JP5117176B2 - 生産スケジュール作成装置及び生産スケジュール作成プログラム - Google Patents

Description

本発明は、複数の注文の製品を製造するための複数の工程のうち、少くとも１つ以上の工程について並列して稼働可能な複数の設備を備えた当該工程における製造スケジュールを作成する生産スケジュール作成装置及びそのプログラムに関する。

従来、多工程からなる生産ラインであって、複数種類の製品を生産する際に、ある工程でロットまとめを行うことが可能にされた生産ラインが知られている。特許文献１には、この種の生産ラインにおいて、ロットまとめが可能な設備での生産工程に対するスケジュールの修正方法が提案されている。

特許文献１によれば、まず、所定の方法で作成されたワーク単位の初期スケジュールに対して、ロット単位のスケジュールへの変換が行われ、変換後のロット単位レベルのガントチャートがモニタに表示される。ユーザは、このロット単位レベルのスケジュールに基づくガントチャート上で、マウスやキーボードを利用してスケジュールの所要の部分に対して変更を指示する。この指示を受けて、ロット単位での作業時間や作業順序が変更されることになる。そして、ロット単位レベルのスケジュール変更結果と、ロットに含まれるワークの情報（前後工程の開始、終了時刻）をもとに、スケジュール全体の修正が行われる。例えば、前後工程との間で時間方向での逆行が生じないように作業開始時刻が調整される。そして、修正結果が再度、ロット単位のスケジュールとして表示される。この方法により、製造側の制約条件であるロット（ここでは、１個流しの設備で連続して同種の処理を行うワークの集団をいう。）という単位を保持しながら、容易にスケジュールの修正ができる。
特開２００５−１９０２４１号公報

しかしながら、特許文献１の方法によれば、修正の対象となる工程が並列のバッチ処理を可能とする複数の設備を備えた工程である場合、ガントチャート上でロット（１回のバッチ処理に対応するもの）を移動させてスケジュール修正を行う際に、以下の問題が生じることがある。すなわち、前記工程を構成する複数の設備に容量制約（１回で処理できる数量の上限）の異なる設備がある場合、設備間でのロット移動の前後で容量制約が異なる状況が発生し得る。例えば、容量の大きな設備から容量の小さい設備にロットを移動させようとすると、移動後のロットが移動先設備のバッチ処理容量を超えるという制約違反が発生するが、これに対する対策が考慮されていない。一方、容量の小さい設備から容量の大きい設備に移動させる場合、移動後のロットに容量制約に対して大きな空きが発生して、処理効率を低下させる可能性がある。

なお、以下では、１個流しの設備で連続して同種の処理を行うワークの集団をロットとして扱って説明したが、複数のワークをまとめて（１つのロットを）同種の複数の設備で同時に処理する「バッチ処理」工程においては、１つのロットを１つのチャージとして表現している。

本発明は、上記問題を解決するためのもので、スケジュール修正の対象とする工程が並列のバッチ処理工程である場合に当該工程内でのチャージの移動を可及的に許容するようにし、容量制約の中で移動先でのチャージ作成処理を実行させてスケジュールの適正な修正を可能とする生産スケジュール作成装置及びそのプログラムを提供することを目的とするものである。

請求項１記載の発明は、複数の注文の製品を製造するための複数の工程のうち、少くとも１つ以上の工程について並列して稼働可能な同種の複数の設備を備えた当該工程における生産スケジュールを作成する生産スケジュール作成装置において、前記複数の設備のそれぞれの、１回のバッチ処理でまとめて処理可能なワークの量を示す処理能力を記憶する処理能力記憶手段と、各注文における当該工程でのワークを前記処理能力の制約の中で設備毎の１又は複数のバッチ処理のいずれかに振り分けることで特定されるロットを示すチャージとして設備毎にガントチャートとしてモニタ上に表示する表示手段と、ある設備のガントチャート上の１つのチャージをスケジュール修正のために他の設備のガントチャート上にモニタ上で移動させる指示を行う操作手段と、移動先のガントチャート上の時間軸において、前記操作手段で移動させたチャージが示すロットが移動先の設備の前記処理能力を超えるか否かを判断し、超える場合には、前記移動させたチャージを分割して、１ロットが移動先の設備の前記処理能力の制約に収まるような複数の新たなロットを作成し、越えない場合には、前記移動させたチャージが示すロットと移動位置の前後のいずれものチャージが示すロットとを合わせたワークの量が、移動先の設備の前記処理能力の範囲内であるときは、前記移動位置の前のチャージが示すロットに、前記移動させたチャージが示すロットを統合して１つの新たなロットを作成し、前記移動させたチャージが示すロットと移動位置の前後のいずれか一方にあるチャージが示すロットとを合わせたワークの量が、移動先の設備の前記処理能力の範囲内であるときは、そのいずれか一方のチャージが示すロットに、前記移動させたチャージが示すロットを統合して１つの新たなロットを作成するチャージ作成手段と、前記チャージ作成手段で作成された新たなロットを示すチャージを、移動先のガントチャート上に展開するチャージ追加手段と、展開後のチャージに基づいて当該工程における生産スケジュールを修正するスケジュール修正部と、修正された生産スケジュールをスケジュール記憶部に更新するスケジュール更新手段とを備え、更新後の設備毎のガントチャートを前記モニタ上に表示させるようにしたことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、複数の注文の製品を製造するための複数の工程のうち、少くとも１つ以上の工程について並列して稼働可能な同種の複数の設備を備えた当該工程における生産スケジュールをコンピュータによって作成する生産スケジュール作成プログラムにおいて、前記コンピュータを、前記複数の設備のそれぞれの、１回のバッチ処理でまとめて処理可能なワークの量を示す処理能力を記憶する処理能力記憶手段と、各注文における当該工程でのワークを前記処理能力の制約の中で設備毎の１又は複数のバッチ処理のいずれかに振り分けることで特定されるロットをチャージとして設備毎にガントチャートとしてモニタ上に表示する表示手段と、ある設備のガントチャート上の１つのチャージをスケジュール修正のために他の設備のガントチャート上にモニタ上で移動させる指示を行う操作手段と、移動先のガントチャート上の時間軸において、前記操作手段で移動させたチャージが示すロットが移動先の設備の前記処理能力を超えるか否かを判断し、超える場合には、前記移動させたチャージを分割して、１ロットが移動先の設備の前記処理能力の制約に収まるような複数の新たなロットを作成し、越えない場合には、前記移動させたチャージが示すロットと移動位置の前後のいずれものチャージが示すロットとを合わせたワークの量が、移動先の設備の前記処理能力の範囲内であるときは、前記移動位置の前のチャージが示すロットに、前記移動させたチャージが示すロットを統合して１つの新たなロットを作成し、前記移動させたチャージが示すロットと移動位置の前後のいずれか一方にあるチャージが示すロットとを合わせたワークの量が、移動先の設備の前記処理能力の範囲内であるときは、そのいずれか一方のチャージが示すロットに、前記移動させたチャージが示すロットを統合して１つの新たなロットを作成するチャージ作成手段と、前記チャージ作成手段で作成された新たなロットを示すチャージを移動先のガントチャート上に展開するチャージ追加手段と、展開後のチャージに基づいて当該工程における生産スケジュールを修正するスケジュール修正部と、修正された生産スケジュールをスケジュール記憶部に更新するスケジュール更新手段として機能させ、更新後の設備毎のガントチャートを前記モニタ上に表示させるようにしたことを特徴とするものである。

