JP2007265233A - Process organizing method - Google Patents
Process organizing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007265233A JP2007265233A JP2006091779A JP2006091779A JP2007265233A JP 2007265233 A JP2007265233 A JP 2007265233A JP 2006091779 A JP2006091779 A JP 2006091779A JP 2006091779 A JP2006091779 A JP 2006091779A JP 2007265233 A JP2007265233 A JP 2007265233A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- search
- work
- patterns
- work movement
- genetic algorithm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing
Landscapes
- General Factory Administration (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
Description
本発明は工程編成方法に関し、特に、例えば生産ラインで複数種の製品を適宜に組み合わせて生産する生産工程において当該生産工程の編成を支援するのに適した工程編成方法に関する。 The present invention relates to a process knitting method, and more particularly to a process knitting method suitable for supporting knitting of a production process in a production process in which a plurality of types of products are appropriately combined on a production line.
例えば各種の産業製品の生産現場では、近年、コスト競争の観点で、製品の生産効率、および生産ラインの稼働率の最適化の向上が強く求められている。また利用者の要望や好みが多様化する結果、それに応えるため多種少量の生産が行われ、頻繁に生産ラインの工程の変更が生産現場では行われている。そのため、稼働率が高く、最適な生産工程の迅速な対応が要求されている。 For example, in the field of production of various industrial products, in recent years, from the viewpoint of cost competition, there is a strong demand for optimization of product production efficiency and production line operation rate. In addition, as a result of diversifying user demands and preferences, various small-volume productions are performed to meet such demands, and production line processes are frequently changed at production sites. For this reason, the operation rate is high, and quick response of an optimal production process is required.
生産工程の編成では、毎月、総生産台数および生産機種の変動により生産タクトの変動が発生する。さらに新機種が導入される場合には、新規に生産工程の編成を作成する必要がある。 In the production process organization, production tact fluctuations occur every month due to fluctuations in total production units and production models. When new models are introduced, it is necessary to create a new production process organization.
生産工程の編成には、生産する機種の流動時間、部品の組付け順、作業工数、専用設備・台車の有無、作業位置、作業の難易度、作業員の勤怠・経験などの多くの要素が関係して複雑である。そのため、生産工程の編成の改廃には多大な労力と時間が掛かり、通常、これを行うのは数少ない熟練の担当者に限定される。また担当者はそれぞれ手作業で個々に生産工程の編成を行っているため、作成基準に統一性がなく、工程の抜け漏れの発生の可能性がある。 There are many factors in the organization of production processes, such as the flow time of the models to be produced, the assembly order of parts, the number of work steps, the presence / absence of dedicated equipment / carts, work position, difficulty of work, and attendance / experience of workers. It is related and complicated. For this reason, it takes a lot of labor and time to reorganize the production process, and this is usually limited to a few skilled personnel. In addition, since each person in charge organizes the production process individually by hand, the creation standards are not uniform, and there is a possibility that the omission of the process may occur.
生産工程の編成の作成が遅れると、生産現場での事前準備や工程訓練が不十分となり、悪循環を引き起こす可能性がある。このため、生産工程の編成基準を整理し、標準化することが求められている。 If the creation of the production process organization is delayed, advance preparation and process training at the production site become insufficient, which may cause a vicious circle. For this reason, it is required to organize and standardize the production process organization standards.
しかしながら、生産工程の編成の複雑さに応じてその生産工程の組合せが指数的に増大するため、すべての組合せを総当たり的に探して最適な組合せを見つけることは、作業時間などの制約により困難である。 However, since the combinations of production processes increase exponentially according to the complexity of the production process organization, it is difficult to find all combinations brute force to find the optimal combination due to constraints such as work time. It is.
組合せの方法が膨大である場合に最適な解を求める従来技術の1つとして特許文献1に記載される光軸調整方法がある。この特許文献1に記載されるように、光部品の多自由度の光軸調整は、生産工程の編成と同様に膨大な組合せがあるが、遺伝的アルゴリズムと山登り法のアルゴリズムとを組み合せることにより、近似的に最適化探索を行っている。これにより光軸調整時間の短縮を行うことができる。
遺伝的アルゴリズムは、局所的なピークすなわち局所的な解が多数存在する場合の大域の探索手法であり、局所的な解が多数存在する場合には山登り法より処理速度が速い。しかしながら、遺伝的アルゴリズムによる解の探索の終盤では探索速度が落ち、局所的な解に到達する処理速度で山登り法より遅くなる。そのため、上記特許文献1では、まず遺伝的アルゴリズムで光軸を調整してから、微調整的な探索として山登り法に切り替えるという手法によって処理時間の短縮を図っている。これにより、熟練の担当者による精度の高い手動の調整を必要とすることがなく、作業性を著しく向上できる。
The genetic algorithm is a global search method when there are many local peaks, that is, local solutions, and the processing speed is faster than the hill-climbing method when there are many local solutions. However, at the end of the search for the solution by the genetic algorithm, the search speed decreases, and the processing speed to reach the local solution is slower than the hill-climbing method. Therefore, in
しかしながら、特許文献1に記載された光軸調整方法で採用されている遺伝的アルゴリズムと山登り法の組合せの探索手法でも、あまりにも膨大な組合せを処理するにも限度があり、真の局所的な解に到達できずに探索が終了してしまうという問題があった。
However, even the search method for the combination of the genetic algorithm and the hill-climbing method employed in the optical axis adjustment method described in
さらに一般的に探索手法では、簡単な1次元である個体(染色体)を探索処理に用いるが、今回のような生産工程の編成では、個体(染色体)が大きくなるため、致死遺伝子が発生しやすく、処理時間が長くなるという問題が提起される。 More generally, in the search method, a simple one-dimensional individual (chromosome) is used for the search process. However, in this production process organization, the individual (chromosome) becomes large, and thus a lethal gene is likely to occur. The problem of increased processing time is raised.
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、工程編成の作業が担当者の熟練度に依存することなく行うことができ、工程編成の作業の労力負担を軽減して編成作業時間を短縮でき、編成作業に統一的な基準を与えることができ、これにより工程の抜け漏れの発生を防止でき、可能な限り真の局所ピークに到達でき、さらに致死遺伝子の発生を抑制して個体(染色体)を無駄なくコンパクトに作ることができ、これにより処理時間を短くすることができる工程編成方法を提供することにある。 In view of the above problems, the object of the present invention is to perform the process knitting work without depending on the skill level of the person in charge, reduce the labor burden of the process knitting work, shorten the knitting work time, A uniform standard can be given to the knitting work, which can prevent the occurrence of omissions in the process, reach the true local peak as much as possible, and further suppress the occurrence of lethal genes to select individuals (chromosomes) It is an object of the present invention to provide a process organization method that can be made compact without waste and that can shorten the processing time.
本発明に係る工程編成方法は、上記目的を達成するため、次のように構成される。 In order to achieve the above object, the process organization method according to the present invention is configured as follows.
第1の工程編成方法(請求項1に対応)は、生産工程が複数の工程から形成され、複数の工程の各々に配置される複数の作業が所定工数以下となるように複数の作業の編成を行う工程編成方法であり、下記のデータ設定段階と、探索前処理段階と、初期個体集団生成段階と、探索処理段階とから構成されている。
データ設定段階では、複数の工程の各々に配置されている複数の作業の各々の位置情報を記録した工程データと、複数の作業の各々が生産工程の作業条件に適応するかを評価するための作業条件情報を記録した適応度データとが設定される。
探索前処理段階は、工程データ上にある複数の作業の各々が、配置される工程で所定工数以下となるように、任意の作業を他の工程に転置させる移動パターンを作業移動パターンとして生成するステップと、作業移動パターンのすべての集合体である作業移動パターンの組合せの数が第1の閾値を超えているか否かを判定するステップと、作業移動パターンの組合せの数が第1の閾値を超えた場合に、適応度データから算出した作業移動パターンの評価値に基づき、評価値の低い所定個数の作業移動パターンを削除してから作業移動パターンのすべての集合体である全体パターンの組合せを生成するステップとを含むように構成される。
初期個体集団生成段階は、遺伝的アルゴリズムに含まれる処理内容の一部であり、全体パターンの組合せにおいて所定の条件で作業移動パターンを選択するステップと、選択された作業移動パターンのみを取り出し接続して遺伝的アルゴリズムによる個体を生成するステップと、遺伝的アルゴリズムによる個体を生成するステップを所定回数繰り返すステップとを含む。これらのステップによって、遺伝的アルゴリズムの初期個体集団が生成される。
探索処理段階は、初期個体集団に基づき遺伝的アルゴリズムに従って複数の作業の編成を探索する第1探索ステップと、この第1探索ステップの後に山登り法に従ってさらに複数の作業の編成を探索する第2探索ステップと、第1探索ステップと第2探索ステップを繰り返すステップとから構成される。
上記の初期個体集団生成段階と探索処理段階によって近似最適化探索のプロセスが構成される。
上記の第1の工程編成方法では、データ設定段階にて予め工程編成の適応度を設定しておき、探索前処理段階にて当該設定から作業移動パターンの組合せを削除して適正化を行う。それから、工程編成の全体パターンの組合せを算出し、決定する。探索処理前段階で算出された全体パターンの組合せから初期個体集団を生成し、その後、遺伝的アルゴリズムと山登り法を組み合せて近似最適化探索を実施する。探索処理前段階を設けることにより、作業移動パターンの組合せの数が適切化され、処理時間を短縮できる。
In the first process knitting method (corresponding to claim 1), the production process is formed from a plurality of processes, and the plurality of works are arranged so that the plurality of works arranged in each of the plurality of processes is equal to or less than a predetermined man-hour. The process organization method includes the following data setting stage, pre-search process stage, initial individual population generation stage, and search process stage.
