特許 7451370 工程計画作成支援システムおよび工程計画作成方法

(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】

(24)【登録日】2024-03-08

(45)【発行日】2024-03-18

(54)【発明の名称】工程計画作成支援システムおよび工程計画作成方法

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/30 20060101AFI20240311BHJP

   G06Q 50/08 20120101ALI20240311BHJP

【ＦＩ】

G21F9/30 535B

G06Q50/08

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020163168

(22)【出願日】2020-09-29

(65)【公開番号】P2022055632

(43)【公開日】2022-04-08

【審査請求日】2023-02-10

(73)【特許権者】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】関 洋

(72)【発明者】

【氏名】小林 亮介

(72)【発明者】

【氏名】上野 克宜

(72)【発明者】

【氏名】平野 克彦

【審査官】鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第０３／１００６７８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｆ ９／３０

Ｇ２１Ｃ １７／００

Ｇ０６Ｑ １０／０４－１０／０６

Ｇ０６Ｑ ５０／０４－５０／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンピュータを用いて、ロボットが作業エリア内で作業を行うための工程を計画するための工程計画作成支援方法であって、
コンピュータは、ロボットによる作業進行に伴い、現場状態が変わる前記作業エリアの環境とロボットに関する３Ｄ情報、現場線量の情報からなる仮想空間内で、かつ設定した時間範囲内で計算可能な探索範囲内で、前記作業エリアごとの工期期限、線量制限、作業安全規制を満たす、ロボットの移動経路、姿勢、手順順序を確率的最適化により作業動作要素を求めることにより、工程情報を生成可視化することを特徴とする工程計画作成支援方法。

【請求項2】

請求項１に記載の工程計画作成支援方法であって、
設定した時間範囲内で計算可能な探索範囲内で、作業エリアごとの工期期限、線量制限、作業安全規制を満たす、ロボットの移動経路、姿勢、手順順序を確率的最適化により作業動作要素を求め、あらかじめ設定した工程の工期との比較により、可能な作業工程の成立性を判定することを特徴とする工程計画作成支援方法。

【請求項3】

請求項１または２に記載の工程計画作成支援方法であって、
ロボットの可能なシーケンスの組み合わせで工数計算することを特徴とする工程計画作成支援方法。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の工程計画作成支援方法であって、
ロボットの累積照射線量に基づきロボット交換時期を判断することを特徴とする工程計画作成支援方法。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の工程計画作成支援方法であって、
手動操作入力装置を備えることで、動作姿勢・経路を微小調整し、工数を計算することを特徴とする工程計画作成支援方法。

【請求項6】

請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の工程計画作成支援方法であって、
人、ロボット、その他工具、及び、想定廃棄物量などの制約を取り込み工数を調整し、ロボットの動作制限情報を出力することを特徴とする工程計画作成支援方法。

【請求項7】

請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の工程計画作成支援方法であって、
ロボットの現場動作実績に基づき、調整が必要な工程を抽出し、改めてロボット動作を再計画することを特徴とする工程計画作成支援方法。

【請求項8】

コンピュータを用いて、ロボットが作業エリア内で作業を行うための工程を計画するための工程計画作成方法であって、
コンピュータは、ロボットによる作業進行に伴い、現場状態が変わる前記作業エリアの環境とロボットに関する３Ｄ情報、現場線量の情報からなる仮想空間内で、かつ設定した時間範囲内で計算可能な探索範囲内で、前記作業エリアごとの工期期限、線量制限、作業安全規制を満たす、ロボットの移動経路、姿勢、手順順序を確率的最適化により作業動作要素を求めることにより、工程情報を生成可視化するとともに、
コンピュータは、ロボットによる作業対象の作業順序を初期設定した第１の作業順序と、前記作業対象の作業順序を任意に設定した第２の作業順序について、それぞれの作業順序の時の合計の稼働時間を求めるとともに、第１の作業順序と第２の作業順序を比較し、第２の作業順序が第１の作業順序よりも良好でないときは第１の作業順序を維持し、第２の作業順序が第１の作業順序よりも良好であるときは第２の作業順序を第１の作業順序に置き換えて新たに任意に設定した第２の作業順序と比較する処理を繰り返し実行することを特徴とする工程計画作成方法。

