JP7012865B2 - 製造システム設計支援装置 - Google Patents

製造システム設計支援装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7012865B2
JP7012865B2 JP2020546601A JP2020546601A JP7012865B2 JP 7012865 B2 JP7012865 B2 JP 7012865B2 JP 2020546601 A JP2020546601 A JP 2020546601A JP 2020546601 A JP2020546601 A JP 2020546601A JP 7012865 B2 JP7012865 B2 JP 7012865B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
manufacturing system
system design
evaluation
manufacturing
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020546601A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2020053991A1 (ja
Inventor
賢 岩津
和久 鈴来
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of JPWO2020053991A1 publication Critical patent/JPWO2020053991A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7012865B2 publication Critical patent/JP7012865B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06313—Resource planning in a project environment
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/04—Manufacturing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • General Factory Administration (AREA)

Description

この発明は、製品の製造を行う製造システムの設計案を生成し、評価した結果を提示する製造システム設計支援装置に関するものである。
従来の技術では、例えば、特許文献１のように、工程編成と工程レイアウトとを関連付けた好適な工程設計案を生成するには、類似の複数製品を生産する生産工程に対して、作業要素情報、設備情報、作業者情報等と工程レイアウト評価値に基づき、工程編成生成手段と工程レイアウト生成手段とにより、工程設計を繰返し更新する工程設計装置を提供している。
特開２００４－３５５１４７号
このような製造システム設計支援装置では、予め設定した製造実行時の評価目標値を満たす１組の工程編成と工程レイアウトとが生成可能である。しかしながら、製造システムの立上げと実行を含むＴＣＯ（Ｔｏｔａｌ Ｃｏｓｔ ｏｆ Ｏｗｎｅｒｓｈｉｐ）の観点での複数の好適な製造システム設計を提示することができなかった。
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、製造要件を満たす複数の製造システム設計案を生成し、比較できるものである。製造システムの立上げ時及び製造実行時の評価結果を一覧表示することにより、工場経営観点でより好適な製造システム設計を実機運用前のシミュレーションで判断することが可能とすることを目的としている。
この発明に係る製造システム設計支援装置は、製造システムで製品を製造するときの製造要件を設定する製造要件設定部と、製造要件を満たす製造システム設計案を生成する製造システム設計案生成部と、製造システム設計案の評価指標を設定する評価指標設定部と、評価指標に基づき製造システム設計案の評価結果を算出する製造システム設計案評価部と、評価結果を表示する評価結果表示部とを備え、前記製造システム設計案生成部は、前記製造要件と前記評価指標とから前記製造システム設計案を抽出する製造システム設計案抽出部と、前記製造要件と前記評価指標と前記製造システム設計案と前記評価結果との組合せ結果を複数記憶する評価結果記憶部と、前記組合せ結果に基づき前記製造要件と前記評価指標との組に対して評価の高い前記製造システム設計案を導出するルールを学習する製造システム設計ルール学習部と、前記製造システム設計ルール学習部の学習結果を製造システム設計ルールとして記憶する製造システム設計ルール記憶部と、を備え、前記評価指標設定部は、立上げ作業を評価する立上げ評価指標と、運用したときの製造実行を評価する製造システム実行評価指標とを設定し、前記製造システム設計案評価部は、前記立上げ評価指標に基づいて前記製造システムの立上げを評価する製造システム立上げ評価部と、前記製造システム実行評価指標に基づいて製造実行を評価する製造システム実行評価部と、前記製造システム立上げ評価部及び前記製造システム実行評価部の前記評価結果を算出する製造システム評価算出部とを備えたことを特徴とする製造システム設計支援装置である。
