JPH05143612A - 生産システム設計支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、多くの専門家を必要とせずに短時間
で確実に最適な生産システムを設計しようとするもので
ある。 【構成】生産条件ベース(2) の生産条件データ及び工程
条件ベース(3) の工程条件データを受けて工程シミュレ
ーション手段(1) により生産ラインにおける設備の動き
などのシミュレーションを行って稼働率などのシミュレ
ーション結果を得る。そして、条件最適化手段(5) によ
りシミュレーション結果が目標指標に対して満足してい
るかを評価し、この評価結果によりシミュレーション結
果が目標指標に対して満足しなければ、予め定められた
変更条件に従って生産条件ベース(2) に記憶されている
生産条件データ及び工程条件ベース(3) に記憶されてい
る工程条件データを変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生産ラインにおける製
品の生産順序とライン内の設備、作業者の能力などの諸
条件の設定の支援を行うを生産システム設計支援装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】生産システムは、例えば加工処理などを
行う設備を複数配置して生産ラインを形成し、この生産
ラインに各種部品を流すことにより製品を製造するもの
となっている。このような生産システムを設計する場
合、その専門家は製造する製品の生産順序、生産数、納
期などの生産条件と、設備台数、その能力、ライン形
態、作業者などの工程条件とを検討し、生産システムの
モデル評価を行っている。この場合、専門家はかかる生
産システムのモデル評価を机上で行ったり、又はシミュ
レーション装置を用いて行っている。

【０００３】ところで、このようなモデル評価では専門
家の経験や勘に頼ることが多く、その評価結果は定性的
になってしまう。従って、最適な生産システムを設計す
るまでには、生産システムのモデルに対するシミュレー
ション結果とその生産条件、工程条件との見直しを数多
く繰り返すことになる。

【０００４】このようなことから生産システムの設計に
はシステム設計に係わる専門家を多く必要とし、かつ最
適な生産システムの設計までには多大な時間がかかる。
又、生産条件及び工程条件に対する評価は専門家の経験
や勘に頼るので、確実に最適な生産システムが得られる
とは限らない。このため、生産システムのモデルを実行
に移行する段階で、生産システムの修正が必要となった
りして生産システムを立ち上げるのに多大な時間がかか
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように生産シス
テムの設計には多くの専門家を必要とするとともに設計
までには多大な時間がかかり、そのうえ確実に最適な生
産システムが得られるとは限らない。そこで本発明は、
多くの専門家を必要とせずに短時間で確実に最適な生産
システムを設計できる生産システム設計支援装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、製造する製品
の生産順序などの生産条件データが記憶された生産条件
ベースと、生産ラインの設備台数などの工程条件データ
が記憶された工程条件ベースと、生産条件データ及び工
程条件データを受けて生産ラインにおける設備の稼働な
どをシミュレーションして稼働率などのシミュレーショ
ン結果を得る工程シミュレーション手段と、シミュレー
ション結果に対する目標指標が記憶された評価指標ベー
スと、シミュレーション結果が目標指標に対して満足し
ているかを評価し、この評価結果によりシミュレーショ
ン結果が目標指標に対して満足しなければ予め定められ
た変更条件に従って生産条件ベースに記憶されている生
産条件データ及び工程条件ベースに記憶されている工程
条件データを変更する条件最適化手段とを備えて上記目
的を達成しようとする生産システム設計支援装置であ
る。

【０００７】

【作用】このような手段を備えたことにより、生産条件
ベースの生産条件データ及び工程条件ベースの工程条件
データを受けて工程シミュレーション手段により生産ラ
インにおける設備の稼働などのシミュレーションを行っ
て稼働率などのシミュレーション結果を得る。そして、
条件最適化手段によりシミュレーション結果が目標指標
に対して満足しているかを評価し、この評価結果により
シミュレーション結果が目標指標に対して満足しなけれ
ば、予め定められた変更条件に従って生産条件ベースに
記憶されている生産条件データ及び工程条件ベースに記
憶されている工程条件データを変更する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。

【０００９】図１は生産システム設計支援装置の構成図
である。工程シミュレータ１には生産条件ベース２、工
程条件ベース３及びステータスベース４が接続されてい
る。生産条件ベース２は図２に示すように製造する製品
の各品種Ａ、Ｂ、…の生産順序、生産数、納期などの生
産条件データが記憶されている。

