平準化(ヒジュンカ):実際の工場での仕組み
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By Mirko Peters ·
平準化(ヒジュンカ)は、一定期間の生産の種類と数量をならすことです。量と品種による平準化の仕組みを、平準化ボックスの例と数値を使って解説します。
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平準化(ヒジュンカ)は、一定の期間にわたって生産の種類と数量をならすことを指す日本語の用語です。製品を大きなロットで一度に作る代わりに、平準化された工場は繰り返しの品種構成を少量ずつ一定のペースで生産します。本記事は、ポスターの上だけでなく実際の工場で生産の平準化がどのように機能するかを知りたいリーンマネージャーの方を対象としています。量による平準化と品種による平準化、平準化ボックス、数値を用いた具体例、そして平準化を失敗させる典型的なミスについて説明します。
重要なポイント
- 平準化とは、一定期間の生産の種類と数量をならし、工場が一定のペースで稼働できるようにすることです。
- 量による平準化は1日あたりの生産数量をならします。品種による平準化は、大きなロットで1製品をまとめて生産する代わりに、短い順序の製品の並びを繰り返します。
- 平準化ボックスは、かんばんを一定の間隔で払い出します。ピッチはタクトタイムに払い出し数量を掛けた値です。
- 平準化には段取り替えの短縮と完成品の小さなバッファが必要です。そうしなければ、計画は再びロット生産に戻ってしまいます。
- まず1ラインと少数の製品から始め、現場で何かを変える前に、まず計画を平準化してください。
平準化とは何か、そしてなぜ生産を平準化するのか?
リーン・エンタープライズ・インスティテュートは、平準化(heijunka)を、一定期間の生産の種類と数量をならすことと定義しています。この日本語は、おおよそ「平準化」を意味します。目的は、ロット生産を避けながら顧客需要に効率的に応えることです。同研究所によれば、バリューストリーム全体で在庫、設備投資、人員、生産リードタイムを最小限にする効果があります。
なぜこれが重要なのでしょうか?顧客需要が均一であることはめったになく、需要の変動をそのまま追う工場は、その揺れを後工程のすべてに転嫁してしまいます。ある日は過負荷になり、翌日は人が待機することになります。また、1製品を大量にまとめて作ると、順番が来るまで他の製品は在庫切れになります。同研究所は、ロットとキューによる生産と比べた追加の利点として、仕掛在庫の削減、ロット内で拡大する不良の減少、作業者に負担をかける作業負荷のばらつきの低減を挙げています。
平準化は、生産計画を立てる段階で需要の変動を一か所に吸収し、工場の残りの工程が安定したリズムで稼働できるようにする仕組みです。平準化されたペースはタクトによって決まるため、タクトタイム(稼働可能な生産時間を顧客需要で割った値)と密接に関連しています。
平準化を行う生産システムでは、生産計画が注文のあらゆる変動を追うことはなくなります。平準化は生産の流れと、その背後にある作業の流れから不均一さを取り除き、待ち時間、過負荷、余剰在庫といったムダを減らします。多くの工場では平準化を、タクト、かんばん、段取り替えの短縮と組み合わせて使用しており、平準化は一度に1ラインずつ導入しています。
平準化には、量による方法と品種による方法の2つがあります。
量による平準化はどのように機能するのでしょうか?
量による平準化は、1日ごとの生産量のばらつきを抑えます。研究所は例を挙げています。ある生産者は週に500件の注文を受けますが、その到着は不均一です。月曜に200件、火曜に100件、水曜に50件、木曜に100件、金曜に50件です。生産者は出荷場所の近くに小さな完成品バッファーを置き、月曜のピークを吸収します。そして週を通じて1日100単位になるように生産を平準化することを目指します。
考え方はシンプルです。月曜に200個を作り、水曜に50個しか作らない代わりに、工場は毎日100個を作ります。その差をバッファーが埋めます。バッファーはシステムの失敗ではなく、システムの一部です。バッファーには、規模、置き場所、補充のルールが必要です。
これが機能するのは、週全体の需要がある程度予測可能で、バッファーが典型的なピークに合わせて設計されている場合に限られます。需要が大きく変化する場合は、タクトの場合と同様に、平準化の水準を見直す必要があります。
構成の平準化とはどのようなものですか。
構成の平準化とは、一定期間にわたって製品の種類を分散させることです。研究所の例では、あるシャツメーカーの週次需要は、モデルAが5個、モデルBが3個、モデルCとDがそれぞれ2個です。大量生産型の生産者は、同じモデルをまとめて生産します。リーン型の生産者は、A A B C D A A B C D A Bという繰り返しのシーケンスで生産し、注文の変化に応じて定期的に調整します。
その結果、すべての製品が小さなロットで頻繁に生産されます。モデルCが必要な顧客は、週末にモデルCのロットが回ってくるまで待つ必要がありません。次のロットがすぐ近くにあるため、工場が各モデルに必要とする完成品在庫は少なくて済みます。また、1日のうち特定の製品が大半を占めることがないため、各工程の負荷もより均等になります。
その代償は、段取り替えの回数が増えることです。平準化されたシーケンスは製品を何度も切り替えるため、段取り替えの時間が制約条件になります。そのため、平準化と段取り替えの迅速化はセットで取り組む必要があります。
平準化ボックスはどのように機能しますか。
平準化ボックス(ヒジュンカボックス)は、平準化された計画を日々の作業に落とし込むためのツールです。研究所は、かんばんを一定の間隔で配布することで、生産の量と構成を平準化するツールだと説明しています。平準化ボックスとも呼ばれます。
