コラム・特集

4.5 各種保管方法

IEハンドブック

第10部 ファシリティーズ・デザイン

第4章 倉庫

4.5 各種保管方法

ある倉庫について,原材料保管システムを設計する場合,種々の方法が考えられる。保管方法は種々のカテゴリーに分類,整理される。

1つは,たとえば単品,ケース,パレットなど製品の保管,出庫方法で分類する方法である。

2番目の方法は,製品の置く場所により分類する方法である。これはたとえば,ランダム保管とフィックス保管に分けるといったものである。

さらに別な保管方法の分類の基礎となるのは,たとえば,ビン,袋, ミニロード,カルーセル,棚,ブロックスタッキング,ケースフローラック,セレクティブ,パレットラック, ドライブインラック,自動化された保管・出庫システム,ディープレーンストレイジ・システム,フローラック,というような使用される設備によるものである。

4番目の分類は,たとえばオーダー・ピッキングを,一連の流れの途中で行うか端で行うかという,保管・出庫方法を基礎とする。

 

結合システム
面白いことに,多くの企業では,多くの原材料の異なった性格のために,異なった保管方法を用いている。しかしながら,保管されている原材料の移動ないし流れの性格のために,異なる保管方法が必要だと認めている企業は多くない。

たとえば,製品の流れの度合に応じて,流れの速い製品は,専用のカルーセルやビンから取り出されるのに対して,流れの遅い製品は,保管貯蔵場所のパレットラックから取り出される。

結合保管出庫システムと同様,結合保管システムは,多くのさまさまな異なった原材料とその移動の性質を含め,保管問題を解決する正しい方法を提供することができる。また,このようなシステムは,原材料または移動の性質の双方にわたつて,変化に適応するある程度の順応性を提供することができる。

製品のタイプ
使用される保管方式は,保管される製品のタイプだけでなく,使用される保管,出庫のタイプに関係する。特に次のような保管と出庫の組み合わせが一般に生じる。この組み合わせとは,パレットーパレット,パレットーケース,ケースーケース,ケースー単品,単品―単品といったものである。 ときには,パレットの取り出しと単品の取り出しが混在する。特に,梱包されてない品が,ワイヤーで溶接された大型コンテナに貯蔵されている場合がそうである。 しかし,ケースの取り出し,パレットの取り上げがまれに存在する。

パレット保管方式は,ブロックスタッキングやコンベアまたはラックの使用を含むものである。ケースや袋は棚,コンベア,ラックに保管することができる。単品は棚,コンベア,ラック上のビンや袋に入れて貯蔵することができる。

配置方法
代表的な2種類の在庫配置方式は,品目により保管場所を決めないランダム在庫と,保管場所を固定してしまうデディケイテッド在庫である。ランダム在庫方式は,個々の保管ユニット(SKU)が,有効な保管位置のどこにでも保管することが可能な場合に使われる。

“フローティング・スロット″という用語が,ランダムな保管を説明するのに使われる。ランダムな保管は大きく2つに分けられる。1つのランダムなパレットロードの方法は,すべての空スロットの中からランダムに1つ選び,そこに倉庫に運びこまれたパレットを保管するというものである。同様にパレットの払い出しは,必要とされる部品が保管されているスロットからパレットをランダムに選ぶことで行われる.このような保管。出庫方法はランダムな保管方式であるが,現実にランダムな在庫方式といわれているものとは異なる。

最も一般的な,ランダムな在庫方式は,以下のようなものである。保管のために倉庫に荷が到着したとき,保管場所として最も近い空きスロットが指定される。出庫は,先入先出を基に行われる。この先入先出の出庫方式は,在庫の一様なローテーションを可能とし,長い期間でみれば,これはランダムな出庫と同じことになる。最も手近な空きスロットに保管する方法は,在庫レベルがおおむね一定で,かつ利用頻度が高い場合,純粋にランダムな在庫方式と同じ結果を生み出すことになる。そうでない場合には,そこで得られるスループットの度合に差違が生じる。

