ES2236540T3 - Metodo para asignacion de llamadas de plantas. - Google Patents
Metodo para asignacion de llamadas de plantas.Info
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Abstract
Método para asignar llamadas emitidas por medio de los dispositivos de llamada de planta de los ascensores de un grupo de ascensores, en cuyo método la asignación de las llamadas de planta comprende las operaciones de: - formar un grupo de opciones de asignación, es decir, de cromosomas, cada uno de los cuales contenga datos de llamada y datos de ascensor para cada llamada de planta activa en ese momento, - determinar un valor de función de estado físico para cada cromosoma, y - seleccionar el mejor cromosoma sobre la base de un criterio de finalización y asignar las llamadas de planta de acuerdo con este cromosoma, que han de ser atendidas por los ascensores del grupo de ascensores, y caracterizado porque, cuando se repite la asignación de llamadas de planta - cuando se está formando el grupo de cromosomas, el mejor cromosoma seleccionado en un caso previo de asignación es sumado al grupo de cromosomas para dirigir el resultado de la selección hacia el mejor cromosoma seleccionado previamente cuando las condiciones de partida de la asignación no han variado sustancialmente.
Description
Método para asignación de llamadas de
plantas.
El presente invento se refiere a un método y a un
aparato para asignar llamadas realizadas a través de los
dispositivos de llamada de planta de ascensores comprendidos en un
grupo de ascensores de forma que cada llamada sea atendida por un
ascensor del grupo de ascensores. En particular, el invento se
refiere a un método para estabilizar decisiones de asignación
definidas repetidamente en un sistema de asignación basado en un
algoritmo genético.
Cuando un viajero quiere montar en un ascensor,
le llama pulsando un botón de llamada de planta del piso. El sistema
de control del grupo de ascensores recibe la llamada e intenta
decidir cuál de los ascensores del grupo de ellos será el más
adecuado para atender la llamada. Esta actividad se denomina
asignación de llamada. La función de asignación es una forma de
minimizar un problema cuyo objetivo, como solución a la función, es
encontrar un ascensor que minimice el valor de la función sobre la
base de uno o más factores de coste seleccionados.
Cuando aumenta el número de llamadas y el de
ascensores que las atienden, el problema de la minimización se
complica significativamente. Esto incrementa, naturalmente, la
capacidad de cálculo requerida. La magnitud que ha de minimizarse
en el proceso de asignación puede ser el tiempo de espera de los
viajeros, el tiempo de viaje de los mismos, el número de paradas de
los ascensores o una combinación de varios factores de coste
ponderados de diversas formas.
Tradicionalmente, cuando se ha de encontrar un
ascensor adecuado para una llamada, el razonamiento se realiza sobre
la base del caso específico, haciendo uso de complicadas
estructuras condicionales. El objetivo final de este razonamiento es
minimizar un factor de coste dado que describa el funcionamiento
del grupo de ascensores, típicamente el tiempo de espera medio de
los viajeros. Como las posibles combinaciones de estados del grupo
de ascensores son complicadas, las estructuras condicionales son,
también, complicadas y propensas a presentar faltas, dicho de otro
modo, se presentan situaciones en las que el control no trabaja de
manera óptima. De igual manera, resulta difícil tener en cuenta,
como un todo, el grupo entero de ascensores. Un ejemplo típico de
esto lo constituye el tradicional control colectivo, en el que una
llamada de planta es asignada al ascensor que se encuentra más
cercano a ella y que se mueve en la dirección de la llamada.
Sin embargo, este simple principio de
optimización conduce a un agrupamiento de los ascensores de modo que
éstos se desplazan formando un frente en la misma dirección y, por
tanto, a un deterioro del comportamiento del grupo de ascensores en
conjunto.
Cuando han de determinarse los factores de coste
para todas las posibles alternativas de trayecto, el trabajo de
cálculo requerido crece, fácilmente, superando la capacidad de los
procesadores. Si el número de llamadas que hay que atender es C y el
edificio tiene L ascensores, entonces el número de alternativas de
trayecto diferentes es N = L^{C}. Como el número de alternativas
de trayecto crece exponencialmente al aumentar el número de
llamadas, la consideración sistemática de todas las alternativas de
trayecto resulta imposible, incluso, en grupos pequeños de
ascensores. Esto ha restringido la aplicación práctica de la
optimización del trayecto.
