(57)【要約】【課題】  品種間の転用を考慮し、余剰製品の発生を極力少なくすることが可能な方法を提供する。【解決手段】  コンピュータを利用した余剰製品を在庫として持つ生産プロセスのロットサイズ設定支援方法において、所定期間内の生産対象となる総てのオーダ情報を読み込み、それに基づきロットサイズを設定して受注予定データを作成し、そのデータに基づき製品の注文を順次発行し、その注文に対して、余剰製品の引当、製品の製造、および余剰製品の発生の在庫シミュレーションを行い、その結果が所定の条件を満足するかどうか判断し、満たすと判断した場合は当初設定したロットサイズを確定するとともに、発生した余剰製品を在庫に追加して一連のデータ処理を終了し、満たさないと判断した場合は当初設定したロットサイズを変更して、上記一連のデータ処理を繰り返すロットサイズ策定支援方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータを利用した余剰製品を在庫として持つ生産プロセスのロットサイズ設定支援方法において、
所定期間内の生産対象となる総てのオーダ情報を読み込むステップと、該オーダ情報に基づきロットサイズを設定して受注予定データを作成するステップと、
該受注予定データに基づき製品の注文を順次発行するステップと、
該発行された注文に対して、余剰製品の引当、製品の製造、および余剰製品の発生の在庫シミュレーションを行うステップと、
該在庫シミュレーションの結果が所定の条件を満足するかどうか判断するステップと、
所定の条件を満たすと判断した場合は、当初設定したロットサイズを確定するとともに、発生した余剰製品を在庫に追加して一連のデータ処理を終了するステップと、
所定の条件を満たさないと判断した場合は、当初設定したロットサイズを変更して、上記一連のデータ処理を繰り返すステップとからなるロットサイズ策定支援方法。
【請求項２】
コンピュータを利用した余剰製品の引当および余剰製品の発生の在庫シミュレーション方法において、
発行された注文を読み込むステップと、
余剰製品の在庫データを読み込むステップと、
該在庫データから該注文データに対して引当可否を判断するステップと
引当可能と判断された場合は前記注文に対して前記余剰製品の引当を行うステップと、
引当不可と判断された場合は前記注文に対して設備による制約条件の下で製品製造の演算を行い、
製造された製品の一部を所定比率で余剰製品に変更して前記在庫に追加するステップからなる在庫シミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受注生産と見込生産の双方が行われる製造プロセスにおいて、余剰製品の発生を抑えることが可能な、ロットサイズ策定支援方法および在庫シミュレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品を製造する際、一般に製造設備には適切な製造量単位があり、その制約のため余剰製品が発生することがある。そのような製造設備を含む製造プロセスでは、注文のロットサイズと製造設備の製造量単位を整合させ、余剰製品の発生を極力少なくする必要がある。例えば、製造量単位100の製造設備では、必要なロットサイズが10でも90でも製造量は100であり、それぞれ90又は10の余剰製品が発生する。
【０００３】
特に素材産業においては化学工学的な観点から、処理量の下限が設定されることがあり、注文のロットサイズがその下限処理量に満たない場合がある。その場合、組合せ可能な種々の注文をまとめて処理することにより、余剰製品を少なくすることが望ましい。このような製造プロセスからの要請に応え、ロットサイズを適正化するための戦略を検討する手段として、在庫シミュレーションを行うことがあり、従来から種々の在庫シミュレーション方法が開発されている。
【０００４】
例えば、特許文献１（特開平4-180165号公報）には、過去の受注実績から今後の受注量を予測して在庫シミュレーションを行う方法が提案されている。この方法は、生産の制約を考慮することにより、機械台数の増加、生産能力の増強、計画サイクルの短縮等が在庫の推移に及ぼす影響を、数値として検証するというものである。
【０００５】
特許文献２（特開平8-241353号公報）には、在庫計画策定支援装置装置について記載されており、その中で在庫シミュレーション方法が提案されている。この方法は、材料や部品の過剰な調達を防止し、製品在庫量を適正に保つための調達時期や調達量を示すことが可能というものである。
