JP4158908B2 - 生産システム - Google Patents

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Description

この発明は、例えば、1つのラインにおいて、作業方法や工程系列が類似している複数種の製品を連続的に生産し、それらを混合して流すいわゆる混合品種ラインを構成する生産システムに関する。
作業方法や工程系列が類似している複数種の製品を1つのラインにおいて連続的に生産し、それらを混合して流すいわゆる混合品種ラインでは、製品の生産順序によってラインの稼働率が変わる。つまり、特定工程の作業時間が長い製品や工程系列が短い製品などを続けて生産すると、特定工程で流れが詰まったり、加工がない工程に遊びが生じたりしてライン全体の稼働率が低下することになる。従って、特定工程における作業時間の長い製品の後に短い製品を生産したり、工程系列の短い製品の後に長い製品を生産したりするように生産順序を適切に決め、なるべく同じ種類の製品を連続して生産しないようにすることで、稼働率の低下の防止を図ることが重要となる。
また、通常、混合品種ラインの各種製品の生産数または生産比率は予め決められているので、混合品種ラインでは、予定した生産数または生産比率に合うように各種製品を生産することが前提となる。
そのため、混合品種ラインにおいて、各種製品を予め決められた生産数または生産比率で生産しつつ、ラインの稼働率の向上を図ることができるように、製品の生産順序を適切に決めることが求められている。そのように適切な生産順序を決めるための方法として、平準化計算がある。
この平準化計算は、複数種の製品の生産数または生産比率に基づいて、同じ種類の製品をなるべく連続させずに生産することができる複数種の製品の生産順序を導出するものである。以下、平準化計算の内容について詳述する。
平準化計算は、以下のステップS1〜S3を繰り返すことにより、複数種の製品の生産順序を導出する。
(ステップS1):各製品の生産数または生産比率(この実施例では生産比率)に対応する基本ポイントをそれぞれ累積計算し、累積ポイントを算出した後、ステップS2へと進む。なお、この実施例では、前記基本ポイントを各製品の生産比率と同数としている。
(ステップS2):各製品に対応する累積ポイントが所定値(この実施例では各製品の生産比率の合計である合計生産比率)以上であるかどうかを判定し、各累積ポイントが所定値未満であればステップS1に進み、所定値以上の累積ポイントがある場合にはステップS3に進む。
(ステップS3):所定値以上となった累積ポイントについて、前記所定値を減ずるとともに、その累積ポイントに対応する製品を生産順序リストに追加する。その後、ステップS1に進む。
例えば、生産しようとする製品がWa〜Weの5種類あり、図12(A)に示すように、設定された生産比率がWa:Wb:Wc:Wd:We=76:13:69:16:45である場合、平準化計算では、ステップS1〜S3に従った演算を繰り返し行うことにより、図12(B)に示すように、マスターテーブルtで表される結果が得られる。
詳しくは、まず、演算1として、ステップS1に従って、各製品Wa〜Weに対応する基本ポイント(この実施例では上記生産比率の値としている)をそれぞれ初期値(この実施例では0)に対して累積計算する。これに伴って、マスターテーブルtにおける演算1の各製品Wa〜Weの欄に示すように、それぞれ基本ポイント(例えば、製品Waでは76)が加えられた状態となる。その後、自動的にステップS2に進む。このステップS2では、演算1の各欄に示されるように、各製品に対応する累積ポイントが所定値(219)未満であると判定され、ステップS1に進む。
続いて、演算2として、ステップS1に従って、各製品Wa〜Weに対応する基本ポイントをそれぞれの累積ポイントに対して累積計算する。これに伴って、マスターテーブルtにおける演算2の各製品Wa〜Weの欄に示すように、それぞれの累積ポイントに基本ポイントが加えられた状態となる。例えば、製品Waでは累積ポイント76に基本ポイント76が加えられ、152となっている。その後、自動的にステップS2に進む。このステップS2では、演算2の各欄に示されるように、各累積ポイントが所定値(219)未満であると判定され、ステップS1に進む。