In the data setting stage, process data in which position information of each of a plurality of operations arranged in each of a plurality of processes is recorded, and whether each of the plurality of operations is adapted to the work conditions of the production process is evaluated. Fitness data recording work condition information is set.
In the pre-search processing stage, a movement pattern for transposing an arbitrary work to another process is generated as a work movement pattern so that each of the plurality of works on the process data has a predetermined man-hour or less in the arranged process. Determining whether or not the number of combinations of work movement patterns, which are all aggregates of the work movement patterns, exceeds a first threshold; and the number of combinations of work movement patterns sets the first threshold If it exceeds, based on the evaluation value of the work movement pattern calculated from the fitness data, a predetermined number of work movement patterns with low evaluation values are deleted, and then a combination of all patterns that are all aggregates of the work movement patterns Generating.
The initial individual population generation stage is a part of the processing contents included in the genetic algorithm, and a step of selecting a work movement pattern under a predetermined condition in the combination of the whole pattern and extracting and connecting only the selected work movement pattern. A step of generating an individual by a genetic algorithm, and a step of repeating the step of generating an individual by a genetic algorithm a predetermined number of times. These steps generate an initial population of genetic algorithms.
The search processing stage includes a first search step for searching for a plurality of work arrangements according to a genetic algorithm based on the initial individual population, and a second search for further searching for a plurality of work arrangements according to a hill-climbing method after the first search step. And a step of repeating the first search step and the second search step.
The approximate optimization search process is constituted by the initial individual population generation stage and the search processing stage.
In the first process composition method described above, the fitness of process composition is set in advance in the data setting stage, and the combination of the work movement patterns is deleted from the setting in the pre-search processing stage to perform optimization. Then, a combination of overall patterns of process organization is calculated and determined. An initial population is generated from the combination of the whole patterns calculated in the pre-search process, and then an approximate optimization search is performed by combining the genetic algorithm and the hill-climbing method. By providing the pre-search processing stage, the number of combinations of work movement patterns is made appropriate, and the processing time can be shortened.
第2の工程編成方法(請求項2に対応)は、上記の工程編成方法において、好ましくは、探索前処理段階で、全体パターンの組合せの数が第2の閾値を超えない場合には、全パターンの探索を行う逐次探索処理のステップが実行されることで特徴づけられる。この工程編成方法では、探索前処理で算出される工程編成の全パターンの組合せ数に応じて、近似最適化探索または全パターン探索に切り替えられ、これにより最適な工程編成を探索する。 The second process organizing method (corresponding to claim 2) is preferably the above-described process organizing method, preferably in the pre-search processing stage, when the number of combinations of the entire patterns does not exceed the second threshold value. It is characterized by executing a sequential search process step for searching for a pattern. In this process organization method, switching to approximate optimization search or all pattern search is performed according to the number of combinations of all process organization patterns calculated in the search pre-processing, thereby searching for the optimum process organization.
第3の工程編成方法(請求項3に対応)は、上記の工程編成方法において、好ましくは、遺伝的アルゴリズムを実行するための初期個体集団の生成で、複数の作業の各々ごとの作業移動パターンを1つの遺伝子とし、複数の工程の各々ごとの遺伝子を遺伝子列として形成し、遺伝子列を工程順に行として配置するジャグ配列に形成することで特徴づけられる。また、このジャグ配列は、1つの遺伝子を移動先候補と作業内容から形成し、その遺伝子列を工程順に並べて生成する。 According to a third process organization method (corresponding to claim 3), in the above-described process organization method, preferably, an initial individual population for executing a genetic algorithm is generated, and a work movement pattern for each of a plurality of works is provided. Is formed as a gene sequence, a gene sequence for each of a plurality of steps is formed as a gene sequence, and the gene sequence is formed into a jug sequence arranged as rows in the order of the steps. In addition, this jagged sequence is generated by forming one gene from a movement destination candidate and work contents, and arranging the gene sequence in the order of processes.
本発明に係る工程編成方法によれば次の効果を奏する。
請求項1に係る工程編成方法によれば、遺伝的アルゴリズムとその後に実行される山登り法とを組合せ、これを繰り返して探索処理段階を実行する工程編成方法において、データ設定段階で、工程データと適応度データを設定し、これらのデータに基づき、当該探索処理段階を実行する前に作業移動パターンの組合せに係る全体パターンの組合せの数を適正化する探索前処理段階を設けるようにしたため、生産工程の編成作業が、熟練の担当者に限定されることなく、さらに致死遺伝子の発生を抑制し、個体(染色体)を無駄なくコンパクトに作るようにしたため、短時間で探索し処理することができ、また生産工程の編成作業の編成基準が統一され、工程の抜け漏れを防止することができ、全体パターンの組合せの数が膨大であっても、高精度かつ高速で探索処理することができる。
請求項2に係る工程編成方法によれば、全体パターンの組合せの数が少ない数であっても、近似最適化処理と全パターン検索を切り替えるようにしたため、全体パターンの組合せの数に応じて最適な探索を行うことができる。
請求項3に係る工程編成方法によれば、事前に致死遺伝子の発生を抑制し、初期個体集団の遺伝子を無駄なくコンパクトに作ることができるため、致死遺伝子が減少し、高精度にかつ高速に探索処理を行うことができる。
The process organization method according to the present invention has the following effects.
According to the process organization method according to
According to the process organization method according to
According to the process organization method according to
以下に、本発明の好適な実施形態(実施例)を添付図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Preferred embodiments (examples) of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1〜図12と下記の表1,2を参照して本発明に係る工程編成方法の代表的な実施形態を説明する。この実施形態では、例えば自動四輪車または自動二輪車等の生産工程を想定して説明する。しかし、本願発明が適用される生産工程はこのような製品に限定されるものではない。 A representative embodiment of the process organization method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 12 and Tables 1 and 2 below. In this embodiment, description will be made assuming a production process of, for example, an automobile or a motorcycle. However, the production process to which the present invention is applied is not limited to such products.
一例として1つの生産ラインから成る生産工程において、当該生産工程は複数(例えば「p」とする)の工程1〜pから構成されており、さらに工程1〜pのそれぞれでは必要とされる少なくとも1つの作業が実施される。工程1〜pのそれぞれで実施される作業の量は、適正工数の範囲を超えないという制約を受けて決められている。自動四輪車等の生産工程では、多数の工程が設定されており、各工程ではそれぞれで必要とされる少なくとも1つの作業が実施される。生産工程の工程編成方法では、複数の工程1〜pの各々で実施される多数の作業を適宜に決定することである。特に、1つの生産ラインで多機種の製品を生産する場合において、月ごとの条件の変更や生産機種の生産変更等では、最適な工程編成を迅速に行うことが要求される。
As an example, in a production process consisting of one production line, the production process is composed of a plurality of (for example, “p”)
本実施形態に係る工程編成方法は、遺伝的アルゴリズムを利用するものであり、これを含んで構成される。そこで、まず遺伝的アルゴリズムについて概説する。 The process organization method according to the present embodiment uses a genetic algorithm and is configured to include this. First, the genetic algorithm is outlined.
