(57)【要約】【課題】作業者の負荷や余裕がどの程度あるのかを提示して人員配置計画を支援することが可能な人員配置計画支援装置を提供すること。【解決手段】人的能力テーブル３２には、該当するシフトおよびエリアを担当する作業者が設定される。作業負荷テーブル３３には、作業負荷量が設定される。作業割付部３４は、人的能力テーブル３２および作業負荷テーブル３３を参照し、各作業者の作業従事時間および処理スピードに応じて作業負荷を各作業者に割付け、各作業者の負荷率および積み残し負荷を算出する。結果表示部１７は、作業割付部３４によって算出された各作業者の負荷率および積み残し負荷を表示する。したがって、作業者の負荷や余裕がどの程度あるのかを提示して人員配置計画を支援することが可能となる。【選択図】図５
2009289056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジョブショップ型の製造ラインにおける人員配置計画を支援する人員配置計画支援装置であって、
該当するシフトおよびエリアを担当する作業者が設定される人的能力テーブルと、
作業負荷量が設定される作業負荷テーブルと、
前記人的能力テーブルおよび前記作業負荷テーブルを参照し、各作業者の作業従事時間および処理スピードに応じて作業負荷を各作業者に割付け、各作業者の負荷率および積み残し負荷を算出する作業割付手段と、
前記作業割付手段によって算出された各作業者の負荷率および積み残し負荷を表示する結果表示手段とを含む、人員配置計画支援装置。
【請求項２】
前記人員配置計画支援装置はさらに、確率変数値を発生させて設定する確率変数値設定手段を含み、
出勤者数変動特性情報および前記確率変数値設定手段によって設定された確率変数値に応じて作業者の出欠状態が設定され、該当するシフトおよびエリアを担当する作業者が前記人的能力テーブルに設定される、請求項１記載の人員配置計画支援装置。
【請求項３】
前記作業割付手段によって算出された積み残し負荷、直接作業の負荷および間接作業の負荷が集計されて前記作業負荷テーブルに設定される、請求項２記載の人員配置計画支援装置。
【請求項４】
ロット到着数変動特性情報および前記確率変数設定手段によって設定された確率変数値に応じてロット到着数が設定され、当該ロット到着数に応じて該当するシフトおよびエリアにおける前記直接作業の負荷が設定される、請求項３記載の人員配置計画支援装置。
【請求項５】
前記人員配置計画支援装置はさらに、過去の生産履歴情報に応じて前記出勤者数変動特性情報および前記ロット到着数変動特性情報を導出する特性情報導出手段を含む、請求項４記載の人員配置計画支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造ラインにおける人員配置計画を支援する技術に関し、特に、一人の作業者が複数の作業を掛け持つジョブショップ型の製造ラインにおいて、配置すべき人員を適切に計画することを支援する人員配置計画支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製造業における企業間の競争が激化してきている。このような企業間競争の中で存続し続けるためには、製造現場における生産性の向上が不可欠であり、適切な人員配置を計画することが重要な課題である。
【０００３】
従来、人員配置を計画する方法として、作業者が行なうべき作業と、それぞれの作業に要する標準的な時間とを事前に調査、設定しておき、所期の生産量を達成するために必要となる作業量見込みを集計し、その作業量をこなすために必要となる人員数を割り出すといった方法が広く採られている。これに関連する技術として、下記の特許文献１に開示された発明がある。
【０００４】
特許文献１に開示された発明において、人員配置計算部は、作業者情報データベース内の出勤している各作業者の総合スキルランクと作業内容データベース内の各作業工程の総合スキルランクを参照して、難易度の高い作業工程に総合スキルランクの高い作業者を配置し、難易度の低い作業工程に総合スキルランクの低い作業者を配置し、各作業工程にそれぞれの作業者を適確に配置している。このため、製造ラインの稼動直前であっても、各作業者を適確に配置することができ、始業時の立ち上りロスを最小限に抑えることができる。また、各作業者の適確な配置により、所定のタクトタイムを維持しつつ、生産性の向上を図ることができる。
【特許文献１】特開２００２−３７３２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の人員配置を計画する方法においては、生産計画やメンテナンス計画の情報に基づいて単位時間当たりの平均的な必要作業量を求めている。しかしながら、ジョブショップ型製造ラインにおいては、製造工程の並び順が一定ではないため、各ショップへのワークの到着が一定とはならず、作業負荷が日々変動する。また、日々の出勤状況などによって人的能力も変動する。したがって、このような変動を考慮していない従来の人員配置計画方法では、ジョブショップ型製造ラインに対応することはできない。
【０００６】
また、特許文献１においては、必要な作業量をこなすことができるか否かで、人員の過不足を２値的に判定している。しかしながら、人員配置は作業余裕をどの程度持たせるかと関連しており、たとえば作業待ちによる装置稼動ロスや、製品の停滞すなわち工期ロスなどの連続値を取る生産性指標に影響を与える。したがって、人員配置案の評価も作業者の負荷や余裕がどの程度あるのかなど、連続的な値を取る指標で行なわれるべきである。
【０００７】
