組立ラインに作業者を1人足しても、生産のペースが上がらないことがあります。流れ作業のラインは、一番遅い工程のペースでしか製品が出てこないからです。
たとえば5つの工程のうち1つだけが52秒かかれば、ほかが30〜44秒でも、製品は52秒に1個しか出てきません。遅い工程をそのままにして人を足しても、ほかの工程の手待ち（何もせずに待つ時間）が増えるだけです。
この記事では、ラインバランスの考え方を、タクトタイムとネック工程の意味、ラインバランス効率の計算、改善の6つのステップ、ネック工程を解消する打ち手、改善前後の数字の変化、よくある失敗という順で整理します。
ラインバランスとは｜一番遅い工程がラインの速さを決める
ラインバランスとは、流れ作業のラインで各工程の作業時間がどれだけそろっているかを表す言葉です。
日本IE協会はラインバランシングを、JIS Z 8141の定義に沿って「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」と説明しています。
作業ステーションとは、1人の作業者または1台の設備が受け持つ持ち場のことです。現場では単に「工程」と呼ぶことが多いため、この記事でも工程と書きます。
たとえば5つの工程が並ぶラインで、ある工程だけ52秒かかり、ほかが30〜44秒だったとします。このラインからは52秒に1個しか製品が出てきません。前の工程は仕掛品を渡せずに待ち、後ろの工程は部品が来るのを待つことになります。
工程ごとの作業時間を棒で並べると、ネック工程と手待ちが一目で分かります。
（ネック）工程3工程4工程5
※この記事の説明用に作成した例です。棒の高さが作業時間、破線が顧客の必要数から決まるタクトタイムです。工程2の52秒がタクトを超えているため、このままでは必要数を作れません。
この棒グラフはピッチダイアグラムと呼ばれ、ラインバランスを見るときの基本の図です。縦軸に作業時間、横軸に工程を並べるだけなので、Excelでもすぐに作れます。現場では山積み表と呼ぶこともあります。
一番高い棒と、ほかの棒との差の部分が「手待ち」、つまり作業者が何もせずに待っている時間です。ラインバランスの改善とは、この差を小さくし、すべての棒をタクトタイムの線の少し下にそろえる作業だと言い換えられます。
押さえておく3つの時間｜タクトタイム・サイクルタイム・ネック工程
ラインバランスの話では、似た言葉がいくつも出てきます。計算に入る前に、タクトタイム、サイクルタイム、ネック工程の3つを区別しておくと、後の話がぐっと分かりやすくなります。
タクトタイムは「目標」、サイクルタイムは「実力」、ネック工程は「全体の上限」です。
※タクトタイムはピッチタイムとも呼ばれます。会社によっては、サイクルタイムを「ライン全体から製品が出てくる間隔」の意味で使うこともあるため、社内で定義をそろえておくと混乱しません。
タクトタイムは「売れるペース」
タクトタイムは、1日の稼働時間を1日の必要数で割った時間です。たとえば稼働時間が480分、必要数が1,000個なら、480分×60秒÷1,000個で28.8秒になります。
ここでの稼働時間は、就業時間から休憩や朝礼など、ラインが動かない時間を引いたものです。カイゼンベースの解説では、タクトタイムには余裕率を含めないとされています。
設備の停止や不良を見込みたい場合は、タクトタイムとは別に目標のサイクルタイムを置くのが一般的です。
生産スケジューラを扱うAsprovaのコラムでは、目標サイクルタイムを「ライン稼働時間÷（必要生産量÷良品率）」で求める方法が紹介されています。
良品率が98％なら、600個の良品を得るには約612個を流す必要があり、目標は45秒ではなく約44.1秒になります。
サイクルタイムは「いまの実力」
サイクルタイムは、ある工程で1個分の作業を終えるのに実際にかかっている時間です。キーエンスの解説では、サイクルタイムがタクトタイムより長いと生産能力が目標に追いついていない状態、短いと目標より速く作れる状態とされています。
ただし短ければよいわけではありません。タクトより大幅に速く作ると、作りすぎによる在庫の山が生まれます。ラインバランスの目的は速さの競争ではなく、必要なペースに全工程をそろえることです。
ネック工程は「全体の上限」
