本發(fā)明涉及一種對具有多個制造機械的制造單元進行控制的單元控制系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、控制方法以及控制程序。

背景技術(shù)：

在以往的生產(chǎn)系統(tǒng)中，由進行生產(chǎn)計劃的上級計算機執(zhí)行企業(yè)資源計劃和供應(yīng)鏈管理，由制造執(zhí)行系統(tǒng)對要制造的產(chǎn)品、產(chǎn)品數(shù)量、交貨期、要使用的制造機械以及進行制造的工廠等進行計劃。即，制造現(xiàn)場的作業(yè)者基于由上級計算機制定的制造計劃來使制造裝置運轉(zhuǎn)以制造產(chǎn)品。另外，制造現(xiàn)場的作業(yè)者將制造裝置的作業(yè)信息、產(chǎn)品的制造實績等發(fā)送到上級計算機的制造執(zhí)行系統(tǒng)，由此進行質(zhì)量管理、工序管理等。

例如，如國際公開第2007/105298號所記載的那樣存在以下方法：使用品種對象、作業(yè)對象來制作工序信息，基于工序信息和資源對象來制作分配信息。

再例如，如日本特開2004-62276號公報所記載的那樣存在以下方法：以預(yù)先設(shè)定的周期來定期地收集機床或測定裝置的設(shè)備信息，將收集到的設(shè)備信息與收集時刻相關(guān)聯(lián)地累積在數(shù)據(jù)庫中，并發(fā)送到外部裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

近年來，由于市場需求的多樣化、產(chǎn)品生命周期的短期化、全球市場上的競爭的激化，產(chǎn)品品種增多，并且銷售量的變動增大。因此，要求應(yīng)對變種變量生產(chǎn)，以能夠與市場的要求動態(tài)地連動來制造產(chǎn)品。

因此，利用如下的靈活的單元生產(chǎn)方式：將多個制造機械集中為一個制造單元，按工序以制造單元為單位來進行制造。在靈活的單元生產(chǎn)方式中，能夠利用一個制造單元生產(chǎn)多個品種，還能夠與生產(chǎn)量相應(yīng)地增減制造單元 的數(shù)量，并且，還能夠與要制造的品種的變化相應(yīng)地變更制造單元內(nèi)的結(jié)構(gòu)。

然而，在靈活的單元生產(chǎn)方式中，頻繁地進行制造單元內(nèi)的制造機械的更換和制造單元的追加及刪除，因此需要與其相應(yīng)地變更上級計算機的制造執(zhí)行系統(tǒng)，并重新制定制造計劃。另外，在靈活的單元生產(chǎn)方式中，利用一個制造單元生產(chǎn)多個品種，并且頻繁地變更要生產(chǎn)的品種，因此制造現(xiàn)場的作業(yè)者需要為此而頻繁地進行換產(chǎn)調(diào)整作業(yè)。因而，在靈活的單元生產(chǎn)方式中，要求高效且無錯誤地對制造單元進行控制。因此，用于高效且無錯誤地控制制造單元的操作員、程序員的負(fù)擔(dān)增大。例如，表示多個制造機械制造多個產(chǎn)品的制造狀態(tài)的、用于控制的以制造單元為單位的信息一般來說容量變得非常大。因此，決定什么樣的信息適于表示制造狀態(tài)的特征、還有決定為了壓縮信息量而期望進行什么樣的處理這本身就很難。

并且，在靈活的單元生產(chǎn)方式中，利用多個制造單元制造相同的產(chǎn)品，或者頻繁地更換要使用的制造機械，因此，如果對各制造機械的作業(yè)信息、制造實績個別地進行分析則難以適當(dāng)?shù)貓?zhí)行質(zhì)量管理、工序管理。例如，即使決定了高效地控制制造單元的方法，若產(chǎn)品的種類、規(guī)格、制造數(shù)量、交貨期等發(fā)生超過預(yù)期的變化，則也不能說所決定的控制方法是高效的。若每次都變更控制方法，則操作員、程序員的負(fù)擔(dān)只會增大。

因而，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠高效且無錯誤地控制具有多個制造機械的制造單元的單元控制系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、控制方法以及控制程序。

另外，本發(fā)明的其它目的在于提供一種在利用具有多個制造機械的制造單元的情況下能夠適當(dāng)?shù)貓?zhí)行質(zhì)量管理和工序管理的單元控制系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、控制方法以及控制程序。

單元控制系統(tǒng)具有：通信裝置，其與制造單元進行通信，該制造單元具有用于制造產(chǎn)品的多個制造機械；獲取部，其獲取與產(chǎn)品的制造有關(guān)的以制造單元為單位的第一制造信息；第一生成部，其基于第一制造信息來生成多個第二制造信息，該第二制造信息對應(yīng)于多個制造機械中的每一個制造機械；發(fā)送部，其將多個第二制造信息中的各第二制造信息經(jīng)由通信裝置發(fā)送 到多個制造機械中的各制造機械；接收部，其經(jīng)由通信裝置從多個制造機械中的各制造機械接收與第二制造信息對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第三制造信息；第二生成部，其基于來自多個制造機械的多個第三制造信息來生成以制造單元為單位的第四制造信息；以及輸出部，其輸出第四制造信息。

也可以是，制造機械包括：加工機、機器人、PLC、輸送機、測量器、試驗裝置、壓力機、壓入器、印刷機、壓鑄機、注射成型機、食品機械、包裝機、焊接機、清洗機、涂裝機、組裝裝置、安裝機、木工機械、密封裝置或切割機。

也可以是，第一制造信息是以制造單元為單位的表示產(chǎn)品的制造計劃的制造計劃信息，第二制造信息是以制造機械為單位的表示產(chǎn)品的制造指示的制造指示信息。

也可以是，第三制造信息是以制造機械為單位的表示產(chǎn)品的制造實績的制造實績信息，第四制造信息是以制造單元為單位的表示產(chǎn)品的制造實績的制造實績信息。

也可以是，單元控制系統(tǒng)由一個或多個單元控制裝置構(gòu)成。

也可以是，通信裝置還與生產(chǎn)計劃裝置進行通信，該生產(chǎn)計劃裝置對產(chǎn)品的制造進行計劃，獲取部經(jīng)由通信裝置從生產(chǎn)計劃裝置接收第一制造信息，由此獲取第一制造信息，輸出部將第四制造信息經(jīng)由通信裝置發(fā)送到生產(chǎn)計劃裝置，由此輸出第四制造信息。

也可以是，通信裝置還與第二單元控制系統(tǒng)進行通信，該第二單元控制系統(tǒng)與單元控制系統(tǒng)不同，獲取部還從生產(chǎn)計劃裝置接收與同第二單元控制系統(tǒng)進行通信的第二制造單元對應(yīng)的、與產(chǎn)品的制造有關(guān)的以制造單元為單位的第五制造信息，發(fā)送部還將第五制造信息經(jīng)由通信裝置發(fā)送到第二單元控制系統(tǒng)，接收部還經(jīng)由通信裝置從第二單元控制系統(tǒng)接收第二制造單元基于第五制造信息而生成的以制造單元為單位的第六制造信息，輸出部還將第六制造信息發(fā)送到生產(chǎn)計劃裝置。

另外，生產(chǎn)系統(tǒng)具有上述的單元控制系統(tǒng)和制造單元。

另外，生產(chǎn)系統(tǒng)具有上述的單元控制系統(tǒng)、制造單元、第二單元控制系統(tǒng)以及第二制造單元，其中，第二單元控制系統(tǒng)具有：第二通信裝置，其與第二制造單元和單元控制系統(tǒng)進行通信；第二獲取部，其經(jīng)由第二通信裝置從單元控制系統(tǒng)接收第五制造信息；第三生成部，其基于第五制造信息來生成多個第七制造信息，該第七制造信息對應(yīng)于第二制造單元所具有的多個制造機械中的每一個制造機械；第二發(fā)送部，其將多個第七制造信息中的各第七制造信息經(jīng)由第二通信裝置發(fā)送到第二制造單元所具有的多個制造機械中的各制造機械；第二接收部，其經(jīng)由第二通信裝置從第二制造單元所具有的多個制造機械中的各制造機械接收與第七制造信息對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第八制造信息；第四生成部，其基于來自第二制造單元所具有的多個制造機械的多個第八制造信息來生成第六制造信息；以及第二輸出部，其將第六制造信息發(fā)送到單元控制系統(tǒng)。

另外，被裝入到具有用于制造產(chǎn)品的多個制造機械的制造單元內(nèi)的第一制造機械中的單元控制系統(tǒng)具有：通信裝置，其與制造單元內(nèi)的除第一制造機械以外的第二制造機械進行通信；獲取部，其獲取與產(chǎn)品的制造有關(guān)的以制造單元為單位的第一制造信息；第一生成部，其基于第一制造信息來生成第二制造信息和第三制造信息，該第二制造信息是與第一制造機械對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的信息，該第三制造信息是與第二制造機械對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的信息；發(fā)送部，其將第三制造信息經(jīng)由通信裝置發(fā)送到第二制造機械；機械控制部，其基于第二制造信息來控制第一制造機械，生成與第二制造信息對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第四制造信息；接收部，其經(jīng)由通信裝置從第二制造機械接收與第三制造信息對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第五制造信息；第二生成部，其基于第四制造信息和第五制造信息來生成以制造單元為單位的第六制造信息；以及輸出部，其輸出第六制造信息。

另外，被裝入到具有用于制造產(chǎn)品的多個制造機械的制造單元內(nèi)的第一 制造機械中的單元控制系統(tǒng)具有：通信裝置，其與在制造單元內(nèi)的除第一制造機械以外的第二制造機械中裝入的、除單元控制系統(tǒng)以外的第二單元控制系統(tǒng)進行通信；獲取部，其獲取與產(chǎn)品的制造有關(guān)的以制造單元為單位的第一制造信息；發(fā)送部，其將第一制造信息經(jīng)由通信裝置發(fā)送到第二單元控制系統(tǒng)；第一生成部，其基于第一制造信息來生成與第一制造機械對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第二制造信息；機械控制部，其基于第二制造信息來控制第一制造機械，生成與第二制造信息對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第三制造信息；接收部，其經(jīng)由通信裝置從第二單元控制系統(tǒng)接收基于第一制造信息而生成的與以制造單元為單位的信息有關(guān)的第四制造信息；第二生成部，其基于第三制造信息和第四制造信息來生成以制造單元為單位的第五制造信息；以及輸出部，其輸出第五制造信息。

也可以是，通信裝置還與生產(chǎn)計劃裝置進行通信，該生產(chǎn)計劃裝置對產(chǎn)品的制造進行計劃，獲取部經(jīng)由通信裝置從生產(chǎn)計劃裝置接收第一制造信息，由此獲取第一制造信息，輸出部將第五制造信息經(jīng)由通信裝置發(fā)送到生產(chǎn)計劃裝置，由此輸出第五制造信息。

也可以是，單元控制系統(tǒng)由一個或多個單元控制裝置構(gòu)成。

另外，生產(chǎn)系統(tǒng)具有制造單元，該制造單元具有包括裝入有上述的單元控制系統(tǒng)的第一制造機械在內(nèi)的多個制造機械。

另外，生產(chǎn)系統(tǒng)具有制造單元，該制造單元具有包括裝入有上述的單元控制系統(tǒng)的第一制造機械在內(nèi)的多個制造機械，第二單元控制系統(tǒng)具有：第二通信裝置，其與單元控制系統(tǒng)進行通信；第二獲取部，其經(jīng)由第二通信裝置從單元控制系統(tǒng)接收第一制造信息；第三生成部，其基于第一制造信息來生成與第二制造機械對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第六制造信息；第二機械控制部，其基于第六制造信息來控制第二制造機械，生成與第二制造機械對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第七制造信息；第四生成部，其基于第七制造信息來生成第四制造信息；以及第二輸出部，其將第四制造信息經(jīng)由第二通信裝置發(fā)送到單元控制系統(tǒng)。

