JPH1034499A - 設備能力情報の取得方法および生産管理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】生産設備の能力変化に対応した最適な運転形態
を決定できる生産管理システムを提供する。 【解決手段】センサー２の状態情報を受けて次に行うべ
き動作を決定してアクチュエーター３に指令を発行する
工程管理計算機４、工程管理計算機４へ生産計画データ
１４を伝達する通信機構１５、設備能力解析機構１２、
トラッキング制御機構１８３を含む進行管理機構１８及
び運転最適化機構１６を備える。設備能力解析機構１２
は設備の動作状況から作業対象物の到着、作業の完了を
把握し、現実の作業待ち時間と作業所要時間を各作業毎
に解析し、設備能力統計情報１３に出力する。運転最適
化機構１６は設備能力統計情報１３と生産計画データか
らシミュレーションを行い、最適運転形態を決定する。
進行管理機構１８はこの最適運転形態をもとに生産を進
行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は生産管理システムに
係り、特に設備能力情報を利用する生産工程の管理方式
に関する。

【０００２】

【従来の技術】加工、組立、搬送などの装置を使用して
製品の生産をする工場においては、生産工程に従って各
設備の運転効率が最大となるよう管理される。特に、作
業対象物を上流から下流へと流しながら生産するフロー
ライン形式では、ピッチタイムと呼ばれる各工程の所要
時間を均一にすることで各工程に設置された設備の遊休
時間の最少化がはかられる。実際には、各種の制約によ
り所要時間の長い工程が存在するため、並列化するなど
してバランスを取っている。

【０００３】各生産工程の所要時間は、製品の作業に要
する設備の所要時間を計測して標準時間を設定し、生産
計画はこの標準時間をもとに全体の所要時間を見積もっ
ている。たとえば、特開平５−２３３２９６号では、最
大生産数や段取り替え時間の設備能力情報をもとに、生
産計画の立案を支援するエキスパートシステムが提案さ
れている。この標準時間ないし設備能力の把握では、異
常対応時間の取り扱いが難しく、通常は経験や勘によっ
て定めた余裕時間を加味している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
生産計画は予め設定された標準時間をもとに立案してい
る。しかし、作業者の習熟や各装置の径年変化等によ
り、異常頻度を含む実際の設備能力が変化するので、徐
々に標準時間のずれを生じる。しかし、標準時間の見直
しは、実態に則した計測に長時間を要し生産上の煩わし
さを伴うので、実際には稀にしか行なわれず、計画と設
備能力の差は生産管理者が感覚的に判断して対処してい
るのが実情である。

【０００５】また、工場全体の生産効率や労務管理上か
らは、必ずしも設備をフル稼動するばかりが最善とはい
えない。与えられる生産計画が設備能力に比べて軽い場
合は、並列設備の一部を休ませて、運転担当人員や電力
費を節減する方が望ましいことも多い。一方、生産計画
が設備能力をオーバーしている場合は、不足稼働時間の
算定にもとづく、時間外勤務による運転担当人員の確保
を含む生産計画が求められる。

【０００６】このように、工場全体の効率的でスムーズ
な生産計画には、設備の経年変化や異常の種類や頻度、
さらには運転員の熟練程度などによって変化する設備能
力の現状を、正しく反映した標準時間の設定と更新が必
要になるが、従来技術においてはこの点の十分な考慮が
なされていない。

【０００７】本発明の目的は、現状の設備能力を反映し
た設備能力情報の取得と、その情報にもとづく生産管理
方式を提供することにある。これにより、操業状況の予
測や各設備の最適な運転形態の決定に基づく、効率的で
スムーズな生産管理が実現できる。ここで、前記作業待
時間と前記作業所要時間は、各設備の動作状態から取得
したワークの到着時刻及び作業完了時刻から求める。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した本発明の方法を
実現する生産管理システムは、生産計画と設備能力情報
にもとづいて複数の設備からなる製品生産ラインの運転
形態を決定し、センサーから設備の動作状態を受信して
生産の進行をオンラインに管理しながら次に行なう動作
指令を発行する工程管理計算機に、前記設備の動作状態
からワークの到着とその作業の完了をオンラインに把握
し、作業待時間と作業所要時間を各作業毎に算出して蓄
積するとともに、この蓄積データの平均値などから各設
備の現状の設備能力を求める設備能力解析機構を設けた
ことを特徴とする。

