クラスター分析を用いた施設内 レイアウト技法LOGICの改良 流通情報工学課程 ９９７４７ 松葉 泰剛 新物流施策大綱 国際的に魅力ある事業環境・生活環境、及び 効率的な物流基盤の整備を進める必要がある 特に物流の効率化・高齢者及び女性に も適した作業環境の整備への対応には 物流施設におけるレイアウトの検討が重要 研究目的 施設内レイアウト技法LOGICの改良 発表の構成 • 施設内レイアウトにおける検討項目 • 従来のレイアウト技法 – リンク法 – LOGIC • LOGICの改良点 • 改良型LOGICの説明 • 改良型LOGICの検証 – 評価方法 – 結果 • 結論 物流施設におけるレイアウトの検討 考慮項目 ・物の流れ ・情報の流れ ・運搬経路 ・敷地形状 ・敷地面積 ・取扱い貨物の種類 ・取扱い貨物量 決定事項 ・場所どうしのつながり ・位置関係 ・各場所面積 ・各場所形状 リンク法 定性的な部分を定量的 に表した P- Q分析 アク ティビテ ィ 相互関 連表 物の流れ アク テ ィ ビ ティ 関連線 図 1 荷受場 2 検品場 3 仕分場 4 流通加工場 貨 物 の 流 れ と施 設 配 置 の 関 連 線図 修正 5 保管場 ６特殊商品置場 7 発送場 8 事務所 A C A B B C B B B C C A D B C B C B C A C A C C A B C C ６ １ ４ ８ ２ ７ ３ ５ レイアウト図案 評価 決定 施設内レイアウト技法LOGIC (Layout Optimization with Guillotine Induced Cuts) developed by Tam(1991) 場所の面積を考慮した上で場所どうしの位 置関係を決める手法 「FACILITIES PLANNING SECOND EDITION」 施設内レイアウト技法LOGIC V：縦 h：横 E：東 W：西 S：南 N：北 A ,B ,C ,D , E, F, G ,H A,B,C,E,H ｖ Ｗ D,F,G E A ,B ,C ,E ,H D ,F ,G G A,B ｈ N A ,B N A ｈ N S C ,E,H S Ｗ B C ,E N C ｈ ｖ ｈ S C,E,H D ,F G E N H D ｈ S F C,H A G B D E D,F F S E C H A G B D E F 発表の構成 • 施設内レイアウトにおける検討項目 • 従来のレイアウト技法 – リンク法 – LOGIC • LOGICの改良点 • 改良型LOGICの説明 • 改良型LOGICの検証 – 評価方法 – 結果 • 結論 施設内レイアウト技法LOGICの改良理由 と改良内容 施設内レイアウト技法LOGICの基となっている 構造木の具体的な作成手順が示されていない ので改良する必要性がある。 改良内容は、場所の集合を分割していく順序 をクラスター分析を用いて決定し、カット方法 と場所の割り当て方は、評価式を考案して決 定する。 改良型LOGICアルゴリズム 入力 クラスター分析 1カット目水平 1カット目垂直 カッ トと部の 割り当て決 定 N 全て 割り振 ら れた か カッ トと部の 割り当て決 定 全て 割り振 ら れた か Y Y 比較・選択 パラメ ー タの チューニング 最終結果 N Step１． 入力 入力 クラスター分析 1カット目水平 ・近接性相互関連表（数値化したも の） 1カット目垂直 カッ トと部の 割り当て決 定 カッ トと部の 割り当て決 定 ・各アクティビティの面積、総面積 N 全て 割り振 ら れた か 全て 割り振 ら れた か Y Y 比較・選択 パラメ ー タの チューニング 最終結果 N ・縦幅と横幅の比 ・パラメータ Step２． クラスター分析 入力 1 荷受場 2 検品場 3 仕分場 A C A B 4 流通加工場 クラスター分析 1カット目水平 カッ トと部の 割り当て決 