(57)【要約】      （修正有）【課題】段取作業の最適化を図り、段取時間の短縮を図ることが可能な段取作業最適化システムを提供する。【解決手段】データ入力手段８から作業者ＩＤ、前品目、次品目を入力すると、入力された項目に基づいて、要素作業抽出手段９が、必要とする要素作業を抽出する。次に、要素作業割当手段１０が、標準作業時間ＤＢ２および作業者別スキルレベルＤＢ３を参照して、入力された作業者に、抽出した要素作業を割り当てる。続いて、作業手順制約条件ＤＢ４を参照して、要素作業割当手段１０により割り当てられた要素作業の順番を調整する。次に、作業エリア重複回避手段１２が、作業者の作業エリアが重複しないように、作業順序調整手段１１による要素作業の割当を調整する。次に、作業割当決定手段１３が、割当による総作業時間が、段取作業実績ＤＢ１３に記録された過去の実績総作業時間と比べて所定の条件を満たす場合に、作業割当を決定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前品目から次品目へ品目が切り替わる際に必要とする要素作業を記録した品目間段取作業データベースと、
各要素作業の標準作業時間を記録した標準作業時間データベースと、
各作業者の各要素作業に対するスキルレベルを記録した作業者別スキルレベルデータベースと、
要素作業間の順序に関する制約を記録した作業手順制約条件データベースと、
各要素作業を行う際の作業者の作業場所を記録した作業エリアデータベースと、
過去に行われた段取作業の実績を記録した段取作業実績データベースと、
作業者情報、前品目、次品目を入力するデータ入力手段と、
前記データ入力手段により入力された前品目、次品目に基づいて、前記品目間段取作業データベースから必要とする要素作業を抽出する要素作業抽出手段と、
前記スキルレベルデータベースに記録された情報、および前記標準作業時間データベースに記録された情報を利用して、前記データ入力手段により入力された作業者に、前記抽出した要素作業を割り当てる要素作業割当手段と、
前記作業手順制約条件データベースに記録された情報を利用して、前記要素作業割当手段により割り当てられた要素作業の順番を調整する作業順序調整手段と、
前記作業エリアデータベースに記録された情報を利用して、複数の作業者の作業エリアが重複しないように、前記作業順序調整手段による調整後の要素作業の割当を調整する作業エリア重複回避手段と、
前記作業エリア重複回避手段による処理後の割当による所要時間が、前記段取作業実績データベースに記録された過去の実績所要時間と比べて所定の条件を満たす場合に、作業割当を決定する作業割当決定手段と、
を有することを特徴とする段取作業最適化システム。
【請求項２】
さらに、各作業エリア間の距離を記録した作業エリア間距離データベースを有し、
前記作業割当決定手段が、前記作業エリア間距離データベースを参照して、割り当てられた作業割当における総移動距離を算出し、前記段取作業実績データベースに記録された過去の総移動距離に比べて所定の条件を満たす場合に、作業割当を決定するものであることを特徴とする請求項１に記載の段取作業最適化システム。
【請求項３】
コンピュータを、作業者情報、前品目、次品目を入力するデータ入力手段、前記データ入力手段により入力された前品目、次品目に基づいて、前記品目間段取作業データベースから必要とする要素作業を抽出する要素作業抽出手段、前記スキルレベルデータベースに記録された情報、および前記標準作業時間データベースに記録された情報を利用して、前記データ入力手段により入力された作業者に、前記抽出した要素作業を割り当てる要素作業割当手段、前記作業手順制約条件データベースに記録された情報を利用して、前記要素作業割当手段により割り当てられた要素作業の順番を調整する作業順序調整手段、前記作業エリアデータベースに記録された情報を利用して、複数の作業者の作業エリアが重複しないように、前記作業順序調整手段による調整後の要素作業の割当を調整する作業エリア重複回避手段、前記作業エリア重複回避手段による処理後の割当による所要時間が、前記段取作業実績データベースに記録された過去の実績所要時間と比べて所定の条件を満たす場合に、作業割当を決定する作業割当決定手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数の作業者による段取作業を効率良く行うための作業手順の作成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生産設備の品目切替時に行う段取作業において、複数の作業者で段取作業を行う場合、段取開始前に作業者間で、どの作業を分担するのかを責任者が指示または話し合いにより決めていた。類似の考え方で、生産設備を効率良く利用するために、どの機械にどの品目をどのような順序で割り当てるかについては、従来より自動化が行われている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３０３１９４３号公報