遺伝的アルゴリズムは基本的操作として「選択淘汰」と「交叉」と「突然変異」を有し、さらに事前に遺伝子型、初期遺伝子集団、適応度の評価基準を設定することが必要となる。この遺伝的アルゴリズムは、全探索が不可能と考えられるほど広大な解空間を持つ組合せの探索に有効かつ広く応用できる手法である。しかし他方で、遺伝的アルゴリズムは、対象の何を遺伝子としてパラメータ化するか、どのような評価関数で適合度を評価するか等、によって良好な結果が得られない場合もある。 The genetic algorithm has “selection selection”, “crossover”, and “mutation” as basic operations, and it is necessary to set genotypes, initial gene populations, and fitness evaluation criteria in advance. This genetic algorithm is an effective and widely applicable technique for searching for combinations having such a large solution space that it is considered impossible to perform a full search. On the other hand, however, the genetic algorithm may not give a good result depending on what the target is parameterized as a gene and what evaluation function is used to evaluate the fitness.
一般的な遺伝的アルゴリズムでは、初めに染色体と呼ばれる仮想的な個体の集団を設定し、予め定めた環境に適応している個体が、その適応度の高さに応じて生存し、子孫を残す確率が増えるようにする。そして遺伝的操作と呼ばれる手順、すなわち上記の「選択淘汰」と「交叉」と「突然変異」により親の遺伝子を子に継承させる。このような世代交代を実施し、遺伝子および個体集団を進化させることにより、高い適応度を持つ個体が個体集団の大勢を占めるようになる。その際の遺伝的操作である遺伝子の交叉、突然変異等は、実際の個体の生殖においても生じる遺伝子の操作を模倣している。 In a general genetic algorithm, a group of hypothetical individuals called chromosomes is set first, and individuals that adapt to a predetermined environment survive according to their high fitness and leave offspring. Try to increase the probability. Then, the parent gene is inherited by the child through a procedure called genetic manipulation, that is, the above-mentioned “selection”, “crossover”, and “mutation”. By carrying out such generational changes and evolving genes and individual populations, individuals with high fitness will occupy the majority of the individual populations. Genetic crossovers, mutations, and the like, which are genetic operations at that time, mimic gene manipulations that occur in the reproduction of actual individuals.
図1に、一般的な遺伝的アルゴリズムに基づく探索のフローチャートを示す。 FIG. 1 shows a flowchart of a search based on a general genetic algorithm.
最初のステップS11では、初期の個体の集団、すなわちn個の染色体を決定し、世代交替の際に親の個体から子孫の個体に、どのような内容のデータをどのような形式で伝えるかを定める。なお遺伝的アルゴリズムでは、探索の開始時において、対象とする問題は一般にまったくのブラックボックスであり、どのような個体が望ましいかは全く不明である。このため、通常、ステップS11における初期の個体集団は乱数を用いてランダムに発生させる。そのため、悪い遺伝子も候補になりうるため、探索空間に対して何らかの予備知識がある場合は、評価値が高いと思われる部分を中心にして個体集団を発生させるなどの処理を行うこともある。また発生させる個体の総数を「集団の個体数」という。 In the first step S11, an initial population of individuals, that is, n chromosomes is determined, and what kind of data is transmitted in what format from the parent individual to the offspring individual during the generation change. . In the genetic algorithm, at the start of the search, the target problem is generally a complete black box, and it is unclear what kind of individual is desirable. For this reason, the initial individual population in step S11 is normally generated randomly using random numbers. Therefore, since a bad gene can also be a candidate, if there is some prior knowledge about the search space, processing such as generating an individual population centering on a portion that is considered to have a high evaluation value may be performed. The total number of individuals to be generated is referred to as “the number of individuals in the group”.
一般的な1次元の個体集団の例を図2に示す。図2では縦方向にn個の染色体が示されている。これらのn個の染色体の各々は、その横方向に示されるように、m個の遺伝子((1),(2),…,(m))からなる固定長の染色体である。m個の遺伝子のそれぞれは、或る整数、実数、記号等に基づいて定められている。これらのm個の遺伝子の集合が1つの個体、すなわち1つの染色体を意味することになる。 An example of a general one-dimensional individual group is shown in FIG. In FIG. 2, n chromosomes are shown in the vertical direction. Each of these n chromosomes is a fixed-length chromosome composed of m genes ((1), (2),..., (M)) as shown in the horizontal direction. Each of the m genes is determined based on a certain integer, real number, symbol or the like. A set of these m genes means one individual, that is, one chromosome.
なおこの実施形態では、後述するように、遺伝子は可変長として設定するため、個体(染色体)はジャグ配列となっている。 In this embodiment, as will be described later, since the gene is set as a variable length, the individual (chromosome) has a jug sequence.
上記のステップS11から次のステップS12(適応度の算出)へ移行する前の段階には、n個の個体の各々が、設定された環境に対してどの程度適応しているかを表わす「適応度の評価表」を決定しておく。その後に行う世代交代では、環境に対する適応度の高い個体ほど、生き残る確率あるいは子孫を作る確率が、他の適応度の低い個体よりも高くなるようにする。逆に、環境に対する適応度の低い個体は、環境にうまく適応していない個体とみなして消滅させる。 In the stage before the transition from step S11 to the next step S12 (calculation of fitness), “fitness” indicating how much each of the n individuals is adapted to the set environment. "Evaluation table" is determined. In subsequent generational changes, individuals with higher fitness for the environment are made more likely to survive or create offspring than other individuals with lower fitness. Conversely, individuals with a low degree of fitness for the environment are considered to be individuals that are not well adapted to the environment and disappear.
この実施形態では、下記の表1に示された「適応度の評価表」を用意しておく。表1に示す「適応度の評価表」を基礎にして各評価基準を点数付けし、各個体の適応度を算出する。この評価表において、横軸は、「Must/Want」、「評価基準」、「適値」、「評価単位」の各項目が設定されている。 In this embodiment, the “fitness evaluation table” shown in Table 1 below is prepared. Based on the “fitness evaluation table” shown in Table 1, each evaluation criterion is scored, and the fitness of each individual is calculated. In this evaluation table, items of “Must / Want”, “Evaluation criteria”, “Appropriate value”, and “Evaluation unit” are set on the horizontal axis.
表1に示した「適応度の評価表」において、「Must」は必ずクリアしなければならない条件を意味しており、クリアできない場合は致死遺伝子となる。また「Want」は望ましい条件を意味している。表1の「適応度の評価表」によって、編成基準が統一され、生産工程の編成作業が熟練の担当者に限定されることなく、工程の抜け漏れを防止することができる。 In the “fitness evaluation table” shown in Table 1, “Must” means a condition that must be cleared, and if it cannot be cleared, it becomes a lethal gene. “Want” means a desirable condition. According to the “fitness evaluation table” in Table 1, the knitting standards are unified, and the knitting work of the production process is not limited to skilled personnel, and it is possible to prevent omission of the process.
図1に示したフローチャートで、次のステップS12では、上記の「適応度の評価表」に基づいて個体集団中の各個体の適応度を計算する。 In the next step S12 in the flowchart shown in FIG. 1, the fitness of each individual in the individual population is calculated based on the “fitness evaluation table”.
ステップS12でn個の個体の各々についての適応度が算出された後、次のステップS13にて、生成された次世代の個体集団が、探索を終了するための評価基準を満たしているか否かを調べる。 After the fitness for each of the n individuals is calculated in step S12, whether or not the next-generation individual population generated in step S13 satisfies the evaluation criteria for completing the search. Check out.
上記の評価基準は、問題に依存して決まるが、代表的なものとして次のようなものがある。
(A)個体集団中の最大の適応度が或るしきい値より大きくなった。
(B)個体集団全体の平均の適応度が或るしきい値より大きくなった。
(C)個体集団の適応度の増加率が、或るしきい値以下の世代について一定の期間以上続いた。
(D)世代交代の回数(世代数a)が、予め定められた回数(設定値)に到達した。
The above evaluation criteria are determined depending on the problem, but typical ones are as follows.
(A) The maximum fitness in the individual population is greater than a certain threshold.
(B) The average fitness of the entire population is greater than a certain threshold.
(C) The increase rate of the fitness of the individual group continued for a certain period or more for the generation below a certain threshold.
