特許 6174669 複数の製造機械を有する製造セルを制御するセルコントロールシステム、生産システム、制御方法及び制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6174669

(24)【登録日】2017年7月14日

(45)【発行日】2017年8月2日

(54)【発明の名称】複数の製造機械を有する製造セルを制御するセルコントロールシステム、生産システム、制御方法及び制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/418 20060101AFI20170724BHJP

【ＦＩ】

   G05B19/418 Z

【請求項の数】35

【全頁数】40

(21)【出願番号】特願2015-233477(P2015-233477)

(22)【出願日】2015年11月30日

(65)【公開番号】特開2017-33525(P2017-33525A)

(43)【公開日】2017年2月9日

【審査請求日】2015年12月14日

(31)【優先権主張番号】特願2015-152888(P2015-152888)

(32)【優先日】2015年7月31日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100119987

【弁理士】

【氏名又は名称】伊坪 公一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(72)【発明者】

【氏名】▲榊▼原 伸介

(72)【発明者】

【氏名】西 浩次

【審査官】 稲垣 浩司

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５９−０２７３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０４０５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−１０６９０５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１０−２８７１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０５８００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／１０５２９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−０６２２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３２００１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｂ １９／４１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

製品を製造するための複数の製造機械を有する製造セル及び生産計画装置と通信する通信装置と、
前記製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報を、前記通信装置を介して前記生産計画装置から取得する取得部と、
前記第１製造情報に基づいて前記複数の製造機械毎の複数の第２製造情報を生成する第１生成部と、
前記複数の第２製造情報のそれぞれを前記通信装置を介して前記複数の製造機械のそれぞれに送信する送信部と、
前記通信装置を介して前記複数の製造機械のそれぞれから、前記第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報を受信する受信部と、
前記複数の製造機械からの複数の前記第３製造情報に基づいて前記製造セル単位の第４製造情報を生成する第２生成部と、
前記第４製造情報を出力する出力部と、
を有し、
前記生産計画装置は、前記複数の製造機械の個々の製造機械について認識することなく、前記製造セル単位の前記第１製造情報のみを扱って、製品の製造に係る管理を行い、前記生産計画装置が前記第１製造情報のみを扱っているのは前記取得部が前記生産計画装置から製造計画情報を取得するときである、
ことを特徴とするセルコントロールシステム。

【請求項2】

前記製造機械は、加工機、ロボット、ＰＬＣ、搬送機、計測器、試験装置、プレス機、圧入器、印刷機、ダイカストマシン、射出成型機、食品機械、包装機、溶接機、洗浄機、塗装機、組立装置、実装機、木工機械、シーリング装置又は切断機を含む、請求項１に記載のセルコントロールシステム。

【請求項3】

前記第１製造情報は、製造セル単位の前記製品の製造計画を示す製造計画情報であり、
前記第２製造情報は、製造機械単位の前記製品の製造指示を示す製造指示情報である、請求項１または２に記載のセルコントロールシステム。

【請求項4】

前記第３製造情報は、製造機械単位の前記製品の製造実績を示す製造実績情報であり、
前記第４製造情報は、製造セル単位の前記製品の製造実績を示す製造実績情報である、請求項１〜３の何れか一項に記載のセルコントロールシステム。

【請求項5】

前記セルコントロールシステムは、一又は複数のセルコントロール装置で構成される、請求項１〜４の何れか一項に記載のセルコントロールシステム。

【請求項6】

前記出力部は、前記第４製造情報を前記通信装置を介して前記生産計画装置に送信することにより前記第４製造情報を出力する、請求項１〜５の何れか一項に記載のセルコントロールシステム。

【請求項7】

前記通信装置は、前記セルコントロールシステムと異なる第２セルコントロールシステムとさらに通信し、
前記取得部は、前記生産計画装置から、前記第２セルコントロールシステムと通信する第２製造セルに対応する、前記製品の製造に係る製造セル単位の第５製造情報をさらに受信し、
前記送信部は、前記第５製造情報を前記通信装置を介して前記第２セルコントロールシステムにさらに送信し、
前記受信部は、前記通信装置を介して前記第２セルコントロールシステムから、前記第５製造情報に基づいて生成された、前記第２製造セルによる前記製造セル単位の第６製造情報をさらに受信し、
前記出力部は、前記第６製造情報を前記生産計画装置にさらに送信する、請求項６に記載のセルコントロールシステム。

【請求項8】

前記第１生成部は、前記第１製造情報を入力とし、前記第２製造情報を生成する第１学習器を備える請求項１〜７の何れか一項に記載のセルコントロールシステム。

【請求項9】

前記第１学習器は、さらに前記第３製造情報の一部を入力とし、前記第２製造情報を生成する請求項８に記載のセルコントロールシステム。

【請求項10】

前記第２生成部は、前記第３製造情報を入力とし、前記第４製造情報を生成する第２学習器を備える請求項１〜９の何れか一項に記載のセルコントロールシステム。

【請求項11】

前記第２学習器は、さらに前記第１製造情報の一部を入力とし、前記第４製造情報を生成する請求項１０に記載のセルコントロールシステム。

【請求項12】

請求項１〜１１の何れか一項に記載のセルコントロールシステムと、
前記製造セルと、
を有することを特徴とする生産システム。

【請求項13】

請求項７に記載のセルコントロールシステムと、
前記製造セルと、
前記第２セルコントロールシステムと、
前記第２製造セルと、を有し、
前記第２セルコントロールシステムは、
前記第２製造セル及び前記セルコントロールシステムと通信する第２通信装置と、
前記第２通信装置を介して前記セルコントロールシステムから前記第５製造情報を受信する第２取得部と、
前記第５製造情報に基づいて前記第２製造セルが有する複数の製造機械毎の複数の第７製造情報を生成する第３生成部と、
前記複数の第７製造情報のそれぞれを前記第２通信装置を介して前記第２製造セルが有する複数の製造機械のそれぞれに送信する第２送信部と、
前記第２通信装置を介して前記第２製造セルが有する複数の製造機械のそれぞれから、前記第７製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第８製造情報を受信する第２受信部と、
前記第２製造セルが有する複数の製造機械からの複数の前記第８製造情報に基づいて前記第６製造情報を生成する第４生成部と、
前記第６製造情報を前記セルコントロールシステムに送信する第２出力部と、を有することを特徴とする生産システム。

【請求項14】

製品を製造するための複数の製造機械を有する製造セルの内の第１製造機械に組み込まれたセルコントロールシステムであって、
前記製造セルの内の前記第１製造機械以外の第２製造機械と通信する通信装置と、
前記製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報を取得する取得部と、
前記第１製造情報に基づいて、前記第１製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第２製造情報と、前記第２製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報とを生成する第１生成部と、
前記第３製造情報を前記通信装置を介して前記第２製造機械に送信する送信部と、
前記第２製造情報に基づいて前記第１製造機械を制御し、前記第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第４製造情報を生成する機械制御部と、
前記通信装置を介して前記第２製造機械から、前記第３製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第５製造情報を受信する受信部と、
前記第４製造情報及び前記第５製造情報に基づいて前記製造セル単位の第６製造情報を生成する第２生成部と、
前記第６製造情報を出力する出力部と、
を有することを特徴とするセルコントロールシステム。

【請求項15】

製品を製造するための複数の製造機械を有する製造セルの内の第１製造機械に組み込まれたセルコントロールシステムであって、
前記製造セルの内の前記第１製造機械以外の第２製造機械に組み込まれた、前記セルコントロールシステム以外の第２セルコントロールシステムと通信する通信装置と、
前記製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報を取得する取得部と、
前記第１製造情報を前記通信装置を介して前記第２セルコントロールシステムに送信する送信部と、
前記第１製造情報に基づいて、前記第１製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第２製造情報を生成する第１生成部と、
前記第２製造情報に基づいて前記第１製造機械を制御し、前記第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報を生成する機械制御部と、
前記通信装置を介して前記第２セルコントロールシステムから、前記第１製造情報に基づいて生成された製造セル単位の情報に係る第４製造情報を受信する受信部と、
前記第３製造情報及び前記第４製造情報に基づいて前記製造セル単位の第５製造情報を生成する第２生成部と、
前記第５製造情報を出力する出力部と、
を有することを特徴とするセルコントロールシステム。

【請求項16】

前記通信装置は、前記製品の製造を計画する生産計画装置とさらに通信し、
前記取得部は、前記通信装置を介して前記生産計画装置から前記第１製造情報を受信することにより前記第１製造情報を取得し、
前記出力部は、前記第５製造情報を前記通信装置を介して前記生産計画装置に送信することにより前記第５製造情報を出力する、請求項１５に記載のセルコントロールシステム。

【請求項17】

前記セルコントロールシステムは、一又は複数のセルコントロール装置で構成される、請求項１４〜１６の何れか一項に記載のセルコントロールシステム。

【請求項18】

請求項１４〜１７の何れか一項に記載のセルコントロールシステムを組み込んだ前記第１製造機械を含む複数の製造機械を有する製造セルを有することを特徴とする生産システム。

【請求項19】

請求項１６に記載のセルコントロールシステムを組み込んだ前記第１製造機械を含む複数の製造機械を有する製造セルを有し、
前記第２セルコントロールシステムは、
前記セルコントロールシステムと通信する第２通信装置と、
前記第２通信装置を介して前記セルコントロールシステムから前記第１製造情報を受信する第２取得部と、
前記第１製造情報に基づいて、前記第２製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第６製造情報を生成する第３生成部と、
前記第６製造情報に基づいて前記第２製造機械を制御し、前記第２製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第７製造情報を生成する第２機械制御部と、
前記第７製造情報に基づいて前記第４製造情報を生成する第４生成部と、
前記第４製造情報を前記第２通信装置を介して前記セルコントロールシステムに送信する第２出力部と、
を有することを特徴とする生産システム。

【請求項20】

前記製造セルと異なり且つ複数の製造機械を有する第２製造セルをさらに有し、
前記第２製造セルの内の第３製造機械には、前記セルコントロールシステム及び前記第２セルコントロールシステムと異なる第３セルコントロールシステムが組み込まれ、
前記第３セルコントロールシステムは、
前記第２製造セルの内の前記第３製造機械以外の第４製造機械、及び、前記セルコントロールシステム又は前記第２セルコントロールシステムと通信する第３通信装置と、
前記第３通信装置を介して前記セルコントロールシステム又は前記第２セルコントロールシステムから、前記第２製造セルに対応する、前記製品の製造に係る製造セル単位の第８製造情報を受信する第３取得部と、
前記第８製造情報に基づいて、前記第３製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第９製造情報を生成する第５生成部と、
前記第９製造情報に基づいて前記第３製造機械を制御し、前記第３製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第１０製造情報を生成する第３機械制御部と、
前記第１０製造情報に基づいて前記第２製造セルによる前記製造セル単位の第１１製造情報を生成する第６生成部と、
前記第１１製造情報を前記第３通信装置を介して前記セルコントロールシステム又は前記第２セルコントロールシステムに送信する第３出力部と、を有する請求項１９に記載の生産システム。

【請求項21】

製品を製造するための複数の製造機械を有する製造セル及び生産計画装置と通信する通信装置を有するセルコントロールシステムの制御方法であって、
前記製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報を、前記通信装置を介して前記生産計画装置から取得し、
前記第１製造情報に基づいて前記複数の製造機械毎の複数の第２製造情報を生成し、
前記複数の第２製造情報のそれぞれを前記通信装置を介して前記複数の製造機械のそれぞれに送信し、
前記通信装置を介して前記複数の製造機械のそれぞれから、前記第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報を受信し、
前記複数の製造機械からの複数の前記第３製造情報に基づいて前記製造セル単位の第４製造情報を生成し、
前記第４製造情報を出力し、
前記生産計画装置は、前記複数の製造機械の個々の製造機械について認識することなく、前記製造セル単位の前記第１製造情報のみを扱って、製品の製造に係る管理を行い、前記生産計画装置が前記第１製造情報のみを扱っているのは前記取得部が前記生産計画装置から製造計画情報を取得するときである、
ことを特徴とする制御方法。

【請求項22】

前記第２製造情報は、前記第１製造情報を入力とし、第１学習器により生成される請求項２１に記載の制御方法。

【請求項23】

前記第２製造情報は、さらに前記第３製造情報の一部を入力として前記第１学習器により生成される請求項２２に記載の制御方法。

【請求項24】

前記第４製造情報は、前記第３製造情報を入力とし、第２学習器により生成される請求項２１から２３の何れか一項に記載の制御方法。

【請求項25】

前記第４製造情報は、さらに前記第１製造情報の一部を入力として前記第２学習器により生成される請求項２４に記載の制御方法。

【請求項26】

製品を製造するための複数の製造機械を有する製造セル及び生産計画装置と通信する通信装置を有するセルコントロールシステムの制御プログラムであって、
前記製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報を、前記通信装置を介して前記生産計画装置から取得し、
前記第１製造情報に基づいて前記複数の製造機械毎の複数の第２製造情報を生成し、
前記複数の第２製造情報のそれぞれを前記通信装置を介して前記複数の製造機械のそれぞれに送信し、
前記通信装置を介して前記複数の製造機械のそれぞれから、前記第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報を受信し、
前記複数の製造機械からの複数の前記第３製造情報に基づいて前記製造セル単位の第４製造情報を生成し、
前記第４製造情報を出力する、
ことを前記セルコントロールシステムに実行させ、
前記生産計画装置は、前記複数の製造機械の個々の製造機械について認識することなく、前記製造セル単位の前記第１製造情報のみを扱って、製品の製造に係る管理を行い、前記生産計画装置が前記第１製造情報のみを扱っているのは前記取得部が前記生産計画装置から製造計画情報を取得するときである、
ことを特徴とする制御プログラム。

