WO2023157889A1

WO2023157889A1 - 生産システム及び生産方法

Info

Publication number: WO2023157889A1
Application number: PCT/JP2023/005317
Authority: WO
Inventors: 剛山下; 幸男橋口; 佳史斧山
Original assignee: 株式会社安川電機
Priority date: 2022-02-15
Filing date: 2023-02-15
Publication date: 2023-08-24

Abstract

生産システム１は、生産計画に基づき送信された生産指示に基づいて、ワークに対し処理工程を現実空間で実行して生産物を生産する生産装置４と、生産指示に基づいて、生産装置４が行う処理工程に対応した仮想処理工程を、仮想空間で実行する仮想生産装置２１２を有するシミュレータ２００と、処理工程の実行結果と、仮想処理工程の実行結果とを比較する比較部２１６と、を備える。

Description

生産システム及び生産方法

　本開示は、生産システム及び生産方法に関する。

　特許文献１には、少なくともロボットを含む複数のローカル機器をそれぞれ制御する複数のローカルコントローラと、複数のローカルコントローラと通信可能な環境管理部と、を備える制御システムが開示されている。環境管理部は、環境情報を格納する環境情報格納部と、複数のローカル機器の動作に応じて環境情報を更新する情報更新部と、を有する。複数のローカルコントローラのそれぞれは、環境情報格納部に格納された環境情報が所定の条件を満たすか否かを監視する条件監視部と、環境情報が所定の条件を満たす場合に制御対象のローカル機器に所定の動作を実行させる動作実行部と、を有する。

特開２０２１－８６３９３号公報

　本開示は、自律的な動作をリアルタイムに検証するのに有効なシステムを提供する。

　本開示の一側面に係る生産システムは、生産計画に基づき送信された生産指示に基づいて、ワークに対し処理工程を現実空間で実行して生産物を生産する生産装置と、生産指示に基づいて、生産装置が行う処理工程に対応した仮想処理工程を、仮想空間で実行する仮想生産装置を有するシミュレータと、処理工程の実行結果と、仮想処理工程の実行結果とを比較する比較部と、を備える。

　本開示の他の側面に係る生産方法は、生産計画に基づき送信された生産指示に基づいて、ワークに対し処理工程を現実空間で実行して生産物を生産することと、生産指示に基づいて、生産装置が行う処理工程に対応した仮想処理工程を、仮想空間で仮想生産装置に実行させることと、処理工程の実行結果と、仮想処理工程の実行結果とを比較することと、を含む。

　本開示によれば、自律的な動作をリアルタイムに検証するのに有効なシステムを提供することができる。

生産システムの構成を例示しる模式図である。生産装置の構成を例示する模式図である。ロボットの構成を例示する模式図である。上位コントローラ及びローカルコントローラの機能的な構成を例示するブロック図である。仮想生産装置の機能的な構成を例示するブロック図である。生産システムの変形例を示すブロック図である。生産システムの他の変形例を示すブロック図である。生産システムの更に他の変形例を示すブロック図である。データ収集装置、セルシミュレータ、上位コントローラ、及びローカルコントローラのハードウェア構成を例示するブロック図である。生産手順を例示するシーケンスチャートである。処理工程の実行手順を例示するフローチャートである。処理工程の実行手順を例示するフローチャートである。仮想処理工程の実行手順を例示するフローチャートである。仮想処理工程の実行手順を例示するフローチャートである。計画外の処理手順を例示するフローチャートである。サービス処理手順を例示するフローチャートである。

　以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

〔生産システム〕
　図１に示す生産システム１は、現実空間において生産物を生産するシステムである。生産物は、１以上の部品に対する機械的な加工、組み立てにより生産される有体物であればいかなるものであってもよい。現実空間は、有体物が実際に存在する空間である。

　生産システムの柔軟な運用のためには、上位コントローラからの生産指示に応じた処理工程を複数のマシンにどのように割り当て、割り当てた処理工程を複数のマシンにいかなるタイミングで実行させるかを生産装置が自律的に判断し、判断結果に基づき自律的に動作することが望ましい。しかしながら、生産指示に基づき生産装置が自律的に処理工程を実行するシステムにおいては、生産指示を取得する際における現実空間の状態と、生産指示の内容との組み合わせによって生産装置に実行させるべき動作は変わる。このため、生産装置が実際に行い得る動作内容の全てに対して、正しい動作内容を予め設定しておき、生産装置の動作内容を正しい動作内容と比較してリアルタイムに検証するのが難しい。

　これに対し、生産システム１は、所謂デジタルツイン技術の活用により、生産装置の自律的な動作をリアルタイムに検証することを可能にする。生産システム１は、生産装置と、シミュレータと、比較部とを備える。生産装置は、生産計画に基づき送信された生産指示に基づいて、ワークに対し処理工程を現実空間で実行して生産物を生産する。シミュレータは、上記生産指示に基づいて、生産装置が行う処理工程に対応した仮想処理工程を、仮想空間で実行する仮想生産装置を有する。比較部は、処理工程の実行結果と、仮想処理工程の実行結果とを比較する。

　シミュレータは、生産装置が基づく生産指示と同一の生産指示に基づいて仮想処理工程を実行する。生産指示が同一であるとは、生産指示の内容が同一であることに加えて、生産指示の送信タイミングが同一であることを意味する。例えばシミュレータは、生産装置に対して生産指示が送信された後に生産指示を受信し、受信した生産指示に基づいて仮想処理工程を実行する。

　シミュレータは、生産装置が処理工程を実行する期間と少なくとも一部が重複する期間に仮想処理工程を実行してもよいが、処理工程の実行タイミングと、仮想処理工程の実行タイミングとは必ずしも一致していなくてもよい。例えばシミュレータは、生産指示を受信した後、生産装置が処理工程を実行する前に仮想処理工程を実行してもよい。

　生産システム１によれば、生産装置が処理工程を実行する状況に応じた仮想処理工程の実行結果を、シミュレータにより比較基準として生成し、処理工程の実行結果を比較基準との比較に基づきタイムリーに監視することができる。従って、生産装置の自律的な動作をリアルタイムに検証するのに有効である。

　図１に例示するように、生産システム１は、生産指示装置２と、１以上のセル３とを備える。生産指示装置２は、製造実行システム９（ＭＥＳ：Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）により生成された生産計画をセル単位の生産計画にブレークダウンし、セル単位の生産計画に基づく生産指示を１以上のセル３のそれぞれに送信する。

　図１には、１のセル３のみが図示されているが、生産システム１は複数のセル３を備えていてもよい。この場合、生産指示装置２は、複数のセル３のそれぞれに対して生産指示を送信する。セル３は、生産装置４と、データ収集装置１００と、セルシミュレータ２００とを有する。後に例示するように、生産装置４と、データ収集装置１００と、セルシミュレータ２００とは、ネットワーク通信等によって相互に情報の送受信を行う。

　生産装置４は、生産計画に基づき生産指示装置２から送信された生産指示に基づいて、ワークに対し処理工程を現実空間で実行して生産物を生産する。ワークは、生産物の少なくとも一部を構成するために生産装置４が扱う有体物である。例えばワークは生産物に組付けられる部品であってもよく、部品の組付け等によって構成される中間生成物であってもよく、最終的に完成した生産物自体であってもよい。

　ワークに対する処理工程は、複数の工程を含む。複数の工程の例としては、ベース部品を作業エリアに搬入すること、部品をベース部品に組み付けること、締結又は溶接などにより部品をベース部品に固定すること、ベース部品に１以上の部品を組み付けて完成した生産物を作業エリアから搬出すること、等が挙げられる。

　後述するように、生産装置４は、少なくとも１のロボットを含む複数のマシンを有する。ロボット以外のマシンの例としては、ワークを搬送する搬送装置、作業対象のワークの位置・姿勢を調節する装置、ワークに対する加工を行う工作機械等が挙げられるが、例示したものに限られない。ワークに対する工程を実行可能であれば複数のマシンに含まれる。

　複数の工程は、直列的に順次実行すべき２以上の工程を含んでいてもよく、複数のマシンによって同時進行で実行可能な２以上の工程を含んでいてもよい。ロボットにより実行される工程の例としては、ワークの搬送、ワークの組付け、締結などによるワークの固定、工作機械などの周辺マシンに対するワークの搬入・搬出等が挙げられる。工作機械により実行される工程の例としては、扉の開閉、搬入されたワークのチャック、ワークの回転・移動、工具交換、ワークに対する工具の配置・移動、加工後のチャックの解除等が挙げられる。

　データ収集装置１００は、生産装置４からデータを収集して蓄積する。例えばデータ収集装置１００は、機能上の構成要素（以下、「機能ブロック」という。）として、履歴取得部１１１と、データベース１１２とを有する。履歴取得部１１１は、上記データの例として、処理工程の実行履歴を生産装置４から収集してデータベース１１２に記憶させる。

　処理工程の実行履歴は、例えば、処理工程の実行による現実空間の状態の推移である。現実空間の状態は、例えば現実空間におけるセル３の状態であり、複数のマシンのそれぞれの状態と、ワークの状態とを含む。ロボットの状態の例としては、ロボットの関節角度、ロボットに装着されているツールの種別、ツールの動作状態等が挙げられる。工作機械の状態の例としては、扉の状態、ワークの有無、加工の進捗状態等が挙げられる。

　ワークの状態の例としては、ワークの配置、ワークに対する工程の進捗状態等が挙げられる。生産装置が同種の複数の生産物を生産する場合、現実空間の状態は、複数の生産物ごとにワークの状態を含んでいてもよい。

　生産装置４は、現実空間の状態を表す情報を周期的に取得する。履歴取得部１１１は、生産装置４が取得した情報を順次取得し、時刻に対応付けてデータベース１１２に記憶させる。これにより、複数種類の情報の推移を共通の時刻で表した実行履歴がデータベース１１２に蓄積される。現実空間の状態を表す情報は、カメラ等により撮影された現実空間の静止画データ又は動画データを含んでいてもよい。

　なお、機能ブロックによる処理内容は、機能ブロックを有する主体による処理内容に相当する。例えば、履歴取得部１１１が処理工程の実行履歴を収集してデータベース１１２に記憶させることは、データ収集装置１００が処理工程の実行履歴を収集して記憶することに相当する。以下においても同様である。

　セルシミュレータ２００は、上述したシミュレータであり、機能ブロックとして、モデル記憶部２１１と、仮想生産装置２１２と、状態整合部２１３と、仮想データ収集部２１４と、仮想データベース２１５と、比較部２１６と、異常検出部２１７とを有する。モデル記憶部２１１は、少なくとも複数のマシンのモデルを記憶する。モデルは、現実空間における配置、構造、形状、大きさ等を表す数値データである。

　モデルに基づくことで、マシンを実際に動作させることなく、動作に伴うマシンの状態の変化を算出することが可能となる。モデル記憶部２１１は、ワークのモデルを更に記憶していてもよい。

　仮想生産装置２１２は、生産装置が基づく生産指示と同一の生産指示に基づいて、仮想処理工程を仮想空間で実行する。仮想処理工程は、処理工程に含まれる複数の工程と同じ内容を有する複数の仮想工程を含む。例えば仮想生産装置２１２は、上記生産指示に基づく複数のマシンの動作に対応するように、上記生産指示に基づいて複数の仮想マシンを仮想空間で動作させる。複数の仮想マシンは、例えばモデル記憶部２１１が記憶する複数のマシンのモデルである。

　複数の仮想マシンを仮想空間で動作させることは、上記モデルに基づいて、複数のマシンを実際に動作させることなく、動作後の複数のマシンの状態を表す数値データを算出することを意味する。例えば、動作後の複数のマシンの状態を表す数値データが、仮想空間における複数の仮想マシンであるともいえる。動作後の複数のマシンの状態を表す数値データの基準となる座標が仮想空間である。

　仮想生産装置２１２は、仮想空間における仮想マシンの動作に応じて、ワークに対応する仮想ワークの状態を仮想空間で変化させてもよい。仮想ワークの状態を仮想空間で変化させることは、上記モデルに基づいて、マシンを実際に動作させることなく、動作後におけるワークの状態を表す数値データを算出することを意味する。例えば、動作後のワークの状態を表す数値データが仮想ワークであるともいえる。

