JP7177801B2 - 工程編成の装置、その方法およびそのプログラム - Google Patents
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Description
(1)本発明は、複数作業を経て目的物を得る生産工程を編成する工程編成装置であって、特定の作業間で予定された順序に関する作業制約に整合させて、作業を順に配列した作業順序候補を生成する作業順序候補生成手段と、該作業順序候補に沿って分割した作業群からなり該作業群の所要時間を予定されたタクトタイム内に収めた工程を、順に配列した工程群からなる工程候補を生成する工程候補生成手段と、該工程候補を所定の指標で評価した評価値を算出する工程評価手段と、該評価値が所定範囲内にある該工程候補を適正工程候補として表出する工程表出手段と、を備える工程編成装置である。
本発明は、工程設計の編成方法(単に「編成方法」という。)としても把握できる。つまり本発明は、複数作業を経て目的物を得る生産工程を編成する工程編成方法であって、特定の作業間で予定された順序に関する作業制約に整合させて、作業を順に配列した作業順序候補を生成する作業順序候補生成ステップと、該作業順序候補に沿って分割した作業群からなり該作業群の所要時間を予定されたタクトタイム内に収めた工程を、順に配列した工程群からなる工程候補を生成する工程候補生成ステップと、該工程候補を所定の指標で評価した評価値を算出する工程評価ステップと、該評価値が所定範囲内にある該工程候補を適正工程候補として表出する工程表出ステップと、を備える工程編成方法でもよい。
本発明は、上述した各ステップをコンピュータに実行させる工程編成プログラム(単に「編成プログラム」という。)としても把握される。
(1)本発明による工程編成は、コンピュータと、そのコンピュータで実行させるプログラムとにより実現される。コンピュータは、通常、演算部(CPU等)、記憶部(メモリー等)、表示部(ディスプレー等)、入力部(キーボード等)を備える。コンピュータは、孤立したものでも、通信網により連携されたもの(例えばサーバーとクライアント)でもよい。
作業順序候補生成(「手段」または「ステップ」の表記は省略する。以下同様)は、各作業を行う順番を、特定の作業間で予定された順序に関する作業制約に整合させた作業順序候補(適宜、単に「作業順序」ともいう。)を生成する。作業制約には、例えば、個別な作業間で予定されている順番の先後関係である順序制約と、関連する作業間で予定されている順番の連続関係である連続制約とがある。連続制約に係る作業は、作業グループとして一括して処理されるとよい。例えば、作業グループ毎に一つの識別子(ID)を付与して、単独の作業とグループの作業とを同じ識別子(個別作業毎のIDとは別に、グループ毎(単独作業も1グループとしてもよい)に付与したID)に基づいて処理するとよい。なお、グループによる一括処理後に、グループを解除すれば、各作業を順に配列した作業順序が得られる。本明細書でいう作業順序は、グループ単位の順序でもよいし、グループ解除された作業単位の順序でもよい。いずれにしても、各作業が直列的な順に配列された作業順序候補が得られればよい。
工程候補生成は、順に配列される工程群からなる工程候補を生成する。各工程は作業順序候補に沿って分割した作業群として構成される。この分割は、各工程(作業群)の遂行に要する時間(工程時間)が予定されたタクトタイム内に収まるようになされる。なお、各工程は、実際の生産ラインでは直列的に配列されるが、工程編成段階では工程順に沿って並列的に配列(表出)されると、全工程の把握が容易になる。
工程評価は、工程候補を所定の指標で評価した評価値を算出してなされる。その評価値の優劣により、工程候補の適否が効率的に判断される。
評価値が所定範囲内にある工程候補は、適正工程候補として表出される。適正工程候補の表出先は、例えば、画面上や紙面上である。表出形態は、例えば、工程順に、各工程に含まれる作業を表形式で一覧表示してもよいし、各工程時間(作業時間、負荷時間)を棒状に積み重ねてグラフィック表示してもよい。なお、適正工程候補が複数あるとき、例えば、各工程候補を評価値順にソートして表示してもよい。
改善作業順序候補生成は、適正工程候補とされなかった工程候補(非適正工程候補)の作業順序候補について、上述した評価指標に基づいて見直しを行った改善作業順序候補を生成する。本来の作業順序候補と同様に、その改善作業順序候補に沿っても、タクトタイム内に収まる作業群(工程)からなる工程候補が生成されるとよい。改善作業順序候補に基づいて生成された工程候補(改善工程候補)も、再び上述した工程評価がなされ、その評価値が所定範囲内であれば、適正工程候補(改善適正工程候補)として表出される。
本実施例に係る工程編成装置(システム)は、コンピュータと、そのコンピュータ上で実行されるプログラムとで構成される。コンピュータは、演算部(CPU等)、データやプログラムを一時的または長期的に保存する保存部(ROM、RAM、HDD、SSD等の記憶装置)、表示部(ディスプレー等)、入出力部(キーボード、マウス、通信インターフェース等)などを備える。コンピュータは、専用機でも汎用機(パーソナルコンピュータ(PC)等)でもよい。プログラムは、コンピュータに一時的または長期的にインストールされて、後述する工程編成方法に係る各ステップを実行する。なお、本発明に係る各手段は、各ステップを実行するプログラム部分により構成される。
