(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造業の材料発注を行うシステムであって、
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、メンテナンス情報、進捗情報、材料在庫量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、
生産オーダーの作成、機器の割り当てにより予定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予定情報に基づいて、工場の実機器の稼動状態を、コンピュータ上の仮想的なモデルを用いて模倣するとともに、前記予定情報において品目の切替が発生するが接着剤または塗工材料が同一のときは、段取り時間中も接着剤または塗工材料を供給し続ける模倣を行う工場エミュレータと、
実機器が使用した材料の実績及び在庫量を収集する材料実績収集手段と、
材料の使用量を予測する材料使用量予測手段と、
前記材料実績及び在庫量と前記材料使用量の予測から、材料の発注量を決定する材料発注手段と、
を備えることを特徴とする材料発注システム。
【請求項２】
請求項１記載の材料発注システムであって、材料使用量予測手段において、前記スケジューリング手段が作成した生産オーダーと、前記稼動予測手段で算出した実機器の稼動予測を、前記工場エミュレータに入力して、コンピュータ上で仮想的な生産を行い、仮想的な生産において使用した材料の量を、以降の材料使用量の予測値とする、ことを特徴とする材料発注システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の材料発注システムであって、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、工場エミュレータが仮想的な生産を行う度に、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、仮想的な生産を行う、ことを特徴とする材料発注システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、材料発注システムに関する、特に、工場の実機器の稼動を模倣する工場エミュレーションの手法を用いて材料の発注量を決定することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、材料を手配する計画を作成する場合、部品組み立て型の生産工程では、生産計画達成を前提に、部品表と在庫情報から発注すべき部品の量と発注時期を割り出す資源所要量計画（Material  Requirements  Planning、以下ＭＲＰと呼ぶ）を用いて、手配計画を立てることが知られている。
【０００３】
他方、ラミネートやコーティングなどのプロセス型生産を行う生産工程では、受注した品目の製造仕様から単位当たりの材料使用量を得て、生産ロットに必要な材料量を予備率を考慮して算出し、在庫量から差し引いた量を新規購入量として発注している。
【０００４】
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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＭＲＰの手法は、過去の使用分を補充するのではなく、予想される需要を事前に捕らえることにより、在庫の圧縮と不足の解消を同時に実現している。
ＭＲＰは、「品目の生産計画」、「部品表」、「品目の在庫・注残」の三つの情報に基づいて、下位品目である部品を、必要な時に、必要なだけ、購買したり、製造したりするための手配計画を計算する。
【０００６】
このＭＰＲの手法を、ラミネートやコーティングなどのプロセス型生産に適用する場合、ラミネートにおいて貼り合わせる材料である紙、フィルム、アルミ箔などと、コーティングにおいて被コーティング材料である紙、フィルムなど、に加えて、貼り合わせに使用する接着剤や塗工材料である樹脂など液体の材料も、主要な材料として部品表を作成する必要がある。
【０００７】
しかし、接着剤や塗工材料は、品目によらず共通に使えるものも多く、品目の切替時においても、品目は異なるが接着剤や塗工材料が同一の場合は、貼り合わせる材料や被コーティング材料を交換中も、接着剤や塗工材料は、供給し続ける。
これは、接着剤や塗工材料の形成する膜の厚みや、温度、速度などのプロセス条件を保持するため、及び、液状の接着剤や塗工材料が供給装置内及び供給装置周辺で固形化することを防止するために、必要な運用である。
このため、品目を部品展開した部品表だけでは、品目を生産していない時に消費される材料を把握できないため、正確な使用量を算出することは困難である。
【０００８】
前記、品目切替は発生するが接着剤や塗工材料が同一の場合に、生産計画作成において、設定してある標準段取り時間とその時の接着剤や塗工材料の供給速度から品目切替時の使用量を算出することは可能であるが、供給量は品目の組合わせ、及び、機器の稼動状態によって動的に変化するため、計画段階で必要量を設定する方法は、実機器の状態を考慮できないため、正確な必要量の算出を行うことができない。
【０００９】
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において、予め機器の運転、停止を設定したパラメータを用いて、物流機器や生産機器の稼働率や滞留量など、動的に変化する工場の状態を再現することができるが、あくまで正規分布、一様分布、ポアソン分布などの確率分布の値を用いて、確率的に設備の負荷を計算する程度に、留まる。
【００１０】
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。
【００１１】
以上のように、部品組み立て型生産において有効なＭＲＰの手法も、ラミネートやコーティングなどのプロセス型生産を行う生産工程の材料の必要量を、正確に算出することができないため、材料の過剰在庫や不足が生じてしまう。
【００１２】
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、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て機器の稼動を予測し、実機器より速い速度で、予測した稼動に基づいた仮想的な生産を行い、段取り時間中に供給する材料使用量を工場エミュレータで考慮することにより、プロセス型生産の材料使用量を正確に把握し、材料の適正な発注量を算出可能にする、ことを目的とする。
