JP5688864B2 - 生産システムシミュレーション装置、生産システムシミュレーション方法及び生産システムシミュレーションプログラム - Google Patents

Description

本発明は、例えば製造業の生産に係る作業工程等のモノ、機械、作業者や物流に係る搬送作業者やフォークリフト等の搬送手段のような要素で構成されるシステムにおいて、状態推移を予測する生産システムシミュレーション装置、生産システムシミュレーション方法及び生産システムシミュレーションプログラムに関する。

近年、生産工場においては、市場の多様な需要に応じて多数の製品を製造する多品種少量生産の度合いが大きくなってきており、一つの生産ラインで複数の生産品目を生産しなければならない場合が増えている。多品種を同じ生産ラインで混合して製造する場合、製品が異なれば部品数や加工方法、組立方法が異なり、生産ラインの工程数が異なってくると共に、各工程での必要とする作業時間も各々異なってくるため、単一製品の生産体制では起こらなかった問題が発生する。

例えば多様な製品を同じ生産ラインで製造しようとすると、様々な無駄が発生する。具体的には、各工程で必要とする作業時間が製品によって異なると、各工程での作業時間のばらつきが生じ、各工程での手待ち時間が発生する。また、異なった製品を製造するためには、治工具の変更などの、いわゆる段取り替えが必要になる。また、工場内物流ではそれぞれの製品の生産計画に対応して、必要な部品を必要とする工程へタイムリーに供給しなければならないが、多様な製品を製造する場合にはこの部品供給も複雑化する。

このような問題に対処するため、従来、生産ラインについてシミュレーション技術による効果分析が活用されている。この生産ラインのシミュレーションは、一般的に離散的シミュレーションと呼ばれる技術で行われており、離散的シミュレーションとは、ソフトウェアを用いて、モノ、機械、作業者やフォークリフト等の搬送手段の各設備要素と、各設備要素が惹起する動作と、惹起するための条件を設定した上で、それらの惹起関係を評価して生産ラインの挙動を予測するものである（特許文献１参照）。

具体的には、各設備要素に対して、各設備要素が惹起する固有動作と、各設備要素の固有動作を惹起させるための条件と、固有動作の動作時間、必要な部品数等の所要量等の諸元を設定すると共に、当該固有動作が終了した際に固有動作が終了したことを通知する出力先として他の設備要素を設定し、固有動作の出力に応じて他の設備要素の固有動作が惹起されるように設定する。即ち、設備要素がネットワーク化して定義される。

そして、この生産プロセス・ネットワークのルート（根）となる設備要素に固有動作を惹起させることで、ルートに連なる生産プロセス・ネットワークの各設備要素に固有動作の惹起が伝播されてシミュレーションの演算が進み、生産ラインにおける生産が進む状態が模擬される。この模擬による各設備要素の固有動作の開始時刻及び終了時刻、消費される部品数を記録しておくことで、各設備要素における稼働時間割合の時間的推移や、消費される部品数の時間的推移を予測することができ、又、一つの製品の生産にかかる延べ時間（リードタイム）、部品倉庫や部品棚に準備した部品が欠品していないかどうか、欠品した時刻などの部品供給物流に関する状態等も予測することができ、量産を開始する前に生産ラインの問題を分析することができる。

特開２０００−２０２７４２号公報

ところで、上述のシミュレーション技術は、生産プロセス・ネットワークが個々の設備要素に対する定義によって記述され、各設備要素に対する固有動作の惹起条件と、各設備要素の動作時間、所要部品数等の諸元、固有動作が終了したことを通知する出力先の他の設備要素を設定することで、生産ラインのシミュレーションのための設定を行ってソフトウェアを設計することが可能であるが、生産プロセスを構成する特定の作業を実施する設備要素を想定した上で、それらの各設備要素に条件を設定する必要があるため、特定の作業をどの設備要素で実施するかの想定が重要となる。

ここで、作業を担う設備要素を、想定した設備要素ではなく、他の設備要素に変更しなければならない場合に問題を生ずる。即ち、生産ラインのシミュレーションを行った結果、想定した設備要素ではなく、他の設備要素に変更することが望ましい場合、或いは、新たな設備要素の追加導入が必要な場合等に、各設備要素に対する惹起条件の記述を変更、設定する必要があるが、設備要素の惹起条件はあくまで当該設備要素における惹起条件であるため、製品全体の作業の流れの中での作業を別途想定しながら変更後の設備要素に対する惹起条件を起案し、修正定義する作業が必要となる。特に、多数の設備要素を変更する場合、そのプログラムの修正記述作業は膨大なものとなる。

