この記事の内容
ある加工セルでまた一つ作業が完了しました。しかし、次のセルではその先の作業に進めません。前のセルのチームは忙しく働き続けていましたが、この受注品は待ち行列に加わっただけです。納期どおりに出荷できる見込みが高まったわけではありません。
多品種少量生産では、すべての作業が同じ工順をたどるわけではないため、こうした状況の制御がさらに難しくなります。ある作業には機械加工と組立が必要で、別の作業には溶接と仕上げが必要です。この多様性に対して、考えられるすべての部品を標準の容器に補充しておくという方法は現実的ではありません。
POLCAは、生産能力に関するシグナルを使って、こうしたセル間の流れを制御します。下流の滞留を増やすだけの作業に着手しないよう、現場の判断を支えます。ただし、計画上の次の問いも同じように重要です。着手が認められた作業を、他の受注や共用設備との兼ね合いでどう組み込むのでしょうか。SkyPlanner APSは、それらを一つの生産スケジュールにまとめ、セルごとの作業リストとリソースごとの待ち行列を手作業で突き合わせる負担を減らします。
製造業におけるPOLCAとは
POLCAは、Paired-cell Overlapping Loops of Cards with Authorizationの略です。セルのペアごとに枚数を制限したカードを割り当て、各作業の着手許可日と組み合わせて、いつ作業を開始してよいかを制御する生産統制手法です。Rajan SuriがQuick Response Manufacturingの一環として開発したもので、多品種少量生産や個別仕様の製品を扱う現場を対象としています。
重要なのは、カードが何を意味するかという違いです。POLCAカードは、特定のセルのペアの生産能力に関するシグナルであり、特定の品番を補充する指示ではありません。カードの枚数を制限することで、そのループに投入されている仕掛品（WIP）の量を制御します。異なる製品でも、工順が同じセルのペアを通るなら、同じループを利用できます。
次の二つの条件を、両方満たす必要があります。
- 作業の着手が認められていること。そのセルでの着手許可日を迎えており、計画で認められた日より前に着手することにならない状態です。
- 該当するループに空きカードがあること。そのセル間のつながりに、追加の作業を投入する許可がある状態です。
さらに、必要な資材がそろっていることも含め、作業を実行できる準備が整っていなければなりません。空きカードがあっても、顧客の需要が生まれたり、部品の欠品が解消されたり、着手が認められていない作業が急ぎになったりするわけではありません。同様に、着手予定日を迎えたからといって、投入枠が埋まったループを無視してよいわけではありません。
ループが重なり合う仕組み
ある受注品が、部材加工セルA、機械加工セルB、組立セルCを順に通る場合を考えてみましょう。この工順では、A/BループとB/Cループを使います。各ループには専用のカードがあり、A/BカードをB/Cカードの代わりに使うことはできません。
A/Bカードを付けてAで着手する
Aでの着手が認められたら、担当チームはA/Bの空きカードと、作業に必要な資材があるかを確認します。条件を満たしていれば、対象の作業品にカードを付けて加工を開始します。
Aでの作業が終わってBへ引き渡すときも、A/Bカードは作業品に付けたままにします。Aでの加工が終わっただけでは、カードはAに戻りません。Bで順番を待っている間も、Bで加工している間も、そのカードは使用中のままです。
Bで着手する前にB/Cカードを追加する
Bで機械加工を始めるには、Bでの着手が認められており、かつB/Cの空きカードが必要です。そのため、Bでの加工中は、作業品に上流側のA/Bカードと下流側のB/Cカードの両方が付いています。Bが両方のループに属することが、「重なり」を意味します。
B/Cの空きカードがない状態で機械加工を始めると、許可された投入枠をすでに使い切っている経路に、さらに作業を送り込むことになります。Bでは代わりに、準備が整い、着手が認められ、必要なカードも空いている別の作業を検討すべきです。該当する作業がなければ、現場責任者は、単にBを稼働させ続けるために新たな作業を始めるのではなく、流れを妨げている制約の解消や、ほかの有益な仕事に人手を振り向けることができます。
各ループの二つ目のセルで作業を終えてからカードを返す
Bでの作業が完了し、作業品がCへ進むと、A/BカードはAに戻ります。Aではそのカードを、条件を満たし、Bへ向かう別の作業に使えます。
B/Cカードは、引き続き受注品に付けたままCを通ります。Cでの作業が完了すると、そのカードはBに戻ります。Cが制御対象の流れにおける最後のセルであれば、Cで着手するために、さらに下流へ向かうループのカードを用意する必要はありません。
この返却ルールがあるからこそ、カードが有効なシグナルになります。A/Bカードを早く返してしまうと、すでに投入した作業がBで完了する前に、ループへ追加の作業を入れられてしまいます。一方、完了した作業のカードを不要に保持し続けると、再利用できるはずの投入許可を止めてしまいます。
ただし、カードは、すぐに使える空き設備を予約するものではありません。ループに投入する作業量を制御するものであり、セル内の各工程をいつ実行するかまで正確に指定するものではありません。
