JPH0464164A

JPH0464164A - シミユレーシヨン方法及び装置

Info

Publication number: JPH0464164A
Application number: JP2174642A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Umeda; 梅田　茂樹; Hirobumi Yoshikawa; 博文吉川
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1990-07-03
Filing date: 1990-07-03
Publication date: 1992-02-28
Also published as: EP0465180A3; US5544348A; EP0465180A2

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】Ａ、産業上の利用分野本発明は、シミュレーション方法及び装置に係り、特に
生産システムや物流システム等における離散事象を処理
するのに適したシミュレーション技法に関するものであ
る。

Ｂ、従来の技術］ンピュータ・シミュレーションは、システムの管理、
運営上の指針となる種々の予測情報を提供してくれる。

複雑なシステム、例えば工場の生産システム、物の広域
輸送システム、交通システム等をモデル化し、シミュレ
ーションを行うことが知られている。シミュレーション
には時間に着目した連続時間型ないしは離散時間型のシ
ミュレーションと、あるオブジェクトの動作に着目した
離散事象型のシミュレーションとがある。上記生産シス
テムや輸送システム等は、オブジェクトの動作が離散し
て発生しその間は何の変化も生じない離散事象型として
シミュレーションを行うのに適している０例えば、特開
昭６１−６１７５２号公報には製造設備のシミュレーシ
ョン装置が示されている。また、特開平１−１５５４６
２号公報には、離散事象型シミュレーションの効率を向
上させる方法が示されている。

しかし、上記のような各種システムは年々複雑さを増し
ており、従来知られたシミュレーション方法では、これ
に充分対処できない。

すなわち、従来の方法では、複雑化したシステムにおけ
る同時発生事象の処理アルゴリズムの記述に多大な労力
を要すると共に、コンピュータによるシミュレーション
処理のために多くの時間が必要になる。

生産システムをシミュレーションの観点から捉えた時、
その最たる特長は、非常に頻繁に同時発生事象が引き起
こされることである。同時発生事象とは、対象とするシ
ステム内で同時刻に連鎖的に異なる事象が発生すること
をいう１例えば、仕掛かり品がバッファーから出ていく
と同時に、ブロッキングされていた機械から仕掛かり品
がアンロードされる。仕掛かり品の量が在庫基準量を下
回ると同時に、カンパンがはずれる。カンパンがはずれ
ると同時に、台車が前工程に向かって動きだす、前工程
からバッファーに仕掛かり品が運び込まれると、クレー
ンが動きだす。

このような動作は、基本的には、あるオブジェクトが特
定の事象を起こすことによってそれまで全く関係なかっ
た別のオブジェクトが別の事象を起こすということであ
る。一般にシミュレーション言語では、オブジェクトご
とにその挙動の詳細を記述するのが原則である。従って
、同時発生事象を検索するために複雑なステップが必要
になり、メカニズムを記述するのが非常に困難であり、
言語上の制約により記述しきれない場合もしばしばある
。

このようにステップが複雑になるため、コンピュータに
よるシミュレーション処理にも多大の時間を要すること
となる。

また、従来のシミュレーション方法では、シミュレーシ
ョン・モデル（工程、手順等の記述）の作成に時間と手
間を要する。これは、離散事象型に限らず、複雑なシス
テムを対象とするとき各シミュレーション方法に共通し
た問題である。

すなわち、従来、計算機上でこの種の数値実験を行うた
めには、ＦＯＲＴＲＡＮ、ＰＬ／Ｉ等の汎用言語を用い
て対象とする生産工程の構造や作業手順などをひとつひ
とつ記述していくか、もう少し記述しやすいものでもＧ
ＰＳＳ等のシミュレーション言語を用いて同様に記述し
ていくしがなかった。多くのシミュレーション言語（Ｇ
ＰＳＳ等）では、システムを記述するための記述要素が
いくつか用意されていて、それらの記述能力を十分に活
用することにより、対象のシステムをモデルに対応付け
ていく方式である。ところが、これらの言語は、生産シ
ステムだけではなく、通信網。

交通システム等、広範囲にわたって使われることを前提
に設計されているので、記述要素は非常に抽象的な形で
提供されている（例えばＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ、ＱＵ
ＥＵＥ、ＥＮＴＩＴＹなト）。

したがって、現実の構成要素（機械、コンベア、台車、
クレーン、作業者など）を記述するためには、それらの
構成、動作等をいったんその抽象的な記述要素に合った
形に細かく分解し、再度構成しなおす必要がある。これ
らの作業はばく大な時間と手間を要するものである。

しかも、構成要素間で互に情報を交換する場合にはそれ
を忠実にモデルに反映できない、もしくはばく大な時間
と手間を要する。

生産システムの構成要素間の連結指示方式には。

押し出し型、引き取り型の二つの型がある。各工程が、
事前に指示された計画に基づいて作業を行い、作業終了
した仕掛かり品を順次次工程に「押し出しＪていく型を
押し出し型の指示方式という。

この方式では、システム全体を統括するスケジューラ−
の存在が前提となる。スケジューラ−は、目標と各工程
の能力を考慮してリードタイムを見積り、各工程に指示
を与える。各工程はそれに基づいて生産を行い、仕掛か
り品を順次次工程に「押し出し」ていく、押し出し型方
式は、計画駆動型ともいうことができる。ＭＲＰ　（所
要量計算プログラム）方式はこの典型的な例である。

一方、引き取り型指示方式とは、後工程が前工程から仕
掛かり品をｒ引き取るＪ方式である。各工程が仕掛かり
品、及び原材料を「必要に応じて」引き取るという形で
、順次前工程へ連鎖を遡らせていく、前工程に引き取り
情報を伝達する手段とて、「カンパン」を用いることが
多いので、この方式はカンパン方式とも呼ばれている。

生産現場では、その特性に応じてＭＲＰ方式やカンパン
方式を適宜使い分けている。またＭＲＰ方式とカンパン
方式を組み合わせた生産指示方式を取る場合もある。

生産工程用の汎用シミュレーターで、ＭＲＰ方式やカン
パン方式をモデルとして定義できるものは、知られてい
ない、汎用シミュレーション言語でこれらの生産指示方
式をモデルとして表現しようとすると、ばく大なモデル
開発費用が発生する。

また、場合によっては、言語の設計仕様上、そうしたモ
デル記述ができない場合もある。

Ｃ１発明が解決しようとする課題本発明の第１の目的は、複雑なシステム内で頻繁に発生
する同時発生事象の処理アルゴリズムの記述を容易なも
のにすると共に効率的な処理を可能にする離散型のシミ
ュレーション方法及び装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、複雑なシステムのシミュレーショ
ン・モデルの作成作業が容易、迅速に行えるモデリング
構造を提供することにある。

９１課題を解決するための手段上記本発明の第１の目的を達成するために、本発明のシ
ミュレーション方法は次のような特長を有する。

相互作用する複数のフレームを有し、上記フレームの１
つに発生する事象が上記他のフレームに対して影響を及
ぼす連鎖が存在するシステムの挙動をシミュレーション
する方法に於て、上記フレームの１つに於けるシミュレ
ーション時刻に於て発生する事象をシミュレーションし
、次に上記シミュレーションすべき事象と意図的連鎖を
有する事象に限定されたシミュレーションステップを有
する。

上記他の目的を達成するために、本発明のシミュレーシ
ョン用モデリング構造は次のような特徴を有する。

システムの処理事象に関する情報を記述したオブジェク
ト・フレームと、上記オブジェクト・フレームのリスト
を指すポインター群を有しシミュレーションの条件及び
時刻に関する情報を含むルート・フレームと、上記オブ
ジェクト・フレームと双方向リスト・ポインタで連結さ
れた複数のイベント・トークンとを備えている。

Ｅ０作用まず、システムで処理すべき事象に関する情報を記述し
たオブジェクト・フレームとシミュレーションの条件及
び時刻に関する情報を含むルート・フレームによりシミ
ュレーションの対象となるシステムのモデリングを行う
０次に上記事象の発生予定時刻を順に参照して、上記ル
ート・フレームで規定された時刻において事象を起こす
（偶発的同時発生事象）オブジェクトを探索し、該オブ
ジェクトのシミュレーションを実行する第一のステップ
と、同時発生事象ルールを参照して、上記探索されたオ
ブジェクトと同時に発生する事象（意図的同時発生事象
）をリストアップし、該事象を起こすオブジェクトのシ
ミュレーションを実行する第二のステップと、第一のス
テップで探索された全オブジェクトについて上記両ステ
ップの処理が終了した時、上記ルート・フレームの時刻
を更新し、上記第一、第二のステップをシミュレーショ
ン時刻の終了時まで繰り返し実行する。