更に、修正する惹起条件の記述は、生産設備等の設備要素に対して、プログラムで「if … then … else …」のような条件式の形式でひとつひとつ行うのが一般的であり、直感的でないだけでなく、設定作業に専門性を有し、特殊なエンジニアでなければ対応することが困難である。

更に、専門教育を受けたエンジニアでも、生産ラインの把握等のために数か月の準備時間を要するのが通常であり、シミュレーションを行うための作業コストが高くなると共に、長い準備期間の分だけ生産ライン設計の評価が時期的に遅くなるという問題もある。

本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、作業を担う設備要素を容易且つ柔軟に設定、変更することが可能であり、多様なシミュレーション、最適な工程条件の探求を低コストで迅速に行うことができる生産システムシミュレーション装置、生産システムシミュレーション方法及び生産システムシミュレーションプログラムを提供することを目的とする。

本発明の生産システムシミュレーション装置は、離散的に発生する事象の連鎖による状態推移をシミュレーションする生産システムシミュレーション装置であって、設備要素の諸元を設備要素情報として記憶する設備要素情報記憶部と、作業要素の惹起条件と作業完了後の出力先を含む作業要素情報を記憶する作業要素情報記憶部と、前記設備要素と前記作業要素とのリンク情報を記憶するリンク情報記憶部とを備え、少なくとも第１の設備要素とリンク情報でリンクされている第１の作業要素の作業要素情報の惹起条件の充足に応じて、前記第１の設備要素が作業を実行し、前記第１の作業要素の作業要素情報の作業完了後の出力先に出力するようにして模擬的に処理することを特徴とする。
これによれば、設備要素の能力、数に拘わらずに不変な作業要素の作業要素情報を設備要素情報と独立して設定し、所望のリンクを設定してシミュレーションできることから、作業を担う設備要素を容易且つ柔軟に設定、変更することが可能となり、多様なシミュレーション、最適な工程条件の探求を低コストで迅速に行うことができる。

本発明の生産システムシミュレーション装置は、前記設備要素の諸元として前記設備要素の位置情報を前記設備要素情報記憶部に記憶し、前記第１の設備要素の位置情報と前記第１の設備要素の出力先である第２の設備要素の位置情報に基づく前記第１の設備要素から前記第２の設備要素までの搬送時間を取得し、前記第１の設備要素の作業完了時刻から前記搬送時間が経過した時刻に、前記第２の設備要素に前記第１の設備要素の作業完了後の中間品を出力するようにして模擬的に処理することを特徴とする。
これによれば、搬送時間を加味したより正確な工程のシミュレーション結果を得ることができる。

本発明の生産システムシミュレーション装置は、前記第１の作業要素の作業要素情報の惹起条件として、必要な部品の種別及び数が設定され、前記第１の作業要素とリンクされている前記第１の設備要素が、前記部品を消費するようにして生成品を生成し、前記生成品の種別及び数を前記出力先に出力すると共に、前記第１の作業要素の作業要素情報に設定されている標準サイクルタイムと共に、前記第１の設備要素の設備要素情報にサイクルタイムが設定されている場合、設備要素情報のサイクルタイムを用いて前記生成品の生成作業を実行するようにして模擬的に処理することを特徴とする。
これによれば、作業要素情報に設定されている必要な部品の種別及び数を、所望の設備要素で柔軟に用いて製造作業のシミュレーションを行うことができる。また、複数種の設備要素で汎用的に利用可能な作業要素情報として、標準サイクルタイムを作業要素に対して設定することができると共に、特定の設備要素が高機能の生産機械でサイクルタイムが短い場合等、特定の設備要素の特性をシミュレーションに反映させることができる。

本発明の生産システムシミュレーション装置は、シミュレーション結果を通信回線を介して直接的若しくは間接的にクライアント端末に送信可能であることを特徴とする。
これによれば、遠隔地等の別の場所に居る利用者に生産システムシミュレーション装置のシミュレーション結果を提示することができる。また、利用者は、複数の者で共用される生産システムシミュレーション装置のシミュレーションによる効果分析を所要時のみ得ることも可能となり、生産システムシミュレーション装置の効率的利用、より低コストでのシミュレーションによる効果分析を図ることができる。