構造は格子状です。
- 行。 各横の行には、品番で識別される1つの製品の種類が入ります。
- 列。 各縦の列は、かんばんを定周期で引き取るための固定の時間間隔です。研究所の例では、シフトは午前7時に始まり、20分ごとにかんばんを引き取ります。
- 枠内のかんばん。 枠内の各かんばんは、1つの製品の種類について1ピッチ分の生産を表します。
研究所はピッチを、タクトタイムに梱包数量を掛けたものと定義しています。資材運搬担当者は各間隔でかんばんを引き取り、それを生産工程に配布します。需要は1シフト分、1日分、1週間分をまとめて出すのではなく、短い単位で払い出されるため、ボックスは量と構成の両方を平準化します。
研究所の例では、製品Aのピッチは20分なので、間隔ごとに1枚のかんばんが割り当てられます。製品Bのピッチは10分なので、間隔ごとに2枚のかんばんが割り当てられます。製品Cのピッチは40分なので、そのかんばんは2つおきの間隔に現れます。
工場で平準化を導入するにはどうすればよいですか。
小さく始めることです。現場を変える前に、まず計画を平準化してください。
- 1つのラインと少数の製品を選ぶ。 需要が安定していて、工程が似ている製品を選びます。
- タクトを算出する。 正味の稼働可能時間を顧客需要で割ります。
- ピッチを設定する。 タクトに、使用する容器に合った梱包数量を掛けます。
- 平準化されたシーケンスを作成する。 需要に比例して、製品を1日の中に均等に配分します。
- 段取り替えを確認する。 ラインはシーケンスが必要とする回数だけ切り替えられますか。できない場合は、まず段取り替えを短縮するか、より大きな単位で平準化してください。
- バッファーを計画する。 需要の典型的な変動に合わせて完成品バッファーの規模を決め、その置き場所を明示します。
- 一定の間隔で作業を払い出す。 ボックス、ボード、または単純なスケジュールを使います。
- 毎週見直す。 計画と実績を比較し、シーケンスとバッファーを調整します。
平準化されたシーケンスも依然として計画であり、現実の制約を尊重しなければなりません。そこで役立つのが有限能力スケジューリングです。各リソースを実際の能力で計画するため、現場が問題を感じる前に、シーケンス上の競合を見つけられます。
例:ロット生産と平準化された1日の比較
これは架空の数値による説明です。
1ラインの正味稼働時間は1日420分で、1日の需要は140個です。内訳はAが70個、Bが40個、Cが30個です。タクトタイムは420 ÷ 140 = 3.0分になります。パック数量は10個なので、ピッチ(生産単位の時間)は3.0 × 10 = 30分です。したがって1日のピッチ数は420 ÷ 30 = 14回となり、Aが7回、Bが4回、Cが3回になります。
バッチ計画。Aを7ピッチ連続で生産し、次にBを4ピッチ、最後にCを3ピッチ生産します。Cは330分目から420分目までの間に生産されるため、1日の終わりにしか在庫が出ません。各製品は1日に1回だけ生産されます。
平準化計画。14ピッチの順序は、A、B、A、C、A、B、A、C、A、B、A、C、A、Bです。
- Aは7回、Bは4回、Cは3回生産されます。これは需要の比率に比例しています。
- Cは4ピッチごとに、約120分おきに生産されます。
- 各製品は1日に複数回生産されるため、必要なときに在庫が供給されます。
次にコストを見てみます。バッチ計画では1日2回の段取り替えが必要ですが、平準化計画では13回必要です。段取り替え1回に30分かかるとすると、バッチ計画で失われる時間は2 × 30 = 60分です。平準化計画では13 × 30 = 390分が失われることになり、これは現実的ではありません。同じ60分以内に抑えるには、段取り替え1回あたりの時間を60 ÷ 13、約4.6分未満にする必要があります。その水準まで短縮できない場合は、より大きな単位で平準化を行ってください。例えば、各製品を2ピッチ連続で生産する方法があります。ここで示した数値は仮定です。ご自身のラインの段取り替え時間を確認してください。
よくある間違い
- 段取り替えの短縮より先に平準化を検討しない。平準化された順序では段取り替えの回数が多くなります。1回あたりの時間が長いままだと、工場は再びバッチ生産に戻ってしまいます。
- 完成品の在庫バッファがないこと。生産量の平準化は、出荷エリア近くの少量のバッファに依存しています。バッファがないと、需要の変動がそのまま生産に影響します。
- 最初からすべての製品を対象にすること。少数の製品を1ラインで始め、知見を得てから対象を広げてください。
- 計画を見直さないこと。需要は変化します。生産順序とバッファを一定の周期で見直してください。
- 設備の能力制約を無視すること。特定の設備に負荷が集中する平準化された順序は、本当の意味で平準化されていません。実際の制約に照らして確認してください。
- これを単なるスケジュールの工夫と捉えること。平準化は、資材供給から人員配置まで工場全体の運営を変えます。関係するチームを巻き込んでください。
ソフトウェアによる支援
製品数が少なければ、平準化された順序を手作業で作成することも可能です。しかし製品、シフト、設備が多くなると、計画が守るべき制約も増えます。iFAKTのPolaris Optimizerは、リソース、シフト、ゾーン、資格、生産能力などの制約のもとで、最適化された生産計画を自動で作成します。そのような計画を出発点として使い、順序がラインで実際に機能するかをチームと確認してください。
次のステップ
製品数の少ないラインを1つ選び、タクトタイムとピッチを計算して、1日分の平準化された順序を書き出してください。そのうえで段取り替え時間を測定してください。その結果によって、そのラインで平準化(heijunka)が機能するかどうかが決まります。