也可以是，還具有第二制造單元，該第二制造單元與制造單元不同，且具有多個制造機械，在第二制造單元內(nèi)的第三制造機械中，裝入有與單元控制系統(tǒng)和第二單元控制系統(tǒng)不同的第三單元控制系統(tǒng)，第三單元控制系統(tǒng)具有：第三通信裝置，其與第二制造單元進行通信，并且與單元控制系統(tǒng)或第二單元控制系統(tǒng)進行通信；第三獲取部，其經(jīng)由第三通信裝置從單元控制系統(tǒng)或第二單元控制系統(tǒng)接收與第二制造單元對應(yīng)的、與產(chǎn)品的制造有關(guān)的以制造單元為單位的第八制造信息；第五生成部，其基于第八制造信息來生成與第三制造機械對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第九制造信息；第三機械控制部，其基于第九制造信息來控制第三制造機械，生成與第三制造機械對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第十制造信息；第六生成部，其基于第十制造信息來生成基于第二制造單元的以制造單元為單位的第十一制造信息；以及第三輸出部，其將第十一制造信息經(jīng)由第三通信裝置發(fā)送到單元控制系統(tǒng)或第二單元控制系統(tǒng)。

另外，具有與具有用于制造產(chǎn)品的多個制造機械的制造單元進行通信的通信裝置的單元控制系統(tǒng)的控制方法包括：獲取與產(chǎn)品的制造有關(guān)的以制造單元為單位的第一制造信息；基于第一制造信息來生成多個第二制造信息，該第二制造信息對應(yīng)于多個制造機械中的每一個制造機械；將多個第二制造信息中的各第二制造信息經(jīng)由通信裝置發(fā)送到多個制造機械中的各制造機械；經(jīng)由通信裝置從多個制造機械中的各制造機械接收與第二制造信息對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第三制造信息；基于來自多個制造機械的多個第三制造信息來生成以制造單元為單位的第四制造信息；以及輸出第四制造信息。

另外，具有與具有用于制造產(chǎn)品的多個制造機械的制造單元進行通信的通信裝置的單元控制系統(tǒng)的控制程序使單元控制系統(tǒng)執(zhí)行如下處理：獲取與產(chǎn)品的制造有關(guān)的以制造單元為單位的第一制造信息；基于第一制造信息來生成多個第二制造信息，該第二制造信息對應(yīng)于多個制造機械中的每一個制造機械；將多個第二制造信息中的各第二制造信息經(jīng)由通信裝置發(fā)送到多個 制造機械中的各制造機械；經(jīng)由通信裝置從多個制造機械中的各制造機械接收與第二制造信息對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第三制造信息；基于來自多個制造機械的多個第三制造信息來生成以制造單元為單位的第四制造信息；以及輸出第四制造信息。

另外，被裝入到具有用于制造產(chǎn)品的多個制造機械的制造單元內(nèi)的第一制造機械中的、具有與制造單元內(nèi)的除第一制造機械以外的第二制造機械進行通信的通信裝置的單元控制系統(tǒng)的控制方法包括：獲取與產(chǎn)品的制造有關(guān)的以制造單元為單位的第一制造信息；基于第一制造信息來生成第二制造信息和第三制造信息，該第二制造信息是與第一制造機械對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的信息，該第三制造信息是與第二制造機械對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的信息；將第三制造信息經(jīng)由通信裝置發(fā)送到第二制造機械；基于第二制造信息來控制第一制造機械，生成與第二制造信息對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第四制造信息；經(jīng)由通信裝置從第二制造機械接收與第三制造信息對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第五制造信息；基于第四制造信息和第五制造信息來生成以制造單元為單位的第六制造信息；以及輸出第六制造信息。

另外，被裝入到具有用于制造產(chǎn)品的多個制造機械的制造單元內(nèi)的第一制造機械中的、具有與制造單元內(nèi)的除第一制造機械以外的第二制造機械進行通信的通信裝置的單元控制系統(tǒng)的控制程序使單元控制系統(tǒng)執(zhí)行如下處理：獲取與產(chǎn)品的制造有關(guān)的以制造單元為單位的第一制造信息；基于第一制造信息來生成第二制造信息和第三制造信息，該第二制造信息是與第一制造機械對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的信息，該第三制造信息是與第二制造機械對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的信息；將第三制造信息經(jīng)由通信裝置發(fā)送到第二制造機械；基于第二制造信息來控制第一制造機械，生成與第二制造信息對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第四制造信息；經(jīng)由通信裝置從第二制造機械接收與第三制造信息對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第五制造信息；基于第四制造信息和第五制造信息來生成以制造單元 為單位的第六制造信息；以及輸出第六制造信息。

另外，被裝入到具有用于制造產(chǎn)品的多個制造機械的制造單元內(nèi)的第一制造機械中的、具有與被裝入到制造單元內(nèi)的除第一制造機械以外的第二制造機械中的、除單元控制系統(tǒng)以外的第二單元控制系統(tǒng)進行通信的通信裝置的單元控制系統(tǒng)的控制方法包括：獲取與產(chǎn)品的制造有關(guān)的以制造單元為單位的第一制造信息；將第一制造信息經(jīng)由通信裝置發(fā)送到第二單元控制系統(tǒng)；基于第一制造信息來生成與第一制造機械對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第二制造信息；基于第二制造信息來控制第一制造機械，生成與第二制造信息對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第三制造信息；經(jīng)由通信裝置從第二單元控制系統(tǒng)接收基于第一制造信息而生成的與以制造單元為單位的信息有關(guān)的第四制造信息；基于第三制造信息和第四制造信息來生成以制造單元為單位的第五制造信息；以及輸出第五制造信息。

另外，被裝入到具有用于制造產(chǎn)品的多個制造機械的制造單元內(nèi)的第一制造機械中的、具有與被裝入到制造單元內(nèi)的除第一制造機械以外的第二制造機械中的、除單元控制系統(tǒng)以外的第二單元控制系統(tǒng)進行通信的通信裝置的單元控制系統(tǒng)的控制程序使單元控制系統(tǒng)執(zhí)行：獲取與產(chǎn)品的制造有關(guān)的以制造單元為單位的第一制造信息；將第一制造信息經(jīng)由通信裝置發(fā)送到第二單元控制系統(tǒng)；基于第一制造信息來生成與第一制造機械對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第二制造信息；基于第二制造信息來控制第一制造機械，生成與第二制造信息對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第三制造信息；經(jīng)由通信裝置從第二單元控制系統(tǒng)接收基于第一制造信息而生成的與以制造單元為單位的信息有關(guān)的第四制造信息；基于第三制造信息和第四制造信息來生成以制造單元為單位的第五制造信息；以及輸出第五制造信息。

并且，上述的單元控制系統(tǒng)的第一生成部和第二生成部也可以具有學(xué)習(xí)器。學(xué)習(xí)器基于來自生產(chǎn)計劃裝置的與產(chǎn)品的制造有關(guān)的以制造單元為單位的第一制造信息，來生成對應(yīng)于制造單元的多個制造機械中的每一個制造機械的第二制造信息，以及/或者基于來自多個制造機械中的各制造機械的與第 二制造信息對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第三制造信息，來生成以制造單元為單位的第四制造信息。既可以將第一制造信息至第四制造信息全部利用，也可以利用一部分，還可以進一步擴展用作輸入的信息。例如，也可以是，第一生成部中設(shè)置的第一學(xué)習(xí)器以第一制造信息為輸入來生成第二制造信息，并且將第三制造信息的一部分用作輸入。另外，也可以是，第二生成部中設(shè)置的第二學(xué)習(xí)器以第三制造信息為輸入來生成第四制造信息，并且將第一制造信息的一部分用作輸入。關(guān)于第一學(xué)習(xí)器和第二學(xué)習(xí)器，既可以僅設(shè)置其中一個也可以兩個都設(shè)置。

單元控制系統(tǒng)的外部的裝置無需識別各個制造機械，僅處理以制造單元為單位的制造信息就能夠進行與制造有關(guān)的管理。因而，單元控制系統(tǒng)能夠高效且無錯誤地控制制造單元，并且能夠適當(dāng)?shù)貓?zhí)行質(zhì)量管理和工序管理。

附圖說明

通過參照以下的附圖會更明確地理解本發(fā)明。

圖1是表示基于第一實施方式的生產(chǎn)系統(tǒng)1的概要結(jié)構(gòu)的一例的圖。

圖2是表示單元控制系統(tǒng)20的概要結(jié)構(gòu)的一例的圖。

圖3A是表示制造單元表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一例的圖。

圖3B是表示狀態(tài)表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一例的圖。

圖3C是表示制造機械表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一例的圖。

圖4是表示制造管理信息表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一例的圖。

圖5是表示制造單元控制處理的動作的流程圖。

圖6A是表示制造計劃信息的數(shù)據(jù)格式的一例的圖。

圖6B是表示制造指示信息的數(shù)據(jù)格式的一例的圖。

圖6C是表示制造實績信息的數(shù)據(jù)格式的一例的圖。

圖7是表示基于第二實施方式的生產(chǎn)系統(tǒng)2的概要結(jié)構(gòu)的一例的圖。

圖8是表示單元控制系統(tǒng)22的概要結(jié)構(gòu)的一例的圖。

圖9是表示制造單元控制處理的動作的流程圖。

圖10是表示基于第三實施方式的生產(chǎn)系統(tǒng)3的概要結(jié)構(gòu)的一例的圖。

圖11是表示單元控制系統(tǒng)24的概要結(jié)構(gòu)的一例的圖。

圖12是表示制造單元控制處理的動作的流程圖。

圖13是表示單元控制系統(tǒng)的其它例的概要結(jié)構(gòu)圖。

圖14是表示基于第四實施方式的生產(chǎn)系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的一例的圖。

圖15是表示單元控制系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的一例的圖。

圖16是學(xué)習(xí)器的原理框圖。

圖17是表示第四實施方式的第一學(xué)習(xí)器中的機器學(xué)習(xí)方法的動作流程的流程圖。

圖18是第四實施方式中的應(yīng)用了強化學(xué)習(xí)的第一學(xué)習(xí)器的原理框圖。

圖19是表示第一學(xué)習(xí)器中的應(yīng)用了強化學(xué)習(xí)的機器學(xué)習(xí)方法的動作流程的流程圖。

圖20是表示第一學(xué)習(xí)器的原理框圖。

圖21是表示應(yīng)用了強化學(xué)習(xí)的第一學(xué)習(xí)器進行學(xué)習(xí)的動作流程的流程圖。

圖22是表示神經(jīng)元的模型的示意圖。

圖23是表示具有D1～D3這3層權(quán)重的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的示意圖。

圖24A是表示第二學(xué)習(xí)器的結(jié)構(gòu)的圖。

圖24B是表示第二學(xué)習(xí)器的在外部的訓(xùn)練時的結(jié)構(gòu)的圖。

具體實施方式

下面，參照附圖來說明本發(fā)明的各種實施方式。其中，需要注意的是，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不限定于這些實施方式，而涵蓋權(quán)利要求書所記載的發(fā)明及其等同物。

(第一實施方式)

圖1是表示基于第一實施方式的生產(chǎn)系統(tǒng)1的概要結(jié)構(gòu)的一例的圖。

生產(chǎn)系統(tǒng)1具有生產(chǎn)計劃裝置10、多個單元控制系統(tǒng)20、21以及多個制 造單元30、31。例如，生產(chǎn)計劃裝置10配置于企業(yè)的基地等，各單元控制系統(tǒng)20、21和各制造單元30、31配置于制造產(chǎn)品的工廠等。

在生產(chǎn)系統(tǒng)1中，生產(chǎn)計劃裝置10與單元控制系統(tǒng)20經(jīng)由例如因特網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)而連接。另外，單元控制系統(tǒng)20與單元控制系統(tǒng)21、單元控制系統(tǒng)20與制造單元30、以及單元控制系統(tǒng)21與制造單元31分別經(jīng)由例如內(nèi)聯(lián)網(wǎng)(Intranet)等網(wǎng)絡(luò)而連接。

