JP7124200B2 - 部品保管位置決定装置、部品保管位置決定方法および部品管理システム - Google Patents

Description

本発明は、ワークに組み付けられる部品の保管位置を決定する部品保管位置決定装置、部品保管位置決定方法および部品を管理する部品管理システムに関する。

この種の技術として、従来より、複数の物品を棚に配置する際に、その物品の取り出し頻度（ピッキング頻度）に応じて物品の配置位置を決定するようにした方法が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の方法では、ピッキング頻度が高い順に物品を配置するとともに、１つの列エリアから複数の物品が同時にピッキングされないように物品を配置する。

特開平９－１５０９２３号公報

しかしながら、一般に、棚にはピッキング頻度の低い物品も配置されるが、上記特許文献１記載の方法では、ピッキング頻度の低い物品が配置された棚の列エリアがピッキング作業中に素通りされることがあり、ピッキング作業を効率的に行うことが難しい。

本発明の一態様は、生産計画に従って所定期間に生産される複数種類の製品に対応したワークに組み付けられる複数種類の部品の、通路に面した複数列の収容空間を有する収容部における保管位置を決定する部品保管位置決定装置であって、所定期間に生産される製品に対応したワークの種類と、ワークの種類毎に組み付けられる部品の種類との対応関係を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された対応関係に基づいて、収容部における複数種類の部品の保管位置を決定する演算部と、演算部により決定された保管位置を出力する出力部と、を備える。演算部は、それぞれのワークに対応する複数種類の部品が収容部の複数列のすべてにそれぞれ分散して配置されるように、収容部における複数種類の部品の保管位置を決定する。

本発明の他の態様は、生産計画に従って所定期間に生産される複数種類の製品に対応したワークに組み付けられる複数種類の部品を管理する部品管理システムであって、部品保管位置決定装置と、部品を保管する収容部と、出力部により出力された保管位置を表示する表示部と、を備える。

本発明のさらに他の態様は、生産計画に従って所定期間に生産される複数種類の製品に対応したワークに組み付けられる複数種類の部品の、通路に面した複数列の収容空間を有する収容部における保管位置を決定する部品保管位置決定方法であって、予め記憶された、所定期間に生産される製品に対応したワークの種類と、ワークの種類毎に組み付けられる部品の種類との対応関係に基づいて、収容部における複数種類の部品の保管位置を決定する手順と、決定した保管位置を出力する手順と、を含む。決定する手順は、それぞれのワークに対応する複数種類の部品が収容部の複数列のすべてにそれぞれ分散して配置されるように、収容部における複数種類の部品の保管位置を決定する。

本発明によれば、ピッキング作業が効率的に行われるように部品の保管位置を決定することができる。

本発明の実施形態に係る部品保管位置決定装置が適用される配膳の一例を示す図。 図１の収容部の構成を模式的に示す図。 ピッキング作業の効率について説明するための図。 所定期間に生産される製品に対応したワークの種類と、そのワークに使用される部品の種類との対応関係の一例を示す表。 １列１ピック条件を満たすように仮決定された部品グループの一例を示す図。 前後側方から見た、図１の収容部に保管される部品の配置の一例を概略的に示す図。 前後側方から見た、図１の収容部に保管される部品の配置の別の例を概略的に示す図。 上方から見た、図１の収容部に保管される部品の配置の一例を概略的に示す図。 上方から見た、図１の収容部に保管される部品の配置の別の例を概略的に示す図。 左右側方から見た、図７Ｂの収容部に保管される部品の配置を概略的に示す図。 図８に示す収容部の空の収容空間に非グループ部品を配置したときの図。 上方から見た、図９Ａの収容部に保管される部品の配置を概略的に示す図。 上方から見た、図９Ａおよび図９Ｂに示す収容部のレイアウトの一例を示す図。 本発明の実施形態に係る部品保管位置決定装置を含む部品管理システムの要部構成を示すブロック図。 本発明の実施形態に係る部品保管位置決定装置で実行される処理の一例を示すフローチャート。 図１０の変形例を示す図。 図１０の別の変形例を示す図。 図１０のさらに別の変形例を示す図。

以下、図１～図１３Ｃを参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る部品保管位置決定装置は、生産計画に従って生産される各種製品の部品、すなわち、複数種類の製品に対応したワークに組み付けられる複数種類の部品を管理するための装置であり、棚等の保管場所における複数種類の部品の保管位置を決定する装置である。なお、製品には、完成品の他、完成前のもの（中間製品）も含まれる。また、ワークには、車両やエンジン等の各種製品に対応して生産ラインに投入され、組立工程において各種部品が組み付けられる車体フレームやエンジンブロック等の他、塗装工程において各種塗料が塗布されるもの等も含まれる。また、部品には、組立工程においてワークに組み付けられる部品の他、塗装工程においてワークに塗布される各種塗料、各種工程で使用される工具や治具等が含まれる。

