(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータシステムで構成され、生産能力計画の立案を支援する生産能力計画立案支援システムであって、
外部記憶装置から、製品の生産工程とその工程で使用する作業量とを示す生産工程情報、前記製品の生産要求期と数量を示す生産要求量情報、前記生産工程が備える最大使用可能量を示す工程能力情報、及び前記生産工程の前回の生産能力計画を計算した結果を示す生産能力計画情報を読み込む入力部と、
前記入力部で読み込まれた生産工程情報を記憶する生産工程記憶部と、
前記入力部で読み込まれた生産要求量情報を記憶する生産要求量記憶部と、
前記入力部で読み込まれた工程能力情報を記憶する工程能力記憶部と、
前記入力部で読み込まれた生産能力計画情報を記憶する生産能力計画記憶部と、
生産要求量の充足度最大化に対する生産能力計画最適化の最適化モデル情報を生成する最適化モデル情報生成部と、
前記最適化モデル情報に従って、工程で使用する作業量が最大使用可能量を超えない範囲で、かつ、前記生産工程情報と前記生産要求量情報とに基づく所定の制約条件下で、生産要求量の充足率が最大となる生産計画および生産能力計画を演算処理手段により算出する最適化計算処理部と、
前記最適化計算処理部により計算された生産計画情報を記憶する生産計画記憶部と、
計算した生産能力計画を外部記憶装置に生産能力計画情報として出力する生産能力計画出力部とを、有し、
前記入力部は、前記生産工程の最適化対象としない固定の能力を示す固定生産能力情報の読み込みを行い、
前記コンピュータシステムは、さらに、
読み込まれた前記固定生産能力情報を記憶する固定生産能力記憶部と
前記最適化計算処理部に対して渡す最適化モデル情報を、前記固定生産能力情報を用いて、最適化モデル情報の能力に関する変数のうち固定と指定された変数を指定された値に固定し、最適化計算処理部が解釈可能な形式に変換する最適化モデル情報変換部と、
前記生産能力計画情報と前記生産計画情報から、最適化の対象としない固定生産能力の範囲および固定する能力量を指定可能な表示画面を出力し、該表示画面に基づいて前記最適化の対象としない固定生産能力の範囲および固定する能力量の指定を受け付けると、前記固定生産能力情報として、前記固定生産能力記憶部に格納する画面出力部と、を備え、
前記画面出力部は、
固定生産能力の表示と入力を受け付ける固定生産能力指定部と、
期毎の負荷の総和が表示される負荷山積み表示部と、
期を表示する期表示部と、
を備える前記表示画面を生成し、
前記固定生産能力指定部は、
生産能力の範囲及び期ごとに、能力量と、生産能力が固定されているか否かとを対応させて一覧として表示する
ことを特徴とする生産能力計画立案支援システム。
【請求項２】
請求項１に記載の生産能力計画立案支援システムであって、
前記負荷山積み表示部は、
前記生産能力の範囲ごとに、負荷量の変化を示すグラフを表示する
ことを特徴とする生産能力計画立案支援システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の生産能力計画立案支援システムであって、
前記生産能力の範囲は、定時時間及び残業時間の種別を示すものであることを特徴とする生産能力計画立案支援システム。
【請求項４】
コンピュータシステムが行う、生産能力計画の立案を支援する生産能力計画立案支援方法であって、
外部記憶装置から、製品の生産工程とその工程で使用する作業量とを示す生産工程情報、前記製品の生産要求期と数量を示す生産要求量情報、前記生産工程が備える最大使用可能量を示す工程能力情報、及び前記生産工程の前回の生産能力計画を計算した結果を示す生産能力計画情報を読み込む処理と、
前記入力部で読み込まれた生産工程情報を記憶する生産工程記憶処理と、
前記入力部で読み込まれた生産要求量情報を記憶する生産要求量記憶処理と、
前記入力部で読み込まれた工程能力情報を記憶する工程能力記憶処理と、
前記入力部で読み込まれた生産能力計画情報を記憶する生産能力計画記憶処理と、
生産要求量の充足度最大化に対する生産能力計画最適化の最適化モデル情報を生成する最適化モデル情報生成処理と、
前記最適化モデル情報に従って、工程で使用する作業量が最大使用可能量を超えない範囲で、かつ、前記生産工程情報と前記生産要求量情報とに基づく所定の制約条件下で、生産要求量の充足率が最大となる生産計画および生産能力計画を演算装置により算出する最適化計算処理と、
前記最適化計算処理により計算された生産計画情報を記憶する生産計画記憶処理と、
計算した生産能力計画を外部記憶装置に生産能力計画情報として出力する生産能力計画出力処理とを、行い、
前記入力処理は、前記生産工程の最適化対象としない固定の能力を示す固定生産能力情報の読み込みを行い、
前記コンピュータシステムは、さらに、
読み込まれた前記固定生産能力情報を記憶する固定生産能力記憶処理と
前記最適化計算処理に対して渡す最適化モデル情報を、前記固定生産能力情報を用いて、最適化モデル情報の能力に関する変数のうち固定と指定された変数を指定された値に固定し、最適化計算処理部が解釈可能な形式に変換する最適化モデル情報変換処理と、