また、作業者のスキルを評価する方法において作業の可否を判断することは行なわれているが、熟練作業者は非熟練作業者よりも効率的に短時間で所定の作業を終えることができるといった側面が考慮されていない。
【０００８】
したがって、従来の人員配置計画によって配置された人員では、必要な作業が十分に行なえない、または作業が遅れるといった問題が想定以上に発生し、計画通りに生産活動を進めることができないといった問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、作業者の負荷や余裕がどの程度あるのかを提示して人員配置計画を支援することが可能な人員配置計画支援装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施例によれば、ジョブショップ型の製造ラインにおける人員配置計画を支援する人員配置計画支援装置が提供される。人的能力テーブルには、該当するシフトおよびエリアを担当する作業者が設定される。作業負荷テーブルには、作業負荷量が設定される。作業割付部は、人的能力テーブルおよび作業負荷テーブルを参照し、各作業者の作業従事時間および処理スピードに応じて作業負荷を各作業者に割付け、各作業者の負荷率および積み残し負荷を算出する。結果表示部は、作業割付部によって算出された各作業者の負荷率および積み残し負荷を表示する。
【発明の効果】
【００１１】
この実施例によれば、作業割付部が、作業負荷を各作業者に割付け、各作業者の負荷率および積み残し負荷を算出するようにしたので、作業者の負荷や余裕がどの程度あるのかを提示して人員配置計画を支援することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態において対象とする製造ラインのモデルの一例を示す図である。図１（ａ）は、製造ラインの全体的なモデルを示す図である。通常、工場においては、作業者を複数のグループに分割し、個々のグループによって、その集団が受け持つ作業区画が形成される。ここでは、その作業区画をエリアと呼ぶ。
【００１３】
図１（ａ）に示す製造ラインのモデル１０１においては、６つのエリアに分割されており、エリアとエリアとの間には製品の運搬用の通路１０２が設けられている。この通路１０２を用いて製品が運搬され、各エリアに設けられた棚１０３を介して製品の受入れ、払出しが行なわれる。
【００１４】
図１（ｂ）は、各エリアを拡大した図である。各エリアには複数の装置１０６および作業者１０７が配置されており、作業者１０７が装置１０６を用いて加工処理を行なったり、棚１０３を介して製品の受入れ、払出しを行なったりする。
【００１５】
図１（ｃ）は、装置１０６を拡大した図である。製品１１０が予め決められた数量だけ容器に収められて、ロット１０９が構成される。容器に収められたロット１０９ごとに、装置１０６における加工処理および通路１０２を介した製品の受入れ、払出しが行なわれる。
【００１６】
通常、工場における生産計画が変化すると各エリアにおける仕事量も変化し、各エリアにおける適正な人員配置も変化する。本実施の形態においては、生産計画の変化に対応した適切な各エリアの人員配置計画を支援するものである。
【００１７】
図２は、作業の分類を説明するための図である。作業は、大きく「直接作業」、「間接作業」および「付帯作業」に分類される。直接作業とは、１ロットの加工処理に対して必ず発生する作業であり、処理前のロットを装置１０６に取付ける「ロット取付け」、処理完了したロットを装置１０６から取外す「ロット取外し」などの作業である。直接作業の作業量は、ロット処理数に正比例して増加する。
【００１８】
間接作業とは、ロット処理数とは独立に発生する作業であり、装置修理、装置メンテナンスなどである。
【００１９】
付帯作業とは、ある品種をある装置で処理した後、別の品種を処理する場合に準備として発生する処理条件パラメータの変更、治工具の交換、試運転などである。付帯作業は、直接作業と同様に、ロットの処理に際して必要となる作業であるが、必ずしも１ロット処理するたびに発生する訳ではなく、発生頻度はその状況に応じて異なる。付帯作業の作業負荷は、発生頻度のばらつきを考慮して算出する必要があり、直接作業とは区別される。
【００２０】
図２において、上半分が作業者１０７の作業を表しており、下半分が装置１０６の処理を表している。加工処理２０９、２１０および２１１の前に、ロット取付け２０１、２０３および２０７が発生する。また、すべての加工処理の後に、ロット取外し２０２、２０５および２０８が発生する。このように、ロット取付けおよびロット取外しは加工処理ごとに発生する直接作業である。
【００２１】
加工処理２１０の途中で装置１０６の故障が発生したため、装置修理２０４が発生している。装置修理は、加工処理数とは独立に発生するため、間接作業である。
【００２２】
品種Ａの加工処理２１０の後、品種Ｂの加工処理２１１を行なうために、段取り２０６が発生している。段取りは付帯作業である。
【００２３】
図３は、勤務シフトの一例を示す図である。たとえば、半導体のウェハ工場においては、連続操業の形態をとることが一般的である。そのため、複数班による交代制がとられており、何時どの班が作業を行なうかを示したものが勤務シフトである。
【００２４】
交代制の場合、必ずしもそれぞれの班で作業者能力が同一とは限らない。したがって、エリア毎の作業者能力、または製造ライン全体の作業者能力は、一定のサイクルで増減を繰り返すことになる。図３においては、１２日で勤務シフトが一巡するため、最長の場合、１２日サイクルで作業者能力の増減の波が発生する。
