(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造業の納期を回答するシステムであって、
実生産機器、実物流機器を含む実機器の稼動履歴を収集する稼動履歴収集手段と、
前記実機器における生産情報、進捗情報、メンテナンス情報を含む実工場情報を取り込む実工場情報受け渡し手段と、
前記稼動履歴と前記実工場情報から以降の前記実機器の稼動状況を予測し稼動予測を生成する稼動予測手段と、
生産オーダーを作成し、作業を行う実機器を割り当て、日程計画を作成し、それらの情報を含むスケジュール情報を生成するスケジューリング手段と、
前記稼動予測と前記スケジュール情報に基づいて、工場における実機器の稼動状態を、コンピュータ上の工場レイアウトおよびコンピュータ上の仮想的な実機器である生産機器モデルと物流機器モデルを用いて、前記工場レイアウトにおける仮想的な実機器の位置関係を反映した仮想的な生産と物流をコンピュータ上で行うことで模倣し、その結果として得られる時間に基づいて納期を算出する工場エミュレータと、
前記納期を回答する納期回答手段と、
を備えることを特徴とする納期回答システム。
【請求項２】
請求項１に記載の納期回答システムであって、納期回答手段において、実機器の稼動を模倣するエミュレーションの過程を、納期回答と合わせて表示する納期算出過程表示手段を備える、ことを特徴とする納期回答システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の納期回答システムであって、工場エミュレータにおいて、前記稼動履歴収集手段で収集した実機器の稼動履歴と前記実工場情報受け渡し手段で取得した実工場情報を、エミュレーションを行う度に前記稼動予測手段に入力して、工場の稼動状況を予測し、予測した稼動状況を用いてエミュレーションを行う、ことを特徴とする納期回答システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、納期回答システムに関する、特に、工場の実機器をエミュレーションする手法を用いて納期算出を行うことに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、見込み生産を行わない受注生産の形態では、納期回答を行う場合、受注した品目を納期遵守率や設備稼働率、中間在庫量、製造コストなどの観点を用いて、予定組みのシステム、所謂スケジューラを用いてスケジューリングを行い、得られた結果から納期回答を行っていた。
【０００３】
また、コンピュータ処理能力が向上した最近においては、工場設計時や工場稼動前に、仮想的に工場をシミュレーションするシステム、又は、機器の稼動を模倣するエミュレータ（例えば、特開平７−３２５８０３公報）を用いて、リードタイム、タクトタイム、中間物流のタイミングなどを、実機器がない状態で機器の稼動状態を評価することが可能になってきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、スケジューラは、受注した品目のスケジューリングを行う場合、予め設定しておいた製品別・機械別の単位工数を生産能力として使用して、各工程の着手及び完了時間を計算して、納期を決定する。
生産能力は、実稼動中のある期間内の生産実績情報の平均値などの一定値、あるいは、工場稼動前にシミュレーションで確認できる正規分布、一様分布、ポアソン分布などの確率分布の値を用いる。
【０００５】
しかし、従来のスケジューリング手法は、設定された値に基づき、時間を積み上げるが、実工場における、原材料、半製品、製品、搬送手段などの３次元の位置情報を考慮しないため、一つの位置から別な位置に移動する場合に、異なるフロア間の移動より同一フロア内の移動の方が短時間で済む、というような細かい時間をスケジューリングに反映することは、困難である。
【０００６】
また、ラインシミュレータなどのシミュレーションを行うシステムは、予め設備の運転、停止を設定したパラメータを用いて、物流や生産機の稼働率や滞留量を再現することができるが、あくまで確率的に設備の負荷を計算する程度に、留まる。
【０００７】
更に、ラインシミュレータは、個々の機器の動作設定を、パラメータを入力するという形で行い、通常、外部システムとのインタフェースを持たないため、より良い生産の条件を発見するために複数回シミュレーションを行う、あるいは、工場稼動後の実情報を用いてシミュレーションを行うためには、再度パラメータを全て入力し直す必要があり、実機器が稼動した以降では利用することが困難であった。
【０００８】
また、一定期間の平均値などを使用した生産能力は、期間毎の能力の算出タイミングになるまで、日々の改善等で設備能力が上がった場合でも、人為的に生産能力の設定を変更するまでは、実態と合致しない生産能力を使用して、スケジューリングを行うことになるという問題がある。
