(57)【要約】【課題】  より実際の作業者の動きに近いシミュレーションを行うことができるシミュレーションプログラムを提供する。【解決手段】  複数の作業者Ｐｘ全体で達成すべき複数の作業の組み合わせを所定の１サイクルの作業群として設定するステップと、複数の作業者Ｐｘのそれぞれに対し、各作業者が１サイクルにおいて実行可能な作業の内容および当該作業を行う順序が定められた作業順序テーブルを記憶するステップと、複数の作業者Ｐｘのそれぞれに対し、各作業者が次に行うべき作業（以下、次作業）を作業順序テーブルから読み出すステップと、１サイクルの作業群に、読み出した次作業を割り当ててシミュレーションを行うステップと、を含み、１サイクルにおいて作業者が行った作業の数が予め定められた総数Ｎに達した場合、当該作業者は前記１サイクルの期間経過後であるか否かに拘わらず１サイクルにおける作業を終了する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の作業者が複数の作業を分担して行うためのシミュレーションプログラムであって、
コンピュータに、
前記複数の作業者全体で達成すべき前記複数の作業の組み合わせを所定の１サイクルの作業群として設定するステップと、
前記複数の作業者のそれぞれに対し、各作業者が前記１サイクルにおいて実行可能な作業の内容および当該作業を行う順序が定められた作業順序テーブルを記憶するステップと、
前記複数の作業者のそれぞれに対し、各作業者が次に行うべき作業（以下、次作業）を前記作業順序テーブルから読み出すステップと、
前記１サイクルの作業群に、読み出した前記次作業を割り当ててシミュレーションを行うステップと、を含み、
前記複数の作業者のそれぞれに、当該作業者が前記１サイクルにおいて行う作業の総数が予め定められており、前記シミュレーションの前記１サイクルにおいて前記作業者が行った作業の数が前記予め定められた総数に達した場合、当該作業者は前記１サイクルの期間経過後であるか否かに拘わらず前記１サイクルにおける作業を終了する、シミュレーションプログラム。
【請求項２】
前記コンピュータに、
前記シミュレーションの結果に基づいて、共通の時間軸に対して前記作業者ごとに前記作業の実行期間および作業を行う順序が可視化された標準作業組合せ票を出力するステップを含む、請求項１に記載のシミュレーションプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生産シミュレーション等を行うためのシミュレーションプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の工程を経て製品を生産する生産ラインを新規に開設したり、工程の一部を変更または追加したりするために、生産上の不具合の有無、作業者の効率的配置等を効率的に検証するために、生産スケジューラ（例えばFlexsche、Asprova等）や生産シミュレータ（例えばPlantSimulation等）が用いられる。特に、量産系の生産ラインにおいては、複数の作業者が予め定められた複数の工程における作業を行うように計画されるため、生産シミュレーションにおける作業者の動きが実際とかけ離れていると精度の高い検証を行うことができない。
【０００３】
生産スケジューラは、対象を比較的容易にモデル化できるので、大規模な施設においても計画立案や負荷把握を容易に行うことができるが、設備配置や作業途中の仕掛品（ワーク）の置場等の空間的な概念を取り扱うことが難しい。
【０００４】
これに対して、生産シミュレータは、空間的な概念をグラフィカルに表現でき、生産ラインを新規に開設したり、工程の一部を変更または追加したりする場合により適していると言える。
【０００５】
