(57)【要約】【課題】複数工程からなる生産ラインにおいて、次工程の仕掛数の上限を制限することで仕掛数を減少させリードタイムを短縮するとともに、稼働率や設備タクトがそれぞれ異なる場合においても、仕掛数を最小にすることを可能とする。【解決手段】処理能力及び生産時間がそれぞれ異なる複数工程からなる生産ラインであり、生産ラインの平均処理能力より高い処理能力を示す期間をもつ工程が存在する生産ラインの工程制御装置であって、工程管理手段８は、一時的に生産ラインの平均処理能力より低い処理能力を示している工程の仕掛数を、生産ラインの平均処理能力より低い処理能力を示している期間に対し、その工程の単位時間当たりの処理枚数と単位時間当たりの生産ラインの平均処理枚数の差分をかけた値となるよう仕掛数の制御を行う。【選択図】図１
2007272652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理能力及び生産時間がそれぞれ異なる複数工程からなる生産ラインであって、当該生産ラインの平均処理能力より高い処理能力を示す期間をもつ工程が存在する生産ラインの工程制御方法において、
一時的に生産ラインの平均処理能力より低い処理能力を示している工程の仕掛数を、生産ラインの平均処理能力より低い処理能力を示している期間に、その工程の単位時間当たりの処理枚数と単位時間当たりの生産ラインの平均処理枚数との差分をかけた値となるように仕掛数の制御を行うことを特徴とする工程制御方法。
【請求項２】
前記仕掛数の制御は、前記処理能力低下工程の前工程の単位時間当たりの処理枚数を制限することで実現することを特徴とする請求項１に記載の工程制御方法。
【請求項３】
前記仕掛数の制御を生産ラインの全工程においてそれぞれ行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の工程制御方法。
【請求項４】
処理能力及び生産時間がそれぞれ異なる複数工程からなる生産ラインであって、 生産ラインの平均処理能力より高い処理能力を示す期間をもつ工程が存在する生産ラインの工程制御装置において、
各工程からの情報収集と管理を行う工程管理手段と、
単位時間当たりの処理枚数が予め設定した単位時間当たりのライン平均処理枚数より低い工程の設備を選択する稼動低下設備選択手段と、
前記稼動低下設備選択手段が選択した設備の単位時間当たりの処理枚数と単位時間当たりのライン平均処理枚数との差分に、生産ラインの平均処理能力より低い処理能力を示している期間をかけた値を、工程間に保管する仕掛数の上限である制限仕掛数として逐次決定する制限仕掛数決定手段と、
前記制限仕掛数決定手段で決定した制限仕掛数に基づきワーク引当制御を行う引当制御手段と、
加工設備と搬送設備に引当命令を送信する引当指示手段とを備えたことを特徴とする工程制御装置。
【請求項５】
前記引当制御手段は、前記稼動低下装選択手段が設備を選択した時刻において、その設備の仕掛が前記制限仕掛数より高いかもしくは同等である場合、その設備の前工程に対する引当停止命令を前記引当指示手段に送信することを特徴とする請求項４に記載の工程制御装置。
【請求項６】
前記引当指示手段は、前記引当制御手段から引当停止命令を受信した場合、対応する設備に引当停止命令を行うことを特徴とする請求項５に記載の工程制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工程制御方法及び工程制御装置に関するものであり、特に、稼働率や処理能力がそれぞれ異なる複数工程からなる生産ラインにより被生産物の生産処理を行う工程制御方式において、生産ライン内にある被生産物のストック量を極小とし、そのリードタイムを短縮する工程制御方法及び工程制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複数の工程でもって構成される生産ラインにおいては、各工程の処理能力や稼働率が異なることによる生産ライン上のワーク搬送量の調整を行うため、当該生産ラインを構成する各工程間にワークを一時退避するバッファを設けている。このバッファの容量は、工程間の処理量の相違を見越して決定される。
【０００３】
図２は、この種の生産ラインの概念図であって、各工程Ａ、工程Ｂ、工程Ｃには、前工程で加工されたワークを一時的に保管しておくバッファＡ、バッファＢ、バッファＣと、バッファに保管されているワークを加工する加工設備Ａ、加工設備Ｂ、加工設備Ｃとがそれぞれ配置されている。
【０００４】
このような配置構成において、生産ラインに投入されたワークは、複数の工程（工程Ａ、工程Ｂ、工程Ｃ）を通過することにより、所要の加工などが順次行われ最終的に製品として出力される。バッファと前後の加工設備との間のワークの移動は、ＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）と呼ばれる無人搬送車などを用いた搬送設備で搬送される。すなわち、ワークは図２中矢印で示したように、バッファＡ−加工設備Ａ−バッファＢ−加工設備Ｂ−バッファＣ−加工設備Ｃの順に搬送される。