【０００９】上記した本発明の他の目的は、上記の生産
管理システムにおいて、前記設備の動作状態からワーク
の到着とその作業の完了をオンラインに把握し、作業待
時間と作業所要時間を各作業毎に算出して蓄積するとと
もに、この蓄積データの平均値から各設備の現状の設備
能力情報を求める設備能力解析機構と、前記運転形態に
ついて予め複数のモデルを備え、前記設備能力情報を与
えて生産計画に対する各モデルのシミュレーションを実
行して最適な運転形態を決定する運転最適化機構を、前
記工程管理計算機に設けたことを特徴とする。

【００１０】上記生産管理システムにおいて、前記統計
値は前記作業待時間及び前記作業所要時間の平均値μや
分散値σ²であり、各々の平均値μや分散値σ²を正規乱
数Ｚと組合せた式（１）により求まる進行時間ｔによっ
て、前記シミュレーションを実行する。

【００１１】

【数２】ｔ＝μ＋（σ・Ｚ） …（１） これによって、前記作業待時間や前記作業所要時間の実
際に近い分布を再現でき、シミュレーションの精度が向
上できる。

【００１２】また、上記生産管理システムにおいて、前
記設備の動作状態をイベント情報として通知する状態監
視機構と、ワーク毎の生産の進行を示し、前記イベント
情報の受信によって更新されるトラッキングデータを発
行する進行管理機構を前記工程管理計算機に設け、前記
設備能力解析機構は、前記イベント情報に対応するワー
クを前記トラッキングデータを参照して識別して、前記
ワークの到着とその作業の完了を把握できるようにした
ことを特徴とする。

【００１３】さらに、前記運転最適化機構は、前記生産
ライン中における同一工程が複数の並列の設備を備えて
いる場合に、前工程から移動して来るワークをスタート
からの経過時間が少ない設備に分岐させるようにシミュ
レーションすることを特徴とする。

【００１４】本発明によれば、生産設備のリアルタイム
な動作状態の蓄積をもとに、現状を正確に反映した設備
能力情報を簡単に取得でき、スムーズで効率のよい生産
管理に資することができる。

【００１５】さらに、オンラインに取得した設備能力情
報をもとに、生産計画を実行する最適な運転形態を決定
できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
したがって詳細に説明する。なお、各図を通して同等の
構成要素には同一の符号を付している。

【００１７】図１は、一実施形態による生産管理システ
ムの構成図を示す。生産管理システムは、最終的に製品
となる作業対象物の加工や組立てを行う設備１、設備１
の動作状態を取り込む各種のセンサー２、設備１に向か
って物理的あるいは電気的に動作するアクチュエーター
３、センサー２の状態情報を受けて次に行う動作を決定
してアクチュエーター３に指令を発行する工程管理計算
機４、工程管理計算機４と生産計画や生産実績の送受信
を行う上位計算機５から構成される。上位計算機５は生
産計画データの生成処理、生産実績データの後処理など
を通して、資材部門や出荷担当部門などの他部門と連系
し、調整を行なっている。

【００１８】センサー２からの状態情報を判断して指令
を発行する処理のうち、単純なものは設備制御装置６が
自律的に実行する場合もある。その場合でも、工程管理
計算機４は設備１の動作状態を判断して、大局的には動
作指令を発行する処理を実行しているため、システムに
設備制御装置６が介在するかどうかは本質的な違いでは
ない。

【００１９】以下では、作業対象物（ワーク）の加工、
あるいは部品の組付けなどのまとまった処理を作業と呼
び、一つの作業は設備を構成する装置のいくつかの動作
の積み重ねで実現されるものとする。

【００２０】生産管理システムにおける工程管理計算機
４の構成と処理の流れを説明する。図中、矩形のブロッ
クは処理機構、楕円のブロックは情報ないしその記憶手
段を表わしている。

【００２１】状態監視機構１１は、センサー２や設備制
御装置６からの状態情報を監視し、状態変化があった場
合にイベント情報を発生する。設備能力解析機構１２
は、設備状態監視機構１１からのイベント情報の蓄積と
分析を行い、設備１の各装置現状の能力を求めて設備能
力統計情報１３に出力する。

