JP5455049B2 - 優先度決定装置 - Google Patents

Description

本発明は、処理ラインにおけるワークの優先度を決定する優先度決定装置に関し、さらに詳しくは、確度の高い優先度を算出することができる優先度決定装置に関する。

従来、生産ラインや物流システムにおける作業の処理順序として、ラインに投入した順序でワークに対する作業を進めていく「先入れ先出し方式」（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ：ＦＩＦＯ）や納期が早い順で処理する「納期優先方式」などがある。

また、処理の総所要時間を予測し余裕日数が短い順に処理の優先度を高く設定する方式が提案されている（例えば特許文献１を参照）。ここで、「余裕日数」とは、ワークの納期までの日数からワークの完成までに要すると予測される残作業時間を差し引いた日数をいう。

ところで、少品種大量生産の工場の場合、すべてのワークを同じ工程順で各工程作業を行うフローショップ型ラインが採用されるのに対し、多品種少量生産の場合、たとえば、大型機械部品の修理や生産を行う工場では、ジョブショップ型ラインが採用される。

ジョブショップ型ラインとは、たとえば、機械加工、板金、塗装、検査等の作業工程（ジョブ）毎に作業場所（ワークセンター）が分かれており、修理や生産を行うワークは、ワーク毎に予め決められた工程順で各作業場所に移動して各工程の作業を行うものである。

特開平０６−２０３０４２号公報 特開２０００−８４８００号公報

ジョブショップ型ラインでは、ワーク（製品）を生産・修理するのに必要な処理工程の順序がワークごとに決まっており、ワークごとに作業内容（工程）が異なるか、作業内容が同じでも順序が異なる場合がある。このため、工程での作業所要時間や納期や経過工程が異なる複数のワークを処理する作業者にとっては、処理を優先すべきワークを自ら判断することは困難である。

また、ジョブショップ型ラインにおいて、上述した先入れ先出し方式や納期優先方式を採用すると、緊急性の高い物品に納期遅れが生じたり、生産設備を効率的に利用できず総合的な生産性が低くなったりする問題がある。

また、特許文献１のような、余裕日数から優先度を決定する方式を採用する場合において、工程の処理能力や時期による滞留時間の変動が大きい場合や、多種多様な処理時間・工程経路をもつワークを扱うジョブショップ型ラインの場合には、所要時間の予測精度が下がることから、確度の高い優先度の算出が困難である問題がある。

また、余裕日数から優先度を決定する方式を採用する場合において、確度の高い優先度を算出するために、特許文献２に代表されるような統計値（平均値、最小値、最頻値など）による滞留時間（待ち時間）を考慮することが考えられる。しかし、工程経路中にボトルネックとなる工程（リソースの能力不足による処理物品の滞留が多い工程）が含まれる場合は、そのボトルネック工程での滞留時間の分散の大きさが優先度の確度を下げる要因となる。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、確度の高い優先度を算出することができる優先度決定装置を提供することを課題とする。

上記の問題を解決するため、本発明の優先度決定装置は、以下の技術的手段を採用する。
（１）本発明は、複数の作業工程ごとに作業場所が分かれ、ワーク毎に予め決められた工程順で各工程の作業を行う処理ラインにおいて、各工程での作業を行う際のワークの優先度を決定する優先度決定装置であって、処理対象となるすべてのワークについて、ワークの納期までの日数から各工程の標準作業時間と滞留時間の総和である残作業時間を差し引いた余裕日数に基づいて、余裕日数が少ない順にワークの優先度を高く設定する優先度設定手段と、前記複数の作業工程のうちボトルネックとなるボトルネック工程に存在する複数のワークについて、ワーク毎に、優先度の算出に用いた残作業時間のうちの滞留時間に相当する部分を、ボトルネック工程におけるワークの予定作業順位と標準作業時間を加味した更新滞留時間に置き換えて、優先度を再計算する優先度補正手段と、を備えることを特徴とする。ただし、上記標準作業時間は、ある工程においてワークを処理するのに要する作業時間の統計値であり、工程ごとに定められ、上記滞留時間は、ワークが工程に入ってから作業を着手するまでの待ち時間の統計値であり、工程ごとに定められる。

