(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品を作業員により生産する際の所定期間における生産計画を作成するために電子演算装置によって実行される生産計画作成方法であって、
前記電子演算装置が前記製品に関する総作業時間を、前記所定期間に対して最も遅い単位期間から順に基準作業時間に至るまで振り分けるバックワード演算を実施することで、作業パターンを作成する作業パターン作成工程と、
前記電子演算装置が前記作業パターンに含まれる超過作業時間を評価する第１の目的関数が最小となるように前記所定期間における調整期間について前記基準作業時間を調整することにより、前記作業パターンに含まれる前記単位期間毎の作業時間を平準化する第１の平準化工程と
を備え、
前記作業パターンの上限到達継続日数を単位期間で割算した商がゼロでない場合、前記調整期間として前記商を設定し、前記商がゼロである場合、前記調整期間として前記単位期間を設定することを備える生産計画作成方法。
【請求項２】
前記電子演算装置が複数の前記作業員について前記所定期間における作業負荷に応じた優先順位を規定する作業員ランキングを作成する工程をさらに備え、
前記第１の平準化工程は、前記作業員ランキングにおいて前記優先順位が高い前記作業員から順に実施されることを特徴とする請求項１に記載の生産計画作成方法。
【請求項３】
前記作業員ランキングは前記第１の平準化工程が実行される毎に更新されることを特徴とする請求項２に記載の生産計画作成方法。
【請求項４】
前記第１の目的関数は、前記作業パターンに含まれる定時時間の超過時間を評価する第１項と、前記作業パターンに含まれる残業時間の超過時間を評価する第２項とが、所定の重みづけで加算されてなることを特徴とする請求項１及び３のいずれか１項に記載の生産計画作成方法。
【請求項５】
製品を作業員により生産する際の所定期間における生産計画を作成するための生産計画作成装置であって、
前記製品に関する総作業時間を、前記所定期間に対して最も遅い単位期間から順に基準作業時間に至るまで振り分けるバックワード演算を実施することで、作業パターンを作成する作業パターン作成部と、
前記作業パターンに含まれる超過作業時間を評価する第１の目的関数が最小となるように前記所定期間における調整期間について前記基準作業時間を調整することにより、前記作業パターンに含まれる前記単位期間毎の作業時間を平準化する第１の平準化部と
を備え、
前記作業パターンの上限到達継続日数を単位期間で割算した商がゼロでない場合、前記調整期間として前記商を設定し、前記商がゼロである場合、前記調整期間として前記単位期間を設定することを備える生産計画作成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、特定の作業者及び設備を含む複数のリソースを用いて製品の生産計画を作成する生産計画作成方法及び当該生産計画作成方法を実施するための生産計画作成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、製品の生産は、複数の工程からなる生産プロセスを経て実施される。各工程では、その作業内容に応じて所定の作業員が所定の設備を利用しながら作業が進められる。このような生産プロセスを効率的に機能させるためには、事前に生産計画を策定することが不可欠である。特に、生産に関与する各種要因を考慮して効率的な生産計画を策定することは、リソース資源の有効活用によるコストダウンや管理品質向上等の各種メリットが期待される。
【０００３】
この種の生産計画の策定に関する技術として、例えば特許文献１には、製品の生産プロセスに含まれる複数の工程について進捗情報又は進捗予定情報を取得し、これらの情報に基づいて製品の生産計画を適切に管理するための生産管理システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−９０５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで実際の製品の生産現場では、生産プロセスの各工程で使用可能なリソースについて様々な制約が存在している。例えば製造に必要な部品等は納期を考慮して事前に手配しておく必要がある。また作業員に要求できる作業量にも限度がある（例えば一日あたりの標準労働時間（いわゆる定時時間）が定められており、標準労働時間を超えた超過作業時間（いわゆる残業時間）についても制限があることが一般的である）。また作業に用いられる設備についても、その数や稼働可能な時間帯に制限がある場合もある。このように生産プロセスで利用される各種リソースには様々な制限が課せられる。
【０００６】
上記特許文献１では、このような生産プロセスで利用される各種リソースに関する制限について十分な考慮がなされていないため、算出される生産計画と現実との間に大きな乖離があるおそれがある。特にリソースに対する負荷が高い場合（例えば要求される作業時間が多いために作業員に対して多くの超過作業時間が予想される場合や、限られた設備に対して高い稼働率が予想される場合）には、限りあるリソースをいかに効率的に利用するか適切な生産計画の策定が要求される。このような要求に対して、特許文献１のような従来技術では対応が困難であり、トライアンドエラーのような人手に頼った手法で多大な手間をかけて行われているのが実情である。
【０００７】
