JP2024017144A - 生産計画立案装置、生産計画立案方法、生産計画立案プログラム、生産管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】既存の生産計画を修正することにより適切な生産計画を立案する。【解決手段】生産計画立案装置は、製品の納期と、前記製品に用いる調達品の納期と、前記製品を生産する際のリソースに関するリソース情報と、前記製品の納期、前記調達品の納期、及び前記リソース情報に基づいて立案され、前記製品を生産するための複数の工程を含む生産計画と、を格納する記憶装置と、現在の時刻及び前記調達品の納期変動回数の少なくとも何れかを用いて、前記工程の開始時期及び前記調達品の納期の少なくとも何れかを変更した前記生産計画を出力する演算装置と、を備える。【選択図】図７

Description

本発明は、生産計画立案装置、生産計画立案方法、生産計画立案プログラム、及び生産管理システムに関する。

例えば、特許文献１には、工場で生産する製品の生産計画を立案する生産計画立案装置が開示されている。

特開２０１４－１６８０５号公報

ところで、生産計画が立案された後、製品の納期、または製品に用いる調達品の納期が変動することがあるが、一般的な生産計画立案装置では、生産計画を適切に修正できないことがある。

例えば、一般的な生産計画立案装置は、現時点から変更箇所の実行開始予定時刻までの余裕がなく、現実的には実行が困難な生産計画や、何度も同じ調達品の納期を変更するという、調達先に依頼が困難な生産計画を立案することがある。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、既存の生産計画を修正することにより適切な生産計画を立案することが可能な生産計画立案装置、生産計画立案方法、生産計画立案プログラム、及び生産管理システムを提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の一つは、製品の納期と、前記製品に用いる調達品の納期と、前記製品を生産する際のリソースに関するリソース情報と、前記製品の納期、前記調達品の納期、及び前記リソース情報に基づいて立案され、前記製品を生産するための複数の工程を含む生産計画と、を格納する記憶装置と、現在の時刻及び前記調達品の納期変動回数の少なくとも何れかを用いて、前記工程の開始時期及び前記調達品の納期の少なくとも何れかを変更した前記生産計画を出力する演算装置と、を備える生産計画立案装置である。

本発明によれば、既存の生産計画を修正することにより適切な生産計画を立案することが可能な生産計画立案装置、生産計画立案方法、生産計画立案プログラム、及び生産管理システムを提供することができる。

生産管理システム１０の一例を示す図である。 生産計画立案装置２３のハードウェア構成例を示す図である。 生産計画立案装置２３を説明するための図である。 生産計画１００の一例を示す図である。 関数ｆ_１（Δｔ１）を説明するための図である。 関数ｇ_１（ｎ１）を説明するための図である。 生産管理システム１０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。 修正された生産計画１００ａを説明するための図である。 関数ｆ_１（Δｔ１）の値の一例を示す図である。 修正された生産計画１００ｂを説明するための図である。 修正された生産計画１００ｃを説明するための図である。 関数ｇ_１（ｎ１）の値の一例を示す図である。 修正された生産計画１００ｄを説明するための図である。

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

＝＝＝生産管理システム１０の概要＝＝＝
図１は、本発明の一実施形態である生産管理システム１０の一例を示すである。生産管理システム１０は、立案された生産計画に基づいて、製品の生産を実行するシステムである。生産管理システム１０は、調達品納期管理装置２０、製品納期管理装置２１、リソース管理装置２２、生産計画立案装置２３、及び生産計画実行装置２４を含んで構成される。

本実施形態では、生産管理システム１０を構成する各装置は、ネットワークを介して互いに通信できるよう、接続されている。なお、詳細は後述するが、調達品納期管理装置２０、製品納期管理装置２１、リソース管理装置２２、生産計画立案装置２３、及び生産計画実行装置２４のそれぞれは、演算装置及び記憶装置等のハードウェアを含んで構成される。

調達品納期管理装置２０は、製品を生産する際に用いられ、製品の一部を構成する調達品の納期を管理する装置である。製品納期管理装置２１は、生産される製品の納期を管理する装置である。

リソース管理装置２２は、製品を生産する工場等の工程に割り当てられる人員、及び生産に用いる工具等のリソース情報を管理する装置である。

生産計画立案装置２３は、製品を生産する計画（以下、単に「生産計画」と称する）を立案する装置である。なお、本実施形態では、「生産計画」を立案する、とは、新に生産計画を立てることに加え、既存の生産計画を修正することも含む。なお、生産計画立案装置２３の詳細については後述する。

生産計画実行装置２４は、立案された生産計画の一部の工程の情報に基づいて、図示しない工場に設置され、製品の一部を生産する装置を制御する。なお、製品の一部を生産する装置とは、例えば、組み立てロボットや搬送装置である。

また、本実施形態では、調達品の納期、製品の納期、リソースは、利用者により調達品納期管理装置２０、製品納期管理装置２１、リソース管理装置２２のそれぞれに設定される。

＝＝＝生産計画立案装置２３について＝＝＝
図２は、生産計画立案装置２３のハードウェア構成例を示す図である。生産計画立案装置２３は、演算装置３０（プロセッサ）、主記憶装置３１（メモリ）、補助記憶装置３２
（外部記憶装置）、入力装置３３、出力装置３４、及び通信装置３５を備える。これらはバスや通信ケーブル等を介して通信可能に接続されている。生産計画立案装置２３の例として、パーソナルコンピュータ、サーバ装置、スマートフォン、タブレット、オフィスコンピュータ、汎用機（メインフレーム）等がある。

