JP3114875B2 - レイアウト設計方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、異なる機能を有する複数の設備のレイアウ
ト設計方法に関するものである。

［従来の技術］ これまでにあっては、特開平１−234979号公報に記載
されているように、ラインの設備構成が既に設計されて
いる段階で、レイアウトが初めて設計されるようになっ
ている。また、生産ラインの設備配置に関しては、自動
的にレイアウトを行う方式と、レイアウト設計者が試行
錯誤的にレイアウトの入力、修正を繰返して行う方式と
が知られたものとなっている。更に、レイアウト設計が
行われる際での設備構成に関しては、特開昭61−249235
号公報に記載されているように、設備選択上での制約が
入力されることによって、設備構成案が得られるように
なっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、特開平１−234979号公報による場合
は、レイアウト設計段階では既に設備の機種やその台数
を変更し得ないことから、レイアウトの設計に際して
は、既に決定されている設備上での制約を受けることに
なり、最適なレイアウトを設計し得ないものとなってい
る。

また、設備配置のレイアウトが自動的に行われる場合
には、先ず設備間距離に関する制約条件が入力されたう
え、それを評価関数で表現し、その評価値が最大となる
べくレイアウトが設計されるようになっているが、評価
値が最大のレイアウトが得られたとしても、レイアウト
設計者が満足すべきレイアウト案が得られることは極く
稀となっている。これは、設計当初に設備間距離に関す
る全ての制約条件を入力しなければならないが、その際
での入力データ量が非常の多いばかりか、設備間距離に
関する制約条件の要因は複雑に絡み合っていることか
ら、正当な評価を下すことは非常に困難であるからであ
る。また、その要因に関しても、レイアウト設計者の意
思を完全に表現することが不可能とされ、したがって、
そのような要因が入力されたとしても、その要因にもと
づいて最適化されたレイアウトが、レイアウト設計者を
満足させ得るとは到底考えられないからである。一方、
試行錯誤的に設備配置を逐一入力し、修正を繰返すよう
にしてレイアウト設計が行われる場合にはまた、設備配
置を決定する際に参考となるべき評価がなく、設計上で
の各種判断に苦慮していたことから、レイアウト設計に
多くの時間が要されていたばかりか、得られたレイアウ
ト案が最適なものであるか否かを判断する術もなかった
のが実情である。この事情をより具体的に説明すれば、
設備の配置に関してのレイアウトを決定する際に、レイ
アウト設計者によっては幾つか考えられているレイアウ
ト案の中から何れか１つが選択されることになるが、何
れを選択すればよいか戸惑う場合が多く、選択に多くの
時間が要されているからである。したがって、そのよう
な選択の積み重ねによって得られる最終的なレイアウト
案にしても、最適なものか否かを判断し得なかったもの
である。

更に、特開昭61−249235号公報による場合にはまた、
得られた設備構成案が最適か否かを判断する機能が具備
されていないものとなっている。

因みに、これまでの生産ラインの設計では、設計業務
は数段階に分けて行われるようになっている。したがっ
て、設計段階各々で最適な設計案が選択されたとして
も、最終的に得られたものが最適であるとは限らないも
のとなっている。例えば、ある工程での設備を分散配置
せしめる場合、設備台数が既に決定されているとすれ
ば、その設備台数ではレイアウト上、必要とされる設備
台数に足りなく、必要な場所に設備を配置し得ない場合
が往々にして起こり得るものとなっている。また、設備
台数が既に決定されている場合に、その設備台数を変更
することなく設備が配置される場合には、その設備だけ
で必要な処理行うためには、その設備に必要以上にワー
クを搬送しなければならず、搬送コストが高くつくもの
となっている。したがって、このような場合、生産ライ
ンの設計を最適化するためには、設備台数を増やすのに
要されるコストと、搬送コストの増加分とを比較考慮す
る必要があるものとなっている。

以上のように、これまで行われていた方法によって生
産ラインの設備構成が決定される場合は、設計された生
産ラインは必ずしも最適なものとして得られるとは限ら
ないものとなっている。

本発明の目的は、異なる機能を有する複数の設備の情
報とレイアウトの条件の情報とに基づいて、それら設備
の組合わせを選定し、選定された異なる機能を有する複
数の設備のレイアウトが選定された上、その選定された
レイアウトとそのレイアウトの評価に関する情報とが同
一画面上に表示され得るレイアウト設計方法を供するに
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、異なる機能を有する複数の設備の情報と
レイアウトの条件の情報とに基づいて前記異なる機能を
有する複数の設備の組合わせを選定し、該組合わせを選
定した前記異なる機能を有する複数の設備のレイアウト
を選定し、該選定したレイアウトと該レイアウトの評価
に関する情報とを同じ画面上に表示することで達成され
る。