自動車などの工場の生産ラインでは、生産性向上のため、所定期間、例えば一日の生産に先立ち、当該期間に必要となる部品を生産計画に沿って準備する「配膳」が行われる。配膳では、例えば、各ワークに組み付けられる複数の部品、つまり各ワークに対応する複数の部品を、保管場所から取り出し（ピッキング）、配送台車等に搭載して生産ラインに供給する。図１は、本発明の実施形態に係る部品保管位置決定装置が適用される配膳の一例を示す図である。

図１に示すように、所定期間に使用される部品２１は、部品２１の投入側および取り出し側の通路２２，２３に面した複数列（図では５列）および複数段（図では３段）の収容空間を有する棚（収容部）２０に配置される。部品保管位置決定装置は、収容部２０における各部品２１の保管位置を、棚の列および段により指定して決定する。

通路２２側の作業者Ｐ１が決定された保管位置に従って各部品２１を収容空間に投入すると、通路２３側の作業者Ｐ２が投入された部品２１をピッキングする。部品２１の投入およびピッキングはロボット等の設備により自動的に行ってもよく、この場合、決定された保管位置は、設備コントローラ等に出力される。保管位置に投入された部品２１は、パイプシュータやコンベヤ等により投入順に順次、投入側から取り出し側へと送られる。なお、収容部２０の取り出し側（通路２３側）から部品を供給することもできる。

図２は、収容部２０の構成を模式的に示す図である。なお、以下では、便宜上、図示のようにピッキング作業を行う作業者Ｐ２を基準にして前後方向および左右方向を定義する。図２に示すように、収容部２０は、取り出し側の通路２３の左右両側にそれぞれ設けられ、これらをそれぞれ収容部２０Ｌ，２０Ｒとして表す。

各収容部２０Ｌ，２０Ｒは、例えば矢印で示すピッキング作業時の進行方向、すなわち作業者Ｐ２の進路に沿って、それぞれ上下方向に複数段（３段）に仕切られた複数列（５列）の棚を有する。なお、図２では、棚の段を便宜上、平面に展開して示している。すなわち、各収容部２０Ｌ，２０Ｒを左右側方から見たときの保管位置の配置を概略的に示している。

棚は、３段構成であるため、同一列の左右の棚を合わせると合計で６箇所の収容空間が設けられ、収容部２０全体では３０箇所の収容空間が設けられる。なお、各収容空間に対応する保管位置を便宜上、図示のように表す。すなわち、列を表す数字（１～５）、左右を表す文字（Ｌ，Ｒ）、段を表す数字（１～３）を用いて各保管位置を特定する。一例を挙げると、左側の第２列の第３段の保管位置は、「２Ｌ３」で表される。

各収容空間は、便宜上、互いに同一の奥行（左右方向長さ）、間口（前後方向長さ）、高さ（上下方向長さ）を有するものとして示すが、各収容空間の奥行、間口および高さは、任意に変更することができる。例えば、棚を構成するパイプ等の長さや本数を変更する、あるいは棚の仕切り位置を変更して列数を４列以下や６列以上、段数を２段以下や４段以上にすることができる。

各部品２１は、保管位置に直に、または、上方や左右側方が開口された容器内に収容された状態で配置される。部品２１を容器内に収容する場合、部品の種類に拘らず、同一形状の容器を用いることができる。この場合、収容部２０の各収容空間は、容器の幅および高さに応じて予め一定の間口および高さに決定される。なお、部品の形状や種類に応じて、互いに異なる容器を用いることもできる。

図３は、ピッキング作業の効率について説明するための図であり、図２の収容空間が示される。収容部２０の各列に保管された部品を進行方向（図２）に沿って順次取り出すピッキング作業を行う場合、ワーク毎の配膳に必要な部品２１が保管される列に偏りがあると、ピッキング作業の効率が低下する。

図３の例では、特定のワークの配膳に必要な部品が保管位置１Ｌ１，２Ｒ２，４Ｌ１，４Ｌ２，４Ｒ１，５Ｒ３に保管されている。このような場合、第１列、第２列および第５列では各列で１回のピッキング作業が行われるが、第３列ではピッキング作業が行われず（素通り）、作業者の歩行量に対するピッキング作業の効率が低下する。また、第４列では複数の保管位置４Ｌ１，４Ｌ２，４Ｒ１からピッキング作業が行われることで所要時間が長くなるため、複数の作業者が順次ピッキング作業を行う場合には第４列がボトルネックとなり（渋滞）、全体的なピッキング作業の効率が低下する。

そこで、本実施形態では、ワークの種類によらず収容部２０の各列での素通りや渋滞の発生を抑制し、ピッキング作業を効率的に行えるよう、以下のように部品保管位置決定装置を構成する。