【請求項27】

前記第１製造情報を入力とし、前記第２製造情報を生成する第１学習器に学習を実行させる請求項２６に記載の制御プログラム。

【請求項28】

前記第１学習器に、さらに前記第３製造情報の一部を入力として前記第２製造情報を生成する学習を実行させる請求項２７に記載の制御プログラム。

【請求項29】

前記第３製造情報を入力とし、前記第４製造情報を生成する第２学習器に学習を実行させる請求項２６から２８の何れか一項に記載の制御プログラム。

【請求項30】

前記第２学習器に、さらに前記第１製造情報の一部を入力として前記第４製造情報を生成する学習を実行させる請求項２９に記載の制御プログラム。

【請求項31】

製品を製造するための複数の製造機械を有する製造セルの内の第１製造機械に組み込まれ、前記製造セルの内の前記第１製造機械以外の第２製造機械と通信する通信装置を有するセルコントロールシステムの制御方法であって、
前記製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報を取得し、
前記第１製造情報に基づいて、前記第１製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第２製造情報と、前記第２製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報とを生成し、
前記第３製造情報を前記通信装置を介して前記第２製造機械に送信し、
前記第２製造情報に基づいて前記第１製造機械を制御し、前記第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第４製造情報を生成し、
前記通信装置を介して前記第２製造機械から、前記第３製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第５製造情報を受信し、
前記第４製造情報及び前記第５製造情報に基づいて前記製造セル単位の第６製造情報を生成し、
前記第６製造情報を出力する、
ことを含むことを特徴とする制御方法。

【請求項32】

製品を製造するための複数の製造機械を有する製造セルの内の第１製造機械に組み込まれ、前記製造セルの内の前記第１製造機械以外の第２製造機械と通信する通信装置を有するセルコントロールシステムの制御プログラムであって、
前記製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報を取得し、
前記第１製造情報に基づいて、前記第１製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第２製造情報と、前記第２製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報とを生成し、
前記第３製造情報を前記通信装置を介して前記第２製造機械に送信し、
前記第２製造情報に基づいて前記第１製造機械を制御し、前記第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第４製造情報を生成し、
前記通信装置を介して前記第２製造機械から、前記第３製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第５製造情報を受信し、
前記第４製造情報及び前記第５製造情報に基づいて前記製造セル単位の第６製造情報を生成し、
前記第６製造情報を出力する、
ことを前記セルコントロールシステムに実行させることを特徴とする制御プログラム。

【請求項33】

製品を製造するための複数の製造機械を有する製造セルの内の第１製造機械に組み込まれたセルコントロールシステムであって、前記製造セルの内の前記第１製造機械以外の第２製造機械に組み込まれた、前記セルコントロールシステム以外の第２セルコントロールシステムと通信する通信装置を有するセルコントロールシステムの制御方法であって、
前記製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報を取得し、
前記第１製造情報を前記通信装置を介して前記第２セルコントロールシステムに送信し、
前記第１製造情報に基づいて、前記第１製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第２製造情報を生成し、
前記第２製造情報に基づいて前記第１製造機械を制御し、前記第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報を生成し、
前記通信装置を介して前記第２セルコントロールシステムから、前記第１製造情報に基づいて生成された製造セル単位の情報に係る第４製造情報を受信し、
前記第３製造情報及び前記第４製造情報に基づいて前記製造セル単位の第５製造情報を生成し、
前記第５製造情報を出力する、
ことを含むことを特徴とする制御方法。

【請求項34】

製品を製造するための複数の製造機械を有する製造セルの内の第１製造機械に組み込まれたセルコントロールシステムであって、前記製造セルの内の前記第１製造機械以外の第２製造機械に組み込まれた、前記セルコントロールシステム以外の第２セルコントロールシステムと通信する通信装置を有するセルコントロールシステムの制御プログラムであって、
前記製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報を取得し、
前記第１製造情報を前記通信装置を介して前記第２セルコントロールシステムに送信し、
前記第１製造情報に基づいて、前記第１製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第２製造情報を生成し、
前記第２製造情報に基づいて前記第１製造機械を制御し、前記第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報を生成し、
前記通信装置を介して前記第２セルコントロールシステムから、前記第１製造情報に基づいて生成された製造セル単位の情報に係る第４製造情報を受信し、
前記第３製造情報及び前記第４製造情報に基づいて前記製造セル単位の第５製造情報を生成し、
前記第５製造情報を出力する、
ことを前記セルコントロールシステムに実行させることを特徴とする制御プログラム。

【請求項35】

製品の製造を計画する生産計画装置と、
学習器を含むセルコントロールシステムと、
複数の製造機械を含む製造セルと、を備え、
前記学習器は、
前記生産計画装置からの製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報に基づいて前記製造セルの前記複数の製造機械毎の第２製造情報を生成し、前記複数の製造機械のそれぞれからの前記第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報に基づいて前記製造セル単位の第４製造情報を生成し、
前記生産計画装置は、前記複数の製造機械の個々の製造機械について認識することなく、前記製造セル単位の前記第１製造情報のみを扱って、製品の製造に係る管理を行い、前記生産計画装置が前記第１製造情報のみを扱っているのは前記取得部が前記生産計画装置から製造計画情報を取得するときである、
ことを特徴とする生産システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の製造機械を有する製造セルを制御するセルコントロールシステム、生産システム、制御方法及び制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の生産システムでは、生産計画を行う上位コンピュータによって、企業資源計画及び供給連鎖管理が実行され、製造実行システムによって、製造する製品、製品数、納期、使用する製造機械、及び製造が行われる工場等が計画されていた。即ち、上位コンピュータによって立案された製造計画に基づいて、製造現場の作業者が、製造装置を稼働させて製品を製造していた。また、製造現場の作業者が、製造装置の操業情報、製品の製造実績等を上位コンピュータの製造実行システムに送ることにより、品質管理、工程管理等を行ってきた。

【0003】

例えば、品目オブジェクト、作業オブジェクトを用いて工程情報を作成し、工程情報と資源オブジェクトから割付け情報を作成する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。

【0004】

また例えば、工作機械又は測定装置の機器情報を予め設定された周期で定期的に収集し、収集された機器情報を収集時刻と関係付けてデータベースに蓄積し、外部装置に送信する方法がある（例えば、特許文献２参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２００７／１０５２９８号

【特許文献2】特開２００４−６２２７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

近年、市場ニーズの多様化、製品ライフサイクルの短期化、グローバル市場における競争の激化により、製品品種が増大するとともに、販売量の変動が増大している。そのため、市場の要求にダイナミックに連動して製品を製造できるように、変種変量生産に対応することが求められている。

【0007】

そこで、複数の製造機械を一つの製造セルとしてまとめて工程毎に製造セル単位で製造を行う、フレキシブルなセル生産方式が利用されている。フレキシブルなセル生産方式では、一つの製造セルで複数の品種を生産することが可能であり、生産量に合わせて製造セルの数を増減させることも可能であり、さらに、製造する品種の変化に合わせて製造セル内の構成を変更することも可能である。

【0008】

しかしながら、フレキシブルなセル生産方式では、製造セル内の製造機械の入れ替えと製造セルの追加及び削除が頻繁に行われるため、それに合わせて上位コンピュータの製造実行システムを変更し、製造計画を立案しなおす必要がある。また、フレキシブルなセル生産方式では、一つの製造セルで複数の品種が生産され、さらに、生産される品種は頻繁に変更されるため、製造現場の作業者は、そのための段取り替え作業を頻繁に行う必要がある。したがって、フレキシブルなセル生産方式では、効率良く且つ誤りなく製造セルを制御することが求められている。そのために、製造セルを効率良く且つ誤りなく制御するためのオペレータやプログラマの負担が増大している。例えば、複数の製造機械が複数の製品を製造している製造状態を示す制御のための製造セル単位の情報は、一般的に容量が非常に大きくなってしまう。そのために、製造状態の特徴を示すのにどのような情報が適当であるか、さらには情報量を圧縮するためにどのような処理を行うことが望ましいかを決定すること自体が難しくなっている。

【0009】

さらに、フレキシブルなセル生産方式では、同じ製品が複数の製造セルで製造されたり、使用される製造機械が頻繁に入れ替えられるため、各製造機械の操業情報、製造実績を個別に分析するのでは、品質管理、工程管理を適切に実行することが困難になっている。例えば、製造セルを効率良く制御する方法を決めても、製品の種類、仕様、製造数、納期等が想定以上に変化すれば決定した制御方法が効率的であるとは言えない。そのたびに制御方法を変更するのではオペレータやプログラマの負担は増大する一方である。

【0010】

したがって本発明の目的は、複数の製造機械を有する製造セルを効率良く且つ誤りなく制御することができるセルコントロールシステム、生産システム、制御方法及び制御プログラムを提供することにある。

【0011】

また、本発明の別の目的は、複数の製造機械を有する製造セルを利用する場合に、品質管理及び工程管理を適切に実行することができるセルコントロールシステム、生産システム、制御方法及び制御プログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明によれば、セルコントロールシステムは、製品を製造するための複数の製造機械を有する製造セルと通信する通信装置と、製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報を取得する取得部と、第１製造情報に基づいて複数の製造機械毎の複数の第２製造情報を生成する第１生成部と、複数の第２製造情報のそれぞれを通信装置を介して複数の製造機械のそれぞれに送信する送信部と、通信装置を介して複数の製造機械のそれぞれから、第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報を受信する受信部と、複数の製造機械からの複数の第３製造情報に基づいて製造セル単位の第４製造情報を生成する第２生成部と、第４製造情報を出力する出力部と、を有する。

【0013】

製造機械は、加工機、ロボット、ＰＬＣ、搬送機、計測器、試験装置、プレス機、圧入器、印刷機、ダイカストマシン、射出成型機、食品機械、包装機、溶接機、洗浄機、塗装機、組立装置、実装機、木工機械、シーリング装置又は切断機を含むようにしてもよい。

【0014】

第１製造情報は、製造セル単位の製品の製造計画を示す製造計画情報であり、第２製造情報は、製造機械単位の製品の製造指示を示す製造指示情報であるようにしてもよい。

【0015】

第３製造情報は、製造機械単位の製品の製造実績を示す製造実績情報であり、第４製造情報は、製造セル単位の製品の製造実績を示す製造実績情報であるようにしてもよい。

【0016】

セルコントロールシステムは、一又は複数のセルコントロール装置で構成されるようにしてもよい。

【0017】

通信装置は、さらに、製品の製造を計画する生産計画装置と通信し、取得部は、通信装置を介して生産計画装置から第１製造情報を受信することにより第１製造情報を取得し、出力部は、第４製造情報を通信装置を介して生産計画装置に送信することにより第４製造情報を出力するようにしてもよい。

【0018】

通信装置は、セルコントロールシステムと異なる第２セルコントロールシステムとさらに通信し、取得部は、生産計画装置から、第２セルコントロールシステムと通信する第２製造セルに対応する、製品の製造に係る製造セル単位の第５製造情報をさらに受信し、送信部は、第５製造情報を通信装置を介して第２セルコントロールシステムにさらに送信し、受信部は、通信装置を介して第２セルコントロールシステムから、第５製造情報に基づいて生成された、第２製造セルによる製造セル単位の第６製造情報をさらに受信し、出力部は、第６製造情報を生産計画装置にさらに送信するようにしてもよい。

【0019】

また、本発明によれば、生産システムは、上記のセルコントロールシステムと、製造セルと、を有する。

【0020】

また、本発明によれば、生産システムは、上記のセルコントロールシステムと、製造セルと、第２セルコントロールシステムと、第２製造セルと、を有し、第２セルコントロールシステムは、第２製造セル及びセルコントロールシステムと通信する第２通信装置と、第２通信装置を介してセルコントロールシステムから第５製造情報を受信する第２取得部と、第５製造情報に基づいて第２製造セルが有する複数の製造機械毎の複数の第７製造情報を生成する第３生成部と、複数の第７製造情報のそれぞれを第２通信装置を介して第２製造セルが有する複数の製造機械のそれぞれに送信する第２送信部と、第２通信装置を介して第２製造セルが有する複数の製造機械のそれぞれから、第７製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第８製造情報を受信する第２受信部と、第２製造セルが有する複数の製造機械からの複数の第８製造情報に基づいて第６製造情報を生成する第４生成部と、第６製造情報をセルコントロールシステムに送信する第２出力部と、を有する。

【0021】

また、本発明によれば、製品を製造するための複数の製造機械を有する製造セルの内の第１製造機械に組み込まれたセルコントロールシステムは、製造セルの内の第１製造機械以外の第２製造機械と通信する通信装置と、製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報を取得する取得部と、第１製造情報に基づいて、第１製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第２製造情報と、第２製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報とを生成する第１生成部と、第３製造情報を通信装置を介して第２製造機械に送信する送信部と、第２製造情報に基づいて第１製造機械を制御し、第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第４製造情報を生成する機械制御部と、通信装置を介して第２製造機械から、第３製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第５製造情報を受信する受信部と、第４製造情報及び第５製造情報に基づいて製造セル単位の第６製造情報を生成する第２生成部と、第６製造情報を出力する出力部と、を有する。

