(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＰＵを備えるコンピュータにより、複数の工程で生産する複数の品種の製品の生産量を最適化する生産計画作成装置（１）により実行される生産計画作成方法であって、
前記生産計画作成装置（１）を構成する製造ルート情報記憶部（１１）により、前記品種毎に、製品を製造するための複数の工程について処理可能な設備を割り当てた複数の製造ルートを工程設計として登録すると共に、前記工程設計毎に、各工程の単位処理時間あたりに処理できる量である処理能力と、前記工程設計毎に各工程について処理可能な前記設備の出側と入側の量の比である工程歩留とを、製造ルート情報として登録する製造ルート情報記憶ステップ（Ｓ１）と、
前記生産計画作成装置（１）を構成する設備情報記憶部（４）により、前記設備毎に、前記設備を最大限稼動させた場合に、正味の処理に費やすことができる時間の割合であって、前記設備の稼動実績から統計的に設定された実働率に基づいて算出される前記設備の実働時間である設備能力を登録する設備情報記憶ステップ（Ｓ１）と、
前記生産計画作成装置（１）を構成する原料・売値情報記憶部（３）により、前記工程設計毎または前記品種毎に、製品の単位量あたりの原料費と、前記品種毎に、製品の単位量あたりの売値を登録する原料・売値情報記憶ステップ（Ｓ１）と、
前記生産計画作成装置（１）を構成する発生コスト情報記憶部（２１）により、前記工程設計毎に、各工程で製品を単位量処理するのに発生するコストを変動費として登録する発生コスト情報記憶ステップ（Ｓ１）と、
前記生産計画作成装置（１）を構成する設備負荷原単位計算部（１０）により、前記処理能力と前記工程歩留をもとに、製品を単位量生産する場合の前記工程設計毎の各設備の処理時間を設備負荷原単位として計算する設備負荷原単位計算ステップ（Ｓ２）と、
前記生産計画作成装置（１）を構成する発生コスト原単位計算部（２０）により、前記変動費をもとに、製品を単位量生産する場合に要する前記工程設計毎のコストを発生コスト原単位として計算する発生コスト原単位計算ステップ（Ｓ３）と、
前記生産計画作成装置（１）を構成する製造ルート生成部（１２）により、前記生産計画作成装置（１）を構成する代替設備ルール記憶部（１３）に予め設定した所定の品種の製造に使用される特定の設備の代わりに使用できる代替設備と、当該代替設備の処理能力に関する負荷係数と変動費に関する変動係数と工程歩留と原料費に関する代替設備ルールをもとに、前記所定の品種の前記工程設計を参照して、前記特定の設備の替わりに前記代替設備を割り当てることにより作成した前記所定の品種の新規の工程設計と共に、前記所定の品種の前記工程設計の各工程の前記処理能力を参照して、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程については前記負荷係数に基づいて算出した処理能力と前記代替設備ルールに基づく工程歩留を、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程以外の工程については前記所定の品種の前記工程設計の同じ工程に同じ処理能力と工程歩留を、前記製造ルート情報として前記生産計画作成装置（１）を構成する製造ルート情報記憶部（１１）に登録し、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程については前記代替設備ルールに基づく原料費を、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程以外の工程については前記所定の品種の前記工程設計の同じ工程に同じ原料費を、前記製造ルート情報として前記生産計画作成装置（１）を構成する原料・売値情報記憶部（３）に登録し、前記所定の品種の前記工程設計の各工程の前記コストを参照して、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程については前記変動係数に基づいて算出したコストを、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程以外の工程については前記所定の品種の前記工程設計の同じ工程に同じコストを、前記変動費として前記生産計画作成装置（１）を構成する発生コスト情報記憶部（２１）に登録する製造ルート生成ステップ（Ｓ１〜Ｓ３）と、
前記生産計画作成装置（１）を構成する評価指標設定部（５）により、前記工程設計毎の生産量を決定変数とし、前記各品種の生産量を最適化するための基準となる評価指標を、前記工程設計毎に、（売値−原料費−発生コスト原単位）と生産量を乗じた総和である総利益、または、前記工程設計毎の生産量を合計した全品種の生産量の総和である総生産と設定する評価指標設定ステップ（Ｓ１）と、
前記生産計画作成装置（１）を構成する最適品種構成計算部（３０）により、線形計画法を用いて、前記工程設計毎の前記設備負荷原単位と生産量とを乗じて前記設備毎に合計した前記設備毎の総負荷が、前記設備毎の前記設備能力を超えないとする設備能力に関する制約を考慮しつつ、前記評価指標が最大となる最適化問題を解くことにより、前記工程設計毎の生産量を算出する最適品種構成計算ステップ（Ｓ４）と、
前記生産計画作成装置（１）を構成する結果出力部（４０）により、前記各設備の前記設備能力に対する前記工程設計毎の前記設備負荷原単位と前記生産量とを乗じて前記各設備毎に合計した総負荷の割合である前記各設備の負荷状況を出力する結果出力ステップ（Ｓ５）と、
を備えることを特徴とする生産計画作成方法。
【請求項２】
前記評価指標設定ステップ（Ｓ１）は、前記評価指標を、前記工程設計毎に、（売値−原料費−発生コスト原単位）と生産量を乗じた総和である総利益、または、前記工程設計毎の生産量を合計した全品種の生産量の総和である総生産に替えて、前記総利益と前記総生産のそれぞれに所定の重み付けをした和、または、前記工程設計毎の売値を前記品種毎に合計した前記各品種の売値の総和と設定す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】
前記生産計画作成装置（１）を構成する生産量情報記憶部（２）により、前記品種毎に、要求される生産量の範囲として、最小生産量と最大生産量とを登録する生産量情報記憶ステップ（Ｓ１）を更に備え、
前記最適品種構成計算ステップ（Ｓ４）は、更に、
前記工程設計毎の生産量を前記品種毎に合計した前記各品種の生産量の総和が、前記各品種における前記最小生産量と前記最大生産量の範囲内であるとする最小生産量に関する制約及び最大生産量に関する制約を考慮することを特徴とする請求項１または２に記載の生産計画作成方法。
【請求項４】
ＣＰＵと記憶装置とを備えるコンピュータにおいて、複数の工程で生産する複数の品種の製品の生産量を最適化するための生産計画作成装置（１）により実行されるプログラムであって、
前記生産計画作成装置（１）を構成する製造ルート情報記憶部（１１）により、前記品種毎に、製品を製造するための複数の工程について処理可能な設備を割り当てた複数の製造ルートを工程設計として登録すると共に、前記工程設計毎に、各工程の単位処理時間あたりに処理できる量である処理能力と、前記工程設計毎に各工程について処理可能な前記設備の出側と入側の量の比である工程歩留とを、製造ルート情報として登録する製造ルート情報記憶ステップ（Ｓ１）、
前記生産計画作成装置（１）を構成する設備情報記憶部（４）により、前記設備毎に、前記設備を最大限稼動させた場合に、正味の処理に費やすことができる時間の割合であって、前記設備の稼動実績から統計的に設定された実働率に基づいて算出される前記設備の実働時間である設備能力を登録する設備情報記憶ステップ（Ｓ１）、
前記生産計画作成装置（１）を構成する原料・売値情報記憶部（３）により、前記工程設計毎または前記品種毎に、製品の単位量あたりの原料費と、前記品種毎に、製品の単位量あたりの売値を登録する原料・売値情報記憶ステップ（Ｓ１）、
前記生産計画作成装置（１）を構成する発生コスト情報記憶部（２１）により、前記工程設計毎に、各工程で製品を単位量処理するのに発生するコストを変動費として登録する発生コスト情報記憶ステップ（Ｓ１）、
前記生産計画作成装置（１）を構成する設備負荷原単位計算部（１０）により、前記処理能力と前記工程歩留をもとに、製品を単位量生産する場合の前記工程設計毎の各設備の処理時間を設備負荷原単位として計算する設備負荷原単位計算ステップ（Ｓ２）、
前記生産計画作成装置（１）を構成する発生コスト原単位計算部（２０）により、前記変動費をもとに、製品を単位量生産する場合に要する前記工程設計毎のコストを発生コスト原単位として計算する発生コスト原単位計算ステップ（Ｓ３）、