前記生産能力計画情報と前記生産計画情報から、最適化の対象としない固定生産能力の範囲および固定する能力量を指定可能な表示画面を出力し、該出力画面に基づいて前記最適化の対象としない固定生産能力の範囲および固定する能力量の指定を受け付ける画面出力処理と、を行い、
前記画面出力処理は、
固定生産能力の表示と入力を受け付ける固定生産能力指定部と、
期毎の負荷の総和が表示される負荷山積み表示部と、
期を表示する期表示部と、
を備える前記表示画面を生成し、
前記固定生産能力指定部は、
生産能力の範囲及び期ごとに、能力量と、生産能力が固定されているか否かとを対応させて一覧として表示する
ことを特徴とする生産能力計画立案支援方法。
【請求項５】
コンピュータを、生産能力計画の立案を支援する生産能力計画立案支援システムとして機能させるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータを、
外部記憶装置から、製品の生産工程とその工程で使用する作業量とを示す生産工程情報、前記製品の生産要求期と数量を示す生産要求量情報、前記生産工程が備える最大使用可能量を示す工程能力情報、及び前記生産工程の前回の生産能力計画を計算した結果を示す生産能力計画情報を読み込む処理と、
前記入力部で読み込まれた生産工程情報を記憶する生産工程記憶処理と、
前記入力部で読み込まれた生産要求量情報を記憶する生産要求量記憶処理と、
前記入力部で読み込まれた工程能力情報を記憶する工程能力記憶処理と、
前記入力部で読み込まれた生産能力計画情報を記憶する生産能力計画記憶処理と、
生産要求量の充足度最大化に対する生産能力計画最適化の最適化モデル情報を生成する最適化モデル情報生成処理と、
前記最適化モデル情報に従って、工程で使用する作業量が最大使用可能量を超えない範囲で、かつ、前記生産工程情報と前記生産要求量情報とに基づく所定の制約条件下で、生産要求量の充足率が最大となる生産計画および生産能力計画を演算装置により算出する最適化計算処理と、
前記最適化計算処理により計算された生産計画情報を記憶する生産計画記憶処理と、
計算した生産能力計画を外部記憶装置に生産能力計画情報として出力する生産能力計画出力処理とを、行い、
前記入力処理は、前記生産工程の最適化対象としない固定の能力を示す固定生産能力情報の読み込みを行い、
前記コンピュータは、さらに、
読み込まれた前記固定生産能力情報を記憶する固定生産能力記憶処理と
前記最適化計算処理に対して渡す最適化モデル情報を、前記固定生産能力情報を用いて、最適化モデル情報の能力に関する変数のうち固定と指定された変数を指定された値に固定し、最適化計算処理部が解釈可能な形式に変換する最適化モデル情報変換処理と、
前記生産能力計画情報と前記生産計画情報から、最適化の対象としない固定生産能力の範囲および固定する能力量を指定可能な表示画面を出力し、該出力画面に基づいて前記最適化の対象としない固定生産能力の範囲および固定する能力量の指定を受け付ける画面出力処理と、を行い、
前記画面出力処理は、
固定生産能力の表示と入力を受け付ける固定生産能力指定部と、
期毎の負荷の総和が表示される負荷山積み表示部と、
期を表示する期表示部と、
を備える前記表示画面を生成し、
前記固定生産能力指定部は、
生産能力の範囲及び期ごとに、能力量と、生産能力が固定されているか否かとを対応させて一覧として表示する
ように機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生産能力計画の立案を支援する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、製造における、設備能力や定時間内の人員の生産能力は、数ヶ月に１度、半年や年単位の需要の傾向を考慮し、更新される程度であった。また、これらの能力は固定費と考えられ、稼働率を高めることが企業経営に寄与すると考えられてきた。しかし、需要もないのに生産し、在庫の山を作り出してしまったり、需要が拡大傾向なのにそれに追従できなかったりといった問題点が散見されるようになり、近年では更新スピードをさらにあげ出来るだけ需要に追従していく必要があると認識されている。
【０００３】
生産要求量の充足度最大化に対する生産能力の最適化では、どの製品の需要に対してどれだけ生産可能か特定しないと充足度が求まらないことから、生産計画の最適化も同時に解く必要がある。
【０００４】
単なる生産計画最適化では各品目の、各工程における期毎の生産量や、出来上がった品目を次の複数の工程への期毎の移動量、また各品目の各工程での期毎の在庫量といった決定変数を用意し、各品目の生産に要する工数や品目の親子関係、工程間での移動に要する期数等の制約を考慮した上で、決定変数から各種特徴量を抽出し、生産要求量に対する充足度最大等の目的関数とする。
【０００５】
さらに生産能力最適化では、この生産計画最適化において通常は定数となっている、人員の定時内生産能力等を決定変数とし、さらに能力に関する各種制約を付加した上で必要能力を最小化するための目的関数を付加する。
【０００６】
単なる生産計画最適化であっても、全ての品目を考慮しようとすると決定変数は数千万に及び、計算時間が天文学的な時間になってしまうことが少なくないため、ネックの品目に絞ったモデル化にすることが多い。
【０００７】
さらに生産能力最適化では能力に関する決定変数が加わり、この決定変数の値が人員数等の場合には離散値に限定されるため、生産計画最適化では線形計画法で済んでいたものが、混合整数計画が必要となる場合もあり、計算量はさらに莫大になる。
