JP5734605B2 - 生産計画作成装置及び生産計画作成プログラム - Google Patents

Description

本発明は、複数の製造工程を経て生産される製品の生産計画を作成する生産計画作成装置及び生産計画作成プログラムに関するものである。

製品在庫や製造工程毎の仕掛在庫を大量に確保することなく、製品の出荷日や納期を保証できるようにするためには、所定期間先までの製品の生産計画を作成し、作成された生産計画に従って製品を生産する必要がある。ところが、適切な生産計画を作成するためには、注文内容に応じて変化する製品仕様，製造設備の操業条件，製造工程間の工期等を十分に考慮する必要がある。従って、鉄鋼製品に代表されるような月間の生産品数が数万品にも及ぶ大量の製品の生産計画を、限られた時間内で人手によって作成することは不可能である。

このため、近年、コンピュータ技術を利用して製品の生産計画を作成する生産計画作成装置が提案されている（非特許文献１参照）。本生産計画作成装置は、始めに、製品仕様や製造設備の操業条件が類似する複数の現品を１つのクラスタに集約することによって、各製造工程における大量の現品を複数のクラスタに集約する。なお、本明細書中における“現品”とは、製品の最小の生産単位を意味し、製品が鉄鋼製品である場合には、スラブやコイルが“現品”に相当する。

そして、生産計画作成装置は、製品仕様や製造設備の操業条件の変更に伴い発生する製造設備の停止時間や用役が最小になるように、所定期間内における複数のクラスタの並び順を最適化することにより、各製造工程における現品の生産計画を作成する。このような生産計画装置によれば、製品仕様や製造設備の操業条件が類似する複数の現品は１つのクラスタに集約されるので、計算負荷を少なくすることが可能となり、複数の製造工程を経て生産される大量の製品の生産計画を限られた時間内で作成することができる。

H.Okano, A.J.Davenport, M.Trumbo, C.Reddy, K.Yoda, M.Amano, "Finishing line Scheduling in the steel industry" IBM Journal of Research and Development 2004, Vol.48, p.811-830

しかしながら、従来の生産計画作成装置では、クラスタの大きさ、つまり１つのクラスタ内に集約される現品数によっては、クラスタ内に集約された各現品の制約条件が生産計画に反映されず、適切な生産計画が作成されないことがある。例えば、現品の制約条件として納期が設定され、クラスタ内に集約されている各現品の納期のうち、最も早い納期がそのクラスタの納期として設定された場合を考える。

この場合、従来の生産計画作成装置では、クラスタの納期より遅い納期を有する現品もクラスタの納期に合わせて前倒しで生産される生産計画が作成される。しかしながら、このような生産計画では、製造設備に供給される現品数が前倒しで生産される現品によって製造設備の処理能力以上になることがあり、処理能力を上限にクラスタの集約された納期を優先順として計画すると、計画されなかったクラスタに属する現品の納期が、計画されたクラスタの集約納期となった現品と製品仕様若しくは製造設備の操業条件が同一というだけで、納期としては集約納期よりも遅い現品より早い納期を有するのにも係わらず、製造が遅れてしまう可能性がある。

なお、このような問題を解決するために、各現品の制約条件が十分に反映されるようにクラスタの大きさを小さくする、つまりクラスタ内に集約する現品数を少なくする方法が考えられる。しかしながら、このような方法によれば、生成されるクラスタ数が増えるために、最適化計算に要する時間が長くなり、例えば生産計画の急な見直しが必要になった場合、生産計画を速やかに作成することができない。

このように、従来の生産計画作成装置では、生産計画の適切さと生産計画の作成に要する時間とがトレードオフの関係にある。このため、特に複数の製造工程を経て生産される製品を大量生産する業種では、各現品の制約条件が反映された適切な生産計画を短時間で作成可能な生産計画作成装置を提供することが期待されている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、各現品の制約条件が考慮された適切な生産計画を短時間で作成可能な生産計画作成装置及び生産計画作成プログラムを提供することにある。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る生産計画作成装置は、生産計画作成期間を複数の区間に分割する分割手段と、製造設備の操業条件を大きく変更することなく製造を継続できる製造単位である最小クラスタ単位（以下、サイクルと表記）を作成するクラスタ化手段と、分割手段によって分割された先頭の区間から順に、各区間に対して１つのサイクルのみを割り付けるように、現品の生産計画を前記クラスタ化手段によって作成されたサイクル単位で割り付ける割付手段と、割付手段によって生産計画作成期間の各区間に割り付けられた現品の生産計画を前記生産計画作成期間内における現品の生産計画として作成する作成手段とを備える。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る生産計画作成プログラムは、生産計画作成期間を複数の区間に分割する分割処理と、製造設備の操業条件を大きく変更することなく製造を継続できる製造単位である最小クラスタ単位（以下、サイクルと表記）を作成するクラスタ化処理と、分割処理によって分割された先頭の区間から順に、各区間に対して１つのサイクルのみを割り付けるように、現品の生産計画を前記クラスタ化処理によって作成されたサイクル単位で割り付ける割付処理と、割付処理によって生産計画作成期間の各区間に割り付けられた現品の生産計画を生産計画作成期間内における現品の生産計画として作成する作成処理とをコンピュータに実行させる。