上記の構成によれば、各工程の統計値から得られた滞留時間を考慮して、各ワークの優先度を算出した後、ボトルネック工程に滞留しているワークを対象とし、考慮する滞留時間を、各ワークの予定作業順位とその工程での標準作業時間（作業所要時間）を考慮した値（更新滞留時間）に置き換えて、再度、優先度を算出する。更新滞留時間は、ボトルネック工程に滞留しているワークの実際の待ち状況を反映した値であり、精度の高い予測値となっており、これを用いて再度、優先度を計算することで、確度の高い優先度を算出することができる。これにより、物品の作業順序が適正化されるので、納期遅れを防止あるいは低減することが可能となる。また、作業者にとっても「優先度」として一意の指標で示すことにより、処理を優先すべきワークを判断しやすくなる。

（２）また上記（１）の優先度決定装置において、前記優先度補正手段は、前記ボトルネック工程に存在する複数のワークについて、ワーク毎に、該ボトルネック工程内での予定作業順位から１を引いた数に当該ボトルネック工程の標準作業時間を乗じて得た時間を更新滞留時間として算出する更新滞留時間算出手段と、前記ボトルネック工程に存在する複数のワークについて、ワーク毎に、優先度の算出に用いた残作業時間のうちの滞留時間に相当する部分を、前記更新滞留時間に置き換えて更新残作業時間を算出する更新残作業時間算出手段と、処理対象となるワークのうち、前記ボトルネック工程に存在するワークについては前記更新残作業時間を、その他のワークについては残作業時間を用いて、ワーク毎に余裕日数を算出し、余裕日数が少ない順にワークの優先度を高く設定する優先度再設定手段と、を備える。

上記の構成によれば、更新滞留時間算出手段により、現状を反映した更新滞留時間を算出し、更新残作業時間算出手段により、考慮する滞留時間を更新滞留時間に置き換えて精度の高い更新残作業時間を算出し、優先度再設定手段により、更新残作業時間を用いて再度、ワークの優先度を算出するので、簡単なロジックで確度の高い優先度を算出することができる。

本発明によれば、確度の高い優先度を算出することができる。

本発明の実施形態に係る優先度決定装置の構成を示す図である。 本発明の優先度決定装置における優先度算出処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る優先度決定装置１０と、複数のワークを処理する処理ラインＬを示す構成図である。
図１の処理ラインＬは、複数の作業工程ごとに作業場所が分かれ、ワーク毎に予め決められた工程順で各工程の作業を行うジョブショップ型の生産ラインや修理ラインなどである。
図示例では、工程１〜工程５が存在するものとする。この場合、工程１は例えば板金、工程２は例えば塗装、工程３は例えば機械加工、工程４は例えば洗浄、工程５は例えば検査である。

工程順序はワーク毎に決められている。例えば図示例のように、ワークＡ、ワークＢ、ワークＣがあるとした場合、ワークＡは例えば工程１、３、２、４、５という順序で工程を移動することが決められ、ワークＢは例えば工程１、４、３、５という順序で工程を移動することが決められ、ワークＣは例えば工程２、３、５、４という順序で工程を移動することが決められている。

ここで、以下に使用する記号及び用語について定義する。
（記号）
ｉ：ワークＩＤ
ｋ：工程ＩＤ
Ｓｉ：ワークｉの納期までの日数
Ｐｉ：ワークｉの余裕日数
Ｗｉ：ワークｉの残作業時間
Ｗｉ^＊：ワークｉの更新残作業時間