さらに続いて、演算3として、ステップS1に従って、各製品Wa〜Weに対応する基本ポイントをそれぞれの累積ポイントに対して累積計算する。これに伴って、マスターテーブルtにおける演算3の各製品Wa〜Weの欄に示すように、それぞれの累積ポイントに基本ポイントが加えられた状態となる。その後、自動的にステップS2に進む。このステップS2では、演算3の欄に示されるように、各製品Wa〜Weに対応する累積ポイントのうち、1つの製品Waに対応する累積ポイントが所定値219以上である228となっているので、ステップS3に進む。
このステップS3では、所定値以上となっている製品Waに対応する累積ポイント228から所定値219を減じるとともに、その累積ポイントに対応する製品Waを演算3の生産順序リスト欄(図12(B)では指示と表記した欄)に書き込む。その後、ステップS1に進む。
上述のようにして、ステップS1〜S3の演算を適宜に繰り返すことにより、演算4以降の処理も行われる。なお、演算10では、製品Wc、Weに対応する累積ポイントがそれぞれ所定値219以上である252、231となっている。このように同時に複数の累積ポイントが所定値以上となったときには、それらの累積ポイントに対応する製品を生産順序に順次追加(指示欄に順次書き込み)すればよく、このときに生産順序に追加する順番を決める方法としては、例えば、Wa〜Weの順番となるようにしてもよいし、累積ポイントの大きいほうからとしてもよい。また、このとき、累積ポイントが所定値以上となった複数の製品の生産順序リストへの追加処理が終了するまで次のステップS1の演算を行わないようにし、生産順序リストへの追加処理が終了した後、ステップS1に進むようにしている。
上記の構成からなる平準化計算では、ステップS1〜S3の処理を繰り返して、生産順序(マスターテーブルtの指示欄参照)に製品を追加していくことにより、製品の生産順序を所定の順番まで定めることができる。上記の例の場合、製品の生産順序は、マスターテーブルtの指示欄に記載されているように、Wa、Wc、We、Wa、Wc、Wa、Wc、We、…となる。ここで、上記平準化計算はエンドレスであるので、製品の生産順序が所定の順番まで得られればそこでストップする必要がある。
上記平準化計算によって導出される生産順序は、各種製品を予め決められた生産数または生産比率となるように生産しつつ、ラインの稼働率の向上を図ることができるものとなる。
しかし、例えば、製品の1日の生産数が多数である場合、具体的には、例えば2000台(個)である場合、上記構成の平準化計算を用いて製品の生産順序が1番から2000番まで決定されるが、この生産順序で複数種の製品を生産すると、現時点で何番まで生産しているかなど、生産ラインの進捗状況の把握が困難となるおそれがあり、また、複数種のうちの1種の製品の生産のみを所定台数で打ち切るときに、現時点から何台後にその製品の生産を打ち切ればよいかということや、テスト等のために抜いた製品を再びラインに割り込ませて戻すときに、現時点から何台後にその製品を割り込ませればよいかということの割り出しに時間がかかるだけでなく、製品の打ち切りや割り込み等を行うときにミスが生じやすいという問題があった。
この発明は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、予定した生産数または生産比率となるように各種製品を生産しつつ、生産ラインの稼働率の向上を図ることができるだけでなく、生産ラインの進捗状況の把握が容易となり、また、製品の打ち切り、割り込み等を容易かつ正確に行うことができる生産システムを提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の生産システムは、複数種の製品を1つのライン上で連続的に生産し、それらを混合して流す生産ラインと、平準化計算プログラムの実行により得られた生産する製品の順序についての指示を前記生産ラインに対して出すためのコントローラとを備えた生産システムにおいて、前記平準化計算プログラムが、生産数が少ない希少製品の生産数または生産比率を複数種の製品のうちで生産数が最も多い最多製品の生産数または生産比率に組み入れた後、各種製品の生産数または生産比率に基づく平準化計算を実行して基本生産順序を決定し、この基本生産順序を繰り返してなる反復生産順序を得る一方、希少製品の生産数または生産比率と最多製品の生産数または生産比率とに基づく平準化計算を実行して最多製品補正順序を得て、この最多製品補正順序に従って前記反復生産順序における最多製品を希少製品に置換する補正を行い、製品の生産順序が前記補正後の反復生産順序となるように構成した(請求項1)。