定 N 全て 割り振 ら れた か カッ トと部の 割り当て決 定 全て 割り振 ら れた か Y B C ６特殊商品置場 1カット目垂直 7 発送場 8 事務所 B B 保管場 5 C B C A C C B C D B B C C A A A B C C C N １，２，３，４，５，６，７，８ Y １，２，３，４，５，７，８ 比較・選択 6 8 1 2 3 7 4 5 ３，４，５，７ ６ １，２，８ パラメ ー タの チューニング ５ ３，４，７ ４ ３，７ １ 最終結果 ３ １，２ ８ ７ ２ Step３． 1カット目 入力 クラスター分析 1カット目水平 1カット目垂直 カッ トと部の 割り当て決 定 N 全て 割り振 ら れた か カッ トと部の 割り当て決 定 全て 割り振 ら れた か Y N １，２，３，４， ５，７，８ Y 比較・選択 パラメ ー タの チューニング 最終結果 ６ １，２，３，４， ５，７，８ ６ カット種類と場所の割り当て判断 Step４． 入力 A C クラスター分析 C B B 1カット目水平 1カット目垂直 カッ トと部の 割り当て決 定 A カッ トと部の 割り当て決 定 D N 全て 割り振 ら れた か 全て 割り振 ら れた か Y D N Y 比較・選択 C A B C B パラメ ー タの チューニング 最終結果 D D A 評価式の考案（カットの選択と場所割り当て判断） 接しているグループ どうしの接線の長さ 評価値 m m m m i j i j E Lij Rij p Rij 近接性重要度 ２ ３ １ ４ パラメータ Step ５．６．７． 入力 クラスター分析 1カット目水平 1カット目垂直 カッ トと部の 割り当て決 定 N 全て 割り振 ら れた か カッ トと部の 割り当て決 定 全て 割り振 ら れた か Y Y 比較・選択 パラメ ー タの チューニング 最終結果 N 最終結果 Step７． 入力 S:2.0S:2.0S:7.0S:0.0S:1.0S:7.0S:2.0S:6.0S:3.0S:4.0S:402.5S:1.0S:0.0S:0.0S:24.9S: 16.1S:12.5S:8.1S:1.0S:1.0S:1.0S:1.0S:5.0S:12.5S:0.0S:0.0S:16.1S:24.9S:16.6S:12.5S:16.4S:-1.0S:-2.0 クラスター分析 1カット目水平 カッ トと部の 割り当て決 定 N 全て 割り振 ら れた か 1カット目垂直 S:1.0S:4.0S:4.0S:2.0S:6.0S:3.0S:4.0S:247.5S:0.6S:0.0S:0.0S:15.3S:16.1S:7.7S:8.1S :0.0S:2.0S:3.0S:3.0S:0.0S:1.0S:7.0S:155.0S:0.4S:15.3S:0.0S:24.9S:16.1S:20.1S:8.1 S:0.0S:4.0 カッ トと部の 割り当て決 定 S:2.0S:2.0S:3.0S:2.0S:6.0S:3.0S:235.0S:0.9S:0.0S:0.0S:15.3S:15.3S:7.7S:7.7S:1.0S 流 保 :3.0S:1.0S:1.0S:4.0S:12.5S:0.1S:0.0S:15.3S:15.3S:16.1S:7.7S:15.7S:1.0S:-2.0 全て 割り振 ら れた か Y Y 比較・選択 パラメ ー タの チューニング 最終結果 発 仕 通 場 場 工 管 S:2.0S:2.0S:2.0S:2.0S:6.0S:200.0S:0.9S:0.0S:0.0S:15.3S:13.0S:7.7S:6.5S:2.0S:5.0S 送 分 加 :1.0S:1.0S:3.0S:35.0S:0.1S:0.0S:13.0S:15.3S:15.3S:7.7S:14.2S:2.0S:-2.0 場 N 特 S:2.0S:2.0S:2.0S:0.0S:1.0S:125.0S:0.8S:15.3S:0.0S:24.9S:13.0S:20.1S:6.5S:1.0S:6. 