(57)【要約】【課題】各設備相互間の距離及び物流量、並びに、作業者の作業負荷に基づいて、工場のレイアウト設計を支援することができる装置を提供する。  【解決手段】レイアウト設計支援装置１は、レイアウト条件を取得するレイアウト条件取得手段１００と、前記レイアウト条件から、ランダムにレイアウトパターンを生成するレイアウトパターン生成手段１０１と、指定された指標に基づきレイアウトパターンからレイアウト候補として抽出するレイアウト候補抽出手段１０２と、レイアウト候補毎に作業手順を生成する作業手順生成手段１０３と、物流量及び作業者の作業負荷を参照し、レイアウト候補の中から推奨レイアウトとして抽出する推奨レイアウト抽出手段１０４と、推奨レイアウトを出力する推奨レイアウト出力手段１０５を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工場に設置する設備のレイアウト設計を支援するレイアウト設計支援装置であって、前記設備の中心座標を起点とする設備スペース及び作業スペースの相対座標、各々の前記設備間の物流データ及び各々の前記設備で実行される要素作業に係わる作業データを含むレイアウト条件を取得するレイアウト条件取得手段と、前記レイアウト条件に含まれる前記設備の中心座標をランダムに決定し、前記レイアウト条件を参照することで前記設備スペース及び前記作業スペースを求め、前記物流データ及び前記作業データから物流距離及び人流距離をそれぞれ算出し、ランダムに決定した前記設備の中心座標、前記物流距離及び前記人流距離を少なくともレイアウトパターンとして記憶するレイアウトパターン生成手段と、前記物流距離が短い順に指定個数の前記レイアウトパターンと、前記人流距離が短い順に指定個数の前記レイアウトパターンをレイアウト候補として抽出するレイアウト候補抽出手段と、前記レイアウト条件の前記作業データに含まれる前記要素作業の要素作業時間を参照して、各々の前記レイアウト候補毎に、前記レイアウト条件の作業データに含まれる前記要素作業に必要な最小の作業人員を求め、単位時間当たりについて作業者をランダムに前記要素作業に配分することで作業手順を生成し、前記レイアウト条件に含まれる座標と前記作業手順から各作業者の移動距離を算出し、作業者に配分した前記要素作業の前記要素作業時間と前記移動距離から得られる移動時間の総和を作業者の作業時間として求め、前記作業時間を含めて前記作業手順を記憶する作業手順生成手段と、前記物流距離及び前記人流距離がそれぞれ最も小さい前記レイアウ候補と、各作業者の作業時間の合計が最も小さいレイアウト候補を推奨レイアウトとして抽出する推奨レイアウト抽出手段を備えていることを特徴とするレイアウト設計支援装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレイアウト設計支援装置であって、前記推奨レイアウト抽出手段は、各作業者の前記作業時間の絶対値の差が最も小さいレイアウト候補を推奨レイアウトとして抽出することを特徴とするレイアウト設計支援装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のレイアウト設計支援装置であって、前記推奨レイアウト抽出手段が抽出した前記推奨レイアウト毎に、前記レイアウト条件を参照し、前記推奨レイアウト含まれる前記設備の中心座標から決定されるレイアウト図と、前記推奨レイアウト抽出手段が前記推奨レイアウトを抽出したときに参照した数値データを出力する推奨レイアウト出力手段を備えていることを特徴とするレイアウト設計支援装置。
【請求項４】
