JP2798299B2 - 在庫シミュレーションシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、生産能力や生産の制約を考慮した在庫シミ
ュレーションシステムに関する。

（従来の技術） 近年における消費傾向は消費者において多様化してお
り、その要求は多くの品種に跨がることから、生産を行
う側では、それらの要求に対応するため、多品種少量生
産を余儀無くされている。そのため、多くの品種の各々
について少量の生産を効率よく行う必要が生じている。

そして、このような多品種少量生産を効率よく行う１
つの方法として、予めオーダを設定して在庫の推移を見
る在庫シミュレーションが数多く行われている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の在庫シミュレーションは、発注
点及び生産ロットの大きさを決定し、それら発注点や生
産ロットの大きさに基づいて実際に在庫を動かしてみ
て、在庫の挙動を検討するといったものであり、生産の
制約が加味されてはいなかった。すなわち、生産指示の
あった製品はすぐに生産されるといった現実とは違った
シミュレーションになる可能性があり、シミュレーショ
ンによって得られる結果と現実との誤差が大きいといっ
た問題があった。

本発明はかかる実情に鑑みてなされたもので、その目
的は、生産の制約を考慮することにより、機械台数の増
加、生産能力のアップ、計画サイクルの短縮等が在庫の
推移にどのように影響を及ぼすかを実際に数値として検
証することのできる在庫シミュレーションシステムを提
供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため、本発明の在庫シミュレーシ
ョンシステムは、在庫として持つことを前提とした見込
み生産である即納オーダ及び受注生産である先行オーダ
を合わせた前年度の任意の単位期間数の受注実績と、本
年度の対応する任意の単位期間数の受注実績とに基づ
き、シミュレーションを行う本年度の単位期間の受注量
を全ての品番について予測し、その受注予測量から求め
た成形着手リードタイム中の平均受注量又は単位期間と
その単位期間中の生産回数とから求めたランニング在庫
量のうち小さい方の量に安全在庫量を加えた量を基準在
庫量とし、生産サイクル中の受注予測量と前記基準在庫
量と現在の在庫量とから即納オーダの生産要求量を算出
するとともに、先行オーダの受注予測量に基づいて納期
前の１単位期間又は複数単位期間に跨がった生産要求量
を算出する在庫シミュレーション部と、 前記在庫シミュレーション部によって算出された即納
オーダの生産要求量及び先行オーダの生産要求量に基づ
いて前記単位期間の工程計画表の作成を行う工程計画表
作成部と、 この工程計画表作成部により作成された工程計画表に
従った生産に基づいて在庫シミュレーションを行い、シ
ミュレーション期間中の在庫月数、品切れ率、単位期間
の段取回数等のシミュレーション結果を出力する予測シ
ミュレーション部と、 この予測シミュレーション部から出力されるシミュレ
ーション結果を表示する表示部とを備えた構成とする。

（作用） 在庫シミュレーション部では、最終的には即納オーダ
の生産要求量と先行オーダの生産要求量とを算出する。
つまり、在庫として持つことを前提とした見込み生産で
ある即納オーダ及び受注生産である先行オーダを合わせ
た前年度の任意の単位期間数の受注実績と、本年度の対
応する任意の単位期間数の受注実績とに基づき、シミュ
レーションを行う本年度の単位期間の受注量を全ての品
番について予測する。ここで、単位期間とは例えば１か
月間のことである。また、前年度の任意の単位期間数と
は、例えばシミュレーションを行う本年度の単位期間が
７月である場合には、前年度の４〜６月の３か月間のこ
とであり、本年度の対応する任意の単位期間数とは、本
年度の４〜６月の３か月間のことである。ただし、３か
月間に限定するものではない。

