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前工程の設備は稼働し、パレットには部品が積み上がっている。それでも組立工程は、必要な部品を待っている。シフトが終わってみると、着手した仕事は多いのに、完成した受注品はわずかです。
この隔たりを明らかにするのが、生産スループットです。対象とする生産プロセスで、単位時間当たりに完成した良品の量を表します。たとえば、1時間当たりの検査合格済み組立品の数や、1シフト当たりの良品完成量（トン）です。測るのは工程内でどれだけ作業したかではなく、そこからどれだけ良品が出てきたかです。
生産スループットを高めるには、最初の工程を速くするだけでは足りません。完成に間に合うタイミングで、必要な仕事を次の工程へ届ける必要があります。SkyPlannerは、リソースの処理能力、工程間の依存関係、優先順位を組み合わせ、この要件を生産スケジュールに落とし込むことを支援します。待ち行列を長くするのではなく、受注品の完成に向けてチームが動けるようにするためです。
生産スループットの計算方法
次の式で計算します。
生産スループット = 完成良品数 ÷ 測定期間
八時間のシフト中に、80個が最終検査まで進んだとします。そのうち八個は修正が必要で、まだ合格していません。したがって、このシフトの完成良品数は72個です。
良品72個 ÷ 8時間 = 良品9個／時間
手直し待ちの製品は、まだ良品数に含めません。後で修正されて検査に合格した時点で、一度だけ計上します。設備を通るたびに重複して数えてはいけません。廃棄品も良品数には含めません。
連続生産では、個数の代わりにキログラムやリットルなど、適切な物理単位を使います。考え方は同じです。良品と認める基準を定め、その完成量を測定期間で割ります。
数値を上げる前に、比較できる条件をそろえる
スループットを測るには、対象範囲を決める必要があります。加工セルなら、そのセルから出る検査合格済み部品を、工場全体なら、最終検査に合格した完成品を測定できます。どちらも有用ですが、セルのスループットが上がったからといって、工場全体の完成品が増えたとは限りません。
次の3つの条件をそろえてください。
- 完成を数える地点。常に同じ段階で完成量を数えます。測定地点を最終検査から前工程に移すと、実際の完成量が増えていなくても、数値だけがよく見えることがあります。
- 測定時間。先ほどの例では、停止時間も含めたシフト全体の8時間を分母に使います。設備の運転時間だけで計算した値は、別のものを測っています。シフト間の比較からロス時間を除くのではなく、別の指標として明示してください。
- 製品構成。単純なブラケットを製造するシフトと、複雑な組立品を製造するシフトは、そのままでは比較できません。類似する製品群同士で比較するか、製品構成が大きく変わる場合は、換算基準を文書化した等価生産量を使ってください。
受注生産の現場では、スループットを納期実績と併せて確認します。作りやすい製品を大量に完成させても、顧客が必要としている受注品が待たされたままでは、成功とはいえません。
生産スループットとスループットタイムは別の指標
名称は似ていますが、単位を見れば、何を測っているかが分かります。
- 生産スループット：1時間、1シフト、1日当たりに、どれだけの良品が完成したか。
- スループットタイム：製品1個または1バッチが、待ち時間も含め、対象とする生産プロセスを通過するのにどれだけの時間がかかるか。
- サイクルタイム：繰り返し行う工程や生産サイクルに、どれだけの時間がかかるか。組織によっては生産全体の所要時間をサイクルタイムと呼ぶため、対象範囲を明示してください。
- 生産能力：定められた稼働条件の下で、利用可能なリソースがどれだけの仕事を処理できるか。
- 稼働率：リソースの利用可能時間のうち、どれだけが使われているか。
組立まで何日も待つ部品を作り続けていても、設備の稼働率は高くなります。同様に、ある工程の時間を短縮しても、別の工程が増えた仕事を受け入れられなければ、完成量は増えないことがあります。
ここでいうスループットは、単位時間当たりの物理的な良品完成量です。一方、スループット会計では金額の指標を使います。同じ実績グラフの中で、金額ベースのスループットと1時間当たりの完成個数を混同しないでください。
着手を増やしても、受注品の完成が増えるとは限らない理由
ポンプユニットを組み立てる工場を考えてみましょう。完成品には加工済みのハウジングとシャフトが必要で、共用のマシニングセンタでどちらの部品も加工できます。作業者は段取り替えを避けるため、次のバッチもハウジングの加工を続けます。その間、組立工程にはハウジングがそろっているのに、シャフトが届かず待ちが発生しています。
ハウジングの加工でマシニングセンタを動かし続ければ、仕掛品は増えます。しかし、不足している部品は供給されず、ポンプも完成しません。
完成を重視する計画では、組立に必要なものから逆算します。予定した組立開始までに、組み合わせるハウジングとシャフトがそろうよう、両方の加工工程を調整します。設備が速くなったわけではありません。完成につながる順序に変わったのです。
だからといって、すべての待ち行列をゼロにすればよいわけではありません。着手可能な仕事が少なすぎると、前工程が遅れた際に重要なリソースが遊休状態になることがあります。目指すのは、あらゆる場所で待ちを最小にすることではなく、必要な仕事を、必要な地点に、十分な量だけ用意することです。
もちろん、生産のボトルネック工程も重要です。実際に能力が不足している工程には、作業順序を変えるだけでは解消できない上限があります。ただし、設備を増やす前に、処理能力そのものの不足と、資材や組み合わせる部品がそろわないこと、あるいは作業順序が実情に合わないことで生じる回避可能な停滞を切り分けてください。
