JP5166345B2 - 生産計画作成装置、生産計画作成プログラム、及び、生産計画作成方法 - Google Patents

Description

本発明は、それぞれ１又は２以上の工程の組み合わせからなる製造ルートを経て生産される複数種類の製品についての生産計画を作成する生産計画作成装置、生産計画作成プログラム、及び、生産計画作成方法に関する。

鉄鋼、アルミ、銅等の原料の加工プロセスにおいては、１又は２以上の工程の組合せからなる製造ルートを経て、複数種類の製品を生産することが行われている（特許文献１参照）。ここで、製造ルートに含まれる各工程には１又は２以上の設備が対応付けられており、同様の処理を行う工程であっても使用する設備の違いによって異なる工程となり、これにより多様な製造ルートが存在することとなる。したがって、同じ種類の製品であっても、２以上の製造ルートを適用することができる場合が多い。

特許文献１では、上記のような多様な製造ルートの適用の自由度や、各種製品の需要の時期的な変動、設備能力等を考慮しつつ、製品の種類毎にどの時期に・どの製造ルートにより・どの程度の量の生産を行うかといった生産計画を、総利益や総生産量の最大化を観点として作成する技術が提案されている。

特開２００７−２６０４６号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、総利益や総生産量が最大化するような生産計画を行うことができるものの、総稼働設備数、各期の設備稼働率、人件費、保守費等の抑制すべき要素が考慮されていない。そのため、総利益や総生産量が大きくなったとしても、上記のような抑制要素の数値が大きくなることで、設備の稼働に必要な人件費、保守費等が増加するといった様々な不都合が生じ得る。

本発明の目的は、増進要素の比較的大きな数値によるメリットを得つつ、抑制要素の数値の増大に伴う様々な不都合を回避することができる生産計画作成装置、生産計画作成プログラム、及び、生産計画作成方法を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の第１観点によると、それぞれ１又は２以上の工程の組み合わせからなる製造ルートを経て生産される複数種類の製品についての生産計画を作成する生産計画作成装置において、前記生産計画において基本となる時間の単位である期に関する情報を記憶する期記憶手段と、前記複数種類の製品それぞれについての１以上の前記製造ルートに関する情報として、各製造ルートに含まれる工程毎の処理能力及び工程間リードタイムを記憶する製造ルート情報記憶手段と、前記期毎の、前記製造ルートの各工程で使用される設備に係る設備能力を記憶する設備能力記憶手段と、前記複数種類の製品それぞれについての、前記期毎の最小生産量及び最大生産量を記憶する生産量制約情報記憶手段と、前記製造ルートの各工程における前記期毎の設備負荷配分比率を、前記工程間リードタイムに基づいて計算する設備負荷配分比率計算手段と、前記複数種類の製品それぞれについての前記期毎の生産量が前記最小生産量以上前記最大生産量以下になるという生産量範囲制約、前記処理能力と前記設備負荷配分比率とにより算出される前記製造ルートの各工程における前記期毎の設備総負荷が前記設備能力を超えないという設備能力制約、及び、増進要素の数値が所定の下限値以上になるという増進要素下限制約を満たしつつ、抑制要素の数値が最小となるような、前記複数種類の製品それぞれについての前記製造ルートの各工程における前記期毎の生産量を決定する生産量決定手段とを備えたことを特徴とする生産計画作成装置が提供される。

本発明の第２観点によると、それぞれ１又は２以上の工程の組み合わせからなる製造ルートを経て生産される複数種類の製品についての生産計画を作成する生産計画作成プログラムにおいて、前記生産計画において基本となる時間の単位である期に関する情報を記憶する期記憶手段、前記複数種類の製品それぞれについての１以上の前記製造ルートに関する情報として、各製造ルートに含まれる工程毎の処理能力及び工程間リードタイムを記憶する製造ルート情報記憶手段、前記期毎の、前記製造ルートの各工程で使用される設備に係る設備能力を記憶する設備能力記憶手段、前記複数種類の製品それぞれについての、前記期毎の最小生産量及び最大生産量を記憶する生産量制約情報記憶手段、前記製造ルートの各工程における前記期毎の設備負荷配分比率を、前記工程間リードタイムに基づいて計算する設備負荷配分比率計算手段、並びに、前記複数種類の製品それぞれについての前記期毎の生産量が前記最小生産量以上前記最大生産量以下になるという生産量範囲制約、前記処理能力と前記設備負荷配分比率とにより算出される前記製造ルートの各工程における前記期毎の設備総負荷が前記設備能力を超えないという設備能力制約、及び、増進要素の数値が所定の下限値以上になるという増進要素下限制約を満たしつつ、抑制要素の数値が最小となるような、前記複数種類の製品それぞれについての前記製造ルートの各工程における前記期毎の生産量を決定する生産量決定手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする生産計画作成プログラムが提供される。

