(57)【要約】【課題】複数種類の製品を生産する際、製品の生産量により設備の生産効率が変化する場合でも、最適な製品構成を決定する。【解決手段】製品毎の単位生産量あたりの売値、製品毎の製造ルート、製品毎の単位生産量あたりの各設備の処理量、各製品の設備毎の処理量の所定のレンジ別の負荷特性、設備毎の処理能力、各製品の設備毎の単位負荷あたりの変動費を記憶する（Ｓ１〜６）。製品毎の生産量及び製造ルートを参照した設備毎の設備処理量原単位から算出された各製品の設備毎の処理量と、処理量レンジ別負荷特性とに基づいて各製品の設備毎の負荷を算出し、所定の制約の下で、製品毎の生産量と売値単価とから算出される売値と各製品の設備毎の処理量と変動費単価とから算出される変動費との差である評価指標を最大化する製品毎の生産量を決定し、出力する（Ｓ７、８）。【選択図】図２
2014041510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計算機において、複数工程から成る生産ラインを使って複数種類の製品を生産する場合に、前記各製品の生産量を決定する製品構成決定方法であって、
計算機の演算部により実行される処理が、
前記製品毎に単位生産量あたりの売値を売値単価として記憶する売値単価情報記憶ステップと、
前記製品毎に通過する複数の工程で利用する設備の順序を製造ルートとして記憶する製造ルート情報記憶ステップと、
前記製品毎に単位生産量あたりの各設備の処理量を設備処理量原単位として記憶する設備処理量原単位情報記憶ステップと、
前記各製品の設備毎に、前記処理量の所定のレンジ別の前記処理量と負荷の関係である負荷特性を処理量レンジ別負荷特性として記憶する処理量レンジ別負荷特性情報記憶ステップと、
前記設備毎の処理能力を設備能力として記憶する設備能力情報記憶ステップと、
前記各製品の設備毎に、単位負荷あたりの変動費を変動費単価として記憶する変動費単価情報記憶ステップと、
前記製品毎の生産量を決定変数とし、前記決定変数である前記製品毎の生産量と、前記各製品の製造ルートを参照した前記設備毎の設備処理量原単位とから前記各製品の前記設備毎の処理量を算出し、算出された前記各製品の前記設備毎の処理量に対応するレンジの前記処理量レンジ別負荷特性に基づいて前記各製品の前記設備毎の負荷を算出し、
前記各設備の負荷の合計≦各設備の処理能力、及び、
前記製品毎の生産量≧０
の制約の下で、前記製品毎の生産量と前記売値単価とから算出される売値と、前記各製品の前記設備毎の処理量と前記変動費単価とから算出される変動費、の少なくとも何れかを含む評価指標を最大化するよう、前記決定変数である前記製品毎の生産量を決定する最適製品構成計算ステップと、
を有することを特徴とする製品構成決定方法。
【請求項２】
前記処理量レンジ別負荷特性情報記憶ステップでは、前記処理量と負荷の関係である前記負荷特性を、前記処理量の所定のレンジの境界で連続する複数の一次関数であって、前記処理量が大きいレンジほど前記一次関数の傾きが小さくなるように表現し、前記レンジ毎の一次関数の傾きと切片からなるパラメータの組み合わせとして記憶し、
前記最適製品構成計算ステップでは、線形計画法を用いて、前記複数の一次関数に１つの処理量を適用することで得られる複数の負荷のうち、最小となる負荷を前記各製品の前記設備毎の負荷として決定することを特徴とする請求項１に記載の製品構成決定方法。
【請求項３】
前記各製品の設備毎に、単位負荷あたりの原料費を原料費単価として記憶する原料費単価情報記憶ステップと、更に有し、
前記評価指標を、前記製品毎の生産量と前記売値単価とから算出される売値から、前記各製品の前記設備毎の処理量と前記変動費単価とから算出される変動費と、前記各製品の前記設備毎の処理量と前記原料費単価とから算出される原料費とを引いた値とすることを特徴とする請求項１または２に記載の製品構成決定方法。
【請求項４】
複数工程から成る生産ラインを使って複数種類の製品を生産する場合に、前記各製品の生産量を決定する製品構成決定プログラムであって、
前記製品毎に単位生産量あたりの売値を売値単価として記憶する売値単価情報記憶ステップと、
前記製品毎に通過する複数の工程で利用する設備の順序を製造ルートとして記憶する製造ルート情報記憶ステップと、
前記製品毎に単位生産量あたりの各設備の処理量を設備処理量原単位として記憶する設備処理量原単位情報記憶ステップと、
前記各製品の設備毎に、前記処理量の所定のレンジ別の前記処理量と負荷の関係である負荷特性を処理量レンジ別負荷特性として記憶する処理量レンジ別負荷特性情報記憶ステップと、
前記設備毎の処理能力を設備能力として記憶する設備能力情報記憶ステップと、
前記各製品の設備毎に、単位負荷あたりの変動費を変動費単価として記憶する変動費単価情報記憶ステップと、
前記製品毎の生産量を決定変数とし、前記決定変数である前記製品毎の生産量と、前記各製品の製造ルートを参照した前記設備毎の設備処理量原単位とから前記各製品の前記設備毎の処理量を算出し、算出された前記各製品の前記設備毎の処理量に対応するレンジの前記処理量レンジ別負荷特性に基づいて前記各製品の前記設備毎の負荷を算出し、
前記各設備の負荷の合計≦各設備の処理能力、及び、
前記製品毎の生産量≧０
の制約の下で、前記製品毎の生産量と前記売値単価とから算出される売値と、前記各製品の前記設備毎の処理量と前記変動費単価とから算出される変動費、の少なくとも何れかを含む評価指標を最大化するよう、前記決定変数である前記製品毎の生産量を決定する最適製品構成計算ステップと、
を有し、計算機において演算部により読み出して各ステップの処理を実行させることを特徴とする製品構成決定プログラム。
【請求項５】
前記処理量レンジ別負荷特性情報記憶ステップでは、前記処理量と負荷の関係である前記負荷特性を、前記処理量の所定のレンジの境界で連続する複数の一次関数であって、前記処理量が大きいレンジほど前記一次関数の傾きが小さくなるように表現し、前記レンジ毎の一次関数の傾きと切片からなるパラメータの組み合わせとして記憶し、
前記最適製品構成計算ステップでは、線形計画法を用いて、前記複数の一次関数に１つの処理量を適用することで得られる複数の負荷のうち、最小となる負荷を前記各製品の前記設備毎の負荷として決定することを特徴とする請求項４に記載の製品構成決定プログラム。
【請求項６】
前記各製品の設備毎に、単位負荷あたりの原料費を原料費単価として記憶する原料費単価情報記憶ステップと、更に有し、
前記評価指標を、前記製品毎の生産量と前記売値単価とから算出される売値から、前記各製品の前記設備毎の処理量と前記変動費単価とから算出される変動費と、前記各製品の前記設備毎の処理量と前記原料費単価とから算出される原料費とを引いた値とすることを特徴とする請求項４または５に記載の製品構成決定プログラム。
【請求項７】
計算機において、複数工程から成る生産ラインを使って複数種類の製品を生産する場合に、前記各製品の生産量を決定する製品構成決定装置であって、
