16. 生産システム
16.1 生産システム関連のモデリングとアルゴリズム
16.2 生産システム関連の要素技術
16.1 生産システム関連のモデリングとアルゴリズム
生産システムの設計や運用において，最適化や効率化のためのモデリングやアルゴリズムの開発は重要な研究テーマであり，活発に研究が進められている．本節では，2019年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，生産計画，在庫管理，スケジューリング，ロジスティクス，マテリアルハンドリングを対象とした生産システムのモデリング，アルゴリズムの開発についての研究動向を紹介する．
2019年に刊行された英文ジャーナル（Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing）には，調達リードタイムを考慮した在庫管理の最適化（1），二機械フローショップスケジューリング問題に対する分枝限定法（2），負荷平準化のための組立レーンへのカーゴの割当法（3），セル生産システムについてのグラフ理論に基づく構成法（4）や作業者のモデル化（5）およびスケジューリング法（6），エネルギー消費を考慮した効率的な生産ラインの運用（7）-（8），リバースロジスティックス（9），農業生産システムに関する研究（10）が掲載されている．
また，2019年の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には，クラウドマニュファクチャリング（11）-（13），サプライチェーン（14）-（17），受発注や生産計画（18）-（22），スケジューリング（23）-（34），マテリアルハンドリングや平板積み上げアルゴリズム（35）-（38），作業者のモデル化や見える化（39）-（40），エネルギー消費を考慮した生産性評価や運用法（41）-（48），農業生産システムや植物工場（49）-（52）に関する研究が報告されている．
従来のスケジューリングや生産計画，サプライチェーンといった観点の研究報告も引き続き活発で，さらにクラウドマニュファクチャリングや作業者の考慮など最近の技術進展や労働環境の変化に合わせた取り組みが確認される．
〔江口 透 広島大学〕
参考文献
（1）KANEKIYO, H.T. and AGATA, S, Optimal control in an inventory management problem considering replenishment lead time based upon a non-diffusive stochastic differential equation, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing （2019）, Volume 12, Issue 6, Pages JAMDSM0008, DOI: DOI: 10.1299/jamdsm.2019jamdsm0008
（2）BANG, J.Y. and JEONG, B.J., A branch-and-bound algorithm to minimize total tardiness in a two-machine flowshop problem with different release time, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing （2019）, Volume 13, Issue 4, Pages JAMDSM0080, DOI: DOI: 10.1299/jamdsm.2019jamdsm0080
（3）KARUNO, Y. and UOTANI, Y., Linear partition heuristics for a generalized delivery workload balancing problem with an allocation of cargoes to interim storage lanes, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing （2019）, Volume 13, Issue 2, Pages JAMDSM0043, DOI: DOI: 10.1299/jamdsm.2019jamdsm0043
（4）SARAL, J., ARUMUGAM, S., VENKAT, I. and SOMASUNDARAM, A., Cellular manufacturing problem – A graph theoretic approach, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing （2019）, Volume 13, Issue 3, Pages JAMDSM0061, DOI: DOI: 10.1299/jamdsm.2019jamdsm0061
（5）ABDULLAH, R., RAHMAN, Md. N.A. and SALLEH, Mohd. R., A systematic approach to model human system in cellular manufacturing, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing （2019）, Volume 13, Issue 1, Pages JAMDSM0001, DOI: DOI: 10.1299/jamdsm.2019jamdsm0001
（6）DELGOSHAEI, A. and GOMES, C., A new method for minimizing cell underutilization in the process of dynamic cell forming and scheduling using artificial neural networks, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing （2019）, Volume 13, Issue 1, Pages JAMDSM0021, DOI: DOI: 10.1299/jamdsm.2019jamdsm0021
