JPH10263995A - 生産スケジューリング方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 次工程の局所的な判断の積み重ねだけでな
く、スケジュール全体の大域的観点から見た効率的な生
産スケジューリング方式を得る。 【解決手段】 予め与えられたディスパッチングルール
に従って各処理装置における処理すべき製品の選択を行
うことにより生産スケジュールを作成する第１の手段
（ステップＳ１〜Ｓ６）と、この作成された生産スケジ
ュールに対して、各製品の処理完了時刻を改善する可能
性のある工程を検出する第２の手段（ステップＳ７）
と、該製品の該工程における処理順序を変更することに
より全体の生産スケジュールが改善されるかどうかを判
定する第３の手段（ステップＳ８）と、改善されたとき
は処理順序の変更を行ったスケジュールを新たな生産ス
ケジュールとする第４の手段（ステップＳ９〜Ｓ１０）
と、上記の作業を繰り返すことにより生産スケジュール
を逐次改善する第５の手段（ステップＳ５〜Ｓ１０）と
で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複数の工程から
なる、複数の品種の製品を生産する生産システムにおい
て、種々の生産要求に対応した効率的な生産を行うため
の生産スケジューリング方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現実の生産システムでは、工程数や製品
数が多いため、その生産スケジュールには膨大な数の組
合せが存在する。したがって、これらの組合せを探索し
て、最適なスケジュールを求めることは現実的時間内で
はほとんど不可能である。そのため、従来より一般的に
行われている生産スケジューリング方式では、各処理装
置で処理可能な製品が複数ある場合に、何らかの規則に
基づくディスパッチングルールにより、処理すべき製品
を選択することにより、生産スケジュールを作成してい
る。

【０００３】このディスパッチングルールとしては、生
産システムの特性や生産要求に応じて様々な種類のもの
が提案されている。代表的なものとしては、早く到着し
た製品から順に処理する先入先出（ＦＩＦＯ：First In
FirstOut）方式、特急処理品等のように製品毎に予め
定められた優先度順に処理する方式、処理時間の長い
（短い）製品を先に処理する方式、処理完了までの残工
程の多い（少ない）製品を先に処理する方式、納期まで
の余裕の少ない製品を優先的に処理する方式等がある。
またこれらのディスパッチングルールを組合せて使用し
たり、製品の進捗状況に応じて優先度を動的に変化させ
る方式等も提案されている。例えば、製品毎にあらかじ
め各工程の基準時刻を求めておき、実際の進捗状況に応
じて、基準時刻からの遅れの大きい製品の優先度を高く
設定することにより、製品毎の処理のばらつきを小さく
する方式等が提案されている。

【０００４】図５は従来の生産スケジューリング方式の
一例を示す図である。次に、この図５を用いて、最も代
表的なディスパッチングルールである先入先出方式（Fi
rst In First Out）による生産スケジュール作成方
法について説明する。図において、Ｌ１〜Ｌ５は製品、
Ｍ１〜Ｍ５はこれらの製品を処理する処理装置をそれぞ
れ表しており、ここでは、製品Ｌ１〜Ｌ５がスケジュー
リング対象製品である。図５（ａ）はスケジューリング
対象部分の初期状態を示す。製品Ｌ１は処理装置Ｍ３の
処理待ち状態、製品Ｌ２は処理装置Ｍ２で処理中、製品
Ｌ３は処理装置Ｍ３で処理中．．．等の状態である。図
５（ｂ）は各製品の以降の各工程における処理装置を示
し、例えば製品Ｌ１は処理装置Ｍ１、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ６
の順に処理される。なお、図５（ｂ）に示す工程が各製
品のスケジューリング対象工程である。

