現場の最適化:流れを改善する12の実績ある方法
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By Mirko Peters ·
現場の最適化は、流れを整えることから始まります。工場長のための12のリーン手法を、タクトタイムやボトルネックからSMED、かんばん、5Sまで、具体例とともに紹介します。
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現場の最適化とは、資材、情報、人が製造業務の中をどのように移動するかを改善し、製品がより速く、待ち時間を減らして出荷されるようにすることです。製造の流れが良くなると、生産性が向上し、リードタイムが短くなり、在庫が減ります。このガイドは、実践的なリストを求める工場長を対象としています。実績のある12のリーン手法を、流れを見る、流れを滑らかにする、流れを安定させる、という3つのステップに分けて紹介します。架空の数字を使った具体例では、1つのボトルネックに対する2つの案からどちらを選ぶかを示します。私が確認した出典はこれらの手法を定義し、説明していますが、順位は付けていません。そのため、それぞれを自社のラインで検証してください。
重要なポイント
- 現場の最適化は、まず流れを改善するときに最もうまくいきます。流れを見て、滑らかにし、安定させてください。設備の高速化は最後です。
- 各サイクルタイムをタクトタイムと比較し、ボトルネックを見つけて、他のどの工程より先にその工程を改善してください。
- 段取り替えの短縮、小ロット化、プル信号、平準化されたスケジュールにより、工程間の待ち時間と在庫を減らせます。
- 5S、標準作業、目で見る管理、予防保全により、改善した流れが元に戻るのを防ぎます。
- これらは実績のあるリーン手法ですが、出典はそれらに順位を付けていません。一度に1つだけ変更し、測定してください。
現場の最適化とは何か、そしてどこから始めるべきか?
現場では、製品は加工されている時間よりも、工程間で待たされている時間の方がはるかに長いことがほとんどです。Lean Enterprise Institute(LEI)の用語集では、加工時間は一般に生産リードタイムのごく一部であると説明されています。だからこそ、多くのリーン手法は流れ、つまり作業が止まることなく工程から工程へ移動することを狙うのです。1台の機械だけを単独で改善しても、待ち時間は手つかずのままになることがよくあります。したがって、現場の最適化とは、人や機械をより強く働かせることではありません。作業の流れにある非効率を取り除き、無理なストレスをかけずに生産プロセスを最適化して生産性を高めることを意味します。長期的な目標は、チームによる小さな改善が当たり前になる、継続的改善の文化です。
まず明確な全体像を把握しましょう。1つの製品ファミリーと、「作業はどこで待たされているのか」のような1つの問いを選んでください。その後、以下の方法を順番に使います。各方法には簡単な説明があり、詳しい定義は本文中で示す出典で確認できます。
現場で流れを改善する12の方法
ステップ1:流れを見る
- 方法1:流れをマッピングする。 バリューストリームマッピングは、1つの製品ファミリーの資材と情報の流れを、サイクルタイムや工程間の在庫とともに描きます。製品がどこで待たされているかを示します。描くには、現場を歩いて確認してください。
- 方法2:タクトタイムを計算する。 タクトタイムとは、顧客需要に合わせた生産ペースのことです。Lean Production用語集の定義によれば、計画生産時間を顧客需要で割って求めます。これは計測ではなく計算です。各工程のサイクルタイムと比較してください。
- 方法3:ボトルネックを見つける。 同じ用語集によると、ボトルネック分析とは、工程全体のスループットを制限している部分を特定し、その部分を改善することを意味します。他の工程を改善しても、生産量は増えません。
ステップ2:流れを滑らかにする
- 方法4:SMEDで段取り替えを短縮する。シングル段取り(SMED: Single-Minute Exchange of Die)とは、LEI用語集の定義によれば、生産設備を別の品番に切り替える作業をできるだけ短時間で行うためのプロセスです。考案者は新郷重夫です。この方法は2つのステップで進めます。まず、設備を停止しなければならない作業と、稼働中に実施できる作業を分けます。次に、できるだけ多くの作業を後者に移します。目標は、段取り替えを1桁の分数で終えることです。LEIのSMEDに関する項目をご覧ください。
- 方法5:小ロット化と一個流しに近づける。オークランド大学のPawley Lean Instituteは、そのリーン用語の定義の中で、一個流しを、仕事をバッチ単位ではなく1個ずつ連続的に流す方式と説明しています。これにより、特に過剰在庫といった無駄が減ります。完全な一個流しが常に可能とは限りませんが、小ロット化は常に効果があります。
- 方法6:かんばんでプル方式を取り入れる。Lean Production用語集の説明によると、かんばんは、材料が必要になった時点で補充を促す信号カードを使います。工程間の在庫量を制限すると、仕掛かり品も制限できます。
- 方法7:平準化でスケジュールを均す。平準化とは、生産計画を均等に割り付けることです。用語集では、同じ工程で製品のバリエーションを混ぜて流すことで小ロット生産を実現する方法とされています。オークランドの定義では、生産の平準化、あるいは生産量の均等化と呼ばれています。
- 方法8:等間隔の時間単位で仕事を投入する。受注生産の現場について、Mike Rotherは、ボトルネック工程の能力に基づいて、等間隔の時間単位で工程連鎖に仕事を投入し、各工程間には短い先入れ先出し(FIFO)の待ち行列を保つことを提案しています。詳しくは、受注生産におけるバリューストリームマッピングに関するLEIの記事をご覧ください。
ステップ3:流れを安定させる