計算機の演算部は、
前記製品毎に単位生産量あたりの売値を売値単価として記憶する売値単価情報記憶部と、
前記製品毎に通過する複数の工程で利用する設備の順序を製造ルートとして記憶する製造ルート情報記憶部と、
前記製品毎に単位生産量あたりの各設備の処理量を設備処理量原単位として記憶する設備処理量原単位情報記憶部と、
前記各製品の設備毎に、前記処理量の所定のレンジ別の前記処理量と負荷の関係である負荷特性を処理量レンジ別負荷特性として記憶する処理量レンジ別負荷特性情報記憶部と、
前記設備毎の処理能力を設備能力として記憶する設備能力情報記憶部と、
前記各製品の設備毎に、単位負荷あたりの変動費を変動費単価として記憶する変動費単価情報記憶部と、
前記製品毎の生産量を決定変数とし、前記決定変数である前記製品毎の生産量と、前記各製品の製造ルートを参照した前記設備毎の設備処理量原単位とから前記各製品の前記設備毎の処理量を算出し、算出された前記各製品の前記設備毎の処理量に対応するレンジの前記処理量レンジ別負荷特性に基づいて前記各製品の前記設備毎の負荷を算出し、
前記各設備の負荷の合計≦各設備の処理能力、及び、
前記製品毎の生産量≧０
の制約の下で、前記製品毎の生産量と前記売値単価とから算出される売値と、前記各製品の前記設備毎の処理量と前記変動費単価とから算出される変動費、の少なくとも何れかを含む評価指標を最大化するよう、前記決定変数である前記製品毎の生産量を決定する最適製品構成計算部と、
を有することを特徴とする製品構成決定装置。
【請求項８】
前記処理量レンジ別負荷特性情報記憶部では、前記処理量と負荷の関係である前記負荷特性を、前記処理量の所定のレンジの境界で連続する複数の一次関数であって、前記処理量が大きいレンジほど前記一次関数の傾きが小さくなるように表現し、前記レンジ毎の一次関数の傾きと切片からなるパラメータの組み合わせとして記憶し、
前記最適製品構成計算部では、線形計画法を用いて、前記複数の一次関数に１つの処理量を適用することで得られる複数の負荷のうち、最小となる負荷を前記各製品の前記設備毎の負荷として決定することを特徴とする請求項７に記載の製品構成決定装置。
【請求項９】
前記各製品の設備毎に、単位負荷あたりの原料費を原料費単価として記憶する原料費単価情報記憶部と、更に有し、
前記評価指標を、前記製品毎の生産量と前記売値単価とから算出される売値から、前記各製品の前記設備毎の処理量と前記変動費単価とから算出される変動費と、前記各製品の前記設備毎の処理量と前記原料費単価とから算出される原料費とを引いた値とすることを特徴とする請求項７または８に記載の製品構成決定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数工程から成る生産ラインを利用して複数種類の製品を生産する場合において、最適な製品構成、すなわち利益や売上を最大化する製品毎の生産量を決定する製品構成決定方法及び製品構成決定プログラム、並びに製品構成決定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数工程から成る生産ラインを利用して複数種類の製品を生産する場合において、利益や売上を最大化するために、最適な製品構成（最適な製品毎の生産量）を決定する技術が開発されている。例えば、非特許文献１に示すように、設備能力の範囲内で、利益を最大化する製品構成を得る方法として、決定変数を各製品の生産量とし、生産量に比例する設備負荷を不等式制約で表現し、線形計画法を用いて解く方法が知られている。
【０００３】
また、生産ラインにおけるボトルネック工程に着目した方法として、特許文献１に示すように、前半の製造プロセスと後半の製造プロセスが、それぞれ複数の並列型の生産ラインから構成される場合に、前半・後半それぞれの生産ラインにおいて、プロセス全体の利益を最大化するように、どの品種を何個（何トン）作るかを決定する方法がある。
【０００４】
特許文献１に示す技術は、各生産ラインのボトルネック工程を事前に算定し、このボトルネック工程での利益速度（品種ごとの１個当たりの利益をボトルネック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ものであり、下記の特徴がある。
・前半と後半の製造プロセスそれぞれで、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だけ作るか）を作成できる。
・各生産ラインの能力が異なる場合でも最適化が可能である。
・最適化計算には線形計画法を用いることで、高速に最適解を求解できる。
結果として、特許文献１に示す技術では、各品種で使う通過工程ルートと、通過工程ルート毎の生産量を、利益の総和が最大となるように決定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２００３−３６２９６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】人見勝人著「生産システム工学」共立出版  １９７７年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１に示す技術では、製品（品種）の生産量に関係なく、単位生産量当たりの設備負荷（生産効率）が一定であるため、製品の生産量が少ない場合には生産効率が低くなり、多い場合には生産効率が高くなるような素材加工系の製造プロセスに適用できないという問題がある。
【０００８】
また、特許文献１に示す技術は、
・選択対象となる各生産ラインのボトルネック工程が事前に特定できること
・ボトルネック工程はどの製品を生産する場合でも同じであること
を前提としている。
しかしながら、現実の素材加工系の製造プロセスでは、製品により使用する設備や、設備での処理時間が異なるために、製品構成が変わるとボトルネック工程が変化したり、１つの製造ルートの中にボトルネック工程が複数発生したりする場合がある。特に、鉄鋼、アルミ板、銅板条などの素材加工系の生産プロセスでは、１つの設備で同じ製品を大量に生産する場合、段取りの切り替え回数が少ないこと、バッチ処理で一度に処理できる量が増えることなどから、製品１単位（例：１トン）あたりの平均的な処理時間は短くなる。そのため、その設備では、同じ製品でも処理量により生産効率が変化する。そうなると、各製品の生産量である製品構成が決まらないと、ボトルネック工程は決まらない。