17． 生産システム
17.1 生産システム関連のアルゴリズム
17.2 生産システム関連の要素技術
17.1 生産システム関連のアルゴリズム
生産システムに関連するアルゴリズムの対象範囲は製品設計，工程計画，生産計画，生産スケジューリングのみならず，セル生産における作業員配置やサービス設計など多岐にわたる．本節では，2018年中に発行された生産システム部門に関連する学術研究論文に基づいて，スケジューリング，ロジスティクスに関する数理モデリングとアルゴリズムに関して最近の研究動向を紹介する．
生産システムに関する研究については，2018年に，英文ジャーナル（Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing）で，特集号”Design and Concurrent Engineering Challenges for Sustainable Smart Manufacturing”が，刊行され（JAMDSM, 2018, Volume12, Issue6），主に製品設計に関して8編の論文（1）-（8）が掲載されている．JAMDSMにおける特集号以外での関連分野についての研究報告，上記の報告以外に，ロジスティックスに関連して5編（9）-（13），スケジューリングに関連して3編（14）-（16）の報告がなされている．
また，日本機械学会論文集，生産システム部門研究発表講演会講演論文集，年次大会講演論文集で報告された2018年中の研究では，製品設計について2編（17）（18），スケジューリングについて6編（19）-（24），ロジスティクス及びマテリアルハンドリングに関する数理モデリングとアルゴリズムに関しては，5編（25）-（29）の報告があり，従来の生産システムや設計の最適化，省力化といった観点の報告に加えや農業，介護といった分野における価値創造，効率改善につながる研究報告など，幅広い研究分野への広がりが確認される．
〔林 照剛 九州大学〕
参考文献
（1） Chao CHEN, Tohru ISHIDA, Yongfei WANG, Shengdun ZHAO, Xiaolan HAN, Numerical and experimental investigations of the two-step clinching process with a bumped die, Volume 12，Issue 6(2018), Pages JAMDSM0109, DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0109.
（2） Masashi OKUBO, Yukari MIZUNO, Influence of interactive learning support system using augmented reality on 3D object drawing, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing(2018), Volume 12, Issue 6, Pages JAMDSM0110, DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0110.
（3） Maho KUMANOTANI, Keiichi NAKAMOTO, Complicated workpiece shape machining using optimal target shape position and orientation on a multifunctional machine tool, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing(2018), Volume 12, Issue 6, Pages JAMDSM0111, DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0111.
（4） Arito MIZOBE, Masanori UEKI, Design of nozzle for steel continuous casting system based on flow analysis I -Tundish(TD) upper nozzle-, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing(2018),Volume 12, Issue 6, Pages JAMDSM0112, DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0112.
（5） Arito MIZOBE, Masanori UEKI, Design of nozzle for steel continuous casting system based on flow analysis II -Submerged entry nozzle(SEN)-, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing(2018), Volume 12, Issue 6, Pages JAMDSM0113, DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0113.
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（8） Hirohisa NARITA, Masayuki YAMADA, A novel design of rat’s head positioner for MRI and its feasibility, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing(2018), Volume 12, Issue 6, Pages JAMDSM0116, DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0116.
（9） Takuya TSUBOI, Tatsushi NISHI, Guoqing ZHANG, Analysis of leadership structures for two-echelon supply chains involving multiple risky suppliers, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing(2018), Volume 12, Issue 3, Pages JAMDSM0070, DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0070.
（10） Kie FUNAHASHI, Wei WU, Yannan HU, Hiromichi GOKO, Mihiro SASAKI, Mutsunori YAGIURA, Modeling and analysis with real-world data for global production planning and location of automobile assembly plants, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing(2018), Volume 12, Issue 3, Pages JAMDSM0081, DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0081.
（11） Jing SUN, Ru CHAI, Koichi NAKADE, A study of stochastic optimization problem for humanitarian supply chain management, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing(2018), Volume 12, Issue 3, Pages JAMDSM0066, DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0066.
（12） Jian WANG, Zhixin CHEN, Zhongsheng WU, A configuration study on supply chain strategy with focus on product variety management, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing(2018), Volume 12, Issue 3, Pages JAMDSM0075, DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0075.
（13） Cheol Min JOO, Byung Soo KIM, Batch delivery scheduling of trucks integrated with parallel machine schedule of job orders from multi-customers, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing(2018), Volume 12, Issue 2, Pages JAMDSM0041, DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0041.
（14） Vitor Mitsuo FUKUSHIGUE HAMA, Wei WU, Mutsunori YAGIURA, A GRASP with efficient neighborhood search for the integrated maintenance and bus scheduling problem, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing(2018), Volume 12, Issue 3, Pages JAMDSM0072, DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0072.
（15） Aya ISHIGAKI, Heuristic approach and application for rebalancing of a mixed-model assembly line, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing(2018),Volume 12, Issue 3,, Pages JAMDSM0078, DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0078.