本発明に係る生産計画作成装置及び生産計画作成プログラムによれば、生産計画作成期間を複数の区間に分割することによって生産計画の計算規模を小さくし、先頭の区間から順に、現品の生産計画を現品が供給される製造設備のサイクル単位で割り付けるので、各現品の制約条件が考慮された適切な生産計画を短時間で作成することができる。

図１は、本発明の一実施形態である生産計画作成システムの構成を示すブロック図である。 図２は、現品データのデータ形式の一例を示す模式図である。 図３は、本発明の一実施形態である生産計画作成処理の流れを示すフローチャートである。 図４は、複数の区間に分割された生産計画作成期間を示す模式図である。 図５は、候補現品群の抽出方法を説明するための概念図である。 図６は、納期遅れ賞金レベルマップの一例を示す図である。 図７は、候補サイクルの生成方法を説明するための概念図である。 図８は、仕掛在庫量の適正範囲を示す模式図である。 図９は、図３に示す生産計画作成処理によって作成される生産計画の一例を示す図である。 図１０は、候補サイクルと固定サイクルとが接続不可である場合の処理方法の一例を示す概念図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である生産計画作成システムについて説明する。なお、本発明の一実施形態である生産計画作成システムは、製鋼工程，圧延工程，焼鈍工程，めっき工程等の複数の製造工程を経て生産される鉄鋼製品の生産計画を作成するためのものであるが、本発明は本実施形態に限定されることはなく、複数の製造工程を経て生産される製品の生産計画を作成する処理全般に適用することができる。

〔生産計画作成システムの構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態である生産計画作成システムの構成について説明する。

図１は、本発明の一実施形態である生産計画作成システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である生産計画作成システム１は、入力装置２と、出力装置３と、生産計画作成装置４と、を備える。入力装置２は、キーボード，マウスポインタ，情報通信装置等によって実現され、オペレータからの操作入力信号を生産計画作成装置４に出力する。出力装置３は、表示装置，印刷装置，情報通信装置等によって実現され、生産計画作成装置４の処理結果を出力する。

生産計画作成装置４は、ワークステーション等の情報処理装置によって実現され、記憶部４１と、現品データデータベース４２と、設定パラメータデータベース４３と、演算処理部４４と、を備える。記憶部４１は、ＲＯＭによって実現され、後述する生産計画作成処理における各ステップをコンピュータ実行命令として記述した生産計画作成プログラム４５を記憶する。現品データデータベース４２は、鉄鋼製品の最小の生産単位であるスラブやコイル等の現品に関するデータを現品データとして現品毎に格納する。現品データデータベース４２内に格納される現品データの内容は、入力装置２を介して変更することができる。現品データの詳細については後述する。

設定パラメータデータベース４３は、後述する生産計画作成処理を実行する際に用いられる各種設定パラメータを格納する。設定パラメータデータベース４３内に格納される設定パラメータは、入力装置２を介して変更することができる。設定パラメータについては後述する。演算処理部４４は、ＣＰＵ等の演算処理装置によって実現される。演算処理部４４は、記憶部４１内に記憶されている生産計画作成プログラム４５をＲＡＭ等の図示しない一時記憶装置にロードする。そして、演算処理部４４は、図示しない一時記憶装置にロードされた生産計画作成プログラム４５を実行することによって、分割部４６，サイクル生成部４７，評価部４８，及び選択部４９として機能する。これら各部の機能については後述する。演算処理部４４は、本発明に係る分割手段，割付手段，及び作成手段として機能する。