また、この発明の生産システムは、複数種の製品を1つのライン上で連続的に生産し、それらを混合して流す生産ラインと、平準化計算プログラムの実行により得られた生産する製品の順序についての指示を前記生産ラインに対して出すためのコントローラと、ワークに付設され前記コントローラから出力された生産指示データが書き込まれる記録媒体とを備え、前記生産ラインは、前記製品のベースとなるワークを搬送する搬送手段と、この搬送手段によって搬送されるワークに付設された記録媒体の生産指示データを読み取りこのデータに対応した作業を当該ワークに対して行う複数の組み付け工程部とを有している生産システムにおいて、前記平準化計算プログラムが、生産数が少ない希少製品の生産数または生産比率を複数種の製品のうちで生産数が最も多い最多製品の生産数または生産比率に組み入れた後、各種製品の生産数または生産比率に基づく平準化計算を実行して基本生産順序を決定し、この基本生産順序を繰り返してなる反復生産順序を得る一方、希少製品の生産数または生産比率と最多製品の生産数または生産比率とに基づく平準化計算を実行して最多製品補正順序を得て、この最多製品補正順序に従って前記反復生産順序における最多製品を希少製品に置換する補正を行い、製品の生産順序が前記補正後の反復生産順序となるように構成したものであってもよい(請求項2)。
請求項1および2に係る発明では、複数種の製品の生産数または生産比率に基づいて、同じ種類の製品をなるべく連続させずに生産することができる複数種の製品の生産順序の導出に適した平準化計算を用いて、各種の製品を生産する生産順序を決定するので、各種製品を予め決められた生産数または生産比率となるように生産しつつ、ラインの稼働率の向上を図ることができる。
しかも、請求項1および2に係る発明では、前記基本生産順序を例えば100台(個)単位とするなど扱い易くなるように適宜に設定し、この扱い易くした基本生産順序を繰り返すように製品を生産するように構成することで、生産ラインの進捗状況の把握が容易となり、また、製品の打ち切り、割り込み等を容易かつ正確に行うことができる。
また、請求項1および2に係る発明では、生産数が少ない希少製品がある場合でも、そのような希少製品を生産順序に確実かつ簡単に組み込むことができるという効果が得られる。
図1は、この発明の一実施例を示す。
図1に示すように、この発明の生産システムSは、自動的に、複数種の製品を連続的に生産し、かつそれらを混合して流す生産ライン1と、この生産ラインに対して生産する製品の順序についての指示を出すためのコントローラ2とを備えている。
生産ライン1は、生産しようとするエンジン等の製品のベースとなるワーク3を矢印X方向に順次所定の速度で搬送する搬送手段としての搬送コンベア4と、この搬送コンベア4の搬送方向に沿って配置され、搬送コンベア4上を搬送されるワーク3に対して部品組み付け等を行う組み付け手段としての複数の組み付け工程部5とを有している。そして、搬送コンベア4を流れるワーク3に対して組み付け工程部5により組み付け作業等の加工が行われて、所定の製品が生産されることとなる。
コントローラ2は、例えば、プログラマブルコントローラであり、生産する複数種の製品の生産数または生産比率の入力(設定)に基づいて所定の演算を実行して適切な生産順序を決定するための平準化計算プログラム(詳細は後述する)を有し、この平準化計算プログラムをCPU等で実行することにより決定された生産順序に応じて、生産する製品の種類を示す生産指示データを生産ライン1に順次出力するように構成されている。
上記の構成からなる生産システムSでは、まず、コントローラ2において、平準化計算プログラムにより適切な生産順序が導出され、この生産順序に応じて生産指示データがコントローラ2から生産ライン1に出力されると、各組み付け工程部5が、待機状態と、搬送コンベア4上を流れるワーク3への部品組み付け等の作業を実行する状態とに適宜に切り換わり、前記生産順序に従って複数種の製品が生産されることとなる。
なお、この実施例の生産システムSは、コントローラ2から出力された生産指示データが書き込まれる記録媒体6をワーク3に付設し、このワーク3に付設された記録媒体6の生産指示データを各組み付け工程部5が読み取って、前記生産指示データに対応した部品組み付け等の作業を行うように構成してある。
