JP5194708B2 - 生産計画評価装置、およびその方法 - Google Patents

Description

本発明は、生産計画評価装置、およびその方法に関する。

工場の生産計画は、工場内の設備レイアウト、部品供給などのための物流システム、人員の配置、設備の稼働時間や人員の作業時間、タクトタイムなどさまざまな要素を考慮して決めなくてはならない。そして、いったん決まったものであっても、それが最適状態かどうか日々検討し、最適化し、いっそうの生産コスト低減に努めている。

このような生産計画の最適化にあたって、人員の配置、作業の割り当てなど（適性配置と称する）は、設備の更新やレイアウト変更などと比較して、日々変更可能な要素の一つであり、かつそれにより生産コストの変更が可能な要素である。しかし、人員の配置を、実際に、度々変更していては作業員の習熟度の低下を招くおそれもある。そこで、このような人員の配置が適性配置になるかどうかを机上で算出することが行われるようになってきている。

従来、このような人員の適性配置を机上で計算するための装置として、必要な要員数を予測する評価支援装置がある。この装置では、作業単位ごとの工数一覧表をあらかじめ登録しておく。そしてオペレータは、組み立てラインに供給する部品に付帯する実作業に基づいて（または、実作業を想定して）、評価シートの各項目をそれぞれの部品ごとに入力する。評価支援装置は、オペレータが入力したデータに基づいて工数一覧表を参照し、評価結果シートの作成と必要とされる要員数を算出する（特許文献１）。
特開平１０−２６８９０７号公報

しかしながら、従来の評価支援装置は、人員の作業時間は考慮しているが、人員の移動時間が考慮されていない。たとえば、作業を伴わない単なる場所変えのための移動、部品の搬送や受け取り、払い出し、オーダーシートの受け取りなどといった移動のみ、または移動を伴う作業を目的とするよう場合の移動時間が考慮されていないのである。

このため、生産計画を最適化しようとする際に、現場では必要な時間であるにもかかわらず、机上の計算では見えていない時間がある。このため机上の計算結果を実施の現場に適用した場合にうまく行かないといった問題がある。

本発明の目的は、より正確に作業員の作業時間をシミュレーションして、生産計画の評価および支援をすることのできる生産計画評価装置を提供することである。

上記課題を解決するための本発明の生産計画評価装置は、作業時間記憶手段、作業組み合わせ記憶手段、作業位置記憶手段および演算手段を有する。作業時間記憶手段は複数の作業のそれぞれに対応して、移動を伴う作業における移動時間を含めた作業時間を記憶している。作業組み合わせ記憶手段は１人または複数の作業員からなる１グループが実行する前記複数の作業のなかから組み合わされた作業を記憶している。作業位置記憶手段は作業の内容に対応させて作業を行う作業位置を記憶している。そして、演算手段が、前記作業組み合わせ記憶手段から前記１人または前記１グループの単位期間当たりの作業を選択し、前記作業位置記憶手段に記憶された作業位置と作業内容から当該選択した作業と同じ作業位置で実行可能な作業内容を連続して行う作業として、これらの作業にかかる時間を前記作業時間記憶手段から求めて積算し、前記１人または前記１グループの単位期間当たりの作業時間を算出する。

また、上記課題を解決するための本発明の生産計画評価方法は、まず、１人または複数の作業員からなる１グループが実行する作業の組み合わせを作業組み合わせ記憶手段から選択し、そして作業の内容に対応させて作業を行う作業位置を記憶した作業位置記憶手段から、選択された作業と同じ作業位置で実行可能な作業内容を連続して行う作業として、複数の作業のそれぞれに対応して、移動を伴う作業における移動時間を含めた作業時間を記憶した作業時間記憶手段から、前記選択した作業の作業時間を求めて積算して１人または１グループの単位期間当たりの作業時間を算出する処理を、コンピューターに実行させる。

以上のように構成された本発明によれば、作業員の移動時間が考慮されたより正確な作業時間の算出を行うことができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本実施形態における生産計画評価装置の構成を示すブロック図である。

