JP7222012B2

JP7222012B2 - 部品搬送計画作成方法

Info

Publication number: JP7222012B2
Application number: JP2021045411A
Authority: JP
Inventors: 俊介橋口; 賢一山上; 悠己北嶋; 薫柴田; 祥汰武田; 源太江島; 寿也渡辺
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2021-03-19
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2023-02-14
Anticipated expiration: 2041-03-19
Also published as: JP2022144413A; CN115115083A

Description

本発明は、生産ラインに部品を搬送するための部品の搬送計画を作成する部品搬送計画作成方法に関する。

従来は、生産ラインの作業場近傍の保管スペースまで部品を前倒しでまとめて搬送することで、配送効率を良くする場合が多く、生産ラインでの作業者（以下、生産ライン作業者）は搬送された多数の部品容器の中から必要な部品を探したり、空になった容器と必要な部品の入った容器を入れ替えたり、製造作業以外の作業が多く発生しており作業効率が悪化していた。そこで、生産ライン作業者の動作が最小限になる必要最小の部品保管量になるように少しずつ細かく搬送すると、搬送頻度が増加して、配送する作業者（以下、配送作業者）の作業効率が悪化し、配送作業者を増員する必要があった。

上記の相反する問題に対しては、例えば遺伝的アルゴリズムの手法に基づいて生産ラインへの最適な部品供給状態を自動的に作成する部品搬送計画作成方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９－１６３５１１号公報

しかしながら、生産ライン作業者の効率と配送作業者の効率を最適にするためには膨大な計算量が必要であり、生産ラインで生産される内容が短期間で変化する生産を行う場合など、搬送計画を頻繁に作成する必要がある場合には、迅速に搬送計画を作成することが望まれていた。

本発明は、以上の点に鑑み、生産ライン作業者と搬送作業者の作業効率を向上させつつ、搬送計画を短時間で作成することができる部品搬送計画作成方法を提供することを目的とする。

［１］上記目的を達成するため、本発明の部品搬送計画作成方法は、
複数の作業場所（例えば、実施形態の作業場所２ａ～２ｃ。以下同一。）を有する生産ライン（例えば、実施形態の生産ライン１。以下同一。）の前記作業場所に、搬送路（例えば、実施形態の搬送路３。以下同一。）を走る搬送台車（例えば、実施形態の搬送台車４。以下同一。）を介して部品箱（例えば、実施形態の部品箱５。以下同一。）を供給する搬送計画を作成する部品搬送計画作成方法であって、
複数の前記作業場所のうちの少なくとも一部の作業場所（例えば、実施形態の作業場所２ａ～２ｃ。以下同一。）において、保管可能な最大の部品箱数よりも少なく且つ２以上の数に設定された前記作業場所における部品箱の保管する目標数を目標保管数とし、
前記作業場所における前記部品箱の保管数が前記目標保管数未満となってから前記作業場所での部品が組付けられなくなる前までの時間の範囲を供給可能範囲（例えば、実施形態の供給可能範囲７。以下同一。）として、
前記搬送路を走る搬送台車により前記作業場所に前記供給可能範囲内に前記部品箱を供給し、且つ前記作業場所における保管された部品箱の数が前記目標保管数以下となるように前記搬送台車の出発間隔、及び前記搬送台車に乗せる前記部品箱を設定する搬送計画作成工程（例えば、実施形態の搬送計画作成工程。以下同一。）を有することを特徴とする。

本発明によれば、作業場所に保管される部品箱の数を減少させることができるため、生産ライン作業者の工数が減少し、生産ライン作業者の作業効率が向上する。また、それぞれの作業場所に部品の供給可能範囲を設定することにより配送時間に幅を持たせることができるので、搬送路を走る搬送台車の数が少なくでき、配送作業者の作業効率が向上するとともに生産ラインの部品搬送計画を短時間で作成することができる。

［２］また、本発明においては、
前記搬送計画作成工程は、
前記搬送台車の出発間隔を一定間隔に設定するとともに、前記作業場所での部品箱の卸す数を一定とした場合の仮の搬送計画を設定する仮計画工程（例えば、実施形態の仮計画工程。以下同一。）と、
前記仮計画工程で作成された仮の搬送計画をもとに、前記供給可能範囲外に供給される予定となっている前記部品箱を、当該部品箱を搬送する予定の搬送台車の前後の所定時間内に位置する搬送台車に移して、前記搬送台車の到着時間を調整する調整工程（例えば、実施形態の調整工程。以下同一。）と、
を有することが好ましい。

