JP6927111B2 - Inventory amount transition simulation method and inventory amount transition simulation device - Google Patents
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Description
本発明は、在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置に関する。 The present invention relates to an inventory amount transition simulation method and an inventory amount transition simulation device.
複数の製造ライン及び搬送ラインを中間製品又は材料が通過し、多品種の製品が製造されている工場では、製造ライン及び搬送ラインの能率並びにライン前の置き場の容量が考慮される。このような工場では、製造ライン又は搬送ラインの途中で中間製品の在庫が積み上がったり、置き場における中間製品の在庫量が容量を超えたりするような状況は避ける必要がある。したがって、工場への中間製品又は材料の日単位又は時間単位の投入量から先に述べた状況が発生しうるか否かを把握するシミュレーションが求められる。 In factories where intermediate products or materials pass through multiple production lines and transfer lines and a wide variety of products are manufactured, the efficiency of the production lines and transfer lines and the capacity of the storage space in front of the lines are taken into consideration. In such a factory, it is necessary to avoid a situation in which the inventory of intermediate products accumulates in the middle of the production line or the transport line, or the inventory amount of intermediate products in the storage area exceeds the capacity. Therefore, it is required to perform a simulation to grasp whether or not the above-mentioned situation can occur from the daily or hourly input amount of the intermediate product or material to the factory.
しかしながら、工場内の物流が複雑であるため、人手による計算では作業が煩雑になり頻繁に検証することは困難である。したがって、コンピュータを用いて仮想的に工場内の物流を再現しシミュレーションする技術及びプログラムが開発されている。 However, since the distribution in the factory is complicated, the work is complicated by the manual calculation, and it is difficult to verify it frequently. Therefore, technologies and programs have been developed that virtually reproduce and simulate the physical distribution in the factory using a computer.
例えば、個々の製品の搬送ルールを決めて時間ステップを順次進め、先の搬送ルールにのっとり製品の移動をシミュレーションする離散シミュレータが知られている。しかしながら、このような離散シミュレータでは、例えば、製品を優先して次製造ラインに流すか等の搬送ルールを状況毎に詳細に人が決める必要があり、対象とする物流が大規模かつ複雑になればなるほど、ルールの決定及びルール内のパラメータの調整作業が困難になる。結果、開発が不可能であるか、又は長期化する恐れがある。 For example, there is known a discrete simulator in which a transport rule for each product is determined, time steps are sequentially advanced, and the movement of the product is simulated according to the previous transport rule. However, in such a discrete simulator, for example, it is necessary for a person to decide in detail the transportation rules such as whether to give priority to the product to be sent to the next production line for each situation, and the target distribution becomes large-scale and complicated. The more difficult it is to determine the rules and adjust the parameters within the rules. As a result, development may be impossible or protracted.
例えば、特許文献1では、ペトリネットによるルートモデルを作成し、状態の遷移を最適化計算により解くことで、シミュレーションの結果が得られる。しかしながら、個々の製品の移動を考慮することから離散変数を含む最適化問題になるため、複数のラインを含む大規模な工場の場合、指数関数的に計算時間が増大し、実用的な時間内に問題が解けない恐れがある。 For example, in Patent Document 1, a simulation result can be obtained by creating a route model using Petri nets and solving state transitions by optimization calculation. However, since it becomes an optimization problem including discrete variables because the movement of individual products is taken into consideration, in the case of a large-scale factory containing multiple lines, the calculation time increases exponentially and within a practical time. There is a risk that the problem cannot be solved.
複数の製造ライン及び搬送ラインが設けられ、これらのラインに対して設けられた置き場における中間製品の在庫量の推移を予測するシミュレーション方法について、本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものである。より具体的には、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、大規模かつ複雑な物流に対しても、状況ごとの搬送ルール等を詳細に決める必要がなく、品種ごとの在庫量の推移を実用的な計算時間で予測可能な在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances with respect to a simulation method in which a plurality of production lines and transfer lines are provided and a simulation method for predicting a transition of the inventory amount of intermediate products in a storage place provided for these lines is provided. Is. More specifically, the object of the present invention made in view of the above-mentioned problems is that it is not necessary to determine in detail the transportation rules for each situation even for large-scale and complicated physical distribution, and for each product type. It is an object of the present invention to provide an inventory amount transition simulation method and an inventory amount transition simulation device that can predict the transition of the inventory amount of the above in a practical calculation time.
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法は、
製造ライン及び搬送ラインに対して設けられた置き場における中間製品の在庫量の推移を予測する在庫量推移シミュレーション方法であって、
前記中間製品の量に関する情報と、前記中間製品が通過可能な前記置き場間の経路情報とを含む入力情報を入力するステップと、
入力された前記入力情報に基づく制約式及び評価関数を含む数理モデルを作成するステップと、
作成された前記数理モデルに基づいて、前記置き場における前記中間製品の在庫量の推移を出力するステップと、
を含み、
前記中間製品の量に関する情報は、品種ごとに集約した前記中間製品の重量に基づき連続量として扱われる。
In order to solve the above problem, the inventory amount transition simulation method according to the embodiment of the present invention is used.
This is an inventory quantity transition simulation method that predicts the transition of the inventory quantity of intermediate products in the storage area provided for the production line and the transport line.
A step of inputting input information including information on the amount of the intermediate product and route information between the storage areas through which the intermediate product can pass.
A step of creating a mathematical model including a constraint expression and an evaluation function based on the input information, and
Based on the created mathematical model, the step of outputting the transition of the inventory amount of the intermediate product in the storage place and
Including
Information on the quantity of the intermediate product is treated as a continuous quantity based on the weight of the intermediate product aggregated for each product type.
