効率化生産のための最適スケジューリング～外段取り編～

2024.04.03S9:効率化生産のための最適スケジューリング ～外段取り編～

　生産スケジューラAsprovaのオプション機能であるSolver。高難度の課題に対し、反復探索で解を見つけます。その最新作「S9」についてアスプローバ社のセミナーが開かれました。S9は、効率化生産のための最適スケジューリング～外段取り編～です。外段取りを取り巻く諸条件、つまり金型のメンテナス、作業者の負荷などを考慮に入れながら、納期遅れのない計画を立てます。セミナーでは、どのように課題を解決していくか、逐一説明されています。その内容をご紹介します。

可動率を上げたいが、現実は厳しい

　説明するのはコンサルタントの奥井智さんです。

　段取りとは、金型や工具の交換のことで、多品種生産には欠かせない工程の一部です。効率よく生産するためには、なるべく短くすませたいところです。奥井さんは「効率化のため、ラインを停止して行う内段取りを、停止せずに行う外段取りに切り替える努力が、どの生産現場でも進められています。内段取りから外段取りに変えると、製造設備の可動（べきどう）率が上がります」と説明します。

　可動率は、設備を利用しようとしていた時間のうち、実際に利用可能であった時間です。故障で下がることもありますが、段取りの計画がまずいと、やはり下がってしまいます。可動率向上のために、いろいろ策を練るのですが「思ったほどには上がらない」という経験を、実務者は感じるようです。奥井さんは次のような例を挙げました。「外段取り中に、別の品目を生産するとします。しかし段取りができる前に、別の品目の生産が終わってしまうと、結局段取り待ちの時間ができてしまいます」。それが納期遅れにつながるというわけです。（図参照）

　また金型のメンテナンスも問題になります。交換を先延ばしにすると、不具合が生じるかもしれません。たとえば500個作ったらメンテナンスする金型の場合、仮に600作らなくてはならない場合、途中でメンテナンスの時間が必要になります。これも納期遅れにつながります。

　こうしたことを考慮しながら、いい案配で計画することが必要です。

Solverの威力、人間の発想を超える

　次いで、エンジニアの林意恩（リン・イアン）さんが登場し、外段取りに関する生産計画立案のデモを行います。データセットは２つ用意されています。まず1つめは、4品目の生産で、それぞれ同量に需要がある場合です。納期順に普通に割り付けていくと、可動率47％　納期遅れ83件になります。これを、隙間を埋める形で修正していくと、可動率100％で納期遅れもなくなりました。「このデータセットならAsprovaの標準機能でも処理可能です」とイアンさんは話します。

　２つめのデータセットは、4品目のそれぞれの需要量がばらばらで、４つの金型のメンテナンスに必要な時間も異なります。これを納期順に割り付けていくと、可動率77％、遅れ37件になりました。これはロジックで修正していくのが難しいので、手修正を加えます。すると、可動率88％　遅れ10件となりました。「時間をかけて修正しましたが、このあたりが人間の限界です」とイアンさん。

　これをSolverを用いて計画すると、わずか２秒で、可動率100％、遅れゼロの計画ができました（図参照）。この間Solverは100万回の試行をしています。イアンさんは「Solverが導き出した結果を見ると、メンテナンスに手間のかかる品目より、たくさん作る品目を先にやることになっています。また隙間時間を埋めるために、わざわざ同じ品目を分割して割り付けています。これらは人間が思いつかない計画です」と述べます。

作業者の負荷も考慮して

　再び奥井さんが登場し、今度は作業者の負荷について考察を加えます。複数の金型があって、それらのメンテナンスが重なると、作業者が複数の作業をしなくてはならなくなり、メンテナンスの時間が長くなることが予想されます。待ち時間をなるべく少なくしようと思ったら、人員配置を工夫することも一案です。Solverでは、特定の時間に作業者を増やした場合の計画も立案できます。

　実例として自動車部品メーカーが紹介されました。この工場では、すでにSolverの１つであるS3（納期遅れと段取りを最小化）を使っています。今回はS9を利用し、プレス工程に対して計画を立てることになりました。ここでは50個の金型を使い、3か月で1000件の作業をこなしています。段取りには１時間から４時間が必要です。かなり複雑な工程なのですが、これまでのPoC（試行的導入）によると、Solverを用いることで、立案時間が２０時間から５時間に短縮できる見込みが立ちました。

　Solverは続々と開発されています。今後も現場の要望に応じて、新たな機能を持つSolverを開発していくそうです。アスプローバ社のナレッジセンターにS9のSolverについての資料があり、詳しく知ることができます。

（了）