本発明の第３観点によると、コンピュータを用いて、それぞれ１又は２以上の工程の組み合わせからなる製造ルートを経て生産される複数種類の製品についての生産計画を作成する生産計画作成方法において、前記生産計画において基本となる時間の単位である期に関する情報を記憶する期記憶ステップ、前記複数種類の製品それぞれについての１以上の前記製造ルートに関する情報として、各製造ルートに含まれる工程毎の処理能力及び工程間リードタイムを記憶する製造ルート情報記憶ステップ、前記期毎の、前記製造ルートの各工程で使用される設備に係る設備能力を記憶する設備能力記憶ステップ、前記複数種類の製品それぞれについての、前記期毎の最小生産量及び最大生産量を記憶する生産量制約情報記憶ステップ、前記製造ルートの各工程における前記期毎の設備負荷配分比率を、前記工程間リードタイムに基づいて計算する設備負荷配分比率計算ステップ、並びに、前記複数種類の製品それぞれについての前記期毎の生産量が前記最小生産量以上前記最大生産量以下になるという生産量範囲制約、前記処理能力と前記設備負荷配分比率とにより算出される前記製造ルートの各工程における前記期毎の設備総負荷が前記設備能力を超えないという設備能力制約、及び、増進要素の数値が所定の下限値以上になるという増進要素下限制約を満たしつつ、抑制要素の数値が最小となるような、前記複数種類の製品それぞれについての前記製造ルートの各工程における前記期毎の生産量を決定する生産量決定ステップを前記コンピュータに実行させることを特徴とする生産計画作成方法が提供される。

上記第１〜第３観点によると、増進要素下限制約により増進要素の数値を所定の下限値以上に保ちつつ、抑制要素の数値が最小となるような各期の生産量を決定することができる。これにより、増進要素の比較的大きな数値によるメリットを得つつ、抑制要素の数値の増大に伴う様々な不都合（例えば、設備の稼働に必要な人件費、保守費等が増加するといった不都合）を回避することが可能となる。

ここで、「設備能力」とは、各設備において正味の処理に費やすことのできる時間に関する要素をいう。「処理能力」とは、各工程において処理可能な製品の重量に関する要素をいう。「設備総負荷」とは、各設備における正味の処理に費やされる時間の期毎の総和をいう。

本発明に係る生産計画作成装置は、前記生産量範囲制約及び前記設備能力制約を満たしつつ、前記増進要素の数値が最大となるような、前記複数種類の製品それぞれについての前記製造ルートの各工程における前記期毎の生産量を仮決定する生産量仮決定手段をさらに備え、前記生産量決定手段が、前記生産量仮決定手段による仮決定の後、当該仮決定に対応する前記増進要素の数値以下の数値を前記下限値として、前記生産量を決定してよい。この場合、生産量決定手段が、生産量仮決定手段の仮決定後、当該仮決定の結果（増進要素の最大値）を踏まえて決定を行う。したがって、例えば、仮決定に基づく増進要素の最大値と等しいかこれよりも若干小さい程度の、最大値に近い数値を下限値として設定することで、増進要素の比較的大きな数値によるメリットを十分に得ることができる。

本発明に係る生産計画作成装置において、前記生産量仮決定手段が、線形計画法により、前記生産量を仮決定してよい。この構成によると、たとえ製品や設備の種類が多い場合でも、効率よく高速に生産量決定に係る処理を行うことが可能である。

本発明に係る生産計画作成装置において、前記設備負荷配分比率計算手段が、前記製造ルートの各工程について、最終工程から当該工程までの前記工程間リードタイムの総和である製造リードタイム分だけ処理時間を過去方向に移動させ、当該移動後における前記処理時間の各期に含まれる長さに比例した設備負荷配分比率を計算してよい。この場合、製造ルートの各工程において製造リードタイム分だけ時間的に先行して処理が行われることを前提として、より現実的な設備負荷配分比率の値を算出することができる。また、製造リードタイムや期を変更した場合でも、比較的容易に生産量決定に係る処理を行うことが可能である。

本発明に係る生産計画作成装置は、前記複数種類の製品それぞれについての原料価格及び販売価格を記憶する原料価格・販売価格記憶手段と、前記製造ルートの各工程における発生コストに関する情報を記憶する発生コスト記憶手段とをさらに備え、前記増進要素が、前記原料価格、前記販売価格、及び前記発生コストに関する情報に基づいて算出される、総利益であってよい。ここで、「総利益」とは、全種類の製品ついての期毎の利益の総和をいう。この構成によると、同じ種類の製品について２以上の製造ルートを適用可能で且つ各種製品の原料価格や製造ルートの各工程における発生コストに関する情報が異なるといった複雑な条件下においても、全体としての利益が大きくなるように、生産計画を行うことができる。

本発明に係る生産計画作成装置において、前記増進要素が、総生産量であってよい。ここで、「総生産量」とは、全種類の製品ついての期毎の生産量の総和をいう。この構成によると、同じ種類の製品について２以上の製造ルートを適用可能で且つ製造ルートの各工程において使用される設備の種類が異なるといった複雑な条件下においても、全体としての生産量が大きくなるように、生産計画を行うことができる。また、例えば市場でシェアを確保したいという戦略的観点から、総生産量を重視した生産計画を行うことができる。

本発明に係る生産計画作成装置において、前記抑制要素が、総稼働設備数であってよい。ここで、「総稼働設備数」とは、期毎の稼動設備数の総和をいう。この構成によると、同じ種類の製品について２以上の製造ルートを適用可能で且つ製造ルートの各工程において使用される設備の種類が異なるといった複雑な条件下においても、総稼働設備数を抑制し、ひいては設備の稼働に必要な人件費、保守費等を抑制することができる。