この後、予測した受注量から成形着手リードタイム中
の平均受注量を求めるとともに、単位期間とその単位期
間中の生産回数（生産回数の計算方法は後述する。）と
から求めたランニング在庫量を求め、求めた成形着手リ
ードタイム中の平均受注量はランイング在庫量のうち小
さい方の量に安全在庫量を加えた量を基準在庫量とす
る。ここで、成形着手リードタイムとは、計画を立てて
からその工程が最初に稼働するまでに要する時間のこと
で、計画リードタイム、原材料発注リードタイム、が主
となるのである。また、安全在庫量は統計的に得られた
もので、正規分布に従うものである。

そして、生産サイクル（生産サイクルの計算方法も後
述する。）中の受注予測量と前記基準在庫量とシミュレ
ーションによる現在の在庫量とから即納オーダの生産要
求量を算出するとともに、先行オーダの受注予測量に基
づいて納期前の１単位期間又は複数単位期間に跨がった
生産要求量を算出する。

工程計画表作成部では、在庫シミュレーション部によ
って算出された即納オーダの生産要求量及び先行オーダ
の生産要求量に基づき、シミュレーションを行う単位期
間の工程計画表の作成を行う。この作成は、従来のAIス
ケジューリングマシンの自動工程立案部に従うが、基本
的には段取コスト最小となるように前詰め処理し、工場
の能力と生産効率とに適合するように工程計画表の作成
を行う。そして、作成された工程計画表に従って生産が
行われたとき、その生産物に基づく在庫シミュレーショ
ンを予測シミュレーション部によって行い、シミュレー
ション期間中の在庫月数、品切れ率、単位期間の段取回
数等のシミュレーション結果を表示部に出力し、表示す
る。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例の電気的構成を示すブロ
ック図である。

図において、在庫シミュレーション部11の出力は工程
計画表作成部12に導かれており、工程計画表作成部12の
出力は工程計画表修正部13に導かれている。そして、工
程計画表修正部13の出力は予測シミュレーション部14に
導かれており、この予測シミュレーション部14の出力
は、工程計画表作成部12とCRT表示部15とに導かれてい
る。また、工程計画表作成部12からは、工程計画表を示
す出力12aが外部に送出されている。また、予測シミュ
レーション部14からは、キーボード等からの指示によ
り、在庫シミュレーションの結果を示すデータがCRT表
示部15に送出されている。

以下の説明において、在庫シミュレーション部11と予
測シミュレーション部14とは、同一のパーソナルコンピ
ュータ上で動作するソフトウエアによって構成されてお
り、工程計画表作成部12と工程計画表修正部13とは、エ
ンジニアリングワークステーション上で動作するソフト
ウエアによって構成されている。そして、これらパーソ
ナルコンピュータとエンジニアリングワークステーショ
ンとは、通信線により双方向性に接続されている。

次に、上記構成の在庫シミュレーションシステムの動
作を、第２図のフローチャートを参照して説明する。

在庫シミュレーション部11は、最終的には即納オーダ
の生産要求量と先行オーダの生産要求量とを算出する。

そのため、まず初期設定を行う（ステップS1）。初期
設定を行う項目としては、安全係数（安全在庫に係わる
係数であって、統計的に求められた値であって、具体的
には1.65が設定されている。）、月間段取替え可能回数
（段取替えとは、金型替えや色替え等のことであ
る。）、予測方式（後述する。）、先行オーダの納期範
囲（本実施例では、15日〜30日の範囲としている。）、
計画サイクル（計画を組むサイクルであって、例えば１
週間単位等。）、成形着手リードタイム、シミュレーシ
ョン期間（本実施例では１か月としている。）、オーダ
発生時の乱数の幅（本実施例では、0.95〜1.05に設定し
ている。）、伸び率（手動による設定とした場合。）、
段取制約（例えば、月曜日から金曜日までの１直は３
回、２直,3直は０回等といった各曜日の各直毎の段取替
え可能回数のこと。）等が掲げられる。