【非特許文献１】生産マネジメント入門Ｉ、藤本隆宏、日本経済新聞社、pp.170-242  2001年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
生産要求量の充足度最大化に対する生産能力の最適化では生産計画の最適化も同時に実施する必要があるが、背景技術に記したように計算量が膨大であり、この技術を実用化するためには計算量を少なくする必要がある。非特許文献１「生産マネジメント入門Ｉ」では、モデル化の方法こそ示されているが計算量を減らす方法は記されていない。
【０００９】
また、こういった日程計画の最適化方法では、計算量が膨大になるという理由もあり、最適化すべき全ての要素がモデル化されているわけではないので、一度、最適化計算された後にユーザにより最適化の条件が修正されることも考慮すべきである。
【００１０】
一回目のゼロからの最適化計算ではモデル化されたすべてを考慮して解く必要があることから計算量を減らす余地はない。
【００１１】
そこで本発明では、生産能力計画の立案を支援する技術において、再計算における計算量を減らす技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決すべく、本発明では、変数の固定化により最適化モデルを構成する変数、制約条件式を減らし、計算負担を軽減する。
【００１３】
本発明は、例えば、コンピュータシステムで構成され、生産能力計画の立案を支援する生産能力計画立案支援システムである。
【００１４】
そして、生産能力計画立案支援システムは、外部記憶装置から、製品の生産工程とその工程で使用する作業量とを示す生産工程情報、前記製品の生産要求期と数量を示す生産要求量情報、前記生産工程が備える最大使用可能量を示す工程能力情報、前記生産工程の前回の生産能力計画を計算した結果を示す生産能力計画情報を読み込む入力部と、
前記入力部で読み込まれた生産工程情報を記憶する生産工程記憶部と、
前記入力部で読み込まれた生産要求量情報を記憶する生産要求量記憶部と、
前記入力部で読み込まれた工程能力情報を記憶する工程能力記憶部と、
前記入力部で読み込まれた生産能力計画情報を記憶する生産能力計画記憶部と、
生産要求量の充足度最大化に対する生産能力計画最適化の最適化モデル情報を生成する最適化モデル情報生成部と、
最適化モデル情報に従って、工程で使用する作業量が最大使用可能量を超えない範囲で、かつ、前記生産工程情報と前記生産要求量情報とに基づく所定の制約条件下で、生産要求量の充足率が最大となる生産計画および生産能力計画を演算処理手段により算出する最適化計算処理部と、
前記最適化計算処理部により計算された生産計画情報を記憶する生産計画記憶部と、
計算した生産能力計画を外部記憶装置に生産能力計画情報として出力する生産能力計画出力部とを、有し、
前記入力部は、前記生産工程の最適化対象としない固定の能力を示す固定生産能力情報の読み込みを行い、
前記コンピュータシステムは、さらに、
読み込まれた前記固定生産能力情報を記憶する固定生産能力記憶部と
前記最適化計算処理部に対して渡す最適化モデル情報を、前記固定生産能力情報を用いて、最適化モデル情報の能力に関する変数のうち固定と指定された変数を指定された値に固定し、最適化計算処理部が解釈可能な形式に変換する最適化モデル情報変換部と、
前記生産能力計画情報と前記生産計画情報から、最適化の対象としない固定生産能力の範囲および固定する能力量を指定可能な表示画面を出力し、該表示画面に基づいて前記最適化の対象としない固定生産能力の範囲および固定する能力量の指定を受け付けると、前記固定生産能力情報として、前記固定生産能力記憶部に格納する画面出力部と、を備え、
前記画面出力部は、
固定生産能力の表示と入力を受け付ける固定生産能力指定部と、
期毎の負荷の総和が表示される負荷山積み表示部と、
期を表示する期表示部と、
を備える前記表示画面を生成し、
前記固定生産能力指定部は、
生産能力の範囲及び期ごとに、能力量と、生産能力が固定されているか否かとを対応させて一覧として表示する。
【００１５】
そして、前記入力部は、前記生産工程の最適化対象としない固定の能力を示す固定生産能力情報の読み込みを行う。
【００１６】
そして、前記コンピュータシステムは、さらに、
読み込まれた前記固定生産能力情報を記憶する固定生産能力記憶部と
前記最適化計算処理部に対して渡す最適化モデル情報を、前記固定生産能力情報を用いて、最適化モデル情報の能力に関する変数のうち固定と指定された変数を指定された値に固定し、最適化処理部が解釈可能な形式に変換する最適化モデル情報変換部と、を備える。
【００１７】
前記生産能力計画立案支援システムが行う方法、及び、前記生産能力計画立案支援システムを達成するためのプログラムも本願発明に含まれる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、一度、最適化計算された生産能力計画に対して、最適化条件を変更し、再び最適化する際に、最適化対象外の固定生産能力を指定させ、最適化モデルの決定変数を減らすことができる。このため、最適化計算の計算時間が減ることが期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００２０】
