JP2004070574A - 作業者数の最適化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の職種を配した工場において、納期を守るためには職種毎に最低どの程度の作業者を配したらいいかを簡単に算出できる作業者数の最適化方法の提供。
【解決手段】工場の生産過程をシミュレートするバーチャルファクトリープログラムを用いて各職種の日毎または一定期間毎の作業者数を算出し、その結果から職種毎に作業者数の平均値と標準偏差を算出すると共に標準偏差に係数ｎを乗じて平均値に加えることで作業者数を求められるようにし、ｎの値を変化させて各職種の作業者数を変化させ、その作業者数で納期が守れるか否かを前記バーチャルファクトリープログラムによってシミュレートすることで確認して納期に間に合う最小のｎの値を算出し、職種毎の最適作業者数を決定するようにしたことを特徴とする。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は工場における作業者数の最適化方法に関し、特に、計算機上に構築した仮想工場（バーチャルファクトリー）を用い、実際の生産状況をシミュレートした結果で得られた職種毎の平均作業者数と標準偏差を用い、希望納期を実現する最適作業者数を容易に得られるようにした作業者数の最適化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工場などの工程設計においては、ある作業の作業者数を決める場合、事務所の担当者や現場の作業長などが割り振りを決めていた。ただしこれは、実際の作業が始まった場合にのみできることであり、新規の製品などを加工する場合など、現場での作業が始まる段階での工程計画時においては作業者数の決定が難しく、特に作業を外注業者に委託するような場合、作業者数をうまく決定できないために余計な人数を要求し、コスト高になるといったことが発生していた。特にこれは、大型タービンの製作のように溶接や成型、切削や組み立てなど、一つのラインに複数の職種が配されている工程において、それぞれの職種にどの程度の作業者を配すれば納期が守れるかを検討する場合などに問題となり、納期を守るためにどうしても多めの作業者を配することになって余計なコストを掛けがちであった。
【０００３】
こういった工場における人員配置の方法については、例えば特開平７−２９６０６２号公報に、設備の設置台数と作業者数などの稼働環境データ、設備に仕掛けるロットに応じた作業者の作業内容と作業時間などのロット依存型データ、設備に対して作業者が行う不良点検やトラブル対処の作業時間、発生間隔などの稼動時間依存型データなど、仕事を行う作業者の稼働状況に関するデータと分析条件をシミュレータに転送してシミュレートし、作業者の負荷に関する擬似的な生産シミュレーション結果を算出して負荷率を求め、その負荷率によって人員配置に対する分析を行い、適正人員配置を行うシステムが示されている。また特開２００２−１４０６５４号公報には、化学プラントにおける従業員数の適正化のため、従業者の作業項目別の所要時間、発生頻度、作業密度などを入力してシミュレートし、ランダム作業の頻度、作業の発生間隔、定期作業の回数、作業の周期性などをグラフ表示して、作業の発生間隔の削減または廃止、作業毎の稼働率の平準化、作業者毎の作業量の平準化などを検討し、それによって作業者数を適正化するための方法が示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこれら特開平７−２９６０６２号公報、特開２００２−１４０６５４号公報に示された方法は、いずれも現状の作業工程をシミュレーションなどで分析し、それによって作業改善の一環として特定の工程における作業者数の適正配置をしようとする方法に関するものである。従って、これらの先行技術に示された方法は、前記したように、大型タービン製作のような溶接や成型、切削や組み立てなど、一つのラインに複数の職種が、それもそれぞれの職種がさらに複数配置されているような工程において、それぞれの職種にどの程度の作業者を配すれば納期が守れるかといった問題を解決するために用いることはできない。
【０００５】
そのため本発明においては、複数の職種が絡み合った工場において、納期を守るために職種毎に最低どの程度の作業者を配したらいいか、という観点から最適作業者数を算出できるようにした作業者数の最適化方法を提供することが課題である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明においては、請求項１に記載したように、
工場の生産過程をシミュレートするためのシミュレータソフトを有し、該シミュレータソフトのシミュレート結果を用いて工場における職種毎の最適作業者数を算出する最適化方法であって、