本発明の少なくとも一実施形態は上述の問題点に鑑みなされたものであり、製品の生産プロセスにおける作業員や設備等を含むリソースに関する制限を考慮することにより効率的な生産計画を策定可能な生産計画作成方法及び生産計画作成装置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】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る生産計画作成方法は上記課題を解決するために、少なくとも１の製品を少なくとも１の作業員により生産する際の所定期間における生産計画を作成する生産計画作成方法であって、前記少なくとも１の製品に関する総作業時間に基づいて、前記所定期間における単位期間毎の作業時間を規定する作業パターンを作成する作業パターン作成工程と、前記少なくとも１の作業員について前記単位期間における基準作業時間を予め設定し、前記作業パターンにおいて前記基準作業時間を超過する超過作業時間に関する第１の目的関数を算出する第１の目的関数算出工程と、前記第１の目的関数が最小となるように前記基準作業時間を調整することにより、前記作業パターンを平準化する第１の平準化工程とを備える。
【０００９】
上記（１）の構成によれば、少なくとも１の製品に関する総作業時間に基づいて作成された作業パターンを、当該作業に関わる少なくとも１の作業員に予め設定された基準作業時間に基づいて超過作業時間を評価するための第１の目的関数を算出し、当該第１の目的関数が最小になるように作業パターンを平準化する。これにより、作業員に対する負荷が大きい場合においても、所定期間に含まれる各単位期間における超過作業時間のばらつきを抑え、効率的な生産計画を作成することができる。
【００１０】
（２）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、前記作業パターンは、前記所定期間に含まれる最も遅い単位期間から順に前記単位期間毎に前記総作業時間を前記基準作業時間に至るまで振り分けることにより作成され、前記所定期間は、前記振り分けられた作業時間が前記基準作業時間未満になるまでの期間より短くなるように設定される。
【００１１】
上記（２）の構成によれば、所定期間に含まれる単位期間のうち最も遅いものから順に総作業時間を振り分けることによって作業パターンの作成が行われる。すなわち、作業パターンはいわゆるバックワード演算によって作成される。この場合、所定期間は、振り分けられた作業時間が基準作業時間未満になるまでの期間より短くなるように設定されることが好ましい。
【００１２】
（３）幾つかの実施形態では上記（１）又は（２）の構成において、前記少なくとも１の作業員は複数の作業員であり、前記複数の作業員は、前記所定期間における作業負荷の大きさに基づいて順位が規定されており、前記第１の平準化工程は、前記順位が高い作業員について優先的に前記基準作業時間を調整するように平準化を行う。
【００１３】
上記（３）の構成によれば、複数の作業員について生産計画を作成する場合、所定期間における各作業員の作業負荷の大きさに基づいて規定された順位に基づいて平準化を行う。これにより、特定の作業員に基準作業時間の調整が集中することを回避しつつ、効率的な生産計画の作成が可能となる。
尚、本願明細書において複数の作業員を取り扱う場合、作業員に代えて複数の作業員からなる作業者を同等に取り扱ってもよい。この場合、複数の作業員をまとめてグループ単位で適切な生産計画の策定を行うことができる。
【００１４】
（４）幾つかの実施形態では上記（３）の構成において、前記順位は前記第１の平準化工程が実行される毎に更新される。
【００１５】
上記（４）の構成によれば、平準化が実施される毎に順位を更新することによって、過去の平準化によってどの作業員について調整が行われたかを把握できる。これにより、特定の作業員に基準作業時間の調整が集中することを回避しつつ、効率的な生産計画の作成が可能となる。
【００１６】
（５）幾つかの実施形態では上記（１）から（４）のいずれか１において、前記目的関数は、前記所定期間における前記単位期間毎の作業時間をT、前記基準作業時間をTref、及び、超過作業上限時間をTmaxとした場合に、次式
0006473342.tif 000002
により規定される。
【００１７】
上記（５）の構成によれば、第１の平準化工程では、（１）式で表される第１の目的関数を最小化するように平準化を行うことで、所定期間における作業時間を効果的に平準化し、適切な生産計画の策定が可能となる。
【００１８】
（６）幾つかの実施形態では上記（１）から（５）のいずれか１構成において、前記製品は少なくとも１の設備を用いて生産され、前記方法は、前記少なくとも１の製品に関する総使用時間に基づいて、前記所定期間における前記少なくとも１の設備の単位期間毎の使用時間を規定する使用パターンを作成する使用パターン作成工程と、前記少なくとも１の設備について前記単位期間における基準使用時間を予め設定し、前記使用パターンにおいて前記基準使用時間を超過する超過使用時間に関する第２の目的関数を算出する第２の目的関数算出工程と、前記第２の目的関数が最小となるように前記基準使用時間を調整することにより、前記使用パターンを平準化する第２の平準化工程とを更に備える。
【００１９】
上記（６）の構成によれば、第１の平準化工程によって平準化された作業パターンを、製品の生産プロセスに関する少なくとも１の設備に関する総作業時間に基づいて更に平準化する。これにより、作業員の作業時間に加えて設備の使用時間を考慮した平準化が可能となるので、より効率的な生産計画を策定することができる。
【００２０】
（７）幾つかの実施形態では上記（６）の構成において、前記使用パターンは、前記所定期間に含まれる最も遅い単位期間から順に前記単位期間毎に前記総使用時間を前記基準使用時間に至るまで振り分けることにより作成され、前記所定期間は、前記振り分けられた使用時間が前記基準使用時間未満になるまでの期間より短くなるように設定される。
【００２１】
上記（７）の構成によれば、設備についても総使用時間に基づいてバックワード演算することにより、作業員の作業時間に基づいて平準化された作業パターンを更に適正化することができる。