本発明によれば、搬送台車の出発時間間隔が一定で、かつ、各作業場所への部品箱を卸す個数も一定である条件下で、仮の搬送計画を作成するため、仮の搬送計画は短時間で作成することができる。そして、調整工程では、仮計画工程で得られた仮の搬送計画に基づいて、供給可能範囲から逸脱している部分のみを演算すればよいため、生産ラインの部品搬送計画を短時間で作成することができる。

発明の実施形態の部品搬送計画作成方法が適用された生産ラインを模式的に示す説明図。本実施形態の作業場所を模式的に示す説明図。本実施形態の第１部品箱の搬送計画を模式的に示す説明図。本実施形態の第２部品箱の搬送計画を模式的に示す説明図。参考例の第２部品箱の搬送計画を模式的に示す説明図。本実施形態の制御装置の処理工程を示すフローチャート。本実施形態の仮計画工程で得られた仮の搬送計画を模式的に示す説明図。本実施形態の調整工程で得られた搬送計画を模式的に示す説明図。

図を参照して、発明の実施形態の部品搬送計画作成方法を説明する。

図１は、本実施形態の部品搬送計画作成方法を適用する自動車Ｖの生産ライン１を模式的に示したものである。生産ライン１には、左右に分かれて第１から第３の複数の作業場所２ａ、２ｂ、２ｃが設けられている。実際の生産ラインでは、作業場所はもっと多く設定されているが、説明の便宜上、作業場所を３つに絞って説明する。

生産ライン１の周囲には、生産ライン１の外を一周するように搬送路３が設けられている。搬送路３は、複数の搬送台車４が通過するものであり、搬送計画を作成する上での演算量を抑えるべく、搬送計画を作成する上では一方通行で追い越し禁止に設定している。この搬送台車４が各作業場所２ａ，２ｂ，２ｃに自動車Ｖへの組付け部品箱５を供給する。

本実施形態では、部品箱５は、第１部品箱５ａと、第２部品箱５ｂとの二種類があるものとして説明する。実際には、３種類以上の多種の部品箱が存在するが、説明の便宜上、２種類の部品箱５で説明する。第１部品箱５ａには、１箱の中に２５個の部品が入っており、第２部品箱２ｂには、１箱の中に１０個の部品が入っている。

図２は、作業場所２ａ～２ｃを拡大して模式的に示したものである。図２に示すように、第１部品箱５ａは、１つの作業場所２ａ～２ｃに最大で３つ置くことができる。また、第２部品箱５ｂは、１つの作業場所２ａ～２ｃに最大で５つ置くことができる。しかしながら、実際の作業場所には様々な種類の部品箱が配置され、生産ライン作業者６は様々な種類の部品箱の中から使用する部品が入った部品箱を探す必要がある。このため、生産ライン作業者６の作業効率を考えれば、作業場所２ａ～２ｃに保管される部品箱の数は少ない方がいい。

そこで、第１部品箱５ａが搬送される第１作業場所２ａ及び第２作業場所２ｂには、第１部品箱５ａが最大で２つとなるように搬送計画を作成し、第２部品箱２ｂが搬送される第３作業場所２ｃには、第２部品箱５ｂが最大で３つとなるように搬送計画を作成する。本実施形態では、第１作業場所２ａ及び第２作業場所２ｂでは、第１部品箱５ａが最大で２つが目標保管数となり、第３作業場所２ｃでは、第２部品箱５ｂが最大で３つが目標保管数となる。

図３は、第１作業場所２ａ及び第２作業場所２ｂでの第１部品箱５ａの搬送計画を簡略化して示すものである。図３の折れ線は、横軸を時間、縦軸を搬送台車４の移動距離として、搬送台車４の搬送計画を示している。折れ線の中央で左右方向に延びている部分は、部品箱５を第１作業場所２ａもしくは第２作業場所２ｂに卸している時間であり、搬送台車４が移動していないことを示している。

第１作業場所２ａ及び第２作業場所２ｂにおいては、第１部品箱５ａが一つとなってから第１部品箱５ａがなくなるまでの間を、第１作業場所２ａ及び第２作業場所２ｂに第１部品箱５ａを１つ搬送することができる供給可能範囲７として、この供給可能範囲７内に第１作業場所２ａ及び第２作業場所２ｂに第１部品箱５ａを搬送台車４が搬送できるように搬送計画を作成する。

このように、第１作業場所２ａ及び第２作業場所２ｂに保管する第１部品箱５ａの数を最大個数の３個よりも少ない２個が最大個数となるように搬送計画を作成することで第１作業場所２ａ及び第２作業場所２ｂでの生産ライン作業者６の部品を探す手間を抑えて効率よく作業できるようにすることができる。

