JP4754894B2 - 生産計画作成方法及び生産計画作成装置、並びにプログラム - Google Patents
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Description
・各生産ラインのボトルネック工程を事前に算出し、このボトルネック工程での利益速度(各品種の1個当たりの利益をボトルネック工程での処理時間で割った値)をもとに、利益の総和が最大化されるように各生産ラインでの製造品種と製造量を決定する。
・前半と後半の製造プロセスそれぞれにおいて、上記方法を適用することにより、プロセス全体として利益の総和が最大となる生産ラインの運用計画(各品種をどの工程でどれだけの量を作れるか)を作成する。
・各生産ラインの能力が異なる場合でも最適化を行うことができる。
・最適化計算には、線形計画法を用いることで、高速に最適解を求めることができる。
・鉄、アルミ、銅等の圧延ラインにおいて、冷間圧延機が複数あり、どの圧延機でも圧延できる場合。但し、どの圧延機を使うかによりパス回数(圧延回数)や処理時間が異なる。
・連続焼鈍炉でもバッチ焼鈍炉でも使える場合。但し、使う炉によって処理時間が大幅に異なる(バッチ焼鈍炉の方が長い)。
・内作でも加工できるが、負荷に応じて外注加工もできる場合。
従って、複数の作り方が考えられる場合には、非特許文献1に記載された技術を適用することができないという問題がある。
また、所定の期でのある工程設計の生産に対して、各工程が製造リードタイム(最終工程から当該工程までの工程間リードタイムの合計)だけ先行作業することを前提に、各工程での設備負荷配分比率が自動決定される。従って、例えば、N期に100トン生産するために、前工程ではN−1期に10トン、N期に90トン、その前工程ではN−1期に15トン、N期に85トン処理するといった現実的な負荷配分が表現できる。また、製造リードタイムや期の長さを変更した場合でも容易に生産量の最適化の計算を実行することができる。尚、最終工程に設定された工程間リードタイムは、最終工程を完了してから出荷するまでのリードタイムである。
r1,T-2={L1+L2+L3−DT-1}/DT
r1,T-1={DT+DT-1−(L1+L2+L3−DT-1)}/DT
T月生産に対する工程kでのT´月の設備負荷原単位(hr/製品ton)
=T月の生産に対する工程kでのT´月の設備負荷配分比率
×製品1トンあたりの生産に要する工程kでの負荷(hr/製品ton)
表6に、本実施形態における月別の工程設計毎の各設備に対する設備負荷原単位の計算結果を示す。
限界利益率(千円/製品ton)
=売値(千円/製品ton)
−原料費単価(千円/原料ton)×製品1トンあたりの生産に要する原料(ton/製品ton)
−製品1トン当りの生産に要する各工程での発生費用の和(千円/製品ton)
表7に、本実施形態における工程設計毎の限界利益率の計算結果を示す。
・各品種の期毎(月別)の合計生産量が、表2に示される最小生産量と表3に示される最大生産量の範囲内となっている。尚、最小生産量及び最大生産量が共に0である品種A03の3月では、生産量が0トンとなっており、特定の月はある品種を生産しないという意図を反映させることができている。
・一部の品種では、期(月)により工程設計が使い分けられている。例えば、品種A04は工程設計番号12でほぼ全ての生産を行うが、2月と6月は一部の生産を工程設計番号10で実施している。一方、品種A03は、工程設計番号7と9の2種類を軸として生産を実施するが、6月は工程設計番号9のかわりに8を用いて生産を実施していることがわかる。
・4月は設備M01を除く全ての設備で実働率が100%となっており、設備M01でも約96%で、工場の能力に最も余裕がない。
・設備M05は、いずれの月も100%となっており、常にフル生産が続く。
・設備M03は、月により負荷の変動が大きくなる
尚、本ステップの詳細については、上述した生産計画作成装置1の期情報記憶部11、製造ルート情報記憶部12、発生コスト情報記憶部13、生産量情報記憶部14、原料・売値情報記憶部15、設備情報記憶部16、及び、評価指標記憶部31の記載と同様であり、その説明を省略する。
尚、本ステップの詳細については、上述した生産計画作成装置1の設備負荷配分比率計算部20の記載と同様であり、その説明を省略する。
尚、本ステップの詳細については、上述した生産計画作成装置1の負荷コスト変換部21の記載と同様であり、その説明を省略する。
尚、本ステップの詳細については、上述した生産計画作成装置1の最適品種構成計算部30の記載と同様であり、その説明を省略する。
尚、本ステップの詳細については、上述した生産計画作成装置1の結果出力部40の記載と同様であり、その説明を省略する。
・生産量を確保しながら利益を極力大きくする場合。
・生産量をなるべく小さくして利益を極量大きくする場合(評価指標について、生産量に負の重みを掛ける)。
・利益が同じであれば、生産量が大きい製品構成が望ましい場合。
