CN116802575A - 作业计划制定方法、作业计划制定程序、以及信息处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是在以第一时间的间隔依次投入规定了作业时间的多个对象物的作业线中，以在前面的对象物的作业完成之前不开始下一个对象物的作业，且对于最后投入的对象物以外的对象物使该对象物的作业从对象物投入作业线起在第二时间以内完成这样的条件，制定多个对象物的投入顺序的作业计划制定方法，计算机执行：将多个对象物分配给多个块中的任意块的分配处理；以及通过多个块的各块所包含的对象物的顺序的调换、和多个块的顺序的调换搜索投入顺序的搜索处理，在分配处理中，计算机以各块所包含的对象物的作业时间的合计在各块所包含的对象物的数目与第一时间之积的值以下，且多个块的数目为两个以上且少于多个对象物的数目的方式执行上述分配处理。

Description

作业计划制定方法、作业计划制定程序、以及信息处理装置
技术领域
本申请涉及作业计划制定方法、作业计划制定程序、以及信息处理装置。
背景技术
在多品种混流作业中，要求通过计划制定算法生成向作业线的对象物的投入顺序的技术(例如，参照专利文献1、2)。
专利文献1：日本特开2002－215860号公报
专利文献2：日本特开2004－195615号公报
在以恒定的时间间隔将对象物投入作业线的生产节拍时间作业中，根据投入顺序，有对象物的作业未在被规定的规定时间内完成而停止作业线的情况。该情况下，对整体的作业时间造成较大的影响。然而，若要对所有产品的全部的组合的投入顺序进行验证则需要大量的运算时间。
发明内容
在一个侧面，本申请的目的在于提供能够以不延长运算时间的方式制定作业计划的作业计划制定方法、作业计划制定程序、以及信息处理装置。
在一个方式中，作业计划制定方法是在以第一时间的间隔，依次投入分别规定了作业时间的多个对象物的作业线中，以在先投入的对象物的作业完成之前，不开始接下来投入的对象物的作业，且对于上述多个对象物中除了最后投入的对象物以外的对象物，使该对象物的作业从将对象物投入上述作业线起在比上述第一时间长的第二时间以内完成这样的条件，制定上述多个对象物的投入顺序的作业计划制定方法，计算机执行：将上述多个对象物分配给多个块中的任意块的分配处理；以及通过上述多个块的各块所包含的对象物的顺序的调换、和上述多个块的顺序的调换搜索上述投入顺序的搜索处理，在上述分配处理中，上述计算机以各块所包含的上述对象物的上述作业时间的合计在各块所包含的对象物的数目与上述第一时间之积的值以下，且上述多个块的数目为两个以上且少于上述多个对象物的数目的方式，执行上述分配处理。
能够以不延长运算时间的方式制定作业计划。
附图说明
图1是例示产品生产节拍的图。
图2是例示离线的图。
图3的(a)以及图3的(b)是例示投入顺序的分块的图。
图4的(a)是例示信息处理装置的整体构成的框图，图4的(b)是例示信息处理装置的硬件构成的框图。
图5是例示由信息处理装置执行的作业计划制定处理的流程图。
图6是例示块生成的图。
图7是例示投入顺序的最佳化的图。
图8是例示步骤S3的详细的流程图。
图9是由信息处理装置执行的作业计划制定处理的其它的例子。
图10是复杂的例子中的验证结果。
图11是在块内调换产品的顺序使块的顺序最佳化的结果。
具体实施方式
在进行多品种混流生产的情况下，在某个恒定的期间中产品的品种改变多次。因此，在同一作业线上，混在一起投入品种不同的产品。在这样的混流作业的工厂中，对于每个产品，需要的作业时间不同。以下，将产品需要的作业时间称为产品生产节拍。
例如，如图1所例示的那样，对于每个产品，产品生产节拍不同。例如，产品1的产品生产节拍为五十分钟，产品2的产品生产节拍为六十分钟，产品3的产品生产节拍为九十分钟。从产品1到产品12的编号表示向作业线的投入顺序。
在实施以恒定的时间间隔(生产节拍时间)向作业线投入产品的生产节拍时间生产的作业线上，为了进行不停线的生产，作为一个例子，进行以相等的期间设定与生产节拍时间相等的通常作业区域、和在通常作业区域未来得及完成作业的情况下允许的追加的作业时间亦即缓冲作业区域的线设计。