【０００５】
上記したように、各工程間のバッファには、前工程で処理されたワークが保管される。そのため、前工程が停止中であっても、ワーク待ちでその工程が遊んでしまうといった事態を避けることができる。しかし、例えばある工程の中に稼働率の極端に低い設備があった場合に、すべての工程においてワーク待ちで加工設備が遊ぶことを防ぐためには、バッファ容量を大きくする必要がある。そのため、生産ラインの床面積の占有率が大きくなって経済的でなく、また、バッファ内での待ち時間が長くなることにより、リードタイムが長くなり、歩留りの低下への影響が大きくなるといった問題が発生する。
【０００６】
このため、バッファ内のワーク数（以下「仕掛」という。）を最小にするための方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
特許文献１の方法は、全工程の稼働率を一定期間監視し、各工程前の仕掛量を、計測した稼働率を逆比例させた量に制限する方法がある。
【特許文献１】特開平７−２５６５３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１の方法の場合、生産ラインの各設備間で処理時間のみが異なるときは、稼働率から必要仕掛数を決定することは有効である。しかし、稼働率のみでなく、タクトにおいても各設備間でばらつきがある場合、設備タクトによってはバッファ内に不要な仕掛が溜まる場合があるため、仕掛を最小にすることはできない。例えば、他の設備に比べて稼動率は高いが、設備タクトが遅く、単位時間当りの処理能力としては他の設備に比べて低い場合には、やはりその設備の前には他の設備前の仕掛に比べて多い仕掛が必要である。
【０００９】
本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、バッファ内仕掛数を低減し、リードタイムを短縮することで、経済的な生産ラインを実現する工程制御方法及び工程制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の工程制御方法は、処理能力及び生産時間がそれぞれ異なる複数工程からなる生産ラインであり、当該生産ラインの平均処理能力より高い処理能力を示す期間をもつ工程が存在する生産ラインに好適な工程制御方法であって、一時的に生産ラインの平均処理能力より低い処理能力を示している工程の仕掛数を、生産ラインの平均処理能力より低い処理能力を示している期間に、その工程の単位時間当たりの処理枚数と単位時間当たりの生産ラインの平均処理枚数との差分をかけた値となるように仕掛数の制御を行うことを特徴としている。この場合、前記仕掛数の制御は、前記処理能力低下工程の前工程の単位時間当たりの処理枚数を制限することで実現するようにしてもよい。また、上記のような仕掛数の制御は、生産ラインの全工程においてそれぞれ行うものとする。
【００１１】
このような制御を行うことにより、処理時間のみでなく、生産タクトが設備間でばらつきが大きい場合においても、工程間バッファに溜まる仕掛を最小限に抑えることができ、リードタイムの短縮を実現することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の工程制御装置は、処理能力及び生産時間がそれぞれ異なる複数工程からなる生産ラインであって、 生産ラインの平均処理能力より高い処理能力を示す期間をもつ工程が存在する生産ラインの工程制御装置において、各工程からの情報収集と管理を行う工程管理手段と、単位時間当たりの処理枚数が予め設定した単位時間当たりのライン平均処理枚数より低い工程の設備を選択する稼動低下設備選択手段と、前記稼動低下設備選択手段が選択した設備の単位時間当たりの処理枚数と単位時間当たりのライン平均処理枚数との差分に、生産ラインの平均処理能力より低い処理能力を示している期間をかけた値を、工程間に保管する仕掛数の上限である制限仕掛数として逐次決定する制限仕掛数決定手段と、前記制限仕掛数決定手段で決定した制限仕掛数に基づきワーク引当制御を行う引当制御手段と、加工設備と搬送設備に引当命令を送信する引当指示手段とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