生產(chǎn)計劃裝置10是對產(chǎn)品的制造進行計劃的裝置，例如是服務(wù)器或個人計算機等。生產(chǎn)計劃裝置10具有企業(yè)資源管理功能和供應(yīng)鏈管理功能，存儲企業(yè)整體的經(jīng)營資源，并且存儲從產(chǎn)品的制造到銷售的各工序中的信息。另外，生產(chǎn)計劃裝置10存儲被配置于各制造場所(工廠)的制造單元的名稱(制造單元名)、各單元所能夠制造的產(chǎn)品的名稱(產(chǎn)品名)、各單元在單位時間(例如1天)內(nèi)能夠制造其產(chǎn)品的可制造數(shù)量等。生產(chǎn)計劃裝置10基于所存儲的經(jīng)營資源、各工序中的信息以及與制造單元相關(guān)的信息來制作生產(chǎn)計劃。在生產(chǎn)計劃中，按要制造的每個產(chǎn)品而包含要使用的制造單元的制造單元名、產(chǎn)品名、個數(shù)、交貨期、制造場所(工廠)等的信息。

制造單元30、31是將用于制造產(chǎn)品的制造機械靈活地組合而成的集合，分別具有多個制造機械300～302、310～312。制造機械包括加工機、機器人、PLC(Programmable Logic Controller：可編程邏輯控制器)、輸送機、測量器、試驗裝置、壓力機、壓入器、印刷機、壓鑄機、注射成型機、食品機械、包裝機、焊接機、清洗機、涂裝機、組裝裝置、安裝機、木工機械、密封裝置或切割機等。此外，制造單元中也可以僅包括一個制造機械。

圖2是表示單元控制系統(tǒng)20的概要結(jié)構(gòu)的一例的圖。此外，單元控制系統(tǒng)20、21的結(jié)構(gòu)相同，因此下面代表性地對單元控制系統(tǒng)20進行說明，關(guān)于單元控制系統(tǒng)20與單元控制系統(tǒng)21的差異在后面敘述。

單元控制系統(tǒng)20具有對制造單元進行控制的單元控制裝置200。單元控制裝置200例如是服務(wù)器或個人計算機等。單元控制裝置200具有通信裝置201、存儲裝置202以及控制裝置203等。

通信裝置201具有多個通信裝置201A、201B。

通信裝置201A具有以太網(wǎng)(Ethernet，注冊商標(biāo))等有線的通信接口電路，經(jīng)由因特網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)而與生產(chǎn)計劃裝置10等進行通信。通信裝置201A將從生產(chǎn)計劃裝置10等接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到控制裝置203，將從控制裝置203接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到生產(chǎn)計劃裝置10等。

通信裝置201B具有以太網(wǎng)(Ethernet，注冊商標(biāo))等有線的通信接口電路，經(jīng)由內(nèi)聯(lián)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)而與制造單元30(各制造機械300～302)、單元控制系統(tǒng)21等進行通信。通信裝置201B將從制造單元30、單元控制系統(tǒng)21等接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到控制裝置203，將從控制裝置203接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到制造單元30、單元控制系統(tǒng)21等。此外，由通信裝置201B處理的數(shù)據(jù)的容量比由通信裝置201A處理的數(shù)據(jù)的容量大，因此優(yōu)選的是，通信裝置201B連接的通信網(wǎng)絡(luò)的速度比通信裝置201A連接的通信網(wǎng)絡(luò)的速度高。

此外，通信裝置201A、201B也可以具有例如依照USB(Universal Serial Bus：通用串行總線)等串行總線的接口電路，與各裝置電連接來進行通信?；蛘撸ㄐ叛b置201A、201B也可以具有包括主要以2.4GHz頻帶、5GHz頻帶等為靈敏頻帶的天線的通信接口電路，基于IEEE802.11或IEEE802.11u標(biāo)準(zhǔn)等無線通信方式與各裝置進行無線通信。

另外，也可以由一個通信裝置來實現(xiàn)通信裝置201A和通信裝置201B。另外，也可以是，通信裝置201還具有其它通信裝置，單元控制裝置200不是經(jīng)由通信裝置201B、而是經(jīng)由其它通信裝置來與單元控制系統(tǒng)21進行通信?；蛘?，單元控制裝置200也可以不是經(jīng)由通信裝置201B、而是經(jīng)由通信裝置201A來與單元控制系統(tǒng)21進行通信。

存儲裝置202例如具備磁帶裝置、磁盤裝置以及光盤裝置中的至少一個。存儲裝置202具有RAM(Random Access Memory：隨機存取存儲器)、ROM(Read Only Memory：只讀存儲器)等存儲器裝置、硬盤等固定盤裝置、或者軟盤、光盤等可移動用的存儲裝置等。另外，存儲裝置202中保存有用于單元控制裝置200的各種處理的計算機程序、數(shù)據(jù)庫、表等。也可以從計 算機所能夠讀取的可移動型記錄介質(zhì)使用公知的安裝程序等將計算機程序安裝到存儲裝置202?？梢苿有陀涗浗橘|(zhì)例如是CD-ROM(compact disk read only memory：光盤只讀存儲器)、DVD-ROM(digital versatile disk read only memory：數(shù)字多功能光盤只讀存儲器)等。

另外，存儲裝置202將圖3A所示的制造單元表、圖3B所示的狀態(tài)表、圖3C所示的制造機械表、圖4所示的制造管理信息表等作為數(shù)據(jù)而存儲。并且，存儲裝置202也可以臨時存儲與規(guī)定的處理有關(guān)的臨時數(shù)據(jù)。

圖3A表示用于對制造單元進行管理的制造單元表。在制造單元表中，針對各制造單元相關(guān)聯(lián)地存儲有各制造單元的識別號(單元ID)、名稱(單元名)、構(gòu)成該制造單元的各制造機械的識別信息(制造機械ID)或名稱(制造機械名)等信息。單元名和制造機械名是預(yù)先決定的，但是也可以在任意的時機進行變更。

圖3B表示用于對各制造機械的狀態(tài)進行管理的狀態(tài)表。在狀態(tài)表中，針對各制造機械相關(guān)聯(lián)地存儲有各制造機械的制造機械ID、制造機械名、當(dāng)前狀態(tài)等信息。各制造機械的當(dāng)前狀態(tài)包括運轉(zhuǎn)中、運轉(zhuǎn)完成、暫停中、待機中、警報中、維護中、電源關(guān)閉(OFF)中等。運轉(zhuǎn)中表示制造機械正在運轉(zhuǎn)，運轉(zhuǎn)完成表示制造機械的運轉(zhuǎn)已完成，暫停中表示制造機械的運轉(zhuǎn)暫時停止，待機中表示制造機械處于非運轉(zhuǎn)狀態(tài)。另外，警報中表示制造機械異常，維護中表示正在對制造機械進行維護，電源關(guān)閉中表示制造機械的電源關(guān)閉。

圖3C表示用于對制造機械進行管理的制造機械表。在制造機械表中，針對制造機械與產(chǎn)品的各組合相關(guān)聯(lián)地存儲有制造機械ID、制造機械名、產(chǎn)品名、程序數(shù)據(jù)、參數(shù)數(shù)據(jù)等信息。

制造機械ID和制造機械名是該制造機械的制造機械ID和制造機械名，產(chǎn)品名是被制造的產(chǎn)品的產(chǎn)品名。程序數(shù)據(jù)是利用該制造機械制造該產(chǎn)品所需的要安裝于該制造機械的程序。參數(shù)數(shù)據(jù)是利用該制造機械制造該產(chǎn)品所需的要對該制造機械設(shè)定的參數(shù)。

圖4表示用于對制造管理信息進行管理的制造管理信息表。制造管理信息是用于管理與各單元的制造有關(guān)的狀態(tài)的信息。在制造管理信息表中，針對各制造管理信息相關(guān)聯(lián)地存儲有管理號、單元ID或單元名、產(chǎn)品名、制造機械ID或制造機械名、程序數(shù)據(jù)、參數(shù)數(shù)據(jù)、狀態(tài)、平均電流值、總加工時間、平均周圍溫度、產(chǎn)品尺寸等信息。

單元ID或單元名是該單元的單元ID或單元名。產(chǎn)品名是由該單元制造的產(chǎn)品的產(chǎn)品名。制造機械ID或制造機械名是該單元所具有的各制造機械的制造機械ID或制造機械名。程序數(shù)據(jù)是要安裝于各制造機械的程序。參數(shù)數(shù)據(jù)是要對各制造機械設(shè)定的參數(shù)。狀態(tài)表示與該單元的制造有關(guān)的狀態(tài)，例如包括開始、完成、待機等。平均電流值是在制造時流過各制造機械的電流值的平均值?？偧庸r間是制造所需的總時間。平均周圍溫度是制造時的周圍溫度的平均值。產(chǎn)品尺寸是制造出的產(chǎn)品的尺寸。平均電流值、總加工時間、平均周圍溫度以及產(chǎn)品尺寸是在制造完成時寫入的。另外，平均電流值、總加工時間以及平均周圍溫度是與表示是良好還是不良的結(jié)果信息相關(guān)聯(lián)地存儲的。

返回到圖2，控制裝置203具有一個或多個處理器及其周邊電路?？刂蒲b置203是CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)、獨立的集成電路、微處理器、固件等?？刂蒲b置203與通信裝置201及存儲裝置202相連接，對這些各裝置進行控制?？刂蒲b置203進行通信裝置201的通信控制、存儲裝置202的控制等。

控制裝置203具有獲取部204、第一生成部205、監(jiān)視部206、發(fā)送部207、接收部208、分析部209、第二生成部210以及輸出部211等。這些各部是通過在處理器上動作的軟件來實現(xiàn)的功能模塊。此外，這些各部也可以分別由獨立的集成電路、微處理器、固件等構(gòu)成。

圖5是表示由單元控制系統(tǒng)20進行的制造單元控制處理的動作的流程圖。下面參照圖5中示出的流程圖來說明制造單元控制處理的動作。此外，下面說明的動作的流程是基于預(yù)先存儲在存儲裝置202中的程序主要由控制 裝置203來與單元控制系統(tǒng)20的各要素相協(xié)作地執(zhí)行的。

最初，獲取部204進行待機，直到從生產(chǎn)計劃裝置10接收到制造計劃信息為止(步驟S101)。制造計劃信息是表示由生產(chǎn)計劃裝置10制定的產(chǎn)品的制造計劃的信息，是第一制造信息的一例。第一制造信息是與產(chǎn)品的制造有關(guān)的信息，制造計劃信息和第一制造信息是以制造單元為單位的信息。獲取部204經(jīng)由通信裝置201A從生產(chǎn)計劃裝置10接收制造計劃信息，由此獲取制造計劃信息。

圖6A表示制造計劃信息的數(shù)據(jù)格式的一例。如圖6A所示，制造計劃信息中包含單元名、產(chǎn)品名、工序號、下一工序的單元名、個數(shù)、交貨期以及優(yōu)先級等。單元名是控制對象的單元名。產(chǎn)品名是被制造的產(chǎn)品的產(chǎn)品名。工序號是用于制造該產(chǎn)品的工序的號，在利用該單元進行的制造是最初執(zhí)行的制造的情況下設(shè)定1來作為工序號，在利用該單元進行的制造是第二步(工序號1的工序的下一步)執(zhí)行的制造的情況下設(shè)定2來作為工序號。下一工序的單元名是在利用該單元進行的制造工序的下一步執(zhí)行制造的單元的單元名。個數(shù)是被制造的產(chǎn)品的個數(shù)。交貨期是該產(chǎn)品的交貨期。優(yōu)先級是對于該產(chǎn)品的制造的優(yōu)先級，設(shè)定有通?；蚓o急等。

接著，獲取部204當(dāng)接收到制造計劃信息時，判定所接收到的制造計劃信息是否為針對本裝置所通信的制造單元的信息(步驟S102)。獲取部204通過判定制造計劃信息所包含的單元名是否為本裝置所通信的制造單元的單元名，來判定制造計劃信息是否為針對本裝置所通信的制造單元的信息。