殊 場 0S:1.0S:1.0S:7.0S:30.0S:0.2S:15.3S:13.0S:24.9S:16.1S:20.1S:14.6S:1.0S:-2.0 商 S:2.0S:2.0S:1.0S:2.0S:75.0S:0.4S:0.0S:0.0S:15.3S:4.9S:7.7S:2.4S:3.0S:2.0S:1.0S:1.0S:6.0S:125.0S:0.6S:0.0S:4.9S:15.3S:13.0S:7.7S:9.0S:3.0S:-2.0 S:2.0S:1.0S:1.0S:0.0S:65.0S:0.5S:15.3S:6.2S:24.9S:13.0S:20.1S:9.6S:4.0S:2.0S:2.0S:1.0S:1.0S:60.0S:0.5S:15.3S:0.0S:24.9S:6.2S:20.1S:3.1S:4.0S:-2.0 検品場 荷役場 事 務 所 品 置 場 発表の構成 • 施設内レイアウトにおける検討項目 • 従来のレイアウト技法 – リンク法 – LOGIC • LOGICの改良点 • 改良型LOGICの説明 • 改良型LOGICの検証 – 評価方法 – 結果 • 結論 過去の研究リンク法との比較により 検証するための評価項目 N o. 1 2 3 4 5 評価項目 アクティビティ相互関連 はよいか 物の流れは スムーズか 情報の流れは 円滑化 全体のスペースバラン ス 実際のレイアウト設計 図への適用は容易か A 評価 B C 改良型LOGIC出力 リンク法出力 ６ S:2.0S:2.0S:7.0S:0.0S:1.0S:7.0S:2.0S:6.0S:3.0S:4.0S:402.5S:1.0S:0.0S:0.0S:20.4S:19.8S:10.2S:9. 9S:-1.0S:1.0S:1.0S:1.0S:5.0S:12.5S:0.0S:0.0S:19.8S:20.4S:20.4S:10.2S:20.1S:-1.0S:-2.0 ４ １ S:1.0S:4.0S:4.0S:2.0S:6.0S:3.0S:4.0S:247.5S:0.6S:0.0S:0.0S:12.5S:19.8S:6.3S:9.9S:0.0S:2.0S:3.0 S:3.0S:0.0S:1.0S:7.0S:155.0S:0.4S:12.5S:0.0S:20.4S:19.8S:16.4S:9.9S:0.0S:4.0 S:2.0S:2.0S:3.0S:2.0S:6.0S:3.0S:235.0S:0.9S:0.0S:0.0S:12.5S:18.8S:6.3S:9.4S:1.0S:3.0S:1.0S:1.0 S:4.0S:12.5S:0.1S:0.0S:18.8S:12.5S:19.8S:6.3S:19.3S:1.0S:-2.0 ８ ２ ７ S:2.0S:2.0S:2.0S:2.0S:6.0S:200.0S:0.9S:0.0S:0.0S:12.5S:16.0S:6.3S:8.0S:2.0S:5.0S:1.0S:1.0S:3.0 S:35.0S:0.1S:0.0S:16.0S:12.5S:18.8S:6.3S:17.4S:2.0S:-2.0 S:2.0S:2.0S:2.0S:0.0S:1.0S:125.0S:0.8S:12.5S:0.0S:20.4S:15.9S:16.4S:8.0S:1.0S:6.0S:1.0S:1.0S: 7.0S:30.0S:0.2S:12.5S:15.9S:20.4S:19.8S:16.4S:17.8S:1.0S:-2.0 S:2.0S:2.0S:1.0S:2.0S:75.0S:0.4S:0.0S:0.0S:12.5S:6.0S:6.3S:3.0S:3.0S:2.0S:1.0S:1.0S:6.0S:125.0S:0.6S:0.0S:6.0S:12.5S:16.0S:6.3S:11.0S:3.0S:-2.0 ３ ５ S:2.0S:1.0S:1.0S:0.0S:65.0S:0.5S:12.5S:7.6S:20.4S:15.9S:16.4S:11.8S:4.0S:2.0S:2.0S:1.0S:1.0S:60.0S:0.5S:12.5S:0.0S:20.4S:7.6S:16.4S:3.8S:4.0S:-2.0 特殊商品 特殊商品 荷受場 置場 事 務 所 保管場 置場 荷受場 保管場 仕 分 場 事務所 検品場 検品場 発 送 場 流 通 加 工 場 発送場 発送場 仕分場 流通 加工場 仕分場 流通加工 場 土地形状考慮結果 場所間つながり考慮結果 検 品 場 荷 受 場 保 管 場 特 殊 商 品 置 場 事 務 所 改良型LOGIC結果 検証結果 特殊商品 特殊商品 荷受場 置場 事 務 所 置場 保管場 荷受場 保管場 事務所 検品場 検品場 流 通 加 工 場 発 送 場 仕 分 場 発送場 保 管 場 特 殊 商 品 置 場 発送場 仕分場 仕分場 流通 加工場 N o. 1 2 3 4 5 評価項目 アクティビティ相互関連 はよいか 物の流れは スムーズか 情報の流れは 円滑化 全体のスペースバラン ス 実際のレイアウト設計 図への適用は容易か A 評価 B C N o. ○ 1 ○ 2 ○ 3 ○ 4 ○ 5 評価項目 アクティビティ相互関連 はよいか 物の流れは スムーズか 情報の流れは 円滑化 全体のスペースバラン ス 実際のレイアウト設計 図への適用は容易か 流通加工 場 A 評価 B 荷 受 場 検 品 場 C N o. 1 ○ ○ 2 ○ 3 ○ 4 ○ 5 評価項目 アクティビティ相互関連 はよいか 物の流れは スムーズか 情報の流れは 円滑化 全体のスペースバラン ス 実際のレイアウト設計 図への適用は容易か 事 務 所 A 評価 B ○ ○ ○ ○ ○ 敷地形状考慮リンク法 つながり考慮リンク法 改良型LOGIC結果 C 発表の構成 • 施設内レイアウトにおける検討項目 • 従来のレイアウト技法 – リンク法 – LOGIC • LOGICの改良点 • 改良型LOGICの説明 • 改良型LOGICの検証 – 評価方法 – 結果 • 結論 結論 施設内レイアウト技法LOGICをクラスター分析を 用いることで改良し、改良型LOGICを構築した。 過去の研究であるリンク法との比較により検証し、 改良型LOGICの有効性を示した。 今後の課題 ・シミュレーションを行い詳細な考慮を 行なう。 ・運搬経路・通路の配置 ・立体施設への対応 改良方針（１） クラスター分析を用いて構造木のベースを作成 １，２，３，４，５，６，７，８ １，２，３，４，５，７，８ ３，４，５，７ ５ １，２，８ ３，４，７ ４ 6 8 1 2 3 7 4 ６ ３，７ １ 5 ３ １，２ ８ ７ ２ 改良方針（３） フロムトゥチャート→近接性相互関連表+面積データ Department Name A Receiving B Area (ft2) FLOW A B C D E F G H 12,000 0 45 15 25 10 5 0 0 Milling 8,000 0 0 0 30 25 15 0 0 C Press 6,000 0 0 0 0 5 10 0 0 D Screw m/c. 12,000 0 20 0 0 35 0 0 0 E Assembly 8,000 0 0 0 0 0 65 35 0 F Planting 12,000 0 5 0 0 25 0 65 0 G Shipping 12,000 0 0 0 0 0 0 0 0 H Dummy 2,000 0 0 0 0 0 0 0 0 荷受場 検品場 仕分場 流通加工場 保管場 特殊商品置場 発送場 事務所 A A C B B C B B B C C A D B C C B C B C A C C A C C A B + 面積データ 古典的レイアウト手法 P- Q分析 アク ティビテ ィ 相互関 