このような構成とすれば、処理時間のみでなく、生産タクトが設備間でばらつきが大きい場合においても、工程間バッファに溜まる仕掛を最小限に抑えることができ、リードタイムの短縮を実現することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の工程制御装置によれば、前記引当制御手段は、前記稼動低下装選択手段が設備を選択した時刻において、その設備の仕掛が前記制限仕掛数より高いかもしくは同等である場合、その設備の前工程に対する引当停止命令を前記引当指示手段に送信するようにしてもよい。この場合、前記引当指示手段は、前記引当制御手段から引当停止命令を受信した場合、対応する設備に引当停止命令を行う構成とする。
【００１５】
このように、本発明の工程制御装置によれば、稼動低下設備があるか、そのために引当制限をしなければならないかを逐次判断することができるので、各工程間の仕掛を最小に押さえることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の工程制御方法及び工程制御装置は、上記のように構成したので、処理時間のみならず、生産タクトが設備間でばらつきが大きい場合においても、工程間バッファに溜まる仕掛を最小限に抑えることができ、リードタイムの短縮を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態の工程制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【００１９】
本実施形態の工程制御装置が適用される製造ライン（生産ライン）１０は、製品を加工する少なくとも工程Ａ、工程Ｂ、工程Ｃの３工程を備えた製造ラインであり、各加工設備Ａ、加工設備Ｂ、加工設備Ｃがそれぞれの工程Ａ、工程Ｂ、工程Ｃに設置されている。また、バッファＡは、図示しない前工程で加工されたワークを保管し、バッファＢは、前工程Ａの加工設備Ａで加工されたワークを保管し、バッファＣは、前工程Ｂの加工設備Ｂで加工されたワークを保管する機能を備えている。
【００２０】
工程制御装置１は、大別すると、引当制御手段２、制限仕掛数決定手段３、引当指示手段４、稼動低下設備選択手段７、工程管理手段８から構成されている。
【００２１】
工程管理手段８は、製造ライン１０からの情報の収集と管理を行う役割を担っており、製造ライン１０内の全てのワークの進捗や設備の稼動状況を把握している。従って、工程管理手段８内のデータを集計すれば、工程毎の仕掛数を求めることができる。工程管理手段８は、各加工設備Ａ，Ｂ，Ｃからのワーク要求を受けると、引当指示手段４に対してワーク引当要求を出すとともに、引当制御手段２に対しては、仕掛り情報Ｒ１として、工程別の仕掛数と各設備の稼動状況を提供し、また、制限仕掛数決定手段３に対しては、各加工設備の稼働状況を提供し、ある設備が停止している場合はその設備の現在までの連続停止時間を提供する。
【００２２】
稼動低下設備選択手段７は、製造ライン１０の単位時間当りの平均処理枚数を予め内部のメモリ（不図示）に記録している。また、工程管理手段８から各設備の単位時間当りの処理枚数を受け取ると、単位時間当りの処理枚数がライン平均処理枚数より低い設備を探索し、制限仕掛数決定手段３及び引当制御手段２に提供する。
【００２３】
制限仕掛数決定手段３は、稼動低下設備選択手段７から受け取った稼動低下設備と、工程管理手段８から受け取った各加工設備の稼働状況とに基づいて、制限仕掛数を算出し、引当制御手段２に提供する。
【００２４】
引当指示手段４は、工程管理手段８から受け取ったワーク引当要求と、引当制御手段２から受け取った引当停止設備情報及びワーク引当停止要求とに基づき、図示しない仕掛保管設備及び搬送装置に対し、各加工設備への搬送要求、または搬送停止要求を行う。また、引当指示手段４は、引当制御手段２から引当停止設備とワーク引当停止要求とを受け取った場合は、工程管理手段８からワーク引当要求があっても、当該引当停止設備に対するワークの引当を停止する。
【００２５】
次に、上記構成の製造ライン１０内でのワークの流れについて説明する。
【００２６】
図２は、本実施形態における工程管理手段８で管理される各工程と、各加工設備、及び各仕掛保管設備（バッファ）との関係を示す図である。工程Ａの加工を加工設備Ａが行うといったように、各工程の加工をそれぞれの加工設備が行う。加工設備Ａは、バッファＡから送られてきたワークを加工し、加工設備Ａで加工されたワークはバッファＢへ送られ、加工設備Ｂの仕掛となる。加工設備Ｂは、バッファＢから送られてきたワークを加工し、バッファＣへ送る。バッファＣ、加工設備Ｃも同様に、順に送られてきたワークに対して加工を行う。すなわち、ワークは加工設備Ａから順に一度ずつ加工設備で処理され、加工設備Ｃでの加工を最後に加工は完了するものとする。
【００２７】
