JPH09282375A - 作業計画作成方法及び作業計画作成システム - Google Patents

作業計画作成方法及び作業計画作成システム

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JPH09282375A
JPH09282375A JP9447496A JP9447496A JPH09282375A JP H09282375 A JPH09282375 A JP H09282375A JP 9447496 A JP9447496 A JP 9447496A JP 9447496 A JP9447496 A JP 9447496A JP H09282375 A JPH09282375 A JP H09282375A
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JP
Japan
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line
work
product
manufacturing
schedule
Prior art date
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Pending
Application number
JP9447496A
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English (en)
Inventor
Kentaro Yamada
賢太郎 山田
Masaru Nishida
大 西田
Mitsushige Seike
光重 清家
Taichi Imai
太一 今井
Kazuhiro Kumamoto
和浩 熊本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
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    • Y02P90/30Computing systems specially adapted for manufacturing

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  • General Factory Administration (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の製造ラインに対する作業計画を負荷バ
ランスが均等で稼働率が高くなるように作成し得る作業
計画作成方法及びその実施に使用する作業計画作成シス
テムを提供する。 【解決手段】 負荷量算出部33は製品の製造に要する共
通リソースの負荷量を算出する。割当決定部34は候補解
を生成し、また、指標zi 及びペナルティー係数pk j
を算出する。そして、割当決定部34は制約条件関数を満
たしつつ、目的関数を最小にするxを求め、好適なライ
ン割り当ての組み合わせを決定する。作業スケジュール
決定部4はシミュレーションによって作業スケジュール
を作成する。評価部5は、作業スケジュールの投入時刻
と製造予定データの投入時刻との差に基づいて合否を判
断し、不合格であると判断した場合、その作業スケジュ
ール,投入時刻の差の算出結果及び不合格の判断結果を
入出力装置6へ出力し、オペレータの操作を促す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、製品を製造する複
数のリソースを備えるライン複数で、複数種類の製品を
製造する場合、各ラインでの作業計画を作成する方法及
びその実施に使用する作業計画作成システムに関する。
【0002】
【従来の技術】複数のリソースを備える複数のラインに
よって複数種類の製品を製造する場合、各リソースにつ
いての作業開始時間・作業終了時間等の作業計画を正確
に作成して、各種製品を効率良く製造することが重要で
ある。
【0003】特開平 5−282320号公報では次のような作
業計画作成方法が提案されている。受注した製品及び各
製造工程における中間製品それぞれの製造条件及び納期
等のデータを取り込み、製造条件,納期及び製造工程条
件等に基づいて定められた優先順に従って、各製造工程
で初めに製造する製品を選択する。そして、選択した製
品の製造条件及び製造工程条件等に基づいて、シミュレ
ーションによって基準時間から作業が終了するまでの時
