生産を止めずに既存工場（ブラウンフィールド）の変更を計画する方法

ブラウンフィールド計画が失敗する5つの理由

改修中に起きる問題の大半は、次の短いリストに収まります。

1. 仮設ルート。 改修中の迂回で搬送距離が伸びますが、フォークリフトの台数は変わりません。
2. 移設期間をしのぐには小さすぎるバッファ。 何日も停止する設備には、停止前に在庫を積み増しておく必要があります。
3. 同時に進める移設が多すぎる。 並行する移設が、同じクレーン、技術者、電気工事担当者を奪い合います。
4. 即時の立ち上がりを前提にしている。 計画では、移設した設備が翌日からフル稼働する扱いになっています。
5. 最初のレイアウト案が一度も検証されない。 より良い最終レイアウトが存在する場合でも、移設の順序が最初の図面のまま決まってしまいます。

5つとも、時間の経過の中で起きることです。図面には時間軸がないためこれを示せず、シミュレーションなら示せます。

改修の各段階をモデル化する方法

方法そのものはシンプルです。手間の大半は、各段階を正直に記述することにかかります。

1. ベースラインを構築する。 現在の工場をモデル化します。工程順序、サイクルタイム、搬送、シフト、そして実際の受注構成です。直近数週間のデータを、厳しかった週も含めて使います。
2. 目標状態をモデル化する。 新エリア、設備、ルートを含む最終レイアウトです。
3. 各中間段階をモデル化する。 どの設備がどこにあるか、どの通路が閉鎖されているか、どのルートを使っているか、どの設備が停止しているか、です。
4. 共有の制約を加える。 クレーンと技術者の稼働時間、最低必要人員、止められない納入です。
5. 各段階を、その週に計画されている受注構成で実行する。 生産量とバッファ水準を目標と比較します。
6. 別の順序を試す。 移設の順序を入れ替え、生産量を損なわずに並行して進められる移設を探します。
7. ホールドポイントを設定する。 次の段階を始める前に、何が通常の状態に戻っていなければならないかを合意します。

最終レイアウトそのものについては、勘に頼らずにレイアウト案を比較する方法で説明しているように、複数の案を同じ指標で比較してください。

実例：稼働中の自動車用ランプ工場での新棟増設

ポーランド南部の自動車用ランプメーカー（従業員270人、2シフト制）が、新しい生産棟を増設しました。この工場では、射出成形、塗装、電気めっき、組立、ラベル貼付、品質管理、梱包を行っています。設備の移設と生産能力の拡大を、生産を中断せずに進める必要がありました。チームはさらに、中間保管の容量を確認し、移設期間中も構内物流の供給を止めないようにしなければなりませんでした。

DBR77は、新エリア、材料の流れ、各作業の処理時間を含むデジタルツインを構築しました。工程アニメーションを使って、移設の選択肢と移設の順序を検証しました。プロジェクトで分かったことは次のとおりです。

• 成果は、設備の移設中も生産量を目標水準に保つよう設計された拡張計画でした。
• 計画上の最大の課題はバッファ保管で、工程間のバッファをどれだけの大きさにし、どこに置くかが問題でした。
• 延長された搬送ルートが、生産ロスの主な原因でした。搬送距離の延長は、計画の中の他のどの要素よりも多くの生産量を失わせました。
• 流れを実際に動かしてみると最初の図面より良い配置が見つかったため、最終的な設備レイアウトは当初の想定とは異なるものになりました。
• 最適な移設順序では一部の工程を並行して進めることができ、一部の移設は前の移設の完了を待たずに済みました。

経営陣は最終設計をVRで確認しました。これにより、移す工程の順序をより早く決めることができました。

手元にあるデータから始める

ブラウンフィールドの工場に、整ったデジタルデータがそろっていることはまれですが、最初のモデルには、CADレイアウト、工程表、ERPの受注データ、ストップウォッチで測ったサイクルタイムを使えます。サイクルタイムは過去の実績から取った範囲として入力し、確率的シミュレーションがその範囲を使います。現状の工場を最初に動かした結果が現場とぴったり一致することはまずありません。その差が、改修を始める前に本当の制約がどこにあるかを示してくれます。

近代化によって設備データの取得も加わるなら、2つのプロジェクトは互いを支え合います。DBR77 IIoTのリアルタイムデータは後の段階です。モデルを定常的に使うようになり、実際のサイクルタイムや停止の変化にモデルを追従させたくなったときに取り入れます。その側面については既存工場でのIoT導入、最初の30日間はどうあるべきかをご覧ください。初めてモデルを作る場合は、最初のシミュレーションプロジェクトの進め方で手順、役割、期間を解説しています。

移設後：モデルを維持する

ブラウンフィールドの工場に完成はありません。稼働開始後は、モデルを実際の状態に更新します。設備が現在置かれている場所、立ち上げ後の実際のサイクルタイム、現場の人が使っているルートです。そうすれば、ロボット、新製品、さらなる新棟など、次の変更は工場とすでに一致しているモデルから始められます。この更新をしなければ、モデルは一度きりの検討のままです。

よくある質問

デジタルデータがない古い工場でも、デジタルツインを構築できますか？

はい、できます。最初のモデルの多くは、建屋のCADレイアウトまたはPDF図面、工程表、ERPの受注データ、実測したサイクルタイムから始まります。不足している値は、現場で数シフトかけて測定できます。

すべてを一度に移すべきですか、それとも段階的に移すべきですか？

両方をモデル化してください。一括切り替えは計画上は速く見えることがありますが、すべての移設が同じクレーン、技術者、バッファに同時に集中します。終了日に加えて、週ごとの生産量とバッファ水準も比較してください。

工場全体をモデル化する必要がありますか？

いいえ。変更の影響を受けるエリアと、そこへ供給する工程、そこに依存する工程をモデル化します。自動車用ランプの事例では、デジタルツインに新エリア、その材料の流れ、各作業の処理時間を含めました。

移設の順序について、経営陣の合意をどう得ればよいですか？

最終レイアウトと合わせて、各段階を見せてください。自動車用ランプの事例では、経営陣が最終設計をVRで確認したことで、移設の順序をより早く決めることができました。

まとめ

移設が必要なすべての設備について、それぞれ何日停止するか、どの工程がそこへ供給し、どの工程がそこに依存しているかを書き出してください。最も忙しい工程の隣で最も長く停止する移設が、最初にモデル化すべき段階です。日付をプロジェクト計画に入れる前に、それぞれについてホールドポイントを合意しておいてください。

出典

• DBR77、ケーススタディ：工場拡張計画（本サイトの事例ページ）
• DBR77 Digital Twin、決定論的シミュレーションと確率的シミュレーションの比較
• DBR77 IIoT、既存工場でのIoT導入、最初の30日間はどうあるべきか