JP6962900B2 - 生産計画装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、生産計画装置に関する。
生産設備を効率的に稼働させるためには、物品を生産するための生産工程に含まれる個々の作業を実施する各工程に要する時間、及び、生産設備が有する様々な設備の種類及び数などを定める生産計画を適切に立案することが求められる。そこで、製造に関する各工程の標準時間と実際の作業時間の乖離度を算出し、算出した乖離度が、製造に関する指標である複数の製造ＫＰＩの変動に及ぼす影響度を分析し、各工程の標準時間と実際の作業時間の分布に基づいて、複数の製造ＫＰＩを同時に最適化するマスタデータの設定値の推奨値を計算する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２０１７−１６２０４４号公報
各工程の作業を実施するためには、その工程での作業対象となるワークだけでなく、ワークの加工に用いられる部品、材料または工具などが、その工程が開始されるまでに、その工程の作業が実施される場所に存在することが求められる。また、場合によっては、各工程が終了するまでに、その工程の作業が実施される場所から次の工程の作業が実施される場所までワークを運ぶための搬送用の装置がその工程の作業場所に位置していることが求められる。そのため、各工程の作業を効率的に実施するためには、その工程の作業を実施するための準備を行う工程（以下、準備工程と呼ぶ）についても十分に考慮することが求められる。準備工程では、例えば、作業対象のワーク、ワーク以外の部品、材料または工具といった物品の搬送が行われる。しかし、上記の技術では、準備工程に関する考慮が十分になされておらず、上記の技術に基づいて策定された生産計画に従って生産設備を動作させても、何れかの工程の作業開始時または作業終了時に、その工程の作業場所に必要な物品が無く、その工程の作業に遅延が生じるおそれがあった。
一つの側面では、生産工程に含まれる各工程の準備工程に割り当てるリソースを最適化することが可能な生産計画装置を提供することを目的とする。
一つの実施形態によれば、生産計画装置が提供される。この生産計画装置は、所定の物品を生産する生産工程に含まれる複数の工程のそれぞれについて、その工程の作業を実施するための準備を行う準備工程に利用可能な準備工程用リソースの数を記憶する記憶部と、準備工程用リソースの数に基づいて、複数の工程のそれぞれの準備工程に要する所要時間の合計が最小化されるように、準備工程用リソースのうち、複数の工程のそれぞれの準備工程に割り当てられるリソースを決定するリソース割り当て部とを有する。
一つの側面によれば、生産工程に含まれる各工程の準備工程に割り当てるリソースを最適化することができる。
生産スケジュールの策定対象となる生産設備の一例を示す図である。 各工程の準備工程を含む、生産スケジュールの概要の説明図である。 生産計画装置の概略構成図である。 生産計画装置のプロセッサの機能ブロック図である。 生産計画処理の動作フローチャートである。
以下、図を参照しつつ、生産計画装置について説明する。この生産計画装置は、各工程の準備工程のそれぞれに利用可能なリソースの数、及び、各工程の作業場所間のワークなどの搬送に要する時間などに基づいて、各工程の準備工程の所要時間の合計を最小化するように各工程の準備工程に対してリソースを割り当てることで、各工程において作業を実施できない待機時間を減らし、これにより、生産スケジュールの最適化を図る。
図１は、生産スケジュールの策定対象となる生産設備の一例を示す図である。図１に示される生産設備１００は、いわゆるジョブショップ型の生産設備であり、同種の機能を持つ工程ごとにグループ化され、かつ、グループごとに配置される。この例では、４種類の工程が、それぞれゾーンＡ〜ゾーンＤにおいて実施される。すなわち、各ゾーンは、生産工程に含まれる何れかの工程の作業場所の一例である。ゾーンＡでは、作業員の手作業によりワーク本体に部品が組み付けられる手動組み立て工程が実施される。ゾーンＢでは、ロボットにより自動的にワーク本体に部品が組み付けられる自動組み立て工程が実施される。ゾーンＣでは、溶接用ロボットまたは作業員によりワーク本体に対する溶接作業が行われる溶接工程が実施される。そしてゾーンＤでは、作業員により検査用の機器を用いてワーク本体などが検査される検査工程が実施される。また、各部品またはワーク本体は、トレイ１０１に載置された上で搬送される。さらに、各ゾーン間のワーク本体または部品の搬送用リソースとして、複数の無人搬送車(Automated guided vehicle, AGV)１０２が用いられる。AGV１０２は、準備工程用リソースの一例である。