そして、上記初期設定項目のうち伸び率が自動設定と
なっている場合には、在庫シミュレーション部11は、こ
の伸び率の計算を行う（ステップS2）。すなわち、即納
オーダと先行オーダとを合わせた前年度の任意の月数
（例えば、シミュレーションを行う月を本年度の７月と
すると、前年度の７月より前の例えば３か月分）の受注
実績の平均から、本年度の対応する任意の月数（３か月
分）の受注実績の平均の伸び率を計算する。そして、前
年同月（７月）の日々の受注実績にこの伸び率をかけ、
さらに初期設定された乱数をかけて、本年同月（７月）
のシミュレーションで発生させるオーダの設定を行う
（ステップS3）。そして、このオーダを、予め登録して
おいた即納オーダ（見込み品）と先行オーダ（受注品）
との割合に従って分割する。即納オーダと先行オーダと
の割合の設定変更は、キーボート等からの入力により可
能である。

次に、品番毎に、前年同月（７月）の月間受注量（こ
れは、設定により前年の平均値又は前年同期の平均値と
することも可能である。）にステップS2で求めた伸び率
をかけて、本年同月の受注量の予測（月間受注予測量と
いう。）を行う（ステップS4）。例えば、品番Ｂについ
ての前年同月の受注実績を600、伸び率を4.29とする
と、本年同月の月間受注予測量は、 600×4.29＝2574 となる。そして、この品番Ｂの即納オーダと先行オーダ
との割合が0.5:0.5である場合には、即納オーダの月間
受注予測量は1287、先行オーダの月間受注予測量は1287
となる。

この後、ステップS5において生産サイクルを決定す
る。すなわち、データベース21に登録してある品番の全
て（ただし、予測が０である品番を除く。）に、年間１
回の生産回数を割り当てる。次に、各品番に対し、生産
回数を１回増加させるとすればどの品番に割り当てれば
在庫最小となるかを計算し、その品番の生産回数を１回
増加する。具体的には、下式によって各品番の計算を行
い、その値の最も大きい品番のものに生産回数１回を割
り当てる。

生産回数を１回割り当てる度に、上式の計算を各品番
について行い、その計算結果に基づいて、各品番に順次
生産回数を割り当てていく。この計算は、品番全てに割
り当てられた生産回数の合計が、12×月間段取替え可能
回数（例えば、100回等。）となるまで行われる。そし
て、品番全てに割り当てられた生産回数の合計が、12×
月間段取替え可能回数となると、次に品番別の生産回数
を12で割り、その割った値を各品番についての月間生産
回数とする。そして、ステップS4で求めた各品番の月間
受注予測量を、上記のようにして求めた各品番の月間生
産回数で割ることにより、生産サイクル中の受注予測量
とする（ステップS6）。例えば、上記した品番Ｂの月間
生産回数が６回であったとすると、生産サイクルは、 31/6＝5.16（日） となり、生産サイクル中の受注予測量は、 1287÷６≒215 となる。

この後、ステップS7へと動作を進めて基準在庫量N_Oの
計算を行う。すなわち、リードタイム中の平均受注量Ｍ
（これは、生産サイクル中の受注予測量から求めること
ができる。）、又は生産期間と生産回数とから計算した
ランニング在庫量N_Rの1/2の量のうち小さい方の量に、
リードタイムに見合う安全在庫量N_S（この安全在庫量N_S
は、初期設定された安全係数を用いた計算によって求め
られる。この安全在庫量N_Sの計算については後述す
る。）を加えた量を基準在庫量N_Oとする。なお、ここで
のリードタイムとは、 ［成形着手リードタイム＋1/2×計画サイクル］ のことである。