さらに、例えば特許文献１には、作業者の自立的な行動をシミュレーションに含めるための方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３０６１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の生産シミュレータでは、モデル化に技量を要し、実際の作業者の動きとかけ離れたシミュレーション結果となる場合が多い。従来の生産シミュレータでは、作業が発生した時点で当該作業を実行可能な作業者が呼び出されて作業を行うようにプログラミングされており、作業者の作業順がワークの到来順（作業の発生順）に依存する。このように、作業者の作業の繰り返し性は考慮されておらず、作業者は、周期的な作業を行うことができない。この結果、生産ラインにおいて繰り返し生産を行う場合に、作業者の動きが不規則となり易く、これに基づいて作業者ごとの作業順を時系列で並べた標準作業組合せ票（例えばガントチャート）を作成することは難しい。
【０００８】
また、特許文献１の方法によれば、作業者が１つの作業の終了後、次に行う作業についてのルールが定められている。しかし、このルール自体がやはりワークの到来順に依存しており、作業者の作業の繰り返し性を確保することができない。また、モデル上の作業者は設定された稼働時間内においていつまでも作業をし続けようとするため、作り過ぎ等の不要な作業が生じるおそれもある。
【０００９】
本発明は、以上のような課題を解決すべくなされたものであり、より実際の作業者の動きに近いシミュレーションを行うことができるシミュレーションプログラム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】
【００１０】
本発明の一態様に係るシミュレーションプログラムは、複数の作業者が複数の作業を分担して行うためのシミュレーションプログラムであって、コンピュータに、前記複数の作業者全体で達成すべき前記複数の作業の組み合わせを所定の１サイクルの作業群として設定するステップと、前記複数の作業者のそれぞれに対し、各作業者が前記１サイクルにおいて実行可能な作業の内容および当該作業を行う順序が定められた作業順序テーブルを記憶するステップと、前記複数の作業者のそれぞれに対し、各作業者が次に行うべき作業（以下、次作業）を前記作業順序テーブルから読み出すステップと、前記１サイクルの作業群に、読み出した前記次作業を割り当ててシミュレーションを行うステップと、を含み、前記複数の作業者のそれぞれに、当該作業者が前記１サイクルにおいて行う作業の総数が予め定められており、前記シミュレーションの前記１サイクルにおいて前記作業者が行った作業の数が前記予め定められた総数に達した場合、当該作業者は前記１サイクルの期間経過後であるか否かに拘わらず、前記１サイクルにおける作業を終了するものである。
【００１１】
上記態様によれば、各作業者が予め定められた作業順序テーブルに基づいて順番に次作業を行うように、シミュレーションが行われる。しかも、１サイクルにおける作業工程の数（作業工数）が予め決められているため、１サイクルで作業者の一連の作業がリセットされる。したがって、作業者ごとの作業の繰り返し性を確保し、より実際の作業者の動きに近いシミュレーションを行うことができる。
【００１２】
前記コンピュータに、前記シミュレーションの結果に基づいて、共通の時間軸に対して前記作業者ごとに前記作業の実行期間および作業を行う順序が可視化された標準作業組合せ票を出力するステップを含んでもよい。これにより、生産ラインにおいて繰り返し生産を行う場合に、作業者ごとの作業順を時系列で並べた標準作業組合せ票（例えばガントチャート）を容易に作成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は以上に説明したように構成され、より実際の作業者の動きに近いシミュレーションを行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係るシミュレーションプログラムを実行するためのコンピュータ端末の概略構成を示す図である。
【図２】図２は図１に示すコンピュータ端末の表示部に示される生産シミュレーションの実行画面の例を示す図である。
【図３】図３は本実施形態における生産シミュレーションで用いられる作業順序テーブルの概要を示す図である。