前記総稼働設備数が、前記設備の優先度による所定の重みを付けて算出されてよい。この場合、設備の優先度を考慮した生産計画を行うことができる。

なお、本発明に係る生産計画作成プログラムは、コンピュータを本発明に係る生産計画作成装置として機能させるものであり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ（フレキシブルディスク）、ＭＯ等のリムーバブル型記録媒体やハードディスク等の固定型記録媒体に記録して配布可能である他、有線又は無線の電気通信手段によってインターネット等の通信ネットワークを介して配布可能である。

本発明によると、増進要素の比較的大きな数値によるメリットを得つつ、抑制要素の数値の増大に伴う様々な不都合（例えば、設備の稼働に必要な人件費、保守費等が増加するといった不都合）を回避することが可能となる。

本発明の一実施形態において対象とする、原料から製品出荷までの加工プロセスを示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る生産計画作成装置が実行する生産計画作成プログラムを示すフローチャートである。 設備負荷配分比率の具体的な計算例を説明するための説明図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一実施形態において対象とする、原料から製品出荷までの加工プロセスを示す説明図である。ここでは、Ｍ０１、Ｍ０２、Ｍ０３、Ｍ０４、Ｍ０５の５種類の設備が用意されており、各製造ルートに含まれる工程毎に使用される設備が異なる（表４参照）。製造途中の製品（即ち、中間製品）及び完成製品（以下、中間製品及び完成製品を「製品」と総称する。）は必要に応じてバッファに保管される。

表１は、製品の種類（品種）毎の、適用可能な製造ルート等を示すテーブルである。ここでは、Ａ０１〜Ａ０５の５種類の品種、Ｎｏ．１〜１５の１５の製造ルートが存在し、品種毎に３つの製造ルートが割り当てられている。例えば品種Ａ０３の製品においては、Ｎｏ．７，８，９の３つの製造ルートを適用可能である。また、当該テーブルには、品種毎の、販売単価（製品１トンあたりの販売価格）及び原料単価（原料１トンあたりの価格）が登録されている。

表２及び表３はそれぞれ、品種毎の１〜５月の各月の最小生産量及び最大生産量を示すテーブルである。最小生産量とは、生産すべき量の下限値であり、最大生産量とは、これ以上生産しても保管又は販売が不可能であるという生産量の上限値である。本実施形態の生産計画装置においては、後に詳述するように、各種製品の生産量が最小生産量以上最大生産量以下となるように決定される。

表４は、各製造ルートの詳細を示すテーブルである。Ｎｏ．１〜１５の各製造ルートにおいては、表４に示す第１〜第３工程をこの順に経て、各種製品が製造される。当該テーブルには、各製造ルートの工程毎に、使用される設備の種類（Ｍ０１〜Ｍ０５）、１時間に処理可能な製品の重量（処理能力）、設備の出側と入側とにおける製品重量比（工程歩留り）、１時間の処理に必要なコスト（変動費）、当該工程から次の工程まで（最終工程の場合は出荷まで）のリードタイム（工程間リードタイム）、及び、製造される製品の種類（品種：表１に対応）が登録されている。例えば、製造ルートＮｏ．１の第１工程では、品種Ａ０１の中間製品を製造するにあたり、設備Ｍ０１が使用され、１時間に２．０トン処理可能であり、１時間の処理に２千円必要であり、８トンの処理に１０トンの入力が必要である（この差２トンは不良部分として廃棄する）。また、製造ルートＮｏ．１において、第１工程から第２工程を行うまでには、リードタイムとして２日を要する。

次に、図２を参照し、本発明の一実施形態に係る生産計画作成装置が実行する生産計画作成プログラムについて説明する。

本実施形態に係る生産計画作成装置は、例えば汎用のパーソナルコンピュータによって構成されており、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むコントローラと、インターフェースとを有する。当該コントローラへのデータ入力及びコントローラからのデータ出力は、インターフェースを介して行われる。インターフェースには、データ入力のためのキーボード等の入力装置、データ出力のためのディスプレイ等の出力装置が接続されてよい。コントローラのＲＯＭには、本発明の一実施形態に係る生産計画作成プログラム（図２参照）が記憶されており、コントローラのＲＡＭには、当該プログラムを実行するための各種情報（表１〜表９に係る情報等）が記憶される。コントローラのＣＰＵは、ＲＯＭからプログラムを読み出した上で、ＲＡＭから各種情報を読み出しつつ、図２に示す各処理を行う。即ち、以下に述べるＳ１〜Ｓ７は、本実施形態に係る生産計画作成装置のコントローラが実行する処理である。

コントローラは、先ず、インターフェースを介して入力された基本情報をＲＡＭに記憶する（Ｓ１）。ここで、「基本情報」とは、「期に関する情報」、「製造ルートに関する情報」、各種設備の「実働率上限値」、品種毎の期毎の「生産量制約情報」、品種毎の「販売単価・原料単価」等を含むものである。