本発明の一実施形態に係る在庫量推移シミュレーション装置は、
製造ライン及び搬送ラインに対して設けられた置き場における中間製品の在庫量の推移を予測する在庫量推移シミュレーション装置であって、
前記中間製品の量に関する情報と、前記中間製品が通過可能な前記置き場間の経路情報とを含む入力情報の入力を受け付ける入力部と、
入力された前記入力情報に基づく制約式及び評価関数を含む数理モデルを作成する処理部と、
作成された前記数理モデルに基づいて、前記置き場における前記中間製品の在庫量の推移を出力する出力部と、
を備え、
前記中間製品の量に関する情報は、品種ごとに集約した前記中間製品の重量に基づき連続量として扱われる。
The inventory amount transition simulation device according to the embodiment of the present invention is
It is an inventory quantity transition simulation device that predicts the transition of the inventory quantity of intermediate products in the storage space provided for the production line and the transport line.
An input unit that accepts input of input information including information on the amount of the intermediate product and route information between the storage places through which the intermediate product can pass.
A processing unit that creates a mathematical model including constraint expressions and evaluation functions based on the input information, and
Based on the created mathematical model, an output unit that outputs the transition of the inventory amount of the intermediate product in the storage place, and
With
Information on the quantity of the intermediate product is treated as a continuous quantity based on the weight of the intermediate product aggregated for each product type.
本発明の一実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置によれば、大規模かつ複雑な物流に対しても、状況ごとの搬送ルール等を詳細に決める必要がなく、品種ごとの在庫量の推移を実用的な計算時間で予測可能である。 According to the inventory amount transition simulation method and the inventory amount transition simulation device according to the embodiment of the present invention, it is not necessary to determine in detail the transportation rules and the like for each situation even for large-scale and complicated physical distribution, and for each product type. It is possible to predict the transition of the inventory amount of the product in a practical calculation time.
以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第1実施形態)
図1は、一実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法により物流を検証する工場のレイアウトの一例を示した模式図である。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a factory layout for verifying physical distribution by the inventory amount transition simulation method according to the embodiment.
例えば、図1に示したレイアウトを有する工場では、4つの製造ラインMA1、MA2、MA3、及びMA4と、6つの搬送ラインC1、C2、C3、C4、C5、及びC6と、が設けられる。製造ラインMA1乃至MA4それぞれは、例えば、冷間圧延設備、焼鈍設備、表面処理設備、検査設備、及び梱包設備等、製鉄に必要とされる任意の製造設備を含む。搬送ラインC1乃至C6それぞれは、例えば、クレーン、コンベア、及び台車等の任意の搬送設備を含む。 For example, in a factory having the layout shown in FIG. 1, four production lines MA1, MA2, MA3, and MA4 and six transfer lines C1, C2, C3, C4, C5, and C6 are provided. Each of the production lines MA1 to MA4 includes any production equipment required for steelmaking, such as cold rolling equipment, annealing equipment, surface treatment equipment, inspection equipment, and packing equipment. Each of the transport lines C1 to C6 includes any transport equipment such as a crane, a conveyor, and a trolley.
例えば、図1に示したレイアウトを有する工場では、製造ラインMA1乃至MA4、及び搬送ラインC1乃至C6に対して、6つの置き場Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、及びY6が設けられる。 For example, in the factory having the layout shown in FIG. 1, six storage areas Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, and Y6 are provided for the production lines MA1 to MA4 and the transfer lines C1 to C6.
図1では、中間製品は、左から右へと処理されながら搬送される。例えば、置き場Y1に配置された中間製品は、搬送ラインC2を通過して製造ラインMA2へと投入される。その後、製造ラインMA2に投入された中間製品は、製造ラインMA2で処理され、製造ラインMA2から搬送ラインC6を通過して置き場Y5へと搬出される。例えば、置き場Y1に配置された中間製品は、搬送ラインC1を通過して製造ラインMA1へと投入される。その後、製造ラインMA1に投入された中間製品は、製造ラインMA1で処理され、製造ラインMA1から搬送ラインC3又はC4を通過して置き場Y3へと搬出される。図1に示したその他の経路に関しても同様の説明が適用される。 In FIG. 1, the intermediate products are transported while being processed from left to right. For example, the intermediate product arranged in the storage place Y1 passes through the transport line C2 and is put into the production line MA2. After that, the intermediate product put into the production line MA2 is processed by the production line MA2, passes through the transfer line C6 from the production line MA2, and is carried out to the storage place Y5. For example, the intermediate product arranged in the storage place Y1 passes through the transport line C1 and is put into the production line MA1. After that, the intermediate product put into the production line MA1 is processed by the production line MA1, passes through the transfer line C3 or C4 from the production line MA1, and is carried out to the storage place Y3. The same description applies to the other routes shown in FIG.
図2は、一実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法のフローチャートである。図3は、一実施形態に係る在庫量推移シミュレーション装置10の構成を示すブロック図である。在庫量推移シミュレーション装置10は、入力部11と、処理部12と、出力部13と、を有する。以下では、図2及び図3を参照しながら、第1実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置10について詳細に説明する。
FIG. 2 is a flowchart of the inventory amount transition simulation method according to the embodiment. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the inventory amount
入力部11は、ユーザ操作を受け付ける任意の入力インタフェースを含む。入力インタフェースは、例えばマウス等のポインティングデバイス、物理キー、又はタッチパネル等を含む。 The input unit 11 includes an arbitrary input interface that accepts user operations. The input interface includes, for example, a pointing device such as a mouse, a physical key, a touch panel, and the like.