【００２５】
このような交代制の運用の場合、作業者能力が不足するシフトで積み残した作業負荷を、その後のシフトで挽回するということが発生する。作業負荷の積み残しを考慮するためには、勤務シフトのサイクルを考慮して人員配置を計画することが不可欠である。
【００２６】
図４は、本発明の実施の形態における人員配置計画支援装置のハードウェア構成を示すブロック図である。この人員配置計画支援装置は、一般的なコンピュータによって実現され、コンピュータ本体５１、ディスプレイ装置５２、ＦＤ（Flexible Disk）５４が装着されるＦＤドライブ５３、キーボード５５、マウス５６、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）５８が装着されるＣＤ−ＲＯＭ装置５７、ネットワーク通信装置５９およびプリンタ６０を含む。人員配置計画支援プログラムは、ＦＤ５４またはＣＤ―ＲＯＭ５８等の記憶媒体によって供給される。人員配置計画支援プログラムはコンピュータ本体５１によって実行され、作業負荷を配置人員に割り付けるシミュレーションなどが行なわれる。また、人員配置計画支援プログラムは他のコンピュータより通信回線を経由し、コンピュータ本体５１に供給されてもよい。
【００２７】
なお、記録媒体はＦＤ５４、ＣＤ−ＲＯＭ５８に限定されるものではなく、磁気テープ、ＭＯ（Magnetic Optical disk）、ＭＤ（Mini Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＩＣ（Integrated Circuit）カードなどであってもよい。
【００２８】
また、コンピュータ本体５１は、ＣＰＵ７０、ＲＯＭ（Read Only Memory)７１、ＲＡＭ（Random Access Memory）７２およびハードディスク７３を含む。ＣＰＵ７０は、ディスプレイ装置５２、ＦＤドライブ５３、キーボード５５、マウス５６、ＣＤ−ＲＯＭ装置５７、ネットワーク通信装置５９、プリンタ６０、ＲＯＭ７１、ＲＡＭ７２またはハードディスク７３との間でデータを入出力しながら処理を行なう。ＦＤ５４またはＣＤ−ＲＯＭ５８に記録された人員配置計画支援プログラムは、ＣＰＵ７０によりＦＤドライブ５３またはＣＤ−ＲＯＭ装置５７を介してハードディスク５３に格納される。ＣＰＵ７０は、ハードディスク５３から適宜人員配置計画支援プログラムをＲＡＭ５２にロードして実行することによって作業負荷を配置人員に割り付けるシミュレーションなどを行なう。
【００２９】
図５は、人員配置計画支援装置の機能的構成を示すブロック図である。この人員配置計画支援装置は、計画情報記憶部１１と、基準情報記憶部１２と、負荷・能力ばらつき特性情報記憶部１３と、生産履歴情報記憶部１４と、負荷・能力ばらつき特性情報導出部１５と、人員配置計画評価シミュレーション部（以下、単に評価シミュレーション部と呼ぶ。）１６と、結果表示部１７とを含む。
【００３０】
計画情報記憶部１１、基準情報記憶部１２、負荷・能力ばらつき特性情報記憶部１３および生産履歴情報記憶部１４は、図４に示すハードディスク７３内にデータ保管用データベースとして構築されており、ＣＰＵ７０が作業負荷を配置人員に割り付けるシミュレーションを行なう際に参照される。
【００３１】
負荷・能力ばらつき特性情報導出部１５および評価シミュレーション部１６は、ＣＰＵ７０が人員配置計画支援プログラムを実行することによって実現される。また、結果表示部１７は、図４に示すディスプレイ装置５２またはプリンタ６０に対応しており、シミュレーション結果を表示して人員配置計画案の評価を支援する。
【００３２】
計画情報記憶部１１は、生産計画情報２１、人員配置計画情報２２および装置保全計画情報２３を記憶している。
【００３３】
基準情報記憶部１２は、製造フロー情報２４、装置仕様情報２５および作業マスタ情報２６，２７を記憶している。作業マスタ情報には、後述のように直接作業マスタ情報２６および間接作業マスタ情報２７が含まれる。
【００３４】
負荷・能力ばらつき特性情報記憶部１３は、ロットの到着数のばらつきに関する情報であるロット到着数変動特性２８と、出勤者数のばらつきに関する情報である出勤者数変動特性２９とを記憶している。これらの情報をモデルに組み込むことによって、実際の製造現場で生じる負荷や能力のばらつきの考慮を可能とする。
【００３５】
これらのばらつき特性に関する値は、必ずしも自明でない場合も考えられる。そのような場合には、対象とする生産ラインにおける過去の生産履歴情報を参照して、ばらつき特性値を求めることが有効となる。本実施の形態においては、負荷・能力ばらつき特性情報導出部１５が、生産履歴情報記憶部１４に記憶される過去の生産履歴から負荷・能力ばらつき特性情報を導出し、負荷・能力ばらつき特性情報記憶部１３に記憶する。この処理の詳細は後述する。
【００３６】
評価シミュレーション部１６は、作業者の出欠状況や、工程別到着ロット数、付帯作業発生率を設定する際に乱数を発生させる確率変数値設定部３１と、配置作業者および作業者の出欠状況に応じて作成される人的能力テーブル３２と、工程別到着ロット数、付帯作業発生率および作業内容に応じて作成される作業負荷テーブル３３と、人的能力テーブル３２および作業負荷テーブル３３を参照して作業割付けを行なう作業割付部３４と、作業割付部３４によって作成される作業者負荷テーブル３５および積み残し負荷テーブル３６とを含む。
【００３７】
