1 見込・受注生産環境における 作業負荷の分散を考慮した生産座席システムの評価 管理工学研究グループ A0771248 渡辺幸太 2 研究背景 物と情報の スピードアップが 必要！！ 近年の市場環境 製品の多様化 短納期化 市場ニーズをすばやくとらえ製品を供給する必要がある 生産座席システム 3 列車や飛行機の指定席 予約システムに似た 考え方 生産座席システム 到着した受注品 列車や航空機の 指定席予約システム 列車や航空機の 出発予定日・行き先 生産座席システム 製造機械の 使用予定日・生産する製品 予約 生産座席枠 空座席 予約 人が予約を行う 12/21 12/22 12/23 12/24 生産指示 12/25 12/26 発番済 到着した受注品の 製造予定を予約 4 研究目的 生産座席システムを導入するにあたっての問題点 どんな製造環境でシステムが 適応できるか？ どうやって生産座席枠を 設定するか？ 受注オーダーをどう 割当てるのが最適か？ 生産座席システムに政策変数を導入し評価尺度への影響を検証 生産座席システムの構築可能性を明らかにする 5 モデル 見込生産 見込・受注生産環境 見込品 ・１種類 ・納期なし 計画 立案 受注生産 受注 在庫 受注品 ・多種類 ・納期，加工時間は それぞれ異なる 計画 立案 生 産 受注 納 品 6 生産計画期間 第(ｗ－２)週 … 第(ｗ－１)週 t-L日 t-L+1日 … 第ｗ週(計画対象週) t日 t+1日 t+2日 … 需要予測や過去の販売実績に基づき 第ｗ週の生産計画を立てる時期 t+L日 第(ｗ＋１)週 t+L+1日 … 7 生産計画のアウトライン 基準生産計画 受注残の 加工時間 見込品加工時間の期待値 受注品加工時間の期待値 生産座席枠の設定 0.7 自由座席枠の設定 第W週の総生産能力 生産座席枠への割当て 基準生産計画： １週間の需要予測および受注残の所要加工時間の期待値に 基づき作成 座席枠設定パラメータε(0.0~1.0)を使用 生産指示 8 生産計画のアウトライン 基準生産計画 生産座席枠の設定 １日の生産能力 ＝W週の総生産能力/１週間の稼働日数 自由座席枠の設定 第１日 第２日 第３日 第４日 基準生産計画： 需要予測および受注残の所要加工時間の期待値に基づき作成 座席枠設定パラメータεを使用 生産座席枠への割当て 生産指示 9 生産計画のアウトライン 基準生産計画 受注座席枠 生産座席枠の設定 見込座席枠 第１日 第２日 自由座席枠の設定 第３日 第４日 受注座席枠：受注品の需要予測および受注残をもとに設定 座席枠設定パラメータεを使用 見込座席枠：見込品の需要予測および推定在庫量より設定 生産座席枠への割当て 生産指示 10 生産計画のアウトライン 基準生産計画 自由座席枠 生産座席枠の設定 0.2 自由座席枠の設定 第１日 第２日 第３日 自由座席枠の設定：見込座席枠の一部を変更 座席枠変更パラメータξ(0.0~1.0)を使用 第４日 生産座席枠への割当て 生産指示 11 生産計画のアウトライン 受注品 受注品 受注品 受注品 基準生産計画 受注品 所要加工時間 生産座席枠の設定 受注品 自由座席枠の設定 第１日 第２日 第３日 第４日 生産座席枠への割当て：要望納期日までの座席枠に割当てる 割当て日決定パラメータＤＳ(0.0~1.0)を使用 間に合わなかった場合は受注残として次期にまわす 生産座席枠への割当て 生産指示 12 生産計画のアウトライン 割当て済み座席 基準生産計画 受注品 生産 生産座席枠の設定 見込品 生産 第１日 自由座席枠の設定 第２日 第３日 第４日 生産指示：割当てが確定した受注品、見込み品への 生産指示の発令 生産座席枠への割当て 生産指示 13 従来研究との比較 従来研究[１] 評価尺度 政策変数 結果 要望納期充足度，品切れ率 生産能力の大きさの設定，自由座席枠の大きさの設定 生産能力を増やし，自由座席枠を多く設けることによって 評価尺度の値が良くなる しかし，実製造現場では作業負担が増えてしまったり 完成品が滞ってしまうことを考慮しなくてはならない！ 本研究 評価尺度 政策変数 平均滞留日数，作業負荷の分散 受注品の割当て日の設定 [１] Production Seat Booking System for the Combination of Make-to-order and Make-to-stock as Production Environment Yoshikazu Kobayashi and Hitoshi Tsubone The Journal of Japan Industrial Management Association(2001) 14 評価尺度 従来研究 要望納期充足度 要望納期を満たした受注品の割合 品切れ率 在庫切れを起こした見込品の割合 本研究 平均滞留日数 作業負荷の分散 完成受注品が納品されるまでの滞留日数 製造現場での作業負担のムラ ＝所要加工時間の分散 / 所要加工時間の平均 15 実験条件 １）見込み品 需要予測量＝ １日の需要量＝平均 ( / L) 、変動係数 0.2 の正規分布に従う 単位加工時間 m s ＝１(基準化) ２）受注品 受注予測量＝ d １日の需要量＝平均 (d / ) のポアソン分布に従う 平均単位加工時間 m o ＝平均２日の指数分布に従う 要望納期までの日数＝３日から１０日の一様分布に従う ３）一週間の稼働日数 L 5 s o 総稼働時間の期待値 (m m d ) ＝２００ mo d が0.5，0.7，0.9の場合で実験 ４）受注品比率 o s m d m ５）シミュレーション期間５００日 16 実験結果 座席枠変更パラメータ＝0.3，割当て日決定パラメータ＝0.0 3.5 1 3 0.8 平均滞留日数 要望納期充足度 2.5 0.6 0.4 2 受注品比率=0.5 1.5 