(D) The number of generation changes (number of generations a) has reached a predetermined number (set value).
本実施形態での遺伝的アルゴリズムでは、評価基準として(D)を採用する。具体的には、例えば世代交代の回数(世代数a)を300世代で探索を終了する。 In the genetic algorithm in this embodiment, (D) is adopted as an evaluation criterion. Specifically, for example, the search is terminated when the number of generation changes (generation number a) is 300 generations.
上記のステップS13において探索終了の条件が満たされた場合(YESの場合)、ステップS18へ進んで探索を終了し、その時点での個体集団中で最も適応度の高い個体を、求める最適化問題の解とする。ステップS13で探索終了の条件が満たされない場合(NOの場合)には、ステップS14の処理に進み、一連のステップS14〜S16を行って探索を行う。ステップS16の後には、ステップS17で世代数(a)を1増してステップS12に戻る。ステップS13でNOの場合には、このような世代交代の繰り返しによって探索を継続し、集団の個体数を一定に保ちながら個体の適応度を高める。 If the search termination condition is satisfied in the above step S13 (in the case of YES), the process proceeds to step S18 to end the search, and the optimization problem for finding the individual with the highest fitness in the individual population at that time The solution of If the search termination condition is not satisfied in step S13 (NO), the process proceeds to step S14, and a series of steps S14 to S16 are performed to perform the search. After step S16, the generation number (a) is incremented by 1 in step S17, and the process returns to step S12. In the case of NO in step S13, the search is continued by repeating such generation change, and the fitness of the individuals is increased while keeping the number of individuals in the group constant.
探索終了の条件が満たされない場合において、ステップS14では、次の世代の個体の基となる個体を集団から選択淘汰する。しかしながら、選択淘汰を行うだけでは、現時点で最も高い適応度を持つ個体が個体集団中に占める割合が高くなるだけで、新しい探索点が生じないことになる。このため、ステップS15による「交叉」、ステップS16による「突然変異」と呼ばれる操作が行われる。 When the search termination condition is not satisfied, in step S14, an individual to be a basis for the next generation of individuals is selected from the group. However, simply performing selection will only increase the proportion of individuals having the highest fitness at the present time in the population, and no new search points will be generated. For this reason, operations called “crossover” in step S15 and “mutation” in step S16 are performed.
本実施形態での「選択淘汰」では、上記表1で示した「適応度の評価表」に基づき、最も評価の高い個体の所定個数を確実に次世代に残すという「エリート戦略方式」を実施し、その後、集団の個体数を常に一定にするため、残りの個体の選出にはランダムに選んだ2つの個体を比較して評価値の高い個体を随時採用していくという「トーナメント方式」を実施する。 In the “selection kite” in this embodiment, based on the “fitness evaluation table” shown in Table 1 above, the “elite strategy method” is implemented to ensure that the predetermined number of individuals with the highest evaluation is left to the next generation. Then, in order to keep the number of individuals in the group constant, the “tournament method” is used to select the remaining individuals by comparing two randomly selected individuals and adopting individuals with high evaluation values as needed. carry out.
一度の比較で採用された個体と採用されなかった個体とは、また候補に戻され、再度トーナメント方式の対象として採用される。またエリート戦略方式とトーナメント方式で選択された個体の合計が集団の個体数となる。本実施形態の遺伝的アルゴリズムでは、集団の個体数は例えば200個に設定した。 Individuals that have been adopted and those that have not been adopted in a single comparison are returned to candidates and again adopted as targets for the tournament method. The total number of individuals selected by the elite strategy method and tournament method is the number of individuals in the group. In the genetic algorithm of this embodiment, the number of individuals in the group is set to 200, for example.
ステップS15では、「選択淘汰」によって生成された次世代の個体の中から所定の発生頻度で2つの個体のペアをランダムに選択し、染色体を組み替えて子の染色体を作る(交叉)。ここで、「交叉」によって生成された子孫の個体は、親にあたる個体のそれぞれから形質を継承した個体である。この交叉の処理によって、個体の染色体の多様性が高まり進化が生じる。 In step S15, a pair of two individuals is randomly selected at a predetermined frequency from the next generation individuals generated by the “selection kite”, and chromosomes are rearranged to create child chromosomes (crossover). Here, the offspring individuals generated by “crossover” are individuals that have inherited the traits from each of the individuals that are parents. This crossover process increases the diversity of individuals' chromosomes and causes evolution.
本実施形態の「交叉」では一般的な一様交叉を実施する。一様交叉の例を図3に示す。図3では、マスクパターン11と、交叉前の染色体A,Bと、交叉後の染色体A,Bとが示されている。交叉前の染色体A,Bは親にあたる個体であり、染色体Aは図2で示した染色体1と同じ遺伝子を有し、染色体Bは図2で示した染色体2と同じ遺伝子を有している。交叉後の染色体A,Bは子にあたる個体である。一様交叉によれば、図3に示されるごとく、子の染色体Aの遺伝子に関しては、予め用意したマスクパターン11により、マスクパターンが「0」の位置では親の染色体Aの遺伝子をコピーし、マスクパターンが「1」の位置では親Bの遺伝子をコピーする。同様に、子の染色体Bの遺伝子に関しては、予め用意したマスクパターン11により、マスクパターンが「0」の位置では親の染色体Bの遺伝子をコピーし、マスクパターンが「1」の位置では親Aの遺伝子をコピーする。この一様交叉は多点交叉の一種と考えられる。本実施形態では、マスクパターン11は交叉を行う度にランダムに生成する。
In the “crossover” of the present embodiment, a general uniform crossover is performed. An example of uniform crossover is shown in FIG. In FIG. 3,
交叉処理の後は、次のステップS16の突然変異により、個体の遺伝子を所定の確率で変化させる。ここで遺伝子の内容が低い確率で書き換えられるという現象は、実際の個体の遺伝子においても見られる現象である。しかし、遺伝子の内容を大幅に変更しすぎると、交叉による親の形質の遺伝の特徴が失われ、探索空間中をランダムに探索することと同様になるので注意を要する。本実施形態の突然変異では、各染色体において突然変異率1%で突然変異を実施し、遺伝子の値を乱数でランダムに変化させる。 After the crossover process, the gene of the individual is changed with a predetermined probability by the mutation in the next step S16. Here, the phenomenon that the content of a gene is rewritten with a low probability is a phenomenon that is also observed in the gene of an actual individual. However, it should be noted that if the gene content is changed too much, the inherited characteristics of the parental traits due to crossover are lost, which is similar to a random search in the search space. In the mutation according to this embodiment, mutation is performed at a mutation rate of 1% in each chromosome, and the value of the gene is randomly changed with a random number.
ステップS16の実行後には、ステップS17を経由してステップS12に戻る。ステップS17では、世代数が1つ増加し、世代が進むことになる。 After execution of step S16, the process returns to step S12 via step S17. In step S17, the number of generations increases by one and the generation advances.
以上の処理によって次世代の集団が決定される。これは一般的な遺伝的アルゴリズムの概略であり、詳細なアルゴリズムを規定するものではない。遺伝的アルゴリズムを本実施形態に適用するためには、以下の(A)から(F)の項目を適宜設定する必要がある。
(A)初期集団の設定
(B)適応度の設定
(C)選択淘汰方法
(D)交叉方法
(E)突然変異方法
(F)探索終了条件
The next generation population is determined by the above processing. This is a general genetic algorithm outline and does not prescribe a detailed algorithm. In order to apply the genetic algorithm to this embodiment, it is necessary to appropriately set the following items (A) to (F).
(A) Initial population setting (B) Fitness setting (C) Selection method (D) Crossover method (E) Mutation method (F) Search termination condition
なお本実施形態に適用された遺伝的アルゴリズムの場合には、実際には、後述するように、上記の一様交叉は一部変更される。 In the case of the genetic algorithm applied to the present embodiment, in practice, the uniform crossover is partially changed as will be described later.
本実施形態では、上記(A)から(F)の各種パラメータ(設定値、閾値等)を予めシミュレーションによってチューニングを行うが、これを一般的なメタGA手法を利用して求めるようにした。「メタGA手法」とは、遺伝的アルゴリズムで用いる各種のパラメータを最適化するために、マクロモデルを作成して、上記パラメータを遺伝子とした遺伝的アルゴリズムにより、最適なパラメータを抽出する手法である。 In the present embodiment, the various parameters (A) to (F) (setting values, threshold values, etc.) are tuned in advance by simulation, and this is obtained using a general meta-GA technique. “Meta-GA method” is a method of creating a macro model and optimizing various parameters used in the genetic algorithm, and extracting the optimal parameters using the genetic algorithm using the above parameters as genes. .