工場に設置する設備のレイアウト設計を支援するレイアウト設計支援方法であって、コンピュータ装置が、前記設備の中心座標を起点とする設備スペース及び作業スペースの相対座標、各々の前記設備間の物流データ及び各々の前記設備で実行される要素作業に係わる作業データを含むレイアウト条件を取得するステップａと、前記コンピュータ装置が、前記レイアウト条件に含まれる前記設備の中心座標をランダムに決定し、前記レイアウト条件を参照することで前記設備スペース及び前記作業スペースを求め、前記物流データ及び前記作業データから物流距離及び人流距離をそれぞれ算出し、ランダムに決定した前記設備の中心座標、前記物流距離及び前記人流距離を少なくともレイアウトパターンとして記憶するステップｂと、前記コンピュータ装置が、前記物流距離が短い順に指定個数の前記レイアウトパターンと、前記人流距離が短い順に指定個数の前記レイアウトパターンをレイアウト候補として抽出し、前記レイアウト条件の前記作業データに含まれる前記要素作業の要素作業時間を参照して、各々の前記レイアウト候補毎に、前記レイアウト条件の作業データに含まれる前記要素作業に必要な最小の作業人員を求め、単位時間当たりについて作業者をランダムに前記要素作業に配分することで作業手順を生成し、前記レイアウト条件に含まれる座標と前記作業手順から各作業者の移動距離を算出し、作業者に配分した前記要素作業の前記要素作業時間と前記移動距離から得られる移動時間の総和を作業者の作業時間として求め、前記作業時間を含めて前記作業手順を記憶するステップｃ、前記コンピュータ装置が、前記物流距離及び前記人流距離がそれぞれ最も小さい前記レイアウ候補と、各作業者の作業時間の合計が最も小さいレイアウト候補を推奨レイアウトとして抽出するステップｄを含むことを特徴とするレイアウト設計支援方法。
【請求項５】
請求項４に記載のレイアウト設計支援方法であって、前記ステップｄにおいて、前記コンピュータ装置は、各作業者の前記作業時間の絶対値の差が最も小さいレイアウト候補を推奨レイアウトとして抽出することを特徴とするレイアウト設計支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータを利用して工場のレイアウト設計を支援する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場のレイアウトは工場の生産性を決定する一つの重要なファクタになるため、従来から、工場のレイアウトを決定するとき、工場に配置する各設備の寸法、工場のスペースなどを参照し、シミュレーションを実行することで、工場のレイアウトを決定することがなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、施設に配置する設備のサイズデータと、全ての設備相互間の物流量データを予め記憶装置に格納しておき、各設備のサイズから施設におけるレイアウトを作成し、該レイアウトにおける各設備間の距離を求め、設備相互間の距離と設備相互間の物流量データとから、レイアウト全体の評価値を算出するレイアウト評価支援システムが開示されている。
【０００４】
特許文献１で開示されている発明のように、各設備相互間の距離及び物流量は、工場のレイアウトを決定するための重要な要素ではあるものの、作業者の作業効率も工場のレイアウトを決定するための重要な要素で、コンピュータを用いて作業者の作業を効率よく決定する技術としては、例えば、特許文献２で、コンピュータを用いて作業配分表の作成を支援する装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３２０４２８号公報
【特許文献２】特開２００２−２１５８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来技術では、各設備相互間の距離及び物流量に基づいて工場のレイアウト設計を支援する技術、作業者の作業の決定を支援する開示されているが、従来技術は、各設備相互間の距離及び物流量、並びに、作業者の作業負荷に基づいて、工場のレイアウト設計を支援する技術ではない。
【０００７】
そこで、本発明は、各設備相互間の距離及び物流量、並びに、作業者の作業負荷に基づいて、工場のレイアウト設計を支援することができる装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決する第１の発明は、工場に設置する設備のレイアウト設計を支援するレイアウト設計支援装置であって、前記設備の中心座標を起点とする設備スペース及び作業スペースの相対座標、各々の前記設備間の物流データ及び各々の前記設備で実行される要素作業に係わる作業データを含むレイアウト条件を取得するレイアウト条件取得手段と、前記レイアウト条件に含まれる前記設備の中心座標をランダムに決定し、前記レイアウト条件を参照することで前記設備スペース及び前記作業スペースを求め、前記物流データ及び前記作業データから物流距離及び人流距離をそれぞれ算出し、ランダムに決定した前記設備の中心座標、前記物流距離及び前記人流距離を少なくともレイアウトパターンとして記憶するレイアウトパターン生成手段と、前記物流距離が短い順に指定個数の前記レイアウトパターンと、前記人流距離が短い順に指定個数の前記レイアウトパターンをレイアウト候補として抽出するレイアウト候補抽出手段と、前記レイアウト条件の前記作業データに含まれる前記要素作業の要素作業時間を参照して、各々の前記レイアウト候補毎に、前記レイアウト条件の作業データに含まれる前記要素作業に必要な最小の作業人員を求め、単位時間当たりについて作業者をランダムに前記要素作業に配分することで作業手順を生成し、前記レイアウト条件に含まれる座標と前記作業手順から各作業者の移動距離を算出し、作業者に配分した前記要素作業の前記要素作業時間と前記移動距離から得られる移動時間の総和を作業者の作業時間として求め、前記作業時間を含めて前記作業手順を記憶する作業手順生成手段と、前記物流距離及び前記人流距離がそれぞれ最も小さい前記レイアウ候補と、各作業者の作業時間の合計が最も小さいレイアウト候補を推奨レイアウトとして抽出する推奨レイアウト抽出手段を備えていることを特徴とする。
【０００９】
更に、第２の発明は、第１の発明に記載のレイアウト設計支援装置であって、前記推奨レイアウト抽出手段は、各作業者の前記作業時間の絶対値の差が最も小さいレイアウト候補を推奨レイアウトとして抽出することを特徴とする。
【００１０】
更に、第３の発明は、第１の発明または第２の発明に記載のレイアウト設計支援装置であって、前記推奨レイアウト抽出手段が抽出した前記推奨レイアウト毎に、前記レイアウト条件を参照し、前記推奨レイアウト含まれる前記設備の中心座標から決定されるレイアウト図と、前記推奨レイアウト抽出手段が前記推奨レイアウトを抽出したときに参照した数値データを出力する推奨レイアウト出力手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
更に、第４の発明は、工場に設置する設備のレイアウト設計を支援するレイアウト設計支援方法であって、コンピュータ装置が、前記設備の中心座標を起点とする設備スペース及び作業スペースの相対座標、各々の前記設備間の物流データ及び各々の前記設備で実行される要素作業に係わる作業データを含むレイアウト条件を取得するステップａと、前記コンピュータ装置が、前記レイアウト条件に含まれる前記設備の中心座標をランダムに決定し、前記レイアウト条件を参照することで前記設備スペース及び前記作業スペースを求め、前記物流データ及び前記作業データから物流距離及び人流距離をそれぞれ算出し、ランダムに決定した前記設備の中心座標、前記物流距離及び前記人流距離を少なくともレイアウトパターンとして記憶するステップｂと、前記コンピュータ装置が、前記物流距離が短い順に指定個数の前記レイアウトパターンと、前記人流距離が短い順に指定個数の前記レイアウトパターンをレイアウト候補として抽出し、前記レイアウト条件の前記作業データに含まれる前記要素作業の要素作業時間を参照して、各々の前記レイアウト候補毎に、前記レイアウト条件の作業データに含まれる前記要素作業に必要な最小の作業人員を求め、単位時間当たりについて作業者をランダムに前記要素作業に配分することで作業手順を生成し、前記レイアウト条件に含まれる座標と前記作業手順から各作業者の移動距離を算出し、作業者に配分した前記要素作業の前記要素作業時間と前記移動距離から得られる移動時間の総和を作業者の作業時間として求め、前記作業時間を含めて前記作業手順を記憶するステップｃ、前記コンピュータ装置が、前記物流距離及び前記人流距離がそれぞれ最も小さい前記レイアウ候補と、各作業者の作業時間の合計が最も小さいレイアウト候補を推奨レイアウトとして抽出するステップｄを含むことを特徴とする。
【００１２】
更に、第５の発明は、第４の発明に記載のレイアウト設計支援方法であって、前記ステップｄにおいて、前記コンピュータ装置は、各作業者の前記作業時間の絶対値の差が最も小さいレイアウト候補を推奨レイアウトとして抽出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