この例における生産工程では、生産設備１００を用いて３個の部品ａ、ｂ、ｃから完成品ｄが生産される。具体的に、先ず、ワーク本体となる部品ａが本体投入口を経てゾーンＡに投入され、部品ｂと部品ｃとが、部品投入口を経てゾーンＡに投入される。各部品はトレイ１０１に載置された状態で投入される。そして手動組み立て工程によって部品ａに部品ｂが組付けられる。その後、部品ｂが載置されていたトレイ１０１はトレイ返却口を介して返却される。また、ワーク本体（部品ａに部品ｂが組付けられたもの）は、トレイ１０１に載置された状態で、AGV１０２によってゾーンＡからゾーンＤに搬送される。そしてワーク本体は、１回目の検査工程によって正常であることが確認されると、再度、トレイ１０１に載置された状態で、AGV１０２によってゾーンＤからゾーンＢに搬送される。なお、１回目の検査工程でワーク本体に何らかの異常（例えば、組付け不良、または、部品ａ、ｂの何れかの不良）が検出されると、ワーク本体は、トレイ１０１に載置された状態で、AGV１０２または作業員によってゾーンＤからゾーンＡに戻されてもよい。
また、部品ｃも、トレイ１０１に載置された状態で、AGV１０２によってゾーンＡからゾーンＢに搬送される。そしてゾーンＢにおいて、自動組み立て工程によって、１回目の検査工程を経たワーク本体に部品ｃが組付けられる。部品ｃの組付けにより、空となったトレイ１０１（すなわち、部品ｃの搬送に用いられたトレイ）は、AGV１０２により、ゾーンＡに存在するトレイ返却口まで搬送され、そしてその空となったトレイ１０１は、トレイ返却口を介して返却される。
ワーク本体（部品ａに部品ｂ及び部品ｃが組付けられたもの）は、トレイ１０１に載置された状態で、AGV１０２によってゾーンＢからゾーンＣに搬送される。そしてゾーンＣにおいて、溶接工程によって、ワーク本体に含まれる各部品ａ、ｂ、ｃは互いに溶接される。そして溶接されたワーク本体は、トレイ１０１に載置された状態で、AGV１０２により、ゾーンＣからゾーンＤに搬送される。そしてワーク本体は、２回目の検査工程によって正常であることが確認されると、トレイ１０１に載置された状態のまま、完成品排出口を介して運び出される。
図２は、各工程の準備工程を含む、生産スケジュールの概要の説明図である。図２では、一例として第１の検査工程のスケジュール２０１及び自動組み立て工程のスケジュール２０２に関して図示される。図２に示されるように、第１の検査工程が実施されるための準備工程として、AGV１０２によるワーク本体（部品ａ＋部品ｂ）のゾーンＡからゾーンＤへの搬送が行われる。この搬送には、ゾーンＡでの作業場所からAGV１０２へのワーク本体の移乗、ゾーンＡからゾーンＤへのAGV１０２の移動、及び、ゾーンＤでのAGV１０２から作業場所への移乗が含まれる。そしてゾーンＤでの検査が終了すると、自動組み立て工程が実施されるための準備工程として、AGV１０２による、ワーク本体のゾーンＤからゾーンＢへの搬送とともに、別のAGV１０２による、部品ｃのゾーンＡからゾーンＢへの搬送が行われる。その際、部品ｃは、ワーク本体がゾーンＢに到着するよりも前にゾーンＢに到着するようにスケジューリングが行われることが好ましい。また、自動組み立て工程では、その自動組み立ての後に、別のAGV１０２が空のトレイをゾーンＢからゾーンＡへ搬送する後工程も実施される。なお、後工程も準備工程の一例である。
このように、生産設備１００では、ワーク本体または各部品の搬送にAGV１０２が使用される。そこで、生産工程に含まれる各工程の作業を効率よく実施できるようにするために、本実施形態による生産計画装置は、利用可能なAGV１０２の台数、及び、各ゾーン間のワーク本体または部品などの搬送に要する時間を考慮して、工程ごとに、その工程の準備工程の所要時間（この例では、直前の工程の作業が終了してから、その工程における作業が開始可能となるまでの準備に要する時間、例えば、直前の工程が実施されるゾーンから、その工程が実施されるゾーンまでのワーク本体等の搬送に要する時間）及びその工程の準備工程に割り当てるAGV１０２の台数を最適化する。
図３は、生産計画装置の概略構成図である。生産計画装置１は、ユーザインターフェース１１と、通信インターフェース１２と、メモリ１３と、プロセッサ１４とを有する。