SkyPlannerで、完成につながる作業順序を組む
受注状況が変わり続ける中で、こうした判断を手作業で調整するのは、すぐに難しくなります。ある作業を移動すると、ほかの作業に使える能力や、それぞれの後続工程、完成日にまで影響が及ぶためです。
SkyPlanner APSは、こうしたスケジュール計算を担います。人工知能エンジンのArcturusが、設定されたリソースの処理能力、工程間の依存関係、優先順位に基づいて工程を割り付けます。計算結果はGanttタイムラインで確認できます。優先順位、ルール、固定する項目は担当者が設定し、Arcturusはその条件の範囲内で計算します。
スループットの改善では、特に次の3つのスケジューリング上の判断が重要です。
着手条件を踏まえ、実行可能な順序に並べる
設備に都合のよい空き時間があっても、必要な資材が届くのが明日なら、あまり役に立ちません。資材の利用可否を考慮するスケジューリングを有効にすると、SkyPlannerは資材の準備状況を計算に反映します。また、工程間の依存関係によって、前工程と後続工程を結び付けます。
これにより、すべて準備済みと仮定した待ち行列ではなく、実際に作業を進められる時点を踏まえた計画が得られます。製造現場では、この計画を生産への投入を許可する判断に使い、さらに作業を投入する前に、着手の準備が整っているかを確認してください。
納期を見失わずに、段取り替えを減らす
工具、材料、色を何度も切り替えると、本来は生産に使える時間が失われます。SkyPlannerは、リソースごとのルールと動的な優先順位を使って、同じ属性を持つ作業をまとめられます。属性の異なる作業の間には、設定された段取り時間を適用します。
その利点は、段取り替えを個別に判断するのではなく、続けて加工できる作業をまとめ、全体を見て順序を組めることです。ただし、作業のグループ化と、完成日や顧客の優先順位とのバランスを取る必要があります。加工しやすい大きなバッチでも、急ぎの受注品を完成させるための部品が遅れるなら、適切な選択とはいえません。
条件が変わったら、再計算する
作業の遅れや優先順位の変更によって、昨日の順序が今日の仕事には合わなくなることがあります。Arcturusは更新された情報を基にスケジュールを再計算でき、その結果の割り付けや完成日はGantt画面で確認できます。
設備ごとの作業順序をすべて手で組み直す代わりに、判断に集中できます。どの仕事を先に完成させるべきか、能力面の対応が必要か、修正した計画ならどの納期を約束できるか、といった判断です。
資材の準備状況の把握がEskomaticにもたらした変化
フィンランドの受託機械加工会社Eskomaticでは、以前は旧式の生産管理システムを使い、作業順序の大半を手作業で組んでいました。資材の状況を十分に把握できず、作業開始予定の直前になって不足が判明することがありました。
SkyPlannerを既存のERPと連携させたことで、Gantt上で作業順序が分かりやすくなり、負荷を踏まえたスケジューリングが自動化され、資材不足も把握しやすくなりました。Eskomaticは、資材不足による生産停止が減り、納期をより正確に設定できるようになったと報告しています。
Eskomaticの事例は、生産の流れにとって着手の準備がいかに重要かを示しています。役立つスケジュールは、待ち行列のどこに作業があるかだけでなく、実際に進められるかどうかも考慮します。日々の作業が明確になり、資材による中断が減れば、生産計画担当者は、作業開始予定を過ぎてから資材不足の解消に費やす時間を減らせます。
増えた完成品が、本当に必要なものかを確かめる
作業順序や生産投入の方法を変えたら、同じ測定範囲で、検査に合格した完成量をもう一度測ります。変更直後の忙しい午後だけを見るのではなく、条件を比較できるシフトや週を検証してください。
生産スループットは、仕掛品、品質、納期実績と併せて確認します。生産に投入する作業が増えても、合格した完成量が変わらなければ、増えたのは待ち行列だけかもしれません。作りやすい製品を選んだことで完成量が増えたなら、変化の少なくとも一部は製品構成によるものです。需要がないのに完成品在庫が増える場合、スループットの上昇は事業に貢献するどころか、資金を在庫に固定してしまうことがあります。
また、スケジューリングは解決策の一部にすぎません。故障や不良が続いている場合や、物理的な生産能力が足りない場合は、保全、品質、能力面での対策が必要です。よりよい計画は、利用可能なリソースの連携を助けますが、リソースそのものの代わりにはなりません。計画だけで、不安定なプロセスを安定させることもできません。
必要な場所に必要な仕事が届かず、待ちが繰り返されている工場には、次の一手としてSkyPlannerをおすすめします。オープンなREST APIを通じてあらゆるERPやMESと連携し、既存の生産データを有限能力スケジューリングに活用できます。業務ですでに役立っているシステムを入れ替える必要はありません。
SkyPlannerのデモを予約することで、工場で完成まで進めるのに苦労している仕事についてご相談いただけます。代表的な工順、最近起きた資材の遅れ、改善したい完成量の指標をご用意ください。考えるべきなのは、単にすべての設備をもっと忙しくできるかどうかではありません。作業順序を改善することで、必要な製品をより多く、検査に合格し顧客へ引き渡せる状態まで仕上げられるかどうかです。
Jussi Mäntylä
生産計画スペシャリスト、SkyPlanner
