JPH04321171A - 工程計画作成装置 - Google Patents

工程計画作成装置

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JPH04321171A
JPH04321171A JP3090287A JP9028791A JPH04321171A JP H04321171 A JPH04321171 A JP H04321171A JP 3090287 A JP3090287 A JP 3090287A JP 9028791 A JP9028791 A JP 9028791A JP H04321171 A JPH04321171 A JP H04321171A
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JP
Japan
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solution
searching
search
synthesizing
planning device
Prior art date
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Pending
Application number
JP3090287A
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English (en)
Inventor
Masanori Takamoto
政典 高元
Yasuhiro Kobayashi
康弘 小林
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04321171A publication Critical patent/JPH04321171A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/30Computing systems specially adapted for manufacturing

Landscapes

  • General Factory Administration (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、種々のプラント建設工
程計画作成において、満たさなければならない制約条件
を満たしつつ最良の計画案を効率よく自動作成する装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】プラント据え付け工程計画において、人
的資源の平準化を目的とした工程計画作成支援装置が、
「特開昭63−19379 号」に出願されている。こ
れは、その中で解かれるべき組み合わせ最適化問題の解
法に反復法を用いる。また、一般の組み合わせ最適化問
題の解法として、線形計画法および分枝限定法を用いた
ものがエリス・エル・ジョンソン等の「大規模計画モデ
ルに対する0−1整数計画問題の解法」,オペレーショ
ン  リサーチ,33巻,4号,7月−8月1985(
ELLISL.JONSON et al.,Solv
cing 0−1 Integer Programm
ing Problems Arisingfrom 
Large Scale Planning Mode
les,Operations Rsearch,Vo
l.33.No4.July−August 1985
)で論じられており、また、遺伝進化アルゴリズムの組
み合わせ最適化問題への適用が「小圷,須貝,平田,遺
伝的要素を取り入れた改良型アニーリーング法によるブ
ロック配置手法、電子常通信学会論文誌A、J73−A
−1,87/97(1990)」で論じられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の工程計画作成支
援装置は反復法による逐一的方法を用いているため、大
規模な計画案作成には多くの時間がかかる。また、組み
合わせ最適化問題を解く従来法は、分枝限定法などの解
の逐次的な探索的な探索法か、遺伝アルゴリズムやモン
テカルロ法といった確率的要素を取り入れた手法等によ
って実現されているが、時間的制約により探索範囲が限
られるので、一般に得られた最適解が大域的最適解であ
るという保証はない。
【0004】本発明の目的は、解の探索効率を高めるこ
とにより探索範囲を広げ、大域的最適解を得る可能性を
大きくしその方法を工程計画作成へ適用することにある
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、最適化問題を解くための最適解の探索手
段、探索手段の実行過程で得られる可能解から別の可能
解を合成する合成手段、得られた可能解を探索手段の実
行過程にフィードバックさせ探索を効率化するフィード
バック手段を備え、工程計画作成の際の組み合わせ最適
化問題を解くようにしたものである。
【0006】
【作用】探索手段は、系統的に、あるいは逐一的に、あ
るいは解析的に解を探索していこうとする。合成手段は
、確率的に、あるいは近似的に、早期に大域的最適解に
近い可能解を得ようとする。フィードバック手段は、探
索手段の実行過程で得られる可能解に関する情報と合成
手段によって得られる解に関する情報を探索手段へ、探
索点を制御して探索効率を高める方向に作用する形でフ
ィードバックする。
【0007】
