JPH08241115A - 自動化工場バッチ編成装置およびバッチ編成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】最適に稼働率を向上させるバッチ編成を行う自
動化工場バッチ編成装置を提供すること。 【構成】自動化バッチ編成装置４は、複数バッチ処理設
備に仕掛かるべき次仕掛りロットのバッチ編成を判断す
る場合、フルバッチを構成しない場合に、近々到着予定
のロットを含めて判断する。ロットは遅れがなければ時
間的余裕を残して到着することから、単純に極力空き時
間を少なくするだけではなく、フルバッチとなる確率を
高めたバッチ編成を行う。通常ロットの流れはほぼ連続
的であることから、一時的にこのわずかな待ち時間が設
備の空き時間となっても、フルバッチで設備を稼働する
方が、少ないロットによってバッチ処理が１回増加する
よりも効率が良い。これを次仕掛りロットのうち最遅着
手時刻の最も早い時刻まで、到着予定のロットを待つこ
とで実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動化を目指した大規
模ジョブショップ工場等で使用されている自動化工場バ
ッチ編成装置に関し、特に、設備の効率良い稼働を目指
した自動化ジョブショップ工場の自動化工場バッチ編成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ジョブショップ工場における設備は高価
であり、稼働率を向上させるだけでなく、バッチ処理も
なるべくフル稼働させることが効率よくさせることでも
あるため、設備の空き時間を極力少なくすること、フル
バッチにすることが肝要である。従来、大規模ジョブシ
ョップ自動化工場等で使用されている自動化工場バッチ
編成装置に関するものとして、例えば、特開平5-61879
号公報などに記載されたものがある。この文献では、各
製品の各工程における待ち状態を含む進捗状況を常時監
視し、製造優先順位の突発的な変更に対応して待ち状態
の順位を自動的に取り替えることにより、製造優先順位
を自動的に変更可能とする技術を開示しているものであ
り、いわゆる差し立て方式（ディスパッチング）による
仕掛ロット決定に関するものである。このほかにも特開
平5-73574 号公報、特開平4-13548号公報など多数示さ
れている。

【０００３】それで到着していないロットまでも考慮す
る技術を採用した例として、特開平4-270459号公報があ
るが、これはロットの到着した時刻の統計をとって、過
去の到着時刻の実績を基に係数化処理している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし先のディスパッ
チングの場合の技術はすべて、各工程または各設備の前
に仕掛り可能な在庫の存在を前提としており、この仕掛
り可能な在庫のコントロールまでは意図していない。

【０００５】あるいは未到着ロットを待つ技術の場合に
は、稼働効率からすると、ある設備において、いつ来る
か判らない次のロットを到着するまで待つことが考えら
れるが、しかしながら、何時まで待てばよいかは定める
ことができない。将来のロット到着が過去と一致すると
は限らず、そのヒット率は必ずしも高いとは言えない。
それは予測が不可能であるとともに、最大限の待ち時間
が決められない状況にあるためである。それはジョブシ
ョップ工場の高価な設備の稼働率を下げることになり、
効率が低下するという問題がある。

【０００６】従って本発明の目的は、ジョブショップ工
場のスケジューリングにおいて、複数ロットを同時に処
理できる設備、すなわちバッチ処理設備に対して次仕掛
りロットを考慮する場合に、最適に稼働率を向上させる
バッチ編成を行う自動化工場バッチ編成装置を提供する
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の構成は、各設備の正味の加工時間の総計であ
る正味リードタイムを基にして、納期までの残り稼働時
間を含めて算出した計画リードタイムで、ジョブショッ
プ工場全体の製品ロットの最適流動を算出するマスター
スケジュール装置と、各設備ごとに到着済みのロットに
対して次仕掛りロットをディスパッチングするリアルタ
イムスケジュール装置とを有する自動化工場のスケジュ
ーリングシステムにおいて、複数のロットを同時に処理
する複数バッチ処理設備に対して前記リアルタイムスケ
ジュール装置がバッチ編成を実施する際にフルバッチを
構成しない場合、前記マスタースケジュール装置におけ
る未到着ロットの到着予定時刻の情報を参照して、前記
次仕掛りロットのうち最遅着手時刻の最も早い時刻ま
で、前記到着予定のロットを待つ手段を有することであ
る。

