(57)【要約】【課題】大規模かつ複雑な物流に対しても、状況ごとの搬送ルール等を詳細に決める必要がなく、品種ごとの在庫量の推移を実用的な計算時間で予測可能な在庫量推移シミュレーション方法を提供する。【解決手段】本発明に係る在庫量推移シミュレーション方法は、製造ライン及び搬送ラインに対して設けられた置き場における中間製品の在庫量の推移を予測する在庫量推移シミュレーション方法であって、中間製品の量に関する情報と、中間製品が通過可能な置き場間の経路情報とを含む入力情報を入力するステップと、入力された入力情報に基づく制約式及び評価関数を含む数理モデルを作成するステップと、作成された数理モデルに基づいて、置き場における中間製品の在庫量の推移を出力するステップと、を含み、中間製品の量に関する情報は、品種ごとに集約した中間製品の重量に基づき連続量として扱われる。【選択図】図２
2019174865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造ライン及び搬送ラインに対して設けられた置き場における中間製品の在庫量の推移を予測する在庫量推移シミュレーション方法であって、
前記中間製品の量に関する情報と、前記中間製品が通過可能な前記置き場間の経路情報とを含む入力情報を入力するステップと、
入力された前記入力情報に基づく制約式及び評価関数を含む数理モデルを作成するステップと、
作成された前記数理モデルに基づいて、前記置き場における前記中間製品の在庫量の推移を出力するステップと、
を含み、
前記中間製品の量に関する情報は、品種ごとに集約した前記中間製品の重量に基づき連続量として扱われる、
在庫量推移シミュレーション方法。
【請求項２】
前記中間製品の量に関する情報は、
在庫量推移シミュレーションを開始する際の前記置き場における前記中間製品の在庫量と、
外部から前記置き場への前記中間製品の投入量と、
前記置き場の容量と、
前記製造ライン及び前記搬送ラインそれぞれの処理可能量と、
を含む、
請求項１に記載の在庫量推移シミュレーション方法。
【請求項３】
前記制約式は、
前記在庫量の時間変化量が前記投入量及び前記経路情報に基づく前記置き場間の搬送量の合計であることを表す第１制約式と、
前記在庫量の全品種にわたる総和が前記置き場の前記容量以下であることを表す第２制約式と、
を含む、
請求項２に記載の在庫量推移シミュレーション方法。
【請求項４】
前記制約式は、第３制約式をさらに含み、
前記第３制約式は、
前記処理可能量が品種ごとに変化しない場合、前記製造ライン及び前記搬送ラインそれぞれの処理量の全品種にわたる総和が前記処理可能量以下であることを表し、
前記処理可能量が品種ごとに変化する場合、前記処理量を前記処理可能量で除した値の全品種にわたる総和が１以下であることを表す、
請求項３に記載の在庫量推移シミュレーション方法。
【請求項５】
前記制約式は、第４制約式をさらに含み、
前記第４制約式は、特定品種の前記処理量の定められた期間にわたる総和が目標処理量以上であることを表す、
請求項４に記載の在庫量推移シミュレーション方法。
【請求項６】
前記評価関数は、前記製造ラインの処理量を含み、
前記数理モデルを作成するステップにおいて、前記評価関数を最大化することで、前記製造ラインの処理量を最大にする、前記経路情報に基づく前記置き場間の搬送量、並びに前記製造ライン及び前記搬送ラインそれぞれの処理量を時間ごとに決定する、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の在庫量推移シミュレーション方法。
【請求項７】
製造ライン及び搬送ラインに対して設けられた置き場における中間製品の在庫量の推移を予測する在庫量推移シミュレーション装置であって、
前記中間製品の量に関する情報と、前記中間製品が通過可能な前記置き場間の経路情報とを含む入力情報の入力を受け付ける入力部と、
入力された前記入力情報に基づく制約式及び評価関数を含む数理モデルを作成する処理部と、
作成された前記数理モデルに基づいて、前記置き場における前記中間製品の在庫量の推移を出力する出力部と、
を備え、
前記中間製品の量に関する情報は、品種ごとに集約した前記中間製品の重量に基づき連続量として扱われる、