また、本発明のクライアント端末は、本発明の生産システムシミュレーション装置から通信回線を介して直接的若しくは間接的にシミュレーション結果を受信可能であることを特徴とする。
これによれば、遠隔地等の別の場所に居る利用者が生産システムシミュレーション装置のシミュレーション結果の提示を受けることができる。また、利用者は、複数の者で共用される生産システムシミュレーション装置のシミュレーションによる効果分析を所要時のみ得ることも可能となり、生産システムシミュレーション装置の効率的利用、より低コストでのシミュレーションによる効果分析を図ることができる。

また、本発明の生産システムシミュレーション方法は、離散的に発生する事象の連鎖による状態推移をシミュレーションする生産システムシミュレーション方法であって、記憶部に記憶されている設備要素の諸元を設備要素情報と、作業要素の惹起条件と作業完了後の出力先を含む作業要素情報と、前記設備要素と前記作業要素とのリンク情報に基づき、少なくとも第１の設備要素とリンク情報でリンクされている第１の作業要素の作業要素情報の惹起条件の充足に応じて、前記第１の設備要素が作業を実行し、前記第１の作業要素の作業要素情報の作業完了後の出力先に出力するようにして模擬的に処理することを特徴とする。
これによれば、設備要素の能力、数に拘わらずに不変な作業要素の作業要素情報を設備要素情報と独立して設定し、所望のリンクを設定してシミュレーションできることから、生産を実施する工場の保持設備に対応させて、作業を担う設備要素を容易且つ柔軟に設定、変更することが可能となり、多様なシミュレーション、最適な工程条件の探求を低コストで迅速に行うことができる。

また、本発明の生産システムシミュレーションプログラムは、離散的に発生する事象の連鎖による状態推移をシミュレーションする手段としてコンピュータを機能させる生産システムシミュレーションプログラムであって、設備要素の諸元を設備要素情報として記憶する手段と、作業要素の惹起条件と作業完了後の出力先を含む作業要素情報を記憶する手段と、前記設備要素と前記作業要素とのリンク情報を記憶する手段と、少なくとも第１の設備要素とリンク情報でリンクされている第１の作業要素の作業要素情報の惹起条件の充足に応じて、前記第１の設備要素が作業を実行し、前記第１の作業要素の作業要素情報の作業完了後の出力先に出力するようにして模擬的に処理する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。
これによれば、設備要素の能力、数に拘わらずに不変な作業要素の作業要素情報を設備要素情報と独立して設定し、所望のリンクを設定してシミュレーションできることから、生産を実施する工場の保持設備に対応させて、作業を担う設備要素を容易且つ柔軟に設定、変更することが可能となり、多様なシミュレーション、最適な工程条件の探求を低コストで迅速に行うことができる。

本発明によれば、作業を担う設備要素を容易且つ柔軟に設定、変更することが可能であり、多様なシミュレーション、最適な工程条件の探求を低コストで迅速に行うことができる。

実施形態の生産システムシミュレーション装置の全体構成を示すブロック図。 （ａ）は実施例における製品例を示す説明図、（ｂ）は実施例における生産工程の流れを示す説明図。 （ａ）は実施例における設備要素を示す説明図、（ｂ）は実施例における作業要素による生産工程の流れを示すフローチャート。 実施例における設備要素情報の例を示す図。 実施例における作業要素情報の例を示す図。 実施例におけるリンク情報の例を示す図。 実施例における設備要素と作業要素のリンク設定画面を概念的に示す説明図。 （ａ）〜（ｄ）は動作ログデータベースに記録されたログをグラフ化した例を示す説明図。 変形例の生産システムシミュレーション装置とクライアント端末の全体構成を示すブロック図。

〔実施形態の生産システムシミュレーション装置〕
本発明の実施形態の生産システムシミュレーション装置１は、離散的に発生する事象の連鎖による工程の状態推移をシミュレーションする装置であり、図１に示すように、ＣＰＵ等の演算制御部２と、ＲＯＭ、ハードディスク等で構成される記憶部３と、マウス、キーボード、タッチパネル等の入力部４と、ディスプレイ、プリンター等の出力部５を備える。

記憶部３は、演算制御部２に所定処理を実行させる生産システムシミュレーションプログラム等の処理プログラムを記憶する処理プログラム記憶部３１と、設備要素の諸元を設備要素情報として記憶する設備要素情報記憶部３２と、作業要素の惹起条件と作業完了後の出力先を含む作業要素情報を記憶する作業要素情報記憶部３３と、設備要素と作業要素とのリンク情報を記憶するリンク情報記憶部３４と、出力部５のディスプレイで表示する所定画面のデータを記憶する画面データ記憶部３５、各設備要素での状態変化の動作ログを時刻に対応して記憶する動作ログデータベース３６を有し、更に、離散的シミュレーションの所定処理を行うのに必要なデータを記憶する領域を備える。

設備要素情報として設定される設備要素の諸元には、設備要素自体に起因する或いは関連する適宜の諸元を設定することが可能であり、例えば生産設備要素のサイクルタイム、位置情報等の諸元を設定する。

作業要素情報には、設備要素に依存しない情報で特定の作業に関連する適宜の諸元が設定され、例えば特定の製品を生産する作業に関する諸元として、作業要素の惹起条件としての必要部品数、作業完了後の出力先や出力される部品数等が設定される。尚、生産工程全体など全体の工程において、例えば最初の工程の作業要素で、惹起条件に相当するものが開始入力であるもの等、惹起条件が設定記憶されない作業要素の作業要素情報が、全ての作業要素の作業要素情報中に、いくつか含まれていてもよい。

リンク情報記憶部３４に記憶される設備要素と作業要素のリンク情報は、生産システムシミュレーションプログラムと協働する演算制御部２の制御により、出力部５のディスプレイで所定の設定画面を表示し、この設定画面における入力部４からの入力に応じて設定されるが、設備要素が二次元配置された画面と、生産プロセス・ネットワークを構成する作業要素がネットワークとして配置された画面を表示し、２つの画面のそれぞれの要素を選択して関係付けのコマンドの実行或いはドラッグ＆ドロップ等で関係付けることにより、リンク情報を入力設定可能にすると、リンク設定を直感的で使いやすいものとすることができて好ましい。

この生産システムシミュレーション装置１の演算制御部２は、生産システムシミュレーションプログラムに従って、離散的に発生する事象の連鎖による生産工程の状態推移を模擬的に演算処理する手段を担い、この点においては既存の離散的シミュレーションを行う生産工程のシミュレーション装置と同様である。

しかしながら、既存の生産工程の離散的シミュレーションでは、設備要素の設備要素情報として惹起条件と作業完了後の出力先が固定して設定され、設備要素情報である惹起条件の充足に応じて設備要素の動作を惹起し、設備要素情報の出力先に作業完了後の中間品を出力して演算を進行するのに対し、本実施形態の生産システムシミュレーション装置１の演算制御部２では、作業要素の作業要素情報として惹起条件と作業完了後の出力先が設定され、設備要素とリンク情報でリンクされている作業要素の作業要素情報の惹起条件の充足に応じて、当該設備要素が当該作業要素の作業要素情報で規定されている作業を実行するように当該設備要素の動作を惹起し、当該作業要素情報の出力先に作業完了後の中間品を出力して演算が進行するという特徴を有する。

この演算制御部２の演算の際には、例えば演算中に設備要素にリンクされている作業要素の作業要素情報の惹起条件と出力先を参照し、惹起条件の充足に応じて当該設備要素の動作を惹起して出力するように演算する、或いは演算前に、設備要素にリンクされている作業要素の作業要素情報の惹起条件と出力先を当該設備要素の付加情報として記憶部３に記憶させ、付加情報とされている作業要素情報の惹起条件の充足に応じて当該設備要素の動作を惹起して出力するように演算する等とすることが可能である。後者の例では、演算前に設備要素に惹起条件と出力先を付加しておくことで、演算中のリンク情報取得の処理を不要にし、演算制御部２が担う処理量を軽減することができる。

更に、設備要素の諸元として設備要素の位置情報を設備要素情報記憶部３２に記憶し、演算制御部２の演算処理において、第１の設備要素の位置情報と第１の設備要素の出力先である第２の設備要素の位置情報に基づく第１の設備要素から第２の設備要素までの搬送時間を取得し、第１の設備要素の作業完了時刻から搬送時間が経過した時刻に、第２の設備要素に第１の設備要素の作業完了後の中間品を出力するようにして模擬的に処理すると、搬送時間を加味したより正確な工程のシミュレーション結果を得ることができて好ましい。