【請求項9】

請求項８に記載の工程計画作成方法であって、
第１の作業順序は、ユーザーによる設定変更が可能であり、第２の作業順序は乱数により生成されたものであることを特徴とする工程計画作成方法。

【請求項10】

請求項８または請求項９に記載の工程計画作成方法であって、
第１の作業順序と第２の作業順序の比較は、汚染量、照射線量、移動距離、移動時間の観点から行われることを特徴とする工程計画作成方法。

【請求項11】

ロボットが作業エリア内で作業を行うための工程を計画するための工程計画作成システムであって、
少なくとも作業エリアにおける工程のデータと、作業エリアについての環境のデータと、ロボットのデータを保有するデータベースと、前記データベースを用いて工程と環境とロボットについての設定をユーザーが行うための入出力装置と、前記入出力装置で設定されたデータを用いてロボットが作業エリア内で作業を行うための工程を計画し、前記入出力装置に出力する演算部とを備え、
前記演算部は、ロボットによる作業進行に伴い、現場状態が変わる前記作業エリアの環境とロボットに関する３Ｄ情報、現場線量の情報からなる仮想空間内で、かつ設定した時間範囲内で計算可能な探索範囲内で、前記作業エリアごとの工期期限、線量制限、作業安全規制を満たす、ロボットの移動経路、姿勢、手順順序を確率的最適化により作業動作要素を求めることにより、工程情報を生成可視化するとともに、
前記演算部は、ロボットによる作業対象の作業順序を初期設定した第１の作業順序と、前記作業対象の作業順序を任意に設定した第２の作業順序について、それぞれの作業順序の時の合計の稼働時間を求めるとともに、第１の作業順序と第２の作業順序を比較し、第２の作業順序が第１の作業順序よりも良好でないときは第１の作業順序を維持し、第２の作業順序が第１の作業順序よりも良好であるときは第２の作業順序を第１の作業順序に置き換えて新たに任意に設定した第２の作業順序と比較する処理を繰り返し実行することを特徴とする工程計画作成システム。

【請求項12】

請求項１１に記載の工程計画作成システムであって、
第１の作業順序と第２の作業順序の比較は、汚染量、照射線量、移動距離、移動時間の観点から行われることを特徴とする工程計画作成システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットによる解体合理化の場面において、目標とする制約の中でロボットの作業シーケンスを生成する工程計画作成支援システムおよび工程計画作成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ロボットを用いて作業現場における解体作業を行わせるに際し、工程計画作成支援システムを用いて作業現場の環境条件を考慮しながら、かつ最短時間で作業を完了させるための作業工程計画を予め作成し、その後に作成した計画に基づいて作業の実行を行わせることがある。

【0003】

係る工程計画作成支援の背景技術として、特許文献１が知られている。特許文献１には、作業進行に伴い現場状態が変わる解体エリア、ロボットの移動経路、姿勢、手順順序、ならびに、工程計画生成支援システムの構成例が開示されている。

【0004】

特許文献２には、作業進行に伴い現場状態が変わる解体エリア、工程情報の生成可視化、ならびに、工程計画生成支援システムの構成例が開示されている。

【0005】

特許文献３には、作業進行に伴い現場状態が変わる解体エリアならびに、工程計画生成支援システムが開示されている。また、工程情報を生成可視化する技術と、工程計画生成支援システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】ＷＯ２００３／１００６７８号公報

【文献】特開２０２０-０３４３１８号公報

【文献】特開２０１７-０９６６９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

然しながら、ロボットシミュレーションにおいて、上記特許文献では、「３Ｄ計測点群、現場線量の情報からなる仮想空間内で、設定した時間範囲内で計算可能な探索範囲内で、確率的最適化により解体動作要素を求めること」に関する記載はない。

