自社の生産ラインに対して「生産量が思うように上がらない」「生産性を向上させたいが何が問題か分からない」といった悩みを持っている方に知っていただきたいのが、ラインバランス分析です。ラインバランス分析を行うことで、生産ラインの問題点や改善点が明確になります。
今回は、ラインバランス分析の概要や具体的な手順、成果を上げるためのコツや注意点について詳しく解説していきます。
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１．ラインバランス分析とは何か？
（1）インダストリアルエンジニアリング(IE)の概要
インダストリアルエンジニアリング(IE)は、1910年代のアメリカで生まれたとされる生産管理技術の1つです。製造現場で行われている工程や作業を分析して、問題点や改善点を見つけるために使われています。
インダストリアルエンジニアリングには、数多くの手法があります。それらは「方法研究」「作業測定」「方法研究と作業測定の組み合わせ」の3つに分類されており、本記事のテーマであるラインバランス分析は、「方法研究と作業測定の組み合わせ」に含まれます。
（2）ラインバランス分析とは？
ラインバランス分析は、生産ラインを構成する各工程での所要時間などを測定・分析して作業量を均等化する手法です。「ラインバランシング」と呼ばれることもあります。
生産ラインでは、材料投入から製品完成までの一連の流れを複数の工程に分割しています。各工程の作業量や所要時間は均等化されていて淀みなく生産できることが理想ですが、現実には難しいものです。他の工程に比べて所要時間の長い工程があればそこがボトルネック工程となって効率よく生産ラインが流れなくなり、仕掛品が溜まる工程が発生したり、手待ちの工程が発生したりします。その結果、生産設備や作業者といったリソースを持て余してしまって大きなロスを生むのです。
ラインバランス分析では、個々の工程での所要時間をストップウォッチなどで測定し、各工程がどのようなバラツキを持っているのかを明確にします。そして、最も時間のかかっているボトルネック工程に対して改善を行うことで、生産ライン全体の生産性を向上させていきます。
（3）ラインバランス分析のメリット
ラインバランス分析を正しく行って生産ラインを最適化することによって、製造現場は次のようなメリットを得ることができます。
- 生産ラインにおけるムダの削減や時間の削減によって、生産リードタイムを短縮できる
- 生産ライン上の生産設備や作業者といったリソースを最大限活用できる
- より少ない時間で効率よく生産できるようになり、コストダウンできる
- 作業者を適正に配置できるようになり、労務費を削減できる
２．ラインバランス分析の具体的な手順
（1）生産ラインの全体像の把握
ラインバランス分析を行う場合、対象となる生産ラインを構成している工程や作業者の人数、生産設備の台数などの全体像を把握する必要があります。工程内で行っている作業内容も詳しく把握すれば後で分析がしやすくなるので、作業マニュアルの確認や作業者へのヒアリングを行ってもよいでしょう。
インダストリアルエンジニアリングの手法である工程分析を使えば、より高精度な分析ができるようになります。工程分析については、別の記事で具体的な手法などを解説しているので、参考にしてください。
生産ラインの全体像が把握できれば、一覧表にして後で見返しやすくしておきましょう。
（2）各工程の所要時間の測定
各工程での所要時間をストップウォッチなどで測定します。なるべく正確な値がでるように、複数回測定を行ったり、作業者ごとのバラツキを考慮するようにしましょう。
時間を測定する上で、インダストリアルエンジニアリングの手法である時間分析と稼働分析の考え方が参考になります。どちらも別の記事で詳しく解説しているので、興味があればご覧ください。
（3）ピッチダイヤグラムを作成して分析する
ラインバランス分析では、ピッチダイヤグラムというツールを活用します。次のようなグラフです。
ピッチダイヤグラムは、縦軸に所要時間、横軸に工程を置いたグラフであり、各工程での所要時間のバランスが明確になります。
上図の場合は、工程Cがボトルネックとなって生産ライン全体の生産性に影響しています。工程Cの問題点を見つけて改善し、他の工程の所要時間に近づけることで、生産ライン全体の効率が良くなるでしょう。
ピッチダイヤを分析する場合は、ピッチタイム・目標サイクルタイム・ラインバランス効率を意識する必要があります。それぞれ解説します。
①ピッチタイム