本実施形態の部品保管位置決定装置は、以下の３つの条件を考慮して部品２１の保管位置を決定する。
１．１列１ピック条件
２．組合せ最適化条件
３．レイアウト条件

１列１ピック条件は、作業者Ｐ２が通路２３に沿って進行するとき、収容部２０の棚の１列毎に少なくとも１部品のピッキング作業を行うという条件である。組合せ最適化条件は、収容部２０の各収容空間に配置される部品２１の収容効率を最適化するための条件である。レイアウト条件は、収容部２０を効率よくレイアウトするための条件である。まず、１列１ピック条件について説明する。

１列１ピック条件は、配膳されるワーク、すなわち所定期間に生産される製品に対応したワークの種類によらず、収容部２０の各列で少なくとも１部品がピッキングされるという条件である。１列１ピック条件は、収容部２０の各列における素通りの発生を抑制することで作業者Ｐ２の歩行量に対するピッキング作業の効率を向上するための条件である。収容部２０に保管される部品２１は、１列１ピック条件を考慮して、収容部２０の同一列に保管される部品グループに分類される。

図４は、所定期間に生産される製品に対応したワークの種類と、そのワークに使用される部品２１の種類との対応関係の一例を示す表である。図４に示すように、各ワークに使用される部品２１の種類（図ではＰ０１～Ｐ２７）は、機種や仕様等のワークの種類（図ではＡ１～Ｄ６）に応じて異なる。例えば、ワークＡ１に対しては、部品Ｐ０１，Ｐ０２，Ｐ０４，Ｐ１０，Ｐ１２，Ｐ１５，Ｐ１７，Ｐ２３が使用される。すなわち、ワークＡ１の配膳では、これらの部品２１が収容部２０からピッキングされる。

図５は、１列１ピック条件を満たすように仮決定された部品グループの一例を示す図である。図４に示す２７種類の部品Ｐ０１～Ｐ２７は、ワークの種類と部品２１の種類との対応関係に基づいて、順次、収容部２０の５つの列に対応する５つの部品グループＧｒ１～Ｇｒ５に分類される。

先ず、部品Ｐ０１について部品グループの検討が行われる。図４の対応関係に示すように、部品Ｐ０１は全てのワークで使用されるため、部品Ｐ０１を単独で単一の列に保管しても、配膳されるワークの種類によらず素通りが発生しない。このような部品Ｐ０１は、図５に示すように、単独で１つの部品グループＧｒ１として仮決定される。

次いで、部品Ｐ０２について部品グループの検討が行われる。部品Ｐ０２は、ワークＣ１，Ｃ２では使用されないため、部品Ｐ０２を単独で単一の列に保管すると、ワークＣ１，Ｃ２の配膳時に素通りが発生する。このような部品Ｐ０２は、部品Ｐ０３，Ｐ０７，Ｐ０９，Ｐ１１のいずれか１種類と組合せて部品グループＧｒ２として仮決定される。図５の例では、部品Ｐ０２は、部品Ｐ０３と組合せて１つの部品グループＧｒ２として仮決定される。

次いで、部品Ｐ０４について部品グループの検討が行われる。ワークＡ３，Ｂ１～Ｂ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｄ３～Ｄ５では使用されない部品Ｐ０４は、部品Ｐ０５，Ｐ０６，Ｐ０８および部品Ｐ０３，Ｐ０７，Ｐ０９，Ｐ１１のいずれか１種類と組合せて部品グループＧｒ３として仮決定される。図５の例では、部品Ｐ０４は、部品Ｐ０５，Ｐ０６，Ｐ０８および部品Ｐ０７（部品Ｐ０５～Ｐ０８）と組合せて１つの部品グループＧｒ３として仮決定される。

次いで、部品Ｐ０９について部品グループの検討が行われる。ワークＡ１～Ｂ４，Ｄ１～Ｄ６では使用されない部品Ｐ０９は、部品Ｐ１０と組合せて１つの部品グループＧｒ４として仮決定される。次いで、部品Ｐ１１について部品グループの検討が行われる。ワークＡ１～Ｂ４，Ｄ１～Ｄ６では使用されない部品Ｐ１１は、部品Ｐ１２～Ｐ１４と組合せて１つの部品グループＧｒ５として仮決定される。

次いで、部品Ｐ１５～Ｐ２７について部品グループの検討が行われるが、部品Ｐ１５～Ｐ２７は、いかなる組合せによっても所定期間における配膳時の素通りを回避することができない。このような部品Ｐ１５～Ｐ２７は、非グループ部品として仮決定される。