【０００５】図５（ｃ）は、ＦＩＦＯ（先入先出）方式
により作成された生産スケジュールの例である。初期状
態から、まず処理装置Ｍ３における製品Ｌ３の処理が終
了し、処理装置Ｍ３が使用可能となる。この時点で、処
理装置Ｍ３で次に処理すべき製品の候補としては、製品
Ｌ１、Ｌ２がある。製品Ｌ１はすでに処理装置Ｍ３の処
理待ち状態にあり、製品Ｌ２はまだ処理装置Ｍ２におい
て処理中である。したがってＦＩＦＯルールにより、製
品Ｌ１が処理装置Ｍ３に割当てられる。なお、製品Ｌ３
の次の処理装置である処理装置Ｍ４はまだ製品Ｌ４の処
理中のため、製品Ｌ３は処理待ち状態となる。 次に、
処理装置Ｍ５における製品Ｌ５の処理が終了する。この
時点で製品Ｌ５の次の処理装置Ｍ７は使用可能状態にあ
る。処理装置Ｍ７で次に処理すべき製品の候補は製品Ｌ
３、Ｌ５であるが、製品Ｌ３はまだ処理装置Ｍ３で処理
中のため、ＦＩＦＯルールにより、製品Ｌ５が処理装置
Ｍ７に割当てられる。

【０００６】次に、処理装置Ｍ２における製品Ｌ２の処
理が終了する。Ｌ２の次の処理装置Ｍ３にはすでに製品
Ｌ１が割当てられ、処理中のため、製品Ｌ２は処理待ち
状態となる。次に、処理装置Ｍ４における製品Ｌ４の処
理が終了する。この時点で処理装置Ｍ４が使用可能とな
り、処理待ち状態であった製品Ｌ３が処理装置Ｍ４に割
当てられる。また製品Ｌ４は次の処理装置Ｍ６が使用可
能状態であるから、ＦＩＦＯルールにより処理装置Ｍ６
に割当てられる。以下、同様な手順により、図５（ｃ）
のような生産スケジュールが作成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
に、これまでに多くのディスパッチングルールが提案さ
れ、実際に使用されている。しかし、これらのディスパ
ッチングルールはいずれも、使用可能な処理装置に対し
て、次にどの製品の処理を割当てるかを決定するもので
あり、これらの製品のさらに先の工程における処理まで
は考慮していない。したがって、次工程における選択が
必ずしも後の工程において有効であるという保証はな
く、次工程で優先的に処理した結果、かえって後工程で
遅延を増大させ、結果的には最終的な処理完了時刻を遅
らせることになる場合もある。これは、工程や製品数が
多くなると、各処理装置における製品間の競合関係が多
数発生し、これらの因果関係が複雑に絡み合ってくるか
らである。そこで、この発明の目的は、上記のような次
工程の局所的な判断の積み重ねだけでなく、スケジュー
ル全体の大域的観点から見た効率的な生産スケジューリ
ング方式を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る生
産スケジューリング方式は、製造順序、製造処理を示す
工程表に従って生産を行う際に、各処理装置における製
品の処理順序を決定し、各製品の各処理工程の処理時刻
を計算することにより生産スケジュールを作成する生産
スケジューリング方式において、予め与えられたディス
パッチングルールに従って各処理装置における処理すべ
き製品の選択を行うことにより生産スケジュールを作成
する第１の手段と、この第１の手段により作成された生
産スケジュールに対して、各製品の処理完了時刻を改善
する可能性のある工程を検出する第２の手段と、該製品
の該工程における処理順序を変更することにより全体の
生産スケジュールが改善されるかどうかを判定する第３
の手段と、改善されると判定された場合には上記の処理
順序の変更を行ったスケジュールを新たな生産スケジュ
ールとする第４の手段と、上記の作業を繰り返すことに
より生産スケジュールを逐次改善する第５の手段とを備
えたものである。

【０００９】請求項２の発明に係る生産スケジューリン
グ方式は、請求項１の発明において、第２の手段が、初
期状態から該製品の処理完了に至るクリティカルパスに
対応する処理系列の中で、処理順序を変更することによ
り処理時刻が改善される工程を検出するものである。

【００１０】請求項３の発明に係る生産スケジューリン
グ方式は、請求項１または２の発明において、第３の手
段が、処理順序を変更しても、該製品と該工程において
順序を変更された他製品の処理完了時刻が影響を受けな
いことを確認することにより、全体スケジュールが改善
されると判定するものである。