ユーザインターフェース１１は、通知部の一例であり、例えば、操作信号入力用のキーボードあるいはマウスといった入力機器と、液晶ディスプレイといった表示装置とを別個に有する。あるいは、ユーザインターフェース１１は、タッチパネルといった、入力機器と表示装置とが一体化された機器を有してもよい。さらに、ユーザインターフェース１１は、スピーカを有していてもよい。そしてユーザインターフェース１１は、ユーザによる操作に応じた操作信号、例えば、生産計画処理に用いられる各種の情報（例えば、各工程の準備工程を除いた作業（以下、本作業と呼ぶ）に要する所要時間の標準値（以下、標準作業時間と呼ぶ）、各工程の準備工程に利用可能なリソースの種類及び数など）を表す信号を生成し、その操作信号をプロセッサ１４へ出力する。またユーザインターフェース１１は、プロセッサ１４から受け取った表示用の信号に従って、策定された生産スケジュールなどを表示する。
通信インターフェース１２は、通信部の一例であり、例えば、生産計画装置１を生産設備１００が有する様々なロボット、工作機械またはAGVなどのリソースの制御装置（例えば、プログラマブルロジックコントローラ）と接続するための通信インターフェースなどを含む。そして通信インターフェース１２は、例えば、プロセッサ１４から受け取った、各リソースに対する、動作開始を命令する指令などの制御信号を、通信回線を介してそのリソースの制御装置へ出力する。また通信インターフェース１２は、各制御装置から受信した、様々なリソースの状態または工程の状態（例えば、各ゾーンにおける、AGVの発着、工程の終了など）を表す信号をプロセッサ１４へわたす。
メモリ１３は、記憶部の一例であり、例えば、読み書き可能な半導体メモリと読み出し専用の半導体メモリとを有する。さらに、メモリ１３は、半導体メモリカード、ハードディスク、あるいは光記憶媒体といった記憶媒体及びその記憶媒体にアクセスする装置を有していてもよい。
メモリ１３は、生産計画装置１のプロセッサ１４で実行される生産計画処理で用いられる各種の情報、例えば、各工程及び各工程の準備工程で利用可能なリソースの種類及び数、各ゾーンの配置及びゾーン間の移動経路などを表す地図情報、各ゾーン間、すなわち、連続する二つの工程のそれぞれの作業場所間のワーク本体または部品などの搬送に要する時間、各工程の標準作業時間、及び、各工程にて同時に作業されるワーク本体の数などを記憶する。なお、ワーク本体などの搬送に要する時間を表す情報として、ゾーン間の移動経路及びAGVといった搬送用リソースの平均移動速度が記憶されてもよい。また、メモリ１３は、各工程の作業について実際の所要時間の測定値などを記憶してもよい。さらに、メモリ１３は、生産計画処理用のコンピュータプログラムを記憶してもよい。さらにまた、メモリ１３は、策定された生産スケジュール（各工程及び各準備工程の所要時間、各工程の標準作業時間及び各工程の準備工程の標準所要時間、及び、各工程またはその準備工程に割り当てられるリソースに関する情報を含む）を記憶してもよい。
プロセッサ１４は、制御部の一例であり、例えば、Central Processing Unit(CPU)及びその周辺回路を有する。さらにプロセッサ１４は、論理演算用のプロセッサ及び数値演算用のプロセッサを有していてもよい。そしてプロセッサ１４は、生産スケジュールの策定対象となる生産設備全体を制御する。またプロセッサ１４は、生産計画処理を実行して生産スケジュールを策定する。
図４は、生産計画処理に関連する、プロセッサ１４の機能ブロック図である。プロセッサ１４は、リソース割り当て部２１と、スケジュール決定部２２と、設備制御部２３とを有する。プロセッサ１４が有するこれらの各部は、例えば、プロセッサ１４上で実行されるコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、プロセッサ１４の一部に実装される専用の演算回路として実装されてもよい。