　状態整合部２１３は、処理工程の実行を開始する際における現実空間の状態に、仮想空間の状態を合わせる。例えば状態整合部２１３は、データ収集装置１００のデータベース１１２が記憶する情報に基づいて、仮想空間の状態を現実空間の状態に合わせる。仮想空間の状態は、例えばセル３に対応する仮想セルの仮想空間における状態である。例えば状態整合部２１３は、現実空間における複数のマシン及びワークの状態に、仮想空間における複数の仮想マシン及び仮想ワークの状態を合わせる。仮想空間における複数の仮想マシン及び仮想ワークの状態を、現実空間における複数のマシン及びワークの状態に合わせることは、上述した「動作後の複数のマシンの状態を表す数値データ」及び「動作後におけるワークの状態を表す数値データ」を算出する基準となる初期データを、現実空間における複数のマシン及びワークの状態に合わせることを意味する。

　状態整合部２１３は、仮想空間の状態を現実空間の状態に合わせることを、生産指示の受信に応じて実行してもよい。状態整合部２１３は、仮想空間の状態を現実空間の状態に合わせることを、仮想生産装置２１２が仮想処理工程を実行する期間以外において繰り返してもよい。

　仮想生産装置２１２は、現実空間の状態に合わせられた仮想空間の状態に基づいて仮想処理工程を実行する、生産指示に応じた処理工程が実行される直前の現実空間の状態に仮想空間の状態を合わせた上で、仮想生産装置に仮想処理工程を実行させることで、より信頼性の高い比較基準を生成することができる。

　仮想データ収集部２１４は、仮想処理工程の実行履歴を収集して仮想データベース２１５に記憶させる。仮想処理工程の実行履歴は、例えば、仮想処理工程の実行による仮想空間の状態の推移である。仮想空間の状態は、例えば仮想空間における仮想セルの状態であり、複数の仮想マシンのそれぞれの状態と、仮想ワークの状態とを含む。

　仮想生産装置２１２は、仮想処理工程の開始からの経過時間を増加させながら、経過時間に応じた仮想空間の状態を表す数値データを周期的に算出する。なお、経過時間は、仮想生産装置２１２による演算時間ではなく、現実空間における経過時間を模擬した時間である。仮想データ収集部２１４は、仮想生産装置２１２が算出した数値データを順次取得し、経過時間に対応付けて仮想データベース２１５に記憶させる。これにより、複数種類の情報の推移を共通の時刻で表した実行履歴が仮想データベース２１５に蓄積される。

　比較部２１６は、処理工程の実行結果と、仮処理工程の実行結果とを比較する。例えば比較部２１６は、データベース１１２が記憶する処理工程の実行履歴と、仮想データベース２１５が記憶する仮想処理工程の実行履歴とを比較する。例えば比較部２１６は、処理工程の開始時点を基準とした現実空間の状態の遷移タイミングと、仮想処理工程の開始時点を基準とした仮想空間の状態の遷移タイミングとを比較する。現実空間・仮想空間の状態の遷移タイミングの例としては、複数のマシン・複数の仮想マシンの状態の遷移タイミング、ワーク・仮想ワークの状態の遷移タイミング等が挙げられる。遷移タイミングは、状態が変化するタイミングを意味する。

　処理工程の実行結果と、仮想処理工程の実行結果との比較は、必ずしも遷移タイミングの比較に限られない。比較部２１６は、基準から同一の時間が経過した時点における複数のマシンの状態と複数の仮想マシンの状態とを比較してもよい。マシンの状態と仮想マシンの状態との比較の例として、ロボットの関節角度と仮想ロボットの関節角度との比較、ロボットの関節トルクと仮想ロボットの関節トルクとの比較等が挙げられる。

　比較部２１６は、基準から同一の時間が経過した時点におけるワークの状態と仮想ワークの状態とを比較してもよい。ワークの状態と仮想ワークの状態との比較の例として、ワークの配置と仮想ワークの配置との比較、ワークに対する工程の進捗と仮想ワークに対する工程の進捗との比較等が挙げられる。

　異常検出部２１７は、比較部２１６による比較結果に基づいて、生産装置４の異常を検出する。例えば異常検出部２１７は、処理工程の実行結果と仮想処理工程の実行結果とに、所定条件を満たす乖離が検出された場合に、生産装置４の異常を検出する。一例として、異常検出部２１７は、現実空間の状態の遷移タイミングと、仮想空間の状態の遷移タイミングとの差が所定の閾値を超えた場合に生産装置４の異常を検出する。

　生産装置４は、生産指示と、現実空間の状態とに基づいて、所定のアルゴリズムで自律的に処理工程を実行してもよい。これに対応し、仮想生産装置２１２は、生産指示と、仮想空間の状態とに基づいて、上記アルゴリズムで自律的に仮想処理工程を実行してもよい。生産装置に対する生産指示と同じ生産指示に基づき、生産装置のアルゴリズムと同じアルゴリズムで仮想処理工程を実行することで、より信頼性の高い比較基準を生成することができる。

　処理工程を自律的に実行することは、処理工程を実行するために複数のマシンのそれぞれに実行させる動作、及び複数のマシンのそれぞれの動作タイミングの少なくともいずれかを、現実空間の状態に基づいて自ら決定することを意味する。

　例えば生産指示は、生産すべき生産物の種類及び数量の指示を含む。生産装置４は、選択した工程のために複数のマシンのそれぞれに実行させる動作の少なくとも一部を、現実空間の状態に基づいて、周辺物体への衝突を回避するように修正するアルゴリズムによって、複数のマシンのそれぞれに実行させる動作の少なくとも一部を自律的に決定してもよい。同様に、仮想生産装置２１２は、選択した仮想工程のために複数の仮想マシンのそれぞれに実行させる動作の少なくとも一部を、仮想空間の状態に基づいて、周辺物体への衝突を回避するように修正するアルゴリズムによって、複数の仮想マシンのそれぞれに実行させる動作の少なくとも一部を自律的に決定してもよい。

　生産装置４は、複数のマシンのそれぞれの動作を実行可能であるか否かを、予め定められた条件と現実空間の状態とに基づいて判定するアルゴリズムによって、複数のマシンのそれぞれの動作タイミングの少なくとも一部を自律的に決定してもよい。同様に、仮想生産装置２１２は、複数の仮想マシンのそれぞれの動作を実行可能であるか否かを、予め定められた条件と仮想空間の状態とに基づいて判定するアルゴリズムによって、複数の仮想マシンのそれぞれの動作タイミングの少なくとも一部を自律的に決定してもよい。

　処理工程を自律的に実行することは、処理工程が含む複数の工程から、複数のマシンのそれぞれに実行させる工程を自律的に選択することを更に含んでいてもよい。例えば生産装置４は、複数のマシンのそれぞれが実行可能な工程の種類と、複数のマシンのそれぞれの状態と、複数の工程の進捗とに基づいて、複数のマシンのそれぞれに実行させる工程を特定するアルゴリズムによって、複数のマシンのそれぞれに実行させる工程を自律的に選択してもよい。同様に、仮想生産装置２１２は、複数の仮想マシンのそれぞれが実行可能な仮想工程の種類と、複数の仮想マシンのそれぞれの状態と、複数の仮想工程の進捗とに基づいて、複数の仮想マシンのそれぞれに実行させる仮想工程を特定するアルゴリズムによって、複数の仮想マシンのそれぞれに実行させる工程を自律的に選択してもよい。

（生産装置）
　図２は、処理工程を自律的に実行する生産装置４を例示する模式図である。図２に示す生産装置４は、ロボットを含む複数のマシン５と、現実空間の状態情報を収集する工程割当部３１６とを有する。ロボットは、工程割当部３１６が収集した現実空間の状態情報に基づいて、自律的に処理工程の少なくとも一部を実行する。

　例えば生産装置４は、複数のマシン５と、上位コントローラ３００とを備える。複数のマシン５のそれぞれは、マシン本体１０と、ローカルコントローラ４００とを含む。マシン本体１０は、現実空間において、ワークＷに対し直接的に作業を実行する。直接的な作業は、例えば熱エネルギー、運動エネルギー、位置エネルギー等の何らかのエネルギーをワークＷに付与する作業である。ローカルコントローラ４００は、作業を実行するようにマシン本体１０を制御する。

　複数のマシン５のそれぞれは、例えば産業機械である。複数のマシン５は、少なくともロボットを含む（少なくとも１のマシン５はロボットである。）。また、複数のマシン５は、ロボットと協働する産業機械を含む。ロボットと協働する産業機械の例としては、他のロボット、工作機械等が挙げられる。図２に示す複数のマシン５は、搬送装置５Ａと、ロボット５Ｂ，５Ｃ，５Ｄとを含んでいるが、これに限られない。少なくとも１のロボットを含んでいる限り、マシン５の数及び種類はいかようにも変更可能である。

　搬送装置５Ａは、装置本体１０Ａ（マシン本体）と装置コントローラ４００Ａ（ローカルコントローラ）とを有する。装置本体１０Ａは、例えば電動モータ等により駆動され、ワークＷを搬送する。装置コントローラ４００ＡはワークＷを搬送するように装置本体１０Ａを制御する。装置本体１０Ａの例としては、ベルトコンベヤ、ローラコンベヤ、カルーセル等が挙げられる。

　ロボット５Ｂは、ロボット本体１０Ｂとロボットコントローラ４００Ｂとを有し、ロボット５Ｃは、ロボット本体１０Ｃとロボットコントローラ４００Ｃとを有し、ロボット５Ｄは、ロボット本体１０Ｄとロボットコントローラ４００Ｄとを有する。ロボット本体１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ（マシン本体）は、装置本体１０Ａが搬送するワークＷに対する作業を行う。ロボットコントローラ４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄ（ローカルコントローラ）は、作業を行うようにロボット本体１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄをそれぞれ制御する。ワークＷに対する作業の例としては、装置本体１０Ａが搬送するワークＷ（例えばベースパーツ）に対する他のワークＷ（例えばサブパーツ）の組付け、装置本体１０Ａが搬送するワークＷにおけるパーツ同士の締結（例えばボルト締結）・接合（例えば溶接）、装置本体１０Ａの周囲に設置されたＮＣ工作機械へのワークＷの搬入、ＮＣ工作機械からのワークＷの搬出等が挙げられる。

　ロボット本体１０Ｂ，１０Ｃは、６軸の垂直多関節ロボットであり、図３に示すように、基部１１と、旋回部１２と、第１アーム１３と、第２アーム１４と、第３アーム１７と、先端部１８と、アクチュエータ４１，４２，４３，４４，４５，４６とを有する。基部１１は、搬送装置５Ａの装置本体１０Ａの周囲に設置されている。旋回部１２は、鉛直な軸線２１まわりに旋回するように基部１１上に設けられている。第１アーム１３は、軸線２１に交差（例えば直交）する軸線２２まわりに揺動するように旋回部１２に接続されている。交差は、所謂立体交差のようにねじれの関係にある場合も含む。第２アーム１４は、軸線２２に実質的に平行な軸線２３まわりに揺動するように第１アーム１３の先端部に接続されている。第２アーム１４は、揺動部１５と旋回部１６とを含む。揺動部１５は、第１アーム１３の先端部に接続され、軸線２３に交差（例えば直交）する軸線２４に沿って延びている。旋回部１６は、軸線２４まわりに旋回するように揺動部１５の先端部に接続され、軸線２４に沿って更に延びている。第３アーム１７は、軸線２４に交差（例えば直交）する軸線２５まわりに揺動するように旋回部１６の先端部に接続されている。先端部１８は、軸線２５に交差（例えば直交）する軸線２６まわりに旋回するように第３アーム１７の先端部に接続されている。先端部１８には、例えはハンド、吸着ノズル、溶接トーチ等の作業ツールが取り付けられる。

　このように、ロボット本体１０Ｂ，１０Ｃは、基部１１と旋回部１２とを接続する関節３１と、旋回部１２と第１アーム１３とを接続する関節３２と、第１アーム１３と第２アーム１４とを接続する関節３３と、第２アーム１４において揺動部１５と旋回部１６とを接続する関節３４と、旋回部１６と第３アーム１７とを接続する関節３５と、第３アーム１７と先端部１８とを接続する関節３６とを有する。