処理部12は、1つ以上のプロセッサを含む。処理部12は、在庫量推移シミュレーション装置10全体の動作を制御する。
The
出力部13は、任意の表示デバイスを含む。表示デバイスは、例えば液晶ディスプレイ等を含む。出力部13は、処理部12から取得した情報を必要に応じて表示する。
The
ステップS101では、中間製品の量に関する情報と、中間製品が通過可能な各置き場間の経路情報とを含む入力情報が入力される。このとき、在庫量推移シミュレーション装置10の入力部11は、これらの入力情報の入力を受け付ける。
In step S101, input information including information on the quantity of the intermediate product and route information between each storage place through which the intermediate product can pass is input. At this time, the input unit 11 of the inventory amount
中間製品の量に関する情報は、品種ごとに集約した中間製品の重量に基づき連続量として扱われる。品種は、例えば、中間製品の材料の特性及び中間製品の向け先等に基づいて定められる。例えば、一の品種は自動車の鋼板用のコイルであり、他の品種は食用缶のステンレス材用のコイルである。品種は、例えば、製鉄の冷延プロセスでは普通鋼又はステンレス材等を意味する。異なる品種では、出荷までに通過する製造ラインがそれぞれ異なる。 Information on the quantity of intermediate products is treated as a continuous quantity based on the weight of the intermediate products aggregated for each variety. The variety is determined based on, for example, the characteristics of the material of the intermediate product and the destination of the intermediate product. For example, one type is a coil for steel plates of automobiles, and the other type is a coil for stainless steel materials of edible cans. The type means, for example, ordinary steel or stainless steel in the cold rolling process of steelmaking. Different varieties have different production lines that go through before shipping.
中間製品の量に関する情報は、例えば、在庫量推移シミュレーションを開始する際の各置き場における中間製品の在庫量を含む。中間製品の量に関する情報は、例えば、外部から各置き場への中間製品の投入量を含む。中間製品の量に関する情報は、例えば、各置き場の容量を含む。中間製品の量に関する情報は、例えば、製造ライン及び搬送ラインそれぞれの処理可能量を含む。 The information regarding the quantity of the intermediate product includes, for example, the stock quantity of the intermediate product at each storage place when the inventory quantity transition simulation is started. Information on the amount of intermediate products includes, for example, the amount of intermediate products input from the outside to each storage area. Information on the quantity of intermediate products includes, for example, the capacity of each storage area. Information about the quantity of intermediate products includes, for example, the processable quantity of each of the production line and the transport line.
以下の表1乃至表7それぞれは、ステップS101で入力される入力情報をまとめた表である。表1乃至表7を参照しながら、ステップS101で入力される入力情報について詳細に説明する。 Each of Tables 1 to 7 below is a table summarizing the input information input in step S101. The input information input in step S101 will be described in detail with reference to Tables 1 to 7.
表1は、ステップS101で入力される入力情報のうち、中間製品が通過可能な各置き場間の経路情報を品種ごとにまとめた表である。表1に示す経路情報は、図1に示す工場のレイアウトに基づいている。 Table 1 is a table summarizing the route information between each storage place through which the intermediate product can pass among the input information input in step S101 for each product type. The route information shown in Table 1 is based on the layout of the factory shown in FIG.
例えば、品種1は、置き場Y1から置き場Y3及びY4を通過して置き場Y5に搬送される。もしくは、置き場Y1から置き場Y6及びY4を通過して置き場Y5に搬送される。例えば、品種2は、置き場Y1から置き場Y5に搬送される。例えば、品種3は、置き場Y2から置き場Y3及びY4を通過して置き場Y5に搬送される。例えば、品種4は、置き場Y1から置き場Y3を通過して置き場Y5に搬送される。例えば、品種5は、置き場Y2から置き場Y3を通過して置き場Y5に搬送される。 For example, the variety 1 is transported from the storage place Y1 through the storage places Y3 and Y4 to the storage place Y5. Alternatively, it is transported from the storage place Y1 through the storage places Y6 and Y4 to the storage place Y5. For example, the variety 2 is transported from the storage place Y1 to the storage place Y5. For example, the variety 3 is transported from the storage place Y2 to the storage place Y5 through the storage places Y3 and Y4. For example, the variety 4 is transported from the storage place Y1 through the storage place Y3 to the storage place Y5. For example, the variety 5 is transported from the storage place Y2 through the storage place Y3 to the storage place Y5.
表2は、表1に示す各置き場間の経路上に設けられる製造ライン及び搬送ラインをまとめた表である。表2に示す製造ライン及び搬送ラインに関する情報は、図1に示す工場のレイアウトに基づいている。 Table 2 is a table summarizing the production lines and transport lines provided on the routes between the storage sites shown in Table 1. The information about the production line and the transport line shown in Table 2 is based on the layout of the factory shown in FIG.
例えば、置き場Y1と置き場Y3との間には、搬送ラインC1、製造ラインMA1、搬送ラインC3、及び搬送ラインC4が設けられる。置き場Y1と置き場Y6との間には、搬送ラインC1、製造ラインMA1、及び搬送ラインC3が設けられる。置き場Y6と置き場Y4との間には、搬送ラインC4が設けられる。置き場Y2と置き場Y3との間には、搬送ラインC2が設けられる。置き場Y1と置き場Y5との間には、搬送ラインC2、製造ラインMA2、及び搬送ラインC6が設けられる。置き場Y3と置き場Y4との間には、搬送ラインC4が設けられる。置き場Y3と置き場Y5との間には、搬送ラインC4、搬送ラインC5、製造ラインMA4、及び搬送ラインC6が設けられる。置き場Y4と置き場Y5との間には、搬送ラインC5、製造ラインMA3、及び搬送ラインC6が設けられる。 For example, a transfer line C1, a production line MA1, a transfer line C3, and a transfer line C4 are provided between the storage place Y1 and the storage place Y3. A transfer line C1, a production line MA1, and a transfer line C3 are provided between the storage place Y1 and the storage place Y6. A transport line C4 is provided between the storage place Y6 and the storage place Y4. A transport line C2 is provided between the storage place Y2 and the storage place Y3. A transport line C2, a production line MA2, and a transport line C6 are provided between the storage place Y1 and the storage place Y5. A transport line C4 is provided between the storage place Y3 and the storage place Y4. A transfer line C4, a transfer line C5, a production line MA4, and a transfer line C6 are provided between the storage place Y3 and the storage place Y5. A transfer line C5, a production line MA3, and a transfer line C6 are provided between the storage place Y4 and the storage place Y5.