前記生産計画作成装置（１）を構成する製造ルート生成部（１２）により、前記生産計画作成装置（１）を構成する代替設備ルール記憶部（１３）に予め設定した所定の品種の製造に使用される特定の設備の代わりに使用できる代替設備と、当該代替設備の処理能力に関する負荷係数と変動費に関する変動係数と工程歩留と原料費に関する代替設備ルールをもとに、前記所定の品種の前記工程設計を参照して、前記特定の設備の替わりに前記代替設備を割り当てることにより作成した前記所定の品種の新規の工程設計と共に、前記所定の品種の前記工程設計の各工程の前記処理能力を参照して、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程については前記負荷係数に基づいて算出した処理能力と前記代替設備ルールに基づく工程歩留を、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程以外の工程については前記所定の品種の前記工程設計の同じ工程に同じ処理能力と工程歩留を、前記製造ルート情報として前記生産計画作成装置（１）を構成する製造ルート情報記憶部（１１）に登録し、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程については前記代替設備ルールに基づく原料費を、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程以外の工程については前記所定の品種の前記工程設計の同じ工程に同じ原料費を、前記製造ルート情報として前記生産計画作成装置（１）を構成する原料・売値情報記憶部（３）に登録し、前記所定の品種の前記工程設計の各工程の前記コストを参照して、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程については前記変動係数に基づいて算出したコストを、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程以外の工程については前記所定の品種の前記工程設計の同じ工程に同じコストを、前記変動費として前記生産計画作成装置（１）を構成する発生コスト情報記憶部（２１）に登録する製造ルート生成ステップ（Ｓ１〜Ｓ３）、
前記生産計画作成装置（１）を構成する評価指標設定部（５）により、前記工程設計毎の生産量を決定変数とし、前記各品種の生産量を最適化するための基準となる評価指標を、前記工程設計毎に、（売値−原料費−発生コスト原単位）と生産量を乗じた総和である総利益、または、前記工程設計毎の生産量を合計した全品種の生産量の総和である総生産と設定する評価指標設定ステップ（Ｓ１）、
前記生産計画作成装置（１）を構成する最適品種構成計算部（３０）により、線形計画法を用いて、前記工程設計毎の前記設備負荷原単位と生産量とを乗じて前記設備毎に合計した前記設備毎の総負荷が、前記設備毎の前記設備能力を超えないとする設備能力に関する制約を考慮しつつ、前記評価指標が最大となる最適化問題を解くことにより、前記工程設計毎の生産量を算出する最適品種構成計算ステップ（Ｓ４）、
前記生産計画作成装置（１）を構成する結果出力部（４０）により、前記各設備の前記設備能力に対する前記工程設計毎の前記設備負荷原単位と前記生産量とを乗じて前記各設備毎に合計した総負荷の割合である前記各設備の負荷状況を出力する結果出力ステップ（Ｓ５）、
を備え、前記記憶装置にインストールして、前記ＣＰＵにより読み出して実行されることを特徴とするプログラム。
【請求項５】
前記評価指標設定ステップ（Ｓ１）は、前記評価指標を、前記工程設計毎に、（売値−原料費−発生コスト原単位）と生産量を乗じた総和である総利益、または、前記工程設計毎の生産量を合計した全品種の生産量の総和である総生産に替えて、前記総利益と前記総生産のそれぞれに所定の重み付けをした和、または、前記工程設計毎の売値を前記品種毎に合計した前記各品種の売値の総和と設定することを特徴とする請求項４に記載のプログラム。
【請求項６】
前記生産計画作成装置（１）を構成する生産量情報記憶部（２）により、前記品種毎に、要求される生産量の範囲として、最小生産量と最大生産量とを登録する生産量情報記憶ステップ（Ｓ１）を更に備え、
前記最適品種構成計算ステップ（Ｓ４）は、更に、
前記工程設計毎の生産量を前記品種毎に合計した前記各品種の生産量の総和が、前記各品種における前記最小生産量と前記最大生産量の範囲内であるとする最小生産量に関する制約及び最大生産量に関する制約を考慮することを特徴とする請求項４または５に記載のプログラム。
【請求項７】
ＣＰＵと記憶装置とを備えるコンピュータ上に実装され、複数の工程で生産する複数の品種の製品の生産量を最適化する生産計画作成装置（１）であって、
前記品種毎に、製品を製造するための複数の工程について処理可能な設備を割り当てた複数の製造ルートを工程設計として登録すると共に、前記工程設計毎に、各工程の単位処理時間あたりに処理できる量である処理能力と、前記工程設計毎に各工程について処理可能な前記設備の出側と入側の量の比である工程歩留とを、製造ルート情報として登録する製造ルート情報記憶部（１１）と、
前記設備毎に、前記設備を最大限稼動させた場合に、正味の処理に費やすことができる時間の割合であって、前記設備の稼動実績から統計的に設定された実働率に基づいて算出される前記設備の実働時間である設備能力を登録する設備情報記憶部（４）と、
前記工程設計毎または前記品種毎に、製品の単位量あたりの原料費と、前記品種毎に、製品の単位量あたりの売値を登録する原料・売値情報記憶部（３）と、
前記工程設計毎に、各工程で製品を単位量処理するのに発生するコストを変動費として登録する発生コスト情報記憶部（２１）と、
前記処理能力と前記工程歩留をもとに、製品を単位量生産する場合の前記工程設計毎の各設備の処理時間を設備負荷原単位として計算する設備負荷原単位計算部（１０）と、
前記変動費をもとに、製品を単位量生産する場合に要する前記工程設計毎のコストを発生コスト原単位として計算する発生コスト原単位計算部（２０）と、
代替設備ルール記憶部（１３）に予め設定した所定の品種の製造に使用される特定の設備の代わりに使用できる代替設備と、当該代替設備の処理能力に関する負荷係数と変動費に関する変動係数と工程歩留と原料費に関する代替設備ルールをもとに、前記所定の品種の前記工程設計を参照して、前記特定の設備の替わりに前記代替設備を割り当てることにより作成した前記所定の品種の新規の工程設計と共に、前記所定の品種の前記工程設計の各工程の前記処理能力を参照して、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程については前記負荷係数に基づいて算出した処理能力と前記代替設備ルールに基づく工程歩留を、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程以外の工程については前記品種の前記工程設計の同じ工程に同じ処理能力と工程歩留を、前記製造ルート情報として製造ルート情報記憶部（１１）に登録し、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程については前記代替設備ルールに基づく原料費を、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程以外の工程については前記所定の品種の前記工程設計の同じ工程に同じ原料費を、前記製造ルート情報として原料・売値情報記憶部（３）に登録し、前記所定の品種の前記工程設計の各工程の前記コストを参照して、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程については前記変動係数に基づいて算出したコストを、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程以外の工程については前記所定の品種の前記工程設計の同じ工程に同じコストを、前記変動費として発生コスト情報記憶部（２１）に登録する製造ルート生成部（１２）と、
前記工程設計毎の生産量を決定変数とし、前記各品種の生産量を最適化するための基準となる評価指標を、前記工程設計毎に、（売値−原料費−発生コスト原単位）と生産量を乗じた総和である総利益、または、前記工程設計毎の生産量を合計した全品種の生産量の総和である総生産と設定する評価指標設定部（５）と、
線形計画法を用いて、前記工程設計毎の前記設備負荷原単位と生産量とを乗じて前記設備毎に合計した前記設備毎の総負荷が、前記設備毎の前記設備能力を超えないとする設備能力に関する制約を考慮しつつ、前記評価指標が最大となる最適化問題を解くことにより、前記工程設計毎の生産量を算出する最適品種構成計算部（３０）と、
前記各設備の前記設備能力に対する前記工程設計毎の前記設備負荷原単位と前記生産量とを乗じて前記各設備毎に合計した総負荷の割合である前記各設備の負荷状況を出力する結果出力部（４０）と、
を備えることを特徴とする生産計画作成装置（１）。
【請求項８】
前記評価指標設定部（５）は、前記評価指標を、前記工程設計毎に、（売値−原料費−発生コスト原単位）と生産量を乗じた総和である総利益、または、前記工程設計毎の生産量を合計した全品種の生産量の総和である総生産に替えて、前記総利益と前記総生産のそれぞれに所定の重み付けをした和、または、前記工程設計毎の売値を前記品種毎に合計した前記各品種の売値の総和と設定することを特徴とする請求項７に記載の生産計画作成装置（１）。
【請求項９】
前記品種毎に、要求される生産量の範囲として、最小生産量と最大生産量とを登録する生産量情報記憶部（２）を更に備え、
前記最適品種構成計算部（２）は、更に、
