JP2022035516A - Learned model generation device and production system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、学習済みモデル生成装置及び生産システムに関する。 The present invention relates to a trained model generator and a production system.
一般に、生産システムにおいては、生産物を生産する生産計画に基づいて、生産に用いる設備と、設備を操作する作業者の人員配置とを定めた工程計画が立案される。そして、作業者は、工程計画に従い、設備を操作して日々決まった数の生産物を生産する。 Generally, in a production system, a process plan is drawn up based on a production plan for producing a product, which defines the equipment used for production and the staffing of workers who operate the equipment. Then, the worker operates the equipment according to the process plan to produce a fixed number of products every day.
このような工程計画の立案に際し、例えば、特許文献1には、過去に立案された生産計画に関する情報に基づいて機械学習を行うことによって複数の制約の各々を緩和する優先度を設定し、設定した優先度の順に制約を緩和すると共に全ての制約を充足させる生産計画を立案する技術が開示されている。又、例えば、特許文献2には、工程計画に従って作業する作業者に対して、工程ごとに異なる作業手順について注意を促す技術が開示されている。
In formulating such a process plan, for example, in
ところで、工程計画を立案する場合、経験豊富な熟練作業者である管理者が、設備の能力と作業者の能力とを勘案し、生産計画に対応する工程計画を立案することが多く行われる。このように、熟練作業者が自身の経験等に基づいて工程計画を立案した場合には、生産物の生産に適した設備が選択されると共に、選択された設備の操作に優れた作業者を配置することができる。更には、熟練作業者であれば、工程ごとの作業者に対する作業指示についても、的確に指示することができる。 By the way, when formulating a process plan, a manager who is an experienced and skilled worker often formulates a process plan corresponding to the production plan in consideration of the ability of the equipment and the ability of the worker. In this way, when a skilled worker formulates a process plan based on his / her own experience, equipment suitable for the production of the product is selected, and a worker who is excellent in operating the selected equipment is selected. Can be placed. Furthermore, if it is a skilled worker, it is possible to accurately give a work instruction to the worker for each process.
しかしながら、生産性の高い工程計画を立案するためには、ある程度の経験が必要であり、工程計画を立案できる人材が限られてしまうという課題が存在する。経験の有無を問わず、誰でも生産性の高い工程計画が立案できるようにすることが望まれている。 However, in order to formulate a highly productive process plan, some experience is required, and there is a problem that the human resources who can formulate the process plan are limited. It is desired that anyone with or without experience can formulate a highly productive process plan.
本発明は、工程計画を生成するための学習済みモデルを生成する学習済みモデル生成装置、及び、生成された学習済みモデルを用いた生産システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a trained model generator for generating a trained model for generating a process plan, and a production system using the generated trained model.
(学習済みモデル生成装置)
学習済みモデル生成装置は、生産物を生産する設備の設備稼働状態を表す設備稼働状態データ、設備を用いて生産物を生産するために設備を使用する作業者が生産物を生産する作業の能力を表す作業能力データ、生産物を生産する生産計画を表す生産計画データ、及び、生産物の生産に用いられた過去の工程計画を表す工程計画データを、学習用データセットとして取得する学習用データセット取得部と、学習用データセット取得部によって取得された設備稼働状態データ、作業能力データ及び生産計画データを説明変数とし、工程計画データと目的変数とする機械学習を行うことにより、新たな生産計画を表す新規生産計画データに対する新たな工程計画を表す新規工程計画データを生成するための学習済みモデルを生成する学習済みモデル生成部と、を備える。
(Trained model generator)
The trained model generator is the equipment operation status data showing the equipment operation status of the equipment that produces the product, and the ability of the worker who uses the equipment to produce the product using the equipment to produce the product. Work capacity data representing work capacity data, production plan data representing a production plan for producing a product, and process plan data representing a past process plan used for producing a product are acquired as training data sets. New production is performed by performing machine learning using the equipment operation status data, work capacity data, and production plan data acquired by the set acquisition unit and the learning data set acquisition unit as explanatory variables, and the process plan data and objective variables. A trained model generation unit for generating a trained model for generating a new process plan data representing a new process plan for a new production plan data representing a plan is provided.
(生産システム)
生産システムは、上記学習済みモデル生成装置を備え、生産物を生産する生産システムであって、新規生産計画データを出力する管理用端末装置と、設備の設備稼働状態データを取得すると共に学習済みモデル生成装置及び管理用端末装置に出力する設備稼働状態取得装置と、作業者の作業能力データを取得すると共に学習済みモデル生成装置及び管理用端末装置に出力する作業能力取得装置と、新規工程計画データを生成して出力する生成処理装置と、を備え、生成処理装置は、設備稼働状態取得装置から出力された設備稼働状態データ、作業能力取得装置から出力された作業能力データ、及び、管理用端末装置から出力された新規生産計画データと、学習済みモデル生成装置によって生成された学習済みモデルとを用いることにより、新規工程計画データを生成し、生成した新規工程計画データを出力する。
(Production system)
The production system is a production system that is equipped with the above-mentioned trained model generator and produces products, and is a management terminal device that outputs new production plan data and a trained model that acquires equipment operation status data of equipment. Equipment operation status acquisition device to be output to the generation device and management terminal device, work ability acquisition device to acquire the work ability data of the worker and output to the trained model generation device and management terminal device, and new process plan data. The generation processing device includes a generation processing device that generates and outputs the equipment, and the generation processing device includes equipment operation status data output from the equipment operation status acquisition device, work capacity data output from the work capacity acquisition device, and a management terminal. By using the new production plan data output from the apparatus and the trained model generated by the trained model generator, new process plan data is generated and the generated new process plan data is output.