ネック工程は、サイクルタイムが最も長い工程です。ラインの出来高はネック工程のサイクルタイムで頭打ちになります。先ほどの例で稼働時間が27,000秒なら、27,000÷52で1日約519個しか作れず、必要数の600個に届きません。
ネック工程は、作業時間の数字を並べれば分かります。現場の感覚では「仕掛品が前に溜まっている工程」「後ろの作業者がよく待っている工程」として見えることが多く、数字と見た目の両方で確かめると見誤りません。
ラインバランス効率の計算方法
ラインバランスの良し悪しは、ラインバランス効率（編成効率とも呼ぶ）で数字にできます。考え方はシンプルで、作業にかかっている時間の合計が、ラインが使っている時間のうち何％かを見るものです。
分母は「ネック工程の時間 × 工程数」。ラインが実際に使っている人の時間の合計です。
ラインバランス効率（％）＝ 各工程の作業時間の合計 ÷（ネック工程の作業時間 × 工程数）× 100
バランスロス率（％）＝ 100 － ラインバランス効率
※図1と同じ説明用の例です。バランスロス率は、ライン全体の人の時間のうち、手待ちになっている割合を表します。
バランスロス率は「手待ちの割合」
図3の例では、5人がそれぞれ52秒ずつ、合計260秒の時間をラインに差し出しています。そのうち実際に作業しているのは200秒で、残りの60秒は手待ちです。この60秒÷260秒が、バランスロス率の23.1％にあたります。
日本IE協会の説明でも、バランスロス率は「100－作業編成効率」と定義されています。効率とロス率は裏表の関係なので、社内の報告ではどちらか一方にそろえると伝わりやすくなります。
分母をネック工程にするか、タクトタイムにするか
分母に使う時間は、解説によって「ネック工程のサイクルタイム」と「タクトタイム（ピッチタイム）」の2通りがあります。どちらが正しいというより、見たいものが違うと考えると整理できます。
ネック工程で割ると、いまの工程同士のばらつきが分かります。タクトタイムで割ると、需要のペースに対してどれだけ人の時間を使えているかが分かります。
図3の例をタクトの45秒で割ると200÷225で88.9％と高く見えますが、ネック工程がタクトを超えている時点で必要数は作れていません。
まずネック工程がタクト以下かを確かめ、そのうえで効率を見る、という順番が実務では安全です。
必要な人数（最小工程数）の目安
TPMオンラインの解説では、必要人員数を「各工程のサイクルタイムの合計÷標準時間（タクトタイム）」で求めています。図3の例なら200秒÷45秒で約4.44となり、切り上げて最低5人が必要です。
この数字は、作業を完全に均等に割り付けられた場合の下限です。合計時間を180秒以下に減らせれば、計算上は4人でも回せることになります。
人数を減らしたいときは、配分を変える前に作業そのものを減らす必要がある、ということがこの式から読み取れます。
目安は85〜90％
目安の数字は解説によって幅があり、主な例は次のとおりです。
- AsprovaのコラムやITトレンドの解説：85％以上
- TPMオンライン：90％以上で「まずまずバランスの取れたライン」
- カイゼンベース：目標90％以上・必達80％
人の手作業が中心のラインでは、作業時間に毎回ばらつきが出るため、100％を目指すとかえってラインが止まりやすくなります。85〜90％をひとつの目標にし、80％を切っていれば優先して見直す、という使い方が現実的です。
ラインバランス改善の進め方｜6つのステップ
ここからは、実際にラインバランスを改善する手順です。TPMオンラインが示す編成ロス改善の7ステップなどを参考に、現場で進めやすい6つのステップに整理しました。
測る → 見える化する → 割り付け直す → 定着させる、の順に進めます。
※TPMオンライン「ロス別の改善ステップ⑫ 編成ロス」の7ステップ（対象の選定〜標準化）をもとに、編集部で6つにまとめています。
ステップ1：対象ラインと目標を決める
最初に、どのラインのどの品種から手をつけるかを決めます。生産量が多く、効果が大きい品種から始めるのが基本です。品種が多いラインでは、生産量の上位から順に対象にします。
あわせて、稼働時間と必要数からタクトタイムを計算し、目標のラインバランス効率や人数を決めます。「必要数を定時で作れるようにする」「5人を4人にする」など、何を達成したいのかを先にはっきりさせておくと、後で打ち手を選ぶ基準になります。