これらの構成によれば、複数の設備のそれぞれの１回のバッチ処理当たりの容量制約等の処理能力が処理能力記憶手段に記憶されており、各注文における当該工程でのワークを前記処理能力の制約の中で設備毎の１又は複数のバッチ処理のいずれかに振り分けることで特定されるロットがチャージとして設備毎にガントチャートとしてモニタ上に表示される。

モニタ画面に対し、操作手段によって、ある設備のガントチャート上の１つのチャージをスケジュール修正のために他の設備のガントチャート上にモニタ上で移動させる指示が行われ、チャージ分割手段によって、移動先のガントチャート上で移動させたチャージが移動先の設備の前記処理能力を超えるかどうが判断され、超える場合に、処理能力の制約に収まるように所要数のチャージへの分割が行われる。分割された所要数のチャージは、チャージ追加手段によって移動先のガントチャート上に展開され、スケジュール修正部によって、展開後のチャージに基づいて当該工程における生産スケジュールが修正される。そして、スケジュール更新手段によって、修正された生産スケジュールがスケジュール記憶部に更新され、更新後の設備毎のガントチャートが前記モニタ上に表示される。

従って、スケジュール修正の対象とする工程が並列のバッチ処理工程である場合に当該工程内でのチャージの設備間での移動によって容量制約違反となる場合でも、所要数へのチャージの分割を行うことで、移動先へのチャージの移動を許容することができ、スケジュールの適正な修正が可能となる。

また、複数の設備のそれぞれの１回のバッチ処理当たりの容量制約等の処理能力が処理能力記憶手段に記憶されており、各注文における当該工程でのワークを前記処理能力の制約の中で設備毎の１又は複数のバッチ処理のいずれかに振り分けることで特定されるロットがチャージとして設備毎にガントチャートとしてモニタ上に表示される。

モニタ画面に対し、操作手段によって、ある設備のガントチャート上の１つのチャージをスケジュール修正のために他の設備のガントチャート上にモニタ上で移動させる指示が行われ、チャージ統合手段によって、移動先のガントチャート上で移動位置にあるチャージと移動させたチャージとを合わせたタスク量が移動先の設備の前記処理能力の範囲内かどうか判断され、範囲内である場合に、前記移動位置にあるチャージとの統合が行われる。スケジュール修正部によって、統合後のチャージに基づいて当該工程における生産スケジュールが修正される。そして、スケジュール更新手段によって、修正された生産スケジュールがスケジュール記憶部に更新され、更新後の設備毎のガントチャートが前記モニタ上に表示される。

従って、スケジュール修正の対象とする工程が並列のバッチ処理工程である場合に当該工程内でのチャージの設備間での移動によって、移動先のチャージに容量の空きがある場合に、処理能力の制約内で両チャージを可及的に統合させて生産性の低下を抑制することで、移動先へのチャージの移動を許容することができ、スケジュールの適正な修正が可能となる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の生産スケジュール作成装置において、前記処理能力記憶手段は、複数の設備の各処理能力として１回のバッチ処理加工が可能な最大ワーク量が設定されているものであることを特徴とする。この構成によれば、設備の最大効率での稼働が実現され、生産効率の向上が図れる。