これらによれば、設備の稼働状態を表す設備稼働状態データ、作業者の能力を表す作業能力データ、生産計画データ、及び、過去の工程計画、即ち、実績のある工程計画を表す工程計画データを学習用データセットとする機械学習により、新規工程計画データを生成することができる。これにより、経験の浅い作業者が管理者となって工程計画を立案する場合であっても、経験豊富な熟練作業者が管理者として立案した実績にある工程計画を用いた機械学習により生成された学習済みモデルを用いることにより、容易に且つ生産性の高い工程計画を立案することができる。 According to these, the equipment operation status data representing the operation status of the equipment, the work capacity data representing the worker's ability, the production plan data, and the past process plan, that is, the process plan data representing the proven process plan are obtained. New process planning data can be generated by machine learning as a training data set. As a result, even if an inexperienced worker becomes a manager and formulates a process plan, it is generated by machine learning using a process plan that has a proven track record as an experienced skilled worker. By using the trained model, it is possible to easily and highly productive process planning.
(1.生産システムの概略)
生産システムは、生産計画に応じて、複数の処理機械により構成される設備を用いた工程計画及び作業指示を生成するシステムである。具体的に、生産システムは、機械学習により生成された学習済みモデルを用い、生産計画に応じた工程計画(人員配置及び作業指示を含む)を自動的に生成する。ここで、生産計画は、例えば、客先から注文された納期及び納入数を満たすための生産物の生産数を計画することを例示することができる。又、工程計画は、生産計画を満たすために、例えば、複数の処理機械のうち生産に用いる処理機械の台数や作業者の配置(人員配置)を計画することを例示することができる。更に、作業指示は、例えば、複数の作業者のうち工程計画により計画された処理機械を操作する際の注意点や変更点を指示することを例示することができる。
(1. Outline of production system)
The production system is a system that generates a process plan and work instructions using equipment composed of a plurality of processing machines according to the production plan. Specifically, the production system uses a trained model generated by machine learning to automatically generate a process plan (including staffing and work instructions) according to the production plan. Here, the production plan can be exemplified by, for example, planning the number of products to be produced in order to satisfy the delivery date and the number of deliveries ordered from the customer. Further, the process plan can exemplify, for example, planning the number of processing machines used for production and the arrangement of workers (staffing) among a plurality of processing machines in order to satisfy the production plan. Further, the work instruction can exemplify, for example, instructing a point of caution or a change point when operating the processing machine planned by the process plan among a plurality of workers.
この場合、生産システムは、例えば、生産計画と、設備が生産物を生産することができる生産実績即ち設備能力と、作業者が処理機械を用いて生産物を生産することができる作業実績即ち作業能力とを説明変数とし、経験豊富な熟練作業者が生産計画に応じて立案した工程計画及び作業指示を目的変数とする機械学習を行うことにより、学習済みモデルを生成する。そして、生産システムは、入力された新たな新規生産計画と学習済みモデルとを用いて、新たな新規工程計画(人員配置及び作業指示を含む)を生成して出力する。 In this case, the production system is, for example, a production plan, a production record or equipment capacity at which the equipment can produce a product, and a work record or work at which a worker can produce a product using a processing machine. A trained model is generated by performing machine learning with the ability as an explanatory variable and the process plan and work instructions made by an experienced skilled worker as the objective variable according to the production plan. Then, the production system generates and outputs a new new process plan (including staffing and work instructions) using the input new new production plan and the trained model.
(2.生産システム1の構成の概要)
生産システム1の構成の概要について、図1を参照して説明する。生産システム1は、設備10と、学習済みモデル生成装置として機能する1つの演算装置20と、1つの管理用端末装置30とを備える。設備10は、設備として複数の処理機械MC1,MC2を備える。ここで、設備10における複数の処理機械MC1,MC2の配置については、生産ライン方式で複数の処理機械MC1,MC2を配置することが可能であり、セル生産方式で複数の処理機械MC1,MC2を配置することも可能である。但し、設備10としては、複数の処理機械MC1,MC2を備えることに限られず、1つの処理機械MC1を備えることも可能である。
(2. Outline of the configuration of production system 1)
The outline of the configuration of the
複数の処理機械MC1,MC2は、例えば、種々の生産物の生産を行う工作機械、生産物の搬送を行う物流機械等である。工作機械としての処理機械MC1,MC2は、例えば、マシニングセンタ、旋盤、切削加工を行う切削装置、研削加工を行う研削盤等を例示することができる。ここで、生産物は、複数の処理機械MC1,MC2を用いた複数の処理工程(加工工程)を経て生産される。このため、複数の処理機械MC1,MC2は、複数の処理工程(加工工程)のうちの少なくとも1つの処理工程を行うことができる。 The plurality of processing machines MC1 and MC2 are, for example, machine tools for producing various products, distribution machines for transporting products, and the like. Examples of the processing machines MC1 and MC2 as machine tools include a machining center, a lathe, a cutting device for cutting, a grinding machine for grinding, and the like. Here, the product is produced through a plurality of processing steps (processing steps) using a plurality of processing machines MC1 and MC2. Therefore, the plurality of processing machines MC1 and MC2 can perform at least one processing step among the plurality of processing steps (machining steps).