　アクチュエータ４１，４２，４３，４４，４５，４６は、例えば電動モータ及び減速機を含み、関節３１，３２，３３，３４，３５，３６をそれぞれ駆動する。例えばアクチュエータ４１は、軸線２１まわりに旋回部１２を旋回させ、アクチュエータ４２は、軸線２２まわりに第１アーム１３を揺動させ、アクチュエータ４３は、軸線２３まわりに第２アーム１４を揺動させ、アクチュエータ４４は、軸線２４まわりに旋回部１６を旋回させ、アクチュエータ４５は、軸線２５まわりに第３アーム１７を揺動させ、アクチュエータ４６は、軸線２６まわりに先端部１８を旋回させる。

　なお、ロボット本体１０Ｂ，１０Ｃの構成は適宜変更可能である。例えばロボット本体１０Ｂ，１０Ｃは、上記環境センサ６軸の垂直多関節ロボットに更に１軸の関節を追加した７軸の冗長型ロボットであってもよく、所謂スカラー型の多関節ロボットであってもよい。

　図２に戻り、ロボット本体１０Ｄは、自立走行可能なロボットである。ロボット本体１０Ｄは、ロボット本体１０Ｂ，１０Ｃと同様のロボットにおいて、基部１１が自走可能となったものである。自走可能な基部１１の例としては、電動式の無人搬送車（ＡＧＶ：Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｇｕｉｄｅｄ　Ｖｅｈｃｌｅ）が挙げられる。

　上位コントローラ３００は、複数のマシン５のローカルコントローラ４００と有線又は無線による同期通信を行い、現実空間の状態情報を収集する。同期通信とは、一定の周期（上記通信周期）の同期フレームに同期して、１周期ごとに、複数のマシン５もローカルコントローラ４００との通信を行うことを意味する。ローカルコントローラ４００は、上位コントローラ３００が収集した現実空間の状態情報に基づいて、自律的に処理工程の少なくとも一部を実行するようにマシン本体１０を制御する。

　上位コントローラ３００は、生産指示装置２と有線又は無線による通信を行い、生産指示を取得する。上位コントローラ３００と生産指示装置２との通信は、同期通信であってもよく、非同期通信であってもよい。上位コントローラ３００は、生産指示に基づいて、複数のマシン５に実行させる処理工程を決定してもよい。上位コントローラ３００は、現実空間における複数のマシン５の状態情報と、処理工程の進捗情報とを含む現実空間の状態情報を収集し、複数のマシン５の状態情報と、処理工程の進捗情報とに基づいて、複数のマシン５のそれぞれに実行させる工程を自律的に選択してもよい。ローカルコントローラ４００は、選択された工程を、現実空間における複数のマシン５の状態情報と、処理工程の進捗情報とに基づいて自律的に実行してもよい。

　図４に示すように、上位コントローラ３００は、機能ブロックとして、処理工程データベース３１１と、生産指示取得部３１２と、処理工程選択部３１３と、情報格納部３１４と、情報掲示部３１５と、工程割当部３１６と、指令出力部３１７とを有する。

　処理工程データベース３１１は、複数種類の生産物にそれぞれ対応する複数種類の処理工程を記憶する。複数種類の処理工程のそれぞれは、複数のタスク（工程）を含む。タスクは、１のマシン５が実行する一まとまりの作業単位である。１の処理工程の複数のタスクが、互いに異なる複数のマシン５により実行されるタスクを含んでいてもよい。

　生産指示取得部３１２は、生産指示装置２から生産指示を取得する。生産指示は、生産物の種類と、種類ごとの生産数量とを含む。処理工程選択部３１３は、生産指示取得部３１２が取得した生産指示と、処理工程データベース３１１が記憶する複数種類の処理工程とに基づいて、生産物ごとに処理工程を選択する。処理工程選択部３１３は、生産物ごとの処理工程の選択結果を情報格納部３１４に記憶させる。

　情報掲示部３１５は、現実空間の状態情報を収集して情報格納部３１４に記憶させる。現実空間の状態情報は、例えば複数のマシン５に関する情報（以下、「マシン情報」という。）と、ワークＷに関する情報（以下、「ワーク情報」という。）とを含む。ワーク情報の例としては、ワークＷの位置・姿勢情報が挙げられる。マシン情報の例としては、複数のマシン５のそれぞれの位置・姿勢情報が挙げられる。マシン５の位置・姿勢情報の例としては、ロボット本体１０Ｂ，１０Ｃの姿勢情報、及びロボット本体１０Ｄの位置・姿勢情報等が挙げられる。ロボット本体１０Ｂ，１０Ｃの姿勢情報は、関節３１，３２，３３，３４，３５，３６の動作角度情報であってもよいし、先端部１８の位置・姿勢情報であってもよい。ロボット本体１０Ｄの位置・姿勢情報は、例えば基部１１の位置・姿勢情報と、基部１１を基準としたロボット本体１０Ｄの姿勢情報とを含む。

　マシン情報は、ローカルコントローラ４００と、マシン本体１０との間に発生した制御信号（以下、「リアル制御信号」という。）の情報を含む。リアル制御信号は、マシン本体１０の制御のためにローカルコントローラ４００で生成される内部信号であってもよいし、ローカルコントローラ４００からマシン本体１０に出力される出力信号であってもよいし、マシン本体１０からローカルコントローラ４００に出力されるフィードバック信号であってもよい。内部信号の例としては、マシン本体１０の位置・姿勢の指令値等が挙げられる。出力信号の例としては、マシン本体１０のアクチュエータへの出力電流値等が挙げられる。フィードバック信号の具体例としては、現実空間におけるマシン本体１０の位置・姿勢、速度、力等の検出値が挙げられる。

　情報掲示部３１５は、複数のマシン５の動作に応じて現実空間の状態情報を更新する。例えば情報掲示部３１５は、複数のローカルコントローラ４００のそれぞれから現実空間におけるマシン本体１０のステータス情報を取得し、ステータス情報に基づいてマシン情報を更新する。情報掲示部３１５は、複数のマシン５のステータス情報に基づいてワーク情報を更に更新してもよい。例えば情報掲示部３１５は、複数のマシン５のステータス情報に基づいてワークＷに対し行われた作業内容を特定し、特定した作業内容に基づいてワーク情報を更新してもよい。情報掲示部３１５は、複数のマシン５とは別に設けられた環境センサ６の検出結果に更に基づいて環境情報を更新してもよい。

　環境センサ６は、複数のマシン５の作業環境の状態を検出する。環境センサ６の例としては、例えば複数のマシン５の作業環境を撮影するカメラが挙げられる。環境センサ６がカメラである場合、情報掲示部３１５は、環境センサ６が撮影した画像に対して画像処理を行い、画像処理結果に更に基づいて現実空間の状態情報を更新する。環境センサ６は、レーザ光等により、所定位置におけるワークＷの有無を検出するセンサであってもよいし、ワークＷのサイズ等を検出するセンサであってもよい。生産装置４は、複数の環境センサ６を備えてもよい。

　情報掲示部３１５は、処理工程（情報格納部３１４が生産物ごとに記憶する処理工程）の進捗情報を更に収集し、処理工程に対応付けて情報格納部３１４に記憶させてもよい。例えば情報掲示部３１５は、上記ステータス状態に基づいて、処理工程の進捗情報を収集し、情報格納部３１４に記憶させてもよい。進捗情報は、例えば、処理工程が含む複数のタスクのそれぞれが、未実行、実行中、及び実行済みのいずれであるかを示す。

　進捗情報は、未実行のタスクに対し複数のマシン５のいずれが割り当てられているかを表す予約情報を含んでもよい。未実行のタスクに対し複数のマシン５のいずれかを割り当てることは、複数のマシン５のそれぞれの自律的なタスクの選択により行われてもよいし、上位コントローラ３００（例えば後述の工程割当部３１６）によって行われてもよい。

　情報掲示部３１５は、予約情報において複数のマシン５のいずれかが割り当てられたタスクに対する他のマシン５の割り当てを禁止するように構成されていてもよい。例えば情報掲示部３１５は、予約情報において、複数のマシン５のいずれかが割り当てられたタスクに対し、他のマシン５の割り当てがリクエストされた場合に、そのリクエストを拒否してもよい。また、情報掲示部３１５は、複数のマシン５のいずれかが割り当てられたタスクを、他のマシン５を割り当て得る対象から予め除外してもよい。

　工程割当部３１６は、進捗情報に基づいて、処理工程における未実行のタスクを複数のマシン５のいずれかに割り当てる。例えば工程割当部３１６は、複数のマシン５のそれぞれが実行可能な工程の種類と、マシン情報と、進捗情報とに基づいて、複数のマシン５のそれぞれに実行させる工程を特定するアルゴリズムによって、未実行のタスクを複数のマシン５のいずれかに割り当てる。これにより、複数のマシン５のそれぞれに実行させるタスクが自律的に選択される。工程割当部３１６は、割り当ての結果に基づいて、情報格納部３１４が記憶する上記予約情報を更新する。

　指令出力部３１７は、処理工程の進捗情報に基づいて、未実行のタスクの実行指令をローカルコントローラ４００に出力する。例えば指令出力部３１７は、生産物ごとに、次に実行すべき未実行のタスクを特定し、特定したタスクに対し予約情報により割り当てられたマシン５のローカルコントローラ４００に、特定したタスクの実行指令を出力する。

　情報格納部３１４が、複数の生産物にそれぞれ対応する複数の処理工程を記憶している場合、指令出力部３１７は、複数の処理工程のそれぞれの進捗情報に基づいて、生産物ごとにタスクの実行指令を出力してもよい。この場合、複数の処理工程にそれぞれ対応する複数の実行指令が同一のローカルコントローラ４００に出力され得る。例えば、情報格納部３１４において、第１生産物に対し第１処理工程が割り当てられ、第２生産物に対し第２処理工程が割り当てられている場合、第１処理工程におけるタスクの実行指令と第２処理工程におけるタスクの実行指令とが同じローカルコントローラ４００に出力され得る。指令出力部３１７は、上記同期通信におけるローカルコントローラ４００からの要求に応じてタスクの実行指令を出力してもよいし、ローカルコントローラ４００からの要求の有無によらずに実行指令を出力してもよい。

　上位コントローラ３００は、表示部３１８を更に有してもよい。表示部３１８は、情報掲示部３１５が収集した情報（情報格納部３１４が記憶する情報）をモニタに表示させる。モニタは、上位コントローラ３００自体が有していてもよく、上位コントローラ３００と通信可能な他の装置（例えばデータ収集装置１００）が有していてもよい。例えば表示部３１８は、データ収集装置１００のユーザインタフェース１９５（後述）の表示デバイスに、情報掲示部３１５が収集した情報を表示させてもよい。

　ローカルコントローラ４００は、機能ブロックとして、指令バッファ４１１と、タスクプログラム格納部４１２と、選択部４１３と、制御部４１６と、ステータス出力部４１７とを有する。指令バッファ４１１は、上位コントローラ３００の指令出力部３１７が出力した実行指令を記憶する。上述のとおり、複数の処理工程にそれぞれ対応する複数の実行指令が同一のローカルコントローラ４００に出力され得るので、指令バッファ４１１には、同時期に複数の実行指令が記憶され得る。

　タスクプログラム格納部４１２は、マシン本体１０が実行可能な２以上のタスクにおける動作をそれぞれ定める２以上のタスクプログラム４２０を記憶する。２以上のタスクプログラム４２０のそれぞれは、動作プログラム４２１と、条件ヘッダ４２２とを含む。動作プログラム４２１は、マシン本体１０の動作を表す。例えば動作プログラム４２１は、マシン本体１０に一まとまりの動作を実行させるように時系列に並ぶ複数の動作命令を含む。マシン本体１０がロボット本体１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄのいずれかである場合、動作プログラム４２１における動作命令は、先端部１８の目標位置・目標姿勢と、現在位置・現在姿勢から目標位置・目標姿勢までの目標変位速度とを含む。先端部１８の目標位置・目標姿勢は、関節３１，３２，３３，３４，３５，３６の目標角度により表されていてもよく、目標変位速度は、関節３１，３２，３３，３４，３５，３６の目標回転速度により表されていてもよい。条件ヘッダ４２２は、動作プログラム４２１の実行条件を表す。実行条件は、動作プログラム４２１の実行タイミング（マシン本体１０の動作タイミング）を決定するための条件である。実行条件は、動作プログラム４２１の実行可否を決定するための実行可否条件と、動作プログラム４２１の優先度とを含む。優先度は、タスクプログラム格納部４１２が記憶する複数のタスクプログラム４２０における優先順位を表す。優先度が、優先順位自体を表す数値である場合、値が小さい程優先度は高くなる。