【００１１】請求項４の発明に係る生産スケジューリン
グ方式は、請求項１または２の発明において、第３の手
段が、該製品の該工程における処理順序を変更した後、
以降のスケジュールをディスパッチングルールに従って
作成し、変更前と変更後の全体スケジュールを比較する
ことにより、改善されるかどうかを判定し、改善される
と判定された場合には変更後のスケジュールを新たな生
産スケジュールとするものである。

【００１２】請求項５の発明に係る生産スケジューリン
グ方式は、 請求項１〜４のいずれかの発明において、
使用可能状態にある処理装置に対し、次にどの製品を処
理すべきかの作業指示を与えるものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
一実施の形態を説明する。 実施の形態１．図１は、この発明に係る生産スケジュー
リング方式の処理手順を示す図である。次に、この処理
手順を以下に詳細に説明する。図１において、まず生産
スケジューリングの対象範囲を設定する。すなわち、ス
ケジューリング対象となる製品およびこれらの製品のど
の工程までを対象とするかを設定する。なお、工程でな
く時間（１日分等）で設定してもよい。勿論、生産シス
テム全体すなわち全製品の最終工程までを対象としても
よい（ステップＳ１）。

【００１４】次に、スケジューリング対象となる各製品
およびこれらの製品が使用する処理装置の現在の状態
（現在の工程、処理中または処理待ち状態、処理または
待ちの開始時刻）と以降の工程の認識を行う（ステップ
Ｓ２）。なお、この実施の形態でも、初期状態は一例と
して図５ （ａ）と同様とする。即ち、製品Ｌ１は処理
装置Ｍ３の処理待ち状態、製品Ｌ２は処理装置Ｍ２で処
理中．．．等の状態を示す。次に現在の時刻を初期時
刻、現在の状態を初期状態としてスケジューリングの初
期設定を行う（ステップＳ３）。つまり、図３（ａ）の
生産スケジュールにおける初期時刻における状態が初期
設定である。

【００１５】上記で設定された初期状態のもとで、まず
ディスパッチングルールを用いて対象範囲の生産スケジ
ュールを作成し、これを初期スケジュールとする（ステ
ップＳ４）。その結果，図３（ａ）のような生産スケジ
ュール（初期スケジュール）が作成される。詳しくは図
２を用いて後で説明する。次に、上記で作成されたスケ
ジュールに対し、各製品の対象工程（最終工程でもよ
い）までの処理完了時間を調べ、ラインの生産性や納期
等も考慮した上で、完了時刻がさらに早くなるように改
善すべき製品があるかどうか判定する（ステップＳ
５）。この結果、特に改善を要する製品がなければ、作
成された生産スケジュールは満足のいくものであるとし
て、終了する。図３（ａ）の例では、製品Ｌ１、Ｌ２、
Ｌ３には処理待ち時間が発生しており、改善の余地があ
る。

【００１６】改善すべき製品がある場合は、特に遅れの
大きいもの等、何等かの基準により改善対象製品を選択
する（ステップＳ６）。なお、上記ステップＳ５、Ｓ６
の処理は何らかのルールにしたがって、計算機で自動的
に行ってもよいし、スケジュール結果を表示することに
より人間が判断してもよい。あるいは、すべての製品を
対象として以降の処理を行ってもよい。ここでは、最も
処理待ち時間の多い製品として製品Ｌ１が選択されたと
する。

【００１７】次に、改善対象製品に対し、処理完了時刻
の改善を行うわけであるが、該製品のどの工程でも最終
的な処理完了時刻の改善に寄与するわけではない。した
がって、やみくもにすべての工程で処理装置の使用順序
の変更を試みても、計算時間が多大になるだけで、改善
の効果は少ない。そこで、最終的な処理完了時間の改善
に寄与する可能性のある工程のみを検出することによ
り、計算を効率化するとともに、改善効果を高めること
ができる(ステップＳ７)。各工程における処理時間は固
定であり、最低限必要な時間となる。したがって、改善
の対象となるのは、処理装置における待ち時間である。
したがって、処理待ち時間の発生している工程のみに着
目することにより、最終的な処理完了時刻を改善する可
能性のある工程を検出することができる。