【０００８】本発明はまた、バッチ編成方法の発明の構
成として、各設備の正味の加工時間の総計である正味リ
ードタイムを基にして、納期までの残り稼働時間を含め
て算出した計画リードタイムで、ジョブショップ工場全
体の製品ロットの最適流動をマスタースケジュール装置
で算出し、流動イレギュラ対応して各設備ごとに到着済
みのロットに対して次仕掛りロットをリアルタイムスケ
ジュール装置でディスパッチングし、かつ、複数のロッ
トを同時に処理する複数バッチ処理設備がフルバッチを
構成しない時に、未到着のロットのマスタースケジュー
ル上の到着予定時間を参照して、前記次仕掛りロットの
内の最遅着手時刻の最も早い時刻までに到着予定のロッ
トが存在する場合に、最大限、最遅着手時刻まで待って
バッチ処理を開始することを特徴としている。

【０００９】

【作用】自動化工場バッチ編成装置は、複数のロットを
同時に処理する複数バッチ処理設備に仕掛かるべき仕掛
り在庫ロット（次仕掛りロット）のバッチ編成を判断す
る場合に、在庫ロットがフルバッチを構成しない場合、
在庫しているロット分だけでなく、近々到着予定のロッ
トを含めて判断する。そのようなロットはもともと余裕
時間を含めて予定を立てているため、予定通り到着すれ
ば時間的余裕を残すことから、単純に極力空き時間を少
なくするだけではなく、待ち時間を作ってでもフルバッ
チとなる確率を高めたバッチ編成を行う。これは到着が
真近なロットが存在する場合に有効であり、通常ロット
の流れは断続的にほぼつながっていることから、一時的
にこのわずかな待ち時間が設備の空き時間となっても、
フルバッチで設備を稼働する方が、少ないロットによっ
てバッチ処理が１回増加するよりも効率が良いため、そ
のような選択を実施する。この処理が前記次仕掛りロッ
トのうち最大限、最遅着手時刻の最も早い時刻まで、前
記到着予定のロットを待つことで実現する。請求項２の
方法によって、前述のような稼働率を向上させる段取り
を自動化工場バッチ編成装置で構築し実行する。

【発明の効果】このように複数のロットを同時に処理す
る複数バッチ処理設備において、仕掛り在庫ロットがフ
ルバッチを構成しない場合、同じ個数だけの製品を製造
するために一回でも稼働回数が少なくて済むようにする
ことが望ましいことから、本発明の自動化バッチ編成装
置を含んだ構成によって、従来では単純に待ち時間のみ
に着目して待ち時間を短くすることしか判断しなかった
ために同じ個数だけの製品を製造するのに１バッチ工程
分だけ増やして結果的に効率を低下させていたことが、
本発明によってバッチ回数を極力増大させることなく設
備の稼働をフルバッチとする確率を高め、従ってトータ
ル的に稼働率を向上させる効果がある。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。 （構成）図１は、本発明の構成を示すブロック図で、ジ
ョブショップ工場におけるスケジューリングシステム１
は、工場全体のスケジュールを構築するマスタースケジ
ュール装置２、およびリアルタイムディスパッチングに
よって在庫ロットの最適順序を決定するリアルタイムス
ケジュール装置３から成り、このリアルタイムスケジュ
ール装置３の一部に、複数のロットを同時に処理する複
数バッチ処理設備に対して、バッチ編成を実施する際
に、フルバッチを構成しない場合にロットの投入計画を
未到着のロットを考慮して構築する自動化工場バッチ編
成装置４から成っている。

【００１１】スケジューリングシステム１には、図示し
ないが、各工程で使われる設備に関する各種設備レシピ
（条件）などの原単位や、工程フローなどの基礎情報を
はじめ、生産計画、進捗情報データなど工程稼働・工程
管理に必要なデータなどが揃えられている。