La solicitud de patente finlandesa FI 951925
describe un método para asignar llamadas de planta en un grupo de
ascensores. Este método se basa en la formación de una pluralidad
de opciones de asignación, cada una de las cuales contenga datos de
llamadas y datos de ascensores para cada llamada de planta,
definiendo dichos datos, conjuntamente, el ascensor que ha de
atender la llamada de planta. Después de esto, se calcula el valor
de una función de coste para cada opción de asignación y se alteran
una o más opciones de asignación en relación con uno o más
elementos de datos en ella comprendidos, tras lo cual se calculan
los valores de las funciones de coste de las nuevas opciones de
asignación así obtenidas. De este modo, sobre la base de las
funciones de coste, se selecciona la mejor opción de asignación y
las llamadas de planta activas en ese momento son asignadas en
consecuencia a los ascensores del grupo de ascensores.
La solución de acuerdo con el documento FI 951925
reduce de forma sustancial el trabajo de cálculo requerido en
comparación con el cálculo de todas las alternativas de trayecto
posibles. En un método basado en un algoritmo genético como éste, el
grupo de ascensores es tratado como una entidad, optimizándose la
función de coste al nivel de todo el grupo de ascensores. La
optimización puede conseguirse sin considerar situaciones
individuales ni las formas de atenderlas. Modificando la función de
coste, puede conseguirse un modo deseado de funcionamiento. Es
posible optimizar, por ejemplo, el tiempo de espera de los
viajeros, el tiempo de llamada, el número de arranques, el tiempo
de desplazamiento, el consumo energético, el desgaste de los cables,
el funcionamiento de un ascensor individual si el uso de un
ascensor dado resulta costoso, el uso por igual de los ascensores y
así sucesivamente, o bien una combinación deseada de de estos
parámetros.
Si hay un gran número de llamadas de planta
activas, necesariamente no se encontrará una única solución u opción
de asignación que sea claramente mejor que el resto de opciones.
Para esta situación existen varias soluciones que son casi igual de
buenas. Este es un caso de lo que se denomina
multi-modalidad.
Como el algoritmo genético anteriormente descrito
es un método de búsqueda de naturaleza estocástica, no garantiza que
una búsqueda repetida una y otra vez proporcione siempre la misma
solución u opción de asignación, aún cuando se utilicen los mismos
o casi los mismos valores de partida. En el caso de la asignación
continua, esto se presenta como una inestabilidad de las decisiones
de asignación. Las llamadas asignadas a los ascensores del grupo de
ascensores cambian de una asignación a otra. Sin embargo, si se
sabe que existen varias opciones de asignación casi igual de buenas
para el grupo de ascensores, entonces no hay diferencia en que se
utilice una u otra de estas opciones de asignación. Al contrario,
es importante que la opción de asignación no sea alterada cada vez
que se selecciona de nuevo la opción de asignación sino que, una vez
seleccionada una solución, debe conservarse en tanto los parámetros
de partida de la asignación sigan siendo idénticos o
suficientemente idénticos.
En la práctica, esto significa que, si la
situación en el grupo de ascensores no ha variado, es decir, no se
han recibido más llamadas y no se han sumado ni restado ascensores
en el grupo, entonces los trayectos de ascensor seleccionados para
un grupo dado de llamadas han de conservarse, incluso, hasta que se
haya atendido la última llamada. Si este no es el caso, entonces un
ascensor del grupo de ascensores puede recibir nuevos datos de
control cada medio segundo, lo que complica el funcionamiento del
ascensor y lleva a que aparezca una inestabilidad en el grupo de
ascensores y en el sistema.
El objeto del invento es exponer un nuevo tipo de
método de asignación.
Un objeto específico del invento es eliminar los
inconvenientes antes mencionados de los métodos de asignación de la
técnica anterior o, por lo menos, proporcionar una mejora
sustancial respecto a ellos.
Otro objeto alternativo del invento es exponer un
método de asignación que sea sustancialmente más estable y fiable
que los métodos de la técnica anterior.
Otro objeto alternativo más del invento es hacer
que sea posible estabilizar la solución de un problema de asignación
y el control de un grupo de ascensores de manera que un grupo de
llamadas sin cambios, o casi sin cambios, sea atendido por una
opción de asignación sin cambios en tanto la opción de asignación en
cuestión produzca una solución que sea una de las mejores
soluciones obtenidas por un procedimiento de selección
estocástico.
En cuanto a las características del invento, se
hace referencia a las reivindicaciones.
