FI111837B - Menetelmä ulkokutsujen allokoimiseksi - Google Patents

Description

111837

MENETELMÄ ULKOKUTSUJEN ALLOKOIMISEKSI KEKSINNÖN KOHDE

5 Keksintö kohdistuu menetelmään ja laitteistoon hissi-ryhmään kuuluvien hissien ulkokutsulaitteilla annettujen kutsujen allokoimiseksi siten, että kutakin kutsua palvelee yksi hissiryhmän hissi. Erityisesti keksinnön kohteena on menetelmä toistuvasti määritettyjen 10 allokointipäätösten vakauttamiseksi geneettiseen algoritmiin perustuvassa allokoinnissa.

TUNNETTU TEKNIIKKA

15 Kun matkustaja haluaa ajaa hissillä, hän tilaa hissin kerrokseen asennetusta ulkokutsunapista. Hissiryhmän ohjaus vastaanottaa hissin tilauksen ja pyrkii päättelemään, mikä hissiryhmään kuuluva hissi pystyy parhaiten palvelemaan kutsun. Tämä toiminta on kutsujen 20 allokointia. Allokointifunktio on eräänlainen mini-mointiongelma, jossa funktion ratkaisuna kutsua palvelemaan pyritään löytämään hissi, joka minimoi • « \V funktion arvon valitun yhden tai useamman 4(];' kustannustekijän perusteella.

:··: 25 ·;·· Kun kutsujen ja niitä palvelevien hissien määrä kasvaa, niin minimointiongelma monimutkaistuu merkit-

«M

tävästi. Tämä luonnollisesti kasvattaa tarvittavan titi. laskentakapasiteetin määrää. Allokoinnissa voidaan • · ... 30 minimoida matkustajien odotusaikaa, matkustajien • · ’*,* matkustusaikaa, hissien pysähdysten lukumäärää tai • · • *·· jotakin useiden kustannustekijöiden eri tavalla painotettua yhdistelmää.

• · · • i · l” 35 Perinteisesti, haettaessa kutsulle sopivaa hissiä, • · ···* päättely tehdään tapauskohtaisesti monimutkaisin 111837 2 ehtorakentein. Tämänkin päättelyn lopullisena tavoitteena on minimoida jotain hissiryhmän toimintaa kuvaavaa kustannustekijää, tyypillisesti matkustajien keskimääräistä odotusaikaa. Koska hissiryhmän tila-5 avaruus on monimutkainen tulee ehtorakenteistakin monimutkaisia ja niihin jää helposti aukkoja eli syntyy tilanteita joissa ohjaus ei toimi parhaalla mahdollisella tavalla. Samoin on vaikeata ottaa huomioon koko hissiryhmää kokonaisuutena. Tästä 10 tyypillinen esimerkki on perinteinen koontaohjaus, jossa ulkokutsulle annetaan sitä lähinnä oleva, kutsun suuntaan ajava hissi.

Tämä yksinkertainen optimointiperiaate johtaa kuiten-15 kin hissien ryhmittymiseen, jolloin hissit ajavat rintamassa samaan suuntaa ja sitä kautta hissiryhmän suorituskyvyn laskuun kokonaisuutena.

Pyrittäessä määrittämään kaikkien mahdollisten reitti-20 vaihtoehtojen kustannustekijöitä kasvaa laskentatarve helposti prosessoreiden kapasiteettia suuremmaksi. Jos • · · :··: palveltavia kutsuja on C kappaletta ja rakennuksessa • · on L hissiä, on erilaisten reittivaihtoehtojen luku-määrä N = Lc. Koska reittivaihtoehtojen lukumäärä 25 kasvaa eksponentiaalisesti kutsujen lukumäärän kasva-·:··· essa on jo pienissäkin hissiryhmissä mahdotonta käydä järjestelmällisesti läpi kaikkia reittivaihtoehtoja.

• · « Tämä on rajoittanut reittioptimoinnin käytäntöön ____: soveltamista.