したがって、素材加工系の製造プロセスのように製品により使用設備や処理時間が異なり、処理量により設備の生産効率が異なる場合には、事前にボトルネック工程を特定することができず、特許文献１に示す技術が適用できないという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、複数工程から成る生産ラインを利用して複数種類の製品を生産する際、事前にボトルネック工程を特定できない場合、さらに、ボトルネック工程が複数発生する場合であっても、処理量により設備の生産効率が変化する点を考慮して、設備能力の制約を満足した上で、利益や売上の総和が最大となるような最適な製品構成（即ち、製品毎の生産量）を決定する製品構成決定方法及び製品構成決定プログラム、並びに製品構成決定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る製品構成決定方法は、計算機において、複数工程から成る生産ラインを使って複数種類の製品を生産する場合に、前記各製品の生産量を決定する製品構成決定方法であって、計算機の演算部により実行される処理が、前記製品毎に単位生産量あたりの売値を売値単価として記憶する売値単価情報記憶ステップと、前記製品毎に通過する複数の工程で利用する設備の順序を製造ルートとして記憶する製造ルート情報記憶ステップと、前記製品毎に単位生産量あたりの各設備の処理量を設備処理量原単位として記憶する設備処理量原単位情報記憶ステップと、前記各製品の設備毎に、前記処理量の所定のレンジ別の前記処理量と負荷の関係である負荷特性を処理量レンジ別負荷特性として記憶する処理量レンジ別負荷特性情報記憶ステップと、前記設備毎の処理能力を設備能力として記憶する設備能力情報記憶ステップと、前記各製品の設備毎に、単位負荷あたりの変動費を変動費単価として記憶する変動費単価情報記憶ステップと、前記製品毎の生産量を決定変数とし、前記決定変数である前記製品毎の生産量と、前記各製品の製造ルートを参照した前記設備毎の設備処理量原単位とから前記各製品の前記設備毎の処理量を算出し、算出された前記各製品の前記設備毎の処理量に対応するレンジの前記処理量レンジ別負荷特性に基づいて前記各製品の前記設備毎の負荷を算出し、前記各設備の負荷の合計≦各設備の処理能力、及び、前記製品毎の生産量≧０の制約の下で、前記製品毎の生産量と前記売値単価とから算出される売値と、前記各製品の前記設備毎の処理量と前記変動費単価とから算出される変動費、の少なくとも何れかを含む評価指標を最大化するよう、前記決定変数である前記製品毎の生産量を決定する最適製品構成計算ステップと、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る製品構成決定プログラムは、複数工程から成る生産ラインを使って複数種類の製品を生産する場合に、前記各製品の生産量を決定する製品構成決定プログラムであって、前記製品毎に単位生産量あたりの売値を売値単価として記憶する売値単価情報記憶ステップと、前記製品毎に通過する複数の工程で利用する設備の順序を製造ルートとして記憶する製造ルート情報記憶ステップと、前記製品毎に単位生産量あたりの各設備の処理量を設備処理量原単位として記憶する設備処理量原単位情報記憶ステップと、前記各製品の設備毎に、前記処理量の所定のレンジ別の前記処理量と負荷の関係である負荷特性を処理量レンジ別負荷特性として記憶する処理量レンジ別負荷特性情報記憶ステップと、前記設備毎の処理能力を設備能力として記憶する設備能力情報記憶ステップと、前記各製品の設備毎に、単位負荷あたりの変動費を変動費単価として記憶する変動費単価情報記憶ステップと、前記製品毎の生産量を決定変数とし、前記決定変数である前記製品毎の生産量と、前記各製品の製造ルートを参照した前記設備毎の設備処理量原単位とから前記各製品の前記設備毎の処理量を算出し、算出された前記各製品の前記設備毎の処理量に対応するレンジの前記処理量レンジ別負荷特性に基づいて前記各製品の前記設備毎の負荷を算出し、前記各設備の負荷の合計≦各設備の処理能力、及び、前記製品毎の生産量≧０の制約の下で、前記製品毎の生産量と前記売値単価とから算出される売値と、前記各製品の前記設備毎の処理量と前記変動費単価とから算出される変動費、の少なくとも何れかを含む評価指標を最大化するよう、前記決定変数である前記製品毎の生産量を決定する最適製品構成計算ステップと、を有し、計算機において演算部により読み出して各ステップの処理を実行させることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る製品構成決定装置は、計算機において、複数工程から成る生産ラインを使って複数種類の製品を生産する場合に、前記各製品の生産量を決定する製品構成決定装置であって、計算機の演算部は、前記製品毎に単位生産量あたりの売値を売値単価として記憶する売値単価情報記憶部と、前記製品毎に通過する複数の工程で利用する設備の順序を製造ルートとして記憶する製造ルート情報記憶部と、前記製品毎に単位生産量あたりの各設備の処理量を設備処理量原単位として記憶する設備処理量原単位情報記憶部と、前記各製品の設備毎に、前記処理量の所定のレンジ別の前記処理量と負荷の関係である負荷特性を処理量レンジ別負荷特性として記憶する処理量レンジ別負荷特性情報記憶部と、前記設備毎の処理能力を設備能力として記憶する設備能力情報記憶部と、前記各製品の設備毎に、単位負荷あたりの変動費を変動費単価として記憶する変動費単価情報記憶部と、前記製品毎の生産量を決定変数とし、前記決定変数である前記製品毎の生産量と、前記各製品の製造ルートを参照した前記設備毎の設備処理量原単位とから前記各製品の前記設備毎の処理量を算出し、算出された前記各製品の前記設備毎の処理量に対応するレンジの前記処理量レンジ別負荷特性に基づいて前記各製品の前記設備毎の負荷を算出し、前記各設備の負荷の合計≦各設備の処理能力、及び、前記製品毎の生産量≧０の制約の下で、前記製品毎の生産量と前記売値単価とから算出される売値と、前記各製品の前記設備毎の処理量と前記変動費単価とから算出される変動費、の少なくとも何れかを含む評価指標を最大化するよう、前記決定変数である前記製品毎の生産量を決定する最適製品構成計算部と、を有することを特徴とする。
【００１３】
これによると、各製品の設備毎に処理量の所定のレンジを設定し、この区間毎に処理量から負荷（例：処理時間）を得るための特性を変更できる構成となっている。そのため、処理量が少ない場合と多い場合で生産効率が異なる場合でも、最適な製品構成を決定できる。従って、複数工程から成る生産ラインを利用して複数種類の製品を生産する際、事前にボトルネック工程を特定できない場合、さらに、ボトルネック工程が複数発生する場合であっても、処理量により設備の生産効率が変化する点を考慮して、設備能力の制約を満足した上で、利益や売上の総和が最大となるような最適な製品構成を決定することができる。更に、決定された製品構成に基づいて、各設備の設備能力に対する各設備の負荷の比を求め、算出した比が最も大きい設備を利用する工程をボトルネック工程として特定することもできる。
【００１４】