Ｆ、実施例本発明を製造工程のシミュレーションに適用した例につ
いて説明する。

Ｌ二重、蓋炎まず、最初にシミュレーション装置の概要を第１図によ
って説明する。

離散型シミュレーション機能部ｌは、５つの部分により
構成される。モデリング・パラメータ設定部ＩＡは、モ
デリングＡで指定されたシミュレーションの対象とする
生産工程の構成の仕様およびシミュレーションの実行条
件を決めるパラメータ設定する部分である。構成の仕様
は、シミュレーションが専門技術ではなく、生産システ
ム、工程設計を専門技術とする技術者が書きやすい形式
％式％モデリング・パラメータ設定部ＩＡで対象とする生産工
程の構成およびシミュレーション実行に必要なパラメー
タをノードとポインターとからなるネットワーク形式に
して、計算機の内部記憶部（ＩＢ）に展開し、そのアク
セス・ポインターをシミュレーション実行部ＩＣにわた
す。シミュレーション実行部ＩＣでは、生産システムの
個々の資源であるオブジェクトすなわち機械、搬送器具
、作業者、部品などのおのおのに対応するトークンのリ
ストを生成し、このリストと疑似乱数発生装置によりシ
ステム内で起こるあらゆる事象を順次追跡しながらそれ
らの記録を生成する。

事象とは、例えば、ある機械が仕事を開始した、ある機
械が搬送を終了した等のような、各オブジェクトにおけ
る状態の変化を指す、記録には２種類ある。ひとつは各
々のオブジェクトの作業別時間例えば、機械の作業時間
５段取替え時間、故障の修復時間、搬送器具の搬送時間
１等の分布を求めるための累計計算記録であり、もうひ
とつは加工・組立ての対象となる部品の１機械・搬送器
具に対する入出力記録である。ここで得られた記録は、
中間データ・ファイル（図示せず）の形で外部ファイル
としてデータ・ファイル保持部ＩＤに出力される。それ
ぞれのオブジェクト（例えば機械、搬送器具等）の事象
を処理するための時間は合同乗算法によって求められる
乱数を用いて決定する。従って、シミュレーションの結
果は乱数の系列の影響を受けることになるが、本装置で
はこれを解決するために、同一の実行条件で乱数の系列
を変えて数回のシミュレーションを実行するりプケーシ
ョン機能を内蔵している。データ・ファイル保持部ＩＤ
に出力されるのは、数回のシミュレーションを実行した
分のデータである。

データ処理部ＩＥは、データ・ファイル保持部ＩＤに出
力された中間データからシステム資源ごとの作業時間の
分布を、統計的推定法により求め、評価尺度を計算する
部分のことである。評価尺度は、資源の作業種類ごとの
時間分布、各資源が処理した部品数の時系列的な累積値
、各資源内に滞在する仕掛かり部品の時系列的な滞在量
である６デ一タ処理部ＩＥで処理されたデータは、数値
情報および画像情報として外部表示装［２に送られ表示
される。

次に、離散型シミュレーション機能部１の各部の構成、
機能を順に説明する。

Ｆ−２，モデリング、パラメータモデリング・パラメータ設定部ＩＡではまず、フレーム
表現による生産システムの工程編成の記述を行う。

生産システムには多くの種類があり、それらを全て網羅
する枠組みを与えるのは不可能であるが、生産システム
の構成要素の種類となると、その数はかなり限定される
。その代表的な構成要素を、モデルの枠組みとして提供
する（モデリング・ディスクリブタ−）、モデリング・
ディスクリブタ−は、ネットワーク構造をもつ生産シス
テムの構成を記述するための記述要素である。ネットワ
ークのノードをセル、アークをトランスという、この他
にセル、トランスの共有資源として、作業者を表現する
オペレータがある。第２図に、セル１２、トランス１４
、オペレータ１６の相互の関係を示し、第３図に各々の
記述要素の例を示す。

セル１２には、製品の加工組立てを行う生産セル、原材
料の搬入を行う搬入セル、完成製品等を搬呂する搬出セ
ルの３つのモデリング・ディスクリブタ−がある、トラ
ンス１４は、搬送系を表現するモデリング・ディスクリ
ブタ−で、基本的には二つのセル１２を連結する要素で
ある。オペレータ１６は、生産セルで機械操作、故障修
復作業、段取り作業を行う作業者を表現するモデリング
・ディスクリブタ−である。

セル１２、トランス１４、オペレータ１６の各ディスク
リブタ−は、固有の表形式で表現される。

すなわち表１に例を示すように属性（スロット）とその
値（フアラツド、データ）からなり、対象とするオブジ
ェクトを記述する。生産システムの構成に合わせてスロ
ット構造を決めることができる。値が未定義の時は、あ
らかじめ用意された欠測値を用いることになっているの
で、おおまかなモデルをすばやく作成する時には都合が
よい。

表１．モデリング・ディスクリブタ−の記述例次に各種
セル、トランス及びオペレータの記述方式を説明する。

（１）生産セルの記述生産セルは、表２に示すように、システム資源に関する
スロット、オペレーションに関するスロット、初期値設
定に関するスロットの三つからなる。システム資源とし
ては、機械、及びバッファーがある。一つのセルには、
性能の等しい複数の機械が設定できる。

機械の定義項目には、設置機械名、機械の型、機械故障
属性がある。機械の型には運転時にオペレータを要する
手動運転型と、オペレータを必要としない自動運転型が
ある５機械故障属性には、故障確率、修理時間分布のパ
ラメータ、修復に要する作業人員数がある。

工程間に設けられた仕掛品置場（バッファー）が設定で
き、そのサイズ、在庫量基準値（在庫量がこの値を下回
った時、前工程に引き取り信号を送るためのトリガー）
を定義できる。バッファーには、固有バッファーと共有
バッファーがあり、固有バッファーは１個々の仕掛品ご
とにその容量がきまるものであり、共有バッファーは、
数種の仕掛品が一つのバッファーを共有するものである
。

固有バッファー、共有バッファー共にそのバッファー容
量を定義できる。

多品種生産システムでは、同一生産ラインで複数品種の
生産を行うため、各工程では、生産するものに応じて別
個の作業内容、及びそのための段取り作業等のオペレー
ションの定義が必要になる。

オペレーションには、段取り情報、作業情報、ＪＯＢ　
（ジョブ）の定義、ＪＯＢ列の定義がある。

これらは、多品種生産システムに対応して、複数定義す
ることもできる。

す時間の分布パラメータ、段取り作業人員数がある０作
業情報には、作業名、作業時間の分布パラメータ、入力
部品名、出方部品名がある０段取り作業時間分布１作業
時間分布は、生産システムの特性を考慮して、シフト型
指数分布に従うものとした。

この時間分布は、μ、ｍをパラメータとする（Ａ）式で
表現される。

ｆ（ｘ）＝１／（ｐ−ｍ）・ｅｘｐ（−Ｃｘ−＋ｗ）／
（＊−１ｃ））（ｘ＞ｍ）　　　（Ａ）＝Ｏ（ｘ＜ｍ・
）（Ａ）は、指数分布ｇ　（ｘ）　＝λ・ｅｘｐ　（−λＸ）　　　　　（Ｂ
）でλ＝１／（μｍ用）とし、Ｘ軸の方向にｍだけシフ
トした型になる。したがって、（Ａ）は平均μ、標準偏
差１／（μｍ用）になり、分布型としては指数分布にな
る。通常、通信システム等を対象した待ち行列網解析シ
ステム（ＱＮＡ）では、サービス時間の時間分布として
、ＣＢ）式で表現されるｇ　（ｘ）が用いられることが
多い。（Ｂ）式では、サービス時間のレンジが［Ｑ、ｏ
ｏ）となる。生産システムの各工程での作業時間は、最
小限のプロセスタイムを要する、比較的バラツキの少な
い時間値である。（Ａ）の定義によれば、この条件をみ
たし、かつ指数分布の示す特徴も有している。したがっ
て、生産システムを考えた場合、より現実性があり拡張
性も有する。

多品種生産システムでは、工程ごとに決められたロット
単位に処理を行う生産方式が用いられる。

本発明のシステムでは、ロフトの概念はＪＯＢの定義と
いう形でシミュレーションモデルに反映される。一つの
ＪＯＢは数回分の作業のサイクルとする。この定義によ
れば、生産システムのロフト単位を容易に表現でき、そ
の適正サイズの決定に有用である。又、実行順のＪＯＢ
の並びをＪＯＢ列として定義すれば、ＪＯＢの実行順序
を指定することになる。その他、機械の初期段取り、バ
ッファーの初期在庫量等の初期値を設定できる。

（２）（搬入／搬出セル）の記述搬入／搬出セルは、外部との完成品、及び原材料の搬出
／搬入を行うセルである。表３に記述フレームの例を示
す、ベンダー（前工程）、あるいは顧客（後工程）を表
現するともいえる。計画型、周期型、発注型、分布型の
四つの型を定義できる。

又、搬入／搬出すなわち入口と出口のセルは、全く同等
の型式で定義する。

計画型では、あらかじめ与えられた搬入／搬出計画リス
トに基づき、決められた時刻に、決められた内容の品目
の完成品、原材料を搬入／搬出する。

周期型では、決められた品目の原材料／完成品が、決め
られた量だけ一定の時間間隔で、搬入／搬出する作業を
記述する。

発注型ではリードタイム、搬入／搬出量を設定しておき
、搬入／搬出指示が出されるとリードタイムだけ時間が
経過した後、その作業が行われる。

分布型では、搬入／搬出における仕掛品の品目と量は１
周期型同様一定であるが、時間間隔が決められた確率分
布に従う。

又、（１）で述べた同型のバッファーを記述するスロッ
トを有する。

表３．搬入／搬出セルの記述フレーム（３）トランスの記述トランスのフレームは１表４に示すように、システム資
源に関するもの、連結情報に関するもの、及びオペレー
ションの三つのスロットからなる。