【特許文献１】特開平4-180165号公報
【特許文献２】特開平8-241353号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記従来技術には次のような問題点がある。
【０００７】
特許文献１記載の技術は、ロットサイズを考慮した在庫シミュレーションを行う方法であり、ロットサイズ適正化の検討は可能であるが、製造に伴い発生する余剰製品については考慮されていない。前述のように製造設備には製造量単位の制約があり、余剰製品の発生が避けられない場合があるため、在庫量の見積りが実際の推移と一致しなくなるという問題がある。
【０００８】
特許文献２記載の在庫シミュレーション技術は、ロットサイズを考慮しており、また製造に伴い発生する余剰製品についても考慮されている。しかしながらこの方法では、中間製品と最終製品の品種関係が固定化されており、中間製品の品種間の転用は考慮されていない。
【０００９】
この従来技術（特許文献２）では、中間製品量と最終製品量は、歩留率のみで関係付けられている。例えば、中間製品Aを100製造した内、余剰製品50については最終製品a,b,cにそれぞれ所定の歩留比率で振分けるとしている。しかし、中間製品Aが中間製品Bに転用可能としても、Bから得られる最終製品d,e,fについては転用比率の決め方が示されていない。従ってこの方法を、中間製品の品種間転用が可能な生産プロセスに適用すると、品種間の転用が不可能なため却って在庫を増やす結果となる。
【００１０】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、余剰製品の発生および品種間の転用をともに考慮し、余剰製品の発生を極力少なくすることが可能な、ロットサイズ策定支援方法および在庫シミュレーション方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題は次の発明により解決される。その発明は、コンピュータを利用した余剰製品を在庫として持つ生産プロセスのロットサイズ設定支援方法において、
所定期間内の生産対象となる総てのオーダ情報を読み込むステップと、該オーダ情報に基づきロットサイズを設定して受注予定データを作成するステップと、
該受注予定データに基づき製品の注文を順次発行するステップと、
該発行された注文に対して、余剰製品の引当、製品の製造、および余剰製品の発生の在庫シミュレーションを行うステップと、
該在庫シミュレーションの結果が所定の条件を満足するかどうか判断するステップと、
所定の条件を満たすと判断した場合は、当初設定したロットサイズを確定するとともに、発生した余剰製品を在庫に追加して一連のデータ処理を終了するステップと、
所定の条件を満たさないと判断した場合は、当初設定したロットサイズを変更して、上記一連のデータ処理を繰り返すステップとからなるロットサイズ策定支援方法である。
【００１２】
在庫シミュレーションの発明は、
コンピュータを利用した余剰製品の引当および余剰製品の発生の在庫シミュレーション方法において、
発行された注文を読み込むステップと、
余剰製品の在庫データを読み込むステップと、
該在庫データから該注文データに対して引当可否を判断するステップと
引当可能と判断された場合は前記注文に対して前記余剰製品の引当を行うステップと、
引当不可と判断された場合は前記注文に対して設備による制約条件の下で製品製造の演算を行い、
製造された製品の一部を所定比率で余剰製品に変更して前記在庫に追加するステップからなる在庫シミュレーション方法である。
【００１３】
余剰製品を在庫として持つ生産プロセスのロットサイズ設定支援方法においては、余剰製品の存在を考慮して製品の製造ロットを設定する必要がある。この発明では、まず1日あるいは1週間等の所定期間について、生産対象となる総てのオーダに対してロットサイズを設定する。ロットサイズは、オーダ情報から同一ロットで製造できる製品の量とともに、製造設備あるいは運搬手段の制約等、与えられた条件に基づき設定する。このようにして、オーダ情報に対してロットサイズを設定したデータを受注予定データとして作成し蓄積しておく。
【００１４】
次に、作成された受注予定データから、製品の製造又は引当を行うための基本情報となる注文を順次発行する。発行された注文に対して、在庫シミュレーションを行う。その概略は、余剰製品の引当、製品の製造、および余剰製品の発生について、シミュレーション演算を行うものであり、余剰製品の引当／発生に伴い在庫が減少／増加する。