１列１ピック条件を満たすように仮決定される部品グループには、例えば部品Ｐ０２を部品Ｐ０７と組合せて１つの部品グループＧｒ２とする場合等、図５に例示するもの以外にも複数の組合せが生じる。また、仮決定された部品グループＧｒ１～Ｇｒ５と非グループ部品とを組合せて収容部２０における保管位置を決定する過程で、さらに多数の組合せが生じる。

これらの組合せのうち、いずれが最適であるかを判定するため、各条件に対応したペナルティ点数が設定される。例えば、１列１ピック条件を満たさない列がある場合には、ペナルティ点数として５００００点が加算される。また、収容部２０の各列における渋滞の発生を抑制するため、例えば、単一の列において２回以上のピッキング作業が行われる場合には、ペナルティ点数として１点が加算される。

各条件を考慮して決定された組合せのうち、ペナルティ点数の合計値が最小の組合せに対応する保管位置が最適な保管位置として最終決定される。ペナルティ点数の合計値が予め設定された閾値以下となる組合せが決定された時点で保管位置を決定してもよい。各条件についてペナルティ点数の閾値を設定してもよい。各条件の重要度に応じた重み付けをペナルティ点数として設定することで、最善の部品保管位置を効率的に決定することができる。

続いて、組合せ最適化条件について説明する。組合せ最適化条件は、収容部２０の各収容空間に配置される部品２１の収容効率を最適化するための条件であり、必要な収容空間の奥行、間口および高さが同程度の部品同士を同一列に保管することで収容空間を有効利用するための条件である。１列１ピック条件を満たすように仮決定された非グループ部品Ｐ１５～Ｐ２７は、組合せ最適化条件を考慮して、１列１ピック条件を満たすように仮決定された部品グループＧｒ１～Ｇｒ５に分類される。なお、仮決定された部品グループが５つに満たない場合は、非グループ部品同士が組合される。

図６Ａ、図６Ｂは、収容部２０に保管される部品（部品が収容された容器）２１の配置の一例を概略的に示す図であり、図５の部品グループＧｒ３が配置された収容部２０Ｌ，２０Ｒの列を前後側方から見たときの部品２１の配置を示す。収容部２０の各収容空間に配置される部品２１の収容効率は、部品グループ（図では部品グループＧｒ３）に分類された複数の部品２１（図では部品Ｐ０４～Ｐ０８）を収容部２０Ｌ，２０Ｒのいずれに保管するかによって変化する。

図６Ａに示すように、それぞれ容器４個、５個、２個分の部品Ｐ０４～Ｐ０６が配置される収容部２０Ｌでは、奥行方向に少なくとも容器４個分の空スペースが生じる。また、それぞれ容器６個、３個分の部品Ｐ０７，Ｐ０８が配置される収容部２０Ｒでは、奥行方向に少なくとも容器３個分の空スペースが生じる。この場合、列全体としては奥行方向に少なくとも容器７個分の空スペースが生じる。

一方、図６Ｂに示すように、それぞれ容器４個、５個、６個分の部品Ｐ０４，Ｐ０５，Ｐ０７が配置される収容部２０Ｌでは、奥行方向に少なくとも容器３個分の空スペースが生じる。また、それぞれ容器２個、３個分の部品Ｐ０６，Ｐ０８が配置される収容部２０Ｒでは、奥行方向に少なくとも容器１個分の空スペースが生じる。この場合、列全体としては少なくとも容器４個分の空スペースが生じる。

図６Ａおよび図６Ｂに示すように、収容部２０Ｌ，２０Ｒに配置される部品２１の奥行方向の収容効率は、部品２１の保管位置の組合せによって変化する。複数の組合せのうち、いずれが最適であるかを判定するため、組合せ最適化条件についてもペナルティ点数が設定される。例えば、単一の列に保管される部品２１について必要な収容空間の奥行が段毎に揃っていない場合には、空スペースに応じてペナルティ点数１点が加算される。間口方向および高さ方向の収容効率についても同様に考慮することができる。

続いて、レイアウト条件について説明する。レイアウト条件は、収容部２０を効率よくレイアウトするための条件であり、収容部２０の各列の奥行が作業者Ｐ２の進行方向に沿って徐々に、例えば線形に変化するように各列の配置を組合せることで工場内のスペースを有効利用するための条件である。工場内のスペースにおける収容部２０Ｌ，２０Ｒのレイアウト効率は、部品グループＧｒ１～Ｇｒ５が保管される列をどのように配置するかによって変化する。

図７Ａ、図７Ｂは、収容部２０に保管される部品（部品が収容された容器）２１の配置の一例を概略的に示す図であり、収容部２０Ｌ，２０Ｒを上方から見たときの、各列において奥行が最大となる段の部品２１の配置を示す。例えば図７Ａでは、部品グループＧｒ３に分類された部品Ｐ０４，Ｐ０５，Ｐ０７（図６Ｂ）が保管される収容部２０Ｌの第３列については、容器６個分の部品Ｐ０７が配置される第３段の部品２１の配置が示される。また、部品Ｐ０６，Ｐ０８が保管される収容部２０Ｒの第３列については、容器３個分の部品Ｐ０８が配置される第２段の部品２１の配置が示される。