在制造計劃信息是針對本裝置所通信的制造單元的信息的情況下，第一生成部205基于制造計劃信息生成多個制造指示信息，該制造指示信息對應(yīng)于制造單元30所具有的多個制造機械300～302中的每一個制造機械(步驟S103)。制造指示信息是表示針對制造單元中包括的各制造機械的產(chǎn)品的制造指示的信息，是第二制造信息的一例。制造指示信息例如是NC(Numerical Control：數(shù)字控制)、機器人控制器、PLC等的動作程序的準(zhǔn)備指示、治具、機器人手等的準(zhǔn)備指示、要制造的產(chǎn)品所固有的參數(shù)等。第二制造信息是與 產(chǎn)品的制造有關(guān)的信息，制造指示信息和第二制造信息是以制造機械為單位的信息。

圖6B表示制造指示信息的數(shù)據(jù)格式的一例。如圖6B所示，制造指示信息中包含制造機械名、產(chǎn)品名、程序數(shù)據(jù)、參數(shù)數(shù)據(jù)等。制造機械名是控制對象的制造機械名。產(chǎn)品名是要制造的產(chǎn)品的產(chǎn)品名。程序數(shù)據(jù)是要安裝于該制造機械的程序。參數(shù)數(shù)據(jù)是要對該制造機械設(shè)定的參數(shù)。

第一生成部205讀出圖3A中示出的制造單元表，提取制造計劃信息所包含的單元名的各單元所具有的各制造機械。并且，第一生成部205讀出圖3B中示出的狀態(tài)表，確定所提取出的各制造機械的當(dāng)前狀態(tài)。此外，監(jiān)視部206定期地經(jīng)由通信裝置201B從各制造機械接收各制造機械的狀態(tài)，將狀態(tài)表的各制造機械的當(dāng)前狀態(tài)更新為接收到的狀態(tài)。第一生成部205也可以不是基于狀態(tài)表來確定各制造機械的當(dāng)前狀態(tài)，而是使監(jiān)視部206實時地獲取各制造機械的狀態(tài)。在該情況下，第一生成部205能夠更高精度地確定各制造機械的狀態(tài)。

第一生成部205按與制造計劃信息所包含的個數(shù)相同數(shù)量的產(chǎn)品中的每個產(chǎn)品來決定在各產(chǎn)品的制造中使用的制造機械。另外，第一生成部205按照各制造機械的當(dāng)前狀態(tài)來決定在產(chǎn)品的制造中使用的制造機械。此外，在存在多個能夠使用的制造機械的情況下，第一生成部205也可以優(yōu)先選擇與制造有關(guān)的速度最快的制造機械、或者過去制造出的產(chǎn)品的不良率最低的制造機械。在該情況下，單元控制裝置200按每個制造機械將與制造有關(guān)的速度、過去制造出的產(chǎn)品的不良率等預(yù)先存儲在存儲裝置202中。

第一生成部205讀出圖3C中示出的制造機械表，按每個決定出的制造機械來決定要安裝的程序和要設(shè)定的參數(shù)，以制造出制造計劃信息所包含的產(chǎn)品名的產(chǎn)品。然后，第一生成部205基于所決定的各信息來生成針對各制造機械的制造指示信息。

另外，第一生成部205向圖4中示出的制造管理信息表新追加與要制造的個數(shù)相同數(shù)量的項目。第一生成部205生成與要制造的個數(shù)相同數(shù)量的管理 號，將各管理號、制造計劃信息所包含的單元名和產(chǎn)品名、決定出的制造機械的制造機械名、程序數(shù)據(jù)以及參數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)地存儲在制造管理信息表中。

接著，發(fā)送部207將所生成的各制造指示信息經(jīng)由通信裝置201B發(fā)送到制造單元30中包括的各制造機械300～302(步驟S104)。此外，步驟S104～S108的處理是按與要制造的個數(shù)相同數(shù)量的產(chǎn)品中的每個產(chǎn)品來逐個執(zhí)行的。但是，在使用多個制造單元(制造機械)的情況下，能夠針對每個制造單元并行地執(zhí)行步驟S104～S108的處理。另外，第二工序以后的工序是在緊挨前面的工序完成后執(zhí)行的。各制造機械300～302基于接收到的制造指示信息來進行各種設(shè)定，執(zhí)行產(chǎn)品的制造。

接著，接收部208進行待機，直到經(jīng)由通信裝置201B從制造單元30中包括的各制造機械300～302接收到制造實績信息為止(步驟S105)。制造實績信息與發(fā)送到各制造機械的制造指示信息對應(yīng)，是用于進行質(zhì)量管理、工序管理等的表示每個制造機械的產(chǎn)品的制造實績的信息，是第三制造信息的一例。第三制造信息是與產(chǎn)品的制造有關(guān)的信息，制造實績信息和第三制造信息是以制造機械為單位的信息。

圖6C表示制造實績信息的數(shù)據(jù)格式的一例。如圖6C所示，制造實績信息中包含制造機械名、產(chǎn)品名、電流值、加工時間、周圍溫度、產(chǎn)品尺寸等。電流值是流過該制造機械的電流值。加工時間是利用該制造機械進行的制造所需的時間。周圍溫度是該制造機械的周圍溫度。產(chǎn)品尺寸是制造出的產(chǎn)品的尺寸。此外，制造實績信息也可以還包含與搬運時間、加工工具相關(guān)的信息等。電流值、周圍溫度是從加工開始到加工完成為止的固定時間間隔內(nèi)的平均或最大、最小的電流值、周圍溫度的時間序列的數(shù)據(jù)。產(chǎn)品尺寸是加工完成后的產(chǎn)品的多個部位的產(chǎn)品誤差的數(shù)據(jù)。另外，加工時間中記錄了加工的各工序、加工程序的各行所花費的時間。

當(dāng)接收部208接收到制造實績信息時，分析部209基于接收到的制造實績信息來分析制造狀況(步驟S106)。分析部209對電流值的變化、加工時間的推 移、周圍溫度的變化、產(chǎn)品尺寸等進行確認(rèn)，來判定制造中是否產(chǎn)生問題。分析部209根據(jù)基于各制造機械的種類等個別信息而得到的知識來分析制造狀況。分析部209針對每個制造機械基于制造中產(chǎn)生的龐大的數(shù)據(jù)來對制造狀況進行分析，因此能夠高精度地進行分析。

接著，分析部209判定利用制造單元進行的產(chǎn)品的制造是否完成(步驟S107)。分析部209讀出圖3B中示出的狀態(tài)表，根據(jù)制造單元所具有的各制造機械的當(dāng)前狀態(tài)是否變?yōu)橥瓿?，來判定利用制造單元進行的產(chǎn)品的制造是否已完成。此外，分析部209也可以不是基于狀態(tài)表來確定各制造機械的當(dāng)前狀態(tài)，而是使監(jiān)視部206實時地獲取各制造機械的狀態(tài)。在該情況下，分析部209能夠更快地檢測出產(chǎn)品的制造已完成。在產(chǎn)品的制造未完成的情況下，分析部209使處理返回到步驟S105，重復(fù)步驟S105～S107的處理。

另一方面，在產(chǎn)品的制造已完成的情況下，第二生成部210計算接收部208所接收到的各制造實績信息所包含的電流值的平均值、加工時間的總和、周圍溫度的平均值以及產(chǎn)品尺寸等，將它們與對應(yīng)的管理號相關(guān)聯(lián)地存儲在制造管理信息表中。

接著，第二生成部210判定與制造計劃信息所包含的個數(shù)相同數(shù)量的產(chǎn)品的制造是否已完成(步驟S108)。在與制造計劃信息所包含的個數(shù)相同數(shù)量的產(chǎn)品的制造未完成的情況下，第二生成部210使處理返回到步驟S104，重復(fù)步驟S104～S108的處理。

另一方面，在與制造計劃信息所包含的個數(shù)相同數(shù)量的產(chǎn)品的制造已完成的情況下，第二生成部210基于來自多個制造機械300～302的多個制造實績信息來生成綜合制造實績信息(步驟S109)。綜合制造實績信息是表示作為制造單元整體而言的產(chǎn)品的制造實績的信息，是第四制造信息的一例。綜合制造實績信息中包含制造管理信息表所包含的、針對制造出的個數(shù)的產(chǎn)品中的每個產(chǎn)品的單元名、產(chǎn)品名、平均電流值、總加工時間、平均周圍溫度以及產(chǎn)品尺寸等。第四制造信息是與產(chǎn)品的制造有關(guān)的信息，綜合制造實績信息和第四制造信息是以制造單元為單位的信息。

接著，輸出部211將綜合制造實績信息發(fā)送到生產(chǎn)計劃裝置10(步驟S110)，結(jié)束一系列步驟。輸出部211將綜合制造實績信息經(jīng)由通信裝置201A發(fā)送到生產(chǎn)計劃裝置10，由此輸出綜合制造實績信息。

另一方面，在步驟S102中制造計劃信息不是針對本裝置所通信的制造單元的信息的情況下，發(fā)送部207將制造計劃信息經(jīng)由通信裝置201B發(fā)送到單元控制系統(tǒng)21(步驟S111)。在該情況下，獲取部204從生產(chǎn)計劃裝置10接收與同單元控制系統(tǒng)21進行通信的制造單元31對應(yīng)的制造計劃信息。該制造計劃信息是第五制造信息的一例。

接著，接收部208進行待機，直到經(jīng)由通信裝置201B從單元控制系統(tǒng)21接收到綜合制造實績信息為止(步驟S112)。該綜合制造實績信息是基于發(fā)送到單元控制系統(tǒng)21的制造計劃信息而生成的信息，是第六制造信息的一例。

接著，當(dāng)接收部208接收到綜合制造實績信息時，輸出部211將綜合制造實績信息發(fā)送到生產(chǎn)計劃裝置10(步驟S113)，結(jié)束一系列步驟。輸出部211將綜合制造實績信息經(jīng)由通信裝置201A發(fā)送到生產(chǎn)計劃裝置10，由此輸出綜合制造實績信息。

此外，單元控制系統(tǒng)21也與單元控制系統(tǒng)20同樣地，按照圖5中示出的流程圖進行動作。但是，單元控制系統(tǒng)21的通信裝置是與制造單元31及單元控制系統(tǒng)20進行通信。

另外，在步驟S101中，單元控制系統(tǒng)21的獲取部經(jīng)由通信裝置從單元控制系統(tǒng)20接收制造計劃信息。在步驟S103中，單元控制系統(tǒng)21的第一生成部生成多個制造指示信息，該制造指示信息對應(yīng)于制造單元31所具有的多個制造機械310～312中的每一個制造機械。該制造指示信息是第七制造信息的一例。在步驟S104中，單元控制系統(tǒng)21的發(fā)送部將各制造指示信息發(fā)送到制造單元31所具有的各制造機械310～312。在步驟S105中，單元控制系統(tǒng)21的接收部從制造單元31所具有的各制造機械310～312接收制造實績信息。該制造實績信息是第八制造信息的一例。在步驟S109中，單元控制系統(tǒng)21的第二生成部基于來自各制造機械310～312的各制造實績信息來生成綜合制造實績信 息。在步驟S110中，單元控制系統(tǒng)21的輸出部將綜合制造實績信息發(fā)送到作為制造計劃信息的發(fā)送源的單元控制系統(tǒng)20。

下面，參照圖3A～圖3C和圖4中示出的各表來說明由單元控制系統(tǒng)20進行的制造單元控制處理的一例。

例如，設(shè)如圖3A所示那樣，單元A能夠由加工機C1與機器人R1的組合、加工機C3與機器人R2的組合、或者加工機C3與機器人R3的組合構(gòu)成。并且，設(shè)單元B能夠由加工機C2與機器人R2的組合構(gòu)成，單元C能夠由加工機C1與機器人R2的組合構(gòu)成。在該情況下，例如，加工機C1能夠包括于單元A和單元C中的任一方，機器人R2能夠包括于單元A、單元B以及單元C中的任一個。