（用語）
「余裕日数」（Ｐｉ）は、ワークｉの納期までの日数Ｓｉから残作業時間Ｗｉを差し引いた日数である。
「残作業時間」（Ｗｉ）は、ワークｉの完成までに要すると予測される時間（期間）の予測値であり、残りの各工程における「標準作業時間」と「滞留時間」との総和である。
「標準作業時間」は、ある工程ｋにおいてワークｉを処理するのに要する作業時間の、実績あるいはシミュレーションによって得られる統計値であり、工程ごとに定められる。
「滞留時間」は、ワークが工程に入ってから作業着手開始までの待ち時間の実績あるいはシミュレーションによって得られる統計値であり、工程ごとに定められる。
「更新滞留時間」は、ボトルネック工程におけるワークの予定作業順位と標準作業時間を加味した、ワークが工程に入ってから作業着手開始までの待ち時間の予測値である。
「更新残作業時間」は、残作業時間Ｗｉのうちの滞留時間に相当する部分を、更新滞留時間に置き換えて算出した、ワーク完成までに要する時間の予測値である。

本発明の優先度決定装置１０は、処理ラインＬにおいて各工程での作業を行う際のワークの優先度を決定する装置であり、優先度設定手段１１と、優先度補正手段１２とを備える。優先度決定装置１０は、以下に説明する優先度の算出処理を実行するプログラムがインストールされた汎用コンピュータ、あるいは優先度演算処理があらかじめプログラムされた専用コンピュータによって、構成することが可能である。

優先度設定手段１１は、処理対象となるすべてのワークについて、ワーク毎の余裕日数Ｐｉに基づいて、余裕日数Ｐｉが少ない順にワークの優先度を高く設定する。

優先度補正手段１２は、複数の作業工程のうちボトルネックとなるボトルネック工程に存在する複数のワークについて、ワーク毎に、優先度の算出に用いた残作業時間Ｗｉのうちの滞留時間に相当する部分を、ボトルネック工程におけるワークの予定作業順位と標準作業時間を加味した更新滞留時間に置き換えて、処理対象となるすべてのワークについて優先度を再計算する。

優先度補正手段１２は、優先度の再計算処理を実行するため、現状を反映した更新滞留時間を算出する更新滞留時間算出手段１３と、考慮する滞留時間を更新滞留時間に置き換えて精度の高い更新残作業時間を算出する更新残作業時間算出手段１４と、更新残作業時間を用いて再度、ワークの優先度を算出する優先度再設定手段１５とを備える。更新滞留時間算出手段１３、作業時間算出手段および優先度再設定手段１５における具体的な処理手順については、後述する。

優先度決定装置１０において、日々の進捗状況を反映して優先度を算出するために、計算を実施する時点でのワークに関する情報を使用する。例えば、優先度の算出は、処理ラインを稼働する所定の期間（日単位あるいは時間単位）の作業開始前に行って、処理対象となるすべてのワークに優先度を設定し、各工程での作業では優先度に従ってワークを処理していく。次の稼働期間（稼働日あるいは稼働時間）では現在の進捗状況を反映させるため、更新された情報、すなわち計算を実施する時点での情報を使用して新たに優先度の計算を行い、新たな優先度に従ってワークを処理していく。これを稼働期間毎に行う。

優先度の算出に必要な情報（データ）は入力装置１７から入力される。優先度設定手段１１において、ワークｉ毎の余裕日数Ｐｉに基づく優先度を算出するには、余裕日数Ｐｉと残作業時間Ｗｉが必要である。

余裕日数Ｐｉに基づく優先度の算出において、入力装置１７から余裕日数Ｐｉと残作業時間Ｗｉを入力し、これをそのまま優先度設定手段１１で利用してよい。あるいは余裕日数Ｐｉと残作業時間Ｗｉについては、これらを計算するための情報を入力装置１７から入力し、これらの情報に基づいて優先度設定手段１１において余裕日数Ｐｉと残作業時間Ｗｉを計算してもよい。