【0008】

このため本発明においては、ロボットの作業シーケンスを生成するための解体工期の精度向上と、工程遅延からのリカバリを支援し、大きな探索空間から、可能な解体工程の成立性を判定することができる工程計画作成支援システムおよび工程計画作成方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

以上のことから本発明においては、「コンピュータを用いて、ロボットが作業エリア内で作業を行うための工程を計画するための工程計画作成支援方法であって、コンピュータは、ロボットによる作業進行に伴い、現場状態が変わる作業エリアの３Ｄ計測点群、現場線量の情報からなる仮想空間内で、かつ設定した時間範囲内で計算可能な探索範囲内で、作業エリアごとの工期期限、線量制限、作業安全規制を満たす、ロボットの移動経路、姿勢、手順順序を確率的最適化により作業動作要素を求めることにより、工程情報を生成可視化することを特徴とする工程計画作成支援方法」としたものである。

【0010】

また本発明においては、「コンピュータを用いて、ロボットが作業エリア内で作業を行うための工程を計画するための工程計画作成方法であって、コンピュータは、ロボットによる作業対象の作業順序を初期設定した第１の作業順序と、作業対象の作業順序を任意に設定した第２の作業順序について、それぞれの作業順序の時の合計の稼働時間を求めるとともに、第１の作業順序と第２の作業順序を比較し、第２の作業順序が第１の作業順序よりも良好でないときは第１の作業順序を維持し、第２の作業順序が第１の作業順序よりも良好であるときは第２の作業順序を第１の作業順序に置き換えて新たに任意に設定した第２の作業順序と比較する処理を繰り返し実行することを特徴とする工程計画作成方法」としたものである。

【0011】

また本発明においては、「ロボットが作業エリア内で作業を行うための工程を計画するための工程計画作成システムであって、少なくとも作業エリアにおける工程のデータと、作業エリアについての環境のデータと、ロボットのデータを保有するデータベースと、データベースを用いて工程と環境とロボットについての設定をユーザーが行うための入出力装置と、入出力装置で設定されたデータを用いてロボットが作業エリア内で作業を行うための工程を計画し、入出力装置に出力する演算部とを備え、演算部は、ロボットによる作業対象の作業順序を初期設定した第１の作業順序と、作業対象の作業順序を任意に設定した第２の作業順序について、それぞれの作業順序の時の合計の稼働時間を求めるとともに、第１の作業順序と第２の作業順序を比較し、第２の作業順序が第１の作業順序よりも良好でないときは第１の作業順序を維持し、第２の作業順序が第１の作業順序よりも良好であるときは第２の作業順序を第１の作業順序に置き換えて新たに任意に設定した第２の作業順序と比較する処理を繰り返し実行することを特徴とする工程計画作成システム」としたものである。

【発明の効果】

【0012】

本願は、ロボットの作業シーケンスを生成するための解体工期の精度向上と、工程遅延からのリカバリを支援し、大きな探索空間から、可能な解体工程の成立性を判定することに寄与する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施例に係る工程計画作成支援システムの全体構成例を示す図。

【図2】工程計画作成支援システムが対象とする移動機構付き多軸アーム・ロボットの一例を示す図。

【図3】工程計画作成支援システムが対象とする制約となる工程ガントチャートとロボットによる動作時間から作成される工数の一例を示す図。

【図4】工程計画作成支援システムが対象とする制約となるロボット照射線量変化グラフの一例を示す図。

【図5】工程計画作成支援システムで生成するロボットに関わるクローラ、関節動作時間変化の一例を示す図。

【図6】工程計画作成支援システムで生成するロボット動作シーケンスの一例を示す図。

【図7】確率的最適化により、解体動作要素を求め、工程情報を生成する処理のフローチャートの一例を示す図。

【図8】シミュレーテッド・アニーリング（焼きなまし法）について説明する図。

【図9】工程計画作成支援システムで生成する解体動作要素と、ロボットの動作アニメーション、対応する工程ガントチャートの画面表示例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。