　実行可否条件の例としては、以下が挙げられる。
例１）マシン本体１０の動作範囲内に、マシン本体１０の動作の障害物が存在しないこと。
例２）タスクの対象となるワークＷ（以下、単に「ワークＷ」という。）が所定位置にあること。
例３）ワークＷの搬入先に他のワークＷがないこと。
例４）ワークＷの搬入先が開放されていること。

　障害物の例としては、他のマシン本体１０、他のマシン本体１０が保持するワークＷ、又は人等が挙げられる。ワークＷの搬入先の例としては、他のマシン本体１０の一例であるＮＣ工作機械が挙げられる。搬入先が開放されていることの具体例としては、ＮＣ工作機械の扉が開放されていることが挙げられる。

　選択部４１３は、タスクプログラム格納部４１２における複数のタスクのそれぞれの実行条件（条件ヘッダ４２２）と、情報格納部３１４が記憶する現実空間の状態とに基づいて、指令バッファ４１１が記憶する実行指令に対応するタスク（以下、「対応タスク」という。）のいずれかを選択する。例えば選択部４１３は、対応タスクのそれぞれの実行可否を確認する。例えば選択部４１３は、１以上の対応タスクのそれぞれの実行可否条件を現実空間の状態情報が満たしているかを確認する。２以上の対応タスクが実行可能である場合、選択部４１３は、実行可能な２以上の対応タスクのいずれかを優先度に基づいて選択する。例えば選択部４１３は、優先度が最も高い対応タスクを選択する。

　制御部４１６は、選択部４１３により選択された対応タスクを実行するようにマシン本体１０を制御する。対応タスクは、現実空間の状態情報と、進捗情報とに基づいて、工程割当部３１６により自律的に選択されたタスクの実行指令に対応している。また、選択部４１３による対応タスクの選択は、タスクプログラム格納部４１２における複数のタスクのそれぞれの実行条件（条件ヘッダ４２２）と、情報格納部３１４の現実空間の状態とに基づいて、自律的に行われている。従って、選択部４１３により選択された対応タスクを実行することは、現実空間の状態情報と、進捗情報とに基づいて、自律的に処理工程の少なくとも一部を実行することの一例であり、工程割当部３１６により割り当てられた工程を、現実空間の状態情報に基づいて自律的に実行することの一例でもある。

　対応タスクの実行指令は、対応タスクに対し予約情報により割り当てられたマシン５のローカルコントローラ４００に出力されている。従って、選択部４１３により選択された対応タスクを実行することは、予約情報において割り当てられたタスクを実行することの一例でもある。

　制御部４１６は、マシン本体１０の現在位置・現在姿勢から、対応タスクの最初の目標位置・目標姿勢までの動作を、現実空間の状態に基づいて、周辺物体への衝突を回避するように修正するアルゴリズムによって、対応タスクにおける最初の動作を自律的に決定してもよい。

　ステータス出力部４１７は、マシン本体１０の上記ステータス情報を上位コントローラ３００に出力する。ステータス情報は、少なくともマシン本体１０の位置・姿勢情報を含む。ステータス出力部４１７は、上記タスクプログラム４２０の実行が完了するのに応じ、タスクの完了通知をステータス情報に含めて出力してもよい。ステータス出力部４１７は、上記同期通信における上位コントローラ３００からの要求に応じてステータス情報を出力してもよいし、上位コントローラ３００からの要求の有無によらずにステータス情報を出力してもよい。

　マシン本体１０がロボット本体１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄのいずれかである場合、ローカルコントローラ４００は、インタロック部４１４を更に有してもよい。以下、ローカルコントローラ４００が制御するマシン本体１０を「対応するマシン本体１０」といい、他のマシン５においてローカルコントローラ４００が制御するマシン本体１０を「他のマシン本体１０」という。

　インタロック部４１４は、他のマシン本体１０が実行するタスクの進捗に基づいて、対応するマシン本体１０の進入禁止領域を現実空間に設定する。例えばインタロック部４１４は、予約情報において割り当てられたタスクを他のマシン本体１０が実行する際の動作範囲に基づいて、対応するマシン本体１０の進入禁止領域を設定する。インタロック部４１４は、予約情報において割り当てられたタスクを他のマシン本体１０が実行する際の動作範囲自体を進入禁止領域としてもよく、当該動作範囲に所定のマージンを加えた範囲を進入禁止領域としてもよい。

　ローカルコントローラ４００がインタロック部４１４を有する場合、上記条件ヘッダ４２２の実行可否条件は、インタロック部４１４により設定された進入不可領域と、対応するマシン本体１０の動作範囲とが重複していないことを更に含んでいてもよい。この場合、選択部４１３は、進入不可領域と、対応するマシン本体１０の動作範囲とが重複しない対応タスクを選択することとなる。

　ローカルコントローラ４００は、パラメータ保持部４１５を更に有してもよい。パラメータ保持部４１５は、マシン本体１０を制御するための１以上の制御パラメータを記憶する。１以上の制御パラメータの具体例としては、位置制御ゲイン、速度制御ゲイン、電流制御ゲイン等が挙げられる。ローカルコントローラ４００がパラメータ保持部４１５を有する場合、制御部４１６は、パラメータ保持部４１５が記憶する１以上の制御パラメータに基づいてマシン本体１０を制御する。

（仮想生産装置）
　図５は、仮想処理工程を自律的に実行する仮想生産装置２１２を例示する模式図である。図５に示す仮想生産装置２１２は、ロボットに対応する仮想ロボットを含む複数の仮想マシン６００と、仮想空間の状態情報を収集する工程割当部５１６とを有する。仮想ロボットは、工程割当部５１６が収集した仮想空間の状態情報に基づいて、自律的に仮想処理工程の少なくとも一部を実行する。

　例えば仮想生産装置２１２は、仮想上位コントローラ５００と、複数の仮想マシン６００と、空間シミュレータ７００とを備える。仮想上位コントローラ５００は、上位コントローラ３００に対応する。複数の仮想マシン６００は、複数のマシン５にそれぞれ対応する。複数の仮想マシン６００のそれぞれは、ローカルコントローラ４００と同様に構成されている。

　空間シミュレータ７００は、複数の仮想マシン６００のそれぞれが、ローカルコントローラ４００と同様に実行する処理に基づいて、現実空間においてマシン本体１０を動作させることなく、動作後のマシン本体１０の状態を表す数値データを算出する。空間シミュレータ７００が、複数の仮想マシン６００のそれぞれの処理に基づいて、動作後のマシン本体１０の状態を表す数値データを算出することは、仮想空間においてマシン本体１０を動作させる（仮想空間においてマシン本体１０の動作をシミュレーションする）ことの一例である。

　仮想上位コントローラ５００は、上位コントローラ３００と同様に構成されており、機能ブロックとして、タスクデータベース５１１と、生産指示取得部５１２と、処理工程選択部５１３と、情報格納部５１４と、仮想情報掲示部５１５と、工程割当部５１６と、指令出力部５１７とを有する。タスクデータベース５１１は、複数種類の生産物にそれぞれ対応する複数種類の処理工程を記憶する。生産指示取得部５１２は、生産指示装置２から生産指示を取得する。処理工程選択部５１３は、生産指示取得部５１２が取得した生産指示と、タスクデータベース５１１が記憶する複数種類の処理工程とに基づいて、生産物ごとに処理工程を選択し、情報格納部５１４に記憶させる。

　仮想情報掲示部５１５は、仮想空間の状態情報を収集して情報格納部５１４に記憶させる。現実空間の状態情報と同様に、仮想空間の状態情報は、例えば複数の仮想マシン６００に関する情報（以下、「仮想マシン情報」という。）と、仮想ワークに関する情報（以下、「仮想ワーク情報」という。）とを含む。仮想ワーク情報の例としては、仮想空間における仮想ワークの位置・姿勢情報が挙げられる。仮想マシン情報の例としては、仮想空間における複数の仮想マシン６００の位置・姿勢情報が挙げられる。

　仮想マシン情報は、複数の仮想マシン６００と、空間シミュレータ７００との間に発生した制御信号（以下、「仮想制御信号」という。）の情報を含む。仮想制御信号は、マシン本体１０の制御のために仮想マシン６００で生成される内部信号であってもよいし、空間シミュレータ７００から仮想マシン６００に出力されるフィードバック信号であってもよい。内部信号の例としては、マシン本体１０の位置・姿勢の指令値等が挙げられる。フィードバック信号の具体例としては、仮想空間におけるマシン本体１０の位置・姿勢、速度、力等の算出結果が挙げられる。

　仮想情報掲示部５１５は、複数の仮想マシン６００の動作に応じて仮想空間の状態情報を更新する。例えば仮想情報掲示部５１５は、複数の仮想マシン６００のそれぞれから仮想空間におけるマシン本体１０のステータス情報を取得し、ステータス情報に基づいて仮想マシン情報を更新する。仮想情報掲示部５１５は、複数の仮想マシン６００のステータス情報に基づいて仮想ワーク情報を更に更新してもよい。例えば仮想情報掲示部５１５は、複数の仮想マシン６００のステータス情報に基づいて仮想ワークに対し行われた作業内容を特定し、特定した作業内容に基づいて仮想ワーク情報を更新してもよい。

　仮想情報掲示部５１５は、仮想処理工程（情報格納部５１４が生産物ごとに記憶する仮想処理工程）の進捗情報を更に収集し、仮想処理工程に対応付けて情報格納部５１４に記憶させてもよい。例えば仮想情報掲示部５１５は、上記ステータス状態に基づいて、仮想処理工程の進捗情報を収集し、情報格納部５１４に記憶させてもよい。進捗情報は、例えば、仮想処理工程が含む複数のタスクのそれぞれが、未実行、実行中、及び実行済みのいずれであるかを示す。

　処理工程の進捗情報と同様に、仮想処理工程の進捗情報は、未実行のタスクに対し複数の仮想マシン６００のいずれが割り当てられているかを表す予約情報を含んでもよい。未実行のタスクに対し複数の仮想マシン６００のいずれかを割り当てることは、複数の仮想マシン６００のそれぞれの自律的なタスクの選択により行われてもよいし、仮想上位コントローラ５００（例えば後述の工程割当部５１６）によって行われてもよい。

　仮想情報掲示部５１５は、予約情報において複数の仮想マシン６００のいずれかが割り当てられたタスクに対する他の仮想マシン６００の割り当てを禁止するように構成されていてもよい。例えば仮想情報掲示部５１５は、予約情報において、複数の仮想マシン６００のいずれかが割り当てられたタスクに対し、他の仮想マシン６００の割り当てがリクエストされた場合に、そのリクエストを拒否してもよい。また、仮想情報掲示部５１５は、複数の仮想マシン６００のいずれかが割り当てられたタスクを、他の仮想マシン６００を割り当て得る対象から予め除外してもよい。

　工程割当部５１６は、仮想処理工程の進捗情報に基づいて、仮想処理工程における未実行のタスクを複数の仮想マシン６００のいずれかに割り当てる。例えば工程割当部５１６は、複数の仮想マシン６００のそれぞれが実行可能な工程の種類と、仮想マシン情報と、仮想処理工程の進捗情報とに基づいて、複数の仮想マシン６００のそれぞれに実行させる工程を特定するアルゴリズムによって、未実行のタスクを複数の仮想マシン６００のいずれかに割り当てる。これにより、複数の仮想マシン６００のそれぞれに実行させるタスクが自律的に選択される。工程割当部５１６は、割り当ての結果に基づいて、情報格納部５１４が記憶する上記予約情報を更新する。

　指令出力部５１７は、仮想処理工程の進捗情報に基づいて、未実行のタスクの実行指令を仮想マシン６００に出力する。例えば指令出力部５１７は、生産物ごとに、次に実行すべき未実行のタスクを特定し、特定したタスクに対し予約情報により割り当てられた仮想マシン６００に、特定したタスクの実行指令を出力する。