表3は、各置き場間の一の経路上に並列して設けられる搬送ラインをまとめた表である。表3に示す搬送ラインに関する情報は、図1に示す工場のレイアウトに基づいている。 Table 3 is a table summarizing the transport lines provided in parallel on one route between each storage place. The information about the transport lines shown in Table 3 is based on the factory layout shown in FIG.
例えば、置き場Y1と置き場Y3との間には、搬送ラインC3と搬送ラインC4とが並列して設けられている。例えば、置き場Y3と置き場Y5との間には、搬送ラインC4と搬送ラインC5とが並列して設けられている。 For example, a transport line C3 and a transport line C4 are provided in parallel between the storage place Y1 and the storage place Y3. For example, a transfer line C4 and a transfer line C5 are provided in parallel between the storage area Y3 and the storage area Y5.
表4乃至表7それぞれは、入力情報のうち中間製品の量に関する情報をまとめた表である。 Each of Tables 4 to 7 is a table summarizing the information regarding the quantity of the intermediate product among the input information.
表4は、製造ラインMA1乃至MA4、及び搬送ラインC1乃至C6それぞれの単位時間あたりの処理可能量を示す表である。 Table 4 is a table showing the amount that can be processed per unit time of each of the production lines MA1 to MA4 and the transfer lines C1 to C6.
表4に示すとおり、ステップS101において、入力部11は、製造ラインMA1乃至MA4、及び搬送ラインC1乃至C6それぞれの単位時間あたりの処理可能量の入力を適宜受け付ける。各ラインの処理可能量は、品種ごとに集約した中間製品の重量に基づき、トン単位で連続量として扱われる。 As shown in Table 4, in step S101, the input unit 11 appropriately receives the input of the processable amount per unit time of each of the production lines MA1 to MA4 and the transfer lines C1 to C6. The processable amount of each line is treated as a continuous amount in tons based on the weight of the intermediate products aggregated for each product type.
表5は、置き場Y1乃至Y6それぞれの容量を示す表である。 Table 5 is a table showing the capacities of the storage areas Y1 to Y6, respectively.
表5に示すとおり、ステップS101において、入力部11は、置き場Y1乃至Y6それぞれの容量の入力を適宜受け付ける。各置き場の容量は、品種ごとに集約した中間製品の重量に基づき、トン単位で連続量として扱われる。 As shown in Table 5, in step S101, the input unit 11 appropriately receives the input of the capacities of the storage areas Y1 to Y6. The capacity of each storage area is treated as a continuous quantity in tons based on the weight of the intermediate products aggregated for each variety.
表6は、在庫量推移シミュレーションを開始する際の各置き場における中間製品の在庫量を品種ごとに示した表である。一例として、表6に示す在庫量は、表1に示す経路情報に基づいている。より具体的には、各置き場に関して、表1に示した経路に基づいて通過する可能性のある品種のみが在庫量として考慮されている。 Table 6 is a table showing the inventory amount of intermediate products for each product type at each storage place when the inventory amount transition simulation is started. As an example, the inventory amount shown in Table 6 is based on the route information shown in Table 1. More specifically, for each storage, only varieties that may pass based on the routes shown in Table 1 are considered as inventory.
表6に示すとおり、ステップS101において、入力部11は、在庫量推移シミュレーションを開始する際の各置き場における中間製品の在庫量の入力を品種ごとに適宜受け付ける。在庫量は、品種ごとに集約した中間製品の重量に基づき、トン単位で連続量として扱われる。 As shown in Table 6, in step S101, the input unit 11 appropriately accepts the input of the inventory amount of the intermediate product at each storage place when starting the inventory amount transition simulation for each product type. The inventory amount is treated as a continuous amount in tons based on the weight of the intermediate products aggregated for each product type.
表7は、外部から各置き場への中間製品の投入量を品種ごとに例示的に示した表である。一例として、表7に示す投入量は、表1に示す経路情報に基づいている。より具体的には、各置き場に関して、表1に示した経路に基づいて通過する可能性のある品種のみが投入量として考慮されている。表7では、一例として、置き場Y1及びY2のみが外部から中間製品を受け入れると仮定している。表7では、一例として、異なる3つの時間において外部から中間製品が投入されると仮定している。 Table 7 is a table exemplifying the input amount of the intermediate product from the outside to each storage place for each variety. As an example, the input amount shown in Table 7 is based on the route information shown in Table 1. More specifically, for each storage site, only varieties that may pass based on the routes shown in Table 1 are considered as input amounts. In Table 7, as an example, it is assumed that only the storage areas Y1 and Y2 accept intermediate products from the outside. In Table 7, as an example, it is assumed that intermediate products are introduced from the outside at three different times.
表7に示すとおり、ステップS101において、入力部11は、各置き場への中間製品の投入量の入力を品種ごとに適宜受け付ける。投入量は、品種ごとに集約した中間製品の重量に基づき、トン単位で連続量として扱われる。 As shown in Table 7, in step S101, the input unit 11 appropriately accepts the input of the input amount of the intermediate product to each storage place for each product type. The input amount is treated as a continuous amount in tons based on the weight of the intermediate products aggregated for each product type.
図2のステップS102では、ステップS101で入力された入力情報に基づく制約式及び評価関数を含む数理モデルを作成する。このとき、在庫量推移シミュレーション装置10の処理部12は、当該数理モデルを作成する。以下では、当該数理モデルについて詳細に説明する。
In step S102 of FIG. 2, a mathematical model including a constraint expression and an evaluation function based on the input information input in step S101 is created. At this time, the
時間tにおける置き場yの品種kの在庫量をqykt、時間tにおける外部から置き場yへの品種kの投入量をLykt、品種kの経路情報p(以下、パスと称する)が示す各置き場間の時間tにおける搬送量をflowpkt、置き場yへ入力するパスの集合をINy、置き場yから出力するパスの集合をOUTyとする。このとき、置き場yの品種kごとの在庫量の推移は、式(1−1)で表される。 The stock amount of the variety k of the storage place y at the time t is q ykt , the input amount of the variety k from the outside to the storage place y at the time t is Lykt , and each storage place indicated by the route information p (hereinafter referred to as a path) of the variety k. Let the flow amount at the time t between them be flow pkt , the set of paths input to the storage place y be IN y , and the set of paths output from the storage place y be OUT y . At this time, the transition of the inventory amount for each variety k of the storage place y is expressed by the formula (1-1).
