JP6070651B2

JP6070651B2 - 製品の生産計画方法

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Publication number: JP6070651B2
Application number: JP2014149299A
Authority: JP
Inventors: 佳井上; 磯貝　長; 長磯貝
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2034-07-22
Also published as: CN105303289A; JP2016024692A; US20160026949A1; EP2977940A1

Description

本発明は、製品の生産計画方法の技術に関する。

複数のグレード（等級）が設定される製品において、各グレードには、さらに複数の仕様が設定されることが一般的である。
例えば、自動車においては、ある車種において価格が異なる複数のグレードを設定することが一般的であり、自動車を、その構成要素たるエンジン、トランスミッション、足回り、内装等の複数のカテゴリに分けて、カテゴリごとに複数の仕様を設定するとともに、グレードごとに各カテゴリにおいて選択する仕様を異ならせることで、グレード間に差異を設定している。また、自動車においては、国別にグレード設定や仕様の内容を変更することも一般的に行われている。

このような複数のグレードおよび複数の仕様が設定される製品の生産計画を行う場合、各グレードの生産数の構成比率と、各カテゴリにおける各仕様の構成比率を決定することによって、生産計画を行う方法（生産計画方法）が知られており、例えば、以下の特許文献１に、そのような生産計画方法が示されている。
特許文献１に示された従来の生産計画方法では、経験や推計に基づいて、各グレードの構成比率や各仕様の構成比率を決定している。

特開２００３−６７０３０号公報

従来の生産計画方法では、経験や推計に基づいて、各グレードの構成比率や各仕様の構成比率を個別に決定しているため、決定した各仕様の構成比率が、実際の各仕様の構成比率と整合しない場合があった。各仕様の間には組合せの制約（関連性）が存在し、またこのような制約は、必ずしも仕様同士の直接的な関係だけでなく、他の仕様を介した間接的な制約も存在する。そして、従来の生産計画方法では、このような制約を考慮しきれていないために、入力した各グレードおよび各仕様の構成比率に不整合が生じることとなっていた。

本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、各グレードおよび各仕様の間に存在する組合せの制約を考慮することを可能にして、決定した各グレードおよび各仕様の構成比率と、実際の構成比率との整合を図ることによって、精度の良い生産計画を実現する生産計画方法を提供することを目的としている。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、複数のグレードが設定され、かつ、各グレードにおいて、複数のカテゴリにおける複数の仕様が設定される製品について、前記複数のグレードの構成比率と、前記複数のカテゴリにおける前記複数の仕様の構成比率と、を決定して生産計画を行う製品の生産計画方法であって、組合せ可能な全てのパターンで前記グレードおよび前記仕様を組合せた情報である全仕様組合せ情報を作成し、所定の前記グレード又は前記仕様の構成比率を決定することによって、前記全仕様組合せ情報に基づいて、決定した前記グレード又は前記仕様に関連する、それ以外の前記グレードおよび前記仕様の構成比率の上限と下限を算出するものである。

請求項２においては、前記全仕様組合せ情報に基づく、決定した前記グレード又は前記仕様に関連する、それ以外の前記グレードおよび前記仕様の構成比率の上限と下限は、前記全仕様組合せ情報を線形計画問題化するとともに、解空間を絞り込むことによって算出するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１および請求項２に係る発明によれば、全仕様組合せ情報に基づき、その他のグレードおよび仕様の構成比率の上限および下限が算出され、その範囲内で構成比率が決定されるので、構成比率の整合性を確保することができる。
これにより、複数のグレードが設定されるとともに、各グレードにさらに複数の仕様が設定される製品について、精度の良い生産計画を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る生産計画方法の適用対象たる製品の構成を示す模式図。製品たる自動車の構成を示す模式図。本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法に用いる生産計画立案システムを示す模式図。本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法の流れを示すフロー図。本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法における演算方法を示す模式図、（ａ）全仕様組合せ情報の変数化態様を示す図、（ｂ）全仕様組合せ情報の線形計画問題化の状況を示す図、（ｃ）解空間の絞り込み状況を示す図。本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法による構成比率の算出状況（初期状態）を示す図。本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法による構成比率の算出状況（一の構成比率を入力した状態）を示す図。本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法による構成比率の算出状況（一の構成比率を再入力した状態）を示す図。本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法による構成比率の算出状況（一の構成比率を再々入力した状態）を示す図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係る生産計画方法の適用対象たる製品の構成について、説明をする。
本発明の一実施形態に係る生産計画方法の適用対象たる製品は、図１に示す如く、複数のグレードが設定されており、さらに、当該製品の構成要素たる複数のカテゴリが設定されている。ここでは、当該製品に、Ａグレード〜Ｃグレードの３グレードが設定され、カテゴリ１〜カテゴリｎのｎ個のカテゴリが設定されている場合を例示している。