（7）HIBINO, H., HORIKAWA, T. and YAMAGUCHI, M., A study on lot-size dependence of the energy consumption per unit of production throughput concerning variable lot-size, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing （2019）, Volume 13, Issue 3, Pages JAMDSM0062, DOI: DOI: 10.1299/jamdsm.2019jamdsm0062
（8）HIBINO, H., YANAGA, K. and MIKI, K., Method for operating energy-saving idle facilities on production lines considering breakdowns, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing （2019）, Volume 13, Issue 5, Pages JAMDSM0098, DOI: DOI: 10.1299/jamdsm.2019jamdsm0098
（9）ZOUARI, A., Relationships between eco-design, resources commitment and reverse logistics: conceptual framework, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing （2019）, Volume 13, Issue 2, Pages JAMDSM0039, DOI: DOI: 10.1299/jamdsm.2019jamdsm0039
（10）MATSUMOTO, Y., HIBINO, H., KIMURA, M. and MIZUKAMI, Y., Modeling and simulation of agriculture production system considering seasonal variable information using big data analysis, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing （2019）, Volume 13, Issue 5, Pages JAMDSM0097, DOI: DOI: 10.1299/jamdsm.2019jamdsm0097
（11）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, 日本機械学会論文集（2019）, 85 巻 870 号 p. 18-00293, DOI: DOI: 10.1299/transjsme.18-00293
（12）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への協力ゲーム論的アプローチ, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.604-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.604
（13）原田 佳明, 貝原 俊也, 國領 大介, 藤井 信忠, クラウドソースドマニュファクチャリング環境下における企業間のリソース配分手法の一提案, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.609-, DOI: https://doi.org/10.1299/jsmemsd.2019.609
（14）田中 勝也, 谷水 義隆, 循環型サプライチェーンにおける残存価値を考慮した二次電池のリユースモデルの提案, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.106-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.106
（15）杉本 真隆, 谷水 義隆, レジリエントサプライチェーンにおける生産委託の交渉モデルの提案, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.107-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.107
（16）坪井 拓也, 西 竜志, 松田 三知子, 顧客の製品設計を考慮した製品構成とサプライチェーン計画の同時最適化, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.108-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.108
（17）荒木 夕佳, 高坂 真凜, 水山 元, 杉之内 将大, シミュレーションを用いた牛乳サプライチェーンの商習慣の検証, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.110-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.110
（18）澤井 伽奈, 野間口 大, 藤田 喜久雄, 受発注適正化のためのマルチドメインマトリクス分析による注文仕様生産製品のアーキテクチャ設計法, 日本機械学会論文集（2019）, 85 巻 870 号 p. 18-00301,DOI: DOI: 10.1299/transjsme.18-00301
（19）植松 洸也, 阪口 龍彦, 平松 大地, 平松 賢介, 佃煮生産工場における出荷実績に基づく在庫量削減のための生産計画手法の研究, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.203-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.203
（20）荒川 雅裕, 岩田 幸恵, 和田 拓巳, 短納期の受注・需要変動に対する平準化生産に基づく生産量制御法の開発, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.205-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.205
（21）杉之内 将大, 貝原 俊也, 藤井 信忠, 國領 大介, 水山 元, 部品発注計画問題のエージェント間交渉による多目的最適化手法に関する研究, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.206-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.206