前記工程設計毎の生産量を前記品種毎に合計した前記各品種の生産量の総和が、前記各品種における前記最小生産量と前記最大生産量の範囲内であるとする最小生産量に関する制約及び最大生産量に関する制約を考慮することを特徴とする請求項７または８に記載の生産計画作成装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場等の多工程からなる生産プロセスにおいて、複数種類の品種の製品を生産する際に、各品種の生産量を最適化する生産計画作成方法及び生産計画作成装置、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鉄鋼、アルミ、銅等の素材加工系の生産プロセスに代表される多工程から構成される生産プロセスにおいては、複数種類の品種の製品を生産する場合が多い。そして、近年の多様化した顧客ニーズに適応しながら、企業として利益を上げていくには、従来の操業改善によるコストダウンに加えて、生産する品種構成（プロダクトミックス）、即ち、各品種の生産量を最適化することにより、限られた生産資源（設備など）を有効に活用し、利益を最大化することが必要になっている。しかも、多工程・多品種型の生産プロセスでは、品種毎に要求される生産量の範囲（下限量である最小生産量／上限量である最大生産量）、各設備の設備能力、製造ルート（通過工程ルート）の自由度等の条件を考慮しつつ、最適な品種構成を決定することが要求される。
【０００３】
各設備の設備能力の範囲内で、利益を最大化する品種構成を得る技術としては、例えば、非特許文献１や特許文献１に示す技術がある。
非特許文献１に示す技術では、決定変数を各品種の生産量とし、設備負荷を不等式制約で表現し、線形計画法を用いて、利益を最大化する品種構成を求めている。
【０００４】
特許文献１に示す技術では、生産ラインにおけるボトルネック工程に着目し、前半の製造プロセスと後半の製造プロセスがそれぞれ複数の並列型の生産ラインから構成される場合に、前半・後半それぞれの生産ラインにおいて、どの品種を何個（何トン）作るかを、プロセス全体の利益を最大化するように決定する技術である。また、特許文献１に示す技術は、以下の特徴を持ち、結果として、各品種で使う通過工程ルートと、通過工程ルート毎の生産量を、利益の総和が最大となるように決定することができる。
・各生産ラインのボトルネック工程を事前に算出し、このボトルネック工程での利益速度（各品種の１個当たりの利益をボトルネック工程での処理時間で割った値）をもとに、利益の総和が最大化されるように各生産ラインでの製造品種と製造量を決定する。
・前半と後半の製造プロセスそれぞれにおいて、上記方法を適用することにより、プロセス全体として利益の総和が最大となる生産ラインの運用計画（各品種をどの工程でどれだけの量を作れるか）を作成する。
・各生産ラインの能力が異なる場合でも最適化を行うことができる。
・最適化計算には、線形計画法を用いることで、高速に最適解を求めることができる。
【０００５】
【非特許文献１】人見勝人著「生産システム工学」共立出版、１９９０年１０月２０日（第２刷発行）、ｐ．１１４−１１５
【特許文献１】特開２００３−３６２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上述の非特許文献１の技術では、品種毎に使用する設備を事前に特定する必要がある。
しかしながら、実際の生産プロセスにおいては、同じ品種であっても使用できる設備（代替設備）や設備群（代替工程ルート）が複数存在する場合、すなわち、複数の作り方（工程設計）が考えられる場合が多い。例えば、下記のケースが考えられる。
・鉄、アルミ、銅等の圧延ラインにおいて、冷間圧延機が複数あり、どの圧延機でも圧延でき、どの圧延機を使うかによりパス回数（圧延回数）が異なる場合
・連続焼却炉でもバッチ焼却炉でも使え、使う炉によって処理時間が大幅に異なる（バッチ焼却炉の方が長い）場合
・内作でも加工できるが、負荷に応じて外注加工もできる場合
従って、複数の作り方が考えられる場合には、非特許文献１に記載された技術を適用することができないという問題がある。
【０００７】
また、特許文献１の技術では、選択対象となる各生産ラインのボトルネック工程が事前に特定できること、及び、ボトルネック工程はどの品種を生産する場合でも同じであることを前提としている。
しかしながら、実際の生産プロセス（特に、鉄やアルミ等の素材加工系プロセス）では、品種や通過工程ルートにより、使用設備の種類や設備での処理時間が異なるために、品種構成が変わるとボトルネック工程が変化したり、１つの通過工程ルートの中でボトルネック工程が複数出現したりする場合がある。
従って、素材系プロセス等の実際の生産プロセスのように、品種や通過工程ルートにより、使用設備の種類や設備での処理時間が異なる場合には、事前にボトルネック工程を特定することができず、特許文献１の技術を適用することができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、多工程からなる生産プロセスにおいて、複数種類の品種の製品を製造する際に、一つの品種の製品を生産する工程が複数存在する場合や、代替設備が存在する場合等、複数の工程設計が存在する場合においても、各品種の生産量を最適化することができる生産計画作成方法及び生産計画作成装置、並びにプログラムを提供するものである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る生産計画作成方法は、ＣＰＵを備えるコンピュータにより、複数の工程で生産する複数の品種の製品の生産量を最適化する生産計画作成装置（１）により実行される生産計画作成方法であって、前記生産計画作成装置（１）を構成する製造ルート情報記憶部（１１）により、前記品種毎に、製品を製造するための複数の工程について処理可能な設備を割り当てた複数の製造ルートを工程設計として登録すると共に、前記工程設計毎に、各工程の単位処理時間あたりに処理できる量である処理能力と、前記工程設計毎に各工程について処理可能な前記設備の出側と入側の量の比である工程歩留とを、製造ルート情報として登録する製造ルート情報記憶ステップ（Ｓ１）と、前記生産計画作成装置（１）を構成する設備情報記憶部（４）により、前記設備毎に、前記設備を最大限稼動させた場合に、正味の処理に費やすことができる時間の割合であって、前記設備の稼動実績から統計的に設定された実働率に基づいて算出される前記設備の実働時間である設備能力を登録する設備情報記憶ステップ（Ｓ１）と、前記生産計画作成装置（１）を構成する原料・売値情報記憶部（３）により、前記工程設計毎または前記品種毎に、製品の単位量あたりの原料費と、前記品種毎に、製品の単位量あたりの売値を登録する原料・売値情報記憶ステップ（Ｓ１）と、前記生産計画作成装置（１）を構成する発生コスト情報記憶部（２１）により、前記工程設計毎に、各工程で製品を単位量処理するのに発生するコストを変動費として登録する発生コスト情報記憶ステップ（Ｓ１）と、前記生産計画作成装置（１）を構成する設備負荷原単位計算部（１０）により、前記処理能力と前記工程歩留をもとに、製品を単位量生産する場合の前記工程設計毎の各設備の処理時間を設備負荷原単位として計算する設備負荷原単位計算ステップ（Ｓ２）と、前記生産計画作成装置（１）を構成する発生コスト原単位計算部（２０）により、前記変動費をもとに、製品を単位量生産する場合に要する前記工程設計毎のコストを発生コスト原単位として計算する発生コスト原単位計算ステップ（Ｓ３）と、前記生産計画作成装置（１）を構成する製造ルート生成部（１２）により、前記生産計画作成装置（１）を構成する代替設備ルール記憶部（１３）に予め設定した所定の品種の製造に使用される特定の設備の代わりに使用できる代替設備と、当該代替設備の処理能力に関する負荷係数と変動費に関する変動係数と工程歩留と原料費に関する代替設備ルールをもとに、前記所定の品種の前記工程設計を参照して、前記特定の設備の替わりに前記代替設備を割り当てることにより作成した前記所定の品種の新規の工程設計と共に、前記所定の品種の前記工程設計の各工程の前記処理能力を参照して、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程については前記負荷係数に基づいて算出した処理能力と前記代替設備ルールに基づく工程歩留を、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程以外の工程については前記所定の品種の前記工程設計の同じ工程に同じ処理能力と工程歩留を、前記製造ルート情報として前記生産計画作成装置（１）を構成する製造ルート情報記憶部（１１）に登録し、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程については前記代替設備ルールに基づく原料費を、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程以外の工程については前記所定の品種の前記工程設計の同じ工程に同じ原料費を、前記製造ルート情報として前記生産計画作成装置（１）を構成する原料・売値情報記憶部（３）に登録し、前記所定の品種の前記工程設計の各工程の前記コストを参照して、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