なお、生産計画作成プログラム４５は、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ，フレキシブルディスク，ＣＤ−Ｒ，ＤＶＤ等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。また、生産計画作成プログラム４５は、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることによって提供するように構成してもよい。また、生産計画作成プログラム４５をインターネット等の電気通信回線を介して提供又は配布するように構成してもよい。

〔現品データのデータ形式〕
次に、図２を参照して、現品データデータベース４２内に格納される各現品の現品データのデータ形式について説明する。

図２は、現品データのデータ形式の一例を示す模式図である。図２に示すように、現品データは、現品識別番号フィールドＦ１，サイクル属性コードフィールドＦ２，仕様フィールドＦ３，製造条件フィールドＦ４，最遅開始時刻フィールドＦ５，最早開始時刻フィールドＦ６，生産時間フィールドＦ７，ラインコードフィールドＦ８，前ラインコードフィールドＦ９，及び後ラインコードフィールドＦ１０を備える。

現品識別番号フィールドＦ１には、現品毎に固有の識別子が記述される。サイクル属性コードフィールドＦ２には、現品が供給される製造工程における製造設備のサイクルを示すサイクル毎に固有の識別子（以下、サイクル属性コードと表記）が記述される。なお、本明細書中における“サイクル”とは１クラスタを意味し、製造設備の製造単位、より具体的には、製造設備の操業条件を大きく変更することなく製造を継続できる区間を意味する。例えば、製造設備が圧延機である場合には、圧延ロールの種別を変更することなく圧延工程を継続できる区間が圧延機の１サイクルとなる。

仕様フィールドＦ３には、現品の注文仕様に関するデータが記述される。現品の注文仕様に関するデータとしては、厚さ，幅，表面外観，内径等を例示することができる。製造条件フィールドＦ４には、現品が供給される製造工程における製造設備の操業条件に関するデータが記述される。製造設備の操業条件に関するデータとしては、焼鈍温度等を例示することができる。最遅開始時刻フィールドＦ５には、製品の納期を守るために許容される最も遅い現品の生産開始時刻（以下、最遅開始時刻と表記）が記述される。

最早開始時刻フィールドＦ６には、現品の生産を開始できる最も早い時刻（以下、最早開始時刻と表記）が記述される。生産時間フィールドＦ７には、現品の生産に要する時間が記述される。ラインコードフィールドＦ８には、現品が供給される製造設備（製造工程）が記述される。前ラインコードフィールドＦ９には、ラインコードフィールドＦ８に記述された製造設備に現品を供給する製造設備が記述される。後ラインコードフィールドＦ１０には、ラインコードフィールドＦ８に記述された製造設備による生産が完了した現品が供給される製造設備が記述される。

〔生産計画作成処理〕
このような構成を有する生産計画作成システム１では、生産計画作成装置４が以下に示す生産計画作成処理を実行することによって、鉄鋼製品の製造工程毎に現品の生産計画を作成する。以下、図３に示すフローチャートを参照して、生産計画作成装置４による生産計画作成処理の流れについて説明する。

図３は、本発明の一実施形態である生産計画作成処理の流れを示すフローチャートである。図３に示すフローチャートは、オペレータが、入力装置２を操作することによって、生産計画を作成する生産計画作成期間を入力し、生産計画作成処理の実行を指示したタイミングで開始となり、生産計画作成処理はステップＳ１の処理に進む。なお、オペレータは、生産計画作成期間の開始日時と終了日時を入力することによって、生産計画作成期間を入力する。

ステップＳ１の処理では、分割部４６が、図４に示すように、オペレータによって入力された生産計画作成期間をＮ（＞１）個の区間に分割する。本例では、生産計画作成期間が３０日である場合、分割部４６は、３０日を１日（例えば朝７時から翌朝７時）単位の３０個の区間に分割する。なお、生産計画作成期間の分割長さＮ（前述の場合は１日）は適宜設定することができ、設定された分割数Ｎは設定パラメータとして設定パラメータデータベース４３内に格納される。分割部４６は、設定パラメータデータベース４３内に格納されている分割長さＮに従って生産計画作成期間を複数の区間に分割する。また、前分割生産計画期間（１つ前の分割された生産計画期間）でのサイクル配置状況を加味した分割期間開始時刻の自動補正を行うことによって、サイクル配置結果を加味した分割期間の補正・適正化を図っている。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、生産計画作成処理はステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、演算処理部４４が、現品の生産計画を割り当てる区間（処理対象区間）を特定するためのプログラムカウンタｎの値を１にリセットする。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、生産計画作成処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、サイクル生成部４７が、ステップＳ１の処理によって分割された区間の終了時刻に間に合う（現品データの最早開始時刻フィールドＦ６に記述されている時刻＜当該区間の終了時刻）現品群を抽出する。そして、サイクル生成部４７は、設定パラメータデータベース４３内に設定パラメータとして予め格納されているサイクル毎の生産時間上限値に基づいて、抽出された現品群の中から現品データの生産時間フィールドＦ７に記述されている生産時間に基づいて現品の生産時間の総和が生産時間上限値のＸ倍（例えば１〜３倍）になる数の現品群を候補現品群としてサイクル毎に抽出する。