【実施例】

【0015】

図１は、本発明の実施例に係る工程計画作成支援システムの全体構成例を示している。本実施例の工程計画作成支援システム１は、コンピュータを用いて実現されており、入出力装置１０の他に、コンピュータの演算部における処理を機能、装置として表すとアクティビティ選択装置２０、作業対象指定装置３０、ロボット選択装置４０、ロボットシミュレーション装置５０、シーケンス最適化装置６０、工程評価装置７０から構成されたものということができる。また、これらの装置が利用するデータベースとして、工程データベースＤＢ１、環境３ＤモデルデータベースＤＢ２、ロボット３ＤモデルデータベースＤＢ３、汚染／線量データベースＤＢ４、ロボット動作シーケンスデータベースＤＢ５を備える。

【0016】

係る工程計画作成支援システム１を利用するユーザーは、入出力装置１０の表示画面を参照しながら、各種選択動作を行う。ここではアクティビティ選択装置２０が工程データベースＤＢ１を参照して提示するアクティビティ画面から施工・解体などの対象エリアに対する工程を選択し、作業対象指定装置３０が環境３ＤモデルデータベースＤＢ２を参照して提示する作業対象画面から環境３Ｄモデルを選択し、ロボット選択装置４０がロボット３ＤモデルデータベースＤＢ３を参照して提示するロボット選択画面から作業を遂行するロボット３Ｄモデルを選択する。

【0017】

上記の選択した内容に従い、ロボットシミュレーション装置５０は、汚染／線量データベースＤＢ４を参照して、ロボットの位置、並びに自動操作、または、ロボットの手動操作を行うときの、ロボットの腕やエンドエフェクタ（ハンド）の姿勢、クローラや接続ケーブルの姿勢などの位置・姿勢情報を生成する。

【0018】

シーケンス最適化装置６０では、上記の選択した内容、位置・姿勢情報、ならびにロボット動作シーケンスデータベースＤＢ５を参照して得たロボット動作シーケンス情報に従い、施工や解体で取り扱う作業のシーケンスが複数通りの組み合わせで作成され、そのうち、扱う汚染量、ロボットへの照射線量、移動距離、及び、移動時間から構成する目的関数が最小となる値を求める。シーケンス最適化装置６０の処理内容について、図３を用いて詳細に後述する。なお複数組の作業シーケンスは、作業エリアごとの工期期限、線量制限、作業安全規制を制約条件として作成されているのがよい。

【0019】

工程評価装置７０では、シーケンス最適化装置６０において求めた、動作時間の総和からなる時間とエリア別工程のアクティビティで示される時間を比較して、小さいほうの時間を新しいアクティビティの時間として、採用する。

【0020】

図２は、工程計画作成支援システム１が対象とする移動機構付きアーム・ロボットの一例である。ロボット３０１は物をつかむグリッパなどのエンドエフェクタ３２１、エンドエフェクタの回転軸３２２、関節３２３、３２４、３２５、３２６と回転軸３２７は移動機構（クローラ）３２８で構成される。さらに、ロボットは、制御用電源、制御信号、水圧・油圧などの駆動力を送信するケーブル、または、ホース３２９が接続されている。これらは仮想空間上で、実際のハードウェアの性能を模擬する速度パラメータに従って、数値やスライダーなどのユーザーインターフェース画面からコントロールされる。

【0021】

入出力装置１０内のユーザーインターフェース画面には、工程計画作成支援システムが作成した工程計画が各種の情報とともに表示されており、ユーザーはこの工程計画をそのままロボット３０１に与え、あるいはユーザーが修正した工程計画をロボット３０１に与える。ロボット３０１は、与えられた工程計画に従い、作業現場に進入し、与えられた経路に沿って移動し、与えられた作業を実行し、最終的に一連の与えられた処理を完了する。

【0022】

この結果として、ロボット３０１に対して工程計画作成支援システム１が作成し与えた、工程計画が実行され、「３Ｄ計測点群、現場線量の情報からなる仮想空間内で、設定した時間範囲内で計算可能な探索範囲内で、確率的最適化により解体動作要素を求めること」が実行されることになる。なお確率的最適化処理としては、作業エリアごとの工期期限、線量制限、作業安全規制を満たす、ロボットの移動経路、姿勢、手順順序を求めることになる。