保管場所を固定してしまう方式は,SKUが特定の保管場所とか,1区画に割り当てられたとき使われる。

「フィックスド・スロット」という用語が,保管場所を固定した方式を呼ぶ場合に使われる。2種類の保管場所を固定した方式が一般に使われる。パーッ番号順で品物を保管するのが1つの方法である。もう1つの方法は,SKUの動きと在庫水準を基に,SKUに対し保管場所を決定するというものである。後者の方式は,SKUに対して,動きの水準や在庫水準に大きな差があるとき用いられる。

SKUに指定された保管場所の数は,最大在庫水準を満たさなくてはならない。したがって保管場所を固定してしまう方式では,必要とされる保管場所の数が,各SKUに必要とされる保管場所の合計したものに等しくなる。しかしながら,ランダムな保管方式では,必要とされる保管場所の数は,すべてのSKUを保管するために必要とされる数に等しい。

一般に,すべてのSKUが,同時に最大の在庫水準にあることはないので,ランダムな在庫方式のほうが,保管場所を固定してしまう方式よリー般に少ない保管場所ですむ。

保管場所を固定してしまう方式では,もし動きに基づくものなら,在庫処理能力が最大になり,保管スペースも最大となる。一方,ランダムな在庫方式では,保管スペースが最小となるが処理能力は減少する。適切な在庫方式の選択は,保管スペースと処理能力とのいずれに重点を置くかによって決まる。

ランダムな在庫方式が,保管場所を固定してしまう方式より,必要とする保管スペースが少なくてすむのは,2つの理由による。その1つは,あるSKUのストックが無い場合,保管場所を固定してしまう方式では,空スロットができる状態が続く。

しかしランダムな在庫方式では,そのようなことがない。第2にSKUに対し多くのスロットが割り当てられている場合,在庫水準が減るに従い,空スロットルがふえる。

在庫不足がめったに起こらず,SKUに単一スロットが割り当てられている場合,ランダムであろうと保管場所が決められていようと,保管スペースに差異はない。多くのカルーセルやミニロードがこれらの条件にあてはまる。

保管場所を固定してしまう方式では処理量を最大にするため,SKUに割り当てられた空きスロットやスロットの数の活用の割合に基づいて,SKUを保管場所に割り付ける。最も高水準のSKUが好ましい場所に,最も低い水準のSKUが好ましくない場所に割り当てられる。最も動きの速い在庫品が入口の近くに置かれ,流れの遅い在庫品が入口から離れた場所に置かれることにより,処理量が最大となる。

SKUのランクづけをする場合,活動水準を単位時間当たりの入庫または出庫の回数によって定義することが重要であり,流れる原材料によって活動水準を定義してはならない。部品展開を考慮することも重要である。「同時に発注された品物は同時に入庫されるべきだ」というのが生きた在庫方法の鍵である。

もし保管場所が,動きの水準ならびに在庫水準によって確定されるものであるならば,純粋なランダム在庫方式に比べると,移動時間の節減ならびに処理量の増加において,15~ 50%よい成績が得られることが調査の結果分かっている。シミュレーションによると,保管場所を固定してしまう方式は,ランダムな方式に比べると,20~60%よけいにスロットを必要とする。

保管場所を固定してしまう方式は,スループットがより大であるにもかかわらず,思ったほど多くは採用されていない。その1つの理由は,最大限の効果を発揮させるためのシステム開発に対して,多くの情報を必要とするからである。したがって,動きの水準が慎重に考慮され,スペースの必要量が決められなければならない。もう1つの理由は,そのシステムが導入された後,その在庫方法によって得られる利益を接続するために,よりしっかりしたマネジメントが必要である。条件が大幅に変わるとき,製品は別の保管場所に移される必要がある。

ランダムな在庫方法は,非常に季節的かつ動的な条件の下でしばしば使用される。もし多くのSKUが存在するならば,各SKUに基づく固定式の在庫方法は実戦的ではないかもしれない。代わって,SKUは,利用スペース率に基づいたクラス別に分けることができるランダムな在庫方法がその範囲に含まれる。