この生産計画評価装置は、生産状態をシミュレーションする演算装置１１と、シミュレーションに必要なデータが格納されたデータベース２１〜２５を有する。

演算装置１１（演算手段）は、人（作業員）の移動、作業の関連付けしてシミュレーションを行い、作業員ごとの作業に伴う時間を算出する。

データベースは、作業マスターテーブル２１、ルートテーブル２２、作業編成２３、部品リスト２４、作業フロー２５である。

また、この生産計画評価装置には、作業時間を算出した結果のデータを記憶したデータベース（結果データベースと称する）が備えられている。結果データベースは、動作分析３１、搬送時間チェック３２、サイクルタイムチェック３３である。

各データベースについて説明する。図２〜６は各データベースの内容の一例を示す図表である。各データベースに記憶されている内容は、それらの内容の略称または記号化されて記載（記憶）されている。図７〜９は各結果データベースの内容の一例を示す図表である。なお、各データベースに記憶されている内容は、それらの内容の略称または記号化されて記載（記憶）されている。また図１０〜１２は図２〜９に示した各データベース内の項目の内容説明を一覧として示した図表である。

作業マスターテーブル２１（作業時間記憶手段）は、一つひとつの作業がどのような内容か、そして各作業がどの程度の時間がかかるかを記憶したものである。特にこの作業マスターテーブル２１には、部品の取付けなどの移動を伴わない作業のほか、部品の運搬、受け取り、そのほか単なる作業位置の変更のための移動など、作業に伴う移動や移動そのものが作業となる場合において、それら移動にかかる時間も含めて作業時間（図において作業値の項目）として記憶されている。したがって、この作業マスターテーブル２１から、実施される作業内容とそのために必要な時間がわかる。具体的に記憶されている内容の事例は図２に示した通りである。

ルートテーブル２２（作業位置記憶手段）は、各作業者が作業内容に合わせて、どのような作業位置で作業を行うかが記憶されている。この作業を行う場所は、作業内容に応じた作業位置の種類（ロケーションタイプ）と、実際に作業を行う作業位置が記憶されている。これにより各作業員が作業を行うための場所がわかることになり、後述する作業編成２３、作業フロー２５と合わせることで、作業員が作業内容に応じてどこからどこへ移動しなければならないかがわかるようになる。また、このルートテーブル２２によって、同じ作業位置での作業内容もわかるようになるので、同じ作業位置で連続した作業を行うように指示を出すことができるようになる。具体的に記憶されている内容の事例は図３に示した通りである。

作業編成２３（作業組み合わせ記憶手段）は、各作業者に割り当てられている作業内容を記憶したもので、ここでは搬送作業の場合に使用する機器（または機器を使用しないこと）についても記憶している。これにより、その作業内容において行われる運搬作業がどのようなものであるかがわかる。具体的に記憶されている内容の事例は図４に示した通りである。

部品リスト２４は、作業者ごとに割り振られた作業内容の一つひとつにおいて、どの部品（部品番号）を、どこで（受け取り位置、払い出し位置、ロケーションタイプ）、どのようにして使用するか（運搬機器、作業条件）などを記憶したものである。具体的に記憶されている内容の事例は図５に示した通りである。

作業フロー２５（作業順記憶手段）は各作業者が行う作業の流れ（フローＮＯ、作業順番）を作業内容（ＭＴコード）に対応させて記憶したものである。ここでは、前述した作業編成のほかに、各作業者が作業編成で組み合わされている作業をどのような順番で行うかを記憶している。具体的に記憶されている内容の事例は図６に示した通りである。

次に結果データベースについて説明する。

結果データベースは、先に説明した各データベースから移動時間演算部および作業時間演算部が作業時間を算出した結果を記憶したものである。

動作分析３１のなかの項目は、ＭＴコードは作業マスターテーブル２１のＭＴコードから、工程名称はルートテーブル２２の作業内容名称から、ラップタイムは作業マスターテーブル２１の時間値から、ロケーションタイプはルートテーブル２２のロケーションタイプから、作業位置はルートテーブル２２の作業位置から、部品番号は部品リスト２４の部品番号および当工順から、それぞれ取得する。したがって、ルートテーブル２２から一人の作業員の一つの作業内容、作業位置が決定する。その作業内容を元に作業マスターテーブル２１からＭＴコードと時間値を取得してラップタイムが算出されることになる。部品番号は作業内容に合わせて作業位置が受け取りや払い出し位置などの場合に取得されることになる。したがって、この動作分析３１の結果データが運搬作業を含む各作業ごとに必要な作業時間の算出結果となる。具体的に記憶されている内容の事例は図７に示した通りである。