また、第１作業場所２ａ及び第２作業場所２ｂの第１部品箱５ａの最大保管数を最小個数の１個ではなく２個とすることで、第１作業場所２ａ及び第２作業場所２ｂへ頻繁に搬送台車４を送る必要がなく、２箱分の第１部品箱５ａがなくなるまでの間に１個から２個の第１部品箱５ａを第１作業場所２ａ及び第２作業場所２ｂに搬送すればよくなり、保管数を抑えることによる搬送効率の低下も抑制することができる。

図４は、第３作業場所２ｃへの第２部品箱５ｂの搬送計画を簡略化して示すものである。図４の折れ線は、横軸を時間、縦軸を搬送台車４の移動距離として、搬送台車４の搬送計画を示している。折れ線の中央で左右方向に延びている部分は、部品箱５を第３作業場所２ｃに卸している時間であり、搬送台車４が移動していないことを示している。

第３作業場所２ｃにおいては、第２部品箱５ｂが２つとなってから第２部品箱５ｂがなくなるまでの間を、第３作業場所２ｃに第２部品箱５ｂを２つ搬送することができる供給可能範囲７として、この供給可能範囲７内に第３作業場所２ｃに第２部品箱５ｂを搬送台車４で搬送できるように搬送計画を作成する。

このように第３作業場所２ｃに保管する第２部品箱５ｂの数を最大個数の５個よりも少ない３個が最大個数となるように搬送計画を作成することで第３作業場所２ｃでの生産ライン作業者６の部品を探す手間を抑えて効率よく作業できるようにすることができる。また、図４からも明らかなように、第２部品箱５ｂのような場合の特徴として、隣接する供給可能範囲７同士の重複部分が現れる。

図５は、参考例として、第３作業場所２ｃでも第１作業場所２ａ及び第２作業場所２ｂと同じように第２部品箱５ｂの個数を最大２個として、１個ずつ第２部品箱５ｂを供給しようとする場合の搬送計画を示したものである。

第２部品箱５ｂが１箱に１０個の部品が入っているため、１箱の消費時間が短く、図５の参考例では、第３作業場所２ｃに頻繁に搬送台車４を向かわせる必要がり、搬送効率が著しく低下することがわかる。

本実施形態では、第１部品箱５ａのように１箱に部品が２５個入りの部品箱を閾値として、２５個入り以上の部品箱については、図３に示すように、最大２箱までの保管数となるように搬送計画を作成し、一箱に２５個未満入りの部品箱の場合は、図４に示すように最大３箱までの保管数となるように搬送計画を作成する。この閾値は、1つの部品箱の中の部品がなくなるまでの時間と、所望される搬送台車４の出発時間間隔の平均値とに基づいて設定される。

図６は、本実施形態での搬送計画を作成するフローチャートを示している。搬送計画は制御装置を用いて作成される。制御装置は、ＣＰＵ、メモリ等により構成された電子ユニットであり、メモリに保持された部品搬送計画の作成用プログラムをＣＰＵで実行することにより、設定された条件をほぼ満たす近似解を探索する機能を果す。

図６に示すように、まず、ＳＴＥＰ１で、部品箱５の１箱内の部品入り数と、部品箱５の大きさ、第１から第３の作業場所２ａ～２ｃの場所や組付け部品などの各種情報、第１から第３の作業場所２ａ～２ｃの間の距離、当日の生産計画に基づく部品配送計画の総量、１度に運べる搬送台車の配送荷量上限、各作業場所への部品箱を下ろす１回あたりの平均個数、目標の配送作業者の要員数から算出される平均出発時間などの所定の情報を入力する。

次いで、ＳＴＥＰ２に進み、搬送台車４の出発時間間隔を一定とし、各作業場所２ａ～２ｃでの部品箱の卸し量を一定（すなわち、第１作業場所２ａ及び第２作業場所２ｂでは、第１部品箱５ａを１個、第３作業場所２ｃでは、第２部品箱５ｂを２個）とした、仮の搬送計画を近似アルゴリズムで生成する。図７は、生成された仮の搬送計画を模式的に示したものである。中央の搬送台車４の搬送工程を示す折れ線の第２作業場所２ｂへの部品箱５ａの荷下ろしが供給可能範囲７内に完了していない問題があることがわかる。

次いで、ＳＴＥＰ３に進み、制御装置は、供給可能範囲７から到着時間が逸脱した箇所について、所定の時間範囲内に位置する他の搬送台車４に積み替えることによりすべての部品箱５が供給可能範囲７内に収まるように最適化が近似アルゴリズムにて行われる。図８は、ＳＴＥＰ３で最適化が行われた状態を示している。中央の搬送台車４の第１作業場所２ａへの第１部品箱５ａの搬送をひとつ前の搬送台車４に運搬させ、且つ、第１作業場所２ａへの第１部品箱５ａの荷下ろし時間分だけ、第２作業場所２ｂへの到着時間を早めることで最適化が得られた。この場合は中央の搬送台車の出発時間を変更しないで最適化が得られたが、中央の搬送台車の出発時間を早めることで作業場所２ｂへの到着時間を早めることで最適化してもよい。