【００２２】
（８）幾つかの実施形態では上記（６）又は（７）の構成において、前記少なくとも１の設備は複数の設備であり、前記複数の設備は、前記所定期間における使用負荷の大きさに基づいて順位が規定されており、前記第２の平準化工程は、前記順位が高い設備について優先的に前記基準使用時間を調整するように平準化を行う。
【００２３】
上記（８）の構成によれば、複数の設備について生産計画を作成する場合、所定期間における各設備の使用負荷の大きさに基づいて規定された順位に基づいて平準化を行う。これにより、特定の設備に基準使用時間の調整が集中することを回避しつつ、効率的な生産計画の作成が可能となる。
尚、本願明細書において複数の設備を取り扱う場合、設備に代えて複数の設備からなる設備群（いわゆるユニット）を同等に取り扱ってもよい。この場合、複数の設備をまとめてグループ単位で適切な生産計画の策定を行うことができる。
【００２４】
（９）幾つかの実施形態では上記（８）の構成において、前記順位は前記第２の平準化工程が実行される。
【００２５】
上記（９）の構成によれば、平準化が実施される毎に順位を更新することによって、過去の平準化によってどの設備について調整が行われたかを把握できる。これにより、特定の設備に基準使用時間の調整が集中することを回避しつつ、効率的な生産計画の作成が可能となる。
【００２６】
（１０）幾つかの実施形態では上記（６）から（９）のいずれか１の構成において、前記第２の目的関数は、前記所定期間における前記単位期間毎の作業時間をT、前記基準作業時間をTref、及び、超過作業上限時間をTmaxとした場合に、次式
0006473342.tif 000003
により規定される。
【００２７】
上記（１０）の構成によれば、第２の平準化工程では、（２）式で表される目的関数を最小化するように平準化を行うことで、所定期間における設備の使用時間を効果的に平準化し、適切な生産計画の策定が可能となる。
【００２８】
（１１）本発明の少なくとも１実施形態に係る生産計画作成装置は上記課題を解決するために、少なくとも１の製品を少なくとも１の作業員により生産する際の所定期間における生産計画を作成するための生産計画作成装置であって、前記少なくとも１の製品に関する総作業時間に基づいて、前記所定期間における単位期間毎の作業時間を規定する作業パターンを作成する作業パターン作成部と、前記少なくとも１の作業員について前記単位期間における基準作業時間を予め設定し、前記作業パターンにおいて前記基準作業時間を超過する超過作業時間に関する第１の目的関数を算出する第１の目的関数算出部と、前記第１の目的関数が最小となるように前記基準作業時間を調整することにより、前記作業パターンを平準化する第１の平準化部とを備える。
【００２９】
（１２）幾つかの実施形態では上記（１１）の構成において、前記製品は少なくとも１の設備を用いて生産され、前記少なくとも１の製品に関する総使用時間に基づいて、前記所定期間における前記少なくとも１の設備の単位期間毎の使用時間を規定する使用パターンを作成する使用パターン作成部と、前記少なくとも１の設備について前記単位期間における基準使用時間を予め設定し、前記使用パターンにおいて前記基準使用時間を超過する超過使用時間に関する第２の目的関数を算出する第２の目的関数算出部と、
前記第２の目的関数が最小となるように前記基準使用時間を調整することにより、前記使用パターンを平準化する第２の平準化部とを更に備える。
【００３０】
上記（１１）又は（１２）の構成によれば、上述の生産計画作成方法（上記各種態様を含む）を好適に実施できる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の少なくとも１実施形態によれば、製品の生産プロセスにおける作業員や設備等を含むリソースに関する制限を考慮することにより効率的な生産計画を策定可能な生産計画作成方法及び生産計画作成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１に係る生産計画作成装置を示すブロック図である。
【図２】図１の生産計画作成装置によって実施される生産計画作成方法を工程毎に示すフローチャートである。
【図３】図２のステップＳ１００のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図４】総作業時間からバックワード演算により作成される作業パターンの一例である。
【図５】図２のステップＳ１３０のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図５のステップＳ１３１のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】図５のステップＳ１３２で作成される作業者ランキングの一例である。
【図８】図５のステップＳ１３６でバックワード再演算された作業パターンの一例である。
【図９】図７の作業者ランキングの更新例である。
【図１０】実施例２に係る生産計画作成装置を示すブロック図である。
【図１１】図１０の生産計画作成装置によって実施される生産計画作成方法を工程毎に示すフローチャートである。
【図１２】図１１のステップＳ１６０のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】図１２のステップＳ１６２で作成される作業者ランキングの一例である。
【図１４】図１３の作業者ランキングの更新例である。
【図１５Ａ】本発明の少なくとも１実施形態に係る生産計画作成方法による作業パターンの平準化処理の一例である。
【図１５Ｂ】本発明の少なくとも１実施形態に係る生産計画作成方法による作業パターンの平準化処理の他の例である。
