(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、常に安定化させた原材料の最適投入量を算出するシステムを提供することにある。【解決手段】  製品の生産に関わる制約条件および生産システムに関わる製品の過去の需要量、原材料の発注済量、原材料の投入量の調整関数、原材料の在庫量、会計情報、仕掛品と製品の合計在庫量、製品の在庫期間を記憶する記憶手段と、原材料の在庫目標量を取得する第１の演算手段と、原材料の不足見込量を取得する第２の演算手段と、原材料の投入量を取得する第３の演算手段と、仕掛品と製品の合計の在庫目標量を取得する第４の演算手段と、仕掛品と製品の合計の不足量を取得する第５の演算手段と、製品の生産開始量を取得する第６の演算手段とで原材料の最適投入量を算出するシステムを構成している。【選択図】  図１
2005302067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投入される原材料から生産される製品の生産システムのモデルを予め定めておき、製品の生産に関わる制約条件および生産システムに関わる製品の過去の需要量、原材料の発注済量、原材料の在庫量、会計情報、原材料の投入量の調整関数、仕掛品と製品の合計在庫量、製品の在庫期間を記憶する記憶手段と、
前記制約条件を満たし、安定化させた原材料の最適投入量を取得する演算手段と
を備え、
前記演算手段は、前記記憶手段に記憶された過去の需要量から、原材料の在庫目標量を取得する第１の演算手段と、
前記記憶手段に記憶された過去の需要量と前記記憶手段に記憶された原材料の発注済量と前記記憶手段に記憶された原材料の在庫量とから演算される原材料の在庫見込量における、前記第１の演算手段から取得された原材料の在庫目標量に対する、原材料の不足見込量を取得する第２の演算手段と、
前記記憶手段に記憶された過去の需要量と前記記憶手段に記憶された会計情報と前記記憶手段に記憶された原材料の投入量の調整関数と前記第２の演算手段により取得された原材料の不足見込量から、原材料の投入量を取得する第３の演算手段と、
前記記憶手段に記憶された過去の需要量から、仕掛品と製品の合計の在庫目標量を取得する第４の演算手段と、
前記記憶手段に記憶された仕掛品と製品の合計の在庫量における、前記第４の演算手段により取得された仕掛品と製品の合計の在庫目標量に対する、仕掛品と製品の合計の不足量を取得する第５の演算手段と、
前記記憶手段に記憶された過去の需要量と前記憶手段に記憶された製品の在庫期間と前記第５の演算手段により取得された仕掛品と製品の合計の不足量から、製品の生産開始量を取得する第６の演算手段とを有することを特徴とする安定化させた原材料の最適投入量を算出するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、サプライチェーンまたは多段階工程で用いる原材料の投入量をコンピュータを用いて決定する、安定化させた原材料の最適投入量を算出するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来のこの種のシステムは非特許文献１において提案されている。この文献において開示されているシステムでは、生産システム内の工程における加工可能量または需要量の中で、制約となる最も少ない移動量と原材料の投入量を等しくさせる。
【非特許文献１】Ｒ．Ｅ．Ｓｔｅｉｎ，ＴＯＣ研究会訳，“ＴＯＣハンドブック−制約条件の理論−”ｐｐ３１８，日刊工業新聞社，２０００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  従来より需要量の変動は、サプライチェーンまたは多段階工程の各工程またはストックポイントをさかのぼるほど大きくなっていく現象が指摘されてきた。この現象により原材料の投入量の変動は、需要量の変動よりも大きくなり、対策を講じてもこの現象を抑制するにとどまるため、原材料の投入量の変動を需要量の変動より小さくさせることはできなかった。しかしこの提案により、制約となる最も少ない移動量が生産システム内の工程における加工可能量の場合に、原材料の投入量は安定化されることが示された。ただしこの提案は安定化させた原材料の最適投入量を算出することを目的としていないため、以下の点においてなお改良の余地があった。