尚、本発明において、「処理量の所定のレンジ」とは、処理量を複数に区分した所定の区間を意味する。また、本発明において、「処理量」とは、各製品の設備毎に処理される量を意味し、「生産量」とは、各製品に生産される量であって、各製品の設備毎の処理量を製品毎に全設備で合計した量を意味する。また、本発明において、「工程」とは、各製品が生産される過程を意味し、本発明では、各製品の工程毎に利用される設備が事前に決められている（製造ルート）ため、各製品における各設備を意味する。更に、本発明において、「ボトルネック工程」とは、各設備の設備能力に対する各設備の負荷の比が最も大きい設備（即ち、ボトルネック設備）が利用される工程のことを意味する。
【００１５】
ここで、本発明に係る製品構成決定方法は、前記処理量レンジ別負荷特性情報記憶ステップでは、前記処理量と負荷の関係である前記負荷特性を、前記処理量の所定のレンジの境界で連続する複数の一次関数であって、前記処理量が大きいレンジほど前記一次関数の傾きが小さくなるように表現し、前記レンジ毎の一次関数の傾きと切片からなるパラメータの組み合わせとして記憶し、前記最適製品構成計算ステップでは、線形計画法を用いて、前記複数の一次関数に１つの処理量を適用することで得られる複数の負荷のうち、最小となる負荷を前記各製品の前記設備毎の負荷として決定して良い。
【００１６】
本発明に係る製品構成決定プログラムは、前記処理量レンジ別負荷特性情報記憶ステップでは、前記処理量と負荷の関係である前記負荷特性を、前記処理量の所定のレンジの境界で連続する複数の一次関数であって、前記処理量が大きいレンジほど前記一次関数の傾きが小さくなるように表現し、前記レンジ毎の一次関数の傾きと切片からなるパラメータの組み合わせとして記憶し、前記最適製品構成計算ステップでは、線形計画法を用いて、前記複数の一次関数に１つの処理量を適用することで得られる複数の負荷のうち、最小となる負荷を前記各製品の前記設備毎の負荷として決定して良い。
【００１７】
本発明に係る製品構成決定装置は、前記処理量レンジ別負荷特性情報記憶部では、前記処理量と負荷の関係である前記負荷特性を、前記処理量の所定のレンジの境界で連続する複数の一次関数であって、前記処理量が大きいレンジほど前記一次関数の傾きが小さくなるように表現し、前記レンジ毎の一次関数の傾きと切片からなるパラメータの組み合わせとして記憶し、前記最適製品構成計算部では、線形計画法を用いて、前記複数の一次関数に１つの処理量を適用することで得られる複数の負荷のうち、最小となる負荷を前記各製品の前記設備毎の負荷として決定して良い。
【００１８】
これによると、各製品の設備毎の処理量のレンジに対して、レンジの境界で連続する異なる一次関数の傾きと切片により、各製品の設備毎の処理量と負荷の関係である負荷特性がパラメータ表現される。このとき、処理量が大きくなるレンジほど一次関数の傾きが小さくなるように複数の一次関数が設定されているため、レンジを考慮しなくても、処理量に対して得られる複数の負荷の最小値を当該製品の当該設備における負荷とすることができる（後述する図３参照）。そのため、負荷の計算において処理量のレンジ別に場合分けをする必要がなく、最適化の処理に線形計画法を適用することができる。その結果、製品数が多く、設備数が多い大規模なプロセスに対しても、高速に最適な製品構成を決定することができる。
【００１９】
また、本発明に係る製品構成決定方法は、前記各製品の設備毎に、単位負荷あたりの原料費を原料費単価として記憶する原料費単価情報記憶ステップと、更に有し、前記評価指標を、前記製品毎の生産量と前記売値単価とから算出される売値から、前記各製品の前記設備毎の処理量と前記変動費単価とから算出される変動費と、前記各製品の前記設備毎の処理量と前記原料費単価とから算出される原料費とを引いた値として良い。
【００２０】
本発明に係る製品構成決定プログラムは、前記各製品の設備毎に、単位負荷あたりの原料費を原料費単価として記憶する原料費単価情報記憶ステップと、更に有し、前記評価指標を、前記製品毎の生産量と前記売値単価とから算出される売値から、前記各製品の前記設備毎の処理量と前記変動費単価とから算出される変動費と、前記各製品の前記設備毎の処理量と前記原料費単価とから算出される原料費とを引いた値として良い。
【００２１】
本発明に係る製品構成決定装置は、前記各製品の設備毎に、単位負荷あたりの原料費を原料費単価として記憶する原料費単価情報記憶部と、更に有し、前記評価指標を、前記製品毎の生産量と前記売値単価とから算出される売値から、前記各製品の前記設備毎の処理量と前記変動費単価とから算出される変動費と、前記各製品の前記設備毎の処理量と前記原料費単価とから算出される原料費とを引いた値として良い。
【００２２】
これによると、製品を製造するための変動費のみならず、原料費を考慮して、利益を最大にするような最適な製品構成を決定できる。
【００２３】
尚、本発明に係る製品構成決定プログラムは、リムーバブル型記録媒体やハードディスクなどの固定型記録媒体に記録して配布可能である他、有線又は無線の電気通信手段によってインターネットなどの通信ネットワークを介して配布可能である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の製品構成決定方法及び製品構成決定プログラム、並びに製品構成決定装置は、複数工程から成る生産ラインを利用して複数種類の製品を生産する際、事前にボトルネック工程を特定できない場合、さらに、ボトルネック工程が複数発生する場合であっても、処理量により設備の生産効率が変化する点を考慮して、設備能力の制約を満足した上で、利益や売上の総和が最大となるような最適な製品構成（即ち、製品毎の生産量）を決定することが可能になる。更に、決定された製品構成に基づいて、各設備の設備能力に対する各設備の負荷の比を求め、算出した比が最も大きい設備を利用する工程をボトルネック工程として特定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係る製品構成決定装置のブロック図である。
【図２】本実施形態に係る製品構成決定方法の処理の手順について説明したフローチャートである。
【図３】本実施形態に係る処理量の所定のレンジ別の負荷特性を示す一例であり、処理量のレンジの境界で連続する複数の一次関数で表現した図である。
【図４】本実施例に係る製造ルートの一例を示す図である。
【図５】本実施例に係る処理量の所定のレンジ別の負荷特性を示す図であり、設備Ｍ１での製品Ｎｏ．１の処理量と処理時間の関係を示すグラフである。
【図６】本実施例に係る処理量の所定のレンジ別の負荷特性を示す図であり、設備Ｍ１での製品Ｎｏ．２の処理量と処理時間の関係を示すグラフである。
【図７】本実施例に係る処理量の所定のレンジ別の負荷特性を示す図あり、設備Ｍ１での製品Ｎｏ．３の処理量と処理時間の関係を示すグラフである。