複数の処理機械MC1,MC2の各々には、設備稼働状態取得装置11と、作業能力取得装置12とが設けられる。設備稼働状態取得装置11と作業能力取得装置12は、有線又は無線により、演算装置20及び管理用端末装置30と通信可能に設けられる。尚、本例においては、設備稼働状態取得装置11及び作業能力取得装置12を、複数の処理機械MC1,MC2の各々に設けるようにする。しかし、例えば、複数の処理機械MC1,MC2に対して1つの設備稼働状態取得装置11及び作業能力取得装置12を設けたり、複数の処理機械MC1,MC2の各々に設備稼働状態取得装置11(又は作業能力取得装置12)設けると共に複数の処理機械MC1,MC2に対して1つの作業能力取得装置12(設備稼働状態取得装置11)を設けたりすることも可能である。
Each of the plurality of processing machines MC1 and MC2 is provided with an equipment operating
設備稼働状態取得装置11は、処理機械MC1,MC2の各々が生産物を生産するための生産能力及び稼働している設備稼働状態を取得する。設備稼働状態取得装置11は、処理機械MC1,MC2の各々について、例えば、機械性能、加工に用いる工具の種類、生産物を生産するための段替えに要する段替え時間等を設備稼働状態として取得する。又、設備稼働状態取得装置11は、処理機械MC1,MC2が加工を施す生産物に関する情報も設備稼働状態として取得する。即ち、設備稼働状態取得装置11は、生産物に関する情報である、例えば、形状、材質、加工部位、加工条件、加工時間等を設備稼働状態として取得する。そして、設備稼働状態取得装置11は、取得した設備稼働状態を表す設備稼働状態データを演算装置20及び管理用端末装置30に出力する。
The equipment operating
作業能力取得装置12は、生産物を生産するために処理機械MC1,MC2の各々を操作する作業者の作業能力を取得する。作業能力取得装置12は、各々の作業者について、例えば、労働時間、処理機械MC1,MC2の各々について異常対応を含めた操作技量、処理機械MC1,MC2の各々についての操作資格等を数値化した作業能力を取得する。そして、作業能力取得装置12は、取得した作業能力を表す作業能力データを演算装置20及び管理用端末装置30に出力する。
The work
演算装置20は、設備稼働状態取得装置11から出力された設備稼働状態データ、作業能力取得装置12から出力された作業能力データ、管理用端末装置30から出力された生産計画を表す生産計画データ、管理用端末装置30に蓄積されていて熟練作業者によって生成されて実績のある工程計画(人員配置及び作業指示を含む)を表す工程計画データを用いた機械学習を行う。そして、演算装置20は、機械学習による学習済みモデルを用いることにより、生産計画に応じた新たな新規工程計画(人員配置及び作業指示を含む)を生成して出力する。
The
学習済みモデル生成装置として機能する演算装置20は、図1に示すように、学習処理装置21と生成処理装置22とにより構成される。尚、本例においては、学習処理装置21と生成処理装置22とを1つの装置として示すが、学習処理装置21と生成処理装置22とを独立した構成とすることもできる。又、演算装置20の一部又は全部は、設備10への組み込みシステムとすることもできる。
As shown in FIG. 1, the
学習処理装置21は、設備稼働状態データ、作業能力データ及び生産計画データを説明変数とし、過去において熟練作業者(管理者)によって立案されて実績のある工程計画(人員配置及び作業指示も含む)を表す工程計画データを目的変数とする機械学習を行い、学習済みモデルを生成する。生成処理装置22は、学習処理装置21によって生成された学習済みモデルと管理用端末装置30から取得した新たな生産計画を表す新規生産計画データとを用いて工程計画(人員配置及び作業指示も含む)を表す新たな新規工程計画データを生成し、生成した新規工程計画データを出力する。
The
ここで、生成処理装置22は、生成した新規工程計画データを管理用端末装置30に出力すると共に、図1に示すように、設備10に設置された大型の共通モニタ40又は各々の処理機械MC1,MC2に配置された小型の個別モニタ50に出力する。これにより、熟練作業者である管理者は、管理用端末装置30を用いて、生成された工程計画データによって表される新規工程計画(人員配置及び作業指示)の内容を確認することができる。又、作業者M及び作業者Nは、共通モニタ40又は個別モニタ50を介して、自身に関連する新規工程計画及び作業指示を確認することができる。
Here, the
(3.生産システム1の構成の詳細)
生産システム1の構成についてより詳細に説明する。生産システム1は、1つ以上の設備10と、演算装置20即ち学習処理装置21及び生成処理装置22と、管理用端末装置30と、共通モニタ40と、個別モニタ50と、を備える。設備10は、工作機械である処理機械MC1,MC2と、各々の処理機械MC1,MC2に設けられた設備稼働状態取得装置11及び作業能力取得装置12と、を主に備える。
(3. Details of the configuration of production system 1)
The configuration of the
設備稼働状態取得装置11は、図2に示すように、インターフェース111及び設備稼働状態データベース112を備える。インターフェース111は、処理機械MC1,MC2と通信可能に接続されており、処理機械MC1,MC2の稼働状態を表す設備稼働状態データFDを取得して設備稼働状態データベース112に出力する。又、インターフェース111は、設備稼働状態データベース112に記憶された設備稼働状態データFDを演算装置20の学習処理装置21及び生成処理装置22と、管理用端末装置30とに出力する。
As shown in FIG. 2, the equipment operation
設備稼働状態データベース112は、インターフェース111を介して各々の処理機械MC1,MC2から取得した設備稼働状態データFDを蓄積して記憶する。本例において、設備稼働状態データFDは、上述したように、機械性能に関する各種データと、加工対象の生産物に関する各種データを含む。
The equipment
具体的に、機械性能に関する各種データとしては、図3に示すように、例えば、処理機械MC1,MC2が工作機械の切削装置である場合、各々の処理機械MC1,MC2の台数、ストローク、主軸サイズ及び主軸回転数を含む能力、ホルダ数、種類及び推奨切削送りを含む工具、クランプ可能な生産物の形状、クランパー種類及びクランパー数量を含む治具、段取り換え時間等を含むことができる。又、加工対象の生産物に関する各種データとしては、図4に示すように、例えば、生産物の形状、材質、加工部位、加工条件、加工時間等を含むことができる。 Specifically, as various data related to machine performance, for example, when the processing machines MC1 and MC2 are machine tool cutting devices, the number, stroke, and spindle size of each processing machine MC1 and MC2 are shown in FIG. And the capacity including the spindle rotation speed, the number of holders, the type and the tool including the recommended cutting feed, the shape of the product that can be clamped, the jig including the clamper type and the clamper quantity, the setup change time and the like can be included. Further, as shown in FIG. 4, various data regarding the product to be processed can include, for example, the shape, material, processing site, processing conditions, processing time, and the like of the product.