【図１５Ｃ】本発明の少なくとも１実施形態に係る生産計画作成方法による作業パターンの平準化処理の他の例である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００３４】
以下の説明では、予め定められた少なくとも１の製品を、少なくとも１の作業員によって製造される場合について、本発明の少なくとも１実施形態に係る生産計画作成方法を適用した場合を以下に例示する。
【００３５】
（実施例１）
まず図１乃至図９を参照して、実施例１に係る生産計画作成方法について説明する。図１は実施例１に係る生産計画作成装置を示すブロック図であり、図２は図１の生産計画作成装置によって実施される生産計画作成方法を工程毎に示すフローチャートであり、図３は図２のステップＳ１００のサブルーチンを示すフローチャートであり、図４は総作業時間からバックワード演算により作成される作業パターンの一例であり、図５は図２のステップＳ１３０のサブルーチンを示すフローチャートであり、図６は図５のステップＳ１３１のサブルーチンを示すフローチャートであり、図７は図５のステップＳ１３２で作成される作業者ランキングの一例であり、図８は図５のステップＳ１３６でバックワード再演算された作業パターンの一例であり、図９は図７の作業者ランキングの更新例である。
【００３６】
本発明の少なくとも１実施形態に係る生産計画作成装置１は、典型的にはコンピュータ等の電子演算装置に、本発明の少なくとも１実施形態に係る生産計画作成方法に関するソフトをインストールすることにより構成される。具体的には図１に示されるように、生産計画作成装置１は、オペレータによって各種データを入力可能に構成された入力装置２と、各種処理に必要なデータ及びソフト類を記憶可能に構成された記憶装置４と、入力装置２及び記憶装置４から取得した情報を演算処理可能に構成された演算処理装置６と、入力装置２の入力内容、記憶装置４の記憶内容及び演算処理部６の演算結果等を出力可能に構成された出力部８とを備える。
【００３７】
入力装置２は、文字、数字及び記号等の各種情報が入力可能に構成されており、具体的にはキーボード、マウス、タッチパネルのようなオペレータが操作可能なヒューマンインターフェースデバイスであるが、外部の記憶媒体や演算装置等の他の装置から入力可能に構成されていてもよい。
記憶装置４には、本発明の少なくとも１実施形態に係る生産計画作成方法を実施するためのプログラムが予めインストールされており、演算装置６によって読み出されることにより適宜実行可能に構成されている。尚、記憶装置４はプログラムを記憶可能な任意の記憶デバイスを利用可能であり、ＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の外部媒体であってもよく、ＲＡＭ又はＲＯＭも問わない。
演算装置６は、記憶装置４から読み込んだプログラムに従って生産計画作成方法を実行し、その処理において入力装置２及び記憶装置４から取得した情報を用いた演算を行う。具体的にはマイクロプロセッサのような半導体デバイスが用いられる。
出力装置８は、入力装置２及び記憶装置４から取得した各種内容、並びに、演算装置６の演算結果等をオペレータが認識可能な形式で出力可能なヒューマンインターフェースデバイスである。典型的には出力装置８はオペレータの視覚に訴えるディスプレイであるが、他の五感に訴える任意のデバイスであってもよい。またタッチディスプレイのように入力装置４及び出力装置８が一体的に構成されていてもよい。
【００３８】
図１では特に、演算装置６の構成が機能的なブロック構成図として示されている。演算装置６は、少なくとも１の製品を少なくとも１の作業員により生産する際の所定期間における生産計画を作成するための装置であって、前記少なくとも１の製品に関する総作業時間に基づいて、前記所定期間における単位期間毎の作業時間を規定する作業パターンを作成する作業パターン作成部１０と、前記少なくとも１の作業員について前記単位期間における基準作業時間を予め設定し、前記作業パターンにおいて前記基準作業時間を超過する超過作業時間に関する第１の目的関数を算出する第１の目的関数算出部１２と、前記第１の目的関数が最小となるように前記基準作業時間を調整することにより、前記作業パターンを平準化する第１の平準化部１４とを備える。
【００３９】
続いて上記構成を有する生産計画作成装置１によって実行される実施例１に係る生産計画作成方法について図２を参照しながら詳しく説明する。
【００４０】
まず作業パターン作成工程（Ｓ１００）では、作業パターン作成部１０によって、生産計画が作成される対象製品に関する総作業時間に基づいて作業パターンが作成される。具体的には、作業パターン作成工程（Ｓ１００）は、図３に示されるサブルーチンに基づいて実施される。
【００４１】
このサブルーチンによると、まず作業パターン作成部１０は基準作業時間Ａｘを設定する（ステップＳ１０１）。ここで基準作業時間Ａｘとは、単位期間において作業者によって標準的な作業時間として予め設定される期間である。本実施形態では説明をわかりやすくするために、単位期間を「一日」とし、基準作業時間Ａｘは一日における作業者の標準的な作業時間（定時時間（すなわち、一日の作業時間のうち残業時間を除く時間））として説明する。
【００４２】
続いて、作業パターン作成部１０は製品に関する総作業時間を取得する（ステップＳ１０２）。ここで総作業時間は、作業対象となる製品の仕様に基づいて決定され、例えば製品の種類毎について完成までに必要な時間として予め見積もられた作業時間に、製造数量を乗算することにより算出される。例えば単位数量あたり完成までに６時間の作業時間を必要とする１０個の製品を対象とすると、総作業時間は６（時間／個）×１０（個）＝６０（時間）と算出される。
【００４３】