連表 物の流れ アク テ ィ ビ ティ 関連線 図 荷受場 検品場 仕分場 貨 物 の 流 れ と施 設 配 置 の 関 連 線図 流通加工場 保管場 修正 特殊商品置場 発送場 レイアウト図案 事務所 評価 決定 A A C B B C B B B C C A D B C C B C B C A C C A C C B A 古典的レイアウト手法 P- Q分析 アク ティビテ ィ 相互関 連表 物の流れ 特殊商 品置場 アク テ ィ ビ ティ 関連線 図 流通 加工場 保管場 貨物 の 流 貨 流れ れと施 と施設 設 配置 の 関 配 関連 連線図 線図 荷受場 検品場 仕分場 修正 レイアウト図案 事務所 評価 決定 発送場 古典的レイアウト手法 P- Q分析 アク ティビテ ィ 相互関 連表 物の流れ アク テ ィ ビ ティ 関連線 図 事務所 特殊 商品 置場 保管場 流 通 加工場 貨 物 の 流 れ と施 設 配 置 の 関 連 線図 修正 レイアウト図案 レイアウト図案 評価 決定 発送場 荷受場 （検品兼） 仕分場 施設内レイアウト技法LOGICの利用理由 具体的手順が示されておらず、改良が必要 Department Name A Receiving B Area (ft2) A ,B ,C ,D , E, F, G ,H FLOW A B C D E F G H 12,000 0 45 15 25 10 5 0 0 Milling 8,000 0 0 0 30 25 15 0 0 C Press 6,000 0 0 0 0 5 10 0 0 D Screw m/c. 12,000 0 20 0 0 35 0 0 0 E Assembly 8,000 0 0 0 0 0 65 35 0 F Planting 12,000 0 5 0 0 25 0 65 0 G Shipping 12,000 0 0 0 0 0 0 0 0 H Dummy 2,000 0 0 0 0 0 0 0 0 ｖ Ｗ E A ,B ,C ,E ,H ｈ N A ,B N A ｈ S N C ,E,H G S Ｗ B C ,E N C ｈ D ,F ,G ｖ S E ｈ S D ,F E N H D ｈ S F Step1． 入力（２） 入力 クラスター分析 1カット目水平 1カット目垂直 カッ トと部の 割り当て決 定 N 全て 割り振 ら れた か カッ トと部の 割り当て決 定 全て 割り振 ら れた か Y Y N 縦幅６：横幅４ 比較・選択 パラメ ー タの チューニング 最終結果 パラメータ p レイアウトの評価項目 ・無駄な配置がされているか ・アクティビティ相互関連表はよいか ・物の流れはスムーズか ・情報の流れは円滑か ・将来の拡張を計画に入れているか ・各アクティビティの面積は十分であるか ・全体のスペースバランスはよいか ・作業進歩状況は把握しやすいか ・保管効率は高まったか ・品質劣化は減少したか ・現品管理は容易になったか ・品質損傷率は減ったか ・物流コストは減少したか ・リード・タイムは短縮したか ・稼働率は向上したか ・運搬経路は確保されているか ・作業能率は高まったか レイアウト設計例 トラ ック 待機場 駐車場 中古 パ レット 廃棄 パ レット 未選別 パ レット 事務所 トラック 荷役 作業場 製品 パ レット 製品 パ レット 補修 材料等 未選別 パ レット 選別機 修繕機 サ ポーター 修 繕 機 ト ラ ッ ク 待 機 場 荷 役 作 業 場 中 未選別 パレット 事 古 務 所 ・ 廃 虫検査 虫検査前 パ レット 要塗装 パ レット 未選別 パ レット 塗 装 場 未 選 別 パ レット 製 品 パ レ ッ ト 虫 検 査 場 選別・ 修繕 場 棄 パ レ ッ ト 塗 装 場
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