阅读说明：本技术 网络物理系统型生产系统 (Network physical system type production system ) 是由 若园贺生 相马伸司 村上慎二 岩井英树 泽田浩之 近藤伸亮 高本仁志 于 2020-04-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供网络物理系统型生产系统。该网络物理系统型生产系统包含生产线和生产线计算机装置,该生产线计算机装置在虚拟世界中生成与生产线的实际生产状态对应的虚拟生产状态。生产线包含磨床、热处理炉和检查机、以及控制装置。生产线计算机装置与控制装置同步地获取生产指令值集,并通过基于获取到的生产指令值在虚拟世界中生成虚拟磨削加工处理、虚拟热处理以及虚拟检查处理,来生成虚拟生产状态。生产线计算机装置将最佳生产指令值集输出至控制装置,以满足生产线的生产条件。(The invention provides a network physical system type production system. The cyber-physical system type production system includes a production line and a production line computer device that generates a virtual production state corresponding to an actual production state of the production line in a virtual world. The production line comprises a grinding machine, a heat treatment furnace, an inspection machine and a control device. The line computer device acquires a production command value set in synchronization with the control device, and generates a virtual production state by generating a virtual grinding process, a virtual heat treatment, and a virtual inspection process in a virtual world based on the acquired production command value. The production line computer device outputs the optimal production instruction value set to the control device so as to meet the production conditions of the production line.)

网络物理系统型生产系统

技术领域

本发明涉及网络物理系统型生产系统。

背景技术

通常，依次传送并且生产工件的生产线具备各种机械，各种机械分别基于根据生产条件预先设定的生产指令值来执行处理。各种机械包含机床，例如，在日本特开2018～153907号公报中公开的磨削加工模拟装置能够模拟机床的加工处理。预先模拟加工处理能够高精度地设定根据生产条件的生产指令值，其结果，能够提高生产线的生产性。

然而，在构成生产线的各种机械分别独立地进行处理的上述以往的生产线中，存在位于生产线的上游侧的机械对工件进行的处理会对位于下游侧的机械对工件进行的处理造成影响的情况。该影响例如会持续到在上游侧的机械中预先设定的生产指令值***作人员修正为止。为了确保工件的品质，下游侧的机械需要在吸收(排除)上游侧的处理的影响的同时进行处理。该情况在上述以往的生产线运转时，可能导致生成工件的生产效率的降低、生产时间的增加、或者生产品质的降低。

发明内容

本发明的实施方式涉及具有自主修正生产指令值以满足生产条件并运转的生产线的网络物理系统型生产系统。

根据本发明的实施方式，网络物理系统型生产系统具备：生产线，配置于现实世界，并且至少具备机床来生产工件；以及生产线计算机装置，在虚拟世界中生成与在生产线中生产工件的实际生产状态对应的虚拟生产状态。生产线具备：机床；邻接处理机械，配置于机床的上游以及下游的至少一方；以及控制装置，基于生产指令值集分别控制机床以及邻接处理机械。生产线计算机装置可通信地与控制装置连接，与控制装置同步地获取生产指令值集，并通过基于获取到的生产指令值集在虚拟世界中生成与由机床进行的实际加工处理以及由邻接处理机械进行的实际邻接处理分别对应的虚拟加工处理以及虚拟邻接处理，来生成虚拟生产状态。生产线计算机装置将用于修正生产指令值集中的至少一个因素生产指令值以满足生产线的生产条件的最佳生产指令值集输出至控制装置。

由此，基于生产指令值集控制构成生产线的机床以及邻接处理机械的控制装置与可通信的生产线计算机装置连接。生产线计算机装置通过基于从控制装置获取到的生产指令值集在虚拟世界中生成与实际加工处理以及实际邻接处理分别对应的虚拟加工处理以及虚拟邻接处理，来生成虚拟生产状态。而且，生产线计算机装置决定用于修正因素生产指令值以满足在生产线中生成工件时的生产条件的最佳生产指令值集，并将最佳生产指令值集输出至控制装置。

由此，生产线计算机装置能够通过将最佳生产指令值集输出至控制装置以满足生产条件，来使机床以及邻接处理机械统一地工作。即，控制装置能够通过从生产线计算机装置反复获取最佳生产指令值集，来使机床以及邻接处理机械自主工作。其结果，在具备机床、邻接处理机械、控制装置以及生产线计算机装置的网络物理系统型生产系统中，生产线能够在满足生产条件的同时自主运转。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的网络物理系统型生产系统的结构的构成图。

图2是表示图1的机床的结构的构成图。

图3是表示图1的生产线计算机装置的结构的构成图。

图4是用于对网络物理系统型生产系统的工作进行说明的图。

图5是表示本发明的实施方式的变形例所涉及的、将网络物理系统应用于机床的结构的构成图。

图6是表示图5的单元计算机装置的结构的构成图。

图7是用于对应用了网络物理系统的机床的工作进行说明的图。

具体实施方式

(1.网络物理系统型生产系统的概要)