その資源として、搬送具としてのカートがある。

個々のカートごとに、搭載する仕掛品名と搭載量を決め
るが、これは−回あたりの搬送量を定義したもの、すな
わち搬送ロフトに対応する。搬送時間と共に、そのロッ
トサイズ、及び工程間の搬送能力を評価することができ
る。

トランスは、二つのセルを連結するものであるが、その
ための連結情報として、上流側のセルと下流側のセルを
各々定義する。オペレーションの情報として、移動時間
、積出し／積降し時間、オペレーションの型がある。

オペレーションの型には、ブツシュ（ＰＵＳＨ）型とプ
ル（ＦＵＬＬ）型がある。ブツシュ型のトランスのカー
ト（ＣＡＲＴ）は上流側を基底位置とし、積出しに充分
な仕掛品が溜まると、ロードし搬送する。下流側で積降
し後、空のまま上流しこ戻る。プル型のトランスのカー
トは下流側を基底位置とし自分が担当する仕掛品の残量
が決められた基準量以下になると、空のまま上流に取り
にし１く、上流側で積出し後下流に戻る。上流側で仕掛
品残存量が基準量以下のときは、上流側のセルにＪＯＢ
を依頼する。

表４＃トランスの記述フレーム（４）オペレータは、セル及びトランスが必要とする時
に、作業者を割当てる機能をもつ。セル、トランスが稼
働する時に必要なシステム資源とも考えられる。オペレ
ータのフレームは、表５に示すように、それに属する個
々の作業者の名前、作業対象領域（第２図の１６Ａ）の
セル名、及び作業時間のスロットからなる。これらは個
々のフレームに対して独立に定義できるので、生産シス
テムの実情に合わせて、作業者の昼休み時間や、勤務時
間の交代シフト等をシミュレーションモデルに反映でき
る。従って、作業者の適正な配置や、作業時間の割当て
等を評価することができる。

表５．オペレータの記述フレーム（５）生産指示方式の記述ｉ）押し出し型生産指示方式の記述生産システムを構成する全ての生産セルにスケジューラ
−からの生産命令をＪＯＢシーケンスで定義して、ＪＯ
Ｂの実行順序を規定する。さらにセル間の接続するトラ
ンスについてはその型をブツシュ型に設定する。

五）引き取り型生産指示方式の記述引き取り型生産指示方式は、本質的には、後工程が何を
引き取ったか（引き取りに来たか）を前工程が知り、前
工程はその必要に応じて仕事を行うというサイクルを繰
り返す。従って、引き取り型生産指示方式をシミュレー
ションするには、１）後工程が生産指示を送るタイミン
グを記述できること。

２）後工程からの生産指示により、前工程が生産を行う
プロセスを記述できること。の二点が必要かつ十分であ
る。生産システムを構成する全ての生産セルにＪＯＢシ
ーケンスを定義せず、代わりに人出カバソファ−に在庫
基準量を定義する。

さらにセル間を接続するトランスについては、その型を
プル型にする。

■）押し引き混合型生産指示方式の記述生産システムを
構成するセルのうち、スケジューラ−からの生産命令を
うけるセルにだけＪＯＢシーケンスを定義して、ＪＯＢ
の実行順序を規定する。トランスについてはＪＯＢシー
ケンスを定義しないセルの直後のトランスについては、
その型をブツシュ型にする。他のトランスについては、
ブツシュ型／プル型いずれでもよい。

モデリング・パラメータ設定部ＩＡでは次にフレーム表
現によるシミュレーション実行条件の記述を行う。

詳細は次のとおりである。

（１）シミュレーションの実行時間シミュレーションの実行時間を実時間単位で指定する。

（２）反復回数（ＲＥ　Ｐ　Ｌ　Ｉ　ＣＡＲＩ　ＯＮ）
シミュレーションの繰り返しの数を指定する。

（３）トレース情報機械及びカートとそれを含むセル名、トランス名を指定
する。

（４）イベント発生記録条件イベント発生記録は、ユーザーの指定がないとシミュレ
ーション中に起こった全てのイベントのログが得られる
。特定のセル、及びトランスを指定すると、そのセル、
トランスについてのみの出力となる。

（５）初期データ削除シミュレーション開始時からしばらくの時間についての
、それらのデータを解析対象から除く場合、その分の時
間を指定する。

Ｆ−３゜内部記憶部ＩＢでは、工程編成情報、シミュレーション
実行条件の内部展開を行う。

生産システムの各要素すなわち、生産セル、機械、搬出
セル、搬入セル、トランス、カート、オペレータを記述
した内容そのものは、第３図に示すようなフレーム形式
のデータ構造をもって、第４図に示す如く、内部記憶部
ＩＢに展開される。

この時、ルート・フレーム１０を生成する。

ルート・フレーム１０は、全てのオブジェクト。

フレームすなわち、システム・ネットワークの個々のノ
ード、アーク、共通資源における最小単位の上位に定義
されたフレームである。ルート・フレームはシミュレー
ション打ち切り時間、現在の時刻、データ収集の際の時
間間隔パラメータ及びノード・パラメータ、ミシュレー
ションのトレースをとるためのノード・パラメータ、親
フレーム群（セル１２、トランス１４、オペレータ１６
）のリストを指すポインター群をデータとして保有する
。

オブジェクト・フレームはセル、トランス、オペレータ
の３種類別にまとめられている。そのまとめたものが親
フレームである。従って親フレームは、１つ以上のオブ
ジェクト・フレームをもつ。

親フレームには、その下に属するオブジェクト・フレー
ム（子フレーム群１２０，１４０，１６０）の共通した
性質が記述されている。つまり、オブジェクト・フレー
ムの性質は、その独自の性質は、自分自身に、その兄弟
に共通する性質は親フレームの性質として記述されてい
る。

ルート・フレームと親ルート・フレーム群、親ルート・
フレームと子フレーム群は、各々双方向ポインターＰを
持っていてお互いを参照し、必要に応じて親フレームを
介して自分以外のオブジェクト・フレームとデータのや
りとりができる。又、セル及びトランスのフレームは、
特に自分に関係する関連フレーム・リスト１２９．１４
９（セルに関連のあるトランスのフレーム、トランスの
上流、下流になるセルのフレーム）をもっているので、
そこから直接相手を探索することができる。

あるアークＡｉは、あるノードＮｉを始点とするという
関連をもつ場合、Ａｉを表わす親フレームの下につく関
連フレームとしては、ｒＮｉ；Ａｉの始点となるノード
である」という内容が記述された関連フレームがある。

これらの子フレーム群（マシン、カート、コンベヤ、オ
ペレータ１２０，１４０，１６０）は、システム内に実
在する具体的な「事象（ＥＶＥＮＴ）を起しうる全ての
オブジェクト」であるが、この一つ一つに対して、イベ
ント・トークン（ＥＶＥＮＴ　　ＴＯＫＥＮ）３０が双
方向リストテラながっている。イベント・トークンとは
、個々のオブジェクトを参照するためのキー（索引）で
ある。第５図に示すように、イベント・トークン３０に
は、対応するオブジェクト・フレームを指すアクセス・
ポインター３２、そのオブジェクトが次に起す予定のイ
ベントの内容を現わすイベント番号とその予定時刻３４
が書かれている。イベント・トークン３０は、通常、タ
イム・イベント・テーブル（ＴＥＴ）と呼ばれる。可変
長のテーブル（表）４０のカラムに格納されている。

内部記憶部ＩＢには、後述する同時発生事象ルール集４
２のデータも格納されている。なお、１７０は、トレー
ス・リストで、特定のオブジェクトに着目してその動作
を見るのに使われる。

Ｆ−４，シミュレーション　　部シミュレーション実行部ＩＣはシミュレーションを実行
する中核となる部分であり、事象処理プロセッサ５０が
次のような複数の機能部分を構成している。すなわち、
事象発生探査装置５２、事象処理スタック５４を含む事
象処理装置５６、同時発生事象探査装置５８及び疑似乱
数発生装置５９によってシミュレーション実行部を形成
している。

事象発生探査装置５２は、イベント・トークン３０が格
納されたタイム・イベント・テーブル４０を探索し、次
に起す事象発生予定時刻が最も近いものをみつける。さ
らに、そのイベントと同時刻に発生する事象をもつトー
クンを探査し該当するものを全て探し、事象処理装置中
５６の事象処理スタック５４に積む。

事象処理装置５６は、事象処理スタック５４につまれた
トークン３０を取り出し該当する処理を行い、トークン
を同時発生事象探査装置５８に渡す、事象処理スタック
５４につまれていたトークン３ｏが全て処理され、スタ
ックが空になったら、ルートフレーム１０中のシミュレ
ーション時刻Ｔを更新する。