【図４】図４は本実施形態における生産シミュレーションの流れを示すフローチャートである。
【図５】図５は本実施形態における生産シミュレーションの結果として表示される標準作業組合せ票の概念を例示するための図である。
【図６】図６は生産シミュレーションを実際に行った際のシミュレーション結果に基づく標準作業組合せ票の例を示す図である。図６（ａ）は、元々の計画から複数回の生産シミュレーションを行った後の最終的な標準作業組合せ票を示す図であり、図６（ｂ）は、元々の計画に基づいてシミュレーションを行った場合の標準作業組合せ票を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態に係るシミュレーションプログラムを実行するためのコンピュータ端末の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態におけるコンピュータ端末１は、シミュレーションプログラムおよび作業者ごとの作業順序テーブルが記憶される記憶部２と、シミュレーションプログラムに基づいて生産シミュレーションを実行する演算部３と、設定パラメータ等の入力を受け付ける入力部４と、シミュレーション結果を表示する表示部５とを備えている。各構成は通信バス６により通信可能に相互接続されている。
【００１７】
シミュレーションプログラムは、コンピュータ端末１に、作業内容設定ステップ、作業順序テーブル記憶ステップ、次作業読み出しステップ、シミュレーション実行ステップ、および、標準作業組合せ票出力ステップを実行させる。
【００１８】
表示部５は、生産シミュレーションの実行画面も表示する。図２は図１に示すコンピュータ端末の表示部に示される生産シミュレーションの実行画面の例を示す図である。図２は、鉄道車両の台枠等を製造するための生産設備についての生産シミュレーションの実行画面を例示している。図２に示すように、生産シミュレーションの実行画面では、設計しようとしている複数の作業領域Ｒｉ（ｉ＝１，２，…）、当該作業領域Ｒｉに載置されるワークＷｉおよび作業者Ｐｘ（ｘ＝Ａ，Ｂ，…）がモデル化されて配置される。
【００１９】
作業領域Ｒｉで行われる作業は、例えば切削加工工程、穴あけ工程、部品組み付け工程、検査工程等、様々な工程が含まれる。さらに、例えば、作業領域Ｒｉは、製品を構成する部品を組み立てる先組領域Ｒ１〜Ｒ３と、先組領域Ｒ１〜Ｒ３で組み立てられた複数の部品を組み付けて１つの製品に組み上げる総組領域Ｒ４〜Ｒ７とを含む。総組領域Ｒ４〜Ｒ７においては、例えば総組領域Ｒ４〜Ｒ７におけるワークＷ４〜Ｗ７の移動経路に沿って移動するクレーン等の搬送装置７によりワークＷ４〜Ｗ７が下流の総組領域へ搬送される。
【００２０】
作業領域Ｒｉには、ワークＷｉとともに作業者Ｐｘの作業位置が予め設定される。作業領域Ｒｉに対して複数の作業者Ｐｘが作業可能に設定されてもよい。
【００２１】
記憶部２には、ワークＷｉの動きおよび作業者Ｐｘの動きがモデル化されて記憶される。さらに、記憶部２には、上記のような作業領域Ｒｉ、ワークＷｉおよび作業者Ｐｘの位置情報とともに、当該生産設備における所定の１サイクルの作業群と各作業者Ｐｘの作業順序テーブルとが記憶される。１サイクルの作業群は、予め定められた期間において、複数の作業者Ｐｘ全体で達成すべき複数の作業の組み合わせを意味し、例えば単位時間当たりの製品（中間部品を含む）の製造数に基づいて設定される。
【００２２】
図３は本実施形態における生産シミュレーションで用いられる作業順序テーブルの概要を示す図である。図３に示すように、各作業者Ｐｘの作業順序テーブルは、当該作業者Ｐｘが１サイクルにおいて実行可能な作業の内容および作業を行う順序が定められたものである。作業順序テーブルには、１サイクルにおいて作業を行う作業の内容、その順序および作業の総数が定められる。さらに、各作業の予定実施時間も定められる。なお、一の作業者Ｐｘの１サイクルにおける作業内容には、同じ作業内容が複数回含まれていてもよいし、当該作業が連続していてもよい。また、複数の作業者間で重複数作業内容が含まれていてもよい。また、作業総数Ｎは、作業者ごとに異なっていてもよい。図３においては、作業者ＰＡ，ＰＢ，ＰＣの作業総数をそれぞれＮＰＡ，ＮＰＢ，ＮＰＣとして表している。