この場合、余裕日数Ｐｉを算出するための情報は、納期までの日数Ｓｉ（あるいは納期日時と現在日時）と残作業時間Ｗｉである。残作業時間Ｗｉを算出するための情報は、各工程での標準作業時間と滞留時間、ワークｉの工程経路、および現在の工程進捗状況である。

入力装置１７は、キーボードなど人が操作する入力手段でもよく、ワークの状態（所在場所や進捗状況）が管理されたデータベース（記憶装置）を保有する管理システムがある場合にはその管理システムでもよく、あるいは、ＩＣタグを利用してワークの状態（所在場所や進捗状況）がワークｉ毎に自動管理される場合にはその自動管理システムであってもよい。

優先度決定装置１０で算出された優先度は、数字、文字など、作業者が優先度を識別できる表現形式で、出力装置１８に出力される。出力装置１８による出力形態は、モニタによる画面表示でも、プリンタによる印刷でもよい。

図２は、優先度決定装置１０における優先度算出処理のフローチャートである。
まず、処理対象となるすべてのワークについて、ワークの納期までの日数Ｓｉから各工程の標準作業時間と滞留時間の総和である残作業時間Ｗｉを差し引いた余裕日数Ｐｉに基づいて、余裕日数Ｐｉが少ない順にワークの優先度を高く設定する（Ｓ１）。Ｓ１の処理は、上記の優先度設定手段１１が行う。残作業時間Ｗｉは、統計値である滞留時間を用いて計算した値であるため、この段階では、優先度の精度が低い。

次に、ボトルネック工程に存在する複数のワークについて、ワーク毎に、ボトルネック工程内での予定作業順位から１を引いた数にボトルネック工程の標準作業時間を乗じて得た時間を更新滞留時間として算出する（Ｓ２）。
すなわち、更新滞留時間＝［ボトルネック工程内での予定作業順位−１］×ボトルネック工程での標準作業時間、である。Ｓ２の処理は、上記の更新滞留時間算出手段１３が行う。この更新滞留時間は、ワーク毎の現在の待ち状況を反映した値であるので、精度が高い。

次に、ボトルネック工程に存在する複数のワークについて、ワーク毎に、優先度の算出に用いた残作業時間Ｗｉのうちの滞留時間に相当する部分を、Ｓ２で算出した更新滞留時間に置き換えて更新残作業時間Ｗｉ^＊を算出する（Ｓ３）。
すなわち、更新残作業時間Ｗｉ^＊＝Ｗｉ−（Ｓ１における余裕日数Ｐｉの算出に用いた滞留時間）＋（更新滞留時間）、である。Ｓ３の処理は、上記の更新残作業時間算出手段１４が行う。この更新残作業時間Ｗｉ^＊は、精度の高い更新滞留時間を用いて計算した値なので、精度が高い。

次に、処理対象となるワークのうち、ボトルネック工程に存在するワークについては更新残作業時間Ｗｉ^＊を、その他のワークについては残作業時間Ｗｉを用いて、ワーク毎に新たな余裕日数Ｐｉ^＊を算出し、余裕日数Ｐｉ^＊が少ない順にワークの優先度を高く設定する（Ｓ４）。
すなわち、Ｐｉ^＊＝Ｓｉ−Ｗｉ^＊、である。Ｓ４の処理は、上記の優先度再設定手段１５が行う。

上述した本発明の優先度決定装置１０によれば、各工程の統計値から得られた滞留時間を考慮して、各ワークの優先度を算出した後、ボトルネック工程に滞留しているワークを対象とし、考慮する滞留時間を、各ワークの予定作業順位とその工程での標準作業時間（作業所要時間）を考慮した値（更新滞留時間）に置き換えて、再度、優先度を算出する。更新滞留時間は、ボトルネック工程に滞留しているワークの実際の状況を反映した値であり、精度の高い予測値となっており、これを用いて再度、優先度を計算することで、確度の高い優先度を算出することができる。これにより、ワークの作業順序が適正化されるので、納期遅れを防止あるいは低減することが可能となる。また、作業者にとっても「優先度」として一意の指標で示すことにより、処理を優先すべきワークを判断しやすくなる。