在图1的例子中，通常作业区域以及缓冲作业区域分别设定为六十分钟。若各产品的产品生产节拍限制在通常作业区域以内，则各产品的作业在通常作业区域以内完成，所以接下来投入作业线的产品不产生作业等待时间。然而，产生到作业者对于各产品开始作业为止的等候时间。
在通常作业区域未完成作业的产品在缓冲作业区域进行作业。然而，在缓冲作业区域进行作业的情况下，对于接下来投入作业线的产品产生不能够作业的时间。因此，期望下一个产品也进一步考虑上一产品的缓冲作业时间追加到本来的作业时间，来考虑产品的投入顺序。在该投入顺序不适当，而产品的作业在缓冲作业区域未完成的情况下，为了防止下一工序花费作业时间，而实施停止作业线整体的处理。将该停止作业线整体的处理称为离线。在从产品投入作业线起，在超过生产节拍时间的规定时间以内未完成作业的情况下产生离线。例如，在从产品投入作业线起在(生产节拍时间×2)以内未完成作业的情况下产生离线。
例如，产品3的产品生产节拍为九十分钟，所以需要超过通常生产区域进行追加的作业。进行该追加的作业的期间不能够进行产品4的作业。因此，产品4产生作业等待时间。然而，由于接下来投入的产品4的产品生产节拍较短，所以即使在产品4产生作业等待时间也能够使产品4的作业在通常作业区域以内完成。在该情况下，不产生离线。
由于产品6的产品生产节拍为一百二十分钟，所以能够通过在缓冲作业区域进行追加的作业，使产品6的作业完成。由于在进行追加的作业的期间不能够开始产品7的作业，所以在产品7产生作业等待时间。由于该产品7的产品生产节拍为一百分钟，所以即使使用全部被允许的缓冲作业区域也不能够使作业完成。因此，如图2所例示的那样，产生离线。
离线对使全部产品的作业完成的作业时间造成非常大的影响。另一方面，即使通常作业区域中的作业早结束，但由于产品定期地流动，所以在作业早结束的情况下在作业者产生等候时间。期望在作业线中，决定尽量减少该等候时间，并且不使离线产生的产品投入顺序。
图3的(a)是例示按交货期顺序投入产品的情况的图。若按交货期顺序投入产品，则有可能持续地在作业线投入作业时间较长的产品。该情况下，有产生离线的情况。因此，考虑通过搜索全部产品的全部的组合的投入顺序，来搜索不产生离线的投入顺序。然而，该情况下，组合数变得庞大，而运算时间延长。
因此，如图3的(b)所例示的那样，考虑将产品的投入顺序决定为产品生产节拍长、产品生产节拍短、产品生产节拍平均这样的顺序。将按该产品生产节拍长、产品生产节拍短、以及产品生产节拍平均这样的顺序排列的每三个产品称为块。
然而，随着多品种混流作业中的变种变量化发展，若将块尺寸固定化，则难以形成偏差最小的产品组。另外，仅通过平均化虽然不容易产生离线，但由于交货期为其它指标，所以并不一定能够遵守交货期。并且，即使以产品生产节拍长、产品生产节拍短、以及产品生产节拍平均这样的顺序考虑块内的顺序，也并不一定不产生离线，所以需要在该块中调换顺序进行运算。
因此，在以下的实施例中，对能够以运算时间不延长的方式制定作业计划的作业计划制定方法、作业计划制定程序、以及信息处理装置进行说明。
实施例1
图4的(a)是例示信息处理装置100的整体构成的框图。如图4的(a)所例示的那样，信息处理装置100具备储存部10、块生成部20、产品顺序调换部30、块调换部40、判定部50、以及输出部60等。
图4的(b)是例示信息处理装置100的储存部10、块生成部20、产品顺序调换部30、块调换部40、判定部50、以及输出部60的硬件构成的框图。如图4的(b)所例示的那样，信息处理装置100具备CPU101、RAM102、存储装置103、输入装置104、以及显示装置105等。
CPU(Central Processing Unit：中央处理器)101是中央运算处理装置。CPU101包含一个以上的核心。RAM(Random Access Memory：随机存储器)102是暂时地存储CPU101执行的程序、CPU101处理的数据等的易失性存储器。存储装置103是非易失性存储装置。作为存储装置103，例如能够使用ROM(Read Only Memory：随机存取存储器)、闪存等固盘(SSD)、被硬盘驱动器驱动的硬盘等。存储装置103存储作业计划制定程序。输入装置104是键盘、鼠标等输入装置。显示装置105是LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)等显示器装置。通过由CPU101执行作业计划制定程序，来实现储存部10、块生成部20、产品顺序调换部30、块调换部40、判定部50、以及输出部60。此外，也可以使用专用的电路等硬件作为储存部10、块生成部20、产品顺序调换部30、块调换部40、判定部50、以及输出部60。