この発明に係る製造システム設計支援装置によれば、製造要件を満たす製造システム設計案を生成し、設計案の評価結果を比較表示することができる。
本発明の実施の形態１による製造システム設計支援装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１による製造システム設計支援装置の評価指標を設定する画面のイメージ図である。 本発明の実施の形態１による製造システム設計支援装置のロジックを示すフローチャート図である。 本発明の実施の形態１による製造システム設計支援装置の評価結果を表示する画面のイメージ図である。 本発明の実施の形態２による製造システム設計支援装置の設計ルールの学習を示すイメージ図である。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による製造システム設計支援装置の構成を示すブロック図である。製造システム設計支援装置は、ユーザインタフェースとなる入出力部１及び内部処理を行う演算処理部２で構成される。演算処理部２は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ハードディスクなどの記憶装置から構成されている。入出力部１は、入力手段１１と出力手段１２とを備えている。入力手段１１の製造要件設定部１１１は製造システムで製品を製造するときの製造要件を設定し、入力手段１１の評価指標設定部１１２は製造システム設計案の評価指標を設定する。
製造要件設定部１１１は、製造システムで製造する製品の仕様、製造システムの構成要素である生産設備の仕様、製造システムを利用して製品を生産する生産計画の少なくともいずれか１つを含む製造要件を設定する。また、評価指標設定部１１２は、製造システムの設計案を評価するための１つ以上の評価指標を設定する。
図２は、本発明の実施の形態１による製造システム設計支援装置の評価指標を設定する画面のイメージ図である。立上げ時の評価指標として、例えば、必要時間、必要工数、必要コストを選択できるようになっている。また、運用時の評価指標として、例えば、総合設備効率、正味設備効率、良品率、納期遵守率、設備有効性、労働生産性を選択できるようになっている。所定の評価期間として、開始及び終了日を選択できるようになっている。
評価指標設定部１１２は、例えば、図２に示すような評価指標値の種類の選択と評価対象期間の開始日及び終了日の指定とが行える設定画面で、評価指標の内容を設定する。
演算処理部２は、製造システム設計案生成部２１と製造システム設計案評価部２２とを備えている。製造システム設計案生成部２１は製造要件を満たす製造システム設計案を生成し、製造システム設計案評価部２２は評価指標に基づき製造システム設計案の評価結果を算出する。出力手段１２の評価結果表示部１２１は製造システム設計案評価部２２の評価結果を表示する。
製造システム設計案生成部２１は、製造システム設計案抽出部２１１と評価結果記憶部２１２と製造システム設計ルール学習部２１３と製造システム設計ルール記憶部２１４とから構成される。製造システム設計案抽出部２１１は、製造要件設定部１１１が設定した製造要件と、評価指標設定部１１２が設定した評価指標とから製造システム設計案を抽出する。また、製造システム設計案抽出部２１１は、製造システム設計ルール学習部２１３の学習結果を製造システム設計ルールとして保持する製造システム設計ルール記憶部２１４の製造システム設計ルールを用いて製造システム設計案を抽出する。換言すると、製造システム設計案抽出部２１１は、製造システム設計ルールを参照して製造システム設計案を抽出することになる。
製造システム設計案生成部２１は、製造要件を満たす製造システム設計案を１つ以上生成し、製造システム設計案抽出部２１１にて評価指標を考慮して１つ以上の製造システム設計案を抽出する。