【０００４】  制約となる最も少ない移動量の工程が生産システム内の工程間を移動する場合、原材料の投入量は安定化されない。制約となる最も少ない移動量が需要量である場合、原材料の投入量は需要量に等しくさせるため安定化されない。【０００５】  そこで本発明の目的は、上述の点に鑑みて、常に安定化させた原材料の最適投入量を算出するシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  前記目的を達成するために本発明にかかる原材料の最適投入量を算出するシステムでは、投入される原材料から生産される製品の生産システムのモデルを予め定めておき、製品の生産に関わる制約条件および生産システムに関わる製品の過去の需要量、原材料の発注済量、原材料の在庫量、会計情報、原材料の投入量の調整関数、仕掛品と製品の合計在庫量、製品の在庫期間を記憶する記憶手段と、前記制約条件を満たし、安定化させた原材料の最適投入量を取得する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記記憶手段に記憶された過去の需要量から、原材料の在庫目標量を取得する第１の演算手段と、前記記憶手段に記憶された過去の需要量と前記記憶手段に記憶された原材料の発注済量と前記記憶手段に記憶された原材料の在庫量とから演算される原材料の在庫見込量における、前記第１の演算手段から取得された原材料の在庫目標量に対する、原材料の不足見込量を取得する第２の演算手段と、前記記憶手段に記憶された過去の需要量と前記記憶手段に記憶された会計情報と前記記憶手段に記憶された原材料の投入量の調整関数と前記第２の演算手段により取得された原材料の不足見込量から、原材料の投入量を取得する第３の演算手段と、前記記憶手段に記憶された過去の需要量から、仕掛品と製品の合計の在庫目標量を取得する第４の演算手段と、前記記憶手段に記憶された仕掛品と製品の合計の在庫量における、前記第４の演算手段により取得された仕掛品と製品の合計の在庫目標量に対する、仕掛品と製品の合計の不足量を取得する第５の演算手段と、前記記憶手段に記憶された過去の需要量と前記憶手段に記憶された製品の在庫期間と前記第５の演算手段により取得された仕掛品と製品の合計の不足量から、製品の生産開始量を取得する第６の演算手段とを有することを特徴として安定化させた原材料の最適投入量を算出するシステム。
【発明の効果】
【０００７】本発明にあっては次に列挙する効果が得られる
（１）生産システムへの原材料の投入量を安定化させることができる。これにより原材料の投入量の変動は常に需要量の変動より安定化させることできるため、原材料供給者の準備する原材料在庫ないしは生産能力をこれまでより低減させることができる。【０００８】（２）安定化された原材料の最適投入量を算出するため、既存の生産管理・在庫管理手法には全く見られない、以下３点を並行して達成する。すなわち、原材料の投入量の安定化、生産システム内の全在庫量の低減、需要量を満たす製品在庫量の実現、である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】  以下、図面を使用して、本実施例を詳細に説明する。なお本事例では伐採された原木の注文から製品の出荷にわたる建築用木材の生産ラインを具体例としてとりあげる。木材の生産ライン内で原材料である原木は原木ストックヤードから製材工場に運ばれて製材された後に、人工乾燥機で１週間の乾燥工程を経た後、修正挽き工場を経て製品ストックヤードに運ばれ製材品として在庫されるか速やかに販売される。製材後に人工乾燥機へ入庫できなかった材は、天然乾燥在庫として乾燥機への入庫を待つ。この生産ラインの制約となる工程が人工乾燥機の乾燥工程であるため、乾燥工程に要する１週間が本実施例の計算単位時間となる。木材の生産ライン内で仕掛品は、原木ストックヤードと製品ストックヤードの間で加工されているまたは在庫されている全在庫を示す。原木は発注から原木ストックヤードに入荷されるまでの調達期間として４週間を要する。原木ストックヤードの原木が製材されて乾燥機へ入庫されるまでの最短期間が１週間、および、乾燥機から出庫されて販売されるまでの最短期間が１週間で、木材生産に計２週間を要することとなる。
【実施例】