以下，参照附图对网络物理系统型生产系统(Cyber Physical ProductionSystem：以下，也仅称为“CPPS”。)进行说明。如图1所示，CPPS(以下，也仅称为“生产系统”。)具备配置于现实世界的生产线10、以及配置于虚拟世界的生产线计算机装置20。

(2.生产线10的结构)

生产线10至少具备作为机床的磨床11，并且具备配置于比磨床11靠上游侧的热处理炉12、以及配置于比磨床11靠下游侧的检查机13作为邻接处理机械，来生成工件W。另外，生产线10具备控制装置14，该控制装置14基于生产指令值集PI控制磨床11、热处理炉12以及检查机13。控制装置14由控制磨床11的控制装置14a、控制热处理炉12的控制装置14b、以及控制检查机13的控制装置14c构成。

如图2所示，磨床11具备砂轮111、砂轮座112、以及主轴箱113。此外，虽然省略图示，但在磨床11上具备通过冷却剂冷却磨削点的周边的冷却装置。磨床11使被砂轮座112旋转驱动的砂轮111的周面与被主轴箱113旋转驱动的工件W的周面接触，来进行对工件W的周面进行磨削的磨削加工。

砂轮111由大量的磨粒形成为圆盘状，并被砂轮座112支承为能够围绕砂轮轴线Cg旋转。砂轮座112根据来自控制磨床11的工作的控制装置14(控制装置14a)的生产指令值集PI，使砂轮111围绕砂轮轴线Cg旋转。另外，砂轮座112根据来自控制装置14(控制装置14a)的生产指令值集PI使砂轮111在砂轮轴线Cg的方向以及进给方向(X轴线方向)上移动。此外，主轴箱113也可以相对于砂轮座112在进给方向(X轴线方向)上移动。主轴箱113将工件W支承为能够围绕主轴线Cw旋转，并根据来自控制装置14(控制装置14a)的生产指令值集PI使工件W围绕主轴线Cw旋转。

热处理炉12具有公知的结构，通过对被投入至加热炉的内部的工件W加热来进行热处理。热处理炉12由控制装置14(控制装置14b)控制工作。控制装置14(控制装置14b)基于生产指令值集PI控制加热炉的内部的温度以及工件W的炉中移动速度。

检查机13通过测量被磨床11磨削加工后的工件W的形状以及性状来进行检查。检查机13例如具备具有检查用照相机等的测量头，并由控制装置14(控制装置14c)控制测量头的工作。控制装置14(控制装置14c)基于生产指令值集PI使测量头工作，以便在工件W的预先设定的检查位置进行测量。

在这里，生产指令值集PI例如包含工件W(主轴箱113)以及砂轮111(砂轮座112)的位置、砂轮111的转速、主轴箱113的主轴(工件W)的旋转速度、切入速度、磨削工序(粗磨削、精磨削以及微磨削)的切换时机、冷却剂的有无、热处理温度、工件W的材质、工件W的直径。

控制装置14根据基于任意的生产条件设定的生产指令值集PI，使构成生产线10的磨床11、热处理炉12以及检查机13工作。而且，控制装置14将生产指令值集PI输出至生产线计算机装置20。另外，控制装置14获取从后述的生产线计算机装置20的决定部23输出的最佳生产指令值集PS，并且，使用获取到的最佳生产指令值集PS控制磨床11、热处理炉12以及检查机13。

(3.生产线计算机装置20的结构)

配置于虚拟世界(网络世界)的生产线计算机装置20具备CPU、ROM、RAM、接口、存储装置等，经由网络与现实世界的生产线10的控制装置14连接。在这里，生产线计算机装置20配置于控制装置14能够经由网络连接的云空间。

如图1所示，生产线计算机装置20与控制装置14(控制装置14a、14b、14c)同步地获取生产指令值集PI。而且，生产线计算机装置20通过基于获取到的生产指令值集PI在虚拟世界中生成虚拟磨削加工处理、虚拟热处理、以及虚拟检查处理，来生成虚拟生产状态。虚拟磨削加工处理是与由磨床11进行的实际加工处理亦即实际磨削加工处理对应的虚拟加工处理，虚拟热处理是与由热处理炉12进行的实际邻接处理亦即实际热处理对应的虚拟邻接处理，虚拟检查处理是与由检查机13进行的实际邻接处理亦即实际检查处理对应的虚拟邻接处理。进一步，生产线计算机装置20将用于修正生产指令值集PI中的至少一个因素生产指令值PO以满足生产线10的生产条件的最佳生产指令值集PS输出至控制装置14(控制装置14a、14b、14c)。

在这里，因素生产指令值PO是在作为实际加工处理的磨削加工处理与作为实际邻接处理的热处理以及检查处理之间相互影响的生产指令值。具体而言，因素生产指令值PO例如是由热处理炉12进行的热处理对由磨床11进行的磨削加工处理造成影响的生产指令值。在该情况下，例如，存在工件W的外观的外径尺寸因由通过热处理炉12对工件W进行热处理引起的热处理变形等的影响而增大，其结果，通过磨床11对工件W进行磨削加工处理时的磨削开始直径增大的可能性。在该情况下，作为因素生产指令值PO，例如，能够举出在热处理炉12中设定的热处理温度或者工件W的炉中移动速度。

