| Project/Area Number |
21K03793
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
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| Research Institution | Nihon University (2022-2023)
Tokyo University of Science (2021) |
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Principal Investigator |
日比野 浩典 日本大学, 経済学部, 教授 (70598359)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 生産システム / 生産変動 / エネルギ原単位 / デジタルツイン / 最適化 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、デジタルツインにより生産ラインにおける、生産変動（段取替え、特急品対応、故障等）による下流工程への影響を予測し、予測に基づき影響を最小化する。生産変動により、下流工程の設備への部品到着遅延が発生し，設備は待機状態（アイドル状態）が発生し、ムダなエネルギが消費される。そこで、デジタルツインにより、実生産ラインの変動を感知し、速やかに生産設備のアイドル状態開始・終了を予測し、最適な動作を決定し、エネルギ消費量を最適化し、単位製品あたりのエネルギ消費量（製造エネルギ原単位）を最適化する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、デジタルツインにより生産ラインにおける、生産変動（段取替え、特急品対応、故障等）による下流工程への影響を予測し、予測に基づき影響の最小化を目指す。生産変動により、下流工程の設備への部品到着遅延が発生し，設備は待機状態（アイドル状態）が発生し、ムダなエネルギが消費される。そこで、デジタルツインにより、実生産ラインの変動を感知し、速やかに生産設備のアイドル状態開始・終了を予測し、最適な動作を決定し、エネルギ消費量を最適化し、単位製品あたりのエネルギ消費量（製造エネルギ原単位）を最適化することを目指す。
令和３年度は、「アイドル発生予測処理に要求される仮想モデルの研究」、および「仮想モデルのシミュレーションの提案と実装」を実施した。「アイドル発生予測処理に要求される仮想モデルの研究」について、要求される仮想モデルを開発した。また、「仮想モデルのシミュレーションの提案」を行い、実装方法について、検討した。
令和4年度は、「仮想モデルのシミュレーションの実装」について、実施した。具体的には、まず、特急品生産に対応する生産変動の発生について、検討した。特急品生産による上流工程から下流工程への影響について分析した。分析結果を使用して、上流工程から下流工程への影響予測を可能とする仮想モデルを開発し、シミュレーションに実装した。
本年度は、「アイドル状態の予測結果を使用する省エネルギ制御方法」について、実施した。機器の動作とエネルギ消費量の関係を分析し、省エネルギ制御方法について検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和３年度は、「アイドル発生予測処理に要求される仮想モデルの研究」、および「仮想モデルのシミュレーションの提案と実装」を実施した。「アイドル発生予測処理に要求される仮想モデルの研究」について、要求される仮想モデルを開発した。また、「仮想モデルのシミュレーションの提案」を行い、実装方法について、検討した。
令和4年度は、「仮想モデルのシミュレーションの実装」について、実施した。具体的には、まず、特急品生産に対応する生産変動の発生について、検討した。特急品生産による上流工程から下流工程への影響について分析した。分析結果を使用して、上流工程から下流工程への影響予測を可能とする仮想モデルを開発し、シミュレーションに実装した。
本年度は、「アイドル状態の予測結果を使用する省エネルギ制御方法」について、実施した。機器の動作とエネルギ消費量の関係を分析し、省エネルギ制御方法について検討を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和6年度には、「生産変動影響最小化処理の提案と実装」を行う。具体的には、これまでに開発したアイドル発生予測処理のための仮想モデルのシミュレーションにより上流工程から下流工程への影響予測を実施する。影響予測結果から各設備に発生するアイドル状態期間を予測・算出し、予測・算出された結果を使用して省エネルギ制御方法を決定する。決定された省エネルギ制御方法の有効性を確認する。
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