この搬送時間の取得は、例えば記憶部３の所定領域に、生産工場等のエリア全体を規定する座標系と、設定速度を記憶し、演算制御部２の演算処理において、第１の設備要素の位置情報と第２の設備要素の位置情報と設定速度から搬送時間を演算取得する、或いは既存の経路推測技術を利用し、記憶部３の所定領域に記憶される所定データを用いて、演算制御部２の演算処理において移動経路を推測し、この移動経路に基づいて第１の設備要素から第２の設備要素までの搬送時間を演算取得する等とすることが可能である。

本実施形態の生産システムシミュレーション装置１は、設備要素の能力、数に拘わらずに不変な作業要素の作業要素情報を設備要素情報と独立して設定し、所望のリンクを動的に設定して連携させてシミュレーションできることから、作業を担う設備要素を容易且つ柔軟に設定、変更することが可能となり、多様なシミュレーション、最適な工程条件の探求を低コストで迅速に行うことができる。

例えば生産工程においては、工場内の設備要素は量産数に対応して生産能力を設定するために、生産能力に対応するために必要な設備要素の数を準備し、要求される生産量が多くなれば、同じ機能を持つ設備要素を複数台、配置して生産能力を高めること等になるが、設備要素が増えても、製品を生産するための作業要素で構成される生産プロセス・ネットワークは同じである。そのため、設備要素の能力、数に拘わらずに不変な作業要素の作業要素情報を設備要素情報と独立して設定し、個別の生産計画に従いながら連動させることで、柔軟なシミュレーション、柔軟な工場運営を実現できる。

また、生産しなければならない製品の数量が減少した場合、生産ラインの稼働率を高めるために、当初の製品とは別の製品を、同時に生産ラインで生産することが行われるが、このような場合にも、設備要素情報と作業要素情報が独立していることにより、多様な組み合わせを容易に検証することが可能であり、最適な組み合わせや工程条件を求めることができる。

次に、実施形態の生産システムシミュレーション装置１を高圧ガス容器を製品として製造する生産工程について適用した実施例について説明する。図２に示すように、実施例においては、高圧ガス容器は本体（Body）と両側の側部（Side）を固着して構成され、本体（Body）と両側の側部（Side）をそれぞれ鍛造した後、本体（Body）と両側の側部（Side）を溶接し、耐圧検査を施した後、塗装して高圧ガス容器が完成する生産工程となっている。

この生産工程では、設備要素と作業要素は図３のように定義する。即ち、設備要素Ａ〜Ｃに各鍛造機、設備要素Ｄ、Ｅに各溶接機、設備要素Ｆ、Ｇに各耐圧検査機、設備要素Ｈに塗装機を定義すると共に、作業要素ＷＥ１に本体（Body）鍛造工程、作業要素ＷＥ２に側部（Side）鍛造工程、作業要素ＷＥ３に溶接工程、作業要素ＷＥ４に耐圧検査工程、作業要素ＷＥ５に塗装工程を定義する。尚、図３では、工場レイアウトにおける各設備要素としてのステーションの位置と通路（図示の点線）を模式的に示している。

そして、入力部４からの入力等により、設備要素毎に、設備要素の諸元である設備要素情報を生産システムシミュレーション装置１の設備要素情報記憶部３２に記憶させると共に、作業要素毎に、作業要素の諸元である作業要素情報を作業要素情報記憶部３３に記憶させ、更に、設備要素と作業要素を関係付けることにより設備要素情報と作業要素情報の関係付けを行い、この関係付けのリンク情報をリンク情報記憶部３４に記憶させる。

図４に各設備要素に設定される設備要素情報の例を示す。この例では、各設備要素に対して、各製品毎のサイクルタイムＣＴ［min］、工場レイアウトの座標系における位置座標、設備要素が占有する縦横の大きさ、設備要素の部品バッファの部品の収容可能数、設備要素の部品バッファの部品の現在収容数等が設備要素情報として設定されている。尚、例えば設備要素が複数種別の部品を必要とするものである場合、部品バッファの収容可能数と現在収容数は部品種別毎に設定するとよい。