リソース割り当て部２１は、生産工程に含まれる各工程の準備工程の所要時間の合計が最小化されるように、各工程の準備工程へのリソースの割り当てを決定する。そのために、リソース割り当て部２１は、例えば、生産工程に含まれる各工程の準備工程に対するリソースの割り当ての組み合わせを様々に変化させながら、生産工程全体が所定回数実施されたとしたときの、生産工程ごとの各工程の準備工程の所要時間の推定値の合計を算出し、その所要時間の推定値の合計の平均値を算出する。所定回数は、例えば、所定回数の生産工程終了後におけるリソースの配置が、１回目の生産工程を開始したときのリソースの配置（以下、初期配置と呼ぶ）と同じ配置に戻るまでの回数とすることができる。また、所定回数は、リソースの割り当ての組み合わせごとに異なっていてもよい。このように、生産工程を所定回数繰り返した時の各工程の準備工程の所要時間の推定値の合計の平均値を、リソースの割り当てに利用することで、リソース割り当て部２１は、個々の生産工程が開始される度にリソース（図１の例では、AGV１０２）の位置が異なっていても、各工程の準備工程の所要時間を正確に推定できるので、各工程の準備工程に対してリソースを適切に割り当てることができる。
例えば、リソース割り当て部２１は、リソースの割り当ての可能な全ての組み合わせについて、所定回数の生産工程のそれぞれについて、各工程の準備工程の所要時間の推定値を算出してもよい。あるいは、リソース割り当て部２１は、シミュレーティッドアニーリングあるいは遺伝的アルゴリズムといった、所定の最適化手法に従って、所定回数の生産工程のそれぞれについて、各工程の準備工程の所要時間の推定値を算出してもよい。その際、リソース割り当て部２１は、例えば、メモリ１３に予め記憶された、各工程の標準作業時間、各工程にて同時に作業されるワーク本体の数、各ゾーン間のワーク本体または部品の搬送に要する時間（以下、単に搬送時間と呼ぶ）、一度に搬送可能なワーク本体、部品またはトレイの数、及び、部品等の供給間隔を考慮して、各工程の準備工程の所要時間の推定値を算出すればよい。なお、搬送時間には、各ゾーン間の移動に要する時間だけでなく、搬送の準備に要する時間（例えば、AGVと作業場所間のワーク本体の移乗に要する時間）も含まれる。
例えば、図１に示される生産設備１００では、複数のAGV１０２が各工程の準備工程に利用されるリソースとなる。各AGV１０２は、上記のように、ゾーンＡとゾーンＤ間のワーク本体の搬送、ゾーンＤとゾーンＢ間のワーク本体の搬送、ゾーンＡとゾーンＢ間の部品ｃまたはトレイ１０１の搬送、ゾーンＢとゾーンＣ間のワーク本体の搬送、及び、ゾーンＣとゾーンＤ間のワーク本体の搬送に利用される。
そこで、リソース割り当て部２１は、各ゾーン間のワーク本体などの搬送に割り当てるAGV１０２の組み合わせを様々に変えながら、所定回数の生産工程のそれぞれについて、各工程の準備工程の所要時間を算出する。その際、リソース割り当て部２１は、例えば、複数のAGV１０２のうちの何れかを、特定のゾーン間のワーク本体、部品またはトレイ１０１の搬送用に割り当ててもよい。あるいは、複数のAGV１０２のうちの他の何れかを、ワーク本体の移動順序に沿って、複数のゾーン間を順に移動してワーク本体を搬送するように割り当ててもよい。そしてリソース割り当て部２１は、初期配置として、各AGV１０２を、そのAGVが割り当てられた搬送経路上の何れかの位置に配置して、各工程の準備工程の所要時間の推定値の算出を開始すればよい。
各工程の準備工程の推定値の所要時間の算出において、リソース割り当て部２１は、例えば、最初の工程の標準作業時間が経過するごと、あるいは、最初の工程が実施されるゾーンに対する部品供給間隔が経過するごとに、新たな生産工程が開始されると仮定する。さらに、リソース割り当て部２１は、各工程について、その工程の本作業終了時に、その工程の作業が実施されるゾーンに何れかのAGV１０２がいれば、直ちに搬送が行われると仮定して、対応するゾーン間の搬送時間を、その直後の工程の準備工程の所要時間の推定値として算出するとともに、そのAGV１０２が、搬送先のゾーンへ移動すると仮定する。一方、リソース割り当て部２１は、その工程の本作業終了時に、その工程の作業が実施されるゾーンにAGV１０２が一つも存在しなければ、本作業終了から何れかのAGV１０２がそのゾーンに戻ってくるまでの待機時間を、対応するゾーン間の搬送時間に加算した値を、その直後の工程の準備次工程の所要時間の推定値とする。したがって、各工程の準備工程における所要時間の推定値は、搬送されるべきワーク本体が搬送できずに待機している時間が長くなるほど、長くなる。また、ワーク本体以外の部品が本作業に必要な工程については、ワーク本体がその工程の作業が実施されるゾーンに到着してから本作業に必要な全ての部品がそのゾーンに到着するまでの待機時間も、所要時間の推定値に加算されればよい。さらに、リソース割り当て部２１は、特定のゾーン間の搬送に利用されるAGV１０２については、先の工程の作業が実施されるゾーンから後の工程が実施されるゾーンへワーク本体または部品を搬送させた後に、先の工程の作業が実施されるゾーンへ自動的に戻ると仮定する。