【００１０】  本発明を適用した原材料の最適投入量を算出するシステムのシステム構成図を図１に示す。本実施例では生産システムの変数として、例えば、各ストックポイントの在庫可能量、各工程における加工可能量、操業コスト、人件費、原材料コスト、各製品の価格が用意されている。具体的には、在庫可能量として原木ストックヤードの原木在庫可能量、天然乾燥在庫可能量、乾燥機入庫可能量、製品ストックヤードの製品在庫可能量などがあげられる。加工可能量として、製材工場の製材能力、人工乾燥機の乾燥能力、修正挽き工場の修正挽き能力などがあげられる。操業コストとして、生産システムの地代、電気代、水道代、重油代などがあげられる。生産システムの原材料の投入量と製品の生産開始量を決めると、上述の各種制約条件を満足して得られる原材料の在庫量、仕掛品の在庫量、最終製品の在庫量、製造コスト等は一義的に定まる。実施例に則すと、原木の発注量と製材量を決めることにより、製材工程以降は加工可能量および在庫可能量の範囲内で可及的速やかに製品ストックヤードへの入庫もしくは販売を目指し製材品を生産するため、原木ストックヤードの原木在庫量、天然乾燥在庫量、乾燥機入庫量、製品ストックヤードの製品在庫量、および人件費を含めた総コストが定まる。【００１１】  この生産システムの内容を示すデータ、および、原材料の投入量と製品の生産開始量等を演算するプログラムがハード記憶装置などの補助記憶装置（本発明の記憶手段）２００に保存記憶されている。より具体的には、以下のファイルが格納されている。【００１２】  モデル記述ファイル２０１は、モデルの内容を記載したＣ言語等の関数を使用するプログラム情報を記憶する。本実施例では木材の生産システムを例えとして取り上げているため、プログラム情報は単純に原材料の投入量と製品の生産開始量を定めると最終製品を極力多く生産すべく各工程の加工量とその前後の在庫量が一義的に定められるが、食料品や製鉄や石油精製などの複雑な製造過程を対象とする場合、プログラム情報はその複雑さに対応したものを用意する必要があり、以下の各情報ファイルの情報からさらに抽出して用いることも考えられる。【００１３】  需要情報ファイル２０２は過去の需要量を記憶する。本実施例では計算単位時間が１週間であるため、週単位で寸法別の販売材積、売上を記憶する必要がある。発注済情報ファイル２０３は発注を終えた入荷予定の原材料の発注済量を記憶する。本実施例では発注済み原木の入荷予定時期別の原木材積を記憶する。【００１４】  発注済情報ファイル２０３は発注を終えた入荷予定の原材料の発注済量を記憶する。本実施例では発注済み原木の入荷予定時期別の原木材積を記憶する。【００１５】  在庫量情報ファイル２０４は、原材料、仕掛品、製品の在庫量を記憶する。本実施例では原木ストックヤードの原木在庫量、天然乾燥在庫量、乾燥機入庫量、製品ストックヤードの製品在庫量を記憶する。【００１６】  会計情報ファイル２０５は売上金額、原材料コスト、製造コスト、操業コスト、人件費および、全在庫量の原材料評価額を記憶する。会計情報は、投下資本利益率を計算するために使われる。投下資本利益率は全在庫を原材料の評価額に換算した値を���母とし、売上から原材料コスト、操業コスト、人件費を差し引いた利益を分子として計算することで得られる利益指標である。投下資本利益率は、利益が多いほど、在庫が少ないほど高くなるため、生産システムの経営状況に適した原材料の投入量を得るための変数として有効である。【００１７】  調整関数ファイル２０６は、投下資本利益率に対する原材料の投入量の調整をはかるための関数を記憶する。調整関数は、投下資本利益率が高くなるほど原材料の投入量が多くなるように設定され、下限と上限がもうけられた関数である。【００１８】  在庫期間情報ファイル２０７は、製品の生産開始以後の滞留期間を記憶する。実施例では、製材工場で製材された後、どれだけの期間だけ生産システムに滞留したかの期間を記憶する。【００１９】  モデルファイルＡ２０８は、演算装置１００において演算された生産システムのモデルを格納する。モデルファイルＢ２０９は、演算装置１００において演算された原材料の投入量の処理結果をモデルファイルＡ２０８上に記述し格納する。モデルファイルＣ２１０は、演算装置１００において演算された製品の生産開始量をはじめとする各工程の加工量の処理結果をモデルファイルＢ２０９上に記述し格納する。【００２０】  演算装置（本発明の演算手段）１００にはフレームコンピュータ、ワークステーションなどのコンピュータを用いている。