評価結果記憶部２１２は、製造要件と評価指標と製造システム設計案と評価結果との組合せ結果を複数、製造システム設計案評価部２２から受け取り記憶する。製造システム設計ルール学習部２１３は、評価結果記憶部２１２に記憶されている組合せ結果に基づき製造要件と評価指標との組に対して評価の高い製造システム設計案を導出するルールを学習する。製造システム設計ルール記憶部２１４は、製造システム設計ルール学習部２１３の学習結果を製造システム設計ルールとして記憶する。
製造システム設計案評価部２２は、製造システム評価算出部２２１と製造システム立上げ評価部２２２と製造システム実行評価部２２３と生産スケジューラ２２４と生産シミュレータ２２５と制御システムインタフェース２２６とを備えている。ここで、製造システム実行評価部２２３は、製品を製造する製造設備の稼働計画及び作業者の配置計画を行う生産スケジューラ２２４、製造設備及び作業者による生産のシミュレーションを行う生産シミュレータ２２５、及び製造設備の生産実績データを取得する制御システムインタフェース２２６の少なくともいずれか１つを用いて製造実行を評価する。
評価指標設定部１１２は、立上げ作業を評価する立上げ評価指標と、運用したときの製造実行を評価する製造システム実行評価指標とを設定し、製造システム評価算出部２２１に送信する。また、製造システム設計案抽出部２１１は、製造システム設計ルールを参照して製造システム設計案を抽出し、製造システム評価算出部２２１に送信する。
製造システム立上げ評価部２２２は、立上げ評価指標に基づいて製造システムの立上げを評価する。製造システム実行評価部２２３は、製品を製造する製造設備の稼働計画及び作業者の配置計画を行う生産スケジューラ２２４、製造設備及び作業者による生産のシミュレーションを行う生産シミュレータ２２５、及び製造設備の生産実績データを取得する制御システムインタフェース２２６の少なくともいずれか１つを用いて製造実行を評価する。さらに、評価結果表示部１２１は、所定の期間における評価指標による製造システム設計案の順位付けをして表示する。
製造システム評価算出部２２１は、製造システム立上げ評価部２２２及び製造システム実行評価部２２３の評価結果について、所定の期間における評価指標による製造システム設計案の順位付けを行って、評価結果表示部１２１に送信する。
図３は、本発明の実施の形態１による製造システム設計支援装置のロジックを示すフローチャート図である。ロジックを実装した計算機上のアプリケーションプログラムとして実現され、与えられた条件に対して好適な製造システムの設計案を出力する。
製造システム設計支援装置は、ステップＳ１から開始し、ステップＳ２にて製造要件設定部１１１で製造要件を入力し、ステップＳ３にて評価指標設定部１１２で評価指標を入力する。
ステップＳ４にて、製造要件及び評価指標の組から製造システム設計案を導出可能な設計ルールの存在を確認する。ステップＳ４にて設計ルールが存在する場合にはステップＳ５に進み、設計ルールが存在しない場合にはステップＳ６に進む。ステップＳ５にて、設計ルールを適用した設計案を生成する。より具体的には、設計ルールに基づき製造要件及び評価指標の組から製造システム設計案を生成することになる。ステップＳ５の後、ステップＳ７に進む。
ステップＳ６にて製造要件を満たす初期設計案を生成する。換言すれば、製造システム設計案として製造要件を満たす初期設計案を生成する。ステップＳ６の後、ステップＳ７に進む。
ステップＳ５またはステップＳ６にて製造システム設計案を生成した後、ステップＳ７にて、設計案の評価算出を行う。より具体的には、製造システム設計案に対してステップＳ３にて入力された評価指標に基づく評価を算出する。
ステップＳ８にて評価結果として評価の算出結果を表示し、続いてステップＳ９にて評価結果を記録する。ステップＳ１０にて製造要件及び評価指標の組合せから製造システム設計案を導いたことに対する評価結果に基づき、設計ルールを学習する。ステップＳ１１にて、製造システム設計ルール記憶部２１４に記録している設計ルールを更新する。
ステップＳ１２にて製造システム設計案を採用しない場合にはステップＳ２に戻り、必要に応じて製造要件及び評価指標を変更して製造システム設計案を再度生成する。ステップＳ１２にてステップＳ８の評価結果を参照して製造システム設計案を採用した場合には、ステップＳ１３にてロジックを終了する。
製造システムで製造する製品の仕様には、製造する製品の材質、寸法、機能、性能、部品構成、製造工程の少なくとも１つが含まれ、例えば、製品の素材、製品の３次元形状を表現する寸法データ、寸法データの精度公差、製品を構成する部品の一覧、製品を製造する工程等が含まれる。
また、製造システムの構成要素である生産設備の仕様には、製品の生産に利用する設備の寸法、機能、性能、部品構成の少なくとも１つが含まれ、例えば、生産設備の３次元形状を表現する寸法データ、生産設備の設置面積、生産設備が対応可能な加工の種類、生産設備の加工精度等が含まれる。