本発明によれば、スケジュール修正の対象とする工程が並列のバッチ処理工程である場合に当該工程内でのチャージの移動を可及的に許容するようにし、容量制約の中で移動先でのチャージ作成処理を実行させてスケジュールを適正に修正することが可能となる。

そして、請求項１，３記載の発明によれば、スケジュール修正の対象とする工程が並列のバッチ処理工程である場合に当該工程内でのチャージの設備間での移動によって容量制約違反となる場合でも、所要数へのチャージの分割を行うことで、移動先へのチャージの移動を許容することができ、スケジュールを適正に修正することができる。

また、スケジュール修正の対象とする工程が並列のバッチ処理工程である場合に当該工程内でのチャージの設備間での移動によって、移動先のチャージに容量の空きがある場合に、処理能力の制約内で両チャージを可及的に統合させて生産性の低下を抑制することで、移動先へのチャージの移動を許容することができ、スケジュールを適正に修正することができる。

請求項２記載の発明によれば、設備の最大効率での稼働が実現され、生産効率の向上が
図れる。

図１は、本発明が適用される生産スケジュール作成装置の一実施形態を示す構成図である。生産スケジュール作成装置１は、初期スケジュール作成部１０、スケジュールデータ記憶部１１、容量制約マスタ部１２、及び後述するチャージの分割、統合処理を行う各構成部との間でデータ交換を行うための基礎データ用入出力インターフェース１３を備えている。

初期スケジュール作成部１０は、注文情報、工程情報を基に、所定のスケジュール作成手法に基づくプログラムを利用して、注文と工程の組み合わせであるタスクの割付時間（処理開始時刻及び処理終了時刻）の初期計画を決定するためのものである。注文製品は図略の生産ラインを経て製造される。生産ラインは、複数のそれぞれ異なる工程を行う設備から構成されている。

スケジュールの作成手法としては、ＳＡ（Simulated Annealing）法、ＧＡ（Genetic Algorithm）法、ＭＬＳ（Multi Start Local Search）法等の組み合わせ最適化アルゴリズムが採用可能である。これらの内容は公知であるので、以下簡単に触れておく。ＳＡ法は、スケジュールを、ジョブが処理される設備の組み合わせと処理される順序の組み合わせ、各ジョブの処理開始時刻、処理終了時刻によって表現するものである。この方法は、前記組み合わせをランダムで作成したものを出発点として、組み合わせの一部を変更し、この変更したものの評価を繰り返す事により、より良い組み合わせ、すなわちスケジュールを探索する。通常は、スケジュールの評価を行った際、より良いスケジュールが発見された場合のみスケジュールを更新する。しかし、本手法では探索したスケジュールが暫定的な解に対して悪い場合でもスケジュールを更新する確率を制御し、改悪を許すようにしている。ＧＡ法は、スケジュールを、ジョブが処理される設備の組合せと処理される順序の組み合わせ、各ジョブの処理開始時刻、処理終了時刻によって表現するものである。この方法は、まず母集団と呼ばれる一定数の解すなわちスケジュールからなる集合を作成し、それぞれの評価を行う。その後、良い評価を得た２つのスケジュールをランダムに選び、それぞれのスケジュールの一部を交換する事により、新しいスケジュールを作成する。これを繰り替えし、一定数のスケジュールを作成し、母集団を更新する。これらの処理を繰り替えし行い、集団としてよりスケジュールを作成していく部分が特徴である。ＭＬＳ法は、スケジュールを、ジョブが処理される設備の組合せと処理される順序の組み合わせ、各ジョブの処理開始時刻、処理終了時刻によって表現するものである。この方法は、前記組合せをランダムで作成したもの出発点として、組み合わせの一部を変更し、変更したものの評価を繰り返すことにより、より良い組み合わせ、すなわちスケジュールを探索する。スケジュールの評価を行った際、より良いスケジュールが発見された場合のみスケジュールを更新し、より良いスケジュールが発見されなかった場合は一旦そこで終了し、暫定解を保管しておく。その後、一定時間、出発点を変更し、同様の処理を繰り返し行う。一定時間経過後、保管された暫定解群の中で、最も良いものを選択する。

作成されたスケジュールは表示装置（モニタ）１６に一般的なガントチャートとして表示される。ガントチャートは、後述するガントチャート作成部１４でガントチャート作成プログラムに従って作成される。そして、作成されたガントチャートは表示用出力インターフェース１５を経て表示装置１６（の表示用メモリ）に出力されるようになっている。

スケジュールデータ記憶部１１は、初期スケジュール作成部１０で作成された初期スケジュールの情報や注文情報を記憶するものである。注文情報は、注文により生産するべき製品の情報（例えば製品番号、品種、重量、納期等）である。初期スケジュール情報としては、各設備での工程における、製品毎のタスク（ロットまとめ分も含む）の処理順序、処理開始時刻、処理終了時刻等が含まれる。また、生産ラインの少なくとも１つ以上の工程が同種の複数の設備を有し、互いに並列にバッチ処理が可能な態様にあっては、初期スケジュール情報に、これらの工程の各設備での処理内容も含まれる。この処理内容はとしては、当該工程を構成する各設備で処理するチャージの処理時間、処理開始時刻、処理終了時刻、各チャージの処理内容（例えば処理温度）、各チャージに含まれるワークの数量（例えば本数）が含まれる。