作業能力取得装置12は、図5に示すように、インターフェース121及び作業能力データベース122を備える。インターフェース121は、処理機械MC1,MC2と通信可能に接続されており、処理機械MC1,MC2を操作する作業者M,Nの作業能力を表す作業能力データODを取得して作業能力データベース122に出力する。又、インターフェース111は、作業能力データベース122に記憶された作業能力データODを演算装置20の学習処理装置21及び生成処理装置22と、管理用端末装置30とに出力する。
As shown in FIG. 5, the work
作業能力データベース122は、各々の作業者(例えば、図1に示す作業者M,N)について取得した作業能力データODを蓄積して記憶する。本例において、作業能力データは、図6に示すように、例えば、生産物の生産に携わるべき作業者の人数、異常対応(異常対応能力)や補正入力等を行うことができるNC装置操作可否(操作能力)等を含む能力(スキル)、所定の生産数を処理するために要する処理時間(例えば、労働時間(勤務時間)等)、体調等を含むことができる。
The
ここで、作業者のスキル(能力)については、図7に示すように、例えば、生産物である製品A,B,Cの各々を工程X及び工程Yを経て生産する場合、工程Xにおける作業XA及び作業XB、及び、工程Yの作業YA、作業YB及び作業YCのそれぞれの作業内容についてのスキルの程度を表すスキルレベルを数値化して表す。スキルレベルは、数値が大きくなる程、使用する処理機械MC1,MC2を用いて作業を行うことを習熟している、即ち、スキル(能力)が高いことを表す。 Here, regarding the skill (ability) of the worker, as shown in FIG. 7, for example, when each of the products A, B, and C, which are products, is produced through the process X and the process Y, the work in the process X is performed. The skill level indicating the degree of skill for each work content of XA and work XB, and work YA, work YB, and work YC of process Y is quantified and expressed. The skill level indicates that the larger the numerical value is, the more proficient the processing machines MC1 and MC2 to be used are used, that is, the higher the skill (ability) is.
(4.生産システム1の機能ブロック構成)
生産システム1の機能ブロック構成について、図8を参照して説明する。生産システム1は、上述したように、設備稼働状態取得装置11、作業能力取得装置12、演算装置20、及び、管理用端末装置30を備える。
(4. Functional block configuration of production system 1)
The functional block configuration of the
演算装置20は、学習処理装置21及び生成処理装置22を備える。学習処理装置21は、設備稼働状態取得装置11の設備稼働状態データベース112に蓄積された設備稼働状態データFDと、作業能力取得装置12の作業能力データベース122に蓄積された作業能力データODと、管理用端末装置30を介して管理者によって入力された過去の生産計画データOSD及び管理者(熟練作業者)によって立案されて実績のある工程計画データJKDとに基づいて、新規工程計画データSKD(人員配置及び作業指示を含む)を生成するための学習済みモデルを生成する。学習処理装置21は、学習用データセット取得部211、学習用データセット記憶部212、モデル生成部213を備える。
The
学習用データセット取得部211は、機械学習を行うための学習用データセットを取得する。具体的に、学習用データセット取得部211は、設備稼働状態取得装置11の設備稼働状態データベース112に記憶されている設備稼働状態データFDを学習用データセットとして取得する。本例において、設備稼働状態データFDは、上述したように、機械性能に関する各種データ(図3を参照)及び加工対象の生産物に関するデータ(図4を参照)を含むものである。
The learning data
又、学習用データセット取得部211は、作業能力取得装置12の作業能力データベース122に記憶されている作業能力データODを学習用データセットとして取得する。本例において、作業能力データODは、複数の作業者の各々について取得されたものである。
Further, the learning data
又、学習用データセット取得部211は、管理用端末装置30を介して、過去の生産計画を表す生産計画データOSDを学習用データセットとして取得する。生産計画データOSDは、図9に示すように、例えば、月間計画表により表される各生産物である製品A,B,C,D,E,F,Gの各々について、日々の目標生産数を表すものである。
Further, the learning data
更に、学習用データセット取得部211は、管理用端末装置30を介して、管理者(熟練作業者)が過去において生産計画に基づいて作成した工程計画(実績)を表す工程計画データJKDを学習用データセットとして取得する。具体的に、工程計画データJKDは、生産計画(図9を参照)を実現するために、図10に示すように表されるものである。
Further, the learning data