- 方法9:問題を見える化する。Lean Production用語集では、アンドンを、生産状況を表示し、支援が必要なときに知らせ、作業者が工程を停止できるようにする、現場の視覚的なフィードバックの仕組みと説明しています。これに、目で見えるボードの前で行う短い毎日のミーティングを組み合わせてください。チームはその場で当日中に逸脱へ対応します。この定例は、業績指標や問題の体系的なフォローアップとともに、現場管理システムの中核をなします。
- 方法10:5Sを使う。5Sは、作業場所を整理するための5段階の手法です。整理、整頓、清掃、清潔、躾の5つからなります。最初のステップでは、不要な物を取り除きます。工具や部品が所定の場所にあれば、作業場所が整理され、探す時間が減り、無駄の排除や製品品質の確保にもつながります。
- 方法11:標準作業を書面化する。オークランドの定義では、標準作業を、最もよく知られた手順ですべての作業を、人、材料、方法、機械の最適な組み合わせで編成することと説明しています。用語集では、さらに、変更しやすい生きた文書であるべきだと補足しています。
- 方法12:TPMとOEEで停止時間を減らす。全員参加の生産保全(TPM)は、設備の稼働率を最大化する予防的なアプローチであり、作業者も自分たちの設備の保全に関わります。これにより、設備の停止時間が減ります。予知保全を加える工場もあります。これは設備データを使い、故障前に修理を計画する手法です。総合設備効率(OEE)は、稼働率、性能、品質を1つにまとめた、設備に関する主要な業績指標の一つです。ダッシュボードに表示すると、チームは来週のレポートではなく、リアルタイムで停止時間と稼働率を把握できます。リアルタイムの可視化は、あらゆる停止への対応を効率化するのに役立ちます。
どこから始めるかは、どう選べばよいでしょうか。
タクトタイムとボトルネックを使って選びます。これにより、効果の出る場所でプロセスを最適化し、出力を制限している工程で生産性を高められます。手法が効果を発揮するのは、出力を制限している工程、またはその手前の待ち時間を改善する場合だけです。次の順序で進めてください。
- サイクルタイムをタクトタイムと比較する。どの工程がタクトタイムを超えているか、あるいはそれに近いか確認します。
- 在庫が溜まる場所を探す。在庫は、最も遅い工程の手前に積み上がります。
- まず、ボトルネックの時間を何が奪っているかを確認します。 段取り替え、停止、材料待ち、手直しは、よくある損失です。最も大きな損失に効く方法を選びます。
- 1つのラインで数週間試します。 導入前後で生産量、在庫、リードタイムを比較し、それぞれをシンプルなKPIとして追跡します。
- 効果のあった方法を標準化し、再度見直します。 変更後はボトルネックが別の工程に移ることがあるため、再計算して繰り返します。新しい手順ごとにチームへ教育を行ってください。従業員教育が改善効果を維持します。
例:1つのボトルネックに対する2つの案
これは架空の数値を用いた説明用の例であり、実測データに基づくケースではありません。あるラインでは溶接工程がボトルネックで、サイクルタイムは85秒です。需要は1日280個です。稼働日の正味時間は420分です。溶接工程では1日に3回の製品切り替えを行い、それぞれに40分かかります。
現状。 段取り替えには3 × 40 = 120分かかります。工程の生産可能時間は420 − 120 = 300分、つまり18,000秒です。1個あたり85秒であれば、18,000 ÷ 85 ≒ 1日211個を生産します。需要は280個なので、不足は約69個です。
案A:サイクルの短縮。 チームはサイクルを5秒短縮し、80秒にします。生産量は18,000 ÷ 80 = 225個です。現状より14個多くなりますが、需要はまだ満たせません。
案B:SMED。 チームはSMEDの2つのステップを適用し、各段取り替えを40分から10分に短縮します。段取り替えは3 × 10 = 30分になります。生産時間は420 − 30 = 390分、つまり23,400秒です。1個あたり85秒であれば、生産量は23,400 ÷ 85 ≒ 275個です。現状より64個多く、約30パーセントの増加で、需要の280個に近づきます。
この比較から、まずボトルネックで失われている時間に着目すべき理由が分かります。案Bでは90分の生産時間が回復します。案Aで回復するのは1個あたり数秒にすぎません。どちらも取り組む価値はありますが、案Bを先に実施し、結果を測定してから次のステップに進むのが適切です。
よくある間違い
- ボトルネックではない工程を改善すること。 増えた生産量は、次の制約の前に滞留するだけです。
- 設備から着手すること。 機械を高速化するとサイクル速度は上がりますが、待ち時間はなくなりません。
- すべてを一度に展開すること。 変更は1つずつ行い、測定してから次に進んでください。
- 現場の人を巻き込まないこと。 作業がどこで止まっているかは、オペレーターが一番よく知っています。変更ごとに関与してもらってください。
- 5Sやカンバンを一度きりの取り組みとして扱うこと。 手順の定着とフォローアップがなければ、元の状態に戻り、生産性の向上も薄れてしまいます。
- 人気があるからといって手法を信頼すること。 情報源では各手法は説明されていますが、優先順位までは示されていません。それぞれの手法を自社のデータで検証してください。
ソフトウェアができること
計画がスプレッドシートで追いきれない速さで変わるとき、ツールが役立ちます。iFAKT の Polaris は、iFAKT GmbH の生産管理ソフトウェアで、ERPデータと製造現場のデジタルツイン、AIを組み合わせ、生産スケジュールの最適化、ボトルネックの可視化、納期遵守率の向上を図ります。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条件のもとで、最適化された生産計画を自動生成するモジュールです。ただし、ツールが現場を歩いて確認することに取って代わるわけではありません。
次のステップ
今週、1つの製品ファミリーを選び、そのタクトタイムを算出してボトルネックを特定してください。そのうえで、このリストから当該工程に効く方法を1つ選び、測定可能な1回のテストから現場の最適化を始めましょう。