上述した発明によれば、物流データに加え、作業データをレイアウト条件に含ませ、レイアウト条件に基づいて作成されるレイアウトパターン毎に物流距離及び人流距離を求め、該物流距離及び該人流距離に基づきレイアウトデータの中からレイアウト候補を抽出し、作業者の作業負荷として作業者の作業時間を考慮して推奨レイアウトを抽出することで、各設備相互間の距離及び物流量、並びに、作業者の作業負荷に基づいて、工場のレイアウト設計を支援することができる装置及び方法を提供できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
ここから、本発明の好適な実施形態について図を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態におけるレイアウト設計支援装置１を説明する図である。
【００１５】
図１に図示したようにレイアウト設計支援装置１は汎用コンピュータを利用して実現される装置で、レイアウト設計支援装置１には、ディスプレイ１５、キーボード１３、マウス１４及びプリンタ１６が接続されている。
【００１６】
図２は、レイアウト設計支援装置１のブロック図で、図２（ａ）は、レイアウト設計支援装置１のハードウェアブロック図で、図２（ｂ）は、レイアウト設計支援装置１の機能ブロック図である。
【００１７】
図２（ａ）に図示したように、レイアウト設計支援装置１はハードウェアとして、汎用コンピュータと同様に、ＣＰＵ１０、ＲＡＭ１１、データ記憶装置であるハードディスク１２、ディスプレイ１５、キーボード１３、マウス１４及びプリンタ１６を備え、レイアウト設計支援装置１のハードディスク１２には、本発明に係わるレイアウト設計支援装置１としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムが記憶されている。
【００１８】
更に、図２（ｂ）に図示したように、図２（ａ）で図示したハードウェアを利用し、本発明に係わるレイアウト設計支援装置１としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムで実現される機能として、レイアウト設計支援装置１は、レイアウトの設計者からレイアウト条件を取得するレイアウト条件取得手段１００と、レイアウトパターンを生成するレイアウトパターン生成手段１０１と、レイアウトパターン生成手段１０１が生成したレイアウトパターンの中からレイアウト候補を抽出するレイアウト候補抽出手段１０２と、レイアウト候補毎に作業手順を生成する作業手順生成手段１０３と、設計者に推奨するレイアウトパターンを推奨レイアウトとして抽出する推奨レイアウト抽出手段１０４と、プリンタ１６などを用いて、推奨レイアウトを出力する推奨レイアウト出力手段１０５を備えている。
【００１９】
ここから、レイアウト設計支援装置１の動作を説明しながら、レイアウト設計支援装置１に備えられた各手段について説明する。図３は、レイアウト設計支援装置１の動作手順を示した第１のフロー図で、図４は第２のフロー図である。
【００２０】
工場等のレイアウトを設計するとき、レイアウト設計支援装置１のレイアウト条件取得手段１００が作動する。レイアウト設計支援装置１のレイアウト条件取得手段１００は、レイアウト設計支援装置１を操作する設計者が、レイアウト設計支援装置１のキーボードやマウスなどを利用して入力したレイアウト条件を取得し、取得したレイアウト条件をハードディスク１２に記憶する（Ｓ１）。
【００２１】
図５は、本実施形態において、レイアウト設計支援装置１に入力されるレイアウト条件の一例で、図５で図示したレイアウト条件には、レイアウトスペースに加え、設備の中心座標を起点とする設備及び作業のスペースの相対座標として、レイアウトする各設備の中心位置から設備頂点座標、設備の中心位置から作業位置座標、作業位置座標からの作業スペース座標が含まれる。
【００２２】
更に、図５で図示したレイアウト条件には、物流データとして、レイアウトされる設備間の物流量が含まれ、作業データとして、レイアウトされる設備で実行される各要素作業の名称、要素作業が実行される設備名、要素作業の作業時間及びサイクルタイムが含まれる。