进一步，因素生产指令值PO也可以是由磨床11进行的磨削加工处理对由检查机13进行的检查处理造成影响的生产指令值。具体而言，根据因素生产指令值PO，例如，存在在通过磨床11对工件W进行磨削加工处理的情况下表面粗糙度恶化，其结果，通过检查机13对工件W进行检查处理时的表面粗糙度测定值超过标准值的情况。在该情况下，作为因素生产指令值PO，例如，能够举出在磨床11中设定的转速、旋转速度、切入速度等。

生产条件也可以包含以对通过磨削加工处理、热处理以及检查处理产生的生产成本进行合计所得的总生产成本满足预先设定的基准总生产成本的方式使生产线10运转的运转条件。另外，生产条件也可以包含以对被磨削加工处理、热处理以及检查处理消耗的电力量进行合计所得的总电力量满足预先设定的基准总电力量的方式使生产线10运转的运转条件。

另外，生产条件也可以包含以对伴随磨削加工处理、热处理以及检查处理的每个处理的维护作业而产生的停止时间进行合计所得的总停止时间满足预先设定的基准总停止时间的方式使生产线10运转的运转条件。进一步，生产条件也可以包含经由磨削加工处理、热处理以及检查处理生产的工件W的品质满足预先设定的基准品质的品质条件。

生产线计算机装置20在生产条件包含总生产成本满足基准总生产成本的运转条件的情况下，例如以使生产线10中的工具成本减少的方式决定最佳生产指令值集PS。此外，作为工具成本，例如，能够举出磨床11、热处理炉12以及检查机13的构成部件(例如，砂轮、炉、检查用照相机等)的更换费用、再生费用等。因此，生产线计算机装置20例如以延长构成部件的寿命降低更换频率的方式决定最佳生产指令值集PS。

另外，生产线计算机装置20在生产条件包含总电力量满足基准总电力量的运转条件的情况下，例如以使在生产线10上消耗的电力量最大的热处理炉12的电力量减少的方式决定最佳生产指令值PS。另外，生产线计算机装置20在生产条件包含总停止时间满足基准总停止时间的运转条件的情况下，例如以配合在生产线10上维护作业所需的时间较大的热处理炉12的停止时间还进行磨床11的构成部件(例如，砂轮、轴承等)的更换的方式决定最佳生产指令值集PS。进一步，生产线计算机装置20在生产条件包含工件W的品质满足基准品质的品质条件的情况下，例如以提高由在生产线10上最影响工件W的品质的磨床11进行的磨削加工处理的精度的方式决定最佳生产指令值集PS。

进一步，如图1所示，生产线计算机装置20对外部终端装置30输出生产指令值集PI、以及表示所生成的虚拟生产状态的状态信息中的至少一方，上述外部终端装置30经由网络与生产线计算机装置20连接并且在与生产线10不同的场所(例如，制造以及维护磨床11等的制造商等)工作。由此，例如，制造商能够经由外部终端装置30获取生产线10的生产状态作为大数据，并能够提供如在适当的时机进行生产线10的维护的服务。

生产线计算机装置20决定上述的最佳生产指令值集PS，并将所决定的最佳生产指令值集PS输出至控制装置14(控制装置14a、14b、14c)，并且将生产指令值集PI以及状态信息输出至外部终端装置30。因此，如图3所示，具备获取部21、生成部22、决定部23、以及输出部24。

获取部21从控制装置14(控制装置14a、14b、14c)以规定的周期同步地获取生产指令值集PI。由此，配置于现实世界的生产线10和配置于虚拟世界的生产线计算机装置20具有同步的生产指令值集PI。

生成部22基于由获取部21从控制装置14(控制装置14a)获取到的生产指令值集PI，在虚拟世界中生成与由构成生产线10的磨床11进行的实际磨削加工处理对应的虚拟磨削加工处理。另外，生成部22基于由获取部21从控制装置14(控制装置14b)获取到的生产指令值集PI，在虚拟世界中生成与由构成生产线10的热处理炉12进行的实际热处理对应的虚拟热处理。

另外，生成部22基于由获取部21从控制装置14(控制装置14c)获取到的生产指令值集PI，在虚拟世界中生成与由构成生产线10的检查机13进行的实际检查处理对应的虚拟检查处理。而且，生成部22通过生成虚拟磨削加工处理、虚拟热处理以及虚拟检查处理，而在虚拟世界中生成与实际生产状态对应的虚拟生产状态。

决定部23以满足上述的生产条件的方式决定最佳生产指令值集PS，并且，将所决定的最佳生产指令值集PS输出至控制装置14(控制装置14a、14b、14c中的至少一个控制装置)。另外，决定部23对虚拟生产状态和根据上述的生产条件预先设定的基准进行比较，并将生产指令值集PI中与上述基准不同的生产指令值确定为因素生产指令值PO。