在庫量推移シミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の製造ライン及び搬送ラインを中間製品又は材料が通過し、多品種の製品が製造されている工場では、製造ライン及び搬送ラインの能率並びにライン前の置き場の容量が考慮される。このような工場では、製造ライン又は搬送ラインの途中で中間製品の在庫が積み上がったり、置き場における中間製品の在庫量が容量を超えたりするような状況は避ける必要がある。したがって、工場への中間製品又は材料の日単位又は時間単位の投入量から先に述べた状況が発生しうるか否かを把握するシミュレーションが求められる。
【０００３】
しかしながら、工場内の物流が複雑であるため、人手による計算では作業が煩雑になり頻繁に検証することは困難である。したがって、コンピュータを用いて仮想的に工場内の物流を再現しシミュレーションする技術及びプログラムが開発されている。
【０００４】
例えば、個々の製品の搬送ルールを決めて時間ステップを順次進め、先の搬送ルールにのっとり製品の移動をシミュレーションする離散シミュレータが知られている。しかしながら、このような離散シミュレータでは、例えば、製品を優先して次製造ラインに流すか等の搬送ルールを状況毎に詳細に人が決める必要があり、対象とする物流が大規模かつ複雑になればなるほど、ルールの決定及びルール内のパラメータの調整作業が困難になる。結果、開発が不可能であるか、又は長期化する恐れがある。
【０００５】
例えば、特許文献１では、ペトリネットによるルートモデルを作成し、状態の遷移を最適化計算により解くことで、シミュレーションの結果が得られる。しかしながら、個々の製品の移動を考慮することから離散変数を含む最適化問題になるため、複数のラインを含む大規模な工場の場合、指数関数的に計算時間が増大し、実用的な時間内に問題が解けない恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４９８７６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
複数の製造ライン及び搬送ラインが設けられ、これらのラインに対して設けられた置き場における中間製品の在庫量の推移を予測するシミュレーション方法について、本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものである。より具体的には、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、大規模かつ複雑な物流に対しても、状況ごとの搬送ルール等を詳細に決める必要がなく、品種ごとの在庫量の推移を実用的な計算時間で予測可能な在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法は、
製造ライン及び搬送ラインに対して設けられた置き場における中間製品の在庫量の推移を予測する在庫量推移シミュレーション方法であって、
前記中間製品の量に関する情報と、前記中間製品が通過可能な前記置き場間の経路情報とを含む入力情報を入力するステップと、
入力された前記入力情報に基づく制約式及び評価関数を含む数理モデルを作成するステップと、
作成された前記数理モデルに基づいて、前記置き場における前記中間製品の在庫量の推移を出力するステップと、
を含み、
前記中間製品の量に関する情報は、品種ごとに集約した前記中間製品の重量に基づき連続量として扱われる。
【０００９】
本発明の一実施形態に係る在庫量推移シミュレーション装置は、
製造ライン及び搬送ラインに対して設けられた置き場における中間製品の在庫量の推移を予測する在庫量推移シミュレーション装置であって、
前記中間製品の量に関する情報と、前記中間製品が通過可能な前記置き場間の経路情報とを含む入力情報の入力を受け付ける入力部と、
入力された前記入力情報に基づく制約式及び評価関数を含む数理モデルを作成する処理部と、
作成された前記数理モデルに基づいて、前記置き場における前記中間製品の在庫量の推移を出力する出力部と、
を備え、