式(1−1)は、在庫量の時間変化量が外部からの投入量及び各置き場間の搬送量の合計であることを表す第1制約式である。第1制約式は、品種単位での各置き場間の搬送量合計に関する制約として、各置き場間を中間製品が移動する際に流れる中間製品の量が品種ごとに保存されることを表す。 Equation (1-1) is the first constraint equation representing that the time-varying amount of the inventory amount is the sum of the input amount from the outside and the transport amount between each storage place. The first constraint formula represents that the amount of the intermediate product that flows when the intermediate product moves between each storage place is stored for each product type as a constraint on the total amount of transportation between each storage place for each product type.
各品種は表1で示した経路以外を取らない。取りえない経路での搬送量をゼロとする制約は、品種kの取り得る経路集合をPathkとし、式(1−2)で表される。
在庫量推移シミュレーションを開始する際、すなわちt=0の置き場yにおける品種kの在庫量をQykとすると在庫量の初期状態は式(2)で表される。 When the inventory amount transition simulation is started, that is, when the inventory amount of the variety k in the storage place y at t = 0 is Q yk , the initial state of the inventory amount is expressed by the equation (2).
置き場yの容量をQCyとすると、式(3)が成立する必要がある。 Assuming that the capacity of the storage place y is QC y , it is necessary that the equation (3) holds.
式(3)は、在庫量の全品種にわたる総和が置き場の容量以下であることを表す第2制約式である。第2制約式は、全品種の搬送量合計に関する制約として、全品種にわたる在庫量が置き場の容量を超えることができないことを表す。 Equation (3) is a second constraint equation indicating that the total amount of inventory over all varieties is equal to or less than the capacity of the storage area. The second constraint formula represents that the inventory amount over all varieties cannot exceed the capacity of the storage place as a constraint on the total transportation amount of all varieties.
パスp上に設けられる製造ライン及び搬送ラインを含むラインmが時間tにおいて品種kを処理する量をumpkt、ラインmが搬送を担うパスの集合をPm、パスp上に設けられるラインmと並列する他のラインm’の集合をPALAmpとする。PALAmpは、例えば、図1の置き場Y1と置き場Y3との間に搬送ラインC3と並列して設けられる搬送ラインC4のように、一の搬送ラインに代えて搬送が可能な他の搬送ラインを含む。このとき、各置き場間の搬送量flowpktとラインmにおける処理量umpktとの関係は、式(4)で表される。 The line m including the production line and the transport line provided on the path p u mpkt the amount of processing the product type k at time t, the set of paths for which the line m is responsible for transport is P m , and the line m provided on the pass p. Let PALA mp be the set of other lines m'parallel to. The PALA mp uses another transport line capable of transporting instead of one transport line, such as a transport line C4 provided in parallel with the transport line C3 between the storage sites Y1 and the storage site Y3 in FIG. include. At this time, the relationship between the transport amount flow pkt between each storage place and the processing amount u mpkt on the line m is expressed by the equation (4).
ラインmの処理可能量をUmとすると、ラインmが処理可能量を超えて処理できないことは、式(5)で表される。 Assuming that the processable amount of the line m is U m , the fact that the line m cannot process more than the processable amount is expressed by the equation (5).
式(5)は、ラインmの処理可能量が品種ごとに変化しない場合に、全品種及び集合Pmの全パスにわたる処理量の総和が処理可能量以下であることを表す第3制約式である。 Equation (5) is a third constraint equation indicating that the total processing amount over all paths of all varieties and the set P m is less than or equal to the processing amount when the processing amount of the line m does not change for each type. be.
以上の式(1)乃至(5)によって物流が数式により表わされる。加えて、どのように製品を流すのかという方針を与えるために、式(6)の評価関数が考慮される。 Logistics is expressed by a mathematical formula by the above equations (1) to (5). In addition, the evaluation function of Eq. (6) is considered to give a policy of how to flow the product.
ここで、ラインmのうち製造ラインの集合をMAとし、時間tにおいてラインm及び品種kの処理量umpktにかかる重み係数をwmktとしている。式(6)に示すように、評価関数は、製造ラインの処理量を含む。どのように製品を流すのかという方針として、評価関数が最大化されることで、各製造ラインの処理量の合計が最大化される。このときの搬送量、並びに製造ライン及び搬送ラインそれぞれの処理量を時間ごとに決定する。重み係数の値を変化させることで、指定した時間における各製造ラインでの品種ごとの処理量バランスが変更される。このように、第1実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法では、処理量バランスを変更した際のシミュレーションが可能である。これにより、処理量バランスを変更した際にどの置き場がボトルネックになるかを把握できる。 Here, the set of production lines in the line m is set to MA, and the weighting coefficient applied to the processing amount u mpkt of the line m and the product type k at time t is set to w mkt . As shown in the formula (6), the evaluation function includes the processing amount of the production line. As a policy of how to flow the product, the total processing amount of each production line is maximized by maximizing the evaluation function. The amount of transportation at this time and the amount of processing of each of the production line and the transportation line are determined for each hour. By changing the value of the weighting coefficient, the processing amount balance for each product type on each production line at the specified time is changed. As described above, in the inventory amount transition simulation method according to the first embodiment, it is possible to perform a simulation when the processing amount balance is changed. This makes it possible to grasp which storage area becomes the bottleneck when the processing amount balance is changed.
以上のような数式表現は数理最適化問題となり、線形計画法により解くことが可能である。これらの手法を用いることで数理モデルの在庫量qyktの値が決定される。 The above mathematical expressions are mathematical optimization problems and can be solved by linear programming. By using these methods, the value of the stock quantity q ykt of the mathematical model is determined.