　仮想上位コントローラ５００は、表示部５１８を更に有してもよい。表示部５１８は、仮想情報掲示部５１５が収集した情報（情報格納部５１４が記憶する情報）をモニタに表示させる。モニタは、仮想上位コントローラ５００を有するセルシミュレータ２００自体が有していてもよく、セルシミュレータ２００と通信可能な他の装置が有していてもよい。例えば表示部５１８は、セルシミュレータ２００のユーザインタフェース２９５（後述）の表示デバイスに、仮想情報掲示部５１５が収集した情報を表示させてもよい。

　仮想マシン６００は、機能ブロックとして、指令バッファ６１１と、タスクプログラム格納部６１２と、選択部６１３と、制御部６１６と、ステータス出力部６１７とを有する。指令バッファ６１１は、仮想上位コントローラ５００の指令出力部５１７が出力した実行指令を記憶する。タスクプログラム格納部６１２は、タスクプログラム格納部４１２と同様に、２以上のタスクプログラム４２０を記憶する。

　選択部６１３は、タスクプログラム格納部６１２における複数のタスクのそれぞれの実行条件（条件ヘッダ４２２）と、情報格納部５１４が記憶する仮想空間の状態とに基づいて、指令バッファ６１１が記憶する実行指令に対応するタスク（以下、「対応タスク」という。）のいずれかを選択する。例えば選択部６１３は、対応タスクのそれぞれの実行可否を確認する。例えば選択部６１３は、１以上の対応タスクのそれぞれの実行可否条件を仮想空間の状態情報が満たしているかを確認する。２以上の対応タスクが実行可能である場合、選択部６１３は、実行可能な２以上の対応タスクのいずれかを優先度に基づいて選択する。例えば選択部６１３は、優先度が最も高い対応タスクを選択する。

　制御部６１６は、選択部６１３により選択された対応タスクを実行するようにマシン本体１０を制御するための制御信号を空間シミュレータ７００に出力する。空間シミュレータ７００は、制御信号と、モデル記憶部２１１が記憶するモデルとに基づいて、仮想空間においてマシン本体１０に対応タスクを実行させる。例えば空間シミュレータ７００は、マシン本体１０を実際に動作させることなく、対応タスクの実行中におけるマシン本体１０の位置・姿勢の推移を算出する。

　ステータス出力部６１７は、仮想空間におけるマシン本体１０の上記ステータス情報を仮想上位コントローラ５００に出力する。ステータス情報は、少なくとも仮想空間におけるマシン本体１０の位置・姿勢情報を含む。ステータス出力部６１７は、上記タスクプログラム４２０の実行が完了するのに応じ、タスクの完了通知をステータス情報に含めて出力してもよい。

　ローカルコントローラ４００と同様に、仮想マシン６００は、インタロック部６１４を更に有してもよい。インタロック部４１４と同様に、インタロック部６１４は、他のマシン本体１０が実行するタスクの進捗に基づいて、対応するマシン本体１０の進入禁止領域を仮想空間に設定する。仮想マシン６００がインタロック部６１４を有する場合、選択部６１３は、進入不可領域と、対応するマシン本体１０の動作範囲とが重複しない対応タスクを選択することとなる。

　仮想マシン６００は、パラメータ保持部６１５を更に有してもよい。パラメータ保持部６１５は、仮想空間においてマシン本体１０を動作させるための１以上のシミュレーションパラメータを記憶する。１以上のシミュレーションパラメータの例としては、位置制御ゲイン、速度制御ゲイン、電流制御ゲイン等が挙げられる。マシン本体１０の動作が扉の開閉等である場合に、パラメータ保持部６１５は、制御信号の出力からマシン本体１０の動作完了までの待機時間をシミュレーションパラメータとして記憶していてもよい。仮想マシン６００がパラメータ保持部６１５を有する場合、制御部６１６は、パラメータ保持部６１５が記憶する１以上の制御パラメータに基づいてマシン本体１０を制御する。

　以上に例示したように、上位コントローラ３００からの生産指示に応じた処理工程を複数のマシン５にどのように割り当て、割り当てた処理工程を複数のマシン５にいかなるタイミングで実行させるかを生産装置４が自律的に判断し、判断結果に基づき自律的に動作するシステムによれば、生産システム１の柔軟な運用が可能となる。このように柔軟な運用下においても、生産装置４に対する生産指示と同じ生産指示に基づき、生産装置４のアルゴリズムと同じアルゴリズムで仮想処理工程を実行することで、より信頼性の高い比較基準を生成し、生産装置４の自律的な動作をリアルタイムに検証することができる。

　複数のマシン５のそれぞれに実行させるタスクの選択が自律的に実行される場合、処理工程の開始時点を基準とした現実空間の状態の遷移タイミングと、仮想処理工程の開始時点を基準とした仮想空間の状態の遷移タイミングとの乖離だけでなく、複数のマシン５のそれぞれが実行するタスクと、複数の仮想マシン６００のそれぞれが実行するタスクとにも違いが生じる可能性がある。そこで、比較部２１６は、複数のマシン５のそれぞれが実行するタスクと、複数の仮想マシン６００のそれぞれが実行するタスクとを更に比較してもよい。

（シミュレータの変形例）
　図６に示すように、セルシミュレータ２００は、サービス部２２１を更に有してもよい。サービス部２２１は、生産装置４からの要求に応じて、仮想生産装置２１２に特定のシミュレーションを実行させ、特定のシミュレーションの結果に基づく応答情報を生産装置４に返す。特定のシミュレーションは、生産装置４からの要求により特定されるシミュレーションである。特定のシミュレーションの例としては、生産装置４が異常停止した場合に、停止した動作を再開させるための復帰動作を生成するためのシミュレーションが挙げられる。

　例えばサービス部２２１は、生産装置４からの要求に応じて、仮想空間の状態を現実空間の状態に合わせ、復帰動作を仮生成する。その後、サービス部２２１は、仮想空間において仮想生産装置２１２に復帰動作を実行させることと、仮想空間における復帰動作の結果に基づき復帰動作を修正することとを、復帰動作の結果が所定条件を満たすまで繰り返すことで、復帰動作を生成し、生成した復帰動作を応答情報として生産装置４に返す。所定条件の例としては、復帰動作による物体同士の衝突が生じないこと等が挙げられる。

　特定のシミュレーションの他の例としては、対応タスクが上記実行可否条件を満たさない場合に、実行可否条件を満たすように対応タスクを修正するためのシミュレーションが挙げられる。

　生産装置４に対する生産指示に基づく仮想処理工程を仮想生産装置２１２に実行させるシミュレータによれば、仮想セルの状態が、セルの状態と共に遷移する。このため、生産装置からの要求に応じた特定のシミュレーションを、セルの状態と共に遷移した仮想セルの状態に基づき速やかに実行し、応答情報を短い待機時間で生産装置に返すことができる。

　セルシミュレータ２００は、シミュレータ修正部２２２を更に有してもよい。シミュレータ修正部２２２は、比較部２１６による比較結果に基づいて、処理工程の実行結果と仮想処理工程の実行結果との乖離が減少するように、仮想生産装置２１２に仮想処理工程を実行させるためのシミュレーションパラメータを変更する。例えば、上述したように、制御信号の出力からマシン本体１０の動作完了までの待機時間がシミュレーションパラメータとして記憶されており、記憶された待機時間に起因して処理工程の実行結果と仮想処理工程の実行結果との乖離が生じている場合に、シミュレータ修正部２２２は、乖離が減少するように、待機時間を変更する。

　セルシミュレータ２００は、要因特定部２２３を更に有してもよい。比較部２１６による比較結果が、ロボットによる処理工程の少なくとも一部の実行結果と、仮想ロボットによる仮想処理工程の少なくとも一部の実行結果との乖離を含んでいる場合に、乖離の要因となるロボット以外の仮想マシンを特定する。要因特定部２２３により、乖離の要因となる仮想マシンが特定された場合、シミュレータ修正部２２２は、乖離の要因となる仮想マシンに仮想処理工程の少なくとも一部を実行させるためのシミュレーションパラメータを修正する。

　例えば要因特定部２２３は、ロボットによるタスクの実行開始時間と、仮想ロボットによるタスクの開始時間とが、工作機械における扉開閉の待機時間の差に起因して乖離している場合に、乖離の要因となる仮想マシンとして工作機械を特定する。シミュレータ修正部２２２は、乖離の要因となる工作機械のシミュレーションパラメータとして記憶されている扉開閉の待機時間を修正する。

　図７に示すように、上位コントローラ３００は、パラメータ変更部３２１を更に有してもよい。パラメータ変更部３２１は、比較部２１６による比較結果に基づいて、処理工程の実行結果と仮想処理工程の実行結果との乖離が減少するように、生産装置４に処理工程を実行させるための制御パラメータを変更する。例えばパラメータ変更部３２１は、処理工程の実行結果と仮想処理工程の実行結果との乖離が減少するように、パラメータ保持部４１５の制御パラメータを変更する（図４参照）。パラメータ変更部３２１は、上位コントローラ３００が有していてもよく、ローカルコントローラ４００が有していてもよい。

　生産指示装置２は、計画変更部８１１を更に有してもよい。計画変更部８１１は、比較部２１６による比較結果に基づいて、生産計画を変更する。例えば計画変更部８１１は、１のセル３において、処理工程の実行結果と仮想処理工程の実行結果との乖離が所定レベルを超えた場合に、当該セル３に割り当てていた生産計画を、他のセル３において実行させるように生産計画を変更する。

　図８に示すように、セルシミュレータ２００は、ＡＰＩ２２４と、指令変換部２２５とを更に有してもよい。ＡＰＩ２２４は、シミュレーション指示に基づいて仮想生産装置を動作させるＡＰＩ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）である。指令変換部２２５は、生産指示を受け取ってシミュレーション指示に変換し、ＡＰＩ２２４に渡す。生産指示とは異なる形式の指示に基づき動作するシミュレータを有効活用して、生産装置４に対する生産指示と同じ生産指示に基づき仮想生産装置２１２に仮想処理工程を実行させるセルシミュレータ２００を容易に構築することができる。

（ハードウェア構成）
　図９は、データ収集装置１００、セルシミュレータ２００、上位コントローラ３００、及びローカルコントローラ４００のハードウェア構成を例示するブロック図である。図９に示すように、ローカルコントローラ４００は、回路４９０を有する。回路４９０は、プロセッサ４９１と、メモリ４９２と、ストレージ４９３と、ドライバ回路４９４と、通信ポート４９５とを有する。ストレージ４９３は、フラッシュメモリ、又はハードディスク等の１以上の不揮発性メモリデバイスにより構成されている。ストレージ４９３は、上述した機能ブロックをローカルコントローラ４００に構成させるためのプログラムを記憶している。

　メモリ４９２は、例えばランダムアクセスメモリ等の１以上の揮発性メモリデバイスにより構成されている。メモリ４９２は、ストレージ４９３からロードされたプログラムを一時的に記憶する。プロセッサ４９１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）又はＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等の１以上の演算デバイスにより構成されている。プロセッサ４９１は、メモリ４９２にロードされたプログラムを実行することで、上述した各機能ブロックをローカルコントローラ４００に構成させる。プロセッサ４９１による演算結果は一時的にメモリ４９２に格納される。

　ドライバ回路４９４は、プロセッサ４９１からの要求に応じてマシン本体１０を動作させる。通信ポート４９５は、プロセッサ４９１からの要求に応じ、制御用の通信ネットワークＮＷ１を介して上位コントローラ３００と通信する。

　上位コントローラ３００は、回路３９０を有する。回路３９０は、プロセッサ３９１と、メモリ３９２と、ストレージ３９３と、入出力ポート３９４と、通信ポート３９５と、通信ポート３９６とを有する。ストレージ３９３は、フラッシュメモリ、又はハードディスク等の１以上の不揮発性メモリデバイスにより構成されている。ストレージ３９３は、上述した機能ブロックを上位コントローラ３００に構成させるためのプログラムを記憶している。

　メモリ３９２は、例えばランダムアクセスメモリ等の１以上の揮発性メモリデバイスにより構成されている。メモリ３９２は、ストレージ３９３からロードされたプログラムを一時的に記憶する。プロセッサ３９１は、ＣＰＵ又はＧＰＵ等の１以上の演算デバイスにより構成されている。プロセッサ３９１は、メモリ３９２にロードされたプログラムを実行することで、上述した各機能ブロックを上位コントローラ３００に構成させる。プロセッサ３９１による演算結果は一時的にメモリ３９２に格納される。