設(shè)在該情況下發(fā)送了指示利用單元A制造5個產(chǎn)品a的制造計劃信息以及指示利用單元B制造5個產(chǎn)品b的制造計劃信息。并且，設(shè)如圖3B所示那樣，加工機C1、C3、機器人R1、R2的當(dāng)前狀態(tài)為待機中，加工機C2的當(dāng)前狀態(tài)為運轉(zhuǎn)中，機器人R3的當(dāng)前狀態(tài)為維護中。為了利用單元A制造產(chǎn)品a，需要加工機C1或C3、以及機器人R1、R2或R3，為了利用單元B制造產(chǎn)品b，需要加工機C2和機器人R2。然而，加工機C2為運轉(zhuǎn)中，因此無法利用單元B制造產(chǎn)品b。另外，機器人R3為維護中，因此無法使單元A包括機器人R3。

即，當(dāng)前僅能夠使用由加工機C1與機器人R1的組合構(gòu)成的單元A以及由加工機C3與機器人R2的組合構(gòu)成的單元A。因此，如圖4所示那樣生成制造管理信息表，使得利用涉及加工機C1與機器人R1的組合的單元A制造2個產(chǎn)品a(管理號1、2)，利用涉及加工機C3與機器人R2的組合的單元A制造3個產(chǎn)品a(管理號3～5)。此外，也可以基于各單元A的與制造有關(guān)的速度、過去制造出的產(chǎn)品的不良率等來決定使各單元A制造的產(chǎn)品a的個數(shù)。

另外，按照圖3C的制造機械表來生成各制造指示信息，使得對制造產(chǎn)品a的加工機C1指定程序P1和參數(shù)D1，對機器人R1指定程序P5和參數(shù)D5。同樣地，生成各制造指示信息使得對制造產(chǎn)品a的加工機C3指定程序P4和參數(shù)D4，對機器人R2指定程序P6和參數(shù)D6。

另外，涉及加工機C1與機器人R1的組合的單元A(管理號1)和涉及加工機 C3與機器人R2的組合的單元A(管理號3)并行地執(zhí)行產(chǎn)品a的制造。監(jiān)視部206當(dāng)檢測出加工機C1和機器人R1已運轉(zhuǎn)時，在制造管理信息表中將與管理號1對應(yīng)的狀態(tài)變更為開始，當(dāng)檢測出加工機C3和機器人R2已運轉(zhuǎn)時，將與管理號3對應(yīng)的狀態(tài)變更為開始。另一方面，監(jiān)視部206當(dāng)檢測出加工機C1和機器人R1的運轉(zhuǎn)已完成時，將與管理號1對應(yīng)的狀態(tài)變更為完成，當(dāng)檢測出加工機C3和機器人R2的運轉(zhuǎn)已完成時，將與管理號3對應(yīng)的狀態(tài)變更為完成。當(dāng)利用管理號1的單元A進行的產(chǎn)品a的制造完成時，接著執(zhí)行利用管理號2的單元A進行的產(chǎn)品a的制造。同樣地，當(dāng)利用管理號3的單元A進行的產(chǎn)品a的制造完成時，接著執(zhí)行利用管理號4的單元A進行的產(chǎn)品a的制造。

如以上所詳細敘述的那樣，通過按照圖5中示出的流程圖進行動作，生產(chǎn)計劃裝置10無需識別各個制造機械，僅處理以制造單元為單位的制造信息就能夠進行與制造有關(guān)的管理。因而，生產(chǎn)系統(tǒng)1能夠高效且無錯誤地控制制造單元，并且能夠容易且適當(dāng)?shù)貓?zhí)行制造計劃、質(zhì)量管理以及工序管理。

另外，即使發(fā)生由制造單元制造的品種的變更、制造單元自身的增減，生產(chǎn)計劃裝置10也只需更新有關(guān)制造單元與要制造的產(chǎn)品的關(guān)系的信息就能夠容易地應(yīng)對該變化。同樣地，即使一部分制造機械發(fā)生故障的情況等、制造單元內(nèi)的制造機械發(fā)生了變更，生產(chǎn)計劃裝置10也能夠容易地應(yīng)對。另外，生產(chǎn)系統(tǒng)1能夠靈活地構(gòu)成系統(tǒng)，例如能夠使用多個制造單元來制造一種產(chǎn)品、或者能夠使用一個制造單元來制造多個產(chǎn)品等。

(第二實施方式)

圖7是表示基于第二實施方式的生產(chǎn)系統(tǒng)2的概要結(jié)構(gòu)的一例的圖。

生產(chǎn)系統(tǒng)2的結(jié)構(gòu)與基于第一實施方式的生產(chǎn)系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)相同。但是，在生產(chǎn)系統(tǒng)2中，單元控制系統(tǒng)22被裝入到制造單元32內(nèi)的制造機械320中，單元控制系統(tǒng)23被裝入到制造單元33內(nèi)的制造機械330中。

圖8是表示單元控制系統(tǒng)22的概要結(jié)構(gòu)的一例的圖。此外，單元控制系統(tǒng)22、23的結(jié)構(gòu)相同，因此下面代表性地對單元控制系統(tǒng)22進行說明，關(guān)于單元控制系統(tǒng)22與單元控制系統(tǒng)23的差異在后面敘述。

單元控制系統(tǒng)22的結(jié)構(gòu)與基于第一實施方式的單元控制系統(tǒng)20的結(jié)構(gòu)相同。但是，單元控制系統(tǒng)22被裝入到制造機械320中，與制造機械320內(nèi)的機械部323連接。另外，通信裝置221B與制造單元32內(nèi)的除制造機械320以外的制造機械321、322進行通信。另外，控制裝置223除了具有基于第一實施方式的控制裝置203所具有的各部以外，還具有機械控制部232。另外，監(jiān)視部226從機械部323獲取制造機械320的當(dāng)前狀態(tài)。

圖9是表示由單元控制系統(tǒng)22進行的制造單元控制處理的動作的流程圖。下面，參照圖9中示出的流程圖來說明制造單元控制處理的動作。此外，下面說明的動作的流程是基于預(yù)先存儲在存儲裝置222中的程序主要由控制裝置223來與單元控制系統(tǒng)22的各要素相協(xié)作地執(zhí)行的。另外，下面說明的動作流程的步驟S201、S209～S211、S213～S216分別與圖5中示出的步驟S101、S106～S108、S110～S113相同，因此省略說明。下面僅對步驟S202～S208、S212進行說明。

在步驟S202中，獲取部224判定所接收到的制造計劃信息是否與本裝置被納入到的制造單元對應(yīng)。制造計劃信息是第一制造信息的一例。

在制造計劃信息與本裝置被納入到的制造單元對應(yīng)的情況下，第一生成部225基于制造計劃信息來生成與制造機械320對應(yīng)的制造指示信息以及與制造機械321、322對應(yīng)的制造指示信息(步驟S203)。與制造機械320對應(yīng)的制造指示信息是第二制造信息的一例，與制造機械321、322對應(yīng)的制造指示信息是第三制造信息的一例。

接著，發(fā)送部227將與制造機械321、322對應(yīng)的制造指示信息經(jīng)由通信裝置221B發(fā)送到制造機械321、322(步驟S204)。

接著，機械控制部232基于與制造機械320對應(yīng)的制造指示信息來控制制造機械320(步驟S205)。

接著，機械控制部232生成與制造機械320對應(yīng)的制造實績信息(步驟S206)。該制造實績信息對應(yīng)于與制造機械320對應(yīng)的制造指示信息，是第四制造信息的一例。

接著，分析部229基于所生成的制造實績信息來分析制造狀況(步驟S207)。

接著，接收部228進行待機，直到經(jīng)由通信裝置221B從各制造機械321、322接收到制造實績信息為止(步驟S208)。該制造實績信息對應(yīng)于與制造機械321、322對應(yīng)的制造指示信息，是第五制造信息的一例。

在步驟S212中，第二生成部230基于來自制造機械320的制造實績信息和來自制造機械321、322的制造實績信息來生成綜合制造實績信息。該綜合制造實績信息是第六制造信息的一例。

此外，單元控制系統(tǒng)23也與單元控制系統(tǒng)22同樣地，按照圖9中示出的流程圖進行動作。但是，單元控制系統(tǒng)23的通信裝置是與制造單元33所具有的制造機械331、332及單元控制系統(tǒng)22進行通信。另外，在步驟S201中，單元控制系統(tǒng)23的獲取部經(jīng)由通信裝置從單元控制系統(tǒng)22接收制造計劃信息。另外，在步驟S213中，單元控制系統(tǒng)23的輸出部將綜合制造實績信息發(fā)送到作為制造計劃信息的發(fā)送源的單元控制系統(tǒng)22。

如以上所詳細敘述的那樣，在按照圖9中示出的流程圖進行動作的情況下，生產(chǎn)系統(tǒng)2也能夠高效且無錯誤地控制制造單元，并且能夠容易且適當(dāng)?shù)貓?zhí)行制造計劃、質(zhì)量管理以及工序管理。

(第三實施方式)

圖10是表示基于第三實施方式的生產(chǎn)系統(tǒng)3的概要結(jié)構(gòu)的一例的圖。

生產(chǎn)系統(tǒng)3的結(jié)構(gòu)與基于第一實施方式的生產(chǎn)系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)相同。但是，在生產(chǎn)系統(tǒng)3中，在制造單元34內(nèi)的各制造機械340～342中分別裝入有單元控制系統(tǒng)24～26，在制造單元35內(nèi)的制造機械350～352中分別裝入有單元控制系統(tǒng)27～29。另外，各單元控制系統(tǒng)24～29進行菊花鏈(daisy chain)連接，分別與鄰接的單元控制系統(tǒng)進行通信。此外，各單元控制系統(tǒng)24～29既可以構(gòu)成為連接成環(huán)形，也可以構(gòu)成為以與生產(chǎn)計劃裝置10進行通信的單元控制系統(tǒng)24為中心而連接成星形。

圖11是表示單元控制系統(tǒng)24的概要結(jié)構(gòu)的一例的圖。此外，單元控制系 統(tǒng)24～29的結(jié)構(gòu)相同，因此下面代表性地對單元控制系統(tǒng)24進行說明，關(guān)于單元控制系統(tǒng)24與其它的單元控制系統(tǒng)的差異在后面敘述。

單元控制系統(tǒng)24的結(jié)構(gòu)與基于第一實施方式的單元控制系統(tǒng)20的結(jié)構(gòu)相同。但是，單元控制系統(tǒng)24被裝入到制造機械340中，與制造機械340內(nèi)的機械部343連接。另外，通信裝置241B不與各制造機械進行通信，僅與制造單元34所具有的不同于制造機械340的制造機械341中裝入的單元控制系統(tǒng)25進行通信。另外，控制裝置243除了具有基于第一實施方式的控制裝置203所具有的各部以外，還具有機械控制部252。另外，監(jiān)視部246從機械部343獲取制造機械340的當(dāng)前狀態(tài)。

圖12是表示由單元控制系統(tǒng)24進行的制造單元控制處理的動作的流程圖。下面，參照圖12中示出的流程圖來說明制造單元控制處理的動作。此外，下面說明的動作的流程是基于預(yù)先存儲在存儲裝置242中的程序主要由控制裝置243來與單元控制系統(tǒng)24的各要素相協(xié)作地執(zhí)行的。另外，下面說明的動作流程的步驟S301、S309～S313分別與圖5中示出的步驟S101、S109～S113相同，因此省略說明。下面僅對步驟S302～S308進行說明。

在步驟S302中，獲取部244判定所接收到的制造計劃信息是否與本裝置被納入到的制造單元對應(yīng)。

在制造計劃信息與本裝置被納入到的制造單元對應(yīng)的情況下，發(fā)送部247將制造計劃信息經(jīng)由通信裝置241B發(fā)送到相互進行通信的單元控制系統(tǒng)25(步驟S303)。作為制造計劃信息的發(fā)送目的地的單元控制系統(tǒng)25是與作為制造計劃信息的發(fā)送源的生產(chǎn)計劃裝置10不同的裝置。此外，該制造計劃信息是與本裝置被納入到的制造單元對應(yīng)的信息，因此在相互進行通信的單元控制系統(tǒng)被納入到與本裝置被納入到的制造單元不同的制造單元中的情況下，發(fā)送部247不發(fā)送制造計劃信息。該制造計劃信息是第一制造信息的一例。