「期」とは、生産計画において基本となる時間の単位をいい、本実施形態では１ヶ月とする。「製造ルートに関する情報」として、本実施形態では、品種毎に割り当てられた製造ルート番号（表１参照）、並びに、各製造ルートにおける工程毎の、使用設備、処理能力、工程歩留り、変動費、及び、工程間リードタイム（表４における、各工程についての「設備」、「処理能力」、「工程歩留り」、「変動費」、及び「工程間リードタイム」の欄参照）を記憶する。ここで、「変動費」とは、発生コストに関する情報であり、本実施形態では、各製造ルートにおける工程毎の、１時間の処理に必要なコストをいう。「実働率上限値」とは、設備能力に関する情報であり、本実施形態では、Ｍ０１〜Ｍ０５の全種設備の「実働率上限値」を１００％として記憶する。「生産量制約情報」とは、最小生産量及び最大生産量をいう（表２及び表３参照）。「販売単価・原料単価」として、本実施形態では、製品１トンあたりの販売価格及び原料１トンあたりの価格を記憶する（表１参照）。

「実働率」とは、設備の総稼働時間に対する、準備やメンテナンス等にかかる時間を除いた正味の処理に費やす時間（実働時間）の割合のことをいう。「実働率上限値」は、実働率の上限値であり、設備の稼働実績から統計的に決定されてよい。例えば実働率８０％の場合、１日のうち、１９．２時間が正味の処理に費やされ、残りの時間は準備やメンテナンス等に費やされることを意味する。

Ｓ１の後、コントローラは、ＲＡＭに記憶された各種データを参照しつつ、各製造ルートの工程毎の、各期（各月）に対する設備負荷配分比率を計算する（Ｓ２）。そしてコントローラは、当該計算結果をＲＡＭに記憶する。

ここで、図３を参照し、設備負荷配分比率の具体的な計算例について説明する。図３には、ある製造ルートにおける第１〜第３工程を経て出荷するまでの処理時間の配分の一例が示されている。なお、図３に示す例は、Ｓ２の計算例を説明するための一例であり、第１工程から出荷までの期間や各工程での処理時間等について、表１及び表４等の各表の例とは異なる。本例において、第１工程から出荷まではａ月、ｂ月、ｃ月（ここで、ａ＝ｂ−１＝ｃ−２，３≦ｃ≦１２、ａ、ｂ、ｃ共に自然数）の３ヶ月に亘り、ａ月、ｂ月、ｃ月の各月の日数Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃは全て３０日とする。また、出荷はｃ月に均等に行われ、各工程での処理は出荷と同じピッチで工程間リードタイムだけ先行して行われるとする。Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３はそれぞれ第１、第２、第３工程の工程間リードタイムである。図３中ハッチング部分が各工程での処理時間を示す。本例に示す製造ルートの第１〜第３工程の工程毎の、各期（各月）に対する設備負荷配分比率を計算する場合、例えば第１工程において、ａ月に対する設備負荷配分比率ｒ１ａ及びｂ月に対する設備負荷配分比率ｒ１ｂは下記式（１），（２）により計算される。また図３の例では、Ｓ２において、第２工程についてのｂ月に対する設備負荷配分比率ｒ２ｂ及びｃ月に対する設備負荷配分比率ｒ２ｃ、並びに、第３工程についてのｂ月に対する設備負荷配分比率ｒ３ｂ及びｃ月に対する設備負荷配分比率ｒ３ｃに関しても計算を行う。
ｒ１ａ＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３−Ｄｂ）／Ｄｃ （１）
ｒ１ｂ＝（Ｄｃ−（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３−Ｄｂ））／Ｄｃ （２）

表５には、表４に示す例に基づいた、各製造ルートの工程毎の各期（各月）に対する設備負荷配分比率の計算結果が示されている。本例では、表４に示すように、全ての製造ルートにおいて、工程毎の工程間リードタイムの和が１ヶ月よりも短いため、設備負荷配分比率はＴ月とＴ−１月（ここで、２≦Ｔ≦１２、Ｔは自然数）の２ヶ月分のみとなる。

Ｓ２の後、コントローラは、ＲＡＭに記憶された各種データを参照しつつ、各製造ルートの工程毎の各期（各月）の設備負荷原単位、及び、各製造ルートの限界利益率を計算する（Ｓ３）。そしてコントローラは、当該計算結果をＲＡＭに記憶する。

「設備負荷原単位」とは、各工程（各設備）における、製品１トンの生産に要する時間のことをいう。各期（各月）の設備負荷原単位は、「製品１トンの生産に要する当該工程での負荷」とＳ２で計算された「当該月に対する設備負荷配分比率」との積により、計算される。ここで、「製品１トンの生産に要する当該工程での負荷」は、「製品１トンの生産に要する当該工程での時間（Ｓ１で記憶された「処理能力」の逆数）」と「製品１トンの生産に要する原料重量（Ｓ１で記憶された「工程歩留り」から求まる値）」との積により算出される。例えば、表５に示す設備負荷配分比率の計算結果に基づいて、Ｔ月とＴ−１月の各期（各月）の設備負荷原単位を計算すると、表５の「設備負荷原単位」の各欄に示す数値となる。