图5是例示由信息处理装置100执行的作业计划制定处理的流程图。首先，块生成部20受理产品数m、各产品的产品生产节拍ti(i＝1～m)、以及生产节拍时间T(步骤S1)。这些信息经由输入装置104输入。产品数m是投入作业线的产品的总数。对各产品附加产品编号i。对各产品规定产品生产节拍ti。一部分的产品的产品生产节拍高于生产节拍时间T，一部分的产品的产品生产节拍低于生产节拍时间T。
接下来，块生成部20将块数N的初始值设定为产品数m(步骤S2)。由此，首先将块数N设定为能够取得的最大值。
接下来，块生成部20将块数N、和各块内的产品数nx作为变量进行最佳化运算(步骤S3)。最佳化运算的制约条件为T×nx≥Σti。“x”是块编号，是1～N的值。制约条件中的ti是收进块内的产品的编号。因此，在最佳化运算的过程中，例如在块1包含产品编号1、2、3的情况下，Σti为t1+t2+t3。例如在块1包含产品编号1、3、5的情况下，Σti为t1+t3+t5。因此，通过设置T×nx≥Σti这样的制约条件，从而在各块内，各产品的产品生产节拍的合计为块内的产品数×生产节拍时间以下。换句话说，在各块内，具备不容易离线的条件。
接下来，块生成部20判定作为步骤S3的最佳化运算的结果，是否有全部产品收进各块的组合(步骤S4)。由于一部分的产品的产品生产节拍高于生产节拍时间T，所以若块数N为作为初始值的产品数m则在步骤S4中判定为“否”。
在步骤S4中判定为“否”的情况下，块生成部20使块数N减小一个(步骤S5)。其后，再次从步骤S3开始执行。通过反复执行步骤S3～S5，求出满足制约条件亦即T×nx≥Σti的最大的块数N。
例如，在图6的例子中，对于十个产品能够装入的块数为四个。例如，在块1中，产品数n1为三个，满足T×n1≥(四十分钟+六十分钟+八十分钟)的条件。在块2中，产品数n2为两个，满足T×n2≥(七十分钟+五十分钟)的条件。
在步骤S4中判定为“是”的情况下，产品顺序调换部30对各块变更块内的产品顺序，通过最佳化运算求出不离线的顺序(步骤S6)。在图7的例子中，在任何的块中均未产生离线。此外，即使求出不离线的顺序，也有块内的最后的产品的作业未在通常作业区域完成，而在缓冲作业区域完成的情况。
接下来，块调换部40对每个块计算生产节拍超值(步骤S7)。生产节拍超值是指各块中，最后的产品超过了通常作业区域的时间。在最后的产品的作业在通常作业区域内完成的情况下，生产节拍超值为零。
接下来，块调换部40判定是否输入有交货期制约(步骤S8)。在步骤S8中判定为“是”的情况下，块调换部40设定交货期制约(步骤S9)。在步骤S8中判定为“否”的情况下，块调换部40不设定交货期制约。经由输入装置104输入交货期制约。
接下来，块调换部40通过进行块的顺序调换，来决定不产生离线的块顺序(步骤S10)。在设定交货期制约的情况下，块调换部40以实现交货期的方式调换块顺序。
接下来，判定部50判定在步骤S10中是否能够进行块顺序的决定(步骤S11)。在步骤S11中判定为“否”的情况下，再次从步骤S5开始执行。在步骤S11中判定为“是”的情况下，输出部60输出决定的块顺序以及产品顺序。输出的信息显示于显示装置105。
图8是例示步骤S3的最佳化运算的详细的流程图。如图8所例示的那样，块生成部20对产品生产节拍tj(j＝1、2…m的序列号)进行排列(步骤S21)。接下来，块生成部20设为x＝1、j＝1(步骤S22)。接下来，块生成部20将tj装入具有T×nx的时间的块(步骤S23)。
接下来，块生成部20判定是否不能够装入T×nx(步骤S24)。块生成部20在步骤S24中判定为“否”的情况下，对j加1(步骤S25)。其后，再次从步骤S23开始执行。
在步骤S24中判定为“是”的情况下，块生成部20判定是否x＝N(步骤S26)。在步骤S26中判定为“否”的情况下，块生成部20对x加1(步骤S27)。其后，再次从步骤S23开始执行。
在步骤S26中判定为“是”的情况下，块生成部20判定是否剩余未完全装入块的tj(步骤S28)。在步骤S28中判定为“是”的情况下，变更tj的次序(步骤S29)。其后，再次从步骤S22开始执行。