【００２２】通信機構１５は、生産計画データ１４を上
位計算機５から受信する。また、進行管理機構１８が出
力する完成製品の品番や個数などの実績情報を、生産実
績データ２１として上位計算機５に送信する。運転最適
化機構１６は、設備能力統計情報１３と生産計画データ
１４をもとにシミュレーションを行い、効率が最大とな
る運転モデルを求めて最適運転モデル情報１７に出力す
る。

【００２３】進行管理機構１８は、状態監視機構１１か
らのイベント情報に対応して次に行う動作指示を決定す
るが、実行する作業は生産計画データ１４から導かれ、
最適運転モデル情報１７に従って実行する作業を具体的
な動作指示に展開する。また、トラッキングデータ１９
をイベント情報に連動して更新し、作業対象物の位置や
状態を管理する。動作指示機構２０は、進行管理機構１
８が発行する動作指示をアクチュエーター３や設備制御
装置６に伝達する。

【００２４】マンマシンインターフェイス機構２２は、
作業者や運転管理者と工程管理計算機がコミュニケーシ
ョンする手段であり、生産進行に関して人間系への情報
提供や人間の判断による中断・状態変更などを行う。ま
た、運転最適化機構１６に対する各種の制約条件の設
定、最適化結果の確認表示、設定変更後の再試行なども
行う。

【００２５】次に、設備能力解析機構１２の構成につい
て説明する。動作実績収集機構１２１は、状態監視機構
１１からのイベント情報に発生時刻を付加し、必要十分
な一定期間あるいは一定件数の情報を動作履歴データ１
２２として蓄積する。このとき、イベント情報のもとに
なっている作業対象物を識別するために、トラッキング
データ１９を参照する動作実績解析機構１２３は、動作
履歴データ１２２を一日の操業終了などのタイミングで
解析し、各設備の装置毎及び作業毎に、作業対象物の到
着間隔、所要作業時間などの統計値を算出し、設備能力
統計情報１３に出力する。ここで、動作実績収集機構１
２１はイベント発生時刻からイベント間の時間を計算す
るため、ステーション別記憶変数１２４を持つ。

【００２６】次に、運転最適化機構１６の構成について
説明する。運転モデルデータ１６１は、システムの設備
１が取り得る複数の運転形態を表現したモデルデータ群
である。最適モデル決定機構１６２は、設備能力統計情
報１３を入力して各運転モデルデータ１６１のシミュレ
ーションを行い、最適なモデルを選択して最適運転モデ
ル情報１７に出力する。

【００２７】次に、進行管理機構１８の構成について説
明する。生産計画進行データ１８１は、生産計画データ
１４と同じ内容に加えて、計画ごとに生産投入個数と生
産完了個数を保持する。トラッキング制御機構１８３は
作業指示管理機構１８２を通じて状態監視機構１１から
のイベントを受け取り、例えばそれがライン先頭での投
入であった場合、生産計画進行データ１８１から製品名
を識別するとともに生産投入個数をカウントアップし、
トラッキングデータ１９に投入された作業対象物の情報
を作成する。さらに製品別作業対応表１８４から、ここ
で実行すべき作業内容を引き出し、作業指示管理機構１
８２に作業指示を行なう。

【００２８】作業指示管理機構１８２はこの作業指示を
受けると、予め組込まれた手順に従って、その作業を構
成する複数の動作指示を順次、動作指示機構２０に発行
し、組込まれた手順に従って動作完了確認を行なう。こ
のときトラッキング制御機構１８３は、指示した作業の
完了の待状態であることを、トラッキングデータ１９の
当該作業対象物の状態情報として管理する。

【００２９】図２は、生産ラインの全体イメージを示す
ものである。作業対象物は最初に工程１に投入され、工
程２、工程３と経て最終の工程ｎで全作業完了品とな
る。ここで、各工程で作業を実施する場所は作業ステー
ションと呼ばれる。作業ステーションには工作装置、組
立て装置などが設置され、作業ステーション間は搬送装
置によって作業対象物の運搬を行う。生産工場によって
は工作、組立、搬送を部分的に人手による場合もある
が、取決められた運用手順に従って工程管理計算機の管
理の下に進行するので、ここでは特に区別しない。

【００３０】工程によっては作業ステーションを複数持
ち、同じ作業を並行して実施できるように建設する場合
がある。これは、工程毎に作業の所要時間が異なるの
で、所要時間の長い工程を並列化して、所要時間の短い
工程で発生する滞留待ち時間を短くするためである。例
えば、作業ステーション２−１，２−２，２−３は工程
２に対応する同じ作業を並行して実施可能である。