【図８】本実施例に係る最適製品構成に関する情報を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る製品構成決定方法及び製品構成決定プログラム、並びに製品構成決定装置を実施するための形態について、具体的な一例に即して説明する。尚、以下に説明するものは、例示したものにすぎず、本発明に係る製品構成決定方法及び製品構成決定プログラム、並びに製品構成決定装置の適用限界を示すものではない。すなわち、本発明に係る製品構成決定方法及び製品構成決定プログラム、並びに製品構成決定装置は、下記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。
【００２７】
まず、本実施形態に係る製品構成決定装置について、図１に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る製品構成決定装置のブロック図である。製品構成決定装置１は、演算部と、記憶部と、入力部と、出力部と、から構成されて、計算機上に実装される。ここで、図１に示されている製品構成決定装置１の各部（演算部、記憶部、入力部、及び、出力部）は、例えば汎用のパーソナルコンピュータ等の計算機によって構成されている。かかる計算機には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭの駆動装置などのハードウェアが収納されており、ハードディスクには、プログラム（このプログラムは、リムーバブルな記憶媒体に記録しておくことにより、様々なコンピュータにインストールすることが可能である）を含む各種のソフトウェアが記録されている。そして、これらのハードウェアおよびソフトウェアが組み合わされることによって、上述の各部が構築されている。
【００２８】
図１に示すように、記憶部は、売値単価情報記憶部１１と、製造ルート情報記憶部１２と、設備処理量原単位情報記憶部１３と、処理量レンジ別負荷特性情報記憶部１４と、設備能力情報記憶部１５と、変動費単価情報記憶部１６と、最適製品構成情報記憶部１７と、から構成される。また、演算部は、最適製品構成計算部２１と、結果出力部２２と、から構成される。
【００２９】
売値単価情報記憶部１１は、製品毎に単位生産量あたりの売値が、売値単価に関する情報として、予め外部から登録されて記憶するためものである。ここで、生産量とは、各製品の生産すべき物量として与えられ、また、物量の単位としては、重量、長さ、面積のいずれか１つ以上を用いることができる。例えば、生産量で用いる単位を重量とし、単位生産量を１トンとした場合、売値単価は、製品１トンあたりの売値が記憶される。
【００３０】
製造ルート情報記憶部１２は、製品毎に通過する複数の工程で利用する設備の順序が、製造ルートに関する情報として、予め外部から登録されて記憶するためものである。ここで、本実施形態においては、１つの製品に対して１つの製造ルートが存在するものとする。
【００３１】
尚、本実施形態において、「工程」とは、各製品が生産される過程を意味し、本実施形態では、製造ルート情報記憶部１２において各製品の工程毎に利用される設備が事前に決められている（製造ルート）ため、各製品における各設備を意味する。
【００３２】
設備処理量原単位情報記憶部１３は、製品毎に単位生産量当たりの各設備の処理量が、設備処理量原単位に関する情報として、予め登録されて記憶するためものである。ここで、処理量には、前述した生産量に対応した物量の単位が用いられる。例えば、生産量で用いる単位を重量とし、単位生産量を１トンとした場合、製品を１トン生産するために必要な設備毎の処理量（重量）が設備処理量原単位として登録される。また、設備処理量原単位では、製造ルート情報記憶部１２で登録された製品毎に通過する複数の工程で利用する設備の順序と、設備毎の歩留が考慮され、予め計算された設備処理量原単位が外部から登録されても良いし、本実施形態に係る製品構成決定装置が実装された計算機において計算された設備処理量原単位が登録されても良い。
【００３３】
処理量レンジ別負荷特性情報記憶部１４は、各製品の設備毎に、処理量の所定のレンジ別の処理量と負荷の関係である負荷特性が、処理量レンジ別負荷特性に関する情報として、予め外部から登録されて記憶するためものである。ここで、処理量の所定のレンジ別の負荷特性は、処理量の所定のレンジ毎の処理量に対する負荷の特性として表わされ、素材加工系の製造プロセスのように、製品の生産量により設備の生産効率が変化する場合、設備と製品毎に、処理量を所定のレンジ（区間）に区分して、所定のレンジ別に、処理量に対する負荷（＝処理時間）を定めるものとする。具体的には、処理量の所定のレンジ別の負荷特性は、処理量の所定のレンジの境界で連続する所定のレンジの数に対応する複数の一次関数（傾きと切片）で表現し、所定のレンジ毎に一次関数を設定すると共に、処理量が大きいレンジほど一次関数の傾きを小さく設定する。
ここで、本実施形態に係る処理量の所定のレンジ別の負荷特性を示す一例について、図３に基づいて説明する。図３は、本実施形態に係る処理量の所定のレンジ別の負荷特性を示す一例であり、処理量のレンジの境界で連続する複数の一次関数で表現した図である。図３に示す例において、処理量が３つのレンジに区分されており、処理量の所定のレンジ別の負荷特性は、処理量が小さいレンジから順に、Ｙ＝ａ１Ｘ、Ｙ＝ａ２Ｘ＋ｂ２、Ｙ＝ａ３Ｘ＋ｂ３と表現される。尚、図３に示す例において、処理量が最も少ないレンジでは、処理量が０の時に負荷時間が０となることが必要であるため、傾き（ａ１）のみ設定され、切片は０で固定されるため、切片ｂ１を省略している。
【００３４】
設備能力情報記憶部１５は、設備毎の処理能力が、設備能力に関する情報として、予め外部から登録されて記憶するためものである。ここで、設備毎の処理能力は、本実施形態に係る製品構成決定装置が対象としている期間における設備毎の稼動可能な時間（稼働時間）を意味する。
【００３５】
変動費単価情報記憶部１６は、各製品の設備毎に、単位負荷あたりの変動費が、変動費単価に関する情報として、予め外部から登録されて記憶するためものである。ここで、単位負荷あたりの変動費は、単位負荷（単位時間）あたりの燃料費、電力量費、消耗品費等の合計である変動費を意味する。
【００３６】
ここで、売値単価情報記憶部１１と、製造ルート情報記憶部１２と、設備処理量原単位情報記憶部１３と、処理量レンジ別負荷特性情報記憶部１４と、設備能力情報記憶部１５と、変動費単価情報記憶部１６において、外部から登録される情報は、図示しない入力部（キーボード等）から入力されたり、リムーバブルな記憶媒体に記録されて与えられたり、有線又は無線の電気通信手段によってインターネットなどの通信ネットワークを介して与えられたりして、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク等の記憶装置(補助記憶装置)等に記憶される。
【００３７】
最適製品構成情報記憶部１７は、後述する最適製品構成計算部２１において算出された製品毎の生産量を最適製品構成情報として記憶するためのものである。
【００３８】