生産計画立案装置２３は、その全部又は一部が、例えば、クラウドシステムによって提供される仮想サーバのように、仮想化技術やプロセス空間分離技術等を用いて提供される仮想的な情報処理資源を用いて実現されるものであってもよい。

また、生産計画立案装置２３によって提供される機能の全部又は一部は、例えば、クラウドシステムがＡＰＩ（Application Programming Interface）等を介して提供するサー
ビスによって実現してもよい。また、生産計画立案装置２３によって提供される機能の全部又は一部は、例えば、ＳａａＳ（Software as a Service）、ＰａａＳ（Platform as a
Service）、ＩａａＳ（Infrastructure as a Service）等を利用して実現されるもので
あってもよい。

演算装置３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＡＩ（Artificial Intelligence）チップ等を用いて構成されている。

主記憶装置３１は、演算装置３０がプログラムを実行する際に利用する装置であり、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ（Non Volatile RAM））等である。

補助記憶装置３２は、プログラムやデータを記憶する装置であり、例えば、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ハードディスクドライブ、光学式記憶装置（ＣＤ（Compact Disc）
、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等）、ストレージシステム、ＩＣカード、ＳＤカードや光学式記録媒体等の非一時的な記録媒体の読取／書込装置、クラウドサーバの非一時的な記憶領域等で構成することができる。

補助記憶装置３２には、記録媒体の読取装置や通信装置３５を介して、非一時的な記録媒体や非一時的な記憶装置を備えた他の情報処理装置からプログラムやデータを読み込むことができる。補助記憶装置３２に格納（記憶）されているプログラムやデータは主記憶装置３１に随時読み込まれる。

入力装置３３は、外部からの情報の入力を受け付けるインタフェースであり、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、カードリーダ、ペン入力方式のタブレット、音声入力装置等である。

出力装置３４は、処理経過や処理結果等の各種情報を外部に出力するインタフェースである。出力装置３４は、例えば、上記の各種情報を可視化する表示装置（液晶モニタ、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、グラフィックカード等）、上記の各種情報を音声化する装置（音声出力装置（スピーカ等））、上記の各種情報を文字化する装置（印字装置等）である。なお、例えば、生産計画立案装置２３は、通信装置３５（後述）を介して他の装置との間で情報の入力や出力を行う構成としてもよい。

入力装置３３と出力装置３４は、ユーザとの間での対話処理（情報の受け付け、情報の提供等）を実現するユーザインタフェースを構成する。

通信装置３５は、他の装置との間の通信を実現する装置（有線方式又は無線方式の通信インタフェース）であり、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）、無線通信モジュール、ＵＳＢモジュール等である。

生産計画立案装置２３には、例えば、オペレーティングシステム、ファイルシステム、ＤＢＭＳ（DataBase Management System）（リレーショナルデータベース、ＮｏＳＱＬ等）、ＫＶＳ（Key-Value Store）等が導入されていてもよい。

なお、ここでは、生産計画立案装置２３のハードウェア構成について説明したが、生産管理システム１０を構成する調達品納期管理装置２０等の各装置（例えば、調達品納期管理装置２０や製品納期管理装置２１）も、図２と同様の構成を含む。

＝＝＝生産計画立案装置２３の機能等＝＝＝
図３は、生産計画立案装置２３に記憶される情報と、実現される機能とを説明するための図である。生産計画立案装置２３の補助記憶装置３２には、生産計画１００、評価情報１１０、製品納期１２０、調達品納期１３０、リソース情報１４０、現在時刻１５０、及び変更履歴１６０が格納されている。また、生産計画立案装置２３には、生産計画立案部２００、及び目的関数設定部２１０が実現される。

＜生産計画１００＞
生産計画１００は、製品を生産するための計画を示す情報であり、例えば、図４に示すように、生産対象となる製品、製品を生産する際の工程、調達品納期、製品納期を含む。なお、図４では、３つの製品Ｘ１～Ｘ３の生産計画が示されている。

図４の縦軸は製品種別を示し、横軸は、時間を示す。また、図４において、四辺形の図形は、実行される工程を示し、黒丸は、調達品納期を示し、黒三角形は、製品納期を示す。３つの製品Ｘ１～Ｘ３で実行される処理は類似しているため、便宜上、ここでは、製品Ｘ１を生産する際の工程Ｐ１～Ｐ４、製品納期Ｄ１を中心に説明する。

生産計画１００において、製品Ｘ１を生産する際には、まず工程Ｐ１～Ｐ３が順次実行される。なお、工程Ｐ１～Ｐ３の各工程が実行されると、それぞれの工程で製品Ｘ１に用いられる中間製品が組み立てられる。

ここでは、工程Ｐ３で生産される中間製品に対し、工程Ｐ１１（後述）で生産される中間製品が組み合わされる。工程Ｐ１１は、例えば、製品Ｘ２を生産する際に実行される工程Ｐ１０での中間製品と、調達品Ａ３とを組み合わせる工程である。なお、ここで、生産計画１００において、調達品Ａ３の納期Ｄ１０（図中の黒丸）として示している。

工程Ｐ４において、工程Ｐ３の中間製品と、工程Ｐ１１の中間製品とが組み立てられると、製品Ｘ１が完成する。なお、工程Ｐ４が完了するタイミングは、製品Ｘ１の納期Ｄ１（図中の黒三角形）より前のタイミングである。ここでは、製品Ｘ１の計画について説明したが、他の製品Ｘ２，Ｘ３についても、製品Ｘ１と同様である。このように、生産計画１００に沿って複数の工程が実行されることにより、製品Ｘ１～Ｘ３は、それぞれの納期より前に生産される。