本実施の形態では、生産ラインとして、アルミ板の加工ラインを想定しており、この生産ラインは、「焼純」、「矯正（テンションレベラー）」、「洗浄」、「スリッター（条切り）」の４工程から構成されている。なお、本発明は、各工程で処理される材（ワーク）として、アルミの他、鉄鋼、銅などをワークとする生産ラインに対しても適用でき、それらの圧延加工工程におけるスラブや圧延コイルの製造のための工程の設備であってもよい。そして、並列にバッチ処理が可能な工程として、本実施形態では、「焼純」という熱処理工程（圧延加工工程）を想定している。

容量制約マスタ部１２は、並列のバッチ処理工程の各設備（炉）に関する制約情報（制約条件）が格納されるメモリ部である。制約情報としては、炉毎の１回のチャージとして処理可能なワークの最大ワーク数量（処理能力情報）である。

図２は、並列のバッチ処理が可能な熱処理工程の各設備について説明するための説明図である。図２に示すように、熱処理工程では、ここでは１号炉から４号炉の４機の炉が設備として備えられており、互いに並列なバッチ処理を可能とするものである。各炉は、温度調整により所望する温度での熱処理を可能とするものである。各炉では熱処理温度の等しいワークをまとめて（チャージとして）処理するものであり、図２では、例えば、１号炉が４００℃、２号炉が４５０℃、３号炉が６００℃、４号炉が５００℃で同時処理が可能な態様を示している。なお、熱処理温度は調整可能であるから、同じ炉での異なるチャージ毎に異なる熱処理温度が設定され得る。

各炉の処理能力、すなわち１回のチャージで同時に処理可能なワークの容量には上限（制約）があり、ここでは、１号炉が最大６個、２号炉が最大４個、３号炉が最大４個、４号炉が最大２個としている。図２では、一般性を持たせる目的で、各炉の制約に一致するものと異なるものとが混在する態様としているが、全て一致し、あるいは全て異なる態様でもよい。また、各炉の処理時間は、炉毎に予め設定されており、スケジュールデータ記憶部１１に格納されている。

生産スケジュール作成装置１は、さらに、操作部１７、操作情報入力インターフェース１８、チャージ移動情報取得部１９、チャージ分割・統合判断部２０、チャージ追加・統合部２１、チャージサイズ計算部２２、スケジュール修正部２３及びスケジュールデータ更新部２４を備えている。なお、図には示していないが、初期スケジュールの作成、修正、チャージの移動、修正（分割、統合等）に関するプログラム等、さらにプログラム実行に必要な初期情報は図略のＲＯＭ等に予め格納しておいてもよいが、必要に応じて外部記憶媒体から図略のＲＯＭに取り込む態様でもよい。生産スケジュール作成装置１の各演算実行部分はコンピュータで構成されており、前記プログラムを実行することで、それぞれ初期の処理を達成するようになっている。

操作部１７は、マウスやキーボードから構成され、スケジュール作成に必要な種々のデータの入力、及び作成されたガントチャートに対するスケジュールの修正を指示するために利用されるものである。操作部１７は、マウスやキーボードに限定されず、表示装置１６の表示面に積層された、押圧を感知する公知の透明タッチパネル（感圧センサ）であってもよい。表示装置１６上の各画像の表示座標と、タッチパネルの押圧座標とを予め関連付けておくことで、何れの画像が押圧により指示されたかが検出でき、また押圧位置を継続検知することでドラッグ状態及び位置を追尾検知することも可能である。操作情報入力インターフェース１８は、操作部１７からの操作信号を処理可能な信号形態に変えてチャージ移動情報取得部１９に出力するものである。なお、操作部１７によるガントチャート上での位置移動の指定は、一般的なガントチャートの各工程の時間軸方向への移動の指示の他、表示された各工程のうち並列のバッチ処理工程の表示領域内での異なる設備間でのチャージの移動指示、乃至は操作部１７の操作を受けて並列のバッチ処理工程のみの表示画面に切り替えた画面上での異なる設備間でのチャージの移動指示を含むものである。

チャージ移動情報取得部１９は、操作部１７によるチャージの移動指示、すなわちガントチャート上で異なる設備間でのチャージの移動情報（移動元位置、移動先位置）を入手するものである。

図４は、並列のバッチ処理工程のガントチャートの一例を示すものである。この図４を用いてチャージの移動について説明する。図４は、並列のバッチ処理工程の一例である熱処理工程を示す表示画面例である。このガントチャートは、横軸に時間軸を、縦軸に設備である１号炉〜４号炉が割り当てられている。図４では、１号炉でチャージNo.１〜チャージNo.３が、２号炉でチャージNo.４〜チャージNo.７が、３号炉でチャージNo.８〜チャージNo.１２が、４号炉でチャージNo.１３〜チャージNo.１７がそれぞれ熱処理されるように振り分けられている。各チャージを表示する所要形状、例えば四角形の枠Ｗ内の表記は、チャージ番号、処理温度、及び括弧内のワーク数を意味している。横軸は、縦線の間隔が所定の時間間隔、例えば１時間に設定されている。例えば、チャージNo.１では６個のワークがまとめられており、処理温度５００℃、処理時間８時間である。なお、連続するチャージの処理間には所定時間、ここでは説明の便宜上、１時間の準備時間が一律に設けられている。そして、操作部１７によって移動したいチャージの枠Ｗを指定し、そのまま移動したい位置までドラッグして、指定を解除することで、移動元のチャージを移動先に移動することができる。操作部１７からのチャージ指定、ドラッグ、指定解除に関する信号は操作情報入力インターフェース１８を経て、操作情報としてチャージ移動情報取得部１９に導かれる。チャージの移動及び移動に伴う処理については、図５以降において詳細に説明する。