演算装置１００は、補助記憶装置２００に記憶されたモデル記述ファイル２０１のプログラム情報に従って需要情報ファイル２０２、発注済情報ファイル２０３、在庫量情報ファイル２０４、会計情報ファイル２０５、調整関数ファイル２０６、在庫期間情報ファイル２０７のデータ値を用いて演算処理を行なう。【００２１】  入力装置３００は担当者がシステムに対して与える生産システムの変数を示すデータを入力する。これらのデータを人間が手作業で入力する場合には入力装置３００にはキーボードを用いる。また、外部の情報処理装置からデータを入力する場合には通信インターフェースを入力装置３００として用いる。さらに磁気ディスク等のメディアからデータを入力する場合にはディスクドライブを入力装置３００として用いるとよい。入力されたデータはその種類に対応して演算装置１００により需要情報ファイル２０２、発注済情報ファイル２０３、在庫量情報ファイル２０４、会計情報ファイル２０５、調整関数ファイル２０６、在庫期間情報ファイル２０７に書き込まれる。【００２２】  出力装置４００には表示装置や印刷装置を用いることができ、入力装置３００から入力された情報や演算装置１００の演算結果を可視出力する。【００２３】  このようなシステム構成で実行される原材料の投入量の決定処理を図２および図３、図４のフローチャートを用いて説明する。図２は演算処理装置１００の生産システムに関わる主要処理手順を示し、図３は演算処理装置１００の原材料の投入量に関わる主要処理手順を示し、図４は演算処理装置１００の製品の生産開始量に関わる主要処理手順を示す。【００２４】  図２において、演算装置１００はモデル記述処理を実行する（ステップＳ１０）。より具体的には演算装置１００はモデル記述ファイル２０１を読み込み、各工程の操業条件から定まる制約式と変数の構造形態で補助記憶装置２００上にこれらの値を記憶したモデルファイルＡ２０８を作成する。【００２５】  原材料投入量演算処理（ステップＳ２０）においてモデルファイルＡ２０８、需要情報ファイル２０２、発注済情報ファイル２０３、在庫量情報ファイル２０４、会計情報ファイル２０５、および、調整関数ファイル２０６を用いて原材料の在庫見込量の不足量、過去の需要量の平均量の原材料換算量および、投下資本利益率を演算処理して得られた調整率により原材料の投入量を決定し、モデルファイルＢ２０９に記憶する。【００２６】  各工程加工量演算処理（ステップＳ３０）においてモデルファイルＢ２０９、需要情報ファイル２０２、在庫量情報ファイル２０４、および在庫期間情報ファイル２０７を用いて仕掛品と製品の合計の不足量、製品の滞留期間、過去の需要量の平均量から製品の生産開始量を決定し、可及的速やかに最終製品が生産されることを目的として製品の生産開始量および各工程直前の仕掛品の在庫量より各工程の加工量を決定し、モデルファイルＣ２１０に格納される。【００２７】  本発明に関わるステップＳ２０の原材料投入量演算処理を図３のフローチャートを用いて説明する。【００２８】  需要情報ファイル２０２の需要量を演算処理して得られる過去の需要量の平均量と変動量の原材料換算量、およびモデル記述ファイル２０１に予め設定しモデルファイルＡ２０８に記述されるサービス率から、原材料の在庫目標量を取得する（ステップＳ２１０）。【００２９】  ステップＳ２１０で取得した過去の需要量の平均量の原材料換算量の、原材料の発注済量の入荷期間分を、原材料の出庫見込量とし、発注済情報ファイル２０３の原材料の発注済量を原材料の入庫見込量とし、在庫量情報ファイル２０４の原材料の在庫量と前記出庫見込量と入庫見込量から原材料の在庫見込量を演算し、ステップＳ２１０で取得した原材料の在庫目標量との比較により、在庫見込量が在庫目標量を下回った場合にのみ、原材料の発注済量の入荷後の原材料の不足見込量が計上される。また原材料の在庫量が原材料の在庫目標量を下回った場合にのみ原材料の不足量を計上する（ステップＳ２２０）。【００３０】  会計情報ファイル２０５における会計情報の演算処理で得られる投下資本利益率は、調整関数ファイル２０６に記述された調整関数により原材料の投入量の調整率に換算される。投下資本利益率は、原材料の在庫見込量、仕掛品、および、製品の全在庫を原材料の評価額に換算した値で利益を除すことにより得られる値で、調整率は、投下資本利益率が高いほど高くなるよう記述され、かつ、原材料の投入量を安定化させるべく下限と上限が記述されているとする。