JP5451166B2

JP5451166B2 - 生産改善支援システム

Info

Publication number: JP5451166B2
Application number: JP2009107669A
Authority: JP
Inventors: 武志市原; 秀樹伊佐地; 浩史渡邉
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2029-04-27
Also published as: JP2010257296A

Description

この発明は、多品種少量生産など人と設備によって生産を行なう生産ラインにおいて、人と設備の稼働状況を逐次把握し、改善につなげられるようにした生産改善支援システムに関するものである。

従来、製造ラインにおける改善活動は、時間測定と作業研究の視点でじっくりと現状を観察した上で、改善に向けたアイデアをひねり出し、それを適用し、さらに、適用結果をじっくりと評価する、と言うＰＤＣＡ（ＰｌａｎＤｏＣｈｅｃｋＡｃｔｉｏｎ）サイクルで成り立っていた。
昨今、従来の量産ラインは、中品種中量生産、多品種少量生産へと変化すると共に、製品ライフサイクルも短小化が進んでいる。
この環境変化により、従来の改善手法では、時間がかかり過ぎて生産形態の変化へ追随できず、手間がかかり過ぎて改善案を適用しにくいという弊害があった。
その結果、現場製造ラインにおける生産性向上や原価低減が進みにくくなり、改善活動は低調気味になっていた。
従来の生産性を向上させるための試みとして、特許文献１には、生産品を識別する識別情報と、工程ごとの生産品の到来と完了とを検出した検出信号と、これらに付加された時刻情報を用いて、作業時間を算出するものが記載されている。
また、特許文献２には、設備の稼働情報が、設備コントローラから所定の時間間隔及び予め設定された条件により、情報集約解析装置に伝送され、そこで、解析され、表示されるものが記載されている。
また、特許文献３には、加工機械、治具、人員などの生産に必要なパラメータをシミュレーションにより最適化させるものが記載されている。

特開平７−１５２８３５号公報（第２〜３頁、図１）特開平９−８５５９１号公報（第３頁、図１）特開２０００−１１２５０４号公報（第３〜４頁、図１）

特許文献１のものでは、到来と完了の間の手待ち時間の把握や、一人が多台の設備を用いて作業する多台持ちの作業形態での作業時間の把握ができないという問題があった。
また、特許文献２のものでは、設備の稼働状況は確認できるものの、設備の稼働と人の動きを連合させて把握することはできなかった。
また、特許文献３のものでは、現場でのトラブル発生などの変動要因を考慮できない
という問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、多台持ちの場合でも設備の稼働状況と作業者の作業状況を連合させて把握できるようにした生産改善支援システムを得ることを目的にしている。

この発明に係わる生産改善支援システムにおいては、一人の作業者が複数の設備を操作してワークの生産を行う生産ラインの生産状態の改善を支援する生産改善支援システムであって、設備とこの設備を操作する作業者を関連付けた作業者登録テーブルを予め格納したデータベースを有するサーバー、設備におけるワークの有無を検出する在荷センサ、設備ごとに作業者の在場を検出する在場センサ、設備を制御するように構成され、在荷センサ及び在場センサの出力が入力され、この入力された在荷センサの出力を含む設備の稼働情報及び在場センサの出力を含む作業者情報をサーバーに送信し、データベースに格納させるコントローラ、サーバーに接続され、データベースに格納された設備の稼働情報及び作業者情報を取得し、作業者登録テーブルを参照して、時間軸に沿って作業者の作業状況及びこの作業者の担当する複数の設備の稼働状況を連合した作業連合状況表を表示するクライアント端末を備えたものである。

この発明は、以上説明したように、一人の作業者が複数の設備を操作してワークの生産を行う生産ラインの生産状態の改善を支援する生産改善支援システムであって、設備とこの設備を操作する作業者を関連付けた作業者登録テーブルを予め格納したデータベースを有するサーバー、設備におけるワークの有無を検出する在荷センサ、設備ごとに作業者の在場を検出する在場センサ、設備を制御するように構成され、在荷センサ及び在場センサの出力が入力され、この入力された在荷センサの出力を含む設備の稼働情報及び在場センサの出力を含む作業者情報をサーバーに送信し、データベースに格納させるコントローラ、サーバーに接続され、データベースに格納された設備の稼働情報及び作業者情報を取得し、作業者登録テーブルを参照して、時間軸に沿って作業者の作業状況及びこの作業者の担当する複数の設備の稼働状況を連合した作業連合状況表を表示するクライアント端末を備えたので、多台持ちの場合でも設備の稼働状況と作業者の作業状況を連合させて把握することができる。