ピッチタイムは、製品が生産ラインで生産される時間間隔のことです。ピッチタイムは最も長い所要時間の工程に合わせて算出されるため、上図の生産ラインの場合は工程Cの14秒がピッチタイムとなります。つまり、この生産ラインでは14秒で1つの製品が生産されていることが分かります。
②目標サイクルタイム
目標サイクルタイムは、必要な生産量を製造現場の稼働時間内に生産するために必要な時間間隔のことです。次の計算式で求めることができます。
目標サイクルタイム=(就業時間-不稼働時間)/(必要生産数量÷良品率)
上述したピッチタイムが目標サイクルタイム以上だった場合、その生産ラインでは必要な生産数が得られていないということになります。例えば、上図の生産ラインの目標サイクルタイムが10秒だった場合、ピッチタイムは14秒なので、目標とする生産量を得られておらず、早急な改善が必要ということが分かります。
③ラインバランス効率
ピッチダイヤグラムを作成して分析することで、ラインバランス効率を出すことができます。ラインバランス効率は次の計算式によって求めることができます。
| ラインバランス効率(%)=各工程の所要時間の合計/ (ピッチタイム×工程数) |
一般的には、生産ラインの編成効率を表すラインバランス効率が85%以上あれば、適切であるとされています。もし下回っている場合はバランスロスが大きい非効率な生産ラインになっているということであり、改善が必要です。
３．ラインバランス分析で成果を上げるためのコツと注意点
（1）他のインダストリアルエンジニアリング手法を併用する
ラインバランス分析を正確に行うためには、生産ラインでどんな作業が行われているのかを知ることや、各工程での作業時間を正確に測定することが重要です。
工程分析や時間分析などの他のインダストリアルエンジニアリング手法を併用することによって、ラインバランス分析の精度が向上します。他の手法についても学んで使いこなせるようになれば、スムーズにラインバランス分析を行うことができるでしょう。
また、ラインバランス分析を行った後には問題点や改善点を見つけて改善する必要がありますが、そこでも他の手法の考え方が役に立ちます。
（2）バランスロスを改善するための方法を理解して実践する
ラインバランス分析でピッチダイヤグラムを作成した後に、改善までセットで行わなければ意味がありません。明確になったバランスロスを改善するための方法をいくつか紹介するので、ぜひ実践していただきたいです。
- 効率の良い工程の人員を削減して、ボトルネック工程に多く人員を配置する
- 生産設備の能力アップや自動化によって、ボトルネック工程の所要時間を削減する
- 作業の分割や統合によって、工程間の所要時間のバラツキをなくす
- 工程内で行っている作業内容を見直して、ムダな作業自体をなくす
- 生産ラインの自動化などで稼働時間を延ばし、目標サイクルタイムを見直す
- 設備トラブルや不良率の削減によって目標サイクルタイムを見直す
４．IEを進める上でおすすめの相談先
最後に、インダストリアルエンジニアリングを進める上で、おすすめの相談先をふたつご紹介します。
（1）日本サポートシステム株式会社
日本サポートシステム株式会社は、取引実績400社以上、製造実績10,000台以上を誇る関東最大級のロボットシステムインテグレータです。IE手法の豊富な経験からラインバランス分析についての適切なコンサルティングを行っています。また、工場設備・機械の設計・製造・納品を一貫して行っています。
- 住所：茨城県土浦市卸町2丁目13-3
- TEL：050-1743-0310
- URL：https://jss1.jp/
（2）パナソニック株式会社
パナソニック株式会社では、約100年のものづくりで培ったノウハウを基にしたナレッジサービスを提供しています。経験豊富なコンサルタントがお客様へのヒアリングを行うとともに現場の視察を実施し、品質や生産性、在庫などの現場の課題や問題点を見える化し、最適な解決策を導き出して提案しています。
住所：大阪府門真市大字門真1006番地 IP部門 西門真地区
TEL：06-6900-9220(代表)
URL：https://www.panasonic.com/jp/business.html
５．製造業のWebマーケティングに関するご相談は株式会社ストラーツへ
本記事では、ラインバランス分析の概要や具体的な手順、ラインバランス分析で成果を上げるためのコツや注意点について解説しました。
ラインバランス分析による生産ラインの最適化が実現すれば、生産性や利益が向上することが期待できます。自社の生産ラインに課題を感じている企業は、ぜひラインバランス分析を実施してみてください。
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