図７Ａの収容部２０Ｌは、作業者Ｐ２の進行方向に沿って、最大奥行がそれぞれ容器４個分、３個分、６個分、１個分、５個分の部品グループＧｒ１～Ｇｒ５が配置される。このように、収容部２０の各列の奥行が作業者Ｐ２の進行方向に沿って徐々に変化していない場合は、収容部２０の全体形状を通路２２，２３に沿った線形状に整えることが難しく、工場内のスペースにおいて収容部２０を効率よくレイアウトすることが難しい。

一方、図７Ｂの収容部２０Ｌは、作業者Ｐ２の進行方向に沿って、最大奥行がそれぞれ容器６個分、５個分、４個分、３個分、１個分の部品グループＧｒ３，Ｇｒ５，Ｇｒ１，Ｇｒ２，Ｇｒ４が配置される。このように、収容部２０の各列の奥行が作業者Ｐ２の進行方向に沿って徐々に変化している場合は、収容部２０の全体形状を通路２２，２３に沿った線形状に整え、工場内のスペースにおいて収容部２０を効率よくレイアウトすることができる。

仮決定された部品グループＧｒ１～Ｇｒ５がレイアウト条件を考慮して第１列～第５列に配置されると、図７Ｂに破線で示すように、収容部２０の目標とすべきレイアウト（形状）が定まり、各列の目標とすべき奥行が定まる。このような目標奥行に応じて仮決定された非グループ部品Ｐ１５～Ｐ２７を各部品グループＧｒ１～Ｇｒ５に分類することで、工場内のスペースにおいて収容部２０を効率よくレイアウトするための部品グループＧｒ１～Ｇｒ５を最終決定することができる。

図８は、左右側方から見た、図７Ｂの収容部２０Ｌ，２０Ｒに保管される部品２１の配置を概略的に示す図であり、部品グループＧｒ１～Ｇｒ５に仮決定された部品Ｐ０１～Ｐ１４の配置を示す。図９Ａは、図８に示す収容部２０Ｌ，２０Ｒの空の収容空間に非グループ部品Ｐ１５～Ｐ２７を配置したときの図であり、図９Ｂは、上方から見た、図９Ａの収容部２０Ｌ，２０Ｒに保管される部品２１の配置を概略的に示す図である。

図８、図９Ａに示すように、仮決定された非グループ部品Ｐ１５～Ｐ２７は、図７Ｂに破線で示すように定められた各列の目標奥行となるように、各部品グループＧｒ１～Ｇｒ５に分類されて各列の空の収容空間（段）に配置される。これにより、図９Ｂに示すように、収容部２０の各列の奥行が作業者Ｐ２の進行方向に沿って徐々に変化するように収容部２０の各列が配置される。

図１０は、上方から見た、収容部２０のレイアウトの一例を示す図である。図９Ａおよび図９Ｂに示すように部品２１が配置された収容部２０は、図１０に示すように、全体形状を通路２２，２３に沿った線形状に整え、工場内のスペースにおいて効率よくレイアウトすることができる。例えば、上方から見た収容部２０Ｌ，２０Ｒの全体形状を略三角形状や略台形状に整えることで、収容部２０および通路２２，２３を効率よくレイアウトすることができる。

このように、工場内のスペースにおける収容部２０のレイアウト効率は、収容部２０の各列の配置および各列への各部品２１の配置の組合せによって変化する。複数の組合せのうち、いずれが最適であるかを判定するため、レイアウト条件についてもペナルティ点数が設定される。例えば、収容部２０の各列の奥行が進行方向に沿って徐々に増加または減少していない場合には、条件を満たさない列数に応じてペナルティ点数５０点が加算される。

さらに、１列１ピック条件、組合せ最適化条件およびレイアウト条件に加えて、収容部２０に部品２１を投入する作業者Ｐ１の作業効率も考慮することができる。すなわち、収容部２０の奥行に制約があると同一種類の部品２１が複数の保管位置に配置されるが、このような場合、同一種類の部品２１が互いに離間した保管位置に配置されていると投入作業が煩雑となり、作業効率が低下する。したがって、例えば、同一種類の部品２１が互いに異なる列に配置される場合には、ペナルティ点数として１点、この場合において、さらに同一種類の部品２１が互いに隣接しない列に保管される場合には、ペナルティ点数として１点が加算される。

図１１は、本発明の実施形態に係る部品保管位置決定装置１０を含む部品管理システム１００の要部構成を示すブロック図である。図１１に示すように、部品管理システム１００は、部品の保管位置を決定する部品保管位置決定装置（以下、装置）１０と、部品を収容する収容部２０と、装置１０により決定された部品の保管位置を表示する表示部３０とを備える。