【特許文献２】
特許第３０７５３５７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
多品種小ロット生産が主流となった現在では、進行品目の前後の組み合わせによって、段取作業で行う作業内容が異なっており、段取パターンが多数存在している。この段取作業を複数の作業者で行う場合に、各作業者の作業分担を作業者の熟練度（スキルレベル）とラフな作業時間に応じて決めているため、段取の進行時間帯により作業者間の作業負荷に偏りができて手待ちが発生してしまい、作業者が自分の与えられた作業しか行わない場合、効率的に段取作業が行われず、結果として段取時間が長くなってしまう。また、その場の作業者の判断で手の空いている作業者が別の作業者を手伝うことで対応した場合、その場限りの対応になりがちで、全体の段取作業のバランスが崩れて、結果的に他の作業者の手持ちが発生し、この応援作業を繰り返すことによって、作業の役割分担が崩れ、ムダな動きや移動が多くなることで段取時間が長くなってしまっていた。また、同じ位置で行う作業が複数ある場合、効率良く段取作業の手順を決めておかないと、一人の作業者が作業を行っている間、他の作業者が、その場所が空くのを待っていなければならなくなるという問題もある。
【０００５】
上記のような点に鑑み、本発明は、段取作業の最適化を図る事により、段取時間の短縮を図ることが可能な段取作業最適化システムを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、段取作業最適化システムを、品目が切り替わる際に必要とする段取作業を記録した品目間段取作業データベースと、作業者情報、前品目、次品目を入力するデータ入力手段と、前記データ入力手段により入力された前品目、次品目に基づいて、前記品目間段取作業データベースから必要とする要素作業を抽出する要素作業抽出手段と、各作業者の各要素作業に対するスキルレベルを記録したスキルレベルデータベースと、各要素作業の標準作業時間を記録した標準作業時間データベースと、前記スキルレベルデータベースに記録された情報、および前記標準作業時間データベースに記録された情報を利用して、前記データ入力手段により入力された作業者に、前記抽出した要素作業を割り当てる要素作業割当手段と、要素作業間の順序に関する制約を記録した作業手順制約条件データベースと、前記作業手順制約条件データベースに記録された情報を利用して、前記要素作業割当手段により割り当てられた要素作業の順番を調整する作業順序調整手段と、各要素作業を行う際の作業者の作業場所を記録した作業エリアデータベースと、前記作業エリアデータベースに記録された情報を利用して、複数の作業者の作業エリアが重複しないように、前記作業順序調整手段による調整後の要素作業の割当を調整する作業エリア重複回避手段と、過去に行われた段取作業の実績を記録した段取作業実績データベースと、前記作業エリア重複回避手段による処理後の割当による所要時間が、前記段取作業実績データベースに記録された過去の実績所要時間より短い場合に、作業割当を決定する作業割当決定手段を有する構成としたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、入力データに基づいて、必要となる要素作業を各作業者に割り当てた後、制約条件に従って作業順序を調整し、作業エリアの重複を回避した後、過去の実績と比較して所定の時間内に納まる場合に、作業割当を決定し、段取作業チャートを出力するようにしたので、段取作業の最適化を図る事ができ、段取時間の短縮化が可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（システムの構成）
図１は、本発明に係る段取作業最適化システムの一実施形態を示す構成図である。図１において、１は品目間段取作業ＤＢ、２は標準作業時間ＤＢ、３は作業者別スキルレベルＤＢ、４は作業手順制約条件ＤＢ、５は作業エリアＤＢ、６は作業エリア間距離ＤＢ、７は段取作業実績ＤＢ、８はデータ入力手段、９は要素作業抽出手段、１０は要素作業割当手段、１１は作業順序調整手段、１２は作業エリア重複回避手段、１３は作業割当決定手段である。図１に示した構成は、実際には、コンピュータおよびその周辺機器等のハードウェアおよび専用のソフトウェアを備えることにより実現される。