さらに本実施形態では、前述した遺伝的アルゴリズムに対してさらに山登り法の探索手法を組合せた近似最適化探索のアルゴリズムを用いる。この近似最適化探索のアルゴリズムのフローチャートを図4に示す。図4において、ブロック21は図1で説明した遺伝的アルゴリズムを示し、ブロック21において図1で説明したステップと同一の要素には同一の符号を付している。突然変異のステップS16の後に山登り法のアルゴリズムのブロック22が付加される。山登り法のアルゴリズムのブロック22は、山登り法を実施するステップS21を含む。ステップS21の実行された後は、ステップS17を経由して遺伝的アルゴリズム21のステップS12に戻る。
Further, in this embodiment, an approximate optimization search algorithm is used in which the above-described genetic algorithm is further combined with a hill-climbing search method. A flowchart of this approximate optimization search algorithm is shown in FIG. In FIG. 4, block 21 indicates the genetic algorithm described in FIG. 1, and the same reference numerals are given to the same elements as the steps described in FIG. 1 in
遺伝的アルゴリズムは、局所ピークが多数存在する場合の大域の探索手法であり、局所ピークが多数存在する場合には山登り法より処理速度が速い。しかしながら、探索の終盤では探索速度が落ち、局所ピークに到達する処理速度では山登り法よりも遅くなるという特性を有する。また山登り法は、評価の良い方向のみ導き探索する一般的な手法である。このため或る局所ピークで探索が終了してしまう場合があり、真のピークに到達できない場合がある。そのため、遺伝的アルゴリズムにより初期集団を選択淘汰、交叉等を行うと共に、並列的に山登り探索を行う。なお突然変異により時々ランダムな変化を起こさせることにより、局所安定(局所最適)に近づいても、そこから抜け出すことができる。 The genetic algorithm is a global search method when there are many local peaks, and the processing speed is faster than the hill-climbing method when there are many local peaks. However, the search speed drops at the end of the search, and the processing speed to reach the local peak is slower than the hill-climbing method. The hill-climbing method is a general method for guiding and searching only in the direction with good evaluation. For this reason, the search may end at a certain local peak, and the true peak may not be reached. Therefore, the initial group is selected and crossed by a genetic algorithm, and a hill-climbing search is performed in parallel. In addition, by causing random changes from time to time due to mutation, it is possible to escape from local stability (local optimization).
また本実施形態において、ステップS21の山登り法は、表1に示した「適応度の評価表」により評価の悪い個体を、高い確率で評価の高い方向へ変異させ、遺伝的アルゴリズムと併用して探索の効率化を図る。本実施形態の山登り法では、各染色体(1〜n)において、高確率で突然変異を実施し、遺伝子の値を乱数でランダムに変化させるが、表1の適応度のより評価の良い個体だけ残すようにする。 In this embodiment, the hill-climbing method in step S21 is performed by mutating individuals with poor evaluation according to the “fitness evaluation table” shown in Table 1 in the direction of high evaluation with high probability, and using them together with the genetic algorithm. Improve search efficiency. In the hill-climbing method of the present embodiment, mutation is performed with high probability in each chromosome (1 to n), and the value of the gene is randomly changed with a random number. Try to leave.
なお後述するごとく、生産工程の編成数の組合せが少ない場合は、近似最適化探索を行わずに、全パターンを検索するための全パターン探索(逐次検索)を行う。このように全パターン探索を併用すると、100%の探索が可能となる。この点については、図5に示される。 As will be described later, when there are few combinations of the number of production processes, an entire pattern search (sequential search) for searching all patterns is performed without performing an approximate optimization search. When all pattern search is used in this way, 100% search is possible. This is illustrated in FIG.
次に、図5に示したフローチャートに基づいて、本実施形態に係る工程編成方法の探索アルゴリズムを説明する。 Next, based on the flowchart shown in FIG. 5, the search algorithm of the process organization method which concerns on this embodiment is demonstrated.
図5において、ブロック31は、図4で説明した遺伝的アルゴリズム21と山登り法のアルゴリズム22から成る近似最適化探索を実行する部分を意味する。ブロック32は、生産工程の編成数の組合せが少ない場合に全パターン探索を実行する部分を意味する。全パターン探索を実行するブロック32は逐次探索のステップS31を含む。
In FIG. 5, a
本実施形態に係る工程編成方法では、生産工程の編成の複雑さに応じて、その生産工程の編成の組合せが指数的に増大する。そのため、すべての組合せを総当り的に探して、最適な組合せを見つけることは困難となる。また、探索時間に制約があるため、組合せ数が増大すると、探索が途中で終了して探索の精度が悪くなる場合がある。 In the process knitting method according to the present embodiment, the combination of production process knitting exponentially increases in accordance with the complexity of the production process knitting. For this reason, it is difficult to find an optimal combination by searching all combinations in a brute force manner. In addition, since the search time is limited, if the number of combinations increases, the search may end halfway and the search accuracy may deteriorate.
そのため、図5に示すように、近似最適化探索31または全パターン探索32を行う前に、生産工程の編成数の組合せ数の適正化を行う探索前処理33を行うことにより、事前に効果の期待できない組合せを削除し、近似最適化探索31等の高速度と精度の向上を図るようにしている。これは、同じ300世代を近似最適化探索31で処理する場合に、事前に効果の期待できない組合せが含まれないことで、致死遺伝子の発生を抑制して、無駄な処理を省いていることを意味している。
Therefore, as shown in FIG. 5, before the
図5に示すフローチャートにおいて、最初のステップS41では、工程編成処理をする前に適正工数以上の工程の作業を確認し、探索を開始する。次のステップS42では、工程編成の適応度の計算方法を事前に設定する。その後に、探索前処理33のプロセスに移行する。
In the flowchart shown in FIG. 5, in the first step S41, before performing the process organization process, the work of the process with the appropriate man-hour or more is confirmed and the search is started. In the next step S42, a method for calculating the fitness of the process organization is set in advance. Thereafter, the process proceeds to the
探索前処理33のプロセスにおいて、最初のステップS43では、「各作業がそれぞれどこに移動できるのか」という観点で作業移動先候補の確認をする。
In the process of
図6を参照して上記のステップS41〜S43の一例を具体的に説明する。まず、ステップS41において、適正工数以上の工程の作業を確認し、探索を開始する。図6では、工程編成前の状態(A)と工程編成後の状態(B)が示されている。工程編成前の状態(A)では、横軸は時間軸に沿った工程の軸を意味し、例えば工程1〜6が示されている。縦軸は、工程1〜6の各々で割り当てられた工数(作業の種類と数)を意味している。工程編成前の状態(A)において、工程1では作業A,B,C,Dが設定され、工程2では作業E,F,Gが設定され、工程3では作業H,I,J,K,L,Mが設定されている。工程編成前の状態(A)において、ライン34は適正工数を意味する。この適正工数のライン34を基準に考えると、工程1〜3は適正工数のライン34を超えるので、適正工数になるように、作業を他の工程に移動させる必要がある。
An example of the above steps S41 to S43 will be specifically described with reference to FIG. First, in step S41, the process of the process more than an appropriate man-hour is confirmed, and a search is started. FIG. 6 shows a state (A) before the process organization and a state (B) after the process organization. In the state (A) before the process organization, the horizontal axis means the process axis along the time axis, and for example, the
次に、ステップS42において、工程編成の適応度の計算方法を事前に設定してから、ステップS43において、作業移動先候補の確認をする。作業移動先の候補として例えば工程4,5,6において、工程編成前の状態(A)の矢印35に示されるように、適正工数以上の、例えば、作業D,G,I,J,K,L,Mをその後の工程4〜6に移動させる。この場合にも、工程4〜6の各々で適正工数のライン34の条件が満たされるようにする。このため、図6の工程編成後の状態(B)の例では、一例として、工程4に作業Gを移動し、工程5に作業D,I,Mを移動し、工程6に作業J,K,Lに移動している。このように、工程1~3における適正工数以上の作業を、例えば、工程編成後の状態(B)のごとく工程4〜6の各々に移動させる必要がある。このような移動を行うために、上記のステップS43では、前述の「各作業がそれぞれどこに移動できるのか」という観点から「作業移動先の不可」を前述の表1の適応度の評価表(作業の特性の制約)から決定する。また下記の表2には、上記の作業A〜Mと作業移動先候補である工程4〜6との関係、すなわち上記の作業移動パターンが生成されており、第2の記号「○」で示された工程が、作業A〜Mの各々を移動できる工程である。このため、事前に効果の期待できない組合せが含まれないことで、致死遺伝子の発生が抑制され、高精度かつ探索処理時間を短縮することができる。
Next, in step S42, a method for calculating the fitness of the process organization is set in advance, and then in step S43, work destination candidates are confirmed. For example, in
図6に示した例では作業移動先の候補が比較的に少ない例であったが、実際には多数の作業移動先が候補になる。 In the example shown in FIG. 6, the number of work movement destination candidates is relatively small, but in reality, many work movement destinations are candidates.
