JPH02106257A

JPH02106257A - 生産管理システム

Info

Publication number: JPH02106257A
Application number: JP63254388A
Authority: JP
Inventors: Hideo Endo; 遠藤　英夫; Shingen Utena; 臺　眞言; Norio Takagi; 高木　徳生; Minoru Yoshii; 実吉井; Toshiaki Nakao; 寿朗中尾; Futoshi Hayashi; 林　太志; Fumihiro Kimura; 木村　文宏; Fumio Hattori; 服部　文夫
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp; NTT Inc
Priority date: 1988-10-11
Filing date: 1988-10-11
Publication date: 1990-04-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（発明の分野）この発明は、同一の生産ラインで多品種を生産をする場
合に用いられる生産管理システムに関する。

（発明の概要）この発明は、生産ラインを効率よく稼動させる熟練者の
ノウハウを蓄積したデータベースを内蔵したエキスパー
トシステムに、リアルタイムで収集した生産ラインの各
工程ごとの稼動状態や稼動経過等の状況データを入力し
て、その状況下における最適な作業指示データを作成し
、その指示に基づいて生産ラインを稼動させることによ
り、効率の良い生産管理を実現したものである。

（従−来技術とその問題点）近年、各種商品の供給においてジャスト・イン・タイム
の要求が高まり、生産工場でも、多品種少量生産体制に
移りつつある。

工場において多品種を少量づづ生産しようとする場合、
通常は、同一の生産ラインに汎用性を持たせ、生産品種
ごとに投入部品の切り換えや、処理工程の調整、選択を
することにより対応している。そのため、実際の生産に
際しては、ライン各工程ごとの調整や、稼動工程の選択
等が煩雑になる。これらのライン上のハード面での調整
、切り換え等はある程度自動化が進み、種々変化する生
産計画に対応することが容易になりつつある。

しかしながら、生産する品種の多様化し、それらの処理
工程が複雑多岐になり、しかも同一の生産ライン上に異
なった品種が前後して生産されるような場合は、ライン
全体の進行管理が複雑になる。特に、工程進行のタイミ
ングや、部品投入のタイミングは、最終工程までも見込
んで決定しなければならず、各工程の動作の組み合わせ
の中から最も短時間で生産が終了する組み合わせが選ば
れなければならない。このように、ラインの生産品種が
多種類になるにつれて、ライン全体の動作を制御するソ
フトが複雑になるため、与えられた複数の品種をそれぞ
れ小ロフトで生産する場合に、最短時間で生産完了する
ことのできるライン稼動計画を立案することは、多大な
時間を要することになる。

従来、これらのライン稼動計画の立案や、その都度発生
する故障、部品切れ等の異常事態への対応等の生産管理
は、経験を積んだ熟練者によりなされていたが、所詮人
間であるため、ポカミスの発生、熟練度による個人差、
新規品種に関する未経験、故障発生時の対応等の点で問
題がある。

また、生産効率の点でも、常時最高の効率で、ラインが
稼動されているとは限らず、まだ改善の余地が残ってい
る。

そのためライン管理についても、コンピュータを利用し
た管理システムの確立を試みられたが、完全な機械化、
無人化とすることはできなかった。

その理由は、コンピュータを用いた場合、与えられた生
産指示に基づいて、最も能率のよい工程の進行計画を作
成する手順として、全ての組み合わせをシュミレーショ
ンし、その中で最短のものを求めていた。この手法では
、簡単なものはともかくとして、工程が複雑となると、
組み合わせ爆発が発生してしまい、大型のコンピュータ
を導入する必要があった。処理速度の大きいコンピュー
タを用いても、場合によっては処理時間がかかりすぎ、
実際の生産速度に追いつかないこともある。

また、通常の生産管理に関する処理以外に、突発的に発
生する故障等については、発生する箇所が予期できず、
しかもその箇所が無数にあることから、起こりうるあら
ゆる故障についての対応策を、予め入力しておくことが
不可能である。そのため、実際に故障が発生した場合、
コンピュータは以後の処理動作を停止してしまい、ライ
ンストップを引き起こしてしまう。