バッファＡには、単位時間に製造ライン１０が処理しなければならない数のワークが投入される。各加工設備の稼働率は１００％ではなく、保全時間や故障などで停止するが、各加工設備の単位時間当たりの平均処理可能枚数は製造ライン１０が処理しなければならない数を上回るものとする。例えば、1日当り１００個のワークを完成させる場合、バッファＡには1日に１００個のワークが投入され、各加工設備は少なくとも1日当り平均１００枚処理できるものとした場合、加工完了ワークは一日当たり平均１００個払い出されることになる。
【００２８】
次に、図３ないし図５を用いて、本実施形態における工程制御装置１の動作を説明する。
【００２９】
図３は、工程Ｂの稼動状況と仕掛状況を表した図である。工程Ｂの単位時間当りの処理能力は、図３（ａ）に示すように、加工設備Ｂが稼動中はｂ枚であり、ライン平均の単位時間当りの処理能力ａ枚に比べて高い。バッファＢの仕掛数は、加工設備Ｂの処理能力と稼動状況、ワーク引当可否に加え、前工程での処理能力と稼動状況、ワーク引当可否で決定する。
【００３０】
すなわち、加工設備Ａの単位時間当りの処理可能枚数が加工設備Ｂのそれより高い場合、加工設備Ｂか稼働中であってもバッファＢに仕掛が溜まる。従って、工程Ｂは最大処理能力で加工し、仕掛を減少させる（図３（ｃ）の期間い）。バッファＢに仕掛がない場合は、来たワークを順次処理することから、ワークがライン平均枚数で送られて来た場合、工程Ｂの処理枚数はライン平均と同等となる（図３（ｃ）の期間ろ）。
【００３１】
ここで、工程Ｂがｔ時間停止した場合を考える。加工設備Ｂが停止中、本設備は１枚も処理できないことから、製造ライン１０が処理しなければならない枚数を加工完了するためには、設備Ｂが復帰し稼動した場合に、α（＝ライン平均処理能力ａ×停止時間ｔ）枚をライン平均より余分に処理をする必要がある（図３（ｃ）の斜線部分）。従って、工程Ｂが停止中にα枚の仕掛をバッファＢに溜めておくことで、加工設備Ｂが復帰した際、たとえ前工程である工程Ａが停止していたとしても、工程Ｂは処理できなかったα枚の処理をすることができる。また、工程Ｂが停止中、工程Ａの処理能力が高く、バッファＢにα枚以上仕掛として溜めておくことができたとしても、製造ライン１０に必要な処理枚数はα枚であるから、バッファＢにはα枚以上溜めておく必要はない。
【００３２】
図３（ｂ）の太線は、バッファＢの仕掛制限数である。加工設備Ｂが停止してからｔｍ時間後のバッファ仕掛制限数は、（ライン平均処理数／単位時間ａ×停止時間ｔｍ）＝β枚  となる。このように、ある設備の稼働状況を逐次モニタし、停止した時刻からの連続停止時間から制限仕掛数を直接算出し、それをリアルタイムに更新することで、精度の高い制限仕掛数を求めることができる。
【００３３】
なお、ある工程が停止した場合のみでなく、単位時間当りの処理枚数が低下した場合における制限仕掛数は、
（ライン平均処理数／単位時間−該当設備の処理枚数／単位時間）×連続稼動低下時間
・・・（１）
として求めることで、同様の効果を得ることができる。
【００３４】
前工程である工程Ａの処理枚数は、工程Ｂが停止してから停止が終了するまでは、ライン平均処理枚数に制限することで、バッファＢ内の仕掛数を制限することが可能となる。このような仕掛制限をすべての工程で行うことで、各設備の処理枚数はライン平均処理枚数に近づき、不要な仕掛を低減することができる。
【００３５】
本実施形態における工程制御装置１では、停止している、もしくは処理能力が低下している加工設備をリアルタイムに選択し、上記の方法で制限仕掛数を決定し、制限仕掛数に基づく仕掛制御をすべての工程で行うことで、設備タクトや稼働率が異なる加工設備群をもつラインにおいても、各設備間の制限仕掛数を高い精度で求めることができ、各工程間の仕掛数を最小にし、リードタイムを短縮することができる。
【００３６】
図４は、本実施形態における制限仕掛数決定手段３の動作を説明するフローチャートである。以下、図４に示すフローチャートを参照して制限仕掛数の決定処理を説明する。
【００３７】
ステップＳ０１では、稼動低下設備選択手段７から稼動低下設備を取得し、ステップＳ０２に進む。
【００３８】
ステップＳ０２では、制限仕掛数が未設定の稼動低下設備の有無を判断し、無い場合はステップＳ０１に戻り、一定間隔で稼動低下設備の有無を監視する。一方、ステップＳ０２において稼動低下設備がある場合には、ステップＳ３に進む。
【００３９】
ステップＳ０３では、工程管理手段８から稼動低下設備の連続停止時間を取得し、記録して、ステップＳ０４に進む。
【００４０】
ステップＳ０４では、工程管理手段８から稼動低下設備の単位時間当りの処理数を取得する。例えば、稼動低下設備が停止している場合、稼動低下設備の単位時間当りの処理数は０個となる。
【００４１】
次のステップＳ０５では、稼動低下設備の制限仕掛数を演算する。すなわち、予め制限仕掛数決定手段３に記録されている単位時間当りのライン平均処理数から、ステップＳ０４で取得した稼動低下設備の単位時間当りの処理数に連続稼動低下時間を掛ける（式（２）参照）。