ステップＳ２１０で取得した過去の需要量の平均量の原材料換算量と前記調整率を乗じ、ステップＳ２２０で得られた原材料の発注済量の入荷後の原材料の不足見込量を加えることで原材料の投入量の候補量Ａが演算される。ステップＳ２１０で取得した過去の需要量の平均量の原材料換算量と前記調整率の上限を乗じ、原材料の投入量の候補量Ｂが演算される。モデル記述ファイル２０１に予め設定しモデルファイルＡ２０８に記述される生産システム内の制約となる最も少ない移動量の工程の加工可能量を演算処理により原材料換算量として取得し、原材料の投入量の候補量Ｃとする（ステップＳ２３０）。【００３１】  ステップＳ２２０における原材料の不足量が原材料の発注時点から入荷完了時点に至るまでの原材料の全調達期間で計上され続けなかった場合、原材料の投入量の候補量Ａが原材料の投入量として採用される。ステップＳ２２０における原材料の不足量が原材料の発注時点から入荷完了時点に至るまでの原材料の全調達期間で計上され続けた場合、原材料の在庫目標量が需要変動に比して過少であるため、原材料の投入量の候補量Ｂが原材料の投入量として採用される。原材料の不足量が全調達期間２巡目でも計上され続けた場合、生産システムの加工可能量が需要量に満たないため、原材料の投入量の候補量Ｃが原材料の投入量として採用される（ステップＳ２４０）。【００３２】  原材料の投入量の候補量Ｃを採用する場合の生産管理方式は、非特許文献１で開示されている方式と等しい。【００３３】  本発明に関わるステップＳ３０内における製品生産開始量演算処理を図４のフローチャートを用いて説明する。【００３４】  需要情報ファイル２０２の需要量を演算処理して得られる過去の需要量の平均量と変動量、およびモデル記述ファイル２０１に記述済みでモデルファイルＢ２０９に記述されるサービス率から、仕掛品と製品の合計の在庫目標量を取得する（ステップＳ３１０）。【００３５】  在庫量情報ファイル２０４の仕掛品と製品の合計の在庫量とステップＳ３１０で取得した仕掛品と製品の合計の在庫目標量との比較により、仕掛品と製品の合計の在庫量が仕掛品と製品の合計の在庫目標量を下回った場合にのみ、仕掛品と製品の合計の不足量が計上される（ステップＳ３２０）。【００３６】  在庫期間情報ファイル２０７から製品の生産開始を始点とする仕掛品と製品の最長滞留期間を計上する。仕掛品と製品の最長滞留期間が、原材料の発注時点から入荷完了時点に至るまでの原材料の全調達期間に対し到達ないし超過した場合にのみ、モデル記述ファイル２０１に記述済みでモデルファイルＢ２０９に記述される、製品の生産開始量の抑制率が計上される。ステップＳ３１０で取得された需要量の平均量に前記製品の生産開始量の抑制率を乗じ、製品の生産開始量の抑制量が計上される。【００３６】  ステップＳ３２０による仕掛品と製品の合計の不足量が計上された場合、ステップＳ３１０で取得された需要量の平均量に仕掛品と製品の合計の不足量を加えることで製品の生産開始量を取得する。製品の生産開始量の抑制率が計上された場合に、ステップＳ３１０で取得された需要量の平均量から、ステップＳ３１０で取得された需要量の平均量から製品の生産開始量の抑制量を減ずることで製品の生産開始量を取得する。その他の場合は、ステップＳ３１０で取得された需要量の平均量を製品の生産開始量として取得する（ステップＳ３３０）。【００３７】  ステップＳ３３０以降、各工程加工量の決定処理は単純に最終製品を極力多く生産すべく各工程の加工量とその前後の在庫量が一義的に定められていく。食料品や製鉄や石油精製などの複雑な製造過程を対象とする場合は、その複雑さに対応したものを用意する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】図１の演算装置１００の実行する原材料の投入量および各工程加工量の決定処理の計算過程を示すフローチャートである。
【図３】図２の原材料投入量演算処理の詳細を示すフローチャートである。
【図４】図２の各工程加工量演算処理のうち製品の生産開始量の演算処理の詳細を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００  演算装置
２００  補助記憶装置
３００  入力装置
４００  出力装置
【図１】
2005302067.tif 000003
【図２】
2005302067.tif 000004
【図３】
2005302067.tif 000005
【図４】
2005302067.tif 000006