チャージ移動情報取得部１９は、操作情報入力インターフェース１８からの操作情報から、チャージの移動情報を検出するもので、移動させるチャージの識別情報ＩＤ（チャージ番号）、移動先の炉の識別情報ＩＤ（炉番号）及び移動先での処理順序情報（移動先にある元々のチャージとの位置関係）が含まれる。例えば、図５の例で示すと、移動させるチャージ番号はNo.９、移動先の炉の番号は１号炉、移動先での処理順序は４番目である。

チャージ分割・統合判断部２０は、チャージ移動情報取得部１９で取得された移動先の炉番号を取り込むと共に、容量制約である１チャージ当たりの最大ワーク数を容量制約マスタ部１２より取得する。また、チャージ分割・統合判断部２０は、取得した情報から、移動先の炉の容量制約と、移動させるチャージに含まれるワーク数との大小比較を行い、移動先の炉の容量制約よりも移動させるチャージに含まれるワーク数が大きい場合には、容量制約違反として、チャージの分割が必要と判断し、逆の場合は、チャージの分割不要と判断するものである。例えば、図５において、矢印は、チャージNo.６を１号炉の処理順４番目に移動指示した状態を示している、この図５では、移動先の１号炉の容量制約は６本であり、移動させるチャージNo.６のワーク数は４本であるため、チャージの分割は不要と判断される。

チャージ追加・統合部２１は、移動先の炉の容量制約に対して、移動させるチャージに含まれるワーク数が小さい（容量制約違反でないと判断された）場合に、移動先の処理順序からその前後に元々あるチャージの情報を参照し、これらのチャージとの統合が可能かどうかを判断するものである。統合の判断対象となるチャージは、移動させるチャージの枠Ｗが、時間軸方向に連続する２つのチャージの枠Ｗの両方に重なる場合には、予め定めた順で、例えば時間方向の前側（より過去の方向）のチャージ及び前側のチャージが統合不可と判断された場合には後側（より将来の方向）のチャージである。また、図５のように、移動先に以降のチャージが存在しない場合には、最後のチャージとの統合判断を行うようにして、可及的に統合を行うことで、生産効率のアップを図っている。なお、移動すべきチャージを示す枠Ｗが移動先のチャージの１つの枠Ｗの表示領域内に含まれ、あるいはほぼ重なる場合（両方の枠Ｗの中心が略一致するような場合）には、統合判断については、当該チャージのみを対象としてもよい。統合不可と判断された場合、移動すべきチャージは、基本的には、２つのチャージの枠Ｗに重なっている場合にはそれらの間に割り込み、１つのチャージの枠と実質重なっている場合には時間軸方向のすぐ後側に挿入される。挿入されたチャージの後側に位置する元々のチャージは時間軸方向の後方へ、その分、移動処理される。

また、統合とは、移動先のチャージを移動されるチャージのワークとして移し替えることをいう。統合のための条件は、処理条件、ここでは熱処理の温度が同一であること、かつ統合後のワーク本数が容量制約を満たすことである。図５で説明すると、チャージNo.９とチャージNo.３とは処理温度がいずれも４００℃であり、温度条件は満たしている。また、チャージNo.９のワーク数は４本であり、１号炉の容量制約であるワーク数６本未満であるので、チャージ分割・統合判断部２０は、統合の可能性ありと判断する。しかし、チャージNo.３には既にワーク数が６本含まれているので、両チャージのワーク本数を加算すると、１０本となり容量制約違反となる。そこで、チャージ分割・統合判断部２０は、チャージNo.９をチャージNo.３に統合させることはできないと判断する。

図５において、分割及び統合のいずれも不要な場合には、チャージ追加・統合部２１は、図６に示すように、チャージNo.９を１号炉のチャージNo.３の後側に配置し、一方、３号炉では、チャージNo.９が抜けた域に、後側のチャージNo.１０〜チャージNo.１２を前側に詰めるようにする。

チャージサイズ計算部２２は、チャージ追加・統合部２１で新規に作成したチャージに対するチャージサイズ、すなわち各チャージに割り当てるワーク数の計算を行うものである。

スケジュール修正部２３は、チャージ移動後の炉と処理順、及びチャージの分割あるいは統合があった場合も含めて、この結果をもとにスケジュール全体を修正し、その修正結果をガントチャート作成部１４に出力するものである。またスケジュール修正部２３は、処理時間についても、図６の例に示すように、チャージNo.９の処理時間を３号炉のときの７時間から、１号炉での処理する際の時間である９時間に変更設定する処理を行う。

スケジュールデータ更新部２４は、スケジュール修正部２３によって修正されたスケジュールを、スケジュールデータ記憶部１１に更新させるものである。

次に、図７、図８を用いて、チャージの分割処理について説明する。図７は、１号炉のチャージNo.３を４号炉のチャージNo.１５とチャージNo.１６の間に移動させる指示を行っている状態を示すものである。図８は、チャージNo.３の移動先での分割処理及び移動元での前詰め処理を示すものである。