間を求めて作業終了時刻を定める。その製品の作業終了
時刻が定められると、その製品を次の製造工程に組み入
れると共に、その製品の製造条件と次の製品の製造条件
とを比較して、設定条件の変更が必要であるか否かを判
断し、設定条件の変更が必要であると判断すると、シミ
ュレーションによって、変更に要する時間を求め、変更
終了時刻,即ち次の製品の作業開始時刻を定める。この
ような操作を、各製造工程において作業時刻が定められ
る都度行うことによって、全製造工程における作業計画
を作成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】製造工場にあっては、
複数の製造工程を備える複数の製造ラインによって複数
種類の製品を並行に製造しており、そのような場合、各
ラインへの負荷バランスが均等になるように作業計画を
作成することが重要である。また、複数の製造ラインを
備える製造工場では、製造コストを低減するために、各
ラインで共通に使用する製造設備及び機材等の共通リソ
ースがライン間で移動可能に配設されている場合があ
り、そのような場合、各製造ラインの稼働中、共通リソ
ースの使用が競合しないように作業計画を作成すること
が重要である。しかしながら、従来の作業計画作成方法
では、このような複数の製造ラインに係る要求を満足す
ることができないという問題があった。
【0005】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは数理計画法を適用し
た関数を用いてラインに割り当てる製品の組み合わせを
決定し、決定した組み合わせの製品それぞれについて、
シミュレーションによって作業スケジュールを求め、求
めた作業スケジュールの可否を判断し、否であると判断
した場合、前記関数に設定した係数を変更して新たな組
み合わせを生成することによって、複数の製造ラインに
対する作業計画を負荷バランスが均等で稼働率が高くな
るように作成し得る作業計画作成方法及びその実施に使
用する作業計画作成システムを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1発明に係る作業計画
作成方法は、製品を製造する複数のリソースを備える複
数のラインで複数の製品を製造するための作業計画を作
成する方法において、製品の種類及びラインが備えるリ
ソースに基づいて、各ラインに割り当て得る製品を選択
するステップと、選択した製品,並びに数理計画法を適
用した関数及び係数を用いて、各ラインに割り当てる製
品の組み合わせを決定する組み合わせ決定ステップと、
決定した組み合わせの製品それぞれについて、その製造
に用いるリソースの作業開始時刻及び作業終了時刻を含
む作業スケジュールをシミュレーションによって求める
ステップと、求めた作業スケジュールの可否を判断する
ステップと、否であると判断した場合、前記係数の値を
変更するステップとを備えることを特徴とする。
【0007】第2発明に係る作業計画作成方法は、第1
発明において、前記ラインには、複数のラインで共通に
使用するリソースが設置してあり、前記組み合わせ決定
ステップは、選択した製品の種類に基づいて、共通に使
用するリソースにおける総作業時間を各ラインそれぞれ
について算出するステップと、算出した各総作業時間及
び各ラインに応じて予め設定された基準値に基づいて指
標を求めるステップとを具備し、求めた指標を前記係数
に組み込むことを特徴とする。
【0008】第3発明に係る作業計画作成システムは、
製品を製造する複数のリソースを備える複数のラインで
複数の製品を製造するための作業計画を作成するシステ
ムにおいて、製品の種類及びラインが備えるリソースに
基づいて、各ラインに割り当て得る製品を選択する手段
と、選択した製品,並びに数理計画法を適用した関数及
び係数を用いて、各ラインに割り当てる製品の組み合わ
せを決定する組み合わせ決定手段と、決定した組み合わ
せの製品それぞれについて、その製造に用いるリソース
の作業開始時刻及び作業終了時刻を含む作業スケジュー
ルをシミュレーションによって求める手段と、求めた作
業スケジュールの可否を判断する手段と、否であると判
断した場合、その判断結果を出力する手段と、前記係数
の変更値を入力する手段とを備えることを特徴とする。
【0009】第4発明に係る作業計画作成システムは、
第3発明において、前記ラインには、複数のラインで共
通に使用するリソースが設置してあり、前記組み合わせ
決定手段は、選択した製品の種類に基づいて、共通に使