在步骤S28中判定为“否”的情况下，块生成部20判定是否即使进行设定的反复的次数也未完全装入(步骤S30)。在步骤S30中判定为“是”的情况下，块生成部20输出表示“没有能够收进全部产品的组合”的信息(步骤S31)。在步骤S30中判定为“否”的情况下，输出表示“有收进全部产品的组合”的信息(步骤S32)。
根据本实施例，准备多个块，并以全部产品收进该多个块的方式进行最佳化，以使各块内各产品的产品生产节拍的合计在(块内的对象物数×生产节拍时间)以下。通过按块对这样制作的块调换顺序，并且也调换块内的产品顺序，能够作为整体求出最佳化产品投入顺序。另外，通过进行块内的顺序调换，不需要对全部产品的全部的组合的投入顺序进行验证。因此，能够抑制运算时间的延长。根据以上，根据本实施例，能够在抑制运算时间的延长的同时进行作业计划的制定。
此外，尽量减少等待时间也是调换块内的顺序的目的之一。期望该顺序调换进一步考虑产品的投入顺序中的制约等，但在避免块内的制约违反时，通过尽可能地使块的数目增多，能够制定不引起制约违反的计划。
块生成部20以作为块数成为至少为2以上且少于产品数m的值的方式生成块。例如，如图9所例示，块生成部20也可以代替步骤S2而执行步骤S2a。在步骤S2a中，块数N的初始值随机地设定1～m的任意一个。该情况下，块生成部20代替步骤S5而执行步骤S5a。在步骤S5a中，N设定为与当前值不同的值。
但是，如图5所例示的那样，通过使块数最大化，各块内的产品数变少。该情况下，能够容易地进行基于块内的顺序调换的最佳化，能够进一步抑制运算时间。
此外，虽然在上述例中，在步骤S3中以在全部的块中最佳化运算的制约条件亦即T×nx≥Σti成立的方式生成块，但并不限定于此。例如，也可以在一个块中T×nx≥Σti不成立。这是因为对于最后的产品即使未在缓冲作业区域内完成作业，但由于没有接下来投入的产品所以不产生离线。在该情况下，在步骤S6的最佳化运算时，对最后的产品来说也可以不在缓冲作业区域内完成作业。
图10是更复杂的例子中的验证结果。产品的品种为A～H的八种。对于品种A，产品数为六个，产品生产节拍为二十分钟。对于品种B，产品数为两个，产品生产节拍为四十分钟。对于品种C，产品数为两个，产品生产节拍为五十分钟。对于品种D，产品数为两个，产品生产节拍为六十分钟。对于品种E，产品数为两个，产品生产节拍为八十分钟，对于品种F，产品数为四个，产品生产节拍为八十分钟。对于品种G，产品数为两个，产品生产节拍为一百分钟。对于品种H，产品数为三个，产品生产节拍为一百二十分钟。全部产品数为二十三个。
对它们进行块数最大的最佳化运算。在该情况下，条件为也可以在一个块中T×nx≥Σti不成立。最佳化运算的结果是块数为八个。若产品理想地收进各块内，则若按产品生产节拍大、产品生产节拍小、产品生产节拍中这样的顺序调换块内的产品的顺序，则能够求出不产生离线的产品投入顺序。图11是在块内调换产品的顺序，并使块的顺序最佳化的结果。通过几千步的运算得到最优解。
尝试使用利用遗传算法的模拟软件，不使用块这样的概念，对23！种投入顺序运算不离线的作业计划，但尽管进行了100代1000个体＝100000次的试验，仍未能够求出解。
在上述例子中，生产节拍时间T是第一时间的一个例子。通常作业区域与缓冲作业区域的合计是第二时间的一个例子。块生成部20是将上述多个对象物分配给多个块中的任意块的分配部的一个例子。产品顺序调换部30、块调换部40、以及判定部50是通过上述多个块的各块所包含的对象物的顺序的调换、和上述多个块的顺序的调换，来搜索上述投入顺序的搜索部的一个例子。
以上，对本发明的实施方式进行了详述，但本发明并不限定于这样的特定的实施方式，能够在权利要求书所记载的本发明的主旨的范围内进行各种变形、变更。
附图标记说明
10…储存部，20…块生成部，30…产品顺序调换部，40…块调换部，50…判定部，60…输出部，100…信息处理装置，104…输入装置，105…显示装置。

Claims (12)