El objeto del invento es conseguir una nueva
solución para asignar llamadas de planta a los ascensores de un
grupo de ascensores de tal manera que la llamada de control
recibida por cada ascensor cambie tan pocas veces como sea
posible.
En el método genético del invento, para asignar
llamadas a los ascensores del grupo de ascensores, se generan
varias opciones de asignación, es decir, cromosomas, cada una de
loas cuales contiene, para cada llamada de planta activa, un
elemento de datos de llamada y un elemento de datos del ascensor, y
estos elementos de datos o genes determinan, juntos, el ascensor que
ha de atender a cada llamada de planta. Para cada cromosoma
generado, se determina un valor de función de estado físico. A
continuación, se alteran uno o más de los cromosomas con respecto a,
por lo menos, un gen y se determinan valores de función de estado
físico para los cromosomas así obtenidos. La búsqueda, es decir, la
generación de nuevos cromosomas, se continúa hasta que se satisface
una condición de terminación acordada, en cuyo momento se selecciona
el mejor cromosoma sobre la base de los valores de la función de
estado físico y las llamadas son asignadas de acuerdo con esta
solución a los ascensores del grupo de ascensores. La asignación de
llamadas puede repetirse con frecuencia, dependiendo de distintos
factores. En la práctica, el ciclo de repetición de la asignación
puede realizarse en medio segundo o incluso menos tiempo, si es
necesario.
En el método del invento, antes de iniciarse una
nueva búsqueda para una decisión de asignación de llamadas o un
nuevo ciclo de asignación, el mejor cromosoma antes seleccionado es
añadido al grupo de cromosomas para dirigir el resultado de la
selección hacia el mejor cromosoma seleccionado anteriormente,
cuando las condiciones de comienzo de la asignación se mantienen
sustancialmente invariables.
En el método del invento, un grupo de opciones de
asignación, es decir, de cromosomas, forman una generación, de la
que, generalmente, se eligen los mejores con fines de reproducción
a fin de conseguir una nueva generación de cromosomas. La nueva
generación se forma a partir de los cromosomas seleccionados
mediante un algoritmo genético por selección, cruce y/o
mutación.
El procedimiento del invento puede continuarse
hasta que se alcance el objetivo deseado, es decir, por ejemplo
hasta que se haya alcanzado un valor de función de estado físico
dado o hasta que se hayan formado un número dado de nuevas
generaciones, o el procedimiento puede interrumpirse una vez
transcurrido un tiempo de tratamiento dado. Otro criterio de
finalización que puede aplicarse es el haberse alcanzado una
homogeneidad suficiente de la población.
En el método del invento, el mejor cromosoma se
suma a la primera generación antes de formar una nueva generación.
El mejor cromosoma también puede sumarse a la segunda generación o
a una de las generaciones subsiguientes antes de la formación de
una nueva generación. Además, el valor de la función de estado
físico del mejor cromosoma del ciclo precedente puede multiplicarse
por una constante K que, de preferencia, sea menor que la unidad,
modificándose así el valor de la función de estado físico. Después,
el cromosoma provisto de la función de estado físico modificada se
suma al grupo de cromosomas.
Si un cromosoma o individuo
"extraordinariamente bueno" se suma a la población durante un
nuevo ciclo de búsqueda, es decir, en el momento de una nueva
asignación, esto incrementa la estabilidad de las decisiones de
asignación realizadas mediante asignación genética. Simplemente,
dado que una solución "extraordinariamente buena" es el
resultado final del ciclo de asignación precedente, ello provoca una
convergencia prematura de la población; dicho de otro modo, dirige
a la población hacia la solución del ciclo precedente. De acuerdo
con la bibliografía pertinente que describe la asignación genética,
una convergencia prematura resulta expresamente peligrosa porque un
individuo extraordinariamente bueno que se incorpore a la generación
de partida, domina la búsqueda de la mejor alternativa al comunicar
sus genes a la población, con el resultado de que ésta no alcanza
una solución al problema planteado. Sin embargo, el invento busca
expresamente alcanzar la solución de un ciclo previo si los valores
de partida son los mismos o casi los mismos.
La solución del invento constituye una solución
excelente para la estabilización de las decisiones de asignación.