製品または生産設備に対応する３次元形状を表す手段として、デジタルデータとして保存される３次元ＣＡＤデータを利用してもよい。生産計画は、月単位、週単位、日単位等の一定の製造期間に製造システムを利用して製造する製品の種類と数量の計画である。
評価指標は、製造システムの設計案を適用する場合の製造システムの立上げ時の評価指標と運用時の評価指標を含む。立上げ時の評価指標としては、例えば、製造システムの立上げに必要な時間、工数、コストなどを選択することができる。
運用時の評価指標としては、例えば、工場の総合設備効率、正味設備効率、製品の良品率等のＩＳＯ２２４００に定義されるＫＰＩ（Ｋｅｙ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）指標、ＫＰＩに類する製品の納期遵守率等の評価指標の少なくとも１つ以上の指標値を選択することができる。評価対象期間は、期間の開始と終了の日付を生産計画に合わせて所定の対象期間を設定する。
製造システム設計案は、生産設備の構成と生産設備のレイアウトと作業者の配置の少なくとも１つを含む設計案である。製造システム設計案は、製造システム設計案評価部２２にて評価指標に基づき評価される。製造システム評価算出部２２１にて製造システム設計案に対する評価指標別の評価値を算出する。
評価値の算出には、製造システム立上げ評価部２２２と製造システム実行評価部２２３による評価結果を用いる。製造システム評価算出部２２１で算出された評価値は、出力手段１２の評価結果表示部１２１に表示される。
例えば、製品として製品ａと製品ｂの２種類の製品を製造システムで製造する場合には、製品ａ及び製品ｂに対して１つ以上の製造工程で構成される製造方法が定義されている。製造工程は、製造可能な機能及び性能を持つ１つ以上の生産設備からいずれかを利用して実行される。
製造システム設計案は、製品ａ及び製品ｂの生産計画を達成するために必要となる、生産設備のレイアウトと、作業者の配置とによって定義される。定義された製造システム設計案は、製造システム評価算出部２２１によって評価値が算出される。製造システム評価算出部２２１による評価値の算出には、製造システム立上げ評価部２２２と製造システム実行評価部２２３による評価を利用する。
製造システム立上げ評価部２２２では、製造システムの立上げ時の作業の評価を実施する。製造システムの立上げ時の作業には、例えば、新規生産設備の購入、不要生産設備の移動または廃棄、生産設備のレイアウト変更、生産設備の機械的な調整、生産設備の制御プログラムの設計・開発、生産設備の動作確認等、製造システムを稼働させるために必要な作業が含まれる。
製造システム立上げ評価部２２２による評価では、これらの各作業を考慮し、製造システムの立上げに要する時間、工数、コストの中から評価指標設定部１１２で選択された評価指標に対する数値を算出する。
製造システム実行評価部２２３では、製造システムの生産実行時の運用の評価を実施する。製造システムの生産実行時の運用とは、生産設備による作業と作業者による作業により生産計画に基づく製造を実行することである。生産設備による作業には、例えば、工作機械による加工、搬送装置による搬送、検査装置による検査等の、生産設備の制御装置に格納されたプログラムに基づき実行される作業が含まれる。
作業者による作業には、例えば、部品のピッキング、工作機械への治具や加工対象部品の固定、手作業による部品組立、検査装置への条件設定等の、製造現場の作業者によって直接実行される作業が含まれる。
製造システム実行評価部２２３による評価では、賽銭設備による作業と作業者による作業によって、製造システムの生産実行を運用した場合には、工場の総合設備効率、正味設備効率、製品の良品率、製品の納期遵守率等の評価指標の中から評価指標設定部１１２で選択された評価指標に対する数値を算出する。
評価値の算出には、生産計画に基づき生産設備と作業者を割当て、生産スケジューラ２２４により算出した生産スケジュールを、製造システム設計案を仮想空間上に模擬した生産シミュレータ２２５でシミュレーション実行した結果を利用する。生産スケジュールの決定には、一般にソフトウエア製品として販売されている生産スケジューラ２２４が利用可能である。
製造システム設計案に基づく製造システムを実際に構築し、生産スケジューラ２２４に基づく製造を実行している場合には、生産シミュレータ２２５の代わりに実際の製造システムを利用する。この場合は、生産設備の制御装置から、制御システムインタフェース２２６を介して生産実績データを取得することにより、評価値を算出する。
製造システム評価算出部２２１は、製造システム立上げ評価部２２２及び製造システム実行評価部２２３の評価結果に基づき、１つ以上の製造システム設計案のそれぞれについて、１つ以上の評価指標に対する評価値を評価結果表示部１２１に出力する。