1.一种作业计划制定方法，是在以第一时间的间隔依次投入分别规定了作业时间的多个对象物的作业线中，以在先投入的对象物的作业完成之前不开始接下来投入的对象物的作业，且对于上述多个对象物中除了最后投入的对象物以外的对象物，使该对象物的作业从将对象物投入上述作业线起在比上述第一时间长的第二时间以内完成这样的条件，制定上述多个对象物的投入顺序的作业计划制定方法，其特征在于，
计算机执行：
将上述多个对象物分配给多个块中的任意块的分配处理；以及
通过上述多个块的各块所包含的对象物的顺序的调换、和上述多个块的顺序的调换搜索上述投入顺序的搜索处理，
在上述分配处理中，上述计算机以各块所包含的上述对象物的上述作业时间的合计在各块所包含的对象物的数目与上述第一时间之积的值以下，且上述多个块的数目为两个以上且少于上述多个对象物的数目的方式，执行上述分配处理。
2.根据权利要求1所述的作业计划制定方法，其特征在于，
在上述分配处理中，上述计算机以在各块所包含的上述对象物的上述作业时间的合计在各块所包含的对象物的数目与上述第一时间之积的值以下这样的条件下，上述多个块的数目成为最大数的方式，执行上述分配处理。
3.根据权利要求1或者2所述的作业计划制定方法，其特征在于，
上述计算机基于上述对象物的作业顺序的制约条件执行上述搜索处理。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的作业计划制定方法，其特征在于，
上述计算机执行使上述投入顺序的搜索结果显示于显示装置的处理。
5.一种作业计划制定程序，是在以第一时间的间隔，依次投入分别规定了作业时间的多个对象物的作业线中，以在先投入的对象物的作业完成之前不开始接下来投入的对象物的作业，且对于上述多个对象物中除了最后投入的对象物以外的对象物，使该对象物的作业从将对象物投入上述作业线起在比上述第一时间长的第二时间以内完成这样的条件，制定上述多个对象物的投入顺序的作业计划制定程序，其特征在于，
使计算机执行：
将上述多个对象物分配给多个块中的任意块的分配处理；以及
通过上述多个块的各块所包含的对象物的顺序的调换、和上述多个块的顺序的调换搜索上述投入顺序的搜索处理，
在上述分配处理中，使上述计算机以各块所包含的上述对象物的上述作业时间的合计在各块所包含的对象物的数目与上述第一时间之积的值以下，且上述多个块的数目为两个以上且少于上述多个对象物的数目的方式，执行上述分配处理。
6.根据权利要求5所述的作业计划制定程序，其特征在于，
在上述分配处理中，使上述计算机以在各块所包含的上述对象物的上述作业时间的合计在各块所包含的对象物的数目与上述第一时间之积的值以下这样的条件下，上述多个块的数目成为最大数的方式，执行上述分配处理。
7.根据权利要求6或者7所述的作业计划制定程序，其特征在于，
使上述计算机基于上述对象物的作业顺序的制约条件执行上述搜索处理。
8.根据权利要求5～7中任意一项所述的作业计划制定程序，其特征在于，
使上述计算机执行使上述投入顺序的搜索结果显示于显示装置的处理。
9.一种信息处理装置，是在以第一时间的间隔，依次投入分别规定了作业时间的多个对象物的作业线中，以在先投入的对象物的作业完成之前，不开始接下来投入的对象物的作业，且对于上述多个对象物中除了最后投入的对象物以外的对象物，使该对象物的作业从将对象物投入上述作业线起在比上述第一时间长的第二时间以内完成这样的条件，制定上述多个对象物的投入顺序的信息处理装置，其特征在于，具备：
分配部，将上述多个对象物分配给多个块中的任意块；以及
搜索部，通过上述多个块的各块所包含的对象物的顺序的调换、和上述多个块的顺序的调换，搜索上述投入顺序，
上述分配部使各块所包含的上述对象物的上述作业时间的合计在各块所包含的对象物的数目与上述第一时间之积的值以下，并使上述多个块的数目为两个以上且少于上述多个对象物的数目。
10.根据权利要求9所述的信息处理装置，其特征在于，
上述分配部在各块所包含的上述对象物的上述作业时间的合计在各块所包含的对象物的数目与上述第一时间之积的值以下这样的条件下，使上述多个块的数目成为最大数。
11.根据权利要求9或者10所述的信息处理装置，其特征在于，
上述搜索部基于上述对象物的作业顺序的制约条件搜索上述投入顺序。
12.根据权利要求9～11中任意一项所述的信息处理装置，其特征在于，
具备显示上述投入顺序的搜索结果的显示装置。
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