【００２３】
コンピュータ端末１の演算部３は、入力部４から入力された情報に基づいて、１サイクルの作業を設定する（作業内容設定ステップ）とともに、各作業者Ｐｘの作業順序テーブルを登録し、記憶部２に記憶する（作業順序テーブル記憶ステップ）。
【００２４】
さらに、演算部３は、記憶部２に記憶されたこれらの情報に基づいて生産シミュレーションを実行する。図４は本実施形態における生産シミュレーションの流れを示すフローチャートである。ここでは、一の作業者Ｐｘについての処理の流れが示されている。他の作業者Ｐｘについても同様の処理が行われる。
【００２５】
まず、初期設定として、シミュレーション期間が設定される。シミュレーション期間は、例えば作業を行うサイクル数である。また、演算部３は、作業の順番を示すフラグｊを１に初期化する（ステップＳ１）。さらに、演算部３は、作業者Ｐｘの作業順序テーブルを読み出し、ｊ番目の作業を「次作業」（次に行うべき作業）として設定する（ステップＳ２：次作業読み出しステップ）。
【００２６】
そして、演算部３は、１サイクルの作業群に、読み出した前記作業を割り当ててシミュレーションを行う（シミュレーション実行ステップ）。具体的には、演算部３は、設定した「次作業」に対応する作業領域Ｒｉに未加工のワークＷｉが存在するか否かを判定する（ステップＳ３）。例えば、図２において、作業者ＰＡのｊ番目の作業（すなわち、「次作業」）が作業領域Ｒ６におけるワークＷ６に対する作業である場合、作業領域Ｒ６の前段の作業領域Ｒ５に存在するワークＷ５に対する作業が完了し、搬送装置７によってワークＷ５が作業領域Ｒ６に搬送されると、演算部３は、ステップＳ３において未加工のワークＷ６が存在すると判定する。
【００２７】
前段の作業が終わっていないまたは当該作業領域Ｒｉにおいて別の作業者Ｐｘが既にワークＷｉに対して作業中である等により未加工のワークＷｉが存在しない場合（ステップＳ３でＮｏ）には、演算部３は、作業者Ｐｘをしばらく待機させ（ステップＳ５）、所定のタイミングごとにステップＳ３における判定を行う。未加工のワークＷｉが存在すると判定された場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、演算部３は、作業者Ｐｘを当該作業領域Ｒｉに移動させ、ワークＷｉに対する作業を開始する（ステップＳ４）。演算部３は、作業開始後、タイマ（図示せず）により経過時間を計測し、所定のタイミングごとに当該作業の予定実施時間に達して作業が終了したか否かを判定する（ステップＳ６）。予定実施時間に達していない場合（ステップＳ６でＮｏ）には、作業領域Ｒｉにおける作業を継続して行わせる（ステップＳ４）。予定実施時間に達した場合（ステップＳ６でＹｅｓ）、演算部３は、フラグｊに１を追加してｊ＝ｊ＋１を新たなフラグｊとして設定する（ステップＳ７）。
【００２８】
演算部３は、新たに設定されたフラグｊが作業者Ｐｘの１サイクルにおける作業総数Ｎを超えたか否かを判定する（ステップＳ８）。フラグｊが作業者Ｐｘの１サイクルにおける作業総数Ｎ以下である場合（ステップＳ８でＮｏ）、演算部３は、作業Ｐｘにｊ＝ｊ＋１番目の作業を行わせるべく処理を行う（ステップＳ２〜Ｓ７）。
【００２９】
一方、フラグｊが作業者Ｐｘの１サイクルにおける作業総数Ｎを超えた場合、すなわち、シミュレーションの１サイクルにおいて作業者Ｐｘが行った作業の数ｊが予め定められた総数Ｎに達した場合（ステップＳ８でＹｅｓ）、演算部３は、１サイクルの期間の経過後であるか否かに拘わらず、当該作業者Ｐｘの当該１サイクルにおける作業を終了させ、１サイクルの期間が経過するまで作業者Ｐｘを待機させる（ステップＳ９）。さらに、演算部３は、シミュレーション期間を超過したか否か（所定のサイクル数の期間が経過したか否か）を判定し（ステップＳ１０）、シミュレーション期間が終わるまで上記ステップＳ１〜Ｓ１０の処理を繰り返す。