このように、従来のコンピュータを用いた生産管理シス
テムは、処理時間、異常事態への対応、コスト等の問題
で、実用的なものにはなり得なかつた・（発明のｌ］的）この発明は上記の問題を解消するためになされたもので
、その目的とするところは、多品種の生産が可能な生産
ラインを、効率良く、しかも無人で管理をすることので
きる生産管理システムを提供することにある。

（発明の構成と効果）この発明は上記目的を達成するために、中央制御装置の
指示により稼動する複数の処理工程を備え、多品種の生
産が可能な生産ラインの生産管理システムにおいて、生産する品種名、およびその数量等の生産指示データを
入力する手段と、生産ラインを構成する各工程ごとの稼動状態、および稼
動経過等の状況データをリアルタイムで収集する手段と
、生産ラインを効率よく稼動させる熟練者のノウハウを蓄
積したデータベースを内蔵し、上記両手段から得られた
データに基づき適切な生産指示デ−タを作成するエキス
パートシステムと、作成された生産指示データを各工程
に通知する手段と、を備えたことを特徴とする。

また、上記生産管理システムにおいて、データ収集手段
が収集するデータとしてラインの故障情報を含むととも
に、エキスパートシステムに内蔵するデータベースに、
故障が発生した際に生産ラインを効率良く稼動させるノ
ウハウを含むことを特徴とする。

この発明に係る生産管理システムでは、リアルタイムで
収集されたライン状況データを用いてエキスパートシス
テムによりライン管理されるから、ラインの変動に対す
る応答がリアルタイムとなり、その状況における生産効
率を常時最高に維持することができる。

また、多品種少量の生産指示に対する対応が容易になる
。

生産管理を大幅に自動化、省力化できてコストダウンす
ることができる。

また、ラインの故障情報を含むとともに、エキスパート
システムに内蔵するデータベースに、故障が発生した際
に生産ラインを効率良く稼動させるノウハウを含むこと
により、稼動中に故障が発生した場合の対応が迅速にな
り、その後のラインにおける生産可能な品目の生産をそ
の状態における最高の効率で続行することができる。

（実施例の説明）第１図は、この発明の構成を示す図である。

図において、生産ラインには多品種が生産可能なように
各種の処理機械からなる工程１ａ〜１ｎがレイアウトさ
れている。

データ収集手段２は、生産ラインの工程１ａ〜ｌｎにお
ける稼動状態、稼動経過、故障の有無等の状況データを
リアルタイムで収集して、中央制御装置３に送る。

一方、生産指示データ入力手段４からは、生産する品種
名、およびその数量等の生産指示データが入力されて、
中央制御装置３に送られる。

中央制御袋Ｎ３は、生産ラインを効率よく稼動させる熟
練者のノウハウを蓄積したデータベース３ｂを内蔵した
エキスパートシステム３ａにより構成され、上記両手段
２，４から得られたデータに基づき適切な生産指示デー
タを作成して、通信手段５へ送る。

通信手段５は、中央制御装置３から出力された生産指示
データを、工程１　ａ　ｙ　ｌ　ｎの処理機械へ送る。

次にこの発明を適用した第１の実施例を第２〜５図に基
づいて説明する。

第２図は、第１の実施例の生産ラインのレイアウトを示
す図である０図ではライン先頭から工程ごとの処理機械
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅが配置されている。これら工程ごと
の処理機械ａ　”ｗ　ｅでは、生産する品種に応じた部
品組付け、加工、洗浄処理、試験、包装等の各種処理が
施される。

このラインで生産できる品種としては製品Ａと製品Ｂの
２種類である。！！品八へ生産する場合は、入口から自
動搬送台車に、より部材が投入されると、処理機械ａ、
ｂ、ｃ、ｅの順に搬送され、それぞれの処理が施される
ことにより完成し、出口から搬出される。