【0023】

図３は、工程計画作成支援システム１が対象とする制約となる工程ガントチャートとロボットによる動作時間から作成される工数の一例である。図３の上部には、制約となる工程ガントチャートが例示されており、図３の下部にはロボット３０１が設置される現場環境の例を示している。

【0024】

図３の工程ガントチャート表示例では、横軸に時間、縦軸にアクティビティ種別を示し、あらかじめ設定した施工や解体工程の中から、ユーザーが選択したエリアに対応する全体工程１０１を選択・表示する。この全体工程１０１の例において、縦軸のアクティビティ種別は、上側から順次準備アクティビティ１０１１、解体アクティビティ１０１２、搬出アクティビティ１０１３を示しており、この図の表記によればこのアクティビティ種別の上から下への順序に従い各工程が実行されることを表している。

【0025】

これらを時間方向に見ていくと、準備アクティビティ１０１１の終了後に、解体アクティビティ１０１２について解体期間Ａが抽出される。解体期間Ａは、解体についての個別の作業ごとに複数の動作時間に区分されている。

【0026】

これらは例えば図３下部に示すロボット設置の現場環境において、ロボット３０１が障害物２０１１を避けながら移動して目的の作業場所にある配管２０１２に到達するまでの動作時間ａ１、汚染された配管２０１２を切断するに要する動作時間ａ２、配管２０１２などを片づけて搬出するに要する動作時間ａ３などである。これらの動作時間が複数回繰り返される。これら一連の動作時間の合計が解体期間Ａである。

【0027】

ここでは、そのうちの一つの動作時間ａ_１に着目し、動作時間ａ_１をロボット３０１の自動、あるいは、手動操作のシミュレーションにより計算する。また順次、次の作業での動作時間をシミュレーションにより計算し、そのうえで、計算した動作時間の総和Σａｉを求める。ロボットのすべての動作時間ａｉの総和Σａｉと、解体期間Ａを比較し、Σａｉ＜Ａとなるときに、設定した解体期間は成立し、さらに短縮できる可能性があることがわかる。また、Σａｉ＞Ａとなったときには、解体期間が不成立のためエリア工程を見直す必要があることがわかる。なおこのシミュレーションは、図１のロボットシミュレーション装置５０において行われ、解体アクティビティ１０１２についてのシミュレーション終了後は、搬出アクティビティ１０１３についてのシミュレーションを順次実行して、最後のアクティビティまで行われる。

【0028】

図４は、工程計画作成支援システム１が対象とする制約となるロボット照射線量変化グラフの一例である。図４のロボット照射線量変化グラフ例では、横軸に時間、縦軸に照射線量を示しており、照射線量には使用制限線量４１０が設定されていることを表している。ロボットを放射能汚染されている現場環境において使用するとき、使用時間の経過にともない、ロボットが被曝する累積の照射線量４０１は増加する。

【0029】

このため例えばロボット１の照射線量を４００１としたとき、ロボットの使用制限線量４１０に対して余裕をもったしきい線量ΔＤｔｈを設定しておき、照射線量が（使用制限線量４１０－しきい線量ΔＤｔｈ）に至ったときに、今まで現場の放射能汚染環境下で動作させていた既存のロボット１は管理対象外として例えば放置し、以降は新たに次のロボット２に交換して、ロボット１が達成できなかった残余の作業を実行することになる。ロボット２については、新たな管理対象として、照射線量４００２で累積照射線量を管理していくことになる。

【0030】

図５は、工程計画作成支援システムで生成するロボットの動作に関わるクローラ、関節の動作時間変化の一例である。図５のクローラ、関節の動作時間変化の例では、横軸に時間、縦軸にクローラＣや関節ｊの動作時間変化を示している。動作時間変化は、クローラＣでは移動量の変化Ｔｃと回転角度θｃ、２組の関節である関節ｊ１と間接ｊ２では夫々回転角度θｊ１、θｊ２で管理されており、図示の例では各クローラＣや関節ｊ１、ｊ２についてｘ、ｙ、ｚの３方向における移動量、回転角度を制御、管理する。

