コラム・特集

5.3 インダストリアル・エンジエアリングのコンピュータ・アプリケーション

IEハンドブック
第12部 コンピュータと情報処理システム

第5章 イングストリアル・エンジエアリングにおける情報処理システムとコンピュータ

5.3 インダストリアル・エンジエアリングのコンピュータ・アプリケーション

コンピュータ・プログラムは,時間標準から数学的最適化まで,インダストリアル・エンジニアリン グの専門 職のほとんど全分野にわたって開発されてきた。本節においては,インダストリアル・エンジニアの活動の異なった分野におけるコンピュータの利用の幅広い見方を,インダストリ アル ・エンジニアに与える。活動のおのおのの分野の中には,次に述べる概念がある。

1.情報システムのタイプおよび必要とするデータの質と量。
2.コンピュータを利用する目的。
3.ソフトウエアの開発(これは,コンピュータ・システムの形態と同様に,使用されるプログラム 言語もカバーしている)。

1970年代の前半において,有用な商用のアプリケーシ ョン ・プログラムを得る情報を,イ ンダストリアル・エ ンジニアに与えるような調査がなされた1.こ の調査は最 近更新されたこの結果についても本節で述べることにする。

1974年 に,インダストリアル・エンジニアリングのコ ンピュータ・ソフトウエアに対するニーズを定量化しようとする調査が行われた。この目的のために,地理的にランダムなサンプルにおいて選ばれた1,500人のインダストリアル・エンジニアに対して,質問事項を配ってアンケートを行った。この調査の結果は,AHE誌に発表された。応答者の答の中で特に重要な,以下の2つの質問およびそれに対する答を示す。

作業測定と時間標準
作業測定および時間標準の分野におけるコンピュータ・アプリケーションの本質的な価値は,データを検索し, 操作し,帰納的なシーケンスをプログラムすることが速くできるということである。これらのすべては,インダストリアル・エンジニアを,操り返しの多い骨の折れる仕事から解放するように設計されている。またコンピュータは, 膨大な量の計算におけるエラーを除去することによって, 正確さを高める。インダストリアル・エンジニアは,作業状況のより理解しやすい評価を自由に行うことができるだろう。直接労働の分野におけるコンピュータ化された作業方法分析の成功により,インダストリアル・エンジニアはこの科学的分析を,間接労働や,その他の時間がかかり高価な一時的な性質をもつ,重要でない職務にも拡張できるようになった。

このようなアプリケーションを組織に統合することによって,よりよい推定と管理情報データの入手が見通せる作業後よりもむしろ作業前に標準を設定すると,関連する訓練期間,製造ライン,労使関係,工場レイアウ ト,および原価見積りが,マネジメントの意思決定に基づいた,より現実的な代替案に反映することが可能である。労働費用が工場設備より大きくなるにつれて,時間標準は,競合的な地位を維持していくために,最も重要な要素の1つとなる。

重要な貢献
作業単純化および時間標準の分野において,重要な貢献をしたプログラムのうちのいくつかが,この10年に開発された。そして,それらのプログラムは,未だにインダストリアル・エンジニアによって使用されている。ある特定な分野においてコンピュータに貢献したプログラムを,ここで簡単に述べる。

WASP(Work Activity Sampling Program)は,ランダム化された断続的な,そして短い観測期間に基づく,連続的なワーク・サンプリングの技法である。他の生産および労働のレポーティング・シ ステムと統合すると, この手法は,工学的な面から作成された統計的時間標準を低コストで供給する。この手法のユニークな特徴は,時間観測,観測される作業方法,観測される工程および観測される作業者個々の,コンピュータによるランダム化である。すべての作業者の予想の排除により,データの正確性に対する信頼性を増すことができる。