図４は、本発明の実施の形態１による製造システム設計支援装置の評価結果を表示する画面のイメージ図である。設計案が毎に、例えば、立上げ時の時間、工数及びコスト、運用時の総合設備効率及び納期遵守率、並びに総合評価が評価結果として示される。この図４では、図２で選択した項目にあわせて、立上げ時及び運用時の選択項目を選択した例を示している。
評価結果表示部１２１は、図４に示すように、縦軸に製造システム設計案、横軸に評価指標を取った表形式で評価結果を出力する。横軸の評価指標には、評価指標設定部１１２で設定された、立上げ時の評価指標と運用時の評価指標を表示する。評価結果としては、横軸の評価指標に対する評価値を表示する。横軸の評価指標に利用した立上げ時の評価指標と運用時の評価指標とに基づく製造システム設計案に対する総合評価として、製造システム設計案間の評価順位の平均値を算出することにより、横軸の評価指標の先頭に加えて表示する。また、横軸に挙げた評価指標別の評価値順に、評価対象の製造システム設計案をソート可能とする。これにより、製造要件を満たす製造システム設計案を生成し、評価結果を比較表示することが可能となる。
以上のように、製造システムで製品を製造するときの製造要件を設定する製造要件設定部と、製造要件を満たす製造システム設計案を生成する製造システム設計案生成部と、製造システム設計案の評価指標を設定する評価指標設定部と、評価指標に基づき製造システム設計案の評価結果を算出する製造システム設計案評価部と、評価結果を表示する評価結果表示部とを備えた製造システム設計支援装置であるので、製造要件を満たす製造システム設計案を生成し、設計案の評価結果を比較表示することができる。
また、評価指標設定部は、立上げ作業を評価する立上げ評価指標と、運用したときの製造実行を評価する製造システム実行評価指標とを設定し、製造システム設計案評価部は、立上げ評価指標に基づいて製造システムの立上げを評価する製造システム立上げ評価部と、製造システム実行評価指標に基づいて製造実行を評価する製造システム実行評価部と、製造システム立上げ評価部及び製造システム実行評価部の評価結果を算出する。
さらに、製造システム設計案生成部は、製造要件と評価指標とから製造システム設計案を抽出する製造システム設計案抽出部と、製造要件と評価指標と製造システム設計案と評価結果との組合せ結果を複数記憶する評価結果記憶部と、組合せ結果に基づき製造要件と評価指標との組に対して評価の高い製造システム設計案を導出するルールを学習する製造システム設計ルール学習部と、製造システム設計ルール学習部の学習結果を製造システム設計ルールとして記憶する製造システム設計ルール記憶部とを備えている。
また、製造システム設計案抽出部は、製造システム設計ルールを参照して製造システム設計案を抽出する。さらに、評価結果表示部は、所定の期間における評価指標による製造システム設計案の順位付けをして表示する。
また、製造システム実行評価部は、製品を製造する製造設備の稼働計画及び作業者の配置計画を行う生産スケジューラ、製造設備及び作業者による生産のシミュレーションを行う生産シミュレータ、及び製造設備の生産実績データを取得する制御システムインタフェースの少なくともいずれか１つを用いて製造実行を評価する。
実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１と構成については同一である。実施の形態２では、実施の形態１に対して、製造システム設計ルール学習部２１３で、強化学習を用いている点、ニューラルネットワークを学習させる点が異なっている。
製造システム設計ルール学習部２１３における学習には、例えば、強化学習が利用可能である。強化学習とは、ある環境内におけるエージェントが、現在の状態を観測し、取るべき行動を決定する問題を扱う機械学習の一種である。エージェントは行動を選択することで環境から報酬を得る。強化学習は一連の行動を通じて報酬が最も多く得られるような方策を学習する。強化学習のアルゴリズムは動的計画法に類似したアルゴリズムである。強化学習は、ある状態での好適な行動を習得するために、状態と行動の組を経験することにより将来得られる報酬の見積りを更新する教師なし学習であり、様々な状態と行動の組合せをシミュレーションにより経験させる方法が知られている。
製造要件設定部１１１で設定された製造要件と現時点の製造システムのレイアウト、作業者の配置との組合せを「状態」、製造システムのレイアウトと作業者の配置の変更を「行動」、与えられた期間の「行動」の結果、評価指標に基づき算出された評価結果を「報酬」とする強化学習を実行する。強化学習の学習過程では、行動を実行すると状態が変化し、その結果として状態と行動の様々な組合せを経験し、報酬を得ることにより、組合せに対する評価が決定する。