Si la situación en el grupo de ascensores se mantiene invariable,
de forma que no se han recibido llamadas adicionales y no se han
retirado ni se han añadido ascensores en el grupo, entonces los
trayectos de ascensor ya encontrados deben ser retenidos bastante
tiempo. Por otra parte, si aparecen nuevas llamadas en el sistema o
si cambia la situación de los ascensores, entonces cambia también la
forma del entorno de búsqueda y una solución seleccionada
previamente como buena ya no es la mejor solución ni una de las
mejores soluciones en el entorno de búsqueda. Se trata de una
solución mala entre otras igualmente malas incluidas en la
generación de partida a través del proceso de selección.
La solución del invento reduce sustancialmente la
aleatoriedad en la selección de la mejor alternativa de asignación
para los ascensores de un grupo de ascensores. Mediante la
aplicación del invento, es posible incorporar en la práctica un
mecanismo integrado para estabilizar las decisiones de control de
los ascensores en un sistema de control de los mismos que haga uso
de asignación genética. Además, el invento hace posible introducir
un mecanismo de histéresis controlado.
En lo que sigue, se describirá el invento con
detalle con la ayuda de un ejemplo de realización, con referencia a
los dibujos adjuntos, en los que:
- la Fig. 1 ilustra la formación de un cromosoma
ascensor,
- la Fig. 2 representa una población de
cromosomas de partida, de acuerdo con el invento.
La Fig. 1 es un diagrama que representa los pisos
de un edificio, numerados 1, 2, 3, ..., 16. El grupo de ascensores
comprende tres ascensores ASCENSOR0, ASCENSOR1 y ASCENSOR2, que se
mueven en pozos 2, 4 y 6 y cuyas cabinas se indican,
correspondientemente mediante los números de referencia 8, 10 y 12.
Las cabinas de ascensor están situadas en los pisos 3, 9 y 4 y su
dirección de desplazamiento se indica mediante los símbolos de
flecha 14 representados encima de los pozos, de acuerdo con lo
cual, las cabinas de ascensor 8 y 12 se mueven hacia arriba y la
cabina de ascensor 10 se mueve hacia abajo.
Al lado de los pozos hay columnas 16 y 18 para
llamadas de planta activas para subir y para bajar. Las llamadas de
planta se representan mediante los símbolos de flecha 20. Un
asterisco indica una llamada de ascensor emitida desde la cabina de
ascensor 10 hacia el piso 1. Los símbolos de flecha 24 indican pisos
desde los que se han emitido llamadas de planta y, a ellas, se ha
asignado una cabina de ascensor. En consecuencia, la llamada de
planta del piso 11 ha sido asignada al ASCENSOR0, la llamada de
planta del piso 7 ha sido asignada al ASCENSOR1 y la llamada de
planta del piso 14 ha sido asignada al ASCENSOR2.
Las columnas 26 y 27 visualizan la formación de
una opción de asignación cuando se utiliza un cromosoma ascensor,
correspondiendo un gen a cada llamada de planta. La columna 26
muestra, en orden, las llamadas de planta activas, encontrándose el
número de piso más alto en la parte superior y el número de piso más
bajo en la parte inferior, en el ejemplo de la Fig. 1. La columna
27 contiene el cromosoma ascensor real que, en correspondencia con
el número de llamadas de planta, consiste en cinco genes 30, que
contienen información relacionada con el ascensor que atiende a la
llamada. Por cada llamada de planta, hay un gen. Las flechas 32
visualizan la formación de un gen. De acuerdo con el gen 102 y el
cromosoma ascensor 27, el ASCENSOR0 atiende a la llamada del piso
11. De acuerdo con los genes 100 y 101, el ASCENSOR1 atiende a las
llamadas de los pisos 4 y 7 y, similarmente, de acuerdo con los
genes 103 y 104, el ASCENSOR2 atiende a las llamadas 13 y 14.
Durante la formación del cromosoma ascensor, las llamadas de planta
activas para subir y para bajar son codificadas de forma que la
posición del gen en el cromosoma ascensor contenga información
acerca de una llamada de planta. Una vez realizada la asignación,
la información del cromosoma ascensor es descodificada en llamadas
de planta correspondientes.
La Fig. 2 presenta el principio de la asignación
genética después de la formación de un cromosoma. A partir de los
cromosomas, se genera una población 34 que comprende un número
N_{p} seleccionado de cromosomas ascensor. Los cromosomas
1-n_{p}, que son posibles alternativas de
asignación para las llamadas existentes, corresponden a la
situación ilustrada en la Fig. 1, es decir, hay cinco llamadas para
bajar desde los pisos 4, 7, 11, 13, 14 que han de ser atendidas.