【００１０】工程条件ベース３には生産ラインの設備台
数、その能力、ライン形態、作業者などが記憶されてい
る。例えば、図３に示す生産ラインについて説明する
と、この生産ラインは設備Ｐ１に対して各設備Ｐ２〜Ｐ
４を並列に配置し、これら設備Ｐ２〜Ｐ４の出力側にバ
ッファＢ１を介して設備Ｐ５を配置した構成となってい
る。かかる生産ラインでは工程条件として次のデータが
与えられる。設備Ｐ１に投入されるワークＷ１には生産
条件データ及び透過条件データが与えられる。各設備Ｐ
１〜Ｐ５にはそれぞれ設備の能力に関するデータが与え
られ、例えば各ワークＷ１別の加工時間、段取り時間、
設備の故障発生率、故障発生時の修理に要する時間、計
画停止時間帯などが与えられる。又、バッファＢ１には
各ワークＷ１別のストレージ許容値や初期値などが与え
られる。作業者Ｑに対しては担当する設備Ｐ１〜Ｐ５と
その作業内容、作業者の技量などが与えられる。

【００１１】工程シミュレータ１は生産条件ベース２に
記憶されている生産条件データ及び工程条件ベース３に
記憶されている工程条件データを受けて生産ラインにお
ける各設備Ｐ１〜Ｐ５の動きなどをシミュレーションし
て稼働率などのシミュレーション結果を得る機能を有し
ている。ここで、シミュレーションは図４に示すような
各構成要素、つまりプレース「○」、トランジション
「｜」、アーク「→」、トークン「●」を用いて各設備
Ｐ１〜Ｐ５などの動作を表現している。プレース「○」
は状態を示し、例えば設備Ｐ１〜Ｐ５、バッファＢ１、
ワークＷの投入、搬送などの表現に用いる。トランジシ
ョン「｜」は動作を示し、例えば工程の連結状態などの
表現に用いる。アーク「→」は状態と動作の関係を示
し、例えばワークＷ１や情報の流れる方向などの表現に
用いる。トークン「●」はプレース内での状態成立を示
し、ワークＷ１や情報などの表現に用いる。

【００１２】例えば、図４は並列接続された３つの設備
及び並列接続された２つの設備を連結した生産ラインに
対するシミュレーションモデルを示している。このモデ
ルでは、各設備を各プレース「○」で表現するととも
に、その連結をトランジション「｜」により表現してい
る。そして、これらプレース「○」には工程条件データ
である加工時間などが与えられる。

【００１３】かかる構成であれば、同図(a) 〜同図(c)
に示すようにワークを示すトークン「●」が３つのプレ
ース「○」に順次投入され、これらプレース「○」への
投入が終了して与えられた加工時間が経過すると、投入
された各トークン「●」は消滅し、同図(d) に示すよう
にトランジション「｜」を介して２つのプレース「○」
に移行する。そして、再び３つのプレース「○」にトー
クン「●」が順次投入され、上記同様の動作が行われ
る。又、各プレース「○」は与えられた故障率に従って
投入されたトークン「●」の出力を行わない。この場
合、このときのワークは不良品となる。

【００１４】工程シミュレータ１はかかるシミュレーシ
ョンモデルを動作させることによりシミュレーション結
果である設備ステータスを、その状態が変化した時間単
位で逐次出力してステータスベース４に記憶する。この
設備ステータスは図５に示すようにワーク待ち、到着、
工程待ち、不良発生、故障発生、…加工完了、次工程へ
の払い出し待ちであって、図６に示すように各設備Ｐ１
〜Ｐ５及び各ワークごとに記憶される。

【００１５】ここで、これら設備ステータスを説明する
と、設備から見てワークの到着を待つ「ワーク待ち」が
発生し、ワークが到着の後は工程の空きを待つ「工程待
ち」が発生し、これが解除されると、与えられた工程条
件により不良が発生して「不良発生」が生じる。この
後、「故障発生」が生じ、その修理を行うための「作業
員待ち」が生じる。これが解除されると、初めて「修
理」を作業員が行う。次にワークがの種類が変わるたび
に「段取発生」が生じ、その段取を行うための「作業員
待ち」が生じる。これが解除されると、初めて「段取」
を作業員が行う。このとき、「段取」が作業員を必要と
しない場合、例えば自動段取の場合は「作業員待ち」は
生じない。これらの工程を経て到着したワークは初めて
加工される。この加工に作業員を必要とする場合は「作
業員待ち」が生じ、その後実際に「加工」が生じる。加
工を完了したワークは「加工完了」となり、次の工程の
空くのを待つ「次工程への払い出し待ち」となる。