具体的には、図５に示すように、サイクル属性コードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうちのいずれかのサイクル属性コードを有する現品が現品群に含まれている場合、サイクル生成部４７は、現品の生産時間の総和が生産時間上限値のＸ倍になる数の現品群を候補現品群としてサイクル属性コードＡ〜Ｄ毎に抽出する。ここで、図５に示す例では、生産時間上限値や各現品の生産時間の違いによって、サイクル属性コードＡ，Ｂのサイクルについては５つの現品、サイクル属性コードＣのサイクルについては７つの現品、サイクル属性コードＤのサイクルについては３つの現品が候補現品群として抽出されている。

なお、生産時間上限値とは、製造設備の生産性を考慮してサイクル毎に予め決められている時間であり、そのサイクルを実行する際に許容される製造設備の最長連続稼働時間を意味する。生産時間上限値を考慮することによって、現品の生産品質が低下することを抑制できる。生産時間上限値は、本発明に係る所定時間に対応する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、生産計画作成処理はステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、サイクル生成部４７が、ステップＳ３の処理によって抽出された候補現品群の中からプログラムカウンタｎの値に対応する区間ｎに生産計画を割り付ける現品の候補を候補サイクルとしてサイクル毎に生成する（候補サイクル生成処理）。以下、この候補サイクル生成処理について詳しく説明する。

この候補サイクル生成処理では、始めに、サイクル生成部４７が、候補現品群を構成する各現品の現品データの最遅開始日フィールドＦ５から最遅開始時刻を読み出す。次に、サイクル生成部４７は、候補現品群を構成する各現品について、生産計画作成時刻と最遅開始時刻の差分値を納期達成度Ｔとして算出する。次に、サイクル生成部４７は、図６に示す納期達成度Ｔと納期遅れ賞金レベルＣ（Ｔ）との関係を示す納期遅れ賞金レベルマップを参照して、各現品の納期達成度Ｔに対応する納期遅れ賞金レベルＣ（Ｔ）を読み出す。図６に示す納期遅れ賞金マップは、設定パラメータとして設定パラメータデータベース４３に予め格納されている。

ここで、図６に示す納期遅れ賞金レベルマップについて説明する。図６に示す納期遅れ賞金レベルマップでは、納期達成度Ｔが設定値Ｔ２以上設定値Ｔ１未満の範囲内にある場合、納期遅れ賞金レベルＣ（Ｔ）は、特性曲線Ｌ２に従って変化し、納期達成度Ｔの減少に伴い設定値Ｃ１から増加するように設定されている。また、納期達成度Ｔが設定値Ｔ２未満の範囲内にある場合には、納期遅れ賞金レベルＣ（Ｔ）は、上限値Ｃ２（特性曲線Ｌ１）に固定されるように設定されている。一方、納期達成度Ｔが設定値Ｔ１以上である場合、納期遅れ賞金レベルＣ（Ｔ）は、特性曲線Ｌ３に従って変化し、納期達成度Ｔの増加に伴いゼロに限りなく近い値になるように設定されている。このように、納期遅れ賞金レベルＣ（Ｔ）は、現品の納期遅れ度合いの増加に応じて増加し、納期遅れ度合いが所定値以上になった場合に一定値となるように設定されている。なお、納期達成度Ｔがある程度以上（納期より大幅に先行して計画される）である場合、納期遅れ賞金レベルＣ（Ｔ）をゼロ以下にすることも納期遅れ賞金レベルマップの一形態として採用してもよい。

次に、サイクル生成部４７は、以下の[数１]に示す数式を用いて、図６に示す納期遅れ賞金レベルマップから読み出された納期遅れ賞金レベルＣ（Ｔ）に所定の重み係数を乗算した値を各現品の納期遅れ賞金として算出する。具体的には、図７（ａ）に示すように、候補現品群が現品Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃ，Ｂｄ，Ｂｅによって構成されている場合、サイクル生成部４７は、各現品について納期遅れ賞金￥Ｂａ，￥Ｂｂ，￥Ｂｃ，￥Ｂｄ，￥Ｂｅを算出する。このように、サイクル生成部４７は、候補現品群を構成する各現品について、生産計画作成時刻における現品の納期遅れ度合いに応じて増加する納期遅れ賞金を算出する。