この発明の実施の形態１による生産改善支援システムを示す構成図である。この発明の実施の形態１による生産改善支援システムのクライアント端末を示す構成図である。この発明の実施の形態１による生産改善支援システムのサーバーのデータベース内容を示す図である。この発明の実施の形態１による生産改善支援システムのクライアント端末のマンマシンチャートの表示例を示す図である。この発明の実施の形態１による生産改善支援システムのクライアント端末のリソース算出手段の処理を示すフローチャートである。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による生産改善支援システムを示す構成図である。
図１において、生産を行う設備１は、シーケンサ２（コントローラ）により制御され、ワークが作業台３に載置されて加工される。シーケンサ２の制御状況は表示装置４に設備画面として表示されるようになっている。作業台３には、ワークが所定位置に載置されたのを検知する在荷センサ５が設けられ、ワークの有り無しを検知する。在荷センサ５は赤外線センサであり、ワークを固定する治具に配置されている。設備１で作業する人６の在場を検知する在場センサ７が、人６の作業する位置に配置されている。在場センサ７は、人６がマットの上に乗ったときの時間を計測する圧力センサにより構成されている。
シーケンサ２は、データベースを有するサーバー８にＬＡＮ９により接続され、サーバー８は、クライアント端末１０にＬＡＮ９を介して接続されている。シーケンサ２には在
場センサ７からの情報及び在荷センサ５からの情報が入力され、これらはサーバー８のデータベースに格納される。
サーバー８は、記憶装置に形成されたデータベースを有し、このデータベースには、作業の改善を支援するための諸情報が格納されている。例えば、ＴＳ（標準時間）データや、後述する図３に示す作業者作業状況テーブル、設備テーブル、作業者登録テーブルを含む。
クライアント端末１０は、表示画面を表示する表示部を有し、サーバー８のデータベースを読み書きすることができ、データベースに格納された情報を取得して、設備稼働状況の表示、作業者作業状況の表示、人―設備連合作業状態を示すマンマシンチャート（作業連合状況表）の表示、人／設備投入リソース計画の半自動策定などの処理を行う。

図２は、この発明の実施の形態１による生産改善支援システムのクライアント端末を示す構成図である。
図２において、クライアント端末１０は、サーバー８のデータベースから作業状況のデータを取得するとともに、別途作成された生産計画１１からも機種別の生産計画を取得するデータ取得手段１２と、この取得したデータに基づきマンマシンチャートを表示部１５に表示するマンマシンチャート表示手段１３と、取得したデータに基づき、機種シリーズごと及び工程ごとに必要な作業者数及び設備台数を算出し、必要に応じて表示部１５に表示するリソース算出手段１４とを有している。

図３は、この発明の実施の形態１による生産改善支援システムのサーバーのデータベース内容を示す図である。
図３（ａ）は、作業者作業状況テーブルを示す図で、作業者ＩＤと、在場か不在かを示す作業内容と、作業内容の開始日時と、作業内容の終了日時とを含むものである。このテーブルは、作業者ＩＤごとに作成されてもよい。
図３（ｂ）は、設備テーブルを示す図で、設備ＩＤと、設備稼働状況コードと、そのコードの開始日時と、終了日時とを含む。設備稼働状況コードとしては、例えば、００００（正常稼働）、０００１（ワーク待ち）、０００２（チャック異常）、０００３（クーラント液不足）などを有する。設備テーブルは設備ごとに作成されてもよい。
図３（ｃ）は、作業者と設備との時点ごとの対応を示す作業者登録テーブルで、どの作業者がいつの期間にどの設備を操作するのかが予め登録されている。その対応付けられた期間を開始日時と終了日時により示している。このテーブルにより、時刻と設備を指定すれば、作業者を特定することができる。
データベースには、この他、設備とその指名作業者を関連付けたマスタテーブルを有し、設備を指定すれば、指名作業者が一覧できるようになっている。また、全製造機種の形名をもつ機種形名テーブルを有し、機種の形名から機種シリーズが区分できるようになっている。また、機種ごとに作業１サイクルの時間（標準時間、ＴＳデータ）を持っている。