【００２３】
レイアウト設計支援装置１にレイアウト条件が入力されると、レイアウト設計支援装置１のレイアウトパターン生成手段１０１が起動し、レイアウトパターン生成手段１０１は、L１０とL１１間で定義され、予め定められた回数（例えば、１０、０００回）だけ繰り返し実行されるループ処理Ｌ１を実行し、数多くのレイアウトパターンを生成し、生成したレイアウトパターンをハードディスク１２に記憶する。
【００２４】
このループ処理Ｌ１において、まず、レイアウト設計支援装置１のレイアウトパターン生成手段１０１は、レイアウト条件に含まれる各設備の中心座標・座標軸に対する角度をランダムにレイアウトスペースに設定する（Ｓ２）。
【００２５】
レイアウト設計支援装置１のレイアウトパターン生成手段１０１は、レイアウト条件に含まれる各設備の中心座標・座標軸に対する角度をレイアウトスペースに設定すると、レイアウト条件を参照し、ランダムに設定した各設備の中心座標からの設備頂点座標・作業位置座標に基づいて設備スペース・作業スペースを設定し、ランダムに設定した各設備の中心座標・座標軸に対する角度が既に設定していた場合、或いは、設備スペース・作業スペースのいずれかが重なる場合は手順をＳ２に戻り、ランダムに各設備の中心座標・座標軸に対する角度を設定し直す（Ｓ３）。
【００２６】
レイアウト設計支援装置１のレイアウトパターン生成手段１０１は、ランダムに設定した各設備の中心座標・座標軸に対する角度に基づいて、設備スペース・作業スペースを設定すると、単位時間当たり（例えば、１時間）の移動距離として、人の移動距離（単位はメートル）である人流距離と物流の物流距離（単位はメートル）を設定した内容に従い演算する（Ｓ４）。
【００２７】
なお、人流距離を求めるとき、レイアウト設計支援装置１のレイアウトパターン生成手段１０１は、レイアウト条件の作業条件に含まれる要素作業の中から、最もサイクルタイムの短い要素作業を抽出し、該要素作業の設備名から作業位置座標を特定し、該作業位置座標から他の作業位置の座標までの距離を演算する。
【００２８】
レイアウト設計支援装置１のレイアウトパターン生成手段１０１は、人流距離と物流距離を演算すると、各設備の中心座標・座標軸に対する角度、作業位置の座標、人流距離及び物流距離などをレイアウトパターンとしてハードディスク１２に保存する（Ｓ５）。
【００２９】
ここから、図４を参照しながら説明する。Ｌ１０とＬ１１間で定義されるループ処理が終了し、数多くのレイアウトパターンがハードディスク１２に記憶されると、レイアウト設計支援装置１のレイアウト候補抽出手段１０２が作動し、レイアウト候補抽出手段１０２は、ハードディスク１２に記憶されたレイアウトパターンの中から、人流距離が短い上位数個のレイアウトパターンと物流距離が短い上位数個のレイアウトパターンをレイアウト候補として抽出し、抽出したレイアウトパターンをレイアウト候補としてハードディスク１２に記憶する（Ｓ６）。
【００３０】
図４のＳ６において、レイアウト設計支援装置１のレイアウト候補抽出手段１０２がレイアウト候補を抽出し記憶すると、レイアウト設計支援装置１の作業手順生成手段１０３が起動し、作業手順生成手段１０３は、図３のＳ１でレイアウト設計支援装置１に入力されたレイアウト条件の作業データに含まれる単位時間あたりの要素作業の時間の合計から、最低必要な作業者の人員数ｍを算出する（Ｓ７）。
【００３１】
次に、レイアウト設計支援装置１の作業手順生成手段１０３は、図３のＳ６でハードディスク１２に記憶したレイアウト候補すべてについて、Ｌ２０とＬ２１間で定義されるループ処理Ｌ２を実行する。
【００３２】
L２０とL２１間で定義されるループ処理Ｌ２において、レイアウト設計支援装置１の作業手順生成手段１０３は、ハードディスク１２に記憶したレイアウト候補の中から一つを選択する（Ｓ８）。
【００３３】
一つのレイアウト候補を選択した後に実行される処理は、L３０とL３１間で定義され、予め定められた回数（例えば、１０００回）だけ繰り返し実行されるループ処理Ｌ３で、このループ処理Ｌ３において、まず、レイアウト設計支援装置１の作業手順生成手段１０３は、図３のＳ１で入力されたレイアウト条件の作業データに含まれる要素作業を、単位時間あたりについて、人員数ｍの作業者にランダムに配分することで作業手順を作成する（Ｓ９）。