程については前記変動係数に基づいて算出したコストを、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程以外の工程については前記所定の品種の前記工程設計の同じ工程に同じコストを、前記変動費として前記生産計画作成装置（１）を構成する発生コスト情報記憶部（２１）に登録する製造ルート生成ステップ（Ｓ１〜Ｓ３）と、前記生産計画作成装置（１）を構成する評価指標設定部（５）により、前記工程設計毎の生産量を決定変数とし、前記各品種の生産量を最適化するための基準となる評価指標を、前記工程設計毎に、（売値−原料費−発生コスト原単位）と生産量を乗じた総和である総利益、または、前記工程設計毎の生産量を合計した全品種の生産量の総和である総生産と設定する評価指標設定ステップ（Ｓ１）と、前記生産計画作成装置（１）を構成する最適品種構成計算部（３０）により、線形計画法を用いて、前記工程設計毎の前記設備負荷原単位と生産量とを乗じて前記設備毎に合計した前記設備毎の総負荷が、前記設備毎の前記設備能力を超えないとする設備能力に関する制約を考慮しつつ、前記評価指標が最大となる最適化問題を解くことにより、前記工程設計毎の生産量を算出する最適品種構成計算ステップ（Ｓ４）と、前記生産計画作成装置（１）を構成する結果出力部（４０）により、前記各設備の前記設備能力に対する前記工程設計毎の前記設備負荷原単位と前記生産量とを乗じて前記各設備毎に合計した総負荷の割合である前記各設備の負荷状況を出力する結果出力ステップ（Ｓ５）と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るプログラムは、ＣＰＵと記憶装置とを備えるコンピュータにおいて、複数の工程で生産する複数の品種の製品の生産量を最適化するための生産計画作成装置により実行されるプログラムであって、前記生産計画作成装置（１）を構成する製造ルート情報記憶部（１１）により、前記品種毎に、製品を製造するための複数の工程について処理可能な設備を割り当てた複数の製造ルートを工程設計として登録すると共に、前記工程設計毎に、各工程の単位処理時間あたりに処理できる量である処理能力と、前記工程設計毎に各工程について処理可能な前記設備の出側と入側の量の比である工程歩留とを、製造ルート情報として登録する製造ルート情報記憶ステップ（Ｓ１）、前記生産計画作成装置（１）を構成する設備情報記憶部（４）により、前記設備毎に、前記設備を最大限稼動させた場合に、正味の処理に費やすことができる時間の割合であって、前記設備の稼動実績から統計的に設定された実働率に基づいて算出される前記設備の実働時間である設備能力を登録する設備情報記憶ステップ（Ｓ１）、前記生産計画作成装置（１）を構成する原料・売値情報記憶部（３）により、前記工程設計毎または前記品種毎に、製品の単位量あたりの原料費と、前記品種毎に、製品の単位量あたりの売値を登録する原料・売値情報記憶ステップ（Ｓ１）、前記生産計画作成装置（１）を構成する発生コスト情報記憶部（２１）により、前記工程設計毎に、各工程で製品を単位量処理するのに発生するコストを変動費として登録する発生コスト情報記憶ステップ（Ｓ１）、前記生産計画作成装置（１）を構成する設備負荷原単位計算部（１０）により、前記処理能力と前記工程歩留をもとに、製品を単位量生産する場合の前記工程設計毎の各設備の処理時間を設備負荷原単位として計算する設備負荷原単位計算ステップ（Ｓ２）、前記生産計画作成装置（１）を構成する発生コスト原単位計算部（２０）により、前記変動費をもとに、製品を単位量生産する場合に要する前記工程設計毎のコストを発生コスト原単位として計算する発生コスト原単位計算ステップ（Ｓ３）、前記生産計画作成装置（１）を構成する製造ルート生成部（１２）により、前記生産計画作成装置（１）を構成する代替設備ルール記憶部（１３）に予め設定した所定の品種の製造に使用される特定の設備の代わりに使用できる代替設備と、当該代替設備の処理能力に関する負荷係数と変動費に関する変動係数と工程歩留と原料費に関する代替設備ルールをもとに、前記所定の品種の前記工程設計を参照して、前記特定の設備の替わりに前記代替設備を割り当てることにより作成した前記所定の品種の新規の工程設計と共に、前記所定の品種の前記工程設計の各工程の前記処理能力を参照して、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程については前記負荷係数に基づいて算出した処理能力と前記代替設備ルールに基づく工程歩留を、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程以外の工程については前記所定の品種の前記工程設計の同じ工程に同じ処理能力と工程歩留を、前記製造ルート情報として前記生産計画作成装置（１）を構成する製造ルート情報記憶部（１１）に登録し、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程については前記代替設備ルールに基づく原料費を、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程以外の工程については前記所定の品種の前記工程設計の同じ工程に同じ原料費を、前記製造ルート情報として前記生産計画作成装置（１）を構成する原料・売値情報記憶部（３）に登録し、前記所定の品種の前記工程設計の各工程の前記コストを参照して、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程については前記変動係数に基づいて算出したコストを、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程以外の工程については前記所定の品種の前記工程設計の同じ工程に同じコストを、前記変動費として前記生産計画作成装置（１）を構成する発生コスト情報記憶部（２１）に登録する製造ルート生成ステップ（Ｓ１〜Ｓ３）、前記生産計画作成装置（１）を構成する評価指標設定部（５）により、前記工程設計毎の生産量を決定変数とし、前記各品種の生産量を最適化するための基準となる評価指標を、前記工程設計毎に、（売値−原料費−発生コスト原単位）と生産量を乗じた総和である総利益、または、前記工程設計毎の生産量を合計した全品種の生産量の総和である総生産と設定する評価指標設定ステップ（Ｓ１）、前記生産計画作成装置（１）を構成する最適品種構成計算部（３０）により、線形計画法を用いて、前記工程設計毎の前記設備負荷原単位と生産量とを乗じて前記設備毎に合計した前記設備毎の総負荷が、前記設備毎の前記設備能力を超えないとする設備能力に関する制約を考慮しつつ、前記評価指標が最大となる最適化問題を解くことにより、前記工程設計毎の生産量を算出する最適品種構成計算ステップ（Ｓ４）、前記生産計画作成装置（１）を構成する結果出力部（４０）により、前記各設備の前記設備能力に対する前記工程設計毎の前記設備負荷原単位と前記生産量とを乗じて前記各設備毎に合計した総負荷の割合である前記各設備の負荷状況を出力する結果出力ステップ（Ｓ５）、を備え、前記記憶装置にインストールして、前記ＣＰＵにより読み出して実行されることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る生産計画作成装置（１）は、ＣＰＵと記憶装置とを備えるコンピュータ上に実装され、複数の工程で生産する複数の品種の製品の生産量を最適化する生産計画作成装置であって、前記品種毎に、製品を製造するための複数の工程について処理可能な設備を割り当てた複数の製造ルートを工程設計として登録すると共に、前記工程設計毎に、各工程の単位処理時間あたりに処理できる量である処理能力と、前記工程設計毎に各工程について処理可能な前記設備の出側と入側の量の比である工程歩留とを、製造ルート情報として登録する製造ルート情報記憶部（１１）と、前記設備毎に、前記設備を最大限稼動させた場合に、正味の処理に費やすことができる時間の割合であって、前記設備の稼動実績から統計的に設定された実働率に基づいて算出される前記設備の実働時間である設備能力を登録する設備情報記憶部（４）と、前記工程設計毎または前記品種毎に、製品の単位量あたりの原料費と、前記品種毎に、製品の単位量あたりの売値を登録する原料・売値情報記憶部（３）と、前記工程設計毎に、各工程で製品を単位量処理するのに発生するコストを変動費として登録する発生コスト情報記憶部（２１）と、前記処理能力と前記工程歩留をもとに、製品を単位量生産する場合の前記工程設計毎の各設備の処理時間を設備負荷原単位として計算する設備負荷原単位計算部（１０）と、前記変動費をもとに、製品を単位量生産する場合に要する前記工程設計毎のコストを発生コスト原単位として計算する発生コスト原単位計算部（２０）と、代替設備ルール記憶部（１３）に予め設定した所定の品種の製造に使用される特定の設備の代わりに使用できる代替設備と、当該代替設備の処理能力に関する負荷係数と変動費に関する変動係数と工程歩留と原料費に関する代替設備ルールをもとに、前記所定の品種の前記工程設計を参照して、前記特定の設備の替わりに前記代替設備を割り当てることにより作成した前記所定の品種の新規の工程設計と共に、前記所定の品種の前記工程