（16） Yuki KIMURA, Kengo SHIMIZU, Tetsuya TSUBOI, Daisuke HASEGAWA, Kouji ISHIKAWA, Keisuke KIMURA, Miku TANAKA, Kazunori OZEKI, Jieying ZHOU, Maiko SHIGENO, An approach to cooking process scheduling for a family restaurant, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing(2018), Volume 12, Issue 3, , Pages JAMDSM0076, DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0076.
（17） 田辺 郁男, 水谷 淳之介, 高橋 智, 熊井 達也, 実験計画法における制御因子間の相乗効果を探索するプログラムの開発, 日本機械学会論文集(2018), 84 巻, 863 号, p. 17-00516, DOI: 10.1299/transjsme.17-00516.
（18） 西田 勇, 白瀬 敬一, 作業設計を考慮したエンドミル加工用自動工程設計システム,日本機械学会年次大会講演論文集(2018), p.18-00242-, DOI: 10.1299/transjsme.18-00242.
（19） 貝原 俊也, 藤井 信忠, 國領 大介, 平井 康大, マスカスタマイゼーションの実現を目指すオークション型生産スケジューリング手法に関する研究, 生産システム部門講演会講演論文集(2018), p. 405-, DOI: 10.1299/jsmemsd.2018.405.
（20） 寺本 健太, 森永 英二, 若松 栄史, 荒井 栄司, 焼きなまし法を用いたジョブショップスケジューリングにおける高効率化法の検討, 生産システム部門講演会講演論文集(2018), p. 407-, DOI: 10.1299/jsmemsd.2018.407.
（21） 大濱 康治, 江口 透, 村山 長, 作業者数制約を考慮した能力調整を伴うジョブショップスケジューリング, 生産システム部門講演会講演論文集(2018), p. 104-, DOI: 10.1299/jsmemsd.2018.104.
（22） 米本 涼, 寒川 哲夫, 諏訪 晴彦, スマートグリーン製造のためのフレキシブル製造シミュレータの開発, 生産システム部門講演会講演論文集(2018), p. 205-, DOI: 10.1299/jsmemsd.2018.205.
（23） 智田 崇文, 貝原 俊也, 藤井 信忠, 國領 大介, クラウドマニュファクチャリングにおけるリソースマッチングの安定性に関する考察, 生産システム部門講演会講演論文集(2018), p. 406-, DOI: 10.1299/jsmemsd.2018.406.
（24） 阪口 龍彦, 緒方 俊治, 内山 直樹, 入所型介護施設を対象としたRPG型介護計画手法の研究, 生産システム部門講演会講演論文集(2018), p. 101-, DOI: 10.1299/jsmemsd.2018.101.
（25） 松本 悠作, 日比野 浩典, 三輪 拓夢, 水上 洋介, 木村 誠, IoTに基づく季節性を考慮する農業生産システムのモデル化とシミュレーション, 生産システム部門講演会講演論文集(2018), p. 402-, DOI: 10.1299/jsmemsd.2018.402.
（26） 米本 涼, 寒川 哲夫, 諏訪 晴彦, スマートグリーン製造のためのフレキシブル製造シミュレータの開発, 生産システム部門講演会講演論文集(2018), p. 205-, DOI: 10.1299/jsmemsd.2018.205.
（27） 石原 正貴, 髙﨑 吏央, 日比野 浩典, 貝吹 和秀, 原田 拓, 射出成形機を含む生産ラインの電力コスト最小化のための擬似焼き鈍し法を用いたシミュレーション手法, 日本機械学会年次大会講演論文集(2018), p. S1440002-, DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1440002.
（28） 前田 真彰, 坂井 秀男, 桜井 祐市, エッジ機械学習による設備状態監視のためのデータ削減技術, 日本機械学会年次大会講演論文集(2018), p. S1440004-, DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1440004.
（29） 杉之内 将大, 貝原 俊也, 藤井 信忠, 國領 大介, 部品発注計画問題に対する組合せオークションを用いた多目的最適化手法の一提案, 日本機械学会年次大会講演論文集(2018), p. S1440005-, DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1440005.