【0022】

また、本発明によれば、製品を製造するための複数の製造機械を有する製造セルの内の第１製造機械に組み込まれたセルコントロールシステムは、製造セルの内の第１製造機械以外の第２製造機械に組み込まれた、セルコントロールシステム以外の第２セルコントロールシステムと通信する通信装置と、製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報を取得する取得部と、第１製造情報を通信装置を介して第２セルコントロールシステムに送信する送信部と、第１製造情報に基づいて、第１製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第２製造情報を生成する第１生成部と、第２製造情報に基づいて第１製造機械を制御し、第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報を生成する機械制御部と、通信装置を介して第２セルコントロールシステムから、第１製造情報に基づいて生成された製造セル単位の情報に係る第４製造情報を受信する受信部と、第３製造情報及び第４製造情報に基づいて製造セル単位の第５製造情報を生成する第２生成部と、第５製造情報を出力する出力部と、を有する。

【0023】

通信装置は、製品の製造を計画する生産計画装置とさらに通信し、取得部は、通信装置を介して生産計画装置から第１製造情報を受信することにより第１製造情報を取得し、出力部は、第５製造情報を通信装置を介して生産計画装置に送信することにより第５製造情報を出力するようにしてもよい。

【0024】

セルコントロールシステムは、一又は複数のセルコントロール装置で構成されるようにしてもよい。

【0025】

また、本発明によれば、生産システムは、上記のセルコントロールシステムを組み込んだ第１製造機械を含む複数の製造機械を有する製造セルを有する。

【0026】

また、本発明によれば、生産システムは、上記のセルコントロールシステムを組み込んだ第１製造機械を含む複数の製造機械を有する製造セルを有し、第２セルコントロールシステムは、セルコントロールシステムと通信する第２通信装置と、第２通信装置を介してセルコントロールシステムから第１製造情報を受信する第２取得部と、第１製造情報に基づいて、第２製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第６製造情報を生成する第３生成部と、第６製造情報に基づいて第２製造機械を制御し、第２製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第７製造情報を生成する第２機械制御部と、第７製造情報に基づいて第４製造情報を生成する第４生成部と、第４製造情報を第２通信装置を介してセルコントロールシステムに送信する第２出力部と、を有する。

【0027】

製造セルと異なり且つ複数の製造機械を有する第２製造セルをさらに有し、第２製造セルの内の第３製造機械には、セルコントロールシステム及び第２セルコントロールシステムと異なる第３セルコントロールシステムが組み込まれ、第３セルコントロールシステムは、第２製造セル、及び、セルコントロールシステム又は第２セルコントロールシステムと通信する第３通信装置と、第３通信装置を介してセルコントロールシステム又は第２セルコントロールシステムから、第２製造セルに対応する、製品の製造に係る製造セル単位の第８製造情報を受信する第３取得部と、第８製造情報に基づいて、第３製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第９製造情報を生成する第５生成部と、第９製造情報に基づいて第３製造機械を制御し、第３製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第１０製造情報を生成する第３機械制御部と、第１０製造情報に基づいて第２製造セルによる製造セル単位の第１１製造情報を生成する第６生成部と、第１１製造情報を第３通信装置を介してセルコントロールシステム又は第２セルコントロールシステムに送信する第３出力部と、を有するようにしてもよい。

【0028】

また、本発明によれば、製品を製造するための複数の製造機械を有する製造セルと通信する通信装置を有するセルコントロールシステムの制御方法は、製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報を取得し、第１製造情報に基づいて複数の製造機械毎の複数の第２製造情報を生成し、複数の第２製造情報のそれぞれを通信装置を介して複数の製造機械のそれぞれに送信し、通信装置を介して複数の製造機械のそれぞれから、第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報を受信し、複数の製造機械からの複数の第３製造情報に基づいて製造セル単位の第４製造情報を生成し、第４製造情報を出力する、ことを含む。

【0029】

また、本発明によれば、製品を製造するための複数の製造機械を有する製造セルと通信する通信装置を有するセルコントロールシステムの制御プログラムは、製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報を取得し、第１製造情報に基づいて複数の製造機械毎の複数の第２製造情報を生成し、複数の第２製造情報のそれぞれを通信装置を介して複数の製造機械のそれぞれに送信し、通信装置を介して複数の製造機械のそれぞれから、第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報を受信し、複数の製造機械からの複数の第３製造情報に基づいて製造セル単位の第４製造情報を生成し、第４製造情報を出力する、ことをセルコントロールシステムに実行させる。

【0030】

また、本発明によれば、製品を製造するための複数の製造機械を有する製造セルの内の第１製造機械に組み込まれ、製造セルの内の第１製造機械以外の第２製造機械と通信する通信装置を有するセルコントロールシステムの制御方法は、製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報を取得し、第１製造情報に基づいて、第１製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第２製造情報と、第２製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報とを生成し、第３製造情報を通信装置を介して第２製造機械に送信し、第２製造情報に基づいて第１製造機械を制御し、第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第４製造情報を生成し、通信装置を介して第２製造機械から、第３製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第５製造情報を受信し、第４製造情報及び第５製造情報に基づいて製造セル単位の第６製造情報を生成し、第６製造情報を出力する、ことを含む。

【0031】

また、本発明によれば、製品を製造するための複数の製造機械を有する製造セルの内の第１製造機械に組み込まれ、製造セルの内の第１製造機械以外の第２製造機械と通信する通信装置を有するセルコントロールシステムの制御プログラムは、製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報を取得し、第１製造情報に基づいて、第１製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第２製造情報と、第２製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報とを生成し、第３製造情報を通信装置を介して第２製造機械に送信し、第２製造情報に基づいて第１製造機械を制御し、第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第４製造情報を生成し、通信装置を介して第２製造機械から、第３製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第５製造情報を受信し、第４製造情報及び第５製造情報に基づいて製造セル単位の第６製造情報を生成し、第６製造情報を出力する、ことをセルコントロールシステムに実行させる。

【0032】

また、本発明によれば、製品を製造するための複数の製造機械を有する製造セルの内の第１製造機械に組み込まれたセルコントロールシステムであって、製造セルの内の第１製造機械以外の第２製造機械に組み込まれた、セルコントロールシステム以外の第２セルコントロールシステムと通信する通信装置を有するセルコントロールシステムの制御方法は、製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報を取得し、第１製造情報を通信装置を介して第２セルコントロールシステムに送信し、第１製造情報に基づいて、第１製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第２製造情報を生成し、第２製造情報に基づいて第１製造機械を制御し、第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報を生成し、通信装置を介して第２セルコントロールシステムから、第１製造情報に基づいて生成された製造セル単位の情報に係る第４製造情報を受信し、第３製造情報及び第４製造情報に基づいて製造セル単位の第５製造情報を生成し、第５製造情報を出力する、ことを含む。

【0033】

また、本発明によれば、製品を製造するための複数の製造機械を有する製造セルの内の第１製造機械に組み込まれたセルコントロールシステムであって、製造セルの内の第１製造機械以外の第２製造機械に組み込まれた、セルコントロールシステム以外の第２セルコントロールシステムと通信する通信装置を有するセルコントロールシステムの制御プログラムは、製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報を取得し、第１製造情報を通信装置を介して第２セルコントロールシステムに送信し、第１製造情報に基づいて、第１製造機械に対応する製造機械毎の情報に係る第２製造情報を生成し、第２製造情報に基づいて第１製造機械を制御し、第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報を生成し、通信装置を介して第２セルコントロールシステムから、第１製造情報に基づいて生成された製造セル単位の情報に係る第４製造情報を受信し、第３製造情報及び第４製造情報に基づいて製造セル単位の第５製造情報を生成し、第５製造情報を出力する、ことをセルコントロールシステムに実行させる。

【0034】

さらに、上記のセルコントロールシステムの第１生成部および第２生成部が、学習器を有するようにしてもよい。学習器は、生産計画装置からの製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報に基づいて製造セルの複数の製造機械毎の第２製造情報を生成し、および／または複数の製造機械のそれぞれからの第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報に基づいて製造セル単位の第４製造情報を生成する。第１乃至第４製造情報は、すべてを利用しても一部を利用してもよく、入力として利用する情報をさらに拡張してもよい。例えば、第１生成部に設ける第１学習器は、第１製造情報を入力として第２製造情報を生成し、さらに第３製造情報の一部を入力として利用してもよい。また、第２生成部に設ける第２学習器は、第３製造情報を入力として第４製造情報を生成し、さらに第１製造情報の一部を入力として利用してもよい。第１学習器と第２学習器は、一方のみを設けても両方設けてもよい。

【発明の効果】

【0035】

本発明によれば、セルコントロールシステムの外部の装置は、個々の製造機械について認識することなく、製造セル単位の製造情報のみを扱って、製造に係る管理を行うことができる。したがって、セルコントロールシステムは、製造セルを効率良く且つ誤りなく制御することができるとともに、品質管理及び工程管理を適切に実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】第１実施形態による生産システム１の概略構成の一例を示す図である。

【図2】セルコントロールシステム２０の概略構成の一例を示す図である。

【図3】（ａ）は製造セルテーブルのデータ構造の一例を示す図であり、（ｂ）は状態テーブルのデータ構造の一例を示す図であり、（ｃ）は製造機械テーブルのデータ構造の一例を示す図である。

【図4】製造管理情報テーブルのデータ構造の一例を示す図である。

【図5】製造セル制御処理の動作を示すフローチャートである。

【図6】（ａ）は製造計画情報のデータフォーマットの一例を示す図であり、（ｂ）は製造指示情報のデータフォーマットの一例を示す図であり、（ｃ）は製造実績情報のデータフォーマットの一例を示す図である。

【図7】第２実施形態による生産システム２の概略構成の一例を示すである。

【図8】セルコントロールシステム２２の概略構成の一例を示す図である。

【図9】製造セル制御処理の動作を示すフローチャートである。

【図10】第３実施形態による生産システム３の概略構成の一例を示すである。

【図11】セルコントロールシステム２４の概略構成の一例を示す図である。

【図12】製造セル制御処理の動作を示すフローチャートである。

【図13】セルコントロールシステムの他の例を示す概略構成図である。

【図14】第４実施形態による生産システムの概略構成の一例を示す図である。

【図15】セルコントロールシステムの概略構成の一例を示す図である。

【図16】学習器の原理ブロック図である。

【図17】第４実施形態の第１学習器における機械学習方法の動作フローを示すフローチャートである。

【図18】第４実施形態における強化学習を適用した第１学習器の原理ブロック図である。

【図19】第１学習器における強化学習を適用した機械学習方法の動作フローを示すフローチャートである。

【図20】第１学習器を示す原理ブロック図である。

【図21】強化学習を適用した第１学習器が学習を行う動作フローを示すフローチャートである。

【図22】ニューロンのモデルを示す模式図である。

【図23】Ｄ１〜Ｄ３の３層の重みを有するニューラルネットワークを示す模式図である。

【図24】第２学習器の構成及び外部でのトレーニング時の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、図面を参照しつつ、本発明の様々な実施形態について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による生産システム１の概略構成の一例を示す図である。

【0038】

生産システム１は、生産計画装置１０と、複数のセルコントロールシステム２０、２１と、複数の製造セル３０、３１とを有する。例えば、生産計画装置１０は、企業の拠点等に配置され、各セルコントロールシステム２０、２１及び各製造セル３０、３１は、製品を製造する工場等に配置される。

【0039】

生産システム１では、生産計画装置１０とセルコントロールシステム２０は、例えばインターネット等のネットワークを介して接続される。また、セルコントロールシステム２０とセルコントロールシステム２１、セルコントロールシステム２０と製造セル３０、及び、セルコントロールシステム２１と製造セル３１は、それぞれ、例えばイントラネット等のネットワークを介して接続される。

【0040】

生産計画装置１０は、製品の製造を計画する装置であり、例えばサーバ又はパーソナルコンピュータ等である。生産計画装置１０は、企業資源管理機能及び供給連鎖管理機能を有し、企業全体の経営資源を記憶するとともに、製品の製造から販売までの各工程における情報を記憶する。また、生産計画装置１０は、各製造場所（工場）に配置された製造セルの名称（製造セル名）、各セルが製造可能な製品の名前（製品名）、各セルが単位時間（例えば１日）あたりにその製品を製造できる製造可能数等を記憶する。生産計画装置１０は、記憶した経営資源と、各工程における情報と、製造セルに関する情報とに基づいて、生産計画を作成する。生産計画には、製造する製品毎に、使用する製造セルの製造セル名、製品名、個数、納期、製造場所（工場）等の情報が含まれる。

【0041】

製造セル３０、３１は、製品を製造するための製造機械をフレキシブルに組み合わせた集合であり、それぞれ、複数の製造機械３００〜３０２、３１０〜３１２を有する。製造機械は、加工機、ロボット、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、搬送機、計測器、試験装置、プレス機、圧入器、印刷機、ダイカストマシン、射出成型機、食品機械、包装機、溶接機、洗浄機、塗装機、組立装置、実装機、木工機械、シーリング装置又は切断機等を含む。なお、製造セルには、製造機械が一つだけ含まれていてもよい。