図４は、この発明の実施の形態１による生産改善支援システムのクライアント端末のマンマシンチャートの表示例を示す図である。
図４において、作業者Ａが設備ａと設備ｂと設備ｃで作業する状態を例にした場合の表示例を示している。
作業者Ａの「在場」は、在場センサ７により検知された在場の時間であり、不在時間は「用足し」と表示される。「設備メンテ」は、設備ａのトラブルにより発生したもの、また、「昼食」は、時間が予め定められたものである。
設備は、通常状態の「稼働中」と「ワーク待ち」が示され、これに加えて、異常時を示す「トラブル」が示されている。

図５は、この発明の実施の形態１による生産改善支援システムのクライアント端末のリ
ソース算出手段の処理を示すフローチャートである。

次に、動作について説明する。
図１では、一人の作業者が３台の設備を使用してワークを加工する、多台持ちの場合を示している。ワークが設備１の作業台３の所定位置に載置されると、加工が実施される。
この加工の実施は、サーバー８のデータベースに記憶されたＴＳデータに基づき、シーケンサ２により、設備付属の表示装置４の画面を用いて１ワークごとに作業着手指示と、タイマーによる完了タイミング指示が行われる。
ワークが作業台３の所定位置に載置されると、在荷センサ５がワークの載置を検知し、作業の開始と終了を確認する。このため、在荷センサ５は、ワークが設備１に投入され、加工されるポジション（所定位置）にあるかどうかを検知するように、例えば取付け治具に配置されている。
また、在場センサ７により作業者がどの設備１に係わったかを含む作業状況を検知する。在場センサ７で設備１ごとの作業時間を検出することによって、一人が複数の設備で作業する多台持ちにおける作業内容とそれぞれの時間を把握することができる。
これらの情報は、シーケンサ２に送信されて、シーケンサの記憶部に記憶される。なお、設備と作業者との関連は、図３（ｃ）の作業者登録テーブルによって把握できる。

シーケンサ２は、設備加工を制御し、在場センサ７や在荷センサ５によって検知された情報などを収集する。すなわち、シーケンサ２は、設備からは稼働情報（停止、待機、作業中、段取り替え、エラー）を、人６の動きは、在場センサ７を用いて在場情報（いつ、いずれの工程に居るか）を、それぞれリアルタイムで取得する。なお、在場センサ７で、不在の時間は、全て「用足し」と定義している。
シーケンサ２内に取り込んだ情報は、一定サイクルでサーバー８に送信されて、図３に示すデータ構造でデータベース化される。このサーバー８のデータベースには、シーケンサ２から読出し及び書込みができるようになっている。

クライアント端末１０は、サーバー８のデータベースに読み書きできるようになっており、データベースから必要なデータを取得して、設備稼働状況の表示、作業者作業状況の表示、人―設備連合作業状態の表示、人／設備投入リソース計画の半自動策定などの処理を行う。
すなわち、データベースから特定期間（例えば、立上げ期間など）の設備情報及び人の移動／在場情報を抽出し、マンマシン表示手段１３によるマンマシンチャートの表示、及びリソース算出手段１４による人と設備の投入リソースの算出処理を行う。

マンマシン表示手段１３は、図４に示すようなマンマシンチャートを表示する。このマンマシンチャートでは、図４に示すように、人−設備双方の詳細な動きを表示する。これによって管理者は、人の作業状況と設備の稼働状況を連合して把握することができる。このマンマシンチャートは、自動作成し、表示することができるものである。

リソース算出手段１４は、実績データに基づいて、投入リソース（人、設備）の評価・計画策定を行う。
サーバー８のデータベースから、データ取得手段１２を介して、サイクルタイム（ワークが投入されて次のワークが投入されるまでの時間であり、ＴＳデータから求められる。）、作業時間等のライン生産性管理データを自動収集する。
これらのデータに基づき、生産状況の変動に応じて、そのつど必要になる最低限の人数と設備の台数を算出するようにする。このとき、実績データを基にして、設備のメンテナンスや人の作業台から離れる時間などの変動要因を加味して、上記の最適な投入リソースを算出する。これにより、蓋然性の高いリソース計画を策定することができる。

