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機械工学年鑑2024

17．生産システム

17.1　生産システム関連のモデリングとアルゴリズム

システムを複数の要素が同じ目的を持って関連付けられている状態と見ることは，代表的な考え方の1つである．生産システムは，この共通の目的として生産活動を掲げていると考えらえる．もちろん何を生産活動と見るか自体が難しく，半世紀以上前の時点でも，加工や組立などのものづくりの代表的な作業のみならず，材料の調達や製品の販売，そして回収や廃棄までも，その対象として認識している．また，有形の工業製品に加え，生産情報の立案やサービスのような無形のものに対する生産も，研究の対象として含む．

生産システムのいわゆるフレームワークの研究は，概念的あるいは抽象的な印象を与え，ときに否定的な評価を受けることもあるが，その意義は極めて高い．たとえば，現代のように日常生活の中に情報ネットワークのためのインフラが整っていないころから，全ての生産情報の統合と運用の重要性を指摘したコンピュータ統合生産システム（Computer Integrated Manufacturing System）の枠組みは，現代の我々の生活の根底を支えていることは言うまでもない．個々のエージェントの振舞いによる自律的な生産行為の創発などの研究についても，人口知能（AI）に関する技術がもたらす可能性や脅威などを考える際の出発点となり得る．このように，今に至る多くの課題を考えるときに，こうした生産システムの研究者による検討は非常に重要である（1）～（5）．

このような取り組みの動きは今でも変わらない．特にネットワークやビッグデータなどのキーワードに代表される情報の役割は，DX（Digital Transformation）を標榜する情報の活用や生成AI（generative AI）などの新しい情報の創出方法の登場により，生産活動に組み込まれると同時に研究の対象とも成り得る（6）（7）．また，カーボンニュートラルや雇用の創出などの社会的な課題も，生産システムの研究範囲に与える影響は大きい．

このような背景を踏まえ，生産システム関連の研究は，大きく生産システム自体の解釈や展望，運用の仕方や目標に到達するためのシナリオ，サプライチェーンのような企業間の連携や拠点の形成などがあげられる（8）～（11）．最近では地球環境への影響を念頭においた企業活動の問題定義とその課題の指摘，企業内での設計活動，生産計画に関わる課題の定義とその解法などの視点から読み解くことが，理解を深める上で役に立つと考えらえる（12）～（16）．

一方，設備割り当てやスケジューリングに関する研究課題は，具体的かつ現実的な課題であると同時に，数理的な取り組みを含めて他分野の研究とも関連が深く，横断的な取り組みを進める上で重要な課題の1つである（17）～（23）．先にあげた企業間あるいは消費者の間での配送を扱うサプライチェーンに関する課題は，工場内の設備の配置や搬送など，類似点や相違点を考えることによりさらに深い理解に至ることがある．研究題目にとらわれることなくその目的や意義を考えることが重要なことは，生産システム分野の研究の特徴でもあると言える．

〔樋野 励　名古屋大学〕

参考文献

(1) 松本 光崇, サーキュラー・エコノミーに向けたリマニュファクチャリングの高度化, 精密工学会誌, Vol.89, No.7, pp. 555-558(2023), DOI:https://doi.org/10.2493/jjspe.89.555.

(2) 門田 和雄, デジタルファブリケーションの進展とMAKERSがつくるものづくりの未来, 精密工学会誌, Vol.89, No.3, pp. 225-228(2023), DOI:https://doi.org/10.2493/jjspe.89.225.

(3) 山田 篤史, 児玉 和俊, 安田 浩一朗, 瀬川 佳秀, 榎並 正晃, 持続可能型セラミック生産システム「SPS」の開発―市場変化の先読みと精密加工の融合によるマスカスタム生産実現―, 精密工学会誌, Vol.89, No.2, pp.142-146(2023), DOI;https://doi.org/10.2493/jjspe.89.142

(4) Chao LIU, KieSu KIM , Construction and application of data-driven knowledge adjacency network for product CMF design, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.17, No.2(2023), DOI:https://doi.org/10.1299/jamdsm.2023jamdsm0032.

(5) Andreas S. Schulz a, Claudio Telha, On the complexity of a maintenance problem for hierarchical systems, Operations Research Letters, Vol.54(2024)

(6) 後藤 潤平, 新森 聡志, 近藤 伸亮, 武田 英明, 梅田 靖, Digital Triplet型エンジニアリング支援のためのプロセスモデリング手法, 日本機械学会論文集, Vol.89, No.927, pp. 22-00177(2023), DOI:https://doi.org/10.1299/transjsme.22-00177.