図2のステップS103では、ステップS102で作成された数理モデルに基づいて、各置き場における中間製品の在庫量の推移を出力する。このとき、在庫量推移シミュレーション装置10の出力部13は、このような在庫量の推移を出力する。
In step S103 of FIG. 2, the transition of the inventory amount of the intermediate product in each storage place is output based on the mathematical model created in step S102. At this time, the
表8は、出力された各置き場における中間製品の在庫量の推移を示す表である。表8において、在庫量の推移は、表1に示す経路情報に基づいて、各置き場を通過する品種ごとに示されている。 Table 8 is a table showing the transition of the inventory amount of the intermediate products at each output storage place. In Table 8, the transition of the inventory amount is shown for each variety passing through each storage place based on the route information shown in Table 1.
表8では、各置き場を通過する品種ごとに、任意の時間ステップnにわたって中間製品の在庫量が出力される。これにより、中間製品の在庫量の推移が把握できる。 In Table 8, the inventory amount of the intermediate product is output over an arbitrary time step n for each variety passing through each storage place. As a result, it is possible to grasp the transition of the inventory amount of intermediate products.
以上のような第1実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置10によれば、大規模かつ複雑な物流に対しても、状況ごとの搬送ルール等を詳細に決める必要がなく、品種ごとの在庫量の推移を実用的な計算時間で予測可能である。より具体的には、中間製品の量に関する情報が連続量として扱われることで、離散変数を用いずに定式化でき、扱う問題が線形の連続変数の最適化問題となる。これにより、計算時間が短縮化される。
According to the inventory amount transition simulation method and the inventory amount
第1実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置10によれば、現状の製造ライン及び搬送ラインによる物流においてどの置き場が満杯になるかということを調べることができる。したがって、物流においてボトルネックとなる置き場を把握することができる。これにより、物流を変化させた場合にボトルネックとなっている置き場に対してどれくらいの追加容量が必要であるか、又は他の置き場への新たな搬送経路をどのように設けるべきか等を把握できる。以上により、例えば、製造ラインで処理すべき中間製品が置き場に全く搬送されていないといった事態、又は一の置き場が空であり、他の置き場が満杯であるといった事態等が生じる可能性を抑制できる。
According to the inventory amount transition simulation method and the inventory amount
(実施例)
上述した在庫量推移シミュレーション方法を用いて、工場の製品物流の一例を検証した。使用した入力情報の一部は以下のとおりである。対象とした工場で扱われる品種の数は40である。置き場の数は11である。製造ライン及び搬送ラインの数は30である。検証期間を1カ月として在庫量推移シミュレーションを実施した。
(Example)
Using the above-mentioned inventory amount transition simulation method, an example of product distribution in a factory was verified. Some of the input information used is as follows. The number of varieties handled in the target factory is 40. The number of storage areas is 11. The number of production lines and transfer lines is 30. An inventory change simulation was carried out with a verification period of one month.
図4乃至図14それぞれは、実施された在庫量推移シミュレーションの結果を示す図である。図4は、置き場Aにおける全品種の合計の在庫量をその容量で除した占有率の推移を表す図である。同様に、図5は、置き場Bの占有率の推移を表す図である。図6は、置き場Cの占有率の推移を表す図である。図7は、置き場Dの占有率の推移を表す図である。図8は、置き場Eの占有率の推移を表す図である。図9は、置き場Fの占有率の推移を表す図である。図10は、置き場Gの占有率の推移を表す図である。図11は、置き場Hの占有率の推移を表す図である。図12は、置き場Iの占有率の推移を表す図である。図13は、置き場Jの占有率の推移を表す図である。図14は、置き場Kの占有率の推移を表す図である。 4 to 14 are diagrams showing the results of the inventory amount transition simulation carried out. FIG. 4 is a diagram showing a transition of the occupancy rate obtained by dividing the total inventory amount of all varieties in the storage place A by the capacity. Similarly, FIG. 5 is a diagram showing a transition of the occupancy rate of the storage place B. FIG. 6 is a diagram showing a transition of the occupancy rate of the storage place C. FIG. 7 is a diagram showing a transition of the occupancy rate of the storage place D. FIG. 8 is a diagram showing a transition of the occupancy rate of the storage place E. FIG. 9 is a diagram showing a transition of the occupancy rate of the storage space F. FIG. 10 is a diagram showing a transition of the occupancy rate of the storage space G. FIG. 11 is a diagram showing a transition of the occupancy rate of the storage place H. FIG. 12 is a diagram showing a transition of the occupancy rate of the storage place I. FIG. 13 is a diagram showing a transition of the occupancy rate of the storage place J. FIG. 14 is a diagram showing a transition of the occupancy rate of the storage place K.
図5及び図14にそれぞれ示すとおり、置き場B及び置き場Kではほとんどの時間において占有率が100%であることが分かる。このように、置き場B及び置き場Kの容量が不足しており、これらの置き場がボトルネックになっている可能性がある。したがって、置き場B及び置き場Kの少なくとも一方の容量を増やすか、占有率が低い傾向にある他の置き場への新たな搬送経路を設ける等の対処が考えられる。占有率が低い傾向にある他の置き場は、例えば、図9及び図11にそれぞれ示す置き場F及び置き場Hに相当する。これらの対処を反映して入力情報を変更した上で再度計算することで、ボトルネックが解消されているといった改善の効果を確認できる。 As shown in FIGS. 5 and 14, respectively, it can be seen that the occupancy rate of the storage place B and the storage place K is 100% most of the time. As described above, the capacities of the storage B and the storage K are insufficient, and these storages may be a bottleneck. Therefore, it is conceivable to increase the capacity of at least one of the storage place B and the storage place K, or to provide a new transportation route to another storage place where the occupancy rate tends to be low. Other storage areas that tend to have a low occupancy rate correspond to, for example, storage areas F and storage areas H shown in FIGS. 9 and 11, respectively. By changing the input information to reflect these measures and then recalculating, the effect of improvement such as the elimination of bottlenecks can be confirmed.