本実施形態の生産能力計画立案支援システムは、生産能力計画の差分最適化計算を支援するシステムである。
【００２１】
図１は、生産能力計画立案支援システム１０の構成を示す図である。
【００２２】
生産能力計画立案支援システム１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、外部とのインターフェースと、これらを接続するバスと、からなるコンピュータシステムにより構成される。
【００２３】
生産能力計画立案支援システム１０は、ハードディスクなどの外部記憶装置３０と、キーボード、マウスなどの入力装置４０と、液晶ディスプレイなどの表示装置５０とに接続している。なお、プリンタなどの出力装置に接続してもよい。また、ネットワークを介して、入力情報の入力を受け付けてもよいし、ネットワークを介して、他の装置に生成した情報を出力するようにしてもよい。
【００２４】
下記で説明する生産能力計画立案支援システム１０の各機能部は、ＣＰＵがメモリの所定の領域にロードしたプログラムを実行することにより達成される。そのため、メモリあるいは外部記憶装置３０には、各機能部を達成するためのプログラムが予め格納されている。
【００２５】
生産能力計画立案支援システム１０は、その機能部として、入力部１１と、生産工程記憶部１２と、生産要求量記憶部１３と、工程能力記憶部１４と、生産能力計画記憶部１５と、固定生産能力記憶部１６と、最適化モデル情報生成部１７と、最適化モデル情報変換部１８と、最適化計算処理部１９と、生産計画記憶部２０と、ＧＵＩ処理部２１と、生産能力計画出力部２２と、を備える。
【００２６】
入力部１１は、外部記憶装置３０から、製品の生産工程とその工程で使用する作業量とを示す生産工程情報と、製品の生産要求期と数量を示す生産要求量情報と、生産工程が備える最大使用可能量を示す工程能力情報と、前回の生産能力計画を計算した結果を示す生産能力計画情報と、生産工程の最適化の対象としない固定の能力を示す固定生産能力情報と、を読み込む。
【００２７】
生産工程記憶部１２は、入力部１１で読み込まれた生産工程情報を記憶する。
【００２８】
生産要求量記憶部１３は、入力部１１で読み込まれた生産要求量情報を記憶する。
【００２９】
工程能力記憶部１４は、入力部１１で読み込まれた工程能力情報を記憶する。
【００３０】
生産能力計画記憶部１５は、入力部１１で読み込まれた生産能力計画情報を記憶する。
【００３１】
固定生産能力記憶部１６は、入力部１１で読み込まれた固定生産能力情報を記憶する。
【００３２】
最適化モデル情報生成部１７は、生産要求量の充足度最大化に対する生産能力計画最適化の最適化モデルを生成する。
【００３３】
最適化モデル情報変換部１８は、最適化モデル情報生成部１７により生成された最適化モデル情報に対して、固定生産能力記憶部１６の情報を用いて（場合によっては、生産能力計画記憶部１５の情報も用いて）、能力に関する変数のうち固定と指定された変数を指定された値で固定する。そして、最適化計算処理部１９が解釈可能な形式に変換する。
【００３４】
最適化計算処理部１９は、最適化モデル情報変換部１８から出力された最適化モデル情報に従って、各工程で使用する作業量が最大使用可能量を超えない範囲で、かつ、生産工程情報と生産要求情報とに基づく所定の制約条件下で、生産要求量の充足率が最大となる生産計画および生産能力計画を、期毎に算出する。
【００３５】
生産計画記憶部２０は、最適化計算処理部１９により計算された生産計画情報を記憶する。
【００３６】
ＧＵＩ処理部２１は、表示装置５０にＧＵＩ（Graphical User Interface）画面を表示する。そして、最適化の対象としない固定生産能力の範囲および固定する能力量を、ＧＵＩにより受け付ける。
【００３７】
生産能力計画出力部２２は、ユーザからの出力要求に従って、最適化計算処理部１９で算出された生産能力計画情報を、外部記憶装置３０に出力する。
【００３８】
次に、図２〜図６を用いて、入力部１１で読み込む情報について説明する。
【００３９】
本実施形態の例では、生産能力計画の対象は人員計画であり、定時４８０分、残業６０分を必要に応じて行い、生産要求量に応じて人員数を変動させる。装置の能力計画を立案する際には、残業の概念を削除し、定時人員を装置と読み替えることで対応可能である。
【００４０】
また、対象とする品目は３種類、工程は生産工程１つのみ、１０期間を対象とし、１期間を１日としている。品目の３種類は全て製品である。
【００４１】
図２は、生産工程情報２００の構成を示す図である。生産工程情報２００は、生産工程における作業時間を定義している。生産工程情報２００は、各レコードに、品目２０１と、工程２０２と、１台にかかる作業時間２０３とを対応付けて格納している。
【００４２】
図３は、生産要求量情報３００の構成を示す図である。生産要求量情報３００は、生産要求量を定義している。生産要求量情報３００は、各レコードに、品目３０１、工程３０２と、要求期（日）３０３と、要求量３０４とを対応付けて格納している。
【００４３】