前記中間製品の量に関する情報は、品種ごとに集約した前記中間製品の重量に基づき連続量として扱われる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置によれば、大規模かつ複雑な物流に対しても、状況ごとの搬送ルール等を詳細に決める必要がなく、品種ごとの在庫量の推移を実用的な計算時間で予測可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法により物流を検証する工場のレイアウトの一例を示した模式図である。
【図２】一実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法のフローチャートである。
【図３】一実施形態に係る在庫量推移シミュレーション装置の構成を示すブロック図である。
【図４】置き場Ａの占有率の推移を表す図である。
【図５】置き場Ｂの占有率の推移を表す図である。
【図６】置き場Ｃの占有率の推移を表す図である。
【図７】置き場Ｄの占有率の推移を表す図である。
【図８】置き場Ｅの占有率の推移を表す図である。
【図９】置き場Ｆの占有率の推移を表す図である。
【図１０】置き場Ｇの占有率の推移を表す図である。
【図１１】置き場Ｈの占有率の推移を表す図である。
【図１２】置き場Ｉの占有率の推移を表す図である。
【図１３】置き場Ｊの占有率の推移を表す図である。
【図１４】置き場Ｋの占有率の推移を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、一実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法により物流を検証する工場のレイアウトの一例を示した模式図である。
【００１４】
例えば、図１に示したレイアウトを有する工場では、４つの製造ラインＭＡ１、ＭＡ２、ＭＡ３、及びＭＡ４と、６つの搬送ラインＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、及びＣ６と、が設けられる。製造ラインＭＡ１乃至ＭＡ４それぞれは、例えば、冷間圧延設備、焼鈍設備、表面処理設備、検査設備、及び梱包設備等、製鉄に必要とされる任意の製造設備を含む。搬送ラインＣ１乃至Ｃ６それぞれは、例えば、クレーン、コンベア、及び台車等の任意の搬送設備を含む。
【００１５】
例えば、図１に示したレイアウトを有する工場では、製造ラインＭＡ１乃至ＭＡ４、及び搬送ラインＣ１乃至Ｃ６に対して、６つの置き場Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５、及びＹ６が設けられる。
【００１６】
図１では、中間製品は、左から右へと処理されながら搬送される。例えば、置き場Ｙ１に配置された中間製品は、搬送ラインＣ２を通過して製造ラインＭＡ２へと投入される。その後、製造ラインＭＡ２に投入された中間製品は、製造ラインＭＡ２で処理され、製造ラインＭＡ２から搬送ラインＣ６を通過して置き場Ｙ５へと搬出される。例えば、置き場Ｙ１に配置された中間製品は、搬送ラインＣ１を通過して製造ラインＭＡ１へと投入される。その後、製造ラインＭＡ１に投入された中間製品は、製造ラインＭＡ１で処理され、製造ラインＭＡ１から搬送ラインＣ３又はＣ４を通過して置き場Ｙ３へと搬出される。図１に示したその他の経路に関しても同様の説明が適用される。
【００１７】
図２は、一実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法のフローチャートである。図３は、一実施形態に係る在庫量推移シミュレーション装置１０の構成を示すブロック図である。在庫量推移シミュレーション装置１０は、入力部１１と、処理部１２と、出力部１３と、を有する。以下では、図２及び図３を参照しながら、第１実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置１０について詳細に説明する。
【００１８】
入力部１１は、ユーザ操作を受け付ける任意の入力インタフェースを含む。入力インタフェースは、例えばマウス等のポインティングデバイス、物理キー、又はタッチパネル等を含む。
【００１９】
処理部１２は、１つ以上のプロセッサを含む。処理部１２は、在庫量推移シミュレーション装置１０全体の動作を制御する。
【００２０】
出力部１３は、任意の表示デバイスを含む。表示デバイスは、例えば液晶ディスプレイ等を含む。出力部１３は、処理部１２から取得した情報を必要に応じて表示する。