すなわち、生産指示データが記録媒体6を介してコントローラ2から各組み付け工程部5に間接的に送られると、各組み付け工程部5が、待機状態と、ワーク3への部品組み付け等の作業を実行する状態とに適宜に切り換わり、これにより、平準化計算プログラムの実行によって導出された生産順序で複数種の製品を生産するようにしてある。
なお、記録媒体7としては、例えば、ICタグやIDカード、バーコードなどを用いることができる。
次に、製品の生産順序を決定するための平準化計算プログラムの第1の例(以下、第1平準化計算プログラムという)について説明する。
生産システムSにおいて、生産すべき全種類の製品A〜Hは、図2に示すように、それらの所定期間(この実施例では1日)内の生産数(この実施例では生産比率ともなる)が予め設定されている。
そして、第1平準化計算プログラムは、まず、所定期間内の各種製品A〜Hの生産数または生産比率に基づき平準化計算を実行することで製品の基本生産順序を決定する。図3に、平準化計算の結果をマスターテーブルTとして示し、図4に、前記平準化計算によって得られた基本生産順序をそれぞれ示す。なお、平準化計算の流れについては上述したので再度の説明は省略する。また、図3には、平準化計算の演算1〜21までの結果のみを示しているが、平準化計算は演算21で終わるのではなく、基本生産順序の所定の順番(例えば100番)が得られるまで行われる。図4に示される基本生産順序は、図3に示すマスターテーブルTの指示欄に示される製品を順に並べたものと同一である。
続いて、第1平準化計算プログラムでは、基本生産順序を繰り返し適宜の回数つないで、その最後の順番が所定期間内の各製品A〜Hの生産数の合計と一致するようにした順序を製品A〜Hの生産順序とする。すなわち、所定期間内の製品A〜Hの生産数の合計がXであるとき、下記の式(1)を満たすように、基本生産順序として並ぶ製品の総数Y(すなわち基本生産順序の最後の順番となるY番)と基本生産順序を繰り返す回数Zとを設定すればよい。
Y×Z=X …(1)
例えば、所定期間内の各製品A〜Hの生産数の合計が2000であり、基本生産順序が1〜100番まである場合には、上記(1)式から、基本生産順序を20回繰り返せばよいことがわかり、それに従って、製品A〜Hの生産順序が1〜2000番まで決定されることになる。
そして、上記のようにして得られた製品A〜Hの生産順序に対応する生産指示データを作成し、この生産支持データがコントローラ2から生産ライン1に出力されることにより、生産ライン1において前記基本生産順序を繰り返すように製品A〜Hが順次生産される。
ところで、第1平準化計算プログラムにおいて、例えば、平準化計算を行って1番〜100番まで基本生産順序を導出した場合、この基本生産順序中に、全製品A〜Hのうち、相対的に生産数が極端に少ない、あるいは生産比率が例えば1%未満など極端に低い製品(以下、希少製品という)G,Hの順番が含まれないことになり、この基本生産順序を繰り返しつないだものを製品A〜Hの生産順序とすると、希少製品G,Hが生産されなくなる。
そこで、生産数が少ない希少製品がある場合に適した平準化計算プログラムの第2の例(以下、第2平準化計算プログラムという)について、以下に説明する。
第2平準化計算プログラムは、まず、図2に示す所定期間(この実施例では1日)内の各種製品A〜Hの各生産数または各生産比率に、基本生産順序として並べる製品の数(この実施例では100)を乗じたのち、合計生産数または合計生産比率で除す前処理を行う。これにより、各種製品A〜Hの各生産数または各生産比率は、図5に示す値となる。
続いて、希少製品G,Hの生産数または生産比率を、全種製品A〜Hのうちで生産数が最も多い最多製品Aの生産数または生産比率に組み入れる。以下、最多製品Aと希少製品G,Hとを合計したものを最多製品A’という。上記組み入れにより、各種製品A’、B〜Fの生産数または生産比率は、図6に示す値となる。