最適製品構成計算部２１は、売値単価情報記憶部１１で記憶された売値単価に関する情報と、製造ルート情報記憶部１２で記憶された製造ルートに関する情報と、設備処理量原単位情報記憶部１３で記憶された設備処理量原単位に関する情報と、処理量レンジ別負荷特性情報記憶部１４で記憶された処理量レンジ別負荷特性に関する情報と、設備能力情報記憶部１５で記憶された設備能力に関する情報と、変動費単価情報記憶部１６で記憶された変動費単価に関する情報と、に基づいて、製品毎の生産量を決定し、最適製品構成に関する情報として最適製品構成情報記憶部１７に記憶するためのものである。
具体的には、製品毎の生産量を決定変数とし、決定変数である製品毎の生産量と、製品毎の製造ルートを参照した各設備の設備処理量原単位とから各製品の設備毎の処理量を算出し、算出された各製品の設備毎の処理量に対応するレンジの処理量レンジ別負荷特性に基づいて各製品の設備毎の負荷を算出し、各設備の負荷の合計≦各設備の処理能力、及び、製品毎の生産量≧０の制約の下で、製品毎の生産量と売値単価とから算出される売値と各製品の設備毎の処理量と変動費単価とから算出される変動費の少なくとも何れかを含む評価指標を最大化するよう、決定変数である製品毎の生産量を決定する。ここで、評価指標は、予め外部から入力されて設定されるものであって、利益の総和（総限界利益）が最大となるように、製品毎の生産量と売値単価とから算出される全製品の総売上額（製品毎の売値の総計）と、各製品の設備毎の処理量と変動費単価とから算出される全製品の全設備の総変動費（各製品の設備毎の変動費の総計）の差として設定しても良いし、売上の総和が最大となるように、製品毎の生産量と売値単価とから算出される全製品の総売上額として設定しても良いし、その他、目的に応じて設定可能である。
【００３９】
ここで、最適製品構成計算部２１において、決定された製品構成（製品毎の生産量）に基づいて、各設備の設備能力に対する各設備の負荷の比を求め、算出した比が最も大きい設備を処理する工程をボトルネック工程として特定し、最適製品構成に関する情報として最適製品構成情報記憶部１７に記憶しても良い。
【００４０】
結果出力部２２は、最適製品構成情報記憶部１７に登録された最適製品構成情報を、製品構成決定装置１における計算結果として、図示しないディスプレイ、プリンタ等の出力部に出力するためのものである。出力部に出力する出力様式として、最適製品構成に関する情報だけでなく、最適製品構成計算部２１で算出した、各製品の設備毎の処理量、各製品の設備毎の負荷、製品毎の売上額、各製品の設備毎の変動費、設備毎の合計変動費、製品毎の限界利益、全製品の総限界利益を合わせて表形式として出力しても良い。そして、結果出力部２２で出力された製品構成に基づいて、各設備の設備能力に対する各設備の負荷の比を求め、算出した比が最も大きい設備を利用する工程をボトルネック工程として特定することができる。
【００４１】
尚、本実施形態において、「ボトルネック工程」とは、各設備の設備能力に対する各設備の負荷の比が最も大きい設備（即ち、ボトルネック設備）が利用される工程のことを意味する。
【００４２】
ここで、最適製品構成計算部２１においてボトルネック工程を特定した場合は、結果出力部２２において、最適製品構成情報記憶部１７に記憶されたボトルネック工程を出力しても良い。
【００４３】
次に、本実施形態に係る製品構成決定方法の処理の手順について、図２に基づいて、説明する。図２は、本実施形態に係る製品構成決定方法の処理の手順について説明したフローチャートである。
尚、以下で説明する本実施形態に係る製品構成決定方法の処理は、計算機においても同様に、製品構成決定プログラムとしてＣＰＵにより読み出して実行することができる。また、この製品構成決定プログラムは、リムーバブルな記憶媒体に記録しておくことにより、様々な計算機の記憶装置にインストールすることが可能である。
【００４４】
図３に示すように、計算機において、製品毎に単位生産量あたりの売値が、売値単価に関する情報として、予め外部から登録されて記憶する（ステップＳ１：売値単価情報記憶ステップ）。尚、本ステップの詳細については、上述した製品構成決定装置１の売値単価情報記憶部１１の記載内容と同様であり、その説明を省略する。
【００４５】
そして、製品毎に通過する複数の工程を処理する設備の順序が、製造ルートに関する情報として、予め外部から登録されて記憶する（ステップＳ２：製造ルート情報記憶ステップ）。尚、本ステップの詳細については、上述した製品構成決定装置１の製造ルート情報記憶部１２の記載内容と同様であり、その説明を省略する。
【００４６】
次に、製品毎に単位生産量当たりの各設備の処理量が、設備処理量原単位に関する情報として、予め登録されて記憶する（ステップＳ３：設備処理量原単位情報記憶ステップ）。尚、本ステップの詳細については、上述した製品構成決定装置１の設備処理量原単位情報記憶部１３の記載内容と同様であり、その説明を省略する。
【００４７】
また、各製品の設備毎に、処理量の所定のレンジ別の負荷特性が、処理量レンジ別負荷特性に関する情報として、予め外部から登録されて記憶する（ステップＳ４：処理量レンジ別負荷特性情報記憶ステップ）。尚、本ステップは、上述した製品構成決定装置１の処理量レンジ別負荷特性情報記憶部１４の記載内容と同様であり、その説明を省略する。
【００４８】
次に、設備毎の処理能力が、設備能力に関する情報として、予め外部から登録されて記憶する（ステップＳ５：設備能力情報記憶ステップ）。尚、本ステップは、上述した製品構成決定装置１の設備能力情報記憶部１５の記載内容と同じであり、その説明を省略する。
【００４９】
また、各製品の設備毎に、単位負荷あたりの変動費が、変動費単価に関する情報として、予め外部から登録されて記憶する（ステップＳ６：変動費単価情報記憶ステップ）。尚、本ステップは、上述した製品構成決定装置１の変動費単価情報記憶部１６の記載内容と同じであり、その説明を省略する。
【００５０】
そして、ステップＳ１で記憶された売値単価に関する情報と、ステップＳ２で記憶された製造ルートに関する情報と、ステップＳ３で記憶された設備処理量原単位に関する情報と、ステップＳ４で記憶された処理量レンジ別負荷特性に関する情報と、ステップＳ５で記憶された設備能力に関する情報と、ステップＳ６で記憶された変動費単価に関する情報と、に基づいて、製品毎の生産量を決定し、最適製品構成に関する情報として記憶する（ステップＳ７：最適製品構成計算ステップ）。ここで、決定された製品構成に基づいて、各設備の設備能力に対する各設備の負荷の比を求め、算出した比が最も大きい設備を利用する工程をボトルネック工程として記憶しても良い。尚、本ステップは、上述した製品構成決定装置１の最適製品構成計算部２１、最適製品構成情報記憶部１７の記載内容と同じであり、その説明を省略する。
【００５１】
最後に、ステップＳ７で登録された最適製品構成に関する情報を、製品構成決定方法における計算結果として、図示しないディスプレイ、プリンタ等の出力部に出力する（ステップＳ８）。また、ステップＳ７でボトルネック工程を記憶した場合は、ボトルネック工程も合わせて表示するようにしても良い。尚、本ステップは、上述した製品構成決定装置１の結果出力部２２の記載内容と同じであり、その説明を省略する。