また、上記の近似アルゴリズムですべての部品箱５が供給可能範囲７内に収まらない、もしくはＳＴＥＰ３の計算時間がかかりすぎる場合は、逸脱している箇所の近傍に搬送台車４の台数を増やしてＳＴＥＰ２に戻り、ＳＴＥＰ３の近似アルゴリズムにて再計算させてすべての部品箱５が供給可能範囲７内に収まるように最適化を行う。

このように、ＳＴＥＰ２で、出発時間が一定間隔で各作業場所２ａ～２ｃでの部品箱の卸し量を一定とした、仮の搬送計画を生成することにより、最初からＳＴＥＰ３のような最適解を求める場合と比較して、複雑な演算処理時間を大幅に短縮させることができる。本実施形態においては、ＳＴＥＰ２が仮計画工程に該当し、ＳＴＥＰ３が調整工程に該当し、ＳＴＥＰ２，３が搬送計画作成工程に該当する。

そして、ＳＴＥＰ４に進み、計画通りに搬送台車４を搬送できるように、ダイヤグラムや各搬送台車４への荷積み指示リストなどを出力する。

なお、本実施形態においては、第１から第３のすべての作業場所２ａ～２ｃで、保管される部品箱５が当該作業場所に物理的に置くことができる最大の部品箱数よりも少なくなるように搬送計画を作成するものを説明したが、複数の作業場所のうちの一部だけが、保管される部品箱５が当該作業場所に物理的に置くことができる最大の部品箱数よりも少なくなるように搬送計画を作成してもよい。これによって、保管される部品箱数の減少により搬送計画の最適解の演算処理を短時間で行うという本発明の作用効果を得ることができる。

また、複数の作業場所のうちの少なくとも一部の作業場所において、保管可能な最大の部品箱数よりも少なく且つ２以上の数に設定された前記作業場所における部品箱の保管する目標数を目標保管数としてもよい。

また、発明の供給可能範囲は、作業場所における部品箱の保管数が目標保管数未満となってから作業場所での部品が組付けられなくなる前までの時間の範囲に設定されていればよい。

また、本実施形態においては、ＳＴＥＰ３ですべての部品箱５が供給可能範囲７内に収まるように最適化を行ったが、ＳＴＥＰ３の調整工程の後であって、逸脱している箇所が十分に少ない場合は再計算を行わず、逸脱している箇所に個別に搬送することで対応することで生産ラインの部品搬送計画を短時間で作成することができる。

１生産ライン
２ａ第１作業場所
２ｂ第２作業場所
２ｃ第３作業場所
３搬送路
４搬送台車
５部品箱
５ａ第１部品箱
５ｂ第２部品箱
６生産ライン作業者
７供給可能範囲
Ｖ自動車

Claims

複数の作業場所を有する生産ラインの前記作業場所に、搬送路を走る搬送台車を介して部品箱を供給する搬送計画を作成する部品搬送計画作成方法であって、
複数の前記作業場所のうちの少なくとも一部の作業場所において、保管可能な最大の部品箱数よりも少なく且つ２以上の数に設定された前記作業場所における部品箱の保管する目標数を目標保管数とし、
少なくとも一部の前記作業場所における前記部品箱の保管数が前記目標保管数未満となってから少なくとも一部の前記作業場所での部品が組付けられなくなる前までの時間の範囲を供給可能範囲として、
前記搬送路を走る搬送台車により前記作業場所に前記供給可能範囲内に前記部品箱を供給し、且つ少なくとも一部の前記作業場所における保管された部品箱の数が前記目標保管数以下となるように前記搬送台車の出発間隔、及び前記搬送台車に載せる前記部品箱を設定する搬送計画作成工程を有することを特徴とする部品搬送計画作成方法。
請求項１に記載の部品搬送計画作成方法であって、
前記搬送計画作成工程は、
前記搬送台車の出発間隔を一定間隔に設定するとともに、前記作業場所での部品箱の卸す数を一定とした場合の仮の搬送計画を設定する仮計画工程と、
前記仮計画工程で作成された仮の搬送計画をもとに、前記供給可能範囲外に供給される予定となっている前記部品箱を、当該部品箱を搬送する予定の搬送台車の前後の所定時間内に位置する搬送台車に移して、前記搬送台車の到着時間を調整する調整工程と、
を有することを特徴とする部品搬送計画作成方法。