製品Ｂを生産する場合は、同様に、処理機械ａ。

ｃ、ｄ、ｅの順に搬送され、それぞれの処理が施される
ことにより完成し、出口から搬出される。

このように、生産する品種が異なる場合は、それぞれ生
産品種ごとに搬送台車の移動する工程、および処理機械
が稼動するか否かが指示される。

また処理機械についても、品種により、処理の詳細な仕
様を調整・変更することもある。

その他、この実施例では生産ラインの稼動上の仕様が次
のように定められている。

（１１各工程における処理時間は全て同じである。

（２）次工程が空になってから次の工程に移行する。

（３）機械Ｃで同一品種を連続して処理する場合、ｌサ
イクル休止してから次の処理にかかる。

＋４１１！械Ｃで同一品種を連続して処理しない場合、
つまり１個ごとに異なる品種を処理する場合は休止する
必要がない。

（５）機械Ｃで直前に何も処理していない場合はＢを優
先的に選ぶ。

（ａ＋　ＩＩ械Ｃで直前に処理したものがある場合は、
異なるものを選ぶ。

（７）機械ｅはＢを優先的に選ぶ。

生産ラインではこれらの条件を遵守することにより、生
産を円滑に進行させることができる。

第３図は、この実施例における生産管理システムの構成
を示したブロック図である。

このシステムは、生産要求元３１、部材供給判断システ
ム３２、部材供給システム３３、生産ライン３４により
構成されている。また部材供給判断システム３２は、生
産ライン情報人手部３２ａ、知識ベース３２ｂを備えま
たエキスパートシステムからなる部材供給判断部３２ｃ
により構成されている。

生産要求元３１は、生産ラインに対する生産指示を部材
供給判断システム３２へ送出する。この実施例では、製
品Ａ、製品Ｂをそれぞれ５個生産する内容の指示データ
が送られる。

また、生産ライン３４からも、生産ラインの状態を示す
データが部材供給判断システム３２へ送られる。ここで
送られるデータとしては、各機械で処理中の品種名、機
械Ｃで直前に処理された品種名等のデータである。

部材供給判断システム３２では、入力された生産指示デ
ータと生産ライン状態データが、−旦、生産ライン情報
入手部３２ａに入力されてから、部材供給判断部３２ｃ
へ送られる。

部材供給判断部３２Ｃは得られた情報をもとに、エキス
パートシステムを用いて、その状態で最も効率の良い生
産順序を求め、生産順序指示データとして部材供給シス
テム３３へ送る。このエキスパートシステムにおける演
算は知識ベース３２ｂに甜えられている生産管理の熟練
者のノウハウに基づき、最適なラインの進行計画を短時
間で作成し、その計画に従いラインで組み立てる品種の
順番を生産順序指示データして出力する。

この部材供給判断部３２Ｃでは、熟練者のノウハウとし
て次のルールが採用されている。

ルールｌ　：Ａ、Ｂ、Ａ、Ｂという順番になるように異
なるものを連続的に流す。

ルール２：機械ａ、ｂ、ｃに何もないときはＢを選択す
る。

部材供給システム３３は、入力された生産順序指示に基
づき、指示された品種を生産するための部材を生産ライ
ン３４へ投入する。

なお、部材供給判断システム３２と、生産要求元３１、
部材供給システム３３、生産ライン３４との間のデータ
の交信には、リアルタイムでデータ収集できるように高
速光ＬＡＮ等の通信手段が用いられる。

このように構成された第１の実施例は、第４図に示すフ
ローチャートの動作をする。

図に示されるように、この生産管理システムは、先ず部
材を供給できる体制になっていることを確認してから（
ステップ４１肯定）、供給残情報、つまり生産が終了し
ていない品種や数量等の情報、および、ラインの稼動軟
泥等のライン状態情報を取り込む（ステップ４２．４３
）。

次いで、部材供給判断システム３２のエキスパートシス
テムでは、これらの情報に基づき、内蔵するルールを１
頓番にチエツクすることにより最適の生産順序指示を作
成する（ステップ４４）。

さらに、作成された指示に従い部材供給システム３３か
らラインに該当する品種の部材を供給する（ステップ４
５）。

以後、これらの動作がサイクルごとに繰り返されること
によりライン全体が円滑に、しかも効率良く稼動するこ
とができる。

第５図は、この実施例において、指示された品種と数量
を生産した場合のライン各部の過程を示すものである。

各サイクルごとに、ラインの処理状態と供給残の情報か
ら、右欄のルールが適用されて１傾次、交互に異なった
品種の部材が供給される。その結果、サイクルタイム１
７により所定の生産を終了することができた。