設計の各工程の前記処理能力を参照して、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程については前記負荷係数に基づいて算出した処理能力と前記代替設備ルールに基づく工程歩留を、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程以外の工程については前記品種の前記工程設計の同じ工程に同じ処理能力と工程歩留を、前記製造ルート情報として製造ルート情報記憶部（１１）に登録し、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程については前記代替設備ルールに基づく原料費を、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程以外の工程については前記所定の品種の前記工程設計の同じ工程に同じ原料費を、前記製造ルート情報として原料・売値情報記憶部（３）に登録し、前記所定の品種の前記工程設計の各工程の前記コストを参照して、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程については前記変動係数に基づいて算出したコストを、前記新規の工程設計の前記代替設備で処理される工程以外の工程については前記所定の品種の前記工程設計の同じ工程に同じコストを、前記変動費として発生コスト情報記憶部（２１）に登録する製造ルート生成部（１２）と、前記工程設計毎の生産量を決定変数とし、前記各品種の生産量を最適化するための基準となる評価指標を、前記工程設計毎に、（売値−原料費−発生コスト原単位）と生産量を乗じた総和である総利益、または、前記工程設計毎の生産量を合計した全品種の生産量の総和である総生産と設定する評価指標設定部（５）と、線形計画法を用いて、前記工程設計毎の前記設備負荷原単位と生産量とを乗じて前記設備毎に合計した前記設備毎の総負荷が、前記設備毎の前記設備能力を超えないとする設備能力に関する制約を考慮しつつ、前記評価指標が最大となる最適化問題を解くことにより、前記工程設計毎の生産量を算出する最適品種構成計算部（３０）と、前記各設備の前記設備能力に対する前記工程設計毎の前記設備負荷原単位と前記生産量とを乗じて前記各設備毎に合計した総負荷の割合である前記各設備の負荷状況を出力する結果出力部（４０）と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
これによると、製品を製造するための複数の工程について処理可能な設備を割り当てて製造ルートとして登録した工程設計毎の生産量は、処理能力から算出される各設備の総負荷が設備能力を超えない範囲（各設備の設備能力の範囲内）において、予め設定した評価指標が最大となるように決定される。従って、一つの品種の製品を生産する工程が複数存在する場合や、代替設備が存在する場合等、複数の工程設計が考えられる場合においても、予め設定した評価指標が最大となるような各工程設計の生産量が決定される。
ここで、代替設備に関するルール（代替設備のルール）をもとに、予め工程設計として記憶されている１つの製造ルートについて、代替設備を割り当てた１つ以上の製造ルートが新たな工程設計として作成される。従って、新しく作成した工程設計も含めた工程設計毎の生産量を最適化することにより、代替設備への振り分けを含めた品種構成の最適化が可能になる。即ち、所定の品種について元の設備の替わりに代替設備が有る場合に、代替設備に振り替えた場合の工程設計を含めたそれぞれの工程設計毎の最適な生産量を得ることができ、設備振り替えの最適な比率を得ることができる。
そして、結果出力部において出力される最適化された品種構成に対する設備の負荷状況の結果に基づいて、指定した設備の設備能力の範囲内で、品種構成が決定されていることがわかり、この結果からボトルネックとなる設備を具体的に判断することができ、操業改善や設備の設備能力向上の検討に活用することができる。
さらに、工程設計毎の生産量と、その工程設計での生産に必要な各設備の負荷が線形式で扱える場合は、評価指標の計算に線形計画法を適用することができる。従って、品種や設備の数が多い場合であっても、工程設計毎の生産量を高速に最適化することができる。
ここで、各設備の「設備能力」とは、各設備の稼働能力のことであり、例えば、設備を最大限稼動させた場合に正味の処理に費やすことができる時間（実働率等）のことを意味する。また、各工程で処理することができる「処理能力」とは、各工程における製品または中間製品を処理する能力のことであり、例えば、各工程での所定時間あたりに処理できる製品または中間製品の重量のことを意味する。そして、処理能力により求めた「設備毎の総負荷」とは、各設備において実際の処理にかかる負荷の合計のことであり、例えば、各設備において製品を単位量生産するのに必要な処理時間の合計のことを意味し、処理能力をもとに計算される。
【００１３】
また、生産ライン内の全設備について、各工程における処理能力に関する情報
をもとに、工程設計ごとの設備負荷原単位（例えば、製品を１トン生産するのに必要な時間を意味する。）が計算される。これにより、Ｒｉｍを工程設計番号ｉの設備ｍに対する設備負荷原単位とすると、工程設計番号ｉでｘｉトン生産した場合の設備ｍに対する負荷を、Ｒｉｍ×ｘｉと表現することができる。そして、設備ｍの総負荷ｙｍを次式の線形式で表現できる。
【００１４】
【数１】
0004804717.tif 000002
【００１５】
従って、工程設計により使用設備の数や順番が異なる場合や、工程設計内で同一の設備が複数使用される場合でも、各工程における処理能力に基づいて、各設備の設備能力に対する制約を線形式で扱うことができ、最適品種構成の決定に線形計画法を適用することができる。
また、工程設計での工程毎の情報である変動費の情報が、工程設計ごとに単位生産量あたりの発生コスト原単位として集約される。従って、線形計画法における変数の数を減らすことができ、計算の高速化が可能になる。
【００１６】
また、評価指標である（売値−原料費−変動費）の総和が最大となるように各工程設計の生産量が決定されると、同じ品種を生産する場合でも製造ルートが複数あり、それぞれの変動費や原料費が異なる場合においても、全体の利益を最大化することができる。ここで、各工程で発生する「変動費」とは、例えば、各工程で処理するのに要するコストのことを意味する。
更に、評価指標である全品種の生産量の総和が最大となるように各工程設計の生産量が決定される。従って、シェアを優先する場合のように、総生産量を重視した品種構成を決定することが可能になる。
【００２７】
ここで、本発明に係る生産計画作成方法は、前記評価指標設定ステップ（Ｓ１）は、前記評価指標を、前記工程設計毎に、（売値−原料費−発生コスト原単位）と生産量を乗じた総和である総利益、または、前記工程設計毎の生産量を合計した全品種の生産量の総和である総生産に替えて、前記総利益と前記総生産のそれぞれに所定の重み付けをした和、または、前記工程設計毎の売値を前記品種毎に合計した前記各品種の売値の総和と設定することを特徴とする。
【００２８】
また、本発明に係るプログラムは、前記評価指標設定ステップ（Ｓ１）は、前記評価指標を、前記工程設計毎に、（売値−原料費−発生コスト原単位）と生産量を乗じた総和である総利益、または、前記工程設計毎の生産量を合計した全品種の生産量の総和である総生産に替えて、前記総利益と前記総生産のそれぞれに所定の重み付けをした和、または、前記工程設計毎の売値を前記品種毎に合計した前記各品種の売値の総和と設定することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明に係る生産計画作成装置は、前記評価指標設定部（５）は、前記評価指標を、前記工程設計毎に、（売値−原料費−発生コスト原単位）と生産量を乗じた総和である総利益、または、前記工程設計毎の生産量を合計した全品種の生産量の総和である総生産に替えて、前記総利益と前記総生産のそれぞれに所定の重み付けをした和、または、前記工程設計毎の売値を前記品種毎に合計した前記各品種の売値の総和と設定することを特徴とする。
【００３０】
これによると、評価指標である（売値−原料費−変動費）の総和と全品種の生産量の総和のそれぞれに所定の重み付けをした和（重み付きの和）が最大となるように各工程設計の生産量が決定されると、利益と生産量のバランスを重み付きのパラメータで調整することができ、利益を確保しながら生産量を大きくしたり小さくしたりする品種構成を決定することが可能になる。また、評価指標である全品種の売値の総和が最大となるように各工程設計の生産量が決定される。従って、利益よりも入金総額を重視した品種構成を決定することが可能になる。
【００３１】
ここで、本発明に係る生産計画作成方法は、前記生産計画作成装置（１）を構成する生産量情報記憶部（２）により、前記品種毎に、要求される生産量の範囲として、最小生産量と最大生産量とを登録する生産量情報記憶ステップ（Ｓ１）を更に備え、前記最適品種構成計算ステップ（Ｓ４）は、更に、前記工程設計毎の生産量を前記品種毎に合計した前記各品種の生産量の総和が、前記各品種における前記最小生産量と前記最大生産量の範囲内であるとする最小生産量に関する制約及び最大生産量に関する制約を考慮することが好ましい。