【０００９】
その結果、スケジューラによって算出した納期は、実際に生産を行った結果の納期と合致しない。また、合致しない理由を説明することができないため、以降のスケジューリングにフィードバックすることができなかった。
【００１０】
そこで、本発明は、コンピュータ上に構築した工場エミュレータ上で、実機器と同じインタフェースから取得した情報を使用して稼動条件の予測を行い、予測した稼動条件を用いて仮想的な生産を行い、エミュレーションの結果で納期回答や納期回答算出の理由を説明できる、納期回答システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の特徴は、製造業の納期を回答するシステムであって、実生産機器、実物流機器を含む実機器の稼動履歴を収集する稼動履歴収集手段と、前記実機器における生産情報、進捗情報、メンテナンス情報を含む実工場情報を取り込む実工場情報受け渡し手段と、前記稼動履歴と前記実工場情報から以降の前記実機器の稼動状況を予測し稼動予測を生成する稼動予測手段と、生産オーダーを作成し、作業を行う実機器を割り当て、日程計画を作成し、それらの情報を含むスケジュール情報を生成するスケジューリング手段と、前記稼動予測と前記スケジュール情報に基づいて、工場における実機器の稼動状態を、コンピュータ上の工場レイアウトおよびコンピュータ上の仮想的な実機器である生産機器モデルと物流機器モデルを用いて、前記工場レイアウトにおける仮想的な実機器の位置関係を反映した仮想的な生産と物流をコンピュータ上で行うことで模倣し、その結果として得られる時間に基づいて納期を算出する工場エミュレータと、前記納期を回答する納期回答手段と、を設けたことである。
【００１３】
本発明の第２の特徴は、上述の第１の特徴に係るシステムにおいて、納期回答手段が、納期回答と合わせて、実機器の稼動を模倣するエミュレーションの過程を表示する納期算出過程表示手段を備えるように構成した点である。
【００１５】
本発明の第３の特徴は、上述の第１の特徴または第２の特徴に係るシステムにおいて、工場エミュレータが、実機器の稼動を模倣するエミュレーションを行う度に、前記稼動履歴収集手段で収集した実機器の稼動履歴と前記実工場情報受け渡し手段で取得した実工場情報を、前記稼動予測手段に入力して、工場の稼動状況を予測し、予測した稼動状況である稼動予測を用いてエミュレーションを行うように構成した点である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る納期回答システムの基本構成を示すブロック図である。納期回答システムは、稼動履歴収集手段１０、実工場情報受け渡し手段２０、稼動予測手段３０、スケジューリング手段４０、工場エミュレータ５０、納期回答手段６０の基本構成要素からなり、受注した品目の納期を算出する機能を有する。
【００１７】
図２は、図１に示す納期回答システムが、納期回答を行う手順を示したフローチャートである。
稼動履歴収集手段１０（実際には、コンピュータに情報を収集するためのソフトウェアと、実機器又は実機器の制御装置と通信回線又は媒体を介して情報を受け渡す機器を組み込んだ装置）は、１分に一度など、一定間隔の時間毎に実機器の稼動信号を取り込み、機器の稼動履歴を保持する（ステップＳ１１０）。
【００１８】
また、実工場情報受け渡し手段２０（実際には、別途構築されている生産管理システム７０などから情報を受け取るソフトウェアとインタフェースを組み込んだ装置）は、１時間に一度など、一定間隔の時間毎に、工場の生産情報、進捗情報、メンテナンス情報を取得し、実工場情報を保持する（ステップＳ１２０）。
【００１９】
また、稼動予測手段３０（実際には、コンピュータに稼動状況の予測を行うソフトウェアを組み込んだ装置）は、１時間に一度など、一定間隔の時間毎に稼動履歴収集手段１０が保持している稼動履歴と実工場情報受け渡し手段２０が保持している実工場情報から、製造仕様が同じものの品目の実績値、あるいは、現在生産中の品目における現在値を予測値として、個々の機器に対して、以降の稼動状況、より具体的に言えば単位時間当たりの生産能力を予測し、その予測値を保持する（ステップＳ１３０）。
【００２０】
スケジューリング手段４０（実際には、コンピュータに予定組み作成ソフトウェア組み込んだ装置）は、別途構築されている受注管理システム８０などから取得した受注オーダーに基づき、製造オーダーを作成し、作業を行う機器を割り当て、日程計画を作成し、スケジュール情報を保持する（ステップＳ１４０）。
【００２１】