「限界利益率」とは、製品１トンの販売により得られる利益のことをいう。「限界利益率」は、「販売単価」から、「製品１トンあたりの原料価格」と「製品１トンあたりの発生コスト」との和を差し引くことにより、計算される。ここで、「販売単価」は、Ｓ１で記憶された値である（表１参照）。「製品１トンあたりの原料価格」は、Ｓ１で記憶された「原料単価」と「製品１トンの生産に要する原料重量」との積により算出される。「製品１トンあたりの発生コスト」は、「各工程における発生コスト原単位（製品１トンの生産に要する発生コスト）」の和により算出される。「各工程における発生コスト原単位」は、例えば、「製品１トンの生産に要する原料重量（Ｓ１で記憶された「工程歩留り」から求まる値）」と、「製品１トンの生産に要する当該工程での時間（「処理能力」の逆数）」と、１時間の処理に必要なコスト（表４の「変動費」）との積により算出される。

表５に、「限界利益率」の具体的な計算結果が示されており、さらに上記の「各工程における発生コスト原単位」、「製品１トンあたりの発生コスト」及び「製品１トンあたりの原料価格」も示されている。

Ｓ３の後、コントローラは、ＲＡＭに記憶された各種データを参照しつつ、線形計画法により、品種毎の各製造ルートにおける各期（各月）の生産量を仮決定する（Ｓ４）。そしてコントローラは、当該仮決定結果をＲＡＭに記憶する。

Ｓ４においては、各期（各月）の生産量が最小生産量以上最大生産量以下になるという「生産量範囲制約」、及び、各工程（各設備）における各期（各月）の設備総負荷が設備能力を超えないという「設備能力制約」を満たしつつ、総利益が最大となるような、各期（各月）の生産量を仮決定する。ここで、「設備総負荷」は、Ｓ３で計算された「設備負荷原単位」から算出される。「設備能力を超えない」とは、本実施形態ではＳ１で記憶された「実働率上限値」により求まる「実働可能時間」を越えないことをいう。「総利益」は、全種類の製品ついての期（月）毎の利益の総和をいい、Ｓ３で計算された「限界利益率」から算出される。

Ｓ４は、下記式に基づいて行われる。ここでは、上述のように、期が１ヶ月（３０日）、実働率上限値が全種設備において１００％であるとしているため、全種設備において各月の実働可能時間は７２０時間となる。

表６は、Ｓ４で仮決定した各期（各月）生産量の一例を示す。表７は、表６の数値に対応する、各種設備の各期（各月）の稼働率を示す。表６から、「生産量範囲制約」を満たしていること（即ち、各製造ルートにおける各期（各月）の生産量が、表２及び表３に示す最小生産量以上最大生産量以下となっていること）がわかる。また、表７から、「設備能力制約」を満たしていること（即ち、各種設備の各期（各月）の稼働率が全て１００％を超えていないこと）がわかる。

Ｓ４の後、コントローラは、Ｓ４において算出した総利益に０．９９を乗じた値を「総利益下限値」として設定し、ＲＡＭに記憶する（Ｓ５）。ここで、Ｓ４で仮決定された生産量が表６に示す値である場合に、表１に示す販売単価並びに表５に示す発生コスト及び原料価格から算出される総利益は「１０３３２９．７８千円」である。したがって、Ｓ５においては、この「１０３３２９．７８千円」に０．９９を乗じた値（＝１０２２９６．４８千円）を「総利益下限値」として設定する。

Ｓ５の後、コントローラは、上述した「生産量範囲制約」及び「設備能力制約」に加えて、総利益がＳ５で設定した総利益下限値以上になるという「総利益下限制約」を満たしつつ、総稼働設備数が最小となるような、品種毎の各製造ルートにおける各期（各月）の生産量を決定する（Ｓ６）。ここで、「総稼働設備数」とは、各期において稼働する設備数の総和をいう。

Ｓ６は、下記式に基づいて行われる。ここでは、上記と同様、期が１ヶ月（３０日）、実働率上限値が全種設備において１００％であるとしているため、全種設備において各月の実働可能時間は７２０時間となる。

表８は、Ｓ６で決定した各期（各月）生産量の一例を示す。表９は、表８の数値に対応する、各種設備の各期（各月）の稼働率を示す。表８から、「生産量範囲制約」を満たしていること（即ち、各製造ルートにおける各期（各月）の生産量が、表２及び表３に示す最小生産量以上最大生産量以下となっていること）がわかる。また、表９から、「設備能力制約」を満たしていること（即ち、各種設備の各期（各月）の稼働率が全て１００％を超えていないこと）がわかる。さらに、この例において（即ち、Ｓ６で決定された生産量が表８に示す値である場合）、総利益は「１０２２９６．４８千円」であり、Ｓ５で設定した総利益下限値と等しく、「総利益下限制約」を満たしていることがわかる。

ここで、表７及び表９を参照し、Ｓ４（仮決定）とＳ６（決定）とに基づく稼働率を比較してみる。表７（仮決定稼働率）では、全期（全月）において全種の設備が稼動することとなっているが、表９（決定稼働率）では、一部の設備が一部の期（月）において（設備Ｍ０１が４月及び５月）稼動しないこととなっている。即ち、Ｓ６（決定）では、Ｓ４（仮決定）よりも、総稼働設備数が小さくなるように、生産量の決定がなされる。