＜目的関数について＞
ところで、例えば、製品を生産している際に、例えば工程に遅延が生じると、生産計画１００を変更しなければならない。

本実施形態では、生産計画１００を変更（または、修正）する際に、例えば、以下の式
（１）で定まる目的関数Ｆ１、または式（２）で定まる目的関数Ｆ２を用いる。
Ｆ１＝ｆ_１（Δｔ１）×ａ_ｉ×Ｔａ_ｉ＋ｆ_２（Δｔ２）×ｂ_ｊ×Ｔｂ_ｊ・・・（１）
Ｆ２＝ａ_ｉ×Ｔａ_ｉ＋ｇ_１（ｎ１）×ｂ_ｊ×Ｔｂ_ｊ＋ｇ_２（ｎ２）×ｃ_ｋ×Ｔｃ_ｋ・・・（２）

ここで、「Ｔａ_ｉ」は、工程ｉの当初の開始時間と、変更した開始時間との変動時間であり、「Ｔｂ_ｊ」は、調達品ｊの当初の納期と、変更した納期との変動時間である。また、「Ｔｃ_ｋ」は、製品ｋの当初の納期と、変更した納期との変動時間である。詳細は後述するが、変動時間Ｔａ_ｉ，Ｔｂ_ｊ，Ｔｃ_ｋは、いわゆる目的関数における決定変数に相当する。詳細は後述するが、本実施形態では、目的関数の値が最小となるよう、決定変数が定められる。

また、「ａｉ」は、変動時間Ｔａ_ｉに対する重み係数（いわゆる、ペナルティ項）であり、「ｂ_ｊ」、「ｃ_ｋ」のそれぞれは、「ａｉ」と同様に、変動時間Ｔｂ_ｊ，Ｔｃ_ｋに対する重み係数である。本実施形態の重み係数ａ_ｉ～ｃ_ｋのそれぞれは、予め設定された所定の値（例えば、１～１００）を有する。

また、詳細は後述するが、一般には、製品ｋの当初の納期を変更することは困難である。したがって、重み係数ａ_ｉ～ｃ_ｋにおいて、重み係数数ｃ_ｋは、少なくとも他の重み係数以上の値（好ましくは、大きい値）が用いられる。

関数ｆ_１（Δｔ１）～ｇ_２（ｎ２）は、目的関数において、重み係数と同様に、決定変数である変動時間に乗算される項である。図５は、関数ｆ_１（Δｔ１）、および関数ｆ_２（Δｔ）を説明するための図である。関数ｆ_１（Δｔ１）は、現在時刻と、工程ｉの変更した開始時間（開始時期）との差であるΔｔ１（現在時刻－工程ｉの変更した開始時期）が大きくなると、値が小さくなる単調減少関数である。

また、関数ｆ_２（Δｔ２）も、現在時刻と、調達品ｊの変更した納期との差であるΔｔ２（現在時刻－調達品ｊの変更後の納期（つまり、納品時期））が大きくなると、値が小さくなる単調減少関数である。本実施形態では目的関数を最適化する際に最小値となる決定変数を選択する。このため、このような単調減少関数が、変動時間Ｔａ_ｉ，Ｔｂ_ｊに乗算されることにより、現在時刻に近くなる変動時間（決定変数）が選択される可能性は小さくなる。したがって、生産計画を修正する際に、時間的余裕のない計画が立案されることを防ぐことができる。

図６は、関数ｇ_１（ｎ１）、および関数ｇ_２（ｎ２）を説明するための図である。関数ｇ_１（ｎ１）は、調達品ｊの納期を変更した回数ｎ１が大きくなると、値が大きくなる単調増加関数である。関数ｇ_２（ｎ２）も、製品ｋの納期を変更した回数ｎ２が大きくなると、値が大きくなる単調増加関数である。

詳細は後述するが、このような関数ｇ_１（ｎ１），ｇ_２（ｎ２）が用いられるため、目的関数を最適化する際、何度も変更した調達品の納期や製品の納期が選択されにくくなる。したがって、生産計画を修正する際に、調整された回数が少ない納期が変更されるため、変更後の計画の実現可能性が高くなる。

なお、本実施形態において、関数ｆ_１（Δｔ１）は、「第１減少関数」に相当し、関数ｆ_２（Δｔ２）は、「第２減少関数」に相当し、関数ｆ_１（Δｔ１）及び関数ｆ_２（Δｔ２）は、「第１関数」に相当する。また、関数ｇ_１（ｎ１）は、「第２関数」に相当し、関数ｇ_２（ｎ２）は、「第３関数」に相当する。

また、関数ｆ_１（Δｔ１）の値は、「前記工程の開始時期の変更後の時期、及び現在の時刻の差が大きくなると小さくなる値」に相当し、関数ｆ_２（Δｔ２）の値は、「調達品の変更後の納期、及び現在の時刻の差が大きくなると小さくなる値」に相当する。

関数ｇ_１（ｎ１）の値は、「調達品の納期の変更回数が多くなると大きくなる値」に相当し、関数ｇ_２（ｎ２）の値は、「前記製品の納期の変更回数が多くなると大きくなる値」に相当する。

＜評価情報１１０＞
図３の評価情報１１０は、上述した、重み係数ａ_ｉ～ｃ_ｋと、関数ｆ_１（Δｔ１）～ｇ_２（ｎ２）とを示す情報である。本実施形態では、このような評価情報１１０が用いられ目的関数が設定される。