（22）山下 健, 貝原 俊也, 藤井 信忠, 國領 大介, 梅田 豊裕, 井筒 理人, 複数主体間の多様な効用を交渉・調整する受発注計画手法の一提案, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.212-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.212
（23）仲座 顕仁, 高田 昌之, WIP 数に基づく製品や工程のグルーピングによるスケジューリング高速化の研究, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.201-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.201
（24）中井 青翠, 高田 昌之, 部分的な改良に基づく高速生産スケジューリングの研究, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.202-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.202
（25）田中 耀喬, 谷水 義隆, 後処理工程を考慮した分解スケジュールの遺伝的プログラミングによる最適化生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.204-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.204
（26）藤原 稔久, 森田 大輔, 米本 涼, 諏訪 晴彦, 製造実行シミュレータのためのスケジュール生成に関する検討, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.208-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.208
（27）大前 幸平, 江口 透, 村山 長, 投入時刻とスケジューリングの同時最適化に関する研究（第 2 報）, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.209-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.209
（28）荒井 宏, 原口 春海, 鉄筋製造業における切断作業の効率化に関する研究, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.210-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.210
（29）原口 春海, ユニット基礎鉄筋製造における生産スケジューリングに関する研究 ,生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.211-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.211
（30）本間 峰一, ERP生産管理システムのトラブルが増えている, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.213-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.213
（31）森 裕介, 小野里 雅彦, 田中 文基ジュラー型生産システムにおける設備レイアウトと工程スケジュールの同時計画手法に関する研究, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.402-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.402
（32）江口 透, 西岡 大嬉, 村山 長, 遺伝的アルゴリズムと優先規則の融合によるジョブショップスケジューリング ―EGRASP との性能比較実験―, 日本機械学会年次大会講演論文集（2019）, p. S14211P-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemecj.2019.S14211P
（33）山下 智史, 江口 透, 村山 長, 能力調整を伴うジョブショップスケジューリング―複数作業者による共同作業を考慮した最適化（第2 報）―, 日本機械学会年次大会講演論文集（2019）, p. S14212P-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemecj.2019.S14212P
（34）西田 勇, 樋野 励, 白瀬 敬一, 多様な工程計画案による新しい生産管理法の提案, 日本機械学会年次大会講演論文集（2019）, p. S14423-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemecj.2019.S14423
（35）井上 修，日高 浩一, 複数台ロボットにおけるボロノイ経路を使用した動作計画, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.101-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.101
（36）上野 清志，丸岩 裕宜，水山 元，杉之内 将大, 複数のLIFO型バッファをもつ単一機械生産システムにおけるクレーンスケジューリング, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.109-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.109
（37）守屋 光 崇，内山 直樹，森田 教夫，小林 雄谷，新宅 英二, 住宅用建材の自動梱包のための平板積上法の提案, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.207-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.207
（38）阪口 龍彦, 守屋 光崇, 内山 直樹, 森田 教夫, 新宅 英二, 住宅用建材のための上下間の関係性の簡略化に基づく平板積上げアルゴリズムの提案, 日本機械学会年次大会講演論文集（2019）, p. S14214-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemecj.2019.S14214