【0042】

図２は、セルコントロールシステム２０の概略構成の一例を示す図である。なお、セルコントロールシステム２０、２１の構成は同様であるため、以下では代表してセルコントロールシステム２０について説明し、セルコントロールシステム２０とセルコントロールシステム２１の差異については後述する。

【0043】

セルコントロールシステム２０は、製造セルを制御するセルコントロール装置２００を有する。セルコントロール装置２００は、例えばサーバ又はパーソナルコンピュータ等である。セルコントロール装置２００は、通信装置２０１、記憶装置２０２及び制御装置２０３等を有する。

【0044】

通信装置２０１は、複数の通信装置２０１Ａ、２０１Ｂを有する。

【0045】

通信装置２０１Ａは、イーサネット（登録商標）などの有線の通信インターフェース回路を有し、インターネット等の通信ネットワークを介して、生産計画装置１０等と通信する。通信装置２０１Ａは、生産計画装置１０等から受信したデータを制御装置２０３に送り、制御装置２０３から受けたデータを生産計画装置１０等に送信する。

【0046】

通信装置２０１Ｂは、イーサネット（登録商標）などの有線の通信インターフェース回路を有し、イントラネット等の通信ネットワークを介して、製造セル３０（各製造機械３００〜３０２）、セルコントロールシステム２１等と通信する。通信装置２０１Ｂは、製造セル３０、セルコントロールシステム２１等から受信したデータを制御装置２０３に送り、制御装置２０３から受けたデータを製造セル３０、セルコントロールシステム２１等に送信する。なお、通信装置２０１Ｂが扱うデータは、通信装置２０１Ａが扱うデータより大容量であるため、通信装置２０１Ｂが接続する通信ネットワークは、通信装置２０１Ａが接続する通信ネットワークより高速であることが好ましい。

【0047】

なお、通信装置２０１Ａ、２０１Ｂは、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のシリアルバスに準じるインターフェース回路を有し、各装置と電気的に接続して通信してもよい。または、通信装置２０１Ａ、２０１Ｂは、主に２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯等を感受帯域とするアンテナを含む通信インターフェース回路を有し、各装置とＩＥＥＥ８０２．１１又はＩＥＥＥ８０２．１１ｕ規格等の無線通信方式に基づいて無線通信を行ってもよい。

【0048】

また、通信装置２０１Ａ及び通信装置２０１Ｂは、一つの通信装置により実現されてもよい。また、通信装置２０１は、さらに他の通信装置を有し、セルコントロール装置２００は、通信装置２０１Ｂではなく、他の通信装置を介してセルコントロールシステム２１と通信してもよい。または、セルコントロール装置２００は、通信装置２０１Ｂではなく、通信装置２０１Ａを介してセルコントロールシステム２１と通信してもよい。

【0049】

記憶装置２０２は、例えば、磁気テープ装置、磁気ディスク装置又は光ディスク装置のうちの少なくとも一つを備える。記憶装置２０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリ装置、ハードディスク等の固定ディスク装置、又はフレキシブルディスク、光ディスク等の可搬用の記憶装置等を有する。また、記憶装置２０２には、セルコントロール装置２００の各種処理に用いられるコンピュータプログラム、データベース、テーブル等が格納される。コンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から公知のセットアッププログラム等を用いて記憶装置２０２にインストールされてもよい。可搬型記録媒体は、例えばＣＤ−ＲＯＭ（compact disk read only memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（digital versatile disk read only memory）等である。

【0050】

また、記憶装置２０２は、データとして、図３（ａ）に示す製造セルテーブル、図３（ｂ）に示す状態テーブル、図３（ｃ）に示す製造機械テーブル、図４に示す製造管理情報テーブル等を記憶する。さらに、記憶装置２０２は、所定の処理に係る一時的なデータを一時的に記憶してもよい。

【0051】

図３（ａ）は、製造セルを管理する製造セルテーブルを示す。製造セルテーブルには、各製造セルについて、各製造セルの識別番号（セルＩＤ）、名称（セル名）、構成する各製造機械の識別情報（製造機械ＩＤ）又は名称（製造機械名）等の情報が関連付けて記憶される。セル名及び製造機械名は、予め定められるが、任意のタイミングで変更されてもよい。

【0052】

図３（ｂ）は、各製造機械の状態を管理する状態テーブルを示す。状態テーブルには、各製造機械について、各製造機械の製造機械ＩＤ、製造機械名、現在の状態等の情報が関連付けて記憶される。各製造機械の現在の状態には、稼働中、稼働完了、一時停止中、待機中、アラーム中、保守中、電源ＯＦＦ中等が含まれる。稼働中は製造機械が稼働していることを示し、稼働完了は製造機械の稼働が完了したことを示し、一時停止中は製造機械の稼働が一時的に停止していることを示し、待機中は製造機械が稼働していないことを示す。また、アラーム中は製造機械が異常であることを示し、保守中は製造機械が保守されていることを示し、電源ＯＦＦ中は製造機械の電源がＯＦＦであることを示す。

【0053】

図３（ｃ）は、製造機械を管理する製造機械テーブルを示す。製造機械テーブルには、製造機械と製品の各組合せについて、製造機械ＩＤ、製造機械名、製品名、プログラムデータ、パラメータデータ等の情報が関連付けて記憶される。

【0054】

製造機械ＩＤ及び製造機械名は、その製造機械の製造機械ＩＤ及び製造機械名であり、製品名は、製造される製品の製品名である。プログラムデータは、その製造機械でその製品を製造するために必要となる、その製造機械にインストールされるプログラムである。パラメータデータは、その製造機械でその製品を製造するために必要となる、その製造機械に設定されるパラメータである。

【0055】

図４は、製造管理情報を管理する製造管理情報テーブルを示す。製造管理情報は、各セルの製造に係る状態を管理するための情報である。製造管理情報テーブルには、各製造管理情報について、管理番号、セルＩＤ又はセル名、製品名、製造機械ＩＤ又は製造機械名、プログラムデータ、パラメータデータ、状態、平均電流値、総加工時間、平均周囲温度、製品寸法等の情報が関連付けて記憶される。

【0056】

セルＩＤ又はセル名は、当該セルのセルＩＤ又はセル名である。製品名は、当該セルにより製造される製品の製品名である。製造機械ＩＤ又は製造機械名は、当該セルが有する各製造機械の製造機械ＩＤ又は製造機械名である。プログラムデータは、各製造機械にインストールされるプログラムである。パラメータデータは、各製造機械に設定されるパラメータである。状態は、当該セルの製造に係る状態を示し、例えば開始、完了、待機等を含む。平均電流値は、製造時に各製造機械に流れた電流値の平均値である。総加工時間は、製造に要した総時間である。平均周囲温度は、製造時の周囲温度の平均値である。製品寸法は、製造された製品の寸法である。平均電流値、総加工時間、平均周囲温度及び製品寸法は、製造が完了したときに書き込まれる。また、平均電流値、総加工時間及び平均周囲温度は、良好であるか不良であるかを示す結果情報と関連付けて記憶される。

【0057】

図２に戻って、制御装置２０３は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。制御装置２０３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、独立した集積回路、マイクロプロセッサ、ファームウェア等である。制御装置２０３は、通信装置２０１及び記憶装置２０２と接続され、これらの各装置を制御する。制御装置２０３は、通信装置２０１の通信制御、記憶装置２０２の制御等を行う。

【0058】

制御装置２０３は、取得部２０４、第１生成部２０５、監視部２０６、送信部２０７、受信部２０８、解析部２０９、第２生成部２１０及び出力部２１１等を有する。これらの各部は、プロセッサ上で動作するソフトウェアにより実装される機能モジュールである。なお、これらの各部はそれぞれ独立した集積回路、マイクロプロセッサ、ファームウェア等で構成されてもよい。

【0059】

図５は、セルコントロールシステム２０による製造セル制御処理の動作を示すフローチャートである。以下、図５に示したフローチャートを参照しつつ、製造セル制御処理の動作を説明する。なお、以下に説明する動作のフローは、予め記憶装置２０２に記憶されているプログラムに基づき主に制御装置２０３によりセルコントロールシステム２０の各要素と協働して実行される。

【0060】

最初に、取得部２０４は、生産計画装置１０から製造計画情報を受信するまで待機する（ステップＳ１０１）。製造計画情報は、生産計画装置１０により立案された、製品の製造計画を示す情報であり、第１製造情報の一例である。第１製造情報は、製品の製造に係る情報であり、製造計画情報及び第１製造情報は、製造セル単位の情報である。取得部２０４は、通信装置２０１Ａを介して生産計画装置１０から製造計画情報を受信することにより製造計画情報を取得する。

【0061】

図６（ａ）は、製造計画情報のデータフォーマットの一例を示す。図６（ａ）に示すように、製造計画情報には、セル名、製品名、工程番号、次工程のセル名、個数、納期及び優先度等が含まれる。セル名は、制御対象のセル名である。製品名は、製造される製品の製品名である。工程番号は、その製品を製造するための工程の番号であり、そのセルによる製造が最初に実行される場合は工程番号として１が設定され、そのセルによる製造が２番目（工程番号１の工程の次）に実行される場合は工程番号として２が設定される。次工程のセル名は、そのセルによる製造工程の次に製造が実行されるセルのセル名である。個数は、製造される製品の個数である。納期は、その製品の納期である。優先度は、その製品の製造に対する優先度であり、通常又は緊急等が設定される。

【0062】

次に、取得部２０４は、製造計画情報を受信すると、受信した製造計画情報が、自装置が通信する製造セルに対するものであるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。取得部２０４は、製造計画情報に含まれるセル名が、自装置が通信する製造セルのセル名であるか否かを判定することにより、製造計画情報が、自装置が通信する製造セルに対するものであるか否かを判定する。

【0063】

製造計画情報が、自装置が通信する製造セルに対するものである場合、第１生成部２０５は、製造計画情報に基づいて、製造セル３０が有する複数の製造機械３００〜３０２毎の複数の製造指示情報を生成する（ステップＳ１０３）。製造指示情報は、製造セルに含まれる各製造機械に対する製品の製造指示を示す情報であり、第２製造情報の一例である。製造指示情報は、例えば、ＮＣ（Numerical Control）、ロボットコントローラ、ＰＬＣ等の動作プログラムの準備指示、治具、ロボットハンド等の準備指示、製造される製品固有のパラメータ等である。第２製造情報は、製品の製造に係る情報であり、製造指示情報及び第２製造情報は、製造機械単位の情報である。

【0064】

図６（ｂ）は、製造指示情報のデータフォーマットの一例を示す。図６（ｂ）に示すように、製造指示情報には、製造機械名、製品名、プログラムデータ、パラメータデータ等が含まれる。製造機械名は、制御対象の製造機械名である。製品名は、製造される製品の製品名である。プログラムデータは、その製造機械にインストールされるプログラムである。パラメータデータは、その製造機械に設定されるパラメータである。

【0065】

第１生成部２０５は、図３（ａ）に示した製造セルテーブルを読み出し、製造計画情報に含まれるセル名の各セルが有する各製造機械を抽出する。さらに、第１生成部２０５は、図３（ｂ）に示した状態テーブルを読み出し、抽出した各製造機械の現在の状態を特定する。なお、監視部２０６は、定期的に、通信装置２０１Ｂを介して各製造機械から、各製造機械の状態を受信し、状態テーブルの各製造機械の現在の状態を、受信した状態に更新している。第１生成部２０５は、状態テーブルから各製造機械の現在の状態を特定するのではなく、監視部２０６に各製造機械の状態をリアルタイムに取得させてもよい。その場合、第１生成部２０５は、各製造機械の状態をより精度良く特定することができる。

【0066】

第１生成部２０５は、製造計画情報に含まれる個数分の製品毎に、各製品の製造に使用する製造機械を決定する。また、第１生成部２０５は、各製造機械の現在の状態に従って、製品の製造に使用する製造機械を決定する。なお、使用可能な製造機械が複数存在する場合、第１生成部２０５は、製造に係る速度が最も早い製造機械、又は、過去に製造した製品の不良率が最も低い製造機械を優先的に選択してもよい。その場合、セルコントロール装置２００は、各製造機械毎に、製造に係る速度、過去に製造した製品の不良率等を予め記憶装置２０２に記憶しておく。

【0067】

第１生成部２０５は、図３（ｃ）に示した製造機械テーブルを読み出し、決定した製造機械毎に、製造計画情報に含まれる製品名の製品を製造するために、インストールするプログラム及び設定するパラメータを決定する。そして、第１生成部２０５は、決定した各情報に基づいて、各製造機械に対する製造指示情報を生成する。

【0068】

また、第１生成部２０５は、図４に示した製造管理情報テーブルに、製造する個数分の項目を新たに追加する。第１生成部２０５は、製造する個数分の管理番号を生成し、各管理番号と、製造計画情報に含まれるセル名及び製品名と、決定した製造機械の製造機械名、プログラムデータ及びパラメータデータとを関連付けて製造管理情報テーブルに記憶する。

【0069】

次に、送信部２０７は、生成された各製造指示情報を通信装置２０１Ｂを介して、製造セル３０に含まれる各製造機械３００〜３０２に送信する（ステップＳ１０４）。なお、ステップＳ１０４〜Ｓ１０８の処理は、製造する個数分の製品毎に実行される。但し、複数の製造セル（製造機械）を使用する場合、ステップＳ１０４〜Ｓ１０８の処理は、製造セル毎に並行して実行することができる。また、第２工程以降の工程は、直前の工程が完了してから実行される。各製造機械３００〜３０２は、受信した製造指示情報に基づいて、各種の設定を行い、製品の製造を実行する。