工程管理
鉄鋼,電力,化学といったような装置工業は,長い間コンピュータによる工程管理を行い,効果を収めてきた。 感覚装置に対するすばやい応答,および危険な環境条件の下での工程への直接の通信ということにより,コンピ ュータによる工程管理は,高い成功を証明している。工程管理の基本的な機能は,感覚装置からの入力値の集計 , 制御プログラムの監視,および必要時の制御コマンドのフィードバックである。インダストリアル・エンジニアは,コンピュータによる工程管理を,個別生産型製品の製造に応用することに関心を持っている。コンピュータ による工程管理は倉庫管理,マテリアル・ハンドリング, 品質管理といった活動においても利用される。

Pikeは,工程管理のためのソフトウエア・システムの,一般的な性質について概説している。彼の主張は, 次の通である。パッケージ化されたソフトウエアは ,最小限の特別なプログラミングしか必要としない監視的な工程管理に対して,経済的な面からみて非常に有益なものである。インダストリアル・エンジニアが最も大きな貢献をできるのは,この監視的な応用においてである。

コンピュータによる工程管理は,より厳しい管理制限レベルの稼働ができる。それは,緊急の状況と同様に通常の状況においても,人間の作業者よりもすばやく 反応することができる。より完全かつ正確な稼働データ,より安全かつスムーズな稼働,自動設備の規定によるより良い管理,およびより多くの分析のための工学的データ が,表面に出てこない効果として含まれている。

工程管理のコンピュータ・アプリケーションの加速度的な成長は,マネジメントに大きな利益を与えている。この中には,品質の向上,労働費用の削減,設備と作業者に対する安全性の増大,および生産性の増加などが含まれる。一方,欠点のうち大きなものの1つは,ソフトウエアに多額の費用がかかるということである。現在,工程管理は,主として与えられた工程に対しておのおの組み込まれるのが習慣となっている。この理由のために,ある工業による特定のコンピュータ・アプリケー ションの調査は,一般的な多くの工業に貢献することは ない。

生産計画と生産管理
生産管理の本質は,システム全体の中での工程計画,スケジューリング,発送,おのおのの職務の督促による製造活動の効果的な調整である言うまでもなく,製造会社の数と同じくらい,多くの異なったアプリケーションがある。この理由により,特定のアルゴリズムについて説明する必要はない。名前のついているプログラムを強調するよりも,むしろ本節では,スケジューリングの重要な活動に対する一般的なシステム・アプローチについて取り扱う。

コンピュータは,製造作業のスケジューリングの,最も経済的な方法の決定において,理想的なツールである。コンピュータは,多くの代替案の中から最適なものを短時間に決定するのに,発見的(ヒューリスティック)な論理を応用することが可能である。

重要な貢献
この10年間に開発されたコンピュータ・プログラムのいくつかは,この分野におけるコンピュータ化に貢献している。以下に,そのようなプログラムの簡単な説明を加える。

Lee Grossman Associates社は,実際の工場の作業に基づいた,毎日の工場の日程を供給する一般的なプログラムを開発した。そのプログラムは,現在および将来の人的資源水準の推定,緊急発注を含む優先順位の設定,およびマネジメントヘの正確な状態の報告を行う 基本的な概念は,作業優先順位の基準による類似の活動のプーリング,またはグルーピングである。この概念は, 設備および従業員の段取り費用の低減に固有の原価節約を利用するものである。

保全の分野において,よくプログラムされたシステムは,生産管理システムの全体の能力に直接関係がある。 調節,修理,および交換部品の記録という,日課となっている管理負荷は,多くの労働費用に関連しており,増加している能力に対して評価に非常に多くの費用がかかる情報のファイルを多く作り出す。主要な機能としての保全のコンピュータ化の努力を経済的に正しく 評価できる組織はほとんどない。しかし それは ,生産管理,販売,および在庫を組み合わせたサプシステムに必須な部分と し て,シ ステム内に開発することができる。保全システムの主要な機能は,現在の保全作業,予防保全プログラムをスケジュールし,部門の資源を最適化し,かつマネ ジメント に特別な報告を供給することである。

