JP7493687B2 - 生産計画装置、生産計画方法、及び生産計画プログラム - Google Patents

Description

本開示は、生産計画装置、生産計画方法、及び生産計画プログラムに関する。

変種変量生産における生産計画では、生産する製品が変わる度に段取り替えが必要であり、製品を生産する順番によって生産性が大きく異なることがある。そのため、変種変量生産において生産計画ソフトウェア等を用いた生産計画の最適化が求められている。
特許文献１は、組立計画日が設定された固定オーダの推奨組立計画日を生産負荷を平準化して割り付けた後、空き枠に対して、組立計画日が設定されていない変動オーダの推奨組立計画日を生産負荷を平準化して割り付ける技術を開示している。

特開２０１９－１４８９４５号公報

変種変量生産においては、事前に定められた期間において製品に関する作業を実行する計画である固定計画が示す作業を実行するために段取り替えを実行する必要があることもある。そのため、固定計画に付随して段取り替えに要する期間を示す計画である半固定計画を立てる必要がある。ただし、固定計画が示す期間の開始時に固定計画が示す作業を実行する準備が調っていれば十分であるため、固定計画が示す期間の開始時に固定計画が示す製品に関する作業を実行する準備が調っていることを条件として、半固定計画を適宜調整してもよい。つまり、半固定計画が示す期間の少なくとも一部を削減して流動計画を立ててもよい。なお、半固定計画が示す期間の少なくとも一部を削減して流動計画を立てることにより、より効率的に製品に関する作業を実行することができることもある。ここで、流動計画は、事前には定められていない期間において製品に関する作業を実行する計画である。
しかしながら、特許文献１が開示する技術によれば、半固定計画が示す期間の少なくとも一部を削減して流動計画を立てることがないという課題がある。

本開示は、固定計画が示す期間の開始時に固定計画が示す製品に関する作業を実行する準備が調っていることを条件として、半固定計画が示す期間の少なくとも一部を削減して流動計画を立てることを目的とする。

本開示に係る生産計画装置は、
変種変量生産において作業の対象となる製品である固定計画製品に関する作業と、前記固定計画製品に関する作業を実行する期間である固定計画期間とを示すモデルである固定計画モデルと、前記固定計画製品に関する作業を実行するための準備期間を示すモデルである半固定計画モデルと、前記変種変量生産において作業の対象となる製品である流動計画製品に関する作業を示すモデルである流動計画モデルとに基づいて離散系シミュレーションを実行することにより、前記流動計画モデルが示す作業を実施する期間である流動計画期間の候補として前記固定計画期間と重複しない期間である候補期間を算出し、
前記候補期間の少なくとも一部が前記準備期間の少なくとも一部と重複しているとき、前記準備期間のうち前記候補期間と重複している期間において前記固定計画製品に関する作業を実行するための準備を実行しなくても前記固定計画期間の開始時刻において前記固定計画製品に関する作業を実行する準備が調う場合に、前記流動計画期間を前記候補期間に決定し、前記準備期間のうち前記候補期間と重複している期間を、前記固定計画製品に関する作業を実行するための準備を実行しない期間とするシミュレーション部
を備える。

本開示において、固定計画は固定計画モデルに対応する計画であり、半固定計画は半固定計画モデルに対応する計画であり、流動計画は流動計画モデルに対応する計画である。シミュレーション部は、流動計画モデルが示す作業を実施する期間の候補として固定計画期間と重複しない期間である候補期間を算出する。シミュレーション部は、候補期間の少なくとも一部が準備期間の少なくとも一部と重複するとき、固定計画モデルが示す期間の開始時刻において固定計画モデルが示す製品に関する作業を実行する準備が調っている場合に流動計画モデルが示す作業を実施する期間を候補期間に決定する。従って、本開示によれば、固定計画が示す期間の開始時に固定計画が示す製品に関する作業を実行する準備が調っていることを条件として、半固定計画が示す期間の少なくとも一部を削減して流動計画を立てることができる。

実施の形態１に係る生産計画装置１００の構成例を示す図。 実施の形態１に係る情報の具体例を示す図であり、（ａ）は流動オーダー情報２０１を示す表、（ｂ）は固定オーダー情報２０２を示す表。 実施の形態１に係る情報の具体例を示す図であり、（ａ）はリソース情報２０３を示す表、（ｂ）は生産計画２０４を示す表。 実施の形態１に係る生産計画装置１００のハードウェア構成例を示す図。 実施の形態１に係る生産計画装置１００の動作を示すフローチャート。 実施の形態１に係るシミュレーション部１０６の動作を示すフローチャート。 実施の形態１に係る作業計画割り付け処理を説明する図。 実施の形態１に係る作業計画割り付け処理を説明する図。 実施の形態１の変形例に係る生産計画装置１００のハードウェア構成例を示す図。 実施の形態２に係る作業計画割り付け処理を説明する図。 実施の形態３に係るシミュレーション部１０６の動作を示すフローチャート。 実施の形態３に係る作業計画割り付け処理を説明する図。

実施の形態の説明及び図面において、同じ要素及び対応する要素には同じ符号を付している。同じ符号が付された要素の説明は、適宜に省略又は簡略化する。図中の矢印はデータの流れ又は処理の流れを主に示している。また、「部」を、「回路」、「工程」、「手順」、「処理」又は「サーキットリー」に適宜読み替えてもよい。