【００１５】
在庫シミュレーションについては後で詳細に説明するが、その結果が所定の条件を満たす場合、例えば製造効率、在庫量の増減等が予め決めた範囲（所定条件）内の場合は、当初設定したロットサイズを確定する。それとともに、シミュレーションの結果発生した余剰製品を、在庫に追加して一連のデータ処理を終了する。
【００１６】
シミュレーションの結果が、上記の範囲（所定条件）を満たさない場合は、当初設定したロットサイズを所定の方法で変更する。例えば一定量あるいは一定割合で増減させる。ロットサイズ変更に合わせて、受注予定データの内容（少なくともロットサイズ関連のデータ）を更新する。その後、一連のデータ処理、即ち注文発行以降のデータ処理を繰り返して行う。
【００１７】
在庫シミュレーションの発明は、余剰製品の引当又は発生についてシミュレーションを行い、在庫量の変化を求める。まず、発行された注文に対して引当可能な余剰製品を在庫の中から探索する。引当を可能とする条件については、品種間の転用の可否等も含めて、過去の実績等から予め与えておく。探索の結果、引当可能な余剰製品が見つかった場合は、その注文に対して引当を行う。
【００１８】
一方、探索の結果、引当可能な余剰製品がない場合は、注文に対して製品の製造指示を発行する。ここでは、発行された製造指示に基づき、製造についてのシミュレーション演算を行うが、その際、製造条件による生産効率等、製造設備による制約条件を取り込んだシミュレーション演算を行う。また、製造された製品の一部に対して、所定比率で品質異常等による格落ちを発生させる。格落ちとなった製品は、余剰製品に変更して前記在庫に追加する。
【００１９】
このようにして、実際の生産において課題となっている余剰製品の発生および品種間の転用を考慮することができ、それらを含めた在庫シミュレーションが可能となる。その結果、製造プロセスにおける生産を忠実に再現することができ、余剰製品についても考慮したロットサイズの策定に必要なデータを得ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、在庫中の引当可能な余剰製品の引当、製造中に発生する余剰製品の在庫への追加等についてデータ処理を行うことにより、余剰製品の発生および品種間の転用をともに考慮した生産プロセスにおいても、現実をよりよく模擬した在庫シミュレーションを実施することができる。それに基づき、ロットサイズを適切に策定することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施形態のシステム構成イメージを示す図である。解析者は、キーボードあるいはマウス（図示せず）から、シミュレーションプログラムを起動させる。シミュレーションプラグラムは、記憶装置、たとえばハードディスク、からメインメモリに転送されて、中央処理装置ＣＰＵで実行される。また、シミュレーションで必要とされるデータ、例えば「注文データ」「余剰製品在庫データ」「受注予定データ」等は、シミュレーション実行前あるいはシミュレーションの演算ステップの各段階で、作成されて、記憶装置、たとえば、ハードディスクに記憶または読み込まれる。
【００２２】
図２は、本発明の適用の対象とする生産プロセスの概要を示すブロック図である。顧客からの注文に応じる受注生産と、在庫保有を前提とする見込生産の両方が行われる生産プロセスである。この製造設備には、製造量単位の制約や品質異常による格落ち等の理由で、余剰製品が発生することを想定している。また、余剰製品の一部については、所定の基準を満足することにより、他品種への転用が可能であるような生産プロセスである。
【００２３】
図３は、本発明のロットサイズ策定支援方法の手順を示すフロー図である。このフローは3つの処理：受注予定データの作成、在庫シミュレーション、シミュレーション結果の評価よりなる。まず、受注予定データの作成（処理１）においては、シミュレーションの対象となる期間中に予定される全注文について、個々にロットサイズを設定して受注予定データを作成する。ここで、ロットサイズの上下限値は、製造設備の製造量単位等により制約される。
【００２４】
次に、在庫シミュレーション（処理２）においては、作成された受注予定データに基づき、注文に対して在庫品の引当あるいは製品の製造および余剰製品の発生について、シミュレーションを行う（詳細は後述の図４参照）。最後に、シミュレーション結果の評価（処理３）においては、在庫シミュレーション結果について、所要の条件を満たすか判断する。