図４は、工程能力情報４００の構成を示す図である。工程能力情報４００は、生産工程に従事できる能力について定義している。工程能力情報４００は、各レコードに、工程４０１と、期（日）４０２と、最大使用可能量（人員数）４０３とを対応付けて格納している。また、工程４０１と、期（日）４０２とに対応して、定時時間４０４と残業時間４０５とを格納している。
【００４４】
図５は、生産能力計画情報５００の構成を示す図である。後述するように、本実施形態では、最適化計算処理を繰り返して行う。生産能力計画記憶部１５に格納されている生産能力計画情報５００は、前回の最適化計算により算出した生産能力計画情報である。生産能力計画情報５００は、各レコードに、工程５０１と、期（日）５０２と、定時人数５０３と、残業人員５０４とを対応付けて格納している。
【００４５】
図６は、固定生産能力情報６００の構成を示す図である。固定生産能力情報６００は、最適化の対象外として固定としたい対象を定義する。固定生産能力情報６００は、各レコードに、工程６０１と、期（日）６０２と、固定したい対象（例えば、「定時」、「残業」など）６０３と、固定したい能力量６０４とを、対応付けて格納している。
【００４６】
なお、本実施形態において、分解能を日毎の「定時」や「残業」としてあるのは、後述する最適化の変数の定義に依存しているからである。
【００４７】
図７は、生産能力計画立案支援システム１０が行う処理のフロー図である。
【００４８】
なお、入力部１１は、予め、生産工程情報２００と、生産要求量情報３００と、工程能力情報４００と、生産能力計画情報５００と、固定生産能力情報６００とを、外部記憶装置３０から読み込み、生産工程記憶部１２と、生産要求量記憶部１３と、工程能力記憶部１４と、生産能力計画記憶部１５と、固定生産能力記憶部１６とにそれぞれ格納しているとする。
【００４９】
上述の通り、生産能力計画情報５００は、前回の最適化計算により算出された生産計画能力情報である。したがって、一度も最適化計算が行われていない場合は、生産能力計画情報５００は存在しないので、生産能力計画記憶部１５には何も格納されていない。ただし、操作者により直接入力された値が格納されていてもよい。
【００５０】
固定生産能力情報６００は、最適化計算処理の後に、計算結果に基づいて操作者から指定されて生成された情報である。したがって、最適化計算を最初に行う場合、固定生産能力情報６００は存在しない。ただし、操作者により直接入力された値が格納されていてもよい。
【００５１】
図７のフローには示していないが、最初に最適化計算を行う場合、最適化計算処理部１９は、最適化モデル情報生成部１７で生成された最適化モデルをそのまま用いて、最適化計算を行う。すなわち、最初の最適化計算処理では、最適化モデル情報変換部１８による変数の固定化は行わずに、最適化計算を行う。
【００５２】
図７のフローに従って説明する。かかるフローは、操作者からの要求に応じて開始される。
【００５３】
まず、最適化モデル情報生成部１７は、混合整数計画法で能力量を求めるための生産能力計画モデル（最適化モデル情報）を生成する（Ｓ１１）。
【００５４】
生産能力計画モデルは、制約条件と目的関数とからなり、それぞれ線形方程式にて記述される。なお、これらの制約条件と目的関数は、予め、プログラム上に登録されており、最適化モデル情報生成部１７は、これを読み込むものとする。
【００５５】
ここでは、一般化のため、記号の定義をし、記号にて線形方程式を記述して説明する。なお、括弧[]内に本実施形態における具体例を記す。
【００５６】
なお、本実施形態では、工程は生産工程である「工程Ｐ１」の１つなので一般化の対象としていない。
【００５７】
T：生産能力計画対象期間（1，・・・，Ｔ）[10/1〜10/10を1〜10と採番する]
T：任意の期（t=1，・・・，Ｔ）
i：品目[品目Ａ,品目Ｂ,品目Ｃを1,2,3と採番する]
【００５８】
使用する定数を下記の通り定義する。
【００５９】
Ｉi,0            ：品目iの０期末の在庫量
Di,t            ：品目iのt期末の在庫量
Ｋi            ：品目iの作業時間／台
wtime0    ：定時時間
wtime1    ：残業時間
wkrit        ：t期最大定時人員数
wkrot        ：t期最大残業人員数
【００６０】
０期末の在庫量は、入力情報として用意していないので、全ての品目でゼロとなる。品目ｉのｔ期の要求量は、図３の生産要求量情報３００の要求量３０４である。品目ｉの作業時間/台は、図２の生産工程情報２００の作業台数２０３である。
【００６１】
wtime0は、図４の工程能力情報４００の定時時間４０４であり、図４の例では、全て「４８０時間」である。wtime1は、図４の工程能力情報４００の残業時間４０５であり、図４の例では、全て「６０時間」である。
【００６２】
wkrit、wkrotは、図４の工程能力情報４００の最大使用可能量（人員数）４０１であり、図４の例では、全て「４人」となる。
【００６３】
また、使用する変数を下記の通り定義する。
【００６４】
Ｉi,t     ：品目iのｔ期末在庫量（ｔ＝1,2,・・・T)
Ri,t     ：品目iのｔ期生産量（入庫量）（ｔ＝1,2,・・・T)
Xi,t     ：品目iのｔ期出庫量（ｔ＝1,2,・・・T)
CIt     ：ｔ期定時能力（ｔ＝1,2,・・・T)
COt   ：ｔ期残業能力（ｔ＝1,2,・・・T)