17.2 生産システム関連の要素技術
生産システムにおける要素技術は常に他分野の技術との関係を持って発展してきている．本節では，生産システムの技術を広範囲に捉え，2018年に発行された日本機械学会論文集，英文ジャーナル(JAMDSM)，生産システム部門研究発表講演会講演論文集，年次大会講演論文集に掲載された文献から関連する研究を，IoT(Internet of Things)活用，生産システムのモデリングとシミュレーション，生産の自動化，アディティブマニュファクチャリング(Additive Manufacturing, AM)に大別して説明する．
2018年はIndustry 4.0やIoTなどの近年に話題とされている技術が実際に生産システムで使用されるようになり，その成果報告が増えた．2018年3月に開催された生産システム部門講演会では「超スマート社会に向けたスマートマニュファクチャリングの実践と今後の課題」との題目で特別講演（1）が企画され，多数の参加者を得て一層の広がりが確認された．IoT活用の研究としては，センサデータから工作機械の状態把握（2），作業者の作業状態把握（3），作業者の労働環境を監視（4）するシステムなどリアルタイムに状況を把握するための研究に加え，作業者の安全確保（5），加工の不具合の要因分析（6），製品品質の予測・判定（7），複合不良原因抽出（8）など，蓄積した多くのデータを解析することで新たな発見を得ようとする研究の報告がある．
生産システムのモデリングとシミュレーションでは，作業者の休業を考慮したモデル（9），省エネルギを目的とした設備のアイドル時間を考慮したモデル（10），農業生産システムのモデル（11）など，それぞれの生産条件に応じたモデル化とシミュレーションの研究報告がある．
生産の自動化では，3D-CADの形状モデルを製造プロセスで活用する研究として，様々な条件を考慮したCAMの研究（12）（13），除去加工と付加加工との複合工作機械を想定したCAMの研究（14），歯科用ワイヤの曲げ加工を対象としたCAD/CAMの研究報告（15）などがある．また，自動化に向けてAIを含む高度な情報処理を用いた加工の仕上り状態の判別（16），組立状態を判別するシステム（17）などの報告がある．ロボットによる自動化においても，ピッキング動作での物体認識をロボットの動作と組み合わせることで認識の成功率を高める研究（18），コンベア上の部品を複数のロボットで拾い上げる作業において適切なコンベア速度を算出する研究（19），物体を包み込むような把持方法の研究（20）などの報告がある．
アディティブマニュファクチャリング（AM）の研究では，個別生産の特長を活かした実験用ラットの頭部形状に適合するヘッドポジショナーの製作（21），複雑形状を一体で製作できる特長を活かした新たな機械的特性を有する工作機械用ダンパの研究（22），多様な材料を複合材料として使用できる特長を活かした新しい材料での製作法（23）（24）など，AMの特長を捉えた研究報告が多い．また，AMは新しい製造装置であることから，教育事例（25）や障害者就労（26）についての報告もある．
〔舘野 寿丈 明治大学〕
参考文献
（1） 徳増伸二，超スマート社会に向けたスマートマニュファクチャリングの実践と今後の課題―Connected Industries, Society 5.0の実現に向けて―，日本機械学会生産システム部門研究発表講演会講演論文集(2018)，pp.11-28.
（2） 前田真彰，桜井祐市，玉木剛，電力線電流センシングによる工作機械の稼働状態識別技術，日本機械学会論文集(2018), Vol.84, No.860, DOI: 10.1299/transjsme.17-00432.
（3） 渡邊嘉彦，下村賢司，日比野浩典，IoTを活用する作業者の多面的評価のためのCPPS 第1報 移動を伴う生産ラインにおける作業者の状態の評価，日本機械学会生産システム部門研究発表講演会講演論文集(2018), pp.81-82. DOI: 10.1299/jsmemsd.2018.403.
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（17） 成田浩久，舘山武史，永野佳孝，高橋諒士，山磨誠治，藤本英雄，Deep Learningによる画像認識を用いたガスケット組付けの状態判定に関する検討，日本機械学会生産システム部門研究発表講演会講演論文集 (2018), pp.99-100. DOI: 10.1299/jsmemsd.2018.412.
（18） 佐藤優也，原田研介，酒田信親，万偉偉，ラミレスイクシェル，バラ積みされた難識別対象物に対する２段階ピッキング手法，日本機械学会論文集，Vol.84, No.861 (2018), DOI: 10.1299/transjsme.17-00546.
（19） Y. Huang, T. Chiba, T. Arai, T. Ueyama, X. Zhang and J. Ota, Queuing theory based part-flow estimation in a pick-and-place task with a multi-robot system, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.12, No.2 (2018), DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0061.
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（21） H. Narita and M. Yamada, A novel design of rat’s head positioner for MRI and its feasibility, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.12, No.6 (2018), DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0116.
（22） 酒井康徳，田中智久，異方剛性設計により振動モード制御を実現したパッシブ構造体ダンパ「P-DACS」の制振性能評価，日本機械学会生産システム部門研究発表講演会講演論文集 (2018), pp.115-116. DOI: 10.1299/jsmemsd.2018.506.
（23） 桐谷健，井山徹郎，熱溶融積層法によるセラミック/樹脂複合体の作製と評価，日本機械学会年次大会講演論文集 (2018) paper No.S1430003. DOI: 10.1299/jsmemecj.2018.S1430003.
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（25） 松本宏行，高橋正明，山田重秋，ものつくり大学における付加製造技術を応用した教育事例，日本機械学会生産システム部門研究発表講演会講演論文集 (2018), pp.103-104. DOI: 10.1299/jsmemsd.2018.501.
（26） 飯塚保，舘野寿丈，木村利明，保戸塚久善，藤塚将行，松丸誠一，坂本将也，3Dプリント造形サービスにおける障害者就労，日本機械学会生産システム部門研究発表講演会講演論文集 (2018), pp.109-110. DOI: 10.1299/jsmemsd.2018.503.