ライン生産方式とラインバランシングの要点『ピッチダイアグラムの読み方や、サイクルタイム・編成効率の計算』

ライン生産方式は「光と影」で覚える

動画は「生産管理の基本中の基本」であるライン生産方式を、少し深く掘り下げる、と始まります。ベルトコンベアのように製品が流れていき、だんだん出来上がっていく、あの流れ作業の方式です。同じものをたくさん作る少品種多量生産でよく使われます。JIS Z 8141（生産管理用語）では、生産ラインの各作業ステーションに作業を割り付けておき、品物がラインを移動するにつれて加工が進む方式、とされています。

光：メリット	影：デメリット
①作業が単純化され、専門スキルが少なくても単能工で対応できる	①一度作ったレイアウトは、簡単に変更できない
②段取りなどの間接的な作業が少なく、生産性が高い	②製品の仕様変更や生産量の変動に対応しにくい（柔軟性が低い）
③物の流れが一方通行で、工程管理がしやすい（今どこで何を作っているか一目瞭然）	③単能工なので、特定の工程の仕事が増減しても他の人が手伝いにくい
④ベルトコンベアなどを入れやすく、運搬コストを低く抑えられる	④作業が単調になりがちで、モチベーションや労務面の問題が出やすい

動画の言うとおり、デメリットはメリットの裏返しになっている部分が多いのが特徴です。作業を単純にしたからこそ誰でもできるけれど、その分だけ単調で、持ち場から動けない。流れを固定したからこそ管理しやすいけれど、その分だけ変えにくい。こう理解しておけば、4つずつ丸暗記する必要はありません。

（補足：動画の「単能工」はJIS Z 8141では、単一の作業または製品を一人で担当できる作業者のことです。複数の作業群または製品を担当できる作業者は多能工と呼ばれます。デメリット③④は、多能工を育てるとやわらぎます。）

ラインバランシングは「ボトルネックをならす」手法

では、このライン生産方式の効率を最大限に高めるにはどうすればよいのか。ここで出てくるのがラインバランシングで、動画は今回のテーマの核心部分だと言います。JIS Z 8141では、生産ラインの各作業ステーションに割り付ける作業量を均等化する方法、とされています。特定の場所に仕事が集中するのを防ぎ、集中している場所、つまりボトルネックを解消するのが最大の目的です。

• 稼働率が上がる：手待ちが減り、人も設備も働く割合が高まる。
• 省力化につながる：同じ生産量をより少ない人数でこなせる。
• リードタイムが短くなる：生産にかかる時間が縮む。
• 仕掛品が減る：滞りが減り、工程の間にたまる作りかけの品が少なくなる。

（補足：ボトルネックは、JIS Z 8141ではあい路とも呼ばれ、能力所要量が利用可能能力を上回っている工程のことです。動画は、ラインバランシングを日本語で「山崩し」と言うこともあると説明しました。ただ、この言い方はJIS Z 8141にはなく、今回は他の資料で確認できていません。試験では、「各作業ステーションの作業量の均等化」と押さえておけば足ります。）

ピッチダイアグラムの読み方

ラインのバランスを目で見て把握するために作るのがピッチダイアグラムです。縦軸に各作業の所要時間、横軸に作業ステーションを取った棒グラフで、どの工程が飛び抜けて時間がかかっているかが一目で分かります。そこに、次に説明するサイクルタイムの線を引きます。動画の数値例（9分、10分、7分、8分、9分の5工程）で描くと、次のようになります。

• いちばん高い棒＝ボトルネック。この図では10分の工程2です。
• 線より低い棒と線の隙間＝手待ち時間。次の部品を待つだけのロスタイムです。
• 線を超える棒があれば、その時点で目標の生産量は達成できません。

（補足：「ピッチダイヤグラム」「ピッチダイアグラム」のどちらの表記も見かけます。同じものです。）

サイクルタイム（ピッチタイム）の考え方

ここで重要になるのがサイクルタイムで、動画はピッチタイムとも言うと説明します。製品が1つ生産されるのにかかる時間、言い換えるとラインに次の材料を投入する時間間隔です。計算式はシンプルで、稼働時間÷生産量です。動画の例では、8時間（480分）働いて480個作りたいなら、480分÷480個で1分になります。1分に1個のペースで作りなさい、という目標時間です。

（補足：動画では、サイクルタイムが2つの意味で出てきます。1分の例は、必要な生産量から決まる目標の間隔です。後の編成効率の例は、実際に最も長い工程（ボトルネック）で決まる間隔です。JIS Z 8141は「生産ラインに資材を投入する時間間隔。通常は製品が産出される時間間隔に等しい」とし、ピッチタイムまたはサイクルタイムともいう、と書くだけで、2つを書き分けていません。実務の解説には、必要数から決める値を「目標サイクルタイム」と呼ぶものがあります。また、同じ考え方（1日の稼働時間÷1日の生産必要数）で求める値を「タクトタイム」と呼ぶ解説もあります（富士フイルムのコラムは「タクトタイム＝1日の定時稼働時間÷1日の生産必要数」とし、別名ピッチタイムとしています。JIS Z 8141の2001年版には「タクトタイム」の語はなく、「タクト生産方式」だけが出てきます）。呼び方は資料で違うので、問題文の指示を優先します。また「1分より短く」は、正確には「1分以内」で、ちょうど1分でも構いません。）