ステップ2：要素作業に分けて時間を測る
工程ごとの時間だけを測っても、どの作業をどこへ動かせるかは分かりません。作業を「部品を取る」「治具にセットする」「ねじを締める」といった要素作業の単位まで分けて測ることが、このステップの肝です。
測定はストップウォッチ法のほか、動画を撮って後から数える方法も使えます。
MONOistの連載では、動作ごとに決められた時間値を積み上げるWF法（PTS法の一つ）で分析するのを原則とし、ストップウォッチ法で測る場合は、作業ペースを標準の条件に換算するレイティング（レーティング）で観測値を補正する必要があると説明されています。
1回だけ測った値は、たまたま速かったり遅かったりします。同じ作業を10回程度測り、極端な値を除いた代表値を使うと、後の計算がぶれにくくなります。
作業者が測られていると意識して速くなることもあるため、普段どおりに作業してもらうよう事前に目的を説明しておくことも大切です。
ステップ3：先行順位図で動かせる作業を見極める
要素作業は、どれでも好きな工程へ動かせるわけではありません。基板を取り付けてからでないと配線できない、カバーを閉じる前に検査しないといけない、といった順番の制約があります。
この制約を図にしたものが先行順位図です。丸で要素作業を、矢印で「この作業の後でないとできない」という関係を表します。図にすると、どの作業が前後に動かせるのかが一目で分かります。
矢印の順番を守れば、どの作業をどの工程に入れてもかまいません。
※説明用の例です。合計82秒をタクト45秒で割ると約1.8で、最小2工程。先行順位を守って44秒と38秒に分けると、ラインバランス効率は82÷（44×2）≒93.2％になります。
図5の銘板貼り（F）のように、前後の制約がゆるい作業は調整役として使える作業です。こうした作業を把握しておくと、後のステップで時間の帳尻を合わせやすくなります。
ステップ4：ピッチダイアグラムでネック工程と効率を出す
測った時間を工程ごとに積み上げ、図1のようなピッチダイアグラムを描きます。要素作業ごとに色や区切りを入れて積み上げると、どの作業が棒を高くしているのかまで見えるようになります。
図にタクトタイムの線を引き、ネック工程がその線を超えていないかを確かめます。そのうえで図3の式でラインバランス効率を計算し、改善前の数字として記録しておきます。
改善後に同じ条件で比べられるよう、測定日や品種、作業者もメモしておくと後で困りません。
なお、ここで見ているのは工程間のばらつきだけです。NCネットワークの講座では、日々の段取りや部品待ちなども含めた長期の実績で見る「ライン総合効率」という指標も紹介されています。
編成が良くても実績が悪い場合は、停止や欠品など別のロスを疑う必要があります。
ステップ5：作業を減らしてから割り付け直す
ネック工程の作業を隣の工程へ移したくなりますが、その前に作業そのものを減らせないかを検討します。ここで使うのが次の章で紹介するECRSです。先に作業を減らしてから配り直すほうが、合計時間が小さくなり、人数を減らせる余地も生まれます。
配り直すときは、日本IE協会が「山積み・山崩し」と呼ぶ作業になります。先行順位図の制約を守りながら、各工程の棒がタクトタイムの線の少し下にそろうように要素作業を移していきます。
付箋に要素作業と秒数を書き、ホワイトボード上で動かしながら検討すると、関係者の目線がそろいやすくなります。
作業の移動にともなって、部品や工具の置き場所も変わります。この段階で工程を設計する生産技術の担当者にも入ってもらうと、治具や設備の変更が必要なときに話が早く進みます。
ステップ6：試行して標準化する
新しい割り付けは、数日から1週間ほど実際に流して確かめます。机上ではうまくいっても、部品の補充や作業者の慣れの問題で、別の工程が新たなネックになることがよくあります。
効果が確認できたら、作業順序や標準手持ち（工程内に置く最小限の仕掛品）を決め、標準作業票や手順書に反映します。
カイゼンベースの解説では、タクトタイム・作業順序・標準手持ちの3つがそろってはじめて標準作業と呼ぶとされています。
手順書を作っても現場で使われない場合は、作業標準書が守られない原因と対策も参考になります。
ネック工程を解消する打ち手｜ECRSと4つのパターン