装置１０は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリ１２、およびＩ／Ｏインタフェース等その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。装置１０には、キーボードやマウス、タッチパネル等により構成される入力部１３と、液晶ディスプレイ等により構成される表示部３０とがそれぞれ有線または無線により接続される。

入力部１３を介して、収容部２０Ｌ，２０Ｒの列数および段数、所定期間に生産される製品に対応したワークの種類と部品の種類との対応関係（図４）、各ワークの生産個数および各ワークに組み付けられる各部品の個数（収容部２０に保管される個数）等が入力される。収容部２０の奥行、間口または高さ方向に収容部２０を配置できるスペースの制約がある場合には、これらの閾値も入力される。また、各条件に対応したペナルティ点数が入力される。入力部１３を介して入力された各種情報は、メモリ１２に記憶される。

ＣＰＵ１１は、メモリ１２に記憶された対応関係に基づいて収容部２０の同一列に保管される部品グループを決定するグループ決定部１４と、部品グループ毎の列のレイアウトを決定するレイアウト決定部１５と、最適な部品２１の保管位置を決定する最適位置決定部１６と、決定された部品２１の保管位置を表示部３０に出力する出力部１７として機能する。

グループ決定部１４は、メモリ１２に記憶されたワークの種類と部品の種類との対応関係に基づいて、１列１ピック条件を満たすように部品グループと非グループ部品とを仮決定する。さらに、組合せ最適化条件を考慮して非グループ部品を部品グループに分類し、部品グループを最終決定する。

レイアウト決定部１５は、レイアウト条件を考慮して、グループ決定部１４により仮決定された部品グループ毎の列のレイアウトを決定する。グループ決定部１４は、レイアウト決定部１５により配列された部品グループに非グループ部品を分類して部品グループを最終決定する。これにより、収容部２０における部品２１の保管位置の組合せが決定される。

最適位置決定部１６は、グループ決定部１４およびレイアウト決定部１５により決定された部品２１の保管位置の組合せについてペナルティ点数を算出し、算出されたペナルティ点数に基づいて収容部２０における部品２１の最適な保管位置を決定する。例えば、部品２１の保管位置の複数の組合せについて、それぞれペナルティ点数を算出し、ペナルティ点数が最小となる保管位置を最適な保管位置として決定する。部品２１の保管位置の組合せ毎にペナルティ点数を算出し、ペナルティ点数が閾値以下となる保管位置を最適な保管位置として決定してもよい。

出力部１７は、最適位置決定部１６により決定された収容部２０における部品２１の保管位置を表示部３０に出力する。なお、収容部２０における部品２１の投入およびピッキングをロボット等の設備により自動的に行う場合は、決定された保管位置を設備コントローラ等に出力してもよい。

図１２は、予めメモリに記憶されたプログラムに従い装置１０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、入力部１３を介して各種情報が入力されると実行される。

まず、ステップＳ１で、グループ決定部１４での処理により、メモリ１２に記憶されたワークの種類と部品の種類との対応関係（図４）を読み込む。次いで、ステップＳ２で、ステップＳ１で読み込まれた対応関係に基づいて、部品２１毎に、全てのワークで使用されるか否かを判定する。ステップＳ２で否定されるとステップＳ３に進み、肯定されるとステップＳ５に進む。

ステップＳ３では、未検討の他の部品２１と組合せることで全てのワークで使用されるか否かを判定する。ステップＳ３で肯定されるとステップＳ４に進み、否定されるとステップＳ６に進む。ステップＳ４では、メモリ１２に記憶された収容部２０の奥行、間口または高さの閾値に基づいて、ステップＳ３の組合せが可能か否かを判定する。ステップＳ４で否定されると、ステップＳ３に戻る。

ステップＳ２またはＳ４で肯定されると、ステップＳ５に進み、部品グループを仮決定する。一方、ステップＳ３で否定されると、ステップＳ６に進み、部品２１を非グループ部品として仮決定する。次いで、ステップＳ７で、未検討の部品２１があるか否かを判定する。ステップＳ７で肯定されるとステップＳ２に戻り、否定されるとステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、レイアウト決定部１５での処理により、レイアウト条件を考慮して、ステップＳ５で仮決定された部品グループ毎の列のレイアウトを決定する。次いで、ステップＳ９で、グループ決定部１４での処理により、ステップＳ６で仮決定された非グループ部品をステップＳ８で配列された部品グループに分類して、部品グループを最終決定する。すなわち、ステップＳ８，Ｓ９では、収容部２０における部品２１の保管位置の組合せが決定される。