【００３１】図３に製品と作業の対応表の例を示す。一
般的に生産ラインは何種類かの製品に対応できるものが
多く、製品が違えば同一の作業ステーションでも作業の
内容が異なることもある。この例では製品の種類はＡ，
Ｂ，Ｃであり、製品と工程の組合わせ毎に、Ａ１，Ａ
２，Ａ３，Ａｎ，Ｂ１といった作業の識別コードを割当
て、これに予め作業指示手順を結び付けておくことで、
複数の製品が混在する生産形態にも対応できる。例え
ば、Ａ１の作業は下部フレームのセットとバーコード貼
付け、Ａ２の作業はねじ穴開け、といった内容になる。

【００３２】図４に、作業ステーションのイメージを示
す。設備はこのような作業ステーションがいくつか設置
され、コンベアや自動搬送車などによる搬送装置が仲介
して生産ラインが構成される。

【００３３】図５に、複数の設備からなる生産システム
の例を示す。端末２２ａはマンマシンインターフェイス
機構２２の一部を構成する。

【００３４】図６に、生産計画データと最適運転モデル
情報の例を示す。同図（ａ）の生産計画データ１４は製
品Ａを１０個作り、次に製品Ｂを２０個作り、．．．と
いう形式で１件の計画を構成し、投入ステーションの工
程１（図２）がこの通りに作業を行う。工程２以降では
上流工程から流れて来た作業対象物を識別して必要な作
業を行う。作業対象物の識別についてはトラッキング追
跡による識別、バーコード読取りによる個体識別などが
行われている。

【００３５】同図（ｂ）の最適運転モデル情報１７は、
どの設備を稼動するかを示す情報で、工程２では２−１
〜２−３、工程３では３−１，３−３が稼働される。生
産計画データ１４と最適運転モデル情報１７は当日分に
ついて示されれば十分なことも多いが、部品手配などは
生産より先行するため、図示のように翌日の生産計画ま
で用意することもある。

【００３６】図７に、トラッキング追跡のイメージと生
産計画進行データの例を示す。トラッキング制御機構１
８３が行うトラッキング追跡は、生産ラインのイメージ
を計算機内のデータモデルで表現するものである。同図
（ａ）のトラッキングデータファイル１９の各々は、図
２の各ステーションをそれぞれモデル化していて、作業
対象物はファイル内のレコードとして、その作業対象物
の製品名、バーコードなどの個体識別情報、作業の進
度、検査結果データなどを要素データとして書き込まれ
る。

【００３７】今、工程１のステーション１−１で作業対
象物の投入と同時に重複しないバーコードが発行される
と、それをイベント情報として状態監視機構１１を通し
て進行管理機構１８に連絡される。これを受けて、トラ
ッキング制御機構１８３はステーション１−１に対応す
るファイルに、バーコードをキーとするレコードを登録
する。また、トラッキング制御機構１８３は生産計画進
行データ１８１を参照して、例えば１月８日の１番めの
生産計画が６個まで投入済みであったならば、今投入さ
れた作業対象物が７個めであることを検知できる。これ
により、今投入した作業対象物の製品名が判るので、登
録レコードに必要な情報を書き込み、ステーションへの
作業指示を決定することができる。もちろん、同図
（ｂ）のように、生産計画進行データ１８１の生産投入
個数データを＋１カウントする。

【００３８】図７（ａ）の識別記号Ａ００７の作業対象
物はまさに上記の状態にある。この後、作業完了のイベ
ント情報により、レコード内の作業の進度などを更新し
てステーション１−１の処理完了となる。

【００３９】次に、作業対象物は工程２への分岐部に到
着し、それを知らせるイベント情報が発生する。工程２
は同じステーションが３つあるので、トラッキング制御
機構１８３は稼動可能な空いているステーションを選ん
で移動の指示を出すと同時に、前記の作業対象物のレコ
ードをステーション１−１から移動先のステーションの
ファイルへ移動させる。図中の識別記号Ａ００５の作業
対象物がまさにその状態にある。

【００４０】このように、生産設備上を移動する作業対
象物と同じイメージを、計算機内のデータモデルとして
持つ手法をトラッキング処理と呼び、制御や画面の状態
表示が容易となる。各ステーションに対応するファイル
の集合が、トラッキングデータ１９となる。なお、分岐
部では移動指示のみ行い、指示されたステーションへ到
着したというイベントでレコードを移動させる方法でも
良い。