（39）黒田 卓宏, 日比野 浩典, 渡邊 嘉彦, 下村 賢司, 市川 聖也, 海外工場における作業者の離職を考慮する生産システムのモデル化とシミュレーションの研究, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.104-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.104
（40）妻鳥 陽子, 池田 英生, 作業者の位置データと加工設備の稼働データの組合せ分析による工程状況の見える化,生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.611-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.611
（41）新井 俊悟，松本 華子，日比野 浩典，堀川 貴 正，山口 誠, エネルギ生産性評価のための生産システムシミュレーション 第 8 報 品種毎のエネルギ原 単位の算出手法の提案, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.601-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.601
（42）日比野 浩典，大塚 優斗，石原 正貴，中田 大貴，原田 拓，高崎 吏央, 生産ラインにおける電力コスト削減のための空ジョブの利用とその最適化, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.602-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.602
（43）三木 恒輝，日比野 浩典，佐々木 俊友，澤田 洋祐, 生産ラインにおける省エネルギのための動作速度制御による生産設備の運用方法の研究, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.603-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.603
（44）米本 涼，寒川 哲夫， 諏訪 晴彦, 自動化生産セルのグリーン運用のための消費電力分析, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.610-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.610
（45）米本 涼, 寒川 哲夫, 諏訪 晴彦, 生産システムのエネルギー高効率運用における右シフトスケジューリングの効用, 日本機械学会年次大会講演論文集（2019）, p. S14110P-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemecj.2019.S14110P
（46）寒川 哲夫， 諏訪 晴彦, エネルギー負荷計画のための消費電力モデルに関する研究, 日本機械学会年次大会講演論文集（2019）, p. S14213-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemecj.2019.S14213
（47）藤原 稔久，森田 大輔，諏訪 晴彦，米本 涼, メイクスパンとエネルギー利用量を考慮した二機械フローショップモデルにおけるグリーンスケジューリング, 日本機械学会年次大会講演論文集（2019）, p. S14215-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemecj.2019.S14215
（48）新井 俊悟, 杉山 統弘, 日比野 浩典, 堀川 貴正, 三浦 彰太郎, 山口 誠, エネルギ生産性評価のための生産システムシミュレーション 第9 報 並列型生産ラインにおけるエネルギ原単位の定式化, 日本機械学会年次大会講演論文集（2019）, p. S14422P-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemecj.2019.S14422P
（49）日比野 浩典, 久保 直輝, 松本 悠作, 木村 誠, 水上 洋介, IoT技術を用いた圃場情報を基礎とする周年多回転栽培作物における農業生産システムのモデル化とシミュレーション, 日本機械学会論文集（2019）, 85 巻, 872 号, p. 18-00148, DOI: DOI: 10.1299/transjsme.18-00148
（50）NGUYEN QUANG T., 岩村 幸治, 杉村 延広, 浦出 俊和, 竹歳 一紀, 香川 文庸, 平原 嘉幸, 木下 泰宏, 植物工場レタスの取引市場の提案と取引のシミュレーション, 日本機械学会論文集（2019）, 85 巻 871 号 p. 18-00220, DOI: DOI: 10.1299/transjsme.18-00220
（51）蓮池 隆, 加島 智子, 松本 慎平, 農産物産直流通モデルにおける全体最適化に関する一考察, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.103-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.103
（52）三輪 拓夢, 日比野 浩典, 桑原 拓巳, 高橋 友斗, 水上 洋介, 木村 誠, 農業生産システムにおける冷蔵倉庫を活用した欠品・優良ロス削減のためのシミュレーション, 生産システム部門研究発表講演会講演論文集（2019）, p.605-, DOI: DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.605
16.2 生産システム関連の要素技術
2019年は，今後予想される生産年齢人口の大幅な減少に対するソリューションとしての社会的な要請を背景に，生産現場におけるデジタルツインやIoTの応用等に関する新たな取り組みが精力的に行われた．本節では，2019年に発行された日本機械学会論文集，英文ジャーナル（Journal of Advanced Mechanical Design, Systems and Manufacturing），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や関連雑誌に掲載された文献から，IoT（Internet of Things)活用，デジタルツインやCPS（Cyber Physical System）の活用，技能伝承とAI化，アディティブマニュファクチャリング （Additive Manufacturing （AM）, 付加製造技術）に関する研究開発動向を紹介する．