【0031】

クローラＣ、関節ｊ１、ｊ２に対する動作時間変化のこれらのデータは、ロボット動作シーケンスデータベースＤＢ５で管理される。例えばクローラＣについては、動作時間ａ１の期間において移動量Ｔｃｘ、Ｔｃｙ、Ｔｃｚ、回転角度θｃｘが、それぞれａｃｔ１１、ａｃｔ１２、ａｃｔ１３、ａｃｔ１４のように時間変化し、このとき、回転角度θｃｙ、θｃｚは固定とされ変化指令信号としては与えられないことを表している。なお、動作時間ａ２の期間において移動量Ｔｃ、回転角度θｃについての変化指令信号は固定のままとされる。これらの時間変化は、数値でも読み取れるものとする。

【0032】

さらに間接ｊ１、間接ｊ２について、動作時間ａ１の期間において固定のままであるが、動作時間ａ２の期間において間接ｊ１については、θｊ１ｚがａｃｔ１５のように、間接ｊ２については、θｊ２ｚがａｃｔ１６のように間変化すると定義することができる。このように動作時間ａ１、ａ２、．．．を積算していくことで、アクティビティ期間と比較できる時間が求められる。

【0033】

図６は、工程計画作成支援システムで生成するロボット動作シーケンスの一例である。この例でのロボット動作シーケンス７０は、工程計画作成支援システム１の指示を受けてロボット３０１に動作指示を与えるコントローラ７１と、コントローラ７１の指示を受けるロボット３０１の具体的な動作内容と、ロボット動作の結果として実行される解体対象７３の状態、ならびに解体された機材のコンテナ７４への収納状況が、時系列的に記述されている。

【0034】

例えばこの例では、コントローラ７１がロボット３０１にクローラでの移動７１ａを指示し、ロボット３０１が移動完了３０１をコントローラ７１に報告し、次にコントローラ７１がロボット３０１に関節ｊの動作による解体対象物へのハンド接近７１ｂを指示し、ロボット３０１が接近確認３０１ｂをコントローラ７１に報告した。さらに続いて次の段階では、ロボット３０１による解体対象のハンドを用いた把持動作７１ｃを指示して把持完了７３ｃを確認し、また次にロボット３０１による解体対象７３の切断動作７１ｄを指示して切断完了７３ｄを確認し、ロボット３０１による解体対象７３の切断片把持７１ｅを指示して把持完了７３ｅを確認する。そのうえで、最後に切断片のコンテナ７４への収納７１ｆを指示し、収納完了７４ｆを確認する。

【0035】

このように、ロボット３０１は仮想空間ではコントローラ７１によって制御され、解体対象７３に作用し、解体廃棄物をコンテナ７４に収納することで一連の動作を流れ図、すなわち、シーケンス図７０として描くことができる。ここでは、移動、ハンド接近、把持、切断、切断片把持、切断片搬送などの各動作（アクティビティ）に要する時間が図３の動作時間ａ１、ａ２、ａ３に対応しており、この総和がΣａｉである。これらの個別動作は、工程計画作成支援システム１内では、それぞれが記号化されて数値的に管理されている。この例では、ロボットがｒｉ、ロボットが利用されるアクティビティがａｊ、解体対象（作業対象）がｄｋ、コンテナがｃｌとして記号化され、ロボットのシーケンスＳｒｉが把握されている。これら記号化された各指標は、数値化されて把握可能とされている。