【００５２】
そして、製品構成決定方法の処理を終了する。
【００５３】
このように、本実施形態の製品構成決定装置及び製品構成決定方法、並びに製品構成決定プログラムによれば、各製品の設備毎に処理量の所定のレンジを設定し、この区間毎に処理量から負荷（例：処理時間）を得るための特性を変更できる構成となっている。そのため、処理量が少ない場合と多い場合で生産効率が異なる場合でも、最適な製品構成を決定できる。従って、複数工程から成る生産ラインを利用して複数種類の製品を生産する際、事前にボトルネック工程を特定できない場合、さらに、ボトルネック工程が複数発生する場合であっても、処理量により設備の生産効率が変化する点を考慮して、設備能力の制約を満足した上で、利益や売上の総和が最大となるような最適な製品構成（即ち、製品毎の生産量）を決定することが可能になる。更に、決定された製品構成に基づいて、各設備の設備能力に対する各設備の負荷の比を求め、算出した比が最も大きい設備を利用する工程をボトルネック工程として特定することもできる。
【００５４】
また、各製品の設備毎の処理量のレンジに対して、レンジの境界で連続する異なる一次関数の傾きと切片により、各製品の設備毎の処理量と負荷の関係である負荷特性がパラメータ表現される。このとき、処理量が大きくなるレンジほど一次関数の傾きが小さくなるように複数の一次関数が設定されているため、レンジを考慮しなくても、処理量に対して得られる複数の負荷の最小値を当該製品の当該設備における負荷とすることができる（図３参照）。そのため、負荷の計算において処理量のレンジ別に場合分けをする必要がなく、最適化の処理に線形計画法を適用することができる。その結果、製品数が多く、設備数が多い大規模なプロセスに対しても、高速に最適な製品構成を決定することができる。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。
【００５６】
本実施形態では、製品を製造するための変動費のみを考えたが、原料費を含めても良い。その場合は、本実施形態に係る製品構成決定装置１が図示しない原料費単価情報記憶部を有し、原料費単価情報記憶部において、各製品の設備毎に、単位負荷あたりの変動費単価と合わせて原料費単価を予め記憶するものとする（本実施形態に係る製品構成決定方法及び製品構成決定プログラムにおけるステップＳ６に相当）。そして、本実施形態に係る最適製品構成計算部２１において、評価指標を売値−（原料費＋変動費）と設定する（本実施形態に係る製品構成決定方法及び製品構成決定プログラムにおけるステップＳ７に相当）。この場合、製品を製造するための変動費のみならず、原料費を考慮して、利益を最大にするような最適な製品構成を決定できる。
【実施例】
【００５７】
次に、本実施形態の製品構成決定装置及び製品構成決定方法、並びに製品構成決定プログラムの具体例の説明のために、簡単な実施例について、図４〜図８に基づいて、以下で説明する。図４は、本実施例に係る製造ルートの一例を示す図である。図５は、本実施例に係る処理量の所定のレンジ別の負荷特性を示す図であり、設備Ｍ１での製品Ｎｏ．１の処理量と処理時間の関係を示すグラフである。図６は、本実施例に係る処理量の所定のレンジ別の負荷特性を示す図であり、設備Ｍ１での製品Ｎｏ．２の処理量と処理時間の関係を示すグラフである。図７は、本実施例に係る処理量の所定のレンジ別の負荷特性を示す図あり、設備Ｍ１での製品Ｎｏ．３の処理量と処理時間の関係を示すグラフである。図８は、本実施例に係る最適製品構成に関する情報を示す図である。尚、本実施例においては、上述した本実施形態に係る製品構成決定方法に基づいて説明する。
【００５８】
図４の本実施例に係る製造ルートで示すように、本実施例では、製品はＮｏ．１〜Ｎｏ．３の３種類で、工程で利用する設備はＭ１，Ｍ２，Ｍ３の３基が利用できるものとする。また、本実施例では、物量の単位として、重量（トン）を用いる。
【００５９】
本実施例では、まず、製品毎に単位生産量あたりの売値が、売値単価に関する情報として、予め外部から登録されて記憶する（Ｓ１）。本実施例では、表１に示す製品１トンあたりの売値が、売値単価に関する情報として登録される。
【００６０】
【表１】
2014041510.tif 000003
【００６１】
そして、製品毎に通過する複数の工程で利用する設備の順序が、製造ルートに関する情報として、予め外部から登録されて記憶する（Ｓ２）。本実施例では、図４に示すように、製品Ｎｏ．１は３基の設備全てを利用し、製品Ｎｏ．２はＭ１とＭ３のみを、製品Ｎｏ．３はＭ１とＭ２のみを利用するものとする。
【００６２】
次に、製品毎に単位生産量当たりの各設備の処理量が、設備処理量原単位に関する情報として、予め登録されて記憶する（Ｓ３）。本実施例では、表２に示す製品毎に製品を１トン生産するために必要な各設備の処理量（重量）が、設備処理量原単位に関する情報として登録される。ここで、表２に示す設備処理量原単位が、製品の重量である１トンよりも大きい重量となっているのは、設備毎の歩留が反映されているためである。
【００６３】
【表２】
2014041510.tif 000004
【００６４】
また、各製品の設備毎に、処理量の所定のレンジ別の負荷特性が、処理量レンジ別負荷特性に関する情報として、予め外部から登録されて記憶する（Ｓ４）。本実施例では、処理量の所定のレンジ別の負荷特性を、処理量と処理時間（負荷）の関係とし、処理量に対する処理時間の特性として、処理量の所定のレンジの境界で連続する所定のレンジの数に対応する複数の一次関数（傾きと切片）で表現し、所定のレンジ毎に一次関数を設定すると共に、処理量が大きいレンジほど一次関数の傾きを小さく設定する。そして、本実施例では、処理量のレンジ別に一次関数の傾きと切片である「処理時間パラメータ」が、処理量レンジ別負荷特性に関する情報として登録される。具体的には、処理時間パラメータは、上述した図３に示す処理量のレンジ別の一次関数の傾き（ａ１，ａ２，ａ３）と切片（ｂ２，ｂ３）のことを意味する。以下の表３に、製品Ｎｏ．１〜３毎の設備Ｍ１での処理時間パラメータを示す。
【００６５】
【表３】
2014041510.tif 000005
【００６６】