管理クラスに基づいて管理された在庫は,クラス内のランダムな在庫管理とともに,SKUで管理された在庫のスループットとランダムなSKU在庫管理の空間上の利点を含んでいる。利用スペース率に応じて,3つから5つのクラスが定義される。用いられた在庫方法のスペースとスループットの効果が, 1つの例により表わされる。

図表10.4.1に示されたように,倉庫の在庫空間が設計されたと考えると,1つのI/O点が在庫空間を示している。すべての箇所は,パレットロードで満たされている。在庫場所は10フィート×10フィートの在庫個所(ベイ)に再分されている。

製品の3つのクラスが倉庫に蓄えられており,クラスAの製品は1/0活動の80%を占め,40の決められた区域つまり総在庫の20%を必要とする。クラスBの製品は,I/O活動の15%を生み出し,60の決められた区域,つまり,全体の30%を必要とする。

クラスCの製品は,このシステムのスループットの5%にしか相当しないが,在庫必要量の50%に相当する。今仮に,I/O点と個々の在庫個所間のリフトトラック移動がドックと各在庫個所との中心との直線距離とするならば,その距離は図表10.4.2のように示される。

在庫
量を管理するI/O活動比を基に,製品のクラスA,B,Cに対し図表10.4.3の様なレイアウトが決定される。保管場所を固定するレイアウトで求められる移動距離は図表10.4.3に示したように5315フィートである。もし,ランダムの在庫方法が,各保管個所に同様に用いられているとすれば,予測される移動距離は100フィートになる。

しかしながら,ランダム在庫方法では,少なくとも200の在庫個所の必要がでてくる.正確な在庫の需要は,3つの製品クラスの需要と保充のパターンによって左右される。たとえ,ランダム在庫方法における在庫の需要は分かっていなくても,保管場所を固定した在庫方法の場合に比べて同様,もしくは,それ以下の移動距離をもたらすような在庫個所の境界線を計算することは可能である。在庫区域はI/O点からの距離の小さい順に割り当てられ,満足する在庫区域が得られるまで,この作業が繰り返される。例えば,ランダム在庫方法では138個所,つまり最小必要区域の69%に相当する在庫区域を決定するには, 529フィートの距離を考えればよい,その結果,ランダム在庫方法のレイアウトは図表10.4.4に示されるようになる。

もし,在庫スペースが長方形で示されるなら,そして,10フィート×IOフィートの在庫区分が使用されるとするならば,最短距離をもつランダム方法のレイアウトは表10.4.5に示されているものになる。この図表で示されている予想移動距離は50フィートである。しかしながら,この場合,わずか50の保管ベイが在庫のために必要とされるのであって,図表10.4.4に示される,62の在庫区分に比べると,それだけ少なくてすむ。

この例から得られるランダム在庫方法のための区分は,ランダム在庫方法が,保管場所を固定した在庫方法と比べて,スループット値を得るための空間を減少させるとは思えない。しかしながら,もしスペース・コストやハンドリング・コストがスループットのコストよりはるかに大きいときは,スループットに与える影響いかんにかかわらず,ランダム在庫方法が好まれる。

使用される設備
物の保管に使用される設備の効用を考える場合,パレット方式の保管がより効果的である。しかしながら,同様な分析が,それに代わるケース,運搬,製品保管システムに適用できる。パレットロード保管の3つの方法,つまり,ブロックスタッキング, ドライブインラック,選択式パレットラックについて考えてみよう。

基本的にブロックスタッキングやドライブインラックは,スペースやスループットに与える影響においては類似している。ブロックスタッキングは低価格で,床のスペースを能率よく利用できる。選択式パレットラックは最大限の選択性を有するが,スペースの利用効率は低く,価格も上昇する。 ドライブインラックは,製品を積み重ねられなかったり,積載高さが制限されている場合に,利益を得る際に用いる。

プロックスタッキングとドライブインラックは,ともに「蜂の巣」状をしている(ここではセルという)。ストックされたパレットが1順次使われる場合,パレットの取り出しから生じる空間は運び込まれるパレットの在庫に対して利用できないので「セル」の損失を生じさせる。ブロックスタッキングの場合,水平かつ垂直的にセルを生じる。セルの効果を証明するためには,15パレットロードがブロックスタッキングされる場合を考える必要がある。3つの在庫のレベルが許容されている。