(第2実施形態)
以下では、第2実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置10について説明する。第1実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。第1実施形態と異なる点について主に説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the inventory amount transition simulation method and the inventory amount
第1実施形態では、製造ライン及び搬送ラインの処理可能量Umは品種に依存せずに一定であると仮定しているが、第2実施形態では、処理可能量が品種ごとに異なると仮定する。このとき、品種kのラインmにおける処理可能量をUmkとして、式(5)に代えて以下の式(7)が用いられる。 In the first embodiment, although the process can amount U m of the production line and transfer line are assumed to be constant regardless of the variety, in the second embodiment, assuming processable quantity is different for each type do. At this time, the following formula (7) is used instead of the formula (5), where the treatable amount in the line m of the product type k is U mk.
式(7)は、ラインmの処理可能量が品種ごとに変化する場合に、品種ごとの処理量を処理可能量で除した値の全品種及び集合Pmの全パスにわたる総和が1以下であることを表す第3制約式である。 In the formula (7), when the processable amount of the line m changes for each variety, the sum of all the varieties and the total path of the set P m, which is the value obtained by dividing the processable amount for each variety by the processable amount, is 1 or less. It is a third constraint expression indicating that there is.
第2実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置10によれば、製造ライン及び搬送ラインの処理可能量が品種ごとに異なるような実際の状況に合わせて、より正確にシミュレーションを行うことができる。
According to the inventory amount transition simulation method and the inventory amount
(第3実施形態)
以下では、第3実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置10について説明する。第1実施形態及び第2実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。第1実施形態及び第2実施形態と異なる点について主に説明する。
(Third Embodiment)
Hereinafter, the inventory amount transition simulation method and the inventory amount
第3実施形態では、第1実施形態又は第2実施形態で説明した制約に加えて、一定期間の間に特定品種を一定量だけ優先的に処理させる操業が考慮される。このような操業は、例えば、通過させる中間製品の品種を切り替えることで発生する製造ライン及び搬送ラインの段取り替え時間が長い場合に、切り替えの回数を極力減らして効率良く特定品種を処理するために実施される。このとき、以下の式(8)が用いられる。 In the third embodiment, in addition to the restrictions described in the first embodiment or the second embodiment, an operation in which a specific variety is preferentially processed in a certain amount during a certain period is considered. In such an operation, for example, when the setup change time of the production line and the transport line generated by switching the type of the intermediate product to be passed is long, the number of switchings is reduced as much as possible to efficiently process the specific type. Will be implemented. At this time, the following equation (8) is used.
ここで、Tcは、上述した操業が実施される一定期間内の時間集合であり、Fckは、目標処理量である。式(8)は、特定品種の処理量の定められた期間及び集合Pmの全パスにわたる総和が目標処理量以上であることを表す第4制約式である。 Here, T c is a time set within a certain period in which the above-mentioned operation is carried out, and F ck is a target processing amount. Equation (8) is a fourth constraint equation indicating that the sum of the processing amounts of the specific varieties over a predetermined period and the entire path of the set P m is equal to or more than the target processing amount.
第3実施形態に係る在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置10によれば、上述した操業が実施されるような場合であっても、実際の状況に合わせて、より正確にシミュレーションを行うことができる。
According to the inventory amount transition simulation method and the inventory amount
本発明は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。したがって、先の記述は例示的であり、これに限定されない。発明の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含されるとする。 It will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be realized in certain forms other than those described above without departing from its spirit or its essential features. Therefore, the above description is exemplary and is not limited thereto. The scope of the invention is defined by the appended claims, not by the earlier description. It is assumed that some of all changes that are within the same range are included in it.
上述した在庫量推移シミュレーション方法の各ステップに含まれる機能等は、論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のステップを1つに組み合わせたり、又は分割したりすることが可能である。 The functions and the like included in each step of the above-mentioned inventory amount transition simulation method can be rearranged so as not to be logically inconsistent, and a plurality of steps can be combined or divided into one. ..
在庫量推移シミュレーション方法及び在庫量推移シミュレーション装置10について主に説明したが、本発明は、処理部12が有するプロセッサにより実行されるプログラム又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本発明の範囲には、これらも包含されると理解されたい。
Although the inventory amount transition simulation method and the inventory amount
評価関数は式(6)で与えられるとして説明したが、これに限定されない。評価関数は、どのように製品を流すのかという方針を与えることができる任意の関数であってよい。例えば、評価関数は、製造ラインの品種ごとの処理量に代えて、最終的に出荷される品種ごとの出荷量を含んでもよい。この場合、評価関数が最大化されることで、出荷量の合計が最大化される。 The evaluation function has been described as being given by Eq. (6), but the present invention is not limited to this. The evaluation function may be any function that can give a policy on how to distribute the product. For example, the evaluation function may include the shipment amount for each product type to be finally shipped instead of the processing amount for each product type on the production line. In this case, the total shipment volume is maximized by maximizing the evaluation function.
図1に示した工場のレイアウト、表1に示す経路情報、及び表7に示す外部から中間製品を受け入れる置き場等の入力情報は、上述した内容に限定されない。これらは、工場の実際の状況に応じて任意に決定されてよい。 The factory layout shown in FIG. 1, the route information shown in Table 1, and the input information such as the storage place for accepting intermediate products from the outside shown in Table 7 are not limited to the above-mentioned contents. These may be arbitrarily determined according to the actual situation of the factory.