実施の形態１．
以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１は、本実施の形態に係る生産計画装置１００のシステム構成例を示している。図１に示すように、生産計画装置１００は、流動計画モデル作成部１０１と、固定計画モデル作成部１０２と、半固定計画モデル作成部１０３と、段取り状態計算部１０４と、リソースモデル作成部１０５と、シミュレーション部１０６と、出力部１０７とから構成される。生産計画装置１００は、計画固定機能付き生産計画シミュレーション装置とも呼ばれる。
生産計画装置１００には、流動オーダー情報２０１と固定オーダー情報２０２とリソース情報２０３との各々が入力される。生産計画装置１００から生産計画２０４が出力される。

流動オーダー情報２０１は、作業の対象となる製品のうち、作業の対象となる期間が定められていない製品を示す情報である。図２の（ａ）は、流動オーダー情報２０１の具体例を示している。本例において、「製品名」と「使用リソース名」とが定められている。「使用リソース名」は、製品に関する作業において使用するリソースの名称を示す。
固定オーダー情報２０２は、作業の対象となる製品のうち、作業の対象となる期間が定められている製品を示す情報である。固定オーダー情報２０２において、具体例として、作業の開始時刻と、作業の終了時刻と、作業において使用するリソースとが示されている。図２の（ｂ）は、固定オーダー情報２０２の具体例を示している。本例において、「製品名」と「使用リソース名」とに加えて、「開始時刻」と「終了時刻」とが定められていることにより作業期間が定められている。
リソース情報２０３は、製品に関する作業を実行するためのリソースを示す情報である。リソース情報２０３は、作業計画に応じた情報であって、リソースの空き状況を示す情報であってもよい。図３の（ａ）は、リソース情報２０３の具体例を示している。本例において、「リソースＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）」と「リソース名」とが定められている。
生産計画２０４は、生産計画を示す情報であって、変種変量生産において作業の対象となる各製品に関する作業を実行する期間と、各製品に関する作業を実行する際に用いられるリソース等を示す情報である。図３の（ｂ）は、生産計画２０４の具体例を示している。本例において、「作業名」ごとに、「使用リソース名」と「開始時刻」と「終了時刻」とが定められている。

流動計画モデル作成部１０１は、流動オーダー情報２０１を受け取り、受け取った流動オーダー情報２０１に示されている情報に基づいて作業モデルである流動計画モデルを作成する。作業モデルは、製品に関する作業を示すモデルである。作業モデルは、具体例として、製品を生産する作業において用いられるリソースと、作業時間と、工程の順番等を示す。リソースは、具体例として、装置と、治具と、作業員との少なくともいずれかである。流動計画モデルは、製品である流動計画製品に関する作業を示すモデルである。本実施の形態において、流動計画製品に関する作業は、流動計画製品の生産である。流動計画モデル作成部１０１は、複数の流動計画モデルを作成してもよい。
流動計画モデルが示す作業計画である流動計画において、作業期間と、作業において用いられるリソースとは具体的には定められていない。即ち、具体例として、流動計画において、装置の種類と、治具の種類と、作業員の人数と、作業時間の長さとが定められているものの、用いられる装置と、用いられる治具と、作業する作業員と、作業が実施される期間とは、具体的には定められていない。流動計画は、リソースモデルに対して割り付けられる作業計画であって、リソースモデルに対してまだ割り付けられていない作業計画である。作業期間は、作業開始時刻から作業終了時刻までの期間である。リソースモデルは、作業において用いられる各リソースを示す情報と、各リソースが用いられる期間を示す情報とを含む。作業計画をリソースモデルに対して割り付けることは、具体例として、リソースモデルにおいて、当該作業計画を実行する際に用いられるリソースを当該作業計画が示す期間に当該作業計画が占有することを設定することである。

固定計画モデル作成部１０２は、固定オーダー情報２０２を受け取り、受け取った固定オーダー情報２０２に示されている情報に基づいて作業モデルである固定計画モデルを作成する。固定計画モデルは、製品である固定計画製品に関する作業と、固定計画製品に関する作業を実行する期間である固定計画期間とを示すモデルである。本実施の形態において、固定計画製品に関する作業は、固定計画製品の生産である。固定計画モデル作成部１０２は、複数の固定計画モデルを作成してもよい。
固定計画モデルが示す作業計画である固定計画において、作業期間と、作業において用いられるリソースとは具体的に定められている。固定計画は、リソースモデルに対して割り付けられる作業計画であって、作業期間と、作業において用いられるリソースとが既に定められている作業計画である。

半固定計画モデル作成部１０３は、固定計画モデルに基づいて固定計画モデルに対応する半固定計画モデルを作成する。具体的には、半固定計画モデル作成部１０３は、固定計画モデル作成部１０２が作成した固定計画モデルを参照して固定計画モデルが示す作業期間の開始時刻の直前において固定計画モデルが示す作業を実施するために必要な段取り替えに要する時間分の期間を確保し、確保した期間を示す計画を半固定計画とし、半固定計画を示すモデルを半固定計画モデルとする。半固定計画モデルは、固定計画製品に関する作業を実行するための準備期間を示すモデルである。半固定計画モデルが示す準備期間の長さは、固定計画製品に関する作業を実行するための段取り替えに要する時間の長さであってもよい。準備期間は、具体例として段取り替えに要する期間である。半固定計画モデルは、段取り替えにおいて実施される作業を示す作業モデルであってもよい。半固定計画モデル作成部１０３は、複数の半固定計画モデルを作成してもよい。