【００２１】
ステップＳ１０１では、中間製品の量に関する情報と、中間製品が通過可能な各置き場間の経路情報とを含む入力情報が入力される。このとき、在庫量推移シミュレーション装置１０の入力部１１は、これらの入力情報の入力を受け付ける。
【００２２】
中間製品の量に関する情報は、品種ごとに集約した中間製品の重量に基づき連続量として扱われる。品種は、例えば、中間製品の材料の特性及び中間製品の向け先等に基づいて定められる。例えば、一の品種は自動車の鋼板用のコイルであり、他の品種は食用缶のステンレス材用のコイルである。品種は、例えば、製鉄の冷延プロセスでは普通鋼又はステンレス材等を意味する。異なる品種では、出荷までに通過する製造ラインがそれぞれ異なる。
【００２３】
中間製品の量に関する情報は、例えば、在庫量推移シミュレーションを開始する際の各置き場における中間製品の在庫量を含む。中間製品の量に関する情報は、例えば、外部から各置き場への中間製品の投入量を含む。中間製品の量に関する情報は、例えば、各置き場の容量を含む。中間製品の量に関する情報は、例えば、製造ライン及び搬送ラインそれぞれの処理可能量を含む。
【００２４】
以下の表１乃至表７それぞれは、ステップＳ１０１で入力される入力情報をまとめた表である。表１乃至表７を参照しながら、ステップＳ１０１で入力される入力情報について詳細に説明する。
【００２５】
表１は、ステップＳ１０１で入力される入力情報のうち、中間製品が通過可能な各置き場間の経路情報を品種ごとにまとめた表である。表１に示す経路情報は、図１に示す工場のレイアウトに基づいている。
【００２６】
【表１】
2019174865.tif 000003
【００２７】
例えば、品種１は、置き場Ｙ１から置き場Ｙ３及びＹ４を通過して置き場Ｙ５に搬送される。もしくは、置き場Ｙ１から置き場Ｙ６及びＹ４を通過して置き場Ｙ５に搬送される。例えば、品種２は、置き場Ｙ１から置き場Ｙ５に搬送される。例えば、品種３は、置き場Ｙ２から置き場Ｙ３及びＹ４を通過して置き場Ｙ５に搬送される。例えば、品種４は、置き場Ｙ１から置き場Ｙ３を通過して置き場Ｙ５に搬送される。例えば、品種５は、置き場Ｙ２から置き場Ｙ３を通過して置き場Ｙ５に搬送される。
【００２８】
表２は、表１に示す各置き場間の経路上に設けられる製造ライン及び搬送ラインをまとめた表である。表２に示す製造ライン及び搬送ラインに関する情報は、図１に示す工場のレイアウトに基づいている。
【００２９】
【表２】
2019174865.tif 000004
【００３０】
例えば、置き場Ｙ１と置き場Ｙ３との間には、搬送ラインＣ１、製造ラインＭＡ１、搬送ラインＣ３、及び搬送ラインＣ４が設けられる。置き場Ｙ１と置き場Ｙ６との間には、搬送ラインＣ１、製造ラインＭＡ１、及び搬送ラインＣ３が設けられる。置き場Ｙ６と置き場Ｙ４との間には、搬送ラインＣ４が設けられる。置き場Ｙ２と置き場Ｙ３との間には、搬送ラインＣ２が設けられる。置き場Ｙ１と置き場Ｙ５との間には、搬送ラインＣ２、製造ラインＭＡ２、及び搬送ラインＣ６が設けられる。置き場Ｙ３と置き場Ｙ４との間には、搬送ラインＣ４が設けられる。置き場Ｙ３と置き場Ｙ５との間には、搬送ラインＣ４、搬送ラインＣ５、製造ラインＭＡ４、及び搬送ラインＣ６が設けられる。置き場Ｙ４と置き場Ｙ５との間には、搬送ラインＣ５、製造ラインＭＡ３、及び搬送ラインＣ６が設けられる。
【００３１】
表３は、各置き場間の一の経路上に並列して設けられる搬送ラインをまとめた表である。表３に示す搬送ラインに関する情報は、図１に示す工場のレイアウトに基づいている。
【００３２】
【表３】
2019174865.tif 000005
【００３３】
例えば、置き場Ｙ１と置き場Ｙ３との間には、搬送ラインＣ３と搬送ラインＣ４とが並列して設けられている。例えば、置き場Ｙ３と置き場Ｙ５との間には、搬送ラインＣ４と搬送ラインＣ５とが並列して設けられている。
【００３４】
表４乃至表７それぞれは、入力情報のうち中間製品の量に関する情報をまとめた表である。
【００３５】
表４は、製造ラインＭＡ１乃至ＭＡ４、及び搬送ラインＣ１乃至Ｃ６それぞれの単位時間あたりの処理可能量を示す表である。
【００３６】
【表４】
2019174865.tif 000006
【００３７】