【００１６】従って、工程シミュレータ１は設備ステー
タスからある時刻での累積生産数、仕掛数、累積不良
数、稼働状況として累積稼働率、ステータス毎の稼働内
訳、工程間のリードタイムなどを算出する。

【００１７】又、条件最適化部５が備えられ、この条件
最適化部５に評価指標ベース６及び知識ベース７が接続
されている。評価指標ベース６にはステータスベース４
に記憶された設備ステータスに対する目標指標が記憶さ
れている。具体的には図７に示すように複数の評価指標
が設定可能であり、その内容は工程、ワーク、時刻、項
目、不等号、値となっている。このうち項目は生産数、
仕掛数、不良数、稼働率、ステータス、リードタイムな
どであり、不等号は「＝」「＜」「＞」…などであっ
て、各項目はそれぞれ設定した値を不等号により関係付
けている。例えば、上記指標ＮＯ１において「ある工程
ａであるワークＷ１がある時刻ｔ１で、例えば生産数が
ある値Ｄより大きいか？」という表現となる。

【００１８】一方、知識ベース７にはディシジョンテー
ブルとIF THENルールの２種類が記述されている。ディ
シジョンテーブルは図８に示すように各評価指標と各条
件式とが論理演算子（論理和、論理積、排他的論理和、
逆論理積、逆論理和など）により関係付けられ、この条
件が成立したときの変更式が記述されている。条件式は
複数の条件、つまり工程、ワーク、時刻、項目、不等
号、値を組み合わせた式として記述されている。なお、
この変更式は生産条件データ及び工程条件データを変更
するためのものである。従って、図８は「評価指標、論
理演算子、ステータスの条件式が真であれば、変更式に
記述された内容を実行する」と表現するものとなる。

【００１９】図９はディシジョンテーブル内に形成され
た変更式テーブルを示しており、この変更式テーブルは
工程、変更区分、ワーク、項目、値から構成されてい
る。例えば、「ある工程であるワークの、例えば加工時
間を修正する」と表現するものとなる。

【００２０】一方、IF THEN ルールは＜条件文＞により
記述され、この＜条件文＞は ｉｆ（＜式１＞＜論理演算子＞，…） ｔｈｅｎ＜条件文＞又は＜式２＞ ｅｌｓｅ＜条件文＞又は＜式２＞ により構成されている。

【００２１】＜式１＞は評価指標とステータスの条件を
判定するもので、評価指標の場合は工程、ワーク、時
刻、項目、不等号、値で構成され、その表現は、例えば
「ある工程であるワークがある時刻で、例えば生産数が
ある値より大きいか？」となる。又、ステータスの場合
は工程、ワーク、時刻、ステータス、不等号、値で構成
されている。

【００２２】＜式２＞は生産条件又は工程条件を変更す
るためのもので、工程、変更区分、ワーク、項目、値か
ら構成され、その表現は、例えば「ある工程であるワー
クの、例えば加工時間を修正する」となる。

【００２３】条件最適化部５は設備ステータス及び評価
指標を入力し、かつディシジョンテーブルに記述された
各条件、又はIF THEN ルールに従って設備ステータスと
評価指標とを比較判断して生産条件及び工程条件を変更
設定する機能を有している。この場合、これら生産条件
及び工程条件を最適に設定するために条件最適化部５
は、設備ステータスに対する評価指標を評価し、知識ベ
ース７に記憶されているIF THEN ルールの優先度を自動
的に変更しながら設定した評価指標に近付ける機能を有
している。次に上記の如く構成された装置の作用につい
て図１０に示す条件最適化の模式図を参照して説明す
る。

【００２４】工程シミュレータ１は生産条件ベース２に
記憶されている生産条件データ及び工程条件ベース３に
記憶されている工程条件データを受け、かつ図３に示す
生産ラインに対応するシミュレーションモデルの各プレ
ース「○」、トークン「●」などに加工時間等の工程条
件を与える。次に工程シミュレータ１はシミュレーショ
ンモデルにワークを表すトークン「●」を投入してシミ
ュレーションモデルを動作させる。このシミュレーショ
ンモデルを動作させている状態に工程シミュレータ１
は、ワーク待ち、到着、工程待ち、不良発生、故障発
生、…加工完了、次工程への払い出し待ちなどの設備ス
テータスを、その状態が変化した時間単位で逐次出力し
てステータスベース４に記憶する。そして、工程シミュ
レータ１はステータスベース４に記憶された各設備ステ
ータスからある時刻での累積生産数、仕掛数、累積不良
数、稼働状況として累積稼働率、ステータス毎の稼働内
訳、工程間のリードタイムなどを算出する。