11 期情報記憶部(期情報記憶手段)
12 製造ルート記憶部(製造ルート記憶手段)
13 発生コスト情報記憶部(発生コスト登録手段)
14 生産量情報記憶部(生産量情報記憶手段)
15 原料・売値情報記憶部(原料・売値登録手段)
16 設備情報記憶部(設備情報記憶手段)
20 設備負荷配分比率計算部(設備負荷配分比率算出手段)
21 負荷・コスト情報変換部
30 最適品種構成計算部(最適品種構成計算手段)
S1 期情報記憶ステップ、製造ルート記憶ステップ、発生コスト登録ステップ、生産量情報記憶ステップ、原料・売値登録ステップ、設備情報記憶ステップ
S2 設備負荷配分比率算出ステップ
S4 最適品種構成計算ステップ
Claims (15)
- コンピュータにより複数の工程で生産する複数の品種の製品の生産量を最適化する生産計画作成装置を用いた生産計画作成方法であって、
前記生産計画作成装置を構成する期情報設定手段により、評価指標に基づいて最適品種構成を計算する単位である期を記憶する期情報設定ステップと、
前記生産計画作成装置を構成する製造ルート情報記憶手段により、前記製品を製造するための複数の工程について処理可能な設備を割り当てた1以上の製造ルートを工程設計として登録するとともに、前記工程設計毎に、各工程の処理能力と各工程について当該工程と次工程との間の前後工程間のリードタイムである工程間リードタイムとを登録する製造ルート情報記憶ステップと、
前記生産計画作成装置を構成する設備情報記憶手段により、前記各設備の前記期毎に、設備能力を登録する設備情報記憶ステップと、
前記生産計画作成装置を構成する生産量情報記憶手段により、前記品種毎に、使用可能な前記工程設計と、前記期毎に、要求される生産量の範囲である生産量下限値及び生産量上限値とを登録する生産量情報記憶ステップと、
前記生産計画作成装置を構成する設備負荷配分比率算出手段により、前記各工程設計の工程毎に、最終工程から当該工程までの前記工程間リードタイムの合計である製造リードタイムだけ、所定の前記期に相当する時間区分を所定の前記期から過去方向に移動させて、所定の前記期以前に含まれる移動後の前記時間区分の長さに比例して、前記所定の期以前の前記各期に負荷を配分した設備負荷配分比率を算出する設備負荷配分比率算出ステップと、
前記生産計画作成装置を構成する最適品種構成計算手段により、前記処理能力と前記設備負荷配分比率により求めた前記各設備の前記期毎の総負荷が前記設備能力を超えないという設備能力制約と、前記各品種の前記期毎の生産量の合計が前記生産量下限値以上前記生産量上限値以内の範囲内であることを満たすという生産量の上下限範囲制約を満たしつつ、予め設定した前記評価指標が最大となる前記各工程設計の各期の生産量を前記最適品種構成として算出する最適品種構成計算ステップと、
を備えることを特徴とする生産計画作成方法。 - 前記各設備の期毎の総負荷は、前記処理能力と前記設備負荷配分比率をもとに計算された前記期毎での単位製品あたりの生産に要する前記工程設計毎の前記各設備に対する設備負荷原単位から求めることを特徴とする請求項1に記載の生産計画作成方法。
- 前記生産計画作成装置を構成する原料・売値登録手段により、前記品種毎に、原料費と売値を登録する原料・売値登録ステップと、
前記生産計画作成装置を構成する発生コスト登録手段により、前記工程設計毎に、各工程で発生する発生コストを登録する発生コスト登録ステップと、を更に備え、
前記評価指標は、(売値−原料費−発生コスト)の総和と設定することを特徴とする請求項1または2に記載の生産計画作成方法。 - 前記評価指標は、前記全品種の生産量の総和と設定することを特徴とする請求項1または2に記載の生産計画作成方法。
- 前記最適品種構成計算ステップは、線形計画法により前記各工程設計の各期の生産量を算出することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の生産計画作成方法。
- コンピュータにおいて複数の工程で生産する複数の品種の製品の生産量を最適化する生産計画作成装置として機能させるプログラムであって、
前記生産計画作成装置を構成する期情報設定手段により、評価指標に基づいて最適品種構成を計算する単位である期を記憶する期情報設定ステップ、
前記生産計画作成装置を構成する製造ルート情報記憶手段により、前記製品を製造するための複数の工程について処理可能な設備を割り当てた1以上の製造ルートを工程設計として登録するとともに、前記工程設計毎に、各工程の処理能力と各工程について当該工程と次工程との間の前後工程間のリードタイムである工程間リードタイムを登録する製造ルート情報記憶ステップ、
前記生産計画作成装置を構成する設備情報記憶手段により、前記各設備の前記期毎に、設備能力を登録する設備情報記憶ステップ、
前記生産計画作成装置を構成する生産量情報記憶手段により、前記品種毎に、使用可能な前記工程設計と、前記期毎に、要求される生産量の範囲である生産量下限値及び生産量上限値とを登録する生産量情報記憶ステップ、