このように第１の実施例では、処理効率の良いエキスパ
ートシステムを用いたことにより、各サイクルにおける
供給品種の決定は、ルールを２回チエツクするだけです
む、ルール１つを判定するに要する時間を０．１秒とす
ると、処理時間全体は０．１秒×２回＝０．２秒となる
。

比較のため、同じ処理を従来の手法を用いた場合につい
て考えてみる。従来は、与えられた条件において、全て
の組み合わせを想定したシュミレーションを実行してい
た。これらの手順は、第９図に示す選択ツリーに従い実
行される。第１０図はそのシュミレーションの一部を示
すものである。

これらのシュミレーションの結果、最も短時間で生産す
ることのできる順序が選択、決定されるものである。

例えば、生産の最初より生産順序を決めるときには、１
０個の供給ステップに製品Ｂを５個割り当てることにな
り、第９図のように組合せは、１　ｅ　Ｃ５冨２５２通り考えられる。

これらの処理に要する時間は、１回目の選択で１回のシ
ュミレーションをするのに最低１０回の判断が必要にな
るため、処理時間全体は２５２通り×０、１秒ＸＩＯ回
−２５２秒になる。

この実施例では従来例と単純に比較しても１０００倍以
上の処理速度が得られることになる。

次に、第６〜８図により第２の実施例を説明する。この
実施例は特にラインにおいて発生した故障に対応できる
機能を備えたものである。

第６図は、第２の実施例の生産ラインのレイアウトを示
す図である。図ではライン先頭から工程ごとの処理機械
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｒ、ｇが配置されている。これら
工程ごとの処理機械ａ−ｇでは、生産する品種に応じた
部品組付け、加工、洗浄処理、試験、包装等の各種処理
が施される。

このラインで生産できる品種としては製品式と製品Ｂの
２種類である。製品Ａを生産する場合は、人口から自動
搬送台車により部材が投入されると、処理機械ａ、ｂ、
ｃ、ｄの順に搬送され、それぞれの処理が施されること
により完成し、出口がら搬出される。

製品Ｂを生産する場合は、同様に、処理ｅｌ械ａ。

ｅ、ｒ、ｇの順に搬送され、それぞれの処理が施される
ことにより完成し、出口から搬出される。

このように、生産する品種の異なる場合は、それぞれ生
産品種ごとに搬送台車の移動する工程、および処理機械
が稼動するか否かが指示される。

（１１各工程における処理時間は全て同じである。

（２）次工程が空になってから次の工程に移行する。

（３）機械ａで同一品種を連続して処理する場合、２サ
イクル休止してから次の処理にかかる。

（４）機械ａで同一品種を連続して処理しない場合、つ
まり１個ごとに異なる品種を処理する場合は休止する必
要がない。

（５）機械ａで直前に何も処理していない場合はＢを優
先的に選ぶ。

（６）機械ａで直前に処理したものがある場合は、異な
るものを選ぶ。

この実施例の生産管理システムにおける構成は、第１の
実施例を示す第３図のブロック図と同一であるので、構
成全体についての説明は省略する。

ただし、この実施例では、生産ライン３４がら、部材供
給判断システム３２へ送られる生産ラインの状態を示す
データとして、各機械で処理中の品種名、機械ａで直前
に処理した品種名、およびラインに発生した故障内容等
のデータである。

また、生産要求元３１から、部材供給判断システム３２
へ送出される生産ラインに対する生産指示データは、第
１の実施例と同じく、製品Ａ、製品Ｂをそれぞれ５個生
産する内容である。

部材供給判断システム３２では、入力された生産指示デ
ータと、故障情報も含んだ生産ライン状態データが、−
旦、生産ライン情報人手部３２ａに入力されてから、部
材供給判断部３２ｃへ送られる。

部材供給判断部３２ｃは得られた故障、その他の情報を
もとに、エキスパートシステムを用いて、その状態で最
も効率の良い生産順序を求め、生産順序指示データとし
て部材供給システム３３へ送る。このエキスパートシス
テムにおける演算は知識ベース３２ｂに蓄えられている
生産管理の熟練者のノウハウに基づき、ラインに発生し
た故障をも考慮して、最適なラインの進行計画を短時間
で作成し、その計画に従いラインで組み立てる品種の順
番を生産順序指示データして出力するものである。