次に、サイクル生成部４７は、各サイクルの候補現品群について、現品の納期遅れ賞金の総和と現品間距離の総和との差分値が最大となる現品の配列を算出する。具体的には、図７（ａ）に示す候補現品群については、サイクル生成部４７は、図７（ｂ）に示すように、現品Ｂｄ，現品Ｂｂ，現品Ｂａ，現品Ｂｃ，及び現品Ｂｅの順の配列を差分値が最大となる現品の配列として算出する。すなわち、サイクル生成部４７は、候補現品群を構成する現品の配列を最適化する処理を賞金収集型巡回セールスマン問題の解を算出する処理に帰着させている。

なお、本明細書中における“現品間距離”とは、現品の仕様や現品を製造する際の製造設備の操業条件の違いを示すパラメータであり、これらの違いの増加に応じて増加する値である。また、賞金収集型巡回セールスマン問題の解法の詳細は、本願発明の出願時点で既に公知であるので、詳細な説明は省略する。また、既に述べた通り、納期遅れ賞金レベルＣ（Ｔ）は、納期遅れ度合いが所定値以上である場合、一定値に固定される。従って、現品の配列を最適化する際、非常に大きな納期遅れ賞金を有する極少数の現品によって、現品間距離を考慮した場合には望ましくない配列が選択されることを抑制できる。

最後に、サイクル生成部４７は、現品の生産時間の総和がサイクルの生産時間下限値以上、且つ、生産時間上限値以下の範囲内になる数の現品を配列が最適化された現品の先頭から順に抽出し、抽出された現品群をサイクル属性コード毎の候補サイクルとする。なお、生産時間下限値とは、製造設備の生産性を考慮してサイクル属性毎に予め決められている時間であり、そのサイクルを実行する際に許容される製造設備の最短連続稼働時間を意味する。生産時間下限値を考慮することによって、サイクル切替コストが増加したり、サイクルの切替によって生産量が低下したりすることを抑制できる。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、生産計画作成処理はステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ５の処理では、サイクル生成部４７が、ステップＳ４の処理によって生成されたサイクル属性コード毎の候補サイクルが前区間に既に生産計画が割り付けられているサイクル（以下、前サイクルと表記）と接続可能であるか否かを判別し、接続不可と判定された候補サイクルを以後の処理において用いる候補サイクルから削除する。具体的には、前サイクルと候補サイクルとの切替に伴う大幅な操業条件の変更によって、長時間の停止若しくは許容を越えた用役ロスが発生する場合、その組み合わせを接続不可として定義する。この定義に合致した場合、その候補サイクルを接続不可と判定する。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、生産計画作成処理はステップＳ６の処理に進む。

ステップＳ６の処理では、評価部４８が、前サイクルの後に候補サイクルの生産計画を割り付けた際に発生する製造設備の停止時間や用役ロスを数値化したものを前接続コストとして候補サイクル毎に算出する。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、生産計画作成処理はステップＳ７の処理に進む。

ステップＳ７の処理では、評価部４８が、候補サイクル毎に仕掛在庫賞金を算出する（仕掛在庫賞金算出処理）。以下、この仕掛在庫賞金算出処理について詳しく説明する。上流工程及び下流工程を担う製造設備がそれぞれ１つしか存在しない場合、上流工程から下流工程への現品の供給量を制御する必要はない。その理由は、上流工程を担う製造設備（以下、上流設備と略記）の生産量が下流工程を担う製造設備（以下、下流設備と略記）の生産量以上であれば、下流工程に合わせて上流工程の生産計画を作成すればよく、逆に上流設備の生産量が下流設備の生産量未満であれば、上流工程に合わせて下流工程の生産計画を作成すればよいためである。

これに対して、上流工程及び下流工程を担う製造設備がそれぞれ複数存在する場合には、上流工程から下流工程への現品の供給量を制御しないと、現品の供給量不足によって下流工程の稼働が停止したり、供給過剰によって仕掛在庫置場に仕掛品を置けなくなることによって上流工程の稼働が停止したりする。具体的には、上流設備Ｘに対して下流設備Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３が存在する場合、上流設備Ｘが下流設備Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３の生産能力比に合わせて下流工程に供給する現品を生産できれば問題は発生しない。