在庫管理
数多くの企業では,在庫における資本投資は,組織の運転資本のかなりのパーセンテージを占めている。在庫における効率または投資利益は,一般的には回転率によって決定される。まさにそのような性質によって,在庫は保管スペース,ハ ンドリング・コスト,会 計手続き,生産スケジュール等に影響を与える。本来この動的な性質は,輸送費用,在庫品切れ費用,およびハンドリング・コスト を考慮した後,手持ち在庫量を最少にする。正確な需要データの供給が可能 なシミ ュレーションまたは予測技法を必要とする 過剰な在庫は,悪い予測や作業負荷スケジュールによる結果である 監督者は,自分の持つ資源の有効な利用と,遊んでいる機械または従業員をなくすために,すべての機械に仕事を割り 付けることとを同等とみなす在庫の保管費用は(一部分は発注の早いリリ ースによるものである)スケジューリングと製品の配送とのトレードオフではない。在庫管理の真の成功は, より短いフロー・タイムによるものである。

重要な貢献
この10年に開発された,在庫管理のコンピュータ・プログラムにおける特徴のいくつかを以下に示す。

Chrysler社は,動的かつフレキシブルな資材管理のコンピュータ・アプリ ケーションに対する答えとして, DIA S(Dynamic Inventory Analysis System)を開発した。25万を超す部品の例年の取り扱いに関係する おびただしい量のペーパワークを排除するために,低いレベルで長い配達時間の差し迫った問題を発見して,コンピュータは連続的に記録を調べ,更新していく。標準 でない状態になったとき,コンピュータはマネジメントに対して例外報告書を作成する。このオンライン・シス テムは,不足および過剰予想および報告を行う。 それは, 古い部品を廃止する一方,新しい部品の受け入れに対する計画のフレキシビリティを持つ。そして,例外管理に対する報告書を供給する。

倉庫の概念を不足管理および部品の発送を自動化する。ステップに進めるために,Westinghouse社は,コンピュータ化された在庫検索発送システムを開発した,このシステムは,生産スケジュールに従うか,あるいは確定された需要の下で,組立てラインに秒単位で供給する。在庫を15%削減することより重要な事項は,生産の遅れの排除,在庫費用の35%削減,および損害の40%削減である。

CEMAST(Control of Engineering Material Acquisition Storage and Transport)は, BBCにより在庫管理および予測のために使用されている理解しやすいトータ ル・システムである。このシステムの核となる部分は,SCAN(Stock Control and Analysis)として知ら れているソフトウエア ・パッケージである。このような自動機械を使用すると,人間の誤りは削減さ この適応性のある在庫管理システムは,予測および監視, 要求および処理,記録および発注,そして在庫に関する貨幣価値に対する会計報告を行う SCANパ ッケージは,幅広い在庫の総合要求を評価するため,および中央倉庫におい て何を維持すべきかを決定するために,システム全体において使われている。

有効な実用プログラム
今日,職能的組織の分野のいくつかを統合する2,3の実用的な 在庫管理プログラムがある。これらのプログラムは,EOQ(経済発注量),最小発注点,購入リー ドタイム,および一括購入量を計算し,発注の準備をする。倉庫業務の開発および管理のためのコンピュータ・アプリケーションもある。その基本的な概念は,分離した積み荷により売上げの予測を考え,それから ,下降順序の重み付けをした分類により発注することである。生産計画は,類似的に分類されている原材料の在庫により決定されるコンピュータは,パ レットを置くための所要床面積を計算し ,建物,地帯に割り当てる。いくつかの企業は,在庫管理を経営情報システムに統合している。

品質管理
データ解析は,品質管理技術者の仕事のうち,非常に重要なものであり,しばしば困難,複雑かつ時間を食う仕事である。

コンピュータは,インダストリアル・エンジニアにとって,時間を節約するだけでなく,計算エラーの減少のためにも非常に役に立つ.データ解析における最も基本 的なコンピュータ・プログラムは,平均値および分散といったようなサンプルの基本的な統計量を計算することによって,デ ータを要約すること,およびデータのヒストグラムを作成するといったようなものである。