ここで、ランニング在庫量N_Rについて説明する。

いま、１か月の生産回数を３回とすると、その１か月
間の在庫量の変化は第３図に実線で示すような鋸波状の
波形となる。すなわち、生産した時には増えて、その後
の受注による出荷により徐々に減少してゆく。一方、１
か月の生産回数を６回とすると、同図に破線で示すよう
な鋸波状の波形となる。つまり、在庫量としては半分と
なる。この鋸波状に示された量をランニング在庫量とい
う。ただし、第３図では、生産した時点で在庫量は垂直
に立ち上がっているが、実際には生産している期間も在
庫は減少しているので、ランニング在庫量は第４図に示
すような波形となる。また、安全在庫量N_Sは、同図に一
点鎖線で示す量に設定されている。この安全在庫量N
_Sは、リードタイムをRTとすると、このリードタイムRT
中に予測とは異なる受注がくる場合がある。このとき、
ランニング在庫量は、実線で示す波形から二点鎖線で示
すように急激に減少することになる。このような事態が
発生しても品切れが発生しないようにするために、予め
計算によって決められた安全在庫量N_Sを持っている。

上記したステップS7での基準在庫量N_Oの具体的な計算
例を、上記した品番Ｂについて説明する。

まず、安全在庫量N_Sを下式によって求める。

ただし、1.65は予め設定された安全係数、4.5は品番
Ｂのリードタイム（日）である。また、31.53は、下式
によって求められている。

標準偏差×１日の予測量÷１か月の受注量の平均 ここで、１日の予測量とは、即納オーダの月間受注予
測量（1287）を同月の日数（31日）で割った値である。
また、１か月の受注量の平均とは、前年同月の即納オー
ダの全受注量を同月の受注日数で割った値である。ただ
し、即納オーダは前年同月の全受注量の0.5としてい
る。

次に、リードタイム4.5日中の平均受注量Ｍを求め
る。これは、生産サイクルが5.16日であることから、 Ｍ＝215×（4.5/5.16）＝186.8 によって求めることができる。

次に、生産期間と生産回数とからランニング在庫量N_R
を求める。これは、品番Ｂの生産期間が0.42（日）であ
ったとすると、第５図に示す波形図からまずａ点でのラ
ンニング在庫量N_Rを求め、その1/2を平均受注量Ｍとの
比較量（N_R/2）とする。すなわち R/2＝215÷5.16×（5.16−0.42）≒98.74 以上より、基準在庫量N_Oを求める式は、 N_O＝110.36＋min（M,N_R/2） ＝110.36＋min（186.8,98.74） となり、本実施例では、品番Ｂの基準在庫量N_Oはほぼ20
9となる。

上記したステップS1からステップS7までの処理によっ
て月次処理を終了し、次に日次処理へと移行する。

すなわち、ステップS8では、在庫量に、前回行ったス
ケジューリングによって立てた工程計画による当日生産
量を加えて、新たな在庫量とする。ただし、１回目は前
回の工程計画が無いことから、ここでの処理は不要とな
る。この後、ステップS8によって求めた在庫量からオー
ダ分引き当てる（ステップS9）。すなわち出荷する。こ
のとき、受注残がある場合には、古いものから順番に引
き当てる。在庫量よりオーダの方が多い場合には、在庫
分だけ引き当てて、引き当てられなかった分を受注残と
する。

次に、ステップS10,S11へと動作を進め、計画日につ
いて、まず即納オーダに対する生産要求量の計算を下式
によって行う。

生産要求量＝生産サイクル中の受注予測量 ＋基準在庫量N_O−現在の在庫量 ここで、計画日とは、計画サイクルの最初の日のこと
である。従って、計画サイクルが７日である場合には、
計画日も７日毎にくることになる。

また、このような式によって求めた各品番の生産要求
量の生産優先度は、第５図に示す表の条件に従って決定
する。

一方、先行オーダについては、その先行オーダの納期
前の計画日にそのオーダ分の生産指示を出力し、受注残
が在庫量を越えたときに発注する（ステップS12）。た
だし、その先行オーダの生産要求量による生産期間が１
回の計画サイクルに収まらない場合には、何回の計画サ
イクルに跨がるかを計算し、その回数分だけ納期前の計
画サイクルからさかのぼって生産指示を出力するように
する。

以上の方法による生産要求量の算出を１計画日（すな
わち、１計画サイクル分）について行うと、このように
して算出された品番毎に生産要求量のデータは、工程計
画表作成部12に送出される。