図６は、計画情報記憶部１１に記憶される各種情報の一例を示す図である。図６（ａ）は、生産計画情報２１の一例を示している。この生産計画情報２１は、品種毎、期間毎の生産数量計画を表している。図６（ａ）においては、期間を１月としているが、週、半月など異なる期間を計画の単位としてもよい。
【００３８】
図６（ｂ）は、人員配置計画（案）情報２２の一例を示している。この人員配置計画（案）情報２２は、計画の対象とする期間において、各作業者にどの班、どのエリアを担当させるかを表している。この人員配置計画（案）情報２２には、各作業者の配置情報の他、熟練度および対応可能なエリア・装置に関する情報も含まれる。
【００３９】
なお、人員配置計画（案）情報２２でリストアップされる作業者は、必ずしも既存の作業者である必要はない。たとえば、ダミーの作業者データを登録して評価することにより、人員を増強した場合の効果を事前に検証することも可能である。
【００４０】
同様に、対応可能なエリア・装置に関する情報もその時点でのスキルに限定する必要はない。たとえば、今後の教育プログラムが反映されたものを登録するようにしてもよい。それによって、教育プログラムの有効性を評価することができる。
【００４１】
図６（ｃ）は、装置保全計画情報２３の一例を示している。この装置保全計画情報２３は、各エリアの各装置に対して定期的に実施している保全作業の作業項目および実施予定日を示している。
【００４２】
図７は、基準情報記憶部１２に記憶される各種情報の一例を示す図である。図７（ａ）は、製造フロー情報２４の一例を示している。この製造フロー情報２４には、各品種毎に、製品を製造するための工程がその順番に従って記述されている。図７（ａ）においては、品種１の製造工程の１番目と４番目とに同じ工程および同じエリアが記述されている。これは、ある製品を製造する過程で、同一の工程を繰り返し通過することを意味している。このようなフローは、半導体のウェハプロセスなどの循環型の製造フローでは頻繁に見られるものである。
【００４３】
図７（ｂ）は、装置仕様情報２５の一例を示している。この装置仕様情報２５には、主に各エリアの各装置の保全に関する情報が記録されており、保全作業項目ごとに、その作業が定期的に実施されるのか、不定期で実施されるのか、その実施頻度がどの程度なのか、などが記録されている。装置仕様情報２５の項目のうち、定期的に実施されるものについては装置保全計画情報２３に従って装置の保全が行なわれる。
【００４４】
一方、不定期で実施される保全については、突発的に発生する故障であることが多く、一般にはその発生タイミングを事前に予測することは困難である。
【００４５】
図７（ｃ）は、作業マスタ情報のうち直接作業マスタ情報２６の一例を示しており、図７（ｄ）は、作業マスタ情報のうち間接作業マスタ情報２７の一例を示している。作業マスタ情報は、それぞれの作業の特性の違いから、異なるデータ形式で記憶しておく必要があり、直接作業マスタ情報２６と間接作業マスタ情報２７とに分けられている。
【００４６】
直接作業マスタ情報２６には、品種毎、工程毎に必要となる作業の名称が列挙されており、さらにその作業が行なわれるエリア、装置、優先度、難易度、実施頻度、基準時間、内段取り／外段取りの区分などが含まれる。
【００４７】
基準時間には、作業名称で決まる標準的な時間が設定される。ただし、品種、工程や装置に関する特殊要因の影響で作業に要する時間が大きく増減する場合には、その特殊要因による時間が加味されていてもよい。
【００４８】
実施頻度は、その品種、その工程において、１ロットあたりでその作業をどのくらい頻繁に実施するかを示している。直接作業マスタ情報２６においては、その頻度の幅が最小値と最大値とによって指定されている。
【００４９】
間接作業マスタ情報２７には、作業が行なわれるエリア、装置および作業名称の他に、優先度、難易度、実施頻度および基準時間の情報が含まれる。
【００５０】
図８は、負荷・能力ばらつき特性情報記憶部１３に記憶される各種情報の一例を示す図である。図８（ａ）は、ロット到着数変動特性情報２８の一例を示しており、図８（ｂ）は、出勤者数変動特性情報２９の一例を示している。これらの情報は、評価シミュレーション部１６が評価シミュレーションを行なう際に、製造ラインにおける負荷、能力のばらつきを擬似的に再現するために使用される。
【００５１】
ばらつきの再現は、シミュレーションのたびに確率変数の値を変化させることによって実現できる。これは、確率変数が従う分布形と分布関数を決定するパラメータ値とが適当に与えられれば容易に行なうことが可能である。
【００５２】
ここでは、ロット到着数が正規分布に従う場合を考える。ロット到着数の期待値は、生産計画情報２１および製造フロー情報２４から決定される。また、ロット到着数の分布関数は、期待値に加えて、変動係数が与えられれば導くことができる。このロット到着数の分布関数を用いることにより、シミュレーションの際にロット到着数を与えることができる。
【００５３】
次に、各作業者の出欠については、二項分布に従う場合を考える。この場合、各作業者の出欠は、各作業者の出勤率が与えられれば容易に設定することができる。
【００５４】
このように、負荷や能力に影響を与える確率変数については、その分布を仮定し、パラメータをロット到着数変動特性情報２８および出勤者数変動特性情報２９として負荷・能力ばらつき特性情報記憶部１３に記憶しておく。なお、図８（ｂ）において、出勤率は作業者によらず一定としているが、作業者毎、または作業者のグループ毎に値を設定できるテーブル構造としてもよい。
【００５５】