【００１２】図２は、本発明の特徴である自動化工場バ
ッチ編成装置４によって実施されるバッチ処理の働きを
説明する図である。工程Ｂは設備βでかつ４ロットバッ
チ処理を実施できる加工装置である。

【００１３】また図３は、設備レシピ原単位に登録され
た設備ごとの処理時間および搬送時間を正味の加工時間
とするときに、生産計画においては、設備異常等の流動
イレギュラに対応するために、まだ製品(ロット) が投入さ
れておらず、これから製品を投入しようとする場合と、
既に製品が投入されている場合とにおいて、次のように
設定される。すなわち前者の場合は、工場を出荷する時
期（納期もしくは入庫）から見た製品投入時間を、正味
の加工時間にロットの各工程の余裕時間を加えて決定す
る。また後者においては、工場を出荷する時期から見た
各工程の時間設定を、残りの稼働時間から所定のルール
で算出した残り余裕時間でもって決定する。これらの生
産計画はマスタースケジュール装置２において決定され
る。

【００１４】ここでは、投入前の製品は、納期までの稼
働時間を正味の加工時間の所定数倍にとり、その内の各
工程にかける作業割り付け可能時間を、各工程の前記所
定数倍とする。また、既に投入中の製品は、ロットの残
り余裕時間、つまり現在時刻から納期までの時間を正味
リードタイムの各工程の時間比率で配分する。以上の説
明を図３を用いて説明すると、例えば工程Ｂは正味加工
時間の時間ｂよりも長い期間Ｂ’の間に実施されるよう
にマスタースケジュール上で割り付けられる。このよう
に、作業割り付け可能時間に融通性をもたせるようにし
ている。

【００１５】この融通性についてもう少し詳しく説明す
ると、上述したように、工程の設備が故障してロットの
流れがストップしてしまうことのイレギュラーに対応す
ることと、通常、工場の製造では多数の製品のロットが
流れており、特にジョブショップ工場においては、１ロ
ットで設備を専有することはあり得ず、他のロットと共
に設備を共有し、バッチ処理する必要があるためであ
る。また、優先順位の低いロットはそれぞれの空き時間
に順次割り付けられるようにして、納期を考慮した作業
の効率化が図られるものである。

【００１６】そこで、マスタースケジュール装置２で扱
うロット到着時刻を参照して、複数バッチ処理の待ち時
間をリアルタイムスケジュール装置３で、各設備ごとに
決定していくことで、適切な設備の稼働が実施できる。
この場合、図３に示すような二重化されたリードタイム
を用いると、今回の到着予定のロットを待つという構成
が実現できる。図３は、各設備の正味の加工時間の総計
である正味リードタイム（リードタイム１）と、その正
味リードタイムを一定倍数して、ロットの余裕時間を含
めた計画リードタイム（リードタイム２）の概念図であ
る。計画リードタイムは、正味リードタイムのそれぞれ
の工程の割合をそのままにして時間的に余裕を持たせて
いる。そして、マスタースケジュール装置１では、この
計画リードタイムで工場全体のスケジュールを構築し、
リアルタイムスケジュール装置２で正味リードタイムを
用いてそれぞれの設備の稼働を扱う。

【００１７】例えば工程Ｂは、正味加工時間をｂとする
とき、計画リードタイムにおいてはＢ’の期間うち正味
加工時間ｂが入るだけの時点まで処理の実施に余裕をも
つ。これは図３のの時間帯からの時間帯のうちで実
施すればよいということである。具体的には図３の〜
にあたる工程Ｂの長さｂ（正味加工時間）がマスター
スケジュールの計画リードタイムのＢ’の間のいずれか
に設定される。その際の先頭時刻が最遅着手時刻とな
る。すなわち、この時刻以上遅れると後工程に遅れが生
じるなど納期にまで影響を及ぼす恐れが発生する。