そして、工程計画データJKDは、処理機械MC1,MC2を用いて製品A-Gを生産する場合、管理者(熟練作業者)が各々の製品A-Gをどの処理機械を用いて何時どれだけ生産するか、又、使用する処理機械を操作できる作業者の配置等を計画したものである。このため、工程計画(実績)を表す工程計画データJKDには、図11に示すように、実際に製品A-Gを生産した際の作業者の配置を表す人員配置データ、生産物(即ち、製品A-G)の種類を表す種類データ、製品A-Gの各々の生産数を表す生産数データが含まれる。又、工程計画データJKDには、図11に示すように、製品A-Gを生産する際の作業指示、例えば、製品ごとに異なる作業上の注意点やこれまでの経験によって得られた加工条件の補正値等を表す作業指示データが含まれる。 Then, in the process plan data JKD, when the products AG are produced by using the processing machines MC1 and MC2, the manager (skilled worker) produces each product AG by which processing machine, when and how much. It is planned to allocate workers who can operate the processing machine to be used. Therefore, as shown in FIG. 11, the process plan data JKD representing the process plan (actual result) includes the personnel allocation data indicating the allocation of workers when the products AG are actually produced, and the product (that is, the product (that is, the product). It includes type data indicating the types of products AG) and production number data indicating the production numbers of each of the products AG. Further, as shown in FIG. 11, the process plan data JKD contains work instructions for producing products AG, for example, work precautions different for each product and processing conditions obtained by past experience. Work instruction data representing the correction value of the above is included.
従って、学習用データセット取得部211は、管理用端末装置30を介して、人員配置データ、種類データ及び生産数データを含む工程計画データJKDを学習用データセットとして取得する。
Therefore, the learning data
学習用データセット記憶部212は、学習用データセット取得部211が取得した設備稼働状態データFD、作業能力データOD及び生産計画データOSDと、工程計画(実績)の工程計画データJKDとを関連付けて学習用データセットとして記憶する。
The learning data
モデル生成部213は、学習用データセット記憶部212に記憶された学習用データセットを用いて、機械学習、例えば、教師ありの機械学習を行う。具体的には、モデル生成部213は、学習用データセット記憶部212に記憶されている設備稼働状態データFD、作業能力データOD及び生産計画データOSDを説明変数とし、工程計画(実績)の工程計画データJKD(より具体的には、人員配置データ、種類データ、生産数データ及び作業指示データ)を目的変数とした機械学習を行う。そして、モデル生成部213は、新規生産計画(後述する新規生産計画データNSD)に対応する新規工程計画(後述する新規工程計画データSKD)を生成するための学習済みモデルを生成する。
The
生成処理装置22は、例えば、管理用端末装置30から取得した新規生産計画を表す新規生産計画データNSDに基づいて、新規工程計画を表す新規工程計画データSKDを生成して出力する。生成処理装置22は、モデル記憶部221、生成用データ取得部222、工程計画データ生成部223、出力部224を備える。
The
モデル記憶部221は、モデル生成部213が生成した学習済みモデルを記憶する。尚、本例においては、モデル記憶部221(学習済みモデル記憶部)を生成処理装置22に設けるようにする。しかし、学習済みモデル記憶部を学習処理装置21に設けることも可能である。
The
生成用データ取得部222は、設備稼働状態取得装置11、作業能力取得装置12及び管理用端末装置30の各々から設備稼働状態データFD、作業能力データOD及び新規生産計画データNSDを取得する。ここで、生成用データ取得部222は、学習用データセット取得部211と同様の処理により、設備稼働状態データFD、作業能力データOD及び新規生産計画データNSDを取得する。
The generation
尚、本例においては、生成用データ取得部222は、学習用データセット取得部211とは別要素として説明する。但し、学習用データセット取得部211が設備稼働状態データFD、作業能力データOD及び生産計画データOSDを取得する機能を、生成用データ取得部222と兼用することも可能である。即ち、学習処理装置21の一部の機能が、生成処理装置22の一部の機能と兼用される。
In this example, the generation
工程計画データ生成部223は、モデル記憶部221に記憶された学習済みモデルを取得する。又、工程計画データ生成部223は、生成用データ取得部222によって取得された設備稼働状態データFD、作業能力データOD及び新規生産計画データNSDを取得する。これにより、工程計画データ生成部223は、設備稼働状態データFD、作業能力データOD及び新規生産計画データNSDと学習済みモデルとを用いて、図12に示すように、作業者M,N,Oが生産物即ち製品A~Gを処理機械MC1,MC2によって生産するための新規工程計画を表す新規工程計画データSKDを生成する。ここで、工程計画データ生成部223によって生成された新規工程計画データSKDには、過去の工程計画(実績)の工程計画データJKDと同様に、人員配置データ、種類データ、生産数データ及び作業指示データが含まれる。
The process plan
出力部224は、工程計画データ生成部223が生成した新規工程計画データSKDを共通モニタ40又は個別モニタ50に出力する。これにより、共通モニタ40又は個別モニタ50は、生成された新規工程計画データSKDに基づいて、図12に示すように、生成された工程計画を表示することができる。これにより、各作業者は、製品A-Gを生産するための工程を容易に把握することができる。
The
又、生成された新規工程計画データSKDには、人員配置データ及び作業指示データが含まれる。ここで、人員配置データは、主に作業能力データODと関連性の高いデータである。このため、共通モニタ40又は個別モニタ50は、図13に示すように、例えば、処理機械MC1を用いて製品Aを生産する場合において、工程Xに用いる処理機械MC1の操作の経験が乏しい作業者Oとサポートとして処理機械MC1の操作に優れた作業者Mとを配置した状態を表示する。又、共通モニタ40又は個別モニタ50は、図13に示すように、例えば、工程Yに用いる処理機械MC2の操作に優れた作業者Nのみを配置する人員配置データを表示することができる。