ところで、これらのばらつき特性情報が自明でない場合も考えられる。そのような場合には、過去の生産履歴情報を用いて導出することができる。以下、負荷・能力ばらつき特性情報導出部１５によるロット到着数変動特性情報の導出方法について説明する。
【００５６】
図９は、ロット到着数変動特性情報２８の導出手順を説明するためのフローチャートである。また、図１０は、負荷・能力ばらつき特性情報導出部１５によって算出されたロット到着数変動特性情報２８の一例およびその導出方法の説明を示す図である。
【００５７】
まず、負荷・能力ばらつき特性情報導出部１５は、生産履歴情報記憶部１４に記憶されたエリア毎ロット到着数情報から、エリア別ロット到着数の平均値、標準偏差値を算出する（Ｓ１１）。そして、エリア別ロット到着数の標準偏差値を平均値で割った値を計算し、変動係数とする（Ｓ１２）。
【００５８】
ロット到着数の平均値はエリアによって異なり、到着数の多いエリアもあれば、少ないエリアもある。図１０（ｂ）に示すように、ロット到着数ｘが多いほどロット到着ばらつきｙが小さくなり、通常、ロット到着数ばらつきｙがロット到着数ｘの平方根に反比例することが知られている。
【００５９】
そこで、負荷・能力ばらつき特性情報導出部１５は、各エリア毎に次式の値を求め、その２乗和が最小となるαを求める（Ｓ１３）。これは、図１０（ｂ）に示すように、各エリアに対応した点を最もよく近似する曲線を求めることに相当する。
【００６０】
【数１】
2009289056.tif 000003
【００６１】
最後に、負荷・能力ばらつき特性情報導出部１５は、求められたαをロット到着数変動特性情報２８として、負荷・能力ばらつき特性情報記憶部１３に記録して（Ｓ１４）、処理を終了する。このαが求まれば、ロット到着数の期待値を用いて式（１）により変動係数を求めることができる。したがって、このαをロット到着数変動特性値としてもよい。このαを用いれば、生産計画が変化した場合でもロット到着数のばらつきを予測することが可能となる。なお、図１０（ａ）は、ロット到着数変動特性値αの一例を示している。
【００６２】
図１１は、評価シミュレーション部１６の処理手順を説明するためのフローチャートである。この評価シミュレーション部１６は、勤務シフト毎に各作業者の負荷と、その勤務シフトで処理し切れなかった作業量とを算出する。この処理を予め設定されたシフト数だけ繰り返し、その期間における作業者負荷および積み残し作業量の推移を出力することによって、人員配置計画者の意思決定を支援する。
【００６３】
まず、人的能力テーブル３２、すなわち作業負荷割付けの対象となる作業者のリストが作成される（Ｓ２１）。このとき、休暇取得によって不在となっている場合など、負荷割当の対象から外れる作業者はリストから除外される。
【００６４】
図１２は、人的能力テーブル３２の一例を示す図である。図１２に示すように、人的能力テーブル３２には、作業者負荷割付けの対象となる作業者名の他に、対象作業者の熟練度および作業従事時間が格納される。
【００６５】
次に、直前の勤務シフトで処理しきれなかった作業も含め、当該シフトで処理すべき作業の負荷を計算し、作業負荷テーブル３３を作成する（Ｓ２２）。
【００６６】
図１３は、作業負荷テーブル３３の一例を示す図である。図１２においては、関連する装置、難易度および優先度の観点で分類された作業グループ毎に、処理に要する時間を集計して作業負荷としている。作業の分類に用いる基準は、必ずしも図１３に示すものでなくてもよく、作業者への負荷割付けを行なうために必要なくくりであればよい。なお、次のステップＳ２４において、装置および難易度によって割当てる作業者が異なること、優先度によって割当て方が異なることを考慮して、図１３に示すように作業グループが形成されている。
【００６７】
次に、作業割付部３４は、人的能力テーブル３２にリストアップされた各作業者に対して、作業負荷テーブル３３にリストアップされた作業グループの作業負荷を割当てる（Ｓ２３）。その結果、各作業者の負荷率と、処理し切れなかった積み残し負荷が求められる（Ｓ２４）。なお、ここで算出された積み残し負荷は、次のシフトの作業負荷として繰り越されるため、作業負荷テーブル３３と同じ形式の、積み残し負荷テーブル３６に一時的に記録される。
【００６８】
以上説明したステップＳ２１〜Ｓ２４の処理が、全エリアにおける割付が完了するまで繰り返し行なわれ、さらに所定のシフト数に達するまで繰り返し行われる。
【００６９】
図１４は、図１１に示す人的能力テーブルの生成（Ｓ２１）の処理手順を詳細に説明するためのフローチャートである。まず、負荷・能力ばらつき特性情報記憶部１３に記憶される出勤者数変動特性情報（ばらつき値）２９が取得される（Ｓ３１）。
【００７０】
次に、人的能力テーブルの作成対象となるシフトおよびエリアの設定値が取得され（Ｓ３２）、これらの値と計画情報記憶部１１に記憶される人員配置計画情報２２とから、出勤する作業者の候補が抽出される（Ｓ３３）。
【００７１】
次に、抽出された候補者のそれぞれに対して、作業者の出欠状況が設定される（Ｓ３４）。たとえば、確率変数値設定部３１が、０〜１の範囲の一様乱数を発生し、その値が出勤者数変動特性ばらつき値２９よりも小さければ出勤、大きければ不在とする。そして、作業者の出欠状況に出勤と設定された場合（Ｓ３５，Ｙｅｓ）、その作業者が人的能力テーブル３２にリストアップされる（Ｓ３６）。
【００７２】
以上説明したステップＳ３４〜Ｓ３６の処理が、全作業者の出欠設定が完了するまで繰り返し行なわれる。
【００７３】