【００４１】トラッキング処理を実行すると、作業対象
物の追い越しが発生しない搬送ルート上ではステーショ
ン間に複数の作業対象物が滞留していたとしても、各ス
テーションのレコードを先入れ先出しで処理すれば作業
対象物の把握ができる。この場合は、バーコードなどの
読取りは必要なく、光電管などで到着だけ検知すればよ
い。一方、合流部や手作業ステーションでは搬送順序を
維持させるのは運用上無理があるため、順序の入れ代わ
りを許容する方法が普通である。例えば工程２直後の合
流部では順序の入れ代わりが発生し得る。入れ代わりが
あっても、その下流でバーコードやＩＤカードを読み取
って個体識別を行い、レコードの位置ではなく識別情報
をもとにデータを移動させることにより、実物と計算機
上のデータモデルを一致させることができる。

【００４２】図８に、トラッキングデータ処理のフロー
チャートを示す。センサー２や設備制御装置６からのデ
ィジタル信号や通信データから抽出されたイベント情報
は進行管理機構１８へ渡される。トラッキング制御機構
１８３はイベントを判定し（Ｓ１０１）、連動して行う
べき作業指示処理、搬送指示処理へ分岐する。ここで
は、工程１から工程２へ移動する作業対象物が分岐部へ
到着したイベントを例に説明する。

【００４３】まず、作業対象物の内容を明らかにするた
めステーション１−１のトラッキングデータファイルか
ら情報レコードを参照する（Ｓ１０２）。次に、移動先
である工程２の稼動可能な空きステーションの検索を行
う（Ｓ１０３）。次に、空きステーションの有無を判定
し（Ｓ１０４）、空きが有れば選択したステーションへ
の分岐を指示し（Ｓ１０５）、トラッキングデータファ
イル１９の当該作業対象物の情報レコードを工程２の分
岐指示先ステーションへ移動する（Ｓ１０６）。そし
て、作業進度を到着待ちに変更して終了する。その後、
実際に作業対象物が分岐先へ到着すると、新に到着のイ
ベントが発生し、ステップＳ１０１からの処理が繰り返
される。

【００４４】一方、Ｓ１０４で空き無しと判定された場
合は、工程２の何れかのステーションが空くのを待つ必
要があるので、トラッキングデータは何も変更せず（Ｓ
１０７）、一定時間後に再度処理を行うためのリトライ
タイマーをセットし（Ｓ１０８）て、処理を終了する。
１リトライタイマーのセット時間に達すると割り込みが
発生し（Ｓ１０９）、再度Ｓ１０２からの処理を試み
る。

【００４５】図９に、動作実績収集機構の処理フローを
示す。ここでは、時刻を取扱う変数として、今回作業対
象物到着時刻ａ１、前回作業完了時刻ｂ０、今回作業完
了時刻ｂ１を用いる。ａ１及びｂ０は作業ステーション
毎に独立して存在し継続的に保持するために、ステーシ
ョン別記憶変数１２４として記憶される。

【００４６】動作実績収集機構１２３は、まずイベント
が発生した作業ステーションを識別し、該当作業ステー
ションの変数ａ１とｂ０をステーション別記憶変数１２
４から取り出す（Ｓ２０１）。その後、イベントの種類
を判定し（Ｓ２０２）、イベントが作業対象物到着の場
合は変数ａ１に現在時刻をセットし（Ｓ２０３）、変数
ａ１とｂ０を次回処理のために記憶し（Ｓ２０４）、終
了する。

【００４７】一方、イベントが作業完了の場合は、変数
ｂ１に現在時刻をセットし（Ｓ２０５）、ａ１とｂ０の
時間差から作業待時間、ｂ１とａ１の時間差から作業所
要時間を求める（Ｓ２０６）。次に、作業待時間、作業
所要時間などを編集して動作履歴データ１２２に追加す
る（Ｓ２０７）。さらに、今回の作業完了時刻ｂ１を前
回作業完了時刻ｂ０に代替し（Ｓ２０８）、変数ａ１と
ｂ０を次回処理のために記憶して終了する。以上と同様
の処理を、全ての作業ステーションについて行なう。な
お、工程１の投入ステーションでは、作業対象物到着の
イベントには作業対象物投入のイベントが相当する。

