この記事の内容
段取り替え時間マトリクスは、製品や段取り状態を切り替える際に設備で必要となる時間を、切替前（FROM）と切替後（TO）の組み合わせで示した表です。各セルを見ると、現在この製品用に段取りされている設備で、次の製品を生産できるようになるまでに、どれだけ時間がかかるかが分かります。
切り替える方向は重要です。淡色から濃色へ移るときは短時間の洗い流しで済んでも、淡色に戻すときは、はるかに長い洗浄が必要になる場合があります。段取り時間を一律の平均値にすると、この違いが見えなくなります。その結果、手間のかかる切替には時間が足りず、簡単な切替には余分な時間を確保してしまうことがあります。
実用的なマトリクスがあれば、こうした違いを計画に支障が出る前に把握できます。また、SkyPlannerでどの製品特性を基準に作業をまとめるべきかも判断しやすくなります。優先順位が変わるたびに設備ごとの作業順を手作業で組み直さなくても、不要な段取り替えを減らせます。
段取り替え時間マトリクスの読み方
行は切替前（FROM）の状態、列は切替後（TO）の状態として読みます。現時点で全員が読み方を理解していても、表にはこの見出しを残してください。行と列を逆に読むと、計画の前提を誤ってしまいます。
3つの色系統を扱う塗装設備を想定してみましょう。以下の時間は説明用の例であり、顧客の実績や推奨する洗浄基準ではありません。
| FROM：現在の色系統 / TO：次の色系統 | A：淡色 | B：中間色 | C：濃色 |
|---|---|---|---|
| A：淡色 | 0分 | 12分 | 18分 |
| B：中間色 | 35分 | 0分 | 10分 |
| C：濃色 | 50分 | 28分 | 0分 |
淡色から濃色への切替時間は、行Aと列Cの交点を見ると18分と分かります。濃色から淡色への切替時間は、行Cと列Aの交点で50分です。この2つは別々の切替を表しており、同じ数値を逆方向から読んでいるわけではありません。
対角線上のセルは、同じ色系統で生産を続ける場合を示します。この例では、該当する作業間で段取りが不要という前提のため、ゼロになっています。自社のマトリクスにも、そのままこの前提を当てはめないでください。同じ段取りグループ内でも、治具交換、ロットのリリース確認、その他の準備が必要な場合があります。
設備の開始時点の状態を考慮して初めて、この表を計画に活かせます。現在は濃色用の段取りで、次に淡色、その後に中間色を生産するとしましょう。確保すべき段取り時間は次のとおりです。
- 濃色から淡色：50分。
- 淡色から中間色：12分。
- 段取り替え時間の合計：62分。各作業の生産時間は別途加算します。
新たに予定する2つの作業の間だけを数えると、確保する時間は12分となり、最初の切替に必要な50分を見落とします。計画の最初の作業が、必ずしも洗浄済みで、どの製品向けにも段取りされていない設備から始まるわけではありません。
信頼できる段取り替え時間マトリクスの作り方
まずは、段取り時間の前提が納期判断に実際に影響するリソースを選びましょう。推測で埋めた工場全体の一覧表よりも、対象を絞り、数値の根拠をたどれるマトリクスのほうが役に立ちます。
対象設備と段取り状態を定義する
マトリクスの対象となる設備やラインを明記します。同じ製品の組み合わせでも、設備によって切替時間は異なります。確認せずに別の設備の数値を流用しないでください。
次に、何が段取り替えを発生させるのかを特定します。工具、材質、色、寸法、治具など、生産上の特性がその要因になります。製品ごとに段取り替えの条件が異なる場合は製品コードを使い、段取り替えの条件が実際に共通する製品は、段取りグループとしてまとめます。
販売上の分類が、そのまま段取りグループになるとは限りません。カタログでは似ている2つの製品でも、異なる工具が必要な場合があります。反対に、顧客別の複数の製品を同じ設備設定で生産できる場合もあります。作業者が実際に何を変更するかに基づいてグループ分けしてください。
時間の計測開始点と終了点を統一する
計測の開始点と終了点を統一します。生産能力を把握するには、前の作業で最後の良品ができてから、次の作業で最初の合格品ができるまでの経過時間が有用な指標になります。その時間に洗浄、調整、試し生産、初品承認を含むかどうかも明記してください。
計画に影響する時間の内訳は、分かるようにしておきます。検査員を待って設備が停止している時間は、設備を使用できる時間を減らしますが、工具交換に時間がかかる問題とは別です。あらゆる遅れを理由の分からない段取り時間にまとめてしまわず、原因を記録してください。
設備の経過時間と作業工数も区別しましょう。段取り替えの一部を2人で共同作業した場合でも、設備が使用できない時間は、各人の作業時間を足した長さにはなりません。
後でスケジューリング用のデータを設定する際は、この計測範囲と、すでに計上されている段取り、後片付けなどの時間との整合を取ります。同じ洗浄作業の時間を二重に計上して、設備能力を余分に消費しないようにしてください。
実測値と、その背景となる条件を記録する
段取り替えを実測するたびに、対象リソース、切替前の状態、切替後の状態、経過時間、日付、結果に影響した事情を記録します。後から数値を確認できるよう、マトリクスの値の根拠となる実測記録を残してください。
繰り返し実測すると、その切替にかかる時間がある程度安定しているのか、別の条件に左右されるのかが分かります。同様の切替でも時間のばらつきが大きい場合は、平均値にまとめる前に原因を調べましょう。治具の違い、準備不足、繰り返し発生する承認待ちでは、それぞれ必要な対応が異なる場合があります。