しかしながら、上流設備Ｘの１サイクルにおける下流設備Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３向けの現品の構成比は、必ずしも下流設備Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３の生産能力比を反映していない。つまり、サイクルＡにおいて生産される現品は全て下流設備Ｙ１向け、サイクルＢにおいて生産される現品は下流設備Ｙ２，Ｙ３向けといったように、現品の構成比は偏っていることの方が多い。また、生産計画を作成する時間によっては、同じサイクルＢであっても、下流設備Ｙ２向けの現品と下流設備Ｙ３向けの現品との比率が異なることが多々ある。

そこで、この仕掛在庫賞金算出処理では、始めに、評価部４８は、下流設備における仕掛在庫量と仕掛在庫量の適正範囲との過不足度合を仕掛在庫賞金として候補サイクル毎に算出する。具体的には、評価部４８は、現品データのラインコードＦ８，前ラインコードＦ９，及び後ラインコードＦ１０に記述されているデータに基づいて、初期仕掛量と候補サイクルから供給される現品量との加算値から下流設備の処理量を減算した値を仕掛在庫量として算出する。

そして、評価部４８は、その候補サイクルを選択した際に発生する仕掛在庫量が図８に示す領域Ｒ２のように適正範囲の上限値以上になる場合には、その候補サイクルに以下の[数２]又は[数３]に示す数式によって算出される負の仕掛在庫賞金を与える。一方、その候補サイクルを選択した際に発生する仕掛在庫量が図８に示す領域Ｒ３のように適正範囲の下限値以下になる場合には、評価部４８は、その候補サイクルには以下の[数４]又は[数５]に示す数式によって算出される負の仕掛賞金を与える。以下の[数２]〜[数５]に示す数式内のパラメータＵ，Ｕ’，Ｄ，Ｄ’は係数を示す。

なお、評価部４８は、図８に示す領域Ｒ１のように仕掛在庫量が適正範囲の上限値より大きい所定の許容上限値を超えた際には、負の仕掛在庫賞金にさらに負の仕掛在庫賞金を加算してもよい。仕掛在庫量が適正範囲の下限値以下である状態は、現品の供給不足による下流設備の停止という形で作成された生産計画から認識することができる。しかしながら、仕掛在庫量が適正範囲の上限値以上である状態は、情報処理上は下流設備の仕掛在庫置場の容量を超えても現品を供給することができるので、作成された生産計画から認識することができない。

従って、仕掛在庫量が適正範囲の上限値より大きい所定の許容上限値を超えた際には、上述のようにマイナスの仕掛在庫賞金をさらに加算することによって、以後の処理において下流設備への現品の供給量を適正にする候補サイクルが選択されやすくすることができる。但し、区間ｎ＋１以後に既に設定されているサイクル（以下、固定サイクルと表記）があり、且つ、特定の下流設備向けに構成が偏ったサイクルの場合、現品の配分不良が発生することが考えられる。例えば、下流設備Ｙ１における仕掛在庫量が既に適正範囲の上限値に達していても、固定サイクルが下流設備Ｙ１向けに構成が偏ったサイクルであれば、不適切な生産計画が作成される可能性がある。

そこで、特定の下流設備向けに構成が偏った固定サイクルが存在する場合、評価部４８は、固定サイクルが配置されている区間より所定時間前の区間から下流設備の仕掛在庫量の適正範囲を変更して配分制御を行うことが望ましい。例えば、下流設備Ｙ１向けの固定サイクルが存在する場合、評価部４８は、その固定サイクルの区間より所定時間前の区間から下流設備Ｙ１の適正範囲の上限値を下げる一方、その他の下流設備の適正範囲の上限値を上げることによって、固定サイクルに備えるようにすることが望ましい。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、生産計画作成処理はステップＳ８の処理に進む。

ステップＳ８の処理では、評価部４８が、ステップＳ４の処理によって算出された納期遅れ賞金と、ステップＳ６の処理によって算出された前接続コストと、ステップＳ７の処理によって算出された仕掛在庫賞金とを用いて、候補サイクル毎の評価点を算出する。具体的には、評価部４８は、以下の[数６]に示す数式を用いて、候補サイクルを構成する各現品の納期遅れ賞金の総和と候補サイクルの仕掛在庫賞金との加算値から候補サイクルの前接続コストを減算した値を評価値として候補サイクル毎に算出する。これにより、ステップＳ８の処理は完了し、生産計画作成処理はステップＳ９の処理に進む。

