のような、動作とすることにより、部品の供給切れを防ぎ、生産効率の向上を図っている。

特開２０１６−１１５７３９号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、同じものを大量生産する場合には有効であるが、多品種少量生産に対しては有効でないという問題がある。多品種少量生産では、元々、同じ部品を大量に実装するケースがほとんどなく、数より種類に対応した部品切れの予防策が必要になる。また搬送の能力が足りない場合の対策にはなるが、搬送の能力が過剰な場合に、それに把握できる手助けにはならない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、生産ラインにおける生産効率向上に寄与する作業支援装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するため、作業支援装置は、部品トレース部と、工程管理部と、搬送体発着時刻記録部と、余裕時間算出部とを有する。また生産計画記憶部と、作業時間実績記憶部と、余裕時間予測部と、余裕時間推移表示部とを有する。余裕時間算出部は、工程開始時刻、工程完了時刻と、搬送体発着時刻とに基づいて、工程の開始・完了に対する搬送体発着の適時性の指標となる余裕時間を算出する。余裕時間予測部は、生産投入計画記憶部に記憶された生産投入計画と、各搬送体の発着時刻と、作業時間実績値とに基づいて、将来の余裕時間を予測する。余裕時間推移表示部は、余裕時間算出部が算出した現在までの余裕時間の推移と、余裕時間予測部で予測した将来の余裕時間の推移とを表示する。

本発明の効果は、生産ラインにおける生産効率向上に寄与する作業支援装置を提供できることである。

第１の実施形態の作業支援装置を示すブロック図である。 第２の実施形態の具体例を示す模式図である。 第２の実施形態の別の具体例を示す模式図である。 第２の実施形態の余裕時間の推移の一例を示すグラフである。 第２の実施形態の余裕時間の推移の別の一例を示すグラフである。 第３の実施形態の作業支援装置を示すブロック図である。 第３の実施形態の作業支援装置の動作を示すフローチャートである。 第４の実施形態の作業支援装置の動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお各図面の同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する場合がある。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の作業支援装置を示すブロック図である。作業支援装置は、部品トレース部１と、工程管理部２と、搬送体発着時刻記録部３と、余裕時間算出部４とを有する。また作業時間実績値記憶部５と、生産投入計画記憶部６と、余裕時間予測部７と、余裕時間推移表示部８とを有する。

部品トレース部１は、製品を生産する工程で使用する部品を識別し、前記部品の所在をトレースする。

工程管理部２は、当該工程における個々の製品の作業開始時刻と作業完了時刻とを管理する。なお、本実施形態における「作業」は、機械等が行う自動処理も含むものとする。

搬送体発着時刻記録部３は、当該工程で製品を生産するための部品の供給と生産した製品の回収とを行う搬送体の発着時刻を記録する。

余裕時間算出部４は、記録された工程開始時刻と工程完了時刻の少なくとも一方と記録された発着時刻とに基づいて、工程の開始または工程の完了に対する搬送体の発着の適時性の指標となる余裕時間を算出する。

作業時間実績値記憶部５は、工程管理部２で取得した作業開始時刻と作業完了時刻に基づいて算出した作業時間実績値を記憶する。

生産投入計画記憶部６は、当該工程への製品の投入計画を記憶する。

余裕時間予測部７は、生産投入計画記憶部６に記憶された生産投入計画と、搬送体発着時刻記録部３に記録された各搬送体の発着時刻と、作業時間実績値記憶部５に記憶された作業時間実績値とに基づいて、将来の余裕時間を予測する。

余裕時間推移表示部８は、余裕時間算出部４が算出した現在までの余裕時間の推移と、余裕時間予測部７で予測した将来の余裕時間の推移とを表示する。

以上の構成とすることにより、余裕時間の変化の傾向を把握することができる。また、余裕時間が０未満となることは、部品切れを意味するため、予測した余裕時間が０未満となるタイミングから、対策をしない場合に部品切れが起きる時刻を把握することができる。この予測結果に基づいて、部品切れを予防する対策が必要になるタイミングを把握することができる。また余裕時間が大きくなりすぎる予測結果となった場合には、搬送能力を調整する等の効率化を図ることもできる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、将来の部品切れや、搬送能力の過剰を予測し、適切な対策を考案することができる。