用するリソースにおける総作業時間を各ラインそれぞれ
について算出する手段と、算出した各総作業時間及び各
ラインに応じて予め設定された基準値に基づいて指標を
求める手段とを具備し、求めた指標を前記係数に組み込
むことを特徴とする。
【0010】各ラインが備えるリソースの種類によっ
て、そのラインで製造できる製品の種類が定まる。各ラ
イン毎に、製造予定の製品からそのラインで製造し得る
製品を選択する。そして、数理計画法,更にいえば集合
分割問題の解法を適用した関数及びペナルティー係数と
いった係数を用いて、各ラインに割り当てる製品の組み
合わせを決定することによって、ラインへの負荷バラン
スを考慮した好適な組み合わせが決定される。決定した
組み合わせの製品それぞれについて、その製造に用いる
リソースの作業開始時刻及び作業終了時刻を含む作業ス
ケジュールをシミュレーションによって求める。これに
よって、詳細な作業スケジュールが作成される。
【0011】各製品にあって、例えば、作業スケジュー
ルで定められた作業開始時刻が予め定めた基準時刻から
許容時間内であるか否かによって、作業スケジュールの
合否を判断し、否であると判断した場合、その判断結果
を出力する。否であるとの判断結果が出力されると、オ
ペレータは入力手段を用いて、ペナルティー係数の重み
係数といった係数の変更値を入力して、ラインに割り当
てる製品の新たな組み合わせを決定する。そして、その
組み合わせの各製品について、作成した作業スケジュー
ルが合格であると判断されるまで、新たな組み合わせの
決定と作業スケジュールの作成とを繰り返すことによっ
て、製造効率が高い作業スケジュールが作成される。
【0012】また、複数のラインで共通に使用するリソ
ースが設置してある場合、そのリソースを使用する総作
業時間を各ラインそれぞれについて算出し、算出した総
作業時間及び各ライン応じて予め設定された基準値に基
づいて、前述したペナルティー係数の算出に用いる指標
を求めることによって、共通に使用するリソースへの負
荷バランスが考慮され、求めた係数を用いて決定された
組み合わせの製品の作業スケジュールをシミュレーショ
ンによって作成することによって、共通のリソースの競
合が回避される。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図2は、製造設備の構成
例を示す模式図であり、図中R1 ,R2 ,…はそれぞれ
複数の製造工程を備えるラインである。各ラインR1
2 ,…にはそれぞれレール11,11,…が平行に敷いて
あり、各レール11,11,…上には製品を載置する台車1
2,12,… が前後進自在に配備してある。各ラインR
1 ,R2 ,…には各製造工程に応じたリソースがレール
11,11,…に沿って配設してあり、その内のいくつかは
共通リソースである。図2中、一点破線で囲んだ部分は
共通リソース15,16,17の作業可能範囲を示している。
共通リソース15,16,17複数ラインで同時的な使用が不
可能な場合(リソース容量が1である場合)と、複数ラ
インで同時的な使用が可能な場合(リソース容量が2以
上である場合)とがあり、後者の場合、その作業可能範
囲内に対応する数の台車12,12,…を進めて、それらに
載置してある製品の製造作業を同時的に行う。
【0014】図1は本発明に係る作業計画作成システム
の機能を示す機能ブロック図であり、図3〜図6は図1
に示した作業計画作成システムによる作業計画作成手順
を示すフローチャートである。図1中、3は複数のライ
ンに負荷バランスが略均等になるように製造予定の製品
を複数のラインに割り当てるライン割当部である。ライ
ン割当部3は、製造予定データベース1からそこに登録
してある製造予定の製品の投入時刻,製品番号等の製造
予定データを読み出す。また、ライン割当部3は、読み
出した製造予定データに基づいて、基礎情報格納部2に
備えられた物流コードテーブル21、作業処理時間テーブ
ル22、リソース情報テーブル23、及びリソース容量テー
ブル24から対応する情報をそれぞれ読み出す(ステップ
S1)。
【0015】表1は図1に示した製造予定データベース
1に登録してある製造予定データを説明するものであ
る。製造予定データベース1には、表1の如く、製造予
定データとして、製品番号(101 ,102 ,…)、その製
品の種類を示す品種コード(a,b,…)、作業する製
造工程及び作業順番の別を示す物流コード(A,B,
…)、ラインへの投入時刻、及び投入順が登録してあ