进一步，决定部23决定满足如上述那样的多个生产条件中的每个生产条件的多个最佳生产指令值集PS。而且，决定部23例如将与由操作人员从多个生产条件中选择出的生产条件对应的最佳生产指令值集PS输出至控制装置14(控制装置14a、14b、14c中的至少一个控制装置)。

输出部24经由网络例如以可通信的方式与设置于制造商的外部终端装置30连接。而且，输出部24对外部终端装置30输出生产指令值集PI、以及表示由生成部22生成的虚拟生产状态的状态信息中的至少一方来作为大数据。

(4.CPPS的工作)

接下来，基于图4对具备配置于现实世界的生产线10，更详细而言，磨床11、热处理炉12以及检查机13、和配置于虚拟世界的生产线计算机装置20的CPPS的工作进行说明。在CPPS中，操作人员首先将任意的生产条件输入至控制装置14。由此，控制装置14(控制装置14a、14b、14c)生成生产指令值集PI(NC程序)，并且经由网络将生产指令值集PI输出至生产线计算机装置20。

在生产线10上，磨床11、热处理炉12以及检查机13分别由控制装置14(控制装置14a、14b、14c)基于生产指令值集PI控制。由此，工件W在被上游侧的热处理炉12进行热处理之后，被磨床11进行磨削加工处理。而且，工件W在被磨床11进行磨削加工处理之后，被比磨床11靠下游侧的检查机13实施检查处理，来生成产品。

另一方面，在生产线计算机装置20中，获取部21从控制装置14(控制装置14a、14b、14c)同步地获取生产指令值集PI。而且，生产线计算机装置20与控制装置14(控制装置14a、14b、14c)使磨床11、热处理炉12以及检查机13工作而开始实际生产状态同步地开始生成虚拟生产状态。

即，在生产线计算机装置20中，生成部22基于从控制装置14(控制装置14a、14b、14c)获取到的生产指令值集PI，生成虚拟磨削加工处理、虚拟热处理以及虚拟检查处理。而且，生成部22使用虚拟磨削加工处理、虚拟热处理以及虚拟检查处理生成虚拟生产状态。在这里，由于获取部21与控制装置14同步地获取生产指令值集，所以生成部22生成与实际生产状态同步的虚拟生产状态。

在这里，生产线计算机装置20能够使用从控制装置14(控制装置14a、14b、14c)获取到的生产指令值集PI，在虚拟世界中生成磨削加工处理、热处理以及检查处理。由此，生产线计算机装置20例如能够预测(把握)通过生产线10生产的工件W的外观的外径尺寸增大、工件W的表面粗糙度恶化。

若通过生成部22生成虚拟生产状态，则决定部23以满足生产条件的方式将生产指令值集PI中的至少一个确定为因素生产指令值PO。而且，决定部23决定用于修正因素生产指令值PO的最佳生产指令值集PS，并将所决定的最佳生产指令值集PS输出至控制装置14(控制装置14a、14b、14c)。

如上所述，生产条件能够包含以对因磨削加工处理、热处理以及检查处理产生的生产成本进行合计所得的总生产成本满足预先设定的基准总生产成本的方式使生产线10运转的运转条件。在该情况下，决定部23以减少生产线10上的工具成本的方式决定最佳生产指令值集PS。

在该情况下，作为与总生产成本相关的因素生产指令值PO，决定部23例如确定与砂轮111的转速、加工阻力相关的生产指令值，以便延长作为磨床11的构成部件的砂轮111的寿命并减少工具成本。在这里，决定部23对所生成的虚拟生产状态和为了减少总生产成本而预先设定的基准进行比较，来确定与砂轮111的转速、加工阻力相关的生产指令值。

而且，决定部23以使砂轮111的转速增加、或减少加工阻力的方式，对与砂轮111的转速、加工阻力相关的生产指令值决定最佳生产指令值集PS并输出至控制装置14(例如，控制装置14a)。由此，能够延长作为磨床11的构成部件的砂轮111的寿命并减少工具成本，进而，能够使生产线10的总生产成本满足基准总生产成本。

另外，生产条件能够包含以对被磨削加工处理、热处理以及检查处理被消耗的电力量进行合计所得的总电力量满足预先设定的基准总电力量的方式使生产线10运转的运转条件。在该情况下，决定部23以减少在生产线10上消耗的电力量最大的热处理炉12的电力量的方式决定最佳生产指令值集PS。

在该情况下，作为与总电力量相关的因素生产指令值PO，决定部23例如确定与热处理炉12的热处理温度以及工件W的炉中移动速度相关的生产指令值，以便能够减少被确定出热处理炉12消耗的电力量。在这里，决定部23对所生成的虚拟生产状态和为了减少总电力量而预先设定的基准进行比较，来确定与热处理炉12的热处理温度以及工件W的炉中移动速度相关的生产指令值。

而且，决定部23以使热处理温度降低并且使炉中移动速度降低的方式，对与热处理炉12的热处理温度以及工件W的炉中移动速度相关的生产指令值决定最佳生产指令值集PS并输出至控制装置14(例如，控制装置14b)。由此，能够减少热处理炉12消耗的电力量，进而，能够使生产线10的总电力量满足基准总电力量。