［作用］ 異なる機能を有する複数の設備の情報とレイアウトの
条件の情報とに基づいて異なる機能を有する複数の設備
の組合わせを選定し、この組合わせを選定したそれら設
備のレイアウトを選定し、選定されたレイアウトとその
レイアウトの評価に関する情報とが同一画面上に表示さ
れるようにしたものである。

［実施例］ 以下、本発明を第１図から第８図により説明する。

先ず本発明によるレイアウト設計方法を、生産ライン
全体でのレイアウト設計方法について説明すれば、第１
図はその方法に係る一例での処理アルゴリズムを示した
ものである。これによる場合、先ず処理上、必要とされ
る各種データが登録される（ステップS1）が、登録され
るデータは具体的には第２図に示す設備データや第３図
に示す工程順序データの他、評価値算出式等のデータ群
が併せて登録される必要があるものとなっている。第２
図に示すように、設備データは、設備対応にその設備を
導入するのに必要な費用、その設備が適用される処理工
程、その処理能力等の他、配置上でのカテゴリー区分に
関したデータより構成されたものとなっている。ここに
いう配置上でのカテゴリー区分とは、例えば第４図に示
すようなものであり、他の設備の環境（温度、振動、…
…）および環境の変化（温度変化、… …）に影響を
与える設備と、周囲の環境に合わなかったり環境が変化
することにより設備の性能を損う設備との近接性を表現
するためのデータ群である。これを利用してレイアウト
設計上での評価値が算出されるわけである。例えば振動
が大きい設備と振動を嫌う設備とは、ある程度それら設
備間距離を大きくしなければならず、したがって、設備
間距離が大きい程にレイアウト設計上での評価値は高
く、逆にその距離が小さい程に評価値は低くなるべく、
評価値算出式が設定されているものである。因みに、振
動が無関係な設備に関しては、この項目に関する限り評
価値は算出され得ないものとなっている。このように、
設備対応にその設備に関しての配置上での区分が行われ
ていることから、これまで必要とされていた、第５図に
示すような、多数の設備についての設備間近接性を示す
データは不要とされるものである。また、工程順序デー
タは、第３図に示すように、生産ラインで生産が計画さ
れている製品種別対応に、処理順序に従った工程名称
と、それら工程各々での処理能力とから構成されたもの
となっている。なお、ここで、設備データや工程順序デ
ータ等と評価値との関係について簡単ながら説明すれ
ば、生産ライン全体での設備構成およびレイアウトにつ
いての評価値は、設備データや工程順序データ、レイア
ウトにもとづき評価値算出式により算出され、評価項目
対応に評価値算出式が設定されたものとなっている。例
えば評価項目としての投資額についての評価値算出式
は、生産ラインに導入される全ての設備各々についての
費用の和として表現されるものである。また、生産速度
や生産期間等についての評価値は、算出式によっては算
出されにくいことから、モデルを解析的に解いた結果、
あるいは模擬的に実験した結果を予め記憶しておくこと
により、リアルタイムに近似的な評価値が算出され得る
ものとなっている。生産ライン全体としての評価値は、
適当に重み付けされた評価項目対応の評価値の和として
得るようにすればよいものである。

さて、再び第１図に戻り説明を続行すれば、各種デー
タが登録された後は、工程対応に必要とされる処理能力
が工程順序データより算出されるようになっている（ス
テップS2）。その後、算出された処理能力を満足すべ
く、工程対応にその工程での処理を行い得る複数機種の
設備の中から、その処理能力を満たす設備の組合せが設
備群として全て抽出されるようになっている（ステップ
S3）。この設備群の抽出について具体的に説明すれば、
第２図に示すように、例えば工程イでの処理を行い得る
設備が設備A,Bの２機種であった場合には、それら設備
A,Bの組合せによって、要求処理能力を満たす複数の設
備群が抽出編成されるものである。第６図はその抽出結
果を示したものである。図示のように、設備群ａでは３
台の設備Ａだけで、また、設備群ｂでは２台の設備Ａと
１台の設備Ｂの組合せで、必要とされる処理能力が満足
されたものとなっている。設備群c,dでも同様にして、
必要とされる処理能力が満足されていることから、工程
イでの最低限必要な処理能力を満足する設備群として、
設備群ａ〜ｄが抽出されるものである。なお、ある１工
程での設備群のみで評価値が定まる場合は、工程対応に
目標値を満足すべく設備が選択されたうえ、設備群が抽
出選定されるようになっている。また、複数工程での設
備で評価値が定まる場合には、その複数工程のみで目標
値を満足する設備群の組合せが抽出されるものとなって
いる。