表４に示すとおり、ステップＳ１０１において、入力部１１は、製造ラインＭＡ１乃至ＭＡ４、及び搬送ラインＣ１乃至Ｃ６それぞれの単位時間あたりの処理可能量の入力を適宜受け付ける。各ラインの処理可能量は、品種ごとに集約した中間製品の重量に基づき、トン単位で連続量として扱われる。
【００３８】
表５は、置き場Ｙ１乃至Ｙ６それぞれの容量を示す表である。
【００３９】
【表５】
2019174865.tif 000007
【００４０】
表５に示すとおり、ステップＳ１０１において、入力部１１は、置き場Ｙ１乃至Ｙ６それぞれの容量の入力を適宜受け付ける。各置き場の容量は、品種ごとに集約した中間製品の重量に基づき、トン単位で連続量として扱われる。
【００４１】
表６は、在庫量推移シミュレーションを開始する際の各置き場における中間製品の在庫量を品種ごとに示した表である。一例として、表６に示す在庫量は、表１に示す経路情報に基づいている。より具体的には、各置き場に関して、表１に示した経路に基づいて通過する可能性のある品種のみが在庫量として考慮されている。
【００４２】
【表６】
2019174865.tif 000008
【００４３】
表６に示すとおり、ステップＳ１０１において、入力部１１は、在庫量推移シミュレーションを開始する際の各置き場における中間製品の在庫量の入力を品種ごとに適宜受け付ける。在庫量は、品種ごとに集約した中間製品の重量に基づき、トン単位で連続量として扱われる。
【００４４】
表７は、外部から各置き場への中間製品の投入量を品種ごとに例示的に示した表である。一例として、表７に示す投入量は、表１に示す経路情報に基づいている。より具体的には、各置き場に関して、表１に示した経路に基づいて通過する可能性のある品種のみが投入量として考慮されている。表７では、一例として、置き場Ｙ１及びＹ２のみが外部から中間製品を受け入れると仮定している。表７では、一例として、異なる３つの時間において外部から中間製品が投入されると仮定している。
【００４５】
【表７】
2019174865.tif 000009
【００４６】
表７に示すとおり、ステップＳ１０１において、入力部１１は、各置き場への中間製品の投入量の入力を品種ごとに適宜受け付ける。投入量は、品種ごとに集約した中間製品の重量に基づき、トン単位で連続量として扱われる。
【００４７】
図２のステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で入力された入力情報に基づく制約式及び評価関数を含む数理モデルを作成する。このとき、在庫量推移シミュレーション装置１０の処理部１２は、当該数理モデルを作成する。以下では、当該数理モデルについて詳細に説明する。
【００４８】
時間ｔにおける置き場ｙの品種ｋの在庫量をｑykt、時間ｔにおける外部から置き場ｙへの品種ｋの投入量をＬykt、品種ｋの経路情報ｐ（以下、パスと称する）が示す各置き場間の時間ｔにおける搬送量をｆｌｏｗpkt、置き場ｙへ入力するパスの集合をＩＮy、置き場ｙから出力するパスの集合をＯＵＴyとする。このとき、置き場ｙの品種ｋごとの在庫量の推移は、式（１−１）で表される。
【００４９】
【数１】
2019174865.tif 000010
【００５０】
式（１−１）は、在庫量の時間変化量が外部からの投入量及び各置き場間の搬送量の合計であることを表す第１制約式である。第１制約式は、品種単位での各置き場間の搬送量合計に関する制約として、各置き場間を中間製品が移動する際に流れる中間製品の量が品種ごとに保存されることを表す。
【００５１】
各品種は表１で示した経路以外を取らない。取りえない経路での搬送量をゼロとする制約は、品種ｋの取り得る経路集合をＰａｔｈkとし、式（１−２）で表される。
【数２】
2019174865.tif 000011
・・・式（１−２）
【００５２】
在庫量推移シミュレーションを開始する際、すなわちｔ＝０の置き場ｙにおける品種ｋの在庫量をＱykとすると在庫量の初期状態は式（２）で表される。
【００５３】
【数３】
2019174865.tif 000012
【００５４】
置き場ｙの容量をＱＣyとすると、式（３）が成立する必要がある。
【００５５】
【数４】
2019174865.tif 000013
【００５６】