【００１８】そこで、一例として、スケジュールのグラ
フ表現におけるクリティカルパスを利用することによ
り、最終的な処理完了時間の改善の可能性のある工程を
効率的に検出することができる。図４（ａ）に図３
（ａ）の生産スケジュール（初期スケジュール）に対す
るグラフ表現を示す。図の矢印は処理の順序を示してお
り、例えば、製品Ｌ１は処理装置Ｍ１、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ
６の順に処理されることを示す。また、製品間の細い矢
印は処理装置の使用順序を示している。例えば、製品Ｌ
３の処理装置Ｍ３から製品Ｌ１の処理装置Ｍ３への細い
矢印（図では太い矢印と重複している）は、処理装置３
は製品Ｌ３、Ｌ１の順に処理することを示す。

【００１９】また、グラフにおける太線は、製品Ｌ１の
処理完了（処理装置Ｍ６の処理終了）に関するクリティ
カルパスを示している。すなわち、初期状態から製品Ｌ
１の処理完了時刻を決定づけている処理系列を示してい
る。この場合、製品Ｌ１の処理完了時刻は、製品Ｌ３の
処理装置Ｍ３の処理終了時刻に、製品Ｌ１の処理装置Ｍ
３における処理時間、製品Ｌ２の処理装置Ｍ３、Ｍ５、
Ｍ６における処理時間、製品Ｌ１の処理装置Ｍ６におけ
る処理時間を加えたものであることを示している。した
がって、製品Ｌ１の処理完了時刻を改善するためには、
これらのクリティカルパスに含まれる工程のいずれかを
改善する必要があることが分かる。図３（ａ）の例で
は、改善の可能性のあるのは、処理装置Ｍ６の使用順序
の変更（製品Ｌ２、Ｌ１の順から製品Ｌ１、Ｌ２の順
へ）か処理装置Ｍ３の使用順序の変更（製品Ｌ１、Ｌ２
の順から製品Ｌ２、Ｌ１の順へ）だけであることが分か
る。したがって、これらが改善の可能性のある工程とし
て検出される。

【００２０】次に、上記で検出された工程に対し、処理
順序変更により、スケジュールが全体として改善される
かどうか判定する（ステップＳ８）。この判定にも種々
の方法が考えられるが、一例として、例えば、順序変更
により、少なくとも一つの製品の処理完了時間が改善さ
れ、しかも他の製品の処理完了時刻に影響を与えない場
合には、明らかにスケジュールが全体として改善される
と判定する方式が考えられる。そこで、この方式で判定
してみると、図３（ａ）の例では、処理装置Ｍ６におけ
る処理順序変更を行うと、製品Ｌ１の処理完了時刻は改
善されるが、その結果、製品Ｌ２の処理完了時刻が遅ら
されるので、この場合には全体として改善されるとは判
定されない。

【００２１】また、順序変更により全体スケジュールが
どのように変更されるかを知るために、変更された順序
に基づき、再度ディスパッチングルールを用いて、ステ
ップＳ４の初期スケジュール作成時と同様な手順によ
り、スケジュールを作成する。この結果得られた生産ス
ケジュールが元のスケジュールと比べて改善されている
かどうかは、生産システムに要求される目的に応じて種
々の観点から判断することができる。例えば、納期を重
視する場合には、納期に余裕のある他の製品を多少遅ら
せて、製品を納期に間に合わせた方が良い場合もある。
図３（ａ）の例では、処理装置Ｍ６に関しては、順序変
更を行っても、いずれかの製品の処理完了時刻を遅らせ
るので、必ずしも全体としてスケジュールが改善される
とは判定できない。

【００２２】次に、処理装置Ｍ３に関する順序変更を検
討する。処理装置Ｍ３において、製品Ｌ２をＬ１より先
に処理するように変更すると、製品Ｌ２の処理完了時刻
は明らかに改善される。また製品Ｌ１も、処理装置Ｍ３
の処理時刻は遅れるが、いずれにしても、その次の工程
で処理装置Ｍ４の処理待ちが発生しており、処理装置Ｍ
４の処理時刻には影響を受けない。したがって、この場
合は、スケジュールが全体として改善されると判定され
る。このように、全体スケジュールが改善されると判定
された場合には（ステップＳ９）、変更後のスケジュー
ルを新たな生産スケジュールとし（ステップＳ１０）、
ステップＳ５に戻って、さらに改善の余地はないかどう
か検討する。なお、上述において、ステップＳ１〜Ｓ６
は第１の手段を構成し、ステップＳ７は第２の手段を構
成し、ステップＳ８は第３の手段を構成し、ステップＳ
９〜Ｓ１０は第４の手段を構成し、ステップＳ５〜Ｓ１
０は第５の手段を構成する。