【００２５】
条件を満たしている場合は、一連の処理を終了する。条件を満たしていない場合、処理１の受注予定データのロットサイズを変更し、処理2の在庫シミュレーションを行い、所要の条件を満たすまで処理1と2を繰返す。以下、上記の処理１〜３について詳細に説明する。
【００２６】
[処理１] 受注予定データの作成
シミュレーションを行う前に、受注予定データを作成する。その際、多品種少量生産、短納期化、在庫削減、その他様々なニーズに応えるために策定された受注戦略がある場合は、その受注戦略に基づき受注予定データを作成する。一方、受注戦略に変りが無く、過去の受注実績で代用できる場合は、その受注実績に基づき受注予定データを作成する。受注予定データには、注文投入日、製造予定日、材種、等級、重量等のデータ項目を設ける。
【００２７】
[処理２] 在庫シミュレーション
次に、在庫シミュレーションは、次のようにして実行する。図４は、在庫シミュレーション方法の処理手順を示すフロー図である。
【００２８】
[処理21] 初期データ入力
まず、初期データ入力では、処理1で得られた受注予定データ等の初期データを入力する。初期データとしては、次のようなデータがある。
【００２９】
余材引当条件：  材種・等級・重量の適合条件
製造設備諸元：
・製造量単位の制約（例えば250t/チャージ）
・製造能率の制約（例えば50チャージ/日）
・余剰製品比率の制約（例えば50%以下）
余材諸元：  重量・等級
製造異常発生率：  材種別・等級別
（過去の操業実績の分析結果により得られた異常発生率）。
【００３０】
[処理22] 受注予定データ作成
これは、前述の処理１に同じである。在庫シミュレーションのみ行う場合等、受注予定データが作成されていない場合、ここで前述の処理１と同様、受注予定データを作成する。
【００３１】
[処理231] 注文発行  次いで、受注予定データに基づき、日程順に注文を発行する。ここでは、日程の進行に合わせ、初期入力されている全ての受注予定データの中から、注文投入日が当日に該当する注文データを抽出し、注文を発行する。注文データには、受注予定データのデータ項目の内、製造予定日、材種、等級、重量等のデータ項目をコピーして設定する。
【００３２】
[処理232] 余材引当
余材引当処理では、発行された注文に対して、引当可能な余剰製品を在庫品から検索し、見つかった場合はその余剰製品を注文に引当てる。余材引当の可否判定は、初期データとして設定された余材引当条件、即ち材種・等級・重量の適合条件を用いて行う。これらの適合条件は、注文と余材とで、材種・等級等が異なっても転用可能とする条件を含んでいる。
【００３３】
表１に、余剰製品の引当の際の転用可能範囲の例を示す。ここで引当可能な余材は、注文製品が材種Aの場合は材種A,B,Cの余剰製品（余材）、材種Bの場合は材種B,Cの余材、材種Cの場合は材種Cの余材である。逆に、材種がAの余剰製品は材種がAの注文製品のみに引当可能であり、材種Bの余剰製品は材種A,B、材種Cは材種A,B,Cの注文製品に引当可能である。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
なお、材種Cの余材を材種A,B,Cの注文の内のどれに引当てるかは、その時の在庫シミュレーション内部の動的状態（シミュレーションの進行状況）に依存する。従って、従来技術のように歩留率等の定数による固定的な分配比率で算出することは困難である。本発明の方法では、在庫シミュレーションに基づき、分配比率を算出するので余材を適切に配分することが可能である。
【００３６】
ここでもし、余材引当で、引当可能な余剰製品が見つからなかった場合は、注文製品の製造指示を行う。その際、製造量単位の制約や格落ち等による余剰製品の発生も、同時に算出する。
【００３７】
[処理233] 製造計画作成
製造計画作成では、製造予定日に達している製造未完の注文データを抽出して、製造計画を作成する。製造計画においては、チャージを製造量の単位として、個々の注文をチャージに充当する。ここでは、製造量単位はチャージ重量であり、前述の製造量単位制約で初期データとして入力されている。
【００３８】
製造計画の作成は、具体的には、まず、個々の注文を製造予定日の早い順にソートして優先順を付与する。次に、優先順が先頭の注文をチャージ基準材として、同じ材種の注文を優先順に従って抽出し、同チャージに集積して充当する。1チャージの充当が完了したら、次のチャージ基準材を優先順に従って選択し、同様に集積して充当する。