【００４８】この処理例で求めたものは、前回の作業対
象物の作業が完了してから今回の作業対象物が到着する
までの作業待時間と、今回作業対象物が到着してからそ
の作業が完了するまでの作業所要時間である。図１０
に、作業待時間と作業所要時間のタイムチャート、図１
１に、動作履歴データの例と適用している最適運転モデ
ル情報の例を示す。この作業待時間には、作業ステーシ
ョン間の搬送時間と遊休時間を含んでいる。

【００４９】動作実績解析機構１２３は、このように蓄
積した動作履歴データ１２２から、作業ステーション名
別、作業実施製品別に、作業待時間と作業所要時間を抽
出して、現状の設備能力を反映した作業別の平均作業待
時間及び平均作業所要時間や、分散（σ²）などの統計
情報を求め、設備能力統計情報１３に出力する。

【００５０】最適モデル決定機構１６２は、設備能力統
計情報１３の平均値を入力とする生産計画進行のシミュ
レーションを実行する。その時間進行は、図１１で示し
たような実際の作業待時間や作業所要時間の分布を再現
することが望ましいが、乱数との組み合わせで比較的簡
単にシミュレーションすることができる。

【００５１】すなわち、作業待時間や作業所要時間の分
布を正規分布あるいは指数分布であると仮定すると、設
備能力統計情報１３の平均、分散などのデータと一様乱
数を組み合わせることで、実際に近い時間進行を再現で
きる。また、単純に時間分布のヒストグラムと乱数の組
み合わせでもよい。

【００５２】図１２に、運転モデルデータ（１）〜
（３）の例を示す。同図（ａ）〜（ｃ）の各モデルは、
工程２の作業ステーションの稼動／非稼動を変えてい
る。最適モデル決定機構１６２は、モデル（１）〜
（３）について順次、設備能力統計情報１３の平均値を
入力とするシミュレーションを実行する。

【００５３】これにより、就業時間内に生産を完了でき
るどうか、就業時間内に完了できる場合設備を何台まで
休ませることができるか、就業時間内に完了できない場
合何人残業者が必要かなど、各モデルについて把握する
ことができる。また、同一工程内に処理効率の異なる作
業ステーションがある場合、さらには製品の種類によっ
てその効率が変化する場合、シミュレーションによって
最適の運転モデルを決定することができる。進行管理機
構１８は、最適モデル決定機構１６２の出力である最適
運転モデル１７を参照して、稼動する作業ステーション
を選択する。

【００５４】次に、最適運転モデル決定の方法を具体的
なデータ例を比較して説明する。

【００５５】図１３に、動作履歴データと、それを用い
た運転モデルデータ（１）による所要時間シミュレーシ
ョンの結果を示す。ここでは、動作履歴データ１２２の
計測値は簡略化して、各作業ステーションについて一つ
しか示していない。したがって、設備能力統計情報１２
３は履歴データ１２２そのものとして扱う。

【００５６】図１３（ｂ）のシミュレーションテーブル
のように、作業対象物を順次各作業ステーション２−１
〜２−３に割り振って投入し、各々の作業待時間および
作業所要時間を加算することで、４個の製品Ａを作業す
るステーション２−１の所要時間は４３４．０秒、３個
の製品Ａを作業するステーション２−２、２−３の所要
時間はそれぞれ３４８．９秒、３２７．６秒と、ほぼ均
等に割り振られている。結局、１０個の製品Ａを作業す
る工程２の所要時間は４３４．０秒となる。

【００５７】なお、工程１の作業ステーションは一つし
かないので、工程２の作業対象物がほぼ同時にスタート
するシミュレーション結果は誤差を含んでいる。しか
し、ピッチタイム一つ分程度であり許容範囲である。な
お、厳密を要する場合には、動作履歴データ１２２に作
業対象物到着時刻を保存するようにし、これをもとにス
タート時刻をずらせば、より正確なシミュレーションが
可能になる。

【００５８】図１４に、運転モデルデータ（２）による
同様な所要時間シミュレーションの結果を示す。このモ
デル（２）では作業ステーション２−３は稼働しない。
この例では、１０個の製品Ａを作業する工程２の所要時
間は５４７．０秒となる。