式（３）は、在庫量の全品種にわたる総和が置き場の容量以下であることを表す第２制約式である。第２制約式は、全品種の搬送量合計に関する制約として、全品種にわたる在庫量が置き場の容量を超えることができないことを表す。
【００５７】
パスｐ上に設けられる製造ライン及び搬送ラインを含むラインｍが時間ｔにおいて品種ｋを処理する量をｕmpkt、ラインｍが搬送を担うパスの集合をＰm、パスｐ上に設けられるラインｍと並列する他のラインｍ’の集合をＰＡＬＡmpとする。ＰＡＬＡmpは、例えば、図１の置き場Ｙ１と置き場Ｙ３との間に搬送ラインＣ３と並列して設けられる搬送ラインＣ４のように、一の搬送ラインに代えて搬送が可能な他の搬送ラインを含む。このとき、各置き場間の搬送量ｆｌｏｗpktとラインｍにおける処理量ｕmpktとの関係は、式（４）で表される。
【００５８】
【数５】
2019174865.tif 000014
【００５９】
ラインｍの処理可能量をＵmとすると、ラインｍが処理可能量を超えて処理できないことは、式（５）で表される。
【００６０】
【数６】
2019174865.tif 000015
【００６１】
式（５）は、ラインｍの処理可能量が品種ごとに変化しない場合に、全品種及び集合Ｐmの全パスにわたる処理量の総和が処理可能量以下であることを表す第３制約式である。
【００６２】
以上の式（１）乃至（５）によって物流が数式により表わされる。加えて、どのように製品を流すのかという方針を与えるために、式（６）の評価関数が考慮される。
【００６３】
【数７】
2019174865.tif 000016
・・・式（６）
【００６４】
ここで、ラインｍのうち製造ラインの集合をＭＡとし、時間tにおいてラインｍ及び品種ｋの処理量ｕmpktにかかる重み係数をｗmktとしている。式（６）に示すように、評価関数は、製造ラインの処理量を含む。どのように製品を流すのかという方針として、評価関数が最大化されることで、各製造ラインの処理量の合計が最大化される。このときの搬送量、並びに製造ライン及び搬送ラインそれぞれの処理量を時間ごとに決定する。重み係数の値を変化させることで、指定した時間における各製造ラインでの品種ごとの処理量バランスが変更される。このように、第１実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法では、処理量バランスを変更した際のシミュレーションが可能である。これにより、処理量バランスを変更した際にどの置き場がボトルネックになるかを把握できる。
【００６５】
以上のような数式表現は数理最適化問題となり、線形計画法により解くことが可能である。これらの手法を用いることで数理モデルの在庫量ｑyktの値が決定される。
【００６６】
図２のステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で作成された数理モデルに基づいて、各置き場における中間製品の在庫量の推移を出力する。このとき、在庫量推移シミュレーション装置１０の出力部１３は、このような在庫量の推移を出力する。
【００６７】
表８は、出力された各置き場における中間製品の在庫量の推移を示す表である。表８において、在庫量の推移は、表１に示す経路情報に基づいて、各置き場を通過する品種ごとに示されている。
【００６８】
【表８】
2019174865.tif 000017
【００６９】
表８では、各置き場を通過する品種ごとに、任意の時間ステップｎにわたって中間製品の在庫量が出力される。これにより、中間製品の在庫量の推移が把握できる。
【００７０】
以上のような第１実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置１０によれば、大規模かつ複雑な物流に対しても、状況ごとの搬送ルール等を詳細に決める必要がなく、品種ごとの在庫量の推移を実用的な計算時間で予測可能である。より具体的には、中間製品の量に関する情報が連続量として扱われることで、離散変数を用いずに定式化でき、扱う問題が線形の連続変数の最適化問題となる。これにより、計算時間が短縮化される。
【００７１】