【0036】

図７は、シミュレーテッド・アニーリング（焼きなまし法）と呼ばれる確率的最適化により、解体動作要素を求め、工程情報を生成する処理のフローチャートの一例である。

【0037】

図７に示した工程情報生成処理のフローチャートでは、最初に処理ステップＳ１０１において、様々な可能性のあるシーケンスＳｒｉ、ａｊ、ｄｋ、ｃｌとしての初期解を選択する。これは、図１の入出力装置１０の表示画面を参照して、各種選択動作を行うことを表している。ここではアクティビティ選択装置２０が工程データベースＤＢ１を参照して提示するアクティビティ画面から施工・解体などの対象エリアに対する工程を選択し、作業対象指定装置３０が環境３ＤモデルデータベースＤＢ２を参照して提示する作業対象画面から環境３Ｄモデルを選択し、ロボット選択装置４０がロボット３ＤモデルデータベースＤＢ３を参照して提示するロボット選択画面から作業を遂行するロボット３Ｄモデルを選択したことを意味する。

【0038】

次に処理ステップＳ１０２では、解体対象ｄｋをどのような順序で解体していくかを解体順序（作業順序）Ｄとして設定する。ここで処理ステップＳ１０３では、シミュレーテッド・アニーリング法の特徴である、初期の高温側の温度Ｔｓ、終了温度Ｔｅと最大繰り返し計算回数Ｌを設定する。

【0039】

処理ステップＳ１０４では、解体対象ｄｋの順序を乱数により入れ替えし、入れ替えを反映した新たな解体順序Ｄ‘とする。ここで計算回数に従って、温度が低くなるように調整し、確率的に新たな解体順序Ｄ’が変動する量を調整する。

【0040】

このあと処理ステップＳ１０５では、ロボットの稼働時間Σａｉを計算し、処理ステップＳ１０６では切断・回収する廃棄物の汚染量、照射線量、ロボットの移動距離、移動時間を解体順序Ｄと新たな解体順序Ｄ‘で比較する。この比較は、初期設定した解体順序Ｄの時に得られる切断・回収する廃棄物の汚染量、照射線量、ロボットの移動距離、移動時間についての初期解と、乱数により生成した新たな解体順序Ｄ‘の時に得られる切断・回収する廃棄物の汚染量、照射線量、ロボットの移動距離、移動時間についての新たな解候補との差を用いて二乗和の平方根ΔＥを求め、例えばΔＥを用いて（１）式の演算を行い、評価値Ａを求める。
［数１］
Ａ＝ｅｘｐ（－ΔＥ／Ｔ） （１）
処理ステップＳ１０７では、乱数により生成した新たな解体順序Ｄ‘の方が初期設定した解体順序Ｄよりも評価値が良好であるか否かを判断し、良好であれば処理ステップＳ１０９に移動して、解体順序Ｄ’を採用する。逆に初期設定した解体順序Ｄの方が評価値が良好であれば処理ステップＳ１０８に移動して、解体順序Ｄを維持する。

【0041】

その後処理ステップＳ１１０では計算回数を確認し、計算回数がＬ回になるまで（処理ステップＳ１１０、Ｙｅｓ）、ステップ処理ステップＳ１０４から処理ステップＳ１１０までの計算を繰り返す。

【0042】

但し計算回数がＬ回になった後でも、規定制約を満足していなければ（処理ステップＳ１１１、Ｎｏ）、処理ステップＳ１１２において解体順序Ｄを手動設定変更し、成立するまで、シミュレーテッド・アニーリング計算を繰り返す。

【0043】

処理ステップＳ１１３では、全計算終了後、エリアに設定してある工程と比較し、計算により求められたロボットの動作時間とアクティビティ期間が不一致である場合は、期間変更が可能か判定するのに必要な情報を提示する。

【0044】

図８は、シミュレーテッド・アニーリング（焼きなまし法）について説明した図である。ここでは、横軸に解体順序Ｄ、縦軸に得られた解を数値化して示した解（評価値Ａ）を表している。一般に最適解の特性は、１つのピークを示す場合と複数のピークを示す場合がある。複数ピークの場合に最適解は１つであるが、他のピークは局所最適解というべきものであり、ここでは真の最適解の探索をシミュレーテッド・アニーリング（焼きなまし法）により実現している。例えば、解体順序Ｄを２組設定したときに、いずれの解（評価値Ａ）が大きいかが判明し、その変化方向からより高いピークの方向を求めていく。これにより、一定の確率で改悪方向にも遷移されることで局所最適解からの脱出を可能にする。