【００２５】条件最適化部５はステータスベース４に記
憶された設備ステータス及び評価指標ベース６に記憶さ
れている評価指標を入力し、かつ知識ベース７のディシ
ジョンテーブルに記述された各条件、又はIF THEN ルー
ルに従って設備ステータスと評価指標とを比較判断して
生産条件及び工程条件を変更設定する。

【００２６】例えば、ディシジョンテーブルに記述され
た各条件を用いた場合、条件最適化部５は評価指標ベー
ス６から工程、ワーク、時刻、項目、不等号、値を読み
出して例えば、指標ＮＯ１の「ある工程ａであるワーク
Ｗ１がある時刻ｔ１で、例えば生産数がある値Ｄより大
きいか？」に対する処理を行う。この処理の結果、生産
数がある値Ｄよりも大きければ、条件最適化部５は変更
式テーブルから工程、変更区分、ワーク、項目、値を読
み出して例えば、「ある工程であるワークの、例えば加
工時間を修正する」を実行する。すなわち、条件最適化
部５は工程条件テーブル３に記憶されている加工時間を
修正する。

【００２７】一方、IF THEN ルールを用いた場合、条件
最適化部５は評価指標の場合に工程、ワーク、時刻、項
目、不等号、値を読み出して、例えば「ある工程である
ワークがある時刻で、例えば生産数がある値より大きい
か？」を比較判断する。この処理の結果、生産数がある
値Ｄよりも大きければ、条件最適化部５は工程、変更区
分、ワーク、項目、値を読み出して、例えば「ある工程
であるワークの、例えば加工時間を修正する」を実行す
る。

【００２８】このように上記一実施例においては、生産
条件データ及び工程条件データを受けて生産ラインにお
ける各設備の動きなどのシミュレーションを行って稼働
率などのシミュレーション結果を求め、このシミュレー
ション結果が目標指標に対して満足しているかを評価し
てシミュレーション結果が目標指標に対して満足しなけ
れば、変更条件に従って生産条件データ及び工程条件デ
ータを変更する構成としたので、生産システムの設計に
あたってその専門家を多く必要とせずに未経験者でも、
短時間で最適な生産システムを確実に設計できる。な
お、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくその
要旨を変更しない範囲で変更してもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、多
くの専門家を必要とせずに短時間で確実に最適な生産シ
ステムを設計できる生産システム設計支援装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる生産システム設計支援装置の一
実施例を示す構成図。

【図２】同装置における生産条件データの模式図。

【図３】同装置における工程条件データの模式図。

【図４】同装置のシミュレーションに使用される構成要
素の動きを示す図。

【図５】同装置のシミュレーションにより得られる設備
ステータスを示す図。

【図６】同装置におけるステータスベースの模式図。

【図７】同装置における評価指標ベースの模式図。

【図８】同装置におけるディシジョンテーブルの模式
図。

【図９】同装置におけるディシジョンテーブル内の変更
式テーブルの模式図。

【図１０】同装置における条件最適化の作用を示す図。

【符号の説明】

１…工程シミュレータ、２…生産条件ベース、３…工程
ベース、４…ステータスベース、５…条件最適化部、６
…評価指標ベース、７…知識ベース。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製造する製品の生産順序などの生産条件
   データが記憶された生産条件ベースと、生産ラインの設
   備台数などの工程条件データが記憶された工程条件ベー
   スと、前記生産条件データ及び前記工程条件データを受
   けて前記生産ラインにおける前記設備の稼働などをシミ
   ュレーションして稼働率などのシミュレーション結果を
   得る工程シミュレーション手段と、前記シミュレーショ
   ン結果に対する目標指標が記憶された評価指標ベース
   と、前記シミュレーション結果が前記目標指標に対して
   満足しているかを評価し、この評価結果により前記シミ
   ュレーション結果が前記目標指標に対して満足しなけれ
   ば予め定められた変更条件に従って前記生産条件ベース
   に記憶されている生産条件データ及び前記工程条件ベー
   スに記憶されている工程条件データを変更する条件最適
   化手段とを具備したことを特徴とする生産システム設計
   支援装置。