想定する条件を代表する時間を計画用に選び、その選定方法を記録します。一度だけの故障を、いつの間にか通常の段取り替え時間に含めてはいけません。一方、繰り返し発生する遅れを、都合が悪いという理由で除外してもいけません。
推定・不明・切替禁止を区別して表示する
未計測のセルは、切替時間がゼロという意味ではありません。「不明」と表示するか、「推定」として根拠と確認担当者を記載します。まずは、現在の受注内容から発生が見込まれる切替、特に数値の誤りが納期を脅かす切替から検証してください。
禁止されている切替は、さらに別の扱いが必要です。空欄にしたり、架空の極端に長い時間を入れたりせず、生産上の制約として明示しなければなりません。マトリクスは、工程上のルールが計画に与える影響を記録するものです。切替が技術面や安全面で許容できるかどうかを判断するものではありません。
段取りグループ単位の数値を、既知の例外と照らし合わせて確認します。ある製品だけ追加の洗浄や工具設定が必要な場合は、グループの平均値に埋もれさせず、その違いを分かるように残してください。
マトリクスを生産計画の見直しにどう活かすか
最小値のセルだけでなく、全体の傾向を見ましょう。時間の長い値が並ぶ列は、その状態への切替に負担がかかることを示します。時間の長い値が並ぶ行は、その状態から別の状態への切替に負担がかかることを示します。往復で時間に大きな差があれば、作業順序を検討する価値があります。
こうした傾向から、改善に役立つ問いを立てられます。段取り条件が共通する作業を続けて実行できないか。以前の段取り状態に戻す、負担の大きい切替を避けられないか。便利に見えるグループ分けに、重要な例外が隠れていないか。頻繁に発生する切替のうち、実際の段取り替え作業を改善すべきものはどれか、といった問いです。
最後の問いは、切替そのものに必要な作業と時間を減らすSMEDの領域です。マトリクスの役割はそれとは異なり、スケジュールで時間を確保すべき切替を記述することにあります。現場の作業方法が改善されたら、マトリクスも更新する必要があります。
段取り時間の合計が短いだけでは、生産計画として十分ではありません。次の作業には、資材、実行可能なリソース、先行工程の完了も必要です。納期の優先度によっては、まとめていた作業を分ける判断も必要になります。最短の切替だけを追って作業順を並べ替えるのではなく、段取りの傾向をこれらの要件と照らし合わせてください。
段取りの傾向をSkyPlannerで日々のスケジュールに反映する
次に取り組むべきことは、マトリクスを別途管理し、それを見ながら計画を手直しすることではありません。実態に即した段取り時間の前提を、スケジューリングの仕組みに組み込むことです。SkyPlanner APSは、段取り情報、リソースの能力、工程間の依存関係、納期の優先度を1つの生産スケジュールにまとめます。
製品特性が共通する作業をまとめることで段取り替えを減らせるリソースでは、SkyPlannerの特性に基づくグループ化を使って、分析で得た知見を直接活かせます。製品には、工具の種類や材質などの特性とその値を持たせます。リソースでは、該当する特性を使って、類似する作業指示をまとめられます。
リソースの「類似作業を許可」ルールでは、異なる作業に切り替える際の段取り時間と、判定に用いる特性を設定します。また、「動的優先度」では、類似する作業を連続して実行することの重要度を設定します。これにより、スケジュールの計算時には、設定した他の優先事項も考慮しながら、段取り条件が共通する作業をまとめるように働きます。
例えば、実測から、複数の品番で同じ工具を使い、段取り替えは主に工具の種類が変わるときに発生すると分かった場合、顧客や製品名でまとめるより、工具の特性でまとめるほうが有効です。計画担当者が段取りを共通化できるすべての組み合わせを覚えておくのではなく、現場の知識を、繰り返し適用できるスケジューリングルールに変えられます。
方向別のマトリクスから、より細かな対応が必要だと分かることもあります。塗装の例にある18分と50分の切替は、異なる作業に共通の段取り時間を1つ設定するだけでは、正確に表せません。こうした組み合わせごとの差が自社の生産で決定的に重要な場合は、SkyPlannerのデモ時に両方向の時間と例外をお持ちください。段取りのモデルが実際の工程に合うかを確認できます。
SkyPlannerのスケジューリングAIであるArcturusは、設定されたルールと優先度に従って作業順序を計算し、結果をGanttのタイムラインに表示します。自動再スケジューリングを有効にすると、受注、作業完了、能力に関する変更に応じて再計算が実行される場合があります。作業順の組み直しにかける時間を減らし、約束した納期のうち、どれに対応が必要かを判断する時間を増やせます。
直近の受注で必要な段取り替えから始める
取り組みを進めるために、考えられる製品の組み合わせをすべて計測する必要はありません。まずは重要な設備を1台選び、現在の段取り状態と、今後の生産計画で見込まれる切替を確認しましょう。逆方向で時間がかかる切替や、まだ推定値のセルを確認してください。一見余裕のあるスケジュールが余裕を失うのは、往々にしてこうした箇所です。
次は、その知見を実際に活かしましょう。段取りグループ、実測した切替時間をいくつか、実際の受注構成をご用意のうえ、SkyPlannerのデモを予約してください。自社の生産で、グループ化、確保すべき段取り時間、納期の優先度をどのように組み合わせるべきかを検討できます。まずはスケジューリング環境を操作してみたい方は、デモデータでSkyPlannerをお試しください。
Jussi Mäntylä
生産計画スペシャリスト、SkyPlanner