另外，生产条件能够包含以对伴随磨削加工处理、热处理以及检查处理的每个处理的维护作业而产生的停止时间进行合计所得的总停止时间满足预先设定的基准总停止时间的方式使生产线10运转的运转条件。在该情况下，决定部23以配合在生产线10上维护作业所需的时间较大的热处理炉12的停止时间，还一并进行磨床11的砂轮111、轴承等的更换的方式来决定最佳生产指令值集PS。

在该情况下，作为与总停止时间相关的因素生产指令值PO，决定部23例如确定与磨床11的砂轮111的转速、工件W的旋转速度相关的生产指令值，以使由磨床11进行的磨削加工能够停止。而且，决定部23以使磨床11停止的方式对与磨床11的转速、旋转速度相关的生产指令值决定最佳生产指令值集PS，并输出至控制装置14(例如，控制装置14a)。

由此，能够配合热处理炉12的停止使磨床11的工作停止而更换砂轮111、轴承等，与使热处理炉12和磨床11分别停止的情况相比能够减少生产线10的总停止时间。因此，能够使生产线10的总停止时间满足基准总停止时间。

进一步，生产条件能够包含经由磨削加工处理、热处理以及检查处理生产的工件W的品质满足预先设定的基准品质的品质条件。在该情况下，决定部23以提高由在生产线10上最影响工件W的品质的磨床11进行的磨削加工处理的精度的方式决定最佳生产指令值集PS。

在该情况下，作为与品质相关的因素生产指令值PO，决定部23例如确定与磨床11的砂轮111的转速、工件W的旋转速度、加工阻力相关的生产指令值，以使在磨削加工中产生的表面粗糙度、变形等降低。在这里，决定部23对所生成的虚拟生产状态和为了满足品质而预先设定的基准进行比较，来确定与磨床11的转速、旋转速度、加工阻力相关的生产指令值。

而且，决定部23以使砂轮111的转速、工件W的旋转速度、加工阻力降低的方式，对与磨床11的砂轮111的转速、工件W的旋转速度、加工阻力相关的生产指令值决定最佳生产指令值集PS并输出至控制装置14(例如，控制装置14a)。由此，能够提高磨床11进行磨削加工处理的情况下的工件W的加工精度，进而，能够使在生产线10中生产的工件W的品质满足基准品质。

在这里，上述的生产条件彼此存在相互冲突的情况。例如，存在在根据生产条件缩短生产线10的总停止时间(换句话说，提高生产线10的运转率)来提高生产工件W的效率的情况下，磨床11的构成部件的更换频率提高，总生产成本升高的情况。或者，也存在在根据生产条件提高工件W的品质的情况下，生产线10的总电力量增加、或构成部件的更换频率升高，其结果，生产线10的总生产成本升高的情况。因此，决定部23使操作人员选择所要求的生产条件，并满足所选择的生产条件来生成工件W。

因此，决定部23如上述那样决定满足多个生产条件中的每个生产条件的多个最佳生产指令值集PS。而且，决定部23例如对使生产线10运转的操作人员进行提示并使其选择决定多个最佳生产指令值集PS的多个生产条件。而且，决定部23例如将与由操作人员选择出的生产条件对应的最佳生产指令值集PS输出至控制装置14(控制装置14a、14b、14c)。由此，能够充分地确保操作人员要求的，换言之，工件W所需的品质等。

另外，生产线计算机装置20的输出部24对外部终端装置30输出生产指令值集PI、以及表示所生成的虚拟生产状态的状态信息中的至少一方作为大数据。由此，例如，制造商能够容易地把握生产线10的生产状态。因此，制造商能够根据生产线10的生产负荷状况，提供如在适当的时机进行生产线10的维护、以及构成部件的更换等的服务。

根据以上的说明也能够理解，根据网络物理系统型生产系统，基于生产指令值集PI控制构成生产线10的磨床11、热处理炉12以及检查机13的控制装置14(控制装置14a、14b、14c)与可通信的生产线计算机装置20连接。生产线计算机装置20能够通过基于从控制装置14(控制装置14a、14b、14c)获取到的生产指令值集PI，在虚拟世界中生成与磨削加工处理、热处理以及检查处理对应的虚拟磨削处理、虚拟热处理以及虚拟检查处理，来生成虚拟生产状态。而且，生产线计算机装置20能够决定用于修正因素生产指令值PO以满足在生产线10上生产工件W时的生产条件的最佳生产指令值集PS，并将最佳生产指令值集PS输出至控制装置14(控制装置14a、14b、14c)。

由此，生产线计算机装置20能够通过将最佳生产指令值集PS输出至控制装置14(控制装置14a、14b、14c)以满足生产条件，来使磨床11、热处理炉12以及检查机13统一工作。即，控制装置14(控制装置14a、14b、14c)能够通过从生产线计算机装置20反复获取最佳生产指令值集PS，来使磨床11、热处理炉12以及检查机13自主工作。其结果，在具备磨床11、热处理炉12、检查机13、控制装置14(控制装置14a、14b、14c)以及生产线计算机装置20的网络物理系统型生产系统中，生产线10能够在满足生产条件的同时自主运转。