工程計画表作成部12では、在庫シミュレーション部11
からの出力（生産要求量のデータ）と第６図に示す表に
従った生産優先度とに基づくとともに、各生産ラインの
生産能力と生産品種を替えるときに要する所要時間（段
取替え時間）とに基づき、生産ラインが最大の効率をも
って生産を行うことができるようにする工程計画表の作
成を、１計画サイクル分について行う（ステップS1
3）。

また、在庫シミュレーション部11は、上記した１計画
サイクル分の生産要求量の算出を行い、工程計画表作成
部12で工程計画表を作成した後、上記と同様にして次の
計画サイクル分の生産要求量の算出を行い、この算出し
た生産要求量のデータを工程計画表作成分12に送出す
る。工程計画表作成分12では、上記と同様にして次の計
画サイクル分の工程計画表の作成を行う（ステップS10
〜S13）。

在庫シミュレーション分11と工程計画表作成分12と
は、上記のような計画サイクル分毎の生産要求量のデー
タの送出と、計画サイクル分毎の工程計画表の作成と
を、その月の最後の日まで行う。そして、その１か月分
の工程計画表の作成を終了する。その作成した工程計画
表を工程計画表修正部13に送出する（ステップS14,S1
5）。

工程計画表修正部13は、工程計画表作成部12より送ら
れてきた工程計画表を図示しないCRT表示装置に表示す
る。そして、その工程の修正がマウス等によって修正さ
れた場合には、その指定に従って工程計画表の修正を行
う（ステップS15）。修正項目としては、設備投資や様
々な改善によって変化するものが挙げられる。例えば、
設置機械台数、生産リードタイム、月間段取回数等の前
提となる条件の変更、修正である。ただし、このステッ
プS15での修正は必要が無ければ行われない。

上記方法により必要に応じて修正された工程計画表が
導かれた予測シミュレーション部14は、工程計画表に従
って生産が行われた場合の在庫シミュレーションを行
い、そのシミュレーション結果をCRT表示部15に送出す
る（ステップS16）。CRT表示部15では、予測シミュレー
ション部14から送られてくるシミュレーション結果とし
て、シミュレーション期間中の在庫月数（在庫が受注の
何か月分であるかを示す。）、品切れ率、月間段取回数
等を表示し、必要に応じてそれぞれの詳細を表示する
（ステップS17）。

第７図（ａ），（ｂ）は、CRT表示部15に表示される
シミュレーション結果の一例を示し、同図（ａ）は品切
れ率５％の場合の在庫月数と段取回数との関係を示すグ
ラフ、同図（ｂ）は段取回数100回の場合の品切れ率と
在庫月数との関係を示すグラフである。ただし、同図に
おいて実線で示す曲線はリードタイムが１日の場合、破
線で示す曲線はリードタイムが３日の場合、一点鎖線で
示す曲線はリードタイムが５日の場合である。

また、第８図はシミュレーション結果を表にまとめて
表示した例、第９図乃至第11図は第８図の表に示す各項
目のそれぞれの詳細な表やグラフを表示した例を示して
いる。すなわち、第９図は在庫月数の詳細と在庫金額
（在庫原価）の日々の変動とを示す図、第10図は品切れ
率（品目別満足度）の詳細と品切れ解消具合とを示す
図、第11図は段取回数の詳細と段取回数の日々の変動と
を示す図である。

なお、上記実施例では、工程計画表の作成期間を１か
月として説明しているが、２か月、３か月、半年といっ
た長い期間の工程計画表を上記システムによって作成す
ることも可能である。また、ステップS8以降の日次処理
の部分だけを利用して、適当な基準在庫量、生産ロット
の大きさを決定することができる。

