【生産ラインシミュレーション】
バッファ容量の最適化で、ライン設計効率を向上

製造現場での生産効率に影響する設計項目のひとつに、生産ラインの「バッファ容量の配分」があります。バッファとは、ロボットや作業者がスムーズに工程を進めるための、工程間の仕掛り品置き場です。バッファを設置することで生産効率が上がりますが、容量を増やしすぎると設置スペースが過大となり、リードタイムも長引いてしまいます。ラインの性能を左右するため、重要な設計項目です。
これまでは熟練者の経験やノウハウによって生産ラインが設計されていました。また、バッファ容量の配分が最適になっているかどうかは、生産ラインを実際に構築するまで評価できず、設計の手戻りが発生していました。
そこで、リコー独自のアルゴリズムを用いた生産ラインシミュレーションで、バッファ容量を変更した時の改善効果の可視化と、バッファ容量の最適化を実現しました。実際に生産ラインを作る前にバッファ容量の最適設計ができるため、設計の手戻りを抑制することができます。

設備（ロボット）や作業者による「部品を加工する」、「不良品が発生する」、「故障する」など、実際の生産ラインでのできごとを離散事象モデル^※で表現し、各設備・作業間での仕掛品の混雑や待ち時間をシミュレーションで再現。さらに、独自のアルゴリズムで、トレードオフの関係である「生産効率（単位時間に生産する量）の向上」 と 「リードタイムの短縮」を同時に満たすバッファ配分の最適解を求めることが可能となりました。これにより、各工程間の最適なバッファ容量を、設計者が判断しやすくなりました。

実際に、リコーの熟練の設計者が設計した生産ラインに対して、このシミュレーションを適用してみたところ、熟練の設計者が導いたバッファ容量の配分が、シミュレーション結果の最適候補の上位に入っていることから、熟練者のノウハウをシミュレーションに置き換えられる可能性が高いことが確認できました。

計算機上で作成した生産ラインシミュレーションモデルを使うことで、生産ラインが稼働中でもバッファ容量を変化させたときにどのように生産効率やリードタイムが変わるか、改善効果を確かめることが可能になりました。実際に、トナーの生産工場があるリコー沼津事業所のトナー充填や梱包ラインにおいても、本シミュレーションを活用した改善提案を行っています。

生産ラインの設計プロセスに本シミュレーションを導入することで、再設計・再検討の工数や生産ライン変更の費用発生を削減し、手戻りや再検討の回数を減らすことができました。