前記シミュレータソフトと、該シミュレータソフトのシミュレート結果を用いて職種毎の最適作業者数を算出する作業者数最適化プログラムとを記憶した記憶装置を有し、前記シミュレータソフトを記憶装置から読み出して工場の生産過程をシミュレートする第１のステップと、前記記憶装置に記憶された作業者数最適化プログラムにより、第１のステップで算出された各職種の日毎または一定期間毎の作業者数から職種毎に作業者数の平均値と標準偏差を算出して記憶装置に記憶する第２のステップと、該第２のステップで記憶した標準偏差の値を作業者数と見なして係数ｎを乗じ、平均値に加えることで作業者数を得られるようにし、前記作業者数最適化プログラムにより、任意の値ｎで得られる作業者数を用いて前記シミュレータソフトによるシミュレートで納期を算出することを係数ｎの値を変化させて繰り返し、納期に間に合う最小の係数ｎの値を算出する第３のステップとからなり、係数ｎにより職種毎の作業者数を標準偏差に比例して変化させて職種毎の最適作業者数を決定することを特徴とする。
【０００７】
このように、最初のシミュレート結果で得られた職種毎における作業者数の標準偏差に係数ｎを乗じ、その結果を作業者数の平均値に加えて作業者数とすることにより、各職種には標準偏差に比例した作業者数が加えられ、そのため、各職種全ての生産量を係数ｎによってある程度一定の比率で変化させることが可能となる。そのため、特定の職種のみ作業者数が変化するということがないから、特定の職種の工期が短縮されたが他の職種の工期が遅れ、結果として納期遅れが出るといったことがなく、また複数職種それぞれの最適な作業者数を非常に容易に算出することができる。
【０００８】
そして、請求項２に記載された発明は、
前記第１のシミュレート結果により、前記係数ｎを変化させたときの納期を表示装置に表示させて係数ｎを選択できるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
このように、第１のシミュレート結果で得られたデータで係数ｎを変化させたときの納期を表示できるようにすることにより、ｎをどの程度にしたら納期に間に合う最小のｎが得られるかをある程度予測することができ、それによって最適な作業者数を迅速に得ることができる。
【００１０】
また請求項３に記載された発明は、
前記シミュレートは、工場における設備と、少なくとも生産品目、生産開始日、納期からなる生産情報と、少なくとも作業名称、作業場所、必要作業者の職種と人数からなる工程データと、少なくとも作業者毎の職種と職種毎の人数からなる作業者データと、各作業者の能力係数からなる能力データとを前記シミュレータソフトに与えて実施することを特徴とする。
【００１１】
このように生産情報と工程データ、それに作業者データと作業者の能力データを与えてシミュレーションを実施することにより、正確なシミュレーションが実施できると共に作業者の能力に応じた工期が算出でき、さらに、必要に応じて能力の高い作業者を重要な工程に配するなどのことも可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１３】
図１は本発明になる作業者数の最適化方法の概略機能ブロック図、図２は本発明になる作業者数の最適化方法を実施するシステムの一実施形態の概略ブロック図、図３は工場における工程の一例、図４は本発明の作業者数の最適化方法における標準偏差に乗じる係数ｎと納期の関係を表すグラフである。
【００１４】
図中１は工場で生産する生産品目、生産開始日、納期などの生産情報、２は作業名称、作業場所、必要作業者の職種と人数などの工程データベース、３は作業者職種、人数などの作業者データベース、４は作業者名とその能力係数からなる能力データベース、５はこれらのデータを元に、工場における生産過程をシミュレートするためのバーチャルファクトリー（仮想工場）モデルの構築であり、これはバーチャルファクトリーでなくてもスケジューリングモデルなどでも良い。なおバーチャルファクトリーは、例えば三菱重工技法Ｖｏｌ３７、Ｎｏ３（２０００−５）の１５０頁、「バーチャルファクトリー利用による製造支援システム」などに紹介されており、各生産過程での個々の加工プロセスや設備の動作をコンピュータ上でシミュレーションすることで、これから起こり得る問題点や課題を製造に移す前に把握するためのシステムであり、工場のシミュレーションプログラムでもある。
【００１５】
６はこのバーチャルファクトリープログラムを使ったシミュレーションであり、７はそのシミュレーションの結果から得られた各職種における日毎の作業者数を用いて実施する職種毎の作業者数の平均値と標準偏差の算出、８はこの算出した標準偏差に係数ｎを乗じて平均値に加算し、それによって作業者数を算出するブロックで、このようにして各職種の作業者を増減すれば、各職種の作業者の平均値に各職種の標準偏差に比例した値が加算され、各職種の生産量をある程度一定の比率で変化できるようにすることが可能となる。９は係数ｎにより求めた職種毎の作業者数、１０はこの職種毎の作業者数を用い、前記バーチャルファクトリープログラムにより実施するシミュレーション、１１はシミュレーションの結果、予定工期（納期）通りか否かを判定するブロック、１２はこの判定ブロック１１によって納期が予定工期通りだったときにおける職種毎の最適作業者数である。