(5.实施方式的变形例)

接下来，对上述实施方式的变形例进行说明。在变形例中，如图5所示，对磨床11、热处理炉12以及检查机13分别设置单元计算机40。由此，在变形例中，磨床11、热处理炉12以及检查机13构成网络物理系统(Cyber Physical System：以下，也仅称为“CPS”。)。此外，在以下的说明中，对构成生产线10的机床是设置有作为机械主体的磨床11和单元计算机装置40的CPS的情况进行说明。

配置于虚拟世界(网络世界)的单元计算机装置40具备CPU、ROM、RAM、接口、存储装置等，并经由网络与现实世界的磨床11的控制装置14a连接。在这里，单元计算机装置40配置于控制装置14a能够经由网络连接的所谓的云空间。

单元计算机装置40从控制装置14a同步地获取生产指令值集PI，并基于获取到的生产指令值集PI在虚拟世界中生成与实际加工现象对应的虚拟加工现象。而且，单元计算机装置40基于获取到的生产指令值集PI生成当前的虚拟加工现象亦即当前虚拟加工现象，并且生成将来的虚拟加工现象亦即将来虚拟加工现象。而且，单元计算机装置40将用于基于将来虚拟加工现象修正生产指令值集PI的单独最佳指令值PK输出至控制装置14a。

在这里，当前虚拟加工现象对应于作为机械主体的磨床11以及工件W的实际加工现象。将来虚拟加工现象是通过加工(磨削加工)，将来在作为机械主体的磨床11以及工件W中产生的现象(状态)。

如图6所示，单元计算机装置40具备同步部41、模型构建部42、加工现象运算部43、差异比较部44、判定部45、单独最佳指令值决定部46、以及数据库47。

同步部41通过从控制装置14a以规定的周期获取生产指令值集PI，来使在前一次的周期中获取到的生产指令值集PI和当前的生产指令值集PI(特别是，与实际加工现象相关的参数)同步。另外，同步部41将从控制装置14a获取到的生产指令值集PI可更新地存储至数据库47。

模型构建部42在计算机上生成设置于现实世界的磨床11以及工件W来构建模型。具体而言，模型构建部42构建再现出与磨床11的砂轮111对应的虚拟砂轮、与砂轮座112对应的虚拟砂轮座、与主轴箱113对应的虚拟主轴箱以及与工件W对应的虚拟工件的模型。

模型构建部42以虚拟砂轮、虚拟砂轮座、虚拟主轴箱以及虚拟工件与砂轮111、砂轮座112、主轴箱113以及工件W的状态一致，即，当前虚拟加工现象与实际加工现象一致的方式构建模型。此外，模型构建部42除了再现磨床11以及工件W的模型以外，例如，也能够构建再现机械行为的机械行为模型、再现静压状态下的磨床11的加工状态的静压控制模型、或者测量磨床11的加工状态的测量模型等。

加工现象运算部43通过基于生产指令值集PI进行运算来生成比通过同步部41进行同步的同步时刻靠后的任意时刻的将来虚拟加工现象。另外，加工现象运算部43基于在数据库47中可更新地存储的生产指令值集PI亦即存储生产指令值集PI来生成将来虚拟加工现象。

另外，加工现象运算部43基于通过同步部41进行了同步的生产指令值集PI或者数据库47中存储的存储生产指令值集PI，使由模型构建部42再现的模型工作来生成当前虚拟加工现象。而且，加工现象运算部43基于所生成的当前虚拟加工现象来生成将来虚拟加工现象。

具体而言，加工现象运算部43基于生产指令值集PI或者当前虚拟加工现象，来进行数值解析、模拟等运算，生成将来虚拟加工现象。由此，加工现象运算部43能够生成反映出在磨床11以及工件W中时时刻刻发生变化的实际加工现象的将来虚拟加工现象。而且，加工现象运算部43将产生将来虚拟加工现象的情况下的虚拟生产指令值集PI作为存储生产指令值集PI输出至数据库47。由此，数据库47将虚拟生产指令值集PI作为存储生产指令值集PI更新并存储。

差异比较部44对在从控制装置14a获取到的生产指令值集PI与数据库47中存储的存储生产指令值集PI即虚拟生产指令值集PI之间产生的差异进行比较。另外，差异比较部44对在磨床11的实际加工现象与当前虚拟加工现象之间产生的差异进行比较。而且，在通过差异比较部44的比较而差异不满足规定的基准值的情况下，同步部41使存储生产指令值集PI与从控制装置14a获取到的生产指令值集PI同步。

判定部45判定由加工现象运算部43运算出的将来虚拟加工现象是否是预先设定的规定加工现象。判定部45例如将通过磨削加工磨削而成的虚拟工件(工件W)的尺寸、通过磨削加工磨削而成的虚拟工件(工件W)有无磨削烧伤或表面粗糙度等作为将来虚拟加工现象，与对这些预先设定的基准亦即规定加工现象进行比较。

