生産シミュレーション～実運用前にリスクを可視化し、工場の生産効率を高めます

2025.06.03A0 生産管理

製造業では、多品種少量生産や納期短縮の要請が高まり、計画段階で潜在的な問題を洗い出すことが重要となっています。生産シミュレーションは、現実の生産環境を模擬し、各種シナリオにおける計画の妥当性を検証できる手法です。本稿では、主な要素を整理しながら、実務での活用ポイントをわかりやすく解説します。

生産シミュレーションとは、実際の生産現場をモデル化し、複数のシナリオを想定して計画の効果を検証する手法です。設備稼働率や人員配置、仕掛在庫などを数値化し、事前にボトルネックやリソース不足のリスクを予見できます。これにより、計画の信頼性と柔軟性が大幅に向上します。以下の要素があります。

1)     ラインバランシング : 各工程の作業時間や手待ち時間を均等化し、生産フロー全体のムダを排除します。シミュレーション上でタクトタイムを調整し、適切な人員配置と工程順序を導くことで、過負荷や待ち時間の偏りを防止します。

2)     キャパシティプランニング : 設備能力や作業者数を前提に、一定期間内の最大生産量を予測・調整します。通常稼働だけでなく、メンテナンスや休憩のスケジュールも含め、安定的に稼働できるスケジュールを検証します。

3)     リソース制約 : 治工具や金型の数、作業者スキルのばらつきなど、実際の資源制限をモデルに組み込みます。これにより、物理的・人的制約による生産停止リスクを正確に把握できます。

4)     工程間バッファ : 各工程間に保有する仕掛在庫(WIP)の量や保管スペースを設定し、流れの滞留を可視化します。適切なバッファ量をシミュレーションで検証し、在庫過多や欠品を防ぎつつラインの安定性を確保します。

5)     段取り時間 : 製品切替時に必要となる治具交換や機械調整時間をモデル化します。段取り時間を短縮する手法(シングル段取りなど)を組み込み、シミュレーション上で効果を検証することで、切替時の稼働率向上を図ります。

6)     ばらつき要素 : 設備故障や作業時間の変動を確率分布(正規分布、三角分布など)で再現し、不確実性を反映します。ランダム要素を加えることで、実運用に近い状態をシミュレートし、突発的事象への耐性を評価できます。

シミュレーションを複数回実行し、各種シナリオでのKPI(稼働率、リードタイム、在庫日数、欠品率など)を比較します。結果を分析し、最も課題となるボトルネックを特定。改善策を複数案用意し、費用対効果や実現可能性を検討します。

導入のポイントと効果測定

1. 現状データの整備：設備台帳、作業時間実績、在庫履歴などを精緻に収集します
2. モデル検証：過去データでシミュレーション精度を検証し、パラメータを調整します
3. 段階的導入：小規模ラインから適用し、運用ノウハウを蓄積します
4. 効果測定：導入前後のKPI比較で改善効果を数値化し、定期レビューします
5. 継続的改善：現場フィードバックを反映し、モデルと計画をアップデートします

生産スケジューラとの連携

シミュレーション結果は、生産スケジューラにフィードバックして実運用計画を補強します。シミュレーションで浮かび上がった余力や危険箇所をもとに、スケジューラがリアルタイムに作業順序を再構築。変動する受注や設備トラブルにも即応できる柔軟性を確保します。

まとめ

生産シミュレーションは、実運用前にリスクを可視化できる強力なツールです。主要要素を適切にモデル化し、生産スケジューラと連携することで、計画の精度を飛躍的に高められます。導入時はデータ整備と段階的運用を心がけ、継続的な改善サイクルを回すことで、安定した生産体制と競争力強化を実現しましょう。

タグ : キャパシティプランニング ばらつき要素 ボトルネック ラインバランシング リソース制約 工程間バッファ 段取り時間 生産シミュレーション 生産スケジューラ 生産戦略