Further, the generated new process plan data SKD includes personnel allocation data and work instruction data. Here, the staffing data is mainly data that is highly related to the work capacity data OD. Therefore, as shown in FIG. 13, the
更に、処理機械MC1に設けられた個別モニタ50は、図14に示すように、例えば、製品Aを生産する工程Xの作業XAにおいて作業する作業者M及び作業者Oに対して処理機械MC1による粗加工条件を補正する作業指示を表示することができる。これにより、作業者M及び作業者Oは、工程Xにおいて作業する際には、処理機械MC1の稼働状態に対して指示された補正値を適用することにより、適切に製品Aを粗加工することができる。
Further, as shown in FIG. 14, the
又、同様に、処理機械MC2に設けられた個別モニタ50は、例えば、製品Aを生産する工程Yにおいて作業する作業者Nに対して処理機械MC2による仕上加工条件を補正する作業指示を表示することができる。これにより、作業者Nは、工程Yにおいて作業する際には、処理機械MC2の稼働状態に対して指示された補正値を適用することにより、適切に製品Aを仕上加工することができる。
Similarly, the
以上の説明からも理解できるように、生産システム1は、学習済みモデル生成装置を構成する演算装置20即ち学習処理装置21及び生成処理装置22を備えることができる。これにより、設備である処理機械MC1、MC2の稼働状態を表す設備稼働状態データFD、作業者M,N,Oの能力を表す作業能力データOD、生産計画データOSD、及び、過去の工程計画、即ち、実績のある工程計画を表す工程計画データJKDを学習用データセットとする機械学習により、新規工程計画データSKDを生成することができる。これにより、経験の浅い作業者が管理者となって工程計画を立案する場合であっても、経験豊富な熟練作業者が管理者として立案した実績にある工程計画を用いた機械学習により生成された学習済みモデルを用いることにより、容易に且つ生産性の高い工程計画を立案することができる。
As can be understood from the above description, the
(5.第一別例)
管理用端末装置30は、作業能力取得装置12から得られる作業者ごとの「労働時間(勤務時間)」(図6を参照)と、作業者ごとに生産実績(例えば、生産物の生産数等)とを関連付けて工程遂行能力データPDとして記憶しておくことができる。そして、管理用端末装置30は、図15に示すように、学習処理装置21及び生成処理装置22に対して工程遂行能力データPDを出力することも可能である。
(5. First alternative example)
The
これにより、学習処理装置21は、学習用データセットとして工程遂行能力データPDが含まれる場合には、工程遂行能力データPDを説明変数に含めて機械学習を行うことができる。又、生成処理装置22は、工程遂行能力データPDを取得した場合には、取得した工程遂行能力データPDに基づいて作業者を判別し、新規工程計画データSKDに含まれる人員配置データを生成することができる。
As a result, when the
従って、第一別例の場合には、例えば、工程ごとに生産性の高い作業者を配置することが可能となる。これにより、設備10において、図13に示すように、複数の作業者を適材適所に配置することが可能となり、その結果、生産物を高い生産効率によって生産することができる。
Therefore, in the case of the first alternative example, for example, it is possible to assign a highly productive worker to each process. As a result, in the
(6.第二別例)
管理用端末装置30は、作業能力取得装置12から得られる作業者ごとの「労働時間(勤務時間)」(図6を参照)と、設備10を構成する処理機械MC1,MC2に異常や故障が発生した場合に作業者が通常生産状態まで処理機械MC1,MC2を復帰させるまでの復帰時間とを関連付けて、作業者ごとの改善能力データYDとして記憶することができる。そして、管理用端末装置30は、図16に示すように改善能力データYDを学習処理装置21及び生成処理装置22に対して出力することも可能である。
(6. Second example)
The
これにより、学習処理装置21は、学習用データセットとして改善能力データYDが含まれる場合には、改善能力データYDを説明変数に含めて機械学習を行うことができる。又、生成処理装置22は、改善能力データYDを取得した場合には、取得した改善能力データに基づいて、新規工程計画データSKDに含まれる人員配置データを生成することができる。
As a result, when the improvement ability data YD is included as the learning data set, the
従って、第二別例の場合には、例えば、図13に示すように、異常や故障の発生しやすい処理機械MC1に対して改善能力の高い作業者を配置することが可能となる。これにより、設備10において、異常や故障が発生しても、生産が停止する時間を短くすることが可能となり、その結果、生産物を高い生産効率によって生産することができる。
Therefore, in the case of the second alternative example, for example, as shown in FIG. 13, it is possible to assign a worker having a high improvement ability to the processing machine MC1 in which an abnormality or a failure is likely to occur. As a result, even if an abnormality or failure occurs in the
(7.第三別例)
第二別例で説明したように、処理機械MC1,MC2に異常や故障が発生した場合、生産性の高い作業者であっても、処理機械MC1,MC2が停止することによって生産数が変動する可能性がある。又、例えば、学習処理装置21による機械学習の深度が浅い場合、生成される学習済みモデルの精度が低くなり、その結果、生成処理装置22によって生成される新規工程計画データSKD(工程計画)の精度が低くなる可能性がある。更に、学習処理装置21が学習用データセットとして用いる過去の工程計画データJKDが正しくない場合、生成される学習済みモデルの精度が低くなり、その結果、生成処理装置22によって生成される新規工程計画データSKD(工程計画)の精度が低くなる可能性もある。
(7. Third alternative example)
As described in the second alternative example, when an abnormality or failure occurs in the processing machines MC1 and MC2, the production number fluctuates due to the stoppage of the processing machines MC1 and MC2 even for a highly productive worker. there is a possibility. Further, for example, when the depth of machine learning by the
