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従来の生産システムでは、所与の目的を達成するために計画、設計、構築され、運用に当たって所与のものとは異なる条件下で運転、制御されることが多い。これらでは、各設備の操作条件を上部機構からの命令によって決定する方法がとられている。
本研究の対象である自律分散型生産システムでは、このような階層構造の存在を前提とせず、システム自体が自律的に、状況を判断して、システムの目的が達成されるように、操作条件を変えたり、システム構造を変えることができることが必要である。
本研究では、装置工業における、多目的化学プラントを対象に研究を行った。自律分散型生産システムを可能にするためには、個の均質性、自律的な状況適応性、及び個の結合に関しての自己組織性を必要とする。個間の相互作用は初期システム構造として与えられ、システム外部の変化に状況適応しながら自己組織化される。化学プラントでは、混合、反応、分離等の機能別の単位操作機器を使用することが通常であり、均質性の条件をみたすために、多目的モジュールを単位として定め、これらに結合によってそれらの異なる機能を実現することとした。機能別ブロックは、複数のモジュールから構成されることができる。機能別ブロックが全体システムの状況を判断し、状況適応行動がとれるためには、システム目的の共有化、他ブロックの状況把握が重要であり、システム内、外部の変化を局所化する方策を戦略的な行動ルールとして採用することにした。これによって機能別ブロックに内蔵されるセンサーの値によって、ブロック内の最終モジュールの操作条件を許容最大値までの範囲で変更し、上限に達したとき予備のモジュールを結合することを繰り返すことによって、自律分散型生産システムが実現可能になることが明らかなになった。具体的には、システム運用に対する変動は、システム入力変数(原料性状)の変化、システム出力変数(製品仕様)の変化及びシステム内部構成要素の変化(異常、故障等)が挙げられるが、それぞれ下記の対応が可能である。
・システム入力変化:上流側要素による変動吸収、局所化
・システム出力変化:下流側要素による変動吸収、局所化
・システム内部要素の変化:当該要素の置き換えによる局所化
本研究によって、当初は実現の可能性すら見えていなかった状態から、具体的な設計方法を提示できることが可能になった。
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