（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態の作業支援装置の余裕時間算出部４が算出する余裕時間と、余裕時間予測部７が算出する将来の余裕時間について説明する。

図２は、余裕時間の算出例を示す模式図である。図は、製品を生産する生産ラインの工程の進捗と、搬送体の動きと、時刻との関係を表している。実線で表記した部分が、現在までの実績であり、点線で示した部分が予測である。

いま、生産ライン＿１で複数の製品を生産しており、搬送体Ａ、Ｂは、それぞれの製品を生産するために用いる部品を生産ライン＿１に供給し、完成した製品を回収し次工程に配送しているものとする。この場合、生産ラインである製品の工程が完了したら、間をあけることなく、次の製品の工程を開始できると効率が良い。そのためには、先の工程が完了した時刻以前に、次の製品に用いる部品が届いている必要がある。

そこで、先の製品の作業が完了した作業完了時刻と、次の製品に使う部品が生産ラインに供給された時刻との差を余裕時間として定義する。余裕時間がマイナスの場合は、先の製品の工程完了に対し、次の製品の部品供給が遅れていることを意味する。すなわち部品切れを意味する。なお、ここでは部品供給の余裕時間をＴｓと表記している。以降は、Ｔｓを単に余裕時間と称して説明する。

余裕時間の予測は、製品ごとの作業時間の実績値と、搬送体のサイクルタイムの実績値に基づいて行う。例えば、工程管理部２に蓄積された作業時間の実績値の平均値を、予測に用いる当該製品の作業時間として採用することができる。また、搬送体発着時刻記録部３に蓄積された搬送体の発着時間から算出される各搬送体の平均サイクルタイムを、予測に用いるサイクルタイムとして採用することができる。

図２では、ｎ−１台目、ｎ台目、ｎ＋１台目、・・・の順に工程を実行する状況を表している。現在、生産ライン＿１では、製品Ａの生産がおこなわれており、ｎ台目の作業が完了している。ｎ＋１台目以降の搬送体Ａ、Ｂの発着時刻と、作業開始時刻および作業完了時刻は余裕時間予測部７が予測したものである。図２では、予測部分を点線で表記している。

図２の例では、搬送体Ａが、ｎ台目の部品を供給してから、ｎ−１台目の工程が完了するまでの部品供給余裕時間はＴｓｎ＞０であり、ｎ−１台目の工程完了に続けて、ｎ台目の工程を開始することができる。同様に、搬送体Ｂは、ｎ＋１台目の部品を供給し、その時の余裕時間はＴｓｎ＋１＞０である。余裕時間がプラスなので、この場合も遅滞なくｎ＋１台目の工程を開始することができている。

その後の予測部分では、ｎ＋１台目、ｎ＋２台目、ｎ＋３台目、・・・の余裕時間が算出されているが、予測された余裕時間Ｔｓｎ＋１、Ｔｓｎ+２、Ｔｓｎ＋３、はいずれもゼロ以上であり、部品切れは起こらないと予想結果となっている。部品切れが起こらないと予想しているので、部品切れ対策は必要なく、現在の作業および搬送を維持すれば良いと結論できる。

図２には、生産する製品が変わらない例を示したが、多品種生産のラインでは生産計画に従って製品の切り替えが実施される。図３は、製品切り替えがある場合の、余裕時間の予測例を示す模式図である。

図２の例と同様に、ｎ台目の製品Ａまで作業が完了しており、ｎ＋１台目以降は予測値を表記しているものとする。そして、ｎ台目の作業が完了したところで、生産する製品を製品Ｂに切り替えている。

