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製造業のかんばん方式は、合図に基づいて、決められた数量の部品の生産や運搬を指示するプル型の生産管理手法です。後工程で部品が使われると補充が必要になり、その合図が供給工程に何を補充すべきかを伝えます。指示を伝える手段には、かんばん、空容器、電子メッセージなどがあります。
この方式の利点は、補充する量に明確な上限を設けられることです。設備が空いているから次のロットを作るのではなく、後工程が実際に引き取った分だけを補充します。これにより、不要な在庫を減らし、補充漏れにも気づきやすくなります。
ただし、合図を出しても設備の稼働時間が増えるわけではありません。繰り返し生産する部品と受注品を同じプレス機、マシニングセンタ、曲げ加工機で加工する場合、補充のための作業もスケジュールに組み込む必要があります。かんばんで生産数量を指示し、SkyPlanner APSで、受け付けた作業を工場の利用可能な生産能力と資材に合わせて割り付けます。別々の作業待ちリストを突き合わせる時間を減らし、組立工程で欠品が生じる前に作業の競合を把握できます。
生産指示かんばんと引取かんばんでは、指示する作業が異なる
製造業のかんばんは、単に「未着手」「作業中」「完了」のボード上でカードを動かすものではありません。特定の補充作業を行う許可を与えるものです。一般に、次の2種類の合図を組み合わせて使います。
| 合図の種類 | 許可される作業 | 許可されない作業 |
|---|---|---|
| 生産指示かんばん | 供給工程で、引き取られた分を補充するために、指定された部品を指定数量だけ生産する。 | 設備を遊ばせないためだけに、必要以上の部品を生産して容器を増やす。 |
| 引取かんばん（運搬かんばん、搬送かんばんとも呼ばれる） | 運搬担当者が、供給場所から使用場所へ指定数量を運ぶ。 | 運搬を依頼されたという理由だけで、別のロットを生産する。 |
スーパーマーケットとは、工程間に設ける、在庫を管理するための中間置き場です。部品ごとに置き場と補充数量を決めておきます。後工程は必要な分を引き取り、前工程はその引取分を補充します。
つまり、かんばん方式は在庫ゼロを求めるものではありません。補充が進む間も部品を使えるようにするのが、スーパーマーケットの在庫の役割です。大切なのは、在庫を際限なく積み増すのではなく、決めた範囲で管理することです。
1つの容器を追って、2種類のかんばんの循環を確認する
複数の製品で共用する曲げ加工機から、組立ラインに定番のブラケットを供給するケースを考えます。ブラケットは20個入りの容器で届きます。完成した部品の入った容器は曲げ工程の近くにあるスーパーマーケットで待機し、組立工程にも使用場所の手元在庫があります。
この例では、最後のブラケットを使い切ったときではなく、組立工程で新しい容器を開けたときに引取の合図を出します。開けた容器の部品を使っている間に、運搬担当者が次の容器を届ける時間を確保するためです。
1. 組立工程で容器の部品を使い始めます。作業者は容器から引取かんばんを外し、回収場所に置きます。このかんばんで、ブラケット20個入りの容器をもう一つ、スーパーマーケットから引き取るよう依頼します。
2. 運搬担当者が引取依頼を回収します。スーパーマーケットで、該当するブラケットが満載された容器を引き取ります。その容器の生産指示かんばんを外して生産指示用の回収場所に置き、組立工程へ届ける容器に引取かんばんを取り付けます。
3. 曲げ工程が生産の合図を受け取ります。戻ってきた生産指示かんばんは、補充用のブラケット20個、容器1つ分の生産を許可します。数量を決めずに作り続けることは許可しません。
4. 補充分を生産し、確認します。使用可能なブラケットが所定の数量そろったら、生産指示かんばんを容器に付け、スーパーマーケットの定位置に戻します。
5. 組立工程で部品を使うたびに、この循環を繰り返します。生産指示かんばんがそれ以上戻ってこなければ、このループ向けの追加生産は許可されません。
かんばんには、部品番号、数量、供給場所と使用場所、そして個々の指示を区別する識別情報を記載します。電子的な合図にも同じ明確さが必要です。曖昧な指示をデジタル化しただけでは、信頼できる補充ルールにはなりません。
容器が空になった時点を合図にする運用もあります。その場合も、補充が完了するまでの全時間を残りの在庫で賄えるなら機能します。どの時点で合図を出すかを決め、全員が同じルールで運用できるよう教育してください。「容器を開けたとき」と「容器が空になったとき」が混在すると、補充に使える時間が変わってしまいます。
安定して補充できる部品を選ぶ
導入の出発点に適しているのは、定期的に使われ、仕様が安定し、補充経路もある程度予測できる繰り返し生産部品です。年に1回だけ注文される顧客専用部品より、複数の組立品に使う共通ブラケットのほうが適している場合があります。
かんばんを導入する前に、供給工程が平均需要に対応できることを確認してください。組立工程で使う速さが、曲げ工程で作る速さを常に上回っているなら、かんばんを増やしても欠品を先送りするだけです。必要なのは生産能力か需要に関する判断であって、生産を許可するかんばんを増やすことではありません。