.*··. 30

Suomalaisesta patenttihakemuksesta FI 951925 tunnetaan I *·· menetelmä hissiryhmän ulkokutsujen allokoimiseksi.

1,,/· Tämä menetelmä perustuu siihen, että muodostetaan . .·. useita allokointioptioita, joista kukin sisältää 35 jokaiselle voimassa olevalle ulkokutsulle kutsutiedon ja hissitiedon, jotka tiedot yhdessä määrittelevät 111837 3 kutakin ulkokutsua palvelevan hissin. Tämän jälkeen lasketaan kullekin allokointioptiolle kustannusfunktion arvo ja muutetaan toistuvasti yhtä tai useampaa allokointioptiota sen sisältämien yhden tai useamman 5 tiedon osalta ja lasketaan uusien, saatujen allokoin-tioptioiden kustannusfunktioiden arvot. Täten kustannusfunktioiden arvojen perusteella valitaan paras allokointioptio ja voimassa olevat hissikutsut allokoidaan sen mukaisesti hissiryhmän hisseille.

10

Hakemuksen FI 951925 mukaisella ratkaisulla vähennetään olennaisesti laskentatarvetta verrattuna siihen, että laskettaisiin kaikki mahdolliset reittivaihtoeh-dot. Tällaiseen geneettiseen algoritmiin perustuvassa 15 menetelmässä hissiryhmää käsitellään kokonaisuutena, jolloin optimoidaan kustannusfunktio koko hissiryhmän tasolla. Optimoinnissa ei tarvitse miettiä yksittäisiä tilanteita ja niistä selviytymistä. Kustannusfunktiota muokkaamalla saadaan haluttu toiminta. Voidaan opti-20 moida esimerkiksi matkustajien odotusaikaa, kutsuai- kaa, starttien lukumäärää, matkustusaikaa, energian *;·; kulutusta, köysien kulumista, yksittäisen hissin ajoa, I · · V·' jos jonkin hissin käyttö on kallista, hissien tasaista ..!*:* käyttöä jne. tai näiden haluttua kombinaatiota.

·:··: 25 ·;·*: Jos ulkokutsuja on aktiivisena paljon, ei välttämättä löydy yhtä ratkaisua tai allokointioptiota, joka sinänsä olisi selkeästi parempi kuin muut. Tilantee-....: seen on olemassa useita keskenään lähes yhtä hyviä .···. 30 ratkaisuja. Tällöin puhutaan ns. multimodaalisuudesta.

I · : *** Koska yllä kuvattu geneettinen algoritmi on luonteel- taan stokastinen hakumenetelmä, niin ei ole taattua, . .·. että kerrasta toiseen toistuva haku päätyisi aina .···. 35 samaan ratkaisuun tai allokointioptioon, vaikka käytettäisiinkin samoja tai miltei samoja lähtöarvoja.

111837 4

Jatkuvan allokoinnin tapauksessa tämä näkyy allokoin-tipäätösten epävakaisuutena. Hissiryhmän hisseille allokoitavat kutsut muuttuvat allokointikerrasta toiseen. Jos kuitenkin tiedetään, että hissiryhmälle 5 on olemassa useita suurin piirtein yhtä hyviä allo- kointioptioita, ei sinänsä ole väliä, mitä näistä allokointioptioista käytetään. Sen sijaan on tärkeää, että allokointioptiota ei muuteta joka kerta, kun allokointioptio uudelleen valitaan, vaan pysytään 10 kerran valitussa ratkaisussa niin pitkään kuin allo koinnin lähtöparametrit pysyvät samanlaisina tai riittävästi samanlaisina.

Käytännössä tämä tarkoittaa, että jos hissiryhmässä 15 tilanne pysyy muuttumattomana eli kutsuja ei tule lisää eikä hissejä poistu tai tule ryhmään lisää, on tietyllä kutsujoukolla valitut hissien reitit säilytettävä, kunnes viimeinenkin kutsu on palveltu. Ellei näin ole, hissiryhmän hissi saattaa saada puolen 20 sekunnin välein uuden ohjaustiedon, mikä on hissin . kannalta hankala toteuttaa ja aiheuttaa epävakaisuutta ’•••j hissiryhmään ja järjestelmään.