図１５は、図１１に示す作業負荷の算出（Ｓ２２）の処理手順を詳細に説明するためのフローチャートである。上述のように、あるシフトで処理しなければならない作業が、必ずしもそのシフト内で完了できない場合を考慮するため、シフト終了時の未完了作業を積み残し作業として次のシフトに持ち越すこととしている。そこで、まず、積み残し負荷テーブル３６に記憶されている積み残し負荷が作業負荷テーブル３３に登録される（Ｓ４１）。
【００７４】
次に、当該シフトで新たに発生する作業に関する作業負荷が算出される。この作業負荷の算出は、直接作業負荷の集計（Ｓ４２）と、間接作業負荷の集計（Ｓ４３）とに分けて行なわれる。なお、付帯作業は直接作業に付帯する形で発生し、その負荷算出手順が直接作業の負荷算出手順と同様であることから、付帯作業の負荷算出は直接作業負荷の集計（Ｓ４２）の中で同時に行なうこととする。
【００７５】
図１６は、図１５に示す直接作業の負荷の集計（Ｓ４２）の処理手順を詳細に説明するためのフローチャートである。まず、ロット到着数変動特性情報２８が取得される（Ｓ５１）。そして、当該シフトが生産計画情報２１のどの期間に相当するかが求められる（Ｓ５２）。
【００７６】
次に、ある品種を想定し、生産計画情報２１から当該品種の当該シフトにおける生産数量データが取得される。そして、製造フロー情報２４から当該品種を製造するのに必要な工程が抽出される（Ｓ５３）。抽出された個々の工程に対して、以下のステップＳ５４〜Ｓ５８の処理が行なわれ、直接作業の作業負荷が集計される。
【００７７】
ステップＳ５４において、確率変数値設定部３１が乱数を発生し、その乱数を用いて該当する品種、工程における到着ロット数が設定される。
【００７８】
次に、基準情報記憶部１２に記憶される直接作業マスタ情報２６を参照して、該当する品種、工程における作業項目がリストアップされる。そして、リストアップされた作業項目のそれぞれについて、作業実施頻度、基準時間および到着ロット数を掛け合わせることによって作業負荷時間が算出される（Ｓ５５）。
【００７９】
次に、該当する直接作業の属する作業グループが作業負荷テーブル３３に登録されていれば（Ｓ５６，Ｙｅｓ）、ステップＳ５５で算出された作業負荷時間が作業グループ毎に集計されて、作業負荷テーブル３３に記録される。このとき、作業負荷テーブル３３から該当する作業の属する作業グループの検索が行なわれ、その作業グループの作業負荷の値にステップＳ５５で算出された作業負荷時間が加算される。
【００８０】
また、該当する作業の属する作業グループが作業負荷テーブル３３に未登録の場合には（Ｓ５６，Ｎｏ）、該当する作業の属するグループが新たに作業負荷テーブル３３に追加され（Ｓ５７）、その作業負荷としてステップＳ５５で算出された作業負荷時間が登録される（Ｓ５８）。
【００８１】
以上説明したステップＳ５３〜Ｓ５８の処理が、全品種について行なわれるまで繰り返し行なわれる。
【００８２】
図１７は、図１６に示す到着ロット数の設定（Ｓ５４）の処理手順を詳細に説明するためのフローチャートである。まず、到着ロット数が従う確率分布のパラメータの値が求められる（Ｓ６１）。たとえば、到着ロット数が正規分布に従う場合、平均値と標準偏差値（または分散）とが必要となる。到着ロット数の平均値は、生産計画情報２１から求められる。また、標準偏差値は、その平均値とロット到着数変動特性情報２８とから求められる。
【００８３】
たとえば、４月１日夜勤における品種１、工程１の到着ロット数を設定する場合を考える。図６に示す生産計画情報２１から、４月の品種１の生産数量は３０００ロットである。４月のシフトの数は、図３に示す勤務シフトのカレンダーから求められる。ここで、１日当たり２シフト、稼働日数３０日を仮定すると、４月のシフト数は６０、１シフトあたりの到着ロット数期待値（平均）は５０ロット（＝３０００÷６０）となる。
【００８４】
図１０（ａ）に示すロット到着数変動特性情報２８を用いるとすると、４月の品種１、工程１の到着ロット数の変動係数は、１．２÷（√５０）＝０．１７となる。また、標準偏差値は、０．１７×５０＝８．５となる。
【００８５】
このようにして、確率分布のパラメータの値が求められれば、０〜１の値となる乱数を発生させ（Ｓ６２）、その乱数値と正規分布のパラメータである平均値と標準偏差値とを正規分布の累積分布関数の逆関数に代入することで、ロット到着数が設定される（Ｓ６３）。
【００８６】
たとえば、発生した乱数が０．７３の場合、ロット到着数として５５．２ロットが得られる。なお、正規分布の累積分布関数の逆関数計算は、市販の表計算ソフトなどを活用することで容易に実行できる。この例では、到着ロット数が正規分布に従うと仮定したため、そのパラメータとして平均値および標準偏差値を求めたが、求めるべきパラメータは、想定する確率分布によって異なることは言うまでもない。
【００８７】
ただし、異なる確率分布の場合であっても、１）確率分布のパラメータ値の同定、２）乱数の生成、３）分布関数の逆関数への代入という手続きによって、ロット到着数が設定できる。
【００８８】
図１８は、図１６に示す作業負荷の算出（Ｓ５５）の処理手順を詳細に説明するためのフローチャートである。直接作業に要する時間は、１回の処理に要する基準時間と、実施頻度、すなわち、１ロットあたりの必要作業回数と、当該品種・工程への到着ロット数とを掛け合わせることによって求められる。なお、実施頻度は、ロット毎に必ず行う作業のように１ロットあたりの実施頻度が決まっているものと、実施頻度が状況によって異なるものとがある。
【００８９】
そこで、まず、乱数を用いて作業の実施頻度の値が設定される（Ｓ７１）。本実施の形態においては、実施頻度の設定方法の一例として、直接作業マスタに実施頻度の幅（最小値および最大値）を記載しておき、その間の値となる一様乱数を発生させて、その値を実施頻度とする方法を採用する。
【００９０】
そして、基準時間と、実施頻度と、到着ロット数とを掛け合わせることによって、作業負荷が算出される（Ｓ７２）。
【００９１】
図１９は、図１５に示す間接作業の負荷の集計（Ｓ４３）の処理手順を詳細に説明するためのフローチャートである。まず、装置保全計画情報２３を参照して、計画的に実施している定期保全作業項目が抽出される（Ｓ８１）。
【００９２】
次に、不定期で発生する保全作業項目が、該当シフトで発生するか否かが設定される（Ｓ８２）。
【００９３】
次に、リストアップされた当該シフトで行なわれる保全作業および不定期作業のそれぞれについて、間接作業マスタ情報２７を参照することによって、その作業に要する基準時間の値が得られる。
【００９４】
次に、該当する間接作業の属する作業グループが作業負荷テーブル３３に登録されていれば（Ｓ８４，Ｙｅｓ）、ステップＳ８３で算出された作業負荷時間が作業グループ毎に集計されて、作業負荷テーブル３３に記録される。このとき、作業負荷テーブル３３から該当する作業の属する作業グループの検索が行なわれ、その作業グループの作業負荷の値にステップＳ８３で算出された作業負荷時間が加算される。
【００９５】
また、該当する作業の属する作業グループが作業負荷テーブル３３に未登録の場合には（Ｓ８４，Ｎｏ）、該当する作業の属するグループが新たに作業負荷テーブル３３に追加され（Ｓ８５）、その作業負荷としてステップＳ８３で算出された作業負荷時間が登録される（Ｓ８６）。
【００９６】
以上説明したステップＳ８３〜Ｓ８６の処理が、全間接作業について行なわれるまで繰り返し行なわれる。
【００９７】
図２０は、図１９に示す不定期作業の設定（Ｓ８２）の処理手順を詳細に説明するためのフローチャートである。まず、装置仕様情報２５が取得され（Ｓ９１）、装置仕様情報２５に登録されている該当作業が不定期に発生する作業であるか否かが判定される（Ｓ９２）。
【００９８】
不定期に発生する作業であれば（Ｓ９２，Ｙｅｓ）、当該シフトで、その作業が発生する確率が算出される（Ｓ９３）。この値は、装置仕様情報２５の実施頻度の値から求められる。たとえば、１日２シフト、１ヶ月３０日であり、２ヶ月に１回発生する作業の場合、１÷（２×３０×２）＝０．００８３というように求められる。
【００９９】
次に、ステップＳ９３で算出された値を参照して、その作業が当該シフトで発生するか否かを設定する（Ｓ９４）。具体的には、０から１の範囲の一様乱数を発生させ、その値がステップＳ９３で算出された発生確率の値より小さければ、該当作業が発生したものと設定される。このように、対象シフトで発生する不定期作業の設定が行われる。
【０１００】
次に、図１１に示す作業を作業者に割り付ける処理（Ｓ２３）について説明する。作業割付部３４は、各作業者が対応できる作業グループ、作業時間に制約がある中で、与えられた人員の元で、次のシフトに積み残す作業量がないように、または、できるだけ積み残す作業量が少なくなるように割り付けるものとし、次のような定式化を行なう。
【０１０１】
作業負荷テーブル３３にリストアップされている作業グループ数をＮｔとし、作業グループｊの作業負荷をＴｊとする。人的能力テーブル３２にリストアップされている作業者数をＮｐで表わし、作業者ｉの当該シフトにおける作業従事時間をＸｉとする。また、作業者ｉが作業グループｊの処理に費やす時間をｘｉ，ｊとする。
【０１０２】
一般に、作業を行うスピードは、作業者の熟練度合いによって異なる。本実施の形態においては、作業の難易度別に、非常に熟練度の高い作業者の作業スピードを１としたときの、その他の熟練度を有する作業者の作業スピードを、図２１に示すような処理効率マトリクスで与える。
【０１０３】
ここで、作業者ｉが作業グループｊの処理を行うときの処理スピードをａｉ，ｊとすると、作業者ｉによって処理される作業グループｊの作業負荷はａｉ，ｊｘｉ，ｊとなる。
【０１０４】
作業の割付けは、以下の式（２）を満足しつつ、式（３）を満たすｘｉ，ｊを求める問題と考えられる。
【０１０５】
【数２】
2009289056.tif 000004
【０１０６】
たとえば、作業者によるコストを最小化するとの観点から、作業者ｉを単位時間作業に従事させることによるコストをｃｉで表わし、次の式（４）を評価尺度として用いることで、最適化問題として定式化できる。
【０１０７】
【数３】
2009289056.tif 000005
【０１０８】
なお、本実施の形態においては、シフト内ですべての作業をこなすことができない場合には、作業負荷の積み残しがでることを想定しており、式（３）は必ず満たさなければならない制約とは言えない。そこで、積み残し作業がでた場合、それらを処理するのに必要なダミー作業者を仮想的に与え、そのダミー作業者への作業の割当てを極力減らす、すなわちダミー作業者の単位時間当りのコストを十分大きな値に設定した上で、式（３）を制約条件と考える。
【０１０９】
このダミー作業者を作業者０（ｉ＝０）で表わすことにすると、作業の割付問題は次の式（５）を制約条件とし、式（６）を最小化させる線形計画問題に帰着される。なお、ａ０，ｊ＝１とする。
【０１１０】
【数４】
2009289056.tif 000006
【０１１１】
この問題を解くことによって、次式（７）に示す作業者ｉの負荷率や、作業グループｊの作業負荷積み残し量ｘ０，ｊを求めることができる。