この場合、チャージ移動情報取得部１９は、移動させるチャージ番号としてNo.３を、移動先の炉の番号として４号炉を、移動先での処理順序として４番目を取得する。

チャージ分割・統合判断部２０は、前述したように、移動先の炉の容量制約と移動させるチャージに含まれるワーク数との大小比較を行い、移動先の炉の容量制約よりも移動させるチャージに含まれるワーク数が大きい場合には容量制約違反として、チャージの分割が必要と判断し、逆の場合はチャージの分割不要と判断するものである。例えば、図７では、移動先の４号炉の容量制約は２本であり、これに対し、移動させるチャージNo.３のワーク数は６本であるため、チャージ分割・統合判断部２０は、チャージの分割が必要と判断する。

チャージ追加・統合部２１は、図７の場合に、チャージ分割・統合判断部２０から分割が必要との判断結果を受信すると、移動させるチャージのワーク数を移動先の炉の容量制約で除算して小数点以下を切り上げた数を取得する。チャージ追加・統合部２１は、計算結果を分割後のチャージ数として扱い、新規のチャージを作成するものである。

図７の例では、値３（＝６÷２）と割り切れ、新たなチャージはいずれも処理温度４００℃、処理時間５時間のチャージNo.３１〜No.３３として作成される。また、チャージの処理順序は、新たなチャージの番号の順となるようにされる。

チャージサイズ計算部２２は、前述したようにチャージ追加・統合部２１で新規に作成した（すなわち分割により新たに作成された）チャージに対するチャージサイズ、すなわち各チャージに割り当てるワーク数を算出するべく、所定の計算を行うものである。チャージサイズ計算部２２による計算方法としては以下の方法が考えられる。例えば、新たに作成したチャージのうち、最も早い処理順のチャージに、その容量制約に達するまでワーク数を割り当て、更に次の順番のチャージに容量制約に達するまでワーク数を割り当てる処理を割り当てたワーク数が元のワーク数と同じになるまで繰り返す方法である。この方法では、最後のチャージに空きが生じることがあるが、処理時間として抑制できる。また、他の方法としては、新たに作成したチャージの処理順が早い順にワークを１本ずつ割り当てることを、割り当てたワーク数が元のワーク数に達するまで繰り返す方法である。この方法では、全てのチャージへのワークの割り当てが平均化できる。図８の例では、分割されたチャージNo.３１〜No.３３には、それぞれ２本ずつのワークが設定される。

スケジュール修正部２３は、チャージ移動後の炉と処理順、及びチャージの分割の結果をもとにスケジュール全体を修正し、ガントチャート作成部１４に出力するものである。図８の例では、チャージNo.３１〜No.３３が作成され、それぞれワークが２本ずつ設定され、それぞれ処理時間が５時間に設定されると共に、スケジュール修正部２３によってチャージNo.１６，No.１７がチャージチャージNo.３１〜No.３３の割り込みにより後側に移動させられ、チャージNo.９がチャージNo.３の受けた域に前詰めさせられている。そして、修正後のスケジュール結果はスケジュールデータ更新部２４によって、スケジュールデータ記憶部１１に更新される。

このように、並列のバッチ処理工程において、容量制約が大きな設備から容量制約の少ない設備へチャージを移動させた場合に発生する制約違反を、チャージを分割することにより実行可能なスケジュールに変換することができる。

次に、図９、図１０を用いて、チャージの分割処理について説明する。図９は、４号炉のチャージNo.１５を３号炉のチャージNo.１０とチャージNo.１１の間に移動させる指示を行っている状態を示すものである。図１０は、チャージNo.１５の移動先でチャージNo.１１を統合する処理を示すものである。

この場合、チャージ移動情報取得部１９は、移動させるチャージ番号としてNo.１５を、移動先の炉の番号として３号炉を、移動先での処理順序として３番目（チャージNo.１０の後ろ）を取得する。

チャージ分割・統合判断部２０は、前述したように、移動先の炉の容量制約と移動させるチャージに含まれるワーク数との大小比較から、チャージの分割の要否を判断する。例えば、図９では、移動先の３号炉の容量制約は４本であり、移動させるチャージNo.１５のワーク数は２本であるため、チャージ分割・統合判断部２０は、チャージの分割は必要なしと判断する。

チャージ追加・統合部２１は、図９の場合のようにチャージ分割・統合判断部２０から分割不要との判断結果を受信すると、移動先の炉の容量制約に対して、移動されるチャージに含まれるワーク本数が少ないかどうかを判断し、少ない場合には、移動先の処理順序からその前後のチャージの情報を参照し、チャージの統合ができるかどうかの判断を行うものである。統合条件は、処理条件（ここでは処理温度）が同一、かつ統合後のワーク本数が容量制約を満たすことである。図９の例では、移動させるチャージNo.１５のワーク本数（２本）が移動先の３号炉の容量制約（４本）より小さいため、統合できる可能性がある。移動先の炉での順番が３番目となるチャージNo.１１について確かめると、熱処理温度が４５０℃であり、チャージNo.１５と同じであり、温度条件を満たしている。また、統合後のワーク本数は４本（＝２＋２）となり、３号炉の容量制約と同じすなわち容量制約以下を満たしている。一方、移動先の炉での順番が２番目となるチャージNo.１０は、熱処理温度６００℃、ワーク本数４本であるから、上記のいずれの条件も満たすことはできない。以上より、チャージNo.１５をチャージNo.１１と統合すると判断する。