次のステップS44では、作業移動先の候補の確認のステップS43で得られた多数の作業移動先の候補に関して、作業移動パターンの算出が行われる。ここでは、図6に示した例を前提とし、適正工数を超える工程1〜3の工数を適正にするために、作業の移動先である工程4〜6に移動すると仮定した場合の作業移動パターンをすべて表にする。このとき、図7に示すように、表1で示した適応度の評価表に基づいて、評価の良い組合せから順に上から並べる。
In the next step S44, a work movement pattern is calculated for a number of work movement destination candidates obtained in step S43 for confirming the work movement destination candidates. Here, on the assumption of the example shown in FIG. 6, in order to make the number of
次のステップS45では作業移動パターンの組合せの算出が実行される。前述のステップS44で算出した作業移動パターンに基づいて、作業移動パターンの組合せの数は、図7により、工程1〜3の各々の作業移動パターン数(PN1)を掛けることにより求められる。
作業移動パターンの組合せ=工程1(PN1)×工程2(PN1)×工程3(PN1)
=3×1×6
=18(通り)
In the next step S45, calculation of a combination of work movement patterns is executed. Based on the work movement pattern calculated in step S44 described above, the number of combinations of work movement patterns is obtained by multiplying the number of work movement patterns (PN1) in
Combination of work movement patterns = step 1 (PN1) × step 2 (PN1) × step 3 (PN1)
= 3 × 1 × 6
= 18 (street)
図7では、各工程での作業移動パターンを示すテーブル(A)と、作業移動先候補パターン数を示すテーブル(B)が示されている。図7のテーブル(A)によれば、一例として、領域41では工程1に関する作業移動パターンの組合せを示し、領域42では工程2に関する作業移動パターンの組合せを示し、領域43では工程3に関する作業移動パターンの組合せを示す。工程1の作業移動パターン数は3であり、工程2の作業移動パターン数は1であり、工程3の作業移動パターン数は6である。これにより、上式で与えられる作業移動パターンの組合せ数が求められる。
FIG. 7 shows a table (A) indicating work movement patterns in each process and a table (B) indicating the number of work movement destination candidate patterns. According to the table (A) in FIG. 7, as an example, the
次の判断ステップS46では、ステップS45で求められた作業移動パターンの組合せ数が予め設定された第1の閾値よりも大きいか否かが判定される。作業移動パターンの組合せ数が予め設定された第1の閾値よりも大きい場合(YESの場合)には、ステップS47で表1の適応度の評価表から評価の悪い組合せを削除する。ステップS47は、作業移動パターンの組合せの適正化を行うステップである。この実施形態では、第1の閾値を例えば「5」と設定し、この第1の閾値「5」より作業移動パターンの組合せを多く持つ工程3(作業移動パターン数は6)から1個の作業移動パターンを削除する。実際には、図7において、工程3の作業移動パターン1〜6から作業移動パターン6が削除される。ステップS47の実行後にはステップS48に移行する。
In the next determination step S46, it is determined whether or not the number of combinations of work movement patterns obtained in step S45 is larger than a preset first threshold value. If the number of combinations of work movement patterns is larger than a preset first threshold value (in the case of YES), a combination with poor evaluation is deleted from the fitness evaluation table of Table 1 in step S47. Step S47 is a step of optimizing the combination of work movement patterns. In this embodiment, the first threshold value is set to “5”, for example, and one work from step 3 (the number of work movement patterns is 6) having more combinations of work movement patterns than the first threshold value “5”. Delete the movement pattern. Actually, in FIG. 7, the
判断ステップS46において作業移動パターンの組合せ数が予め設定された第1の閾値よりも小さい場合(NOの場合)には、ステップS48に移行する。ステップS48では全体パターンの組合せの決定を行う。 If the number of combinations of work movement patterns is smaller than the preset first threshold value in the determination step S46 (NO), the process proceeds to step S48. In step S48, the overall pattern combination is determined.
例えばステップS44で求めた工程1の作業移動パターンの組合せ3(図7の領域41に示す)の作業移動内容である作業Bと作業Cの移動先候補は、ステップS43で使用した表2に示すように、作業Bは工程4,6の2通り、作業Cは工程4,5,6の3通りとして求められている。そのため、その作業移動先候補パターン数(2×3=6通り)を、ステップS44で作成した作業移動パターンの表部分(図7の(B))に、作業移動先候補パターン数として追加する。
For example, the work B and work C move destination candidates that are the work move contents of the work move pattern combination 3 (shown in the
同様にして、その他の作業移動パターンについてもパターンごとに作業移動先候補パターン数を算出し、全体の作業移動パターンのすべてについて移動作業先候補パターン数を算出する。この場合において、前述したごとくステップS47で作業移動パターンの組合せについては適正化し、効果の期待できない組合せを事前に削除しておく。その理由は次の通りである。 Similarly, for other work movement patterns, the number of work movement destination candidate patterns is calculated for each pattern, and the number of movement work destination candidate patterns is calculated for all of the entire work movement patterns. In this case, as described above, the combination of work movement patterns is optimized in step S47, and combinations that cannot be expected to be effective are deleted in advance. The reason is as follows.
以下に、図7に示した例について、工程3の作業移動パターンにおけるパターン6を削除する場合と削除しない場合のそれぞれの全体パターンの組合せの数を示す。全体パターンの組合せの数は、工程1〜3の各々の作業移動先候補パターン数(PN2)を掛けることにより求められる。
(1)パターン6を削除する場合:
全体パターンの組合せ=工程1(PN2)×工程2(PN2)×工程3(PN2)
=(3×2×6)×(2)×(2×24×36×36×24)
=107,495,424(通り)
(2)パターン6を削除しない場合:
全体パターンの組合せ=工程1(PN2)×工程2(PN2)×工程3(PN2)
=(3×2×6)×(2)×(2×24×36×36×24×36)
=3,869,835,264(通り)
Hereinafter, with respect to the example shown in FIG. 7, the number of combinations of the entire patterns when the
(1) When deleting pattern 6:
Combination of whole patterns = step 1 (PN2) × step 2 (PN2) × step 3 (PN2)
= (3 × 2 × 6) × (2) × (2 × 24 × 36 × 36 × 24)
= 107,495,424 (street)
(2) When
Combination of whole patterns = step 1 (PN2) × step 2 (PN2) × step 3 (PN2)
= (3 x 2 x 6) x (2) x (2 x 24 x 36 x 36 x 24 x 36)
= 3,869,835,264 (street)
上記のごとく、工程3の作業移動パターンのパターン6を削除するか否かによって全体パターンの組合せの数は大きく変化する。工程3のパターン6を削除しておかないと、全体パターンの組合せの数が膨大になり、計算量が大きくなるので、作業移動パターンの組合せについて適正化する。
As described above, the number of combinations of the whole patterns greatly varies depending on whether or not the
上記のごとくして、判断ステップS46で組合せ数が第1の閾値よりも小さいときには直接にステップS46に移行し、組合せ数が第1の閾値よりも大きい時には組合せの適正化のステップS47を経由してステップS48に移行する。ステップS48では、全体パターンの組合せを決定する。 As described above, when the number of combinations is smaller than the first threshold value in the determination step S46, the process directly proceeds to step S46, and when the number of combinations is larger than the first threshold value, the process proceeds through the step S47 for optimization of the combination. Then, the process proceeds to step S48. In step S48, a combination of overall patterns is determined.