図５に各作業要素に設定される作業要素情報の例を示す。この例では、各作業要素に、惹起条件として、必要部品種別とその数量、当該作業要素の作業完了品の出力先となる作業要素、出力情報として、標準サイクルタイム、作業完了後の出力品の種別と数が作業要素情報として設定されている。尚、作業要素の標準サイクルタイムは当該作業の一般的なサイクルタイムを表すものであり、当該作業要素を設備要素で実行させた場合、当該設備要素の持つ特性でサイクルタイムを変えたい場合は、例えば設備要素情報のサイクルタイムを適用する等により、上述の設備要素情報に保持されるサイクルタイムを利用させるようにすればよい。また、上記情報以外に、惹起条件として、作業に必要な治工具、消耗品の量、作業を行うための必要要員数や作業を実施するために必要な電力、水力、ガスなどの二次リソース、さらには、後工程引取り（かんばん方式）としても稼働するために、当該作業が後工程引き取りなのか、そうでないか、また、後工程引き取りの場合は、現状、後工程の状態に対応して稼働してよい状態かどうかを表すフラグを設定してもよい。また、出力情報として、消耗される工具の数、排出される切り屑、熱量、水、ガスの数や量を設定してもよい。

図６にリンク情報の例を示す。この例では、作業要素ＷＥ１に設備要素Ｃ、作業要素ＷＥ２に設備要素Ａ、作業要素ＷＥ３に設備要素Ｄ、Ｅ、作業要素ＷＥ４に設備要素Ｆ、Ｇ、作業要素ＷＥ５に設備要素Ｈが設定されているが、工場内の全ての設備要素Ａ〜Ｈのうちの適宜の設備要素に対して作業要素を関係付ける、或いは工場内の全ての設備要素Ａ〜Ｈに対して作業要素を関係付けることが可能であり、この関係付けは、必要な生産量等により柔軟に設定、変更することが可能である。

上述の設備要素と作業要素の関係付けは、図７の概念図に示すように、例えば設備要素が二次元配置された画面の中の設備要素を選択すると共に、生産プロセス・ネットワークを構成する作業要素がネットワークとして配置された画面の中の作業要素を選択し、それらを関係付けるコマンドを実行させる、或いは生産プロセス・ネットワークを構成する作業要素がネットワークとして配置された画面の中の作業要素を選択し、設備要素が二次元配置された画面の中の設備要素にドラッグ＆ドロップする等により行う。

この設備要素と作業要素の関係付け、リンク情報は、設備要素と作業要素を複数対複数で設定可能になっている。これにより、ある作業要素を、生産量や生産品目の変動に対応して、単数又は複数の設備要素で適宜実施することや、当初の設備要素から別の設備要素で実施する変更に対応可能になっていると共に、一つの設備要素に複数の作業要素をリンクさせ、一つの設備要素で複数の作業要素を実施することが可能になっている。尚、工場内で利用されない設備要素が生ずることもあるため、作業要素とリンクされていない設備要素があってもよいが、作業要素は必ず実施する必要があるため、いずれかの設備要素にリンクされる必要がある。

上述のように設備要素情報、作業要素情報、リンク情報を設定した生産システムシミュレーション装置１により、生産工程のシミュレーション演算を実行する。シミュレーション演算では、各設備要素とリンク情報で個別にリンクされている作業要素の惹起条件の充足に応じて、各設備要素で必要とする部品を利用して生産作業を実行し、当該設備要素の処理結果として加工或いは組立等された作業完了品を、当該作業要素の作業完了後の出力先である次の設備要素に出力するようにして模擬的に演算処理する。

この演算においては、例えば設備要素Ａ（鍛造機）で鍛造された部品we2：側部（Side）を設備要素Ｄ（溶接機）の部品バッファに格納し、設備要素Ｃ（鍛造機）で鍛造された部品we1：本体（Body）を設備要素Ｄ（溶接機）、または要素設備Ｅ（溶接機）の部品バッファに格納し、設備要素Ｄ（溶接機）、または要素設備Ｅ（溶接機）の惹起条件が充足された時刻（部品we2：側部２個と部品we1：本体１個が部品バッファに格納された時刻）に、必要な部品（部品we2：側部２個と部品we1：本体１個）を消費するようにして、設備要素Ｄ（溶接機）、または要素設備Ｅ（溶接機）が作業（溶接作業）を実行して側部（Side）と本体（Body）が溶接された中間品（部品we3）を生成し、この中間品（部品we3、生成品）を次工程として定義されている設備要素Ｇ（耐圧検査機）に出力するように模擬して演算処理する。尚、同一の作業要素において複数の設備要素が設定されている場合には、各設備要素における各々の惹起条件を個別に判断して、惹起条件に達した設備要素から稼働して出力する。このような処理を各設備要素が並列的に実行するように演算することで、生産を模擬することができる。