ステップＳ９の処理では、選択部４９が、ステップＳ８の処理によって算出された評価値が最も大きい候補サイクルを区間ｎに生産計画を割り付けるサイクルに決定する。なお、この際、分割部４６は、候補サイクルの生産時間が区間ｎの時間長より長い場合、候補サイクルの生産時間に合わせて区間ｎの時間長を変更し、区間ｎ内に候補サイクルの生産計画が含まれるようにする。これにより、ステップＳ９の処理は完了し、生産計画作成処理はステップＳ１０の処理に進む。

ステップＳ１０の処理では、演算処理部４４が、プログラムカウンタｎの値が分割数Ｎであるか否かを判別する。判別の結果、プログラムカウンタｎの値が分割数Ｎである場合、演算処理部４４は、ステップＳ１の処理によって分割された全ての区間について現品の生産計画が割り当てられたと判断し、生産計画作成処理をステップＳ１２の処理に進める。一方、プログラムカウンタｎの値が分割数Ｎでない場合には、演算処理部４４は、ステップＳ１１の処理としてプログラムカウンタｎの値を１増数した後、生産計画作成処理をステップＳ３の処理に戻す。

ステップＳ１２の処理では、演算処理部４４が、図９に示すように、区間１〜Ｎに割り当てられた候補サイクルを生産計画作成期間における生産期間として出力装置３に出力する。これにより、ステップＳ１２の処理は完了し、一連の生産計画作成処理は終了する。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である生産計画作成システム１では、始めに、分割部４６が、生産計画作成期間を複数の区間に分割する。次に、サイクル生成部４７が、分割部４６によって分割された区間のうち、処理対象区間に生産計画を割り付ける現品の候補を候補現品として現品が供給される製造設備のサイクル毎に所定数抽出し、抽出された所定数の候補現品の中から製造設備の１サイクル内で生産する候補現品群を候補サイクルとしてサイクル毎に選択する。次に、評価部４８が、納期遅れ賞金の総和と仕掛在庫賞金と前接続コストとを候補サイクル毎に算出する。そして、選択部４９が、納期遅れ賞金の総和と仕掛在庫賞金と前接続コストとに基づいて、処理対象区間に生産計画を割り付ける候補サイクルを選択する。

すなわち、本発明の一実施形態である生産計画作成システム１では、演算処理部４４が、生産計画作成期間を複数の区間に分割することによって生産計画の計算規模を小さくし、先頭の区間から順に、現品の生産計画を現品が供給される製造設備のサイクル単位で割り付ける。従って、本発明の一実施形態である生産計画作成システム１によれば、各現品の制約条件が考慮された適切な生産計画を短時間で作成することができる。

また、本発明の一実施形態である生産計画作成システム１では、評価部４８が、候補サイクル毎に仕掛在庫賞金を算出し、選択部４９は、納期遅れ賞金と接続コストと仕掛在庫賞金とに基づいて候補サイクルを選択する。従って、本発明の一実施形態である生産計画作成システム１によれば、現品の供給量不足によって下流工程の稼働が停止したり、仕掛在庫置場に仕掛品を置けなくなることによって上流工程の稼働が停止したりすることを抑制できる。

また、本発明の一実施形態である生産計画作成システム１では、サイクル生成部４７が、現品の生産時間の総和がサイクル毎に予め定められている生産時間上限値以下になる数の候補現品を候補サイクルとしてサイクル毎に選択するので、１サイクルの生産時間が生産時間上限値以上になることによって、現品の生産品質が低下することを抑制できる。

また、本発明の一実施形態である生産計画作成システム１では、サイクル生成部４７が、納期遅れ賞金と現品間距離とに基づいて、各候補サイクル内における候補現品の配列を決定するので、納期遅れ度合いが大きい現品の生産を優先しつつ、製品仕様や製造設備の操業条件の変更を最小限に抑えることができる。

なお、処理対象区間ｎより後の区間に既にサイクル（以下、固定サイクルと表記）が設定されている場合、且つ、候補サイクルの生産終了時刻が固定サイクルの開始時刻以後になったり、候補サイクルの終了時刻と固定サイクルの開始時刻との間の空き時間が所定時間以内になったりする場合、評価部４８は、候補サイクルの生産計画を固定サイクルの前に割り当てた際に発生する製造設備の停止時間や用役ロスを数値化したものを後接続コストとして候補サイクル毎に算出してもよい。この場合、評価部４８は、納期遅れ賞金と仕掛在庫賞金との加算値から前接続コストと後接続コストとの加算値を減算した値を評価値として候補サイクル毎に算出する。