同時発生事象探索装置５８は、トークンと対応するオブ
ジェクトフレーム（１２０，１４０，１６０）、その親
フレーム（１２，１４，１６）及び親フレームのもつ関
連フレーム（１２９，１４９）を探索し、同時発生事象
ルール４２を参照しながら、同時発生事象とそれに該当
するオブジェクトを探索する。

貝葺又まｌ粂同時発生事象には、２種類ある。１つは偶発的同時発生
事象で他は、意図的同時発生事象である。

これを第６図で説明する。第６図の横軸は各オブジェク
トを、また縦軸はシミュレーション時刻Ｔを示す、Ａ１
−Ｇ３の符号を付した０印は事象を示す、二重線は事象
の継続、−重線は連鎖関係を示す、偶発的同時発生事象
は、たまたま偶然に２つ以上のイベントが同時刻に起っ
た場合をいう。

第６図において、時刻Ｔ１における事象Ａ１とＦｌがそ
の例である。一方意図的同時発生事象は、ある事象が起
ることによって意図的に発生させる事象である。意図的
同時発生事象の例として第６図においては次の様なもの
がある。

Ｆ４；入力バッファーに仕掛品が入る→Ｃ４；材料待ち
の機械が動き出す、Ｃ５；ジョブ実行中の機械が仕事を
終える→Ｃ６；出力パツファーに仕掛品が入る。ｃｅ；
出力バッファーに仕掛品が入る→Ｄ６；材料待材料台車
にものがつみこまれる。Ｆ２；稼働中の機械が故障する
→Ｇ２；オペレータが修理動作を開始する。

システムの構成をきめれば、どの様な事象が起きたとき
に、それに連鎖してどの様な事象が発生する可能性があ
るかを限定できるはずである。これをルール形式で記述
したものが二二豆工烹主二二二！である。

つまり同時発生事象ルール集は、意図的同時発生のパタ
ーンを記述したものである。ルールの例としは、・機械オブジェクトがバッファーに出力した。

→その機械が属するセルの下流側で、入力待ちの台車を
さがせ、・機械オブジェクトが段取替を終ることよって作業者が
開放された →故障を起して修理待ちの機械をさがせ、又は →段取り替えのために作業者をまっている機械をさがせ
、等があげられる。

シミュレーションのアルゴリズムシミュレーションは第７図に示すように以下のアルゴリ
ズムにより実行される。

（１）最初にルート・フレームの現在のシミュレーショ
ン時刻Ｔを０にする（ステップ７００）。

（２）次にトークンの探査とシミュレーション時刻Ｔの
更新をステップ７０２で行う、まず、事象発生探査装置
５２がトークン・テーブル４０中にあるトークン３０を
順に探索し、次に発生するイベントまでの時間間隔が最
小になるようにして、次に発生するイベントと、その発
生時刻を求め、その時割分だけシミュレーション時刻を
すすめる。

この探索の際、トークンの待ち状態マーク域３６に印の
あるものは、その対象からはずす、第６図の例では、時
刻Ｔ１において、事象Ａ１とＦｌに対応するトークンが
探索により抽出され、事象ＢＯとＥＯに対応するトーク
ンが対象からはずされる。

（３）シミュレーション時間とルート・フレームの現在
時刻Ｔを比較しくステップ７０４）、Ｔがシミュレーシ
ョン打ち切り時間を越えていたら、シミュレーションを
終了する（ステップ７０６）。

そうでなければ、ステップ７０８に進む。

（４）ステップ７０８では、ステップ７０２の探索によ
り該当のトークンがあったか否か判断し、なければ、ス
テップ７０２に戻る。トークンがあれば、そのトークン
を次のステップ７１０で事象処理スタック５４に積む。

（５）事象処理装置５６は、ステップ７１１で、トーク
ン３０につながるフレームポインター３２をたどり、そ
の状態を把握して、予定の事象を発生できるか否か判断
する。予定の事象がその時のシステムの状態により実行
できない場合がある。

例えば第６図のセル２はトランス１に連鎖した関係にあ
り、時刻Ｔ２において独立に事象Ｃ２を実行できない。

このとき、事象Ｃ２に相当するトークンの待ち状態マー
ク域３６に印をつける（ステップ７２０）。このトーク
ンのさすオブジェクトが何らかの待ち状態に入ったこと
になる。同様に時刻Ｔｏにおける事象ＢＯ１ＥＯが待ち
状態にある。

（６）ステップ７１２でトークンにつながるフレームポ
インターをたどり、事象処理を行う、事象処理の結果シ
ステムの状態に変更がある場合は。

そのフレームの内容、フレームの状態を示す状態変数の
値を更新する。事象処理の詳細は後で述べる。

（７）ステップ７１３で事象発生記録を行う、すなわち
、事象を実行した各点の時刻Ｔとその内容をデータ・フ
ァイル保持部に出力する。

（８）次に、同時発生事象探査装置５８が、トークン３
０につながるフレームポインター３２及びそのフレーム
の状態変数３８をキーにして、同時発生事象ルール族４
２を探索する（ステップ７１４）、　そこで該当するル
ールに従い、関連フレームポインターなどの情報をもと
にイベント・トークン・テーブルの探査を実行し、同時
発生する事象に対応するトークン３０で、待ち状態マー
ク域３６に印のあるものを全て探しだし、それらを事象
処理装置中の事象処理スタック５４に積む。

第６図の例でトランス１、オペレータ１は時刻Ｔ１にお
いて待ち状態にあり、セル１の事象Ａ１に対する同時発
生事象Ｂｌ、Ｅｌとして抽出される。

セル２は１時刻Ｔ２以降、待ち状態にあり、トランス１
が事象Ｂ４を発生させたとき、その同時発生事象Ｃ４と
して抽出される。

（９）ステップ７１６で事象処理したトークン及び待ち
状態のトークンをタイム・イベント・テーブル４０に戻
す。

（１０）事象処理スタック５４にトークンがあるか否か
チエツクしくステップ７１８）、有ればステップ７１２
に戻りトークンが無くなるまで上記各ステップを繰り返
す、第６図の例では、事象Ａ１、Ｆｌの両事象に対応し
て上記各ステップが各々繰返される。

トークンがなくなれば、ステップ７０２に戻る。

第６図の例では、ステップ７１４の処理により。

時刻Ｔ１における同時発生事象Ｂ１、Ｅｌに相当するト
ークンがタイム・イベント・テーブルに存在するので、
シミュレーション時刻Ｔは更新されず、これらのトーク
ンの処理（ステップ７１０〜７１８）が実行される。

以下同様にして、シミュレーション終了時刻まで上記各
処理を繰返す。

事象処理装置５６は、ステップ７１３の事象処理記録を
逐次データ・ファイル保持部ＩＤに出力し、データ処理
部ＩＥでそのデータが処理される。

この詳細は後で説明する。

次に上記ステップ７１２で実行される事象処理の内容に
つき、各オブジェクト毎にその動作を説明する。

オブジェク　の（Ａ）生産セルの動作生産セルの仕事は、与えられたＪＯＢを機械により実行
することである。生産セルは、その実行すべきＪＯＢを
スタックに蓄える。

スタックには、スケジュールジョブ・スタックとリクエ
ストジョブ・スタックがある。スケジュールジョブ・ス
タックは、スケジューラから生産セルに割当てられたＪ
ＯＢ、すなわち、ＪＯＢシーケンスで定義されたＪＯＢ
を積んでおくスタックである。一方、リクエストジョブ
・スタックは、後工程から、トランスを通じて要求され
たＪＯＢを積んでおくスタックである。共に先入れ後出
しの規則に従ってＪＯＢを取り出す。

生産セルの基本的な動作は、第８図に示すように、次の
ステップからなる。

（１）ＪＯＢの引き出しスケジュールジョブ・スタックと、リクエストジョブ・
スタックのどちらかのスタックからＪＯＢを引き出す（
ステップ５０１）、同時に二つのスタックにＪＯＢがあ
るときは、リクエストジョブ・スタックにあるＪＯＢを
優先する。いずれのスタックにもＪＯＢがない時には、
そのまま待機する（ステップ５０２）。

（２）機械の割当て空いている機械を探し、その機械に引き出したＪＯＢを
割当てる（ステップ５０３）。空いている機械がない時
は、そのまま空くまで待機する。

（３）段取り作業機械の段取り状態を調べる（ステップ５０４）。

割当てられた機械の段取りのままで割当てられたＪＯＢ
が実行可能ならば、ＪＯＢの実行に入る。

そうでない時、割当てられたＪＯＢの実行に必要な段取
り作業を探しだし、段取り作業を行うために、作業可能
なオペレータを探す（ステップ５０５）、オペレータが
見つかった時は、その機械は段取り作業に入る（ステッ
プ５０６）。

見つからない時は、そのまま待機する（ステップ５０７
）。

（４）機械のチエツク機械の状況を調べる（ステップ５０８）、故障ならば修
理のためのオペレータを探しくステップ５０９）　、修
復作業を行わせる（ステップ５１０）、オペレータが不
在ならば、待機する（ステップ５１１）。