段取り状態計算部１０４は、固定計画モデル作成部１０２が作成した固定計画モデルを参照して、半固定計画モデル作成部１０３が確保した期間におけるリソースの状態を計算する。段取り状態計算部１０４は、具体的には段取り状態を計算する。段取り状態は、具体例として、半固定計画が示す期間の終了時刻において、当該終了時刻の直後に実行される固定計画を実行する準備が調っている状態である。ある装置に対する固定計画に付随して半固定計画が作成されたとき、当該ある装置が段取り状態である場合において、作成された半固定計画が示す期間の終了時刻における当該ある装置の状態は、当該固定計画を実行することができる状態である。当該ある装置の状態は、具体例として、当該ある装置が連続して使用された回数、又は当該ある装置に入っている油の状態である。当該固定計画を実行することができる状態は、具体例として、当該ある装置の連続使用回数が上限以下であること、又は当該ある装置に入っている油の種類が当該固定計画を実施する際に使用する油の種類と同じであること等である。なお、実施の形態１では、リソースが段取り状態であることは、装置の連続使用回数に関する条件が満たされている状態であることを表す。

リソースモデル作成部１０５は、リソース情報２０３に基づいて、シミュレーション部１０６が実行するシミュレーションにおいて用いられるモデルであって、リソースを示すモデルであるリソースモデルを作成する。

シミュレーション部１０６は、固定計画モデルと半固定計画モデルと流動計画モデルとリソースモデルとを受け取り、受け取ったモデルを用いて離散系シミュレーションを実行することにより、リソースの空き状況に応じて流動計画モデルに対応する作業計画を生産計画２０４に割り付ける。シミュレーション部１０６は、固定計画モデルと半固定計画モデルと流動計画モデルとに基づいて離散系シミュレーションを実行することにより、流動計画期間の候補として、固定計画期間と重複しない期間である候補期間を算出する。流動計画期間は、流動計画モデルが示す作業を実施する期間である。シミュレーション部１０６は、候補期間の少なくとも一部が準備期間の少なくとも一部と重複するとき、固定計画期間の開始時刻において固定計画製品に関する作業を実行する準備が調っている場合に、流動計画期間を候補期間に決定する。シミュレーション部１０６は、固定計画製品に関する作業を実行するための準備期間の長さと、流動計画製品に関する作業を実行するための準備期間の長さとの合計ができるだけ短くなるように候補期間を算出してもよい。シミュレーション部１０６は、製品に関する作業において用いられる各リソースの状態に基づいて候補期間を算出してもよい。

出力部１０７は、シミュレーション部１０６が作成した生産計画２０４を出力する。

図４は、本実施の形態に係る生産計画装置１００のハードウェア構成例を示している。生産計画装置１００はコンピュータから成る。生産計画装置１００は複数のコンピュータから成ってもよい。

生産計画装置１００は、図４に示すように、プロセッサ１１と、メモリ１２と、補助記憶装置１３と、入出力ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１４と、通信装置１５等のハードウェアを備えるコンピュータである。これらのハードウェアは、信号線１９を介して適宜接続されている。

プロセッサ１１は、演算処理を行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であり、かつ、コンピュータが備えるハードウェアを制御する。プロセッサ１１は、具体例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、又はＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。
生産計画装置１００は、プロセッサ１１を代替する複数のプロセッサを備えてもよい。複数のプロセッサはプロセッサ１１の役割を分担する。

メモリ１２は、典型的には揮発性の記憶装置であり、具体例としてＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。メモリ１２は、主記憶装置又はメインメモリとも呼ばれる。メモリ１２に記憶されたデータは、必要に応じて補助記憶装置１３に保存される。

補助記憶装置１３は、典型的には不揮発性の記憶装置であり、具体例として、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、又はフラッシュメモリである。補助記憶装置１３に記憶されたデータは、必要に応じてメモリ１２にロードされる。
メモリ１２及び補助記憶装置１３は一体的に構成されていてもよい。

入出力ＩＦ１４は、入力装置及び出力装置が接続されるポートである。入出力ＩＦ１４は、具体例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）端子である。入力装置は、具体例として、キーボード及びマウスである。出力装置は、具体例として、ディスプレイである。

通信装置１５は、レシーバ及びトランスミッタである。通信装置１５は、具体例として、通信チップ又はＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）である。

生産計画装置１００の各部は、他の装置等と通信する際に、入出力ＩＦ１４及び通信装置１５を適宜用いてもよい。

補助記憶装置１３は生産計画プログラムを記憶している。生産計画プログラムは、生産計画装置１００が備える各部の機能をコンピュータに実現させるプログラムである。生産計画プログラムは、メモリ１２にロードされて、プロセッサ１１によって実行される。生産計画装置１００が備える各部の機能は、ソフトウェアにより実現される。