搬送体Ａが、ｎ台目の部品を供給してから、ｎ−１台目の工程が完了するまでの部品供給余裕時間はＴｓｎ＞０であり、ｎ−１台目の工程完了に続けて、ｎ台目の工程を開始することができる。同様に、搬送体Ｂは、ｎ＋１台目の製品Ｂの部品を供給し、その時の余裕時間はＴｓｎ＋１＞０である。余裕時間がプラスなので、この場合も遅滞なくｎ＋１台目の工程を開始することができている。

その後の予測部分では、ｎ＋１台目、ｎ＋２台目、ｎ＋３台目、・・・の余裕時間を算出している。製品Ｂの作業時間は、製品Ａより、搬送体Ａ、Ｂが、図２と同じサイクルで部品を供給すると、余裕時間が減少する。このため、ｎ＋３台目の作業の余裕時間Ｔｓｎ３は短くなり、Ｔｓｎ+３＜Ｔｓｎ+２となっている。

余裕時間推移表示部８は、上記の図２、３で説明したような、余裕時間の推移と、予測した余裕時間の推移とを結合して表示する。図４は、余裕時間の推移の表示の一例を示すグラフである。製品Ａを生産している現在時刻ｔ０以前は、余裕時間Ｔｓは＋５分前後で、安定的にプラスとなっている。そして、実績値に基づいて算出される予測余裕時間も、生産する製品が製品Ａの間は同程度で推移すると予測している。

次に、投入計画に従って、時刻ｔ１に生産する製品を製品Ｂに切り替えて余裕時間の予測値を算出し、推移をプロットしている。製品Ｂに切り替わったことで、余裕時間が次第に減少し、時刻ｔ２でＴｓ＜０、すなわち部品切れになると予測されている。この結果を参照した利用者は、例えば、時刻ｔ２になる前に、部品の供給を早める対策を取ることで、部品切れを回避することができる。

上記の余裕時間はプラスであれば、生産の点では問題がないが、大きすぎると、搬送能力が過剰であり、効率を改善する余地があるということになる。図５はこのような余裕時間の推移の一例を示すグラフである。図５の例では、生産する製品が、製品Ａから製品Ｃに切り替わることにより、予測余裕時間が漸増している。ここで、余裕時間の管理目標を０分以上８分以下に設定していたとすると、時刻ｔ２以降で、余裕時間が過剰になると判断できる。この結果を利用すれば、利用者は、例えば、時刻ｔ２に至る前に、搬送体の一部を別の作業に振り向けたり、追加作業を付与したりすることで、リソースの有効活用を行うことができる。

なお、上記の説明は、搬送体が部品を供給する場合を例に取って行ったが、同様の方法は、工程が完了した製品や半製品を回収する場合にも同様に適用できる。

以上説明したように、本実施形態によれば、生産効率を向上に寄与する情報を得ることができる。

（第３の実施形態）
余裕時間の利用方法は任意であるが、一具体例について説明する。図６は、本実施形態の作業支援装置を示すブロック図である。本実施形態の作業支援装置は、第１の実施形態の作業支援装置に加えて、アラーム報知部９を備えている。アラーム報知部９は、余裕時間の適否を判定する管理規格を保持し、余裕時間予測部７が予測した余裕時間に管理規格を外れる点があった場合にアラームを報知する。アラームの方法は任意であるが、例えば、規格外れが発生すると予想される時刻、部品切れ等の内容を余裕時間推移表示部８に表示することができる。なお管理規格の下限は、例えば部品切れを意味する０未満とすることができる。