　入出力ポート３９４は、プロセッサ３９１からの要求に応じて、環境センサ６との間で情報の受け渡しを行う。通信ポート３９５は、プロセッサ３９１からの要求に応じ、通信ネットワークＮＷ１を介してローカルコントローラ４００と通信する。通信ポート３９６は、プロセッサ３９１からの要求に応じ、通信ネットワークＮＷ２を介してデータ収集装置１００、セルシミュレータ２００、及び生産指示装置２と通信する。通信ネットワークＮＷ２は、通信ネットワークＮＷ１と別のネットワークであってもよく、通信ネットワークＮＷ１と同一のネットワークであってもよい。

　データ収集装置１００は、回路１９０を有する。回路１９０は、プロセッサ１９１と、メモリ１９２と、ストレージ１９３と、通信ポート１９４と、ユーザインタフェース１９５とを有する。ストレージ１９３は、フラッシュメモリ、又はハードディスク等の１以上の不揮発性メモリデバイスにより構成されている。ストレージ１９３は、上述した機能ブロックをデータ収集装置１００に構成させるためのプログラムを記憶している。

　メモリ１９２は、例えばランダムアクセスメモリ等の１以上の揮発性メモリデバイスにより構成されている。メモリ１９２は、ストレージ１９３からロードされたプログラムを一時的に記憶する。プロセッサ１９１は、ＣＰＵ又はＧＰＵ等の１以上の演算デバイスにより構成されている。プロセッサ１９１は、メモリ１９２にロードされたプログラムを実行することで、上述した各機能ブロックをデータ収集装置１００に構成させる。プロセッサ１９１による演算結果は一時的にメモリ１９２に格納される。

　通信ポート１９４は、プロセッサ１９１からの要求に応じ、通信ネットワークＮＷ２を介してセルシミュレータ２００及び上位コントローラ３００と通信する。ユーザインタフェース１９５は、プロセッサ１９１からの要求に応じ、オペレータとの間で情報の入出力を行う。例えばユーザインタフェース１９５は、液晶モニタ又は有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）モニタ等の表示デバイスと、キーボード又はマウスなどの入力デバイスとを有する。入力デバイスは、タッチパネルとして表示デバイスと一体化されていてもよい。

　セルシミュレータ２００は、回路２９０を有する。回路２９０は、プロセッサ２９１と、メモリ２９２と、ストレージ２９３と、通信ポート２９４と、ユーザインタフェース２９５とを有する。ストレージ２９３は、フラッシュメモリ、又はハードディスク等の１以上の不揮発性メモリデバイスにより構成されている。ストレージ２９３は、上述した機能ブロックをセルシミュレータ２００に構成させるためのプログラムを記憶している。

　メモリ２９２は、例えばランダムアクセスメモリ等の１以上の揮発性メモリデバイスにより構成されている。メモリ２９２は、ストレージ２９３からロードされたプログラムを一時的に記憶する。プロセッサ２９１は、ＣＰＵ又はＧＰＵ等の１以上の演算デバイスにより構成されている。プロセッサ２９１は、メモリ２９２にロードされたプログラムを実行することで、上述した各機能ブロックをセルシミュレータ２００に構成させる。プロセッサ２９１による演算結果は一時的にメモリ２９２に格納される。

　通信ポート２９４は、プロセッサ２９１からの要求に応じ、通信ネットワークＮＷ２を介してデータ収集装置１００、上位コントローラ３００、及び生産指示装置２と通信する。ユーザインタフェース２９５は、プロセッサ２９１からの要求に応じ、オペレータとの間で情報の入出力を行う。例えばユーザインタフェース２９５は、液晶モニタ又は有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）モニタ等の表示デバイスと、キーボード又はマウスなどの入力デバイスとを有する。入力デバイスは、タッチパネルとして表示デバイスと一体化されていてもよい。

　以上のハードウェア構成はあくまで一例であり、適宜変更可能である。例えばセルシミュレータ２００がデータ収集装置１００に組み込まれていてもよい。また、セルシミュレータ２００及びデータ収集装置１００が上位コントローラ３００に組み込まれていてもよい。

〔生産手順〕
　生産方法の一例として、生産システム１による処理工程及び仮想処理工程の実行手順を例示する。この手順は、生産計画に基づき送信された生産指示に基づいて、ワークに対し処理工程を現実空間で実行して生産物を生産することと、生産指示に基づいて、生産装置が行う処理工程に対応した仮想処理工程を、仮想空間で仮想生産装置に実行させることと、処理工程の実行結果と、仮想処理工程の実行結果とを比較することと、を含む。

　例えば図１０に示すように、生産指示装置２はステップＳ１１を実行する。ステップＳ１１において、生産指示装置２は、セル単位の生産計画に基づく生産指示を上位コントローラ３００及びセルシミュレータ２００に送信する。

　生産指示装置２から送信された生産指示の受信に応じて、上位コントローラ３００は、ステップＳ２１において処理工程を実行する。上位コントローラ３００による処理工程の実行と並行して、データ収集装置１００はステップＳ３１を実行する。ステップＳ３１では、履歴取得部１１１が、処理工程の実行履歴を収集してデータベース１１２に記憶させる。

　生産指示装置２から送信された生産指示の受信に応じて、セルシミュレータ２００はステップＳ４１，Ｓ４２を実行する。ステップＳ４１では、状態整合部２１３が、現実空間の状態情報をデータベース１１２から取得する。ステップＳ４２では、状態整合部２１３が、ステップＳ４１で取得した情報に基づいて、仮想空間の状態を現実空間の状態に合わせる。

　次に、セルシミュレータ２００はステップＳ４３を実行する。ステップＳ４３では、仮想空間において仮想生産装置２１２が仮想処理工程を実行する。また、ステップＳ４３では、仮想処理工程の実行と並行して、仮想データ収集部２１４が仮想処理工程の実行履歴を収集して仮想データベース２１５に記憶させる。

　次に、セルシミュレータ２００はステップＳ４４，Ｓ４５を実行する。ステップＳ４４では、比較部２１６が、処理工程の実行結果として、ステップＳ３１において履歴取得部１１１が収集した処理工程の実行履歴をデータベース１１２から取得する。ステップＳ４５では、比較部２１６が、処理工程の実行結果と、仮想処理工程の実行結果とを比較する。例えば比較部２１６は、ステップＳ４４で取得した処理工程の実行履歴と、ステップＳ４３において仮想データ収集部２１４が収集して仮想データベース２１５に記憶させた仮想処理工程の実行履歴とを比較する。ステップＳ４５においては、比較部２１６による比較結果に基づいて、異常検出部２１７が生産装置４の異常を検出してもよい。

　比較部２１６による比較結果に基づいて、セルシミュレータ２００はステップＳ４６を更に実行してもよい。ステップＳ４６では、シミュレータ修正部２２２が、処理工程の実行結果と仮想処理工程の実行結果との乖離が減少するように、仮想生産装置２１２に仮想処理工程を実行させるためのシミュレーションパラメータを変更する。

　比較部２１６による比較結果に基づいて、上位コントローラ３００はステップＳ２２を更に実行してもよい。ステップＳ２２では、パラメータ変更部３２１が、処理工程の実行結果と仮想処理工程の実行結果との乖離が減少するように、生産装置４に処理工程を実行させるための制御パラメータを変更する。

　比較部２１６による比較結果に基づいて、生産指示装置２はステップＳ１２を更に実行してもよい。ステップＳ１２では、計画変更部８１１が、比較部２１６による比較結果に基づいて、生産計画を変更する。

　図１１は、上記処理工程において、上位コントローラ３００が実行する処理を例示するフローチャートである。図１１に示すように、上位コントローラ３００は、まずステップＳ２１１，Ｓ２１２を実行する。ステップＳ２１１では、生産指示取得部３１２が、生産指示の取得を待機する。ステップＳ２１２では、生産指示取得部３１２が取得した生産指示と、処理工程データベース３１１が記憶する複数種類の処理工程とに基づいて、処理工程選択部３１３が生産物ごとに処理工程を選択する。

　次に、上位コントローラ３００はステップＳ２１３，Ｓ２１４を実行する。ステップＳ２１３では、工程割当部３１６が、処理工程の進捗情報に基づいて、処理工程における未実行のタスクを複数のマシン５のいずれかに割り当てる。ステップＳ２１４では、指令出力部３１７が、処理工程の進捗情報に基づいて、未実行のタスクの実行指令をローカルコントローラ４００に出力する。

　次に、上位コントローラ３００はステップＳ２１５，Ｓ２１６を実行する。ステップＳ２１５では、情報掲示部３１５が、現実空間の状態情報と、処理工程の進捗情報とを収集して情報格納部３１４に記憶させる。ステップＳ２１６では、情報格納部３１４が記憶する情報を表示部３１８がモニタに表示させる。

　次に、上位コントローラ３００はステップＳ２１７を実行する。ステップＳ２１７では、処理工程選択部３１３が生産物ごとに選択した処理工程が完了したか否かを指令出力部３１７が確認する。ステップＳ２１７において、処理工程の少なくとも一部が未実行であると判定した場合、上位コントローラ３００は処理をステップＳ２１３に戻す。以後、生産物ごとの処理工程が完了するまでは、実行指令の出力と、情報の更新とが繰り返される。ステップＳ２１７において、処理工程が完了したと判定した場合、上位コントローラ３００は処理を終了する。

　図１２は、上記処理工程において、ローカルコントローラ４００が実行する処理を例示するフローチャートである。図１２に示すように、ローカルコントローラ４００は、まずステップＳ２２１を実行する。ステップＳ２２１では、選択部４１３が、指令バッファ４１１への実行指令の格納を待機する。

　次に、ローカルコントローラ４００は、ステップＳ２２２，Ｓ２２３を実行する。ステップＳ２２２では、インタロック部４１４が、他のマシン本体１０が実行するタスクの進捗に基づいて、対応するマシン本体１０の進入禁止領域を現実空間に設定する。ステップＳ２２３では、選択部４１３が、タスクプログラム格納部４１２における複数のタスクのそれぞれの実行条件（条件ヘッダ４２２）と、情報格納部３１４が記憶する現実空間の状態とに基づいて、指令バッファ４１１が記憶する実行指令に対応するタスク（上記対応タスク）のいずれかが実行可であるか否かを確認する。ステップＳ２２３において、実行可の対応タスクはないと判定した場合、ローカルコントローラ４００は処理をステップＳ２２１に戻す。

　ステップＳ２２３において、実行可の対応タスクがあると判定した場合、ローカルコントローラ４００はステップＳ２２４を実行する。ステップＳ２２４では、選択部４１３が実行可の対応タスクを選択する。２以上の対応タスクが実行可能である場合、選択部４１３は、優先度が最も高い対応タスクを選択する。

　次に、ローカルコントローラ４００はステップＳ２２５，Ｓ２２６を実行する。ステップＳ２２５では、制御部４１６が、選択部４１３により選択された対応タスクを実行するようにマシン本体１０を制御することを開始する。ステップＳ２２６では、ステータス出力部４１７が、マシン本体１０の上記ステータス情報を上位コントローラ３００に送信する。

　次に、ローカルコントローラ４００はステップＳ２２７を実行する。ステップＳ２２７では、対応タスクの実行が完了したか否かをステータス出力部４１７が確認する。対応タスクの実行は完了していないと判定した場合、ローカルコントローラ４００は処理をステップＳ２２６に戻す。以後、対応タスクの実行が完了するまでは、マシン本体１０の上記ステータス情報を上位コントローラ３００に送信することが繰り返される。

　ステップＳ２２７において、対応タスクの実行が完了したと判定した場合、ステータス出力部４１７はステップＳ２２８を実行する。ステップＳ２２８では、ステータス出力部４１７が、対応タスクの完了通知をステータス情報に含めて上位コントローラ３００に送信する。その後、ローカルコントローラ４００は処理をステップＳ２２１に戻す。ローカルコントローラ４００は以上の処理を所定の制御周期で繰り返し実行する。