る。
【0016】
【表1】
【0017】表2は図1に示した物流コードテーブル21
を説明するものである。表2の如く、物流コードテーブ
ル21には、表1に示した物流コードに応じて、作業する
製造工程を示す作業番号が作業の順番に登録してある。
例えば、物流コードBは、作業番号1の工程→作業番号
5の工程→作業番号4の工程→作業番号3の工程の順に
作業を行って製品を製造する。
【0018】
【表2】
【0019】また、表3は図1に示した作業処理時間テ
ーブル22を説明するものである。表3の如く、作業処理
時間テーブル22には、表2に示した作業番号の別に、そ
の作業番号の作業に要する処理時間が表1に示した品種
コードに応じて登録してある。例えば、品種コードaで
は、作業番号1及び作業番号3の処理時間は共に10分
であり、品種コードbでは、作業番号1及び作業番号2
の処理時間は共に20分である。
【0020】
【表3】
【0021】更に、表4及び表5は、図1に示したリソ
ース情報テーブル23及びリソース容量テーブル24を説明
するものである。表4の如く、リソース情報テーブル23
には、表3に示した作業番号に応じて、各共通リソース
の使用の有無及び使用単位数が登録してある。また、表
5の如くリソース容量テーブル24には、前述したリソー
ス情報テーブル23に示した各共通リソースについて、い
くつのラインで同時的に使用が可能であるかを示すリソ
ース容量の数が登録してある。
【0022】
【表4】
【0023】
【表5】
【0024】ライン割当部3は、特定の作業を要するた
めに割り当てるべきラインが決まっている品種及びその
ラインが定めてある制約条件が記憶させてある制約条件
テーブル31及び、後述するライン情報テーブル32を備え
ている。
【0025】表6は図1に示したライン情報テーブル32
を説明するものである。表6の如く、ライン情報テーブ
ル32には、図2 に示した各ラインに付したライン番号の
別に、当該ラインで同時的に製造し得る製品の数量であ
る最大割り当て可能量が登録してある。
【0026】
【表6】
【0027】ライン割当部3は、製造予定データベース
1及び基礎情報格納部2から読み出した情報と、制約条
件テーブル31及びライン情報テーブル32内の情報とを用
いて、次のようにラインへ割り当てる製品の組み合わせ
を決定する(ステップS2)。
【0028】ライン割当部3に備えられた負荷量算出部
33は、製造予定のそれぞれの製品について、その製品の
製造に要する共通リソースの負荷量(作業時間の合計)
を次の(1)式に基づいて算出する(ステップS21)。
【0029】
【数1】
【0030】表7は負荷量算出部33が算出した負荷量の
一例を説明するものである。製造予定データ(表1参
照)に登録してある製造番号の製品それぞれについて、
その製品の製造に要する共通リソースの番号の別に、そ
の共通リソースの総負荷量が算出されている。
【0031】
【表7】
【0032】ライン割当部3に備えられた割当決定部34
は、ライン番号Iに1を代入し(ステップS22)、当該
番号のラインに、製造予定データに含まれる複数の製品
の内、そのラインに割り当てる製品の組である候補解を
全て選択し、選択した候補解群から制約条件テーブル22
及びライン情報テーブル32から読み出したデータを参照
して、当該ラインに割り当てることができない候補解を
除外することによって、当該番号のラインについて候補
解を生成し(ステップS23)、生成した各候補解に番号
をそれぞれ付す。そのライン番号の候補解が全て生成さ
れると、割当決定部34は、ライン番号を1つ増やした
後、そのライン番号とラインの総数とを比較し(ステッ
プS24,25)、ライン番号がラインの総数と一致するま
でステップS23及びステップS24を繰り返す。そして、
共通リソースの負荷を考慮して各ラインに割り当てるべ
き製品の好適な組み合わせを、次のように求める。
【0033】いま、ライン数がnのときの各ライン番号
からなる集合をN={1,2,…,n}と、製品製造予
定数がsのときの製品投入順番号からなる集合をS=
{1,2,…,s}と、ライン番号kについて選択され
た候補解の個数をmk とするときの候補解番号の集合を
k ={1,2,…,mk }(k∈N)とする。また、
各ライン毎に候補解を格納しておく配列、候補解の採用
を決定する変数を、次の(2)式及び(3)式のように
定める。
【0034】
【数2】
【0035】そして、次の(4)式に従って、共通リソ