段取り時間も重要です。かんばん一枚を容器一つ分に対応させても、容器ごとに設備の段取りを行う必要はありません。戻ってきた複数のかんばんをまとめて一つの生産ロットにする場合は、生産を開始する条件を定め、ロットがまとまるまでの待ち時間も補充リードタイムに含めてください。依頼されていない在庫を勝手に追加してロットを埋めてはいけません。
試行を始める前に、次の運用ルールについて合意しておきます。
- 生産や運搬は、それぞれに対応する有効な合図がある場合に限り、記載された数量だけ行う。
- 指示が待機中でも、処理中でも、完成した部品に添付されていても、その所在と状況を追跡できるようにする。
- 不良部品を後工程へ流さず、隔離中の在庫を使用可能な補充分として数えない。
- 欠品、かんばんの紛失、緊急の例外対応には、担当責任者を明確にする。1つの補充需要から二重に指示が出ないよう、代わりの指示を発行する前に、元の指示の状況を確認して整理する。
- 補充がうまく回らないたびに非公式なかんばんを追加するのではなく、かんばん枚数は意図を持って変更する。
こうしたルールがあってこそ、数量の上限が意味を持ちます。ルールがなければ、かんばんは既存の生産計画に重ねて管理する、現場独自のリストにすぎなくなります。
補充中の需要から、ループに必要なかんばん枚数を求める
容器当たりの数量が一定の生産ループでは、まず次の式で計算すると実用的です。
生産指示かんばんの枚数 = [(D × L + S) ÷ C] の端数を切り上げた整数
各変数の意味は次のとおりです。
- D：ループの引取地点における平均需要。単位時間当たりの部品数で表します。
- L：補充リードタイム。生産の合図を出すきっかけとなった引取から、そのスーパーマーケットで使用可能な補充品がそろうまでの時間です。Dと同じ時間単位を使います。
- S：想定する変動に備えて追加する安全余裕量。部品数で表します。
- C：かんばん一枚または容器一つに対応する、使用可能な部品の数量。
考え方はシンプルです。補充が進んでいる間の想定消費量に、設定した安全余裕量を加え、その数量を容器数に換算します。かんばんの端数では容器1つ分の生産を許可できないため、端数は切り上げます。
生産指示かんばんの枚数を計算する例
ブラケットの生産ループについて、計画に使う値を次のように仮定します。
| 計算項目 | 仮定値 |
|---|---|
| 曲げ工程のスーパーマーケットからの平均引取量 | 稼働時間当たりブラケット40個 |
| 引取から使用可能な補充品がそろうまでのリードタイム | 稼働時間で3時間 |
| 追加の安全余裕量 | ブラケット30個 |
| 容器当たりの数量 | ブラケット20個 |
補充中の想定需要は、ブラケット40 × 3 = 120個です。安全余裕量の30個を加えると150個になります。これを20で割ると7.5なので、端数を切り上げ、生産指示かんばんは8枚とします。
この8枚が表すのは、生産ループ内で保有・生産を許可されたブラケットの合計数量160個です。その数量は、スーパーマーケットにある完成品在庫と、補充待ちまたは補充作業中の数量に分かれます。棚に160個あり、それとは別に160個を生産してよいという意味ではありません。満載の容器が引き取られると、その生産指示かんばんが戻り、補充を許可します。常用するかんばんを新たに追加するわけではありません。
この計算の対象は、曲げ工程の生産ループだけです。組立工程へ供給する引取ループには、独自の運搬時間と使用場所で必要な在庫量があります。同じ8枚で、後工程のすべての置き場や工場全体の仕掛品在庫まで決められるとは考えないでください。
安全余裕量のブラケット30個は、この例で仮定した運用上の設定値です。どこでも使える比率でも、一定のサービス水準を保証するものでもありません。実際の需要と補充のばらつき、欠品が及ぼす影響、必要な供給水準に基づいて安全余裕量を設定してください。工程の安定性が高まるにつれて見直していきます。
切削や曲げの時間だけでなく、補充にかかる全時間を測る
補充時間を3時間と見積もるなら、設備で加工する時間だけでなく、それ以外の時間も含める必要があります。合図の回収、指示の処理、ロットがまとまるまでの待ち時間やリソースの空き待ち、段取り、加工、検査、スーパーマーケットへの返却までを含めてください。対象として定めた範囲内に運搬や受入作業があれば、それらも含めます。
計算に使う時間の基準をそろえてください。需要を稼働時間当たりで表すなら、リードタイムにも、補充に影響する稼働時間帯やシフト間の非稼働時間を反映する必要があります。仕入先の暦日で二日という納期と、組立工程の時間当たりの使用量は、時間の基準を換算しなければ組み合わせて計算できません。
この計算式で求められるのは、運用開始時の上限です。その上限が適切かどうかは、実際の引取量、補充時間、欠品の発生を測定して確かめてください。計算がいくら整っていても、巡回回収で補充信号が見落とされたり、機械の加工待ちによって想定した補充時間が日常的に2倍になったりしていれば、補うことはできません。
共用設備でも実現できる補充リードタイムを設定する