【0045】

データを採用する確率としては（１）式を採用し、より評価値Ａが小さいものを採用する。式中で、ΔＥ＝今の解と新しい解候補の差であり、Ｔ＝温度（差の最大振れ幅を制御する変数）＝最大振れ幅制御変数である。これにより、例えば、０＜α＜１の変数に対してＴ＝α^{Ｌ／Ｌｍａｘ}とすると、Ｌが大きくなるに従い、Ｔは小さくなっていく。最初は大きい「最大振れ幅制御変数」を設定し、改悪方向の評価も受け入れる。計算回数が進むに従い、「最大振れ幅制御変数」を小さくしていくことで「最適解」に収束していくことになる。

【0046】

シミュレーテッド・アニーリング（疑似焼きなまし）法は金属工学における焼きなましから来ている。焼きなましは、金属材料を熱した後で徐々に冷やし、結晶を成長させてその欠陥を減らす作業であり、熱によって原子は初期の位置（内部エネルギーがローカルな極小状態）から離され、よりエネルギーの高い状態をうろつき、ゆっくり冷却することで、原子は初期状態よりも内部エネルギーがさらに極小な状態を得る可能性が多くなることを利用している。

【0047】

図９は、工程作成支援システムで生成する解体動作要素と、ロボットの動作アニメーション、対応する工程ガントチャートの画面表示例である。画面は工程計画支援システム１の入出力部１０に表示され、大別すると５つの小画面により構成されている。１０１、１０４、１０５は、図３や図５の内容を可視的に表示したものであり、その詳細な説明は省略する。

【0048】

左下の小画面１０３はシミュレーションスタート画面である。作業現場を示すエリアＸをボタン１０３１で選択した状態で、左上の小画面のエリア解体工程１０１の解体アクティビティを選択した状態から、スタートボタン１０３２をクリックすることで処理がスタートする。

【0049】

このときに右側の小画面上下には、解体順序ｄ１に対応する解体シーケンス１０４とエリア解体アニメ１０５が表示される。そして小画面１０２には、現在選択している解体順序の時の、動作時間、汚染量、照射線量、総移動距離などが合わせて表示され、工程変更の必要性に関わる支援情報を出力することができる。

【0050】

以上から、本実施例の工程計画作成支援システムシステムによれば、大きな探索空間から、可能な解体工程の成立性を判定支援に寄与するとともに、解体工期の精度向上と、工程遅延からのリカバリ支援に寄与する。

【0051】

なお本発明の実現にあたり、以下に示す各種の対応を行うのがよい。まず、ロボットの動作姿勢や、動作経路は、図１の工程データベースＤＢ１、ロボット３ＤモデルデータベースＤＢ３の情報からの選択により設定することとしているが、これは手動操作入力装置を備えることで、動作姿勢・経路を微小調整し、工数を計算することとしてもよい。

【0052】

次に、工程データベースＤＢ１に関して、工程についての複数のシーケンスを設定する際の制約条件として、人、ロボット、その他工具、及び、想定廃棄物量などの制約を取り込み、そのうえで工数を調整し、ロボットの動作制限情報を外部出力することで可視化するものとするのがよい。

【0053】

さらに、現場での作業内容を取り込み、ロボットの現場動作実績に基づき、調整が必要な工程を抽出し、改めてロボット動作を再計画するのがよい。

【符号の説明】

【0054】

１０：入出力装置
２０：アクティビティ選択装置
３０：作業対象指定装置
４０：ロボット選択装置
５０：ロボットシミュレーション装置
６０：シーケンス最適化装置
７０：工程評価装
ＤＢ１：工程データベース
ＤＢ２：環境３Ｄモデルデータベース
ＤＢ３：ロボット３Ｄモデルデータベース
ＤＢ４：汚染／線量データベース
ＤＢ５：ロボット動作シーケンスデータベース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】