【００１８】そこで図２において、工程Ｂでのこの設備
βに、ロット102,105,106 がこの工程Ｂの仕掛り前在庫
となっていて、現在時刻ではロット100,101,103,104 が
処理が済んだ所となっている。ここで、次の処理を実施
する際に、既到着で仕掛り前在庫となっているロットが
102,105,106 の３ロットであるが、ロット102 はもとも
と処理済みのロット101,103,104 などと同じバッチ処理
で処理されるべきであったものが、なんらかの理由で到
着が遅れ、現時点では他のロット105,106 と共にもう一
つのロット107 が到着するのを自動化工場バッチ編成装
置４の指示によって待っている。待っている理由は、こ
の工程の処理として４ロット一度に処理した方が３ロッ
トで実施するよりも稼働率がよいためで、そのために仕
掛り在庫が４ロットになるのを待っている。

【００１９】しかし、ロット107 は何時到着するのかは
定かではない。というのも、前工程の設備機器の調子が
不調になったかもしれず、到着予定はマスタースケジュ
ール装置２のスケジュール結果で工程Ｂの仕掛期間内の
いずれかで定まっているものの、実際に到着する時刻は
未来のことなので決定できないからである。それではい
つまで待つのかということに対しては、既到着のロット
の処理も進める必要があることから以下のように設定さ
れる。

【００２０】図２の各仕掛期間に示したように、仕掛り
予定の４つのロットの中で、ロット102 はスケジュール
結果からは本来9:30に工程Ｂに仕掛かるべく予定されて
いたが（図３のもしくは）、その時刻に到着が間に
合わず、その時間を過ぎた9:45の現在時刻で次の処理を
待っている状態にある。そこで、最も早い最遅着手時刻
となっているロット102 の最遅着手時刻の10:00 （図３
のに相当）までロット102 の仕掛開始時刻をずらした
としても、納期が遅れるという問題は発生しない。ロッ
ト107 は9:45の時点でまだ未到着であるが、マスタース
ケジュール上では9:50までに到着する予定であることか
ら（図２の太い矢印が予定着手時間）、ロット102 の最
遅着手時刻10:00 よりも前に到着するはずである。

【００２１】ロットの到着予定は、当然ながらマスター
スケジュールで最遅着手時刻よりも早く到着するよう決
められている。それが9:50という時刻である。従ってロ
ット102 の最遅着手時刻10:00 よりも前に到着すること
は、この二つの時刻を比較することで前もって判定でき
る。従って、時刻9:50までロット107 の到着を待てば、
ロット107 と一緒にバッチ処理を実施することが9:45の
時点で判定できる。すなわち、図２に示した現時刻9:45
から次のロット群の仕掛り開始予定時刻9:50まで待つこ
とが決定される。そしてロット107 がその時刻までに到
着すれば、到着した時点で直ちにバッチ処理にはいる。

【００２２】しかしロット107 の到着を待って、ロット
102 の最遅着手時刻までの最大待ち時間だけバッチ処理
を待つとすると、今度はロット102 の後工程がすべて切
羽詰まったスケジュールとなってしまうことから、フル
バッチ処理が実現しなくとも、9:50になった時点でロッ
ト107 が未到着でもパッチ処理を開始することの方が工
程全体から見て稼働率を向上させる。従って、最大待ち
時間までロット107 の到着を待つことはしない。たとえ
ロット107 が9:52に到着したとしても、その時点で結果
として、もう少し待てばフルバッチ処理が可能であった
ことが判るだけで、9:50の時点でロット107 が到着して
いなければ、あとどれぐらい待てば到着するのかは全く
不明であるからである。また当然ロット102 の最遅着手
時刻より遅らせると後工程へ影響を及ぼし、納期にも支
障をきたす恐れが大きい。

【００２３】それで9:50より遅れて到着したロット107
の処理実施は、この３ロットの処理が終わった後とな
り、図２で示した仕掛期間から遅れることになる。従っ
てこの遅れはその後、各スケジュール装置で調節され
る。実際には、次工程の余裕時間に吸収させる。なお、
ロット107 やその他のロットの到着予定が最初から10:0
0以降となっている時は、待つことは無駄であることが
判るので、現在時刻の9:45に直ちに３ロットでバッチ処
理を行う。ただし、最大限、図２の最大待ち時間だけ待
つことが可能、ということは、次の仕掛開始時刻が9:50
ではなく、9:59であったとした時、それでも9:59までは
待つことができる、という意味である。