表３に示すように、設備Ｍ１では、処理量のレンジは２種類で、処理量が少ない方のレンジでは、処理量が０の時に負荷時間が０となることが必要であるため、傾き（ａ１）のみ設定され、切片（ｂ１）は０で固定している。そのため、表３には切片としてｂ１（＝０）は特に記載していない。また、処理量が多い方のレンジ（傾きａ２，切片ｂ２）では、ａ１＞ａ２かつｂ２＞０となるように設定されており、処理量が多い方のレンジでは生産効率がより高く（処理量１トン当たりの処理時間が小さく）なるように表現されている。図５〜図７に本実施例に係る処理量の所定のレンジ別の負荷特性を示す図を示す。図５は、設備Ｍ１での製品Ｎｏ．１の処理量と処理時間の関係を示すグラフである。図６は、設備Ｍ１での製品Ｎｏ．２の処理量と処理時間の関係を示すグラフである。図７は、設備Ｍ１での製品Ｎｏ．３の処理量と処理時間の関係を示すグラフである。図５〜７から分るように、２本の直線の交点がレンジの境界であり、太線、すなわち、処理量を固定した場合の処理時間（２つある）の小さい方が利用するべき処理時間の特性となる。なお、本実施例では、設備Ｍ２，設備Ｍ３は処理量のレンジを１種類とし、表４，表５に示すように傾きだけを指定する。
【００６７】
【表４】
2014041510.tif 000006
【００６８】
【表５】
2014041510.tif 000007
【００６９】
次に、設備毎の処理能力が、設備能力に関する情報として、予め外部から登録されて記憶する（Ｓ５）。本実施例では、１ヶ月間の生産量を決定することし、設備能力として７２０時間（２４時間×３０日）が、設備Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３のそれぞれの設備能力に関する情報として登録される。つまり、各設備での処理時間は７２０時間以内であることが制約となる。
【００７０】
また、各製品の設備毎に、単位負荷あたりの変動費が、変動費単価に関する情報として、予め外部から登録されて記憶する（Ｓ６）。本実施例では、各製品の設備毎に単位負荷（処理時間１時間）あたりの変動費（例：燃料費、電力量費、消耗品費）が定義されており、表６に示す変動費単価が、変動費単価に関する情報として登録される。
【００７１】
【表６】
2014041510.tif 000008
【００７２】
そして、ステップＳ１で記憶された売値単価に関する情報と、ステップＳ２で記憶された製造ルートに関する情報と、ステップＳ３で記憶された設備処理量原単位に関する情報と、ステップＳ４で記憶された処理量レンジ別負荷特性に関する情報と、ステップＳ５で記憶された設備能力に関する情報と、ステップＳ６で記憶された変動費単価に関する情報と、に基づいて、製品毎の生産量を決定し、最適製品構成に関する情報として記憶する（Ｓ７）。本実施例では、以下の変数、制約条件、評価指標を利用し、以下の最適化問題を線形計画法により計算する。
【００７３】
まず、本実施例では、決定変数を、数１に示す製品毎の生産量（トン）とする。
【００７４】
【数１】
2014041510.tif 000009
【００７５】
次に、従属変数を、数２に示す製品毎の生産量と設備処理量原単位から計算される製品毎の設備別処理量、数３に示す製品毎の設備別処理量と処理時間パラメータから計算される各製品と設備毎の処理時間とする。ただし、本実施例では設備Ｍ２とＭ３は、処理時間のレンジが１つなので、数３に示す式における処理時間パラメータは、数４に示す通りとなる。
【００７６】
【数２】
2014041510.tif 000010
【００７７】
【数３】
2014041510.tif 000011
【００７８】
【数４】
2014041510.tif 000012
【００７９】
そして、制約として、数５に示す設備毎の処理時間の合計≦設備能力という制約、数６に示す製品毎の生産量≧０という制約を定義する。
【００８０】
【数５】
2014041510.tif 000013
【００８１】
【数６】
2014041510.tif 000014
【００８２】
そして、評価指標を、数７に示すように、製品毎の生産量と売値単価から計算される総売上額ｓ−各製品と設備毎の処理時間と変動費単価から計算される総変動費 ｖ→ 最大化と設定する。
【００８３】
【数７】
2014041510.tif 000015
【００８４】
最後に、ステップＳ７で登録された最適製品構成に関する情報を、製品構成決定方法における計算結果として、図示しないディスプレイ、プリンタ等の出力部に出力する（Ｓ８）。本実施例では、ステップＳ７での計算結果である最適製品構成に関する情報を図８に示す。図８より、整数化した最適な製品構成として、
製品Ｎｏ．１：５トン（小数２位では４．７１トン）
製品Ｎｏ．２：７７トン（小数２位では７７．２６トン）
製品Ｎｏ．３：９８トン（小数２位では９８．１７トン）
が得られており、この時の総限界利益は、
５６，４５２〔千円〕
であることが分かる。
【００８５】
また、設備Ｍ１ に設定した処理量のレンジ別の処理時間パラメータは、
製品Ｎｏ．１：処理量が少ない方のレンジ
製品Ｎｏ．２：処理量が多い方のレンジ
製品Ｎｏ．３：処理量が多い方のレンジ
が、それぞれ適用されており、処理量による負荷時間の特性の違いが反映された結果となっている。
【００８６】
ここで、本実施例では、設備Ｍ１〜Ｍ３ともに設備能力が７２０時間であり、設備Ｍ１〜Ｍ３ともに負荷が７２０時間となる製品構成となっている。従って、設備Ｍ１〜Ｍ３について算出した、各設備の設備能力に対する各設備の負荷の比は全て１００（％）となる。つまり、各設備で算出した各設備の設備能力に対する各設備の負荷の比は同じであり、全てがボトルネック設備であり、ボトルネック工程であることがわかる。尚、一般的には製造ルートが複雑であり、各設備の設備能力が異なるため、特定のボトルネック設備があり、ボトルネック工程を存在することが多い。
【００８７】
以上から、複数工程から成る生産ラインを利用して複数種類の製品を生産する本実施例において、事前にボトルネック工程を特定できない場合、さらに、ボトルネック工程が複数発生する場合であっても、処理量により設備の生産効率が変化する点を考慮して、設備能力の制約を満足した上で、利益や売上の総和が最大となるような最適な製品構成（即ち、製品毎の生産量）を決定できていることがわかる。
【符号の説明】
【００８８】
１    製品構成決定装置
１１  売値単価情報記憶部
１２  製造ルート情報記憶部
１３  設備処理量原単位情報記憶部
１４  処理量レンジ別負荷特性情報記憶部
１５  設備能力情報記憶部
１６  変動費単価情報記憶部
１７  最適製品構成情報記憶部
２１  最適製品構成計算部
Ｓ１  売値単価情報記憶ステップ
Ｓ２  製造ルート情報記憶ステップ
Ｓ３  設備処理量原単位情報記憶ステップ
Ｓ４  処理量レンジ別負荷特性情報記憶ステップ
Ｓ５  設備能力情報記憶ステップ
Ｓ６  変動費単価情報記憶ステップ
Ｓ７  最適製品構成情報記憶ステップ
【図１】
2014041510.tif 000016
【図２】
2014041510.tif 000017
【図３】
2014041510.tif 000018
【図４】
2014041510.tif 000019
【図５】
2014041510.tif 000020
【図６】
2014041510.tif 000021
【図７】
2014041510.tif 000022
【図８】
2014041510.tif 000023