【0070】

次に、受信部２０８は、通信装置２０１Ｂを介して、製造セル３０に含まれる各製造機械３００〜３０２から製造実績情報を受信するまで待機する（ステップＳ１０５）。製造実績情報は、各製造機械に送信された製造指示情報に対応し、品質管理、工程管理等を行うために用いられる、各製造機械毎の製品の製造実績を示す情報であり、第３製造情報の一例である。第３製造情報は、製品の製造に係る情報であり、製造実績情報及び第３製造情報は、製造機械単位の情報である。

【0071】

図６（ｃ）は、製造実績情報のデータフォーマットの一例を示す。図６（ｃ）に示すように、製造実績情報には、製造機械名、製品名、電流値、加工時間、周囲温度、製品寸法等が含まれる。電流値は、その製造機械に流れている電流値である。加工時間は、その製造機械による製造に要している時間である。周囲温度は、その製造機械の周囲温度である。製品寸法は、製造された製品の寸法である。なお、製造実績情報には、さらに、搬送時間、加工ツールに関する情報等が含まれてもよい。電流値や周囲温度は、加工開始から加工完了までの一定時間間隔における平均・最大、最小の電流値や周囲温度の時系列のデータである。製品寸法は、加工完了後の製品の複数個所における製品誤差のデータである。また加工時間は、加工の各工程毎や、加工プログラムの各行毎にかかった時間を記録したものである。

【0072】

受信部２０８が製造実績情報を受信すると、解析部２０９は、受信した製造実績情報に基づいて、製造状況を解析する（ステップＳ１０６）。解析部２０９は、電流値の変化、加工時間の推移、周囲温度の変化、製品寸法等を確認し、製造に問題が発生しているか否かを判定する。解析部２０９は、各製造機械の種類等の個別情報に基づいた知見により製造状況を解析する。解析部２０９は、製造機械毎に製造中に発生する膨大なデータに基づいて製造状況を解析するため、精度良く解析することができる。

【0073】

次に、解析部２０９は、製造セルによる製品の製造が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。解析部２０９は、図３（ｂ）に示した状態テーブルを読み出し、製造セルが有する各製造機械の現在の状態が完了になっているか否かにより、製造セルによる製品の製造が完了したか否かを判定する。なお、解析部２０９は、状態テーブルから各製造機械の現在の状態を特定するのではなく、監視部２０６に各製造機械の状態をリアルタイムに取得させてもよい。その場合、解析部２０９は、製品の製造が完了したことをより早く検出することができる。製品の製造が完了していない場合、解析部２０９は、処理をステップＳ１０５に戻し、ステップＳ１０５〜Ｓ１０７の処理を繰り返す。

【0074】

一方、製品の製造が完了した場合、第２生成部２１０は、受信部２０８が受信した各製造実績情報に含まれる電流値の平均値、加工時間の総和、周囲温度の平均値及び製品寸法等を算出し、対応する管理番号と関連付けて製造管理情報テーブルに記憶する。

【0075】

次に、第２生成部２１０は、製造計画情報に含まれる個数分の製品の製造が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。製造計画情報に含まれる個数分の製品の製造が完了していない場合、第２生成部２１０は、処理をステップＳ１０４に戻し、ステップＳ１０４〜Ｓ１０８の処理を繰り返す。

【0076】

一方、製造計画情報に含まれる個数分の製品の製造が完了した場合、第２生成部２１０は、複数の製造機械３００〜３０２からの複数の製造実績情報に基づいて総合製造実績情報を生成する（ステップＳ１０９）。総合製造実績情報は、製造セル全体としての製品の製造実績を示す情報であり、第４製造情報の一例である。総合製造実績情報には、製造管理情報テーブルに含まれる、製造した個数分の製品毎のセル名、製品名、平均電流値、総加工時間、平均周囲温度及び製品寸法等が含まれる。第４製造情報は、製品の製造に係る情報であり、総合製造実績情報及び第４製造情報は、製造セル単位の情報である。

【0077】

次に、出力部２１１は、総合製造実績情報を生産計画装置１０に送信し（ステップＳ１１０）、一連のステップを終了する。出力部２１１は、総合製造実績情報を通信装置２０１Ａを介して生産計画装置１０に送信することにより、総合製造実績情報を出力する。

【0078】

一方、ステップＳ１０２において、製造計画情報が、自装置が通信する製造セルに対するものでなかった場合、送信部２０７は、製造計画情報を通信装置２０１Ｂを介してセルコントロールシステム２１に送信する（ステップＳ１１１）。この場合、取得部２０４は、生産計画装置１０から、セルコントロールシステム２１と通信する製造セル３１に対応する製造計画情報を受信している。この製造計画情報は、第５製造情報の一例である。

【0079】

次に、受信部２０８は、通信装置２０１Ｂを介してセルコントロールシステム２１から総合製造実績情報を受信するまで待機する（ステップＳ１１２）。この総合製造実績情報は、セルコントロールシステム２１に送信された製造計画情報に基づいて生成される情報であり、第６製造情報の一例である。

【0080】

次に、受信部２０８が総合製造実績情報を受信すると、出力部２１１は、総合製造実績情報を生産計画装置１０に送信し（ステップＳ１１３）、一連のステップを終了する。出力部２１１は、総合製造実績情報を通信装置２０１Ａを介して生産計画装置１０に送信することにより、総合製造実績情報を出力する。

【0081】

なお、セルコントロールシステム２１も、セルコントロールシステム２０と同様に、図５に示したフローチャートに従って動作する。但し、セルコントロールシステム２１の通信装置は、製造セル３１及びセルコントロールシステム２０と通信する。

【0082】

また、ステップＳ１０１において、セルコントロールシステム２１の取得部は、通信装置を介してセルコントロールシステム２０から製造計画情報を受信する。ステップＳ１０３において、セルコントロールシステム２１の第１生成部は、製造セル３１が有する複数の製造機械３１０〜３１２毎の複数の製造指示情報を生成する。この製造指示情報は、第７製造情報の一例である。ステップＳ１０４において、セルコントロールシステム２１の送信部は、各製造指示情報を製造セル３１が有する各製造機械３１０〜３１２に送信する。ステップＳ１０５において、セルコントロールシステム２１の受信部は、製造セル３１が有する各製造機械３１０〜３１２から製造実績情報を受信する。この製造実績情報は、第８製造情報の一例である。ステップＳ１０９において、セルコントロールシステム２１の第２生成部は、各製造機械３１０〜３１２からの各製造実績情報に基づいて総合製造実績情報を生成する。ステップＳ１１０において、セルコントロールシステム２１の出力部は、総合製造実績情報を、製造計画情報の送信元であるセルコントロールシステム２０に送信する。

【0083】

以下、図３（ａ）〜（ｃ）及び図４に示した各テーブルを参照しながら、セルコントロールシステム２０による製造セル制御処理の一例について説明する。

【0084】

例えば、図３（ａ）に示すように、セルＡが、加工機Ｃ１とロボットＲ１の組合せ、加工機Ｃ３とロボットＲ２の組合せ、又は、加工機Ｃ３とロボットＲ３の組合せで構成されることが可能であるものとする。さらに、セルＢが、加工機Ｃ２とロボットＲ２の組合せで構成されることが可能であり、セルＣが、加工機Ｃ１とロボットＲ２の組合せで構成されることが可能であるものとする。この場合、例えば、加工機Ｃ１は、セルＡ及びセルＣの何れか一方に含ませることが可能であり、ロボットＲ２は、セルＡ、セルＢ及びセルＣの何れか一つに含ませることが可能である。

【0085】

この場合に、セルＡで製品ａを５個製造することを指示する製造計画情報と、セルＢで製品ｂを５個製造することを指示する製造計画情報が送信されたものとする。さらに、図３（ｂ）に示すように、加工機Ｃ１、Ｃ３、ロボットＲ１、Ｒ２の現在の状態が待機中であり、加工機Ｃ２の現在の状態が稼働中であり、ロボットＲ３の現在の状態が保守中であるものとする。セルＡで製品ａを製造するためには、加工機Ｃ１又はＣ３と、ロボットＲ１、Ｒ２又はＲ３が必要であり、セルＢで製品ｂを製造するためには、加工機Ｃ２とロボットＲ２が必要である。しかしながら、加工機Ｃ２が稼働中であるため、セルＢにより製品ｂを製造することはできない。また、ロボットＲ３が保守中であるため、セルＡにロボットＲ３を含ませることはできない。

【0086】

すなわち、加工機Ｃ１とロボットＲ１の組合せで構成するセルＡと、加工機Ｃ３とロボットＲ２の組合せで構成するセルＡのみが現在使用可能である。そこで、図４に示すように、加工機Ｃ１とロボットＲ１の組合せに係るセルＡで製品ａを２個製造し（管理番号１、２）、加工機Ｃ３とロボットＲ２の組合せに係るセルＡで製品ａを３個製造するように（管理番号３〜５）、製造管理情報テーブルが生成される。なお、各セルＡに製造させる製品ａの個数は、各セルＡの製造に係る速度、過去に製造した製品の不良率等に基づいて決定されてもよい。

【0087】

また、図３（ｃ）の製造機械テーブルに従って、製品ａを製造する加工機Ｃ１にはプログラムＰ１とパラメータＤ１が指定され、ロボットＲ１にはプログラムＰ５とパラメータＤ５が指定されるように、各製造指示情報が生成される。同様に、製品ａを製造する加工機Ｃ３にはプログラムＰ４とパラメータＤ４が指定され、ロボットＲ２にはプログラムＰ６とパラメータＤ６が指定されるように、各製造指示情報が生成される。

【0088】

また、加工機Ｃ１とロボットＲ１の組合せに係るセルＡ（管理番号１）と、加工機Ｃ３とロボットＲ２の組合せに係るセルＡ（管理番号３）は、並行して製品ａの製造を実行する。監視部２０６は、加工機Ｃ１とロボットＲ１が稼働したことを検出すると、製造管理情報テーブルにおいて管理番号１に対応する状態を開始に変更し、加工機Ｃ３とロボットＲ２が稼働したことを検出すると、管理番号３に対応する状態を開始に変更する。一方、監視部２０６は、加工機Ｃ１とロボットＲ１が稼働が完了したことを検出すると、管理番号１に対応する状態を完了に変更し、加工機Ｃ３とロボットＲ２が稼働が完了したことを検出すると、管理番号３に対応する状態を完了に変更する。管理番号１のセルＡによる製品ａの製造が完了すると、続いて、管理番号２のセルＡによる製品ａの製造が実行される。同様に、管理番号３のセルＡによる製品ａの製造が完了すると、続いて、管理番号４のセルＡによる製品ａの製造が実行される。

【0089】

以上詳述したように、図５に示したフローチャートに従って動作することによって、生産計画装置１０は、個々の製造機械について認識することなく、製造セル単位の情報のみを扱って、製造に係る管理を行うことができる。したがって、生産システム１は、製造セルを効率良く且つ誤りなく制御することができるとともに、製造計画、品質管理及び工程管理を容易且つ適切に実行することができる。

【0090】

また、製造セルが製造する品種の変更、製造セル自体の増減が発生しても、生産計画装置１０は、製造セルと製造する製品の関係に関する情報のみを更新することにより、その変化に対して容易に対応することができる。同様に、生産計画装置１０は、一部の製造機械が故障した場合等、製造セル内の製造機械の変更が発生しても、容易に対応することができる。また、生産システム１は、複数の製造セルを用いて一種類の製品を製造したり、一つの製造セルを用いて複数の製品を製造する等、フレキシブルにシステムを構成することが可能である。

【0091】

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態による生産システム２の概略構成の一例を示す図である。

【0092】

生産システム２の構成は、第１実施形態による生産システム１の構成と同様である。但し、生産システム２では、セルコントロールシステム２２は、製造セル３２の内の製造機械３２０に組み込まれ、セルコントロールシステム２３は、製造セル３３の内の製造機械３３０に組み込まれている。

【0093】

図８は、セルコントロールシステム２２の概略構成の一例を示す図である。なお、セルコントロールシステム２２、２３の構成は同様であるため、以下では代表してセルコントロールシステム２２について説明し、セルコントロールシステム２２とセルコントロールシステム２３の差異については後述する。

【0094】

セルコントロールシステム２２の構成は、第１実施形態によるセルコントロールシステム２０の構成と同様である。但し、セルコントロールシステム２２は、製造機械３２０に組み込まれ、製造機械３２０内の機械部３２３と接続される。また、通信装置２２１Ｂは、製造セル３２の内の製造機械３２０以外の製造機械３２１、３２２と通信する。また、制御装置２２３は、第１実施形態による制御装置２０３が有する各部に加えて、機械制御部２３２を有する。また、監視部２２６は、製造機械３２０の現在の状態を機械部３２３から取得する。

【0095】

図９は、セルコントロールシステム２２による製造セル制御処理の動作を示すフローチャートである。以下、図９に示したフローチャートを参照しつつ、製造セル制御処理の動作を説明する。なお、以下に説明する動作のフローは、予め記憶装置２２２に記憶されているプログラムに基づき主に制御装置２２３によりセルコントロールシステム２２の各要素と協働して実行される。また、以下に説明する動作フローのステップＳ２０１、Ｓ２０９〜Ｓ２１１、Ｓ２１３〜Ｓ２１６は、それぞれ図５に示したステップＳ１０１、Ｓ１０６〜Ｓ１０８、Ｓ１１０〜Ｓ１１３と同様であるため、説明を省略する。以下では、ステップＳ２０２〜Ｓ２０８、Ｓ２１２についてのみ説明する。