品質管理の分野においては,時間に依存しているデータの要約の最良かつ最も自然な方法は,管理図を使うことである。管理図は本質的には,観測する期間にわたっ て工程に関係した特性値の平均および分散の分布の分析的な図である。システムが,設計書の本来の変化の中に入っているかどうかを決定するためのデータの処理は,品質管理技術者の最も重要な機能である何度も繰り返し 起こるデータの管理図へのプロット を,手作業より速く操作す るコンピュータ ・アプリケーションが,費用を削減するプログラムに対しての最も重要な貢献をしている。これらのプログラムは,計算機上で,繰り返しの多い数値の取り扱いの単調さ,および計算エラーを大きく削減する。

このような自動機械を使用すると,人間の誤りは削減され,仕様はその処理を通し て確かめることができる。この処理は,日課になっている。受入検査から,データの記録およびシステムの改善までの品質管理機能を削減する。適応するシステムの品質管理活動としてのコンピュータ・アプリケーションの使用は,消費者の信頼を増進させることとともに,原価の低減において大きな成功をもたらせた。

最近の開発プログラム
この2,3年に,デイトン大学のMerle D.Schmid によって,一連のコンピュータ 化された品質管理プログラムが開発されてきた。この一連のプログラムは,現在の品質管理の訓練に対して,折よい顕著な貢献をした。 産業や政府の品質保証の担当者およびこの教科を教えている教授は,計数および計量受入検査のための一連のプログラムである。Schmid 博士の数百時間もの努力を利用すべきである。

この一連のプログラムの美点は,時としてかなりの統計の背景を必要とする が,受入検査の実在する技術的な見方を,経験の無いユーザーにもすぐに利用できるという 事実にある。計数および計量受入検査の基本的な概念が, 対話型のよく調和したおのおののプログラムに統合された。ユーザーの端末とのインターフェイスは ,短くかつわかりやすいコメントおよび質問を通して,ユーザーに的確 な注意をうながしたりして ,極めて単純であるこの一連のプログラムは,どれも完全なドキュメント付きで,FORTRANⅣ で記述されており,16のプログラムが提供されている。計数受入検査に対しては,大きな,また は小さなロットに対して決められた,生産者危険および 消費者危険を満足するような,1回抜取方式を設計することが可能である。実在する抜取方式は,ポアソン分布,二項分布,または超幾何分布を使用した OC曲線を用いて評価することができる。計量受入検査に対しては,決められた生産者危険および消費者危険を満足するような,片側規格または両側規格に対する抜取方式の設計が可能である。MIL―STD 414においては,標準偏差は, 既知の場合と未知の場合とがある。 実在する抜取方式は, OC曲線により評価することができる。OC曲線とは, 不良率または平均欠点数に対する合格率を示している。

要約すると,Schmid博士は,実在する品質管理技法の使用の近代化に,大きな一歩を踏み出した。幸福にも, 彼の貢献は産業および教育の両方においても,頻繁に使われるツールとなった。この一連のプログラムは,Computers and Industrial Engineering 誌に記載されている。

エ場レイアウト
インダストリアル ・エンジニアの議論の余地のない役割の1つに,組織の資源の最も有効な活用のための工場レイアウト の最適化がある。資材の流れの下手な調整の結果として,過密になったり,高いマテリ アル・ハンドリング・ コストになったりする。それにより製品は,競争にならない高い価格になってし まう。複雑な生産の挙動は,多くの部門や数百もの相互関係を持っている 部門の数が増え,資材の流れが分かれるほど,手作業で分析をするのに必要な時間は,何倍にも増えていく。

単純な組み合わせの問題でさえも,問題を解く困難さを証明している。数学的な解へのこの複雑な相互関係を取り除こうと試みるコンピュータ・アプリケーションは有用である。これらの実用プログラムは,設計機能を数多くの代替案の速い解析を行うことにより解法する。