生産計画プログラムを実行する際に用いられるデータと、生産計画プログラムを実行することによって得られるデータ等は、記憶装置に適宜記憶される。生産計画装置１００の各部は記憶装置を適宜利用する。記憶装置は、具体例として、メモリ１２と、補助記憶装置１３と、プロセッサ１１内のレジスタと、プロセッサ１１内のキャッシュメモリとの少なくとも１つから成る。なお、データと情報とは同等の意味を有することもある。記憶装置は、コンピュータと独立したものであってもよい。
メモリ１２及び補助記憶装置１３の機能は、他の記憶装置によって実現されてもよい。

生産計画プログラムは、コンピュータが読み取り可能な不揮発性の記録媒体に記録されていてもよい。不揮発性の記録媒体は、具体例として、光ディスク又はフラッシュメモリである。生産計画プログラムは、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
生産計画装置１００の動作手順は生産計画方法に相当する。また、生産計画装置１００の動作を実現するプログラムは生産計画プログラムに相当する。

図５は、生産計画装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。図５を参照して生産計画装置１００の動作を説明する。

（ステップＳ１０１）
流動計画モデル作成部１０１は、流動オーダー情報２０１を入力とし、流動オーダー情報２０１に対応する流動計画モデルを作成する。

（ステップＳ１０２）
固定計画モデル作成部１０２は、固定オーダー情報２０２を入力とし、固定オーダー情報２０２に対応する固定計画モデルを作成する。

（ステップＳ１０３）
半固定計画モデル作成部１０３は、固定計画モデル作成部１０２が作成した固定計画モデルが示す作業期間の開始時刻の直前において、当該固定計画モデルが示す作業を実施するために必要な段取り替えに要する時間分の期間を確保し、確保した期間を示す半固定計画モデルを作成する。

（ステップＳ１０４）
段取り状態計算部１０４は、固定計画モデル作成部１０２が作成した固定計画モデルを参照して半固定計画モデル作成部１０３が作成した半固定計画モデルに対応する段取り状態を計算し、計算した段取り状態を半固定計画モデルに付与する。

（ステップＳ１０５）
リソースモデル作成部１０５は、リソース情報２０３を入力とし、リソース情報２０３に対応するリソースモデルを作成する。

（ステップＳ１０６）
シミュレーション部１０６は、流動計画モデルと固定計画モデルと半固定計画モデルとリソースモデルとを受け取り、受け取ったリソースモデルに対して、受け取った各固定計画モデルに対応する固定計画と、受け取った各半固定計画モデルに対応する半固定計画とを割り付ける。その後、シミュレーション部１０６は、離散系シミュレーションを実行しながら、リソースモデルに対して受け取った各流動計画モデルに対応する流動計画を割り付ける。
その後、シミュレーション部１０６は、各作業計画が割り付けられたリソースモデルに対応する生産計画２０４を作成し、作成した生産計画２０４を出力する。

図６は、作業計画割り付け処理の一例を示すフローチャートである。図６を用いて作業計画割り付け処理を説明する。作業計画割り付け処理は、作業計画をリソースモデル又は生産計画２０４に割り付ける処理である。

（ステップＳ１２１）
シミュレーション部１０６は、各固定計画モデルに対応する固定計画が示す作業期間及びリソースと、各半固定計画モデルに対応する半固定計画が示す期間及びリソースとに応じて、各固定計画と各半固定計画とをリソースモデルに割り付ける。

（ステップＳ１２２）
シミュレーション部１０６は、リソースモデルにおいて、各リソースの空き状況を確認しながら空いているリソース、つまり、固定計画が示す作業期間と重複しない期間において利用することができるリソースに流動計画を時系列に割り付けていく。本ステップにおいて割り付けた流動計画が示す期間は候補期間に当たる。

（ステップＳ１２３）
シミュレーション部１０６は、ステップＳ１２２において割り付けた流動計画が示す作業期間と、半固定計画が示す期間とに重複がある場合、ステップＳ１２４に進む。それ以外の場合、シミュレーション部１０６はステップＳ１２５に進む。

（ステップＳ１２４）
シミュレーション部１０６は、半固定計画が示す期間の終了時刻において当該半固定計画が示す段取り状態である場合、ステップＳ１２５に進む。それ以外の場合、シミュレーション部１０６はステップＳ１２２に進む。

（ステップＳ１２５）
シミュレーション部１０６は、各流動計画モデルに対応する流動計画をリソースモデルに対して割り付ける。本ステップにおいて、シミュレーション部１０６は流動計画期間を候補期間に決定する。
なお、流動計画が示す作業期間と、半固定計画が示す期間とに重複があるとき、シミュレーション部１０６は、当該半固定計画が示す期間の終了時刻においてリソースが段取り状態である場合に、当該半固定計画を削除し、リソースモデルに対して流動計画を割り付けることができる。

図７を用いて、装置Ｍ１を用いて製品Ａを生産する場合における作業計画割り付け処理の具体例を説明する。装置Ｍ１は、連続使用回数の上限が３回である装置であって、連続して３回使用し終わった後に段取り替えが必要である装置である。ここで、各作業計画において生産される製品は製品Ａであり、製品Ａを生産するためのリソースは１台の装置Ｍ１のみであるものとする。また、生産される製品Ａの数は３個であり、そのうちの１個については固定計画を実行することによって生産されるため生産される期間が確定しており、他の２個については流動計画を実行することによって生産されるものとする。