このような処理によれば、前サイクルとの接続だけでなく、後サイクル（固定サイクル）との接続も含めて、候補サイクルを選択可能となる。なお、固定サイクルとしては、製造設備の保守点検のための停止時間帯やオペレータの意志に基づいて設定された生産サイクルを例示することができる。

また、区間ｎにサイクルを割り付ける際、図１０（ａ）に示すように、全ての候補サイクルが次の区間に存在する固定サイクルと接続不可である場合には、演算処理部４４は、１手前の配置サイクルと固定サイクルとの間の時間に配置可能な複数サイクルの組み合わせを再計算して候補サイクルを決定してもよい。具体的には、例えば２サイクルの組み合わせ（候補サイクル１と候補サイクル２）を考える場合は、候補サイクル１，２を配置することで得られる納期遅れ賞金と仕掛在庫賞金との加算値から、１手前の配置サイクルと候補サイクル１、候補サイクル１と候補サイクル２、及び候補サイクル２と固定サイクルのそれぞれの接続コストを減算した値を評価値として各候補サイクル１，２の組み合わせ毎に算出する。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１ 生産計画作成システム
２ 入力装置
３ 出力装置
４ 生産計画作成装置
４１ 記憶部
４２ 現品データデータベース
４３ 設定パラメータデータベース
４４ 演算処理部
４５ 生産計画作成プログラム
４６ 分割部
４７ サイクル生成部
４８ 評価部
４９ 選択部

Claims (7)

1. 生産計画作成期間を複数の区間に分割する分割手段と、
   製造設備の操業条件を大きく変更することなく製造を継続できる製造単位である最小クラスタ単位（以下、サイクルと表記）を作成するクラスタ化手段と、
   前記分割手段によって分割された先頭の区間から順に、１つの区間に対して１つのサイクルのみを割り付けるように、現品の生産計画を前記クラスタ化手段によって作成されたサイクル単位で割り付ける割付手段と、
   前記割付手段によって前記生産計画作成期間の各区間に割り付けられた現品の生産計画を前記生産計画作成期間内における現品の生産計画として作成する作成手段と、
   を備えることを特徴とする生産計画作成装置。
2. 前記割付手段は、現品の生産計画を割り当てようとする区間である処理対象区間の前に割り付けられているサイクルとの接続コストに基づいて、処理対象区間に割り付けるサイクル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. 前記割付手段は、納期遅れ度合いの増加に伴い増加する納期遅れ賞金に基づいて、現品の生産計画を割り当てようとする区間である処理対象区間に割り付けるサイクルを決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の生産計画作成装置。
4. 前記割付手段は、現品の生産計画を割り当てようとする区間である処理対象区間に前記サイクルを割り付けることによって下流の製造設備において発生する仕掛在庫量と適正在庫量との偏差の増加に伴い減少する仕掛在庫賞金に基づいて、処理対象区間に割り付けるサイクルを決定することを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項に記載の生産計画作成装置。
5. 前記クラスタ化手段は、現品の生産時間の総和が予め定められている所定時間以下になる数の現品を前記サイクルとして作成することを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか１項に記載の生産計画作成装置。
6. 前記クラスタ化手段は、納期遅れ度合いの増加に伴い増加する納期遅れ賞金と候補現品間の仕様及び製造条件の違いをその違いに応じて変化する現品間距離として算出し、算出された納期遅れ賞金と前記現品間距離とに基づいて、各サイクル内における現品の配列を決定することを特徴とする請求項１〜５のうち、いずれか１項に記載の生産計画作成装置。
7. 生産計画作成期間を複数の区間に分割する分割処理と、
   製造設備の操業条件を大きく変更することなく製造を継続できる製造単位である最小クラスタ単位（以下、サイクルと表記）を作成するクラスタ化処理と、
   前記分割処理によって分割された先頭の区間から順に、１つの区間に対して１つのサイクルのみを割り付けるように、現品の生産計画を前記クラスタ化処理によって作成されたサイクル単位で割り付ける割付処理と、
   前記割付処理によって前記生産計画作成期間の各区間に割り付けられた現品の生産計画を前記生産計画作成期間内における現品の生産計画として作成する作成処理と、
   を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プログラム。

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