その際、リソース割り当て部２１は、空のトレイ１０１も先の工程の作業が実施されるゾーンへ搬送されると仮定してもよい。また、リソース割り当て部２１は、ワーク本体の移動順序に沿って複数のゾーン間を移動するAGV１０２については、ワーク本体を何れかのゾーンへ搬送すると、そのゾーンの工程での作業が完了するまで、そのゾーンで待機すると仮定する。さらに、AGV１０２が複数のワーク本体または部品を同時に搬送できる場合には、リソース割り当て部２１は、AGV１０２が搬送可能な数のワーク本体または部品が揃うと、搬送を開始すると仮定してもよい。
リソース割り当て部２１は、生産工程に含まれる各工程の準備工程の所要時間の推定値の合計の平均値が最小となるときの各工程の準備工程に対するリソースの割り当てを、その生産工程に適用するリソースの割り当てとする。リソース割り当て部２１は、生産工程に含まれる各工程の準備工程の所要時間の推定値の合計の平均値が最小となるときの、所定回数の生産工程のそれぞれにおける、各工程の準備工程の所要時間の推定値、及び、各工程の準備工程に割り当てるリソースをスケジュール決定部２２に通知する。
スケジュール決定部２２は、各工程について、準備工程の所要時間の推定値の合計の平均値が最小となるときの、所定回数の生産工程における、その工程の準備工程の所要時間の推定値の平均値に所定のマージンを加えた値、あるいは、所要時間の推定値の最大値を、その工程の準備工程の標準所要時間に設定する。これにより、各工程について、その工程の準備工程の標準所要時間が適切に設定される。
さらに、スケジュール決定部２２は、生産工程に含まれる各工程について、準備工程の標準所要時間が経過した後に、その工程の標準作業時間だけその工程の本作業が実施されるとして、生産スケジュールを策定する。なお、生産スケジュールには、各工程の準備工程に割り当てられたリソースを表す情報も含まれる。そしてスケジュール決定部２２は、策定した生産スケジュールをメモリ１３に記憶する。また、スケジュール決定部２２は、策定した生産スケジュールをユーザインターフェース１１に表示してもよい。
設備制御部２３は、生産設備を実際に動作させる際に、策定した生産スケジュールに従って生産設備が有する各設備が動作するよう、通信インターフェース１２を介して各設備に制御信号を出力する。例えば、設備制御部２３は、生産工程の各工程について、その工程の準備工程の開始時点で、その準備工程に割り当てられたAGVといったリソースの制御装置へ、直前の工程の作業が実施されるゾーンからその工程の作業が実施されるゾーンへワーク本体などを搬送する指令を出力する。また、設備制御部２３は、そのリソースの制御装置から、搬送が終了したことを受信すると、そのリソースの制御装置へ、直前の工程の作業が実施されるゾーンへ戻る指令を出力する。さらに、設備制御部２３は、生産工程の各工程について、その工程の本作業が開始される時点で、その工程の本作業に利用されるロボットあるいは工作機械の制御装置へ、その本作業を実施させる指令を出力する。
なお、他の機器が策定された生産スケジュールに従って各設備の制御装置を制御する場合、あるいは、管理者が策定された生産スケジュールに従って各設備が動作するよう管理する場合には、設備制御部２３は省略されてもよい。
図５は、生産計画処理の動作フローチャートである。プロセッサ１４は、下記の動作フローチャートに従って、生産計画処理を実行する。
プロセッサ１４のリソース割り当て部２１は、メモリ１３に記憶された、リソースの数などを参照して、生産工程に含まれる各工程の準備工程に対するリソースの割り当ての組み合わせを様々に変化させながら、生産工程全体が所定回数実施されたとしたときの、生産工程ごとの各工程の準備工程の所要時間の推定値の合計を算出し、その所要時間の推定値の合計の平均値を算出する（ステップＳ１０１）。そしてリソース割り当て部２１は、生産工程に含まれる各工程の準備工程の所要時間の推定値の合計の平均値が最小となるときの各工程の準備工程に対するリソースの割り当てを、その生産工程に適用するリソースの割り当てとする（ステップＳ１０２）。