【0096】

ステップＳ２０２において、取得部２２４は、受信した製造計画情報が、自装置が組み込まれている製造セルに対応するか否かを判定する。製造計画情報は、第１製造情報の一例である。

【0097】

製造計画情報が、自装置が組み込まれている製造セルに対応する場合、第１生成部２２５は、製造計画情報に基づいて、製造機械３２０に対応する製造指示情報と、製造機械３２１、３２２に対応する製造指示情報を生成する（ステップＳ２０３）。製造機械３２０に対応する製造指示情報は、第２製造情報の一例であり、製造機械３２１、３２２に対応する製造指示情報は、第３製造情報の一例である。

【0098】

次に、送信部２２７は、製造機械３２１、３２２に対応する製造指示情報を通信装置２２１Ｂを介して製造機械３２１、３２２に送信する（ステップＳ２０４）。

【0099】

次に、機械制御部２３２は、製造機械３２０に対応する製造指示情報に基づいて製造機械３２０を制御する（ステップＳ２０５）。

【0100】

次に、機械制御部２３２は、製造機械３２０に対応する製造実績情報を生成する（ステップＳ２０６）。この製造実績情報は、製造機械３２０に対応する製造指示情報に対応し、第４製造情報の一例である。

【0101】

次に、解析部２２９は、生成した製造実績情報に基づいて、製造状況を解析する（ステップＳ２０７）。

【0102】

次に、受信部２２８は、通信装置２２１Ｂを介して各製造機械３２１、３２２から製造実績情報を受信するまで待機する（ステップＳ２０８）。この製造実績情報は、製造機械３２１、３２２に対応する製造指示情報に対応し、第５製造情報の一例である。

【0103】

ステップＳ２１２において、第２生成部２３０は、製造機械３２０からの製造実績情報及び製造機械３２１、３２２からの製造実績情報に基づいて総合製造実績情報を生成する。この総合製造実績情報は、第６製造情報の一例である。

【0104】

なお、セルコントロールシステム２３も、セルコントロールシステム２２と同様に、図９に示したフローチャートに従って動作する。但し、セルコントロールシステム２３の通信装置は、製造セル３３が有する製造機械３３１、３３２及びセルコントロールシステム２２と通信する。また、ステップＳ２０１において、セルコントロールシステム２３の取得部は、通信装置を介してセルコントロールシステム２２から製造計画情報を受信する。また、ステップＳ２１３において、セルコントロールシステム２３の出力部は、総合製造実績情報を製造計画情報の送信元であるセルコントロールシステム２２に送信する。

【0105】

以上詳述したように、図９に示したフローチャートに従って動作する場合も、生産システム２は、製造セルを効率良く且つ誤りなく制御することができるとともに、製造計画、品質管理及び工程管理を容易且つ適切に実行することができる。

【0106】

（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態による生産システム３の概略構成の一例を示す図である。

【0107】

生産システム３の構成は、第１実施形態による生産システム１の構成と同様である。但し、生産システム３では、製造セル３４の内の各製造機械３４０〜３４２にはそれぞれセルコントロールシステム２４〜２６が組み込まれ、製造セル３５の内の製造機械３５０〜３５２にはそれぞれセルコントロールシステム２７〜２９が組み込まれている。また、各セルコントロールシステム２４〜２９は、デイジーチェーン接続され、それぞれ隣接するセルコントロールシステムと通信する。なお、各セルコントロールシステム２４〜２９は、リング型に接続されるように構成されてもよいし、生産計画装置１０と通信するセルコントロールシステム２４を中心としてスター型に接続されるように構成されてもよい。

【0108】

図１１は、セルコントロールシステム２４の概略構成の一例を示す図である。なお、セルコントロールシステム２４〜２９の構成は同様であるため、以下では代表してセルコントロールシステム２４について説明し、セルコントロールシステム２４と他のセルコントロールシステムとの差異については後述する。

【0109】

セルコントロールシステム２４の構成は、第１実施形態によるセルコントロールシステム２０の構成と同様である。但し、セルコントロールシステム２４は、製造機械３４０に組み込まれ、製造機械３４０内の機械部３４３と接続される。また、通信装置２４１Ｂは、各製造機械とは通信せずに、製造セル３４が有する、製造機械３４０と異なる製造機械３４１に組み込まれたセルコントロールシステム２５とのみ通信する。また、制御装置２４３は、第１実施形態による制御装置２０３が有する各部に加えて、機械制御部２５２を有する。また、監視部２４６は、製造機械３４０の現在の状態を機械部３４３から取得する。

【0110】

図１２は、セルコントロールシステム２４による製造セル制御処理の動作を示すフローチャートである。以下、図１２に示したフローチャートを参照しつつ、製造セル制御処理の動作を説明する。なお、以下に説明する動作のフローは、予め記憶装置２４２に記憶されているプログラムに基づき主に制御装置２４３によりセルコントロールシステム２４の各要素と協働して実行される。また、以下に説明する動作フローのステップＳ３０１、Ｓ３０９〜Ｓ３１３は、それぞれ図５に示したステップＳ１０１、Ｓ１０９〜Ｓ１１３と同様であるため、説明を省略する。以下では、ステップＳ３０２〜Ｓ３０８についてのみ説明する。

【0111】

ステップＳ３０２において、取得部２４４は、受信した製造計画情報が、自装置が組み込まれている製造セルに対応するか否かを判定する。

【0112】

製造計画情報が、自装置が組み込まれている製造セルに対応する場合、送信部２４７は、製造計画情報を通信装置２４１Ｂを介して、相互に通信するセルコントロールシステム２５に送信する（ステップＳ３０３）。製造計画情報の送信先であるセルコントロールシステム２５は、製造計画情報の送信元である生産計画装置１０とは異なる装置である。なお、この製造計画情報は、自装置が組み込まれている製造セルに対応するものであるため、相互に通信するセルコントロールシステムが、自装置が組み込まれている製造セルと異なる製造セルに組み込まれている場合、送信部２４７は製造計画情報を送信しない。この製造計画指示情報は、第１製造情報の一例である。

【0113】

次に、第１生成部２４５は、製造計画情報に基づいて、製造機械３４０に対応する製造指示情報を生成する（ステップＳ３０４）。この製造指示情報は、第２製造情報の一例である。

【0114】

次に、機械制御部２５２は、製造機械３４０に対応する製造指示情報に基づいて製造機械３４０を制御する（ステップＳ３０５）。

【0115】

次に、機械制御部２５２は、製造機械３４０に対応する製造実績情報を生成する（ステップＳ３０６）。この製造実績情報は、製造機械３４０に対応する製造指示情報に対応し、第３製造情報の一例である。

【0116】

次に、解析部２４９は、生成した製造実績情報に基づいて、製造状況を解析する（ステップＳ３０７）。

【0117】

次に、受信部２４８は、通信装置２４１Ｂを介して、製造計画情報の送信先であるセルコントロールシステム２５から総合製造実績情報を受信するまで待機する（ステップＳ３０８）。この総合製造実績情報は、セルコントロールシステム２５に送信した製造計画情報に基づいて生成される情報であり、第４製造情報の一例である。この総合製造実績情報は、製造セル３４が有する、製造機械３４０以外の製造機械３４１、３４２に対応する製造指示情報に基づいて生成される。

【0118】

次に、第２生成部２５０は、製造機械３４０からの製造実績情報及びセルコントロールシステム２５からの総合製造実績情報に基づいて、製造セル３４全体の総合製造実績情報を生成する。この総合製造実績情報は、第５製造情報の一例である。

【0119】

なお、セルコントロールシステム２５〜２９も、セルコントロールシステム２４と同様に、図１２に示したフローチャートに従って動作する。但し、セルコントロールシステム２５〜２９の各通信装置は、相互に隣接する二つのセルコントロールシステムと通信する。各通信装置は、相互に隣接するセルコントロールシステムが、自装置が組み込まれている製造セルに組み込まれているか否かに関わらず、そのセルコントロールシステムと通信する。また、製造セル３５に組み込まれたセルコントロールシステム２７〜２９の内の何れかの装置（その装置の通信装置）が、生産計画装置１０と通信するセルコントロールシステム２４と直接に通信するように接続されてもよい。

【0120】

また、ステップＳ３０１において、セルコントロールシステム２５〜２９の取得部は、通信装置を介して、相互に隣接するセルコントロールシステムから、自装置が組み込まれている製造セルに対応する製造計画情報を受信する。また、ステップＳ３０３において、セルコントロールシステム２５〜２９の送信部は、製造計画情報を、製造計画情報の送信元のセルコントロールシステムとは異なる、相互に通信するセルコントロールシステムに送信する。また、ステップＳ３１０において、セルコントロールシステム２５〜２９の出力部は、総合製造実績情報を、製造計画情報の送信元であるセルコントロールシステムに送信する。

【0121】

なお、ステップＳ３０４においてセルコントロールシステム２５の第１生成部が生成する製造機械３４１に対応する製造指示情報は、第６製造情報の一例である。ステップＳ３０６においてセルコントロールシステム２５の機械制御部が生成する製造機械３４１に対応する製造実績情報は、第７製造情報の一例である。

【0122】

また、ステップＳ３０１において、セルコントロールシステム２７の取得部が受信する製造計画情報は、第８製造情報の一例である。ステップＳ３０４においてセルコントロールシステム２７の第１生成部が生成する製造機械３５０に対応する製造指示情報は、第９製造情報の一例である。ステップＳ３０６においてセルコントロールシステム２７の機械制御部が生成する製造機械３５０に対応する製造実績情報は、第１０製造情報の一例である。ステップＳ３０９においてセルコントロールシステム２７の第２生成部が生成する総合製造実績情報は、第１１製造情報の一例である。

【0123】

以上詳述したように、図１２に示したフローチャートに従って動作する場合も、生産システム３は、製造セルを効率良く且つ誤りなく制御することができるとともに、製造計画、品質管理及び工程管理を容易且つ適切に実行することができる。

【0124】

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。

【0125】

図１３は、セルコントロールシステムの他の例を示す概略構成図である。

【0126】

図１３に示すセルコントロールシステム４０は、図１、７、１０にそれぞれ示す生産システム１〜３において、セルコントロールシステム２０〜２９の代りに用いることが可能である。図１３に示すセルコントロールシステム４０は、複数のセルコントロール装置４００、４０１等を有する。セルコントロールシステム４０が有する各セルコントロール装置４００、４０１は、相互に通信可能である。各セルコントロール装置４００、４０１は、それぞれ、セルコントロールシステム２０〜２９の内の何れかのシステムが有するセルコントロール装置と同様の機能を有する。

【0127】

また、各セルコントロール装置４００、４０１が分担して各セルコントロールシステム２０〜２９の全ての機能を実現してもよい。その場合、各セルコントロール装置４００、４０１は、どのように機能を分担してもよく、制御装置内の各部を含めてセルコントロールシステムの各部を各セルコントロール装置４００、４０１の何れに配置するかは適宜変更可能である。

【0128】

また、生産システム１〜３は、複数の製造セルを有する必要はなく、少なくとも一つの製造セルを有していればよい。同様に、生産システム１〜３は、複数のセルコントロールシステムを有する必要はなく、生産計画装置１０と通信する少なくとも一つのセルコントロールシステムを有していればよい。また、生産システム１〜３において、生産計画装置１０の代わりに、任意のコンピュータを使用してもよい。

【0129】

また、生産システム１〜３において、セルコントロール装置２００、２２０、２４０は、キーボード等の入力装置と、ディスプレイ等の表示装置を有していてもよい。その場合、セルコントロール装置２００、２２０、２４０は、製造計画情報を生産計画装置１０から受信するのではなく、利用者による操作に従って入力装置から取得してもよい。同様に、セルコントロール装置２００、２２０、２４０は、総合製造実績情報を生産計画装置１０に送信するのではなく、表示装置に出力してもよい。

【0130】

以上、第１乃至第３実施形態およびセルコントロールシステムの他の例を説明したが、第１生成部および第２生成部は、プロセッサ上で動作するソフトウェアにより実装される機能モジュール、または集積回路、マイクロプロセッサ、ファームウェア等で構成されるものである。言い換えれば、各種の条件に応じて好ましい製造情報を生成し得するが、生成処理自体は決められており、固定である。製造セルを効率良く制御する方法をあらかじめ決める場合、製品の種類、仕様、製造数、納期等をあらかじめ想定するが、すべての変化に十分に対応するのは現実には難しい。さらに、製品の種類、仕様、製造数、納期等が想定以上に変化すれば、もはや好適な製造情報を生成できるとは限らない。このような変化を見つけ出すごとにその変化に対応してソフトウェアを変更するのでは、オペレータやプログラマの負担は増大する。

【0131】

さらに、制御のために複数の製造機械が複数の製品を製造している製造状態を示す製造セル単位の情報は、一般的に容量が非常に大きくなってしまう。そのために、製造状態の特徴を示すのにどのような情報が適当であるか、さらには情報量を低減するためにどのような処理を行うことが望ましいかを決定すること自体が難しくなっている。