続いて、作業パターン作成部１０はバックワード演算を行うことにより（ステップＳ１０３）、作業パターンを作成する（ステップＳ１０４）。ここで、バックワード演算とは、所定期間に含まれる最も遅い単位期間から順に単位期間毎に総作業時間を基準作業時間に至るまで振り分けるように演算することで作業パターンを作成することを意味する。例えば前述の例において総作業時間が６０（時間）である場合に、所定期間を１週間、単位期間を１日、基準作業時間を８時間としてバックワード演算することとにより作成された作業パターンの一例が図４である。図４では、総作業時間である６０（時間）を、所定期間である１週間の最終日から順に基準作業時間である８（時間）に至るまで割り当てる。すると１週間のうち第２日から第７日（最終日）までの間は８時間に収まるが、第１日（初日）は６０（時間）−８（時間／日）×６（日）＝１２（時間）が残ってしまい、１２（時間）−８（時間）＝４（時間）の超過作業時間が生じてしまうことになる。
【００４４】
このようにバックワード演算によって作成される作業パターンでは、総作業時間が多く超過作業時間が発生する場合には、所定期間のうち早い時期において超過作業時間が集中しやすい特性がある。そのため単純なバックワード演算によって作成される作業パターンは効率が悪くなる場合があるという点で改善の余地がある。このような問題は以下に説明する処理を実施することにより効果的に解消可能である。
【００４５】
このように作業パターン作成工程（ステップＳ１００）が完了すると、再び図１に戻って、第１の目標関数算出部１２は、ステップＳ１００で作成された作業パターンにおいて基準作業時間を超過する超過作業時間に関する第１の目的関数ｖを算出する（ステップＳ１１０）。ここで第１の目的関数ｖは作業パターンにおいて基準作業時間を超過する超過作業時間に関し、具体的には、所定期間における前記単位期間毎の作業時間をＴ、前記基準作業時間をＴｒｅｆ、超過作業上限時間をＴｍａｘ、前記所定期間のうち前記作業時間が前記基準作業時間を超える単位期間数をＤ、及び、作業時間設備数をＥとした場合に、次式
0006473342.tif 000004
により規定される。ここで上式（３）のうち第１項は定時時間をどれだけ超過しているかを示す指標に相当し、第２項は残業能力に対してどれだけ超過しているかを示す指標に相当する。またｗ０，ｗ１は所定の重み付け係数である。例えば図４に示される作業パターンがある場合、第１の目的関数ｖの値は、超過作業時間が発生している所定期間の初日の作業時間のうち基準作業時間を超えた分の時間が反映させたものとなる。１項は定時時間をどれだけ超過しているかを示す指標に相当し、第２項は残業能力に対してどれだけ超過しているかを示す指標に相当する。
【００４６】
続いてステップＳ１１０で算出された第１の目的関数ｖがゼロであるか否かが判定される（ステップＳ１２０）。ここで第１の目的関数ｖはステップＳ１００で作成された作業パターンにおいて所定期間のうちに存在する超過作業時間の総和を評価する指標としての意味を有する。すなわち第１の目的関数ｖ＝０の場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）、所定期間に超過作業時間が存在しておらず、ステップＳ１００で作成された作業パターンが適切であり、平準化の必要がないとして処理を終了する。
【００４７】
一方、第１の目的関数がｖ≠０である場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、所定期間に超過作業時間が存在していることを意味する。この場合、図４を参照して前述したように、所定期間のうち早い時期において超過作業時間が集中しやすいため、これを解消するために次の第１の標準化工程（ステップＳ１３０）が実施される。
【００４８】
第１の標準化工程（ステップＳ１３０）は、第１の標準化部１４によって、図５に示されるサブルーチンに従って実行される。このサブルーチンでは、第１の標準化部１４はまず所定期間を決定する（ステップＳ１３１）。ここで所定期間の決定は、更に図６に示されるサブルーチンを実行することにより実施される。
【００４９】
所定期間の決定方法は、図６に示されるように、第１の標準化部１４は単位期間ｕを取得し（ステップＳ１３１ａ）、ステップＳ１００で作成された作業パターンにおける上限到達継続日数ｍをカウントする（ステップＳ１３１ｂ）。例えば図４に示す作業パターンがあると仮定すると、この場合における上限到達継続日数はｍ＝９となる。そしてステップＳ１３１ａで取得した単位期間ｕ及びステップＳ１３１ｂでカウントした上限到達継続日数ｍを用いて所定期間ｑを、次式
ｑ＝ｍ／ｕ    （４）
の商として求める（ステップＳ１３１ｃ）。
【００５０】
ここで所定期間ｑは、上式（４）に示されるようにｍ／ｕの商として算出されるため、少なくとも０以上の整数である。ここで、ｑ＝０であるか否かが判定される（ステップＳ１３１ｄ）。ｑ＝０である場合（ステップＳ１３１ｄ：ＹＥＳ）、ｑ＝ｕとして所定期間ｑを設定する（ステップＳ１３１ｅ）。一方、ｑ≠０である場合（ステップＳ１３１ｄ：ＮＯ）、すなわちｑ＞０である場合、所定期間として上式（４）で求められたｑをそのまま採用する。
【００５２】
このようにステップＳ１３１において所定期間ｑが決定されると、再び図５に戻って、次に作業者ランキングが作成される（ステップＳ１３２）。ここで作業者ランキングの作成方法の一例について、図７を参照して説明する。図７は作業者ランキングの一例であり、製品の製造に関する複数の作業者について、各項目に基づいて作業者毎に付与される順位が示されている。作業者ランキングでは、各作業者を識別するための識別項目と、各作業者の順位を決定するための決定要因とが規定されている。
【００５３】