搬送時間チェック３２のなかの項目は、部品番号は部品リスト２４の部品番号および当工順から、工程名称は作業編成２３の作業内容名称からそれぞれ取得する。そして、部品発生時刻、搬送開始時刻、搬送終了時刻はそれぞれ、部品番号として示されている部品が、シミュレーションの結果どのように動いたかを記録したものである。また、搬送待ち時間は搬送開始時刻−部品発生時刻、搬送時間は搬送終了時刻−搬送開始時刻、遅れ時間は部品発生時刻＋搬送終了時刻−搬送用基準時間として、ぞれぞれ算出されたものである。なお搬送用基準時間は作業編成２３から取得する。具体的に記憶されている内容の事例は図８に示した通りである。

サイクルタイムチェック３３のなかの項目は、工程名称およびサイクルタイム用基準時間は作業編成２３からそれぞれ取得する。そして、作業開示時刻、作業終了時刻をシミュレーション結果として取得する。一周値は作業終了時刻−作業開始時刻、差分は一周値−サイクルタイム用基準時間としてそれぞれ算出される。具体的に記憶されている内容の事例は図９に示した通りである。

次に、作業時間を算出する処理手順について説明する。図１３は、この作業時間を算出する処理手順の全体を示すメインフローチャートである。

この処理は演算装置１１が各データテーブルのデータを用いて実行するものである。なお、ここでは、この処理の説明として各データテーブル内のデータを使用して説明するが、当然に、本発明はここで例示した個別のデータに限定されるものではない。

ここでは作業のシミュレーションを行う作業員（または作業グループ）が実施すべき作業内容などは、上述した各データテーブルに事前に入力されているものである。

演算装置１１は、作業編成２３、ルートテーブル２２から次に実施する作業の内容を選択する（Ｓ１）。この処理の詳細については後述する。

ここでは、たとえば図示するように、「Ｃ３右ピッキング」、「Ｃ３右ピッキング空回収パレ」、「Ｃ３右台車供給」、「Ｃ３サブ作業」、「Ｃ３サブ空作業」のなかから、１つの作業を選択する。この選択は、作業編成２３に記載されている順に一つひとつ選択して、後述するようにすべての作業が終わるまで順に繰り返すことになる。

次に演算装置１１は、選択された作業内容からその作業が行われる作業位置を選択する（Ｓ２）。たとえば図示するように、ルートテーブル２２のロケーションタイプのなかから、Ｓ１で選択された作業内容に対応した作業位置の種類が選択されることになる。具体的には、「発着場」、「ピッキング場」、「Ｃ３右ピッキング場実」、「Ｃ３右ピッキング場空」から、作業内容にあったものを選択する。

続いて、選択されている作業内容が終わっているか否か判断する（Ｓ３）。ここで、作業内容の終わりとは、後述する作業実施のステップＳ５、Ｓ８、またはＳ１１において作業が終了した場合である。

ここで、作業が終了していれば（Ｓ３：Ｙｅｓ）、続いて単位期間（たとえば１日）のすべての作業が終了したか否か判断する（Ｓ１３）。ここですべての作業が終了していなければ、次の作業を選択するためにＳ１へ戻る。一方、すべての作業が終了したなら作業ごとの作業時間を、作業員ごとに積算して作業員ごとの単位期間当たりの作業時間を算出する（Ｓ２０、詳細後述）。

一方、Ｓ３において作業が終了していなければ（Ｓ３：Ｎｏ）、Ｓ１で選択された作業内容から作業編成２３および作業フロー２５を参照して、強制移動となる作業内容か否かを判断する（Ｓ４）。

たとえば、作業内容「Ｃ３右ピッキング」が選択されている場合、作業位置種類「発着場」に登録されている。したがって、この場合は、強制移動とならずに（Ｓ４：Ｎｏ）、次のＳ６へ進むことになる。

