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本研究の目的は、生産のための工程編成、作業分担方式などのハード面とものの流れの制御といったソフト面を融合させた、変動に頑健な生産システムを設計するための方策を明らかにすることである。従来、かんばん方式に代表されるように、変動を吸収する緩衝材として在庫量が利用されてきた。しかしながら、在庫の保有は、資金を固定し、多様化する顧客需要に迅速に対応することを困難にする。これに対し、今日、多くの企業においては、セル生産方式など、作業者の作業分担を多様化することによって変動に対応する方策を講じている。一方、生産数量によってものの流れを制御するかんばん方式の研究が多く行われているが、作業者の多様性、ダイナミックな作業あるいは作業者の移動にも対応できるような生産システムを用いた研究が十分行われているとは言えない。
我々は、多段階生産システムにおいて作業時間量(タイムバッファ)の概念を導入することによって、変動に頑健な生産システムを設計した。これにより、従来のフロー制御方式よりもダイナミックにシステムを制御することが可能となり、生産効率と平均仕掛在庫量に関して最適なフロー制御を達成することが示された。また、作業者が担当する要素作業をダイナミックに変更することが可能な場合、工程の負荷状況だけでなく、タイムバッファを用いた方が有効なことが示された。多段階生産システムにおける作業分担方式は、セル生産方式の根幹をなす部分である。我々は、待ち行列理論を用い、巡回方式と分割方式をモデル化し、その構造を明らかにした。さらに、巡回方式、分担方式に加え、変動に応じて作業分担を変更する方式としてバケツリレー方式を取り上げ、バケツリレー方式における最適な作業分担ルールを、シミュレーション実験を用いて明らかにした。
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