識別項目には、「作業者名」及び「週開始日」が規定されている。ここで「作業者名」とは、製品の製造に関わる作業員を識別するための名称であり、図７では簡潔にするために「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」及び「Ｅ」・・・と簡略的に表記している。また「週開始日」とは、各作業者に対応する所定期間が開始する日にちを意味する。
【００５４】
一方、順位を決定するためのパラメータとして、「定時到達日数」、「調整済基準時間」、「週開始日」及び「作業者毎評価値」が規定されている。「定時到達日数」とは、所定期間のうち基準作業時間に到達している日数であり、例えば所定期間が１週間である場合に、作業者の作業時間が基準作業時間である８時間を超える日数が５日あった場合、当該「５日」が定時到達日数としてカウントされる。「調整済基準時間」とは、ステップＳ１１０で作成された最初の作業パターンから平準化処理によって基準作業時間が調整された時間である（例えば最初の基準作業時間が８時間に設定されていて、その後、平準化処理によって基準作業時間が１０時間になった場合には、調整済基準時間は２時間となる）。また「所定期間開始日」とは、各作業者に対応する所定期間が開始する日にちを意味する。また「作業者毎評価値」とは、計画作成対象期間全体における、各作業者の基準時間超過分を評価点数として表したものである。
【００５５】
作業者ランキングにおける順位は、これらパラメータについて「定時到達日数」が多いほど上位に設定され、また「調整済基準時間」が少ないほど上位に設定され、「週開始日」が早いほど上位に設定され、「リソース毎評価値」が小さいほど上位に設定されるように規定されている。これにより、作業負荷が少ない作業者の順位が上位に設定されることとなる。
尚、作業者ランキングにおける順位を決定するための項目は一例にすぎず、同様の思想に基づく項目を広く採用可能であることは言うまでもない。
【００５６】
続いて図５に戻って、変数ｘを規定すると共に初期値として「０」を設定する（ステップＳ１３３）。そして、変数ｘをインクリメント処理、すなわち「１」を加算する（ステップＳ１３４）。
【００５７】
作業者ランキングのうち最上位に位置している作業者に対応する基準作業時間Ａｘを次式
Ａｘ＝Ａｘ＋ｄ１      （５）
に基づいて変更する（ステップＳ１３５）。ここでｄ１は基準作業時間を変更するために予め決定された調整期間であり、典型的にはＡｘより十分小さい値として設定される。例えば上述のように基準作業時間Ａｘが８時間であるとすると、ｄ１は１時間程度が好ましい。これにより、作業者ランキングの最上位にいる作業者の基準作業時間Ａｘが調整される。
【００５８】
そしてステップＳ１０３と同様のバックワード演算を再び実施する（ステップＳ１３６）。これにより、ステップＳ１３５で特定の作業者に対する基準作業時間が変更された状態で、バックワード演算が行われることで所定期間における作業時間が平準化される。例えば上述のように作業者ランキングで最上位の作業者に対応する基準作業時間を９時間に変更することによって、図４に示されるように所定期間の初期だけに集中していた作業時間が、図８に示されるように所定期間全体に亘って平準化される。
【００５９】
続いてステップＳ１３６のバックワード演算の結果について、第１の目的関数ｖ１を算出する（ステップＳ１３７）。尚、第１の目的関数ｖ１の算出方法については、前述のステップＳ１１０と同様であるため重複する説明は省略することとする。
【００６０】
続いて、第１の標準化部１４はステップＳ１３７で求めた第１の目的関数ｖ１が、ステップＳ１１０で求めた第１の目的関数ｖ０より小さいか否かを判定する（ステップＳ１３８）。すなわち、最初に求めた作業パターンを上述のように平準化した結果、第１の目的関数が最初に比べて小さくなっているか否かが判定される。
【００６１】
その結果、ｖ１がｖ０より小さい場合（ステップＳ１３８：ＹＥＳ）、平準化によって適切な生産計画が策定されたとして、作業パターンをステップＳ１３７の演算結果に更新する（ステップＳ１３９）。一方、ｖ１がｖ０以上である場合（ステップＳ１３８：ＮＯ）、平準化によって適切な生産計画の平準化が適切に調整できていないとして、ステップＳ１３５で変更した基準作業時間Ａｘを元に戻す（ステップＳ１４０）。そして作業者ランキングを、ステップＳ１３５で基準作業時間Ａｘが変更された作業者に対応する調整済基準時間を加算（例えばゼロだったものを１に変更）することにより更新する（図９を参照）。これにより、最上位だった作業者は調整済基準時間が増えることによって、順位が下位に変更されることとなる。そして、変数ｘが作業班ランキングの最下位より小さいか否かを判断する（ステップＳ１４１）。変数ｘが作業班ランキングの最下位より小さい場合（ステップＳ１４１：ＹＥＳ）はサブルーチンを終了する。一方、変数ｘが作業班ランキングの最下位以上である場合（ステップＳ１４１：ＮＯ）、処理をステップＳ１３４に戻して上記工程を繰り返す。
【００６２】
第１の平準化工程（ステップＳ１３０）では、このようなサブルーチンによって第１の目的関数が最小となる作業パターンに収束するまで繰り返される。このように求められた作業パターンは、所定期間における作業時間のばらつきが少ない適切なものである。
【００６３】
また上記実施例では単一の製品について作業パターンを最適化する例を示したが、複数の製品を取り扱っても良い。この場合、作業者に対する負荷が大きくなるために超過作業時間が発生しやすくなるが、上記方法によって平準化することで適切な作業パターンを策定することができる。
【００６４】