【００３２】
また、本発明に係るプログラムは、前記生産計画作成装置（１）を構成する生産量情報記憶部（２）により、前記品種毎に、要求される生産量の範囲として、最小生産量と最大生産量とを登録する生産量情報記憶ステップ（Ｓ１）を更に備え、前記最適品種構成計算ステップ（Ｓ４）は、更に、前記工程設計毎の生産量を前記品種毎に合計した前記各品種の生産量の総和が、前記各品種における前記最小生産量と前記最大生産量の範囲内であるとする最小生産量に関する制約及び最大生産量に関する制約を考慮することが好ましい。
【００３３】
ここで、本発明に係る生産計画作成装置は、前記品種毎に、要求される生産量の範囲として、最小生産量と最大生産量とを登録する生産量情報記憶部（２）を更に備え、前記最適品種構成計算部（２）は、更に、前記工程設計毎の生産量を前記品種毎に合計した前記各品種の生産量の総和が、前記各品種における前記最小生産量と前記最大生産量の範囲内であるとする最小生産量に関する制約及び最大生産量に関する制約を考慮することが好ましい。
【００３４】
これによると、各工程設計の生産量が前記最小生産量と前記最大生産量の範囲内で決定される。従って、下限量として最小生産量を設定することにより、戦略的に生産したい品種を生産した上で、他の品種構成を最適化することができる。また、上限量として最大生産量を設定することにより、販売または保管不可能な量を生産することなく、他の品種構成を最適化することができる。更に、最小生産量と最大生産量（上限量と下限量）を同じ値とすることにより、必ず一定量生産する必要がある品種を生産した上で、他の品種構成を最適化することができる。
【００４７】
尚、本発明に係るプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＦＤ（Floppy（登録商標） Disk）、ＭＯ（Magneto-Optic）などのリムーバブル型記録媒体やハードディスクなどの固定型記録媒体に記録して配布可能である他、有線又は無線の電気通信手段によってインターネットなどの通信ネットワークを介して配布可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、図面を参照しつつ、本発明である生産計画作成方法及び生産計画作成装置、並びにプログラムを実施するための最良の形態について、具体的な一例に即して説明する。
【００４９】
まず、本実施の形態で対象とする生産ラインの一例について、図２に基づいて説明する。図２は、生産ラインを示す図である。
図２に示すように、原料１００から製品１６０に至るまでの生産ラインは、溶解（溶解０１及び溶解０２）１１０、熱延１２０、冷延（冷延０１、冷延０２及び冷延０３）１３０、焼純（焼純０１及び焼純０２）１４０及びスリッタ（スリッタ０１、スリッタ０２及びスリッタ０３）１５０から構成されており、熱延１２０以外は能力の違う複数の設備で構成されている。ここでは、製品の種類（品種）により使用する設備とその順序が異なるものとし、図中の矢印は製造ルートを示している（個別のルートについては表３に基づいて後述する。）
【００５０】
また、各設備の設備能力として、表１に示す「実働率」が定義されている。ここで、実働率とは、設備を最大限稼動させた場合に、正味の処理に費やすことができる時間の割合で、設備の稼動実績から統計的に設定する。たとえば、実働率が８０％であると、１日の中で、１９．２時間を正味の処理に費やすことができ、残りの時間は作業準備やメンテナンス等に消費されることを意味する。
【００５１】
【表１】
0004804717.tif 000003
【００５２】
次に、本実施の形態で用いる品種テーブルを、表２に示す。
表２に示すように、「品種」はＡ〜Ｅまでの５種類存在し、それぞれの品種の「工程設計」として２〜３種類の製造ルートが存在する。例えば、品種Ｃでは、工程設計番号５〜７までの３種類の工程設計が存在する。
また、表２に示すように、各品種には、想定される期間内（本実施の形態では、１ヶ月を想定）に要求される生産量、即ち、期間内で生産するべき下限量（「最小生産量」）と、これ以上は生産しても販売できない、或いは、保管できないという上限量（「最大生産量」）と、が与えられている。従って、与えられたいずれかの工程設計を使って、この上限量と下限量（最小生産量と最大生産量）範囲内において、生産を行う必要がある。
更に、表２に示すように、１トンあたりの「原料費」と「売値」とが与えられている。なお、本実施の形態においては、原料費は工程設計ごとに異なる値を設定できるようにした。
【００５３】
【表２】
0004804717.tif 000004
【００５４】
次に、本実施の形態で用いる各工程設計の通過工程テーブルを、表３に示す。ここで、通過工程テーブルでは、「品種」毎の各「工程設計」における製造ルートを示しており、表３に示す「工程追番」の順番に工程を通過して、中間製品が製造され、最終的にそれぞれの品種の製品が製造される。それぞれの工程では、表３に示すように、処理可能な「設備」が割り付けられている。
表３に示すように、各工程での処理時間１時間あたりに処理できる製品または中間製品の重量が各工程における「負荷」（処理能力）として定義されている。例えば、工程設計番号１の品種Ａを、工程追番３の設備である冷延０１では１時間あたり３０．０トン処理することができる。
また、各工程で１トン処理するのに発生するコストが「変動費」として定義されている。例えば、工程設計番号１の品種Ａを１トン処理するのに、工程追番３の設備である冷延０１では変動費が３千円かかる。
更に、設備の出側と入側の重量比が「工程歩留」として定義されている。例えば、工程追番３の設備である冷延０１では、工程設計番号１の品種Ａを９８トン完成させるには、１００トンの入力が必要である。なお、２トンは先後端の不良部分として廃棄する。
【００５５】
【表３】
0004804717.tif 000005
【００５６】
次に、本実施の形態に係る生産計画作成装置について、図１に基づいて説明する。図１は、本実施の形態に係る生産計画作成装置のブロック図である。
図１に示すように、生産計画作成装置１は、生産量情報記憶部２と、原料・売値情報記憶部３と、設備情報記憶部４と、評価指標設定部５と、設備負荷原単位計算部１０と、製造ルート記憶部１１と、発生コスト原単位計算部２０と、発生コスト情報記憶部２１と、最適品種構成計算部３０と、結果出力部４０と、から構成され、コンピュータ上に実装される。
【００５７】
生産量情報記憶部２は、品種毎に使用可能な工程設計番号と最小生産量及び最大生産量に関する情報を記憶するためのものである。本実施の形態においては、上述した表２の品種テーブルの「工程設計番号」と「最小生産量」及び「最大生産量」の列に相当する。
【００５８】
原料・売値情報記憶部３は、品種毎の原料費と売値に関する情報を記憶するためのものである。本実施の形態においては、上述した表２の品種テーブルの「原料費」と「売値」の列に相当する。なお、本実施の形態においては、原料費を工程設計ごとに設定するようにしており、品種Ｄと品種Ｅにおいて、工程設計により原料費が異なる。
【００５９】
設備情報記憶部４は、各設備の設備能力に関する情報を記憶するためのものである。本実施の形態においては、上述した表１の品種テーブルの「実働率」の列に相当する。
【００６０】
評価指標設定部５は、各品種の生産量を最適化するための基準となる評価指標を設定するためのものである。本実施の形態においては、（売値−原料費−変動費）の総和である総利益と、全品種の生産量の総和である総生産のいずれかを評価指標とする。
【００６１】
製造ルート記憶部１１は、工程設計毎の使用設備と使用順序、及び工程設計毎の各工程の処理能力を記憶するためのものである。
本実施の形態においては、上述した表３の通過工程テーブルの「工程追番」が「使用順序」、「設備」が「使用設備」、及び「負荷」が「処理能力」に相当する。
【００６２】
設備負荷原単位計算部１０は、製造ルート記憶部１１に記憶された各工程の処理能力をもとに、工程設計毎の各設備に対する設備負荷原単位（製品を１トン作るのに要する工程設計毎の各設備における処理時間を意味する。）を計算するためのものである。本実施の形態における工程設計毎の各設備に対する設備負荷原単位の計算方法について、表４〜表６を用いて、以下で説明する。
【００６３】
本実施の形態においては、まず、工程設計番号毎に、工程追番が大きい工程（最終工程）から順に、「工程歩留」をもとに製品を１トン生産する場合の各工程での設備出側の重量（「基準重量」と定義する。）を計算する。そして、第一工程では、必要となる原料の重量（「必要原料」と定義する。）を算出する。計算結果を次の表４に示す。
表４に示すように、例えば、工程設計番号１の工程追番５の設備である冷延０２では、基準重量は、工程追番６の設備であるスリッタ０３での工程歩留を用いて、１[トン]／０．９＝１．１１１[トン]となる。また、工程追番４の設備であるスリッタ０１では、基準重量は、工程追番５の設備である冷延０２の工程歩留と負荷とを使って、１．１１１[トン]／０．９８＝１．１３４[トン]となる。同様に、工程追番１の工程（第一工程）まで基準重量を計算する。そして、工程追番１の工程（第一工程）の基準重量と工程歩留を使って、製品を１トン生産する場合の必要原料を計算する。例えば、工程設計番号１では、必要原料は、１．４２９[トン]／０．９９＝１．４４３[トン]となる。