受注品比率=0.7 受注品比率=0.9 1 0.2 0.5 0 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 座席枠設定パラメータε 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 座席枠設定パラメータε 座席枠設定パラメータと要望納期充足度および平均滞留日数の関係 17 実験結果 1 1 0.8 0.8 作業負荷の分散 要望納期充足度 座席枠設定パラメータ＝0.5，割当て日決定パラメータ＝0.0 0.6 0.4 0.2 0.6 受注品比率=0.5 受注品比率=0.7 0.4 受注品比率=0.9 0.2 0 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 座席枠変更パラメータξ 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 座席枠変更パラメータξ 座席枠変更パラメータと要望納期充足度および作業負荷の分散の関係 18 実験結果 座席枠設定パラメータ＝0.5，座席枠変更パラメータ＝0.3 4 1 3.5 0.8 作業負荷の分散 平均滞留日数 3 2.5 2 1.5 0.6 受注品比率=0.5 受注品比率=0.7 0.4 受注品比率=0.9 1 0.2 0.5 0 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 割当て日決定パラメータＤＳ 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 割当て日決定パラメータＤＳ 割当て日決定パラメータと平均滞留日数および作業負荷の分散の関係 19 実験結果 割当て日決定パラメータ＝０.７ 座席枠変更パラメータ＝０.５ τ＝０.５ τ＝０.７ τ＝０.９ 座席枠設定パラメータε 座席枠設定パラメータε 納期充足度９５％以上、品切れ率５％以下、平均滞留日数３日以内、分散０.５以下に 維持する政策変数の範囲 20 まとめ 見込・受注生産環境において様々な見込・受注生産比率の 条件下で政策変数が評価尺度に与える影響を明らかにした また評価尺度が一定の水準以上の結果を維持する政策変数 の範囲を明らかにした 21 ご清聴ありがとうございました 22 生産座席システムのアウトライン 生産管理システム どれだけ生産するか 資材はどの程度必要か 利点 MPS(基準生産計画) • 販売部門と生産部門が共通の情報でリアルタイムに需給調整できる 生産部門 • 顧客情報を一元管理できる • 生産座席枠 生産準備 の修正 受注見積もりの時点で信頼できる納期を顧客に提示できる 販売部門 受注情報 販売 生産座席 受注可能か返答 顧客 生産指示 生産 23 生産計画のアウトライン 基準生産計画 生産座席枠の設定 自由座席枠の設定 生産座席枠への割当て 生産指示 24 生産座席への割り当て 納期遅れ となる 受注品納期を４日とした場合 割当て済みの座席枠 ① ③ ⑧ ⑨ ⑤ 座席枠が残り がない場合 ⑥ ② ④ 受注座席枠 自由座席枠 ⑦ 見込品 受注到着 第１日 FCT 見込座席枠 第２日 第３日 0 .7 割当て期間決定パラメータ 第４日 第５日(納期指定日) DDT 第６日 基準生産計画 X w Rws Z wo 2 Rwo Rwo m o dˆw 第ｗ週の総生産能力 Z wo 2 ：受注品の加工時間の総計 第ｗ週の受注品の受注予測に基づいた所要加工時間の期待値 SI ：見込み品の安全在庫量 Rws (ˆw SI Iˆw1 ) m s ˆ w1 ˆw1 Iˆw1 I w2 p ˆ w1 SENws 1 / m s p Yw X w / L ：座席枠設定パラメータ(政策変数) ˆw ：第ｗ週の見込品の需要予測量 第ｗ週の見込品の需要予測に基づいた所要加工時間の期待値 dˆw ：第ｗ週の受注品の需要予測量 第(ｗ－１)週末の見込品の推定在庫量 m o ：受注品の平均加工時間(１個あたり) 第ｗ－１週の見込品の生産予定数 m s ：見込品の加工時間(１個あたり) I w2 ：第(ｗ－２)週末の見込品の実在庫量 第ｗ週の１日当たりの総生産能力 SENws 1 ：第ｗ－１週の見込品座席枠の空席総数 Yw ：第ｗ週の１日当たりの総生産能力 L ：基準生産計画期間(第ｗ週の稼働日数) 生産座席枠の設定 割当て済み o SE 受注座席枠 j の設定 第ｗ－２週 第ｗ－１週 SE ( R Z o j t-L o w o w2 t-L+1 )/ L t s 見込座席枠 SEj の設定 受注座席枠 第ｗ週 ( j t 1, t 2,, t L) t+1 t+2 ( j t 1, t 2,, t L・・・ ) SEsj Yw ・・・ SEoj (0 1) 自由座席枠 Ft の設定 見込座席枠 t+L-1 Ft SEts ・・・ Ft 加工済み ・・・ ：座席枠変更パラメータ(政策変数) ：第 t 日の自由座席枠 自由座席枠 t+L 評価尺度 要望納期充足度 品切れ率 de max( DT I ,0) du ,0) max( de 1 / n( x x ) / ave de os t t 平均滞留日数 要望納期充足度 作業負荷の分散 平均滞留日数 品切れ率 s t k tk t t 作業負荷の分散 k 2 t t t j os t j xt ：要望納期を満たした受注品の個数 ：作業時間の平均 s ：受注製品ｋの納期指定日 t k：第ｔ日末の見込み品の在庫量 ：受注品の個数 t t ：第ｔ日の作業時間 s k ：受注製品ｋの完成日 t ：第ｔ日の見込み品の需要量 de I dex DT du ave ：全期間の作業時間の平均
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