ネック工程を解消する方法は、大きく4つのパターンに分けられます。カイゼンベースの解説で紹介されている基本パターンを、人数への影響と向いている場面で整理すると次のとおりです。
人数を変えずに済む打ち手から検討するのが基本です。
※カイゼンベース「ラインバランス分析とは」の改善の基本パターンをもとに編集部で整理。④は人件費が増えるため、①〜③で届かない場合の選択肢です。
作業を減らす順番はECRS
②の「作業時間を短くする」を考えるときの道具がECRS（イクルス）です。
日本能率協会コンサルティングの用語集では、排除（Eliminate）、結合と分離（Combine）、入替えと代替（Rearrange）、簡素化（Simplify）の順番と視点を示した改善の原則と説明されています。
左から順に検討します。やめられる作業を見つけるのが最も効果が大きく、お金もかかりません。
※順番と各原則の意味は日本能率協会コンサルティングの用語集によります。組立ラインでの例は編集部による説明用のものです。
現場では、いきなり治具や設備の話（簡素化）から入りがちです。しかし「そもそもこの作業は必要か」から問うほうが、手間もお金もかからず、すぐに実行できます。
検査の二重確認や、部品の袋を開けてから一度置き直す動作などは、見直すとやめられることが少なくありません。
機械化・自動化は「ネック工程だけ」でも効く
ねじ締めや検査のように、時間が長く繰り返しの多い作業がネックになっている場合は、機械化も有力な選択肢です。ライン全体を自動化しなくても、ネック工程の一部を機械に任せるだけで、ライン全体の出来高が上がることがあります。
人の隣で作業できるロボットを使うなら、協働ロボットの導入手順で安全面の要件を確認しておきましょう。中小企業であれば、省力化投資補助金の対象になる設備もあります。
人を増やすのは最後の手段
④のネック工程を分ける方法は、確実に出来高を上げられる一方、人件費が増えます。需要が一時的に増えただけなら、残業や応援で乗り切るほうが合理的な場合もあります。
人を増やすかどうかは、①〜③を試したうえで、それでもタクトタイムに届かないときに判断するのが基本です。先に人を足すと、ほかの工程の手待ちが増え、ラインバランス効率はむしろ下がります。
改善前後で数字はどう変わるか
ここまでの手順を、図1の5工程のラインに当てはめてみます。稼働時間は27,000秒（450分）、必要数は600個、タクトタイムは45秒です。改善前はネック工程の工程2が52秒で、1日約519個しか作れない状態でした。
まずECRSで作業を減らします。減らした作業は次の3つです。
- 工程2：部品の仮置きをやめて4秒
- 工程4：ねじの共通化で6秒
- 工程5：検査の二重確認をやめて2秒
そのうえで、工程2の配線クランプの作業8秒を、手待ちの多かった工程3へ移します。
作業を12秒減らし、8秒を移しただけで、全工程がタクトタイムの下にそろいました。
改善前
改善後
※説明用の例です。出来高は稼働時間27,000秒÷ネック工程の時間で計算しています。改善後の工程2は、52秒－仮置きの排除4秒－工程3への移動8秒＝40秒です。
改善後はネック工程が40秒になり、ラインバランス効率は188÷（40×5）で76.9％から94.0％に上がりました。1日の出来高は27,000÷40で675個となり、必要数の600個を定時内で作れるようになります。
一方で、人数は5人のままです。合計188秒をタクト45秒で割ると約4.18で、4人にするにはさらに8秒以上の作業を減らす必要があります。このように次の目標が数字で見えるのも、計算をしておく利点です。
改善後はタクトまで5秒の余裕があります。この余裕は、作業時間のばらつきや小さなトラブルを吸収する役割を果たします。必要数が変わらないのであれば、余力の分だけ速く作るのではなく、タクトタイムに合わせて作ることで作りすぎを防ぎます。
よくある失敗と対策
ラインバランスの改善は、計算そのものより、測り方や定着のさせ方でつまずくことが多い取り組みです。現場でよく見かける失敗を4つ挙げ、それぞれの対策をまとめます。
平均値だけで割り付けてしまう
作業時間の平均値だけで、各工程をタクトぎりぎりにそろえると、少し遅れた1サイクルでラインが止まります。人の作業には必ずばらつきがあるため、平均だけでなく、ばらつきの幅も見て余裕を残すことが必要です。