单独最佳指令值决定部46基于由加工现象运算部43生成的将来虚拟加工现象，决定用于修正(较正)生产指令值集PI的单独最佳指令值PK，并将所决定的单独最佳指令值PK输出至控制装置14a。具体而言，单独最佳指令值决定部46在由判定部45判定为将来虚拟加工现象与规定加工现象不同的情况下，例如，根据虚拟工件(工件W)的磨削烧伤的产生、虚拟砂轮座(砂轮座112)以及虚拟主轴箱(主轴箱113)的轴承的寿命、其它异常，决定单独最佳指令值PK并且输出至控制装置14a。

在该情况下，例如以使虚拟砂轮(砂轮111)的转速增加、或使虚拟工件(工件W)的旋转速度减少的方式决定单独最佳指令值PK。而且，单独最佳指令值决定部46将所决定的单独最佳指令值PK输出至控制装置14a。由此，控制装置14a根据单独最佳指令值PK，例如，使虚拟砂轮(砂轮111)的转速增加、或使虚拟工件(工件W)的旋转速度减少，以在实际加工现象中防止磨削烧伤等的产生。而且，通过控制装置14a将单独最佳指令值PK作为新的生产指令值输出至单元计算机装置40，单元计算机装置40输入包含单独最佳指令值PK的新的生产指令值集PI并与现实世界的磨床11同步。

在这里，单独最佳指令值决定部46例如在单独最佳指令值PK与磨削加工而成的工件W的品质相关的情况下，在下一次对工件W进行磨削加工时输出单独最佳指令值PK。另一方面，单独最佳指令值决定部46例如在磨床11发生机械异常的情况下，若异常重大则立即输出单独最佳指令值PK并使磨床11的工作停止，若异常为轻度则在下一次对工件W进行磨削加工时输出单独最佳指令值PK。

接下来，基于图7，对具备作为配置于现实世界的机械主体的磨床11以及控制装置14a、以及配置于虚拟世界的单元计算机装置40的CPS的工作进行说明。在CPS中，操作人员首先例如将每个工序的切入量、砂轮111的转速、磨削工序的切换时机、主轴箱113(工件W)的旋转速度、工件W的信息作为加工条件输入至控制装置14a。由此，控制装置14a生成生产指令值集PI(NC程序)，并且经由网络将生产指令值集PI输出至单元计算机装置40。此外，生产指令值集PI中能够包含与磨床11的规格有关的各种数据，具体而言，砂轮111的直径数据、砂轮座112以及主轴箱113的X轴方向、Y轴方向的坐标数据、工件W的形状数据等。

在单元计算机装置40中，从控制装置14a同步地获取生产指令值集PI，并将获取到的生产指令值集PI作为存储生产指令值集PI存储至数据库47。此外，在该情况下，单元计算机装置40也可以不将获取到的生产指令值集PI存储至数据库47，而输出至模型构建部42以及加工现象运算部43。

模型构建部42基于数据库47中存储的存储生产指令值集PI或者从控制装置14a获取到的生产指令值集PI，具体而言，与磨床11的规格有关的各种数据，在计算机上(网络空间)生成虚拟砂轮、虚拟砂轮座、虚拟主轴箱以及虚拟工件。由此，模型具有与磨床11相同的规格地被生成。

而且，单元计算机装置40与控制装置14a控制磨床11开始磨削加工同步地虚拟地开始磨削加工。具体而言，在现实世界的磨床11中，控制装置14a基于生产指令值集PI使砂轮111、砂轮座112以及主轴箱113工作来对工件W进行磨削加工。

另一方面，在单元计算机装置40中，加工现象运算部43基于从控制装置14a获取到的生产指令值集PI或者数据库47中存储的存储生产指令值集PI，来生成与由磨床11进行的实际加工现象对应的当前虚拟加工现象。在这里，所生成的当前虚拟加工现象以与实际加工现象同步的状态来生成。

而且，加工现象运算部43基于当前虚拟加工现象来生成将来虚拟加工现象。此外，在该情况下，加工现象运算部43也可以省略生成当前虚拟加工现象的部分，而基于从控制装置14a获取到的生产指令值集PI或者数据库47中存储的存储生产指令值集PI来生成将来虚拟加工现象。

加工现象运算部43通过在使由模型构建部42构建的模型在计算机上工作的状态下执行有关磨削加工的模拟、或使用生产指令值集PI进行数值运算，来生成将来虚拟加工现象。例如，加工现象运算部43通过计算虚拟工件(即，通过同步工作的磨床11磨削加工的工件W)的烧伤深度，来对作为将来虚拟加工现象的磨削烧伤的有无进行模拟或数值运算。