IoT活用については，型締装置の実際の故障データを使って，混同行列とその閾値により異常検知を行う手法の有効性検証（1），旋削加工時の振動加速度と切削条件から算術平均粗さを予測する手法の提案（2）等に関する研究が報告されている．
デジタルツインやCPSの活用については，ISO13399に則った3次元モデルを用い，マシンシミュレーションと工作機械に適したGコード生成機能を有するCAM（Computer Aided Manufacturing）の開発（3），レーザー加工の最適条件を試行錯誤実験なしに導出する技術開発（4）（5），デジタルツインに加え知的活動世界を含む三つの階層から構成されるデジタル・トリプレットの提案（6），組立セルに対する人・ロボットの共同形態の分類（7）等の報告がなされている．
技能伝承とAI化では，力や触覚に基づく摺動面手仕上げの分析（8），ディープラーニングによる画像認識に，転移学習とOne-class SVM（Support Vector Machine）を用いた場合の有効性の検証（9）等が報告されている．
アディティブマニュファクチャリングについては，等方強度を有する格子構造の提案や製作法（10），構造内部に一体成形した構造体ダンパの開発と評価（11），人工筋アクチュエータの試作（12），多軸による曲面積層と強度・剛性評価（13），繊維と樹脂を複合押出する機械の設計・試作（14）など，利用可能性を広げる報告や，アクティブラーニングを取り入れたデジタル生産加工の教育事例（15）等，様々な角度からの取り組みが報告されている．
〔成田 浩久 名城大学〕
参考文献
（1） 長沼恒雄，橋本浩一，射出成形機型締装置の異常検知，日本機械学会論文集，Vol.85, No.871（2019），doi: DOI: DOI: 10.1299/transjsme.18-00258
（2） 三坂孝志, ヘルワン ジョニー, リャボフ オレグ, 加納 誠介, 澤田 浩之, 笠島 永吉，振動計測データと簡易モデルに基づく表面粗さの推定手法の検討，生産システム部門研究発表講演会2019講演論文集（2019），pp. 21-22．
DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.606
（3） 小林恭彦，CAMにおけるデジタルツイン環境の実現がもたらす効果，型技術，Vol.34，No.9（2019），pp.50-53．
（4） 佐藤雄二，白濱卓馬，石橋 淳一，村松壽晴，計算科学シミュレーションコードSPLICEによるレーザーコーティングのためのCPSの構築，生産システム部門研究発表講演会2019講演論文集（2019），pp. 23-24．
DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.607
（5） 佐藤雄二，白濱卓馬，石橋 淳一，村松壽晴，レーザー加工における計算科学シミュレーションコードSPLICE によるCPS 設計空間の検証と改訂，日本機械学会2019年度年次大会講演論文集（2019），S14316．
DOI: 10.1299/jsmemecj.2019.S14316
（6） 梅田靖，次世代生産システムに向けた「ディジタル・トリプレット」の提案，生産システム部門研究発表講演会2019講演論文集（2019），pp. 47-48．
DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.613
（7） 小野里雅彦，加藤 健太，白土浩司，人とロボットが共同作業を行う組立セルに対する設計・計画支援のフレームワーク，生産システム部門研究発表講演会2019講演論文集（2019），pp.57-58．
DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.401
（8） 成田浩久，大澤くる美，藤本英雄，瀬見井大志，中間秀明，摺動面手仕上げにおける技能分析の試み，生産システム部門研究発表講演会2019講演論文集（2019），pp.55-56．
DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.304
（9） 舘山武史，成田浩久，吉田雅人，浅田 勝，藤本英雄，深層学習を用いた自動製品検査システムの構築と現場導入に関する一考察，日本機械学会2019年度年次大会講演論文集（2019），S14424.
DOI: 10.1299/jsmemecj.2019.S14424
（10） 神保康紀，舘野寿丈，AM による製作を想定した引張強度に関して等方性を有する格子構造の設計，日本機械学会論文集，Vol.85, No.871（2019），doi: https://doi.org/10.1299/transjsme.18-00098.
（11） 酒井康徳，田中智久，小林俊哉，朱疆，加藤総一郎，大久保努，緑川哲史，異方剛性設計を施したパッシブダンパP-DACSを内包する構造物の振動応答，生産システム部門研究発表講演会2019講演論文集（2019），pp.33-34．
DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.504
（12） 松本宏行, 荒池高行, 付加製造技術による人工筋アクチュエータの試作，日本機械学会生産システム部門研究発表講演会2019講演論文集（2019），pp.37-38．
DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.506
（13） 舘野寿丈，小坂充裕，多軸AMの曲面積層による製作物の強化，生産システム部門研究発表講演会2019講演論文集（2019），pp.27-28．
DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.501
（14）竹内健仁，舘野寿丈，多様な繊維を複合押出できるアディティブマニュファクチャリング-繊維による任意剛性の発現-，生産システム部門研究発表講演会2019講演論文集（2019），pp.29-30．
DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.502
（15） 木村南，志田由奈，春日幸生，川森重弘，アディティブマニュファクチャリングを活用した「デジタル生産加工」の試み，生産システム部門研究発表講演会2019講演論文集（2019），pp.35-36．
DOI: 10.1299/jsmemsd.2019.505