図表10.4.6に示されているように異なるベイや奥行きが用いられる。水平的セルのロスは部分的に満たされた区分により4から2つの奥行きの保管場所を生み出す。「two―deep」(2つの奥行き)の状態で,図表10.4.7は,部分的に満たされた段によって,垂直セル損失を示している。保管されるQパレットのロットサイズと均一在庫払い出しを与えることで, DeMars, Matson, White は, さまざまなスタッキングデザインのための,平均床スペース必要量を以下の式で与えた。

S=y(W+C)/288Q(xL+0.5A)(Q-xyT+xT)

以下の記号は図表10.4.8に用いられたものである。
S=平均必要床面積(ft2)
x=列やベイの奥行き
y=列やベイの数
L=パレット長さあるいは奥行き(inch)
W=パレット幅
A=通路幅
C=列あるいはベイ間のゆとり
T=列あるいは段数
Q=ロットサイズ

Q≦ xyT

スペースを最小にする場合,変数x,y,Tは,SがxyT≧ Q内で最小になるように選ばれる。

例題のように,15パレットが3段の高さにブロックスタッキングされた場合を考える。パレットの大きさは,50インチ×42インチ,12フィートの通路と10インチのゆとりが使用される。この場合,L=50インチ,W=42インチ,A=144インチ,C=10インチ,T=3,Q=15となる。したがって以下の式を最小にすることが必要となる。(ただし,xy≧ 5)

S=0.012(50xy+72y)(30-3xy+3x)

さまざまなX,yの変数に対して図表10.4.9でS値が与えられている.見るとおり,奥行2の場合がSの最小値を与える。

奥行1のパレット保管ラックとブロック積みに要求されるスペースを比べるため,図表10.4.10を考慮する必要がある 奥行1の保管ラックではセルの損失は生じない。しかしながら,ラック式保管に対しては以下のようなスペース損が生じる。

1.(荷の上面とその上の桁との間の垂直ゆとり)十(荷桁幅)
2.(荷と垂直支柱間の水平ゆとり)十(垂直支柱の1.5倍)
3.同じ支柱間の荷と荷のゆとり
4.前後の荷の間のゆとり

以下の新しい記号(図表10.4.11に示される)が,ブロック積みに対する計算のために加えられる。

r=ラック部の垂直支柱幅(インチ)
f=前後の荷と荷の間の距離(インチ)
C1=ラック支柱と荷との水平幅(インチ)
C2=荷間のゆとり(インチ)

実際には,C1=C2であり,C1,C2の代わりにCと置く,

S値の結果は,DeMars,Matson,Whiteによって与えられた。

S=[W+0.5(r+3C)][L+0.5(A;f)(q+1)/288T

L=50インチ,W=42インチ,A=144インチ,T=4インチ,Q=15, r=3インチ, f=6インチ,C=14インチの場合に,Sは85.94平方フィートと計算される。

奥行2のパレット保管ラックと奥行1のパレット保管ラックを比べるために,図表10.4.12のプロック・スタッキングをみると,奥行2のほうのみセル損が生じていることが分かる。すなわち,ラック数ではセル損は生じていない。つまり,奥行2の両パレットは,同じ製品に用いるという仮定が成り立つ。

 

DeMars,Matson,Whiteは,奥行2の方式に必要なスペースを以下の方式で与えている。

S=[W+0.5(r+3C)][2L+0.5(A+f)[2Q2+4Q+(1-(0-1)Q)]/1152QT

この場合,S=6417平方フィートとなる。
ドライブインラックに対する分析は,すでに述べられた在庫方法のように直接的ではない。 ドライブインラックでは,垂直セルが生じる。しかしながら,同じ製品は1つの区域のそれぞれの段に保管される必要はない。ブロック積みの結果は,垂直ラック群によるスペース損に対する適切な調整とともに, ドライブインラック適用とほぼ等しくなる。