【００２３】図３（ｂ）に、処理装置Ｍ３における処理
順序変更による、スケジュール改善の例を示す。この図
３（ｂ）の改良されたスケジュールと図３（ａ）の初期
スケジュールを対比してみると、図３（ｂ）の改良され
たスケジュールでは、製品Ｌ１、Ｌ２共に処理完了時刻
が改善されていることがわかる。なお、図４（ｂ）に改
良スケジュールに対するグラフ表現とクリティカルパス
を示す。上記の手順を繰返し、最終的に改善すべき製品
が無くなれば、全体として満足できるスケジュールが作
成されたことになり処理を終了する。

【００２４】次に、図２を用いて、図１のステップＳ４
におけるディスパッチングルールによる初期スケジュー
ル作成方法について説明する。まず、初期時刻をスケジ
ューリング過程における処理時刻として設定する（ステ
ップＳ１１）。次にこの設定された処理時刻において処
理中の製品の中で、最も早く該工程の処理を終了する製
品を求める（ステップＳ１２）。そして上記製品の該工
程の処理終了時刻を新たな処理時刻として設定する（ス
テップＳ１３）。このとき、該製品のスケジューリング
対象全工程の処理が完了したかどうか判定する（ステッ
プＳ１４）。まだ処理工程が残っている場合には、該製
品の次の工程の処理装置が使用可能状態かどうか判定す
る（ステップＳ１５）。使用可能でない場合には、該処
理装置を該製品の処理待ち状態とする（ステップＳ１
６）。処理装置が使用可能状態の場合は、ディスパッチ
ングルールにより該製品が該処理装置の次の処理製品と
して選択されるかどうか判定し（ステップＳ１７）、選
択される場合は、該製品の次工程の処理を開始する（ス
テップＳ１８）。選択されない場合は該処理装置の処理
待ち状態とする（ステップＳ１６）。

【００２５】次に、該製品の該工程の処理装置を使用可
能状態とし、ディスパッチングルールにより、次に処理
する製品を選択する（ステップＳ２０）。なお、ステッ
プＳ１４で、該製品のスケジューリング対象全工程の処
理終了の場合は、次にスケジューリング対象全製品の処
理が完了したかどうか判定する（ステップＳ１９）。全
製品の処理完了ならば初期スケジュールが作成されたこ
とになり、処理を終了する。まだ完了していない製品が
残っている場合には、ステップＳ２０の処理を行う。

【００２６】次に、ステップＳ２０でディスパッチング
ルールにより選択される製品があるかどうか判定し（ス
テップＳ２１）、ある場合には、選択された製品が該処
理装置の処理待ち状態かどうか判定する（ステップＳ２
２）。処理待ち状態の場合には、選択された製品の該処
理装置における処理を開始する（ステップＳ２３）。ス
テップＳ２１で、ディスパッチングルールにより選択さ
れる製品がない場合はステップＳ１２に戻り上記の処理
を繰り返す。ステップＳ２２で、選択された製品が該処
理装置の処理待ち状態にまだなっていない場合も、同様
にステップＳ１２に戻り上記の処理を繰り返す。上記の
手順により、ディスパッチングルールによる初期スケジ
ュールが作成される。

【００２７】なお、上記手順は初期スケジュールの作成
のみならず、順序変更を行った後の生産スケジュールを
作成する際にも、ステップＳ１１の初期時刻として順序
変更の処理開始時刻を設定することにより、同様に適用
することができる。このように、本実施の形態の生産ス
ケジューリング方式によれば、単に次工程のみを考慮し
てスケジュールを作成する従来方式と異なり、スケジュ
ール結果全体を見渡して、改善の余地を検討するので、
全体として効率的な生産スケジュールを作成することが
できる。