【実施例】以下、制約充足問題の解法を用いた探索手段
と遺伝進化アルゴリズムを用いた合成手段により、人的
資源平準化を目的とした工程計画を作成する場合に対す
る、本発明の一実施例を詳細に説明する。図1に本実施
例を実現するための装置構成例を示す。探索処理装置3
は、探索プログラム格納部1に格納されたプログラムを
用いて本実施例で示す数値解析的な解の探索を行い、制
約充足解その他のデータをデータ格納装置2に格納する
。その間並行して、合成処理装置6は合成プログラム格
納部7に格納された遺伝進化プログラムを用いて解の合
成を行い、合成解その他のデータをデータ格納装置5に
格納する。探索処理装置3と合成処理装置7の間では、
フィードバック処理装置4を介して探索解に関する情報
および合成解に関する情報がやりとりされ探索手段に対
する制御が行われる。
【0008】図2に、本手法による、人的資源の平準化
を目的とした工程計画作成の処理手順を示す。図3に工
程計画を表すのに用いられる統合的工程計画図およびそ
の人的資源山積みを示し、表1に工程計画の種類と種々
の制約条件を示す。
【0009】
【表1】
【0010】人的資源の平準化とは、表1のような種々
の制御条件下で必要な人的資源のピークを抑え、図3の
ような人的資源の山積みがなるべく平坦になるよう工程
計画を作成することである。
【0011】図2において、まず処理8で、各工程の作
業期間,作業順序,日程に対する各種制約を表すために
適当な変数を使った条件式が作成される。例えば、図4
に示すように、M日間の各日に対応する0〜1の間の値
をとる実数変数Xi0〜Xi(M+0)を考え、必要日
数Ni 日の第i工程を、その作業が行われる日にjの
ついて変数Xijを1としてその他のXijを0とする
ことで表し、同じく0〜1の間の値をとる実数変数Yi
1〜Yi(M+1),Zi1〜Zi(M+1)を考え、
第i工程の開始日がb日、終了日がe日であることを、
Yib=1,Zi(e+1)=1としてその他Yij,
Zijを0とすることで表した場合、作業期間や工程間
の作業順序の制約,人的資源山積みピークの高さの制約
は、これらの変数を使い各工程iに対して以下のような
条件式で表される。
【0012】まず、作業期間の式による表現を(数1)
〜(数5)に示す。(数1)はXij〜XiMのうちで
Ni 個だけ1であることを表す。(数2)はYi1〜
Yi(M+1)のうちで1個だけ1であることを表す。 (3)はZi1〜Zi(M+1)のうちで1個だけ1で
あることを表す。(数4)は(数2),(数3)とあわ
せてYij,Zijが0または1であることを表す。(
数5)は、Xijはjに関して連続して1となる(01
1011などが現れない)ことを表す。
【0013】Xi0=0,Xi(M+0)=0
【001
4】
【数1】
【0015】
【数2】
【0016】
【数3】
【0017】
【数4】
【0018】
【数5】
【0019】次に、作業順序の制約および日程の制約の
式による表現を(数6)〜(数10)に示す。(数6)
は第i工程の開始日がp日以前であることを表す。(数
7)は第i工程の開始日がq日以後であることを表す。 (数8)は第i工程の終了日がr日以前であることを表
す。(数9)は第i工程の終了日がs日以後であること
を表す。(数10)は工程bの開始が工程aの終了後で
あることを表す。(数11)は工程のbの終了が工程a
の終了後であることを表す。
【0020】
【数6】
【0021】
【数7】
【0022】
【数8】
【0023】
【数9】
【0024】
【数10】
【0025】
【数11】
【0026】最後に、(数12)は人的資源山積みピー
クの高さに対する制約であり、各日における総必要人員
がP人以下である(山積みのピークがP以下である)こ
とを表す。
【0027】
【数12】
【0028】以上のような条件式をすべて満たすXij
,Yij,Zijを求める制約充足問題を考えると、そ
の解がそのまま人的資源山積みのピークがP人以下の工
程計画を表す。そこで図2において、初め処理9でPを
適当に大きな値に定め、処理10で山積みピークの高さ
の制約(式12)およびその他の各種制約条件式とをあ
わせて制約充足問題を作成し、処理11で充足解が存在
するかどうかを充足問題を実際に解くかまたは充足性に
対する必要条件等を用いるかして判定する。解が存在し
なければ処理15に移り、工程計画作成不可能である旨
表示して処理を終了する。処理11で解が存在すれば、
求解処理12,遺伝進化操作処理13およびPの更新処
理14へ移る。処理12では実際に、最急降下法,共役
勾配法等最適化手法またはその他解析的な求解法を用い
て充足解が求められる。
【0029】処理13は、それまでに処理12で求めら
れた解、または処理13の操作によって合成された解を
親として遺伝進化操作により別の解を子孫として合成す
る処理である。処理13は、他の部分の処理と並行した
並列処理装置によって行われ、各時点での合成解中で山
積みのピークの最大値がもっとも小さい最良解の最大ピ
ーク値P′を出力して処理14へ渡す。
【0030】処理14では、処理12で求められた解の
山積みピークの最大値P′および処理14が行われる時
点で処理13から出力された合成解中で最小のピーク値
P″およびP−1の内で最小のものを次のPの値として
更新し、再び処理10へ戻って制約充足問題を解く操作
を繰り返す。処理10,11,12,14のループによ
りPを減少させていき、あるP以下で制約充足が不可能