そこで、図1に示すように、管理用端末装置30は、生成処理装置22が生成した新規工程計画データSKDを調整、より具体的には、人員配置データ及び作業指示データを調整する調整部31を有することができる。この場合、管理者(熟練作業者)は、管理用端末装置30の調整部31を用いることにより、過去の経験に基づいて、例えば、生成された人員配置データに基づく作業者の配置を変更したり、図14に示した作業指示データに基づく補正値を変更したりすることができる。
Therefore, as shown in FIG. 1, the
そして、学習処理装置21は、管理用端末装置30の調整部31を用いて調整された新規工程計画データSKDを新たな工程計画(実績)を表す工程計画データJKDとし、生成部213が新たな工程計画データJKD(調整された新規工程計画データSKD)を説明変数に含めて機械学習を行うことができる。この場合においても、生成部213が生成した学習済みモデルは、生成処理装置22のモデル記憶部221に記憶される。即ち、学習処理装置21の生成部213が新たな学習済みモデルを生成し、生成処理装置22のモデル記憶部221が新たな学習済みモデルを更新して記憶することができる。
Then, the
これにより、第三別例においては、学習処理装置21は、より精度の高い学習済みモデルを生成することができる。そして、生成処理装置22は、より精度の高い学習済みモデルを用いることにより、精度の高い新規工程計画データSKD、即ち、人員配置データ及び作業指示データを生成することができる。
As a result, in the third alternative example, the
1…生産システム、10…設備、11…設備稼働状態取得装置、12…作業能力取得装置、20…演算装置(学習済みモデル生成装置)、21…学習処理装置、22…生成処理装置、30…管理用端末装置、31…調整部、40…共通モニタ、50…個別モニタ、211…学習用データセット取得部、212…学習用データセット記憶部、213…モデル生成部(学習済みモデル生成部)、221…モデル記憶部(学習済みモデル記憶部)、222…生成用データ取得部、223…工程計画データ生成部、224…出力部、MC1,MC2…処理機械、FD…設備稼働状態データ、OD…作業能力データ、PD…工程遂行能力データ、YD…改善能力データ、OSD…生産計画データ、NSD…新規生産計画データ、JKD…工程計画データ、SKD…新規工程計画データ
1 ... Production system, 10 ... Equipment, 11 ... Equipment operation status acquisition device, 12 ... Work capacity acquisition device, 20 ... Arithmetic device (learned model generation device), 21 ... Learning processing device, 22 ... Generation processing device, 30 ... Management terminal device, 31 ... Adjustment unit, 40 ... Common monitor, 50 ... Individual monitor, 211 ... Learning data set acquisition unit, 212 ... Learning data set storage unit, 213 ... Model generation unit (learned model generation unit) , 221 ... Model storage unit (learned model storage unit) 222 ... Generation
Claims (15)
前記学習用データセット取得部によって取得された前記設備稼働状態データ、前記作業能力データ及び前記生産計画データを説明変数とし、前記工程計画データと目的変数とする機械学習を行うことにより、新たな生産計画を表す新規生産計画データに対する新たな工程計画を表す新規工程計画データを生成するための学習済みモデルを生成する学習済みモデル生成部と、
を備える、学習済みモデル生成装置。 Equipment operating status data showing the equipment operating status of the equipment that produces the product, work that represents the ability of the worker who uses the equipment to produce the product using the equipment to produce the product. A training data set for acquiring capacity data, production plan data representing a production plan for producing the product, and process plan data representing a past process plan used for producing the product as a training data set. Acquisition department and
New production is performed by performing machine learning using the equipment operating state data, the work capacity data, and the production planning data acquired by the learning data set acquisition unit as explanatory variables, and the process planning data and the objective variable. A trained model generator that generates a trained model for generating new process plan data that represents a new process plan for new production plan data that represents a plan.
A trained model generator.
前記設備を構成する処理機械の機械性能に関するデータ、及び、前記生産物に関するデータを含む、請求項1に記載の学習済みモデル生成装置。 The equipment operation status data is
The trained model generator according to claim 1, which includes data on the mechanical performance of the processing machine constituting the facility and data on the product.