【００３４】
レイアウト設計支援装置１の作業手順生成手段１０３は作業手順を作成すると、図４のＳ８で選択したレイアウト候補に含まれる各設備の中心座標及び作業位置座標から作業者毎の移動距離を算出し、算出した該移動距離から作業者毎の移動時間を求め、各作業者に割り振られた要素作業時間と該移動時間を総和することで作業者毎の作業時間を算出し、該作業時間も作業手順に含ませておく（Ｓ１０）。
【００３５】
次に、レイアウト設計支援装置１の作業手順生成手段１０３は、単位時間と作業時間の差を作業者毎に算出し（Ｓ１１）、単位時間と作業時間の差と作業手順を、図４のＳ８で選択したレイアウト候補に紐付けしてハードディスク１２に保存する（Ｓ１２）。
【００３６】
L３０とL３１間で定義されるループ処理Ｌ３を実行すると、レイアウト設計支援装置１の作業手順生成手段１０３は、単位時間と作業時間の差がすべて負であるか確認することで、単位時間内に全て収まっているか確認し（Ｓ１３）、単位時間と作業時間の差が全て負であれば、人員数ｍを一つインクリメントとし、再度、Ｌ３０とＬ３１間で定義されるループ処理Ｌ３を実行する（Ｓ１３ａ）。
【００３７】
L２０とL２１間で定義されるループ処理Ｌ２を、図３のＳ６でハードディスク１２に記憶したレイアウト候補すべてについて実行すると、レイアウト設計支援装置１の推奨レイアウト抽出手段１０４が作動し、推奨レイアウト抽出手段１０４は、人流距離が最短なレイアウト候補、物流距離が最短なレイアウト候補、各作業者の合計作業時間の最小なレイアウト候補、及び、各作業者間における作業時間の絶対値の差が最小なレイアウト候補を推奨レイアウト候補として少なくとも抽出し、抽出した推奨レイアウト候補をハードディスク１２に保存する（Ｓ１４）。
【００３８】
そして、レイアウト設計支援装置１の推奨レイアウト出力手段１０５は、図４のＳ１４で記憶した推奨レイアウト候補毎に、各座標条件、作業人員数、各作業者の作業手順・作業時間・物流距離・移動距離をプリンタなどで出力する（Ｓ１５）。
【００３９】
図６及び図７は、推奨レイアウト出力手段１０５が出力する推奨レイアウトの出力例で、図６は、推奨レイアウトのレイアウト図の出力例で、図７は、推奨レイアウトに係わる数値データの出力例である。
【００４０】
図６で図示したように、レイアウト設計支援装置１が出力する推奨レイアウトのレイアウト図には、推奨レイアウトに含まれる設備の中心座標を基準として、各設備の設備スペース、各要素作業の作業スペース、各要素作業の作業位置座標間の動線などが描写される。
【００４１】
また、図７に図示したように、レイアウト設計支援装置１が出力する推奨レイアウトに係わる数値データには、レイアウトの評価に係わるデータとして、作業人員数（作業時間を求めたときの人員数）、各設備の中心座標、各作業者の作業時間、物流距離、人流距離及び作業手順などが出力される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】レイアウト設計支援装置を説明する図。
【図２】レイアウト設計支援装置のブロック図。
【図３】レイアウト設計支援装置の動作手順を示した第１のフロー図。
【図４】レイアウト設計支援装置の動作手順を示した第２のフロー図。
【図５】レイアウト設計支援装置に入力されるレイアウト条件の一例を示した図。
【図６】推奨レイアウトのレイアウト図の出力例を示した図。
【図７】推奨レイアウトに係わる数値データの出力例を示した図。
【符号の説明】
【００４３】
１  レイアウト設計支援装置
１００  レイアウト条件取得手段
１０１  レイアウトパターン生成手段
１０２  レイアウト候補抽出手段
１０３  作業手順生成手段
１０４  推奨レイアウト抽出手段
１０５  推奨レイアウト出力手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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