（５）ＪＯＢの実行機械の型を判断しくステップ５１２）、機械が自動型の
時は、直ちにＪＯＢの実行に入る（ステップ５１Ｂ）、
手動型の時は、機械操作のために必要な数の作業可能な
オペレータを探す（ステップ５１４）、すなわち、ＪＯ
Ｂの実行開始時が、オペレータの作業時間帯内であり、
かつその作業受持ち区域に含まれているものを探す、オ
ペレータが見つかった時は、その機械はＪＯＢの実行に
移る。見つからない時は、そのまま待機する（ステップ
５１５）。

（６）作業の実行（６，１）入力部品引き当て作業に必要な仕掛品をセルの保有するバッファーから取
りだし機械にロードする（ステップ５１３）、バッファ
ーから機械へのロードタイムはゼロとする。必要な仕掛
品のない時は、そのまま待機し、入力待ちの状態になる
（ステップ５１６）。

（６，２）機械上の作業機械を稼働する（ステップ５１７）。

（６，３）バッファーへの出力作業が終了した仕掛品を、セルの保有するバッファーに
機械からアンロードする（ステップ５１８）０機械から
バッファーへのアンロードタイムは考慮しない、バッフ
ァーが容量−杯で出力できない時は、そのまま待機し出
力待ちの状態になる（ステップ５１９）。

（７）ＪＯＢ終了ＪＯＢで定義された回数分だけの作業が実行されたか否
かを確認する（ステップ５２０）、まだ実行されていな
い時、再度、作業を実行する（（６）に戻る）０回数分
だけ実行された時、ＪＯＢを終了する。その機械が手動
型であれば、（ステップ５２１）、機械操作作業をして
いたオペレータを解放する（ステップ５２２）。

（８）（１）へ戻る。

（Ｂ）搬出セルの動作（１）発注型搬出方式の搬出セルの動作出力バッファー
の在庫量が、在庫基準点を下回った時もしくは空になっ
た時、搬出指示が出される。搬出指示には、仕掛品毎に
搬出量が提示されている。搬出指示が出された時点から
、指定されたリードタイムだけ時間が経過した時、該当
する部品が提示された量だけ搬出される。搬出する仕掛
品が充分にない時は、そのまま待機する（出力待ち）。

（２）確率分布型搬入方式の搬出セルの動作決められた
確率分布に従って、搬出時間が決められる。搬出時間に
なると、あらかじめ提示された部品が、提示された量だ
け搬出される。搬出する仕掛品が充分にない時は、その
まま待機する（出力待ち）。

（３）周期型搬入方式の搬出セルの動作決められた時間
間隔により、常に一定の時間間隔で周期的に搬出時刻が
決められる０間隔及び仕掛品ごとの搬出量を定義してお
く。搬出時間になると、あらかじめ提示された部品が、
提示された量だけ搬出される。搬出する仕掛品が充分に
ない時は、そのまま待機する（出力待ち）。

（４）計画型搬入方式の搬出セルの動作あらかじめ定義
された搬出予定表に従って、搬出が行われる。予定表に
は、搬出予定時刻と、搬出仕掛品名、搬出数量が定義さ
れている。予定時刻になった時点で、該当する仕掛品が
定義された量だけ搬入される。搬出する仕掛品が充分に
ない時は、そのまま待機する（出力待ち）。

（Ｃ）搬入セルの動作（１）発注型搬入方式の搬入セルの動作入力バッファー
の在庫量が、在庫基準点を下回った時もしくは空になっ
た時、搬入指示が出される６搬入指示には、仕掛品毎に
搬入量が提示されている。搬入指示が出された時点から
、指定されたリードタイムだけ時間が経過した時、該当
する部品が提示された量だけ搬入される。この時、入力
バッファーに充分なスペースがない時は、スペースがで
きるまで、そのまま待機する（入力待ち）。

（２）確率分布型搬入方式の搬入セルの動作決められた
確率分布に従って、搬入時間が決められる。搬入時間に
なると、あらかじめ提示された部品が、提示された量だ
け搬入される。この時、入カバソファ−に充分なスペー
スがない時は、スペースができるまで、そのまま待機す
る（入力待ち）。

（３）周期型搬入方式の搬入セルの動作決められた時間
間隔により、常に一定の時間間隔で周期的に搬入時刻が
決められる０間隔及び仕掛品ごとの搬入量を定義してお
く、搬入時間になると、あらかじめ提示された部品が、
提示された量だけ搬入される。この時、入力バッファー
に充分なスペースがない時は、スペースができるまで、
そのまま待機する（入力待ち）。

（４）計画型搬入方式の搬入セルの動作あらかじめ定義
された搬入予定表に従って、搬入が行われる。予定表に
は、搬入予定時刻と、搬入仕掛品名、搬入数量が定義さ
れている。予定時刻になった時点で、該当する仕掛品が
定義された量だけ搬入される。この時、入力バッファー
に充分ナスペースがない時は、スペースができるまで、
そのまま待機する（入力待ち）。

（Ｄ）トランスの動作トランスには、ブツシュ型と、プル型の二つの型があり
、型により動作が異なる。

（１）ブツシュ型のトランスの動作ブツシュ型のトランスの基本的な動作を第９図を参照し
て説明する。

ｉ）通常上流側（前工程）に待機している（ステップ９
０１）。

五）カートに積めるだけの仕掛品がそろった時に（ステ
ップ９０２）、仕掛かり品をカートにロードする（ステ
ップ９０３）、この時、ロードタイムで定義された積み
出し時間だけ時間を要する。

ｉｎ）積み出しが終了後、直ちに搬送作業に入り後工程
に搬送する（ステップ９０４）。

汁）後工程に到着する。カートに積んだ仕掛品が全て搬
入できるだけのスペースが、後工程のバッファーにある
か否かを調べる（ステップ９０５）。

あれば搬入する（ステップ９ｏ６）。この時、（ｊｉ）
同様積み出し時間だけ時間を要する。なければ充分なス
ペースができるまで待機する（搬入待ち・・・ステップ
９０７）。

■）空のまま前工程に戻る（ステップ９０８）。

（２）プル型のトランスの動作プル型のトランスの基本的な動作は、第１０図に示すよ
うに、以下の順に実行される。

ｉ）通常下流側（後工程）に待機している（ステップ１
００１）。

五）後工程のバッファーにある仕掛品在庫が基準量を下
回った時に（ステップ１００２）上流側（前工程）に向
かって空のまま仕掛品を取りにいく（ステップ１００３
．１００４）、基準量が設定されていない時は、バッフ
ァーが空になった時点で仕掛品を取りにいく。

■）前工程のバッファーにカート・サイズ以上の仕掛品
があれば、それをカートにロードする（ステップ１００
５）、この時、積み出し時間だけ時間を要する。仕掛品
がない時、前工程セルに対して該当するＪＯＢを要求し
、そのまま待機する（ステップ１００６）。

Ｋ）仕掛品をカートにロードした後、仕掛品がそのバッ
ファーの在庫基準量を下回ったならば（ステップ１００
７）、そめ時点で前工程のセルにＪＯＢを要求する（ス
テップ１００８）。

■）積み出し終了後、直ちに搬送作業に入り。

後工程に搬送する（ステップ１００９）。

ｖｉ）後工程に到着する。カートに積んだ仕掛品が全て
搬入できるだけのスペースが後工程にあるか否かを調べ
る。あれば搬入する。この時、（ｆｉｔ）同様、積み出
し時間だけの時間を要する。なければ、充分なスペース
ができるまで待機する。

（Ｅ）オペレータの動作オペレータは、セルの要求に応じて、機械操作、段取り
作業、機械修理の必要が生じた時に、仕事を行う。オペ
レータは、グループ毎に、作業時間が設定される。オペ
レータが仕事にかかり始める時刻が設定された作業時間
内であれば、仕事にとりかかる。−旦仕事に取りかかっ
た後は、仕事中に作業時間の期限が切れたとしても、そ
の仕事が終了するまでは中断しない。

（Ｆ）生産指示方式のシミュレーション（１）押し出し
型生産指示方式のシミュレーション押し出し型生産指示方式をシミュレーションするには、
各々の工程ごとに与えられた生産指示の内容（何を、い
くつ生産するか）と、その実行順序が明示されているこ
とが必要かつ十分である。

本発明のシミュレーション・システムでは、５０８列が
これに該当する。第１１図に示すように全てのセル１２
にスケジューラ−１１００から生産計画が与えられたも
のとして、それをセル中の５０８列で表現する。又、各
セルを連結するトランス１４はブツシュ型に設定する。

５０８列で定義されたＪＯＢの並びは、定義された順に
実行される。下流のトランスがブツシュ型であれば、処
理終了後、順に次工程に送られる。すなわち、生産セル
は、与えられた計画に従って生産を行い、仕掛品を下流
の工程に送り出すことになる。

（２）引き取り型生産指示方式のシミュレーション引き取り型生産指示方式をモデル化するには、最終工程
のセル１２Ｅ（搬出セルでもよい）だけに、出荷計画に
該当するスケジュール１２００を設定し、残りのセル１
２では特に５０８列を設定しない、又、各セル１２を連
結するトランス１４は全てプル型にしておく、最終工程
で必要とされる仕掛品が在庫基準量を下回ると、その前
工程と連結しているトランスを起動する。トランスは。