Ｓ６の後、コントローラは、インターフェースを介して、ディスプレイ、プリンタ等の出力装置に、Ｓ６の結果を出力する（Ｓ７）。出力される結果としては、Ｓ６で決定した品種毎の各製造ルートにおける各期（各月）の生産量の他、Ｓ６の決定により従属的に定まるデータ（各期（各月）における設備稼動率、総稼働設備数、設備負荷状況等）が挙げられる。

以上に述べたように、本実施形態に係る生産計画作成装置によると、「総利益下限制約」により総利益をＳ５で設定した下限値以上に保ちつつ、「総稼働設備数」が最小となるような各期の生産量を決定することができる。これにより、「総利益」の比較的大きな数値によるメリットを得つつ、「総稼働設備数」の増大に伴う様々な不都合（例えば、設備の稼働に必要な人件費、保守費等が増加するといった不都合）を回避することが可能となる。

しかも、本実施形態に係る生産計画作成装置によると、下記のような効果も得ることができる。即ち、
・「生産量制約情報」として各種製品の期毎の最小生産量及び最大生産量を記憶すること（Ｓ１）により、需要の時期的な変動にも適切に対応可能である。
・工程間リードタイムに基づいて設備負荷配分比率を計算すること（Ｓ２）により、製造ルートの各工程における製造リードタイム（最終工程から当該工程までの前記工程間リードタイムの総和）の違いに起因した、設備負荷の時期的な変動にも適切に対応可能である。
・期毎の設備負荷が、各種製品の期毎の生産量の決定（Ｓ６）により従属的に決定する。このような場合、期毎の設備負荷を決定変数として計算を行う場合に比べて、高速に生産計画作成を行うことができる。

また、本実施形態に係る生産計画作成装置によると、具体的に、下記のような生産計画を行うことが可能である。例えば、
・ある種の製品について、例えば市場でシェアを確保したいという戦略的観点から、総利益の下限値を小さく、最小生産量を大きくすることで、当該品種の生産量を一定以上とすることができる。そして残りの種の製品については、余力の範囲内で適宜の生産量を決定することができる。
・最大生産量を設定することで、販売や保管が不可能となる過大な量の生産を行わないようにすることができる。
・ある種の製品について、ある期の最小生産量と最大生産量を同じにすることで、当該期における生産量を一定の値となるよう決定することができる。そして残りの種の製品については、余力の範囲内で適宜の生産量を決定することができる。

さらに、本実施形態に係る生産計画作成装置は、Ｓ４（仮決定）の後、Ｓ５において当該仮決定Ｓ４に対応する総利益の数値以下の数値を総利益下限値として設定した上で、Ｓ６において生産量を決定する。したがって、Ｓ４の仮決定に基づく総利益の最大値と等しいかこれよりも若干小さい程度の、最大値に近い数値（本実施形態では、Ｓ４において算出した総利益に０．９９を乗じた値）を下限値として設定することで、総利益の比較的大きな数値によるメリットを十分に得ることができる。

本実施形態に係る生産計画作成装置は、線形計画法によりＳ４（仮決定）を行う。これにより、たとえ製品や設備の種類が多い場合でも、効率よく高速に生産量決定に係る処理を行うことが可能である。

本実施形態に係る生産計画作成装置は、図３からわかるように、Ｓ２（設備負荷配分比率の計算）において、製造ルートの各工程について、最終工程から当該工程までの工程間リードタイムの総和である製造リードタイム分だけ処理時間を過去方向に移動させ、当該移動後における処理時間の各期に含まれる長さに比例した設備負荷配分比率を計算する。この場合、製造ルートの各工程において製造リードタイム分だけ時間的に先行して処理が行われることを前提として、より現実的な設備負荷配分比率の値を算出することができる。また、製造リードタイムや期を変更した場合でも、比較的容易に生産量決定に係る処理を行うことが可能である。

本実施形態に係る生産計画作成装置は、Ｓ１において、複数種類の製品それぞれについての原料価格及び販売価格（本実施形態では原料単価及び販売単価）、製造ルートの各工程における発生コストに関する情報（本実施形態では変動費）を記憶する。そして、Ｓ４において、Ｓ１で記憶した原料価格、販売価格、及び発生コストに関する情報に基づいて算出される「総利益」が最大となるように、仮決定を行う。これにより、同じ種類の製品について２以上の製造ルートを適用可能で且つ各種製品の原料価格や製造ルートの各工程における発生コストに関する情報が異なるといった複雑な条件下においても、全体としての利益が大きくなるように、生産計画を行うことができる。

本実施形態に係る生産計画作成装置は、Ｓ６において、「総稼働設備数」が最小となるように、決定を行う。これにより、同じ種類の製品について２以上の製造ルートを適用可能で且つ製造ルートの各工程において使用される設備の種類が異なるといった複雑な条件下においても、総稼働設備数を抑制し、ひいては設備の稼働に必要な人件費、保守費等を抑制することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。

例えば、上述の実施形態においては、表１に示すように、各品種の販売単価及び原料単価が、製造ルートや時期に関わらず一定としているが、製造ルートや時期によって異なってよい。