なお、移動先での前後のチャージ（ここではチャージNo.１０とチャージNo.１１）がいずれも上記の条件を満たす場合には、前後どちらのチャージとも統合可能となるが、この場合、チャージ追加・統合部２１は以下の基準で優先順位を決定するようにしている。すなわち、ワーク本数が少ない方のチャージに統合する。この場合、チャージ内のワーク本数を平準化できるので、後工程へのワークの供給を平準化できるという利点がある。あるいは、チャージ本数が多いチャージに統合する。この場合、ワーク本数が少ないチャージを敢えて残すことで、残したチャージと他のチャージとの統合の可能性が高まり、全体の生産性向上が期待できる。あるいは、処理順序が早いほうのチャージに統合する。この場合、より早く多量の処理を行うことができる。

チャージサイズ計算部２２は、チャージ追加・統合部２１で統合されたチャージに対するチャージサイズ（割り当てるワークの本数）の計算を行うものである。すなわち、統合前のチャージサイズの合計を設定する。図９の場合には、４本（＝２＋２）となる。

スケジュール修正部２３は、チャージ移動後の炉と処理順、及びチャージの統合の結果をもとにスケジュール全体を修正し、その結果をガントチャート作成部１４に出力するものである。図１０の例では、チャージNo.１５のワーク本数が４本に増やされ、チャージNo.１１が削除される。また、チャージNo.１５の処理時間が６時間から７時間に変更される。さらに、チャージNo.３１，No.３２，No.３３，No.１６，No.１７がチャージNo.１５の抜けた隙間に前詰めされる。

そして、修正後のスケジュール結果はスケジュールデータ更新部２４によって、スケジュールデータ記憶部１１に更新される。

このように、設備の容量制約に対して余裕のあるチャージ（図１０の例では、チャージNo.１１と移動後のチャージNo.１５）を別々のチャージとしてスケジュールせず、容量制約を満たす場合は、１つのチャージとして統合することで、生産性の高いスケジュール修正が可能となる。

図３は、生産スケジュール作成装置１が実行する、並列のバッチ処理工程に対するスケジュール修正処理のフローチャートである。図３において、先ず、スケジュールデータ記憶部１１、容量制約マスタ部１２に記憶されている処理のための基礎データ（スケジュール情報、容量制約情報）の読み込みが行われる（ステップＳ１）。次いで、チャージ移動情報取得部１９により、操作部１７からの位置情報の有無の検知が継続して行われ、位置情報の検知を受けると、移動させるチャージ番号、移動先の炉と処理順の情報が取得される（ステップＳ３）。この情報を受けると、チャージ分割・統合判断部２０によって以下の処理が行われる。すなわち、先ず、移動先設備での制約情報の取得が行われ（ステップＳ５）、これらの情報を利用してチャージの分割の可否が判断される（ステップＳ７）。チャージの分割が肯定されると、ステップＳ９に進み、チャージの分割が否定されると、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ９では、チャージ追加・統合部２１により新規チャージの作成が行われ、更にチャージサイズ計算部２２によりチャージサイズの計算が行われる（ステップＳ１５）。一方、ステップＳ１１では、チャージの統合の可否が判断され、肯定されると、チャージ追加・統合部２１により移動先のチャージとの統合処理が行われる（ステップＳ１３）。逆に、チャージの統合の可否が否定されると（ステップＳ１１でＮｏ）、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、スケジュール修正部２３によりスケジュールの修正（チャージ毎の開始、終了時刻）が行われ、スケジュールデータ更新部２４により、修正されたスケジュールデータがスケジュールデータ記憶部１１に更新される（ステップＳ１９）。更新後のスケジュールは表示装置１６に表示される。

次いで、スケジュールの修正操作が終了したかどうかの判断が行われ（ステップＳ２１）、肯定されば本処理フローを終了し、否定されればステップＳ３に戻る。なお、スケジュールの修正操作の終了の有無の判断は、画面上に終了ボタンが表示されており、この終了ボタンを押すことで、また、他の画面に切り替えられたことを検出して、終了と判断する態様でもよいし、ステップＳ１９の終了後、一定時間操作信号が検出されない場合に終了と判断する態様としてもよい。

なお、本実施形態では、対象をアルミ板や鋼板等の製造としたが、これに限定されず、複数の作業を経て製品が完成する製造ライン全般に適用可能であり、商品（中間品を含めてもよい）の組み立てラインにも適用可能である。

本発明が適用される生産スケジュール作成装置の一実施形態を示す構成図である。 並列のバッチ処理が可能な熱処理工程の各設備について説明するための説明図である。 生産スケジュール作成装置が実行する、並列のバッチ処理工程に対するスケジュール修正処理のフローチャートである。 並列のバッチ処理工程のガントチャートの一例を示すものである。 ガントチャート上でチャージNo.９を１号炉に移動させている指示を行っている状態の図である。 チャージNo.９を１号炉に移動させてスケジュール修正が行われた後のガントチャートの例を示すものである。 ガントチャート上でチャージNo.３を４号炉のチャージNo.１５とチャージNo.１６の間に移動させる指示を行っている状態を示す図である。 チャージNo.３の移動先での分割処理及び移動元での前詰め処理を行ってスケジュール修正が行われた後のガントチャートの例を示す図である。 ガントチャート上でチャージNo.１５を３号炉のチャージNo.１０とチャージNo.１１の間に移動させる指示を行っている状態を示す図である。 チャージNo.１５の移動先でチャージNo.１１を統合してスケジュール修正が行われた後のガントチャートの例を示す図である。