...: Keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin uudenlainen 25 allokointimenetelmä.

Erityisesti keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut aikaisempien ailokointimeneteImien epäkohdat tai ainakin olennaisesti parantaa niitä.

.···. 30

Edelleen keksinnön eräänä vaihtoehtoisena tarkoitukse-: " na on tuoda esiin allokointimenetelmä, joka on tunnet- '...· tuja menetelmiä olennaisesti vakaampi ja luotettavam- : f: pi’ 35 111837 5

Edelleen keksinnön eräänä vaihtoehtoisena tarkoituksena on mahdollistaa allokointiongelman ratkaisun ja hissiryhmän ohjauksen vakauttaminen niin, että muuttumaton tai melkein muuttumaton kutsujoukko palvellaan 5 muuttumattomalla allokointioptiolla niin pitkään kuin kyseinen allokointioptio tuottaa ratkaisun, joka kuuluu stokastisen valintaprosessin parhaiden ratkaisujen joukkoon.

10 Keksinnölle tunnusomaisten seikkojen osalta viitataan vaatimusosaan.

KEKSINNÖN YHTEENVETO

15 Keksinnön tavoitteena on aikaansaada uusi ratkaisu hissiryhmän ulkokutsujen allokoimiseksi hisseille siten, että kunkin hissin saama ohjauskutsu muuttuu niin harvoin kuin mahdollista.

20 Keksinnön mukaisessa geneettisessä menetelmässä . allokoitaessa kutsuja hissiryhmän hisseille muodoste- '··· taan useita allokointioptioita eli kromosomeja, joista '·*·* kukin sisältää jokaiselle voimassa olevalle ulkokut- sulle kutsutiedon ja hissitiedon, jotka tiedot eli 25 geenit yhdessä määrittelevät kutakin ulkokutsua ··.·*: palvelevan hissin. Jokaiselle muodostetulle kro- mosomille määritetään hyvyysfunktion arvo. Tämän jälkeen muutetaan yhtä tai useampaa kromosomia ainakin ....: yhden geenin osalta ja määritetään saatujen kromosomi- .···, 30 en hyvyys funktioiden arvot. Etsintää eli uusien kromosomien muodostamista jatketaan sovittuun lope-: '·· tusehtoon saakka ja tämän jälkeen valitaan hyvyysfunk- tioiden arvojen perusteella paras kromosomi ja kohdis-. .·. tetaan tämän ratkaisun mukaiset kutsut hissiryhmän .···. 35 hisseille. Kutsujen allokointia voidaan toistaa eri tekijöistä riippuen usein. Käytännössä allokoinnin 111837 6 toistosykli voi olla puoli sekuntia tai jopa tarvittaessa vielä lyhyempi.

Keksinnön mukaisesti menetelmässä, ennen kuin aloite-5 taan uusi kutsujen allokointipäätöksen etsintä tai uusi allokointikierros, liitetään kromosomijoukkoon aikaisemmin valittu paras kromosomi valintatuloksen ohjaamiseksi aikaisemmin valittuun parhaaseen kromosomiin silloin, kun allokoinnin aloitusehdot ovat 10 oleellisesti muuttumattomat.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä joukko allokointiop-tioita eli kromosomeja muodostavat sukupolven, josta yleensä valitaan parhaat suvunjatkoon ja uuden kro-15 mosomisukupolven muodostamiseen. Uusi sukupolvi muodostetaan valituista kromosomeista geneettisen algoritmin keinoin valinnalla, risteyttämällä ja/tai mutaatiolla.