前工程に到着して仕掛品を引き取るが、この時、仕掛品
の在庫量が基準量以下ならば、セルにＪＯＢを要求する
。この連鎖が前工程に繰り返されて工程全体が稼働する
。

プル型のトランスのカートは、通常後工程で待機してい
て、自分の運搬担当の仕掛品が在庫基準量を下回った時
に、前工程に向かって出発する。

前工程に到着して、該当仕掛品を積み出そうとする。こ
の時、充分な仕掛品がなければ、その仕掛品を出力とす
るＪＯＢを前工程に要求する。又、仕掛品積み出し後に
残存量が在庫基準点を下回った時も同様の処理を行う。

前工程のセルは、後工程からの要求を該当するＪＯＢに
変換し順に実行する。前工程のセルとトランスがこのよ
うに連携して動作する。

（３）押し引き混合型生産指示方式のシミュレーション押し引き混合型には、部分的に押し引き型、引き出し型
が混在しているもの、基本的にスケジューラ−から生産
指示をうけるが必要に応じて後工程からのカンパンによ
る生産指示も考慮しようとするもの等、様々な方式があ
る。押し引き混合型モデルを表現するには、第１３図の
ようにセルのＪＯＢ列とトランスの型を適宜組合せれば
良い。

スケジューラ−１３００からの生産指示は、セルのＪＯ
Ｂ列で表現され、後工程からの生産指示の伝搬機能は、
トランスの型（プル型）で表現される。これらは、各工
程で独立に定義できるので、基本生産計画をベースにし
てカンパンで微調整を行うＪＩＴ（ジャスト・イン・タ
イム）生産システムを忠実にモデル化できる。

なお、第１３図は、後で詳細に述べる第１４図の生産ラ
イン・モデルの一部と対応している。すなわち、セル１
２Ａが第１４図の工程１、セル１２Ｂが棚、セル１２Ｃ
が工程２、セル１２Ｄが工程３、セルＦが工程４に各々
対応する。

Ｆ−５，−一部シミュレーション実行部ＩＣは、第７図の事象処理ステ
ップ７１２において出力用データの処理も実行し、その
結果を、データ処理部ＩＥに出力する。シミュレーショ
ン実行中にイベント・トークンが表６、表７の評価項目
に該当する条件に出会った時、トークンにつながるオブ
ジェクト・フレーム更にはルート・フレームに書かれた
情報を参照して、表８に示すサンプリング方法で、後に
示す計算式を用いて統計演算を行う。

表６．性能評価データの評価項目統計解析を行う、推移時系列データとは、第１５図に示
すようにシミュレーション実行中に発生した、部品の入
出力に関する全ての事象が１発生した順に記録されてい
るもののことである。ここにはシミュレーション・モデ
ルに存在するあらゆるオブジェクト（セル、トランス、
オペレータ）が起こした入出力事象が混在して記録され
ているので、生産セルＡ、セルＢ、部品ｘ、ｙ、入出力
バッファーごとに事象を１５２．１５４．１５６・・・
と整理分類する。

本発明によれば、イベント・トークンが双方向リストや
ポインターで容易に関係するルート・フレーム、オブジ
ェクト・フレームを検出しその情報を用いることができ
るので、同時発生事象の詳細な項目の評価を迅速に得る
ことができる。

シミュレーション実行部が出力するデータには、性能評
価データと推移時系列データの二種類があり、データ処
理部ＩＥでこれらのデータの処理と表７．推移時系列デ
ータの評価項目表８．推移時系列データのサンプリング方法即ち、ｎ回
の独立なリプリケーションから得られたデータ（上述の
、機械の総稼働時間、搬送器具の搬入・搬出待ち時間、
累積生産量の推移時系列データなど）をＸｌ、・・・、
Ｘ１１とするとき、平均値等は次のようにして求められ
る。

データ処理部の統計解析の役割は二つある。ひとつは性
能評価データの統計解析処理であり、もうひとつは各セ
ルでの処理量、仕掛在庫量の推移時系列データの処理で
ある。

性能評価データおよび推移時系列データは、独立リブリ
ケーション法によって収集され、統計的に計算処理され
る。ここで得られる統計的な評価事項は、平均値、標準
偏差、最大・最小値および信頼区間である。これらの処
理は表９の計算式を用いて行われる。

表６の評価項目により、セル、トランス及びオペレータ
の稼働率に関するデータが得られる。

また１表７の評価項目により、部品の生産量に関するデ
ータが得られる。

これらの評価項目のデータは、疑似乱数の影響を平等に
扱うために数回の反復実験を経て、データ処理部によっ
て統計処理され、シミュレーション結果の数値レポート
として出力される。表１０の例は、シミュレーション時
間全体におけるセルの稼働状況に関するものである。縦
はセルの稼働状況に関する詳細な評価項目、横は統計量
である。

表１０．シミュレーション結果のレポート出力例表１１
の例は、シミュレーション時刻の推移に対して、セルの
部品の生産量の累積を表わしたものである。縦は６０シ
ミユレ一シヨン時刻毎における部品生産量の推移時系列
データ、横は、統計量である。

表１１．シミュレーション時刻と部品生産量の推移上記
評価項目に関する数値データは多量な有用な情報を含ん
でいるが、評価項目の種類が詳細になればなる程、それ
らの情報を効率的・効果的に把握する手段が欠かせない
ものとなる。そのために、図形表示の機能を有する外部
表示装置２を備えている。

この図形表示の機能は、上記のセル、トランス、オペレ
ータの稼働状況に関する評価項目（表６）、および部品
の生産量に関する評価項目（表７）のいずれのデータも
、表示することができる。第１６図の（Ａ）は、セルの
稼働状況に関する評価データを図形表示したもので、縦
軸はセル内に定義された機械のリスト、横軸は各機械の
稼働状況に関する各評価項目が、全シミュレーション時
間に対してどれだけの割合を占めたかを表している。

第１６図の（Ｂ）、（Ｃ）は、セルにおける部品の生産
量に関する評価データを図形表示したもので、縦軸は部
品の生産量を表わしく（Ｂ）では、生産量は累積値であ
り、（Ｃ）では区間値である）、横軸はシミュレーショ
ン時刻を表わしている。

（Ｄ）は、セルに付随したバッファーにおける部品の仕
掛在庫量に関する評価データを図形表示したもので、縦
軸は部品の仕掛り在庫量、横軸はシミュレーション時刻
を表わしている。

評価項目に関する数値データの図形表示をより、効果的
なものとするために１図形表示機能は、１つの画面に複
数個の図表を表示する機能を備えるのがよいにのようにシミュレーションのさまざまな評価項目を同時
に図形表示することができるので、ユーザーは、シミュ
レーション結果の持つ多義にわたる意味を直感的に把握
することができ、モデルの妥当性やシステムの特徴・問
題抽出等のための有効な参照データとして利用すること
ができる。

また、異なるモデルでのシミュレーションの解析結果を
同時に表示できるので、複数個の生産システム達の性能
の比較評価も容易かつ有効に行うことが可能である。

−り二ｊユＪｌ鰹本発明のシミュレーション・システムの実用性を検討す
るために、ある検査工程ラインを対象にシミュレーショ
ンを行った。第１４図に、その生産ラインの概略図を示
す。

この生産ラインは、工程１で最終組立て作業を終了した
後、工程２、工程３、工程４を経て最終的に工程５から
製品を出荷するものである。その途中、異常が検査され
たものを修復工程１、修復工程２に送り、再度試行する
。各工程には有限サイズのバッファーがあり、数十の機
械が配置されている。又、各工程のロット・サイズは、
設置機械の制約により各々の工程で独自に決められる。

このラインの特徴は次のとおりである。

（１）大規模システムである。

（２）多品種生産システムである。

（３）確率分岐とりワークがある。

各々の工程が検査工程であるため、検査結果の如何によ
り、次工程へのものの流れが確率的に分岐する。

（４）ブツシュ型／プル型の混在である。

第１３図で説明したような、ブツシュ／プル混在型であ
る。

（５）自動化工程と手作業工程が混在する。

（６）シフト制である。

自動化工程は１日２４時間稼働させるが、手作業工程は
原則として１日２シフトの１６時間稼働である。

シミュレーションの再現性を確認するために、このライ
ンを対象にシミュレーション・モデルを作成した。モデ
ルでは、工程１については、実データより出荷リストを
作成して、計画型のソースノードとして表現し、最終工
程は、リードタイム０の発注型の搬入ノードとして表現
した。各工程の処理作業時間、機械修復時間は、前述し
たシフト型指数分布に従うものとして、実データがらパ
ラメータの推定を行った０分岐確率は、過去のメンテン
ナンス・データより推定した。シミュレーションの時間
は２４時間であり、データ収集した作業日の品目は単品
種である。

第１７図に、最終工程における生産高の、１時間毎の累
積推定値のシミユレーション値とこのプロセスで実測さ
れている出荷実績値との比較を示す、シミユレーション
値は、５回の独立リプリヶーション・ランによるシミュ
レーション結果の平均値をプロットしたものである。こ
の図から、シミユレーション値がほぼ実績値を再現して
いるのがわかる。