【０１１２】
【数５】
2009289056.tif 000007
【０１１３】
これらの値は、当該シフトのシミュレーション結果として作業者負荷率テーブル３５や積み残し負荷テーブル３６に記録され、所定のシフト回数のシミュレーションを終えた時点で結果表示部１７に出力し、与えられた人員配置計画の支援に活用される。
【０１１４】
以上説明したように、本実施の形態置おける人員配置計画支援装置によれば、作業割付部３４が、作業負荷を各作業者に割付け、各作業者の負荷率および積み残し負荷を算出するようにしたので、作業者の負荷や余裕がどの程度あるのかを提示して人員配置計画を支援することが可能となった。
【０１１５】
また、作業割付部３４が、各作業者の作業従事時間および処理スピードに応じて作業負荷を各作業者に割付けるようにしたので、作業者のスキルを考慮した人員配置計画を支援することが可能となった。
【０１１６】
また、出勤者数変動特性情報２９および確率変数値設定部３１によって設定された確率変数値に応じて作業者の出欠状態が設定され、該当するシフトおよびエリアを担当する作業者が人的能力テーブル３２に設定されるようにしたので、ジョブショップ型の製造ラインに対応した人員配置計画を支援することが可能となった。
【０１１７】
また、ロット到着数変動特性情報２８および確率変数設定部３１によって設定された確率変数値に応じてロット到着数が設定され、当該ロット到着数に応じて該当するシフトおよびエリアにおける直接作業の負荷が設定されるようにしたので、ジョブショップ型の製造ラインに対応した人員配置計画を支援することが可能となった。
【０１１８】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の実施の形態において対象とする製造ラインのモデルの一例を示す図である。
【図２】作業の分類を説明するための図である。
【図３】勤務シフトの一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における人員配置計画支援装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図５】人員配置計画支援装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図６】計画情報記憶部１１に記憶される各種情報の一例を示す図である。
【図７】基準情報記憶部１２に記憶される各種情報の一例を示す図である。
【図８】負荷・能力ばらつき特性情報記憶部１３に記憶される各種情報の一例を示す図である。
【図９】ロット到着数変動特性情報２８の導出手順を説明するためのフローチャートである。
【図１０】負荷・能力ばらつき特性情報導出部１５によって算出されたロット到着数変動特性情報２８の一例およびその導出方法の説明を示す図である。
【図１１】評価シミュレーション部１６の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図１２】人的能力テーブル３２の一例を示す図である。
【図１３】作業負荷テーブル３３の一例を示す図である。
【図１４】図１１に示す人的能力テーブルの生成（Ｓ２１）の処理手順を詳細に説明するためのフローチャートである。
【図１５】図１１に示す作業負荷の算出（Ｓ２２）の処理手順を詳細に説明するためのフローチャートである。
【図１６】図１５に示す直接作業の負荷の集計（Ｓ４２）の処理手順を詳細に説明するためのフローチャートである。
【図１７】図１６に示す到着ロット数の設定（Ｓ５４）の処理手順を詳細に説明するためのフローチャートである。
【図１８】図１６に示す作業負荷の算出（Ｓ５５）の処理手順を詳細に説明するためのフローチャートである。
【図１９】図１５に示す間接作業の負荷の集計（Ｓ４３）の処理手順を詳細に説明するためのフローチャートである。
【図２０】図１９に示す不定期作業の設定（Ｓ８２）の処理手順を詳細に説明するためのフローチャートである。
【図２１】処理効率マトリクスの一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１１  計画情報記憶部、１２  基準情報記憶部、１３  負荷・能力ばらつき特性情報記憶部、１４  生産履歴情報記憶部、１５  負荷・能力ばらつき特性情報導出部、１６  人員配置計画評価シミュレーション部、１７  結果表示部、２１  生産計画情報、２２  人員配置計画情報、２３  装置保全計画情報、２４  製造フロー情報、２５  装置仕様情報、２６，２７  作業マスタ情報、２８  ロット到着数変動特性、２９  出勤者数変動特性、３１  確率変数値設定部、３２  人的能力テーブル、３３  作業負荷テーブル、３４  作業割付部、３５  作業者負荷テーブル、３６  積み残し負荷テーブル、５１  コンピュータ本体、５２  ディスプレイ装置、５３  ＦＤドライブ、５４  ＦＤ、５５  キーボード、５６  マウス、５７  ＣＤ−ＲＯＭ装置、５８  ＣＤ−ＲＯＭ、５９  ネットワーク通信装置、６０  プリンタ、１０１  製造ラインのモデル、１０２  通路、１０３  棚、１０６  装置、１０７  作業者、１０９  ロット、１１０  製品。
【図１】
2009289056.tif 000008
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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