【００３０】
上記態様によれば、各作業者Ｐｘが予め定められた作業順序テーブルに基づいて順番に次作業を行うように、シミュレーションが行われる。しかも、１サイクルにおける作業工程の数（作業工数）が予め決められているため、１サイクルで作業者Ｐｘの一連の作業がリセットされる。したがって、作業者Ｐｘごとの作業の繰り返し性を確保し、より実際の作業者の動きに近いシミュレーションを行うことができる。
【００３１】
上記のようなシミュレーションの結果に基づいて、演算部３は、共通の時間軸に対して作業者Ｐｘごとに作業の実行期間および作業を行う順番が可視化された標準作業組合せ票を表示部５に出力して表示する（標準作業組合せ票出力ステップ）。
【００３２】
図５は本実施形態における生産シミュレーションの結果として表示される標準作業組合せ票の概念を例示するための図である。図５の例においては、一の作業者Ｐｘについての標準作業組合せ票のみが示されている。図５においては、横軸を時間とし、チャート中の四角い枠が作業の実行中（作業時間）を示し、作業者の作業順に四角い枠同士を線で繋いだ、いわゆる、ガントチャートとして表されている。前の作業と後の作業との間で時間的に間が空いているのは、作業者が待機状態にあることを意味している。
【００３３】
本例において、作業者Ｐｘは、実行可能な作業の内容として、作業Ａ〜Ｄを含み、１サイクルの間に４つの作業Ａ〜Ｄを順に実行することを２回繰り返す。したがって、作業者Ｐｘの１サイクルにおける作業総数Ｎは８である。なお、図５に示すチャートでは、時間的に連続する作業に対応する作業領域Ｒｉ間の移動時間は作業時間に含まれているが、作業時間とは別に移動時間がチャート上に表現されてもよい。
【００３４】
演算部３は、作業者Ｐｘが各作業を終了した時点（作業の内容に応じて定められる予定実施時間経過時）に、次の作業を読み出し、「次作業」に設定する。１回目の作業Ｃから作業Ｄへの移行時、１回目の作業Ｄから２回目の作業Ａへの移行時および２回目の作業Ｂから作業Ｃへの移行時においては、対応する未加工のワークｉが存在しないことから、待機期間が生じている（ステップＳ３でＮｏ→ステップＳ５）。さらに、１サイクルにおける最後の作業である２回目の作業Ｄの終了時点において、１サイクルの期間は経過していないが、作業者Ｐｘは、作業総数Ｎ＝８と定められているため、残りの期間は、待機となる。１サイクルにおける作業総数Ｎに達した時点で作業者Ｐｘの作業を強制的に停止させることにより、予め定めた製造数以上の製品を製造しないように抑制することができる。
【００３５】
このように、作業者Ｐｘにおける生産シミュレーションの結果を時系列で記述するとそのまま標準作業組合せ票となり得る。したがって、生産ラインにおいて繰り返し生産を行う場合に、作業者Ｐｘごとの作業順を時系列で並べた標準作業組合せ票を容易に作成することができる。したがって、実際の生産設備を立ち上げる前に、当該生産設備の運用に即した検証を行うことができる。
【００３６】
生産シミュレーションは、作業領域Ｒｉの配置変更、作業者の作業順の変更、作業者の作業内容変更、作業総数変更等を行うことで複数のシミュレーション結果を得ることができ、複数のシミュレーションに基づいて、その中から最適な態様を選択することができる。
【００３７】
＜実施例＞
図６は生産シミュレーションを実際に行った際のシミュレーション結果に基づく標準作業組合せ票の例を示す図である。図６（ａ）は、元々の計画から複数回の生産シミュレーションを行った後の最終的な標準作業組合せ票を示す図であり、図６（ｂ）は、元々の計画に基づいてシミュレーションを行った場合の標準作業組合せ票を示す図である。図６（ａ）および図６（ｂ）においても図５と同様に、横軸を時間とし、チャート中の四角い枠が作業の実行中を示し、作業者の作業順に四角い枠同士を線で繋いでいる。
【００３８】