次いで、ステップＳ１０で、最適位置決定部１６での処理により、ステップＳ８，Ｓ９で決定された収容部２０における部品２１の保管位置の組合せについてペナルティ点数を算出する。次いで、ステップＳ１１で、ステップＳ１０で算出されたペナルティ点数に基づいて、収容部２０における部品２１の最適な保管位置を決定する。次いで、ステップＳ１２で、出力部１７での処理により、ステップＳ１１で決定された保管位置を表示部３０に出力する。

以上の装置１０が適用される配膳の流れをまとめると以下のようになる。図１に示すように、工場に納品された部品２１は、作業者Ｐ１により表示部３０に表示された保管位置に従って収容部２０に投入して保管される（図１２のステップＳ１２）。同一種類の部品２１の保管位置が近接して指定されるため（ステップＳ１０，Ｓ１１）、作業者Ｐ１による投入作業の効率を向上することができる。

収容部２０に保管された部品２１は、作業者Ｐ２により表示部３０に表示された保管位置に従って収容部２０からピッキングされる（ステップＳ１２）。各ワークの配膳に必要な部品２１が各列に分散して保管されているため（ステップＳ１～Ｓ７、Ｓ９～Ｓ１１）、ワークの種類によらず、作業者Ｐ２によるピッキング作業の効率を向上することができる。

収容部２０の棚の奥行、間口および高さは、保管される部品２１の配置に応じて、棚を構成するパイプの長さや本数、仕切り位置を変更することで調整される。保管に必要な収容空間の奥行、間口および高さが同程度の部品２１同士が同一列に配置されるため（Ｓ９～Ｓ１１）、収容部２０の各収容空間に配置される部品２１の収容効率を向上することができる。

収容部２０の各列は、収容部２０の奥行が通路２２，２３に沿って徐々に変化するように配列されているため（ステップＳ８～Ｓ１１）、収容部２０全体を略三角形状に整えることができる（図９Ｂ）。これにより、図１０に示すように、工場内のスペースにおける収容部２０および通路２２，２３のレイアウト効率を向上することができる。

本発明の実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）装置１０は、生産計画に従って所定期間に生産される複数種類の製品に対応したワークに組み付けられる複数種類の部品２１の、通路２２，２３に面した複数列の収容空間を有する収容部２０における保管位置を決定する。

装置１０は、所定期間に生産される製品に対応したワークの種類と、ワークの種類毎に組み付けられる部品２１の種類との対応関係を記憶するメモリ１２と、メモリ１２に記憶された対応関係に基づいて、収容部２０における複数種類の部品２１の保管位置を決定するグループ決定部１４、レイアウト決定部１５および最適位置決定部１６（ＣＰＵ１１）と、決定された保管位置を出力する出力部１７（ＣＰＵ１１）と、を備える（図１１）。

グループ決定部１４および最適位置決定部１６は、それぞれのワークに対応する複数種類の部品２１が収容部２０の複数列のすべてにそれぞれ分散して配置されるように、収容部２０における複数種類の部品２１の保管位置を決定する（図５）。これにより、収容部２０の各列での素通りの発生を抑制し、ワークの種類によらず作業者Ｐ２によるピッキング作業の効率を向上することができる。

（２）レイアウト決定部１５および最適位置決定部１６は、収容部２０の複数列のそれぞれに部品２１を保管するときに要する通路２３に交差する奥行方向の長さに応じて、収容部２０において複数種類の部品２１のそれぞれが保管される列を決定する（図７Ｂ）。これにより、工場内のスペースにおいて収容部２０を効率よくレイアウトすることができる。

（３）収容部２０の複数列のそれぞれは、通路２３に交差する高さ方向に複数段を有する（図１）。グループ決定部１４および最適位置決定部１６は、収容部２０の複数列のそれぞれについて複数段のそれぞれに部品２１を保管するときに要する奥行方向の長さが揃うように、収容部２０における複数種類の部品２１の保管位置を決定する（図６Ｂ）。これにより、収容部２０の各収容空間に配置される部品２１の収容効率を向上することができる。

（４）グループ決定部１４および最適位置決定部１６は、収容部２０の複数列のそれぞれに部品２１を保管するときの回数、または、収容部２０の複数列のそれぞれに保管された部品２１を取り出すときの回数が揃うように、収容部２０における複数種類の部品２１の保管位置を決定する。これにより、収容部２０の各列での渋滞の発生を抑制し、ワークの種類によらず作業者Ｐ２によるピッキング作業の効率を向上することができる。

上記実施形態は、種々の形態に変形することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、収容部２０の収容空間を５列、左右各３段、間口および高さ共通としたが、通路に面した複数列の収容空間を有する収容部はこのようなものに限らない。また、１本の通路２３の両側に収容部２０Ｌ，２０Ｒを配置したが、収容部のレイアウトはこのようなものに限らない。