【００６４】
【表４】
0004804717.tif 000006
【００６５】
次に、各工程での「基準重量」と「負荷」をもとに、製品を１トン生産する場合の各工程での処理時間（「基準時間」と定義する。）を計算する。計算結果を次の表５に示す。
表５に示すように、例えば、工程設計番号１の工程追番３の設備である冷延０１では、基準時間は、１．２８８[トン]／３０．０[トン／ｈｒ]＝０．０４３[ｈｒ]となる。
【００６６】
【表５】
0004804717.tif 000007
【００６７】
次に、工程設計番号毎に、計算した基準時間を設備単位に集約し、工程設計毎の各設備の「設備負荷原単位」を計算する。計算結果を次の表６に示す。
表６に示すように、例えば、工程設計番号３では、工程追番３と４において、冷延０１の設備を２回通過するので、冷延０１での設備負荷原単位は、０．０５７＋０．０３７＝０．０９４[ｈｒ]となる。尚、表６において、設備負荷原単位がブランク（空白）の部分は、その設備に対する設備負荷原単位が０であることを意味している。
【００６８】
【表６】
0004804717.tif 000008
【００６９】
発生コスト情報記憶部２１は、各工程で１トン処理するのに発生するコスト、即ち、変動費を記憶するためのものである。本実施の形態においては、上述した表３の通過工程テーブルの「変動費」の列に相当する。
【００７０】
発生コスト原単位計算部２０は、発生コスト情報記憶部２１に記憶された変動費をもとに、工程設計毎の発生コスト原単位（製品を１トン作るのに発生する工程設計毎のコストを意味する。）を計算するためのものである。本実施の形態における工程設計毎の発生コスト原単位の計算方法について、表７及び表８を用いて、以下で説明する。
【００７１】
本実施の形態では、まず、発生コスト情報記憶部２１で記憶された「変動費」と、設備負荷原単位計算部１０で計算した「基準重量」をもとに、製品を１トン生産する場合の各工程で発生するコスト（「基準コスト」と定義する。）を計算する。ここでは、基準重量として各設備の入側の重量を用いる。計算結果を表７に示す。
表７に示すように、例えば、工程設計番号２において、工程追番２の設備である熱延では、熱延の変動費と熱延の基準重量（工程追番２の設備である熱延の入側重量、即ち、工程追番１の設備である溶解０２の出側重量）をもとに、基準コストは、３．５[千円／トン]×１．４００[トン]＝４．９０１[千円]となる。
【００７２】
【表７】
0004804717.tif 000009
【００７３】
次に、計算した各工程の基準コストを、工程設計番号毎に集計し、工程設計毎の発生コスト原単位を計算する。計算結果を表８に示す。
【００７４】
【表８】
0004804717.tif 000010
【００７５】
最適品種構成計算部３０は、発生コスト原単位計算部２０で計算した工程設計毎の発生コスト原単位と、設備負荷原単位計算部１０で計算した工程設計毎の各設備に対する設備負荷原単位と、生産量情報記憶部２で記憶した生産量情報と、原料・売値情報記憶部３で記憶した原料・売値情報と、設備情報記憶部４で記憶した設備情報と、評価指標設定部５で設定した評価指標とを参照して、設備能力に関する制約、生産量の範囲（最小生産量及び最大生産量）に関する制約を考慮しつつ、評価式が最大化するような工程設計毎の生産量を決定する。
【００７６】
本実施の形態においては、線形計画法を用いて以下の数２に示す式の最適化問題を解くことにより、工程設計毎の生産量を決定する。尚、本実施の形態においては、上述のとおり、期間として１ヶ月（３０日×２４時間＝７２０時間）を想定している。
【００７７】
【数２】
0004804717.tif 000011
【００７８】
上述の数２に示す式は、評価指標が利益の場合の評価式であるが、評価指標が生産量の場合は、評価式として、以下の数３に示す式を用いればよい。
【００７９】
【数３】
0004804717.tif 000012
【００８０】
結果出力部４０は、図示しない出力用インタフェースを介して、最適品種構成計算部３０での計算結果を表示するための出力装置（ディスプレイ、ハードディスク、またはプリンタ等）である。計算結果として、最適化された品種構成や、最適化された品種構成に対する利益や、設備の負荷状況等を出力する。
尚、出力用インタフェースは、最適品種構成計算部３０での計算結果を、結果出力部４０（ディスプレイ、ハードディスク、またはプリンタ等）に出力するためのデータ変換や通信を行うプログラム又はハードウェアである。
【００８１】
本実施の形態において、結果出力部４０において出力される最適化された品種構成を以下の表９に示す。最適化は、評価指標が利益最大と生産量最大の２種類を実施した。
【００８２】
【表９】
0004804717.tif 000013
【００８３】
表９から、下記のことがわかる。
・各品種の生産量が、表２に示される最小生産量と最大生産量の範囲内となっている。
・品種毎に用いる工程設計の割合（生産量比）が得られる。
・評価指標により、品種構成、使用する工程設計の割合が異なる。
【００８４】
次に、結果出力部４０において出力される最適化された品種構成に対する利益と生産量とを、以下の表１０に示す。表１０では、評価指標が利益最大の場合と生産量最大の場合の双方の結果について示している。
ここで、利益は（売値−原料費−変動費）の総和を計算したものであり、総生産量は全品種の生産量の総和を計算したものである。
【００８５】
【表１０】
0004804717.tif 000014
【００８６】
表１０から、利益を最大化した場合は、生産量を最大化した場合より、約５．１％の利益が増え、生産量を最大化した場合は、利益を最大化した場合より約４．７％生産量が増えることがわかる。
【００８７】
更に、結果出力部４０において出力される最適化された品種構成に対する設備の負荷状況を、以下の表１１に示す。表１１では、評価指標が利益最大の場合と生産量最大の場合の双方の結果について示している。
ここで、設備の負荷状況とは、各設備の設備能力（本実施の形態においては、７２０時間×設備毎の実働率）に対する総負荷（本実施の形態においては、工程設計毎の設備負荷原単位×生産量を設備毎に合計したもの）の割合を意味している。また、１００％とは、各設備の設備能力と総負荷とが同じであることを示している。
【００８８】
【表１１】
0004804717.tif 000015
【００８９】
表１１の結果から、指定した設備の設備能力の範囲内で、品種構成が決定されていることがわかる。また、この結果からネックとなる設備を具体的に判断することができ、操業改善や設備の設備能力向上の検討に活用することができる。
【００９０】
次に、本実施の形態に係る生産計画作成装置により実行される生産計画作成方法の処理の手順について、図３に基づいて、説明する。図３は、本実施の形態に係る生産計画作成方法の処理の手順について説明したフローチャートである。
尚、以下で説明する本実施の形態に係る生産計画作成方法の処理は、コンピュータにおいても同様に、プログラムとしてＣＰＵにより読み出して実行することができる。また、このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭやＦＤ、ＭＯなどのリムーバブルな記憶媒体に記録しておくことにより、様々なコンピュータの記憶装置にインストールすることが可能である。
【００９１】
図３に示すように、まず、事前に工程設計毎の発生コスト情報、製造ルート情報、生産量情報、原料・売値情報、設備情報、及び、評価指標に関するデータを入力し、それぞれ、磁気記憶装置等の発生コスト情報記憶部２１、製造ルート情報記憶部１１、生産量情報記憶部２、原料・売値情報記憶部３、設備情報記憶部４、及び、評価指標記憶部５に登録しておく（ステップＳ１：発生コスト情報記憶ステップ、製造ルート情報記憶ステップ、生産量情報記憶ステップ、原料・売値情報記憶ステップ、設備情報記憶ステップ、及び、評価指標記憶ステップ）。
尚、本ステップの詳細については、上述した生産計画作成装置１の発生コスト情報記憶部２１、製造ルート情報記憶部１１、生産量情報記憶部２、原料・売値情報記憶部３、設備情報記憶部４、及び、評価指標記憶部５の記載と同様であり、その説明を省略する。
【００９２】
次に、製造ルート情報記憶部１１に記憶された製造ルート情報をもとに、設備負荷原単位計算部１０において、工程設計毎の各設備に対する設備負荷原単位を計算する（ステップＳ２：設備負荷原単位計算ステップ）。
尚、本ステップの詳細については、上述した生産計画作成装置１の設備負荷原単位計算部１０の記載と同様であり、その説明を省略する。
【００９３】
また、発生コスト情報記憶部２１に記憶された発生変動費をもとに、発生コスト原単位計算部２０において、工程設計毎の発生コスト原単位を計算する（ステップＳ３：発生コスト原単位計算ステップ）。
尚、本ステップの詳細については、上述した生産計画作成装置１の発生コスト原単位計算部２０の記載と同様であり、その説明を省略する。
【００９４】