WKIt   ：ｔ期定時人員（０≦ＷＫＩｔ≦wkrit）
WKOt ：ｔ期残業人員（０≦ＷＫOｔ≦wkrot）
mdi,t   ：品目iのｔ期生産要求未達量
mct     ：ｔ期能力余裕量
ここで、変数は、全て非負である。t期定時人員、t期残業人員は、それぞれt期最大定時人員数、t期最大残業人員数が上限値となる。
【００６５】
また、本実施形態では、品目iのt期生産量、t期定時人員、およびt期残業人員変数には整数制約を付している。
【００６６】
続いて、制約条件式１〜６を以降に示す。
【００６７】
＜制約条件式１＞
品目iのt期在庫は、t-1期在庫にt期生産量（入庫量）を加え、t期出庫量を差し引いた量である。そこで、下記の通り表される。
【００６８】
制約条件式１
Ii,t=Ii,t-1+Ri,t-Xi,t
【００６９】
＜制約条件式２＞
生産量は、生産工程の能力量により制約される。すなわち、t期に生産される品目iの負荷量の総和は、t期の生産工程の能力量以上に生産できない。そこで、下記の通り現される。
【００７０】
【数１】
0005172363.tif 000002
【００７１】
＜制約条件式３＞
品目iのt期の出庫量は、品目iのt期の生産要求量以下であり、品目iのt期生産要求未達量を用いて、下記の通り表される。
【００７２】
制約条件式３
Xi,t=Di,t-mdi,t
【００７３】
＜制約条件式４＞
t期の定時能力は、t期定時人員を用いて、下記の通り表される。
【００７４】
制約条件式４
CIt=wtime0・WKIt
【００７５】
＜制約条件式５＞
t期の残業能力は、t期残業人員を用いて、下記の通り表される。
【００７６】
制約条件式５
COt=wtime1・WKOt
【００７７】
＜制約条件式６＞
残業人員は、定時人員以下であるものとし、下記の通り表される。
【００７８】
制約条件式６
WKIt ≧ WKOt
次に、目的関数について説明する。
【００７９】
＜目的関数＞
目的関数には、３つの内容を盛り込む。１つ目は、生産要求量に対する充足度最大化である。２つ目は、定時能力を使い切ってから残業能力を使うための制御である。３つ目は、能力量を可能な限り使い切ることである。
【００８０】
すなわち、1つ目に関しては、品目iのt期の生産要求量未達量変数の最小化である。２つ目に関しては、t期能力余裕量変数を参照化することである。３つ目に関してはt期定時能力変数にはt期残業能力変数より小さな重みを付すことである。従って、下記の通り表される。
【００８１】
【数２】
0005172363.tif 000003
【００８２】
（ただし、wd≧wco≧wci≧wc）
なお、本実施例では、
wd=100000
wco=10
wci=50
wc=1
としている。
【００８３】
以上、変数と、制約条件式と、目的関数とから生成される生産能力計画モデル（最適化モデル情報）について説明した。
【００８４】
次に、最適化モデル情報変換部１８は、最適化モデル情報生成部１７により生成された最適化モデル情報に対して、固定生産能力情報６００を用いて変数の固定化を行い、最適化計算処理部が処理可能な形に変換する（図７のＳ１２）。なお、生産能力計画情報５００を用いることもある。
【００８５】
具体的には、最適化モデル情報変換部１８は、固定生産能力情報６００のレコードを１つずつ参照し、工程６０１と期（日）６０２とから、これに該当する制約条件式２を特定し、特定した制約条件式２の対象６０３に該当する変数を、能力量６０４の値に置き換える。これにより、変数が１つ消去される。
【００８６】
なお、能力量６０４が有効な値でない場合（値が入力されていない場合等）には、最適化モデル情報変換部１８は、生産能力計画情報５００から、工程６０１と期６０２の組が同一のレコードを検索する。そして、見つかった場合には、対象６０３に対応する人員を求める。対象６０３が「定時」の場合は、生産能力計画情報５００の定時人員５０３を求める。対象が「残業」の場合は、生産能力計画情報５００の残業人員５０４を求める。
【００８７】
さらに、最適化モデル情報変換部１８は、図４の工程能力情報４００から、工程６０１と期（日）６０２の組が同一のレコードを検索する。そして、検索したレコードから、対象６０３に対応する時間を求める。対象６０３が「定時」の場合、工程能力情報４００の定時時間４０４を求める。対象６０３が「残業」の場合、残業時間４０５を求める。
【００８８】
そして、最適化モデル情報変換部１８は、求めた時間に、先に求めた人員を乗じて、能力量を求める。そして、上記で特定した制約条件式２の能力量に該当する変数を、求めた能力量の値で置き変えることにより、かかる変数を消去する。
【００８９】
さらに、最適化モデル情報変換部１８は、制約条件式４，５についても、ｔ期定時人員やｔ期残業人員の値を固定することが可能であり、変数を消去することができる。
【００９０】
こうして、最適化モデル情報変換部１８は、変数の個数と、制約条件式の個数を減らす。
【００９１】
具体例により説明する。品目が３種であり、工期が１０期であるとすると、各変数の個数は以下の通りである。
【００９２】
Ｉi,t     ・・・３０個
Ri,t     ・・・３０個
Xi,t     ・・・３０個
CIt     ・・・１０個
COt   ・・・１０個
WKIt   ・・・１０個
