生産システムの柔軟性評価法に関する研究

Abstract

本論文は，生産システムの柔軟性評価のための新しい概念と評価法を提案するとともに，実用化されている生産システムに適用して，その妥当性を検証したものである．本論文の構成とその内容は，以下の通りである．第1 章 研究の背景と目的経営環境の変化は年々グローバル化し且つ速度を増し，製造現場は頻繁に対応を余儀なくされており，生産システムの柔軟性はますます重要となっている．そのため，世界の製造業では，新しい柔軟な生産システムが次々に考え出されている．しかし，その投資判断においては，回収期間法，ROI 法，DCF 法，原価比較法や経営者の長年の経験に頼っているのが実情であり，生産システムの柔軟性を評価する合理的な方法は未確立である．また国際学術誌においても多くの先行研究があるが，実際の事例を用いた報告は少なく，またあっても有効性が明確でない．本研究では，生産システムの柔軟性評価のための概念と評価法を提案するとともに，実用化されている生産システムに適用して，その妥当性を検証する．さらに，その評価法を通じて柔軟な生産システムの特徴を抽出して分類する．第2 章 デンソーにおける生産システム開発筆者は，自動車部品メーカーのデンソーで，長年生産システム開発に従事してきた．そこで得られた知見，経験が本研究の重要な下地になっている．デンソーでは1949 年の創業以来，生産システム開発に注力している．時代の変化を予見して立てた経営戦略を具現化するものとして，多くの柔軟な生産システムを開発してきた．それらの開発の母胎となったのが，1972 年から始まった次期型製品研究会活動（通称次期型研）である．トップマネジメントの下で，製品開発と生産システム開発が，同時並行且つ共同プロジェクトとして推進されてきたことは，まさにMOT（Management Of Technology）とCE（Concurrent Engineering）のさきがけと言ってもよいであろう．本研究で事例として扱う，需要量の変動に対して柔軟な生産システム，FMS-F（Flexible Manufacturing System-for Fluctuation）を3 つ紹介し，それらFMS-Fを分類するとともに，その柔軟性の本質が再形態変化可能性（Reconfigurability）にあることを示す．第3 章 生産システムの柔軟性評価法－柔軟性評価の概念と“Reconfigurability”の提案－需要の変化に対し，常に品質やコスト，納期などの目標値を満足するように対応する生産システムは，一種の制御系とみなすことができる．そこで，柔軟性評価の概念として，「生産システムの柔軟性評価とは，長期にわたる需要の時間的な変化を入力とし，経済性指標を出力とした場合の，生産システムの動特性を評価することである」を提案する．次に，この概念に基づき，先ず「基本的な4 つの需要量変動シナリオとLCC（LifeCycle Cost）の計算に基づく評価関数を用いた柔軟性評価法」を提案する．この評価法は，入力となる需要量変動シナリオが単純なパターンで且つ4 つと少なく，動特性評価法としては不十分であるが，提案する概念の正しさを予測するためのものである．実際に，デンソーで開発・実用化されたFMS-F と，比較のために用意した従来システムであるML（Manual Line）やTL（Transfer Line）に適用して検証した結果，この評価法の妥当性が検証され，提案する概念の正しさも予測された．さらに，上記の検証結果の考察から，形態変化を特徴とするFMS-F の柔軟性を示す“Reconfigurability” を，LCC を用いて定義する．この定義を用いれば，異なる製品を組立・加工するFMS-F を相互比較できることもわかった．第4 章 生産システムの柔軟性評価法－動特性としての柔軟性評価とその実際的な検証－第3 章で提案した柔軟性評価の概念に基づき，「需要量変動シナリオを入力とし，最適化手法であるDP（Dynamic Programming）を用い，LCC が最小となるように生産システムの形態変化を最適化することで得られたLCCを出力とする動特性評価法」を提案する．入力となる需要量変動シナリオは，生涯需要量の大きさがほぼ連続的になるように発生させた．生産システムの形態を構成する柔軟性パラメータとして，設備台数や作業者数，稼働時間をきめ細かく設定した．第3 章と同様に，FMS-F，ML，TL に適用して検証した結果，この動特性評価によって，需要量の変化の広い範囲にわたる生産システムの柔軟性を把握することが可能となった．すなわち，動特性評価法は，生産システムの一般的柔軟性を表していると考えられる．これにより，提案した概念の正しさも検証された．さらに，この動特性評価法で得られたLCC を用い“Reconfigurability”を計算することで，FMS-F の柔軟性の特徴がより明確になった．需要予測と経営戦略に基づいて，適切なFMS-F を選択するための指針になることが期待される．第5 章 結論製造業にとって，経営環境の変化は需要の変化となって現れる．生産システムは製造業の経営戦略を具現化したものであり，需要の変化に対する柔軟性とその評価はきわめて重要である．本研究では，生産システムを一種の制御系とみなし，その柔軟性を動特性として評価する概念とその方法を提案した．具体的には，DP を用いてLCC が最小となるように最適化することを組み込んだ，需要量の変化に対する動特性評価法を開発した．そして，デンソーで開発・実用化されたFMS-F に適用して検証した結果，この評価法を用いれば，需要量の変化の広い範囲に対する生産システムの柔軟性を把握できることがわかった．また，FMS-F の柔軟性の本質が“Reconfigurability”にあることを示すとともに，その“Reconfigurability”を評価する方法も提案した．この方法を用いれば，FMS-Fの相互比較だけではなく，柔軟な生産システム開発の指針も得られよう．以上のことより，提案した「柔軟性評価の概念」とそれに基づく「動特性評価法」および“Reconfigurability”の考え方は，需要予測があいまいな場合でも，製品はもとより業界をこえて生産システムの柔軟性を評価できる可能性を示唆しているものと考えられる．需要の変化の予測が困難な時代に突入しているのは事実であり，今後は柔軟性以上にスピードが重要になってくるであろう．スピードは生産システムだけで実現できるものではない．企業活動そのものの柔軟性が問われる．たとえば「スピード経営」である．それを含めた今後の研究の方向性の3 つ示す．本研究により得られた柔軟性評価の概念と評価法が，製造業における投資判断の場はもとより，国や地域をこえて，効率的な経済発展の一助になることを期待している．最後に，以下の項目が続く．謝辞参考文献付録研究業績