特に新人や応援者が入る工程は、時間が長くぶれやすくなります。こうした工程は少し軽めに割り付ける、あるいは前後の工程が手助けできる「助け合いゾーン」を決めておくと、ラインが止まりにくくなります。
混流ラインで品種ごとの差を見落とす
複数の品種を同じラインで流す混流ラインでは、品種ごとにネック工程が変わることがあります。代表品種だけで編成すると、別の品種が流れたときに特定の工程だけ極端に忙しくなります。
混流ラインの編成効率は、品種ごとの編成効率を生産量で加重平均して求めます。そのうえで、作業時間の長い品種が続かないように生産スケジューリングで投入順を工夫すると、品種の差をラインの中で吸収しやすくなります。
一度改善して終わりにしてしまう
ラインバランスは、一度そろえても長くは保てません。次のようなことが起きるたびに崩れます。
- 設計変更で作業が増える
- 必要数が変わってタクトタイムが変わる
- 作業者が入れ替わる
対策は、必要数やタクトタイムが変わるたびに編成を見直すルールを決めておくことです。あわせて、1人が複数の工程をこなせる多能工を育てておくと、割り付けを変えるときに人の配置で悩まずに済みます。
誰がどの工程をどのレベルでできるかは、スキルマップで管理すると把握しやすくなります。
人を減らすことが目的になってしまう
ラインバランスの改善は、結果として人数を減らせることがあります。ただ、それを最初から前面に出すと、作業者が測定に協力しなくなったり、改善案を出さなくなったりしがちです。
浮いた人は、別ラインの応援、改善活動、多能工化の訓練などに回すのが一般的です。「手待ちを減らして、無理なく定時で必要数を作る」ことを目的に掲げると、現場の協力が得やすくなります。
残業が常態化している職場なら、工場の残業が減らない原因と対策とあわせて取り組むと効果が見えやすくなります。
まとめ
- ラインの出来高は、最も作業時間の長いネック工程で決まる
- タクトタイムは稼働時間÷必要数で決まる目標のペース
- ラインバランス効率は作業時間の合計÷（ネック工程の時間×工程数）で、85〜90％が目安
- 改善は要素作業に分けて測り、先行順位を整理し、ECRSで作業を減らしてから割り付け直す
- 平均値だけで編成しない、品種差を見る、タクトが変わるたびに見直すことで定着させる
ラインバランスの改善は、班長やラインリーダーが日々の中で取り組める一方、治具や設備の変更をともなう場面では生産技術や品質保証との連携が欠かせません。
ライン作業の仕事の中身は製造オペレーターの仕事の記事で、データの整理に使う手法はQC七つ道具の記事で詳しく紹介しています。
改善した作業を人から人へ引き継いでいく方法については、製造業の技能伝承と人材育成もあわせてご覧ください。
出典
出典・参考資料（11件）を開く出典・参考資料を閉じる
- ラインバランシングの定義・作業編成効率とバランスロス率の式・山積み山崩し：日本IE協会「ラインバランシング｜現状を分析するIEの手法」
- 編成ロスの定義・必要人員数の式・90％の目安・改善の7ステップ：TPMオンライン「ロス別の改善ステップ⑫ 編成ロス」
- 改善の基本パターン・目標90％と必達80％：カイゼンベース「ラインバランス分析とは？」
- タクトタイムの計算式と例・標準作業の3要素：カイゼンベース「標準作業の3要素とは？」
- タクトタイムとサイクルタイムの関係：キーエンス「タクトタイム・サイクルタイム・リードタイムの意味や違い」
- 目標サイクルタイムと良品率・85％の目安：Asprova「生産ライン最適化『ラインバランシング』とは」
- 85％以上の目安：ITトレンド「ラインバランシングとは？」
- ECRSの順番と各原則：日本能率協会コンサルティング 用語集「ECRS（改善の4原則）」
- WF法・ストップウォッチ法とレイティング：MONOist「1人で複数の工程や機械設備を担当して生産性を上げる『連合作業分析』の効果」
- ライン総合効率：NCネットワーク「ライン総合効率の改善」
- 混合品種ラインの編成効率：たかぴーの中小企業診断士試験 攻略ブログ「混合品種ラインの編成効率の計算式」
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