【００４２】
制限仕掛数＝（ライン平均処理数／単位時間−処理数／単位時間）×可動低下時間
・・・（２）
次のステップＳ０６では、ステップＳ０５の演算結果を制限仕掛数として設定する。そして、ステップＳ０２に戻り、他に制限仕掛数が未設定の稼動低下設備が無いかのチェックを行う。
【００４３】
制限仕掛数決定手段３は、稼動低下設備がなくなるまで上記ステップＳ０３からステップＳ０６の処理を繰り返し、各稼動低下設備に対応する制限仕掛数を設定する。
【００４４】
これにより、工程制御装置１はリアルタイムで稼動低下設備の制限仕掛数を取得することが可能となる。
【００４５】
図５は、本実施形態における引当制御手段２の動作を説明するフローチャートである。以下、図５に示すフローチャートを参照して引当制御処理を説明する。
【００４６】
ステップＳ１１では、稼動低下設備選択手段７から稼動低下設備を取得し、ステップＳ１２に進む。
【００４７】
ステップＳ１２では、稼動低下設備を確認し、稼動低下設備がある場合はステップＳ１３に進む。一方、稼動低下設備がない場合はステップＳ１１に戻り、一定間隔で稼動低下設備の有無を確認する。
【００４８】
ステップＳ１３では、制限仕掛数決定手段３から稼動低下設備の制限仕掛数を取得して、ステップＳ１４に進む。
【００４９】
ステップＳ１４では、工程管理手段８から稼動低下設備の仕掛数情報を取得して、ステップＳ１５に進む。
【００５０】
ステップＳ１５では、稼動低下設備の仕掛数と制限仕掛数とを比較する。その結果、可動低下設備の仕掛数が制限仕掛数より多い場合はステップＳ１６に進む。また、可動低下設備の仕掛数が制限仕掛数より少ない場合は、稼動低下設備の前工程の設備に対して処理数の制限を行う必要が無いため、ステップＳ２１に進み、他に稼動制限が未設定の稼動低下設備がないか監視する。
【００５１】
一方、稼動低下設備の仕掛数が仕掛制限数より多い場合は、稼動低下設備の一つ前の設備（以下，前設備という）の処理数の制御を行う必要がある。従って、ステップＳ１６では、前設備を設定し、次のステップＳ１７で、工程管理手段８から前設備の稼働状況を取得して、ステップＳ１８に進む。
【００５２】
ステップＳ１８では、前設備の稼動状況により処理を分岐する。すなわち、前設備が停止中である場合は、前設備の処理制限を行う必要がないため、ステップＳ２１に進む。一方、前設備が稼働中である場合は、前設備に対して引当停止命令を行う必要があるため、次のステップＳ１９で、前設備を引当停止設備として設定し、次のステップＳ２０で、引当指示手段４に引当停止設備と引当停止命令とを送る。そして、 次のステップＳ２１に進み、稼動制限が未設定の稼動低下設備がないか確認する。その結果、稼動制限が未設定の稼動低下設備がある場合にはステップＳ１３に戻り、ステップＳ１３からステップＳ２１まで再び処理を繰り返す。このような処理を、稼動制限が未設定の稼動低下設備がなくなるまで（ステップＳ２１でＹｅｓと判断されるまで）繰り返して、処理を終了する。
【００５３】
これにより、稼動低下設備があるか、そのために引当制限をしなければならないかを逐次判断することができ、各工程間の仕掛を最小に押さえることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、家電製品組立ラインのように、加工設備を複数の工程で利用しない製造ラインで利用可能であるのはもちろんのこと、半導体製造ラインや、液晶製造ラインのように、複数の工程でワークを加工することが可能な加工設備を有する製造ラインでも、仕掛数を最適に制御する方法として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態に係る工程制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本実施形態における工程と加工設備との関係を示す図である。
【図３】本実施形態における工程稼動状況と仕掛との関係を示す図である。
【図４】本実施形態における制限仕掛数決定手段の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】本実施形態における稼動制限設備選択手段の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１  工程制御装置
２  引当制御手段
３  制限仕掛数決定手段
４  引当指示手段
７  稼動低下設備選択手段
８  工程管理手段
１０  製造ライン
【図１】
2007272652.tif 000003
【図２】
2007272652.tif 000004
【図３】
2007272652.tif 000005
【図４】
2007272652.tif 000006
【図５】
2007272652.tif 000007