図１３Ａ～図１３Ｃは、収容部２０のレイアウトの変形例を示す図である。図１３Ａ～図１３Ｃに示すように、工場内のスペースの形状に応じて、複数の通路２３に面して複数の収容部２０を配置してもよい。例えば、生産される機種が多く、ワークの種類が多い場合には、図１３Ｂに示すように作業者Ｐ２の進路が分岐するレイアウトとし、全ての機種で使用される共通部品の保管エリア（図の中央）と機種毎の専用部品の保管エリア（図の上下）とを設けてもよい。

上記実施形態では、収容部２０の列数やレイアウト等を決定してから、グループ決定部１４、レイアウト決定部１５および最適位置決定部１６が収容部２０における複数種類の部品２１の保管位置を決定するとしたが、収容部における複数種類の部品の保管位置を決定する演算部はこのようなものに限らない。例えば、収容部２０の列数やレイアウト等を複数通り仮定して、それぞれの場合の最適な部品保管位置を決定し、ペナルティ点数が最小となる列数やレイアウト等に決定してもよい。

上記実施形態では、装置１０のメモリ１２にワークの種類と部品の種類との対応関係が記憶されるとしたが、ワークの種類とワークの種類毎に組み付けられる部品の種類との対応関係を記憶する記憶部はこのようなものに限らない。記憶部は、装置１０とは別に設けてもよく、例えば、装置１０に接続された外部メモリやサーバ上の記憶領域等を記憶部としてもよい。この場合、記憶部から各種情報を読み出すものを演算部と称する。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１０ 部品保管位置決定装置（装置）、１１ ＣＰＵ、１２ メモリ、１３ 入力部、１４ グループ決定部、１５ レイアウト決定部、１６ 最適位置決定部、１７ 出力部、２０（２０Ｌ，２０Ｒ） 収容部、２１ 部品、２２ 投入側の通路、２３ 取り出し側の通路、３０ 表示部、１００ 部品管理システム

Claims (6)

1. 生産計画に従って所定期間に生産される複数種類の製品に対応したワークに組み付けられる複数種類の部品の、通路に面した複数列の収容空間を有する収容部における保管位置を決定する部品保管位置決定装置であって、
   前記所定期間に生産される製品に対応したワークの種類と、ワークの種類毎に組み付けられる部品の種類との対応関係を記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された前記対応関係に基づいて、前記収容部における複数種類の部品の保管位置を決定する演算部と、
   前記演算部により決定された保管位置を出力する出力部と、を備え、
   前記演算部は、それぞれのワークに対応する複数種類の部品が前記収容部の複数列のすべてにそれぞれ分散して配置されるように、前記収容部における複数種類の部品の保管位置を決定することを特徴とする部品保管位置決定装置。
2. 請求項１に記載の部品保管位置決定装置において、
   前記演算部は、前記収容部の複数列のそれぞれに前記部品を保管するときに要する前記通路に交差する奥行方向の長さに応じて、前記収容部において複数種類の部品のそれぞれが保管される列を決定することを特徴とする部品保管位置決定装置。
3. 請求項２に記載の部品保管位置決定装置において、
   前記収容部の複数列のそれぞれは、前記通路に交差する高さ方向に複数段を有し、
   前記演算部は、前記収容部の複数列のそれぞれについて複数段のそれぞれに前記部品を保管するときに要する前記奥行方向の長さが揃うように、前記収容部における複数種類の部品の保管位置を決定することを特徴とする部品保管位置決定装置。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の部品保管位置決定装置において、
   前記演算部は、前記収容部の複数列のそれぞれに前記部品を保管するときの回数、または、前記収容部の複数列のそれぞれに保管された前記部品を取り出すときの回数が揃うように、前記収容部における複数種類の部品の保管位置を決定することを特徴とする部品保管位置決定装置。
5. 生産計画に従って所定期間に生産される複数種類の製品に対応したワークに組み付けられる複数種類の部品を管理する部品管理システムであって、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の部品保管位置決定装置と、
   前記部品を保管する収容部と、
   前記出力部により出力された保管位置を表示する表示部と、を備えることを特徴とする部品管理システム。
6. 生産計画に従って所定期間に生産される複数種類の製品に対応したワークに組み付けられる複数種類の部品の、通路に面した複数列の収容空間を有する収容部における保管位置を決定する部品保管位置決定方法であって、
   予め記憶された、前記所定期間に生産される製品に対応したワークの種類と、ワークの種類毎に組み付けられる部品の種類との対応関係に基づいて、前記収容部における複数種類の部品の保管位置を決定する手順と、
   決定した保管位置を出力する手順と、を含み、
   決定する手順は、それぞれのワークに対応する複数種類の部品が前記収容部の複数列のすべてにそれぞれ分散して配置されるように、前記収容部における複数種類の部品の保管位置を決定することを特徴とする部品保管位置決定方法。

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