＜納期、リソース情報＞
製品納期１２０は、生産計画１００で生産される製品の納期を示す情報であり、調達品納期１３０は、生産計画１００用いられる調達品の納期を示す情報である。また、リソース情報１４０は、生産計画１００に含まれ工程のリソース（人員、作業場所、使用する工具等）に関する情報である。

本実施形態では、これらの情報は、図１の調達品納期管理装置２０、製品納期管理装置２１、リソース管理装置２２のそれぞれで、利用者によって設定（入力）される。そして、納期、及びリソース情報が設定されると、ネットワークを介して、生産計画立案装置２３に送信される。生産計画立案装置２３は、新たな納期、及びリソース情報を受信すると、補助記憶装置３２の情報（製品納期１２０、調達品納期１３０、リソース情報１４０）を更新する。

＜現在時刻、変更履歴＞
また、補助記憶装置３２には、現在の時刻を示す現在時刻１５０と、変更履歴１６０とが格納される。変更履歴１６０は、当初立案された生産計画から、調達品納期、製品納期のそれぞれが変更された回数を示す情報である。例えば、例えば、図４の調達品Ａ３の納期Ｄ１０が、過去に２回変更されていた場合、変更履歴１６０としては、納期Ｄ１０が２回変更されたことを示す情報が含まれることになる。

＜生産計画立案部２００＞
図３の生産計画立案部２００は、例えば、製品納期１２０、調達品納期１３０、リソース情報１４０に基づいて、生産計画１００を立案する。なお、生産計画立案部２００は、いわゆる既存の技術を用い、生産計画１００を立案することができるため、ここでは詳細な説明は省略する。

なお、本実施形態では、生産計画１００は、生産計画立案部２００が予め立案することとしたが、これに限られない。例えば、生産計画立案装置２３とは異なる装置が立案した計画が、生産計画１００として、生産計画立案装置２３に予め格納されていても良い。

また、生産計画立案部２００には、目的関数設定部２１０が実現される。目的関数設定部２１０は、補助記憶装置３２に格納されている生産計画１００を変更するための指示が入力されると、目的関数（例えば、目的関数Ｆ１，Ｆ２）を設定する。

そして、生産計画立案部２００は、設定された目的関数の値が最小となるよう、生産計画１００のうち、工程、調達品納期、製品納期の少なくとも何れかを変更する。以下、生産管理システム１０において実行される処理の一例を説明する。

＝＝＝生産管理システム１０における処理＝＝＝
図７は、生産管理システム１０で実行される処理Ｓ１０の一例を示すフローチャートである。まず、図３の生産計画立案部２００は、例えば、ネットワークを介して生産計画１００の変更依頼を受領する（Ｓ２０）。

ここで、生産計画１００の変更依頼は、図１の各装置（調達品納期管理装置２０、製品納期管理装置２１、リソース管理装置２２）から出力される。具体的には、例えば、調達品の納期を変更すべきことを利用者が把握すると、利用者は、調達品納期管理装置２０を操作する。この結果、生産計画１００の変更依頼が、調達品納期管理装置２０から、生産計画立案部２００に送信されることになる。

なお、ここでは、生産計画１００の変更依頼は、生産計画立案装置２３とは異なる装置から送信されることとしたが、利用者が、生産計画立案装置２３を操作し、生産計画立案装置２３に対して直接、変更依頼を入力しても良い。

生産計画立案部２００が変更依頼を受領すると、目的関数設定部２１０は、目的関数（例えば、上述した目的関数Ｆ１、または目的関数Ｆ２）を設定する（Ｓ２１）。また、目的関数設定部２１０は、目的関数を最適化（目的関数の値を最小化）する際の制約条件を設定する（Ｓ２２）。

その後、生産計画立案部２００は、目的関数と、制約条件とを用いて、生産計画１００を変更する（Ｓ２３）。この結果、新たな生産計画が立案されることになる。なお、処理Ｓ２１～Ｓ２３の詳細については後述する。

そして、生産計画立案装置２３は、新たな生産計画を、図１の調達品納期管理装置２０、製品納期管理装置２１、及びリソース管理装置２２（以下、３つの装置と称する）に送信（出力）する（Ｓ２４）。この結果、３つの装置のそれぞれを操作する利用者は、新な生産計画を確認することができる。なお、生産計画立案装置２３は、変更した新たな生産計画を出力装置３４に出力し、表示させても良い。

その後、利用者が新たな計画を承認すると、３つの装置から（または、３つの装置のうち代表して何れかの装置から）、新たな生産計画が承認された旨の通知が生産計画立案装置２３に送信される。この結果、生産計画立案部２００は、新たな生産計画に変更が可能であると判定する（Ｓ２５：Ｙｅｓ）。

一方、利用者が、新な計画を承認しない場合（例えば、調達品の納期変更が難しいと利用者が判断した場合）、新たな生産計画を承認しない旨の通知が生産計画立案装置２３に送信される。この結果、生産計画立案部２００は、新たな生産計画に変更が可能でない判定する（Ｓ２５：Ｎｏ）。この場合、生産計画立案装置２３では、再度、処理Ｓ２１が実行されることになる。

処理Ｓ２５において生産計画が変更可能である場合（Ｓ２５：Ｙｅｓ）、生産計画立案装置２３は、変更した生産計画を、図１に示す生産計画実行装置２４に送信する（Ｓ２６）。この結果、生産計画実行装置２４は、新たな生産計画に基づいて製品を生産できる。