工場エミュレータ５０（実際には、コンピュータに工場の実機器を模倣するソフトウェアを組み込んだ装置）は、納期回答手段６０（実際には、コンピュータに納期回答を行うためのソフトウェアと、キーボードやマウス、ディスプレイなどの入出力機器を組み込んだ装置）の指示によって、スケジューリング手段４０が保持しているスケジュール情報を受け取る。
更に、工場エミュレータ５０は、稼動予測手段３０が保持している機器の稼動予測を受け取る（ステップＳ１５０）。
【００２２】
工場エミュレータ５０は、スケジューリング手段４０から受け取った各品目に対して、稼動予測手段３０から取得した稼動予測に基づいて、工場の各機器が生産したかのような模倣、つまり仮想的な生産を行う（ステップＳ１６０）。
【００２３】
仮想的な生産の結果を、回答すべき納期と設定する（ステップＳ１７０）。
納期回答手段６０は、ステップＳ１７０で得られた結果を、回答する（ステップＳ１８０）。
【００２４】
本実施の形態で述べた工場エミュレータ５０について、更に詳細を説明する。
工場エミュレータは５０は、公知の技術として述べた特開平０７−３２５８０３で提案されるものを例として使用する。
【００２５】
図３は、工場エミュレータ５０の基本構成を表すブロック図で、工場エミュレータ５０は、コンピュータ上の工場レイアウト５１と、自動倉庫、搬送機器などの物流機器の動作を模倣する物流機器モデル５２と、生産機器の稼動を模倣する生産設備モデル５３と、実機器が持つ稼動制御のインタフェースと同じ入出力を模倣するインタフェース５４を有し、更に、機器モデル間、又は、外部の指示系シミュレータ、又は、実システムなど外部システムとインタフェース５４を介して接続している。
【００２６】
工場エミュレータ５０は、外部システムと接続している稼動制御のインタフェース５４から外部システムの指示を入力し、工場レイアウト５１上で、物流機器モデル５２、生産設備モデル５３に、実機器の稼動を模倣させる。模倣の結果を稼動制御のインタフェース５４を通して、各機器モデル間、又は、外部システムと受け渡すように構成して、工場全体を模倣する。
【００２７】
工場レイアウト５１を有するため、各機器モデル間の位置関係を考慮した時間の算出を行うことが可能になり、更に、実機器が持つインタフェース５４を有して各機器間の情報のやり取りを行うことによって、工程間の物流時間や滞留量を動的に変化させ、実工場と同等の出力を再現することが可能になる。
【００２８】
また、工場エミュレータ５０は、常に物流機器、生産機器を制御するための作業指示及び稼動制御の情報をやり取りするだけでなく、ロット毎の製造条件のパラメータを受けたり、製品のトレース情報を外部システムに返したり、実際の工場と同様な製造情報管理、進捗管理を模倣する。
【００２９】
前記模倣を、実機器より速い速度で行うことにより、エミュレーションが終了した段階で、工場エミュレータ５０は、実際の工場より短い時間軸において、製造の実績を得ることができる。人間から見た場合、この実績は、未来の時点の予測情報になる。
【００３０】
説明した図２のフローチャートで示す実施の形態は、稼動履歴、実工場情報、稼動予測、スケジュール情報を、それぞれ稼動履歴収集手段１０、実工場情報受け渡し手段２０、稼動予測手段３０、スケジューリング手段４０が保持する形態としたが、もちろん、データベースシステムなどを使用して、外部記憶装置に記録する形態も可能である。
【００３１】
また、エミュレーションを行う時点で、稼動予測手段３０から稼動予測を受け取る形態以外に、一定間隔で稼動予測を工場エミュレータ５０に受け渡しておいて、工場エミュレータ５０が保持または管理している実工場情報及び稼動予測を使用する形態も可能である。
【００３２】
更に、図２のステップＳ１６０の仮想的な生産において、エミュレーションの過程を記録することにより、図４ａに表示例を示すような、納期と一緒に仮想的な生産の様子をアニメーションで見せたり、または、図４ｂに表示例を示すような、納期と一緒に各機器の動作状況をシナリオ的に表現したものを表示することが可能になり、納期算出に対する説明を行うことができる。この場合は、図５に示すように、図１の基本構成に納期算出過程表示手段９０を付加して実施する。
【００３３】
更に、ステップＳ１３０の稼動予測において、稼動予測手段３０が、機器の稼動状態によって変化する物流時間、工程間滞留、機器停止を、実工場情報に基づいて、動的に変化する予測を作成し、工場エミュレータ５０に渡した場合、更にエミュレーションの結果として得られる納期を正確に算出することができる。
【００３４】