上述の実施形態では、表４に示すように、全ての製造ルートにおいて、工程数を３つ（第１〜第３工程）としているが、これに限らず、製造ルート毎に工程数を変える等、様々な工程設計が可能である。

Ｓ２〜Ｓ６で示した式は一例であり、その他様々な手法により計算を行ってよい。

Ｓ４及びＳ５の工程は、本発明の必須要件ではなく、省略可能である。

「増進要素の下限値」は、上述の実施形態ではＳ４の仮決定の結果を踏まえてＳ５において設定されている（即ち、計算により自動的に設定されている）が、これに限定されず、例えば生産計画作成装置のインターフェースを介してユーザが適宜の値を下限値として入力してもよい。

「設備能力」として、上述の実施形態では「実働率上限値」を例示しているが、これに限定されず、各設備において正味の処理に費やすことのできる時間に関する規準であれば、その他様々な要素を適用可能である。「設備能力」は、設備のみならず期にも依存するものであってよい。

「処理能力」として、上述の実施形態では「１時間に処理可能な製品の重量」を例示しているが、これに限定されず、各工程において処理可能な製品の重量に関する要素であれば、例えば１時間ではなく１日に処理可能な製品の重量等、その他様々な要素を適用可能である。

「増進要素」として、上述の実施形態では「総利益」を例示しているが、これに限定されず、「総生産量（全種類の製品ついての期毎の生産量の総和）」、「総利益及び総生産量の両方」、「総売上（全種類の製品についての期毎の売上の総和）」等、数値を増進すべきその他様々な要素を適用可能である。また、「総利益及び総生産量の両方」を「増進要素」とする場合に、総利益及び総生産量それぞれに重みを付けることで、双方のバランスを考慮した生産計画を行うようにしてよい。

「増進要素」として「総生産量」を適用することで、同じ種類の製品について２以上の製造ルートを適用可能で且つ製造ルートの各工程において使用される設備の種類が異なるといった複雑な条件下においても、全体としての生産量が大きくなるように、生産計画を行うことができる。また、例えば市場でシェアを確保したいという戦略的観点から、総生産量を重視した生産計画を行うことができる。なお、「総生産量」を「増進要素」とする場合、上記数１に示す評価式を例えば下記式に置換すればよい。

「抑制要素」として、上述の実施形態では「総稼働設備数」を例示しているが、これに限定されず、「総稼働設備率（各期の設備稼働率の総和）」、「総人件費（各期の設備稼働に伴う人件費の総和）」、「総保守費（各期の設備稼働に伴う保守費の総和）」、「これらの組み合せ」等、数値を抑制すべきその他様々な要素を適用可能である。また、重みを付けることでバランスを考慮した生産計画を行うようにしてよい。ここで、「抑制要素」として、各設備の優先度による所定の重みを付けて算出した「総稼働設備数」を用いる場合、上記数２で示す評価式を例えば下記２式のいずれかに置換すればよい。数４では、各設備の優先度を時期によらず一定としているが、数５では各設備の優先度を時期によって異ならせている。

生産計画において基本となる時間の単位である「期」は、１ヶ月に限定されず、１日、１週間、１年等様々に設定可能である。

本発明に係る生産計画作成プログラムは、生産計画作成装置としてのコンピュータの記憶部に予め読み出し専用に書き込まれていてもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ等のリムーバブル型記録媒体に記録されたものが必要時に読み出されて記憶部に書き込まれてもよいし、さらにはインターネット等の電気通信回線を介して伝送されて記憶部に書き込まれてもよい。

Ｓ１ 基本情報記憶ステップ（期記憶手段、製造ルート情報記憶手段、設備能力記憶手段、生産量制約情報記憶手段、原料価格・販売価格記憶手段、発生コスト記憶手段）
Ｓ２ 設備負荷配分比率計算ステップ（設備負荷配分比率計算手段）
Ｓ３ 設備負荷原単位・限界利益率計算ステップ
Ｓ４ 生産量の仮決定ステップ（生産量仮決定手段）
Ｓ５ 総利益下限値設定ステップ
Ｓ６ 生産量決定ステップ（生産量決定手段）
Ｓ７ 結果出力ステップ

Claims (10)