生産シミュレータ２２５を用いて強化学習の学習過程を実行することにより、製造要件に対して、製造システムのレイアウトと作業者の配置をそれぞれ別のレイアウトと別の配置に変更する、あるいは変更しないという行動が得られる。このようにして強化学習によって得られたルールは、製造システム設計ルール記憶部２１４に保存される。
実工場に製造システムのレイアウトと作業者の配置を適用した場合には、制御システムインタフェース２２６を介して得られるデータから評価指標に基づき評価を算出し、強化学習に反映し、製造システム設計ルール記憶部２１４に保存することができる。
製造システム設計ルール記憶部２１４に保存されたルールに基づき、製造システム設計案抽出部２１１では、製造要件設定部１１１で設定された製造要件から、評価指標設定部１１２で設定された各評価指標の評価を高くする製造システム設計案を抽出する。
また、強化学習を繰返し実行し、製造要件と評価指標の入力に対する好適な製造システム設計案の出力の組合せの事例が収集できた場合には、収集事例を教師信号として入力から出力を得るニューラルネットワークを学習させることができる。
図５は、本発明の実施の形態２による製造システム設計支援装置の設計ルールの学習を示すイメージ図であり、学習させる対象のニューラルネットワークのイメージを示した図である。ニューラルネットワークの入力として、製造要件の項目と評価指標の項目を設定し、ニューラルネットワークの出力として、前期製造システム設計案の項目を設定する。製造要件と評価指標の組合せと組合せに対して好適な製造システム設計案の複数の事例を教師信号としてニューラルネットワークに与えることにより、ニューラルネットワークを学習させる。
ニューラルネットワークの学習結果についても、ルールとして製造システム設計ルール記憶部２１４に保存させることができ、製造システム設計案抽出部２１１での製造システム設計案の抽出に活用することができる。
以上のように、製造システムで製品を製造するときの製造要件を設定する製造要件設定部と、製造要件を満たす製造システム設計案を生成する製造システム設計案生成部と、製造システム設計案の評価指標を設定する評価指標設定部と、評価指標に基づき製造システム設計案の評価結果を算出する製造システム設計案評価部と、評価結果を表示する評価結果表示部とを備えた製造システム設計支援装置であるので、製造要件を満たす製造システム設計案を生成し、設計案の評価結果を比較表示することができる。
また、評価指標設定部は、立上げ作業を評価する立上げ評価指標と、運用したときの製造実行を評価する製造システム実行評価指標とを設定し、製造システム設計案評価部は、立上げ評価指標に基づいて製造システムの立上げを評価する製造システム立上げ評価部と、製造システム実行評価指標に基づいて製造実行を評価する製造システム実行評価部と、製造システム立上げ評価部及び製造システム実行評価部の評価結果を算出する。
さらに、製造システム設計案生成部は、製造要件と評価指標とから製造システム設計案を抽出する製造システム設計案抽出部と、製造要件と評価指標と製造システム設計案と評価結果との組合せ結果を複数記憶する評価結果記憶部と、組合せ結果に基づき製造要件と評価指標との組に対して評価の高い製造システム設計案を導出するルールを学習する製造システム設計ルール学習部と、製造システム設計ルール学習部の学習結果を製造システム設計ルールとして記憶する製造システム設計ルール記憶部とを備えている。
また、製造システム設計案抽出部は、製造システム設計ルールを参照して製造システム設計案を抽出する。さらに、評価結果表示部は、所定の期間における評価指標による製造システム設計案の順位付けをして表示する。
また、製造システム実行評価部は、製品を製造する製造設備の稼働計画及び作業者の配置計画を行う生産スケジューラ、製造設備及び作業者による生産のシミュレーションを行う生産シミュレータ、及び製造設備の生産実績データを取得する制御システムインタフェースの少なくともいずれか１つを用いて製造実行を評価する。
１ 入出力部、２ 演算処理部、１１ 入力手段、１２ 出力手段、２１ 製造システム設計案生成部、２２ 製造システム設計案評価部、１１１ 製造要件設定部、１１２ 評価指標設定部、１２１ 評価結果表示部、２１１ 製造システム設計案抽出部、２１２ 評価結果記憶部、２１３ 製造システム設計ルール学習部、２１４ 製造システム設計ルール記憶部、２２１ 製造システム評価算出部、２２２ 製造システム立上げ評価部、２２３ 製造システム実行評価部、２２４ 生産スケジューラ、２２５ 生産シミュレータ、２２６ 制御システムインタフェース。