【0132】

そこで、次に説明する第４実施形態では、第１実施形態のセルコントロールシステムに学習器を設け、製造が継続されている間、常に学習を繰り返すことで、与えられた製造計画情報に対して、最も製造実績情報における製造効率が高くなるように、製造指示情報を出力するように学習させる。さらに、収集した情報から必要な情報を選択し、さらには的確な評価値がえられるようにすることで、総合製造情報の情報量を圧縮する。

【0133】

（第４実施形態）
図１４は、第４実施形態による生産システム４の概略構成の一例を示す図である。

【0134】

第４実施形態による生産システム４は、セルコントロールシステム２２および２３に、学習器６０および６１を設けたことが第１実施形態のセルコントロールシステム２０および２１と異なり、他の部分は、第１実施形態と同じである。

【0135】

図１５は、セルコントロールシステム２２の概略構成の一例を示す図である。なお、セルコントロールシステム２２、２３に設けられる学習器６０、６１の構成は同様であるため、以下では代表してセルコントロールシステム２２の学習器６０について説明する。

【0136】

学習器６０は、第１生成部２６５に設けられる第１学習器２８０と、第２生成部２７０に設けられる第２学習器２８１と、を含む。第１学習器２８０は、生産計画装置１０からの製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報に基づいて製造セル３０の複数の製造機械３００−３０２毎の第２製造情報を生成する。第２学習器２８１は、複数の製造機械３００−３０２のそれぞれからの第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報に基づいて製造セル単位の第４製造情報を生成する。ここでは、第１学習器２８０は第３製造情報の一部も入力として利用し、第２学習器２８１は第１製造情報の一部も入力として利用する。

【0137】

図１６は、学習器の原理ブロック図である。
第１学習器２８０および第２学習器２８１は、図１６に示す学習器５０の構成を有する。まず、第１学習器２８０について説明する。

【0138】

第１学習器２８０は、状態観測部５０１および学習部５０２を有する。状態観測部５０１は、生産計画装置１０からの製品の製造に係る製造セル単位の第１製造情報および複数の製造機械３００−３０２のそれぞれからの第２製造情報に対応する製造機械毎の情報に係る第３製造情報の一部を含む状態変数を観測する。

【0139】

学習部５０２は、状態観測部５０１によって観測された状態変数に基づいて作成されるデータセットに従って、第１製造情報に基づく第２製造情報の生成処理を学習する。

【0140】

図１７は、第４実施形態の第１学習器における機械学習方法の動作フローを示すフローチャートである。
第１学習器２８０の機械学習方法は、状態観測ステップＳ４０１と、学習ステップＳ４０２と、を有する。

【0141】

状態観測ステップＳ４０１は、状態観測部５０１により実行されるものであり、すなわち、取得部２６４から第１製造情報を取得すると共に、受信部２６８からの第３製造情報を観測する。

【0142】

学習ステップＳ４０２は、学習部５０２によって実行されるものであり、すなわち、状態観測部５０１によって観測された状態変数に基づいて作成されるデータセットに従って、第２製造情報の生成処理を学習する。

【0143】

学習部５０２が用いる学習アルゴリズムはどのようなものを用いてもよい。学習器は、装置に入力されるデータの集合から、その中にある有用な規則や知識表現、判断基準などを解析により抽出し、その判断結果を出力するとともに、知識の学習を行う機能を有する。その手法は様々であるが、大別すれば「教師あり学習」、「教師なし学習」、「強化学習」に分けられる。さらに、これらの手法を実現するうえで、特徴量そのものの抽出を学習する、「深層学習（ディープラーニング：Ｄｅｅｐ Ｌｅａｒｎｉｎｇ）」と呼ばれる手法がある。なお、これらの機械学習（機械学習装置１）は、例えば、ＧＰＧＰＵ（Ｇｅｎｅｒａｌ−Ｐｕｒｐｏｓｅ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｏｎ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔｓ）や大規模ＰＣクラスター等を適用することにより実現される。

【0144】

以下、一例として、強化学習を用いた場合について図１８および図１９を参照して説明する。「教師あり学習」、「教師なし学習」等については、後述する。

【0145】

図１８は、第４実施形態における強化学習を適用した第１学習器の原理ブロック図である。
学習部５０２は、報酬計算部５１１と変更制御意思決定部５１２とを有する。なお、報酬計算部５１１および変更制御意思決定部５１２以外の構成要素については図１６に示す構成要素と同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して当該構成要素についての詳細な説明は省略する。

【0146】

報酬計算部５１１は、状態観測部５０１によって観測された第３製造情報に基づいて報酬を計算する。第３製造情報は、図６の（ｃ）に示した製造実績情報であり、製造に要した消費エネルギ、不良率等をさらに含んでもよい。

【0147】

変更制御意思決定部５１２は、状態観測部５０１によって観測された状態変数および報酬計算部５１１によって計算された報酬に基づいて、第２製造情報を生成するための関数（行動価値テーブル）を学習する。関数（行動価値テーブル）の学習方法については後述する。

【0148】

学習部５０２が、状態観測部５０１で観測された状態変数を多層構造で演算し、関数（行動価値テーブル）をリアルタイムで更新しても、ある程度の製品数が製造される期間における情報を蓄積し、蓄積した情報から新しい関数（行動価値テーブル）を算出し、予測される効果等を考慮して最終的に変更するか決定してもよい。例えば、学習部５０２は、状態観測部５０１によって観測された状態変数および報酬計算部５１１によって計算された報酬に基づいて、ニューラルネットワークモデルに従って、第２製造情報を決定するための関数（行動価値テーブル）を更新するようにしてもよい。ここで、状態変数を多層構造で演算する方法として、例えば、後述する図２３に示すような多層ニューラルネットワークを用いることができる。

【0149】

図１９は、第１学習器２８０における強化学習を適用した機械学習方法の動作フローを示すフローチャートである。

【0150】

まず、状態観測ステップＳ４０１において、状態観測部５０１は、第１製造情報および第３製造情報の一部から構成される状態変数を観測する。

【0151】

次いで、報酬計算ステップＳ４０２−１において、報酬計算部５１１は、状態観測部５０１によって観測された第３製造情報の一部に基づいて報酬を計算する。

【0152】

次いで、変更制御ステップＳ４０２−２において、変更制御意思決定部５１２は、状態観測部５０１によって観測された状態変数および報酬計算部５１１によって計算された報酬に基づいて、第２製造情報を生成するための関数（行動価値テーブル）を変更する。

【0153】

続いて、第１学習器２８０についてより詳細に説明する。
図２０は、第１学習器を示す原理ブロック図である。

【0154】

第１学習器２８０は、状態観測部２９０と、第２製造情報生成部２９１と、報酬計算部２９２と、変更制御意思決定部２９３と、を有する。状態観測部２９０は、第１製造情報および報酬を計算するのに使用する第３製造情報の一部を状態変数として観測する。第２製造情報生成部２９１は、第１製造情報に基づいて第２製造情報を生成する。報酬計算部２９２は、第３製造情報の一部に基づいて報酬を計算する。変更制御意思決定部２９３は、第１製造情報および報酬に基づいて、より高い報酬が得られると予測される方向に第２製造情報生成部２９１の関数（行動価値テーブル）を変更する。この時、関数（行動価値テーブル）の変更により大きな問題が発生する可能性があるので、ある程度の生産数についての情報が得られるまで第１製造情報と報酬を対応づけて記憶し、記憶した所定量以上の情報に基づいて第２製造情報生成部２９１の新しい関数（行動価値テーブル）を計算するようにしてもよい。さらに、変更制御意思決定部２９３は、計算した新しい関数（行動価値テーブル）が正しく動作することを検証した上で、第２製造情報生成部２９１の新しい関数（行動価値テーブル）を更新することが望ましい。

【0155】

図２１は、第４実施形態において、強化学習を適用した第１学習器２８０が学習を行う動作フローを示すフローチャートである。

【0156】

ステップＳ５０１において、第１製造情報に基づいて第２製造情報を生成し、製造セル３０に出力する。
ステップＳ５０２において、製造セル３０は第２製造情報にしたがって製造を行う。

【0157】

ステップＳ５０３において、受信部２６８は第３製造情報を取得し、第１学習器２８０の状態観測部２９０は、第１製造情報および第３製造情報の一部を状態変数として観測し、報酬計算部２９２に第３製造情報の一部を出力する。

【0158】

ステップＳ５０４において、報酬計算部２９２は第３製造情報の一部に基づいて報酬を計算する。
ステップＳ５０５において、変更制御意思決定部２９３は、第１製造情報と報酬を対応付けて記憶する。

【0159】

ステップＳ５０６で、蓄積したデータ量が、第２製造情報生成部２９１の関数（行動価値テーブル）を変更するのに十分であるか判定し、十分でなければステップＳ５０１に戻り、十分であればステップＳ５０７に進む。なお、製造が行われる度にその報酬に基づいて第２製造情報生成部２９１の関数（行動価値テーブル）を変更するのであれば、ステップＳ５０５およびＳ５０６は不要である。さらに、生産システムの稼働開始からある程度の情報が蓄積されるまではステップＳ５０５およびＳ５０６を行い、それ以後はステップＳ５０５およびＳ５０６を行わずにステップＳ５０７に進むといった変形例も可能である。

【0160】

ステップＳ５０７において、変更制御意思決定部２９３は、より高い報酬が得られると予測される方向に第２製造情報生成部２９１の関数（行動価値テーブル）を変更する更新処理を行い、ステップＳ５０１に戻る。以下、生産システム稼働中は、このＳ５０１からＳ５０７の処理を繰り返す。

【0161】

次に、第１学習器２８０についてより詳細に説明する。第１学習器２８０は、入力されるデータの集合から、その中にある有用な規則や知識表現、判断基準などを解析により抽出し、その判断結果を出力するとともに、知識の学習を行う機能を有する。上述のように、第１学習器２８０の学習アルゴリズムとして、大別すると「教師あり学習」、「教師なし学習」、「強化学習」がある。さらに、これらの手法を実現するうえで、特徴量そのものの抽出を学習する、「深層学習」と呼ばれる手法がある。なお、これらの機械学習（機械学習装置１）は、例えば、ＧＰＧＰＵ（Ｇｅｎｅｒａｌ−Ｐｕｒｐｏｓｅ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｏｎ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔｓ）や大規模ＰＣクラスター等を適用することにより実現される。

【0162】

「教師あり学習」とは、ある入力と結果（ラベル）のデータの組を大量に機械学習装置に与えることで、それらのデータセットにある特徴を学習し、入力から結果を推定するモデル、すなわち、その関係性を帰納的に獲得するものである。この教師あり学習を第４実施形態に適用する場合、第１製造情報に基づく第２製造情報の決定に用いることができる。後述のニューラルネットワークなどのアルゴリズムを用いて実現することができる。

【0163】

「教師なし学習」とは、入力データのみを大量に第１学習器２８０に与えることで、入力データがどのような分布をしているか学習し、対応する教師出力データを与えなくても、入力データに対して圧縮、分類、整形などを行う装置を学習する手法である。例えば、それらのデータセットにある特徴を似たものどうしにクラスタリングすることなどができる。この結果を使って、何らかの基準を設けてそれを最適にするような出力の割り当てを行うことで、出力の予測を実現することできる。

【0164】

また「教師なし学習」と「教師あり学習」との中間的な問題設定として、「半教師あり学習」と呼ばれるものもあり、これは一部のみ入力と出力のデータの組が存在し、それ以外は入力のみのデータ（例えばシミュレーションのデータ）である場合がこれに当たる。

【0165】

まず、第１学習器２８０の学習アルゴリズムを強化学習とした例について説明する。

【0166】

強化学習の問題設定として、次のように考える。
・第１学習器２８０は、第１製造情報および第３製造情報の一部を観測し、第２製造情報（行動）を決定する。
・環境は何らかの規則に従って変化し、さらに自分の行動が、環境に変化を与えることもある。
・行動するたびに報酬信号が帰ってくる。
・最大化したいのは報酬である。
・行動が引き起こす結果を全く知らない、または不完全にしか知らない状態から学習はスタートする。すなわち、生産システムが実際に動作して初めて、その結果（製品）をデータとして得ることができる。つまり、試行錯誤しながら最適な行動を探索する必要がある。
・人間の動作を真似るように事前学習（前述の教師あり学習や、逆強化学習といった手法）した状態を初期状態として、良いスタート地点から学習をスタートさせることもできる。

【0167】

ここで、「強化学習」とは、判定や分類だけではなく、行動を学習することにより、環境に行動が与える相互作用を踏まえて適切な行動を学習、すなわち、将来的に得られる報酬を最大にするための学習する方法である。このことは、第４実施形態において、第１製造情報から製品を好適に生産できる第２製造情報を決定できるといった、未来に影響を及ぼすような行動を獲得できることを表している。例えばＱ学習の場合で説明を続けるが、それに限るものではない。

【0168】

Ｑ学習は、ある環境状態ｓの下で、行動ａを選択する価値Ｑ（ｓ，ａ）を学習する方法である。つまり、ある状態ｓのとき、価値Ｑ（ｓ，ａ）の最も高い行動ａを最適な行動として選択すればよい。しかし、最初は状態ｓと行動ａとの組合せについて、価値Ｑ（ｓ，ａ）の正しい値は全く分かっていない。そこで、エージェント（行動主体）は、ある状態ｓの下で様々な行動ａを選択し、その時の行動ａに対して報酬が与えられる。それにより、エージェントはより良い行動の選択、すなわち正しい価値Ｑ（ｓ，ａ）を学習していく。