なお、この部材供給判断部３２ｃでは、熟練者のノウハ
ウとして次のルールが採用されている。

ルール１　：Ａ、Ｂ、Ａ、Ｂという順番になるように異
なるものを連続的に流す。

ルール２：異なるものを連続的に流すことが不可能な場
合は、流せるものを流す。

ルール３：何もないときはＢを選択する。

このように構成された第２の実施例は、第７図に示すフ
ローチャートの動作をする。

図に示されるように、この生産管理システムは、先ず部
材を供給できる体制になっていることを確認してから（
ステップ７１肯定）、供給残情報、つまり生産が終了し
ていない品種や数量等の情報、および、ラインの故障の
有無および故障箇所等の故障情報を取り込む（ステップ
７２．７３）。

ここでラインに故障がある場合は（ステップ７４肯定）
、故障機械を除いたライン構成としくステップ７５）、
故障が発生していない場合は（ステップ７４否定）、そ
のままのライン構成とする（ステップ７６）。

次いで、ラインの稼動状況等のライン状態情報を取り込
み（ステップ７７）、部材供給判断システム３２のエキ
スパートシステムが、これらの情報に基づき、内蔵する
ルールを順番にチエツクすることにより最適の生産順序
指示を作成する（ステップ７８）。

さらに、作成された指示に従い部材供給システム３３か
らラインに該当する品種の部材を供給する（ステップ７
９）。

以後、これらの動作がマシンサイクルごとに繰り返され
ることによりライン全体が円滑に、しかも効率良く稼動
することができる。

第８図は、この実施例において、指示された品種と数量
を生産した場合のライン各部の過程を示すものである。

この例では、ラインの稼動中の処理機械ｇが故障した場
合を想定し、以後、機械ｇを除いた処理を効率良く続行
し、機械ｇが復旧してから、残りの品種の生産を完了す
る様子を示したものである。

図中の生産サイクル０で機械ｇに故障が発生し、各工程
の処理機械には、図のライン状態の槽に示す部材が処理
中になっている。

次のサイシ゛ルから、これらラインの処理状態と供給残
の情報から、右欄のルールが適用されて順次、交互に異
なった品種の部材が供給され、各工程も可能な限り処理
を前進していく、生産サイクル４で、品種Ｂの処理工程
に部材が満″杯となり、次の生産サイクル４からは、品
種Ｂの部材投入が不可能となる。

以後、生産サイクル７はルール２に従い流せるものを流
す、つまり部材Ａを投入する。

次いで、生産サイクル９の途中で、機械ｇが復旧し、サ
イクル１０から、通常の部材投入がルールｌにより再開
されると、同時に、機械ｇでの処理も再開される。以後
、順次、ラインが稼動し、生産サイクル１７で予定数の
生産を完了することができる。

次に、この処理例と比較のため、従来の手法に基づく故
障時の処理例を第１２図に示し説明する。

サイクル０の故障発生時の状態は、第８図と同一である
が、以後、機械ｇが故障したことにより、機械ｇが処理
をする品種Ｂのライン投入を停止し、機械ｇと無関係の
品種への部材のみが投入される。

その結果、ラインの稼動率が低下し、機械ｇが復旧し、
サイクルｌＯから、通常の両部材投入が再開されても、
その影響が残り、全ての生産を完了するのはサイクル２
３となる。

処理時間を比較すると、１８対２４となり、従来例は、
第８図の処理例よりも３３％余分な処理時間が必要であ
ることがわかる。

また、第２の実施例では、故障発生にも対応できるエキ
スパートシステムを用いたことにより、各サイクルにお
ける供給品種の決定は、ルールを３回チエツクするだけ
ですむ、ルール１つを判定するに要する時間を０．１秒
とすると、処理時間全体は０．１秒×３回＝０．３秒と
なる。

比較のため、同じ処理を従来の手法を用いた場合につい
て考えてみる。従来は、与えられた条件において、全て
の組み合わせを想定したシュミレーションを実行してい
た。これらの手順は、第９図に示す選択ツリーに従い実
行される。第１１図はそのシュミレーションの一部を示
すものである。