【００５９】運転員の指示する選択基準は、終了時間内
に完了する場合とそうでない場合など、条件に応じて予
め複数の組合せが用意されている。さらに生産計画と設
備能力の関係や運転員確保などの種々のケースに応じた
選択基準に従って、最適モデルの決定が行なわれる。

【００６０】たとえば選択基準が最短所要時間であれ
ば、運転モデルデータ１が選択される。さらに、終業時
間までに完了できる場合に運転人員を最小化するのであ
れば、運転モデルデータ２が選択される。実際には、一
日の全生産計画、全作業工程について所要時間のシミュ
レーションを行ない、生産計画については一日の合計所
要時間を評価する。また、作業工程については最も所要
時間の長いところが問題となる。

【００６１】ところで、同一工程内の各ステーションに
おける所要時間のシミュレーションに極端に差のある場
合、作業対象物の投入を修正する必要がある。図１５
に、運転モデルデータ（２）について、別の動作履歴デ
ータと修正された所要時間シミュレーションの結果を示
す。また、図１６に作業ステーション別の所要時間のタ
イムチャートを示す。

【００６２】この方法は、作業対象物が次に投入される
べき時刻を、前工程から移動して来るワークをスタート
からの経過時間で評価し、経過時間の少ない方へ先発の
作業対象物を投入するようにしたものである。これによ
って、各ステーションの所要時間を均等化し、全体とし
ての所要時間を短縮している。

【００６３】上記例では、シミュレーションに使用した
所要時間および待ち時間を１回の計測による履歴データ
で説明したが、蓄積された履歴データの平均値や分散値
を用いることによって、現状の設備能力が正確に反映さ
れ、シミュレーションの精度が向上する。

【００６４】さらに、待時間または作業所要時間の平均
値μと分散σ²など、設備能力の統計情報に正規乱数ｚ
を組合せることで、上記した式（１）で求まる時間のば
らつきを発生させ、実際の状況に近いシミュレーション
が可能になる。

【００６５】図１７に、この時間によるシュミレーショ
ンの例を示す。図１５と同様、前工程から移動して来る
ワークをスタートからの経過時間で評価し、経過時間の
少ない方へ先発のワークを投入するようにしている。図
１５の例では、作業所要時間と待時間は作業ステーショ
ンと製品名の組合せ毎に一定としたが、本例での所要時
間と待時間は式（１）によるばらつきを発生させたもの
となっている。その結果、図１５とは異なる移動先指示
となっており、生産ラインで発生するリズムの乱れを擬
似的に再現したものとなる。

【００６６】なお、計算機上で一様乱数Ｕから正規乱数
ｚを簡単に得る方法としては、「パソコンによるデータ
解析（朝倉書店；１９８８；ｐ１３１）」等に周知のよ
うに、（０，１）上の１２個の一様乱数Ｕ１，Ｕ
２，．．Ｕ１２に対して式（２）の変換を行なう。

【００６７】

【数３】 Ｎ＝（Ｕ１＋Ｕ２＋．．．＋Ｕ１２）−６ …（２） このＮが近似的に正規乱数ｚとなる。

【００６８】このように、作業待時間や作業所要時間の
分布を乱数と組合わせることで近似し、より実際に近い
時間進行を再現しながらシミュレーションできる。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、生産設備を効率良く運
用することができ、また、予め操業終了時間も現実的に
推定できるので人員手配などがスムーズに進行する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による生産管理システムの
構成図。