以上説明したように、本発明の在庫シミュレーション
システムは、シミュレーション中に生産能力を考慮する
ためにAIスケジューリングマシンの自動工程立案部を組
み込んだので、これにより生産能力として設置機械台
数、生産スピード、段取替え数、金型数、型替え時間等
を変更して、在庫の品切れへの影響を検討することが可
能となった。また、オーダは即納オーダ（見込み生産
品）と先行オーダ（受注生産品）とで区別しているの
で、即納と先行との割合を変更して、在庫や品切れへの
影響を検討することも可能となった。すなわち、本発明
の在庫シミュレーションシステムでは、数多くある在庫
低減や品切れ率低減のための改善項目のうち、どの項目
の改善が最も効果的かといった改善箇所の明確化、バラ
ンスの取れた在庫月数や品切れ率の目標値設定等の検討
が容易に行えるものである。

（発明の効果） 本発明の在庫シミュレーションシステムは、生産の制
約を考慮した在庫シミュレーションを行うことにより、
従来より在庫低減、品切れ低減に効果があるといわれて
きた機械台数の増加、生産能力のアップ、計画サイクル
の短縮等が在庫の推移や品切れ対応にどういう影響を及
ぼすかを実際に数値として検証することができるので、
生産能力、生産管理形態を考慮した在庫月数、品切れ率
の目標値設定が行えるとともに、在庫低減や品切れ率低
減のためにどのような改善が最も効果的かといった検討
が的確に行えるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の在庫シミュレーションシステムの電気
的構成を示すブロック図、第２図は同システムの動作を
説明するためのフローチャート、第３図及び第４図は１
か月間の在庫量の変化を示す図、第５図は第４図に示す
波形の一部を取り出して示した図、第６図は各品番の生
産要求量の生産優先度を示す表、第７図（ａ），（ｂ）
はCRT表示部に表示されるシミュレーション結果の一例
を示す図であり、同図（ａ）は品切れ率５％の場合の在
庫月数と段取回数との関係を示すグラフ、同図（ｂ）は
段取回数100回の場合の品切れ率と在庫月数との関係を
示すグラフ、第８図はシミュレーション結果を表にまと
めて表示した例を示す図、第９図は在庫月数の詳細と在
庫金額（在庫原価）の日々の変動とを示す図、第10図は
品切れ率（品目別満足度）の詳細と品切れ解消具合とを
示す図、第11図は段取回数の詳細と段取回数の日々の変
動とを示す図である。 11……在庫シミュレーション部 12……工程計画表作成部 13……工程計画表修正部 14……予測シミュレーション部 15……CRT表示部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】在庫として持つことを前提とした見込み生
   産である即納オーダ及び受注生産である先行オーダを合
   わせた前年度の任意の単位期間数の受注実績と、本年度
   の対応する任意の単位期間数の受注実績とに基づき、シ
   ミュレーションを行う本年度の単位期間の受注量を全て
   の品番について予測し、その受注予測量から求めた成形
   着手リードタイム中の平均受注量又は単位期間とその単
   位期間中の生産回数とから求めたランニング在庫量のう
   ち小さい方の量に安全在庫量を加えた量を基準在庫量と
   し、生産サイクル中の受注予測量と前記基準在庫量と現
   在の在庫量とから即納オーダの生産要求量を算出すると
   ともに、先行オーダの受注予測量に基づいて納期前の１
   単位期間又は複数単位期間に跨がった生産要求量を算出
   する在庫シミュレーション部と、 前記在庫シミュレーション部によって算出された即納オ
   ーダの生産要求量及び先行オーダの生産要求量に基づい
   て前記単位期間の工程計画表の作成を行う工程計画表作
   成部と、 この工程計画表作成部により作成された工程計画表に従
   った生産に基づいて在庫シミュレーションを行い、シミ
   ュレーション期間中の在庫月数、品切れ率、単位期間の
   段取回数等のシミュレーション結果を出力する予測シミ
   ュレーション部と、 この予測シミュレーション部から出力されるシミュレー
   ション結果を表示する表示部とを備えたことを特徴とす
   る在庫シミュレーションシステム。