20 Keksinnön mukaista menetelmää voidaan jatkaa haluttuun tavoitteeseen pääsyyn saakka eli esimerkiksi, kun on "" saavutettu määrätty hyvyysfunktion arvo, kun on muodostettu määrätty määrä uusia sukupolvia tai ···· menetelmä voidaan keskeyttää tietyn käsittelyajan * ’’ 25 kuluttua. Samoin lopetuskriteerinä voidaan pitää » populaation riittävää homogeenisuutta.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä liitetään paras • kromosomi ensimmäiseen sukupolveen ennen uuden suku- .··. 3 0 polven muodostamista. Paras kromosomi voidaan myös liittää toiseen tai johonkin sen jälkeiseen sukupol- « · • " veen ennen uuden sukupolven muodostamista. Lisäksi *...· edellisen kierroksen parhaan kromosomin hyvyys funktion : arvo voidaan kertoa vakiolla K, joka on edullisesti .···. 35 ykköstä pienempi, saadaan modifioitua hyvyys funktion 111837 7 arvoa Sen jälkeen liitetään modifioidulla hyvyysfunk-tiolla varustettu kromosomi kromosomijoukkoon.

Liittämällä uudella hakukierroksella eli uudella 5 allokointikerralla "liian hyvä" yksilö tai kromosomi populaatioon saadaan geneettisellä allokoinnilla tehtäviin allokointipäätöksiin vakautta. Yksinkertaisesti koska "liian hyvä" ratkaisu on edellisen allo-kointikierroksen lopputulos, se aiheuttaa populaatioon 10 ennenaikaisen konvergoitumisen eli ohjaa populaatiota edellisen kierroksen ratkaisuun. Geneettistä allokointia kuvaavassa alan kirjallisuudessa ennenaikaisesta konvergoitumisesta varoitetaan nimenomaan siksi, että aloitussukupolveen eksyvä liian hyvä yksilö dominoi 15 parhaan vaihtoehdon etsintää levittämällä geeninsä populaatioon, jolloin populaatio ei saavuta asetetun ongelman ratkaisua. Kuitenkin keksinnön tarkoituksena nimenomaan on saavuttaa aikaisemman kierroksen ratkaisu, jos lähtöarvot ovat samat tai suunnilleen samat.

20

Keksinnön mukainen ratkaisu tarjoaa erinomaisen keinon allokointipäätösten vakauttamiseksi. Jos hissiryhmässä *·*·* tilanne pysyy sillä tavalla muuttumattomana, että • •J kutsuja ei tule lisää eikä hissejä poistu tai tule 25 lisää ryhmään, on aikanaan löydetyt hissien reitit säilytettävä riittävän pitkään. Toisaalta, jos järjes-: : telmään tulee uusia kutsuja tai hissitilanne muuttuu, niin myös hakuavaruuden muoto muuttuu, eikä aikaisempi • ;..j valittu hyvä ratkaisu ole enää hakuavaruuden paras tai .···. 30 yksi parhaista ratkaisuista. Se on yksi huono ratkaisu muiden huonojen ratkaisujen joukossa, jotka aloitussu- • ’* kupolveen ovat valikoituneet.

» ♦ . Keksinnön mukaisella ratkaisulla vähennetään olennai- • · · .*··. 35 sesti satunnaisuutta valittaessa parasta allokointi- vaihtoehtoa hissiryhmän hisseille. Keksinnön avulla 111837 8 hissin ohjausjärjestelmään, jossa käytetään geneettistä allokointia, voidaan toteuttaa sisäänrakennettu mekanismi hissien ohjauspäätösten vakavoittamiseksi. Lisäksi keksinnön ansiosta saadaan käyttöön hallittu 5 hystereesimekanismi.

KUVALUETTELO

10 Keksintöä kuvataan seuraavassa yksisyiskohtaisesti sen erään suoritusesimerkin avulla viitaten piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää erään hissikromosomin muodostamis-15 ta, kuvio 2 esittää erästä keksinnön mukaista aloituskromosomipopulaatiota

Kuviossa 1 on esitetty kaaviomaisesti rakennuksen 20 kerrostasoja, jotka on numeroitu 1, 2, 3..., 16.