接著，第一生成部245基于制造計劃信息來生成與制造機械340對應(yīng)的制造指示信息(步驟S304)。該制造指示信息是第二制造信息的一例。

接著，機械控制部252基于與制造機械340對應(yīng)的制造指示信息來控制制造機械340(步驟S305)。

接著，機械控制部252生成與制造機械340對應(yīng)的制造實績信息(步驟S306)。該制造實績信息對應(yīng)于與制造機械340對應(yīng)的制造指示信息，是第三制造信息的一例。

接著，分析部249基于所生成的制造實績信息來分析制造狀況(步驟S307)。

接著，接收部248進行待機，直到經(jīng)由通信裝置241B從作為制造計劃信息的發(fā)送目的地的單元控制系統(tǒng)25接收到綜合制造實績信息為止(步驟S308)。該綜合制造實績信息是基于發(fā)送到單元控制系統(tǒng)25的制造計劃信息而生成的信息，是第四制造信息的一例。該綜合制造實績信息是基于與制造單元34所具有的除制造機械340以外的制造機械341、342對應(yīng)的制造指示信息而生成的。

接著，第二生成部250基于來自制造機械340的制造實績信息和來自單元控制系統(tǒng)25的綜合制造實績信息來生成制造單元34整體的綜合制造實績信息。該綜合制造實績信息是第五制造信息的一例。

此外，單元控制系統(tǒng)25～29也與單元控制系統(tǒng)24同樣地，按照圖12中示出的流程圖進行動作。但是，單元控制系統(tǒng)25～29的各通信裝置是與相互鄰接的兩個單元控制系統(tǒng)進行通信。各通信裝置無論相互鄰接的單元控制系統(tǒng)是否被納入到本裝置被納入到的制造單元中，都與該單元控制系統(tǒng)進行通信。另外，裝入到制造單元35中的單元控制系統(tǒng)27～29內(nèi)的任一個裝置(該裝置的通信裝置)也可以連接成與單元控制系統(tǒng)24直接進行通信，該單元控制系統(tǒng)24與生產(chǎn)計劃裝置10進行通信。

另外，在步驟S301中，單元控制系統(tǒng)25～29的獲取部經(jīng)由通信裝置從相互鄰接的單元控制系統(tǒng)接收與本裝置被納入到的制造單元對應(yīng)的制造計劃信息。另外，在步驟S303中，單元控制系統(tǒng)25～29的發(fā)送部將制造計劃信息發(fā)送到與制造計劃信息的發(fā)送源的單元控制系統(tǒng)不同的、與本裝置相互進行 通信的單元控制系統(tǒng)。另外，在步驟S310中，單元控制系統(tǒng)25～29的輸出部將綜合制造實績信息發(fā)送到作為制造計劃信息的發(fā)送源的單元控制系統(tǒng)。

此外，在步驟S304中由單元控制系統(tǒng)25的第一生成部生成的與制造機械341對應(yīng)的制造指示信息是第六制造信息的一例。在步驟S306中由單元控制系統(tǒng)25的機械控制部生成的與制造機械341對應(yīng)的制造實績信息是第七制造信息的一例。

另外，在步驟S301中由單元控制系統(tǒng)27的獲取部接收的制造計劃信息是第八制造信息的一例。在步驟S304中由單元控制系統(tǒng)27的第一生成部生成的與制造機械350對應(yīng)的制造指示信息是第九制造信息的一例。在步驟S306中由單元控制系統(tǒng)27的機械控制部生成的與制造機械350對應(yīng)的制造實績信息是第十制造信息的一例。在步驟S309中由單元控制系統(tǒng)27的第二生成部生成的綜合制造實績信息是第十一制造信息的一例。

如以上所詳細敘述的那樣，在按照圖12中示出的流程圖進行動作的情況下，生產(chǎn)系統(tǒng)3也能夠高效且無錯誤地控制制造單元，并且能夠容易且適當(dāng)?shù)貓?zhí)行制造計劃、質(zhì)量管理以及工序管理。

以上說明了適宜的實施方式，但并不限定于這些實施方式。

圖13是表示單元控制系統(tǒng)的其它例的概要結(jié)構(gòu)圖。

在圖1、圖7、圖10中分別示出的生產(chǎn)系統(tǒng)1～3中，能夠使用圖13所示的單元控制系統(tǒng)40來代替單元控制系統(tǒng)20～29。圖13所示的單元控制系統(tǒng)40具有多個單元控制裝置400、401等。單元控制系統(tǒng)40所具有的各單元控制裝置400、401能夠相互進行通信。各單元控制裝置400、401分別具有與單元控制系統(tǒng)20～29內(nèi)的任一個系統(tǒng)所具有的單元控制裝置相同的功能。

另外，也可以由各單元控制裝置400、401分擔(dān)地實現(xiàn)各單元控制系統(tǒng)20～29的全部功能。在該情況下，各單元控制裝置400、401可以任意分擔(dān)功能，能夠適當(dāng)?shù)刈兏鼘刂蒲b置中的各部在內(nèi)的單元控制系統(tǒng)的各部配置于各單元控制裝置400、401中的哪一個。

另外，生產(chǎn)系統(tǒng)1～3無需具有多個制造單元，只要至少具有一個制造單 元即可。同樣地，生產(chǎn)系統(tǒng)1～3無需具有多個單元控制系統(tǒng)，只要具有與生產(chǎn)計劃裝置10進行通信的至少一個單元控制系統(tǒng)即可。另外，在生產(chǎn)系統(tǒng)1～3中，可以使用任意的計算機來代替生產(chǎn)計劃裝置10。

另外，在生產(chǎn)系統(tǒng)1～3中，單元控制裝置200、220、240也可以具有鍵盤等輸入裝置和顯示器等顯示裝置。在該情況下，單元控制裝置200、220、240也可以不是從生產(chǎn)計劃裝置10接收制造計劃信息，而是按照利用者的操作來從輸入裝置獲取制造計劃信息。同樣地，單元控制裝置200、220、240也可以不是將綜合制造實績信息發(fā)送到生產(chǎn)計劃裝置10，而是輸出到顯示裝置。

以上，說明了第一實施方式至第三實施方式以及單元控制系統(tǒng)的其它例，第一生成部和第二生成部由通過在處理器上動作的軟件而實現(xiàn)的功能模塊、或者集成電路、微型處理器、固件等構(gòu)成。換言之，能夠根據(jù)各種條件生成理想的制造信息，但是生成處理本身已定，是固定的。在預(yù)先決定高效地控制制造單元的方法的情況下，預(yù)先設(shè)想產(chǎn)品的種類、規(guī)格、制造數(shù)量、交貨期等，但是在現(xiàn)實中難以充分應(yīng)對所有變化。并且，如果產(chǎn)品的種類、規(guī)格、制造數(shù)量、交貨期等發(fā)生超過預(yù)期的變化，則未必能夠生成適當(dāng)?shù)闹圃煨畔ⅰＨ粼诿看伟l(fā)現(xiàn)這種變化時都與該變化對應(yīng)地變更軟件，則操作員、程序員的負(fù)擔(dān)會增大。

并且，表示多個制造機械制造多個產(chǎn)品的制造狀態(tài)以進行控制的以制造單元為單位的信息一般來說容量變得非常大。因此，決定什么樣的信息適于表示制造狀態(tài)的特征、還有決定為了減少信息量而期望進行什么樣的處理這本身就很難。

因此，在下面說明的第四實施方式中，在第一實施方式的單元控制系統(tǒng)中設(shè)置學(xué)習(xí)器，在持續(xù)制造的期間始終反復(fù)學(xué)習(xí)，由此學(xué)習(xí)成：針對被提供的制造計劃信息，以使制造實績信息中的制造效率變得最高的方式輸出制造指示信息。并且，從所收集的信息中選擇需要的信息，并且使得能夠得到準(zhǔn)確的評價值，由此壓縮綜合制造信息的信息量。

(第四實施方式)

圖14是表示基于第四實施方式的生產(chǎn)系統(tǒng)4的概要結(jié)構(gòu)的一例的圖。

基于第四實施方式的生產(chǎn)系統(tǒng)4在單元控制系統(tǒng)22和23中設(shè)置有學(xué)習(xí)器60和61，這一點與第一實施方式的單元控制系統(tǒng)20和21不同，其它部分與第一實施方式相同。

圖15是表示單元控制系統(tǒng)22的概要結(jié)構(gòu)的一例的圖。此外，單元控制系統(tǒng)22、23中設(shè)置的學(xué)習(xí)器60、61的結(jié)構(gòu)是相同的，因此下面以單元控制系統(tǒng)22的學(xué)習(xí)器60為代表來進行說明。

學(xué)習(xí)器60包括設(shè)置于第一生成部265的第一學(xué)習(xí)器280以及設(shè)置于第二生成部270的第二學(xué)習(xí)器281。第一學(xué)習(xí)器280基于來自生產(chǎn)計劃裝置10的與產(chǎn)品的制造有關(guān)的以制造單元為單位的第一制造信息，來生成對應(yīng)于制造單元30的多個制造機械300-302中的每一個制造機械的第二制造信息。第二學(xué)習(xí)器281基于來自多個制造機械300-302中的各個制造機械的與第二制造信息對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第三制造信息，來生成以制造單元為單位的第四制造信息。在此，第一學(xué)習(xí)器280將第三制造信息的一部分也用作輸入，第二學(xué)習(xí)器281將第一制造信息的一部分也用作輸入。

圖16是學(xué)習(xí)器的原理框圖。

第一學(xué)習(xí)器280和第二學(xué)習(xí)器281具有圖16所示的學(xué)習(xí)器50的結(jié)構(gòu)。首先，說明第一學(xué)習(xí)器280。

第一學(xué)習(xí)器280具有狀態(tài)觀測部501和學(xué)習(xí)部502。狀態(tài)觀測部501觀測狀態(tài)變量，該狀態(tài)變量包括來自生產(chǎn)計劃裝置10的與產(chǎn)品的制造有關(guān)的以制造單元為單位的第一制造信息、以及來自多個制造機械300-302中的各個制造機械的與第二制造信息對應(yīng)的與每個制造機械的信息有關(guān)的第三制造信息的一部分。

學(xué)習(xí)部502按照基于由狀態(tài)觀測部501觀測到的狀態(tài)變量而制作出的數(shù)據(jù)集(data set)，來學(xué)習(xí)基于第一制造信息的第二制造信息的生成處理。

圖17是表示第四實施方式的第一學(xué)習(xí)器中的機器學(xué)習(xí)方法的動作流程的流程圖。

第一學(xué)習(xí)器280的機器學(xué)習(xí)方法包括狀態(tài)觀測步驟S401和學(xué)習(xí)步驟S402。

狀態(tài)觀測步驟S401由狀態(tài)觀測部501來執(zhí)行，即，從獲取部264獲取第一制造信息，并且觀測來自接收部268的第三制造信息。

學(xué)習(xí)步驟S402由學(xué)習(xí)部502執(zhí)行，即按照基于由狀態(tài)觀測部501觀測到的狀態(tài)變量而制作出的數(shù)據(jù)集，來學(xué)習(xí)第二制造信息的生成處理。

關(guān)于學(xué)習(xí)部502所使用的學(xué)習(xí)算法，可以使用任意的學(xué)習(xí)算法。學(xué)習(xí)器具有以下的功能：通過分析來從輸入到裝置的數(shù)據(jù)的集合提取其中有用的規(guī)則、知識表現(xiàn)、判斷基準(zhǔn)等并輸出其判斷結(jié)果，并且，進行知識的學(xué)習(xí)。其方法多種多樣，大致分為“有監(jiān)督學(xué)習(xí)”、“無監(jiān)督學(xué)習(xí)”、“強化學(xué)習(xí)”。還有在實現(xiàn)這些方法的基礎(chǔ)上對特征量本身的提取進行學(xué)習(xí)的被稱為“深度學(xué)習(xí)(Deep Learning)”的方法。此外，這些機器學(xué)習(xí)(機器學(xué)習(xí)裝置1)例如通過應(yīng)用GPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units：通用計算圖形處理器)、大規(guī)模PC集群等來實現(xiàn)。