10 在庫量推移シミュレーション装置
11 入力部
12 処理部
13 出力部
C1、C2、C3、C4、C5、C6 搬送ライン
MA1、MA2、MA3、MA4 製造ライン
Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6 置き場
10 Inventory quantity transition simulation device 11
Claims (7)
前記中間製品の量に関する情報と、前記中間製品が通過可能な前記置き場間の経路情報とを含む入力情報を入力するステップと、
入力された前記入力情報に基づく制約式及び評価関数を含む数理モデルを作成するステップと、
作成された前記数理モデルに基づいて、前記置き場における前記中間製品の在庫量の推移を出力するステップと、
を含み、
前記中間製品の量に関する情報は、品種ごとに集約した前記中間製品の重量に基づき連続量として扱われ、在庫量推移シミュレーションを開始する際の前記置き場における前記中間製品の在庫量と、外部から前記置き場への前記中間製品の投入量と、を含み、
前記制約式は、前記在庫量の時間変化量が前記投入量及び前記経路情報に基づく前記置き場間の搬送量の合計であることを表す第1制約式を含む、
在庫量推移シミュレーション方法。 This is an inventory quantity transition simulation method that predicts the transition of the inventory quantity of intermediate products in the storage area provided for the production line and the transport line.
A step of inputting input information including information on the amount of the intermediate product and route information between the storage areas through which the intermediate product can pass.
A step of creating a mathematical model including a constraint expression and an evaluation function based on the input information, and
Based on the created mathematical model, the step of outputting the transition of the inventory amount of the intermediate product in the storage place and
Including
The information regarding the quantity of the intermediate product is treated as a continuous quantity based on the weight of the intermediate product aggregated for each product type, and the inventory quantity of the intermediate product at the storage place when the inventory quantity transition simulation is started and the inventory amount of the intermediate product from the outside are described. Including the amount of the intermediate product input to the storage area,
The constraint formula includes a first constraint formula indicating that the time change amount of the inventory amount is the total of the input amount and the transport amount between the storage places based on the route information .
Inventory amount transition simulation method.
前記置き場の容量と、
前記製造ライン及び前記搬送ラインそれぞれの処理可能量と、
を含む、
請求項1に記載の在庫量推移シミュレーション方法。 Information on the quantity of the intermediate product is available .
The capacity of the storage space and
The amount that can be processed by the production line and the transport line, and
including,
The inventory amount transition simulation method according to claim 1.
請求項2に記載の在庫量推移シミュレーション方法。 The constraint expression includes a second constraint that the sum over all varieties of prior SL inventory represents not more than the capacity of the storage,
The inventory amount transition simulation method according to claim 2.
前記第3制約式は、
前記処理可能量が品種ごとに変化しない場合、前記製造ライン及び前記搬送ラインそれぞれの処理量の全品種にわたる総和が前記処理可能量以下であることを表し、
前記処理可能量が品種ごとに変化する場合、前記処理量を前記処理可能量で除した値の全品種にわたる総和が1以下であることを表す、
請求項3に記載の在庫量推移シミュレーション方法。 The constraint equation further includes a third constraint equation.
The third constraint equation is
When the processable amount does not change for each product type, it means that the total processing amount of the production line and the transport line for all types is equal to or less than the processable amount.
When the treatable amount changes for each variety, it means that the sum of the values obtained by dividing the treatable amount by the treatable amount over all varieties is 1 or less.
The inventory amount transition simulation method according to claim 3.
前記第4制約式は、特定品種の前記処理量の定められた期間にわたる総和が目標処理量以上であることを表す、
請求項4に記載の在庫量推移シミュレーション方法。 The constraint equation further includes a fourth constraint equation.
The fourth constraint equation represents that the total sum of the treated amounts of the specific variety over a predetermined period is equal to or greater than the target processed amount.
The inventory amount transition simulation method according to claim 4.
前記数理モデルを作成するステップにおいて、前記評価関数を最大化することで、前記製造ラインの処理量を最大にする、前記経路情報に基づく前記置き場間の搬送量、並びに前記製造ライン及び前記搬送ラインそれぞれの処理量を時間ごとに決定する、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の在庫量推移シミュレーション方法。 The evaluation function includes the processing amount of the production line.
In the step of creating the mathematical model, the processing amount of the production line is maximized by maximizing the evaluation function, the transfer amount between the storage areas based on the route information, and the production line and the transfer line. Determine each processing amount for each hour,
The inventory amount transition simulation method according to any one of claims 1 to 5.
前記中間製品の量に関する情報と、前記中間製品が通過可能な前記置き場間の経路情報とを含む入力情報の入力を受け付ける入力部と、
入力された前記入力情報に基づく制約式及び評価関数を含む数理モデルを作成する処理部と、
作成された前記数理モデルに基づいて、前記置き場における前記中間製品の在庫量の推移を出力する出力部と、
を備え、
前記中間製品の量に関する情報は、品種ごとに集約した前記中間製品の重量に基づき連続量として扱われ、在庫量推移シミュレーションを開始する際の前記置き場における前記中間製品の在庫量と、外部から前記置き場への前記中間製品の投入量と、を含み、
前記制約式は、前記在庫量の時間変化量が前記投入量及び前記経路情報に基づく前記置き場間の搬送量の合計であることを表す第1制約式を含む、
在庫量推移シミュレーション装置。 It is an inventory quantity transition simulation device that predicts the transition of the inventory quantity of intermediate products in the storage space provided for the production line and the transport line.
An input unit that accepts input of input information including information on the amount of the intermediate product and route information between the storage places through which the intermediate product can pass.
A processing unit that creates a mathematical model including constraint expressions and evaluation functions based on the input information, and
Based on the created mathematical model, an output unit that outputs the transition of the inventory amount of the intermediate product in the storage place, and
With
The information regarding the quantity of the intermediate product is treated as a continuous quantity based on the weight of the intermediate product aggregated for each product type, and the inventory quantity of the intermediate product at the storage place when the inventory quantity transition simulation is started and the inventory amount of the intermediate product from the outside are described. Including the amount of the intermediate product input to the storage area,
The constraint formula includes a first constraint formula indicating that the time change amount of the inventory amount is the total of the input amount and the transport amount between the storage places based on the route information .
Inventory amount transition simulation device.
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