その後、各種製品A’、B〜Fの生産数または生産比率に基づく平準化計算を実行することで製品の基本生産順序を決定する。図7に、平準化計算の結果をマスターテーブルT’として示し、図8に、前記平準化計算によって得られた基本生産順序をそれぞれ示す。なお、平準化計算の流れについては上述したので再度の説明は省略する。また、図8には、平準化計算の演算1〜26までの結果のみを示しているが、平準化計算は演算26で終わるのではなく、基本生産順序の所定の順番(この実施例では、100番)が得られるまで行われる。図8に示される基本生産順序は、図7に示すマスターテーブルT’の指示欄に示される製品を順に並べたものと同一である。
続いて、第2平準化計算プログラムでは、基本生産順序を適宜の回数繰り返しつないで、その最後の順番が所定期間内の各製品A〜Hの生産数の合計と一致するようにした反復生産順序を得る(図9参照)。すなわち、所定期間内の製品A〜Hの生産数の合計がXであるとき、上記式(1)を満たすように、基本生産順序として並ぶ製品の総数Y(すなわち基本生産順序の最後の順番となるY番)と基本生産順序を繰り返す回数Zとを設定すればよい。
一方、希少製品G,Hの生産数または生産比率と最多製品Aの生産数または生産比率とに基づく平準化計算を実行することで、図10に示すように、最多製品補正順序を得る。
そして、図11に示すように、最多製品補正順序に従って反復生産順序における最多製品A’を最多製品Aと希少製品G,Hとに置換する補正を行う。ここで、この実施例では、最多製品Aと希少製品G,Hとを合計したものを最多製品A’として示しているため、図11に示すように、反復生産順序における最多製品A’を最多製品Aと希少製品G,Hとに置換する必要があるが、例えば、最多製品Aと希少製品G,Hとを合計したものを最多製品A’とはせず最多製品Aとして示す場合には、最多製品補正順序に従って反復生産順序を補正する際、反復生産順序における適宜の順番にある最多製品Aのみを希少製品G,Hとに置換することとなる。
最後に、補正後の反復生産順序を製品A〜Hの生産順序とし、この生産順序に対応する生産指示データを作成し、この生産支持データがコントローラ2から生産ライン1に出力されることにより、生産ライン1において前記補正後の反復生産順序で製品A〜Hが順次生産順序される。
なお、この実施例は種々に変形させて実施することができる。すなわち、例えば、コントローラ2から組み付け工程部5に対して、製品の生産順序についての指示あるいは生産順序に応じて作成される生産指示データが、記録媒体7を介して送られるのではなく、直接送られるように構成して、組み付け工程部5が、待機状態と、ワーク4への部品組み付け等の作業を実行する状態とに適宜に切り換わるようにしてもよい。
また、コントローラ2は、プログラマブルコントローラに限られず、例えば、パーソナルコンピュータなどによって構成してあってもよい。
また、第1および第2平準化計算プログラムでは、平準化計算によって基本生産順序に必要となる順番(100番)までのみを得てこれを用いているが、このような構成に限られず、例えば、平準化計算を行って基本生産順序として必要とする順番(100番)よりも大きな順番まで(例えば1〜2000番まで)の順序(以下、純生産順序という)を得た後、得られた1〜2000番までの純生産順序における所望の部分(例えば、1〜100番まで)を抽出して用いるようにしてもよく、この場合、純生産順序の先頭から所定の順番までの順序(例えば、1〜50番あるいは1〜200番など)を抽出してもよいし、純生産順序の途中から所定の順番までの順序(例えば、30〜130番あるいは50〜250番など)を抽出してもよい。
さらに、この場合、基本生産順序を、純生産順序の先頭から[所定期間の製品生産数/定数N:但し定数N>1]番目までの順序を抽出してなるものとしてもよいし、純生産順序の途中から[所定期間の製品生産数/定数N:但し定数N>1]個目までの順序を抽出してなるものとしてもよい。
ここで、[所定期間の製品生産数/定数N]としては、例えば、第1および第2平準化計算プログラムの説明で例示したように、[1日の製品生産数2000/定数20=100]とすることができるが、このような構成に限られず、所定期間の製品生産数および定数Nには種々の数値を用いることができる。なお、定数Nは2以上の整数であることが好ましい。