Primero, cada gen de los cromosomas comprendidos en la población 34
recibe un número de ascensor aleatorio o, si se dispone de ella, se
utiliza información adelantada. Además, de acuerdo con el invento, a
los genes de un cromosoma 80 se les asignan los valores de los
genes del cromosoma seleccionado en el ciclo de asignación
precedente, en orden, de izquierda a derecha, ASCENSOR0 ASCENSOR0
ASCENSOR2 ASCENSOR2 ASCENSOR1. En este punto, hay que observar que
se trata sólo de un ejemplo de los valores del cromosoma selección y
que no necesariamente representan la mejor alternativa en el caso
de la Fig. 1.
Además, los otros cromosomas de la población
reciben también valores genéticos eligiéndolos al azar o siguiendo
un criterio de selección previamente conocido. La solicitud FI
951925 contiene una descripción detallada del cálculo y del uso de
la función 28 de estado físico en la asignación y en la selección
del mejor cromosoma. Por tanto, no describiremos esto con detalle
en la presente solicitud.
En lo que antecede, se ha descrito el invento
haciendo referencia a ejemplos de sus realizaciones preferidas. Sin
embargo, no se pretende que el invento quede limitado a esos
ejemplos, sino que en él son posibles muchas variaciones dentro del
ámbito de protección de las reivindicaciones que se presentan en lo
que sigue.
Claims (11)
1. Método para asignar llamadas emitidas por
medio de los dispositivos de llamada de planta de los ascensores de
un grupo de ascensores, en cuyo método la asignación de las
llamadas de planta comprende las operaciones de:
- formar un grupo de opciones de asignación, es
decir, de cromosomas, cada uno de los cuales contenga datos de
llamada y datos de ascensor para cada llamada de planta activa en
ese momento,
- determinar un valor de función de estado físico
para cada cromosoma, y
- seleccionar el mejor cromosoma sobre la base de
un criterio de finalización y asignar las llamadas de planta de
acuerdo con este cromosoma, que han de ser atendidas por los
ascensores del grupo de ascensores, y
caracterizado porque, cuando
se repite la asignación de llamadas de
planta
- cuando se está formando el grupo de cromosomas,
el mejor cromosoma seleccionado en un caso previo de asignación es
sumado al grupo de cromosomas para dirigir el resultado de la
selección hacia el mejor cromosoma seleccionado previamente cuando
las condiciones de partida de la asignación no han variado
sustancialmente.
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el mejor cromosoma seleccionado en un
caso previo de asignación, es provisto del valor de la función de
estado físico calculada para él en el caso previo de asignación.
3. Método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el caso previo de asignación es el caso
de asignación de precede al presente caso de asignación.
4. Método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque
- el valor de la función de estado físico del
mejor cromosoma es multiplicado por una constante K para formar un
valor modificado de la función de estado físico, y
- el cromosoma provisto de una función de estado
físico modificada, se suma al grupo de cromosomas.
5. Método de acuerdo con la reivindicación 4,
caracterizado porque a la constante K se le asigna un valor
menor que la unidad.
6. Método de acuerdo con la reivindicación 4,
caracterizado porque la histéresis de las asignaciones se
ajusta haciendo variar el valor de la constante K.
7. Método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque los cromosomas forman una generación, a
partir de la cual se forma una nueva generación mediante un
algoritmo genético por selección, cruce y/o mutación.
8. Método de acuerdo con la reivindicación 7,
caracterizado porque el mejor cromosoma se suma a la primera
generación antes de la formación de una nueva generación.
9. Método de acuerdo con la reivindicación 7,
caracterizado porque el mejor cromosoma se suma a la segunda
generación o a una generación subsiguiente, antes de la formación
de una nueva generación.
10. Método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque, en la búsqueda de un cromosoma que
cumpla el criterio de finalización,
- se hacen mutar uno o más cromosomas con
respecto a, por lo menos, un gen, y se determinan los valores de la
función de estado físico de los cromosomas así obtenidos,
- se repiten las mutaciones de los cromosomas
hasta que se satisfaga el criterio de finalización.
11. Método de acuerdo con la reivindicación 10,
caracterizado porque el criterio de finalización se
satisface cuando se alcanza un valor de función de estado físico,
un número de generaciones, un tiempo de tratamiento o una
homogeneidad suficiente, predeterminados, de la población.
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