次に作業支援装置の動作について説明する。図７は作業支援装置の動作を示すフローチャートである。生産が開始されると、工程管理部２は製品コードと作業開始時刻と作業完了時刻を含む作業実績を記録する（Ｓ１）。次に、搬送体発着時刻記録部３が、部品の供給を行う搬送体の発着時刻を記録する（Ｓ２）。次に余裕時間算出部４が、Ｓ１とＳ２で取得したデータに基づいて余裕時間を算出する（Ｓ３）。また、工程管理部２は、作業時間実績値記憶部５に蓄積したデータから製品ごとの平均作業時間を算出し（Ｓ４）、搬送体発着時刻記録部３を参照して搬送体の平均サイクルタイムを算出する（Ｓ５）。なお、Ｓ３−Ｓ５の順番は順不同で良い。次に、余裕時間予測部７が、投入計画を参照する（Ｓ６）。そして、工程管理部５から、投入が計画されている製品の平均作業時間を取得する（Ｓ７）。次に余裕時間予測部７は、搬送体の平均サイクルタイムと前回の発着時刻とに基づいて、将来の搬送体の発着予想時刻を算出する（Ｓ８）。そして、余裕時間予測部７が、前回の作業完了時刻と、投入が計画されている製品の平均作業時間と、搬送体の平均サイクルタイムとに基づいて、将来の余裕時間を算出する（Ｓ９）。次に、余裕時間推移表示部８が、現在までの余裕時間の推移と、予測した将来の余裕時間の推移とを結合して、表示する（Ｓ１０）。この時、アラーム報知部９は、余裕時間が管理規格を外れる点があるか判定する（Ｓ１１）。余裕時間が管理規格を外れる点があった場合は（Ｓ１１＿Ｙｅｓ）、アラームを報知して終了する（Ｓ１２）。一方、管理規格を外れる点が無かった場合は（Ｓ１１＿Ｎｏ）、Ｓ１に戻り、余裕時間の算出と予測を継続する。

以上説明したように、本実施形態を用いれば、余裕時間を利用して生産効率の向上に寄与する情報を取得することができる。

（第４の実施形態）
図８は、第４の実施形態の作業支援装置の動作を示すフローチャートである。本実施形態で用いる作業支援装置は、第３の実施の形態と同様である。図８のフローチャートの中で「Ｓ１０１：余裕時間の推移の表示」は図７のフローチャートのＳ１からＳ１０までの処理である。

作業支援装置は、まず余裕時間の推移を表示する（Ｓ１０１）。次に管理規格を外れる点があるか判定する（Ｓ１０２）。余裕時間が管理規格を外れる点が無い場合は（Ｓ１０２＿Ｎｏ）、Ｓ１０１に戻り、要時間の推移の表示を継続する。一方、余裕時間が管理規格を外れる点があった場合は（Ｓ１０２＿Ｙｅｓ）、アラームを報知する（Ｓ１０３）。そして、予測した余裕時間をリセットする。次に生産投入計画の最後であるか判定する（Ｓ１０５）。生産投入計画の最後だった場合は（Ｓ１０５＿Ｙｅｓ）終了する。一方生産投入計画の最後でなかった場合は（Ｓ１０５＿Ｎｏ）Ｓ１０１に戻り、余裕時間の推移の表示を継続する。

以上説明したように、本実施形態によれば、生産計画に応じて余裕時間の推移を表示し、生産計画の完了とともに処理を終えることができる。

上述した第１乃至第４の実施形態の処理をコンピュータに実行させるプログラムおよび該プログラムを格納した記録媒体も本発明の範囲に含む。記録媒体としては、例えば、磁気ディスク、磁気テープ、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ、などを用いることができる。

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

１ 部品トレース部
２ 工程管理部
３ 搬送体発着時刻記録部
４ 余裕時間算出部
５ 作業時間実績値記憶部
６ 生産投入計画記憶部
７ 余裕時間予測部
８ 余裕時間推移表示部
９ アラーム報知部

Claims (10)