【0169】

さらに、行動の結果、将来にわたって得られる報酬の合計を最大化したいので、最終的にＱ（ｓ，ａ）＝Ｅ［Σγ^tｒ_t］となるようにすることを目指す。ここで、期待値は、最適な行動に従って状態変化したときについてとるものとし、それは、それは分かっていないので、探索しながら学習することになる。そのような価値Ｑ（ｓ，ａ）の更新式は、例えば式１により表すことができる。

【0170】

【数1】

【0171】

上記の式１において、ｓ_tは時刻ｔにおける環境の状態を表し、ａ_tは時刻ｔにおける行動を表す。行動ａ₀により、状態はｓ_t+1に変化する。ｒ_t+1は、その状態の変化により貰える報酬を表している。また、ｍａｘの付いた項は、状態ｓ_t+1の下で、その時に分かっている最もＱ値の高い行動ａを選択した場合のＱ値にγを乗じたものになる。γは、０＜γ≦１のパラメータで、割引率と呼ばれる。αは学習係数で、０＜α≦１の範囲とする。

【0172】

式１は、試行ａ_tの結果帰ってきた報酬ｒ_t+1を元に、状態ｓ_tにおける行動ａ_tの評価値Ｑ（ｓ_t，ａ_t）を更新する方法を表している。状態ｓにおける行動ａの評価値Ｑ（ｓ_t，ａ_t）よりも、報酬ｒ_t+1＋行動ａによる次の状態における最良の行動ｍａｘ ａの評価値Ｑ（ｓ_t+1，ｍａｘ ａ_t+1）の方が大きければ、Ｑ（ｓ_t，ａ_t）を大きくするし、反対に小さければ、Ｑ（ｓ_t，ａ_t）も小さくする事を示している。つまり、ある状態におけるある行動の価値を、結果として即時帰ってくる報酬と、その行動による次の状態における最良の行動の価値に近づけるようにしている。

【0173】

ここで、Ｑ（ｓ，ａ）の計算機上での表現方法は、すべての状態行動ペア（ｓ，ａ）に対して、その値をテーブル（行動価値テーブル）として保持しておく方法と、Ｑ（ｓ，ａ）を近似するような関数を用意する方法がある。後者の方法では、前述の更新式は、確率勾配降下法などの手法で近似関数のパラメータを調整していくことで実現することができる。近似関数としては、後述のニューラルネットワークを用いることができる。

【0174】

また、教師あり学習、教師なし学習、および強化学習での価値関数の近似アルゴリズムとして、ニューラルネットワークを用いることができる。ニューラルネットワークは、たとえば図２２に示すようなニューロンのモデルを模したニューラルネットワークを実現する演算装置およびメモリ等で構成される。図２２は、ニューロンのモデルを示す模式図である。

【0175】

図２２に示すように、ニューロンは、複数の入力ｘ（図２２では、一例として、入力ｘ1〜入力ｘ3）に対する出力ｙを出力するものである。各入力ｘ1〜ｘ3には、この入力ｘに対応する重みｗ（ｗ1〜ｗ3）が掛けられる。これにより、ニューロンは、式２により表現される出力ｙを出力する。なお、入力ｘ、出力ｙおよび重みｗは、すべてベクトルである。また、下記の式２において、θはバイアスであり、ｆ_kは活性化関数である。

【0176】

【数2】

【0177】

次に、上述したニューロンを組み合わせた３層の重みを有するニューラルネットワークについて、図２３を参照して説明する。図２３は、Ｄ１〜Ｄ３の３層の重みを有するニューラルネットワークを示す模式図である。

【0178】

図２３に示すように、ニューラルネットワークの左側から複数の入力ｘ（ここでは一例として、入力ｘ１〜入力ｘ３）が入力され、右側から結果ｙ（ここでは一例として、結果ｙ１〜結果ｙ３）が出力される。

【0179】

具体的には、入力ｘ１〜入力ｘ３は、３つのニューロンＮ１１〜Ｎ１３の各々に対して対応する重みが掛けられて入力される。これらの入力に掛けられる重みはまとめてｗ１と標記されている。

【0180】

ニューロンＮ１１〜Ｎ１３は、それぞれ、ｚ１１〜ｚ１３を出力する。図２３において、これらｚ１１〜ｚ１３はまとめて特徴ベクトルｚ１と標記され、入力ベクトルの特徴量を抽出したベクトルとみなすことができる。この特徴ベクトルｚ１は、重みｗ１と重みｗ２との間の特徴ベクトルである。ｚ１１〜ｚ１３は、２つのニューロンＮ２１、Ｎ２２の各々に対して対応する重みが掛けられて入力される。これらの特徴ベクトルに掛けられる重みは、まとめてｗ２と標記されている。

【0181】

ニューロンＮ２１、Ｎ２２は、それぞれ、ｚ２１、ｚ２２を出力する。図２３において、これらｚ２１、ｚ２２は、まとめて特徴ベクトルｚ２と標記されている。この特徴ベクトルｚ２は、重みｗ２と重みｗ３との間の特徴ベクトルである。特徴ベクトルｚ２１、ｚ２２は、３つのニューロンＮ３１〜Ｎ３３の各々に対して対応する重みが掛けられて入力される。これらの特徴ベクトルに掛けられる重みは、まとめてｗ３と標記されている。

【0182】

最後に、ニューロンＮ３１〜Ｎ３３は、それぞれ、結果ｙ１〜結果ｙ３を出力する。

【0183】

ニューラルネットワークの動作には、学習モードと価値予測モードとがある。例えば、学習モードにおいて学習データセットを用いて重みｗを学習し、そのパラメータを用いて予測モードにおいて組立加工装置の行動判断を行う。なお、便宜上、予測と書いたが、検出、分類、推論など多様なタスクが可能なのはいうまでもない。

【0184】

ここで、予測モードで実際に組立加工装置を動かして得られたデータを即時学習し、次の行動に反映させる（オンライン学習）ことも、あらかじめ収集しておいたデータ群を用いてまとめた学習を行い、以降はずっとそのパラメータで検知モードを行う（バッチ学習）こともできる。あるいは、その中間的な、ある程度データが溜まるたびに学習モードを挟むということも可能である。

【0185】

また、重みｗ１〜ｗ３は、誤差逆伝搬法（バックプロパゲーション：Ｂａｃｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）により学習可能なものである。誤差の情報は、右側から入り左側に流れる。誤差逆伝搬法は、各ニューロンについて、入力ｘが入力されたときの出力ｙと真の出力ｙ（教師）との差分を小さくするように、それぞれの重みを調整（学習）する手法である。

【0186】

このようなニューラルネットワークは、３層以上にさらに層を増やすことも可能である（深層学習と称される）。入力の特徴抽出を段階的に行い、結果を回帰する演算装置を、教師データのみから自動的に獲得することが可能である。

【0187】

そこで、第４実施形態の第１学習器２８０は、上述のＱ学習を実施すべく、例えば図２０に示すように状態観測部２９０、第２製造情報生成部９１、報酬計算部２９２、および変更制御意思決定部２９３を有している。ただし、本発明に適用される機械学習方法は、Ｑ学習に限定されるものではないのは前述したとおりである。すなわち、第１学習器２８０で用いることが出来る手法である「教師あり学習」、「教師なし学習」、「半教師あり学習」および「強化学習」等といった様々な手法が適用可能である。なお、これらの機械学習（第１学習器２８０）は、例えば、ＧＰＧＰＵや大規模ＰＣクラスター等を適用することで実現可能である。例えば教師あり学習を適用する場合、価値関数は学習モデル、報酬は誤差に対応する。なお、この行動価値テーブルとして、前述のニューラルネットワークを用いて近似した関数を用いることも可能であり、これはｓおよびａの情報量が莫大であるときは特に有効である。

【0188】

次に、第２学習器２８１について説明する。第２学習器２８１は、第１学習器２８０と同様に、図１６に示したブロック構成を有し、図１７に示したフローチャートにしたがって機械学習方法を行う。

【0189】

第２学習器２８１は、ニューラルネットワークを用いて実現され、ここでは、生産システムの稼働前に、外部で「教師あり学習」により学習（トレーニング）が行われ、学習が終了した状態で第２生成部２７０に搭載される。したがって、搭載された後はニューラルネットワークを変更する必要が無いので、入力に対して重み付けを行った後加算するなどの処理を行い、少なくとも１つの出力が得られる演算回路であってもよい。

【0190】

図２４は、第２学習器の構成及び外部でのトレーニング時の構成を示す図である。
図２４の（ａ）に示すように、第２学習器２８１は、第１製造情報および第３製造情報を状態変数として観測する状態観測部２９４と、第１製造情報および第３製造情報に基づいて第４製造情報を生成する第４製造情報生成部２９５と、を有する。第４製造情報生成部２９５は、例えば、ニューラルネットワークで実現される。

【0191】

外部での学習（トレーニング）時には、図２４の（ｂ）に示すように、第４製造情報生成部２９５にニューラルネットワーク更新制御部２９７を接続する。ニューラルネットワーク更新制御部２９７は、例えば、第４製造情報生成部２９５を実現するソフトウェアが実装されるコンピュータで、ソフトウェアにより実現される。

【0192】

製造機械の台数および製品の種類が増加すると、製造状態を示す製造セル単位の情報、すなわち第３製造情報は、一般的に容量が非常に大きくなってしまう。そのため、複数のセルコントロールシステムを有する生産システムでは、生産計画装置１０が収集する第４製造情報の全体量も膨大になる。そこで、第４製造情報は、製造セルの製造状態を的確に示す情報に制限することにより情報量を圧縮することが望まれる。さらに、第３製造情報から製造セルの製造状態を的確に示す評価値を生成し、これを総合製造実績情報とすることで、情報量をさらに大幅に圧縮することが望まれる。

【0193】

そこで、トレーニング時には、第４製造情報生成部２９５に第３製造情報として多種類のデータを入力する。さらに第１製造情報に応じて製造状態が変わるので第１製造情報も第４製造情報生成部２９５に入力する。なお、第１製造情報の代わりに第２製造情報を入力することも可能である。この状態で、第４製造情報生成部２９５への入力を変更し、ニューラルネットワーク更新制御部２９７が変更された入力に対する評価値を生成する。例えば、オペレータは、第４製造情報生成部２９５への入力（第１および第３製造情報）に基づいて、製造状態の良否を判定できるので、評価結果をニューラルネットワーク更新制御部２９７に与える。ニューラルネットワーク更新制御部２９７は、第４製造情報生成部２９５が評価結果に対応する評価値を出力するように、第４製造情報生成部２９５のニューラルネットワークを更新する。これを繰り返すことにより、第４製造情報生成部２９５のニューラルネットワークの学習（トレーニング）が行われる。

【0194】

トレーニングの終了したニューラルネットワークを有する第４製造情報生成部２９５および状態観測部２９４を有する第２学習器２８１を第２生成部２７０に搭載する。この際、第４製造情報の生成への寄与（影響）の小さい第３製造情報は、第２学習器２８１へ入力しないようにすることが望ましい。また、第１製造情報（または第２製造情報）についても、第４製造情報の生成への寄与（影響）の小さい情報については入力しないようにする。また、第４製造情報生成部２９５が出力する評価値は１つに限らず、複数であってもよい。

【0195】

以上説明したように、第４実施形態では、強化学習機能を有する第１学習器を用いることで、製造計画情報と、製造実績情報を第学習器の入力とし、製造指示情報を第１学習器の出力とすることで、製造が継続されている間、常に学習を繰り返すことで、与えられた製造計画情報に対して、最も製造実績情報における製造効率が高くなるように、製造指示情報を出力するように第１学習器を学習させることができる。このような第１学習器を用いることで、製造セルの製造機械の調子が悪くなった場合でも、それが製造実績情報によって第１学習器に入力され、調子の悪い製造機械を選択しない製造指示情報を出力することで製造セルの効率を高くすることができる。さらに、第２学習器を用いて製造セル単位の情報から特徴量を抽出することで、情報のサイズを小さくすることができる。第２学習器としてニューラルネットを用いることで、製造セル単位の情報である、電流値、加工時間、周囲温度、製品寸法の入力値から、今回の製造セルにおける加工の評価値を出力することが可能であり、これを総合製造実績情報とすることで、情報量が大幅に圧縮することができる。また、第２学習器を用いて製造セル単位の情報を生成することで、正確に製造品質を評価することが可能となる。

【符号の説明】

【0196】

１〜３ 生産システム
１０ 生産計画装置
２０〜２９ セルコントロールシステム
３０〜３５ 製造セル
３００〜３０２、３１０〜３１２、３２０〜３２２、３３０〜３３２、３４０〜３４２、３５０〜３５２ 製造機械
２００、２２０、２４０ セルコントロール装置
２０１Ａ、２０１Ｂ、２２１Ａ、２２１Ｂ、２４１Ａ、２４１Ｂ 通信装置
２０４、２２４、２４４ 取得部
２０５、２２５、２４５ 第１生成部
２０７、２２７、２４７ 送信部
２０８、２２８、２４８ 受信部
２１０、２３０、２５０ 第２生成部
２１１、２３１、２５１ 出力部
２３２、２５２ 機械制御部
６０、６１ 学習器
２８０ 第１学習器
２８１ 第２学習器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】