【００３９】
1チャージに充当された1つ又は複数の注文の重量が、チャージ重量に満たない場合は残部を余材とする。チャージ重量に対する余材の比率を余剰比率と呼び、これが高くなると生産効率を損なうので、初期データとして入力されている前述の余剰比率制約を超過する場合は、そのチャージを製造計画から外す。なお、1日当たりのチャージ数、即ち生産量は、前述の製造能率制約で制限されている。
【００４０】
このようにして、製造計画としてチャージに充当された注文に対して、対応する製品データが作成される。製造計画としてチャージに充当されなかった注文は、翌日の余材引当あるいは製造計画の処理対象として、繰り越される。
【００４１】
[処理234] 製造シミュレーション
製造シミュレーションでは、製造計画に基づき、製造をシミュレーションする。その際、初期データ入力された製造異常発生率となるよう、異常材（製造計画の仕様を満たさない製品）をランダムに発生させる。製造異常とならなかった製品の注文は、製造完了として出荷材となる。
【００４２】
製造シミュレーションにおいて異常材となった製品は、格落ち余材又はスクラップ材となる。例えば、格落ち余材は等級を1ランク落として在庫品として余材引当の機会を待つようにし、スクラップ材は廃却処理とする。製造異常となった製品の注文は、製品との紐付きが切れるので、製造予定日を付け直して取戻注文とする。
【００４３】
このようにして、1日分の製造シミュレーションを終えると、前述の処理232[余材引当]に戻り翌日分の余材引当を行う。その際、製造シミュレーションにより発生した格落ち余材および取戻注文については、それぞれ余材および注文に追加し、翌日以降の余材引当の対象とする。
【００４４】
(処理３) 在庫シミュレーション結果の判断
最後に、在庫シミュレーション結果が所要の条件を満たしているか判断を行う（図２処理３）。ここで、所要の条件としては、所定の納期達成率等を用いることができる。条件を満たしていない場合は、処理１に戻って受注予定データのロットサイズを変更し、再度処理２（在庫シミュレーション）および処理３（シミュレーション結果の判断）を繰り返す。なお、ロットサイズの変更量は、例えば、一定量あるいは一定比率とすればよい。
【実施例】
【００４５】
シミュレーション期間を3ヶ月として、ロットサイズの小さい注文を多くした場合（小ロットケース）と大きい注文を多くした場合（大ロットケース）について、在庫シミュレーションを行った。在庫シミュレーションの結果を表２に示す。
【００４６】
【表２】
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【００４７】
表２で、注文発行量に対する製造完了と製造未完の量を見ると、大ロットケースの方が、小ロットケースより製造完了の比率が高いことがわかる。注文発行量と取戻し注文発生量の比率を見ると、大ロットケースの方が、小ロットケースより取戻注文発生量の比率が低減しており、生産効率が改善されていることがわかる。納期達成率を見ると、大ロットケースの方が、小ロットケースより納期達成率が高く、生産効率が改善されていることがわかる。
【００４８】
図５，６は、以上のシミュレーションにおける在庫量の推移を示す図である。これより、大ロットケースの方が、小ロットケースより在庫量が低いレベルで推移しており、在庫管理の観点から改善されていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明により、在庫削減や短納期化のニーズに応えるための様々な戦略案について、在庫量の推移や納期達成率に及ぼす効果あるいは副作用を定量的に検証することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のシステム構成イメージを示す図。
【図２】本発明の適用の対象とする生産プロセスの概要を示すブロック図。
【図３】ロットサイズ策定支援方法の手順を示すフロー図。
【図４】在庫シミュレーション方法の処理手順を示すフロー図。
【図５】シミュレーションにおける在庫量の推移を示す図（小ロットケース）。
【図６】シミュレーションにおける在庫量の推移を示す図（大ロットケース）。
【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】
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