前記設備を構成する処理機械に生じた異常に対応する前記作業者の異常対応能力に関するデータ、及び、前記処理機械を操作する前記作業者の操作能力に関するデータを含む、請求項1又は2に記載の学習済みモデル生成装置。 The work capacity data is
The invention according to claim 1 or 2, which includes data on the abnormality handling ability of the worker corresponding to an abnormality occurring in the processing machine constituting the equipment and data on the operation ability of the worker operating the processing machine. Trained model generator.
更に、所定の生産数を処理するために要する処理時間に関するデータ、及び、前記作業者の体調に関するデータを含む、請求項2又は3に記載の学習済みモデル生成装置。 The work capacity data is
The trained model generator according to claim 2 or 3, further comprising data on the processing time required to process a predetermined production quantity and data on the physical condition of the worker.
前記新規生産計画データを出力する管理用端末装置と、
前記設備の前記設備稼働状態データを取得すると共に前記学習済みモデル生成装置及び前記管理用端末装置に出力する設備稼働状態取得装置と、
前記作業者の前記作業能力データを取得すると共に前記学習済みモデル生成装置及び前記管理用端末装置に出力する作業能力取得装置と、
前記新規工程計画データを生成して出力する生成処理装置と、を備え、
前記生成処理装置は、
前記設備稼働状態取得装置から出力された前記設備稼働状態データ、前記作業能力取得装置から出力された前記作業能力データ、及び、前記管理用端末装置から出力された前記新規生産計画データと、前記学習済みモデル生成装置によって生成された前記学習済みモデルとを用いることにより、前記新規工程計画データを生成し、生成した前記新規工程計画データを出力する、生産システム。 A production system comprising the trained model generator according to any one of claims 1-7 and producing the product.
The management terminal device that outputs the new production plan data, and
The equipment operation state acquisition device that acquires the equipment operation state data of the equipment and outputs the learned model generation device and the management terminal device, and the equipment operation state acquisition device.
A work ability acquisition device that acquires the work ability data of the worker and outputs the learned model generation device and the management terminal device.
It is equipped with a generation processing device that generates and outputs the new process plan data.
The generation processing device is
The equipment operation state data output from the equipment operation state acquisition device, the work capacity data output from the work capacity acquisition device, the new production plan data output from the management terminal device, and the learning. A production system that generates the new process plan data and outputs the generated new process plan data by using the trained model generated by the completed model generator.
前記作業能力取得装置から取得した前記作業能力データに含まれていて、前記作業者が所定の生産数を処理するために要する処理時間に関するデータと、前記作業者によって前記生産物が生産された生産実績とを関連付けた工程遂行能力データを記憶し、
前記学習済みモデル生成装置の前記学習済みモデル生成部は、
前記学習用データセットとして前記管理用端末装置から取得した前記工程遂行能力データを前記説明変数に含めて機械学習を行うことにより、前記学習済みモデルを生成する、請求項8に記載の生産システム。 The management terminal device is
The data regarding the processing time required for the worker to process a predetermined production number, which is included in the work capacity data acquired from the work capacity acquisition device, and the production in which the product is produced by the worker. Memorize process execution ability data associated with actual results,
The trained model generation unit of the trained model generation device is
The production system according to claim 8, wherein the trained model is generated by performing machine learning by including the process execution ability data acquired from the management terminal device as the learning data set in the explanatory variables.
前記作業能力取得装置から取得した前記作業能力データに含まれていて、前記作業者が所定の生産数を処理するために要する処理時間に関するデータと、前記設備に異常が発生した場合に前記作業者が通常生産状態まで前記設備を復帰させるまでの復帰時間とを関連付けた改善能力データを記憶し、
前記学習済みモデル生成装置の前記学習済みモデル生成部は、
前記学習用データセットとして前記管理用端末装置から取得した前記改善能力データを前記説明変数に含めて機械学習を行うことにより、前記学習済みモデルを生成する、請求項8又は9に記載の生産システム。 The management terminal device is
The data regarding the processing time required for the worker to process a predetermined production number, which is included in the work capacity data acquired from the work capacity acquisition device, and the worker when an abnormality occurs in the equipment. Stores the improvement capacity data associated with the return time until the equipment is returned to the normal production state.
The trained model generation unit of the trained model generation device is
The production system according to claim 8 or 9, wherein the trained model is generated by performing machine learning by including the improvement ability data acquired from the management terminal device as the learning data set in the explanatory variables. ..
前記生成処理装置によって生成された前記新規工程計画データを調整する調整部を備える、請求項8-10の何れか一項に記載の生産システム。 The management terminal device is
The production system according to any one of claims 8-10, comprising an adjusting unit for adjusting the new process planning data generated by the generation processing apparatus.
前記処理機械は、複数の処理工程のうちの少なくとも1つの処理工程を行う、請求項8-12の何れか一項に記載の生産システム。 The equipment has a plurality of processing machines and has a plurality of processing machines.
The production system according to any one of claims 8-12, wherein the processing machine performs at least one processing step among a plurality of processing steps.
前記生産物は、前記工作機械による加工を経て生産される、請求項13に記載の生産システム。 The processing machine is a machine tool and
The production system according to claim 13, wherein the product is produced through processing by the machine tool.
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