JP2000254839A - 生産計画システムおよび生産計画プログラムを格納した記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、一つの原材料から複数種類の生成
物の生成または複数種類の原材料から一つの生成物の生
成または複数種類の原材料から複数種類の生成物の生成
を伴う、生産の計画を行う生産計画システムおよび記録
媒体に関し、最適化計算結果に対して、任意の値を変更
して他値への影響を求めるようなシミュレーション（事
後分析）を行う場合、当初の生産計画モデルを変更する
ことなく、数値情報の変更といった小規模なシミュレー
ションをより効率よく行うための仕組みを、事後分析の
システムとしてユーザに提供することを目的する。 【解決手段】 第一の制約条件を元に、第一の生産計画
を行う第一の生産計画手段と、第一の生産計画手段で求
めた生産計画における原材料と生産物の量的関係比を算
出する関係比算出手段と、第一の生産計画手段で求めた
生産計画の原材料または生成物の量の修正を入力する修
正入力手段と、修正入力手段で入力された量および前記
量的関係比により生産計画を行う第二の生産計画手段と
を備えるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、数理計画法システ
ムの最適化計算の結果に対して分析を行う装置に関する
ものである。詳しくは、石油・化学系の連続系プラント
の生産計画、運転計画などを数理計画問題として解く場
合に利用できる数理計画システムの最適化計算の結果に
対して、ＧＵＩ（Graphical User Interfase）を使用し
た事後分析装置に関するものである。

【０００２】一般的に、最適化計算で得られた生産計画
について、ある変数の値を変更した場合に、どのような
計画になるのかを検証してみたいことはしばしばある。
例えば、製品Ａを100単位生産する計画が立案された
が、製品Ａを150単位に増加して生産した場合、他の製
品、原料などにどのような影響を与えるかをシミュレー
ションしてみたい場合がある。

【０００３】ＧＵＩを使用したモデリングシステムを使
用して生産計画を立案する場合、モデリングシステム
は、生産計画モデルを生成する。この生産計画モデルを
数理計画法システムへの入力データとし、数理計画法シ
ステムにおいて最適化計算を実行し生産計画を立案す
る。計画立案段階でさまざまな試行錯誤をすることが常
であるが、この場合には、生産計画モデルを修正し、再
度最適化計算を行う。上下限値の変更、固定制約の追加
など、試行錯誤の内容が非常に小規模である場合にも同
様に、数理計画法システムを実行して、生産計画モデル
に対して再度最適化計算を行っているのが現状である。

【０００４】

【従来の技術】最初に、種々の計画立案などに使用され
る最適解を求めるための処理について説明する。

【０００５】図８は、従来の技術によるシステムの構成
図である。図８に示すシステムは、モデリングシステム
１、変数マップファイル２、モデルデータファイル３、
マスタファイル４、解情報ファイル５、修正情報ファイ
ル６、数理計画法システム７およびディスプレイ装置１
１から構成される。

【０００６】モデリングシステム１は、数値データおよ
びプロセスフローから数理計画問題のモデルデータ（生
産計画モデル）を生成する。一般的には、与えられたデ
ータを数理計画モデルに正確に表現でき、最初のモデル
構築に使用された以外の新しいデータにも追随する汎用
能力を有するものとする。

【０００７】図８の例では、変数マップファイル２、モ
デルデータファイル３および修正情報ファイル６を生成
する。さらに、モデリングシステム１は、数理計画法シ
ステム７が計算した最適化計算結果をディスプレイ装置
１１を介してユーザに提示する。

【０００８】変数マップファイル２は、モデリングシス
テム１が生成したモデルデータの変数名と、その変数名
が実際のプロセスフロー上で何に相当するのかを表すパ
ス名の対応情報が格納されるファイルである。

【０００９】図９は、変数マップファイルの例を示す。
変数マップファイルは、モデリングシステム１が自動的
に命名した変数名と、変数名が実際のプロセスフロー上
の何に相当するのかを表すパス名から構成される。

【００１０】図９において、“Ｒ”で始まる変数名は行
変数名を、また、“Ｃ”で始まる変数名は列変数名を表
す。例えば、図９の（＊）で示す行は、モデリングシス
テムが１命名した変数“C0000029”がプロセスフロー
（詳細は、後述する）上の装置Process1からの出力要素
ｃの第１期のデータを表す変数名であることを意味して
いる。

【００１１】モデルデータファイル３には、モデリング
システム１が生成したモデルデータが格納される。この
モデルデータは、数理計画法システム７への入力データ
となる。

【００１２】図１０に、モデルデータファイルの例を示
す。モデルデータファイルには、モデリングシステム１
が生成した変数名使って数理計画法システム７への入力
データ形式（ＭＰＳ形式）で格納される。

【００１３】マスタファイル４には、モデルデータファ
イル３のモデルデータ情報が内部形式で格納される。解
情報ファイル５には、最適化計算において、最適解が求
められた場合だけでなく、実行不可能解や無限解が求め
られた場合にも、その解を得た時点での解情報が出力さ
れる。

【００１４】図１１に、解情報ファイルの例を示す。修
正情報ファイル６には、マスタファイル４上のモデルデ
ータ情報の修正を指示する情報が格納される。

【００１５】図１２に、修正情報ファイルの例を示す。
数理計画法システム７は、数理計画法に基づき、与えら
れた問題（モデルデータ）に対して最適化計算を行う。

【００１６】数理計画法とは、オペレーションズ・リサ
ーチ分野の代表的な手法であり、数学的に表現された制
約条件のもとで、目的とする関数の値を最小または最大
にする数学的な技法である。数理計画法には、線形計画
法、混合整数計画法などが含まれる。目的とする関数の
値を最大または最小にする過程のことを最適化計算とい
う。

【００１７】ディスプレイ装置１１は、ユーザが数理計
画法システム７における最適化計算の経過や結果を取得
するための種々の表示情報を表示する。図１３に、従来
の技術によるディスプレイ表示例を示す。図１３で示し
ているのは、モデリングシステム１において、ユーザが
装置構成や処理フローを設定するためのプロセスフロー
１１０、および、値設定テーブル１２０である。

【００１８】プロセスフロー１１０には、ユーザが意図
している生産計画の内容に基づいて、ポインティングデ
バイスを用いて、各要素を処理する装置を表すボックス
（図１３の例では、Process1およびProcess2）や、各種
要素の流れを示すライン（図１３の例では、a, b, …,
f）を作図入力する。

【００１９】装置を表すボックスには、入力要素が出力
要素の一次方程式で表される定率分岐処理、出力要素が
入力要素の一次方程式で表される定率所要処理、入力要
素と出力要素の関係が一次方程式または一次不等式で表
される混合処理などが存在する。

【００２０】また、プロセスフロー１１０には、数理計
画法システム７の最適化計算の結果求められた解を表示
することもできる。図１３のプロセスフローは、二つの
原料ａおよびｂから二つの製品ｅおよびｆを生産する連
続系プラントの処理の流れを描いたものである。この連
続系プラントには二つの定率分岐装置Process1およびPr
ocess2が存在し、装置Process1で処理された中間生産物
ｃおよびｄが装置Process2の入力になっている。

【００２１】値設定テーブル１２０は、プロセスフロー
１１０における各装置やプロセスフロー全体の入出力量
の上下限値設定、種々の条件値設定など、最適化計算に
必要となる数値データを設定するためのテーブルであ
る。また、値設定テーブル１２０には、数理計画法シス
テム７の最適化計算の結果求められた解を表示すること
もできる。

【００２２】図１４に、従来の技術による値設定テーブ
ルの例を示す。図１４（ａ）は、プロセスフロー全体と
しての入力要素（原料）に対する数値情報の表示例を、
また、図１４（ｂ）は、プロセスフロー全体としての出
力要素（製品）に対する数値情報の表示例を表してい
る。利益欄、上限値欄および下限値欄にはユーザ入力値
を、またアクティビティ欄には数理計画法システム７の
最適化計算により求められた解を表示する。同様に、各
装置ごとに入出力要素に対する装置情報を値設定テーブ
ルに設定できる。

【００２３】図１４（ｃ）は、装置の処理を定める値設
定テーブルの例として、定率分岐処理を行う装置Proces
s1の処理情報の表示例を表している。図１４（ｃ−１）
は、ユーザの入力例である。例えば、装置Process1に入
力要素（原料）ａが１単位入ってきた場合、装置Proces
s1からの出力要素（中間生産物）ｃに0.33、出力要素
（中間生産物）ｄに0.67の割合で使われることを設定し
ている。

【００２４】図１４（ｃ−２）は、最適化計算結果の表
示例である。例えば、（＊）で示す部分では、ユーザが
設定した比率だけでなく、表示モードを切り替えること
で最適化計算の結果求められた処理量を同画面上に表示
している。また、装置の処理情報は、処理の内容に応じ
た値設定テーブルを利用して設定する。

【００２５】次に、図８における動作について説明す
る。図１５は、従来の技術によるフローチャートであ
る。 ステップ１０１：ユーザが、モデリングシステム１を使
用して、希望する処理のプロセスフロー１１０をディス
プレイ装置１１上に作成する。

【００２６】ステップ１０２：次に、ユーザは、モデリ
ングシステム１を利用して、値設定テーブル１１０に条
件値を入力する。条件値とは、例えば、原料ならば最低
ｎ単位の入荷が必要である、工場生産時点における歩留
り率は平均ｎ％以下でなければならないなど、数理計画
法システム７が計算する際に用いる条件のことである。
この条件値は、各装置ごと、各ラインごとおよびプロセ
スフロー全体のデータとして設定することが可能であ
る。

【００２７】ステップ１０３：ここで、モデリングシス
テム１が、既存の最適化計算結果を利用した修正実行が
可能であると判断した場合には、ステップ１０８に移行
し、修正実行が不可能であると判断した場合には、ステ
ップ１０４に移行する。修正実行が可能であるために
は、生産計画立案対象のモデルデータ情報が存在してお
り、かつ、生産計画モデルの構造保持面の理由からプロ
セスフロー１１０に修正が加えられていないことが不可
欠である。

【００２８】ステップ１０４：モデリングシステム１
は、モデルデータを生成し、当該モデルデータに順次に
変数名を付与し、当該変数名がプロセスフロー１１０上
のどの部分に相当するかを示すパス名と組にして変数マ
ップファイル２に格納する。

【００２９】ステップ１０５：モデリングシステム１
は、変数マップ情報をもとにモデルデータ（生産計画モ
デル）を生成し、数理計画法システムの入力ファイルで
あるモデルデータファイル３に格納する。

【００３０】ステップ１０６：数理計画法システム７
は、モデルデータファイル３からモデルデータを入力
し、生産計画モデルを内部形式データに変換してマスタ
ファイル４に格納する。

【００３１】ステップ１０７：数理計画法システム７
は、マスタファイル４を利用して、生産計画モデルに対
する最適化計算を実行する。 ステップ１０８：モデリングシステム１は、ユーザが修
正した内容を修正情報ファイル６に格納する。

【００３２】ステップ１０９：数理計画法システム７
は、マスタファイル４および修正情報ファイル６を利用
して、生産計画モデルに対する最適化計算を実行する。 ステップ１１０：数理計画法システム７は、最適化計算
により求めた解を解情報ファイル５に出力する。

【００３３】ステップ１１１：モデリングシステム１
は、解情報ファイル５を参照して解析し、数理計画法シ
ステム７の最適化計算結果を読み込み、ディスプレイ装
置１１のプロセスフロー１１０および値設定テーブル１
２０上に表示する。

【００３４】ステップ１１２：ここで、数理計画法シス
テム７の最適化計算の結果立案された生産計画に対し
て、ユーザが生産計画モデルの修正や検討を行ってみた
いと考える場合にはステップ１０１に移行する。最適化
計算の結果作成された生産計画にユーザが満足し、生産
計画モデルの修正や検討が必要ないのであれば処理を終
了する。

【００３５】このように、モデルの作成および修正と最
適化計算を繰り返すという処理（シミュレーション）を
行うことにより、ユーザは生産計画を立案する。

【００３６】

【発明が解決しようとする問題】従来の方法でも、最適
化計算結果に対する分析（事後分析）として、シミュレ
ーションを行うことは可能である。しかしながら、生産
計画モデルに対して小規模な変更を加えただけでも、再
度最適化計算を行う必要があり、時間のかかる処理にな
る。再度最適化計算を行う場合に、小規模な変更であっ
たとしても最初の最適化計算と同等の時間がかかるとい
う問題点については、修正情報ファイルを使うことによ
り軽減されたが、生産計画モデルをユーザが修正したこ
とが原因で、当初の生産計画モデルを変えてしまうとい
う問題点が残る。

【００３７】本発明では、最適化計算結果に対して、任
意の値を変更して他値への影響を求めるようなシミュレ
ーション（事後分析）を行う場合、当初の生産計画モデ
ルを変更することがなくなる。本発明は、数値情報の変
更といった小規模なシミュレーションをより効率よく行
うための仕組みを、事後分析システムとしてユーザに提
供することを目的としている。

【００３８】

【問題を解決するための手段】本発明は、生産計画モデ
ルに対する数理計画法システムの最適化計算の結果得ら
れた各種要素（生産計画においては、原料、中間生産
物、製品）の量的関係を事後分析モデルとして活用す
る。このことにより、連続系プラントの生産計画を立案
するうえでユーザが現実的に制御できる要素、すなわち
原料に対する変数で、すべての中間生産物および製品に
対応する量を簡潔に表現することが可能になる。

【００３９】さらに、本発明は、前記量的関係を満たす
変数の無数の組み合わせの中から、最良の組み合わせを
特定するために評価関数を導入する。さらに、本発明
は、前記量的関係および前記評価関数に、ユーザの修正
情報を制約条件として加え、事後分析モデルを作成す
る。この事後分析モデルを数理計画問題として解くこと
により、シミュレーションを行う。

【００４０】さらに、本発明は、事後分析システムにお
けるシミュレーションにおいて、ユーザが満足する結果
を得られた場合にだけ、シミュレーション内容を生産計
画モデルに反映することが可能になる。

【００４１】本発明では、ユーザが入力したプロセスフ
ローと数値データをもとにモデリングシステムが作成し
たモデルデータを用いて、数理計画法システムが最適化
計算した結果に対して、任意の変数の値を変更して他変
数の値の変化を見るようなシミュレーションを行うこと
が、以下のように可能になる。なお、本発明を実現する
装置を、ここでは事後分析システムと呼ぶ。

【００４２】まず、事後分析システムが、変数マップフ
ァイルおよびモデルデータファイルを利用して生産計画
モデルの量的関係を表したマテリアルバランス行列を生
成する。また、事後分析システムが、最適化計算結果を
利用して評価関数を生成する。さらに、ユーザが設定し
たシミュレーション内容を制約条件として追加して、シ
ミュレーションを実行する。

【００４３】本発明により、モデリングシステムを使用
してユーザが入力したプロセスフローおよび数値データ
を修正することなく、したがって、変数マップファイル
およびモデルデータファイルを再生成することなく、生
産計画モデルで得られた量的関係を維持したまま、制約
の追加、上下限値の変更といった小規模のシミュレーシ
ョンを行うことが可能になる。また、ユーザが設定した
シミュレーション内容を自動的に生産計画に反映するこ
とも可能になる。

【００４４】

【実施例】以下、図面と共に、本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は、本発明の一実施例の事後分析処理装
置の構成図である。図１中、図８と同一構成部分には同
一符号を付し、その説明を省略する。

【００４５】事後分析システム８は、数理計画法システ
ム７の最適化計算の結果得られた生産計画に対して、小
規模なシミュレーションを効率よく行うための仕組みを
ユーザに提供する。詳細については後述する。

【００４６】ディスプレイ装置１１は、ユーザが数理計
画法システム７における最適化計算の経過や結果を取得
するための種々の表示情報を表示する。また、ユーザが
事後分析システム８におけるシミュレーション内容の設
定や結果を取得するための種々の表示情報を表示する。

【００４７】図２は、本発明の一実施例のディスプレイ
表示例である。図２では、モデリングシステム１のウィ
ンドウであるプロセスフロー１１０および値設定テーブ
ル１２０、また、事後分析システム８のウィンドウであ
る事後分析ウィンドウ１３０の表示例を示している。図
２中、図８と同一構成部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。

【００４８】事後分析ウィンドウ１３０は、数理計画法
システム７の最適化計算結果を各種要素ごとに表示する
ことができる。また、シミュレーション内容の設定およ
びシミュレーション結果の表示が可能である。

【００４９】図３に、本発明の一実施例の事後分析ウィ
ンドウの例を示す。事後分析ウィンドウ１３０は、事後
分析テーブル１３１、シミュレーション実行ボタン１３
２および生産計画への反映ボタン１３３から構成され
る。

【００５０】事後分析テーブル１３１について説明す
る。図３（ａ）には、プロセスフロー上の各種要素名が
表示される。図３（ｂ）には、各種要素の種別が表示さ
れる。図３（ａ）および（ｂ）の情報は、変数マップフ
ァイル２から取得することが可能である。例えば、図９
において、（＊＊）で示す行は、モデリングシステム１
が命名した変数“C0000005”がプロセスフロー全体への
入力要素（原料）ａに対応していることを表している。
このことから、要素名“ａ”および種別“原料”という
情報を取得できる。

【００５１】図３（ｃ）および（ｄ）には、モデリング
システム１の値設定テーブルからユーザが入力した生産
計画モデルの制約条件として利用された各種要素ごとの
上下限値が表示される。

【００５２】図３（ｅ）には、生産計画モデルに対する
最適化計算結果が表示される。図３（ｃ）、（ｄ）およ
び（ｅ）の情報は、解情報ファイル５から取得すること
が可能である。例えば、図１１において、（＊）で示す
行は、図９の変数マップファイルの例中（＊＊）で示す
行の情報から、プロセスフロー全体への入力要素である
原料ａに対応する変数“C0000005”の解情報を示してお
り、最適化計算結果の値は“6.000000”、下限値は“4.
000000”、上限値は“6.000000”であることを表してい
る。

【００５３】図３（ｆ）には、シミュレーションの種別
を設定する。該当する各種要素の値に対して、最適化計
算結果値で固定する、固定値を設定する、上下限値を外
す、上限値で固定する、下限値で固定する、制約式を設
定するなどのシミュレーション種別をプルダウンメニュ
ーなどから設定する。

【００５４】図３（ｇ）には、図３（ｆ）で固定値を設
定するシミュレーションを選択した場合において、固定
値に装置を設定したいときに、その値を入力する。図３
（ｈ）には、図３（ｆ）で固定値を設定するシミュレー
ションを選択した場合において、固定値を比率で設定し
たいときに、その比率を入力する。

【００５５】図３（ｉ）には、シミュレーションの実行
結果が表示される。図３（ｊ）には、シミュレーション
の実行結果の、生産計画モデルの最適化計算結果に対す
る比率が表示される。

【００５６】シミュレーション実行ボタン１３２は、シ
ミュレーションを起動する。シミュレーション実行ボタ
ン１３２がクリックされると、事後分析システムは図３
（ｆ）、（ｇ）および（ｈ）においてユーザが設定した
内容をもとに事後分析モデルを生成する。

【００５７】生産計画への反映ボタン１３３は、ユーザ
のシミュレーション内容を生産計画に反映する処理を起
動する。生産計画への反映ボタン１３３がクリックされ
ると、事後分析システムは図３（ｆ）、（ｇ）および
（ｈ）においてユーザが設定した内容を修正情報として
処理するため、ステップ２０１に移行する。

【００５８】図３の例では、原料ｂの値は最適化計算で
得られた値で固定し、中間生産物ｃの値は最適化計算で
得られた値より２単位増やして６に、また、原料ｂおよ
び中間生産物ｃ以外の要素については生産計画モデルに
おける上下限値の設定を無視した場合の、生産シミュレ
ーションを設定している。シミュレーションの実行結果
を見ると、例えば原料ａについて見てみると、図３
（ｆ）、（ｇ）および（ｈ）欄の設定内容で生産した場
合、最適化計算結果の2.02倍の量が必要になることが分
かる。

【００５９】図４および図５に、本発明の一実施例の事
後分析装置の処理のフローチャートを示す。ステップ２
０１〜ステップ２１１：図１５のステップ１０１からス
テップ１１１と同一であるため、ここでは説明を省略す
る。

【００６０】ステップ２１２：ここで、数理計画法シス
テム７の最適化計算結果立案された生産計画に対して、
ユーザが試行錯誤してみたいと考える場合にはステップ
２１３に移行する。最適化計算の結果作成された生産計
画にユーザが満足し、生産計画モデルの修正や試行錯誤
が必要ないのであれば処理を終了する。

【００６１】ステップ２１３：ここで、生産計画モデル
を修正せずに試行錯誤したい場合にはステップ２１４に
移行する。ユーザが生産計画モデルを修正して試行錯誤
したい場合にはステップ２０１に移行する。

【００６２】ステップ２１４：事後分析システム８が、
モデリングシステム１が生成した変数マップファイル２
を参照し、各種要素間の量的関係（マテリアルバラン
ス）を表す式を抜き出す。

【００６３】ステップ２１５：事後分析システム８が、
モデリングシステム１が生成したモデルデータファイル
３を参照し、ステップ２１４で抜き出した式に含まれる
変数名とその係数を抜き出す。

【００６４】ステップ２１６：事後分析システム８が、
ステップ２１５で抜き出した変数名とその係数を利用し
て係数テーブルを作成する。 ステップ２１７：事後分析システム８が、ステップ２１
６で作成した係数テーブルを使用して、生産計画モデル
の量的関係行列を作成する。

【００６５】ステップ２１８：事後分析システム８が、
解情報ファイル５を参照し、最適化計算の結果求められ
た値を事後分析ウィンドウ１３０の事後分析テーブル１
３１に表示する。

【００６６】ステップ２１９：ユーザが、ディスプレイ
装置１１に表示されている事後分析ウィンドウ１３０の
事後分析テーブル１３１を使用して、シミュレーション
内容を設定する。

【００６７】ステップ２２０：ユーザが、事後分析ウィ
ンドウ１３０のシミュレーション実行ボタン１３２をク
リックする。これにより、シミュレーションが起動され
る。 ステップ２２１：事後分析システム８が、ステップ２１
７で作成した量的関係行列と、生産計画モデルの最適化
計算結果を利用して作成した評価関数と、ステップ２１
９で設定された試行錯誤の内容から、事後分析モデルを
生成する。

【００６８】ステップ２２２：事後分析システム８が、
事後分析モデルに対してシミュレーションを行い、結果
を事後分析テーブル１３１に表示する。 ステップ２２３：ここで、事後分析システム８のシミュ
レーション結果を、生産計画モデルに反映し、数理計画
法システム７による最適化計算により再度生産計画を立
案したい場合には、ステップ２２４に移行する。シミュ
レーション結果を生産計画モデルに反映しない場合に
は、ステップ２１２に移行する。

【００６９】ステップ２２４：ユーザが、事後分析ウィ
ンドウ１３０の生産計画への反映ボタン１３３をクリッ
クする。これにより、ステップ２０１に移行し、シミュ
レーション内容の生産計画モデルへの反映処理が起動さ
れる。

【００７０】次に、上記フローチャートのステップ２１
４からステップ２２１で行われる事後分析モデル作成処
理について、詳細に説明する。数理計画法システムの最
適化計算結果に対して、ある原料の値を最適化計算結果
の1.1倍にした場合に各製品にどのような影響を与える
か、ある製品の値を最適化計算結果よりも100単位増や
した場合に各原料にどのような影響を与えるか、といっ
たシミュレーションを行いたい場合がある。このよう
に、数理計画法システムの最適化計算結果に対して、任
意の変数値を変更して他変数に与える影響を求めるよう
な事後分析を行う場合、変更した条件を満たす変数値の
組み合わせは無数に存在する。無数に存在する変数値の
組み合わせの中から、最良の組み合わせを特定できれ
ば、シミュレーション結果も一つに特定することが可能
になる。

【００７１】本発明では、前記シミュレーションを行う
ために、生産計画モデルに対する最適化計算時の量的関
係（マテリアルバランス）を崩さない範囲で、変数値の
組み合わせを特定するために評価関数を導入して事後分
析モデルを生成し、数理計画問題として解を求める。

【００７２】ステップ２１４では、モデリングシステム
１が生成した変数マップファイル２から、装置の量的関
係を表す式を抜き出す。以下、図１３のプロセスフロー
１１０および図１４の値設定テーブルを例に説明してい
く。生産計画の立案対象となるプロセスフローの例は、
図１３に示すものとする。また、プロセスフロー全体の
入出力限界、各装置の処理能力などに関する数値データ
の例は、図１４に示すものとする。図９下線部から、装
置Process1およびProcess2の定率分岐処理を表す式は、
“R0000030”、“R0000031”、“R0000034”および“R0
000035”である。ここで、“R0000030”は装置Process1
における中間生産物cへの分岐を表す式であり、“R0000
031”は装置Process1における中間生産物dへの分岐を表
す式である。また、“R0000034”は装置Process2におけ
る製品eへの分岐を表す式であり、“R0000035”は装置P
rocess2における製品fへの分岐を表す式である。

【００７３】ステップ２１５では、モデルデータファイ
ル３から量的関係式の変数名と係数を抜き出す。ステッ
プ２１４で説明した量的関係式の変数名および係数を抜
き出してみる。図１０の例中の下線部より、以下の量的
関係式を得る。

【００７４】 R0000030： 0.33×C0000027＋0 .25×C0000028＝C0000029 R0000031： 0.67×C0000027＋0.75×C0000028＝C0000030 R0000034： 0.75×C0000033＋0.60×C0000034＝C0000035 R0000035： 0.25×C0000033＋0.40×C0000034＝C0000036 ここで、図９より“C0000027”は装置Process1への入力
要素a、“C0000028”は装置Process1への入力要素b、
“C0000029”は装置Proc ess1からの出力要素c、“C000
0030”は装置Process1からの出力要素dを表す変数であ
る。また、“C0000033”は 装置Process2への入力要素
c、“C0000034”は装置Process2への入力要素d、“C000
0035”は装置Process2からの出力要素e、“C0000036”
は装置Process2からの出力要素fを表す変数である。前
記量的関係式は“C”で始まる内部表現の変数名で表さ
れているが、実際のプロセスフロー上にの要素名に置き
換えて表現すると以下のように表され、この式から変数
名および係数を得ることができる。

【００７５】 ｃ＝ 0.33×ａ＋0.25×ｂ ｄ＝ 0.67×ａ＋0.75×ｂ ｅ＝ 0.75×ｃ＋0.60×ｄ ｆ＝ 0.25×ｃ＋0.40×ｄ 次に、係数テーブルを作成するステップ２１６について
説明する。ステップ２１５で得た変数名および係数を利
用して作成した本発明の一実施例の係数テーブルを、図
６に示す。例えば1、2行目は、中間生産物cが原料aの0.
33と原料bの0.25を使用することを表している。

【００７６】次に、量的関係行列を作成するステップ２
１７について説明する。ステップ２１６で得た係数テー
ブルの内容をグラフ表現すると図７のようになる。例え
ば、製品eについて考えた場合、原料aの流れるルートは
a→c→eとa→d→eの二つが考えられる。この二つルート
に従って係数テーブルをもとに、製品ｅが使用する原料
ａの量を算出すると、以下のように(13/20)aとなる。

【００７７】 同様に、製品ｅが使用する原料ｂの量は(51/80)bであ
る。また、製品ｆについて同様に求めると、製品ｆが使
用する原料ａおよびｂの量は、(7/20)aおよび(29/80)b
である。これらの量的関係を行列の形式にまとめると、
以下のようになる。

【００７８】

【数１】

【００７９】この係数行列を本発明による量的関係（マ
テリアルバランス）行列と呼ぶ。量的関係行列では、す
べての中間生産物およびすべての製品に対応する量を、
原料に対応する変数として表すことにより、生産計画モ
デルに対する最適化計算の結果得られた各種要素間の関
係比を保つことが可能である。各種要素の量的関係はモ
デルデータファイル３からも得ることができるが、モデ
ルデータファイル３がモデリングシステム１によって自
動生成されることが原因で、一般的に非常に疎な量的関
係行列となっている。

【００８０】しかしながら、本発明による量的関係行列
は、モデルデータファイルに含まれる量的関係を各種要
素（原料、中間生産物、製品）にだけ着目しまとめたも
のであり、モデリングシステムの量的関係行列よりも密
に表現できるため、各種要素の関係を迅速に獲得するこ
とが可能になる。また、本発明による量的関係行列を事
後分析モデルに含めることにより、生産計画モデルに対
する最適化計算の結果えられた各種要素間の関係比を保
ちながら、事後分析を行うことが可能になる。

【００８１】次に、ステップ２２１について説明する。
ステップ２１７で生成された量的関係行列では、量的な
関係を表す比率だけの情報しか存在しないため、この関
係を満足する原料ａおよびｂの組み合わせは無数に存在
してしまう。例えばc=a/3+b/4の量的関係を満たす原料
ａおよびｂの組み合わせは、(a,b)=(3,20),(6,16),(9,1
2),(2.4,20.8)...など無数に存在する。こちらの組み合
わせの中から、最良の組み合わせを特定するため、本発
明では以下の評価関数を事後分析モデルに導入する。

【００８２】

【数２】

【００８３】この評価関数は、生産計画モデルに対して
数理計画法システムが求めた最適化計算結果との誤差が
一番少ない組み合わせを求めることができる。例えば、
生産計画モデルに対する数理計画法システム７の最適化
計算の結果、原料ａの使用量が６、原料ｂの使用量が８
と求められた場合、前記評価関数は以下のように表すこ
とができる。

【００８４】f(x,y)=|a-6|+|b-8|→min 事後分析モデルを作成するためには、さらに、ステップ
２１９においてユーザが設定したシミュレーション内容
を制約条件として追加する。例えば、図１０中（ｆ）、
（ｇ）および（ｈ）にユーザが設定した内容は、b = 8
および c = 6という制約条件として事後分析モデルに追
加される。

【００８５】前記で引用した例についてまとめると、前
記の手順により、事後分析モデルは以下のように作成さ
れる。この事後分析モデルを数理計画問題として解くこ
とにより、事後分析モデルのシミュレーションを行う。

【００８６】

【数３】

【００８７】前記の事後分析モデルの作成方法を数学的
に一般的に説明すると、以下のようになる。まず、すべ
ての変数を、人間が独立にコントロールできる独立変数
ｘ∈Ｒⁿと、それ以外の変量y∈Ｒ^mに分類する。生産計
画の場合、独立変数は原料、それ以外の変量は中間生成
物および製品とする。

【００８８】次に、生産計画モデルの最適化結果をもと
に、すべての変量ｙを独立変数ｘの線形関数として表
す。

【００８９】

【数４】

【００９０】次に、ある変量ｙ_iの値をｙ_i＾に変更した
い場合について、以下の最適化問題を事後分析モデルと
して解き、ｘ＾およびｙ＾を求めシミュレーションの結
果とする。

【００９１】

【数５】

【００９２】このように評価関数ｆ（ｘ＾，ｙ＾）を導
入することにより、ｘ＾の組み合わせを特定することが
可能になる。また、事後分析モデルについて解が存在す
るためには、

【００９３】

【数６】

【００９４】で表される制約条件の数（ユーザがシミュ
レーション設定できる要素の数）が独立変数の個数以下
であることが不可欠である。事後分析システム８のシミ
ュレーション結果を、生産計画モデルに反映し、数理計
画法システム７で最適化計算することにより再度生産計
画を立案したい場合について説明する。この場合、ステ
ップ２２４からステップ２０１に移行する。その後、事
後分析システム８におけるシミュレーションの範囲が数
値データの修正にとどまる場合には、生産計画モデルの
式に修正がないため、ステップ２０３において、修正実
行が可能であると判定される。

【００９５】ステップ２０８において、事後分析システ
ム８が修正情報ファイル６を生成する。例えば、図３中
（ｇ）および（ｈ）の数値データの修正は、図１２に例
として示すような修正情報として生成される。図９の変
数マップファイルの例中（＊）で示す行から“C000002
9”が装置Process1からの出力要素である中間生成物ｃ
に対応していることが分かるが、図１１の例の下線部で
は“C0000029”の上下限値を“6.0”に修正している。

【００９６】ステップ２０９において、数理計画法シス
テム７が、生産計画モデルに対する最適化計算を行った
ときに使用したマスタファイル４、およびステップ２０
８で生成した修正情報ファイル６を利用して、生産計画
モデルの最適化計算を行う。

【００９７】本発明を利用することにより、定式化に影
響を及ぼさないような小規模な変更にとどまるシミュレ
ーションを行う場合には、生産計画モデルを再作成する
ことが不要になる。また、行った事後分析の中で生産計
画に反映したい結果が出た場合には、事後分析の内容を
直に生産計画モデルに反映できるため、生産計画モデル
の再作成に関するユーザのデータ入力の手間を簡略化す
ることが可能になる。

【００９８】

【発明の効果】従来の技術では、求められた生産計画に
対してシミュレーションを行う場合、シミュレーション
内容に関係なく、立案した生産計画モデルを修正し、計
画を立て直す必要があった。

【００９９】本発明の方法を用いると、生産計画モデル
に対する最適化計算の結果求められた各種要素の量的関
係比を維持したまま、最適化計算結果に対するシミュレ
ーションを行うことが可能になる。

【０１００】また、本発明の方法を用いると、生産計画
モデルの最適化計算結果に近似するような評価関数を事
後分析モデルに適用するため、生産計画モデルの最適化
計算結果に近いシミュレーション結果を得ることができ
るようになる。

【０１０１】また、本発明の方法を用いると、事後分析
モデルに対するシミュレーション結果を、そのまま生産
計画モデルの修正情報として利用できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の事後分析処理装置の構成図
である。

【図２】本発明の一実施例のディスプレイ表示例であ
る。

【図３】本発明の一実施例の事後分析ウィンドウの例で
ある。

【図４】本発明の一実施例の事後分析処理装置のフロー
チャート（続く）である。

【図５】本発明の一実施例の事後分析処理装置のフロー
チャート（続き）である。

【図６】本発明の一実施例の係数テーブルである。

【図７】本発明の一実施例のグラフ表現である。

【図８】従来の技術による構成図である。

【図９】変数マップファイルの例である。

【図１０】モデルデータファイルの例である。

【図１１】解情報ファイルの例である。

【図１２】修正情報ファイルの例である。

【図１３】従来の技術によるディスプレイ表示例であ
る。

【図１４】従来の技術による値設定テーブルの例であ
る。

【図１５】従来の技術によるフローチャートである。

【符号の説明】

１：モデリングシステム ２：変数マップファイル ３：モデルデータファイル ４：マスタファイル ５：解情報ファイル ６：修正情報ファイル ７：数理計画法システム ８：事後分析システム １１：ディスプレイ装置 １１０：プロセスフロー １２０：値設定テーブル １３０：事後分析ウィンドウ １３１：事後分析テーブル １３２：シミュレーション実行ボタン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田辺 隆人 東京都新宿区新宿二丁目４番３号 株式会 社数理システム内 Ｆターム(参考） 3C042 RH01 RJ02 RL17 5B049 AA02 AA04 BB07 CC21 EE03 EE31 EE41

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一つの原材料から複数種類の生成物の生成
   または複数種類の原材料から一つの生成物の生成または
   複数種類の原材料から複数種類の生成物の生成を伴う、
   生産の計画を行う生産計画システムにおいて、 第一の制約条件を元に、第一の生産計画を行う第一の生
   産計画手段と、 前記第一の生産計画手段で求めた生産計画における原材
   料と生産物の量的関係比を算出する関係比算出手段と、 前記第一の生産計画手段で求めた生産計画の原材料また
   は生成物の量の修正を入力する修正入力手段と、 前記修正入力手段で入力された量および前記量的関係比
   により生産計画を行う第二の生産計画手段とを備えたこ
   とを特徴とする生産計画システム。
2. 【請求項２】一つの原材料から複数種類の生成物の生成
   または複数種類の原材料から一つの生成物の生成または
   複数種類の原材料から複数種類の生成物の生成を伴う、
   生産の計画を行う生産計画システムにおいて、 予め計画が立てられた生産計画における原材料と生産物
   の量的関係比を算出する関係比算出手段と、 前記予め立てられた生産計画の原材料または生成物の量
   の修正を入力する修正入力手段と、 前記修正入力手段で入力された量および前記量的関係比
   により生産計画を行う生産計画手段と、を備えたことを
   特徴とする生産計画システム。
3. 【請求項３】前記関係比算出手段は、原材料に中間生産
   物および製品の量的関係比を求めることを特徴とする請
   求項１または２記載の生産計画システム。
4. 【請求項４】前記第二の生産計画手段は、修正入力手段
   で入力された原材料または生成物の量に基づく評価関数
   を用いて生産計画を行うことを特徴とする請求項１また
   は２記載の生産計画システム。
5. 【請求項５】一つの原材料から複数種類の生成物の生成
   または複数種類の原材料から一つの生成物の生成または
   複数種類の原材料から複数種類の生成物の生成を伴う、
   生産の計画を行う生産計画プログラムを格納したコンピ
   ュータ読み取り可能な記録媒体であって、 予め計画が立てられた生産計画における原材料と生産物
   の量的関係比を算出する関係比算出手段と、 前記予め立てられた生産計画の原材料または生成物の量
   の修正を入力する修正入力手段と、 前記修正入力手段で入力された量および前記量的関係比
   により生産計画を行う生産計画手段とを機能させるため
   のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記
   録媒体。