1. それぞれ１又は２以上の工程の組み合わせからなる製造ルートを経て生産される複数種類の製品についての生産計画を作成する生産計画作成装置において、
   前記生産計画において基本となる時間の単位である期に関する情報を記憶する期記憶手段と、
   前記複数種類の製品それぞれについての１以上の前記製造ルートに関する情報として、各製造ルートに含まれる工程毎の処理能力及び工程間リードタイムを記憶する製造ルート情報記憶手段と、
   前記期毎の、前記製造ルートの各工程で使用される設備に係る設備能力を記憶する設備能力記憶手段と、
   前記複数種類の製品それぞれについての、前記期毎の最小生産量及び最大生産量を記憶する生産量制約情報記憶手段と、
   前記製造ルートの各工程における前記期毎の設備負荷配分比率を、前記工程間リードタイムに基づいて計算する設備負荷配分比率計算手段と、
   前記複数種類の製品それぞれについての前記期毎の生産量が前記最小生産量以上前記最大生産量以下になるという生産量範囲制約、前記処理能力と前記設備負荷配分比率とにより算出される前記製造ルートの各工程における前記期毎の設備総負荷が前記設備能力を超えないという設備能力制約、及び、増進要素の数値が所定の下限値以上になるという増進要素下限制約を満たしつつ、抑制要素の数値が最小となるような、前記複数種類の製品それぞれについての前記製造ルートの各工程における前記期毎の生産量を決定する生産量決定手段と
   を備えたことを特徴とする生産計画作成装置。
2. 前記生産量範囲制約及び前記設備能力制約を満たしつつ、前記増進要素の数値が最大となるような、前記複数種類の製品それぞれについての前記製造ルートの各工程における前記期毎の生産量を仮決定する生産量仮決定手段をさらに備え、
   前記生産量決定手段が、前記生産量仮決定手段による仮決定の後、当該仮決定に対応する前記増進要素の数値以下の数値を前記下限値として、前記生産量を決定することを特徴とする請求項１に記載の生産計画作成装置。
3. 前記生産量仮決定手段が、線形計画法により、前記生産量を仮決定することを特徴とする請求項２に記載の生産計画作成装置。
4. 前記設備負荷配分比率計算手段が、前記製造ルートの各工程について、最終工程から当該工程までの前記工程間リードタイムの総和である製造リードタイム分だけ処理時間を過去方向に移動させ、当該移動後における前記処理時間の各期に含まれる長さに比例した設備負荷配分比率を計算することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の生産計画作成装置。
5. 前記複数種類の製品それぞれについての原料価格及び販売価格を記憶する原料価格・販売価格記憶手段と、
   前記製造ルートの各工程における発生コストに関する情報を記憶する発生コスト記憶手段とをさらに備え、
   前記増進要素が、前記原料価格、前記販売価格、及び前記発生コストに関する情報に基づいて算出される、総利益であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の生産計画作成装置。
6. 前記増進要素が、総生産量であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の生産計画作成装置。
7. 前記抑制要素が、総稼働設備数であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の生産計画作成装置。
8. 前記総稼働設備数が、前記設備の優先度による所定の重みを付けて算出されることを特徴とする請求項７に記載の生産計画作成装置。
9. それぞれ１又は２以上の工程の組み合わせからなる製造ルートを経て生産される複数種類の製品についての生産計画を作成する生産計画作成プログラムにおいて、
   前記生産計画において基本となる時間の単位である期に関する情報を記憶する期記憶手段、
   前記複数種類の製品それぞれについての１以上の前記製造ルートに関する情報として、各製造ルートに含まれる工程毎の処理能力及び工程間リードタイムを記憶する製造ルート情報記憶手段、
   前記期毎の、前記製造ルートの各工程で使用される設備に係る設備能力を記憶する設備能力記憶手段、
   前記複数種類の製品それぞれについての、前記期毎の最小生産量及び最大生産量を記憶する生産量制約情報記憶手段、
   前記製造ルートの各工程における前記期毎の設備負荷配分比率を、前記工程間リードタイムに基づいて計算する設備負荷配分比率計算手段、並びに、
   前記複数種類の製品それぞれについての前記期毎の生産量が前記最小生産量以上前記最大生産量以下になるという生産量範囲制約、前記処理能力と前記設備負荷配分比率とにより算出される前記製造ルートの各工程における前記期毎の設備総負荷が前記設備能力を超えないという設備能力制約、及び、増進要素の数値が所定の下限値以上になるという増進要素下限制約を満たしつつ、抑制要素の数値が最小となるような、前記複数種類の製品それぞれについての前記製造ルートの各工程における前記期毎の生産量を決定する生産量決定手段
   としてコンピュータを機能させることを特徴とする生産計画作成プログラム。
10. コンピュータを用いて、それぞれ１又は２以上の工程の組み合わせからなる製造ルートを経て生産される複数種類の製品についての生産計画を作成する生産計画作成方法において、
    前記生産計画において基本となる時間の単位である期に関する情報を記憶する期記憶ステップ、
    前記複数種類の製品それぞれについての１以上の前記製造ルートに関する情報として、各製造ルートに含まれる工程毎の処理能力及び工程間リードタイムを記憶する製造ルート情報記憶ステップ、
    前記期毎の、前記製造ルートの各工程で使用される設備に係る設備能力を記憶する設備能力記憶ステップ、
    前記複数種類の製品それぞれについての、前記期毎の最小生産量及び最大生産量を記憶する生産量制約情報記憶ステップ、
    前記製造ルートの各工程における前記期毎の設備負荷配分比率を、前記工程間リードタイムに基づいて計算する設備負荷配分比率計算ステップ、並びに、
    前記複数種類の製品それぞれについての前記期毎の生産量が前記最小生産量以上前記最大生産量以下になるという生産量範囲制約、前記処理能力と前記設備負荷配分比率とにより算出される前記製造ルートの各工程における前記期毎の設備総負荷が前記設備能力を超えないという設備能力制約、及び、増進要素の数値が所定の下限値以上になるという増進要素下限制約を満たしつつ、抑制要素の数値が最小となるような、前記複数種類の製品それぞれについての前記製造ルートの各工程における前記期毎の生産量を決定する生産量決定ステップ
    を前記コンピュータに実行させることを特徴とする生産計画作成方法。