＝＝処理Ｓ２１～Ｓ２３の詳細＝＝
＜＜現在時刻を用いる場合＞＞
ここで、図８～１０を参照しつつ、一般的な手法を用いて生産計画を修正した例と、現在時刻を用いつつ、処理Ｓ２１～Ｓ２３を実行した例と、を説明する。

図８は、一般的な手法を用いて生産計画を修正した例を示す図である。なお、図８の上段は、修正前の生産計画１００を示し、図８の下段は、修正後の生産計画１００ａを示す。なお、ここでは、製品Ｘ１を生成する際の工程Ｐ４と、製品Ｘ２を生成する際の工程Ｐ１１と、製品Ｘ３を生成する際の工程Ｐ２０と、は工場内の同じ現場で実行される工程である。したがって、工程Ｐ４，Ｐ１１，Ｐ２０の３つの工程を同じ時間帯に実行することはできない。このような工程の条件は、リソース情報１４０に含まれている。

生産計画１００において、例えば、製品Ｘ１の納期Ｄ１の前倒しの要請があった場合、例えば、図８の下段に示すように、工程Ｐ４と、工程Ｐ１１とを前倒し、工程Ｐ２０を後ろ倒した生産計画１００ａが考えられる。

このような生産計画１００ａでは、工程Ｐ１１を前倒しするため、工程Ｐ１１１に用いる調達品Ａ３の納期Ｄ１０も前倒しする必要がある。この場合、例えば、調達品Ａ３の納期Ｄ１０（ここでは、例えば、３月５日）と、現在日付である３月１日との時間間隔が小さくなる。つまり、生産計画１００ａを実行するためには、納期Ｄ１０の直前に、調達品Ａ３の納期を短縮する必要がある。したがって、現実には、このような生産計画１００ａを滞りなく実行することは難しい場合がある。

そこで、本実施形態の生産計画立案装置２３は、現在時刻１５０を用いつつ、処理Ｓ２１～Ｓ２３を実行する。具体的には、生産計画立案部２００が変更依頼（ここでは、製品Ｘ１の納期Ｄ１の前倒しの要請）を受け付けると、図３の目的関数設定部２１０は、現在時刻１５０を取得し、上述した式（１）の目的関数Ｆ１を設定する（図７のＳ２１）。
Ｆ１＝ｆ_１（Δｔ１）×ａ_ｉ×Ｔａ_ｉ＋ｆ_２（Δｔ２）×ｂ_ｊ×Ｔｂ_ｊ・・・（１）

図９は、関数ｆ_１（Δｔ１）の値の一例を説明するための図である。現在時刻１５０が、例えば、３月１日の１１時４５分であるとすると、Δｔ１（現在時刻－工程ｉの変更後の時間）は、工程Ｐ１１、工程Ｐ２０、工程Ｐ４の順番に大きくなる。

また、上述のように関数ｆ_１（Δｔ１）は、Δｔ１が大きくなると、値が小さくなる単調減少関数である。したがって、このような場合、工程Ｐ１１，Ｐ２０，Ｐ４のそれぞれの関数ｆ_１（Δｔ１）の値は、１０，３，２と徐々に小さくなる。なお、関数ｆ_２（Δｔ２）の値も、関数ｆ_１（Δｔ１）の値と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。

そして、目的関数設定部２１０は、目的関数を最適化（目的関数の値を最小化）する際の制約条件を設定する（図７のＳ２２）。この例では、目的関数設定部２１０は、例えば製品納期１２０（ここでは、製品Ｘ２，Ｘ３の納期）と、リソース情報１４０とを、制約条件として設定する。

また、生産計画立案部２００は、目的関数Ｆ１の値が最初となるよう、決定変数（ここでは、変動時間Ｔａ_ｉ，Ｔｂ_ｊ）を変化させ、生産計画を変更する（図７のＳ２３）。

この結果、図１０の上段に示す生産計画１００は、例えば、下段に示す生産計画１００ｂのように修正される。なお、生産計画１００ｂでは、製品Ｘ１の納期Ｄ１、及び工程Ｐ４が前倒しされ、工程Ｐ２０が後ろ倒しされている。このように工程Ｐ２０を工程Ｐ４より後ろに移動させることにより、工程Ｐ４，Ｐ１１，Ｐ２０は、時間的に重複することはない。

さらに、図１０の下段の生産計画１００ｂと、図８の上段の生産計画１００ａとを比較
すると、生産計画１００ｂでは、現在時刻１５０と、工程Ｐ１１の開始時刻との差が大きい。したがって、生産計画１００ｂは、生産計画１００ａと比べ、余裕がある計画となっている。

このように、目的関数Ｆ１では、現在時刻１５０を考慮した関数ｆ_１（Δｔ１）の値が、決定変数である変動時間Ｔａ_ｉに乗算されている。したがって、目的関数Ｆ１を用いることにより、現在時刻を基準として、余裕のある生産計画１００ａを立案することができる。
＜＜変更履歴を用いる場合＞＞
つぎに、図１１～１３を参照しつつ、一般的な手法を用いて生産計画を修正した例と、変更履歴を用いつつ、処理Ｓ２１～Ｓ２３を実行した例と、を説明する。

図１１は、一般的な手法を用いて生産計画を修正した例を示す図である。なお、図１１の上段は、修正前の生産計画１００を示し、図１１の下段は、修正後の生産計画１００ｃを示す。なお、ここでは、工程Ｐ４，Ｐ１１，Ｐ２０のそれぞれは、工場内の同じ現場で実行される工程であるため、同じ時間帯に実行することはできない。このような工程の条件は、リソース情報１４０に含まれていることとする。