次に、リソース算出手段１４の処理について、図５のフローチャートに基づき、さらに詳しく説明する。
図５のステップＳ１で、データ取得手段１２は、別途作成された生産計画１１から製造機種（以下、単に機種という。）ごとの生産計画を取得し、また、サーバー８のデータベースから、機種及び工程毎に、作業時間と設備稼働時間を取得する。
次に、ステップＳ２で、データベースの機種情報を参照して、機種を同一シリーズで括り、機種シリーズごと及び工程別に下記のデータを抽出する。
作業時間として、単位当りの正味作業時間（Ｗ）と、単位当りの正味非作業時間（Ｗ＿σ）とを算出する。
設備時間として、単位当りの正味稼働時間バラつき（Ｏ）と、単位当りの正味非稼働時間バラつき（Ｏ＿σ）とを算出する。
ここで、単位はワーク１個についての時間を示し、正味作業時間は、価値が認められる作業の時間を示している。本発明では、在場センサで在場を検知している時間であり、図４の在場の時間である。また、正味稼働時間は、価値が認められる設備の稼働時間を示し、本発明では、図４の稼働中の時間である。

次に、シリーズ別の生産計画に対し、上記データを下記の要領で引き当てて、工程別に必要な設備台数、投入人員を算出する。
このため、ステップＳ３で、式（１）により多台持ち係数ｓを算出する。

多台持ち係数（ｓ）＝Σ（Ｗ_ｋ＋α＊Ｗ＿σ_ｋ）／ライン当り作業者割当可能数・・（１）

次に、ステップＳ４で、式（２）により、作業者数を算出する。ただし、式（２）中、ｉ：機種シリーズ数、Ｎ：機種シリーズ別生産台数、α：作業能率安全係数である。

作業者数＝ｓ＊Σ（Ｗ_ｉ＋α＊Ｗ＿σ_ｉ）＊Ｎ_ｉ／１日の作業時間・・（２）

次に、ステップＳ５で、式（３）により設備台数を算出する。
ただし、式（３）中、ｉ：機種シリーズ数、Ｎ：機種シリーズ別生産台数、β：設備稼働安全係数である。

設備台数＝Σ（Ｏ_ｉ＋β＊Ｏ＿σ_ｉ）＊Ｎ_ｉ／１日の稼働可能時間・・（３）

このように、多台持ちの場合の作業者数と設備台数を算出でき、実績データに基づいて、設備、人のリソースの評価、計画策定をサポートすることができる。

実施の形態１によれば、クライアント端末の画面にマンマシンチャートを表示できるので、多台持ちの場合でも設備の稼働状況と作業者の作業状況を連合させて把握することができる。
また、設備加工時のサイクルタイムや作業時間などのライン生産性管理データを自動収集することができるので、このデータに基づいて、短期間で改善活動を進めることができる。
また、実績データに基づいて、設備、人のリソースの評価、計画策定をサポートすることができる。

１設備
２シーケンサ
３作業台
４表示装置
５在荷センサ
６人
７在場センサ
８サーバー
９ＬＡＮ
１０クライアント端末
１１生産計画
１２データ取得手段
１３マンマシンチャート表示手段
１４リソース算出手段
１５表示部

Claims

一人の作業者が複数の設備を操作してワークの生産を行う生産ラインの生産状態の改善を支援する生産改善支援システムであって、
上記設備とこの設備を操作する作業者を関連付けた作業者登録テーブルを予め格納したデータベースを有するサーバー、
上記設備におけるワークの有無を検出する在荷センサ、
上記設備ごとに作業者の在場を検出する在場センサ、
上記設備を制御するように構成され、上記在荷センサ及び上記在場センサの出力が入力され、この入力された上記在荷センサの出力を含む設備の稼働情報及び上記在場センサの出力を含む作業者情報を上記サーバーに送信し、上記データベースに格納させるコントローラ、
上記サーバーに接続され、上記データベースに格納された上記設備の稼働情報及び上記作業者情報を取得し、上記作業者登録テーブルを参照して、時間軸に沿って上記作業者の作業状況及びこの作業者の担当する複数の上記設備の稼働状況を連合した作業連合状況表を表示するクライアント端末を備えたことを特徴とする生産改善支援システム。
上記サーバーのデータベースには、上記ワークごとの標準時間が予め記憶され、上記コントローラは上記ワークごとの標準時間に基づき、上記作業者に作業指示を行うことを特徴とする請求項１記載の生産改善支援システム。
上記クライアント端末は、上記サーバーのデータベースに格納された上記設備の稼働情報及び上記作業者情報を用いて、上記ワークの機種ごとにかつ工程ごとに必要な設備台数及び作業者数を算出するリソース算出手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の生産改善支援システム。