更に、図２の処理手順では、一定期間毎に実工場情報を取得したり、稼動予測を行う形態としたが、エミュレーションを行う度に、稼動履歴と実工場情報の取得及び取得した稼動履歴と実工場情報を用いて稼動予測を行う形態にすると、エミュレーション実施直前の実機器の状態と稼動予測を使用してエミュレーションを実施するため、工場稼動の状況を更に正確にエミュレーションすることが可能になる。図６を用いて、エミュレーションを行う度に、実工場情報を取得して、更に稼動予測を行う場合の処理手順を説明する。
【００３５】
まず、稼動履歴収集手段１０は、１分に一度など、一定間隔の時間毎に実機器の稼動信号を取り込み、機器の稼動履歴を保持する（ステップＳ２１０）。
【００３６】
工場エミュレータ５０は、納期回答手段６０の指示によって、エミュレーションを行うための稼動予測及びスケジューリング情報を得るために、それぞれ稼動予測手段３０、スケジューリング手段４０に依頼する（ステップＳ２２０）。
【００３７】
稼動予測手段３０は、工場エミュレータ５０の依頼に基づいて、実工場情報受け渡し手段２０を用いて、生産管理システム７０が持つ実工場情報を取得する。
更に、稼動履歴収集手段１０が保持している実機器の稼動履歴を取得する。
取得した実工場情報と稼動履歴を用いて、実機器の稼動予測を行い、工場エミュレータ５０に渡す（ステップＳ２３０）。
【００３８】
スケジューリング手段４０は、工場エミュレータ５０の依頼に基づいて、受注管理システム８０などから取得した受注オーダーから、スケジュール情報を作成し、工場エミュレータ５０に渡す（ステップＳ２４０）。
【００３９】
工場エミュレータ５０は、スケジュール情報と稼動予測を取得した後、取得した稼動予測に基づいて、スケジューリング情報の各品目を、工場の各機器が生産したかのような模倣、つまり仮想的な生産を行う（ステップＳ２５０）。
【００４０】
仮想的な生産の結果を、回答すべき納期と設定する（ステップＳ２６０）。
納期回答手段６０は、ステップＳ２６０で得られた結果を、回答する（ステップ２７０）。
【００４１】
図６のフローチャートで示した実施の形態において、スケジュール、稼動履歴は、それぞれ稼動履歴収集手段１０、スケジューリング手段４０が保持する形態としたが、データベースシステムなどを使用して、外部記憶装置に記録する形態が可能なのことは、図２に示す形態と同様である。
【００４２】
図２及び図６に示す実施の形態において、一回及び一つの品目に対する指示でエミュレーションを行い、その結果が納期回答としているが、実際の運用においては、複数の品目の納期回答を同時に実施する、又は、生産効率、納期遵守、生産コストなどの複数の指標に対するエミュレーションを行うなど、多角的に検討して納期回答を行う形態で実施することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の通り、本発明に係る納期回答システムを用いれば、コンピュータ上に構築した工場エミュレータ上で、機器モデルが有する実機器と同じインタフェースから取得した情報を使用した稼動予測に基づいた仮想的な生産を行い、エミュレーションの結果で納期回答や納期回答算出の理由を説明できる納期回答システムを実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の納期回答システムの基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の納期回答を行う手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の工場エミュレータの基本構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の納期回答と納期算出理由を同時に表示する画面例である。
【図５】本発明の納期回答と納期算出理由を同時に表示する場合の基本構成を示すブロック図である。
【図６】本発明のエミュレーションの都度稼動予測を行う形態の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  稼動履歴収集手段
２０  実工場情報受け渡し手段
３０  稼動予測手段
４０  スケジューリング手段
５０  工場エミュレータ
５１  工場レイアウト
５２  物流機器モデル
５３  生産機器モデル
５４  インタフェース
６０  納期回答手段
７０  生産管理システム
８０  受注管理システム
９０  納期算出過程表示手段
【図１】
0004815694.tif 000002
【図２】
0004815694.tif 000003
【図３】
0004815694.tif 000004
【図４】
0004815694.tif 000005
【図５】
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【図６】
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