生産計画１００において、例えば、製品Ｘ１の納期Ｄ１の前倒しの要請があった場合、例えば、図１１の下段に示すように、工程Ｐ４，Ｐ１１，Ｐ２０を前倒する生産計画１００ｃが考えられる。

このような生産計画１００ｃでは、工程Ｐ１１に用いる調達品Ａ３の納期Ｄ１０と、工程Ｐ２０に用いる調達品Ａ２の納期Ｄ２０と、を前倒しする必要がある。しかしながら、仮に、調達品Ａ３の納期Ｄ１０を過去に３回変更していたとすると、さらに調達品Ａ３の納期Ｄ１０の変更を、調達品Ａ３の調達先に依頼することは難しい。したがって、現実には、このような生産計画１００を、生産計画１００ｃに変更することは困難である。

そこで、本実施形態の生産計画立案装置２３は、変更履歴１６０を用いつつ、処理Ｓ２１～Ｓ２３を実行する。具体的には、生産計画立案部２００が変更依頼（ここでは、製品Ｘ１の納期Ｄ１の前倒しの要請）を受領すると、図３の目的関数設定部２１０は、変更履歴１６０を取得し、上述した式（２）の目的関数Ｆ２を設定する（図７のＳ２１）。
Ｆ２＝ａ_ｉ×Ｔａ_ｉ＋ｇ_１（ｎ１）×ｂ_ｊ×Ｔｂ_ｊ＋ｇ_２（ｎ２）×ｃ_ｋ×Ｔｃ_ｋ・・・（２）

図１２は、関数ｇ_１（ｎ１）の値の一例を説明するための図である。現在の時刻において、例えば、調達品Ａ２の納期の変更回数が０回（ｎ１＝０）であり、調達品Ａ３の納期の変更回数が３回（ｎ１＝３）であると、関数ｇ_１（ｎ１）のそれぞれの値は、１，１００となる。

上述のように関数ｇ_１（ｎ１）は、変更回数ｎ１が多くなると、値が大きくなる単調増加関数である。したがって、このような場合、調達品Ａ３の変動時刻に乗算される値が、調達品Ａ２の変動時刻に乗算される値より大きくなる。なお、関数ｇ_２（ｎ２）の値も、関数ｇ_１（ｎ１）の値と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。

そして、目的関数設定部２１０は、目的関数を最適化（目的関数の値を最小化）する際の制約条件を設定する（図７のＳ２２）。この例では、目的関数設定部２１０は、例えばリソース情報１４０を制約条件として設定する。

また、生産計画立案部２００は、目的関数Ｆ２の値が最初となるよう、決定変数（ここ
では、変動時間Ｔａ_ｉ～Ｔｃ_ｊ）を変化させ、生産計画を変更する（図７のＳ２３）。

この結果、図１３の上段に示す生産計画１００は、例えば、下段に示す生産計画１００ｄのように修正される。なお、生産計画１００ｄでは、製品Ｘ１の納期Ｄ１、及び工程Ｐ４が前倒しされ、調達品Ａ２の納期Ｄ２０と、工程Ｐ２０が前倒しされている。一方、調達品Ａ３の納期Ｄ１０と、工程Ｐ１１は変更されていない。この結果、本実施形態でも、工程Ｐ４，Ｐ１１，Ｐ２０は、時間的に重複することはない。

また、図１３の下段の生産計画１００ｄでは、調達品Ａ２の納期Ｄ２０と，調達品Ａ３の納期Ｄ１０とのうち、より変更回数が少ない納期Ｄ２０が変更されている。したがって、生産計画１００ｄは、図１１の生産計画１００ｃと比べ、より実現できる可能性が高い（調達先からの承諾を得やすい）計画となっている。

＜＜目的関数が現在時刻１５０及び変更履歴１６０を用いる場合＞＞
上述した目的関数Ｆ１では、現在時刻１５０が用いられ、目的関数Ｆ２では、変更履歴１６０が用いられたが、これに限られない。例えば、目的関数設定部２１０は、図７の処理Ｓ２１において、現在時刻１５０及び変更履歴１６０を用いる式（３）に示す目的関数Ｆ３を設定しても良い。
Ｆ３＝ｆ_１（Δｔ１）×ａ_ｉ×Ｔａ_ｉ＋ｆ_２（Δｔ２）×ｇ_１（ｎ１）×ｂ_ｊ×Ｔｂ_ｊ＋ｇ_２（ｎ２）×ｃ_ｋ×Ｔｃ_ｋ・・・（３）

目的関数Ｆ３では、決定変数である調達品ｊの変動時間Ｔｂ_ｊに対し、関数ｆ_２（Δｔ２）と、関数ｇ_１（ｎ１）とが乗算されている。したがって、生産計画立案部２００が、目的関数Ｆ３の最適化を実行すると、現在時刻１５０及び変更履歴１６０を考慮した適切な計画が立案されることになる。なお、ここでは、決定変数は、変動時間Ｔａ_ｉ，Ｔｂ_ｊ，Ｔｃ_ｋであり、制約条件としては、リソース情報１４０が用いられる。

また、例えば、目的関数設定部２１０は、図７の処理Ｓ２１において、以下の式（４）に示す目的関数Ｆ４を設定しても良い。
Ｆ４＝ｆ_１（Δｔ１）×ａ_ｉ×Ｔａ_ｉ＋ｆ_２（Δｔ２）×ｇ_１（ｎ１）×ｂ_ｊ×Ｔｂ_ｊ・・・（４）