WKOt ・・・１０個
mdi,t   ・・・３０個
mct     ・・・１０個
【００９３】
また、変数が固定化される前の制約条件式の個数は、以下の通りである。
【００９４】
制約条件式１  ・・・３０個
制約条件式２  ・・・１０個
制約条件式３  ・・・３０個
制約条件式４  ・・・１０個
制約条件式５  ・・・１０個
制約条件式６  ・・・１０個。
【００９５】
かかる場合に、最適化モデル情報生成部１７により、そのまま制約条件式を生成すると、制約式は１００個となり、変数は、１７０個（そのうち整数変数は５０個）となる。
【００９６】
これに対して、図６の固定生産能力情報６００を用いることにより、制約条件式２で変数が１０個減り、さらに制約条件式４から整数変数が１０個減る。整数計画問題において、整数変数が減るのは計算量削減に大きな効果を発揮する。
【００９７】
またさらに付記しておくと、制約条件式４は全て不用になり、ｔ期定時人員が固定されることにより、制約条件式６も不要となるので、２０個の制約条件式が減ることになる。
【００９８】
次に、最適化計算処理部１９は、最適化モデル情報変換部１８により生成された、変換済みの最適化モデル情報を用いて、最適化計算処理を行う（図７のＳ１３）。
【００９９】
具体的には、最適化計算処理部１９は、最適化モデル情報変換部１８で変換された最適化モデル（変数、制約条件式、及び目的関数）を、混合整数計画法エンジンに入力し、最適化計算を行わせる。そして、計算結果を、生産能力計画記憶部１５および生産計画記憶部２０に書き込む。
【０１００】
図８は、計算結果である生産計画情報８００の構成を示す図である。生産計画情報８００は、品目８０１と、工程８０２と、期（日）８０３と、生産量８０４とからなる。
【０１０１】
次に、ＧＵＩ処理部２１は、最適化計算により算出された生産能力計画を表示するとともに、固定生産能力情報６００の変更を受け付けるためのＧＵＩ画面を生成し、表示する（Ｓ図７のＳ１４）。
【０１０２】
図９は、ＧＵＩ画面７００の構成例を示す。ＧＵＩ画面７００の変更、スクロール表示、入力の受付等は、ＧＵＩ処理部２１により行われる。
【０１０３】
図９のＧＵＩ画面７００は、固定生産能力指定部７０１と、負荷山積み表示部７０２と、期表示部７０３と、最適化実行ボタン７０４と、生産能力計画出力ボタン７０５と、終了ボタン７０６と、を備える。
【０１０４】
固定生産能力指定部７０１と、負荷山積み表示部７０２とは、期表示部７０３の期に同期して横方向にスクロールされる。固定生産能力指定部７０１は、「残業」、「定時」の２つに区切られ、それぞれで期毎に能力量部７０１１と、固定指定部７０１２とを有する。これらは、ｔ期定時能力ＣＩｔ、ｔ期残業能力ＣＯｔの２つの変数に対応している。
【０１０５】
なお、本実施形態では人員計画を取り上げたが、装置計画の場合で残業の概念がないなら、残業に関する部分を表示する必要はなく、削除しても良い。
【０１０６】
また、残業が多段に分かれるなら、それに応じて増やしても良い。
【０１０７】
能力量部７０１１は、能力量の総和の表示と入力とが可能なフィールドである。
【０１０８】
固定指定部７０１２は、固定の場合にはチェックマークが表示され、固定でない場合にはチェックマークは表示されない。ＧＵＩ処理部２１は、ユーザからいずれかの指定を受け付けると、指定内容に応じて、チェックマークを表示したり、消去したりする。
【０１０９】
負荷山積み表示部７０２は、期毎の負荷の総和が表示されると同時に、定時能力の変化の様子を示す定時能力線７０２１と、残業能力の変化の様子を示す残業能力線７０２２とが表示される。
【０１１０】
次に、図９のＧＵＩ画面７００の表示方法を説明する。
【０１１１】
ＧＵＩ画面７００が初めて表示される時点、最適化実行ボタン７０４が押下され、ＧＵＩ画面に制御が戻ってきた時点では、ＧＵＩ処理部２１は、能力量部７０１１に、該当する期の能力量として、生産能力計画情報５００の該当する期、該当対象（定時、残業）の値を表示する。
【０１１２】
また、ＧＵＩ処理部２１は、固定指定部７０１２に、固定生産能力情報６００から該当する期、該当対象（定時、残業）の情報を検索し、検索されればチェックマークを表示する。
【０１１３】
また、ＧＵＩ処理部２１は、生産計画記憶部１８の品目８０１毎、工程８０２毎、期８０３毎の生産量８０４と、生産工程情報２００の作業時間/台（２０３）とから、品目毎、工程毎、期毎の生産負荷量を計算し、工程毎、期毎で総和を求める。そして、負荷山積み表示部７０２に、負荷量として表示する。
【０１１４】
また、ＧＵＩ処理部２１は、固定生産能力指定部７０１の「定時」の能力量部７０１１の値を縦軸に、期を横軸にとった折れ線グラフを生成し、定時能力線７０２１として、表示する。
【０１１５】
また、ＧＵＩ処理部２１は、固定生産能力指定部７０１の「定時」と「残業」の能力量部７０１１の値の和を縦軸に、期を横軸にとった折れ線グラフを生成し、残業能力線７０２２として、表示する。
【０１１６】
かかるＧＵＩ画面７００において、ＧＵＩ処理部２１は、固定する能力を受け付ける。そして、最適化計算の実行を要求されると、固定生産能力情報６００を更新する。以下に具体的に説明する。
【０１１７】
図１０は、ＧＵＩ画面７００での操作者からの固定能力の入力方法を説明する図である。
【０１１８】