ブラケットの例に戻りましょう。このループのかんばん枚数は、補充に3時間かかる前提で決めていました。しかし、曲げ加工機では顧客の受注品も加工します。その作業の影響で補充まで5時間かかるようになれば、当初の計算は実態に合わなくなります。
需要と安全余裕を変えずに補充時間を5時間とすると、運用開始時に必要なかんばんは8枚ではなく12枚になります。枚数を増やせば供給を維持できる可能性はありますが、過剰な待ち時間が原因かもしれない問題に、在庫を積み増して対応することにもなります。まず、時間が延びる原因が、避けられない能力の制約なのか、解消できる加工待ちなのか、それとも計画どおりに作業が進まないことなのかを見極めてください。
ここでSkyPlannerが役立ちます。受け付けた補充オーダーを、その機械を使うほかの作業と同じ有限能力スケジュールに組み込みます。必要な完了日時、工順、数量、優先順位を設定してください。SkyPlannerのスケジューリング用人工知能エンジンArcturusは、設定された生産能力、シフト、依存関係を踏まえ、使用する機械と各工程の実行日時を計算します。その順序はGanttビューで確認できます。
資材の供給状況を考慮するスケジューリングを有効にすると、Arcturusは資材の在庫状況や入荷予定も考慮します。ブラケットの補充生産に必要な板材がなければ、着手できるかのように表示されるべきではありません。SkyPlannerは公開REST APIを通じてあらゆるERPやMESと連携します。計画用に独立したデータを別途維持するのではなく、既存のオーダー情報や生産データをスケジュールにつなげます。
優先順位は担当者が決め、スケジュールの計算はArcturusに任せます。状況が変わったら再計算することで、補充とほかのオーダーをどう組み合わせられるか確認できます。手作業で順序を調整する負担が減り、ほかの納期への影響を見落としたまま、作業の競合を解消してしまうことも避けられます。
SkyPlannerのASAPとJITは、作業をいつ実行するか判断するためのスケジューリング設定です。ASAPは早い時点の空き枠を探し、JITは納期に近い時点に作業を配置します。どちらの設定も、消費を知らせる信号ではありません。何を実行してよいかはかんばんの運用ルールで決め、受け付けた作業をいつ実行できるかはスケジューリングで決めます。
日々のスケジューリングがKJH-Compにもたらした変化
板金加工を受託するKJH-Compは、以前はC9000と表計算ソフトを使い、週単位で大まかな負荷を割り付けていました。日単位での機械への作業割り当ては手作業のままで、2人の現場監督者がそれぞれ勤務時間の少なくとも半分をスケジューリングに費やしていました。
同社は既存のERPを使い続けながら、有限能力スケジューリングと機械への自動割り当てのためにSkyPlannerを導入しました。同社の事例では、四メートルの曲げ加工機に負荷が集中する状況を把握しやすくなり、納期に余裕のある作業が出荷の近い作業を押しのけることも減ったと報告されています。スケジューリングは監督者二人ではなく一人が担当するようになり、もう一人は別の業務に移りました。
この事例は、約束した時間内に補充するうえでのスケジューリングの課題を示しています。週単位の総負荷だけでは、共用設備で次に何を加工すべきかは判断できません。SkyPlannerを使えば、作業の種類が増えても、日々の作業順序を管理できます。
まず1つのループで始め、補充時間を実測する
繰り返し生産する部品を1つ選び、使用・運搬・製造の各担当者と試行してください。スーパーマーケット（管理された中間在庫置き場）の場所を明示し、容器当たりの数量を標準化して、合意した枚数のかんばんを発行します。補充信号を出すタイミングも明確にしてください。開始時の在庫と未完了の補充作業を確認し、数量の整合が取れた状態でループの運用を始めます。
信号を出してから補充品が戻るまでの実際の時間、欠品、使用可能な在庫、補充指示の期限超過、緊急対応を記録してください。問題が起きたら、ループに沿って確認します。信号は回収されたか、補充生産はスケジュールに入っていたか、資材はそろっていたか、良品は正しい場所に届いたかを調べてください。
必要量を上回る在庫が常態化しているなら、管理された条件のもとでかんばんの枚数を減らし、結果を確認してください。欠品が繰り返される場合は、在庫を増やす前に、補充時間や生産能力の前提を調べます。需要、容器の容量、段取りの運用ルール、シフトが変わったときも、ループを見直してください。
リソースを複数の作業で共用する工場では、SkyPlannerを選び、実行が認められた補充と顧客オーダーを一つの生産スケジュールで管理してください。デモでは、繰り返し生産する部品を一つ取り上げ、その消費速度、容器当たりの数量、工順、同じ機械を使うほかの作業の情報をご用意ください。ループが機能するかどうかを左右する問い、つまり消費を支える在庫が尽きる前に、補充を完了できるかを検討できます。
SkyPlannerのデモを予約して、自社の生産条件に沿ってその部品の補充を検討しましょう。または、デモデータでSkyPlannerを試すことで、スケジューリングの仕組みを確認できます。
Jussi Mäntylä
生産計画スペシャリスト、SkyPlanner