前記生産計画作成装置を構成する設備負荷配分比率算出手段により、前記各工程設計の工程毎に、最終工程から当該工程までの前記工程間リードタイムの合計である製造リードタイムだけ、所定の前記期に相当する時間区分を所定の前記期から過去方向に移動させて、所定の前記期以前に含まれる移動後の前記時間区分の長さに比例して、前記所定の期以前の前記各期に負荷を配分した設備負荷配分比率を算出する設備負荷配分比率算出ステップ、
前記生産計画作成装置を構成する最適品種構成計算手段により、前記処理能力と前記設備負荷配分比率により求めた前記各設備の前記期毎の総負荷が前記設備能力を超えないという設備能力制約と、前記各品種の前記期毎の生産量の合計が前記生産量下限値以上前記生産量上限値以内の範囲内であることを満たすという生産量の上下限範囲制約を満たしつつ、予め設定した前記評価指標が最大となる前記各工程設計の各期の生産量を前記最適品種構成として算出する最適品種構成計算ステップ、
を備え、コンピュータにおいて、記憶装置にインストールして、CPUにより読み出して各ステップの処理を実行させるためのプログラム。 - 前記各設備の期毎の総負荷は、前記処理能力と前記設備負荷配分比率をもとに計算された前記期毎での単位製品あたりの生産に要する前記工程設計毎の前記各設備に対する設備負荷原単位から求めることを特徴とする請求項6に記載のプログラム。
- 前記生産計画作成装置を構成する原料・売値登録手段により、前記品種毎に、原料費と売値を登録する原料・売値登録ステップ、
前記生産計画作成装置を構成する発生コスト登録手段により、前記工程設計毎に、各工程で発生する発生コストを登録する発生コスト登録ステップ、
を更に備え、
前記評価指標は、(売値−原料費−発生コスト)の総和と設定することを特徴とする請求項6または7に記載のプログラム。 - 前記評価指標は、前記全品種の生産量の総和と設定することを特徴とする請求項6または7に記載のプログラム。
- 前記最適品種構成計算ステップは、線形計画法により前記各工程設計の各期の生産量を算出することを特徴とする請求項6〜9のいずれか一項に記載のプログラム。
- プログラムがインストールされる記憶装置やプログラムを読み出して実行するCPUを備えるコンピュータにおいて実装される複数の工程で生産する複数の品種の製品の生産量を最適化する生産計画作成装置であって、
評価指標に基づいて最適品種構成を計算する単位である期を記憶する期情報設定手段と、
前記製品を製造するための複数の工程について処理可能な設備を割り当てた1以上の製造ルートを工程設計として登録するとともに、前記工程設計毎に、各工程の処理能力と各工程について当該工程と次工程との間の前後工程間のリードタイムである工程間リードタイムとを登録する製造ルート情報記憶手段と、
前記各設備の前記期毎に、設備能力を登録する設備情報記憶手段と、
前記品種毎に、使用可能な前記工程設計と、前記期毎に、要求される生産量の範囲である生産量下限値及び生産量上限値とを登録する生産量情報記憶手段と、
前記各工程設計の工程毎に、最終工程から当該工程までの前記工程間リードタイムの合計である製造リードタイムだけ、所定の前記期に相当する時間区分を所定の前記期から過去方向に移動させて、所定の前記期以前に含まれる移動後の前記時間区分の長さに比例して、前記所定の期以前の前記各期に負荷を配分した設備負荷配分比率を算出する設備負荷配分比率算出手段と、
前記処理能力と前記設備負荷配分比率により求めた前記各設備の前記期毎の総負荷が前記設備能力を超えないという設備能力制約と、前記各品種の前記期毎の生産量の合計が前記生産量下限値以上前記生産量上限値以内の範囲内であることを満たすという生産量の上下限範囲制約を満たしつつ、予め設定した前記評価指標が最大となる前記各工程設計の各期の生産量を前記最適品種構成として算出する最適品種構成計算手段と、
から構成されることを特徴とする生産計画作成装置。 - 前記各設備の期毎の総負荷は、前記処理能力と前記設備負荷配分比率をもとに計算された前記期毎での単位製品あたりの生産に要する前記工程設計毎の前記各設備に対する設備負荷原単位から求めることを特徴とする請求項11に記載の生産計画作成装置。
- 前記品種毎に、原料費と売値を登録する原料・売値登録手段と、
前記工程設計毎に、各工程で発生する発生コストを登録する発生コスト登録手段と、を更に備え、
前記評価指標は、(売値−原料費−発生コスト)の総和と設定することを特徴とする請求項11または12に記載の生産計画作成装置。 - 前記評価指標は、前記全品種の生産量の総和と設定することを特徴とする請求項11または12に記載の生産計画作成装置。
- 前記最適品種構成計算手段は、線形計画法により前記各工程設計の各期の生産量を算出することを特徴とする請求項11〜14のいずれか一項に記載の生産計画作成装置。
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