まず、シミュレーション部１０６は、図７の上側に示すように、リソースモデルにおいて固定計画モデルに対応する固定計画が示す作業期間に当該固定計画を割り付ける。また、シミュレーション部１０６は、リソースモデルにおいて当該固定計画モデルに対応する半固定計画モデルに対応する半固定計画が示す期間に当該半固定計画を割り付ける。図７において、「固定計画 製品Ａ」は、固定計画を実行することにより製品Ａを生産するために、「固定計画 製品Ａ」を囲む枠が示す期間に装置Ｍ１が占有されることを示す。当該半固定計画は、当該固定計画が示す製品Ａを生産するための段取り状態を示す情報を含む。また、当該半固定計画が示す期間の終了時刻において、当該段取り状態、即ち製品Ａを生産することができる状態である必要がある。ここで、本例では装置Ｍ１の連続使用回数の上限は３回である。そのため、当該半固定計画は、当該半固定計画が示す期間の終了時刻において装置Ｍ１の連続使用回数が２回以下である必要があることを示す情報を含む。

次に、シミュレーション部１０６は、図７の下側に示すように、離散系シミュレーションを実行しながら時系列にリソースモデルに対して各流動計画モデルに対応する流動計画を割り付けていく。
最初に、シミュレーション部１０６は、リソースモデルに対して段取り替えを割り付けることにより製品Ａを生産することができる状態にする。
その後、シミュレーション部１０６は、リソースモデルに対して１回目の流動計画を割り付ける。
その後、シミュレーション部１０６は、半固定計画と重複する期間に２回目の流動計画を割り付けることができるか否かを判定する。ここで、仮に当該半固定計画が示す期間に２回目の流動計画を割り付けた場合に、２回目の流動計画が示す作業期間の終了時刻において装置Ｍ１の連続使用回数は２回であるので、当該半固定計画が示す段取り状態が満たされる。そのため、シミュレーション部１０６は、当該半固定計画と重複する期間に２回目の流動計画を割り付けることができると判定し、当該半固定計画を削除し、当該期間に２回目の流動計画を割り付ける。
その後、シミュレーション部１０６は、リソースモデルにおいて固定計画が示す作業期間に当該固定計画を割り付け、シミュレーションを終了する。当該固定計画は、連続した３回目の製品Ａを生産する計画に当たる。

図８を用いて作業計画割り付け処理の具体例を説明する。ここで、生産される製品Ａの数が４個であり、そのうちの３個が流動計画を実行することによって生産される点を除いて、図７に示す具体例と同様とする。

まず、シミュレーション部１０６は、図８の上側に示すように、図７の上側と同様に固定計画及び半固定計画をリソースモデルに対して割り付ける。

次に、シミュレーション部１０６は、離散系シミュレーションを実行しながら時系列にリソースモデルに対して各流動計画モデルに対応する流動計画を割り付けていく。
最初に、シミュレーション部１０６は、リソースモデルに対して段取り替えを割り付けることにより製品Ａを生産することができる状態にする。
その後、シミュレーション部１０６は、リソースモデルに対して１回目及び２回目の流動計画を割り付ける。
その後、シミュレーション部１０６は、３回目の流動計画を２回目の流動計画の直後に割り付けた場合に３回目の流動計画が示す作業期間と半固定計画が示す期間との間に重複が生じるため、３回目の流動計画を２回目の流動計画の直後に割り付けることができるか否かを判定する。ここで、仮に当該半固定計画が示す期間に３回目の流動計画を割り付けた場合、３回目の流動計画が示す作業期間の終了時刻において装置Ｍ１の連続使用回数は３回である。従って、シミュレーション部１０６は、３回目の流動計画を２回目の流動計画の直後に割り付けると当該半固定計画が示す段取り状態が満たされないことになるため、３回目の流動計画を２回目の流動計画の直後に割り付けることができないと判定する。そこで、シミュレーション部１０６は、当該半固定計画が示す期間に段取り替えを実施することを設定する。
その後、シミュレーション部１０６は、固定計画が示す作業期間の終了時刻の直後に３回目の流動計画を割り付ける。

従って、本例において、固定計画に合わせて段取り替えを前倒しして実施することにより、当該固定計画が示す作業期間の終了時刻の直後に流動計画を割り当てることができる。

＊＊＊実施の形態１の効果の説明＊＊＊
以上のように、本実施の形態によれば、固定計画に対応する半固定計画を設定することにより、時系列に変化するリソースの状態を考慮してリソースモデルに作業計画を割り付けることができる。また、本実施の形態によれば、連続的に実行される作業計画に伴って変化するリソースの状態を考慮しながら段取り替えを実行する計画を挿入することにより、生産計画を策定することができる。

＊＊＊他の構成＊＊＊
＜変形例１＞
図９は、本変形例に係る生産計画装置１００のハードウェア構成例を示している。
生産計画装置１００は、プロセッサ１１、プロセッサ１１とメモリ１２、プロセッサ１１と補助記憶装置１３、あるいはプロセッサ１１とメモリ１２と補助記憶装置１３とに代えて、処理回路１８を備える。
処理回路１８は、生産計画装置１００が備える各部の少なくとも一部を実現するハードウェアである。
処理回路１８は、専用のハードウェアであってもよく、また、メモリ１２に格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。

処理回路１８が専用のハードウェアである場合、処理回路１８は、具体例として、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）又はこれらの組み合わせである。
生産計画装置１００は、処理回路１８を代替する複数の処理回路を備えてもよい。複数の処理回路は、処理回路１８の役割を分担する。

生産計画装置１００において、一部の機能が専用のハードウェアによって実現されて、残りの機能がソフトウェア又はファームウェアによって実現されてもよい。

処理回路１８は、具体例として、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせにより実現される。
プロセッサ１１とメモリ１２と補助記憶装置１３と処理回路１８とを、総称して「プロセッシングサーキットリー」という。つまり、生産計画装置１００の各機能構成要素の機能は、プロセッシングサーキットリーにより実現される。
他の実施の形態に係る生産計画装置１００についても、本変形例と同様の構成であってもよい。

実施の形態２．
以下、主に前述した実施の形態と異なる点について、図面を参照しながら説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
本実施の形態に係る構成は実施の形態１に係る構成と同様である。実施の形態２では、リソースの連続運転時間に制約がある場合においてリソースモデルに対して作業計画を割り付ける。なお、本実施の形態において、固定計画製品に関する作業は固定計画製品に対する試験であり、流動計画製品に関する作業は流動計画製品に対する試験である。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
本実施の形態に係る生産計画装置１００の動作を示すフローチャートは、実施の形態１に係る生産計画装置１００の動作を示すフローチャートと同様である。
図１０を用いて本実施の形態に係る作業計画割り付け処理の具体例を説明する。本例において、試験装置Ｔを使用してある製品に対する試験を行うものとする。ここで、試験装置Ｔを一定時間以上連続して使用した後に洗浄する必要があり、具体的には、試験装置Ｔの合計運転時間が１５０分を超える場合に試験装置Ｔを洗浄しなければならないものとする。試験装置Ｔを用いて、試験Ａと、試験Ｂと、試験Ｃと、試験Ｄとが実施されるものとする。各試験の所要時間については、試験Ａが６０分であり、試験Ｂが４０分であり、試験Ｃが６０分であり、試験Ｄが３０分であるものとする。試験装置Ｔの洗浄時間は５０分であるものとする。また、試験Ａは固定計画により実施されるため、あらかじめ試験Ａが実施される期間が決まっているものとする。試験Ｂと試験Ｃと試験Ｄとの各々についての割り付けに関する優先度が指定されており、試験Ｂ＞試験Ｃ＞試験Ｄの優先度に従ってリソースモデルに対して試験Ｂと試験Ｃと試験Ｄとの各々を割り付ける必要があるものとする。また、本例において、試験の所要時間は作業期間の長さに当たり、試験の実施期間は作業期間に当たる。

初めに、シミュレーション部１０６は、図１０の上側に示すように、固定計画モデルに対応する固定計画と、当該固定計画モデルに対応する半固定計画モデルに対応する半固定計画との各々をリソースモデルに割り付ける。ここで、当該半固定計画が示す期間の長さは、試験装置Ｔの洗浄時間である５０分である。
なお、段取り状態計算部１０４によって、当該半固定計画の段取り状態として、当該半固定計画が示す期間の終了時刻における試験装置Ｔの合計運転時間は、試験装置Ｔの最大合計運転時間である１５０分から、固定計画が示す試験Ａの所要時間である６０分を引いた時間である９０分以下である必要があることを示す情報が当該半固定計画に付与されているものとする。

次に、シミュレーション部１０６は、離散系シミュレーションを実行し、各流動計画モデルが示す試験の優先度に従って、リソースモデルに対して各流動計画モデルに対応する流動計画を割り付けていく。
最初に、シミュレーション部１０６は、試験装置Ｔを洗浄する計画と、試験Ｂを示す流動計画と、試験Ｃを示す流動計画との各々をリソースモデルに対して順に割り付ける。
その後、シミュレーション部１０６は、試験Ｃを示す流動計画の終了直後に試験Ｄを示す流動計画を割り付けた場合に試験Ｄの実施期間と半固定計画が示す期間との間に重複が生じるため、試験Ｃを示す流動計画の終了直後に試験Ｄを示す流動計画を割り付けることができるか否かを判定する。この場合において、試験Ｄの開始時刻において試験装置Ｔの連続運転時間は１００分であり、当該連続運転時間は当該半固定計画の段取り状態が示す９０分を超過している。そのため、シミュレーション部１０６は、試験Ｃを示す流動計画の終了直後に試験Ｄを示す流動計画を割り付けることができないと判定し、当該半固定計画が示す期間において試験装置Ｔを洗浄する計画を設定する。
その後、シミュレーション部１０６は、試験Ａを示す固定計画の終了直後に試験Ｄを示す流動計画を割り付ける。

＊＊＊実施の形態２の効果の説明＊＊＊
以上のように、本実施の形態によれば、リソースの連続運転時間に制約がある場合において、実施の形態１と同様にリソースモデルに対して流動計画を割り付けることができる。

実施の形態３．
以下、主に前述した実施の形態と異なる点について、図面を参照しながら説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
本実施の形態に係る構成は前述の実施の形態に係る構成と同様である。実施の形態３では、半固定計画により確保した時間よりも段取り替えに要する時間が短い場合に対応する。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
前述の実施の形態では、リソースモデルにおいて段取り替えを実行する可能性がある期間が半固定計画として設定され、当該半固定計画が示す期間において、離散系シミュレーションの実行結果に応じて、段取り替えを実行するか、段取り替えを実行する代わりに製品に関する作業を実行するかが判断される。
図１１は、本実施の形態に係るシミュレーション部１０６の処理の一例を示すフローチャートである。当該フローチャートと、実施の形態１及び実施の形態２に係るフローチャートとの相違点は、段取り状態の判定の後に、半固定計画が示す期間に、段取り替えを付与するか、製品に関する作業を付与するかという二者択一ではなく、段取り替えに要する時間を削減し、削減した時間に対応する期間に製品に関する作業を付与する点である。

（ステップＳ３２１）
シミュレーション部１０６は、ステップＳ１２２において割り付けた流動計画が示す作業期間と、半固定計画が示す期間の一部とに重複がある場合、ステップＳ３２２に進む。それ以外の場合、シミュレーション部１０６はステップＳ１２５に進む。

（ステップＳ３２２）
シミュレーション部１０６は、半固定計画が示す期間の終了時刻において当該半固定計画が示す段取り状態である場合、ステップＳ３２３に進む。それ以外の場合、シミュレーション部１０６はステップＳ１２２に進む。

（ステップＳ３２３）
シミュレーション部１０６は、流動計画を割り当てるために、半固定計画が示す期間のうち流動計画が示す作業期間と重複する部分を削減する。その後、シミュレーション部１０６は、半固定計画が示す期間として残った期間に対して、段取り替えを実行する計画を割り当てる。

図１２を用いて本実施の形態に係る作業計画割り付け処理の具体例を説明する。本例において、複数種類の製品を生産する装置Ｍ２があり、装置Ｍ２を使用する度に装置Ｍ２を洗浄する必要があるものとする。ただし、装置Ｍ２に対する必要な洗浄の程度は条件に応じて異なり、同じ製品を連続して生産する場合における洗浄時間は、互いに異なる製品を連続して生産する場合における洗浄時間よりも短いものとする。具体的には、装置Ｍ２の洗浄時間は、同じ製品を連続して生産する場合には３０分であり、それ以外の場合には６０分であるものとする。また、装置Ｍ２を用いて、２個の製品Ａを生産し、１個の製品Ｂを生産するものとする。２個の製品Ａのうち１個は固定計画を実行することにより生産されるものとする。製品Ａ及び製品Ｂのいずれも生産に要する時間は６０分であるものとする。

まず、シミュレーション部１０６は、図１２の上側に示すように、固定計画モデルに対応する固定計画と、当該固定計画モデルに対応する半固定計画モデルに対応する半固定計画であって、当該固定計画が示す製品Ａを生産するための６０分間の洗浄時間を示す半固定計画との各々をリソースモデルに対して割り付ける。

次に、シミュレーション部１０６は、離散系シミュレーションを実行しながら時系列にリソースモデルに対して各流動計画モデルに対応する流動計画を割り付ける。
最初に、シミュレーション部１０６は、６０分間装置Ｍ２を洗浄する計画と、製品Ｂの生産を示す流動計画との各々をリソースモデルに対して順に割り付ける。
その後、シミュレーション部１０６は、６０分間装置Ｍ２を洗浄することにより製品Ａを生産することができる状態にする計画をリソースモデルに対して割り付ける。
その後、シミュレーション部１０６は、装置Ｍ２を洗浄した直後に製品Ａを生産する流動計画を割り付けると、当該流動計画が示す期間と半固定計画が示す期間の一部とに重複が生じるため、装置Ｍ２を洗浄した直後に当該流動計画を割り付けることができるか否かを判定する。仮に装置Ｍ２を洗浄した直後に当該流動計画を実行するものとすると、当該半固定計画に対応する固定計画が示す製品は製品Ａであるため、当該流動計画の終了後における装置Ｍ２の洗浄時間は３０分で済む。また、装置Ｍ２を洗浄した直後に当該流動計画を実行することにより製品Ａを生産したとしても、当該流動計画の終了後に３０分間の洗浄時間を確保することができる。従って、シミュレーション部１０６は、装置Ｍ２を洗浄した直後に当該流動計画を割り付けることができると判定し、リソースモデルにおいて、半固定計画が示す期間の一部に当該流動計画が示す期間の一部が重複するように、装置Ｍ２を洗浄した直後に当該流動計画を割り付ける。
その後、シミュレーション部１０６は、流動計画の終了直後に３０分間装置Ｍ２を洗浄する計画をリソースモデルに対して割り付ける。なお、装置Ｍ２が３０分間洗浄された後に固定計画が示す製品Ａが生産される。

＊＊＊実施の形態３の効果の説明＊＊＊
以上のように、本実施の形態によれば、半固定計画が示す期間の一部を削減してリソースモデルに対して流動計画を割り当てることができる。

＊＊＊他の実施の形態＊＊＊
前述した各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
また、実施の形態は、実施の形態１から３で示したものに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。フローチャート等を用いて説明した手順は、適宜変更されてもよい。

１１ プロセッサ、１２ メモリ、１３ 補助記憶装置、１４ 入出力ＩＦ、１５ 通信装置、１８ 処理回路、１９ 信号線、１００ 生産計画装置、１０１ 流動計画モデル作成部、１０２ 固定計画モデル作成部、１０３ 半固定計画モデル作成部、１０４ 段取り状態計算部、１０５ リソースモデル作成部、１０６ シミュレーション部、１０７ 出力部、２０１ 流動オーダー情報、２０２ 固定オーダー情報、２０３ リソース情報、２０４ 生産計画。

Claims (8)

1. 変種変量生産において作業の対象となる製品である固定計画製品に関する作業と、前記固定計画製品に関する作業を実行する期間である固定計画期間とを示すモデルである固定計画モデルと、前記固定計画製品に関する作業を実行するための準備期間を示すモデルである半固定計画モデルと、前記変種変量生産において作業の対象となる製品である流動計画製品に関する作業を示すモデルである流動計画モデルとに基づいて離散系シミュレーションを実行することにより、前記流動計画モデルが示す作業を実施する期間である流動計画期間の候補として前記固定計画期間と重複しない期間である候補期間を算出し、
   前記候補期間の少なくとも一部が前記準備期間の少なくとも一部と重複しているとき、前記準備期間のうち前記候補期間と重複している期間において前記固定計画製品に関する作業を実行するための準備を実行しなくても前記固定計画期間の開始時刻において前記固定計画製品に関する作業を実行する準備が調う場合に、前記流動計画期間を前記候補期間に決定し、前記準備期間のうち前記候補期間と重複している期間を、前記固定計画製品に関する作業を実行するための準備を実行しない期間とするシミュレーション部
   を備える生産計画装置。
2. 前記生産計画装置は、さらに、
   前記固定計画モデルに基づいて前記半固定計画モデルを作成する半固定計画モデル作成部
   を備える請求項１に記載の生産計画装置。
3. 前記シミュレーション部は、前記固定計画製品に関する作業を実行するための準備期間の長さと、前記流動計画製品に関する作業を実行するための準備期間の長さとの合計ができるだけ短くなるように前記候補期間を算出する請求項１又は２に記載の生産計画装置。
4. 前記シミュレーション部は、製品に関する作業において用いられる各リソースの状態に基づいて前記候補期間を算出する請求項１から３のいずれか１項に記載の生産計画装置。
5. 前記固定計画製品に関する作業は、前記固定計画製品の生産、又は前記固定計画製品に対する試験であり、
   前記流動計画製品に関する作業は、前記流動計画製品の生産、又は前記流動計画製品に対する試験である請求項１から４のいずれか１項に記載の生産計画装置。
6. 前記半固定計画モデルが示す準備期間の長さは、前記固定計画製品に関する作業を実行するための段取り替えに要する時間の長さである請求項１から５のいずれか１項に記載の生産計画装置。
7. コンピュータが、
   変種変量生産において作業の対象となる製品である固定計画製品に関する作業と、前記固定計画製品に関する作業を実行する期間である固定計画期間とを示すモデルである固定計画モデルと、前記固定計画製品に関する作業を実行するための準備期間を示すモデルである半固定計画モデルと、前記変種変量生産において作業の対象となる製品である流動計画製品に関する作業を示すモデルである流動計画モデルとに基づいて離散系シミュレーションを実行することにより、前記流動計画モデルが示す作業を実施する期間である流動計画期間の候補として前記固定計画期間と重複しない期間である候補期間を算出し、
   前記候補期間の少なくとも一部が前記準備期間の少なくとも一部と重複しているとき、前記準備期間のうち前記候補期間と重複している期間において前記固定計画製品に関する作業を実行するための準備を実行しなくても前記固定計画期間の開始時刻において前記固定計画製品に関する作業を実行する準備が調う場合に、前記流動計画期間を前記候補期間に決定し、前記準備期間のうち前記候補期間と重複している期間を、前記固定計画製品に関する作業を実行するための準備を実行しない期間とする生産計画方法。
8. 変種変量生産において作業の対象となる製品である固定計画製品に関する作業と、前記固定計画製品に関する作業を実行する期間である固定計画期間とを示すモデルである固定計画モデルと、前記固定計画製品に関する作業を実行するための準備期間を示すモデルである半固定計画モデルと、前記変種変量生産において作業の対象となる製品である流動計画製品に関する作業を示すモデルである流動計画モデルとに基づいて離散系シミュレーションを実行することにより、前記流動計画モデルが示す作業を実施する期間である流動計画期間の候補として前記固定計画期間と重複しない期間である候補期間を算出し、
   前記候補期間の少なくとも一部が前記準備期間の少なくとも一部と重複しているとき、前記準備期間のうち前記候補期間と重複している期間において前記固定計画製品に関する作業を実行するための準備を実行しなくても前記固定計画期間の開始時刻において前記固定計画製品に関する作業を実行する準備が調う場合に、前記流動計画期間を前記候補期間に決定し、前記準備期間のうち前記候補期間と重複している期間を、前記固定計画製品に関する作業を実行するための準備を実行しない期間とするシミュレーション処理
   をコンピュータである生産計画装置に実行させる生産計画プログラム。

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