下面，作為一例，參照圖18和圖19來說明使用強化學(xué)習(xí)的情況。關(guān)于“有監(jiān)督學(xué)習(xí)”、“無監(jiān)督學(xué)習(xí)”等在后面敘述。

圖18是第四實施方式中的應(yīng)用了強化學(xué)習(xí)的第一學(xué)習(xí)器的原理框圖。

學(xué)習(xí)部502具有報酬計算部511和變更控制意思決定部512。此外，除報酬計算部511和變更控制意思決定部512以外的結(jié)構(gòu)要素與圖16所示的結(jié)構(gòu)要素相同，因此對同一結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注同一標(biāo)記，省略對該結(jié)構(gòu)要素的詳細說明。

報酬計算部511基于由狀態(tài)觀測部501觀測到的第三制造信息來計算報酬。第三制造信息是圖6的(c)所示的制造實績信息，也可以還包括制造所需的能耗、不良率等。

變更控制意思決定部512基于由狀態(tài)觀測部501觀測到的狀態(tài)變量以及由報酬計算部511計算出的報酬，來學(xué)習(xí)用于生成第二制造信息的函數(shù)(行動價值表)。關(guān)于函數(shù)(行動價值表)的學(xué)習(xí)方法在后面敘述。

學(xué)習(xí)部502既可以利用多層結(jié)構(gòu)來運算由狀態(tài)觀測部501觀測到的狀態(tài)變量，并實時地對函數(shù)(行動價值表)進行更新，也可以對制造某種程度的數(shù)量的產(chǎn)品的期間內(nèi)的信息進行積累，根據(jù)所積累的信息來計算新的函數(shù)(行動價值表)，考慮預(yù)測的效果等來最終決定是否變更。例如，學(xué)習(xí)部502也可以基于由狀態(tài)觀測部501觀測到的狀態(tài)變量以及由報酬計算部511計算出的報酬，按照神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來更新用于決定第二制造信息的函數(shù)(行動價值表)。在此，作為利用多層結(jié)構(gòu)來運算狀態(tài)變量的方法，例如能夠使用如后述的圖23所示的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

圖19是表示第一學(xué)習(xí)器280中的應(yīng)用了強化學(xué)習(xí)的機器學(xué)習(xí)方法的動作流程的流程圖。

首先，在狀態(tài)觀測步驟S401中，狀態(tài)觀測部501對包括第一制造信息和第三制造信息的一部分的狀態(tài)變量進行觀測。

接著，在報酬計算步驟S402-1中，報酬計算部511基于由狀態(tài)觀測部501觀測到的第三制造信息的一部分來計算報酬。

接著，在變更控制步驟S402-2中，變更控制意思決定部512基于由狀態(tài)觀測部501觀測到的狀態(tài)變量以及由報酬計算部511計算出的報酬，來變更用于生成第二制造信息的函數(shù)(行動價值表)。

接著，更詳細地說明第一學(xué)習(xí)器280。

圖20是表示第一學(xué)習(xí)器的原理框圖。

第一學(xué)習(xí)器280具有狀態(tài)觀測部290、第二制造信息生成部291、報酬計算部292以及變更控制意思決定部293。狀態(tài)觀測部290將第一制造信息以及用于計算報酬的第三制造信息的一部分作為狀態(tài)變量來進行觀測。第二制造信息生成部291基于第一制造信息來生成第二制造信息。報酬計算部292基于第三制造信息的一部分來計算報酬。變更控制意思決定部293基于第一制造信息和報酬，向預(yù)測會得到更高報酬的方向變更第二制造信息生成部291的函數(shù)(行動價值表)。此時，有可能會由于函數(shù)(行動價值表)的變更而產(chǎn)生大問題，因此，也可以在得到某種程度的生產(chǎn)數(shù)量的信息之前將第一制造信息 與報酬相對應(yīng)地進行存儲，基于所存儲的規(guī)定量以上的信息來計算第二制造信息生成部291的新函數(shù)(行動價值表)。并且，期望的是，變更控制意思決定部293在驗證出所計算出的新函數(shù)(行動價值表)正確地進行動作的基礎(chǔ)上，對第二制造信息生成部291的新函數(shù)(行動價值表)進行更新。

圖21是表示在第四實施方式中應(yīng)用了強化學(xué)習(xí)的第一學(xué)習(xí)器280進行學(xué)習(xí)的動作流程的流程圖。

在步驟S501中，基于第一制造信息來生成第二制造信息，并將第二制造信息輸出到制造單元30。

在步驟S502中，制造單元30按照第二制造信息來進行制造。

在步驟S503中，接收部268獲取第三制造信息，第一學(xué)習(xí)器280的狀態(tài)觀測部290觀測第一制造信息以及第三制造信息的一部分來作為狀態(tài)變量，將第三制造信息的一部分輸出到報酬計算部292。

在步驟S504中，報酬計算部292基于第三制造信息的一部分來計算報酬。

在步驟S505中，變更控制意思決定部293將第一制造信息與報酬相對應(yīng)地進行存儲。

在步驟S506中，判定所積累的數(shù)據(jù)量是否足以變更第二制造信息生成部291的函數(shù)(行動價值表)，如果不足夠則返回到步驟S501，如果足夠則進入步驟S507。此外，如果在每次進行制造時都基于其報酬來變更第二制造信息生成部291的函數(shù)(行動價值表)，則不需要步驟S505和S506。并且，也可以是如下的變形例：從生產(chǎn)系統(tǒng)開始運轉(zhuǎn)起到積累了某種程度的信息為止進行步驟S505和S506，此后不進行步驟S505和S506而進入步驟S507。

在步驟S507中，變更控制意思決定部293進行向預(yù)測會得到更高報酬的方向變更第二制造信息生成部291的函數(shù)(行動價值表)的更新處理，并返回到步驟S501。下面，在生產(chǎn)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)中，重復(fù)該S501至S507的處理。

接著，更詳細地說明第一學(xué)習(xí)器280。第一學(xué)習(xí)器280具有以下功能：通過分析來從被輸入的數(shù)據(jù)的集合提取其中有用的規(guī)則、知識表現(xiàn)、判斷基準(zhǔn)等并輸出其判斷結(jié)果，并且，進行知識的學(xué)習(xí)。如上所述，作為第一學(xué)習(xí)器 280的學(xué)習(xí)算法，大致分為“有監(jiān)督學(xué)習(xí)”、“無監(jiān)督學(xué)習(xí)”、“強化學(xué)習(xí)”。并且，還有在實現(xiàn)這些方法的基礎(chǔ)上對特征量本身的提取進行學(xué)習(xí)的被稱為“深度學(xué)習(xí)”的方法。此外，這些機器學(xué)習(xí)(機器學(xué)習(xí)裝置1)例如通過應(yīng)用GPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)、大規(guī)模PC集群等來實現(xiàn)。

“有監(jiān)督學(xué)習(xí)”是指：通過將某個輸入與結(jié)果(標(biāo)簽)的數(shù)據(jù)的組大量地提供給機器學(xué)習(xí)裝置，來學(xué)習(xí)這些數(shù)據(jù)集所具有的特征，歸納性地獲得根據(jù)輸入來估計結(jié)果的模型、即其關(guān)系性。在將該有監(jiān)督學(xué)習(xí)應(yīng)用于第四實施方式的情況下，能夠使用于基于第一制造信息的第二制造信息的決定。能夠使用后述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法來實現(xiàn)該有監(jiān)督學(xué)習(xí)。

“無監(jiān)督學(xué)習(xí)”是指如下的方法：通過僅將輸入數(shù)據(jù)大量地提供給第一學(xué)習(xí)器280，來學(xué)習(xí)輸入數(shù)據(jù)呈何種分布，即使不提供對應(yīng)的監(jiān)督輸出數(shù)據(jù)，也對將輸入數(shù)據(jù)進行壓縮、分類、整形等的裝置進行學(xué)習(xí)。例如，能夠?qū)⑦@些數(shù)據(jù)集所具有的特征分類為類似特征等。使用其結(jié)果來設(shè)置某種基準(zhǔn)以進行使其最佳的輸出分配，由此能夠?qū)崿F(xiàn)輸出的預(yù)測。

另外，作為“無監(jiān)督學(xué)習(xí)”與“有監(jiān)督學(xué)習(xí)”的中間問題設(shè)定，存在被稱為“半監(jiān)督學(xué)習(xí)”的方法，應(yīng)用于以下情況：只有一部分是存在輸入與輸出的數(shù)據(jù)的組，除此以外是只有輸入的數(shù)據(jù)(例如仿真的數(shù)據(jù))。

首先，說明將第一學(xué)習(xí)器280的學(xué)習(xí)算法設(shè)為強化學(xué)習(xí)的例子。

作為強化學(xué)習(xí)的問題設(shè)定，以如下方式考慮。

·第一學(xué)習(xí)器280觀測第一制造信息以及第三制造信息的一部分，決定第二制造信息(行動)。

·環(huán)境按照某種規(guī)則發(fā)生變化，并且，也有時自己的行動會對環(huán)境賦予變化。

·在每次行動時返回報酬信號。

·希望最大化的是報酬。

·從完全不知道、或者不完全知道行動會引起的結(jié)果的狀態(tài)起開始學(xué)習(xí)。 即，在生產(chǎn)系統(tǒng)實際動作之后，才能夠?qū)⑵浣Y(jié)果(產(chǎn)品)作為數(shù)據(jù)來獲得。也就是說，需要一邊反復(fù)試驗一邊探索最佳的行動。

·也能夠?qū)⑷缒７氯说膭幼髂菢舆M行了事先學(xué)習(xí)(前述的有監(jiān)督學(xué)習(xí)、反強化學(xué)習(xí)之類的方法)的狀態(tài)作為初始狀態(tài)，從好的開始地點開始學(xué)習(xí)。

在此，“強化學(xué)習(xí)”是指以下的方法：不僅學(xué)習(xí)判定、分類，還學(xué)習(xí)行動，由此依據(jù)行動對環(huán)境賦予的相互作用來學(xué)習(xí)適當(dāng)?shù)男袆印⒓催M行用于使將來得到的報酬最大的學(xué)習(xí)。這表示在第四實施方式中能夠獲得能夠根據(jù)第一制造信息來決定能夠適當(dāng)?shù)厣a(chǎn)產(chǎn)品的第二制造信息這樣的、對未來產(chǎn)生影響的行動。例如使用Q學(xué)習(xí)的情況來繼續(xù)說明，但是并不限定于此。

Q學(xué)習(xí)是對在某個環(huán)境狀態(tài)s下選擇行動a的價值Q(s，a)進行學(xué)習(xí)的方法。也就是說，在某個狀態(tài)s時只要選擇出價值Q(s，a)最高的行動a來作為最佳的行動即可。但是，最初完全不知道關(guān)于狀態(tài)s與行動a的組合的、價值Q(s，a)的正確值。因此，代理(行動主體)在某個狀態(tài)s下選擇各種行動a，對此時的行動a賦予報酬。由此，代理(agent)逐漸學(xué)習(xí)更好的行動的選擇、即正確的價值Q(s，a)。

并且，行動的結(jié)果是使將來得到的報酬的合計最大化，因此目標(biāo)是最終使Q(s，a)＝E[Σγ^tr_t]。在此，設(shè)期待值是按照最佳的行動進行狀態(tài)變化時取的值，由于不知道該值，因此要一邊探索一邊學(xué)習(xí)。例如能夠通過式1來表示這種價值Q(s，a)的更新式。

[式1]

Q(s_t，a_t)←Q(s_t，a_t)+α(r_t+1+γmaxQ(s_t+1，a)-Q(s_t，a_t)) …(1)