【図２】複数の工程からなる生産ラインのイメージ図。

【図３】製品別作業対応表のデータ構成の一例を示す説
明図。

【図４】作業ステーションの一例を示すイメージ図。

【図５】複数の設備からなる生産システムの概略の構成
図。

【図６】生産計画データと最適モデル情報の一例を示す
テーブル。

【図７】トラッキング追跡機構のトラッキング追跡を示
す説明図。

【図８】トラッキング制御機構の処理フロー図。

【図９】動作実績収集機構の処理フロー図。

【図１０】作業所要時間を示すタイムチャート。

【図１１】動作履歴データと最適運転モデル情報の一例
を示すテーブル。

【図１２】運転モデルデータ（１）〜（３）の例を示す
テーブル。

【図１３】運転モデルデータ（１）の具体例と、その所
要時間シミュレーションの結果を示すテーブル。

【図１４】運転モデルデータ（２）の具体例と、その所
要時間シミュレーションの結果を示すテーブル。

【図１５】運転モデルデータ（２）の別の具体例と、経
過時間把握による所要時間シミュレーションの結果を示
すテーブル。

【図１６】経過時間把握によるシミュレーション結果の
タイムチャート。

【図１７】乱数を用いたシミュレーション結果のタイム
チャート。

【符号の説明】 １…設備、２…センサー、３…アクチュエーター、４…
工程管理計算機、５…上位計算機、１１…状態監視機
構、１２…設備能力解析機構、１３…設備能力統計情
報、１４…生産計画データ、１５…通信機構、１６…運
転最適化機構、１７…最適運転モデル情報、１８…進行
管理機構、１９…トラッキング制御機構、２０…動作指
示機構、２１…生産実績データ、２２…マンマシンイン
ターフェイス機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 善洋 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立情報制御システム内 (72)発明者 鈴木 直 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立情報制御システム内 (72)発明者 古石 隆彦 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立情報制御システム内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の設備からなる製品生産ラインの運
   転を、生産計画に基づいて管理する生産管理システムに
   おいて、 前記設備の加工や組立などの作業毎に、ワークの作業待
   時間と作業所要時間をオンラインに蓄積し、終業時など
   の所定タイミングに蓄積した作業待時間と作業所要時間
   の統計値から各設備の作業能力を同定することを特徴と
   する設備能力情報の取得方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記作業待時間と作業所要時間は、各設備の動作状態か
   ら取得したワークの到着時刻及び作業完了時刻から求め
   ることを特徴とする設備能力情報の取得方法。
3. 【請求項３】 生産計画と設備能力情報にもとづいて複
   数の設備からなる製品生産ラインの運転形態を決定し、
   センサーから設備の動作状態を受信して生産の進行をオ
   ンラインに管理しながら次に行なう動作指令を発行する
   工程管理計算機を備えた生産管理システムにおいて、 前記工程管理計算機は、前記設備の動作状態からワーク
   の到着とその作業の完了をオンラインに把握し、作業待
   時間と作業所要時間を各作業毎に算出して蓄積するとと
   もに、この蓄積データの統計値から各設備の現状の設備
   能力を求める設備能力解析機構を設けたことを特徴とす
   る生産管理システム。
4. 【請求項４】 生産計画と設備能力情報にもとづいて複
   数の設備からなる製品生産ラインの運転形態を決定し、
   センサーから設備の動作状態を受信して生産の進行をオ
   ンラインに管理しながら次に行なう動作指令を発行する
   工程管理計算機を備えた生産管理システムにおいて、 前記設備の動作状態からワークの到着とその作業の完了
   をオンラインに把握し、作業待時間と作業所要時間を各
   作業毎に算出して蓄積するとともに、この蓄積データの
   統計値から各設備の現状の設備能力情報を求める設備能
   力解析機構と、 前記運転形態について予め複数のモデルを備え、前記設
   備能力情報を与えて生産計画に対する各モデルのシミュ
   レーションを実行して最適な運転形態を決定する運転最
   適化機構を、前記工程管理計算機に設けたことを特徴と
   する生産管理システム。
5. 【請求項５】 請求項３または４において、 前記統計値は、前記作業待時間及び前記作業所要時間の
   平均値μや分散値σ²であり、各々の平均値μや分散値
   σ²を正規乱数ｚと組合せた式（１）により求まる進行
   時間ｔによって、前記シミュレーションを実行すること
   を特徴とする生産管理システム。 【数１】ｔ＝μ＋（σ・Ｚ） …（１）
6. 【請求項６】 請求項３、４または５において、 前記設備の動作状態をイベント情報として通知する状態
   監視機構と、ワーク毎の生産の進行を示し、前記イベン
   ト情報の受信によって更新されるトラッキングデータを
   発行する進行管理機構を前記工程管理計算機に設け、 前記設備能力解析機構は、前記イベント情報に対応する
   ワークを前記トラッキングデータを参照して識別して、
   前記ワークの到着とその作業の完了を把握できるように
   したことを特徴とする生産管理システム。
7. 【請求項７】 請求項３、４、５または６において、 前記運転最適化機構は、前記生産ライン中における同一
   工程が複数の並列の設備を備えている場合に、前工程か
   ら移動して来るワークをスタートからの経過時間が少な
   い設備に分岐させるようにシミュレーションすることを
   特徴とする生産管理システム。