Claims (5)

  1. 製造システムで製品を製造するときの製造要件を設定する製造要件設定部と、
    前記製造要件を満たす製造システム設計案を生成する製造システム設計案生成部と、
    前記製造システム設計案の評価指標を設定する評価指標設定部と、
    前記評価指標に基づき前記製造システム設計案の評価結果を算出する製造システム設計案評価部と、
    前記評価結果を表示する評価結果表示部とを備え、
    前記製造システム設計案生成部は、
    前記製造要件と前記評価指標とから前記製造システム設計案を抽出する製造システム設計案抽出部と、
    前記製造要件と前記評価指標と前記製造システム設計案と前記評価結果との組合せ結果を複数記憶する評価結果記憶部と、
    前記組合せ結果に基づき前記製造要件と前記評価指標との組に対して評価の高い前記製造システム設計案を導出するルールを学習する製造システム設計ルール学習部と、
    前記製造システム設計ルール学習部の学習結果を製造システム設計ルールとして記憶する製造システム設計ルール記憶部と、を備え、
    前記評価指標設定部は、立上げ作業を評価する立上げ評価指標と、運用したときの製造実行を評価する製造システム実行評価指標とを設定し、
    前記製造システム設計案評価部は、前記立上げ評価指標に基づいて前記製造システムの立上げを評価する製造システム立上げ評価部と、前記製造システム実行評価指標に基づいて製造実行を評価する製造システム実行評価部と、前記製造システム立上げ評価部及び前記製造システム実行評価部の前記評価結果を算出する製造システム評価算出部とを備えたことを特徴とする製造システム設計支援装置。
  2. 請求項１に記載の製造システム設計支援装置であって、
    前記製造システム設計案抽出部は、前記製造システム設計ルールを参照して製造システム設計案を抽出することを特徴とする製造システム設計支援装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の製造システム設計支援装置であって、
    前記評価結果表示部は、所定の期間における前記評価指標による前記製造システム設計案の順位付けをして表示することを特徴とする製造システム設計支援装置。
  4. 請求項１に記載の製造システム設計支援装置であって、
    前記製造システム実行評価部は、前記製品を製造する製造設備の稼働計画及び作業者の配置計画を行う生産スケジューラ、前記製造設備及び前記作業者による生産のシミュレーションを行う生産シミュレータ、及び前記製造設備の生産実績データを取得する制御システムインタフェースの少なくともいずれか１つを用いて前記製造実行を評価することを特徴とする製造システム設計支援装置。
  5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の製造システム設計支援装置であって、
    前記製造システム設計ルール学習部は、強化学習を用いたことを特徴とする製造システム設計支援装置。
JP2020546601A 2018-09-12 2018-09-12 製造システム設計支援装置 Active JP7012865B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2018/033830 WO2020053991A1 (ja) 2018-09-12 2018-09-12 製造システム設計支援装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2020053991A1 JPWO2020053991A1 (ja) 2021-03-11
JP7012865B2 true JP7012865B2 (ja) 2022-01-28