また上述した実施形態の優先度算出処理（図２）によれば、更新滞留時間算出手段１３により、現状を反映した更新滞留時間を算出し、更新残作業時間算出手段１４により、考慮する滞留時間を更新滞留時間に置き換えて精度の高い更新残作業時間Ｗｉ^＊を算出し、優先度再設定手段１５により、更新残作業時間Ｗｉ^＊を用いて再度、ワークの優先度を算出するので、簡単なロジックで確度の高い優先度を算出することができる。

下記の［表１］は、優先度決定装置１０によって算出される優先度を用いて生産ラインを稼働した場合のシミュレーション結果を示す。表２では、製品（＝全構成部品がそろった状態）単位での下記の項目（ａ）〜（ｃ）の比較値を示している。
（ａ）平均超過日数：作業完了が納期を超過してしまった部品の、超過した日数の平均値
（ｂ）超過数率（％）：作業完了が納期を超過してしまった部品の、全部品数に対する割合
（ｃ）平均ＴＡＴ（日）：全製品のＴＡＴ平均値（ＴＡＴ：Ｔｕｒｎ Ａｒｏｕｎｄ Ｔｉｍｅは、製品の構成部品の中の、最早投入部品の投入日から再遅完了部品の完了日までの日数）

表１から、本発明の優先度決定装置１０により、ＦＩＦＯ（先入れ先出し方式）と比較し、納期を超過する部品数は半減し、平均ＴＡＴも２０日程度低減されるなど、大きく改善できることが分かる。

上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

Ｌ 処理ライン
１０ 優先度決定装置
１１ 優先度設定手段
１２ 優先度補正手段
１３ 更新滞留時間算出手段
１４ 更新残作業時間算出手段
１５ 優先度再設定手段
１７ 入力装置
１８ 出力装置

Claims (1)

1. 複数の作業工程ごとに作業場所が分かれ、ワーク毎に予め決められた工程順で各工程の作業を行う処理ラインにおいて、各工程での作業を行う際のワークの優先度を決定する優先度決定装置であって、
   処理対象となるすべてのワークについて、ワークの納期までの日数から各工程の標準作業時間と滞留時間の総和である残作業時間を差し引いた余裕日数に基づいて、余裕日数が少ない順にワークの優先度を高く設定する優先度設定手段と、
   前記複数の作業工程のうちボトルネックとなるボトルネック工程に存在する複数のワークについて、ワーク毎に、優先度の算出に用いた残作業時間のうちの滞留時間に相当する部分を、ボトルネック工程におけるワークの予定作業順位と標準作業時間を加味した更新滞留時間に置き換えて、優先度を再計算する優先度補正手段と、を備え、
   前記優先度補正手段は、
   前記ボトルネック工程に存在する複数のワークについて、ワーク毎に、該ボトルネック工程内での予定作業順位から１を引いた数に当該ボトルネック工程の標準作業時間を乗じて得た時間を更新滞留時間として算出する更新滞留時間算出手段と、
   前記ボトルネック工程に存在する複数のワークについて、ワーク毎に、優先度の算出に用いた残作業時間のうちの滞留時間に相当する部分を、前記更新滞留時間に置き換えて更新残作業時間を算出する更新残作業時間算出手段と、
   処理対象となるワークのうち、前記ボトルネック工程に存在するワークについては前記更新残作業時間を、その他のワークについては残作業時間を用いて、ワーク毎に余裕日数を算出し、余裕日数が少ない順にワークの優先度を高く設定する優先度再設定手段と、を備える、ことを特徴とする優先度決定装置。