POLCA・かんばん・CONWIPでは制御対象が異なる
これらの手法はいずれも許可を示すシグナルを使いますが、何を判断するためのものかが異なります。
| 手法 | シグナルが通常許可すること | 適した用途 |
|---|---|---|
| 品番別の生産指示かんばん | 消費後に、指定された部品を決められた数量だけ補充すること | 繰り返し使用し、補充ループを運用できる部品 |
| CONWIP | 仕掛総量を管理する投入許可が戻ったときに、定められた流れへ次の作業を投入すること | 定めた管理範囲内の作業量の制御 |
| POLCA | 着手が認められていることを条件に、特定のセルのペアで構成されるループへ作業を投入すること | 製品ごとにセル間を通る経路が異なる生産 |
製造業のかんばん方式は、同じ品目を繰り返し補充し、その供給も同様の手順で行える場合に有効です。まだ設計も発注もされていない個別仕様の部品を、標準の在庫部品と同じように管理することはできません。
CONWIPは異なる製品にも対応でき、部品ごとに補充カードを用意する必要はありません。選択した流れ全体の仕掛量に上限を設ける点が、この手法の特徴です。POLCAは、流れ全体の上限だけに頼るのではなく、各作業の工順で通るセルのペアごとに、局所的なシグナルを設けます。
実務で選ぶ際に大切なのは、どの略語がより先進的に聞こえるかではありません。管理したいのは何かを考えてください。既知の品目の補充なのか、定めたシステム内の作業総量なのか、それとも工順が変わる中でセル間に投入する作業量なのか。同じ工場でも、エリアによって答えは異なり得ます。
POLCAは自社の工場に適しているか
製品の種類が多く、品番別の補充管理が煩雑になっている一方で、工順が明確に区分されたセルを通るのであれば、POLCAは検討する価値があります。各作業が次にどのセルへ進むかを把握し、対応するループを維持・管理できることが必要です。
特に検討に適しているのは、現場ごとの判断によって下流の滞留が繰り返し発生している場合です。受け入れ側のセルがすでに手いっぱいなのに、上流のチームが自分たちの稼働率を維持するために作業を投入してしまう、といった状況です。この手法は、滞留を増やすのではなく、着手が認められた別の作業を選ぶための判断根拠を、そのチームに与えます。
導入前に準備を整えるべき理由もあります。工順が不確かでは、正しいカードを選ぶのが難しくなります。資材が不足すれば、作業が進まないまま作業品もカードも滞留しかねません。また、受け入れた需要に対して恒常的に生産能力が不足しているセルには、単なるカード枚数の変更ではなく、能力に関する判断が必要です。
製品の多様性と同じくらい、ループの数と、それぞれが何を表すかも重要です。ほとんど使わないセルのペアが大量にあると、管理が難しくなりかねません。考えられるすべての部門の組み合わせにカードを設けるのではなく、工順や引き渡しの流れを説明できる、まとまりのある製品群から始めましょう。
何よりも、管理側が現場に求める行動を後押しする必要があります。作業者が自分の設備を稼働させ続けることだけで評価されるなら、ときには着手を止めるルールを迂回したくなる強い動機が生まれます。試行の成否は、稼働率だけでなく、受注品の流れや納期の達成状況で判断してください。
カードだけでなく、流れを検証する試行を設計する
実際の受注から、管理しやすい範囲の製品群を選び、実際に通るセルを図に整理しましょう。スケジュールを組む人、加工する人、作業品を運ぶ人にも参加してもらいます。開始前に、関係者で次の四つの実務上の問いに答えを出しておく必要があります。
カード1枚で、どれだけの作業を表すのか？ 作業単位、搬送ロット、あるいは別途定めた負荷単位のどれを使うにしても、その意味を関係者間で統一する必要があります。短時間の工程と長時間の工程は、それぞれに作業番号が1つ付いているからといって、必要な生産能力まで同じになるわけではありません。品種構成の変動が大きい場合は、受注件数だけで全体を把握できると考えず、カードが表す負荷を見直してください。
各ループで、どれだけの作業を許可するのか？ 想定する作業の流れ、両方のセルを通過するまでの所要時間、採用した負荷単位を基に、初期のカード枚数を設定します。多すぎると滞留を抑える効果が弱まり、少なすぎると、本来進められるはずの作業が供給されずに止まることがあります。どのループや工場にも当てはまる、一律の適正枚数はありません。
カードの確認・移動・返却は誰が担当するのか？ 着手許可を確認する手順とカードの返却箇所を明確にします。訓練では、作業が最初から最後まで進む流れを通して確認し、次のセルとのループのカードがない場合、資材が不足している場合、作業が先に進めない場合も扱ってください。例外を認める場合は、責任者を定め、理由を記録する必要があります。必要な許可なしでの着手が常態化すれば、管理は機能しなくなります。
効果をどう確かめるのか？ 仕掛品量、管理対象の工程を通過するまでの所要時間、生産スループット、納期実績について、導入前の基準値を把握します。試行中は、カードと作業がどこで待っているかを確認してください。上限を変更する前に、原因が実際の作業負荷なのか、カードの返却漏れなのか、データの信頼性なのか、繰り返し発生する生産上の問題なのかを見極めます。