呼び方	決まり方
目標サイクルタイム（資料により「タクトタイム」とも）	稼働時間÷必要な生産量 （480分÷480個＝1分）
実際のサイクルタイム（ピッチタイム）	最も長い工程の時間 （10分）

編成効率とバランスロス率を計算する

バランスがどれくらいうまくいっているかを客観的に示す尺度が編成効率です。試験で計算問題としてよく問われます。式は次のとおりです。

動画の数値例で計算してみます。5つの作業ステーションの所要時間が9分、10分、7分、8分、9分。いちばん長い10分のステーションがボトルネックなので、ライン全体のサイクルタイムは10分に設定せざるを得ません。いちばん遅いところに合わせるしかないからです。

手順	計算と結果
①分子：時間の合計	9＋10＋7＋8＋9＝43分
②分母：サイクルタイム×ステーション数	10×5＝50分
③編成効率	43÷50×100＝86%
④バランスロス率	100−86＝14%

ロス14%の正体は、各ステーションの手待ち時間です。10分との差は1分、0分、3分、2分、1分で、合計7分。これを分母の50分で割っても14%になります。編成効率とバランスロス率は表と裏の関係で、どちらを使っても同じことが分かります。

（補足：式は資料によって、サイクルタイムを「ピッチタイム」と書いたり、「各作業者の所要時間の合計」と書いたりしますが、中身は同じです。JIS Z 8141は「作業時間の総和÷（作業ステーション数×サイクル時間）」、バランスロスは「1−編成効率」としています。実務の解説では、編成効率85%以上（バランスロス率15%以下）が、ライン化の成果が出ている目安とされます。これは規格の値ではなく、目安です。）

（補足：動画にない話です。作業時間の合計をサイクルタイムで割って小数点以下を切り上げると、理論上必要な最小の工程数（理論最小ステーション数）が分かります。この例は43÷10＝4.3で、切り上げて5工程です。実際には作業の順序の制約などで、これより増えることがあります。また、サイクルタイムを9分に短縮できる場合は、43÷9＝4.78で、やはり5工程です。工程2の作業を再配分して全工程を9分以内にできれば、編成効率は43÷(9×5)＝95.6%に上がります。）

複数の製品を流す混合ラインの編成効率

1つのラインで複数の製品を作る場合は、式が少し変わります、と動画は続けます。分子は各製品の生産量 × 総作業時間の合計、分母はサイクルタイム × 作業ステーション数 × 全体の生産量です。複雑に見えますが、考え方の基本は同じです。分母は、ステーション数に稼働時間（サイクルタイム×全体の生産量）をかけたもの。つまり「全員が働けた時間の総量」のうち、実際に作業した時間の割合を求めています。

（補足：動画にない数値例です。製品Aが300個で総作業時間40分、製品Bが100個で総作業時間50分、サイクルタイム10分、5ステーションとします。分子は300×40＋100×50＝17,000、分母は10×5×(300＋100)＝20,000で、編成効率は85%です。なお、この式の書き方は資料で少し違うことがあり、式そのものを載せた一次資料は今回確認できていません。上の数値例は、単一品種の式と整合することを確かめたものです。）

U字ライン：多能工化と柔軟性の工夫

ライン生産方式に関する考え方として、動画はU字ラインと制約理論を挙げます。U字ラインは、ラインをアルファベットのUの字に配置する方式です。単純なようで、実はとても巧みな工夫です。

（補足：JIS Z 8141でも、U字ラインはU字型をとるライン生産方式で、この形をとることで1人の作業者に割り付ける作業の組合せ方が豊富になる、と説明されています。）

制約理論（TOC）：ボトルネックを経営理論に

制約理論（TOC）は、ここまで話に出ていたボトルネックの考え方を、1つの経営理論にまで高めたものです。核心は、システム全体の成果を決めているのは、たった1つの制約条件、つまりボトルネックだという点です。全体のパフォーマンスを上げたければ、ボトルネックを特定して、そこに改善のリソースを集中させます。ボトルネック以外をいくら改善しても、結局そこで詰まってしまうからです。

（補足：動画にない話です。制約理論はゴールドラットが小説『ザ・ゴール』で広めたとされます。資料により初版の年は1984年とも1986年とも書かれています。進め方は「5つの集中ステップ」として、①制約を見つける、②制約を徹底的に活用する、③他のすべてを制約に合わせる、④制約の能力を高める、⑤制約が解消したら①に戻る、と整理されます。訳語は資料で少しずつ違います。この点は百科事典の記述で確認した範囲で、原典は確認していません。）

まとめ

動画の最後には、発展的な問いかけがありました。ライン生産方式の「作業が単調で、労務面の問題が出やすい」というデメリットを、コンサルタントとして解決するならどうするか。動画は、多能工化した作業者が1人または少人数で製品を丸ごと組み立てるセル生産方式の「働きがい」を、どうライン生産方式に取り入れて、効率と働きがいを両立させるか、という視点を示していました。U字ラインは、その一つの答えと言えるかもしれません。セル生産方式は、別の回の講義で詳しく扱っています。