そして、各設備要素での状態変化をシミュレーション開始時刻からの経過時刻等の時刻に対応して動作ログデータベース３６に記録することにより、様々な分析が可能となる。図８に動作ログデータベースに記録されたログをグラフ化したものを示す。これにより、時間の推移に対して、各設備要素が保持する部品バッファでの部品数、すなわち、中間在庫の推移や、各設備要素の稼働時間内における稼働率等を把握することができる。上述の例では、例えば設備要素Ａ（鍛造機）で鍛造された部品we2（側部）が設備要素Ｄ（溶接機）や要素設備Ｅ（溶接機）の部品バッファに格納される時刻、設備要素Ｃ（鍛造機）で鍛造された部品we1（本体）が設備要素Ｄ（溶接機）や要素設備Ｅ（溶接機）の部品バッファに格納される時刻、設備要素Ｄ（溶接機）や要素設備Ｅ（溶接機）が部品we2（側部）２個と部品we1（本体）１個を消費し、部品we3（中間品）の生成を開始する時刻、設備要素Ｄ（溶接機）や要素設備Ｅ（溶接機）が部品we3（中間品）を生成を完了した時刻等を、各々の状態に対応して動作ログデータベース３６に記録、格納する。

尚、上記例の生産システムシミュレーション装置１による生産シミュレーションでは、各設備要素で惹起条件が充足されれば生産作業を実行するように模擬演算するが、生産計画に対応し、惹起条件に加えて、それぞれの作業要素で生産作業を実施してよいかどうか条件、或いはアクティビティ（物流、作業員編成）の条件、或いはその双方等の付加条件を加え、この付加条件を作業要素情報記憶部３３に記憶させ、惹起条件と付加条件が充足した場合に、当該作業要素とリンクされている設備要素が作業を実行するように模擬演算しても良好である。

例えば、どの製品をどのような順番で何個づつ生産するか、どのくらいの数量を生産するかなどの生産目標、生産方式に加えて、生産を行なう就業時間内であるかどうか、何時から生産を実行するか、また、目標の生産量を達していない範囲で実行するなどの、生産工場の運営上の条件を加える。また、外注先や他の工場から供給される部品が、何時に何個、工場に入ってくるかを加えてもよい。この場合、設備要素の持つ部品バッファにおいて、外注先や他工場からの納品状態に応じて部品を発生させる機構を準備する。計画の早期段階において、外注先や他工場からの部品供給の状態を反映させたくない場合には、生産プロセス・ネットワークの最も上流となる部品バッファにおいて、設備要素が必要とした場合に無制限に部品を供給する機構を準備するとよい。

作業員編成の条件としては、例えば作業班毎の人数を設定するとともに、ある作業班が作業を受け持つ設備要素を設定しておけば、その作業班の要員が空いているときに設備要素での作業を実行できることを加えるとよい。このような活用は、本例で示した形態に限らず、例えば、各設備要素への部品搬送作業を作業要素として設定するような場合に、搬送の作業班の要員が対応できる範囲で作業を成さしめるような付加条件を実現することができる。

〔実施形態の変形例等〕
本明細書開示の発明は、各発明、実施形態の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを含むものであり、下記変形例も包含する。

例えば上記実施形態では、生産工程の生産システムシミュレーション装置としたが、本明細書開示の発明には、適宜の作業工程のシステムシミュレーション装置が含まれ、例えば物流工程のシステムシミュレーション装置等とすることも可能である。

また、図９に示すように、生産システムシミュレーション装置１に通信制御を行う通信部６を設け、通信回線１０１を介してクライアント端末１０２と通信可能とし、クライアント端末１０２からの送信によりリンク情報を設定することや、クライアント端末１０２がシミュレーション結果を受信することが可能なように構成することも可能であり、又、生産システムシミュレーション装置１が別途設置されるサーバー等を介してクライアント端末１０２と間接的に送受信可能にすることもできる。

これによれば、遠隔地等の別の場所に居る利用者に生産システムシミュレーション装置１のシミュレーション結果を提示することができ、又、利用者は、複数の者で共用される生産システムシミュレーション装置１のシミュレーションによる効果分析を所要時のみ得ることも可能となり、生産システムシミュレーション装置１の効率的利用、より低コストでのシミュレーションによる効果分析を図ることができる。