この例は、既に「定時」に関して全て固定指定部７０１２にチェックマークが入っている状態で、さらに「10/6」の残業を無くすために、能力量部７０１１にゼロが入力され、固定指定部７０１２にチェックマークが付された場合を示す。
【０１１９】
この条件下で最適化計算させるため、最適化実行ボタン７０４が押された場合について説明する。
【０１２０】
最適化実行ボタン７０４が押下されると、ＧＵＩ処理部２１は、固定生産能力情報６００への書き込みを開始する。具体的には、ＧＵＩ処理部２１は、まず、固定生産能力情報６００の全情報を削除し、固定生産能力指定部７０１の「定時」、「残業」の全ての固定指定部７０１２についてチェックマークが付されているか否か調べ、チェックマークが付されていたら、その工程、期、対象（「定時」、「残業」）、能力量部７０１１の能力量を、固定生産能力情報６００の固定生産能力情報６００の対応する項目に格納する。
【０１２１】
図１１は、この例での処理が終了した状態での固定生産能力情報６００’の構成を示す。図示するように、図１０の例に対応して、「１０／６」の「残業」の能力量が「０」に固定されている。
【０１２２】
なお、固定指定部７０１２のチェックマークの意味を逆にしてもよい。すなわち、最適化したい対象にチェックマークを付し、最適化したくない対象にはチェックマークを付すように定めていてもよい。
【０１２３】
最適化計算を再度行うように要求された場合（Ｓ１５で「最適化計算」）、ＧＵＩ処理部２１は、固定生産能力情報６００を更新した後、最適化モデル情報変換部１８に対して、更新された固定生産能力情報６００に基づいて、Ｓ１２の処理を行うように指示する。これを受けて、最適化モデル情報変換部１８は、変更された固定生産能力情報６００に従って、Ｓ１２からの処理を実行する。以降の処理は、上述したとおりであり、操作者から最適化計算の実行を要求されるたびに、Ｓ１２〜Ｓ１４の処理が繰り返される。
【０１２４】
一方、Ｓ１５において、生産能力計画の出力要求がなされた場合、生産能力計画出力部２２は、その時点での生産能力計画記憶部１５の内容を、外部記憶装置３０に新たな生産能力計画情報として書き出す。ここで書き出した生産能力計画情報が、次回の計画立案時の入力となる。なお、プリンタなどで出力したり、あるいは、ネットワークを介して、他の装置に出力してもよい。
【０１２５】
また、操作者から終了要求を受け付けた場合（Ｓ１５で「終了」）、ＧＵＩ処理部２１は、図７のフローを終了する。
【０１２６】
以上、本実施形態の生産能力計画立案支援システムについて説明した。
【０１２７】
本実施形態によれば、最適化モデルを構成する、変数や制約条件式の個数を、操作者からの指示に従って減少させることができる。したがって。計算負荷を軽減し迅速に操作者が求める結果を提示することができる。
【０１２８】
また、固定する能力をＧＵＩ画面により受け付けるので、操作者にとって使い勝手がよい。
【０１２９】
本発明は、既存の最適化結果を参照して、最適化モデルの一部を固定して、最適化し直すような用途ならば広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】生産能力計画立案支援システムのブロック図である。
【図２】生産工程情報を示す図である。
【図３】生産要求量情報を示す図である。
【図４】工程能力情報を示す図である。
【図５】生産能力計画情報を示す図である。
【図６】固定生産能力情報を示す図である。
【図７】処理フロー図である。
【図８】生産計画情報を示す図である。
【図９】ＧＵＩ画面を表す図である。
【図１０】ＧＵＩ画面を表す図である。
【図１１】固定生産能力情報の更新後を示す図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１０            生産能力計画立案支援システム
１１            入力部
１２            生産工程記憶部
１３            生産要求量記憶部
１４            工程能力記憶部
１５            生産能力計画記憶部
１６            固定生産能力記憶部
１７            最適化モデル情報生成部
１８            最適化モデル情報変換部
１９            最適化計算処理部
２０            生産計画記憶部
２１            ＧＵＩ処理部
２２            生産能力計画出力部
３０            外部記憶装置
４０            入力装置
５０            表示装置
【図１】
0005172363.tif 000004
【図２】
0005172363.tif 000005
【図３】
0005172363.tif 000006
【図４】
0005172363.tif 000007
【図５】
0005172363.tif 000008
【図６】
0005172363.tif 000009
【図７】
0005172363.tif 000010
【図８】
0005172363.tif 000011
【図９】
0005172363.tif 000012
【図１０】
0005172363.tif 000013
【図１１】
0005172363.tif 000014