【０００９】
品目間段取作業ＤＢ１は、ある品目から他の品目に切り換える場合に、どのような要素作業が発生となるかを記録したデータベースである。品目間段取作業ＤＢ１に記録された情報の一例を図２に示す。図２に示すように、品目間段取作業ＤＢ１には、前品目と後品目の組み合わせごとに、どのような要素作業が必要となるかが記録されている。ここで、前品目とは、段取作業を行う前に機械で処理が行われていた品目をいい、次品目とは、次に機械で処理を行う品目をいう。当然のことながら、前品目と後品目が同一ということは有り得ないので「なし」となっている。図２の例では、品目Ａから品目Ｂに切り替わる際には、要素作業ａ〜要素作業ｋが必要となることが記録されている。なお、ここでは、他の品目間については、省略してある。印刷機による品目の切り換え作業を例にとると、要素作業としては、例えば、版取付け、版取外し、インキのセット、ドクター取付け、ドクター取外し等が挙げられる。標準作業時間ＤＢ２は、各要素作業に要する標準的な作業時間を記録したデータベースである。標準作業時間ＤＢ２に記録された情報の一例を図３に示す。図３に示すように、各要素作業別に、標準作業時間が記録されている。例えば、図３の例では、要素作業ａの標準作業時間は１１分、要素作業ｂの標準作業時間は１０分、要素作業ｃの標準作業時間は５分と設定されている。
【００１０】
作業者別スキルレベルＤＢ３は、各作業者の各要素作業に対するスキルレベルを記録したデータベースである。作業者別スキルレベルＤＢ３に記録された情報の一例を図４に示す。図４に示すように、作業者ＩＤ別に、各要素作業に対するスキルレベルが記録されている。なお、図４の表下に示してあるように、レベルＡはその要素作業の標準時間内に作業が完了できることを示し、レベルＢはその要素作業の標準時間内は超えてしまうが、作業が完了できることを示し、レベルＣはその要素作業ができないことを示す。作業手順制約条件ＤＢ４は、要素作業間に必須となる順序がある場合に、その順序を記録したデータベースである。作業手順制約条件ＤＢ４に記録された情報の一例を図５に示す。図５に示すように、各要素作業について、その要素作業を開始するための必須要件が記録されている。例えば、図５の例では、要素作業ａを行うためには、要素作業ｇが終了していなければならないが、要素作業ｂを行うためには、制約が存在しないことを示している。作業エリアＤＢ５は、各要素作業を行う際の、作業者の作業位置を記録したデータベースである。作業エリアＤＢ５に記録された情報の一例を図６に示す。図６の例では、要素作業ａを行う位置はユニット版胴側、要素作業ｂを行う位置はマンサイド、要素作業ｃを行う給紙部であることを示している。
【００１１】
作業エリア間距離ＤＢ６は、各要素作業を行う作業位置間の距離を記録したデータベースである。作業エリア間距離ＤＢ６に記録された情報の一例を図７に示す。図７に示すように、作業エリア間距離ＤＢ６には、各作業位置間の全パターンについて必要な移動距離が記録されている。例えば、図７の例では、１ユニット版胴側から１ユニットマンサイドへ移動する場合には、２ｍ（メートル）の移動が必要となることを示している。段取作業実績ＤＢ７は、過去の段取作業の総作業時間および総移動距離を記録したデータベースである。段取作業実績ＤＢ７に記録された情報の一例を図８に示す。図８に示すように、段取作業実績ＤＢ７には、過去の段取作業の日付、作業を行った作業者の人数、所要時間、総移動距離が記録されている。図８の例では、品目Ａから品目Ｂへの切り換えのための段取作業が５月２５日に行われ、５人の作業者で３６分かかり、１００ｍ移動したことを示している。
【００１２】