第１実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置１０によれば、現状の製造ライン及び搬送ラインによる物流においてどの置き場が満杯になるかということを調べることができる。したがって、物流においてボトルネックとなる置き場を把握することができる。これにより、物流を変化させた場合にボトルネックとなっている置き場に対してどれくらいの追加容量が必要であるか、又は他の置き場への新たな搬送経路をどのように設けるべきか等を把握できる。以上により、例えば、製造ラインで処理すべき中間製品が置き場に全く搬送されていないといった事態、又は一の置き場が空であり、他の置き場が満杯であるといった事態等が生じる可能性を抑制できる。
【００７２】
（実施例）
上述した在庫量推移シミュレーション方法を用いて、工場の製品物流の一例を検証した。使用した入力情報の一部は以下のとおりである。対象とした工場で扱われる品種の数は４０である。置き場の数は１１である。製造ライン及び搬送ラインの数は３０である。検証期間を１カ月として在庫量推移シミュレーションを実施した。
【００７３】
図４乃至図１４それぞれは、実施された在庫量推移シミュレーションの結果を示す図である。図４は、置き場Ａにおける全品種の合計の在庫量をその容量で除した占有率の推移を表す図である。同様に、図５は、置き場Ｂの占有率の推移を表す図である。図６は、置き場Ｃの占有率の推移を表す図である。図７は、置き場Ｄの占有率の推移を表す図である。図８は、置き場Ｅの占有率の推移を表す図である。図９は、置き場Ｆの占有率の推移を表す図である。図１０は、置き場Ｇの占有率の推移を表す図である。図１１は、置き場Ｈの占有率の推移を表す図である。図１２は、置き場Ｉの占有率の推移を表す図である。図１３は、置き場Ｊの占有率の推移を表す図である。図１４は、置き場Ｋの占有率の推移を表す図である。
【００７４】
図５及び図１４にそれぞれ示すとおり、置き場Ｂ及び置き場Ｋではほとんどの時間において占有率が１００％であることが分かる。このように、置き場Ｂ及び置き場Ｋの容量が不足しており、これらの置き場がボトルネックになっている可能性がある。したがって、置き場Ｂ及び置き場Ｋの少なくとも一方の容量を増やすか、占有率が低い傾向にある他の置き場への新たな搬送経路を設ける等の対処が考えられる。占有率が低い傾向にある他の置き場は、例えば、図９及び図１１にそれぞれ示す置き場Ｆ及び置き場Ｈに相当する。これらの対処を反映して入力情報を変更した上で再度計算することで、ボトルネックが解消されているといった改善の効果を確認できる。
【００７５】
（第２実施形態）
以下では、第２実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置１０について説明する。第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００７６】
第１実施形態では、製造ライン及び搬送ラインの処理可能量Ｕmは品種に依存せずに一定であると仮定しているが、第２実施形態では、処理可能量が品種ごとに異なると仮定する。このとき、品種ｋのラインｍにおける処理可能量をＵmkとして、式（５）に代えて以下の式（７）が用いられる。
【００７７】
【数８】
2019174865.tif 000018
・・・式（７）
【００７８】
式（７）は、ラインｍの処理可能量が品種ごとに変化する場合に、品種ごとの処理量を処理可能量で除した値の全品種及び集合Ｐmの全パスにわたる総和が１以下であることを表す第３制約式である。
【００７９】
第２実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置１０によれば、製造ライン及び搬送ラインの処理可能量が品種ごとに異なるような実際の状況に合わせて、より正確にシミュレーションを行うことができる。
【００８０】
（第３実施形態）
以下では、第３実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置１０について説明する。第１実施形態及び第２実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。第１実施形態及び第２実施形態と異なる点について主に説明する。
【００８１】