工程編成(工程設計)を行う一事例として、自動車の組立ラインのように、膨大な作業要素(単に「作業」という。)からなる生産ライン(生産工程)を設計する場合を想定する。生産ラインは、直列状(直線状)のラインからなる場合でも、上流側で分岐した多数のライン(支流ライン)が下流側で合流して主たるライン(本流ライン)へ集約される場合でもよい。
工程編成に係る処理手順(フローチャート)を図1に示した。そのフローチャートに沿って、各手順(ステップ)について詳述する。
ステップS11~S13(これらを併せて「ステップS1」という。)で、次のようにして作業順序候補を生成する。
ステップS11で、データベースから作業順序の生成に必要な作業情報を取得(入力)する。作業情報は、例えば、図2Aの表Aに示すように、作業内容(作業名)、作業自体に要する時間(作業時間)、作業場所(X・Y・Z座標)、作業に必要な使用機具等からなる。
ステップS12で、データベースから取得した作業制約に整合するように、ステップS11で取得した各作業を順に配列する。作業制約は、例えば、連続制約と順序制約である。連続制約は、図2Bの表B1に示すように、各作業を行う順番の連続関係である。連続制約毎に識別子が付与される。例えば、1番目の連続制約(「連続1」という。)は、3つの作業(作業5、作業6、作業7)を、その順番で連続して行うことを規定している。連続制約に係る一連の作業(連続作業)は、それぞれ一グループとして一括して処理する(グループ化)。具体的にいうと、連続作業毎にグループIDを付与し、そのグループIDに基づいて作業順序を生成する。こうして、関連性の強い連続作業が一連の作業として作業順序が形成されるため、効率的な生産工程の編成が可能となる。
順序制約毎に識別子が付与される。例えば、3番目の順序制約(「順序3」という。)は、作業1と作業4の先行関係(作業1が先行し、作業4が後行すること)を規定している。なお、本実施例では、全作業ではなく一部の作業にだけ、順序制約が設けられる場合を例示した。
ステップS13で、ステップS12の配列処理により得られた作業順序候補群を生成する。作業順序候補群は、作業順序候補が1つ以上あればよい。表Aに示した作業ID列を変更した変更作業ID列に基づいて新たなDSMを設定し、パーティショニング処理することにより、異なる作業順序候補も生成され得る。変更作業ID列は、恣意的に生成されたものでも、無作為的(機械的)に生成されたものでもよい。
ステップS21~S25(これらを併せて「ステップS2」という。)で、次のようにして(適正)工程候補を生成する。
ステップS21で、データベースから取得した作業情報と負荷情報に基づいて、隣接する作業間の移行に要する負荷時間を、各作業順序候補毎に算出する。負荷時間は、作業者の負担(作業負担)を指標しており、前後の作業時間と共に工程時間を構成する。一例として、前作業を行っていた作業者が次の後作業を行うときの負荷時間は、その移動距離(変換内容)に、所定率(変換レート)を乗じて求まる。その際、方向や転換は、作業情報(表A)に示された作業場所の座標値の変化から判断される。例えば、隣接作業間でZ座標値の変化がなければ水平方向への移動と判断できる。また、隣接作業間で、X座標値および/またはY座標値の正負が変化すれば、方向転換と判断できる。
ステップS22で、作業情報から得られる作業時間に、ステップS21で得られた負荷時間を加味した合計時間が、所定のタクトタイムに収まるように、作業順序候補を順に分割する。こうして、タクトタイム内に行える作業群からなる工程が順次得られる。また、その一連の工程(工程群)により工程候補が生成される。工程候補が生成される様子を図4と図5に模式的に示した。なお、各工程(作業群)の遂行に必要な合計時間(作業時間+負荷時間)を工程時間という。
ステップS23で、各工程候補を所定の指標に基づいて評価した評価値を算出する。評価指標として、各工程に配分された作業の環境制約に対する適否、隣接工程間における連続作業の分割の有無、工程時間とタクトタイムの差(空き時間)等がある。一例として、環境制約の適否により評価値を算出する場合を図7に示した。具体的には、各作業が、設備制約(表D1)、物流制約(表D2)およびレイアウト制約(表D3)をそれぞれ充足しているか否か評価した。その制約を充足している作業には所定のプラス評価値(Pg)を与え、その制約を充足していない作業には所定のマイナス評価値(Pb)を与えた。この操作を工程候補を構成する全作業について行い、その合計値を工程候補の評価値(Ps)とした(図7の式(1)参照)。
ステップS24で、各工程候補を評価値に基づいて順位付け(ソート)する。高評価な工程候補を先頭に表示する。
ステップS25で、ステップS24で付与された順位に基づいて、高評価であった工程候補を出力(表出)する。このとき、最良な工程候補が一つ出力されるだけでもよいし、評価値が一定以上、または順位が一定以上(上位)である工程候補が複数出力されてもよい。
