JP2000259704A - スケジューリング方法及びスケジューリングシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 時間的制約とそれ以外の相反する制約を同時
に満たしたスケジューリングの最適近似解を探索できる
とともに、スケジュール作成者の探索ノウハウを生かし
たスケジューリングの最適近似解を探索できるスケジュ
ーリング方法及びスケジューリングシステムを実現す
る。 【解決手段】 割付対象物に対して設備を使用する時間
を割り付けるスケジューリング方法において、スケジュ
ーリングを行う期間を分割して探索期間を設定し、この
探索期間に割付可能な割付対象物について割付順序ロジ
ックを適用して割付順序を決定する。また、割付順序ロ
ジックは複数個設け、これらのパラメータ変更及び優先
順序の入れ替えを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、割付対象物に対し
て設備を使用する時間を割り付けるスケジューリング方
法及びスケジューリングシステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スケジューリングの一例として石油製油
所におけるバーススケジューリングがある。このバース
スケジューリングについて説明する。製油所では、タン
カーにより原油を入荷し、それを精製してできた半製品
油や製品油をタンクに貯蔵する。そして、出荷予約に応
じて船等を使って出荷を行う。このような流れの中で、
バーススケジューリングは予約に基づき、製品をタンク
からバース（桟橋）に着桟する船に出荷を行う作業のス
ケジューリングを行う。

【０００３】従来、バーススケジューリングは次のよう
なやり方で行っていた。 （従来例１）現在でもバーススケジューリングを手作業
で行っている製油所が多い。図１０は手書きのスケジュ
ール表の一例である。スケジュール作成者には、予約番
号欄１１、船名欄１２、積載油種名欄１３が予め記入さ
れたスケジュール表が送付される。スケジュール作成者
は、設備や予約作業の持つ様々な制約条件を自分自身で
考慮しながら割付設備記入欄１４に割り当て設備（バー
ス番号と順番）を記入していく。図１１は割付設備記入
欄１４への記入のしかたを示した図である。図に示すよ
うに、割付設備記入欄１４には船着桟バース（設備）番
号ｍと着桟順序の番号ｎを記入する。

【０００４】しかし、従来例１では次の問題点があっ
た。 スケジュール作成にルーチンワーク的な要素があって
も、毎回同じ手順の作業をスケジュール作成者が実行し
なければならない。 必須条件を満たしていないスケジュールを作成すると
いうミスオペレーションの危険性が高くなる。 スケジュール作成者のみが知識を持つため、その知識
の継承が困難である。 スケジュール作成者が経験上実行可能なスケジュール
案を作成している場合が多いため、作成したスケジュー
ル案が必ずしも最適解とは限らない。

【０００５】（従来例２）スケジュール作成時の知識を
アルゴリズムとして手順化するために、スケジュール対
象となる作業の選択ルール、設備の選択ルール等のよう
なスケジュール作成者の知識を分解し、それらの知識の
一つ一つを自由に組み合わせて容易に手順化するスケジ
ューリングシステムを駆使してスケジューリングを行っ
ていた。さらに、このスケジューリングシステムにはバ
ックトラック機能（次候補ジョブの探索機能）を追加
し、より実用的な解の探索を行っている。図１２はバッ
クトラック機能を備えたスケジューリングシステムの処
理手順を示したフローチャートである。このフローチャ
ートでは、選択した割付対象ジョブが適さないときは、
次候補の割付対象ジョブを探索している。

【０００６】しかし、従来例２では次の問題点があっ
た。スケジューリングをするときに、相反する制約が競
合する場合がある。特に、スケジューリングでは、時間
的制約とそれ以外の制約が競合することが多い。この場
合、スケジュール作成者は、スケジューリングの最適近
似解を探索していく過程で、どちらかの制約を緩和する
ことがある。しかし、従来のスケジューリングシステム
では制約に明示的な優先順位を付けるため、結果として
一方の制約を全く無視してしまうことがあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した問題
点を解決するためになされたものであり、スケジューリ
ングを行う期間を分割して探索期間を設定し、この探索
期間に割付可能な割付対象物について割付順序ロジック
を適用して割付順序を決定するとともに、割付順序ロジ
ックは複数個設け、これらのパラメータ変更及び優先順
序の入れ替えを行うことによって、時間的制約とそれ以
外の相反する制約を同時に満たしたスケジューリングの
最適近似解を探索できるとともに、スケジュール作成者
の探索ノウハウを生かしたスケジューリングの最適近似
解を探索できるスケジューリング方法及びスケジューリ
ングシステムを実現することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は次のとおりの構
成になったスケジューリング方法及びスケジューリング
システムである。

【０００９】（１）割付対象物に対して設備を使用する
時間を割り付けるスケジューリング方法において、次の
手順で時間の割り付けを行うことを特徴とするスケジュ
ーリング方法。 割付対象物を割り付ける範囲としてスケジュール期間
を定義し、このスケジュール期間を所定の時間幅で分割
して探索期間を定義する工程。 割付対象物を割り付ける順序を定めた割付順序ロジッ
クを複数個定義し、各割付順序ロジックに優先順位のレ
ベルを付ける工程。 最初の探索期間に割り付け可能な割付対象物を抽出す
る工程。 工程で抽出した割付対象物を最もレベルの低い割付
順序ロジックに従って割付順序を決める工程。 工程で割付順序を決めた割付対象物を２番目にレベ
ルの低い割付順序ロジックに従って並べ替える工程。 以下同様にしてレベルの高い割付順序ロジックに向か
って並べ替えをしていき、最もレベルの高い割付順序ロ
ジックに従って並べ替えを行ったところで割付順序を確
定する工程。 工程で確定した割り付け順序に従って各割付対象物
に設備の使用時間を割り付ける工程。 以降の探索期間について工程〜の手順で各割付対
象物に設備の使用時間を割り付ける工程。

【００１０】（２）前記工程の前に工程が来ること
を特徴とする（１）記載のスケジューリング方法。

【００１１】（３）割付対象物に対して設備を使用する
時間を割り付けるスケジューリングシステムにおいて、
スケジューリングを行う期間を分割して探索期間を設定
し、この探索期間に割付可能な割付対象物について割付
順序ロジックを適用して割付順序を決定する手段と、決
定した割り付け順序に従って各割付対象物に設備の使用
時間を割り付ける割付手段と、を具備し、最初の探索期
間から順番に割付対象物に設備の使用時間を割り付けて
いくことを特徴とするスケジューリングシステム。

【００１２】（４）割付対象物に対して設備を使用する
時間を割り付けるスケジューリングシステムにおいて、
割付対象物を割り付ける範囲としてスケジュール期間を
定義し、このスケジュール期間を所定の時間幅で分割し
て探索期間を定義する期間定義手段と、割付対象物を割
り付ける順序を定めた割付順序ロジックを複数個定義
し、各割付順序ロジックに優先順位のレベルを付ける順
序ロジック定義手段と、探索期間に割り付け可能な割付
対象物を抽出する候補抽出手段と、抽出した割付対象物
を最もレベルの低い割付順序ロジックに従って割付順序
を決め、割付順序を決めた割付対象物を２番目にレベル
の低い割付順序ロジックに従って並べ替え、以下同様に
してレベルの高い割付順序ロジックに向かって並べ替え
をしていき、最もレベルの高い割付順序ロジックに従っ
て並べ替えを行ったところで割付順序を確定する順序決
定手段と、確定した割り付け順序に従って各割付対象物
に設備の使用時間を割り付ける割付手段と、を具備し、
最初の探索期間から順番に割付対象物に設備の使用時間
を割り付けていくことを特徴とするスケジューリングシ
ステム。

【００１３】（５）前記割付順序ロジックにおける割付
順序の決定のしかたに関連するパラメータを変更する変
更手段を具備したことを特徴とする（４）記載のスケジ
ューリングシステム。

【００１４】（６）前記複数の割付順序ロジックのレベ
ルを付け替えて割付順序ロジックの優先順位を入れ替え
る変更手段を具備したことを特徴とする（４）記載のス
ケジューリングシステム。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図１は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。この実施例は、石油精製プラントのバーススケジュ
ーリングシステムである。割付対象物は、バースに着桟
する船およびこれに対して施す作業で、あらかじめ登録
された船の予約に対して、プラント上の設備（タンク、
バース、ポンプ、流量計、ライン等）を使用する時間を
割り当てる。以下に、このシステムの構成を説明する。

【００１６】図１で、対象物記憶手段２０は、スケジュ
ーリングで割付ける予約船の情報を格納する。対象物記
憶手段２０は、例えば、光学的記憶媒体としてはＣＤ、
ＭＤ等、磁気的記憶媒体としては磁気ディスク、フロッ
ピーディスク等がある。各予約船の情報は、時間的制約
条件の要素である納期やその他の制約条件値の情報を保
持している。これらの保持情報は割付対象物を抽出する
ときに参照される。

【００１７】管理手段２１は次の機能を有する。 未割付船を抽出する機能 割り付けた船を、未割付船から取り除く機能 既割付船を剥がした場合は、その船を未割付船へ追加
する機能

【００１８】期間定義手段２２は探索期間を定義する。
図２は定義画面の一例を示した図である。図２の画面例
では、定義項目として、朝一指定時刻、操業開始指定時
刻、船バウンダリ時間、割付バウンダリ時間、入港時刻
遅延メッセージ発信猶予時間、着桟可能日没前時間、作
業最小隙間時間、作業最大隙間時間、ポンプ競合時流速
低下回避の要否等がある。期間定義手段２２は次の機能
を有する。 スケジュール期間定義機能 割付対象物を割り付ける範囲としてスケジュール期間を
定義する。スケジュール期間は、割付対象物が割り付け
可能な期間全体である。 探索バウンダリ定義機能 探索期間を決定するため、スケジュール期間を分割する
時間幅を定義する。例えば、スケジュール期間をｘ月ｘ
日の８：００〜１９：００とし、探索バウンダリを１時
間と定義した場合、探索期間は、８：００から９：０
０、９：００から１０：００…、１８：００から１９：
００までのように１時間毎に区切った期間となる。期間
定義手段２２は、定義したスケジュール期間と探索期間
を自身にあるメモリに保持している。

【００１９】図１へ戻り、順序ロジック定義手段２３
は、予約船を割り付ける順序を定めた割付順序ロジック
を定義する。図３に船割付順序の定義画面の例を示す。
図３を用いて、順序ロジック定義手段２３の機能を説明
する。図３の画面には、予めシステムが用意しているロ
ジックを表示する。図３の条件表示列４１は、ソート条
件が記入される列である。図３の画面例では、入港予定
時刻、油種種別、船ＤＷＴ、船サイズ、最悪離桟時間、
船長等をもとに予約船の割付順序を決める。

【００２０】順序ロジック定義手段２３は次の機能を有
する。 割付順序ロジックの選択機能 図３の条件選択列４２は、実行する割付順序ロジックを
選択する列である。この列にあるいずれかの欄を指定す
ることによって実行する割付順序ロジックを選択する。

【００２１】割付順序ロジックの調整定義機能 図３の条件パラメータ編集列４３は、割付順序ロジック
のパラメータを表示・変更する列である。パラメータ値
を変更することにより割付順序の決めかたが変わる。パ
ラメータ値の変更は変更手段２３１で行う。例えば、図
３の表示画面では「白油」のパラメータが表示されてい
るため、白油を搭載する船を優先して割付順序が決めら
れる。このパラメータを「黒油」に変更すると、黒油を
搭載する船を優先して割付順序を決めるロジックに変わ
る。

【００２２】船割付順序ロジックの入替定義機能 図３に示すリストは上方に行くほど強い条件となり、下
方に行くほど弱い条件となる。すなわち、上方にある割
付順序ロジックほど高レベルで、下方にある割付順序ロ
ジックほど低レベルである。高レベルの割付順序ロジッ
クほど優先順位が高い。変更手段２３１は、図３のリス
トの各行を上下に移動することにより割付順序ロジック
のレベルを変更する。順序ロジック定義手段２３は定義
した順序決定ロジック及びそのレベルを自身のメモリに
保持している。

【００２３】図１へ戻り、候補抽出手段２４は、管理手
段２１で抽出した未割付船の中から探索期間に割付可能
な船を抽出する。

【００２４】順序決定手段２５は次の機能を有する。 割付候補順序決定機能 順序ロジック定義手段２３で定義した割付順序ロジック
に、候補抽出手段２４で抽出した割付候補船を入力し、
割付順序を決定して出力する。 割付船選択機能 最優先に割り付ける船を1つ選択する。

【００２５】割付手段２６は、順序決定手段２５で選択
された最優先の船に対し、使用設備及び設備の使用時間
を決定しガントチャート上に割り付ける。後続の船につ
いても決定した順番に従って使用設備及び設備の使用時
間を決定しガントチャート上に割り付ける。

【００２６】表示手段２７はスケジューリングを行うと
きに必要な情報を表示する。例えば、図２に示す探索期
間の定義画面、図３に示す船割付順序の定義画面、スケ
ジューリング結果をガントチャートで示した画面等を表
示する。

【００２７】このように構成したシステムの動作を説明
する。図４は動作手順を示したフローチャートである。
このフローチャートは、未割付船の情報が対象物記憶手
段２０に格納され、割付順序ロジックが定義されている
状態で、船に対して設備を使用する時間を割り付け、ス
ケジューリングの最適解を探索する手順を示している。
フローチャートのステップ順に動作を説明する。

【００２８】（Ｓ１）スケジュール期間の決定 割付対象物（この例では船）が、割付可能な全期間であ
るスケジュール期間を決定する。

【００２９】（Ｓ２）探索期間の決定 探索期間は以下の手順により決定する。スケジュール期
間に対する探索期間の決めかたの一例を図５に示す。前
回の探索期間の終了時刻を、今回の探索期間の開始時刻
とする。初回時の探索期間決定時は、スケジュール期間
の開始時刻を今回の探索期間の開始時刻とする。今回の
探索期間の開始時刻に、探索バウンダリ定義機能（期間
定義手段２２の持つ機能）により定義した時間幅を加算
して得られた時刻を、今回の探索期間の終了時刻とす
る。今回の探索期間の終了時刻が、スケジュール期間の
終了時刻以降になった場合、今回の探索期間の終了時刻
はスケジュール期間の終了時刻とする。図５の例では、
最終回の探索期間の長さが他の探索期間に比べて短くな
っている。前回の探索期間の終了時刻が、スケジュール
期間の終了時刻と一致している場合、探索期間をスケジ
ュール期間と一致させる。前回の探索期間が、スケジュ
ール期間と一致している場合は探索を終了する。

【００３０】（Ｓ３）未割付船の抽出 図４へ戻り、以下の手順により探索期間に割付可能な未
割付船を抽出する。管理手段２１により、前回の探索期
間にて割付可能船として抽出されたが割付に失敗した船
を抽出する。候補抽出手段２４により、今回の探索期間
に割付可能な船を抽出する。

【００３１】（Ｓ４）未割付船の割付順序決定 処理（Ｓ３）で抽出された未割付船に対し、順序決定手
段２５により、割付順序を決定する。割付順序の決定
は、以下の手順により決定する。 順序決定手段２５により定義した割付順序ロジックの
中で、最も低いレベルにある割付順序ロジックに対し、
抽出した未割付船を入力する。 未割付船を入力された割付順序ロジックは、その定義
にしたがって、未割付船を並び替え、出力する。 出力された未割付船は、次に低いレベルにある割付順
序ロジックへ入力する。当該ロジックは、それ自身の定
義にしたがって、再び未割付船を並び替え、出力する。 低いレベルから高いレベルの割付順序ロジックへ、未
割付船の入出力を繰り返し、最も高いレベルの割付順序
ロジックによって出力された未割付船群を、割付順序と
確定する。

【００３２】（Ｓ５）未割付船の割付 次の手順で未割付船を割り付ける。 割付順序を決定した未割付船の中で、最優先の船につ
いて、使用設備および使用時間を決定し割り付ける。 割付に成功した船は、管理手段２１によって、未割付
船から削除される。 割付に失敗した船は、管理手段２１によって、未割付
船に追加される。 未割付船が残っている場合は、再び（Ｓ３）の未割付
船の抽出に戻る。 抽出した未割付船の割付がすべて終了したら、今回の
探索期間を終了し、再び探索期間の決定に戻る。

【００３３】本発明を適用したアルゴリズムと、適用し
ない場合のアルゴリズムによるスケジュール結果の相違
を図６〜図９を用いて説明する。図６に示すように割付
対象物である予約船が６隻あり、各予約船の入港予定時
刻が矩形内に記述されている。船に搭載する製品の属性
として白油と黒油がある。６隻の船はいずれも「バース
１」に着桟する。この時、次に示すような競合する２つ
の制約条件があるものとする。 条件１）白油搭載船をできるだけ優先して割り付けたい 条件２）入港予定時刻にあまり遅れたくない 上述した場合について本発明を適用した場合と適用しな
い場合のスケジュール結果は次のとおりになる。

【００３４】図７は本発明を適用しない場合のスケジュ
ール結果である。図７は白油搭載船を優先して入港予定
に割り付け、そのあと黒油搭載船を割り付けた場合のス
ケジュール結果である。この場合、９：００に入港予定
の黒油搭載船は１１：３０過ぎの入港となり、１０：０
０の入港予定の黒油搭載船の入港は１２：００以降にな
り、条件２が生かされない。空き時間も多くなり効率が
悪い。

【００３５】図８は本発明を適用しない場合のスケジュ
ール結果である。図８は、入港予定時刻の早いものから
優先して割り付け、同じ納期ならば白油搭載船を優先し
た場合のスケジューリング結果である。この場合、すべ
ての船が１２：００までに割り付くが、数時間の単位で
見たときに白油搭載船が優先しない。

【００３６】図８は本発明を適用した場合のスケジュー
ル結果である。探索バウンダリを1時間に設定した結
果、1時間の単位でみると、常に白油搭載船が優先す
る。また入港予定時刻から大幅に遅れずに１２：００ま
でに全船が割り付いた。

【００３７】図８の例では、バウンダリを1時間とした
が、この値が条件２の緩和可能な範囲といえる。時間的
制約条件の緩和可能範囲を探索バウンダリになるように
バウンダリ値を定義することで双方の条件を同時に満た
すことができるようになる。

【００３８】なお、実施例では石油精製所におけるバー
ススケジューリングシステムに適用した場合について説
明したが、これに限らず本発明は以下の要件を備えたプ
ラントにおける生産スケジュールシステムに適応可能で
ある。 製品を生成し入出荷するための複数の設備があり、各
製品を生成するために使用される設備群があらかじめ定
義される。 スケジュール対象である作業予約をあらかじめ与え
る。

【００３９】さらに、他の適用例としては、運送会社の
倉庫にトラックを割り当てるときのスケジューリング、
空港の給油所に飛行機を割り当てるときのスケジューリ
ング等がある。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば次の効果が得られる。

【００４１】請求項１及び請求項２の発明によれば、ス
ケジューリングを行う期間を分割して探索期間を設定
し、この探索期間に割付可能な割付対象物について割付
順序ロジックを適用して割付順序を決定しているため、
時間的制約とそれ以外の相反する制約を同時に満たした
スケジューリングの最適近似解を探索できる方法が実現
可能になる。

【００４２】請求項３及び請求項４の発明によれば、時
間的制約とそれ以外の相反する制約を同時に満たしたス
ケジューリングの最適近似解を探索できるシステムが実
現可能になる。

【００４３】請求項５及び請求項６の発明によれば、ス
ケジュール作成者の探索ノウハウを組み込んでスケジュ
ーリングの最適近似解を探索できるシステムが実現可能
になる。

【００４４】以上説明したように本発明によれば、時間
的制約とそれ以外の相反する制約を同時に満たしたスケ
ジューリングの最適近似解を探索できるとともに、スケ
ジュール作成者の探索ノウハウを組み込んでスケジュー
リングの最適近似解を探索できるスケジューリング方法
及びスケジューリングシステムを実現できる。

【００４５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】図１のシステムの表示画面例を示した図であ
る。

【図３】図１のシステムの表示画面例を示した図であ
る。

【図４】本発明の動作説明図である。

【図５】本発明の動作説明図である。

【図６】本発明の動作説明図である。

【図７】本発明の動作説明図である。

【図８】本発明の動作説明図である。

【図９】本発明の動作説明図である。

【図１０】バーススケジューリングに用いるスケジュー
ル表の一例を示した図である。

【図１１】図１０のスケジュール表への記入形式を示し
た図である。

【図１２】従来のスケジューリングシステムの処理手順
を示したフローチャートである。

【符号の説明】

２０ 対象物記憶手段 ２１ 管理手段 ２２ 期間定義手段 ２３ 順序ロジック定義手段 ２３１ 変更手段 ２４ 候補抽出手段 ２５ 順序決定手段 ２６ 割付手段

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 割付対象物に対して設備を使用する時間
   を割り付けるスケジューリング方法において、 次の手順で時間の割り付けを行うことを特徴とするスケ
   ジューリング方法。 割付対象物を割り付ける範囲としてスケジュール期間
   を定義し、このスケジュール期間を所定の時間幅で分割
   して探索期間を定義する工程。 割付対象物を割り付ける順序を定めた割付順序ロジッ
   クを複数個定義し、各割付順序ロジックに優先順位のレ
   ベルを付ける工程。 最初の探索期間に割り付け可能な割付対象物を抽出す
   る工程。 工程で抽出した割付対象物を最もレベルの低い割付
   順序ロジックに従って割付順序を決める工程。 工程で割付順序を決めた割付対象物を２番目にレベ
   ルの低い割付順序ロジックに従って並べ替える工程。 以下同様にしてレベルの高い割付順序ロジックに向か
   って並べ替えをしていき、最もレベルの高い割付順序ロ
   ジックに従って並べ替えを行ったところで割付順序を確
   定する工程。 工程で確定した割り付け順序に従って各割付対象物
   に設備の使用時間を割り付ける工程。 以降の探索期間について工程〜の手順で各割付対
   象物に設備の使用時間を割り付ける工程。
2. 【請求項２】 前記工程の前に工程が来ることを特
   徴とする請求項１記載のスケジューリング方法。
3. 【請求項３】 割付対象物に対して設備を使用する時間
   を割り付けるスケジューリングシステムにおいて、 スケジューリングを行う期間を分割して探索期間を設定
   し、この探索期間に割付可能な割付対象物について割付
   順序ロジックを適用して割付順序を決定する手段と、 決定した割り付け順序に従って各割付対象物に設備の使
   用時間を割り付ける割付手段と、を具備し、最初の探索
   期間から順番に割付対象物に設備の使用時間を割り付け
   ていくことを特徴とするスケジューリングシステム。
4. 【請求項４】 割付対象物に対して設備を使用する時間
   を割り付けるスケジューリングシステムにおいて、 割付対象物を割り付ける範囲としてスケジュール期間を
   定義し、このスケジュール期間を所定の時間幅で分割し
   て探索期間を定義する期間定義手段と、 割付対象物を割り付ける順序を定めた割付順序ロジック
   を複数個定義し、各割付順序ロジックに優先順位のレベ
   ルを付ける順序ロジック定義手段と、 探索期間に割り付け可能な割付対象物を抽出する候補抽
   出手段と、 抽出した割付対象物を最もレベルの低い割付順序ロジッ
   クに従って割付順序を決め、割付順序を決めた割付対象
   物を２番目にレベルの低い割付順序ロジックに従って並
   べ替え、以下同様にしてレベルの高い割付順序ロジック
   に向かって並べ替えをしていき、最もレベルの高い割付
   順序ロジックに従って並べ替えを行ったところで割付順
   序を確定する順序決定手段と、 確定した割り付け順序に従って各割付対象物に設備の使
   用時間を割り付ける割付手段と、を具備し、最初の探索
   期間から順番に割付対象物に設備の使用時間を割り付け
   ていくことを特徴とするスケジューリングシステム。
5. 【請求項５】 前記割付順序ロジックにおける割付順序
   の決定のしかたに関連するパラメータを変更する変更手
   段を具備したことを特徴とする請求項４記載のスケジュ
   ーリングシステム。
6. 【請求項６】 前記複数の割付順序ロジックのレベルを
   付け替えて割付順序ロジックの優先順位を入れ替える変
   更手段を具備したことを特徴とする請求項４記載のスケ
   ジューリングシステム。