(7) Xinhui KANG and Ziteng ZHAO, A study on kansei attraction of products’ online reviews by using text mining and kano model, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.18, No.2(2024), DOI: 10.1299/jamdsm.2024jamdsm0010.

(8) Ismail Saglam, Must pollution abatement harm the supplier in a multi-echelon supply chain? Operations Research Letters, Vol.53(2024)

(9) 伊東 明日美, 貝原 俊也, 國領 大介, 需要の不確実性下におけるリソースシェアリングを伴うマルチサプライヤ協調型物流ネットワークに関する研究 (第2報, 共同貨物輸送方式の比較と費用配分手法の提案), 日本機械学会論文集, Vol.90, No. 929, pp.23-00221(2024), DOI:https://doi.org/10.1299/transjsme.23-00221.

(10) 伊東 明日美, 貝原 俊也, 國領 大介, 藤井 信忠, 需要の不確実性下におけるリソースシェアリングを伴うマルチサプライヤ協調型物流ネットワークに関する研究, 日本機械学会論文集, Vol.89, No.923, pp.23-00009(2023), DOI:https://doi.org/10.1299/transjsme.23-00009

(11) Yuxiang Zhang, Weijun Zhong, Shu-e Mei, Supply chain coordination by manufacturer reward contract, Operations Research Letters, Vol.51, No.4, pp.432-438(2023),

(12) 左合 貴, 新井 嘉秀, 植山 祐樹, 原田 正範, 最適経路生成器を内包したモデル予測制御による障害物回避走行, 日本機械学会論文集, Vol.89, No.926, pp.23-00134(2023), DOI:https://doi.org/10.1299/transjsme.23-00134.

(13) 浅野 真輝, 深尾 隆則, 農作業を考慮した複数移動ロボットの経路計画と運搬車への応用, 日本機械学会論文集, Vol.89, No.923, pp.23-00106(2023), DOI:https://doi.org/10.1299/transjsme.23-00106

(14) Kotaro YAMADA, Yoshiyuki KARUNO, Riki KATAOKA, Sota SAWADA, Drone scheduling for parcel delivery with an access grade to stops on a fixed truck route, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.18, No.2 (2024), DOI:https://doi.org/10.1299/jamdsm.2024jamdsm0021

(15) Xingkai WANG, Weimin WU, Zichao XING, Tingqi ZHANG, Haoyi NIU, A look-ahead AGV scheduling algorithm with processing sequence conflict-free for a no-buffer assembly line, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.17. No.5, (2023), DOI:https://doi.org/10.1299/jamdsm.2023jamdsm0063

(16) Xingkai WAN, Weimin WU, Zichao XING, Tingqi ZHANG and Haoyi NIU, A look-ahead AGV scheduling algorithm with processing sequence conflict-free for a no-buffer assembly line, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.17, No.5(2023), DOI: 10.1299/jamdsm.2023jamdsm0063.

(17) Mingjuan ZHAO, Jing SUN, Koichi NAKADE, A mathematical model for optimal switching problem of production line based on the OCRA method for ergonomics, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.18, No.2(2024), DOI:https://doi.org/10.1299/jamdsm.2024jamdsm0019

(18) Eiji MORINAGA, Kenta TERAMOTO, Hidefumi WAKAMATSU, Method of job shop scheduling considering reworking and reprocessing based on proactive approach, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing,Vol.17, No.1(2023), DOI:https://doi.org/10.1299/jamdsm.2023jamdsm0013.

(19) Bo Chen a, Vitaly A. Strusevich, An FPTAS for scheduling with resource constraints, Operations Research Letters, Vol.51, No.4, pp.421-424(2023),

(20) Multiprocessor jobs, preemptive schedules, and one-competitive online algorithms,Jiří Sgall a, Gerhard J. Woeginger, Operations Research Letters, Vol.51, No.6, pp.583-590(2023).

(21) Eiji MORINAGA*, Kenta TERAMOTO, and Hidefumi WAKAMATSU, Method of job shop scheduling considering reworking and reprocessing based on proactive approach, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.17, No.1(2023), DOI: 10.1299/jamdsm.2023jamdsm0013.

(22) Mingjuan ZHAO, Jing SUN and Koichi NAKADE, A mathematical model for optimal switching problem of production line based on the OCRA method for ergonomics , Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.18, No.2(2024), DOI:1299/jamdsm.2024jamdsm0019.

(23) Kotaro YAMADA, Yoshiyuki KARUNO, Riki KATAOKA and Sota SAWADA, Drone scheduling for parcel delivery with an access grade to stops on a fixed truck route, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol.18, No.2(2024), DOI: 10.1299/jamdsm.2024jamdsm0021.