　図１３は、上記仮想処理工程において、仮想上位コントローラ５００が実行する処理を例示するフローチャートである。図１３に示すように、仮想上位コントローラ５００は、まずステップＳ４１１，Ｓ４１２を実行する。ステップＳ４１１では、生産指示取得部５１２が、生産指示の取得を待機する。ステップＳ４１２では、生産指示取得部５１２が取得した生産指示と、タスクデータベース５１１が記憶する複数種類の処理工程とに基づいて、処理工程選択部５１３が生産物ごとに仮想処理工程を選択する。

　次に、仮想上位コントローラ５００はステップＳ４１３，Ｓ４１４を実行する。ステップＳ４１３では、工程割当部５１６が、処理工程の進捗情報に基づいて、処理工程における未実行のタスクを複数の仮想マシン６００のいずれかに割り当てる。ステップＳ４１４では、指令出力部５１７が、処理工程の進捗情報に基づいて、未実行のタスクの実行指令を仮想マシン６００に出力する。

　次に、仮想上位コントローラ５００はステップＳ４１５，Ｓ４１６を実行する。ステップＳ４１５では、仮想情報掲示部５１５が、仮想空間の状態情報と、仮想処理工程の進捗情報とを収集して情報格納部５１４に記憶させる。ステップＳ４１６では、情報格納部５１４が記憶する情報を表示部５１８がモニタに表示させる。

　次に、仮想上位コントローラ５００はステップＳ４１７を実行する。ステップＳ４１７では、処理工程選択部５１３が生産物ごとに選択した仮想処理工程が完了したか否かを指令出力部５１７が確認する。ステップＳ４１７において、仮想処理工程の少なくとも一部が未実行であると判定した場合、仮想上位コントローラ５００は処理をステップＳ４１３に戻す。以後、生産物ごとの仮想処理工程が完了するまでは、実行指令の出力と、情報の更新とが繰り返される。ステップＳ４１７において、仮想処理工程が完了したと判定した場合、仮想上位コントローラ５００は処理を終了する。

　図１４は、上記仮想処理工程において、仮想マシン６００が実行する処理を例示するフローチャートである。図１４に示すように、仮想マシン６００は、まずステップＳ４２１を実行する。ステップＳ４２１では、選択部６１３が、指令バッファ６１１への実行指令の格納を待機する。

　次に、仮想マシン６００は、ステップＳ４２２，Ｓ４２３を実行する。ステップＳ４２２では、インタロック部６１４が、他のマシン本体１０が実行するタスクの進捗に基づいて、対応するマシン本体１０の進入禁止領域を仮想空間に設定する。ステップＳ４２３では、選択部６１３が、タスクプログラム格納部６１２における複数のタスクのそれぞれの実行条件（条件ヘッダ４２２）と、インタロック部６１４が記憶する仮想空間の状態とに基づいて、指令バッファ６１１が記憶する実行指令に対応するタスク（上記対応タスク）のいずれかが実行可であるか否かを確認する。ステップＳ４２３において、実行可の対応タスクはないと判定した場合、仮想マシン６００は処理をステップＳ４２１に戻す。

　ステップＳ４２３において、実行可の対応タスクがあると判定した場合、仮想マシン６００はステップＳ４２４を実行する。ステップＳ４２４では、選択部６１３が実行可の対応タスクを選択する。２以上の対応タスクが実行可能である場合、選択部６１３は、優先度が最も高い対応タスクを選択する。

　次に、仮想マシン６００はステップＳ４２５，Ｓ４２６を実行する。ステップＳ４２５では、制御部６１６が、選択部６１３により選択された対応タスクをマシン本体１０に仮想空間で実行させることを開始する。ステップＳ４２６では、ステータス出力部６１７が、仮想空間におけるマシン本体１０の上記ステータス情報を仮想上位コントローラ５００に送信する。

　次に、仮想マシン６００はステップＳ４２７を実行する。ステップＳ４２７では、対応タスクの実行が完了したか否かをステータス出力部６１７が確認する。対応タスクの実行は完了していないと判定した場合、仮想マシン６００は処理をステップＳ４２６に戻す。以後、対応タスクの実行が完了するまでは、仮想空間におけるマシン本体１０の上記ステータス情報を仮想上位コントローラ５００に送信することが繰り返される。

　ステップＳ４２７において、対応タスクの実行が完了したと判定した場合、ステータス出力部６１７はステップＳ４２８を実行する。ステップＳ４２８では、ステータス出力部６１７が、対応タスクの完了通知をステータス情報に含めて仮想上位コントローラ５００に送信する。その後、仮想マシン６００は処理をステップＳ４２１に戻す。仮想マシン６００は以上の処理を繰り返し実行する。

　図１５は、生産システム１による計画外の処理手順を例示するフローチャートである。図１５に示すように、上位コントローラ３００は、まずステップＳ２３１を実行する。ステップＳ２３１において、上位コントローラ３００は、計画外の処理が必要となるのを待機する。計画外の処理の例としては、上述した復帰動作等が挙げられる。例えば上位コントローラ３００は、異常の発生により複数のマシン５の動作を停止させた場合に、復帰動作が必要であると判定する。

　次に、上位コントローラ３００はステップＳ２３２を実行する。ステップＳ２３２では、上位コントローラ３００が、計画外の処理を実行するためのサービスをセルシミュレータ２００に要求する。例えば、上位コントローラ３００は、複数のマシン５の少なくともいずれかに実行させるべき計画外の処理の生成をセルシミュレータ２００に要求する。

　上位コントローラ３００からのサービスの要求に応じ、セルシミュレータ２００はステップＳ４３１，Ｓ４３２を実行する。ステップＳ４３１では、状態整合部２１３が、現実空間の状態情報をデータベース１１２から取得する。ステップＳ４３２では、状態整合部２１３が、ステップＳ４１で取得した情報に基づいて、仮想空間の状態を現実空間の状態に合わせる。

　次に、セルシミュレータ２００はステップＳ４３３，Ｓ４３４を実行する。ステップＳ４３３では、サービス部２２１が、仮想生産装置２１２に上記特定のシミュレーションを実行させ、特定のシミュレーションの結果に基づいて応答情報を生成するサービス処理を実行する。ステップＳ４３４では、サービス部２２１が、サービス処理の結果を応答情報として上位コントローラ３００に送信する。

　サービス結果の受信に応じて、上位コントローラ３００はステップＳ２３３を実行する。ステップＳ２３３では、応答情報に基づいて、上位コントローラ３００が複数のマシン５の少なくともいずれかに計画外の処理を実行させる。以上で生産システム１による計画外の処理手順が完了する。

　図１６は、ステップＳ２２１におけるサービス処理の手順を例示するフローチャートである。図１６に示すように、セルシミュレータ２００は、まずステップＳ４５１，Ｓ４５２を実行する。ステップＳ４５１では、サービス部２２１が、計画外の処理を仮生成する。ステップＳ４５２では、サービス部２２１が、仮想空間において計画外の処理を仮想生産装置２１２に実行させる。

　次に、セルシミュレータ２００はステップＳ４５３を実行する。ステップＳ４５３では、仮想空間における仮想生産装置２１２の動作結果が所定条件を満たすか否かを確認する。ステップＳ４５３において、仮想空間における仮想生産装置２１２の動作結果が所定条件を満たさないと判定した場合、セルシミュレータ２００はステップＳ４５４を実行する。ステップＳ４５４では、仮想空間における仮想生産装置２１２の動作結果に基づいて、計画外の処理をサービス部２２１が修正する。その後、セルシミュレータ２００は処理をステップＳ４５２に戻す。

　以後、仮想空間における仮想生産装置２１２の動作結果が所定条件を満たすまでは、計画外の処理の修正と、仮想空間における仮想生産装置２１２の動作とが繰り返される。ステップＳ４５３において、仮想空間における仮想生産装置２１２の動作結果が所定条件を満たすと判定した場合、セルシミュレータ２００はサービス処理を完了する。

〔まとめ〕
　以上に例示した実施形態は、以下の構成を含む。
（１）　生産計画に基づき送信された生産指示に基づいて、ワークに対し処理工程を現実空間で実行して生産物を生産する生産装置４と、生産指示に基づいて、生産装置４が行う処理工程に対応した仮想処理工程を、仮想空間で実行する仮想生産装置２１２を有するシミュレータ２００と、処理工程の実行結果と、仮想処理工程の実行結果とを比較する比較部２１６と、を備える生産システム１。
　生産装置４に対する生産指示と同じ生産指示に基づいて、仮想処理工程を仮想空間で仮想生産装置２１２に実行させ、生産装置４が処理工程を実行する状況に応じた仮想処理工程の実行結果を比較基準として生成し、処理工程の実行結果を比較基準との比較に基づき監視することができる。

（２）　シミュレータ２００は、処理工程の実行を開始する際における現実空間の状態に、仮想空間の状態を合わせる状態整合部２１３を更に有し、仮想生産装置２１２は、現実空間の状態に合わせられた仮想空間の状態に基づいて仮想処理工程を実行する、（１）記載の生産システム１。

　生産指示に応じた処理工程が実行される直前の現実空間の状態に仮想空間の状態を合わせた上で、仮想生産装置２１２に仮想処理工程を実行させることで、より信頼性の高い比較基準を生成することができる。

（３）　生産装置４から、処理工程の実行履歴を収集してデータベース１１２に記憶させる履歴取得部１１１を更に有し、状態整合部２１３は、データベース１１２が記憶する情報に基づいて仮想空間の状態を現実空間の状態に合わせる、（２）記載の生産システム１。
　生産装置４が処理工程の実行履歴をデータベース１１２に記憶させ、データベース１１２が記憶する情報に基づいて仮想セルの状態をセルの状態に合わせるアーキテクチャによって、生産指示に応じた処理工程が実行される直前の現実空間の状態に仮想空間の状態を合わせた上で、仮想生産装置２１２に仮想処理工程を実行させるシステムを容易に構築することができる。

（４）　生産装置４は、生産指示と、現実空間の状態とに基づいて、所定のアルゴリズムで自律的に処理工程を実行し、仮想生産装置２１２は、生産指示と、仮想空間の状態とに基づいて、アルゴリズムで自律的に仮想処理工程を実行する、（１）～（３）のいずれか記載の生産システム１。
　生産装置４に対する生産指示と同じ生産指示に基づき、生産装置４のアルゴリズムと同じアルゴリズムで仮想処理工程を実行することで、より信頼性の高い比較基準を生成することができる。

（５）　生産装置４は、ロボット５Ｂ，５Ｃ，５Ｄを含む複数のマシン５と、現実空間の状態情報を収集する情報掲示部３１５と、を有し、ロボット５Ｂ，５Ｃ，５Ｄは、情報掲示部３１５が収集した現実空間の状態情報に基づいて、自律的に処理工程の少なくとも一部を実行する、（４）記載の生産システム１。
　生産指示とセルの状態情報とに基づいてロボット５Ｂ，５Ｃ，５Ｄに自律的な動作を行わせる場合、比較対象を生成するために仮想生産装置２１２に実行させる仮想処理工程の特定が更に困難である。このため、生産指示に基づくシミュレーションにより生成された比較対象との比較が更に有益である。

（６）　情報掲示部３１５は、処理工程の進捗情報を更に収集し、ロボット５Ｂ，５Ｃ，５Ｄは、現実空間の状態情報と、進捗情報とに基づいて、自律的に処理工程の少なくとも一部を実行する、（５）記載の生産システム１。
　生産指示とセルの状態情報とに加えて、進捗情報に更に基づいてロボット５Ｂ，５Ｃ，５Ｄに自律的な動作を行わせる場合、比較対象を生成するために仮想生産装置２１２に実行させる仮想処理工程の特定が更に困難である。このため、生産指示に基づくシミュレーションにより生成された比較対象との比較が更に有益である。

（７）　進捗情報に基づいて、処理工程における未実行の工程を複数のマシン５のいずれかに割り当てる工程割当部３１６を更に備え、ロボット５Ｂ，５Ｃ，５Ｄは、工程割当部３１６により割り当てられた工程を、現実空間の状態情報に基づいて自律的に実行する、（６）記載の生産システム１。
　進捗情報に基づく工程の割り当てが複数のマシン５に対して工程割当部３１６により自律的に実行される場合、比較対象を生成するために仮想生産装置２１２に実行させる仮想処理工程の特定が更に困難である。このため、生産指示に基づくシミュレーションにより生成された比較対象との比較が更に有益である。