以上のようにして、工程対応に、処理能力を満たす設
備の組合せが設備群として全て抽出された後は、評価項
目の目標値が入力されるようになっている（ステップS
4）。必要な場合には、評価項目対応にその評価項目上
での目標値が入力されるものである。評価値算出式によ
り算出される評価値が、予め入力されている目標値を満
足すべく、次の処理で工程対応に設備群を選択しようと
いうわけである。即ち、評価値が目標値を満足すべく全
工程に亘って、工程対応に設備群が１つ選択されたう
え、生産ラインでの設備構成が暫定的に設定されるもの
である（ステップS5）。全工程を含めて評価しなければ
ならない重要な評価項目、例えば全ラインに亘る投資額
については、目標値にもとづく設備構成の暫定的な設定
が行われるようになっているものである。

さて、暫定的に設定された設備構成についてはレイア
ウト設計が行われるが、レイアウト設計については後述
するとして、その際に用いられるレイアウト設計支援装
置（生産ライン設計装置の一部を構成）を第７図に、ま
た、その一部を構成している表示部での表示画面を第８
図に示す。第７図，第８図によりレイアウト設計支援装
置について説明すれば、その全体は表示部１、ラインペ
ン２、キーボード３、データ記録部４およびデータ処理
部５より構成されたものとなっている。表示画面はま
た、レイアウト表示部６、作業選択部７、レイアウト評
価値表示部８および未配置設備表示部９がマルチウィン
ドウ表示されたものとなっている。因みに、そのレイア
ウト設計支援装置は、近年その技術的進歩がめざまし
い、いわゆるAI（人工知能）を利用したものとして構成
することも可能となっている。ルール化されたデータと
して格納されている熟練レイアウト設計者の知識を利用
すれば、より効率的にレイアウト設計処理を行い得るも
のである。

そのレイアウト設計支援装置を操作するには、レイア
ウト設計者はライトペン２により処理対象としての設備
を未配置設備表示部９より、また、処理内容を作業選択
部７より選択したうえ、レイアウト表示部６上での処理
対象位置がライトペン２によって指示されるようになっ
ている。例えば未配置設備をレイアウト表示部６上に新
たに配置する場合には、ライトペン２によってその未配
置設備を未配置設備表示部９で選択指定した後、作業選
択部７では「配置」がライトペン２によって選択指定さ
れるものである。この後、レイアウト表示部６上での処
理対象位置をライトペン２によって指示すれば、既に選
択指定されている未配置設備がその位置に新たに配置さ
れるものである。また、もしも、レイアウト表示部６に
配置されている設備を移動する必要がある場合には、移
動対象としての設備をライトペン２によって指定したう
え、作業選択部７で「移動」を指定し、レイアウト表示
部６上での移動先位置をライトペン２によって指定する
ようにすれば、移動対象の設備はその移動先位置に移動
されるものである。

ここで、第１図に戻りレイアウト設計について説明す
れば、レイアウトを設計するに際しては、先ず抽出され
ている複数の設備構成の中から、１つの設備構成が先ず
選択されるようになっている。その後、選択されたその
設備構成を構成している設備群の中に、レイアウト上、
不適当な設備群があるか否かがレイアウト設計者によっ
て判断されるようになっている（ステップS6）。不適当
な設備群が存在する場合には、設備群選択の制約条件が
入力され（ステップS7）、入力された制約条件にもとづ
いては、再度ライン上での設備構成が編成されるもので
ある。（ステップS5）。また、不適当な設備群が存在し
ない場合は、レイアウト表示部６に設備が順次配置され
るが（ステップS8）、その際、レイアウト設計上での評
価値がリアルタイムに算出されレイアウト評価値表示部
８に表示されることで（ステップS9）、レイアウト設計
が支援されるものとなっている。このように、設備が配
置される度に評価値が表示される過程で、もしも、ある
工程での設備の台数やそのサイズの面からして効果的な
設備の配置が困難であると判断された場合には（ステッ
プS10）、その工程での設備群が他のものに変更される
べく、設備選択上の制約条件が入力されるようになって
いる（ステップS7）。設備群が変更される場合には、設
備の台数、あるいは設備のサイズを変更するための新た
な設備を指定するようにすれば、その新たな設備を含む
設備群が再選択されるものである（ステップS5）。設備
群が変更された設備構成についてもレイアウト設計が行
われ評価値が算出されるが、この評価値と設備群変更前
の設備構成での評価値とを比較するようにすれば、その
設備構成で評価値が大きいレイアウトが中間結果として
容易に選択され得るものである。また、もしも、レイア
ウト設計上での評価値がリアルタイムに算出、表示され
ている状態で、一応満足すべきレイアウトが得られた場
合には、必要に応じて更にその設備構成についての他の
レイアウトを得るべく、その設備構成についてのレイア
ウトは初期状態に戻されたうえ、設備の再配置が行われ
るものである（ステップS10）。