. Hissiryhmään kuuluu kolme hissiä LIFTO, LIFT1 ja LIFT2, jotka liikkuvat kuiluissa 2, 4 ja 6 ja joiden hissikoreja on vastaavasti merkitty viitenumeroilla 8, ··: 10 ja 12. Hissikorit sijaitsevat kerroksissa 3, 9 ja 4 • ’· 25 ja niiden liikesuunta on ilmaistu kuilun yläpuolelle merkityillä nuolisymboleilla 14, joiden mukaisesti : : hissikorit 8 ja 12 liikkuvat ylös-suuntaan ja hissiko- ri 10 liikkuu alas-suuntaan.

30 Kuilujen vierellä on sarakkeet 16 ja 18 voimassa oleville alas-suuntaan ja ylös-suuntaan oleville : " ulkokutsuille. Ulkokutsut on ilmaistu nuolisymboleilla '...· 20. Tähtisymbolilla on merkitty hissikorista 10 ; annettu korikutsu kerrokseen 1. Nuolisymboleilla 24 on .**. 35 merkitty kerrokset, joista annetuille ulkokutsuille on allokoitu hissikori. Sen mukaisesti hissille LIFTO on 111837 9 allokoitu ulkokutsu kerroksesta 11, hissille LIFT1 ulkokutsu kerroksesta 7 ja hissille LIFT2 ulkokutsu kerroksesta 14.

5 Sarakkeilla 26 ja 27 on havainnollistettu erään allokointioption muodostamista, kun käytetään hissi-kromosomia, jolloin kutakin ulkokutsua vastaa yksi geeni hissikromosomissa. Sarakkeeseen 26 on merkitty voimassa olevat ulkokutsut järjestyksessä, kuvion 1 10 esimerkissä ylimpänä suurin kerrosnumero ja alimpana pienin kerrosnumero. Sarakkeessa 27 on varsinainen hissikromosomi, joka koostuu ulkokutsujen lukumäärää vastaavasti viidestä geenistä 30, jotka sisältävät tiedon kutsua palvelevasta hissikorista. Tällöin 15 kutakin ulkokutsua vastaa yksi geeni. Nuolilla 32 on havainnollistettu geenin muodostumista. Kuvion 1 hissikromosomin 27 ja geenin 102 mukaisesti hissi LIFTO palvelee kutsua kerroksesta 11. Hissi LIFT1 palvelee geenien 100 ja 101 mukaisesti kutsut kerrok-20 sista 4 ja 7 ja vastaavasti hissi LIFT2 palvelee geenien 103 ja 104 mukaisesti kutsut 13 ja 14. Hissi-kromosomin muodostusvaiheessa koodataan voimassa olevat ulkokutsut ylös- ja alas-suuntaan siten, että ···: geenin paikka hissikromosomissa sisältää tiedon • · 25 ulkokutsusta. Kun allokointi on suoritettu, dekooda- taan hissikromosomin tiedot vastaaville ulkokutsuille.

Kuviossa 2 on esitetty geneettisen allokoinnin periaa-te kromosomin muodostuksen jälkeen. Kromosomeista .···. 3 0 muodostetaan populaatio 34, jossa on valittu määrä Np hissikromosomeja. Kromosomit l-np, jotka ovat mahdol-'* lisiä allokointi vaihtoehtoja olemassa oleville kutsuille, vastaavat kuvion 1 tilannetta eli palvelta-; vana on viisi alas kutsua kerroksista 4, 7, 11, 13, .···. 35 14. Kullekin populaatioon 34 kuuluvien kromosomien kullekin geenille annetaan aluksi satunnainen hissinu- 111837 10 mero tai käytetään hyväksi mahdollisesti saatavalla olevaa ennakkotietoa. Edelleen keksinnön mukaisesti yhden kromosomin 80 geeneille annetaan edellisen allokointikierroksen valitun kromosomin geenien arvot, 5 järjestyksessä vasemmalta oikealle LIFTO LIFTO LIFT2 LIFT2 LIFT1. Tässä huomautamme, että tämä on vain esimerkin omainen valinta kromosomien arvoille, eikä välttämättä edusta kuvion 1 tapauksessa parasta vaihtoehtoa.