一方、図示していないが、単なる移動作業のときとは、具体的には、たとえば、作業編成２３の作業内容名称として、回収、供給、空台車引き出しなどの移動そのものまたは移動を伴う作業となっている場合である。これらの作業は、移動することそのものが作業内容に含まれている。この場合作業の実施（Ｓ５）として移動作業が行われることとなる。なお、この作業の実施（Ｓ５）処理により、作業時間のカウントが行われる（詳細後述）。移動作業が終了したなら、作業位置を選択するために、処理はステップＳ２へ戻る。

ステップＳ６では、選択されている作業位置が積み込み作業を行う作業位置か否か判断される（Ｓ６）。たとえば、上記のように作業内容「Ｃ３右ピッキング」が選択されている場合、その作業内容はピッキング、すなわち積み込み作業となる。

したがって処理は、ステップＳ７へ進み、積み込み作業を行う「作業位置」へ移動することとなる。そして、その作業位置での作業を実施する（Ｓ８）。ここでは部品を積む作業となる。

続いて、同じ作業位置での作業があるか否かを判断し（Ｓ９）、同じ作業位置での作業がある場合にはＳ２へ戻り作業位置種類の選択となる。なお、図においてはＳ９として「発着場」が選択されていた場合を示しているが、他の作業位置が選択されている場合はその選択されている作業位置での他の作業があるか否かが判断される（後述のＳ１２も同様である）。

ステップＳ６において積み込み作業ではないと判断された場合（Ｓ６：Ｎｏ）には、単純移動でもなく、積み込みでもないということになるので、運搬作業となる（Ｓ１０）ので、この運搬作業を実施することになる（Ｓ１１）。ここで運搬作業には運んだ先で必ず荷降ろし作業が付随するので、この作業の実施では、部品置きの作業が含まれる。

その後、同じ作業位置での作業があるか否かを判断し（Ｓ１２）、同じ作業位置での作業がある場合にはＳ２へ戻り作業位置種類の選択となる。

ステップＳ９およびＳ１２において、その作業位置での作業がなければ、Ｓ３へ戻り作業が終了しているか否かを判断することになる。

次に、作業内容選択の詳細な手順を説明する。図１４は作業内容選択の手順を示すサブルーチンフローチャートである。

まず、ステップＳ１で記載した通り作業内容を作業編成２３に記載された順に一つ選択する（Ｓ１０１）。

続いて、作業条件が「同期」の作業を選択可能か否かを判断する（Ｓ１０２）。ここで作業条件はルートテーブル２２の作業条件の項目によって判断する。

ここで、同期可能の場合は、作業条件として同期で作業編成２３に記載されている順の作業を選択する（Ｓ１０３）。そして、メインルーチン（Ｓ２）へ戻る。

一方、同期が可能ではない場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、作業条件が在庫の作業を選択可能か否かを判断する（Ｓ１０４）。ここで、在庫を選択可能の場合は、作業条件として在庫で作業編成２３に記載されている順の作業を選択する（Ｓ１０５）。そして、メインルーチン（Ｓ２）へ戻る。

在庫が可能ではない場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、作業条件が納入の作業を選択可能か否かを判断する（Ｓ１０６）。ここで、納入を選択可能の場合は、作業条件として納入で作業編成２３に記載されている順の作業を選択する（Ｓ１０７）。そして、メインルーチン（Ｓ２）へ戻る。

次に、作業実施の詳細な手順を説明する。図１５はステップＳ５、Ｓ８、Ｓ１１における作業実施の手順を示すサブルーチンフローチャートである。

まず、作業編成２３、ルートテーブル２２、作業フロー２５より実施する作業を選択する（Ｓ２０１）。

続いて、選択した作業に従い作業を実施する（Ｓ２０２）。そして実施した作業内容のＭＴコードと作業マスターテーブルのＭＴコードを突き合わせて、その作業における時間を算出し、その作業を行っている作業員と実施した作業内容、作業位置を関連付けして記憶する（Ｓ２０３）。この記憶された各作業における時間を作業員ごとに積算することで、単位期間（たとえば１日）当たりの一人ひとりの作業員の作業時間が求まることになる。したがって、メインルーチンへ戻った後、単位期間のすべての作業が終了したなら、この記憶した作業ごとの作業時間を、最後に作業員ごとに積算して作業員ごとの単位期間当たりの作業時間を算出し、記憶（または出力）することになる（Ｓ２０）。