ステップS25で出力された適正工程候補で十分な場合、その適正工程候補を採用して、生産工程の編成処理を終了する。一方、さらに高評価な工程候補を検討したいとき、改善作業順序候補の生成を行う(ステップS4)。
ステップS31~S34(これらを併せて「ステップS3」という。)で、次のようにして改善作業順序候補を生成する。
工程候補を再検討するとき、ステップS31で、適正工程候補とされなかった非適正工程候補を抽出する。非適正工程候補は、評価値(または順位)が好ましくない一定範囲内にある工程候補の一つ以上である。
ステップS32で、非適正工程候補の評価値を低下させていた要因(ボトルネック)を分析して、そのボトルネックを解消する。ボトルネックの代表例として、前述したように、非適正工程候補の作業順序候補が環境制約を充足していなかった場合(図7参照)と、その作業順序候補にあった連続作業が分割して隣接する工程に配列された場合(図8A参照)とがある。前者のボトルネックは、例えば、作業順序の変更(入替え)により解消される可能性がある。後者のボトルネックは、例えば、連続する各作業に分割禁止処理(フラグの付与)することで解消される可能性がある。分割禁止処理により連続作業が同一の工程に配列される一例を図8Bに示した。
ステップS33で、ボトルネックの解消操作(作業順序の変更、分割禁止処理)を行った作業順序について、他の作業制約や環境制約の担保を確認する。ボトルネックまたは制約違反が残存しているとき、それらに関して、再度、ステップS32の処理を繰り返す。
ステップS34で、非適正工程候補の作業順序候補にあったボトルネックを解消して得られた改善作業順序候補を、ステップS13に出力する。その改善作業順序候補に基づいて、再度、ステップS21~S25の処理を行う。改善作業順序候補に基づいて得られた改善適正工程候補が、それ以前の適正工程候補よりも高評価で十分なら、その改善適正工程候補を採用して、生産工程の編成処理を終了する。その改善適正工程候補で満足できないとき、別な非適正工程候補について、ステップS3の処理を再度行ってもよい。
本実施例により得られた非適正工程候補と適正工程候補の一例を図9に対比して示した。図9から明らかなように、適正工程候補は非適正工程候補よりも、空き時間が少なく、工程数も減少していることがわかる。このように、本発明の工程編成によれば、適確な工程編成を効率的に行える。
Claims (7)
- 部品の組立または接合を伴う複数の作業を経て目的物を得る生産工程を編成する工程編成装置であって、
特定の作業間で該目的物の完成に必要な予定された順序に関する作業制約に整合させて、作業を順に配列した作業順序候補を生成する作業順序候補生成手段と、
該作業順序候補に沿って分割した作業群からなり該作業群の所要時間を予定されたタクトタイム内に収めた工程を、順に配列した工程群からなる工程候補を生成する工程候補生成手段と、
該工程候補を所定の指標で評価した評価値を算出する工程評価手段と、
該評価値が所定範囲内にある該工程候補を適正工程候補として表出する工程表出手段とを備え、
該作業群の所要時間には、各作業自体に要する作業時間と、隣接する作業間の移行に要する負荷時間とが含まれ、
該負荷時間には、作業者が移動する距離および/または方向に基づいて求まる時間が含まれる工程編成装置。 - 前記適正工程候補とされなかった工程候補の作業順序候補について、作業順番または分割位置を前記指標に基づいて改善した改善作業順序候補を生成する改善作業順序候補生成手段を備え、
前記工程候補生成手段は、該改善作業順序候補に基づいて前記工程候補を生成する請求項1に記載の工程編成装置。 - 前記作業制約は、関連する作業間に予定されている順番の連続関係である連続制約を含み、
前記作業順序候補生成手段は、該連続制約に係る作業を一括して扱う請求項1または2に記載の工程編成装置。 - 前記作業順序候補生成手段は、前記作業順序候補を複数生成し、
前記工程候補生成手段は、前記工程候補を複数生成する請求項1~3のいずれかに記載の工程編成装置。 - 前記指標は、作業を行う環境に関する環境制約を伴い、
該環境制約には、作業者のアプローチに関連するレイアウト制約が含まれる請求項1~4のいずれかに記載の工程編成装置。 - 部品の組立または接合を伴う複数の作業を経て目的物を得る生産工程を編成する工程編成方法であって、
特定の作業間で該目的物の完成に必要な予定された順序に関する作業制約に整合させて、作業を順に配列した作業順序候補を生成する作業順序候補生成ステップと、
該作業順序候補に沿って分割した作業群からなり該作業群の所要時間を予定されたタクトタイム内に収めた工程を、順に配列した工程群からなる工程候補を生成する工程候補生成ステップと、
該工程候補を所定の指標で評価した評価値を算出する工程評価ステップと、
該評価値が所定範囲内にある該工程候補を適正工程候補として表出する工程表出ステッ
プとがコンピュータで実行され、
該作業群の所要時間には、各作業自体に要する作業時間と、隣接する作業間の移行に要する負荷時間とが含まれ、
該負荷時間には、作業者が移動する距離および/または方向に基づいて求まる時間が含まれる工程編成方法。 - 請求項6に記載の各ステップをコンピュータに実行させる工程編成プログラム。
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