10

Edelleen populaation muille kromosomeille annetaan myös geenien arvot valitsemalla ne satunnaisesti tai käyttämällä jotain ennalta tunnettua valintakriteeriä. Edelleen hakemuksessa FI 951925 on tarkemmin kuvattu 15 hyvyysfunktion 28 laskento ja käyttö allokoitaessa ja valitessa parasta kromosomia. Näin ollen emme kuvaa sitä tässä hakemuksessa tarkemmin.

Edellä keksintöä on kuvattu viittaamalla sen edullisin 20 sovellusesimerkkeihin. Keksintöä ei ole kuitenkaan tarkoitettu rajoitettavaksi näihin esimerkkeihin, vaan • » monet muutokset ovat mahdollisia pysyttäessä oheisten • 1 · •i patenttivaatimusten suojapiirissä.

• · ·

Claims (10)

1. Menetelmä hissiryhmään kuuluvien hissien ulkokutsu-laitteilla annettujen kutsujen allokoimiseksi, jossa 5 menetelmässä ulkokutsujen allokointiin kuuluu seuraa-vat vaiheet: muodostetaan joukko allokointioptioita eli kro mosomeja, joista kukin sisältää jokaiselle voimassa olevalle ulkokutsulle kutsutiedon ja hissitiedon, 10. kullekin kromosomille määritetään hyvyysfunktion arvo, ja - valitaan lopetuskriteerin perusteella paras kromosomi ja kohdistetaan tämän kromosomin mukaiset ulkokut-sut palveltaviksi hissiryhmän hisseille, ja 15 tunnettu siitä, että toistettaessa ulkokutsu jen allokointi käsittää edelleen vaiheet: kromosomijoukon muodostusvaiheessa liitetään kro mosomi j oukkoon aikaisemman allokoinnin paras kromosomi valintatuloksen ohjaamiseksi aikaisemmin valittuun 20 parhaaseen kromosomiin allokoinnin aloitusehtojen '!", ollessa oleellisesti muuttumattomat, ' ; - kerrotaan parhaan kromosomin hyvyysfunktion arvo vakiolla K modifioidun hyvyysfunktion arvon muodosta- ' ' miseksi, ja 25. liitetään kromosomi kromosomijoukkoon varustettuna : : modifioidulla hyvyysfunktiolla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että varustetaan aikaisemman ; 30 allokoinnin paras kromosomi sille aikaisemmassa allokoinnissa lasketulla hyvyysfunktion arvolla.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, f: tunnettu siitä, että aikaisempi allokointi on 35 nykyistä allokointia edeltävä allokointi. 111837

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valitaan vakion K arvoksi ykköstä pienempi arvo.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säädetään allokointien hystereesiä muuttamalla kertoimen K arvoa.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että kromosomit muodostavat sukupolven, josta muodostetaan uusi sukupolvi geneettisen algoritmin keinoin valinnalla, risteyttämällä ja/tai mutaatiolla.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liitetään paras kromosomi ensimmäiseen sukupolveen ennen uuden sukupolven muodostamista.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liitetään paras kromosomi ·’; toiseen tai johonkin sen jälkeiseen sukupolveen ennen ··· uuden sukupolven muodostamista. "*· 25

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, : . tunnettu siitä, että etsittäessä lopetuskritee- rin täyttävää kromosomia - muutetaan yhtä tai useampaa kromosomia ainakin yhden geenin osalta ja määritetään saatujen kromosomien ,·, : 30 hyvyysfunktioiden arvot, • I - toistetaan kromosomimuutoksia kunnes lopetuskriteeri täyttyy :··.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, #·* · 35 tunnettu siitä, että lopetuskriteeri täyttyy, kun saavutetaan ennalta määrätty hyvyysfunktion arvo, 13 111837 sukupolvimäarä, käsittelyaika tai populaation riittävä homogeenisuus. i4 111837