目的関数Ｆ４では、目的関数Ｆ３と同様に、決定変数である調達品ｊの変動時間Ｔｂ_ｊに対し、関数ｆ_２（Δｔ２）と、関数ｇ_１（ｎ１）とが乗算されている。したがって、生産計画立案部２００が、目的関数Ｆ４の最適化を実行すると、現在時刻１５０及び変更履歴１６０を考慮した適切な計画が立案されることになる。なお、ここでは、決定変数は、変動時間Ｔａ_ｉ，Ｔｂ_ｊであり、制約条件としては、製品納期１２０及びリソース情報１４０が用いられる。
＜＜目的関数の変形例＞＞

図７の処理Ｓ２１において、設定される目的関数は式（１）～（４）の関数に限られない。例えば、目的関数設定部２１０は、以下の式（５）に示す目的関数Ｆ５を設定しても良い。
Ｆ５＝ｆ_１（Δｔ１）×ａ_ｉ×Ｔａ_ｉ＋ｆ_２（Δｔ２）×ｂ_ｊ×Ｔｂ_ｊ＋ｃ_ｋ×Ｔｃ_ｋ・・・（５）

生産計画立案部２００が、目的関数Ｆ５の最適化を実行すると、現在時刻１５０を考慮した適切な計画が立案されることになる。なお、ここでは、決定変数は、変動時間Ｔａ_ｉ，Ｔｂ_ｊ，Ｔｃ_ｋであり、制約条件としては、リソース情報１４０が用いられる。

例えば、目的関数設定部２１０は、以下の式（６）に示す目的関数Ｆ５を設定しても良い。
Ｆ６＝ａ_ｉ×Ｔａ_ｉ＋ｇ_１（ｎ１）×ｂ_ｊ×Ｔｂ_ｊ・・・（６）

生産計画立案部２００が、目的関数Ｆ６の最適化を実行すると、変更履歴１６０を考慮した適切な計画が立案されることになる。なお、ここでは、決定変数は、変動時間Ｔａ_ｉ，Ｔｂ_ｊであり、制約条件としては、製品納期１２０、及びリソース情報１４０が用いられる。

＝＝＝まとめ＝＝＝
以上、本実施形態の生産管理システム１０について説明した。生産計画立案装置２３の演算装置３０は、現在時刻１５０を用いる目的関数Ｆ１、または、工程等の変更された回数を含む変更履歴１６０を用いた目的関数Ｆ２の少なくとも何れかを用い、生産計画１００を変更する。この結果、演算装置３０は、現在時刻１５０や変更履歴１６０を考慮しない場合と比べ、適正に生産計画１００を変更することができる。

また、目的関数Ｆ１は、関数ｆ_１（Δｔ１）と、関数ｆ_２（Δｔ２）とを含む。このため、工程と、調達品の納期とを、現在時刻１５０を考慮して変化させることができる。

また、生産計画立案部２００は、目的関数Ｆ１を最適化する際に、製品納期１２０、及びリソース情報１４０を制約条件として用いる。このため、生産計画立案部２００は、生産計画１００を適切に変更することができる。

また、目的関数設定部２１０は、例えば、関数ｆ_２（Δｔ２）と、関数ｇ_１（ｎ１）と、が調達品の納期の変動である変動時間Ｔｂ_ｊに乗算された目的関数Ｆ４を設定しても良い。このような目的関数Ｆ４が最適化されると、現在時刻１５０及び変更履歴１６０を考慮した適切な計画が立案されることになる。

また、目的関数設定部２１０は、例えば、関数ｇ_１（ｎ１）と、が調達品の納期の変動である変動時間Ｔｂ_ｊに乗算された目的関数Ｆ２を設定しても良い。このような目的関数Ｆ２が最適化されると、変更履歴１６０（ここでは、過去における調達品の納期の変更回数）を考慮した適切な計画が立案されることになる。

また、目的関数設定部２１０は、例えば、関数ｇ_２（ｎ２）と、が製品の納期の変動である変動時間Ｔｃ_ｋに乗算された目的関数Ｆ２を設定しても良い。このような目的関数Ｆ２が最適化されると、変更履歴１６０（ここでは、過去における製品の納期の変更回数）を考慮した適切な計画が立案されることになる。

また、目的関数Ｆ２が用いられる場合、生産計画立案部２００は、例えばリソース情報１４０を制約条件として用いれば良い。これにより、生産計画１００は、実現可能性な計画に修正される。

また、目的関数設定部２１０は、関数ｇ_１（ｎ１）が調達品の納期の変動である変動時間Ｔｂ_ｊに乗算された目的関数Ｆ６を設定しても良い。この際、製品納期１２０、及びリソース情報１４０を制約条件として用いれば、生産計画１００を適切に修正することができる。

また、目的関数設定部２１０は、目的関数Ｆ３を設定しても良い。目的関数Ｆ３では、決定変数である変動時間Ｔｂ_ｊに対し、関数ｆ_２（Δｔ２）と、関数ｇ_１（ｎ１）とが乗算されている。したがって、生産計画立案部２００が、目的関数Ｆ３の最適化を実行する
と、現在時刻１５０及び変更履歴１６０を考慮した適切な計画が立案されることになる。

また、生産計画立案装置２３は、図７に示す処理Ｓ１０（つまり、生産計画立案方法）を実行することにより、生産計画１００を変更している。

また、生産計画立案装置２３の補助記憶装置３２には、生産計画立案装置２３に処理Ｓ１０を実行させるためのプログラム（つまり、生産計画立案プログラム）が可能能されている。