その後、ステップS49に移行する。ステップS49では、算出された全体パターンの組合せが、予め設定された第2の閾値より大きい場合は、遺伝的アルゴリズム21のステップと山登り法22のステップから成る近似最適化探索31を実施する。ステップS49で、算出された全体パターンの組合せが第2の閾値より小さい場合は、ステップS31を含む全パターン探索32を実施する。
Thereafter, the process proceeds to step S49. In step S49, when the calculated combination of the whole patterns is larger than the preset second threshold value, an
近似最適化探索31では、遺伝的アルゴリズム21のステップにおいて、まず探索前処理33より算出された全体パターンから初期の個体(染色体)集団を乱数を用いてランダムに生成していく。個体集団の生成に関する具体的な処理内容を図8に示す。図8に示した処理工程は、2つのステップS51,S52から構成される。ステップS51は工程1,2,3の各々の作業移動パターンと移動先候補の関係テーブルの下で、所定の遺伝子をランダムに選択する。ステップS52はステップS51の最初に段階に戻るリターンステップである。図4に示した遺伝的アルゴリズム21のステップS11で、ステップS51とステップS52が実行される。
In the
初期個体集団を生成する手段としては、ステップS51で、全体パターンの各工程ごとのパターンをランダムに1つ選択し、そのパターン内の各作業内容ごとに移動先候補をランダムに決定していく。各工程ごとで作業移動パターンと移動先候補が選択されたら、選択されたものを1つにまとめる。またステップS52のリターン処理によりステップS51を所定回数繰り返して、初期個体集団を生成する。この実施形態では、例えば200回繰り返すことで200個の染色体を持つ初期個体集団が生成される。 As means for generating an initial individual group, in step S51, one pattern for each process of the entire pattern is selected at random, and a destination candidate is randomly determined for each work content in the pattern. If a work movement pattern and a movement destination candidate are selected for each process, the selected ones are combined into one. In addition, by the return processing in step S52, step S51 is repeated a predetermined number of times to generate an initial individual population. In this embodiment, for example, by repeating 200 times, an initial individual population having 200 chromosomes is generated.
図8により生成された生産工程の編成の個体(染色体)は、ステップS42からステップS44の作業移動のパターン化により、ジャグ配列となる。また、この個体(染色体)はコンパクトで、事前に効果の期待できない組合せが含まれにくいため、高精度かつ探索処理時間の短縮をすることができる。 The individual (chromosome) of the production process organization generated according to FIG. 8 becomes a jagged array by patterning the work movement from step S42 to step S44. In addition, since this individual (chromosome) is compact and does not easily include combinations that cannot be expected in advance, the search processing time can be shortened with high accuracy.
ここで、初期の個体集団(染色体)のイメージを図9に示す。当該実施形態において、個体集団の各個体(染色体)は、ジャグ配列からなる遺伝子を有する。図9では、染色体1,2,…,nについて工程1,2,3と遺伝子(1),(2),(3),(4)が示されている。遺伝子は「作業内容と移動先候補」からなる。作業内容と移動先候補は可変長の動的配列になり、工程数も可変長の動的配列になる。
Here, an image of the initial population (chromosomes) is shown in FIG. In this embodiment, each individual (chromosome) of the individual population has a gene consisting of a jug sequence. In FIG. 9, steps 1, 2, 3 and genes (1), (2), (3), (4) are shown for
なお本実施形態で適用される遺伝的アルゴリズムでは、個体(染色体)がジャグ配列であるが、後述するように、工程が一致している場合において交叉(一様交叉)を行えるようにしている。 In the genetic algorithm applied in the present embodiment, the individual (chromosome) is a jagged array, but as described later, crossover (uniform crossover) can be performed when the processes match.
ここで、図10に示すごとく、染色体1と染色体nの間で比較すると、工程が一致している箇所が工程3であるので、工程3の交叉を実施する。「工程3」の中で交叉が可能な遺伝子は、作業移動内容が同じであるブロック51とブロック52のそれぞれに含まれる「I→」、「J→」、「K→」の3つで、それぞれをランダムに設定したマスクパターン11により交叉し、遺伝子を入れ替える。
Here, as shown in FIG. 10, when the comparison is made between the
個体数(染色体数)が多すぎると、負荷が高くなり、処理が遅くなる。個体数(染色体数)が少なすぎると、検索する多点数が少なくなり、処理が遅くなる。このため、事前にメタGA手法により最適な個体数(染色体数)を求める。 When the number of individuals (number of chromosomes) is too large, the load becomes high and the processing becomes slow. If the number of individuals (number of chromosomes) is too small, the number of multipoints to be searched is reduced, and the processing is slowed down. For this reason, the optimal number of individuals (number of chromosomes) is obtained in advance by the meta-GA technique.
本実施形態に係る工程編成方法において、下記の探索試験条件に基づいて工程編成の探索試験を行い、それによって図11に示す探索試験結果を得た。図11のグラフで、横軸は世代数を意味し、縦軸は適応度を意味する。グラフ61は、世代数が大きくなるに従って適応度が変化していく特性を示す。ライン62は前述した表1でMustの条件に違反しないラインであり、ライン63はWantの条件を満たすラインであり、ライン64はほぼ最適なラインである。この探索結果より、解空間の広さにかかわらず、今回の探索手法では実用的な近似解と処理時間を得られることが分る。
In the process organization method according to the present embodiment, a process organization search test was performed based on the following search test conditions, thereby obtaining a search test result shown in FIG. In the graph of FIG. 11, the horizontal axis represents the number of generations, and the vertical axis represents fitness. A
<探索試験条件>
探索手法 探索前処理+近似最適化探索(遺伝的アルゴリズム+山 登り法)
工程編成パターン 工程数増加パターン
パラメータのチューニング メタGA手法
個体数(染色体数) 200個
適応度の評価 表1により算出
選択淘汰方法 エリート戦略方式+トーナメント方式
交叉方法 一様交叉
突然変異方法 突然変異(通常変異)+山登り法(山登り的変異)
探索終了条件 300世代に達したとき
解空間 全体パターンの組合せは約1020通り
<Search test conditions>
Search method Search pre-processing + approximate optimization search (genetic algorithm + hill-climbing method)
Process organization pattern Process increase pattern Parameter tuning Meta GA method Number of individuals (number of chromosomes) 200 Evaluation of fitness Calculated according to Table 1 Selection selection method Elite strategy method + tournament method Crossover method Uniform crossover Mutation method Mutation (normal) Mutation) + mountain climbing method (mountain climbing mutation)
Search termination condition When 300 generations are reached Solution space There are about 10 20 combinations of the entire pattern
図12に、本発明に係る工程編成方法を実施するための装置(工程編成装置)の構成を示す。この工程編成装置70はコンピュータ71で構築される。コンピュータ71に内蔵される内部記憶装置には、本発明の工程編成方法を実施するプログラム72が格納される。プログラム72によって、工程編成方法を実現する工程編成演算部73の機能が実現される。またプログラム72の中には、作成された作業移動先候補を格納する作業移動先候補部74、作成された全体パターンを格納する全体パターン部75、作成された個体集団を格納する個体集団部76が含まれる。かかるコンピュータ71に対して、キーボートやマウス等の入力部77、表示部(モニタ)78、プリンタ79、外部記憶装置80が付設される。外部記憶装置80は、例えば適応度データ記録部81と工程データ記憶部82を含んでいる。
FIG. 12 shows the configuration of an apparatus (process knitting apparatus) for carrying out the process knitting method according to the present invention. This process organization apparatus 70 is constructed by a
以上の実施形態で説明された構成等については本発明が理解・実施できる程度に示したものにすぎず、従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。 The configurations and the like described in the above embodiments are merely shown to the extent that the present invention can be understood and implemented. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, and Various modifications can be made without departing from the scope of the technical idea shown in FIG.
本発明に係る工程編成方法は、自動四輪車や自動二輪車等の生産工程における工程編成に利用される。 The process organization method according to the present invention is used for process organization in a production process of an automobile, a motorcycle, or the like.