また、各カテゴリには、仕様が設定されており、本実施形態では、カテゴリ１に４つの仕様を設定し、カテゴリ２に６つの仕様を設定し、カテゴリｎに４個の仕様を設定する場合を例示している。
尚、各カテゴリには、一又は複数の仕様が設定される。

そして当該製品は、各カテゴリにおいて仕様を選択することによって、当該製品全体の製品仕様が確定される。

ここで、当該製品が自動車である場合について、例示して説明をする。
図２に示す如く、本発明の一実施形態に係る生産計画方法の適用対象たる製品である自動車（車種Ｘ）には、価格帯の異なるＡグレード〜Ｃグレード（３つのグレード）が設定されている。
また、車種Ｘは、グレードごとに装備が異なっており、例えば、エンジン、トランスミッション、ハンドル、駆動方式、ホイール、装備Ｐ等の各カテゴリにおいて、グレードに対応した仕様を選択する構成としている。

仕様には、グレードが決定すると自動的に仕様が決定されるものや、グレードに関わらず同じ仕様が選択されるもの等が存在している。
例えば、図２に示すように、車種ＸにおいてＢグレードを選択した場合、ホイールの仕様は、「アルミ（Ｂグレード用）」に決定される。また、車種Ｘにおいて、トランスミッションは、グレードに関わらず、同じ仕様「ＭＭＫｘｘ００１」が選択される。
即ち、このような自動車（車種Ｘ）について、グレードや仕様を組合せる際には、グレードおよび仕様の間に制約（関連性）が存在する。
また、グレードが同じ「Ｂグレード」であっても、オプション装備の仕様が異なる場合もあることから、「グレード」を選択することによって、一意的に全てのカテゴリにおける仕様が確定するものではない。

そして、本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法は、このようにグレードや仕様の組合せに制約（関連性）が存在している製品を対象としており、このような制約が存在する場合であっても、精度良く生産計画を立案することができる点に特徴を有している。

次に、本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法の一連の流れについて、図３〜図９を用いて説明をする。
ここでは、生産対象たる製品が自動車である場合（図２参照）を例示して説明をする。

本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法は、図３に示すような生産計画立案システム１によって実現することができる。
図３に示す如く、生産計画立案システム１は、生産計画立案サーバ２、仕様データベース３、生産計画データベース４等によって構成される。

生産計画立案サーバ２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成される演算装置と、ディスプレイ等で構成される表示装置と、キーボードやタッチパネル等で構成される入力装置と、プログラム等を格納するための記憶装置、等を備えている。
また、生産計画立案サーバ２は、構成比率の演算プログラム等を備えた比率算出モジュール５を備えている。尚、生産計画立案サーバ２としては、汎用のパーソナルコンピュータ等を採用することができる。

仕様データベース３には、図２の如く設定された各グレードおよび各カテゴリの具体的な内容を記載した情報である仕様定義情報Ｊ１と、各グレードおよび各仕様を組合せる際の制約内容を記載した情報である組合せ制約情報Ｊ２、が記憶されている。

仕様定義情報Ｊ１は、例えば、仕様を表すコード番号と、具体的な仕様の内容からなる情報である。

また、組合せ制約情報Ｊ２は、図２の如く設定された各仕様を組合せる際の制約内容を記載した情報である。
組合せ制約情報Ｊ２は、例えば、
１）ある仕様ａ１のとき、他の仕様ｂ１を必ず組合せる。
２）ある仕様ａ２のとき、他の仕様ｂ２もしくはｂ３のどちらかを組合せる。
３）ある仕様ａ３のとき、他の仕様ｂ２以外を組合せる。
といったように定義される制約内容を、網羅した情報である。

また、組合せ制約情報Ｊ２としては、例えば、
４）ある仕様ａ１、ａ２のとき、必ず部品ｘ１を装着する。
といったように、仕様と使用する部品（部品表）との関連を定義したり、
５）ある国α向けの製品では、仕様ａ１かａ３のみが選択できる。
といったような、販売国別の仕様制約情報等も追加したりすることができる。

尚、このような種々の仕様制約情報を追加することによって、グレードおよび仕様の構成比率から構成部品の比率や販売国比率の上限および下限を算出することも可能になる。

また、生産計画データベース４には、例えば、現状の受注状況やこの先の受注見通し、また、これまでの販売実績からのフィードバック情報や国別の販売傾向等、生産計画を決める上で必要な情報が記憶されている。

図４に示す如く、本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法では、まず、仕様定義情報Ｊ１と組合せ制約情報Ｊ２を、生産計画立案システム１の比率算出モジュール５に読み込ませる（ＳＴＥＰ−１）。

次に、図４に示す如く、本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法では、生産計画立案システム１によって、仕様定義情報Ｊ１と組合せ制約情報Ｊ２から、組合せ可能なパターンを連鎖的・探索的に網羅した情報である全仕様組合せ情報Ｊ３を生成する（ＳＴＥＰ−２）。

全仕様組合せ情報Ｊ３は、例えば、図５（ａ）に示すような態様である。
全仕様組合せ情報Ｊ３からは、組合せが不可能なパターンの情報は除かれているため、情報量を削減することによって、以後、生産計画立案システム１によって行う演算の高速化を実現している。

そして、本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法では、生産計画立案システム１によって、全仕様組合せ情報Ｊ３に基づいて、生産計画の立案を行う。
具体的には、まず図５（ａ）に示すように全仕様組合せ情報Ｊ３を変数化し、図５（ｂ）に示すように線形計画問題として定式化する（ＳＴＥＰ−３）。
そして次に、図５（ｃ）に示すように、解空間の絞り込みを行うことによって、各グレードおよび各仕様の構成比率の上限と下限を算出する。

最小粒度の全仕様組合せ情報Ｊ３が変数であることにより、単一の仕様や、２、３の仕様の組合せ比率を柔軟に線形計画問題として表現することができる。
そして、本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法では、直接的に線形計画問題を解いて構成比率を算出するのではなく、構成比率の上限と下限としてそれぞれ求解する線形計画法の使い方に特徴を有している。尚、算出した構成比率の上限と下限が一致する場合には、一意に定まる構成比率として自動決定する。

具体的には、各グレードおよび各仕様の構成比率の上限と下限の算出は、まず、所定の１のグレードおよび仕様について、決定した構成比率を入力することにより行う（ＳＴＥＰ−４）。
決定した構成比率の入力は、具体的には、図６に示すような生産計画立案システム１の入出力画面上で行う。
生産計画立案システム１の入出力画面には、各グレードおよび各仕様の、構成比率の上限および下限（最初は１００％〜０％）が表示されており、また、決定した構成比率を入力するための入力欄も表示されている。

図６に示す入出力画面は、構成比率を入力する前の状態を表している。
そして、図７に示すように、ここではまず「Ｂグレード」の構成比率を「３５％」と決定して、入力している。
「Ｂグレード」の入力欄に「３５％」と入力すると、「Ｂグレード」の構成比率が「３５％」で決定される。

また、「Ｂグレード」の構成比率が「３５％」で決定されることによって、「Ａグレード」および「Ｃグレード」の構成比率が、「Ｂグレード」の構成比率との関連によって、自動的に「６５％〜０％」に狭められている。

さらに、図７に示す入出力画面では、仕様「装備Ｐ」の構成比率が、「Ｂグレード」の構成比率との関連によって、自動的に「１００％〜３５％」に狭められている。
これは、仕様「装備Ｐ」は、「Ｂグレード」において必ず選択されるという制約があるためであり、「Ｂグレード」の構成比率が「３５％」に決まるときには、仕様「装備Ｐ」の構成比率が「３５％未満」にはなり得ないという関連があることに基づくものである。
尚、仕様「装備Ｐ」は、採用するか否かを選択するものであるため、本説明では、仕様名称をカテゴリ名と同じ表記にして記載している。

本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法では、１のグレード又は仕様の構成比率を入力し、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す計算手法によって、グレードおよび仕様ごとに、構成比率の上限および下限を算出する（ＳＴＥＰ−５）。
そして、本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法では、その構成比率の上限および下限の算出後に、構成比率が未確定のグレードおよび仕様が未だ存在するか否かの判定を行う（ＳＴＥＰ−６）。
そして、構成比率が未確定のグレードおよび仕様が存在する場合には、再度（ＳＴＥＰ−４）に戻り、所定の１のグレードおよび仕様について、構成比率の上限および下限の範囲（即ち、整合性が確保できる範囲）で、さらに決定した構成比率を入力する（再びＳＴＥＰ−６）。

再び（ＳＴＥＰ−６）に戻った際の生産計画立案システム１の入出力画面は、図８のようになる。
ここでは、図８に示すように、カテゴリ「アルミホイール」における仕様「１７インチ−４本」を選択し、同仕様の構成比率を、「６０％」と決定して入力している。

仕様「１７インチ−４本」の入力欄に「６０％」と入力すると、仕様「１７インチ−４本」の構成比率が、「６０％」で決定される。
そして、仕様「１７インチ−４本」の構成比率が、「６０％」で決定されることによって、仕様「１５インチ−４本」および仕様「１７インチ−５本」の各構成比率が、仕様「１７インチ−４本」の構成比率との関連によって、それぞれ自動的に「４０％〜０％」に狭められる。

また、図８に示す入出力画面では、「Ａグレード」の構成比率が、カテゴリ「アルミホイール」における仕様「１７インチ−４本」の構成比率との関連によって、自動的に「４０％〜０％」に狭められる。
これは、「Ａグレード」は、仕様「１７インチ−４本」を選択することができないという制約があるためであり、仕様「１７インチ−４本」の構成比率が「６０％」に決まると、「Ａグレード」の構成比率が「４０％〜０％」に決まることに基づくものである、
そして、図８に示す入出力画面では、「Ａグレード」の構成比率の上限および下限が「４０％〜０％」に狭められたことによって、さらに「Ｃグレード」の構成比率の上限および下限が「６５％〜２５％」に狭められている。

さらに、図８に示す入出力画面では、仕様「装備Ｐ」の構成比率が、「Ａグレード」の構成比率との関連によって、自動的に「１００％〜６０％」に狭められている。これは、仕様「装備Ｐ」は、「Ａグレード」以外において必ず選択される仕様であるという制約があるためであり、「Ｂグレード」の構成比率が「３５％」に決まり、「Ｃグレード」の構成比率が「６５％〜２５％」に決まるときには、仕様「装備Ｐ」の構成比率が「６０％未満」にはなり得ないということに基づくものである。

そして本実施形態では、構成比率が未確定の仕様が未だ存在するため、さらに所定の１の仕様について、構成比率の上限および下限の範囲（即ち、整合性の取れる範囲）で、構成比率を入力している（再びＳＴＥＰ−６）。

このときの入出力画面は、図９のようになる。
ここでは、図９に示す如く、「Ａグレード」の構成比率を、「２０％」と決定して入力している。

「Ａグレード」の入力欄に「２０％」と入力すると、「Ｃグレード」の構成比率が、「４５％」で自動的に決定される。
そして、「Ｃグレード」の構成比率が、「４５％」で決定されることによって、仕様「装備Ｐ」の構成比率が、自動的に「８０％」に決定される。

また、図９に示す入出力画面では、仕様「１７インチ−５本」の構成比率が、「Ａグレード」の構成比率との関連によって、自動的に「２０％〜０％」に狭められる。
これは、「Ａグレード」は、仕様「１７インチ−５本」を必ず選択するという制約があるためであり、「Ａグレード」の構成比率が「２０％」に決まることによって、仕様「１７インチ−５本」の構成比率が決まることに基づくものである。