以上説明したように実施例１によれば、少なくとも１の製品に関する総作業時間に基づいて作成された作業パターンを、当該作業に関わる少なくとも１の作業員に予め設定された基準作業時間に基づいて超過作業時間を評価するための第１の目的関数を算出し、当該第１の目的関数が最小になるように作業パターンを平準化する。これにより、作業員に対する負荷が大きい場合においても、所定期間に含まれる各単位期間における超過作業時間のばらつきを抑え、効率的な生産計画を作成することができる。
【００６５】
（実施例２）
続いて図１０乃至図１４を参照して、実施例２に係る生産計画作成方法について説明する。図１０は実施例２に係る生産計画作成装置を示すブロック図であり、図１１は図１０の生産計画作成装置によって実施される生産計画作成方法を工程毎に示すフローチャートであり、図１２は図１１のステップＳ１６０のサブルーチンを示すフローチャートであり、図１３は図１２のステップＳ１６２で作成される作業者ランキングの一例であり、図１４は図１３の作業者ランキングの更新例である。
【００６６】
図９に示されるように、実施例２に係る生産計画作成装置３０は、実施例１と同様に、入力装置２、記憶装置４、演算処理部６及び出力部８を備え、演算処理部６は内部構成として作業パターン作成部１０、第１の目的関数算出部１２及び第１の平準化部１４を備える点で共通しているが、更に、前記少なくとも１の設備について前記単位期間における基準使用時間を予め設定し、前記使用パターンにおいて前記基準使用時間を超過する超過使用時間に関する第２の目的関数を算出する第２の目的関数算出部１６と、前記第２の目的関数が最小となるように前記基準使用時間を調整することにより、前記使用パターンを平準化する第２の平準化部１８とを備える。
【００６７】
続いて上記構成を有する生産計画作成装置３０によって実行される実施例２に係る生産計画作成方法について詳しく説明する。図１１に示されるように、実施例２では上述の実施例１とステップＳ１００〜Ｓ１４０までを共通しているが、ステップＳ１４０において第１の目的関数ｖ１がゼロでなかった場合（ステップＳ１４０：ＮＯ）に処理が異なる。具体的には図１１に示されるように、第１の平準化工程（ステップＳ１３０）が再度繰り返される前に、第２の平準化工程（ステップＳ１６０）が更に実施される。第１の平準化工程では、作業員の作業時間に着目した平準化が行われるが、第２の平準化工程では設備の使用時間に着目した平準化が行われる。第２の平準化工程では着目対象が設備である点で第１の平準化工程と異なっているが、基本的な処理内容は思想的に共通している。
【００６８】
尚、本実施例の第２の平準化工程では第１の平準化工程のステップＳ１３１で決定された所定期間をそのまま使用することとしているが、第１の平準化工程によって平準化された後の作業パターンに基づいて、ステップＳ１３１と同様のサブルーチンに従って別途求められた所定期間を使用してもよい。
【００６９】
第２の平準化工程（Ｓ１６０）は、図１２に示されるサブルーチンに従って実行される。  図１２に示されるように、まず設備ランキングが作成される（ステップＳ１６１）。ここで設備ランキングの作成方法の一例について、図１３を参照して説明する。図１３は、製品の製造に関する複数の設備について、各項目に基づいて設備毎に付与される順位を示す設備ランキングである。図１３に示されるように、設備ランキングでは、各設備を識別するための識別項目と、各設備の順位を決定するための決定要因とが規定されている。
【００７０】
本実施例の設備ラインキングでは、識別項目として「設備名」及び「週開始日」が規定されている。ここで「設備名」とは、製品の製造に関わる複数の設備の各々を識別するための名称であり、図１３では説明を簡潔にするために「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」及び「ｅ」・・・としている。また「週開始日」とは、各設備に対応する所定期間が開始する日にちを意味する。
【００７１】
一方、順位を決定するためのパラメータは、「基準到達日数」、「調整済基準時間」、「週開始日」及び「作業者毎評価値」が項目として規定されている。「基準到達日数」とは、所定期間のうち基準使用時間に到達している日数であり、例えば所定期間が１週間である場合に、ある設備の使用時間が基準使用時間である８時間を超える日数が５日あった場合には、当該「５日」が基準到達日数としてカウントされる。「調整済基準時間」とは、第２の平準化工程によって基準作業時間が調整された時間である（例えば基準作業時間が８時間に設定されていて、その後、第２の平準化処理によって基準作業時間が１０時間になった場合には、調整済基準時間は２時間となる）。また「所定期間開始日」とは、各設備に対応する所定期間が開始する日にちを意味する。また「設備毎評価値」とは、計画作成対象期間全体における、各設備の基準時間超過分を評価点数として表したものである。
【００７２】
この設備ランキングにおける順位は、これらパラメータについて「基準到達日数」が多いほど上位に設定され、また「調整済基準時間」が少ないほど上位に設定され、「週開始日」が早いほど上位に設定され、「設備毎評価値」が小さいほど上位に設定されるように規定されている。これにより、作業負荷が少ない設備の順位が上位に設定されることとなる。
尚、設備ランキングにおける順位を決定するための項目は一例にすぎず、同様の思想に基づく項目を広く採用可能であることは言うまでもない。
【００７３】
続いて図１２に戻って、変数ｙを規定するとともに初期値として「０」を設定する（ステップＳ１６２）。そして、変数ｙをインクリメント処理、すなわち「１」を加算する（ステップＳ１６３）。
【００７４】
設備ランキングのうち最上位に位置している設備に対応する基準使用時間Ａｙを次式
Ａｙ＝Ａｙ＋ｄ２      （５）