また、第2平準化計算プログラムでは、所定期間内の各種製品A〜Hの各生産数または各生産比率に、基本生産順序として並べる製品の数を乗じたのち、合計生産数または合計生産比率で除し、続いて、希少製品G,Hの生産数または生産比率を、最多製品Aの生産数または生産比率に組み入れ、その後、平準化計算を行っているが、このような構成に限られず、例えば、所定期間内の各種製品A〜Hの各生産数または各生産比率に、基本生産順序として並べる製品の数を乗じたのち、合計生産数または合計生産比率で除すという前処理ステップを、希少製品G,Hの生産数または生産比率を最多製品Aの生産数または生産比率に組み入れるという組み入れステップの後に入れてもよいし、前処理ステップを設けなくともよい。また、この前処理ステップを、第1平準化計算プログラムに設けてもよい。この場合、前処理ステップは、第1平準化計算プログラムにおいて、例えば、基本生産順序を得るための平準化計算を行う前に入れることができる。
また、第2平準化計算プログラムにおいて、希少製品として設定する製品は、生産数が極端に少ないものや生産比率が1%未満など極端に低いものに限られず、例えば、全製品のうちで生産比率が小さいとみなせるものを適宜に選択してもよく、具体的には、この実施例の製品Fなどを希少製品に加えてもよい。
この発明の一実施例に係る生産システムの構成を概略的に示す説明図である。 各製品の所定期間内の生産数を示す図である。 第1平準化計算プログラムにおける平準化計算の結果としてのマスターテーブルを示す図である。 第1平準化計算プログラムにおける純生産順序を示す図である。 前処理後の各製品の所定期間内の生産数を示す図である。 最多製品に希少製品を組み入れた後の各製品の所定期間内の生産数を示す図である。 第2平準化計算プログラムにおける平準化計算の結果としてのマスターテーブルを示す図である。 第2平準化計算プログラムにおける純生産順序を示す図である。 第2平準化計算プログラムにおける反復生産順序を示す図である。 第2平準化計算プログラムにおける最多製品補正順序を示す図である。 第2平準化計算プログラムにおいて、最多製品補正順序を用いて反復生産順序を補正する方法について示す図である。 平準化計算の説明図である。
符号の説明
1 生産ライン
A〜H 製品
S 生産システム

Claims (2)

  1. 複数種の製品を1つのライン上で連続的に生産し、それらを混合して流す生産ラインと、平準化計算プログラムの実行により得られた生産する製品の順序についての指示を前記生産ラインに対して出すためのコントローラとを備えた生産システムにおいて、前記平準化計算プログラムが、生産数が少ない希少製品の生産数または生産比率を複数種の製品のうちで生産数が最も多い最多製品の生産数または生産比率に組み入れた後、各種製品の生産数または生産比率に基づく平準化計算を実行して基本生産順序を決定し、この基本生産順序を繰り返してなる反復生産順序を得る一方、希少製品の生産数または生産比率と最多製品の生産数または生産比率とに基づく平準化計算を実行して最多製品補正順序を得て、この最多製品補正順序に従って前記反復生産順序における最多製品を希少製品に置換する補正を行い、製品の生産順序が前記補正後の反復生産順序となるように構成したことを特徴とする生産システム。
  2. 複数種の製品を1つのライン上で連続的に生産し、それらを混合して流す生産ラインと、平準化計算プログラムの実行により得られた生産する製品の順序についての指示を前記生産ラインに対して出すためのコントローラと、ワークに付設され前記コントローラから出力された生産指示データが書き込まれる記録媒体とを備え、前記生産ラインは、前記製品のベースとなるワークを搬送する搬送手段と、この搬送手段によって搬送されるワークに付設された記録媒体の生産指示データを読み取りこのデータに対応した作業を当該ワークに対して行う複数の組み付け工程部とを有している生産システムにおいて、前記平準化計算プログラムが、生産数が少ない希少製品の生産数または生産比率を複数種の製品のうちで生産数が最も多い最多製品の生産数または生産比率に組み入れた後、各種製品の生産数または生産比率に基づく平準化計算を実行して基本生産順序を決定し、この基本生産順序を繰り返してなる反復生産順序を得る一方、希少製品の生産数または生産比率と最多製品の生産数または生産比率とに基づく平準化計算を実行して最多製品補正順序を得て、この最多製品補正順序に従って前記反復生産順序における最多製品を希少製品に置換する補正を行い、製品の生産順序が前記補正後の反復生産順序となるように構成したことを特徴とする生産システム。
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