こうすることで、試行が有益な学習の機会になります。確かめたいのは、選定したセルを通る作業の流れが、より予測しやすくなるかどうかです。色付きのカードでボードを埋められることを示すのが目的ではありません。
ループのカードに空きがあっても、納入計画は決まらない
A–B–Cの経路に戻りましょう。別の受注は、Aから溶接セルDへ進むとします。最初の受注には使用可能なA/Bカードがあり、もう一方には使用可能なA/Dカードがあります。どちらも着手が許可され、準備も整っています。
その後、両方の受注は同じ仕上げ用リソースを必要とし、そのリソースはほかの製品群にも使われています。個々のセルでの着手許可だけでは、生産計画担当者は、どちらを先に完了できるのか、仕上げ待ちの作業を出荷までに処理できるのか、そこに顧客の特急注文が加わるとどうなるのかを判断できません。
だからこそ、生産スケジューリングでは工順全体を捉える必要があります。セルの組ごとのシグナルは、どの作業に着手してよいかを管理するのに役立ちます。一方、工程間をつないだスケジュールでは、共有リソースの実際の稼働時間を各工程がどう取り合い、それが完了時期にどう影響するかを確認できます。
着手の可否と完了の見通しの両方を、各セルのカード一覧だけで判断しようとすると、手作業が増えます。生産計画担当者は優先順位が変わるたびに、一覧を照合し、リソースごとの待ち行列の間で作業を移し、後工程で生じる同じ競合を繰り返し確認することになります。
SkyPlannerで工場全体の作業をスケジューリング
SkyPlanner APSは、受け付けた生産作業をリソース横断の共通スケジュールにまとめます。工程、作業可能なワークステーション、所要時間、シフト、依存関係を設定すると、SkyPlannerのスケジューリング用人工知能であるArcturusが、設定済みの生産能力と優先順位に基づいて各工程の割り当てを計算します。ガント表示では、作業順序と完了時期を確認できます。
仕上げの生産能力を共有する先ほどの2件の受注なら、後工程での競合を、製作・機械加工・溶接と同じ計画の中で確認できます。個別の待ち行列を手作業で突き合わせる時間が減り、どの納期約束に注意が必要かを、より明確な根拠に基づいて判断できます。
合意した最早着手日は、着手可能日のルールを有効にしたうえで、着手可能日として設定できます。この日付はスケジュール上の制約であり、POLCAカードに空きがあることを確認するものではありません。実際にループの使用を許可するかどうかは、引き続き生産統制の手順で判断し、合意済みの許可条件や着手制限と、スケジュールに組み込む作業を整合させてください。
優先順位を決めるのは、あくまで生産計画担当者です。SkyPlannerの動的優先順位機能では、納期、顧客や作業の重要度、そのほかのスケジューリング目標に沿うよう計算を調整できます。カードが新たに使用可能になったからといって、その作業が工場全体で最優先になるわけではありません。資材を考慮するスケジューリングを有効にすると、資材を使用する工程を計画する際に、その資材の使用可否も考慮されます。
登録された生産能力や優先順位が変わると、Arcturusは工程間をつないだスケジュールを再計算できます。影響を受ける待ち行列をすべて手作業で書き直す代わりに、重要な受注への影響を確認できます。SkyPlannerは、公開REST APIを通じてあらゆるERPやMESと連携できます。既存の受注管理・生産管理システムを使いながら、スケジューリングを改善できます。
混合技術を手がけ、ハイテク製品の受託製造も行うMamecも、手作業による計画の課題を経験しています。同社の導入事例によると、以前は信頼できる全体像を把握できないまま、相互に依存する数千件の作業指示に対し、紙の指示書に記された納期を基に優先順位を付けていました。SkyPlannerをOscar ERPと連携させた後は、人工知能による有限能力スケジューリングと共有の生産ビューを活用し、計画業務の負担が明らかに軽くなったと報告しています。これはPOLCAの導入事例ではなく、工程間をつないだスケジューリングの価値を示す事例です。詳しくは、MamecによるSkyPlannerの評価をご覧ください。
セル間の許可シグナルと共有リソースの能力を併せて検証
POLCAが自社の生産に適しているなら、試行を通じてループの使用許可条件を明確にし、確実にカードを返却できる手順を整えてください。SkyPlannerでは、受け付けた作業が各リソースでどの順番に処理され、納入にどう影響するかを工場全体で可視化します。この2つを併せて考えることで、完了までに何が必要かを見失わずに、着手すべき作業を始めるという本来の課題に取り組めます。
代表的なセル群、異なる工順を持つ2件の受注、それらが共有する1つのリソースを用意して、SkyPlannerのデモを予約してください。合意済みの着手制限と優先順位もご用意ください。自社に即した条件で、SkyPlannerがスケジューリングの手作業をどう減らし、納入への影響をどう明確にできるかを検討できます。
まずはご自身で確認したい場合は、デモデータでSkyPlannerを試すか、SkyPlanner Assistantの人工知能による初期設定ガイドをご利用ください。
Jussi Mäntylä
生産計画スペシャリスト、SkyPlanner