【００１３】
【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、製造業の材料発注を行うシステムであって、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、メンテナンス情報、進捗情報、材料在庫量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、生産オーダーの作成、機器の割り当てにより予定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予定情報に基づいて、工場の実機器の稼動状態を、コンピュータ上の仮想的なモデルを用いて模倣するとともに、前記予定情報において品目の切替が発生するが接着剤または塗工材料が同一のときは、段取り時間中も接着剤または塗工材料を供給し続ける模倣を行う工場エミュレータと、実機器が使用した材料の実績及び在庫量を収集する材料実績収集手段と、材料の使用量を予測する材料使用量予測手段と、前記材料実績及び在庫量と前記材料使用量の予測から、材料の発注量を決定する材料発注手段と、を設けたことである。
【００１４】
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、材料使用量予測手段が、前記スケジューリング手段が作成した生産オーダーと、前記稼動予測手段で算出した実機器の稼動予測を、前記工場エミュレータに入力して、コンピュータ上で仮想的な生産を行い、仮想的な生産において使用した材料の量を、以降の材料使用量の予測値とする、ように構成した点である。
【００１６】
本発明の第３の特徴は、上述の第１の特徴乃至第３の特徴に係るシステムにおいて、工場エミュレータが、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、工場エミュレータが仮想的な生産を行う度に、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、仮想的な生産を行う、ように構成した点である。
【００１７】
【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、本発明に係る材料発注システムの基本構成を示すブロック図である。
材料発注システムは、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、材料実績収集手段６０と、材料使用量予測手段７０と、材料発注手段８０の基本構成要素からなり、別途構築されている生産管理システム９０、受注管理システム１００と連携して、材料の発注を行う機能を有する。
【００１８】
図２は、図１に示す材料発注システムが、材料の発注計画を作成し、発注する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、機器の稼動の状態、稼動速度などの稼動履歴を保持する（ステップＳ１１０）。
【００１９】
また、実工場情報受け渡し手段２０（実際には、生産管理システム９０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）。
【００２０】
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、個々の機器の稼動速度、稼動時間、生産量などに対して、製造仕様が同じ品目の実績値、あるいは、現在生産中の品目における現在値を、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の予測値として設定し、生産能力の予測値とメンテナンス情報に基づく機器停止時間を合わせた各機器の稼動予測を保持する（ステップＳ１３０）。
【００２１】
また、材料実績収集手段６０（実際には、コンピュータに情報受け渡し用ソフトウェアと他手段との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、実工場情報収集手段２０が持つ工場の材料在庫情報を、受け取り、保持する（ステップＳ１４０）。
【００２２】
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、受注管理システム１００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、予定情報として保持する（ステップＳ１５０）。
【００２３】
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、スケジューリング手段４０が保持している予定情報と、稼動予測手段３０が予測した各機器の稼動予測を受け取り、予定情報の各品目に対して、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）。
【００２４】
また、工場エミュレータ５０は、予定情報において、品目の切替は発生するが材料が同一の場合は、段取り時間中も接着剤や塗工材料を供給し続ける模倣を行う（ステップＳ１７０）。
【００２５】
材料使用量予測手段７０（実際は、コンピュータに情報受け渡しと材料使用量を算出するソフトウェアと、他手段とのインタフェースを組み込んだ装置）は、工場エミュレータ５０の仮想的な生産の結果を受け取り、材料の単位当たりの必要量と、機器が稼動した時間あるいは生産した量に基づき、仮想的な生産の過程で使用した接着剤や塗工材料などの使用量を集計し、段取り時間中に供給し続けた材料使用量と合算した結果を、材料使用量の予測として、材料発注手段８０に渡す（ステップＳ１８０）。
【００２６】
材料発注手段８０は、材料使用量予測手段７０が予測した材料の使用量と、材料実績収集手段６０から受け取った材料在庫情報の差を求め、工場エミュレータ５０が使用する予定の日時を納期とし、発注単位などを考慮して、材料を発注する（ステップＳ１９０）。
【００２７】
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、特開平０７−３２５８０３公報で提案されているものを例として使用する。
【００２８】