これらのシュミレーションの結果、最も短時間で生産す
ることのできる順序が選択、決定される。

これらの処理に要する時間は、１回目の選択で１回のシ
ュミレーションをするのに最低１０回の判断が必要とな
るため、処理時間全体は２５２通り×０゜１秒ＸＩＯ回
＝２５２秒となる。

この第２の実施例でも、従来例と単純に比較して１００
０倍近い処理速度が得られることになる。

以上、この発明の構成を２つの実施例について説明した
が、実施例はいずれも小規模でしかも単純な生産ライン
をモデルにして説明したものである。

この発明が実際に適用される生産ラインは、さらに工程
数も多く、工程ごとの処理時間も不定でその処理もより
複雑であり、生産品種も数十種以上というような生産ラ
インである。このような複雑な生産ラインにおける生産
管理システムの処理内容は、組み合わせが膨大な数とな
り、従来の人間による管理能力の限界を越えた規模の処
理量となり、また従来のシュミレーション手法を用いた
機械処理でも対応きれない計算容量となる。この発明は
、このような規模の生産管理にこそ、その効果を発揮で
きるものであり、時々刻々変化する生産指示、およびラ
イン状況にリアルタイムで対応し、その状況下で最適な
ラインの稼動制御をおこなうことができるものである。

その結果、従来多数の人員を要していた生産管理の無人
化が可能となり、ラインの終日稼動やコストダウンをは
かることができる。

また、ライン管理のための中央制御装置に関しても、エ
キスパートシステムを用いたことにより、特に大型のコ
ンピュータを用いる必要もな（なり、同様にコストダウ
ンができる。

さらに、ラインでの生産も、きめこまかい管理がなされ
ることにより、より小ロフトの生産も可能となり、しか
も故障や、部品切れによるラインストップも最小限に回
避できるため、工場における生産性を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る生産管理システムの構成を示す
ブロック図、第２〜５図は第１の実施例を示し、第２図
は実施例の生産ラインのレイアウト図、第３図は同じく
その構成を示したブロック図、第４図は同じく動作を示
すフローチャート、第５図は同じく工程の推移を示す図
、第６〜８図は第２の実施例を示し、第６図は生産ライ
ンのレイアウト図、第７図は同じく動作を示すフローチ
ャート、第８図は同じく工程の推移を示す図、第９図は
従来の手法を示す選択ツリー、第１θ図、第１１図は従
来手法のシュミレーションの一部を示す図、第１２図は
従来手法に基づく故障時の処理例を示す図である。ｌａ〜ｉｎ・・・・・・工程２・・・・・・データ収集手段３・・・・・・中央制御装置３ａ・・・・・・エキスパートシステム３ｂ・・・・・
・データベース４・・・・・・生産指示データ入力手段５・・・・・・
通信手段２、　　ｂ、　　Ｃ＋　　ｄ、　　ｅ、　　ｒ、　　ｇ
−＝−・処理機械３１・・・・・・生産要求元３２・・・・・・部材供給判断システム３２ａ・・・・
・・生産ライン情報人手部３２ｂ・・・・・・知識ペー
ス３２Ｃ・・・・・・部材供給判断部３３・・・・・・部材供給システム３４・・・・・・生産ライン

Claims

【特許請求の範囲】１、中央制御装置の指示により稼動する複数の処理工程
を備え、多品種の生産が可能な生産ラインの生産管理シ
ステムにおいて、生産する品種名、およびその数量等の生産指示データを
入力する手段と、生産ラインを構成する各工程ごとの稼動状態、および稼
動経過等の状況データをリアルタイムで収集する手段と
、生産ラインを効率よく稼動させる熟練者のノウハウを蓄
積したデータベースを内蔵し、上記両手段から得られた
データに基づき適切な生産指示データを作成するエキス
パートシステムと、作成された生産指示データを各工程に通知する手段と、を備えたことを特徴とする生産管理システム。２、請求項１記載の生産管理システムにおいて、データ
収集手段が収集するデータとしてラインの故障情報を含
むとともに、エキスパートシステムに内蔵するデータベ
ースに、故障が発生した際に生産ラインを効率良く稼動
させるノウハウを含むことを特徴とする生産管理システ
ム。