【００１６】
図２における２０は演算処理装置（以下ＣＰＵと略称する）、２１は前記した工場をシミュレーションするバーチャルファクトリープログラムの記憶装置、２２は図１に示した機能ブロックに従って作業者数の最適化方法を実施する作業者数最適化プログラムの記憶装置、２３はバーチャルファクトリープログラム２１で実施したシミュレーションで算出された各職種における日毎または一定期間毎の作業者数を用い、作業者数最適化プログラム２２で算出した職種毎の作業者数の平均値と標準偏差の記憶装置、２４は表示装置、２５は入力装置である。
【００１７】
図３は工場における工程の一例であり、図中Ａの記号が付いているのはメインライン、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの記号が付いているのはサブラインであり、Ｋはクレーンによる運搬を示している。
【００１８】
各職種の最適作業者数の算出に当たっては、図２のＣＰＵ２０が図１のブロック１に示した生産品目、生産開始日、納期などの生産情報の入力を促すので、これらの値を図２における入力装置２５から入力し、生産情報データベース１に記憶する。そして次にバーチャルファクトリープログラム記憶装置２１からバーチャルファクトリープログラムを読み出してＣＰＵ２０にロードし、前記生産情報データベース１に記憶された情報を元に、作業名称、作業場所、必要作業者の職種と人数などを記憶した工程データベース２、作業者職種、人数などを記憶した作業者データベース３、その作業者の能力係数を記憶した能力データベース４などから必要な情報を取得し、図１のブロック５でバーチャルファクトリー（仮想工場）モデルを構築する。
【００１９】
このバーチャルファクトリーモデルは、例えば図３に示したように、工場における設備と工程、すなわちメインラインにおける機械加工Ａ１上に鋳造品Ａ２を組み込み、機械加工品Ａ３をクレーンで組み込んでＡ４で溶接し、Ａ５で切削、Ａ６で熱処理してさらに鋳造品Ａ７をクレーンで運んで組み込み、Ａ８で溶接するという具合に各工程の作業をＣＰＵ上に再現したもので、前記作業者データベース３、能力データベース４からそれぞれの工程における最適な作業者を配し、組み立て、溶接、成型、焼鈍、発送などの各工程における作業の所要時間、作業の手順などを組み込んで構築する。なおここで配する作業者は、例えば同一の作業者がクレーン運転もできれば溶接もできる、さらに組み立ても可能といった場合には、必要に応じて複数の作業を兼務させたり、作業者が不足する工程に振り向けたりすることもできる。
【００２０】
こうしてバーチャルファクトリーモデル５が構築できたら、次のブロック６でＣＰＵ２０は、このモデル５による生産過程のシミュレーションを実施する。そして次のブロック７で、このシミュレーションの結果から、作業期間中における日毎または一定期間毎の各職種における作業者数を算出し、それを元に、各職種における作業に必要な人数の平均値と標準偏差を計算し、各職種における作業者数の平均値と標準偏差の記憶装置２３に記憶する。
【００２１】
そして次にＣＰＵ２０は、このシミュレーション結果から、得られた標準偏差に係数ｎを乗じて平均値に加えて作業者数とし、係数ｎを変化させたとき、すなわち各職種の作業者数を変化させたときに工期がどのように変化していくかを計算し、表示装置２４に図４のように表示する。すなわち、標準偏差に係数ｎを乗じて平均値に加算して作業者数とした場合、各職種にそれぞれの標準偏差に比例した作業者数が加えられ、各職種全ての作業量を係数ｎによってある程度一定の比率で変化させることが可能となるから、係数ｎを大きくして各職種の作業者数を増加した場合は当然工期が短くなり、逆に係数ｎを小さくして作業者数を減少すると工期が延びてゆく。作業は、最終的な納期が守られればよいわけであるから、表示装置２４に表示された図４のようなグラフを元に、納期を守るために必要な最小の係数ｎの値、すなわち納期を守るための最小必要作業者数がどのような値となるかを調べ、その係数ｎの値を入力装置２５から入力して図１におけるブロック９の作業者数の値を算出する。
【００２２】
そして次のブロック１０でＣＰＵ２０は、前記と同様バーチャルファクトリープログラム２１により、今ブロック９で決定した各職種の作業者数を用いて生産過程のシミュレーションを再度実施し、納期を算出する。そしてブロック１１で工期が予定通りか、すなわち納期内に作業が完了するかどうかを判断する。もしこのとき、再シミュレーションによって算出された納期が予定工期を超えている場合は、再度ブロック７の下に戻り、以上説明してきたような図４に示したグラフを元に係数ｎを変化させて各職種の作業者数の決定９、この作業者数による再シミュレーション１０を実施する。
【００２３】