伝統的なコンピュータ・プログラム
CORELAP(Computerized Relationship Layout Planning)は ,レイアウトが完成するまで,お互いの部門を規則正しい組織的な方法で組み立てていく,発見的 (ヒューリスティック)な論理を応用したパス・オリエンテッドのシステマティックな解析である。このプログラムは数学的な意味においては,必ずしも最適化はされていないが,建物の形状を与える必要がある他のプログ ラムの制限に勝っていると思われる。

CRAFT (Computerized Relative Allocation of Facilities Technique)は ,部門間の近接度の設定のための唯一の基準として,物流データを使うという点でユニークである 。CRAFTはパス・オリエンテッドであり,特にサービス設備を考慮せずに生産に結びついている。レイアウトの連続的な交替により,初期費用と半最適なレイアウトを開発による節約とを比較し 解を見つけ出す。

ALDEP(Automated Layout Design Program) は,3階まで考慮し た組織間選好表に基づいて,レイアウトに得点をつける。要求したレイアウト案の数と要求された最小得点とに従って,代替的なレイアウトが作成され,得点がつけられる。

RMA COMPl(Richard Muther Associates Computer )は,すでにレイアウト上に配置したアクティビティ同様,まだ形式化されていないアクティビティの全体の近接度の評定を考慮している。要するに,これはシステマティック・レイアウト・プランニングのコンピュータ・バージョンである。それは,全体の近接性が最大の評定をつけたものをレイアウトの中央に置き,関係したアクティビティをその後に配置するように場所を確保する。

CDUPL(Computerized Drafting and Updating of Plant Layout)は,望ましい変更とレイアウトの再立案とを合わせることにより,レイアウト計画を更新することに集中している。これは,異なった工場代替案をシミュレートするのに利用できる。その経済的価値は,立案の正確性をもち,付加費用なしにレイアウトの連続的な更新に応用できる。

オフィス・レイアウト
ほとんどの大規模な組織に対して,管理の間接費は重要であるので,オフィスのレイアウトのためのコンピュ ータ化されたモデルは必要である。通信費用および従業員の移動の最小化を強調した発見的な適合によって, おびただしい数の可能な位置の間での従業員と設備の交換による費用を削減することが可能となる。

インダストリアル・エンジニアは,組織の中で設備近代化管理計画プログラムに対して,どのような貢献ができるであろうか。H B Maynard社 は,将来の人的資源,スペースおよび設備の代替案を評価するために,プロダクト・ミックス,基準作業量,能力および要素時間を結びつけたコンピュータ・プログラムを開発した。どのような設備を調達しようかという,マ ネジメントの意思決定を得るために,設備が配達されてくる将来のために, この情報を工場レイアウト ・ダイアグラムに統合するということは必要である。

経済性工学
経済性工学分析の基本的な目的は,工学的手法を用いた提案の相対的,経済的な価値を決定することである。 経済的な実施の可能性は,工学的手法の応用の成功に対する本質的な必要条件である。

いろいろな問題の分野に,コンピュータ・プログラムが利用されている。オンライン処理は,直接プログラミ ングするかまたはすでにプログラミングされたルーチンを使用することによって,小・中規模の問題に利用される。

以下は,コンピュータ化にかなう経済性工学の伝統的な問題である。

現在価値および将来価値に対する6つの異なった問題の解の計算,すなわち将来発生する費用合計の現在価値, 現在発生する費用合計の将来価値,毎期同一支払の将来価値,将来価値での減債基金に対する必要とされる毎期同一支払,利子率Rで N年間ローンを支払うのに必要とされる毎期同一支払。

資産から 予想される耐用年数に 基づいて減価償却のスケジュールを計算した定額法,算術級数低減法および定 率法の比較

与えられた合計金額,月当りの固定支払金額,および単利の利子率に対する減価償却のスケジュールの計算。毎期の運転費用が増加し,残存価格が減少している購入機械に対する最適取替計画の計算。

キャッシュ・フロー状況において,シミュレーション・モデルも利用することができる。関連する問題の大きさが,利用するコンピュータのタイプを決定する。大きな問題はバッチ処理により行われるべきである。

 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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