符号の説明

１ 生産スケジュール作成装置
１０ 初期スケジュール作成部
１１ スケジュールデータ記憶部
１２ 容量制約マスタ部
１３ 基礎データ用入出力インターフェース
１４ ガントチャート作成部
１５ 表示用出力インターフェース
１６ 表示装置
１７ 操作部
１８ 操作情報入力インターフェース
１９ チャージ移動情報取得部
２０ チャージ分割・統合判断部
２１ チャージ追加・統合部
２２ チャージサイズ計算部
２３ スケジュール修正部
２４ スケジュールデータ更新部
Ｗ 枠

Claims (3)

1. 複数の注文の製品を製造するための複数の工程のうち、少くとも１つ以上の工程について並列して稼働可能な同種の複数の設備を備えた当該工程における生産スケジュールを作成する生産スケジュール作成装置において、
   前記複数の設備のそれぞれの、１回のバッチ処理でまとめて処理可能なワークの量を示す処理能力を記憶する処理能力記憶手段と、
   各注文における当該工程でのワークを前記処理能力の制約の中で設備毎の１又は複数のバッチ処理のいずれかに振り分けることで特定されるロットを示すチャージとして設備毎にガントチャートとしてモニタ上に表示する表示手段と、
   ある設備のガントチャート上の１つのチャージをスケジュール修正のために他の設備のガントチャート上にモニタ上で移動させる指示を行う操作手段と、
   移動先のガントチャート上の時間軸において、前記操作手段で移動させたチャージが示すロットが移動先の設備の前記処理能力を超えるか否かを判断し、超える場合には、前記移動させたチャージを分割して、１ロットが移動先の設備の前記処理能力の制約に収まるような複数の新たなロットを作成し、越えない場合には、前記移動させたチャージが示すロットと移動位置の前後のいずれものチャージが示すロットとを合わせたワークの量が、移動先の設備の前記処理能力の範囲内であるときは、前記移動位置の前のチャージが示すロットに、前記移動させたチャージが示すロットを統合して１つの新たなロットを作成し、前記移動させたチャージが示すロットと移動位置の前後のいずれか一方にあるチャージが示すロットとを合わせたワークの量が、移動先の設備の前記処理能力の範囲内であるときは、そのいずれか一方のチャージが示すロットに、前記移動させたチャージが示すロットを統合して１つの新たなロットを作成するチャージ作成手段と、
   前記チャージ作成手段で作成された新たなロットを示すチャージを、移動先のガントチャート上に展開するチャージ追加手段と、
   展開後のチャージに基づいて当該工程における生産スケジュールを修正するスケジュール修正部と、
   修正された生産スケジュールをスケジュール記憶部に更新するスケジュール更新手段とを備え、
   更新後の設備毎のガントチャートを前記モニタ上に表示させるようにしたことを特徴とする生産スケジュール作成装置。
2. 前記処理能力記憶手段は、複数の設備の各処理能力として１回のバッチ処理加工が可能な最大ワーク量が設定されているものであることを特徴とする請求項１記載の生産スケジュール作成装置。
3. 複数の注文の製品を製造するための複数の工程のうち、少くとも１つ以上の工程について並列して稼働可能な同種の複数の設備を備えた当該工程における生産スケジュールをコンピュータによって作成する生産スケジュール作成プログラムにおいて、
   前記コンピュータを、
   前記複数の設備のそれぞれの、１回のバッチ処理でまとめて処理可能なワークの量を示す処理能力を記憶する処理能力記憶手段と、
   各注文における当該工程でのワークを前記処理能力の制約の中で設備毎の１又は複数のバッチ処理のいずれかに振り分けることで特定されるロットをチャージとして設備毎にガントチャートとしてモニタ上に表示する表示手段と、
   ある設備のガントチャート上の１つのチャージをスケジュール修正のために他の設備のガントチャート上にモニタ上で移動させる指示を行う操作手段と、
   移動先のガントチャート上の時間軸において、前記操作手段で移動させたチャージが示すロットが移動先の設備の前記処理能力を超えるか否かを判断し、超える場合には、前記移動させたチャージを分割して、１ロットが移動先の設備の前記処理能力の制約に収まるような複数の新たなロットを作成し、越えない場合には、前記移動させたチャージが示すロットと移動位置の前後のいずれものチャージが示すロットとを合わせたワークの量が、移動先の設備の前記処理能力の範囲内であるときは、前記移動位置の前のチャージが示すロットに、前記移動させたチャージが示すロットを統合して１つの新たなロットを作成し、前記移動させたチャージが示すロットと移動位置の前後のいずれか一方にあるチャージが示すロットとを合わせたワークの量が、移動先の設備の前記処理能力の範囲内であるときは、そのいずれか一方のチャージが示すロットに、前記移動させたチャージが示すロットを統合して１つの新たなロットを作成するチャージ作成手段と、
   前記チャージ作成手段で作成された新たなロットを示すチャージを移動先のガントチャート上に展開するチャージ追加手段と、
   展開後のチャージに基づいて当該工程における生産スケジュールを修正するスケジュール修正部と、
   修正された生産スケジュールをスケジュール記憶部に更新するスケジュール更新手段として機能させ、
   更新後の設備毎のガントチャートを前記モニタ上に表示させるようにしたことを特徴とする生産スケジュール作成プログラム。
   

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