さらに、プロセッサ１４のスケジュール決定部２２は、各工程について、準備工程の所要時間の推定値の合計の平均値が最小となるときの、所定回数の生産工程における、その工程の準備工程の所要時間の推定値の平均値に所定のマージンを加えた値、あるいは、所要時間の推定値の最大値を、その工程の準備工程の標準所要時間に設定する（ステップＳ１０３）。そしてスケジュール決定部２２は、生産工程に含まれる各工程について、準備工程の標準所要時間が経過した後に、その工程の標準作業時間だけその工程の本作業が実施されるとして、生産スケジュールを策定する（ステップＳ１０４）。そしてプロセッサ１４は、生産計画処理を終了する。
以上に説明してきたように、この生産計画装置は、生産工程に含まれる各工程の準備工程に利用可能なリソースの数などに基づいて、各工程の準備工程の所要時間の合計が最小化されるように、各工程の準備工程の所要時間を設定するとともに、各工程の準備工程に割り当てるリソースを決定する。そのため、この生産計画装置は、各工程の準備工程に割り当てるリソースを最適化できるとともに、各工程において作業を実施できない待機時間を減らすことができるので、生産スケジュールを最適化することができる。特に、この生産計画装置は、ジョブショップ型の生産設備が用いられる場合でも、ゾーン間のワーク本体などの搬送時間を考量して、各工程の準備工程に利用されるリソースの割り当てを決定するので、各工程の準備工程に割り当てるリソースを最適化できるとともに、その生産設備を利用する生産工程の生産スケジュールを最適化できる。
変形例によれば、複数の種類の準備工程用リソースが各工程の準備工程に利用されてもよい。例えば、ゾーン間のワーク本体などの搬送を、上記のようなAGVだけでなく、作業員が行ってもよい。すなわち、作業員が、準備工程用リソースの他の一例となる。この場合には、準備工程用リソースの種類ごとに、かつ、搬送元のゾーンと搬送先のゾーンの組み合わせごとに、ゾーン間の搬送時間が予め設定され、メモリ１３に記憶されてもよい。そしてリソース割り当て部２１は、上記の実施形態と同様に、生産工程ごとの各工程の準備工程の所要時間の推定値の合計を算出する際に、利用される準備工程用リソースの種類に応じた搬送時間を、各工程の準備工程の所要時間の推定値の算出に用いればよい。
他の変形例によれば、プロセッサ１４は、生産工程に含まれる各工程の準備工程に利用されるリソースの数及び種類の複数の組み合わせのそれぞれについて、上記の実施形態または変形例に従って生産スケジュールを策定し、メモリ１３に記憶してもよい。これにより、例えば、各工程の準備工程に利用されるリソースの一部に支障が生じた場合、例えば、ゾーン間のワーク本体などの搬送に利用される複数のAGVの何れかが故障した場合、あるいは、複数の作業員の何れかが病欠した場合にも、プロセッサ１４は、その状況に応じた最適な生産スケジュールを利用することができる。
また、準備工程用リソースには、搬送用リソース以外のリソースが含まれてもよい。例えば、作業場所とAGV間でワーク本体または部品を移乗するロボットまたは作業員が準備工程用リソースに含まれていてもよい。この場合には、メモリ１３には、上記の搬送時間の代わりに、AGVがゾーン間を移動する時間と、ロボットまたは作業員による、作業場所とAGV間のワーク本体などの移乗に要する時間とが記憶されてもよい。そしてリソース割り当て部２１は、それぞれの工程の作業が実施されるゾーンに対するロボットまたは作業員の配置の組み合わせを変えながら、上記のように、各工程の準備工程の所要時間の推定値を算出すればよい。
また他の変形例によれば、リソース割り当て部２１は、工程のグループが設けられるゾーンの配置を最適化してもよい。この場合には、例えば、工程のグループごとに、そのグループを設けることが可能なゾーンの候補が予め設定され、メモリ１３に記憶されてもよい。そしてリソース割り当て部２１は、工程のグループが設けられるゾーンの候補の組み合わせを変えながら、上記の実施形態または変形例と同様に、生産工程に含まれる各工程の準備工程の所要時間の推定値の合計の最小値を求めればよい。そしてリソース割り当て部２１は、その最小値に対応するときのゾーンの候補の組み合わせに従って、各工程のグループが設けられるゾーンを決定すればよい。