Family

ID=69776668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020546601A Active JP7012865B2 (ja) 2018-09-12 2018-09-12 製造システム設計支援装置

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP7012865B2 (ja)
CN (1) CN112654943A (ja)
DE (1) DE112018007980T5 (ja)
WO (1) WO2020053991A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6998064B2 (ja) * 2019-06-10 2022-01-18 株式会社レクサー・リサーチ 生産設計支援装置、生産設計支援方法及び生産設計支援プログラム
WO2021235312A1 (ja) * 2020-05-20 2021-11-25 ソニーグループ株式会社 情報処理装置及び情報処理方法
EP4095736A1 (de) * 2021-05-28 2022-11-30 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und system zum steuern eines produktionssystems

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000237937A (ja) 1999-02-22 2000-09-05 Matsushita Electric Works Ltd 生産システムの設計支援方法
JP2003280730A (ja) 2002-03-20 2003-10-02 Toshiba Corp 製造ライン評価支援方法及びその装置
JP2015185065A (ja) 2014-03-26 2015-10-22 株式会社日立製作所 構成設計装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0778198A (ja) * 1993-09-08 1995-03-20 Hitachi Ltd 計器選定設計支援システム
JPH10143236A (ja) * 1996-11-14 1998-05-29 Hitachi Ltd プラントの製造方法およびプラントの製造設計システム
CN101313260A (zh) * 2005-11-24 2008-11-26 新日铁***集成株式会社 生产资源管理***、评价值计算方法及程序
US8375317B2 (en) * 2008-01-29 2013-02-12 Panasonic Corporation Motor control characteristic evaluation device and motor control characteristic presentation method
CN104656620A (zh) * 2015-01-21 2015-05-27 清华大学 重型机床再制造综合评价***
CN105045243B (zh) * 2015-08-05 2017-08-25 同济大学 一种半导体生产线动态调度装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000237937A (ja) 1999-02-22 2000-09-05 Matsushita Electric Works Ltd 生産システムの設計支援方法
JP2003280730A (ja) 2002-03-20 2003-10-02 Toshiba Corp 製造ライン評価支援方法及びその装置
JP2015185065A (ja) 2014-03-26 2015-10-22 株式会社日立製作所 構成設計装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020053991A1 (ja) 2020-03-19
JPWO2020053991A1 (ja) 2021-03-11
CN112654943A (zh) 2021-04-13
DE112018007980T5 (de) 2021-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7012865B2 (ja) 製造システム設計支援装置
JP6467264B2 (ja) 計画作成支援装置および計画作成支援方法
JP5453334B2 (ja) 作業計画作成装置及び作業計画作成方法
JP7341073B2 (ja) 工場管理装置、工場管理方法、及び工場管理プログラム
JP2008299762A (ja) 生産管理プログラム
US9600792B2 (en) Method and apparatus for generating an engineering workflow
JP6622592B2 (ja) 生産計画立案支援システムおよび支援方法
Beier et al. Supporting product development through cross-discipline dependency-modeling–novel approaches for traceability-usage
JPH05233590A (ja) ペトリネットによる生産システムシミュレータ装置
Hüsener et al. The digital twin as a mediator for the digitalization and conservation of expert knowledge
JP2005032079A (ja) プロジェクト事前評価方法
CN111819564A (zh) 用于自动工作指令创建的方法和***
JP2004054358A (ja) 設備投資評価システム
JP2002244716A (ja) ライン能力評価システム
JPH0581291A (ja) 製造ライン計画方法およびその装置
JP2012103804A (ja) 場所計画装置および場所計画方法
Kumar et al. Identification of key barriers affecting the cellular manufacturing system by ISM approach
JPH04184602A (ja) 生産計画作成システムおよび生産計画作成方法
Elder DES view on simulation modelling: SIMUL8
Kondeva et al. The sfit tool: Supporting assembly planners to deal with new product variants
Luoma New factory layout simulation and immersive VR-experience preview–case Logset Oy
CN115422620B (zh) 基于数字孪生的物流装备再设计方法、装置及存储介质
JPH10240717A (ja) 製造業シミュレータ
JPH04205169A (ja) 生産計画方法及び装置
JP2024060757A (ja) 使用リソース設定方法および使用リソース設定装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200916

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200916

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210914

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211026

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211221

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220118

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7012865

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150