在加工现象运算部43执行模拟时，现实世界的磨床11也继续对工件W实施磨削加工。因此，单元计算机装置40的同步部41以规定的周期从控制装置14a获取生产指令值集PI。或者，在数据库47存储有存储生产指令值集PI的情况下，差异比较部44对在从控制装置14a获取到的生产指令值集PI即实际加工现象与存储生产指令值集PI即当前虚拟加工现象之间产生的差异进行比较。而且，在差异不满足规定的第一基准值的情况下，同步部41将数据库47中存储的存储生产指令值集PI更新为从控制装置14a获取的生产指令值集PI。

由此，模型构建部42能够反复生成与磨床11同步的模型，加工现象运算部43能够基于与实际加工现象同步的当前虚拟加工现象或者同步的生产指令值集PI来运算并生成将来虚拟加工现象。

另外，当在从控制装置14a获取到的生产指令值集PI即实际加工现象与存储生产指令值集PI即当前虚拟加工现象之间产生的差异不满足比规定的第一基准值大的规定的第二基准值的情况下，差异比较部44将包含差异的生产指令值集PI输出至生产线计算机装置20。在该情况下，例如，磨床11不能单独地使实际加工现象和当前虚拟加工现象同步，而需要在生产线10的整体修正差异。

因此，当在实际加工现象与当前虚拟加工现象之间产生的差异不满足规定的第二基准值的情况下，差异比较部44将包含差异的生产指令值集PI输出至生产线计算机装置20。由此，生产线计算机装置20例如向上游侧的热处理炉12的控制装置14(控制装置14b)输出最佳生产指令值集PS、或向下游侧的检查机13的控制装置14(控制装置14c)输出最佳生产指令值集PS。

在单元计算机装置40中，判定部45判定将来虚拟加工现象是否是规定加工现象(例如，未产生磨削烧伤的加工现象)。在通过判定部45判定为将来虚拟加工现象不是规定加工现象，即，预测在将来虚拟加工现象中产生磨削烧伤的情况下，单独最佳指令值决定部46以抑制预测的磨削烧伤的产生的方式决定单独最佳指令值PK。

而且，单独最佳指令值决定部46将所决定的单独最佳指令值PK经由网络输出至控制装置14a。控制装置14a从单元计算机装置40的单独最佳指令值决定部46获取单独最佳指令值PK。而且，控制装置14a使用单独最佳指令值PK对生产指令值集PI进行修正并控制磨床11。

在这里，单元计算机装置40的加工现象运算部43也能够通过模拟或者数值运算生成(预测)例如磨削加工时的颤振的产生、表面粗糙度恶化的加工现象作为将来虚拟加工现象。另外，判定部45能够将未产生颤振或者表面粗糙度未恶化的加工现象作为规定加工现象，并判定将来虚拟加工现象是否是规定加工现象。

由此，在由判定部45判定为将来虚拟加工现象不是规定加工现象，即，预测出在将来虚拟加工现象中产生颤振、表面粗糙度恶化的情况下，单独最佳指令值决定部46以抑制预测的颤振的产生、表面粗糙度的恶化的方式决定单独最佳指令值PK。

在该情况下，单独最佳指令值决定部46例如决定用于修正虚拟砂轮(砂轮111)的磨粒的摩耗状态、虚拟砂轮座(砂轮座112)以及虚拟主轴箱(主轴箱113)的转速的单独最佳指令值PK，并输出至控制装置14a。此外，由于在预测出产生颤振、表面粗糙度恶化的情况下存在是机械异常的可能性，所以单独最佳指令值决定部46例如也可以输出使磨床11的工作停止的单独最佳指令值PK。另外，在预测出作为机械异常的轴承的寿命的情况下，单独最佳指令值决定部46例如也可以将对磨床11的制造商委托轴承的检查、更换的维护信息输出至经由网络连接的制造商的外部终端装置。

根据上述变形例的CPPS，单元计算机装置40能够基于与配置于现实世界的机床11的控制装置14(控制装置14a)同步获取的生产指令值集PI生成将来虚拟加工现象。由此，单元计算机装置40能够反映配置于现实世界的磨床11以及工件W中的实际加工现象，更加正确地生成并预测将来虚拟加工现象。而且，单元计算机装置40能够将用于基于所生成的将来虚拟加工现象对生产指令值集PI进行修正的单独最佳指令值PK输出至磨床11的控制装置14(控制装置14a)。

由此，能够基于正确地生成的(预测出的)将来虚拟加工现象对生产指令值集PI进行修正。因此，控制装置14(控制装置14a)获取从单元计算机装置40反复输出的单独最佳指令值PK作为新的生产指令值，并且，通过控制磨床11，能够大幅度地提高工件W的加工精度，并且能够自主修正生产指令值集PI并使磨床11工作。

在实施本发明时，并不限定于上述实施方式以及上述各变形例，只要不脱离本发明的目的能够进行各种变更。

例如，在上述实施方式以及上述变形例中，机械主体为磨床11。然而，作为机械主体，并不限定于磨床11，当然可以采用其它机床，例如，切削加工机、旋床等。

另外，在上述实施方式以及上述变形例中，构成为生产线计算机装置20具备输出部24。但是，也能够省略输出部24而构成。