ドライブインラックと異なる“Deep― Lane″ 在庫システムは垂直セル損がない。
“Deep―Lane″ 在庫システムは図表10.4.13に描かれている。レーンに対する後入れ先出し法で,”Deep―Lane″ 在庫に対するSは以下の式で与えられる。

S=Z(W+r+2C)[0.5(r+3C)][2L+0.5(A+f)[2Q2+4Q+(1-(0-1)Q)]/1152QT

ここでXZ≧ Qであり,Zは,Q/Xと等しいか,それより大きい最も小さな整数とする。すなわち,Zは,Qユニットの在庫に必要な奥行xに対するレーンの数を表わしている。たとえば,L=50インチ,W=42インチ,A=144インチ,T=4,Q=15, f=6インチ,C=3インチ,r=3インチ,x=2z=3として,S=57.55平方フィートと計算される。

通路の中と外におけるオーダービッキング
多くの有効な在庫方法の中で,最も興味のあるものはオーダーピッキングである。オーダーピッキングは,物の保管位置へ人が移動し,通路内オーダーピッキングを行う方法(図表10.4.14a),または,人の作業場へ物が移動し,通路外でオーダーピッキングを行う方法(表104.14b)といった2つの方法から選ばれる。

問題は,「作業者がピッキング対象に行くか,ピッキング対象が作業者に来るかJである。人を動かすか物を動かすかといった選択は目新しいものではない。数年前,作業の簡素化の問題は,直接労働者の物を取るための移動の問題と,作業者のもとへ物を運ぶ装置あるいは作業者(非直接労働者)の存在の問題にしぼられていた。人と物の間の問題は「丘がモハメットのもとへ来なければ,モハメットは丘に行っただろう」と“Essays of Boldness” に書いたフランシス・ベーコンによって示されていた。つまり,人と物を一緒に動かすという代替案が存在することも示している。

オーダーピッカー(人)を物のある場所へ移動するための方法として,カウンターバランス・トラック, リーチ・トラック,オーダーピッカー・トラック,人乗リスタッカークレーン,歩行などがある。オーダーピッカーの作業場へ物を移動させる方法には,入出庫カルーセル,ミニロード,ユニットロード自動入出庫マシーンだけでなく,自動ケースと製品処理のためのコンベア・システムも含まれている。

人に対する物の移動と物に対する人の移動にかかわらず,主要な運搬システムは,それぞれに対して深く考慮されず設計されている。特定のケースに関する最善案は,物の特性,流れの必要性,経済性,体系状況に依存している。各案は,特殊な状況の下で,他のシステムでも適していることが経験的にいえる。選択に影響する要因の中には,物の大きさや重量,保管高さ,物のもろさ,荷抜き,動力の必要性,スループットや活動水準設備制限,コンピュータ管理の要求水準などである。また,オーダーごとの製品数や,製品ごとの総オーダーなどの,オーダーの特性も考慮されなければならない。

選択する場合に,トータル・システムが考慮されなければならない。コンポーネントの生産性より,むしろシステムの生産性,そして,取り上げられたユニットごとのシステム・コストが選択の基本になる。人と物の問題は,製造の場でも存在する。人の所への物の運搬の例としては,工具運搬や工具箱から作業場への供給のためのタイヤ付きコンベア,フローラックから物を出すトランスポーターコンベア,個々のエレクトロニック・アセンブリーステーションヘのカルーセル・ストレージコンベア,マシンセンターヘ物を供給する無人搬送車などがある。それぞれの場合,保管場所へ人が移動することによって物が得られた。保管作業とコントロール・システムの開発により,人への物の移動のための代替案が多く考慮された。

 本コラムは絶版となっている「IEハンドブック(サルベンティ編・日本能率協会訳・1986)」をアーカイブとして掲載するものです。このハンドブックの各章は多くの事例と理論を通して生産性向上に対するアイデアを提供するべく専門家によって執筆されています。基盤をなしているIEの考え方・原則はインダストリアル・エンジニアリングにかかわるすべてのひとに有用でしょう。

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