本発明は、例えば生産工程や物流工程等の工程をシミュレーションして効果分析を得る際に利用することができる。

１…生産システムシミュレーション装置 ２…演算制御部 ３…記憶部 ３１…処理プログラム記憶部 ３２…設備要素情報記憶部 ３３…作業要素情報記憶部 ３４…リンク情報記憶部 ３５…画面データ記憶部 ３６…動作ログデータベース ４…入力部 ５…出力部 ６…通信部 １０１…通信回線 １０２…クライアント端末

Claims (7)

1. 離散的に発生する事象の連鎖による状態推移をシミュレーションする生産システムシミュレーション装置であって、
   設備要素の諸元を設備要素情報として記憶する設備要素情報記憶部と、
   作業要素の惹起条件と作業完了後の出力先を含む作業要素情報を記憶する作業要素情報記憶部と、
   前記設備要素と前記作業要素とのリンク情報を記憶するリンク情報記憶部とを備え、
   少なくとも第１の設備要素とリンク情報でリンクされている第１の作業要素の作業要素情報の惹起条件の充足に応じて、前記第１の設備要素が作業を実行し、前記第１の作業要素の作業要素情報の作業完了後の出力先に出力するようにして模擬的に処理することを特徴とする生産システムシミュレーション装置。
2. 前記設備要素の諸元として前記設備要素の位置情報を前記設備要素情報記憶部に記憶し、
   前記第１の設備要素の位置情報と前記第１の設備要素の出力先である第２の設備要素の位置情報に基づく前記第１の設備要素から前記第２の設備要素までの搬送時間を取得し、
   前記第１の設備要素の作業完了時刻から前記搬送時間が経過した時刻に、前記第２の設備要素に前記第１の設備要素の作業完了後の中間品を出力するようにして模擬的に処理することを特徴とする請求項１記載の生産システムシミュレーション装置。
3. 前記第１の作業要素の作業要素情報の惹起条件として、必要な部品の種別及び数が設定され、前記第１の作業要素とリンクされている前記第１の設備要素が、前記部品を消費するようにして生成品を生成し、前記生成品の種別及び数を前記出力先に出力すると共に、
   前記第１の作業要素の作業要素情報に設定されている標準サイクルタイムに加えて、前記第１の設備要素の設備要素情報にサイクルタイムが設定されている場合、設備要素情報のサイクルタイムで前記生成品の生成作業を実行するようにして
   模擬的に処理することを特徴とする請求項１又は２記載の生産システムシミュレーション装置。
4. シミュレーション結果を通信回線を介して直接的若しくは間接的にクライアント端末に送信可能であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の生産システムシミュレーション装置。
5. 請求項４記載の生産システムシミュレーション装置から通信回線を介して直接的若しくは間接的にシミュレーション結果を受信可能であることを特徴とするクライアント端末。
6. 離散的に発生する事象の連鎖による状態推移をシミュレーションする生産システムシミュレーション方法であって、
   記憶部に記憶されている設備要素の諸元を設備要素情報と、作業要素の惹起条件と作業完了後の出力先を含む作業要素情報と、前記設備要素と前記作業要素とのリンク情報に基づき、
   少なくとも第１の設備要素とリンク情報でリンクされている第１の作業要素の作業要素情報の惹起条件の充足に応じて、前記第１の設備要素が作業を実行し、前記第１の作業要素の作業要素情報の作業完了後の出力先に出力するようにして模擬的に処理することを特徴とする生産システムシミュレーション方法。
7. 離散的に発生する事象の連鎖による状態推移をシミュレーションする手段としてコンピュータを機能させる生産システムシミュレーションプログラムであって、
   設備要素の諸元を設備要素情報として記憶する手段と、
   作業要素の惹起条件と作業完了後の出力先を含む作業要素情報を記憶する手段と、
   前記設備要素と前記作業要素とのリンク情報を記憶する手段と、
   少なくとも第１の設備要素とリンク情報でリンクされている第１の作業要素の作業要素情報の惹起条件の充足に応じて、前記第１の設備要素が作業を実行し、前記第１の作業要素の作業要素情報の作業完了後の出力先に出力するようにして模擬的に処理する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システムシミュレーションプログラム。
   

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