に基づいて変更する（ステップＳ１６４）。ここでｄ２は基準使用時間を変更するために予め決定された調整期間であり、典型的にはＡｙより十分小さい値として設定される。例えば上述のように基準使用時間Ａｙが８時間であるとすると、ｄ２は１時間程度が好ましい。これにより、ランキングの最上位にいる設備の基準使用時間Ａｙが調整される。
【００７５】
そしてステップＳ１０３と同様のバックワード演算を再び実施する（ステップＳ１６５）。これにより、ステップＳ１６４で特定の設備に対する基準使用時間が変更された状態で、バックワード演算が行われることで所定期間における作業時間が平準化される。例えば上述のようにランキングが最上位の設備の基準使用時間を９時間に変更することによって、所定期間の初期だけに集中しやすい使用時間が、所定期間全体に亘って平準化される。
【００７６】
続いてステップＳ１６５のバックワード演算の結果について、第２の目的関数ｖ２を算出する（ステップＳ１６６）。第２の目的関数は、前記所定期間における前記単位期間毎の使用時間をｔ、前記基準使用時間をtref、超過使用上限時間をtmax、前記所定期間のうち前記使用時間が前記基準使用時間を超える単位期間数をＤ、及び、設備数をＥとした場合に、次式
0006473342.tif 000005
により規定される。
【００７７】
続いて、ステップＳ１６６で求めた第２の目的関数ｖ２が、直前の第１の平準化工程における第１の目的関数ｖ１より小さいか否かが判定される（ステップＳ１６７）。すなわち、第２の平準化工程を実施することによって、第１の平準化工程を実施した場合に比べて第２の目的関数ｖ２が小さくなっているか否かが判定される。
【００７８】
その結果、ｖ２がｖ１より小さい場合（ステップＳ１６７：ＹＥＳ）、平準化によって生産計画（作業パターン）がより適切に調整できたとして、作業パターンをステップＳ１６６の演算結果に更新する（ステップＳ１６８）。一方、ｖ２がｖ１以上である場合（ステップＳ１６７：ＮＯ）、平準化によって生産計画（作業パターン）がより適切に調整できていないとして、ステップＳ１６４で変更した基準使用時間Ａｙを元に戻す（ステップＳ１６９）。そして設備ランキングを、ステップＳ１６４で基準使用時間Ａｙが変更された設備に対応する調整済基準時間を加算（例えばゼロだったものを１に変更）することにより更新する。これにより、最上位だった設備は調整済基準時間が増えることによって、下位に変更されることとなる（図１４を参照）。
【００７９】
第２の平準化工程（ステップＳ１６０）では、このように平準化が行われた作業パターンについて再度目的関数を算出し、当該目的関数がゼロになるか否かが判定される（ステップＳ１８０）。その結果、目的関数がゼロになった場合（ステップＳ１８０：ＹＥＳ）、適切な作業パターンが得られたとして処理を終了する。一方、目的関数がゼロにならない場合（ステップＳ１８０：ＮＯ）には、再び処理をステップＳ１３０に戻し、上述した第１の平準化工程及び第２の平準化工程によって繰り返し平準化が行われることにより、最適解が求められる。
【００８０】
ここで、図１５を参照して上述の生産計画作成方法による作業パターンの平準化処理例について説明する。図１５は本発明の少なくとも１実施形態に係る生産計画作成方法による作業パターンの平準化処理例である。
【００８１】
まず図１５Ａに示されるように、平準化処理前において基準作業時間に達していない場合には平準化を行う必要がない。一方、図１５Ｂに示される場合では、図４を参照して上述したように、所定期間の初日の超過時間が平準化されるように期限作業時間を調整することで処理される。図１５Ｃでは、複数の製品がある場合に、それぞれの製品に対応する複数の期限１〜３が設定されている。この場合、期限２＆３については処理前の段階において基準作業時間に到達していないため、図１５Ａと同様に処理する必要がない。一方、期限１については図１５Ｂと同様に、所定期間の初日の超過時間が平準化されるように期限作業時間を調整することで処理される。
【００８２】
以上説明したように、本発明の少なくとも１実施形態によれば、製品の生産プロセスにおける作業員や設備等を含むリソースに関する制限を考慮することにより効率的な生産計画を策定可能な生産計画作成方法及び生産計画作成装置を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本開示は、特定の作業者及び設備を含む複数のリソースを用いて製品の生産計画を作成する生産計画作成方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１、３０  生産計画作成装置
２  入力装置
４  記憶装置
６  演算処理部
８  出力部
１０  作業パターン作成部
１２  第１の目的関数算出部
１４  第１の平準化部
１６  第２の目的関数算出部
１８  第２の平準化部
【図１】
0006473342.tif 000006
【図２】
0006473342.tif 000007
【図３】
0006473342.tif 000008
【図４】
0006473342.tif 000009
【図５】
0006473342.tif 000010
【図６】
0006473342.tif 000011
【図７】
0006473342.tif 000012
【図８】
0006473342.tif 000013
【図９】
0006473342.tif 000014
【図１０】
0006473342.tif 000015
【図１１】
0006473342.tif 000016
【図１２】
0006473342.tif 000017
【図１３】
0006473342.tif 000018
【図１４】
0006473342.tif 000019
【図１５Ａ】
0006473342.tif 000020
【図１５Ｂ】
0006473342.tif 000021
【図１５Ｃ】
0006473342.tif 000022