データ入力手段８は、段取作業チャートの作成に必要なデータを入力するためのものであり、マウス、キーボード等の入力機器から直接入力する形式のものであっても良いし、あらかじめ記録媒体に記録したデータを読み込ませる形式のものであっても良い。要素作業抽出手段９は、データ入力手段８から入力されたデータに基づいて、品目間段取作業ＤＢ１から必要となる要素作業を抽出する機能を有している。要素作業割当手段１０は、要素作業抽出手段９が抽出した要素作業を、データ入力手段８から入力された作業者に割り当てていく機能を有している。この際、標準作業時間ＤＢ２、作業者別スキルレベルＤＢ３を参照して割り当てを行う。作業順序調整手段１１は、作業手順制約条件ＤＢ４を参照することにより、要素作業割当手段１０により割り当てられた作業割当の順序を調整する機能を有している。作業エリア重複回避手段１２は、作業エリアＤＢ５を参照して、複数の作業者が同一作業位置で重複して作業を行うことを防止するために、作業エリアが重複する作業の割当を変更する機能を有している。作業割当決定手段１３は、ここまでに作成された作業割当における作業者の総移動距離を、作業エリア間距離ＤＢ６を利用して算出し、作業割当の総作業時間および総移動距離を、段取作業実績ＤＢ７に記録された過去の実績と比較し、過去の実績より良い場合に、作業割当を決定し、段取作業チャートを作成する機能を有している。
【００１３】
（処理の流れ）
続いて、図１に示した段取作業最適化システムの処理動作について説明する。まず、データ入力手段８から段取チャート作成に必要なデータを入力する。具体的には、作業を行う予定の全作業者の作業者ＩＤ、前品目、次品目の３つの情報を入力する。なお、作業者を特定することが可能であれば、作業者ＩＤに代えて作業者名等を利用することもできる。続いて、要素作業抽出手段９が、入力された前品目と次品目の組み合わせにより、品目間段取作業ＤＢ１から、必要な要素作業を抽出する。
【００１４】
要素作業が抽出されたら、要素作業割当手段１０が、データ入力手段８で入力された各作業者に、要素作業の割り当てを行う。具体的には、作業者別スキルレベルＤＢ３を参照して、抽出した要素作業を行うことが可能な作業者に要素作業を割り当てる。このとき、スキルレベルが高い作業者から優先的に割り当てていく。このとき、各要素作業の予定作業時間は、スキルレベルＡの作業者には、標準作業時間そのものとし、スキルレベルＢの作業者には、標準作業時間に１．５を乗じた時間とする。割り当て後、要素作業割当手段１０は、各作業者の総作業時間がなるべく等しくなるように、作業者間で移動できる作業を移動する処理を行う。要素作業割当手段１０により割り当てられた作業の様子を図９に示す。図９において、アルファベットは要素作業を表しており、縦方向の数字は、所要時間を分で示している。要素作業割当手段１０による最初の割り当てでは、図９に示すように、各作業者によってバラツキが生じる。図９の例では、作業者００１に７つの要素作業が割り当てられ、４５分ほど作業しなければならないのに対し、作業者００２には１つの要素作業しか割り当てられておらず、８分程度の作業だけで終了してしまう。このため、作業者００２、作業者００３は、手が空いてしまい、全体の段取作業を効率的に行えないことになる。そのため、後述する作業順序調整手段１１および作業エリア重複回避手段１２により処理を行った後、再び要素作業割当手段１０において割り当て条件を変化させて平準化を行っていくことになる。
【００１５】
次に、作業順序調整手段１１が、作業手順制約条件ＤＢ４を参照して、図９に示したような割付けられた要素作業の順序を調整する。続いて、作業エリア重複回避手段１２が、作業エリアＤＢ５を参照して、作業エリアの重複を回避する。具体的には、同一時刻に処理が行われる複数の要素作業の作業エリアを抽出し、同一の作業エリアとならないかどうかを確認する。同一の作業エリアとなる要素作業が同一時刻に割り当てられている場合は、その要素作業を他の時刻に移動させる。
【００１６】
次に、作業割当決定手段１３が、上記のようにして得られた作業割当で良いかどうかを決定する。具体的には、まず、作業エリア間距離ＤＢ６を参照して、全作業者の総移動距離を算出する。続いて、段取作業全体の所要時間、算出した総移動距離を、段取作業実績ＤＢ７に記録された過去の同一作業における所要時間、総移動距離と比較する。この結果、段取作業全体の所要時間が実績所要時間に比べて所定の比率で短く、算出した総移動距離がＤＢ中の実績総移動距離より所定の比率で短い場合に、最終的な作業割当として決定する。ここで所定の比率とは、適宜決定することができるが、本実施形態では「１」としており、過去の実績よりわずかでも良ければ最終的な作業割当として決定するようにしている。ここで所定の比率以下とならない場合は、再度要素作業割当手段１０が割り当てを行う。
【００１７】
上記のようにして、要素作業割当手段１０、作業手順調整手段１１、作業エリア重複回避手段１２、作業割当決定手段１３までの処理を繰り返し、段取作業実績ＤＢ７に記録された実績値より所定の比率以下となった場合には、作業割当が決定され、段取作業チャートとして出力される。最終的に出力される段取作業チャートの様子を図１０に示す。図１０に示すように、制約条件に従い、作業エリアの重複を排除した状態で、所要時間が最小となるように平準化されることになる。段取作業チャートの出力は、表示手段による画面出力および印刷手段によるプリントアウト等が可能である。