【００２８】また、上記手順で作成された生産スケジュ
ールにしたがって、実際のライン運用時に、各処理装置
に対する作業指示を与えることにより、ライン全体の効
率的な運用を行うこともできる。例えば、上述の図５の
例では、図５（ａ）の初期状態において、処理装置Ｍ３
が製品Ｌ３の処理終了後、製品Ｌ１と製品Ｌ２のどちら
を先に処理すべきかの作業指示を出す場合に、従来の先
入先出方式では、製品Ｌ１を先に割当てることになる。
しかし、この発明による方式では、さらに先の工程も考
慮して、図３のような生産スケジュールを作成すること
ができる。その結果、製品Ｌ２を先に割当てることによ
り、全体としてより効率的なライン運用を行うことがで
きる。

【００２９】

【発明の効果】この発明の生産スケジューリング方式に
よれば、ディスパッチングルールに基づく局所的判断に
より作成されたスケジュールに対し、スケジュール全体
を考慮して、各製品の最終的な処理完了時刻を改善する
ための修正を繰り返すことにより、全体として効率的な
生産スケジュールを作成することができるという効果が
ある。

【００３０】また、この発明の生産スケジューリング方
式によれば、効率的な生産スケジュールにしたがって、
実際の生産ラインの運用時に各処理装置に作業指示を与
えることにより、ライン全体の効率的な運用を行うこと
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る生産スケジューリング方式の
処理手順を示すフローチャートである。

【図２】 この発明に係る生産スケジューリング方式に
おける、ディスパッチングルールによる初期スケジュー
ル作成の処理手順を示すフローチャートである。

【図３】 生産スケジュールのグラフ表現とクリティカ
ルパスを説明するための図である。

【図４】 この発明により作成される生産スケジュール
の例を示した図である。

【図５】 この発明の対象とする生産スケジューリング
問題を説明するための図である。

【符号の説明】

Ｌ１〜Ｌ５ 製品、Ｍ１〜Ｍ５ 処理装置。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製造順序、製造処理を示す工程表に従っ
   て生産を行う際に、各処理装置における製品の処理順序
   を決定し、各製品の各処理工程の処理時刻を計算するこ
   とにより生産スケジュールを作成する生産スケジューリ
   ング方式において、 予め与えられたディスパッチングルールに従って各処理
   装置における処理すべき製品の選択を行うことにより生
   産スケジュールを作成する第１の手段と、 該第１の手段により作成された生産スケジュールに対し
   て、各製品の処理完了時刻を改善する可能性のある工程
   を検出する第２の手段と、 該製品の該工程における処理順序を変更することにより
   全体の生産スケジュールが改善されるかどうかを判定す
   る第３の手段と、 改善されると判定された場合には上記の処理順序の変更
   を行ったスケジュールを新たな生産スケジュールとする
   第４の手段と、 上記の作業を繰り返すことにより生産スケジュールを逐
   次改善する第５の手段とを備えたことを特徴とする生産
   スケジューリング方式。
2. 【請求項２】 前記第２の手段は、初期状態から該製品
   の処理完了に至るクリティカルパスに対応する処理系列
   の中で、処理順序を変更することにより処理時刻が改善
   される工程を検出することを特徴とする請求項１に記載
   の生産スケジューリング方式。
3. 【請求項３】 前記第３の手段は、処理順序を変更して
   も、該製品と該工程において順序を変更された他製品の
   処理完了時刻が影響を受けないことを確認することによ
   り、全体スケジュールが改善されると判定することを特
   徴とする請求項１または２に記載の生産スケジューリン
   グ方式。
4. 【請求項４】 前記第３の手段は、該製品の該工程にお
   ける処理順序を変更した後、以降のスケジュールをディ
   スパッチングルールに従って作成し、変更前と変更後の
   全体スケジュールを比較することにより、改善されるか
   どうかを判定し、改善されると判定された場合には変更
   後のスケジュールを新たな生産スケジュールとすること
   を特徴とする請求項１または２に記載の生産スケジュー
   リング方式。
5. 【請求項５】 使用可能状態にある処理装置に対し、次
   にどの製品を処理すべきかの作業指示を与えることを特
   徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の生産スケジュ
   ーリング方式。