1. 製品を生産する工程で使用する部品を識別し、前記部品の所在をトレースする部品トレース部と、
   前記工程における個々の前記製品の作業開始時刻と作業完了時刻とを管理する工程管理部と、
   前記工程で前記部品の供給と前記製品の回収とを行う搬送体の発着時刻を記録する搬送体発着時刻記録部と、
   前記作業開始時刻と前記作業完了時刻の少なくとも一方と前記発着時刻とに基づいて、作業の開始または前記作業の完了に対する前記搬送体の発着の適時性の指標となる余裕時間を算出する余裕時間算出部と、
   前記工程管理部が保持する前記作業開始時刻と前記作業完了時刻とから計算した作業時間実績値を記憶する作業時間実績記憶部と、
   前記工程に前記製品を投入する生産投入計画を記憶する生産投入計画記憶部と、
   前記製品毎の前記作業時間実績値と前記搬送体の前記発着時刻と前記生産投入計画とに基づいて将来の予測余裕時間を算出する余裕時間予測部と、
   前記余裕時間と前記予測余裕時間の推移を表示する余裕時間推移表示部と
   を有することを特徴とする作業支援装置。
2. 前記余裕時間予測部が、
   前記搬送体の前記発着時刻に基づいて前記搬送体の平均サイクルタイムを算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の作業支援装置。
3. 前記余裕時間予測部が、
   前記作業時間実績値に基づいて前記製品毎の平均作業時間を算出する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の作業支援装置。
4. 前記予測余裕時間の管理規格を保持し、前記予測余裕時間が前記管理規格を外れた場合にアラームを報知するアラーム報知部を
   有することを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか一項に記載の作業支援装置。
5. 前記管理規格が、０以上の下限値を有する
   ことを特徴とする請求項４に記載の作業支援装置。
6. 前記余裕時間推移表示部が、
   前記余裕時間と前記予測余裕時間とを時系列で結合して表示する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか一項に記載の作業支援装置。
7. 製品を生産する工程で使用する部品を識別し、前記部品の所在をトレースし、
   前記工程における個々の前記製品の作業開始時刻と作業完了時刻とを管理し、
   前記工程で前記部品の供給と前記製品の回収とを行う搬送体の発着時刻を記録し、
   前記作業開始時刻と前記作業完了時刻の少なくとも一方と前記発着時刻とに基づいて、作業の開始または前記作業に対する前記搬送体の発着の適時性の指標となる余裕時間を算出し、
   前記作業開始時刻と前記作業完了時刻とから計算した作業時間実績値を記憶し、
   前記工程に前記製品を投入する生産投入計画を記憶し、
   前記製品毎の前記作業時間実績値と前記搬送体の前記発着時刻と前記生産投入計画とに基づいて将来の予測余裕時間を算出し、
   前記余裕時間と前記予測余裕時間の推移を表示する
   を有することを特徴とする作業支援方法。
8. 前記搬送体の前記発着時刻に基づいて前記搬送体の平均サイクルタイムを算出する
   ことを特徴とする請求項７に記載の作業支援方法。
9. 前記作業時間実績値に基づいて前記製品毎の平均作業時間を算出する
   ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の作業支援方法。
10. 製品を生産する工程で使用する部品を識別し、前記部品の所在をトレースするステップと、
    前記工程における個々の前記製品の作業開始時刻と作業完了時刻とを管理するステップと、
    前記工程で前記部品の供給と前記製品の回収とを行う搬送体の発着時刻を記録するステップと、
    前記作業開始時刻と前記作業完了時刻の少なくとも一方と前記発着時刻とに基づいて、作業の開始または前記作業に対する前記搬送体の発着の適時性の指標となる余裕時間を算出するステップと、
    前記作業開始時刻と前記作業完了時刻とから計算した作業時間実績値を記憶するステップと、
    前記工程に前記製品を投入する生産投入計画を記憶するステップと、
    前記製品毎の前記作業時間実績値と前記搬送体の前記発着時刻と前記生産投入計画とに基づいて将来の予測余裕時間を算出するステップと、
    前記余裕時間と前記予測余裕時間の推移を表示するステップと
    を有することを特徴とする作業支援プログラム。

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