【００１８】
以上、本発明の好適な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ず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、機械が止まっている間に行う段取作業に関する段取作業チャートの作成について説明したが、機械が動いている間に行うことができる段取作業である外段取作業に関する外段取作業チャートの作成を行うことも可能である。
【００１９】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、段取作業最適化システムを、品目が切り替わる際に必要とする段取作業を記録した品目間段取作業データベースと、作業者情報、前品目、次品目を入力するデータ入力手段と、前記データ入力手段により入力された前品目、次品目に基づいて、前記品目間段取作業データベースから必要とする要素作業を抽出する要素作業抽出手段と、各作業者の各要素作業に対するスキルレベルを記録したスキルレベルデータベースと、各要素作業の標準作業時間を記録した標準作業時間データベースと、前記スキルレベルデータベースに記録された情報、および前記標準作業時間データベースに記録された情報を利用して、前記データ入力手段により入力された作業者に、前記抽出した要素作業を割り当てる要素作業割当手段と、要素作業間の順序に関する制約を記録した作業手順制約条件データベースと、前記作業手順制約条件データベースに記録された情報を利用して、前記要素作業割当手段により割り当てられた要素作業の順番を調整する作業順序調整手段と、各要素作業を行う際の作業者の作業場所を記録した作業エリアデータベースと、前記作業エリアデータベースに記録された情報を利用して、複数の作業者の作業エリアが重複しないように、前記作業順序調整手段による調整後の要素作業の割当を調整する作業エリア重複回避手段と、過去に行われた段取作業の実績を記録した段取作業実績データベースと、前記作業エリア重複回避手段による処理後の割当による所要時間が、前記段取作業実績データベースに記録された過去の実績所要時間より短い場合に、作業割当を決定する作業割当決定手段を有する構成としたので、段取作業の最適化を図る事ができ、段取時間の短縮化が可能となるという効果を奏する。また、段取作業を応援する作業者がいて、他設備の段取作業も多台持ちで担当していた場合、各段取時間での作業者拘束時間が短縮でき、結果として応援率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る段取作業最適化システムの一実施形態を示す構成図である。
【図２】品目間段取作業ＤＢ１に記録された情報の一例を示す図である。
【図３】標準作業時間ＤＢ２に記録された情報の一例を示す図である。
【図４】作業者別スキルレベルＤＢ３に記録された情報の一例を示す図である。
【図５】作業手順制約条件ＤＢ４に記録された情報の一例を示す図である。
【図６】作業エリアＤＢ５に記録された情報の一例を示す図である。
【図７】作業エリア間距離ＤＢ６に記録された情報の一例を示す図である。
【図８】段取作業実績ＤＢ７に記録された情報の一例を示す図である。
【図９】要素作業割当手段１０により割り当てられた作業の様子を示す図である。
【図１０】最終的に出力される段取作業チャートの様子を示す図である。
【符号の説明】
１・・・品目間段取作業ＤＢ
２・・・標準作業時間ＤＢ
３・・・作業者別スキルレベルＤＢ
４・・・作業手順制約条件ＤＢ
５・・・作業エリアＤＢ
６・・・作業エリア間距離ＤＢ
７・・・段取作業実績ＤＢ
８・・・データ入力手段
９・・・要素作業抽出手段
１０・・・要素作業割当手段
１１・・・作業順序調整手段
１２・・・作業エリア重複回避手段
１３・・・作業割当決定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005025539.tif 000008
【図７】
2005025539.tif 000009
【図８】
2005025539.tif 000010
【図９】
2005025539.tif 000011
【図１０】
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