Ｆ−８，の　　、以上説明した実施例によれば、次のような利点がある。

（１）同時発生事象を効率よく処理することにより、高
速な離散事象型シミュレーションが行える。

本発明のシミュレーション装置では、偶発的同時発生事
象は発生予定時刻をキーにして、意図的同時発生事象は
あらかじめ与えられた同時発生事象ルールのフレーム・
インデックスを用いて各々イベント・トークンで探索す
ることにより、離散型シミュレーション技術のネックと
なっている同時発生事象の計算処理を極めて効率的に行
なうことができる。また従来のシミュレーション言語で
は、同時発生事象の処理はもっばら言語のユーザーにま
かされていたので、モデルに合わせてひとつひとつ処理
アルゴリズムを記述しなければならず、モデルの作成に
多大な手間を要した。生産システムのシミュレーション
の場合、工程間バッファーの容量に制限があったり、引
き取り型生産指示のように前工程と後工程を同期とって
稼働させたりするために、コンピューター通信網等のシ
ミュレーションに比べて同時発生事象が非常に頻繁に起
こりやすい０本発明のシミュレーション手法は、この点
を解決するのに有効な手段であり、同時発生事象の処理
アルゴリズムの記述が非常に簡単に行なえる。

（２）シミュレーション・モデルの作成およびそのパラ
メータの指定が極めて簡単にできる。

モデルの記述要素としては、セル（生産系のノード、入
口・出口のノード）、搬送系およびオペレータの三つに
大別され、工場内の具体的なものに対応している。本発
明のシミュレーション・モデル記述形式は、各記述要素
を表形式として表現するもので、多くの場合、記述項目
とその内容が１対１に対応しており、記述が容易な方法
である。

各記述要素には、機械、バッファー、段取り情報等の工
程中に設置された装置だけでなく、日程生産計画、発注
方式、生産指示方式などの工程のオペレーションに関す
る工程構成要素についても記述型が用意されている。こ
れによって、より詳細かつ忠実な現実の生産システムの
モデル化が可能になる。記述は目的に応じて詳細度を増
すことができる一方、特に指定された項目については自
動的にデフォルト値が設定されるようになっており、モ
デルが多少粗くなっても早く結果を得たい、という要求
にも答えることができるようになっている。Ｉｆ略した
モデルをより詳細にするときは、下位レベルのフレーム
ごとに変更を行えばよいので、簡便である。また、シミ
ュレーション・ノ（ラメータとモデル作成を独立させで
あるので、ランの条件だけを変えてシミュレーションを
実行するような時（システムの設計前の評価等）にも、
迅速に対応できる。

（３）生産指示方式・発注方式がモデルとして簡単に表
現でき、かつそのシミュレーションを実行ができる。

シミュレーション・モデルを記述するための記述要素は
、工程中の装置に関するものの他に、工程のオペレーシ
ョンに関するものがある。それは、生産セルのＪＯＢシ
ーケンスおよび優先順位、トランスのブツシュ型および
プル型、搬入セル、および搬出セルの搬入・搬出方式で
あるが、標準のモデル記述用語として備えであるので、
生産指示方式・発注方式をモデル中に取り組むことは極
めて容易である。

（４）詳細かつ精確な出力データ解析が行える。

機械などのシステム資源や、搬送器具などのシステム資
源の評価において、定型化され、双方向リストやポイン
タを有するフレーム群（ルート・フレーム、親フレーム
、子フレーム）を利用してデータを処理するので評価項
目が詳細でかつ処理も速い。また、これらのデータは、
疑似乱数の影響を平等に扱うために数回の反復計算を経
て統計的推定値に変換されるので、精密性が高い。

（５）シミュレーション出力データのわかりやすい図形
表示が得られる。

定型化され、双方向リストやポインタを有するフレーム
群を利用してデータを処理しているのでシミュレーショ
ンのさまざまな評価項目を同時に図形表示することがで
きる。従ってユーザーは、シミュレーション結果の持つ
多義にわたる意味を直感的に把握することができ、モデ
ルの妥当性やシステムの特徴・問題抽出等のための有効
な参照データとして利用することができる。

−り二Ｊ−」引１豊以上、生産工程システムを例にしたシミュレーション方
法を説明したが、本発明は自動倉庫システム、物流シス
テム、電車や飛行機を対象にした交通システム等にも適
用できる。

例えば物流システムでは、倉庫、工場、店舗等がセルに
該当し、トラックがトランス、運転手や作業員がオペレ
ータに該当する。ある店舗のストックが一定時以下にな
ると、同時発生事象として、倉庫や工場に対して物品の
補充のための一連のイベントが引起こされる。自動倉庫
システムでは、倉庫がセル、搬送具やロボットがトラン
ス、作業員がオペレータに該当する。ある倉庫が一杯に
なれば、同時発生事象として、他の空の倉庫に積み込む
ためのイベントが引起こされる。

空港管理システムでは、飛行機や滑走路がセル、送迎バ
ス等の運輸手段がトランス、運転手や作業員がオペレー
タに該当し、飛行機の離発着に伴い同時発生事象として
、トランスやオペレータに一連のイベントが引起こされ
る。

このほか、銀行の還流式ＡＴＭの群管理、マネジメント
ゲーム等、離散事象を対象とする分野に広く適用できる
。

また、本発明のシミュレーション・モデリング構造は、
離散事象型のシミュレーションに限らず。

複雑なシステムのシミュレーションを行う際のモデル化
に広く利用できる。

Ｇ、効果本発明によれば、同時発生事象の処理アルゴリズムの記
述が容易であり、しかも同時発生事象を効率よく処理す
ることにより高速なシミュレーションを行うことができ
る。

また、複雑なシステムであっても、シミュレーション・
モデルの作成が極めて簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例になるシミュレーション装置の
概要を示す図である。第２図は本発明におけるモデリン
グ・ディスクリブタ−である、セル、トランスおよびオ
ペレータの相互関係を示す図である。第３図は、第２図
のセル、トランスおよびオペレータの各々の詳細を示す
図である。第４図は、第１図のシミュレーション装置の
詳細を示す図である。第５図は、第４図の装置で使用さ
れるイベント・トークンの一例を示す図である。第６図は、同時発生事象を説明するための図である。第
７図は第４図の事象処理プロセッサの処理アルゴリズム
を示す図である。第８図は、第７図で事象処理を実行す
るために用いられる。生産セルの動作、第９図は同じく
押し出し型トランスの動作、第１０図は引き取り型トラ
ンスの動作を各々説明する図である。第１１図は、同じ
く、押し出し型生産指示方式のモデリング、第１２図は
引き取り型生産指示方式のモデリング、第１３図は押し
呂し混合型のモデリングを各々示す図である。第１４図は本発明のシミュレーションを適用した対象の
生産ラインの概略図、第１５図は第４図の装置のデータ
処理部の詳細を示す図である。第１６１！！は、外部表
示装置の表示例を示す図である。第１７図は第１４図の生産ラインに適用したシミュレー
ションの結果として、時間経過に対する生産高の関係を
示す図である。符号の説明ＩＡ・・・モデリング・パラメータ設定部、ＩＢ・・・
内部記憶部、ＩＣ・・・シミュレーション実行部、１２
・・・セル、１４・・・トランス、１６・・・オペレー
タ。３０・・・イベント・トークン、４ｏ・・・イベント・
トークン・テーブル、４２・・・同時発生事象ルール集
。５０・・・事象処理プロセッサ。５２．・・・事象発生
探査製値、５４・・・事象処理スタック、５６・・・事
象処理製値、５８・・・同時発生事象探査製値。出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション代理人　　弁理士　　頓　　宮　　孝　　−（外１名）Ｓ、／