例えば、図１に示される生産設備１００において、自動組み立て工程が設けられるゾーンの候補として、ゾーンＢとゾーンＣとが設定されてもよい。同様に、溶接工程が設けられるゾーンの候補として、ゾーンＢとゾーンＣとが設定されてもよい。なお、手動組み立て工程が設けられるゾーンは、部品投入口が存在するゾーンＡに固定されてもよい。同様に、検査工程が設けられるゾーンは、完成品排出口が設けられるゾーンＤに固定されてもよい。この場合、リソース割り当て部２１は、自動組み立て工程がゾーンＢに設けられ、溶接工程がゾーンＣに設けられる場合における、リソースの割り当ての組み合わせごとの生産工程に含まれる各工程の準備工程の所要時間の推定値の合計のうちの最小値を算出する。同様に、リソース割り当て部２１は、自動組み立て工程がゾーンＣに設けられ、溶接工程がゾーンＢに設けられる場合における、リソースの割り当ての組み合わせごとの生産工程に含まれる各工程の準備工程の推定値の所要時間の合計のうちの最小値を算出する。そしてリソース割り当て部２１は、例えば、自動組み立て工程がゾーンＢに設けられ、溶接工程がゾーンＣに設けられる場合の各工程の準備工程の所要時間の推定値の合計の最小値よりも、自動組み立て工程がゾーンＣに設けられ、溶接工程がゾーンＢに設けられる場合の各工程の準備工程の所要時間の推定値の合計の最小値の方が小さければ、自動組み立て工程をゾーンＣに配置し、溶接工程をゾーンＢに配置すると決定する。
この変形例によれば、リソース割り当て部２１は、ジョブショップ型の生産設備において、各工程の準備工程の所要時間の合計を短くするよう、各工程のグループが設けられるゾーンの地理的配置を最適化できる。
ここに挙げられた全ての例及び特定の用語は、読者が、本発明及び当該技術の促進に対する本発明者により寄与された概念を理解することを助ける、教示的な目的において意図されたものであり、本発明の優位性及び劣等性を示すことに関する、本明細書の如何なる例の構成、そのような特定の挙げられた例及び条件に限定しないように解釈されるべきものである。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。
１ 生産計画装置
１１ ユーザインターフェース
１２ 通信インターフェース
１３ メモリ
１４ プロセッサ
２１ リソース割り当て部
２２ スケジュール決定部
２３ 設備制御部
１００ 生産設備
１０１ トレイ
１０２ AGV

Claims (5)

  1. 所定の物品を生産する生産工程に含まれる複数の工程のそれぞれについて、当該工程の作業を実施するための準備を行う準備工程に利用可能な準備工程用リソースの数及び種類と、前記準備工程用リソースの種類ごとの前記複数の工程のそれぞれの準備工程に要する時間を記憶する記憶部と、
    前記準備工程用リソースの数及び種類と、前記準備工程用リソースの種類ごとの前記複数の工程のそれぞれの準備工程に要する時間に基づいて、前記複数の工程のそれぞれの前記準備工程に要する所要時間の合計が最小化されるように、前記準備工程用リソースのうち、前記複数の工程のそれぞれの前記準備工程に割り当てられるリソースを決定するリソース割り当て部と、
    を有する生産計画装置。
  2. 前記準備工程用リソースは、前記複数の工程のうちの連続する二つの工程のそれぞれの作業が実施される場所間の作業対象物品の搬送に用いられる少なくとも１種類の搬送用リソースを含み、
    前記記憶部は、前記少なくとも１種類の搬送用リソースのそれぞれについて、当該搬送用リソースによる、前記複数の工程のうちの連続する二つの工程のそれぞれが実施される場所間の作業対象物品の搬送に要する搬送時間を表す情報を、前記準備工程用リソースの種類ごとの前記複数の工程のそれぞれの準備工程に要する時間として記憶し、
    前記リソース割り当て部は、前記複数の工程のそれぞれについて、当該工程の前記準備工程に前記少なくとも１種類の搬送用リソースの何れかが利用されるときの前記所要時間を、当該搬送用リソースの前記搬送時間を参照して算出する、請求項１に記載の生産計画装置。
  3. 前記記憶部は、前記複数の工程のうちの第１の工程の作業が実施される場所の複数の候補をさらに記憶し、
    前記リソース割り当て部は、前記複数の候補のそれぞれについて、前記第１の工程の作業が当該候補にて実施されるときの前記所要時間の合計を算出し、前記複数の候補のうち、前記所要時間の合計が最小となる候補を、前記第１の工程の作業が実施される場所として決定する、請求項１または２に記載の生産計画装置。
  4. 前記記憶部は、前記複数の工程のそれぞれについて、当該工程の作業に要する標準作業時間をさらに記憶し、
    前記所要時間の合計が最小化されるときの前記複数の工程のそれぞれの前記準備工程に要する前記所要時間と前記複数の工程のそれぞれの前記標準作業時間とに基づいて、前記生産工程により前記所定の物品を生産するための生産スケジュールを決定するスケジュール決定部をさらに有する、請求項１〜３の何れか一項に記載の生産計画装置。