在上述的式1中，s_t表示時刻t的環(huán)境的狀態(tài)，a_t表示時刻t的行動。通過行動a_t，狀態(tài)變化為s_t+1。r_t+1表示由于該狀態(tài)的變化而能夠得到的報酬。另外，帶有max的項是對在狀態(tài)s_t+1下選擇了當(dāng)時知道的Q值最高的行動a的情況下的Q值乘以γ而得到的。γ是滿足0<γ≤1的參數(shù)，被稱為折扣因子。α是學(xué)習(xí)系數(shù)，處于0<α≤1的范圍。

式1表示基于進行實驗a_t的結(jié)果所返回的報酬r_t+1對狀態(tài)s_t下的行動a_t的評價值Q(s_t，a_t)進行更新的方法。示出了以下情況：如果與狀態(tài)s下的行動a的評價值Q(s_t，a_t)相比，報酬r_t+1+基于行動a的下一個狀態(tài)下的最好的行動max a的評價值Q(s_t+1，max a_t+1)更大，則增大Q(s_t，a_t)，反之如果更小，則也減小Q(s_t，a_t)。也就是說，使某個狀態(tài)下的某個行動的價值接近作為結(jié)果而即時返回來的報酬和基于該行動的下一個狀態(tài)下的最好的行動的價值。

在此，作為Q(s，a)在計算機上的表達方法，存在以下的方法：對于所有狀態(tài)行動對(s，a)，將其值作為表(行動價值表)來保持；以及準(zhǔn)備對Q(s，a)進行近似的函數(shù)。在后一方法中，能夠通過用隨機梯度下降法等方法逐漸調(diào)整近似函數(shù)的參數(shù)來實現(xiàn)前述的更新式。作為近似函數(shù)，能夠使用后述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

另外，作為有監(jiān)督學(xué)習(xí)、無監(jiān)督學(xué)習(xí)以及強化學(xué)習(xí)中的價值函數(shù)的近似算法，能夠使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由用于實現(xiàn)對例如圖22所示那樣的神經(jīng)元的模型進行模仿的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運算裝置和存儲器等構(gòu)成。圖22是表示神經(jīng)元的模型的示意圖。

如圖22所示，神經(jīng)元輸出針對多個輸入x(在圖22中，作為一例為輸入x1～輸入x3)的輸出y。各輸入x1～x3被乘以與該輸入x對應(yīng)的權(quán)重w(w1～w3)。由此，神經(jīng)元輸出式2所表達的輸出y。此外，輸入x、輸出y以及權(quán)重w全部為矢量。另外，在下述的式2中，θ是偏置，f_k是激活函數(shù)。

[式2]

接著，參照圖23來說明將上述的神經(jīng)元相組合而得到的具有3層權(quán)重的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。圖23是表示具有D1～D3這3層權(quán)重的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的示意圖。

如圖23所示，從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的左側(cè)輸入多個輸入x(在此作為一例為輸入x1～輸入x3)，從右側(cè)輸出結(jié)果y(在此作為一例為結(jié)果y1～結(jié)果y3)。

具體地說，輸入x1～輸入x3是在被乘以與三個神經(jīng)元N11～N13分別對應(yīng) 的權(quán)重后輸入的。將與這些輸入相乘的權(quán)重統(tǒng)一標(biāo)記為w1。

神經(jīng)元N11～N13分別輸出z11～z13。在圖23中，將這些z11～z13統(tǒng)一標(biāo)記為特征矢量z1，能夠?qū)⑵湟曌魈崛≥斎胧噶康奶卣髁慷玫降氖噶?。該特征矢量z1是權(quán)重w1與權(quán)重w2之間的特征矢量。z11～z13是在被乘以與兩個神經(jīng)元N21、N22分別對應(yīng)的權(quán)重后輸入的。將與這些特征矢量相乘的權(quán)重統(tǒng)一標(biāo)記為w2。

神經(jīng)元N21、N22分別輸出z21、z22。在圖23中，將這些z21、z22統(tǒng)一標(biāo)記為特征矢量z2。該特征矢量z2是權(quán)重w2與權(quán)重w3之間的特征矢量。特征矢量z21、z22是在被乘以與三個神經(jīng)元N31～N33分別對應(yīng)的權(quán)重后輸入的。將與這些特征矢量相乘的權(quán)重統(tǒng)一標(biāo)記為w3。

最后，神經(jīng)元N31～N33分別輸出結(jié)果y1～結(jié)果y3。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動作包括學(xué)習(xí)模式和價值預(yù)測模式。例如，在學(xué)習(xí)模式中，使用學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)集來學(xué)習(xí)權(quán)重w，使用其參數(shù)，在預(yù)測模式中進行組裝加工裝置的行動判斷。此外，為了方便而寫為預(yù)測，但是也能夠進行檢測、分類、推論等各種各樣的任務(wù)，這是不言而喻的。

在此，既能夠即時學(xué)習(xí)使組裝加工裝置在預(yù)測模式中實際動作而得到的數(shù)據(jù)，使該數(shù)據(jù)反映在下一個行動中(在線學(xué)習(xí))，也能夠使用預(yù)先收集的數(shù)據(jù)群來進行匯總學(xué)習(xí)，以后一直以其參數(shù)進行探測模式(批量學(xué)習(xí))。或者，作為中間性的方法，也能夠在每次累積了某種程度的數(shù)據(jù)時插入學(xué)習(xí)模式。

另外，能夠通過誤差反向傳播法(Back propagation)來學(xué)習(xí)權(quán)重w1～w3。誤差的信息從右側(cè)進入而流向左側(cè)。誤差反向傳播法是以下的方法：針對各神經(jīng)元，以減小被輸入了輸入x時的輸出y與真正的輸出y(監(jiān)督)之差的方式，對各個權(quán)重進行調(diào)整(學(xué)習(xí))。

這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也能夠進一步增加層為3層以上(被稱為深度學(xué)習(xí))。能夠階段性地進行輸入的特征提取，僅根據(jù)監(jiān)督數(shù)據(jù)來自動獲得對結(jié)果進行回歸的運算裝置。

因此，第四實施方式的第一學(xué)習(xí)器280為了實施上述的Q學(xué)習(xí)，而例如像 圖20所示那樣具有狀態(tài)觀測部290、第二制造信息生成部91、報酬計算部292以及變更控制意思決定部293。但是，如前所述，應(yīng)用于本發(fā)明的機器學(xué)習(xí)方法不限定于Q學(xué)習(xí)。即，能夠應(yīng)用作為能夠在第一學(xué)習(xí)器280中使用的方法的“有監(jiān)督學(xué)習(xí)”、“無監(jiān)督學(xué)習(xí)”、“半監(jiān)督學(xué)習(xí)”以及“強化學(xué)習(xí)”等各種方法。此外，例如能夠通過應(yīng)用GPGPU、大規(guī)模PC集群等來實現(xiàn)這些機器學(xué)習(xí)(第一學(xué)習(xí)器280)。例如在應(yīng)用有監(jiān)督學(xué)習(xí)的情況下，價值函數(shù)與學(xué)習(xí)模型對應(yīng)，報酬與誤差對應(yīng)。此外，作為該行動價值表，也能夠使用以前述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來進行近似的函數(shù)，這在s和a的信息量極大時特別有效。

接著，說明第二學(xué)習(xí)器281。第二學(xué)習(xí)器281與第一學(xué)習(xí)器280同樣地，具有圖16所示的框結(jié)構(gòu)，按照圖17所示的流程圖來進行機器學(xué)習(xí)方法。

第二學(xué)習(xí)器281是使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)而實現(xiàn)的，在此，在生產(chǎn)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)前，第二學(xué)習(xí)器281在外部通過“有監(jiān)督學(xué)習(xí)”進行學(xué)習(xí)(訓(xùn)練)，以學(xué)習(xí)結(jié)束的狀態(tài)搭載于第二生成部270。因而，在搭載后無需對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行變更，因此也可以是以下的運算回路：對輸入進行加權(quán)后進行相加等處理，得到至少一個輸出。

圖24A是表示第二學(xué)習(xí)器的結(jié)構(gòu)的圖，圖24B是表示在外部的訓(xùn)練時的結(jié)構(gòu)的圖。

如圖24A所示，第二學(xué)習(xí)器281具有：狀態(tài)觀測部294，其將第一制造信息和第三制造信息作為狀態(tài)變量來進行觀測；以及第四制造信息生成部295，其基于第一制造信息和第三制造信息來生成第四制造信息。第四制造信息生成部295是例如通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)的。

在進行在外部的學(xué)習(xí)(訓(xùn)練)時，如圖24B所示，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更新控制部297與第四制造信息生成部295連接。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更新控制部297是例如在安裝有用于實現(xiàn)第四制造信息生成部295的軟件的計算機上通過軟件來實現(xiàn)的。

當(dāng)制造機械的臺數(shù)和產(chǎn)品的種類增加時，表示制造狀態(tài)的以制造單元為單位的信息、即第三制造信息一般來說容量變得非常大。因此，在具有多個單元控制系統(tǒng)的生產(chǎn)系統(tǒng)中，生產(chǎn)計劃裝置10所收集的第四制造信息的整體 的量也變得龐大。因此，期望的是，通過將第四制造信息限制為準(zhǔn)確地表示制造單元的制造狀態(tài)的信息來壓縮信息量。并且，期望的是，根據(jù)第三制造信息來生成準(zhǔn)確地表示制造單元的制造狀態(tài)的評價值，將其作為綜合制造實績信息，由此進一步大幅壓縮信息量。

因此，在訓(xùn)練時，向第四制造信息生成部295輸入多種數(shù)據(jù)來作為第三制造信息。并且，制造狀態(tài)與第一制造信息相應(yīng)地改變，因此也將第一制造信息輸入到第四制造信息生成部295。此外，也能夠取代第一制造信息而輸入第二制造信息。在該狀態(tài)下，變更向第四制造信息生成部295的輸入，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更新控制部297生成針對變更后的輸入的評價值。例如，操作員能夠基于向第四制造信息生成部295的輸入(第一制造信息和第三制造信息)來判定制造狀態(tài)的良好與否，因此將評價結(jié)果提供給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更新控制部297。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更新控制部297對第四制造信息生成部295的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行更新，以使第四制造信息生成部295輸出與評價結(jié)果對應(yīng)的評價值。通過重復(fù)以上處理，來進行第四制造信息生成部295的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)(訓(xùn)練)。

將具有狀態(tài)觀測部294以及具有訓(xùn)練已結(jié)束的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第四制造信息生成部295的第二學(xué)習(xí)器281搭載于第二生成部270。此時，期望的是，不向第二學(xué)習(xí)器281輸入對第四制造信息的生成的貢獻(影響)小的第三制造信息。另外，關(guān)于第一制造信息(或第二制造信息)，也是不輸入對第四制造信息的生成的貢獻(影響)小的信息。另外，第四制造信息生成部295所輸出的評價值不限于一個，也可以是多個。

如以上所說明的那樣，在第四實施方式中，通過使用具有強化學(xué)習(xí)功能的第一學(xué)習(xí)器，將制造計劃信息和制造實績信息作為第一學(xué)習(xí)器的輸入，將制造指示信息作為第一學(xué)習(xí)器的輸出，由此在持續(xù)制造的期間始終反復(fù)學(xué)習(xí)，由此能夠使第一學(xué)習(xí)器學(xué)習(xí)成：針對被提供的制造計劃信息，以使制造實績信息中的制造效率變得最高的方式輸出制造指示信息。通過使用這種第一學(xué)習(xí)器，即使在制造單元的制造機械狀態(tài)變差的情況下，也通過制造實績信息將該情況輸入到第一學(xué)習(xí)器，輸出不選擇狀態(tài)差的制造機械的制造指示 信息，由此能夠提高制造單元的效率。并且，通過使用第二學(xué)習(xí)器從以制造單元為單位的信息提取特征量，能夠減小信息的大小。通過將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用作第二學(xué)習(xí)器，能夠根據(jù)作為以制造單元為單位的信息的、電流值、加工時間、周圍溫度、產(chǎn)品尺寸的輸入值來輸出本次的制造單元中的加工的評價值，通過將該評價值作為綜合制造實績信息，能夠大幅壓縮信息量。另外，通過使用第二學(xué)習(xí)器來生成以制造單元為單位的信息，能夠正確地評價制造質(zhì)量。