【００２４】つまり、図２の実施例のロット102 の場合
は、マスタースケジュールではの時間帯にスケジュー
ルされたが、何らかの理由で遅れ、ロット101 〜104 と
同時にバッチ処理されなかった（即ち、ロット100 の最
遅着手時刻に間に合わなかった）。よって、ロット102
はマスタースケジュール通りの予定時刻には処理できな
かった。それで次の処理を実施する場合にフルバッチ処
理をしたいけれども、何時までもロット107 を待ちつづ
けるわけにはいかず、工程Ｂでマスタースケジュール上
の割り付け可能な範囲で最大限遅らせてもよい時間、即
ちの仕掛時間が最遅着手時刻を参考にして、待つ時間
を決定する。すなわち、ロット107 のマスタースケジュ
ール上の到着予定時間がロット102 の最遅着手時刻より
早いのなら、ロット107 を待つことによりフルバッチを
構成した方が遅れの問題を極小化して稼働率の向上も図
れる。

【００２５】なお、実際にはこのような仕掛時間のズレ
は起こりにくい。というのも最大待ち時間以後に到着す
る場合は、ロット107 の仕掛期間を越えて処理が成され
ることになるため、後工程の遅れが発生するスケジュー
ルとなってしまうから、初めからこのような無理は、故
障が生じない限り発生しないためである。

【００２６】以上のように、本発明の特徴である自動化
工場バッチ編成装置によって、複数ロット処理の設備に
対して、適切なバッチ処理を実施できて稼働率を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を含むジョブショップ工場のスケジュー
リングシステムのブロック構成図。

【図２】複数ロットを処理する工程Ｂ（４ロットバッ
チ）における自動化工場バッチ編成装置の働きの説明
図。

【図３】正味リードタイムと計画リードタイムの概念
図。

【符号の説明】

１ スケジューリングシステム ２ マスタースケジュール装置 ３ リアルタイムスケジュール装置 ４ 自動化工場バッチ編成装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各設備の正味の加工時間の総計である正味
   リードタイムを基にして、納期までの残り稼働時間を含
   めて算出した計画リードタイムで、ジョブショップ工場
   全体の製品ロットの最適流動を算出するマスタースケジ
   ュール装置と、各設備ごとに到着済みのロットに対して
   次仕掛りロットをディスパッチングするリアルタイムス
   ケジュール装置とを有する自動化工場のスケジューリン
   グシステムにおいて、 複数のロットを同時に処理する複数バッチ処理設備に対
   して前記リアルタイムスケジュール装置がバッチ編成を
   実施する際にフルバッチを構成しない場合、前記マスタ
   ースケジュール装置における未到着ロットの到着予定時
   刻の情報を参照して、前記次仕掛りロットのうち最遅着
   手時刻の最も早い時刻まで、前記到着予定のロットを待
   つ手段を有することを特徴とする自動化工場バッチ編成
   装置。
2. 【請求項２】各設備の正味の加工時間の総計である正味
   リードタイムを基にして、納期までの残り稼働時間を含
   めて算出した計画リードタイムで、ジョブショップ工場
   全体の製品ロットの最適流動をマスタースケジュール装
   置で算出し、流動イレギュラ対応して各設備ごとに到着
   済みのロットに対して次仕掛りロットをリアルタイムス
   ケジュール装置でディスパッチングし、 かつ、複数のロットを同時に処理する複数バッチ処理設
   備がフルバッチを構成しない時に、未到着のロットのマ
   スタースケジュール上の到着予定時間を参照して、前記
   次仕掛りロットの内の最遅着手時刻の最も早い時刻まで
   に到着予定のロットが存在する場合に、最大限、最遅着
   手時刻まで待ってバッチ処理を開始することを特徴とす
   るバッチ編成方法。