動作設計に関する人工知能の分野

質問

はじめまして、大学でIEなどの研究を行っているものです。

現在「製品を作る際の人の動作を自動で設計する」アルゴリズムを開発したいと考えています。アルゴリズムの流れとしては

(1)作業抽出：製品構成・製品図面から必要な要素作業及び先行順序関係を抽出する
(2)動作抽出：(1)で抽出された作業達成のために、最適な動作の組み合わせを複数の代替案の中から選択する

を考えております。この中で(1)の「製品構成・製品図面から要素作業及び先行順序関係を作成する」という部分が人工知能の分野に属すると考えているのですがこの分野に疎く、人工知能のどの分野を研究すればよいかという部分がわかっておりません。

もしどなたかご存知の方がいらっしゃればご教示いただけるとうれしいです。よろしくお願いいたします。

回答No.2

ur2c · ベストアンサー

> 調べてみたのですが生産設計でどのような情報が付加されるかというデータを見つけることができませんでした。

いっぱいありますよ。たとえば参考 URL。

> 製品にもよると思うのですが生産設計の段階で作業員の動作設計も行われるのでしょうか。

作業者の動作は、ある程度は生産設計で考えます。治具や工具を見て、こっちより先にあっちを取り付けた方が楽だろ、だから配置はこうなるんだ、とか。

たとえば、機能設計では基板の調整しやすい位置に可変抵抗を置くとします。いろんな抵抗値を試してみるためです。しかし生産設計ではその値はもう固定されており、調整は不要です。だから触りやすさではなく組み立てやすさを考慮した位置に、安い固定抵抗を置きます。

こういうのを動作設計の一部と思うことにするかどうかですね。

> 知識抽出に関しても調査を進めたいと思います。

昔、expert system が流行した頃、知識工学と称する分野で知識抽出という名の interview が盛んに行われ、論文も山ほど出ました。その頃の方法は手間ばかりかかります。その後の進展は Bayesian network などの学習機械で、これは自動的に大量の data が取れる環境では役に立つことがあります。

> 大学でIEなどの研究を行っているものです。

IE は Industrial Engineering じゃないんですよね？ Information Engineering でしょうか？

参考URL：

http://www7b.biglobe.ne.jp/~mechatroidea/sekkei-seizu/production/s016-productivity.html

お礼

ご回答ありがとうございます。

>作業者の動作は、ある程度は生産設計で考えます。治具や工具を見て、こっちより先にあっちを取り付けた方が楽だろ、だから配置はこうなるんだ、とか。

生産設計の段階である程度作業者の動作が考えられているのですね。インプット情報としてそれらをどのように定義するか難しいところですが、なんとか調整してみたいと思います。

>昔、expert system が流行した頃、知識工学と称する分野で知識抽出という名の interview が盛んに行われ、論文も山ほど出ました。その頃の方法は手間ばかりかかります。その後の進展は Bayesian network などの学習機械で、これは自動的に大量の data が取れる環境では役に立つことがあります。

大量の動作設計に関するデータが必要になるということになるということでしょうか。動作設計に関するデータを提供している場所を探してみたいと思います。

>IE は Industrial Engineering じゃないんですよね？ Information Engineering でしょうか？

私が学んでおりますのはIndustrial Engineeringです。勉強不足な事ばかりでお恥ずかしいかぎりです。

今回教えていただいたことを踏まえ、さらに研究活動を進めていきたいと思います。よろしくお願いいたします。

回答No.1

ur2c

設計にはいろんな段階があり、大きくは機能設計と生産設計に分かれます。機能設計は要求仕様を機能的に満足する製品がそもそも作れるものであることを実証するのが目的で、製品の試作はこれによって進めます。生産設計は機能的には実現可能であることがわかった製品を、利益が出るように生産するために設計を調整するものです。

工程として機能が上流で生産が下流なので、生産設計の方がより多くの情報が加わっています。生産設計では、部品はどんなものがいくらで手に入るかとか、工場にはどんな生産設備、治具、工具があって、作業者はどんな技能を持っているかなどを勘案します。

> (1) 作業抽出：製品構成・製品図面から必要な要素作業及び先行順序関係を抽出する

ということですから、これはまだ生産設計ができていない段階だということになります。生産設計は上の説明からわかるとおり、普通は製品構成と製品図面だけから決まるものではありません。いわば生産環境全体を考慮した上で決まります。製品構成と製品図面だけから必要な要素作業及び先行順序関係が決まるのは、よほど単純な製品だけです。

そのように単純な製品を限定した例として私が知っているのは、電子基板への部品実装です。この場合、必要な要素作業の集合は全ての部品を基板に挿入することで、先行順序関係はありません。そうすると、あとは X-Y table の移動距離を最小化することによって実装作業の時間を短縮することになります。これは巡回セールスマンにちょっと制約が付け加わったような問題に定式化できます。ここまで落とせばあとは metaheuristics などで、少なくとも近似的には解けます。

つまり、製品を限定せずに人工知能で作業抽出ができるわけがないのは明らかです。とすると、「人工知能で作業抽出」という調べ方でなく、具体的な製品は何かを限定し、その製造方法から調べる必要がある、ということになります。そのためには当該製品の生産設計をやっている人から知識抽出をすれば良い。そして知識抽出は事例がたくさん報告されてます。

お礼

ご回答ありがとうございます、お礼が遅くなってしまい申し訳ありません。

設計の部分が機能設計と生産設計と二段階に分かれているということは知りませんでした、参考になります。

私がイメージしていたのは生産設計が終わった段階での動作設計を考えており、調べてみたのですが生産設計でどのような情報が付加されるかというデータを見つけることができませんでした。製品にもよると思うのですが生産設計の段階で作業員の動作設計も行われるのでしょうか。

重ねて質問になってしまい申し訳ありません、ur2cさんがおっしゃっていた知識抽出に関しても調査を進めたいと思います。

よろしくお願いいたします。