１つの設備構成についての以上の処理が終了した場合
には、設備構成を更新する度に、同様な処理を繰返すよ
うにすれば、設備構成対応に評価値大のレイアウトが中
間結果として得られるが、これら中間結果から評価値最
大のものを最終的に選択すればよいものである。最終的
に選択されたレイアウトについては、その生産ラインで
の性能がその後シミュレーション等により確認すること
が可能とされるが、何れにしても、以上のようにして設
計されたレイアウトにもとづき生産ラインを構成すれ
ば、効率的生産が可能とされた最適な生産ラインが容易
に得られるものである。

以上のように、生産ラインでの最終的な性能を決定す
るレイアウトが、設備構成の制約を受けて設計されるの
ではなく、その設計段階で設備構成を変えつつ設計され
ることで、効率的生産を行ううえでの最適な生産ライン
が設計され得るものである。一般に生産ラインの設計は
頻繁に行われるものではなく、数年、あるいは十数年に
１回の割合で行われることから、一旦設計された生産ラ
インはその後の生産に多大な影響を及ぼすことから、生
産ラインをその設計段階で最適に設計し得るならば、そ
れによる経済的効果は極めて大きいと云える。

［発明の効果］ 以上説明したように、請求項１〜３による場合は、異
なる機能を有する複数の設備の情報とレイアウトの条件
の情報とに基づいて、それら設備の組合わせを選定し、
選定された異なる機能を有する複数の設備のレイアウト
が選定された上、その選定されたレイアウトとそのレイ
アウトの評価に関する情報とが同一画面上に表示され得
るレイアウト設計方法が得られるものとなっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるレイアウト設計方法を生産ライ
ン全体でのレイアウト設計方法として説明する際での、
その方法に係る一例での処理アルゴリズムを示す図、第
２図は、その処理で使用される設備データを説明するた
めの図、第３図は、同じくその処理で使用される工程順
序データを説明するための図、第４図は、設備データの
一部を構成する配置上でのカテゴリー区分を説明するた
めの図、第５図は、多数の設備についての従来技術に係
る設備間近接性データを示す図、第６図は、工程各々に
要求される処理能力に対する設備の組合せとしての設備
群を説明するための図、第７図は、本発明に係るレイア
ウト設計支援装置の概要構成を示す図、第８図は、その
構成における表示部での表示画面を示す図である。 １……表示部、２……ライトペン、３……キーボード、
４……データ記録部、５……データ処理部、６……レイ
アウト表示部、７……作業選択部、８……レイアウト評
価値表示部、９……未配置設備表示部

フロントページの続き (72)発明者 川路 博之 山梨県中巨摩郡竜王町西八幡 株式会社 日立製作所甲府工場内 (56)参考文献 特開 平１−234979（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−33680（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−249235（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−188281（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−121972（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 17/50 634 G06F 17/50 680 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】異なる機能を有する複数の設備のレイアウ
   トを設計する方法であって、異なる機能を有する複数の
   設備の情報とレイアウトの条件の情報とに基づいて前記
   異なる機能を有する複数の設備の組合わせを選定し、該
   組合わせを選定した前記異なる機能を有する複数の設備
   のレイアウトを選定し、該選定したレイアウトと該レイ
   アウトの評価に関する情報とを同じ画面上に表示するこ
   とを特徴とするレイアウト設計方法。
2. 【請求項２】前記異なる機能を有する複数の設備の組合
   わせを選定することと、該組合わせを選定した前記異な
   る機能を有する複数の設備のレイアウトを選定すること
   とを、順次繰り返して行うことを特徴とする請求項１記
   載のレイアウト設計方法。
3. 【請求項３】前記レイアウトの評価に関する情報とし
   て、該レイアウトを構成する前記異なる機能を有する複
   数の設備への投資額の評価に関する情報を含んでいるこ
   とを特徴とする請求項１記載のレイアウト設計方法。