続いて、その作業位置での作業を終了したか否かを確認して（Ｓ２０４）、終了していなければ、Ｓ２０１へ戻り同じ作業位置における他の作業を選択する。すなわち、これにより同一作業位置で他の作業が連続して行える場合には、それらの作業を連続して行いうるように処理するのである。この処理により、同じ作業位置で連続して行い得る作業であるにもかかわらず、作業内容が異なるために、別の作業位置へ移動してしまって、後から同じ作業位置に戻ってきて作業をするようなことを防止することができる。これは特に、作業内容を細かく分割して作業マスターテーブルに記憶させているような場合に有効である。

一方、この時点での作業位置での作業がすべて終了していれば、メインルーチン（Ｓ２、Ｓ９、Ｓ１２）へ戻る。

なお、ステップＳ２０３における作業実施は、この処理自体がシミュレーションであるので、単なる結果を求める場合（たとえば各作業員の作業時間の算出）には時間を置かずに一つの作業終了として、次のステップへ進むようにしてもよい。一方、シミュレーションとして作業員の動作などをグラフィック表示しているような場合には、そのシミュレーション内における時間経過に合わせて作業マスターテーブルから得られた時間値を経過させればよい。たとえば、作業マスターテーブルの時間値が実時間で１０分と指定されている場合に、シミュレーション内の時間経過が実時間の１０倍速の場合、作業実施のために実時間で１分経過した後次のステップへ進むようにする。

この作業の実施サブルーチンによって、さまざまな作業、特に移動のみの作業や移動を伴う作業などにかかる時間が算出される。

図１６は、本実施形態によるシミュレーションを実施した結果を示すグラフである。このグラフにおける一つのひとつの棒は、作業員ごとの１日における作業時間を示している。したがって、棒が長いほど作業時間が長いことになる。また一つの棒内おける区切りは一つひとつの作業内容の区切りを示す。

（ａ）は、実際の工場において実施されていた複数の作業員の作業を本実施形態によるシミュレーションを実施して、作業員ごとに作業時間を算出した結果である。一方、（Ｂ）は、この工場における各作業員へ配分する作業を机上により配分し直して本実施形態によるシミュレーションによって作業時間を算出した結果である。配分のし直しは、作業編成２３、ルートテーブル２２を変更すればよい。このように机上のシミュレーションによって、実作業に近い作業時間の算出、配分が可能となる。したがって、作業員の適性配置や作業内容の均等化などが容易に行えるようになる。また、（ｂ）のグラフに示したように、工場全体としては同じ工程を行っているにもかかわらず、グラフ内の棒の数、すなわち、作業員の数も少なくできることがわかる。

以上説明した本実施形態によれば、作業員、作業内容、作業位置、そして作業時間を含むさまざまな入力から、各作業員が行う作業の必要時間、特に、移動のみの作業を含めて移動を伴う作業などにかかる時間を正確に求めることが可能となる。したがって、机上の計画の段階で、人員の移動時間が考慮された生産計画の立案や、人員の適性配置を行うことができるようになる。

また、入力として、さまざま条件を取り入れて、それらの組み合わせによって作業内容を選択、決定することとしたので、多くの作業項目や作業判定因子のある工場の実作業に近いシミュレーションを行うことができる。

また、作業実施において、あらかじめ作業の優先順位を決めているため、正しい順に部品取り付けが行われる場合の作業時間が正確算出できる。

また、同じ作業位置で連続して行い得る作業内容はその作業位置に来たときに連続して実施するようにして作業時間を算出することとしたので、作業内容が異なるために別の作業位置へ移動してしまって、後から同じ作業位置に戻ってきて作業をするような移動にかかるロス時間を抑えることができる。これは、移動そのものや移動に伴う時間を作業時間として積算してゆくことができるようにした本実施形態ならでは特徴でもある。