  5. 前記生産工程に従って前記所定の物品を製造するための生産設備の制御装置と通信可能な通信部と、
    前記生産スケジュールに従って、前記複数の工程のそれぞれについて、当該工程の前記準備工程を実施するための制御信号を前記通信部を介して前記制御装置へ出力する設備制御部と、
    をさらに有する、請求項４に記載の生産計画装置。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11900329B2 (en) * 2020-02-18 2024-02-13 The Boeing Company Module-based schedule generation
CN112015174B (zh) * 2020-07-10 2022-06-28 歌尔股份有限公司 一种多agv运动规划方法、装置和系统
JP2022047658A (ja) * 2020-09-14 2022-03-25 セイコーエプソン株式会社 作業時間提示方法、力制御パラメーター設定方法、ロボットシステムおよび作業時間提示プログラム
DE102020124684B4 (de) 2020-09-22 2024-05-02 Audi Aktiengesellschaft Verfahren sowie Steuereinheit zum automatisierten Einlasten jeweiliger Fertigungsprozesse von Werkstücken unterschiedlicher Typen in einem gewünschten Verhältnis
CN116151526A (zh) * 2021-11-18 2023-05-23 英业达科技有限公司 排程装置以及方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4880827B2 (ja) * 2001-06-14 2012-02-22 アスプローバ株式会社 生産スケジューリング方法、その生産スケジューリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、並びにその生産スケジューリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
JP2003197711A (ja) * 2001-12-27 2003-07-11 Tokyo Electron Ltd 被処理体の搬送システム及び被処理体の搬送方法
JP4138541B2 (ja) * 2003-03-13 2008-08-27 独立行政法人科学技術振興機構 分散型経路計画装置及び方法、分散型経路計画プログラム
JP4264981B2 (ja) * 2004-07-29 2009-05-20 マツダ株式会社 無人搬送車の運行制御方法及び運行制御システム
US20070233362A1 (en) * 2006-03-30 2007-10-04 Carriker Wayne F Manufacturing facility control system
JP5688864B2 (ja) * 2013-09-03 2015-03-25 株式会社レクサー・リサーチ 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
CN104463394A (zh) * 2013-09-18 2015-03-25 Sap欧洲公司 生产资源管理
JP6510949B2 (ja) * 2015-10-06 2019-05-08 株式会社神戸製鋼所 スケジュール修正支援装置および方法
JP2017162044A (ja) * 2016-03-08 2017-09-14 株式会社日立ソリューションズ東日本 生産計画装置、生産計画方法および生産計画プログラム
JP6591351B2 (ja) * 2016-06-10 2019-10-16 株式会社日立製作所 生産計画作成支援装置および生産計画作成支援方法
CN106971235B (zh) * 2017-02-16 2021-07-06 上海大学 一种存在中间存储约束的柔性作业车间分批优化调度方法
JP2020035385A (ja) * 2018-08-31 2020-03-05 三菱重工業株式会社 スケジュール作成装置、スケジュール作成方法及びプログラム

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