第３実施形態では、第１実施形態又は第２実施形態で説明した制約に加えて、一定期間の間に特定品種を一定量だけ優先的に処理させる操業が考慮される。このような操業は、例えば、通過させる中間製品の品種を切り替えることで発生する製造ライン及び搬送ラインの段取り替え時間が長い場合に、切り替えの回数を極力減らして効率良く特定品種を処理するために実施される。このとき、以下の式（８）が用いられる。
【００８２】
【数９】
2019174865.tif 000019
・・・式（８）
【００８３】
ここで、Ｔcは、上述した操業が実施される一定期間内の時間集合であり、Ｆckは、目標処理量である。式（８）は、特定品種の処理量の定められた期間及び集合Ｐmの全パスにわたる総和が目標処理量以上であることを表す第４制約式である。
【００８４】
第３実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置１０によれば、上述した操業が実施されるような場合であっても、実際の状況に合わせて、より正確にシミュレーションを行うことができる。
【００８５】
本発明は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。したがって、先の記述は例示的であり、これに限定されない。発明の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含されるとする。
【００８６】
上述した在庫量推移シミュレーション方法の各ステップに含まれる機能等は、論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のステップを１つに組み合わせたり、又は分割したりすることが可能である。
【００８７】
在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置１０について主に説明したが、本発明は、処理部１２が有するプロセッサにより実行されるプログラム又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本発明の範囲には、これらも包含されると理解されたい。
【００８８】
評価関数は式（６）で与えられるとして説明したが、これに限定されない。評価関数は、どのように製品を流すのかという方針を与えることができる任意の関数であってよい。例えば、評価関数は、製造ラインの品種ごとの処理量に代えて、最終的に出荷される品種ごとの出荷量を含んでもよい。この場合、評価関数が最大化されることで、出荷量の合計が最大化される。
【００８９】
図１に示した工場のレイアウト、表１に示す経路情報、及び表７に示す外部から中間製品を受け入れる置き場等の入力情報は、上述した内容に限定されない。これらは、工場の実際の状況に応じて任意に決定されてよい。
【符号の説明】
【００９０】
１０    在庫量推移シミュレーション装置
１１    入力部
１２    処理部
１３    出力部
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６  搬送ライン
ＭＡ１、ＭＡ２、ＭＡ３、ＭＡ４  製造ライン
Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６  置き場
【図１】
2019174865.tif 000020
【図２】
2019174865.tif 000021
【図３】
2019174865.tif 000022
【図４】
2019174865.tif 000023
【図５】
2019174865.tif 000024
【図６】
2019174865.tif 000025
【図７】
2019174865.tif 000026
【図８】
2019174865.tif 000027
【図９】
2019174865.tif 000028
【図１０】
2019174865.tif 000029
【図１１】
2019174865.tif 000030
【図１２】
2019174865.tif 000031
【図１３】
2019174865.tif 000032
【図１４】
2019174865.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月1日(2019.4.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
【数５】
2019174865.tif 000034