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。
【００２９】
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、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実現したものである。
【００３０】
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と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。
【００３１】
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ことによって、品目は切り返るが材料は同一なので材料の供給を続けるような、模倣を行うことが可能である。
【００３２】
前記模倣を、実機器より速い速度で行うことにより、工場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。この工場エミュレーションが使用した材料を集計することで、将来の材料使用量が予測できる。
【００３３】
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、予定情報、材料使用実績を、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、材料実績収集手段６０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。
【００３４】
また、工場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が保持又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。
【００３５】
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、工場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、工場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工場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４を用いて、工場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。
【００３６】
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）。
生産管理システム９０も同様に、一定間隔の時間毎、あるいは、随時、実機器の生産実績、メンテナンス情報、進捗情報、材料在庫情報を入力、又は、収集して、保持している。
【００３７】
工場エミュレータ５０は、スケジューリング手段４０の指示によって、工場エミュレーションを行うために、稼動予測及び予定情報を、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）。
【００３８】
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、実機器の稼動状態を予測し、工場エミュレータ５０に渡す（ステップＳ２３０）。
【００３９】
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、予定情報を作成し、工場エミュレータ５０に渡す（ステップＳ２４０）。
【００４０】
工場エミュレータ５０は、予定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、予定情報の各品目を、工場の各機器が生産したかのような、仮想的な生産を行う（ステップＳ２５０）。
【００４１】
また、工場エミュレータ５０は、予定情報において、品目の切替は発生するが材料が同一の場合は、段取り時間中も接着剤や塗工材料を供給し続ける模倣を行う（ステップＳ２６０）。
【００４２】
材料使用量予測手段７０は、工場エミュレータ５０の仮想的な生産の結果を受け取り、材料の単位当たりの必要量と、機器が稼動した時間あるいは生産した量に基づき、仮想的な生産の過程で使用した接着剤や塗工材料などの使用量を集計し、段取り時間中に供給し続けた材料使用量と合算結果を材料使用量の予測として、材料発注手段８０に渡す（ステップＳ２７０）。
【００４３】
材料発注手段８０は、材料実績収集手段６０を通して、実工場情報受け渡し手段２０が保持している実工場情報の内、最新の工場の材料在庫情報を受け取り、材料使用量予測手段７０が予測した材料の使用量と材料在庫情報の差を求め、工場エミュレータ５０が使用する予定の日時を納期とし、発注単位などを考慮して、材料を発注する（ステップＳ２８０）。
【００４４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明に係る材料発注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て稼動を予測し、実機器より速い速度で、予測した稼動に基づいた仮想的な生産を行い、段取り時間中に供給する材料使用量を工場エミュレータで考慮することにより、プロセス型生産の材料使用量を正確に把握して、材料の適正な発注量を算出可能にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の材料発注システムの基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の材料発注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】本発明の工場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  材料実績収集手段
７０  材料使用量予測手段
８０  材料発注手段
９０  生産管理システム
１００  受注管理システム
【図１】
0004788066.tif 000002
【図２】
0004788066.tif 000003
【図３】
0004788066.tif 000004
【図４】
0004788066.tif 000005