そして、図４に示す如く、本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法では、（ＳＴＥＰ−４）〜（ＳＴＥＰ−６）をループさせて、最終的に構成比率が未確定のグレードおよび仕様が無くなった時点で、構成比率の算出を終了する。
本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法では、所定の１のグレード又は仕様について、構成比率を一つずつ決定しながら入力をしていくことで、各グレードおよび各仕様の間の構成比率の整合性を確保しつつ、精度良く生産計画を立案することができる。

本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法では、前提条件が少ない分、構成比率の上限と下限という形で構成比率の許容幅を算出する。その上下限の間に、これまでの経験や他の予測方法に基づく入力を与えることで、さらに構成比率に対する制約条件を追加することができる。
その結果、最初は幅の広い構成比率の上限および下限であるが、関係する他のグレードおよび仕様の演算結果に影響を受けて構成比率の上限および下限の幅が狭められていく。

そして、本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法では、上限および下限の間の値で構成比率の入力を繰り返し行うことによって、構成比率の整合性を確保しつつ、上限および下限の幅を狭めていくことによって、精度の良い生産計画の立案を実現している。

尚、本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法では、任意の時間軸および数量を取り扱うことが可能であり、年間生産計画、中期生産計画、月度生産計画を行う場合に、それぞれ適用することが可能である。

即ち、本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法は、複数のグレード（グレードＡ・Ｂ・Ｃ）が設定され、かつ、各グレードＡ・Ｂ・Ｃにおいて、複数のカテゴリ（エンジン、トランスミッション等）における複数の仕様が設定される製品（本実施形態では自動車の車種Ｘ）について、各グレードＡ・Ｂ・Ｃの構成比率と、複数のカテゴリにおける複数の仕様の構成比率と、を決定して生産計画を行うものであって、組合せ可能な全てのパターンでグレードおよび仕様を組合せた情報である全仕様組合せ情報Ｊ３を作成し、所定のグレード又は仕様（本実施形態ではＢグレード）の構成比率を決定することによって、全仕様組合せ情報Ｊ３に基づいて、決定したグレードＢに関連する、それ以外のグレードおよび仕様（本実施形態では、装備Ｐ）の構成比率の上限と下限を算出するものである。

また、本発明の一実施形態に係る製品の生産計画方法は、全仕様組合せ情報Ｊ３に基づく、決定したグレードＢに関連する、それ以外のグレードおよび仕様（本実施形態では、装備Ｐ）の構成比率の上限と下限は、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す如く、全仕様組合せ情報Ｊ３を線形計画問題化するとともに、解空間を絞り込むことによって算出するものである。

そして、このような生産計画方法によれば、全仕様組合せ情報Ｊ３に基づき、その他の仕様「装備Ｐ」の構成比率の上限および下限が算出され、その範囲内で構成比率が決定されるので、構成比率の整合性を確保することができる。
これにより、複数のグレードが設定されるとともに、各グレードにさらに複数の仕様が設定される製品について、精度の良い生産計画を実現することができる。

Ｊ３全仕様組合せ情報

Claims

複数のグレードが設定され、かつ、各グレードにおいて、複数のカテゴリにおける複数の仕様が設定される製品について、
前記複数のグレードの構成比率と、
前記複数のカテゴリにおける前記複数の仕様の構成比率と、
を決定して生産計画を行う製品の生産計画方法であって、
組合せ可能な全てのパターンで前記グレードおよび前記仕様を組合せた情報である全仕様組合せ情報を作成し、
所定の前記グレード又は前記仕様の構成比率を決定することによって、
前記全仕様組合せ情報に基づいて、決定した前記グレード又は前記仕様に関連する、それ以外の前記グレードおよび前記仕様の構成比率の上限と下限を算出する、
ことを特徴とする製品の生産計画方法。
前記全仕様組合せ情報に基づく、決定した前記グレード又は前記仕様に関連する、それ以外の前記グレードおよび前記仕様の構成比率の上限と下限は、
前記全仕様組合せ情報を線形計画問題化するとともに、解空間を絞り込むことによって算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の製品の生産計画方法。