Claims

【特許請求の範囲】

（１）相互作用する複数のフレームを有し、上記フレー
ムの１つに発生する事象が上記他のフレームに対して影
響を及ぼす連鎖が存在するシステムの挙動をシミュレー
ションする方法に於て、上記フレームの１つに於けるシ
ミュレーション時刻に於て発生が予定されている事象を
シミュレーションし、次に上記シミュレーションすべき事象と意図的連鎖を有する
事象に限定されたシミュレーションを行うことを特長と
するシミュレーション方法。
（２）システムで処理すべき事象に関する情報をオブジ
ェクト・フレームに記述しシミュレーションの条件及び
時刻に関する情報をルート・フレームに記述することに
よりシステムのモデリングを行い、上記事象の発生予定時刻を参照しつつ上記ルート・フレ
ームで規定された時刻において事象を起こすオブジェク
トを探索し、該オブジェクトの処理を実行する第一のス
テップと、同時発生事象ルールを参照して、上記探索さ
れたオブジェクトと同時に発生する事象をリストアップ
し、該事象を起こすオブジェクトの処理を実行する第二
のステップと、第一のステップで探索された全オブジェクトについて上
記両ステップの処理が終了したとき、上記ルート・フレ
ームの時刻を更新し、上記第一、第二のステップを繰り
返し実行することを特長とするシミュレーション方法。
（３）システムの事象に関する情報を記述したオブジェ
クト・フレームと、上記オブジェクト・フレームのリス
トを指すポインター群を有しシミュレーションの条件及
び時刻に関する情報を含むルート・フレームと、上記オ
ブジェクト・フレームと双方向リスト・ポインタで連結
された複数のイベント・トークンとによってシステムの
モデリングを行い、上記事象の発生予定時刻を順に参照して、上記ルート・
フレームで規定された時刻において事象を起こすオブジ
ェクトを探索し、該オブジェクトの処理を実行する第一
のステップと、上記イベント・トークンを用い、同時発生事象ルールを
参照して、上記探索されたオブジェクトと同時に発生す
る事象をリストアップし、該事象を起こすオブジェクト
の処理を実行する第二のステップと、第一のステップで探索された全オブジェクトについて上
記両ステップの処理が終了したとき、上記ルート・フレ
ームの時刻を更新し、上記第一、第二のステップを繰返
し実行することを特長とするシミュレーション方法。
（４）システムの処理事象に関する情報を記述したオブ
ジェクト・フレームと、上記オブジェクト・フレームの
リストを指すポインター群を有しシミュレーションの条
件及び時刻に関する情報を含むルート・フレームと、上
記オブジェクト・フレームと双方向リスト・ポインタで
連結された複数のイベント・トークンとを備えてなるシ
ミュレーション用モデリング構造。
（５）システムの処理事象に関する情報を記述したオブ
ジェクト・フレームと、上記オブジェクト・フレームの
リストを指すポインター群を有しシミュレーションの条
件及び時刻に関する情報を含むルート・フレームと、上
記オブジェクト・フレームと双方向リスト・ポインタで
連結された複数のイベント・トークンと、上記イベント
・トークンを格納するタイム・イベント・テーブルとを
備えてなるシミュレーション用モデリング構造。
（６）システムのモデリング構造として、ネット・ワー
ク間のノードを表現する複数のセル、各セル間を連結す
る搬送系を表現するトランス及び作業者を表現するオペ
レータを有するオブジェクト・フレームと、上記オブジェクト・フレームのリストを指すポインター
群を有しシミュレーションの条件及び時刻に関する情報
を含むルート・フレームとを備えてなるシミュレーショ
ン用モデリング構造。
（７）システムのモデリング構造として、ネット・ワー
ク間のノードを表現する複数のセル、各セル間を連結す
る搬送系を表現するトランス及び作業者を表現するオペ
レータを有するオブジェクト・フレームと、上記オブジェクト・フレームのリストを指すポインター
群を有しシミュレーションの条件及び時刻に関する情報
を含むルート・フレームとを備え、更に、上記セルとト
ランスの相互関係として、押し出し型及び引取り型を規
定する記述方式を備えてなるシミュレーション用モデリ
ング構造。
（８）システムのモデリング構造として、ネット・ワー
ク間のノードを表現する複数のセル、各セル間を連結す
る搬送系を表現するトランス及び作業者を表現するオペ
レータを有するオブジェクト・フレームと、上記オブジェクト・フレームのリストを指すポインター
群を有しシミュレーションの条件及び時刻に関する情報
を含むルート・フレームとを備え、上記セルが生産セル
、搬入セル、搬出セルの記述方式を備え、更に、上記セ
ルとトランスの相互関係として、押し出し型及び引取り
型を規定する記述方式を備えてなる生産方式シミュレー
ション用モデリング構造。
（９）システムのモデリング構造として、ネット・ワー
ク間のノードを表現する複数のセル、各セル間を連結す
る搬送系を表現するトランス及び作業者を表現するオペ
レータを有するオブジェクト・フレームと、上記オブジェクト・フレームのリストを指すポインター
群を有しシミュレーションの条件及び時刻に関する情報
を含むルート・フレームとを備え、上記セルが倉庫セル
、搬入セル、搬出セルの記述方式を備えてなる輸送方式
シミュレーション用モデリング構造。
（１０）システムの事象に関する情報を記述したオブジ
ェクト・フレームと、上記オブジェクト・フレームのリ
ストを指すポインター群を有しシミュレーションの条件
及び時刻に関する情報を含むルート・フレームと、上記オブジェクト・フレームと双方向リスト・ポインタ
で連結された複数のイベント・トークンと、上記イベント・トークンを格納するタイム・イベント・
テーブルと、上記イベント・トークンの事象発生予定時刻を順に参照
して最も近い将来に事象を起こすオブジェクトを探索し
、該オブジェクトに対応するイベント・トークンを・ト
ークン・スタックに積むスタック・ジェネレータと、同時発生事象ルールを参照して、上記探索したイベント
・トークンと同時に発生する事象をリスト・アップし、
対応するイベント・トークンを上記トークン・スタック
に積む手段と、上記トークン・スタックに積まれたイベント・トークン
に対応するオブジェクトの処理を実行する手段とを備え
てなるシミュレーション装置。
（１１）システムの事象に関する情報を記述したオブジ
ェクト・フレームと、上記オブジェクト・フレームのリストを指すポインター
群を有しシミュレーションの条件及び時刻に関する情報
を含むルート・フレームと、上記オブジェクト・フレー
ムと双方向リスト・ポインタで連結された複数のイベン
ト・トークンと、上記イベント・トークンを格納するタイム・イベント・
テーブルと、上記イベント・トークンの事象発生予定時刻を順に参照
して最も近い将来に事象を起こすオブジェクトを探索し
、該オブジェクトに対応するイベント・トークンをトー
クン・スタックに積むスタック、ジェネレータと、上記トークン・スタックに積まれたイベント・トークン
に対応するオブジェクトの処理を実行する手段と、ある事象がシステムの状態により実行できないとき上記
イベント・トークンに待ち状態のマークを付し該マーク
されたイベント・トークンについて同時発生事象ルール
を参照して同時に発生する事象をリスト・アップし、対
応するイベント・トークンを上記トークン・スタックに
積む手段とを備えてなるシミュレーション装置。
（１２）システムの事象に関する情報を記述したフレー
ムと、上記フレームと双方向リスト・ポインタで連結された複
数のイベント・トークンと、上記イベント・トークンを格納するタイム・イベント・
テーブルと、上記イベント・トークンの事象発生予定時
刻を順に参照して最も近い将来に事象に起こすオブジェ
クトを探索し、該オブジェクトに対応するイベント・ト
ークンをトークン・スタックに積むスタック・ジェネレ
ータと、同時発生事象ルールを参照し、上記探索したイ
ベント・トークンと同時に発生する事象をリスト・アッ
プし、対応するイベント・トークンを上記トークン・ス
タックに積む手段と、上記トークン・スタックに積まれたイベント・トークン
に対応するオブジェクトの処理を実行する手段とを備え
てなるシミュレーション装置。
（１３）システム内のオブジェクトの事象に関する情報
を記述したフレームと、上記フレームと双方向リスト・
ポインタで連結された複数のイベント・トークンと、上
記イベント・トークンを格納するタイム・イベント・テ
ーブルとを有する記憶手段と、あるオブジェクトが、事象を発生したとき、該オブジェ
クトに対応するイベント・トークンの持つ双方向リスト
・ポインタをたどって該オブジェクトの処理内容を予め
与えられた評価項目毎に記録し、該処理内容に統計的処
理を行って表示手段に出力する手段とを備えてなるシミ
ュレーション装置。
（１４）システム内のオブジェクトの事象に関する情報
を記述したフレームと、上記フレームと双方向リスト・
ポインタで連結された複数のイベント・トークンと、上
記イベント・トークンを格納するタイム・イベント・テ
ーブルとを有する記憶手段と、あるオブジェクトが、特定のデータの更新を伴う事象を
発生したとき、該オブジェクトに対応するイベント・ト
ークンの持つ双方向リストをたどって該オブジェクトの
特定のデータを利用して該データに統計的処理を行うデ
ータ処理手段と、上記データ処理手段の出力を表示する
表示手段とを備えてなるシミュレーション装置。
（１５）システムの事象に関する情報を記述したオブジ
ェクト・フレームと、上記オブジェクト・フレームのリ
ストを指すポインター群を有しシミュレーションの条件
及び時刻に関する情報を含むルート・フレームと、上記オブジェクト・フレームと双方向リストで連結され
た複数のイベント・トークンと、上記イベント・トーク
ンを格納するタイム・イベント・テーブルと、該イベント・トークンの事象発生予定時刻を順に参照し
て最も近い将来に事象を起こすオブジェクトを探索し、
該オブジェクトに対応するイベント・トークンをトーク
ン・スタックに積むスタックジェネレータと、上記トークン・スタックに積まれたイベント・トークン
に対応するオブジェクトの処理を実行する手段と、ある事象がシステムの状態により実行できないとき上記
イベント・トークンに待ち状態のマークを付し該マーク
されたイベント・トークンについて同時発生事象ルール
を参照して同時に発生する事象をリスト・アップし、対
応するイベント・トークンを上記トークン・スタックに
積む手段と、あるオブジェクトが、事象を発生したとき
、該オブジェクトに対応するイベント・トークンの持つ
双方向リストをたどって該オブジェクトの処理内容を予
め与えられた評価項目毎に記録し、該処理内容に統計的
処理を行って表示手段に出力する手段とを備えてなるシ
ミュレーション装置。