そして、最適品種構成計算部３０において、発生コスト原単位計算部２０で計算した発生コスト原単位と、設備負荷原単位計算部１０において計算した設備負荷原単位と、事前に生産量情報記憶部２、原料・売値情報記憶部３、設備情報記憶部４、及び、評価指標記憶部５にそれぞれ登録した生産量情報、原料・売値情報、設備情報、及び、評価指標を参照し、線形計画法を用いて最適化問題を解くことにより、工程設計毎の生産量を決定する（ステップＳ４：最適品種構成計算ステップ）。
尚、本ステップの詳細については、上述した生産計画作成装置１の最適品種構成計算部３０の記載と同様であり、その説明を省略する。
【００９５】
最後に、最適品種構成計算部３０での計算結果を、結果出力部４０、即ち、出力装置（ディスプレイ、ハードディスク、またはプリンタ等）に表示する（ステップＳ５）。
尚、本ステップの詳細については、上述した生産計画作成装置１の結果出力部４０の記載と同様であり、その説明を省略する。
【００９６】
このように、本実施形態の生産計画作成方法及び生産計画作成装置、並びにプログラムによれば、最適品種構成計算部３０で、製品を製造するための複数の工程について処理可能な設備を割り当てて製造ルートとして製造ルート記憶部１１に登録した工程設計毎の生産量は、製造ルート記憶部１１に記憶された処理能力に基づいて算出した各設備の総負荷が設備情報記憶部４に予め記憶した各設備の設備能力を超えない範囲（各設備の設備能力の範囲内）において、評価指標記憶部５に予め設定した評価指標が最大となるように決定される。
従って、一つの品種の製品を生産する工程が複数存在する場合や、代替設備が存在する場合等、複数の工程設計が考えられる場合においても、予め設定した評価指標が最大となるような各工程設計の生産量が決定される。
【００９７】
また、各工程設計の生産量が、生産量情報記憶部２に予め記憶した最小生産量と最大生産量の範囲で決定される。
従って、下限量として最小生産量を設定することにより、戦略的に生産したい品種を生産した上で、他の品種構成を最適化することができる。また、上限量として最大生産量を設定することにより、販売または保管不可能な量を生産することなく、他の品種構成を最適化することができる。更に、最小生産量と最大生産量（上限量と下限量）を同じ値とすることにより、必ず一定量生産する必要がある品種を生産した上で、他の品種構成を最適化することができる。
【００９８】
また、評価指標記憶部５で記憶した評価指標である（売値−原料費−変動費）の総和が最大となるように各工程設計の生産量が決定される。
従って、同じ品種を生産する場合でも製造ルートが複数あり、それぞれの変動費や原料費が異なる場合においても、全体の利益を最大化することができる。
【００９９】
また、評価指標記憶部５で記憶した評価指標である全品種の生産量の総和が最大となるように各工程設計の生産量が決定される。
従って、シェアを優先する場合のように、総生産量を重視した品種構成を決定することが可能になる。
【０１００】
また、最適品種構成計算部３０では、評価指標の計算に線形計画法を適用している。
従って、品種や設備の数が多い場合であっても、工程設計毎の生産量を高速に最適化することができる。
【０１０１】
なお、設備負荷原単位計算部１０で、生産ライン内の全設備について、製造ルート情報記憶部１１に予め記憶された各工程における処理能力に関する情報をもとに工程設計ごとの設備負荷原単位（例えば、製品を１トン生産するのに必要な時間）が計算される。これにより、設備の総負荷を線形式で表現できる。
従って、工程設計により使用設備の数や順番が異なる場合や、工程設計内で同一の設備が複数使用される場合でも、各工程における処理能力に基づいて、各設備の設備能力に対する制約を線形式で扱うことができ、最適品種構成計算部３０での最適品種構成の決定に線形計画法を適用することができる。
【０１０２】
また、発生コスト原単位計算部２０では、発生コスト情報記憶部２１で予め記憶された工程設計での工程毎の情報である変動費の情報をもとに、工程設計ごとに単位生産量あたりの発生コスト原単位として集約される。
従って、最適品種構成計算部３０での線形計画法による評価指標の計算において、変数の数を減らすことができ、計算の高速化が可能になる。
【０１０３】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。
【０１０４】
上述の実施の形態では、品種毎に利用可能な製造ルートが工程設計として事前に設定されている場合について説明しているが、それに限らない。代替設備に関するルールが存在する場合についての生産計画作成装置１の変形例を、図４に示す。
図４に示すように、変形例に係る生産計画作成装置１では、代替設備ルール記憶部１３に事前に登録・記憶された代替設備ルールをもとに、製造ルート生成部１２が代替設備での製造ルートを新規の工程設計として作成し、製造ルート情報記憶部１１に記憶するようになっている（変形例に係る生産計画作成方法及びプログラムでは、製造ルート生成ステップＳ１〜Ｓ３）。
【０１０５】
変形例に係る生産計画作成装置１の代替設備ルール記憶部１３に入力する代替設備ルールの一例を、表１２に示す。
表１２に示すように、品種Ｆのスリッタ０１（表１２に示す「元の設備」）の代わりにスリッタ０２（表１２に示す「代替設備」）を使用できることが示されている。また、その際は、負荷［トン／ｈｒ］が０．８倍（表１２に示す「負荷係数」）、変動費（千円／トン）が１．２倍（表１２に示す「変動係数」）、工程歩留は８８％（表１２に示す「工程歩留」）になることがあわせて指定されている。尚、原料単価が変わる場合には、原料単価を指定しても良い。
【０１０６】
【表１２】
0004804717.tif 000016
【０１０７】
ここで、製造ルート情報記憶部１１に事前に登録されている品種Ｆの工程設計（工程設計番号１２及び１３）は、表１３のとおりである。
【０１０８】
【表１３】
0004804717.tif 000017
【０１０９】
次に、事前に登録されている品種Ｆの工程設計（工程設計番号１２及び１３）を参照しつつ、代替設備ルール記憶部１３に記憶された代替設備ルール（表１２）に基づいて、元の設備の替わりに代替設備を割り当てることにより作成した品種Ｆの新規の工程設計（工程設計番号１４及び１５）を表１４に示す。
表１４に示すように、上述の代替設備ルール（表１２）に従って、工程設計番号１２から工程設計番号１４が、工程設計番号１２から工程設計番号１５が作成されている。
【０１１０】
【表１４】
0004804717.tif 000018
【０１１１】
作成された品種Ｆについての工程設計（工程設計番号１４及び１５）は、事前に登録されている品種Ｆの工程設計（工程設計番号１２及び１３）とともに、製造ルート情報記憶部１１に記憶され、最適品種構成計算部３０において、品種Ｆについての工程設計（工程設計番号１２〜１５）を含めた工程設計毎の生産量が最適化される。そして、品種Ｆの生産量工程設計番号１２から１５のそれぞれについて、最適な生産量を得ることができる。即ち、スリッタ０１からスリッタ０２への設備振り替えの最適な比率を得ることができる。
【０１１２】
以上のように、代替設備ルール記憶部１３に記憶した代替設備ルールに基づいて、製造ルート生成部１２で新たに作成した工程設計を、製造ルート情報記憶部１１に記憶することにより、代替設備への設備振り替えの最適な比率を得ることができる。
【０１１３】
また、上述の実施の形態においては、評価指標を利益最大化および生産量最大化としているが、それに限らない。
例えば、利益と生産量の重み和としてもよい。この場合は、下記のような場合に適用することができる。
・生産量を確保しながら利益を極力大きくする場合。
・生産量をなるべく小さくして利益を極量大きくする場合（評価指標について、生産量に負の重みを掛ける）。
・利益が同じであれば、生産量が大きい製品構成が望ましい場合。
【０１１４】
また、例えば、評価指標を品種毎の売値の合計とし、総売上を最大化しても良い。
この場合は、利益よりも入金総額を重視した品種構成を決定したい場合に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本実施の形態に係る生産計画作成装置のブロック図である。
【図２】本実施形態の対象とする生産ラインの一例を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る生産計画作成方法の処理の手順について説明したフローチャートである。
【図４】本実施の形態の変形例に係る生産計画作成装置のブロック図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１    生産計画作成装置
２    生産量情報記憶部
３    原料・売値情報記憶部
４    設備情報記憶部
５    評価指標設定部
１０  設備負荷原単位計算部
１１  製造ルート記憶部
１２  製造ルート生成部
１３  代替設備ルール記憶部
２０  発生コスト原単位計算部
２１  発生コスト情報記憶部
３０  最適品種構成計算部
【図１】
0004804717.tif 000019
【図２】
0004804717.tif 000020
【図３】
0004804717.tif 000021
【図４】
0004804717.tif 000022