（８）　ロボット５Ｂ，５Ｃ，５Ｄは、複数のマシン５のうちロボット５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ以外のいずれかが実行する工程の進捗に基づいて、ロボット５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの進入禁止領域を設定するインタロック部４１４を有する、（６）又は（７）記載の生産システム１。
　ロボット５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ以外のマシン５が実行する工程の進捗に基づいて、ロボット５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの進入禁止領域が動的に生成されるので、あらゆるシチュエーションを考慮してロボット５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの進入禁止領域を予め設定しておく必要がない。このため、生産システム１を容易に構築することができる。
進入禁止領域の設定が更に自律的に行われる場合、比較対象を生成するために仮想生産装置２１２に実行させる仮想処理工程の特定が更に困難である。このため、生産指示に基づくシミュレーションにより生成された比較対象との比較が更に有益である。

（９）　進捗情報は、未実行の工程に対し複数のマシン５のいずれが割り当てられているかを表す予約情報を含み、情報掲示部３１５は、予約情報において複数のマシン５のいずれかが割り当てられた工程に対する他のマシン５の割り当てを禁止し、複数のマシン５のそれぞれは、予約情報において割り当てられた工程を実行する、（９）記載の生産システム１。
　予約情報に基づくことで、進入禁止領域の設定をよりタイムリーに実行することができる。また、予約情報に基づくことで、複数のマシン５のそれぞれの自律的な動作をよりタイムリーに実行することができる。

（１０）　情報掲示部３１５が収集した情報をモニタに表示させる表示部３１８を更に有する、（５）～（９）のいずれか記載の生産システム１。
　自律的に行われているロボット５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの動作がいかなる状態に基づいているのかをオペレータに容易に把握させることができる。

（１１）　仮想生産装置２１２は、ロボット５Ｂ，５Ｃ，５Ｄに対応する仮想ロボットを含む複数の仮想マシン６００と、仮想空間の状態情報を収集する仮想情報掲示部５１５と、を有し、仮想ロボットは、仮想情報掲示部５１５が収集した仮想空間の状態情報に基づいて、自律的に仮想処理工程の少なくとも一部を実行する、（５）～（１０）のいずれか記載の生産システム１。
　仮想生産装置２１２の構成を生産装置４の構成に合わせることで、より信頼性の高い比較対象を生成することができる。

（１２）　比較部２１６による比較結果が、ロボット５Ｂ，５Ｃ，５Ｄによる処理工程の少なくとも一部の実行結果と、仮想ロボットによる仮想処理工程の少なくとも一部の実行結果との乖離を含んでいる場合に、乖離の要因となるロボット５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ以外の仮想マシン６００を特定する要因特定部２２３と、乖離の要因となる仮想マシン６００に仮想処理工程の少なくとも一部を実行させるためのシミュレーションパラメータを修正するシミュレータ修正部２２２と、を更に備える、（１１）記載の生産システム１。
　シミュレーションにより生成される比較対象の信頼性を更に向上させることができる。

（１３）　比較部２１６は、処理工程の進捗に応じた現実空間の状態の遷移タイミングと、仮想処理工程の進捗に応じた仮想空間の状態の遷移タイミングとを比較する、（２）～（１２）のいずれか記載の生産システム１。
　処理工程の実行結果と、仮想処理工程の実行結果との比較結果の活用の容易性を向上させることができる。

（１４）　シミュレータ２００は、生産装置４からの要求に応じて、仮想生産装置２１２に特定のシミュレーションを実行させ、特定のシミュレーションの結果に基づく応答情報を生産装置４に返すサービス部２２１を更に有する、（１）～（１３）のいずれか記載の生産システム１。
　生産装置４に対する生産指示に基づく仮想処理工程を仮想生産装置２１２に実行させるシミュレータ２００によれば、仮想セルの状態が、セルの状態と共に遷移する。このため、生産装置４からの要求に応じた特定のシミュレーションを、セルの状態と共に遷移した仮想セルの状態に基づき速やかに実行し、応答情報を短い待機時間で生産装置４に返すことができる。

（１５）　比較部２１６による比較結果に基づいて、処理工程の実行結果と仮想処理工程の実行結果との乖離が減少するように、生産装置４に処理工程を実行させるための制御パラメータを変更するパラメータ変更部３２１を更に備える、（１）～（１４）のいずれか記載の生産システム１。
　比較部２１６による比較結果を制御パラメータの調整に利用することができる。

（１６）　比較部２１６による比較結果に基づいて、処理工程の実行結果と仮想処理工程の実行結果との乖離が減少するように、仮想生産装置２１２に仮想処理工程を実行させるためのシミュレーションパラメータを変更するシミュレータ修正部２２２を更に備える、（１）～（１５）のいずれか記載の生産システム１。
　比較部２１６による比較結果をシミュレーションパラメータの調整に利用することができる。

（１７）　比較部２１６による比較結果に基づいて、生産計画を変更する計画変更部８１１を更に備える、（１）～（１６）のいずれか記載の生産システム１。
　比較部２１６による比較結果を生産計画の調整に利用することができる。

（１８）　シミュレータ２００は、シミュレーション指示に基づいて仮想生産装置２１２を動作させるＡＰＩ２２４と、生産指示を受け取ってシミュレーション指示に変換する指令変換部２２５と、を更に有する、（１）～（１７）のいずれか記載の生産システム１。
　生産装置４に対する生産指示と同じ生産指示に基づき仮想生産装置２１２に仮想処理工程を実行させるシミュレータ２００を容易に構築することができる。

（１９）　生産計画に基づき送信された生産指示に基づいて、ワークに対し処理工程を現実空間で実行して生産物を生産することと、生産指示に基づいて、生産装置４が行う処理工程に対応した仮想処理工程を、仮想空間で仮想生産装置２１２に実行させることと、処理工程の実行結果と、仮想処理工程の実行結果とを比較することと、を含む生産方法。

　以上、実施形態について説明したが、本開示は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

　１…生産システム、４…生産装置、１１１…履歴取得部、１１２…データベース、２００…シミュレータ、２１２…仮想生産装置、２１３…状態整合部、２１６…比較部、５…マシン、５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ…ロボット、３１５…情報掲示部、３１６…工程割当部、３１８…表示部、４１４…インタロック部、５１５…仮想情報掲示部、６００…仮想マシン、２２１…サービス部、２２２…シミュレータ修正部、２２３…要因特定部、３２１…パラメータ変更部、８１１…計画変更部、２２４…ＡＰＩ、２２５…指令変換部。

Claims

　生産計画に基づき送信された生産指示に基づいて、ワークに対し処理工程を現実空間で実行して生産物を生産する生産装置と、
　前記生産指示に基づいて、前記生産装置が行う前記処理工程に対応した仮想処理工程を、仮想空間で実行する仮想生産装置を有するシミュレータと、
　前記処理工程の実行結果と、前記仮想処理工程の実行結果とを比較する比較部と、
を備える生産システム。
　前記シミュレータは、前記処理工程の実行を開始する際における現実空間の状態に、前記仮想空間の状態を合わせる状態整合部を更に有し、
　前記仮想生産装置は、前記現実空間の状態に合わせられた前記仮想空間の状態に基づいて前記仮想処理工程を実行する、
請求項１記載の生産システム。
　前記生産装置から、前記処理工程の実行履歴を収集してデータベースに記憶させる履歴取得部を更に有し、
　前記状態整合部は、前記データベースが記憶する情報に基づいて前記仮想空間の状態を前記現実空間の状態に合わせる、
請求項２記載の生産システム。
　前記生産装置は、前記生産指示と、前記現実空間の状態とに基づいて、所定のアルゴリズムで自律的に前記処理工程を実行し、
　前記仮想生産装置は、前記生産指示と、前記仮想空間の状態とに基づいて、前記アルゴリズムで自律的に前記仮想処理工程を実行する、
請求項１記載の生産システム。
　前記生産装置は、
　　ロボットを含む複数のマシンと、
　　前記現実空間の状態情報を収集する情報掲示部と、
を有し、
　前記ロボットは、前記情報掲示部が収集した前記現実空間の状態情報に基づいて、自律的に前記処理工程の少なくとも一部を実行する、
請求項４記載の生産システム。
　前記情報掲示部は、前記処理工程の進捗情報を更に収集し、
　前記ロボットは、前記現実空間の状態情報と、前記進捗情報とに基づいて、自律的に前記処理工程の少なくとも一部を実行する、
請求項５記載の生産システム。
　前記進捗情報に基づいて、前記処理工程における未実行の工程を前記複数のマシンのいずれかに割り当てる工程割当部を更に備え、
　前記ロボットは、前記工程割当部により割り当てられた工程を、前記現実空間の状態情報に基づいて自律的に実行する、
請求項６記載の生産システム。
　前記ロボットは、前記複数のマシンのうち前記ロボット以外のいずれかが実行する工程の進捗に基づいて、前記ロボットの進入禁止領域を設定するインタロック部を有する、
請求項６記載の生産システム。
　前記進捗情報は、未実行の工程に対し前記複数のマシンのいずれが割り当てられているかを表す予約情報を含み、
　前記情報掲示部は、前記予約情報において前記複数のマシンのいずれかが割り当てられた工程に対する他のマシンの割り当てを禁止し、
　前記複数のマシンのそれぞれは、前記予約情報において割り当てられた工程を実行する、
請求項８記載の生産システム。
　前記情報掲示部が収集した情報をモニタに表示させる表示部を更に有する、
請求項５～９のいずれか一項記載の生産システム。
　前記仮想生産装置は、
　　前記ロボットに対応する仮想ロボットを含む複数の仮想マシンと、
　　前記仮想空間の状態情報を収集する仮想情報掲示部と、
を有し、
　前記仮想ロボットは、前記仮想情報掲示部が収集した前記仮想空間の状態情報に基づいて、自律的に前記仮想処理工程の少なくとも一部を実行する、
請求項５～９のいずれか一項記載の生産システム。
　前記比較部による比較結果が、前記ロボットによる前記処理工程の少なくとも一部の実行結果と、前記仮想ロボットによる前記仮想処理工程の少なくとも一部の実行結果との乖離を含んでいる場合に、乖離の要因となる前記ロボット以外の仮想マシンを特定する要因特定部と、
　前記乖離の要因となる仮想マシンに前記仮想処理工程の少なくとも一部を実行させるためのシミュレーションパラメータを修正するシミュレータ修正部と、
を更に備える、
請求項１１記載の生産システム。
　前記比較部は、前記処理工程の進捗に応じた前記現実空間の状態の遷移タイミングと、前記仮想処理工程の進捗に応じた前記仮想空間の状態の遷移タイミングとを比較する、
請求項２～９のいずれか一項記載の生産システム。
　前記シミュレータは、前記生産装置からの要求に応じて、前記仮想生産装置に特定のシミュレーションを実行させ、前記特定のシミュレーションの結果に基づく応答情報を前記生産装置に返すサービス部を更に有する、
請求項１～９のいずれか一項記載の生産システム。
　前記比較部による比較結果に基づいて、前記処理工程の実行結果と前記仮想処理工程の実行結果との乖離が減少するように、前記生産装置に前記処理工程を実行させるための制御パラメータを変更するパラメータ変更部を更に備える、
請求項１～９のいずれか一項記載の生産システム。
　前記比較部による比較結果に基づいて、前記処理工程の実行結果と前記仮想処理工程の実行結果との乖離が減少するように、前記仮想生産装置に前記仮想処理工程を実行させるためのシミュレーションパラメータを変更するシミュレータ修正部を更に備える、
請求項１～９のいずれか一項記載の生産システム。
　前記比較部による比較結果に基づいて、前記生産計画を変更する計画変更部を更に備える、
請求項１～９のいずれか一項記載の生産システム。
　前記シミュレータは、
　　シミュレーション指示に基づいて前記仮想生産装置を動作させるＡＰＩと、
　　前記生産指示を受け取って前記シミュレーション指示に変換する指令変換部と、
を更に有する、
請求項１～９のいずれか一項記載の生産システム。
　生産計画に基づき送信された生産指示に基づいて、ワークに対し処理工程を現実空間で実行して生産物を生産することと、
　前記生産指示に基づいて、生産装置が行う前記処理工程に対応した仮想処理工程を、仮想空間で仮想生産装置に実行させることと、
　前記処理工程の実行結果と、前記仮想処理工程の実行結果とを比較することと、
を含む生産方法。