そしてこのシミュレーション１０によって算出された納期が求められる納期であるか否かをブロック１１で判断し、最終的に納期に間に合う最小の係数ｎが求まるまで以上説明してきたことを繰り返す。そして納期に間に合う最小の係数ｎが求まったら、その値を元に各職種の最適な作業員数を算出し、ブロック１２で表示装置２４に表示する。
【００２４】
このようにすることで本発明においては、標準偏差に乗じる係数ｎの値を変化させるだけで各職種の作業者数を職種毎の標準偏差に比例させて変化させることができ、従って各職種における生産量もある程度同じ比率で変化してゆく。そのため特定の職種のみ生産量が増減するということが無く、納期を守るための作業者数を正確に、簡単に算出することが可能となる
【００２５】
【発明の効果】
以上記載の如く請求項１に記載した本発明によれば、最初のシミュレート結果で得られた各職種における作業者数の標準偏差に係数ｎを乗じ、その結果を作業者数の平均値に加えて作業者数とすることにより、各職種には標準偏差に比例した作業者数が加えられ、そのため、各職種全ての生産量を係数ｎによってある程度一定の比率で変化させることが可能となる。そのため、特定の職種のみ作業者数が変化するということがないから、特定の職種の工期が短縮されたが他の職種の工期が遅れ、結果として納期遅れが出るといったことがなく、また複数職種それぞれの最適な作業者数を非常に容易に算出することができる。
【００２６】
そして請求項２に記載した本発明によれば、第１のシミュレート結果で得られたデータで係数ｎを変化させたときの納期を表示できるようにすることにより、ｎをどの程度にしたら納期に間に合う最小のｎが得られるかをある程度予測することができ、それによって最適な作業者数を迅速に得ることができる。
【００２７】
また請求項３に記載した本発明によれば、生産情報と工程データ、それに作業者データと作業者の能力データを与えてシミュレーションを実施することにより、正確なシミュレーションが実施できると共に作業者の能力に応じた工期が算出でき、さらに、必要に応じて能力の高い作業者を重要な工程に配することなども可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる作業者数の最適化方法の概略機能ブロック図である。
【図２】本発明になる作業者数の最適化方法を実施するシステムの一実施形態の概略ブロック図である。
【図３】工場における工程の一例である。
【図４】本発明の作業者数の最適化方法における標準偏差に乗じる係数ｎと納期の関係を表すグラフである。
【符号の説明】
１　生産情報
２　工程データベース
３　作業者データベース
４　能力データベース
５　バーチャルファクトリー（仮想工場）モデルの構築
６　シミュレーション
７　各職種における作業者数の平均値と標準偏差の算出
８　平均値＋ｎ×（標準偏差）
９　職種毎の作業者数
１０　シミュレーション
１１　予定工期（納期）通りか否かの判定ブロック
１２　職種毎の最適作業者数

Claims (3)

1. 工場の生産過程をシミュレートするためのシミュレータソフトを有し、該シミュレータソフトのシミュレート結果を用いて工場における職種毎の最適作業者数を算出する最適化方法であって、
   前記シミュレータソフトと、該シミュレータソフトのシミュレート結果を用いて職種毎の最適作業者数を算出する作業者数最適化プログラムとを記憶した記憶装置を有し、前記シミュレータソフトを記憶装置から読み出して工場の生産過程をシミュレートする第１のステップと、前記記憶装置に記憶された作業者数最適化プログラムにより、第１のステップで算出された各職種の日毎または一定期間毎の作業者数から職種毎に作業者数の平均値と標準偏差を算出して記憶装置に記憶する第２のステップと、該第２のステップで記憶した標準偏差の値を作業者数と見なして係数ｎを乗じ、平均値に加えることで作業者数を得られるようにし、前記作業者数最適化プログラムにより、任意の値ｎで得られる作業者数を用いて前記シミュレータソフトによるシミュレートで納期を算出することを係数ｎの値を変化させて繰り返し、納期に間に合う最小の係数ｎの値を算出する第３のステップとからなり、係数ｎにより職種毎の作業者数を標準偏差に比例して変化させて職種毎の最適作業者数を決定することを特徴とする作業者数の最適化方法。
2. 前記第１のシミュレート結果により、前記係数ｎを変化させたときの納期を表示装置に表示させて係数ｎを選択できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載した作業者数の最適化方法。
3. 前記シミュレートは、工場における設備と、少なくとも生産品目、生産開始日、納期からなる生産情報と、少なくとも作業名称、作業場所、必要作業者の職種と人数からなる工程データと、少なくとも作業者毎の職種と職種毎の人数からなる作業者データと、各作業者の能力係数からなる能力データとを前記シミュレータソフトに与えて実施することを特徴とする請求項１に記載した作業者数の最適化方法。

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