以上、本発明による実施形態を説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。たとえば、本発明では入力となるデータテーブルを多数の項目からなるようにしている。これは実際の工場において使用されているさまざまな工程や作業条件などに対応させたためである。作業員の作業時間を算出するだけであれば、たとえば作業員ごとに実施する作業内容、作業内容に伴う作業時間（特に移動のみの作業や移動を伴う作業における時間）を記憶したデータベースがあれば、実施可能である。

本実施形態における生産計画評価装置の構成を示すブロック図である。 作業マスターテーブルの内容の一例を示す図表である。 ルートテーブルの内容の一例を示す図表である。 作業編成の内容の一例を示す図表である。 部品リストの内容の一例を示す図表である。 作業フローの内容の一例を示す図表である。 動作分析の内容の一例を示す図表である。 搬送時間チェックの内容の一例を示す図表である。 サイクルタイムチェックの内容の一例を示す図表である。 各データベース内の項目の内容説明を一覧として示した図表である。 各データベース内の項目の内容説明を一覧として示した図表である。 各データベース内の項目の内容説明を一覧として示した図表である。 作業時間を算出する処理手順の全体を示すメインフローチャートである。 作業内容選択の手順を示すサブルーチンフローチャートである。 作業実施の手順を示すサブルーチンフローチャートである。 本実施形態によるシミュレーションを実施した結果を示すグラフである。

符号の説明

１１ 演算装置、
２１ 作業マスターテーブル（作業時間記憶手段）、
２２ ルートテーブル（作業位置記憶手段）、
２３ 作業編成（作業組み合わせ記憶手段）、
２４ 部品リスト、
２５ 作業フロー（作業順記憶手段）、
３１ 動作分析、
３２ 搬送時間チェック、
３３ サイクルタイムチェック。

Claims (4)

1. 複数の作業のそれぞれに対応して、移動を伴う作業における移動時間を含めた作業時間を記憶した作業時間記憶手段と、
   １人または複数の作業員からなる１グループが実行する前記複数の作業のなかから組み合わされた作業を記憶した作業組み合わせ記憶手段と、
   前記作業の内容に対応させて作業を行う作業位置を記憶した作業位置記憶手段と、
   前記作業組み合わせ記憶手段から前記１人または前記１グループの単位期間当たりの作業を選択し、前記作業位置記憶手段に記憶された作業位置と作業内容から当該選択した作業と同じ作業位置で実行可能な作業内容を連続して行う作業として、これらの作業にかかる時間を前記作業時間記憶手段から求めて積算し、前記１人または前記１グループの単位期間当たりの作業時間を算出する演算手段と、
   を有することを特徴とする生産計画評価装置。
2. 前記作業組み合わせ記憶手段に記憶されている前記１人または前記１グループの単位期間当たりの組み合わされた作業の優先順位を記憶した作業順記憶手段を有し、
   前記演算手段は、前記優先順位に合わせて作業が行われる順に前記１人または前記１グループの単位期間当たりの作業時間を算出することを特徴とする請求項１記載の生産計画評価装置。
3. １人または複数の作業員からなる１グループが実行する作業の組み合わせを記憶した作業組み合わせ記憶手段から前記１人または前記１グループが単位期間当たりに実施する作業を選択し、前記作業の内容に対応させて作業を行う作業位置を記憶した作業位置記憶手段から、前記選択された作業と同じ作業位置で実行可能な作業内容を連続して行う作業として、複数の作業のそれぞれに対応して、移動を伴う作業における移動時間を含めた作業時間を記憶した作業時間記憶手段から、前記選択された作業の時間を求めて積算して、前記１人または前記１グループの単位期間当たりの作業時間を算出する処理を、コンピューターに実行させることを特徴とする生産計画評価方法。
4. 前記１人または前記１グループの単位期間当たりの組み合わされた作業の優先順位をあらかじめ決めておき、当該優先順位にしたがって前記１人または前記１グループの単位期間当たりの作業時間を算出する処理を、前記コンピューターに実行させることを特徴とする請求項３記載の生産計画評価方法。

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