2023年6月30日公開
概要
今回はYouTubeにて公開している最適化動画「人員計画最適化」の解説を行います。この動画では出荷計画を達成するために作業に割り振る人数の最適化を行っています。記事ではassimeeを使ったモデル作成とその設定、人員最適化の操作方法を中心に解説していきます。
モデル
今回使用するモデルは以下の通りです。処理時間と在庫の時と同じく、小規模な物流倉庫や工場を想定し、分岐などを想定しない1本道のモデルとなり、入荷→置き場→加工→置き場→作業→運搬→出荷の各プロセスからなります。以下が完成したモデルとなります。
図 工程モデル
モデルの作成と設定一覧
モデルを作成していきます。「図から作成」ボタンを押して編集画面を立ち上げた後、各プロセスを入荷→置き場→加工→置き場→組立→運搬→出荷の順に配置し、以下のような設定を行います。在庫と処理時間の最適化の場合と異なり、部品の交換時間による加工の停止は考えません。一方で、人員計画最適化の結果を分かりやすくするため、処理時間と在庫の最適化と比べて、加工プロセスと検査プロセスの処理時間をデフォルト値（1分）の10倍である10分とし、代わりに作業人数を10倍の20人とすることで、人数を増加させつつ全体での出荷量が変化しないようにモデルを設定します。
入荷プロセス：
パーツ名を「部品」に変更、発生間隔を「1分」、個数を「20個」へ設定
置き場プロセス：
プロセス名称を「置き場A」へ変更、容量を「1000個」に設定
加工プロセス：
処理時間を「10分」、作業人数を「20人」に設定
対象パーツ名称を「部品」、個数を「10個」と設定、
出力パーツ名称を「製品」、個数を「1個」と設定
置き場プロセス：
プロセス名称を「置き場B」へ変更、容量を「100個」へ変更
作業プロセス：
プロセス名称を「梱包作業」へ変更、処理時間を「10分」、作業人数を「20人」と設定
搬送プロセス（ローラーコンベア）：
プロセス名称は変更なし、積荷容量を「10個」、処理時間を「1分」、長を「1ｍ」と設定
出荷プロセス：
特に変更なし
シミュレーション
設定を行ったら、モデル名を「工程人員計画最適化」として保存を行ったら、シミュレーションを行ってモデルの確認を行います。上記の設定が上手く行っていれば、下記のような画面が表示されます。表示されない場合は設定を見直してください。
図 シミュレーション結果
処理時間と在庫の最適化
最適化を行う前に出荷目標を設定します。今回は人員計画を調整することで、出荷目標を達成するようにモデルの最適化を行うことなので、生産能力を下回る90個の出荷目標を継続する形としました。これは物流倉庫などで出荷目標の増減により、毎日の人員配置（人数）を変更することを想定しています。
| time | item | count |
| 60 | 製品 | 90 |
| 120 | 製品 | 90 |
| 180 | 製品 | 90 |
| 240 | 製品 | 90 |
| 300 | 製品 | 90 |
この時csvファイルの内容は以下の通りとなります。
time,item,count
60,製品,90
120,製品,90
180,製品,90
240,製品,90
300,製品,90
作成したファイルは編集画面より読み込ませます。シミュレーション画面を再度呼び出すと以下の画面が表示され、シミュレーション結果に出荷目標が追加されたことがわかります。今回の出荷目標は工程の生産能力を下回っているので、担当のあなたは、加工や梱包作業の人員を減少させることで調整（最適化）が行う必要があります。この作業をassimeeに行わせてみましょう。
図 生産目標の追加
人員計画最適化
それでは人員計画の最適化を行います。「人員最適化」タブをクリックすると以下の画面が表示されます。
図 人員計画最適化メニュー
出荷目標を設定していれば、「新規人員最適化を実施」ボタンが有効になっているので、ボタンをクリックします。すると最適化を行うパラメーターを設定する画面が立ち上がります。
図 人員計画最適化パラメーター一覧
今回は加工の作業人員と、梱包作業の作業人員をパラメーターとして最適化を行います。*今回はモデル全体の作業員の人数を拘束条件とはしないですが、「合計人数」にチェックを入れ人数を入力することで、限られた人数を最適に割り振ることも可能です。
最適化の下限値と上限値を以下のように設定します。
加工の作業人員：下限を「1」、上限を「22」
梱包作業の作業人員：下限を「1」、上限を「22」
設定が終わったら「モデルチューニング実行」ボタンを押して人員最適化を行います。
図 人員計画最適化パラメーター選択
人員最適化が終了すると以下の結果が表示されます。
図 人員計画最適化終了
図 人員計画最適化結果
この時、モデルは次のように変更されました。*なお、最適化にはランダム変数を用いているため、動画と最適化の結果が一致していません。
加工の作業人員：「20」が「15.17」となりますが、人数は整数値のため「16」へ
梱包作業の作業人員：「20」が「16.13」となりますが、人数は整数値のため「17」へ
以上の結果を反映すると以下のようなモデルとなります。
図 人員計画最適化後モデル
これにより、今回、担当のあなたが出荷目標に従って生産計画を立てる場合、加工と梱包作業の作業人員の減らすことで、出荷目標を達成できることが分かります。
まとめ
今回は、YouTubeにて公開している人員計画最適化の最適化動画の解説を行いました。別途公開している在庫と処理時間の最適化の動画や記事の方もぜひご覧ください。