ースへの負荷バランスを示す指標z i を算出する(ステ
ップS26)。また、その製品を選択したときの不都合の
程度を示すペナルティー係数pk j を次の(5)式に従
って算出する(ステップS27)。 zi ={(基準値i)−(候補解に含まれる全製品の 製造に要する共通リソースiの総負荷量)}2 …(4) 但し、基準値:製造予定の全製品の共通リソース毎の負
荷量の合計をライン毎の分配比で配分した値 pk j =ck +α1 1 +α2 2 +…+αr r …(5) 但し、ck :制約条件テーブルに登録された条件によっ
て定まるペナルティー値 αr :リソース間の重み付け係数 r :リソース数 j∈Mk ,k∈N
【0036】そして、次の(6)式で表される制約条件
関数を満たしつつ、次の(7)式で表される目的関数を
最小にするxを求めることによって、各共通リソースの
負荷バランスを考慮した好適なライン割り当ての候補解
を決定する(ステップS28)。このような手順は、数理
計画法による集合分割問題の解法を適用したものであ
る。なお、(6)式は、各ライン毎に1つの候補解を選
択し、かつ、製品は重複することなく全てラインに割り
当てるということを意味している。
【0037】
【数3】
【0038】ライン割当部3は、決定した候補解及び基
礎情報格納部2から読み出した情報を作業スケジュール
決定部4に与える。作業スケジュール決定部4は、与え
られた候補解に基づいて次のように作業スケジュールを
作成する(ステップS3)。作業スケジュール決定部4
は、候補解が割り当てられたライン別に、各候補解に含
まれる各製品に係る情報を紐付ける(ステップS31)。
作業スケジュール決定部4にはSLAMII(スラムツ
ー)システムといった汎用システムを用いて構成したシ
ミュレーション部41が備えられており、該シミュレーシ
ョン部41には競合回避ルールが設定してある。シミュレ
ーション部41は、紐付けた各情報を用いてシミュレーシ
ョンを実施し(ステップS32)、各製品の製造に係る複
数の作業それぞれの作業開始時刻及び作業終了時刻を算
出して詳細な作業スケジュールを作成し、それを作業ス
ケジュールの合否を評価する評価部5に与える。
【0039】表8は作業スケジュール決定部4が決定し
た作業スケジュールの一例を示すものである。表8の如
く、作業スケジュールは、製造予定データ(表1参照)
に登録された投入順及び製品番号毎に、その製品を投入
する投入時刻及びライン番号が定めてある。そして、そ
のラインでの処理の順に、作業番号及びその作業の開始
時刻と終了時刻とが決定してある。
【0040】
【表8】
【0041】評価部5は、例えば、作業スケジュール決
定部4が決定した作業スケジュールに定められた投入時
刻と製造予定データに登録してある投入時刻との差を各
製品について算出し、その差が予め設定した許容時間内
である場合は合格であると判断し、許容時間を越えた場
合は不合格であると判断する(ステップS4)。評価部
4は合格であると判断した場合、その作業スケジュール
を記憶部7に記憶させる(ステップS7)。一方、評価
部5は、不合格であると判断した場合、その作業スケジ
ュール,投入時刻の差の算出結果及び不合格の判断結果
を入出力装置6へ出力し(ステップS5)、入出力装置
6はそれらの情報をモニタに表示する。
【0042】モニタに不合格である作業スケジュール等
の情報が表示されると、オペレータは入出力装置6から
ライン割当部3に指令を与えてリソース間の重み付け係
数α r 又はペナルティー値ck 等の値を変更し、ライン
割当部3はそれを読み込み(ステップS6)、ステップ
S2へ戻って製品のラインへの割り当てを再び実行す
る。作業スケジュール決定部4は、ライン割当部3が算
出した製品の組み合わせに基づいて新たな作業スケジュ
ールを決定し、評価部5はその作業スケジュールの合否
を判断する。そして、評価部5によって作業スケジュー
ルが合格であると判断されるまで、ステップS2,ステ
ップS3,ステップS5及びステップS6の操作を繰り
返す。これによって、複数のラインへの負荷バランスが
均等で稼働率が高い作業スケジュールが作成される。
【0043】
【発明の効果】第1及び第3発明にあっては、複数のラ
インで複数種類の製品を製造する場合、各ラインへバラ
ンスよく製品が負荷され、作業効率が向上する。
【0044】第2及び第4発明にあっては、複数のライ
ンで共通に使用するリソースが配備されている場合で
も、そのリソースへの負荷バランスが考慮され、リソー