本実施例においては、３つの製造部品を製作するための生産ラインについてのシミュレーションを行っている。図６（ａ）および図６（ｂ）の何れについても、３人の作業者ＰＡ〜ＰＣの標準作業組合せ票のみ示すとともに、製造工程も当該作業者ＰＡ〜ＰＣが担当する作業についてのみ示しているが他の作業者および作業工程も存在する。したがって、図６（ａ），（ｂ）に示されていない作業者および作業工程によって作業者ＰＡ〜ＰＣの作業が影響を受ける場合もあり得る状態でシミュレーションを行っている。１サイクルを２日と設定し、シミュレーション期間は、３サイクル（６日）としている。３サイクルにおける３つ製造部品の目標製造数はそれぞれ３０とした。
【００３９】
図６（ｂ）に示すように、生産シミュレーションを行う前の元々の計画では、生産シミュレーションの結果、作業者同士が同じワークに対して作業しようとしたり、一の作業者が担当する作業が複数同時に発生したり、前の作業の遅れにより、以降の作業の開始が遅れたりすることにより、各作業者の作業効率が悪化する結果となった。特に、３サイクル目の作業において、各作業者の動作パターンが破綻している。このことは、図６（ｂ）において、３サイクル目における待機時間が長くなり、実行された作業数が減少していることから明らかである。３サイクルにおける製品製造数も、３サイクルにおける目標の製造数に達しない結果（１６，１８，１６）となった。
【００４０】
一方、図６（ａ）に示すように、作業順序テーブルにおける各作業者の作業の順序を変更する等の設定パラメータの変更を行うことにより、３サイクルを通じて各作業者の動作パターンが密集した（待機時間の少ない）チャートが得られた。しかも各サイクル間で各作業者の動作パターンに変化が少なく、各作業者が所定の時間（サイクル）単位で同じリズムで作業を行い得る良質な標準作業組合せ票を得ることができた。３サイクルにおける製品製造数も、３サイクルにおける目標の製造数（３０，３０，３０）を達成する結果となった。
【００４１】
このような結果から、本実施形態の態様によれば、各作業者についての標準作業組合せ票を容易かつ高精度に作成することができることが理解できる。また、実際の生産設備の立ち上げおよび作業者の作業計画を作成することにより、生産設備の立ち上げ後において、実際に生産設備を稼働させてからの各作業者の実際の動作と作業計画との誤差を小さくして、誤差の修正に伴う損失を小さくすることができることが理解できる。また、上記のようなシミュレーションにおいて１サイクルにおける作業者間の作業時間を均等化することができ、残業時間のばらつきをなくし、生産効率を高めることができる。
【００４２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。例えば、上記実施形態においては、コンピュータ端末１において生産シミュレーションの実行画面（図２）を表示する機能を有しているが、必ずしも必要ではなく、シミュレーション結果として標準作業組合せ票のみを表示することとしてもよい。標準作業組合せ票の表示態様も、図５および図６（ａ），（ｂ）に示すような表示態様に限られず、種々の表示態様が採用可能である。また、本発明は鉄道車両の生産設備に限られず、複数の作業工程に対して複数の作業者が作業を行う生産設備に好適に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のシミュレーションプログラムは、より実際の作業者の動きに近いシミュレーションを行うために有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１  コンピュータ端末
２  記憶部
３  演算部
４  入力部
５  表示部
６  通信バス
７  搬送装置
Ｐｘ  作業者
Ｒｉ  作業領域
Ｗｉ  ワーク
【図１】
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【図２】
2015125491.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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