また、生産管理システム１０では、生産計画実行装置２４は、生産計画立案装置２３で修正された生産計画を実行する。これにより、修正された生産計画に沿って製品が生産されることになる。

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更や改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれるのはいうまでもない。

１０ 生産管理システム
２０ 調達品納期管理装置
２１ 製品納期管理装置
２２ リソース管理装置
２３ 生産計画立案装置
２４ 生産計画実行装置
３０ 演算装置
３１ 主記憶装置
３２ 補助記憶装置
３３ 入力装置
３４ 出力装置
３５ 通信装置
１００，１００ａ～１００ｄ 生産計画
１１０ 評価情報
１２０ 製品納期
１３０ 調達品納期
１４０ リソース情報
１５０ 現在時刻
１６０ 変更履歴
２００ 生産計画立案部
２１０ 目的関数設定部
Ｐ１～Ｐ４，Ｐ１０，Ｐ１１，Ｐ２０ 工程
Ｄ１～Ｄ３，Ｄ１０，Ｄ２０ 納期

Claims (12)

1. 製品の納期と、前記製品に用いる調達品の納期と、前記製品を生産する際のリソースに関するリソース情報と、前記製品の納期、前記調達品の納期、及び前記リソース情報に基づいて立案され、前記製品を生産するための複数の工程を含む生産計画と、を格納する記憶装置と、
   現在の時刻及び前記調達品の納期変動回数の少なくとも何れかを用いて、前記工程の開始時期及び前記調達品の納期の少なくとも何れかを変更した前記生産計画を出力する演算装置と、
   を備える生産計画立案装置。
2. 前記演算装置は、
   前記工程の変更後の開始時期、及び現在の時刻の差と、前記工程の変動と、前記調達品の変更後の納期、及び現在の時刻の差と、前記調達品の納期の変動と、に基づいて、前記生産計画を出力する、
   請求項１に記載の生産計画立案装置。
3. 前記演算装置は、
   前記製品の納期と、前記製品を生産する際のリソースと、を更に用いて前記生産計画を出力する、
   請求項２に記載の生産計画立案装置。
4. 前記演算装置は、
   前記調達品の変更後の納期、及び現在の時刻の差が大きくなると小さくなる値と、前記調達品の納期の変更回数が多くなる大きくなる値と、前記調達品の納期の変動とに基づいて、前記生産計画を出力する、
   請求項２または請求項３に記載の生産計画立案装置。
5. 前記演算装置は、
   前記調達品の納期の変更回数が多くなると大きくなる値と、前記調達品の納期の変動と、に基づいて、前記生産計画を出力する、
   請求項１に記載の生産計画立案装置。
6. 前記演算装置は、
   前記製品の納期の変更回数が多くなると大きくなる値と、前記製品の納期の変動と、前記工程の変動と、前記調達品の納期の変動と、前記製品の納期の変動と、に基づいて、前記生産計画を出力する、
   請求項５に記載の生産計画立案装置。
7. 前記演算装置は、
   前記製品を生産する際のリソースを更に用いて前記生産計画を出力する、
   請求項６に記載の生産計画立案装置。
8. 前記演算装置は、
   前記製品の納期と、前記製品を生産する際のリソースと、を更に用いて前記生産計画を出力する、
   請求項５に記載の生産計画立案装置。
9. 前記演算装置は、
   前記工程の開始時期の変更後の時期、及び現在の時刻の差が大きくなると小さくなる値
   と、前記工程の変動と、前記調達品の納期の変更後の時期、及び現在の時刻の差が大きくなると小さくなる値と、前記調達品の納期の変更回数が多くなると大きくなる値と、前記調達品の納期の変動と、に基づいて前記生産計画を出力する、
   請求項５～８の何れか一項に記載の生産計画立案装置。
10. 記憶装置と、演算装置とを備える情報処理装置が、
    製品の納期と、前記製品に用いる調達品の納期と、前記製品を生産する際のリソースに関するリソース情報と、前記製品の納期、前記調達品の納期、及前記リソース情報に基づいて立案され、前記製品を生産するための複数の工程を含む生産計画と、を記憶しており、
    現在の時刻及び前記調達品の納期変動回数の少なくとも何れかを用いて、前記工程の開始時期及び前記調達品の納期の少なくとも何れかを変更した前記生産計画を出力する、
    生産計画立案方法。
11. 製品の納期と、前記製品に用いる調達品の納期と、前記製品を生産する際のリソースに関するリソース情報と、前記製品の納期、前記調達品の納期、及び前記リソース情報に基づいて立案され、前記製品を生産するための複数の工程を含む生産計画と、が格納される記憶装置、及び演算装置を備える情報処理装置に、
    現在の時刻及び前記調達品の納期変動回数の少なくとも何れかを用いて、前記工程の開始時期及び前記調達品の納期の少なくとも何れかを変更した前記生産計画を出力させる、
    生産計画立案プログラム。
12. 製品の納期と、前記製品に用いる調達品の納期と、前記製品を生産する際のリソースに関するリソース情報と、前記製品の納期、前記調達品の納期、及び前記リソース情報に基づいて立案され、前記製品を生産するための複数の工程を含む生産計画と、を格納する記憶装置と、現在の時刻及び前記調達品の納期変動回数の少なくとも何れかを用いて、前記工程の開始時期及び前記調達品の納期の少なくとも何れかを変更した前記生産計画を出力する演算装置と、を備える生産計画立案装置と、
    出力された前記生産計画に基づいて、前記製品の生産を実行する生産計画実行装置と、
    を備える生産管理システム。

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