スの競合が回避される等、本発明は優れた効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る作業計画作成システムの機能を示
す機能ブロック図である。
【図2】製造設備の構成例を示す模式図である。
【図3】図1に示した作業計画作成システムによる作業
計画作成手順を示すフローチャートである。
【図4】図1に示した作業計画作成システムによる作業
計画作成手順を示すフローチャートである。
【図5】図1に示した作業計画作成システムによる作業
計画作成手順を示すフローチャートである。
【図6】図1に示した作業計画作成システムによる作業
計画作成手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 製造予定データベース 2 基礎情報格納部 3 ライン割当部 4 作業スケジュール決定部 5 評価部 6 入出力装置 7 記憶部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 太一 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 熊本 和浩 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 製品を製造する複数のリソースを備える
    複数のラインで複数の製品を製造するための作業計画を
    作成する方法において、 製品の種類及びラインが備えるリソースに基づいて、各
    ラインに割り当て得る製品を選択するステップと、選択
    した製品,並びに数理計画法を適用した関数及び係数を
    用いて、各ラインに割り当てる製品の組み合わせを決定
    する組み合わせ決定ステップと、決定した組み合わせの
    製品それぞれについて、その製造に用いるリソースの作
    業開始時刻及び作業終了時刻を含む作業スケジュールを
    シミュレーションによって求めるステップと、求めた作
    業スケジュールの可否を判断するステップと、否である
    と判断した場合、前記係数の値を変更するステップとを
    備えることを特徴とする作業計画作成方法。
  2. 【請求項2】 前記ラインには、複数のラインで共通に
    使用するリソースが設置してあり、前記組み合わせ決定
    ステップは、選択した製品の種類に基づいて、共通に使
    用するリソースにおける総作業時間を各ラインそれぞれ
    について算出するステップと、算出した各総作業時間及
    び各ラインに応じて予め設定された基準値に基づいて指
    標を求めるステップとを具備し、求めた指標を前記係数
    に組み込む請求項1記載の作業計画作成方法。
  3. 【請求項3】 製品を製造する複数のリソースを備える
    複数のラインで複数の製品を製造するための作業計画を
    作成するシステムにおいて、 製品の種類及びラインが備えるリソースに基づいて、各
    ラインに割り当て得る製品を選択する手段と、選択した
    製品,並びに数理計画法を適用した関数及び係数を用い
    て、各ラインに割り当てる製品の組み合わせを決定する
    組み合わせ決定手段と、決定した組み合わせの製品それ
    ぞれについて、その製造に用いるリソースの作業開始時
    刻及び作業終了時刻を含む作業スケジュールをシミュレ
    ーションによって求める手段と、求めた作業スケジュー
    ルの可否を判断する手段と、否であると判断した場合、
    その判断結果を出力する手段と、前記係数の変更値を入
    力する手段とを備えることを特徴とする作業計画作成シ
    ステム。
  4. 【請求項4】 前記ラインには、複数のラインで共通に
    使用するリソースが設置してあり、前記組み合わせ決定
    手段は、選択した製品の種類に基づいて、共通に使用す
    るリソースにおける総作業時間を各ラインそれぞれにつ
    いて算出する手段と、算出した各総作業時間及び各ライ
    ンに応じて予め設定された基準値に基づいて指標を求め
    る手段とを具備し、求めた指標を前記係数に組み込む請
    求項3記載の作業計画作成システム。
JP9447496A 1996-04-16 1996-04-16 作業計画作成方法及び作業計画作成システム Pending JPH09282375A (ja)

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