生産が変わると、クリティカルパスも変わる理由

生産計画は、実際の生産が始まるまでは妥当に見えることがあります。しかし、ある機械の稼働が遅れる、材料の払い出しがずれ込む、有資格のオペレーターが不在になる、品質検査に予定以上の時間がかかる、バッチが炉の時間枠に間に合わない。こうした事態が起きると、数時間の遅れでも顧客への納品全体が危うくなります。

今回のディープダイブでは、クリティカルパス法（CPM）を従来のプロジェクトマネジメントから現代の製造・生産計画へどのように応用できるかを検討します。

中心となる考え方はシンプルです。製造におけるクリティカルパスは、生産指示の発行時に作られた固定的な手順として扱うべきではありません。むしろ、製造現場は、最早完了日および出荷日を現時点で決定している依存関係の連鎖を把握する必要があります。その連鎖は一日のうちに変化しうるのです。

たとえば、最初の問題は機械の故障かもしれません。しかし機械が復旧すると、クリティカルな依存関係は炉の枠、有資格のオペレーター、検査待ちの列、治具の不足、品質リリース、さらには工程終盤の出荷便の締切へと移る可能性があります。

本エピソードでは、製造各社が生産指示、機械、材料、人員、品質ステータス、ERP、MES、IoT、現場での出来事を結び付け、より動的な生産スケジューリングを支える依存関係モデルをどのように構築できるかを検討します。

製造においてクリティカルパス法が重要な理由

クリティカルパス法は通常、プロジェクトマネジメントと結び付けられています。プロジェクトには、所要期間と依存関係を持つタスクが含まれます。並行して進められる作業もあれば、前工程の完了を待たなければ着手できない作業もあります。クリティカルパスとは、プロジェクトの最早完了日を決定する、依存関係にある作業の連なりを指します。

製造にも同様の特徴があります。リリースされた生産指示には、特定の順序で実施すべき工程が含まれています。それらの工程は次のものに依存しうるのです。

• 機械の利用可否
• 材料の利用可否
• 有資格のオペレーター
• 治具および工具
• 検査結果
• 品質リリース
• バッチの時間枠
• 保全スケジュール
• シフトカレンダー
• 工程承認
• 後工程の処理能力
• 梱包および出荷の要件

これにより、生産指示は実質的に依存関係のネットワークとなります。

ただし製造には追加の難しさがあります。生産指示は独立して動いているわけではないのです。共有の機械、人員、工具、試験設備、フォークリフト、検査リソース、熱処理能力、場合によっては物理的なスペースを、複数の指示が取り合っています。その結果、多数の指示にまたがる、絶えず変化する依存関係のネットワークが生まれます。

一つの遅れた工程が納期を変えるとき

週末までに出荷しなければならない機械組立品を考えてみましょう。そのルートには次の工程が含まれるかもしれません。

• 機械加工
• 熱処理
• 表面仕上げ
• 最終検査
• 梱包
• 出荷

計画では当初、すべての工程を適切な時間枠に配置しています。そこで機械加工センターが停止します。たとえば主軸のアラームで保全が必要となり、残りの数量を完了できるまで数時間かかるとします。

当初は単純な機械の遅延に見えます。しかし実際の影響は、その後に何が起きるかによって決まります。機械加工が次に予定されていた炉の投入に間に合わなければ、その指示は次のバッチを待つことになるかもしれません。その結果、熱処理の完了が遅れ、仕上げのシフトに間に合わなくなります。検査も、梱包も、出荷も遅れます。最終的には、運送業者の集荷に間に合わなくなる可能性があります。

わずか数時間の機械停止が、丸一日分の納期リスクを生むことがあるのです。だからこそ生産計画は、当初遅れが発生した工程だけを見ていてはいけません。より重要な問いは次のとおりです。

残りのどの依存関係が、その指示を納期どおりに出荷できるかを現在支配しているのか。

クリティカルパスは固定されていない

製造では、クリティカルパスは移動することがあります。混乱が起きる前は、機械加工が完了日を決めていたかもしれません。機械加工が回復すると、次の炉の時間枠がクリティカルになる可能性があります。熱処理が終われば、出荷と梱包までの残り時間がほとんどないため、検査がクリティカルになるかもしれません。制約そのものが移ったのです。

この違いは重要です。遅れているように見える個々の工程を単に急がせても、必ずしも顧客の納期は取り戻せません。指示がすでに出荷納期を守るために必要な炉の枠を逃しているなら、炉のスケジュールも変えられない限り、機械加工をいくら急かしても何も改善しないかもしれません。

したがって、ライブのクリティカルパスは、個々の遅れた工程に注目するのではなく、依存関係の全体の連鎖を追う必要があります。

材料の準備状況がクリティカルパスになりうる

生産上の問題は、機械が動く前に始まっていることもあります。購買発注によれば、材料は金曜日に到着する予定です。そこで計画は機械加工を月曜日に配置します。

しかし、物理的な納入が必ずしも生産可能な状態を意味するわけではありません。その材料は次のものをまだ必要とするかもしれません。

• 受入検査
• 証明書の確認
• 品質承認
• 寸法検査
• ロットのリリース
• トレーサビリティの確認

材料は工場内に物理的に存在していても、生産指示にとっては利用できない状態にあることがあります。製造各社は、材料が入荷する見込みと、生産に使える状態で利用可能な材料とを区別する必要があります。

同様の問題は、全体の在庫は十分にあるのに、生産指示が特定のロット、仕様、品質ステータス、あるいは引当を必要とする場合にも起きます。総在庫と利用可能な在庫は、必ずしも同じものではないのです。

共有機械が異なる生産指示をつなぐ

有限の能力は、もう一つの依存関係の層を生みます。同じ5軸加工センターを待つ4つの生産指示があるとしましょう。個々のルートはいずれも実行可能に見えるかもしれません。しかし機械が一度に処理できるのは一つのジョブだけです。したがってその機械での順序の決定が、無関係な複数の顧客注文の納期を変えてしまうことがあります。

短い機械加工ジョブであっても、その後の時間が限られた後工程に到達できなくなれば、もう一方の指示を丸一日遅らせることさえあります。つまり生産指示は、共有リソースを通じて間接的に結び付けられることがあるのです。ライブのクリティカルパスには、影響を受けた指示に属する工程だけでなく、その指示が必要とするリソースを占有している他の作業も含まれうるのです。

利用可能な能力が、必ずしも使える能力とは限らない

計画システム上で機械が利用可能に見えても、工程を開始できるとは限りません。その工程には次のものが必要かもしれません。

• 特定の治具
• 承認済みのCNCプログラム
• 特定の工具
• 適格な機械構成
• 特定の製品リビジョン
• 校正済みの試験システム
• 有資格のオペレーター

二台の機械がいずれも理論上はある工程を実施できるように見えても、現在の製品、工程、または顧客要件に実際に適格なのは一台だけかもしれません。理論上の能力と実際に使える能力の違いは、現実的な製造スケジューリングの根幹です。

人員、スキル、シフトカレンダーも重要

同じ原則は労働力にも当てはまります。機械は利用可能でも、それを操作できる有資格の人がいないことがあります。工程には次の作業のための専門家が必要な場合があります。

• 段取り
• 初品検査
• 工程承認
• 最終リリース
• 品質確認
• 専門的な機械操作

利用可能な労働時間の汎用的なプールでは、こうした制約を必ずしも表現できません。実際のスケジューリング上の問いは次のようになります。

機械、材料、そして