11 マスクパターン
21 遺伝的アルゴリズム
22 山登り法
31 近似最適探索
32 全パターン探索
33 探索前処理
70 工程編成装置
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記複数の工程の各々に配置されている前記複数の作業の各々の位置情報を記録した工程データと、前記複数の作業の各々が前記生産工程の作業条件に適応するかを評価するための作業条件情報を記録した適応度データとを設定するデータ設定段階と、
前記工程データ上にある前記複数の作業の各々が、配置される前記工程で前記所定工数以下となるように、任意の作業を他の工程に転置させる移動パターンを作業移動パターンとして生成するステップと、前記作業移動パターンのすべての集合体である前記作業移動パターンの組合せの数が第1の閾値を超えているか否かを判定するステップと、前記作業移動パターンの組合せの数が前記第1の閾値を超えた場合に、前記適応度データから算出した前記作業移動パターンの評価値に基づき、評価値の低い所定個数の前記作業移動パターンを削除してから前記作業移動パターンのすべての集合体である全体パターンの組合せを生成するステップとを含む探索前処理段階と、
前記全体パターンの組合せにおいて所定の条件で前記作業移動パターンを選択するステップと、選択された前記作業移動パターンのみを取り出し接続して遺伝的アルゴリズムによる個体を生成するステップと、前記遺伝的アルゴリズムによる個体を生成するステップを所定回数繰り返すステップとを含み、これによって前記遺伝的アルゴリズムの初期個体集団を生成する初期個体集団生成段階と、
前記初期個体集団に基づき前記遺伝的アルゴリズムに従って前記複数の作業の編成を探索する第1探索ステップと、前記第1探索ステップの後に山登り法に従ってさらに前記複数の作業の編成を探索する第2探索ステップと、前記第1探索ステップと前記第2探索ステップを繰り返すステップとを含む探索処理段階と、
を備えることを特徴とする工程編成方法。 A production process is formed from a plurality of processes, and a plurality of processes arranged in each of the plurality of processes is a process knitting method for knitting the plurality of works so that the number of work is less than or equal to a predetermined man-hour.
Process data in which position information of each of the plurality of operations arranged in each of the plurality of processes is recorded, and an operation for evaluating whether each of the plurality of operations is adapted to a work condition of the production process. A data setting stage for setting fitness data recording condition information;
Generating a movement pattern as a work movement pattern for transposing an arbitrary work to another process so that each of the plurality of works on the process data is equal to or less than the predetermined man-hour in the arranged process; Determining whether the number of combinations of the work movement patterns, which are all aggregates of the work movement patterns, exceeds a first threshold, and the number of combinations of the work movement patterns is the first When the threshold value is exceeded, based on the evaluation value of the work movement pattern calculated from the fitness data, the predetermined number of the work movement patterns having a low evaluation value are deleted, and then all the groups of the work movement patterns are collected. A pre-search stage including a step of generating a combination of certain global patterns;
Selecting the work movement pattern under a predetermined condition in the combination of the whole patterns, extracting and connecting only the selected work movement pattern, generating an individual by a genetic algorithm, and an individual by the genetic algorithm Generating an initial population of the genetic algorithm, thereby generating an initial population of the genetic algorithm.
A first search step for searching for the organization of the plurality of tasks according to the genetic algorithm based on the initial individual population, and a second search step for further searching for the organization of the plurality of tasks according to a hill climbing method after the first search step. And a search processing stage including the step of repeating the first search step and the second search step,
The process organization method characterized by comprising.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006091779A JP4755516B2 (en) | 2006-03-29 | 2006-03-29 | Process organization method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006091779A JP4755516B2 (en) | 2006-03-29 | 2006-03-29 | Process organization method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007265233A true JP2007265233A (en) | 2007-10-11 |
JP4755516B2 JP4755516B2 (en) | 2011-08-24 |
Family
ID=38638133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006091779A Expired - Fee Related JP4755516B2 (en) | 2006-03-29 | 2006-03-29 | Process organization method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4755516B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011253451A (en) * | 2010-06-03 | 2011-12-15 | Toshiba Corp | Manufacturing plan creation device and program |
JP2018022432A (en) * | 2016-08-05 | 2018-02-08 | 日本電気株式会社 | Facility operation plan creation device, method, and program |
JP2018077591A (en) * | 2016-11-07 | 2018-05-17 | 富士通株式会社 | Task organization apparatus, task organization method and task organization program |
JP2021135537A (en) * | 2020-02-21 | 2021-09-13 | 株式会社日立製作所 | Data complementary device and data complementary method |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07219920A (en) * | 1994-01-31 | 1995-08-18 | Nippon Steel Corp | Processing method and device for solving optimization problem |
JPH10149345A (en) * | 1996-11-20 | 1998-06-02 | Mitsubishi Electric Corp | Prediction device for optimum parameter combination |
JP2000040106A (en) * | 1998-07-22 | 2000-02-08 | Zexel Corp | Process arrangement method for production system, process arrangement device for production system and storage medium stored with process arrangement program of production system |
JP2001175639A (en) * | 1999-12-16 | 2001-06-29 | Fujitsu Fip Corp | Schedule generating device and recording medium recorded with schedule generating program |
JP3645168B2 (en) * | 2000-10-18 | 2005-05-11 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Optical axis adjusting method and recording medium recording the adjusting program |
-
2006
- 2006-03-29 JP JP2006091779A patent/JP4755516B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07219920A (en) * | 1994-01-31 | 1995-08-18 | Nippon Steel Corp | Processing method and device for solving optimization problem |
JPH10149345A (en) * | 1996-11-20 | 1998-06-02 | Mitsubishi Electric Corp | Prediction device for optimum parameter combination |
JP2000040106A (en) * | 1998-07-22 | 2000-02-08 | Zexel Corp | Process arrangement method for production system, process arrangement device for production system and storage medium stored with process arrangement program of production system |
JP2001175639A (en) * | 1999-12-16 | 2001-06-29 | Fujitsu Fip Corp | Schedule generating device and recording medium recorded with schedule generating program |
JP3645168B2 (en) * | 2000-10-18 | 2005-05-11 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Optical axis adjusting method and recording medium recording the adjusting program |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011253451A (en) * | 2010-06-03 | 2011-12-15 | Toshiba Corp | Manufacturing plan creation device and program |
JP2018022432A (en) * | 2016-08-05 | 2018-02-08 | 日本電気株式会社 | Facility operation plan creation device, method, and program |
JP2018077591A (en) * | 2016-11-07 | 2018-05-17 | 富士通株式会社 | Task organization apparatus, task organization method and task organization program |
JP2021135537A (en) * | 2020-02-21 | 2021-09-13 | 株式会社日立製作所 | Data complementary device and data complementary method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4755516B2 (en) | 2011-08-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hart et al. | Memetic evolutionary algorithms | |
Yamada et al. | Genetic algorithms for job-shop scheduling problems | |
CA2606129A1 (en) | Pipeline optimizer system | |
JP4755516B2 (en) | Process organization method | |
JP7137074B2 (en) | Optimization calculation method, optimization calculation device, and optimization calculation program | |
Moriguchi et al. | Sustaining behavioral diversity in neat | |
Koza et al. | Cross-domain features of runs of genetic programming used to evolve designs for analog circuits, optical lens systems, controllers, antennas, mechanical systems, and quantum computing circuits | |
Amirthagadeswaran et al. | Improved solutions for job shop scheduling problems through genetic algorithm with a different method of schedule deduction | |
CN102289783A (en) | Information processing system, information processing method, and information processing apparatus | |
CN104778036B (en) | One kind browses candidate's interfacial process and system for generating user | |
Simionescu et al. | Constrained optimization problem solving using estimation of distribution algorithms | |
JP2013012185A (en) | Robust optimization apparatus, robust optimization method and computer program for the same | |
Liang et al. | Solving cutting stock problems by evolutionary programming | |
JP3866453B2 (en) | Taboo search device | |
KR20100031218A (en) | System and method for manufacturing mask using genetic algorithm and dna computing | |
JP3556260B2 (en) | LSI element arrangement method and apparatus | |
KR20070046737A (en) | Learning apparatus and method | |
Joshi | Genetic Algorithm and its Applications-A Brief Study | |
Azizi et al. | Hybrid simulated annealing with memory: an evolution-based diversification approach | |
CN114581058B (en) | Personnel organization structure optimization method based on business process | |
Vale et al. | Learning intelligent modification strategies in Design Synthesis | |
Brest et al. | Adaptation in the differential evolution | |
CN103080974A (en) | Image synthesis device | |
CN113741482B (en) | Multi-agent path planning method based on asynchronous genetic algorithm | |
Sharma et al. | Real-valued constraint optimization with ICHEA |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081126 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110524 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110526 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110527 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140603 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |