JPH0326448A - Ｆｍｓ生産ラインの投入順序計画方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野］ 本発明は、複数品種の製品を同−の生産ラインでｌｒ産
する、いわ１４）るＦＭ’．５　（ＦｌｅｘｉｂｌｅＭ
ａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　　Ｓｙｓｔ．ｅｍ）生産ラ
イン６こお＋，Ｊる投入１順序計画力法Ｃこ関する。

〔｛Ｊｔ来の技術］ 例えば、〔１動車のような組立加Ｊラインでは、次上程
にＸ・↑する部品の安疋供給をレ１りつつ、♂ｒ庫を最
小にする投入順序計画が立てられる。これを実現するた
め乙．″．、以Ｆ番、゛：述べるような゜”生産比率一
定“の投入１県序計画が用いられる。

いま、製品Ａｉ　（ｉ−１．２，３，・・一Ｎ）の生産
星をΩｉとすると、製品合計の生産量Ｑは、Ｑ＝　７Σ
％Ｑｉ となる７　゛′製晶の生産比率を一定にする”を実現す
るためには、第３図に示す如きグラフでＡｉ製品の投入
順番を決定する。

すなわち、製品Ａｉをｋ＠８までに製作する目標生産個
数をｍＩ（ｋ）、製品Ａｉをｋ番目までに製作する実績
生産個数をＸｉ　（ｋ）とすると（ｍｔ（ｋ）は実数値
、ＸＩ（ｋ）は整数値）、ｋｉｌｌの生産比率一定のず
れ具合を、次式で表才）ず。

ｌ洛Ｅ１から（冫番［１までのＩ）ｋの和、を最小にす
る投入ｌ頑序を“製品の生産比率を一定にする“ための
最適解とする。

このような考え方に基づいて、Ｅ記（２）式を最小にす
る投入順序計画のアルゴリズムとして、次のものが知ら
れている（例えば、「かんばん方弐の数理ｊオペレー　
ションズ・リサーチ，１９８７年１１月号，Ｐ，７３０
〜７３８参照）。

このアルゴリズムは、１番目からｋ−１番目までの順序
が決定したものとして、単にｋ番目に生産比率の高い製
品をｋ番［１の順序とする方法で、このようなｆ．順を
繰り返してｌ番目からＱ番目までの製品の順番を決定す
るものである。

具体的には、以下Ｇこ示ず手１１ｉｎで求める。

い）初！ｌＪＩ値を設定する。

Ｑ （１１）次式を満たす八．をｋ番目の製品とする。

ｍａ　ｘ　（Ｙ＋　（ｋ−１）ｌとなるｉ′″（ＥＮ）
を求める。

（　ｉｉｉ　）生産比率の更新を行なう。

ＱＩ Ｙｉ　　（ｋ）　　　＝Ｙ＋　　（ｋ　　　　　ｌ　　
）　　　＋Ｑ ただし、’，　−ｌ：　ｉ　＊　　　　　　・・・（４
）Ｑｉ ￥ｉ　（ｋ）　　−Ｙｉ　（ｋ　−　１　）　　＋　　
　　　−　１Ｑ ただし、ｉ＝ｉ”　　　　　・・・（５）（ｉｖ）ｋ−
Ｑならば、手順を終了し、ｋ−〆・Ｑならば、ｋをｋ＋
１とおいて（１１）項一、戻る。

〔発明が解決しようとする課題］ 前述のアルゴリズｌ１によれば、生産比率一定の条件は
満足されるが、実際のラインでは″′治具不足′゛，“
治具取り付け，取りはずし作業待ち”　（以下、単に“
作業者待ち”ともいう）を解消する必要がある． したがって、この発明の課題は“治具不足”，“作業者
待ち”を起こさないで、できるだけ生産比率一定となる
投入順序計画を得られるようにすることにある． 〔課題を解決するための手段〕 複数の機械を有し、機械に取り付ける治具およびワーク
を一定の規則により無人搬送車を用いて治具格納場所か
ら機械またはワークステーションに搬送し、ワークステ
ーションで治具とワークの取り付け．取りはずし作業を
一定の順序で行なう多品種の生産ラインにおいて、与え
られた生産計画個数に対し、 （ａ）各製品の生産比率が一定となるようなワークの投
入順序計画を立て、 （ｂ）立てられた投入順序計画に対し、“治具不足”が
発生する投入順番を予測し、その投入順番の製品を治具
不足が発生しない順番に変更し、他の製品は生産比率一
定の条件をできるだけくずさないように並べかえて投入
順序を修正し、（ｃ）　　“治具取り付け，取りはずし
作業待ち゛が発生ずる投入順序を予測し、その投入順番
と１回前の投入順番の製品を前後にずらしてこの待ちが
発生しない順番にずらし、他の製品は生産比率一定の条
件をできるだけくずさないように並べかえる。または（
ａ）と（ｂ）．（ａ）と（ｃ）を実行するようにしても
よい。

〔作用〕

上記の如くすることにより、生産比率一定の条件をくず
さず、しかも治具不足や作業者待ちを発生させない投入
順序計画を実現することが可能となる。

〔実施例〕

まず、本発明の概要について説明する。

（イ）治具不足の予測 与えられた投入順序計画に対し、治具不足の発生の判定
を次のように行なう。

ここで、“治具が足りない”という現象は“投入ワーク
用の治具がない”、すなわち“投入ワーク用の治具が全
て仕掛かり中である。”と等価である．また、“治具が
足りる”という現象は“投入ワーク用の治具が少なくと
も１つ存在する”ことと等価である。

したがって、治具不足の発生の判定を行なうための式は
、次のようになる。

間の投入順序は当初の“生産比率一定”なる条件に対し
、出来る限りずれを小さくなるようにする。

“ずれ具合”を評価するに当たり、前述の投入順序計画
アルゴリズムでは評価しにくいので、その考え方の基本
である（２）式をベースにした次の式で行なう。

ただし、各記号の意味は次のとおりである。

Ｗ　ｎ　ｊ　　；治具の生産ライン上に滞留するサイク
ル数 （Ｉｔ）ｉｋ番目に投入するワーク用治具総数Ｍ１ｋ＝
Ｏ　ｉ　ｉ番目に投入するワーク用治具≠ｋ番目に投入
するワーク用治具 一ｌ；ｉ番目に投入するワーク用治具 ＝ｋ番目に投入するワーク用治具 （口）治具不足解消のための投入順序の修正“治具不足
”の発生の予測を（イ）項にて行ない、（６）式を満足
する投入順番の製品を“治具不足“が発生しなくなる位
置まで遅らせる。そのこれは、生産比率一定による投入
順序のうち、ｋ１番目からｋ一番目までの製品の投入順
序を変更した場合、変更範囲内で生産比率一定のずれ具
合を求めるものである。この（７）式を最小にするアル
ゴリズムは次のように求められる。

つまり、１番目からｋ−１番目までの順序が決定したも
のとして、単にｋ番目のＤｋを最小にする製品をｋ番目
の順序とする方法で、このような手順を繰り返して１番
目からＱ番目までの製品の順番を決定する。その手順を
以下に示す。

（ｉ）初期値を設定する。

Ｘ＋　（０）＝０ （■）制杓条件を満たＬ２、次式を満たずＡｉ”をｋ番
目の製品とする。

ｍｉｎ（Σｌｍｊ（ｋ）　　−　Ｘｉ（ｋ　　　１）（
　ｉｉｉ　）実績生産個数の更新を行ｔｌ：う。

ｘ，（ｋ）−Ｘ盈（ｋ−１），ｉ≠ｉ″Ｘｉ　（ｋ）＝
Ｘｉ　（ｋ　　１）＋−１．ｉ＝ｉ”（ｉｖ）Ｋ＝−Ω
なら手順は終了し、 Ｋ　＃　Ｑならｋをｋ＋１とおいて（　ｉｉ　）項へ戻
る。このとき、前述の治具不足か青かを示す（６）式の
制約条件によってｋ番「１の製品の投入順序を変更した
場合は、以後の生産比率を一定にするために、，上記い
ｉ）項のｍｌ（ｉ．）を変える。

すなわち、ｋ番器の製品Ａｉの投入順序をＫ。番［−１
に変史すると、ｍｉ（ｔ）は次のようになる。

この関係を第４図に示す。

（ハ）作業者待ちの予測 投入順序計画が発生ずる時、作業者待ち発生の判ｊ？は
、次のように行なう， なお、゜゛作業者待ち”という現象は“無人搬送車のサ
イクルタイムが作業者のサイクルタイムより長くなり、
バッファの製品がなくなる。“ことと等価τある。

時刻ｉに才目Ｊる無人搬送屯のサイクルタイム１゛（ｉ
）は、次のようになる。

Ｔ　（　ｉ　）＝Ｔｍ；　Ｔｓ＞ＴｏｐのときＴ　（　
ｉ　）　＝ｒｎａ　ｘ　（Ｔ＋ｅ，　′Ｔ’Ａ）　　；
　Ｔｗａ＜Ｔ．，で、かつ Ｔ　（　ｉ　）　＝　ＴＯ９　；　１”，（　Ｔ。．テ
．、かつただし、Ｔ．；加工時間 ＴＡ：無人搬送車が待ち時間なしで １周する時間 ′１゛。ｐ：人のザイクルタイム “イ１業者が待たない“とい・う現象は゜″無人搬送ｌ
ｊのザイクルタイムを人のサイクルタイムと比べｔ：時
の、遅延の総和がバッファで吸収できる範囲内６こ収ま
る“ことと等価である。

以Ｌを数式で表現すると、次のようになる。

ただし、Ｎｌｌはバッファ容量を示す。

（二）゜゛作業者待ち”解消の投入順序の変更まず、“
作業者が待たない”の制約条件を満たさないところを見
つける。ここでは、ｋ番目が満たさなかったこととし、
制Ｗｙ条件を満た４一投入順序Ｃこ亜び変える￥．１＠
につき、第５図を参照して説明する。

（　１　）ｋ　−１番目の製品を前一，ずらす最大移動
先を求める。

移動先をｋｏ’　　（＜ｋ）番目とする。

（２）ｋ−１番［Ｉの製品をＭ；ＩＡ．ずらす最大移動
先を求める。

移動先をｋｏ（冫ｋ）番目とする。

（３）ｋ−１番目に投入しようとした製品を、ｋａ’　
　１１番目に移動する。

（４）ｈｃＱ’＋−２番Ｌ１からｋ−１番目までは、制
約条件を満たず製品のうち（８）式を満たすものを選ぶ
。

（５）ｋ番目に投入しようとした製品は、（２）項と同
様の方法で移動先を求める。

（６）ｋ−１番［Ｉに投入しようとした製品を、ｋ０“
　十−２番目に移動し（４），（５）項の処理を行なう
。これをｋ−１番Ｌ｛まで顧次ずらして求める。

（７）以上で求められた投入＋１１１序のうち、生産比
率一定のずれ具合を示す（７）式が最小となるものを選
ぶ。

以上のこどにつき、もう少し詳しく説明する。

第１図はこの発明の実施例を示すフローチャ−１−、第
２Ａ図は治臭不足解消処理を示すフローチャート、第２
Ｂ図は作デ者待ち解消処理を示すフローチャートである
。

この発明は“治具不足”または“作業者待ち”を発生さ
せないで、“生産比率一定”の条件をできるだけ満足す
る投入順序計画を求めるもので、ここでは１番目からｋ
−１番目までの１＠序は既に決定したものとして、ｋ番
目の順序を求める手順を以下に示す。なお、このような
手順を繰り返すことにより、１番目からＱ番目までの製
品の１順序を決定する。

（１）“生産比率一定の投入順序付け”の項で記載した
方法により、ｋ番目の製品Ａ＋を求める。

（２）“治具不足なし”の制約条件を示す（６）式を満
たすか？その結果、 Ｙｅｓなら、（３）に進む。

Ｎｏ　　なら、（ｌ）゛へ進む。

（３），ｋ＝Ｑならば、ｋ＝１として（ｌ）゜へ進み、 ｋ≠Ｑならば、ｋをｋ　−１−　１とおいて（１．）へ
戻る． 以上が、第１図の処理１を示す．次に、第２Ａ図の処理
３について説明する。

（１）′製品Ａｉの移動先を求める。

ｋ番目に製品Ａｉを投入することが不可なので、Ａｉを
とこえ移動させればよいかを求める．そこで、生産比率
の高いものから、“治具不足なし”の制約条件を満たす
製品を１つ選び、この操作を製品Ａｉが投入可能となる
ところまで繰り返す。

ここでは、ｋＯ番目に製品Ａｔが投入可能になったもの
とする。

（２）’ｍ▲（Ｌ）を更新する。

ｋ番目で製品Ａｉを決定すると、ｍｔ（ｔ）は先の第４
図のように更新される（（９）式参照）．（３）’ｋを
ｋｏとおいて、ステップ（３）に戻る。なお、Ｑ番目ま
でに製品Ａｉの投入が不可の場合は処理不能となり、エ
ラーメッセージを出力して終了する． 次に、第１図の処理２につき、第２Ｂ図を参照して説明
する。

（１）”ｋ番目で製品Ａｉは、“作業者待ちなし”の制
約条件を満たすか？ Ｙｅｓなら、ステップ（２）”に進む。

ＮＯ　なら、ステップ（２）”’へ進む。

（２）”ｋ＝Ｑなら、手順は終了する。

ｋ−Ｉ−Ｑなら、ｋをｋ＋１とおいてステップ（１）“
゜へ戻る。

次に、第２Ｂ図の処理４につき説明する。

（１）”’ｋ−１番目の製品の最大移動距離を求める（
前方向）． ｋ番目に製品Ａｉが投入可能となるためには、ｋ−１番
目の製品をどこへ移動すればよいかを、次のように求め
る。

■ｋ”＝　（ｋ−１）−１とする。

■ｋ０番目をｋ−１番目に投入しようとした製品とする
。

■ｋ”＋１番目の製品は“作業者待ちなし”゜“治具不
足なし”の制約条件を満たす製品のうち、生産比率の最
も高いものとする。

■ｋ９千２番目からｋ−１番目までの製品は、ステンブ
■と同し手法で求める。

■ｋ番目に製品Ａｉが投入できるか？ Ｙｅｓなら、ｋ”（ｋ−１）をｋ−１番目の製品の最大
移動距離とする。

Ｎｏなら、ｋ”＝ｋ−１として、ステップ■へ戻る。

なお、ｋｎ番目をｋ−１番目の製品の最も遠い投入場所
とする． （２）”’ｋ番目の製品Ａｉの最大移動距離を求める（
後方向）。

■ｋ”＝ｋとする。

■ｋ１番目の製品は“作業者待ちなし”，“治具不足な
し“の制約条件を満たす製品のうち、生産比率の最も高
いものとする。

■ｋ＋１番目に製品Ａｉが投入できるか？Ｙｅｓなら、
（ｋ＋１）−ｋをｋ番目の製品の最大移動距離とする。

Ｎｏ　　なら、ｋ”＝ｋ＋１として、ステップ■へ戻る
。

なお、ｋｏ番目をｋ番目の製品Ａｉの最も遠い投入場所
とする。

（３）”’　ｋ”＝ｋ．’＋　１とする。

（４）”’ｋ”≧ｋなら、ステップ（１２）”’へ進む
。

（５）”″ｋ′番目にｋ−１番１」の製品を移動する。

（６）”’ｋ＋１番Ｌｉからｋ″−１番１−１までの製
品は“作業者待ちなし”，゜゛治具不足なし”の制約条
件を満たず製品のうち、生産比率の最も高いものと４−
る。

（７　）　”’　ｋ”＝　ｋ　＋　１とおく。

（８）”’ｋ”≧ｋｅなら、ステップ（　１　２　）　
”’へ進む。

（９）”’ｋ”番ＬＩに製品Ａｉを投入さセ−，Ｌうと
した場合の、ｋ番目からｋ″＃　１番Ｌ１までの製品を
求める。

■ｉ　＝１とし、ｋ０≧ｋ０なら、ステップ（８）”’
へ戻る。

■ｋ番［１の製品として、“作業者持ちなし”“治臭不
足なし”の制約条件を満たすものがあるか？ Ｙｅｓなら、ステップ■へ進む。また、制約条件を満た
ずものがｎ個（≦Ｎ）あれば、ｉ”−ｒ＞とする。

ＮＯ　なら、ステ：２ブ■一・）！Ｌむ，，■ｉと１“
なら、ステンブ■へ進む。

■ステンプ■で求めた製品のうら、》番Ｌ１に生産比率
の高いものを選ぶ。

■ｋ　＋１番目からｋ″”−１番ＬＩまでの製．１１−
よ′”作業者待ちな！７”，゛治具不足なし“の制約条
件を満たずもののうら、生産比率の最も高いものを選ぶ
。

■ｋ一番目に製品Ａｉの投入がＩｉＪ能な、ｋ　”１番
［“Ｉの製品を選ぶことができるか？Ｙ　ｃ　ｓなら、
ｋ４番目からｋ０番目まアの製品が求：｛＝り、ΣＯ，
を求める。また、１１・ｉとする。

Ｎｏ　　なら．，ｉ　　−　ｉ”＋　１として、ステン
ブ■へ戻る。

■ｋ　”−　ｋ　”＋　１と（一で、ステソブ（８）”
’へ戻る。

（１０）””ステノブ（９）”’で求めたものより、Σ
Ｉ）．．が最小どなるものをｋ”番一からｋ＊″番Ｌ１
までの投入製品と？る。

（１　１）”’ｋ’＝ｋ”＋　１として、ステ．７ブ（
４）“゜゛へ戻る。

（１２）”“ステップ（１０）”’で求めたものより、
ΣＤｋが最小となるものを、 ｋ゛番目からｋ″゛番闘までの投入製 品とする． （１．■｛）”’ｋ−ｋ”として、ステップ（２）一へ
戻る。

なお、ｌ−記では治具不足，作業者待ちの双方が生しな
いようにしたが、そのいずれか一方のみにして他方を省
略することもできる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、゜′治ｌ％不足“，′”作業行待ら
“を発生させず、（，７かも“生産比率一定”の条件を
くずすことなく投入順序計画を実現することができ、そ
の結果、安定かつ効率の良いｌｊ＝産ラインの運用が呵
能となる利点がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すフローヂャー１−、第
２Ａ図４ｉ治具不足解消処理を示ずフＩ１−チャ−１へ
、第２　Ｂ図は作業者待ち解消処理を示すフ口ーチヤ−
！・、第３図は生産比率一定方式にもとづく投入ｉ幀序
，１１画の目標値例を示すグラフ、第４図は１２人順序
計画の［１標値変更例を示すグラフ、第５図は作業音待
らを解消するための順序変甲方法を説明する説明レ１で
ある。 符号説明 （λｉ・・・生産｝ｄ−、Ａｉ・・・製品名、Ｔ１・・
加工時間、１゛．・・・恕，ＪＩＣ送車が待ち時間な（
７で１周する時間、′１゛。１・・・人のサイクルタイ
ム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数の機械を有し、機械に取り付ける治具およびワ
   ークを一定の規則により無人搬送車を用いて治具格納場
   所から機械またはワークステーションに搬送し、ワーク
   ステーションで治具とワークの取り付け、取りはずし作
   業を一定の順序で行なう多品種の生産ラインにおいて、
   与えられた生産計画個数に対し、 （ａ）各製品の生産比率が一定となるようなワークの投
   入順序計画を立て、 （ｂ）立てられた投入順序計画に対し、“治具不足”が
   発生する投入順番を予測し、その投入順番の製品を治具
   不足が発生しない順番に変更し、他の製品は生産比率一
   定の条件をできるだけくずさないように並べかえて投入
   順序を修正し、 （ｃ）“治具取り付け、取りはずし作業待ち”が発生す
   る投入順序を予測し、その投入順番と１回前の投入順番
   の製品を前後にずらしてこの待ちが発生しない順番にず
   らし、他の製品は生産比率一定の条件をできるだけくず
   さないように並べかえる、 ことを特徴とするＦＭＳ生産ラインの投入順序計画方法
   。 ２）複数の機械を有し、機械に取り付ける治具およびワ
   ークを一定の規則により無人搬送車を用いて治具格納場
   所から機械またはワークステーションに搬送し、ワーク
   ステーションで治具とワークの取り付け、取りはずし作
   業を一定の順序で行なう多品種の生産ラインにおいて、
   与えられた生産計画個数に対し、 （ａ）各製品の生産比率が一定となるようなワークの投
   入順序計画を立て、 （ｂ）立てられた投入順序計画に対し、“治具不足”が
   発生する投入順番を予測し、その投入順番の製品を治具
   不足が発生しない順番に変更し、他の製品は生産比率一
   定の条件をできるだけくずさないように並べかえて投入
   順序を修正する、ことを特徴とするＦＭＳ生産ラインの
   投入順序計画方法。 ３）複数の機械を有し、機械に取り付ける治具およびワ
   ークを一定の規則により無人搬送車を用いて治具格納場
   所から機械またはワークステーションに搬送し、ワーク
   ステーションで治具とワークの取り付け、取りはずし作
   業を一定の順序で行なう多品種の生産ラインにおいて、
   与えられた生産計画個数に対し、 （ａ）各製品の生産比率が一定となるようなワークの投
   入順序計画を立て、 （ｂ）“治具取り付け、取りはずし作業待ち”が発生す
   る投入順序を予測し、その投入順番と１回前の投入順番
   の製品を前後にずらしてこの待ちが発生しない順番にず
   らし、他の製品は生産比率一定の条件をできるだけくず
   さないように並べかえる、 ことを特徴とするＦＭＳ生産ラインの投入順序計画方法
   。