となった場合、処理15にてP−1の時の制約充足解を
山積みピークが最小となる工程計画として表示,出力し
て、処理を終了する。
【0031】図1の装置構成例では、例えば図2の処理
10,11,12は探索処理装置で、処理13は合成処
理装置で、処理14はフィードバック処理装置で、その
他の部分はいずれかの装置に付属させるか別の入出力装
置で設けて、それぞれ行わせればよい。
【0032】処理13を並列動作させることは、処理1
3によりある時点でP−1,P′より小さな山積みピー
クP″を持つ解が合成され、処理14でPをP″まで大
幅に減少させることができる可能性があるため、全体の
処理の効率が向上するという効果が期待できる。
【0033】処理13での遺伝進化操作を行う装置は、
変数Xij,Yij,Zijを使った工程計画を表す変
数列どうしから別の工程計画を表す変数列を合成できる
ような遺伝オペレータが適当に定められ、それによって
解の合成を行うものである。例えば最も簡単には、図5
に示すように、各工程を互いに作業順序の制約で結ばれ
ているグループに分け、2つの工程計画を表す変数列に
対し、お互いに独立なグループ間で変数列の交換を行う
という交配規則を設けることにより、解の合成を実現す
ることができる。
【0034】
【発明の効果】探索手段に加え、確率的に、あるいは近
似的に、早期に大域的最適解に近い可能解を得ようとす
る合成手段を有し、お互いにフィードバック手段によっ
て探索手段の探索効率を高める方向に作用させることに
より、より早期に探索範囲を広げ、またはより早期に最
適解に近づき、全体の処理の効率を向上させる効果を得
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である人的資源平準化を目的
とした工程計画装置の装置構成例のブロック図。
【図2】図1の処理フローチャート。
【図3】工程計画を表すのに使用される統合的工程計画
図および人的資源の山積みを表した説明図。
【図4】各工程の作業期間の変数による表現の仕方を示
す説明図。
【図5】本発明における解の合成部を遺伝進化アルゴリ
ズムで実現した場合に必要な遺伝オペレータの例を示す
説明図。
【符号の説明】
1…探索プログラム格納部、2,5…データ格納装置、
3…探索処理装置、4…フィードバック処理装置、6…
合成処理装置、7…合成プログラム格納装置。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】最適化問題を解くための最適解の探索手段
    、探索手段の実行過程で得られる可能解から別の可能解
    を合成する合成手段、得られた可能解を探索手段の実行
    過程にフィードバックさせ探索を効率化するフィードバ
    ック手段を備えたことを特徴とする工程計画作成装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、探索手段あるいは合成
    手段から得られる複数の可能解から合成規則によって別
    の可能解を合成する手段を用いた工程計画作成装置。
  3. 【請求項3】請求項1において、探索手段あるいは合成
    手段から得られる可能解を変形規則によって変形させて
    別の可能解を生成する手段を用いた工程計画作成装置。
  4. 【請求項4】請求項1において、目的関数を制約条件と
    して与え、制約値を変化させることにより最適化を行う
    手段を用いた工程計画作成装置。
  5. 【請求項5】請求項1において、組み合わせの枝刈りを
    する数え上げアルゴリズムを用いた工程計画作成装置。
  6. 【請求項6】請求項1において、フィードバック手段が
    探索手段による可能解と合成手段による可能解を比較し
    て探索手段内の探索点を制御する手段を用いた工程計画
    作成装置。
  7. 【請求項7】請求項1において、探索手段による解の探
    索と合成手段よる解の合成を並列処理によって行わせる
    手段を用いた工程計画作成装置。
  8. 【請求項8】請求項1において、目的関数を制約条件と
    して与え制約値を変化させることにより最適化を行う探
    索手段と、遺伝進化アルゴリズムを用いて解の合成を行
    う合成手段とを備えた工程計画作成装置。
JP3090287A 1991-04-22 1991-04-22 工程計画作成装置 Pending JPH04321171A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008036812A (ja) * 2006-07-11 2008-02-21 Mitsubishi Electric Corp 加工条件探索装置
JP2013152648A (ja) * 2012-01-25 2013-08-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 計画作成装置、計画作成方法および計画作成プログラム
JP2017165407A (ja) * 2010-10-22 2017-09-21 トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ,インコーポレイティド 障害物の近くに車両を駐車させるための方法及びシステム

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