JP2005092827A - Scheduling system and program for making computer perform scheduling - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scheduling system capable of forming a schedule minimizing energy consumption while satisfying manufacturing conditions such as a due date. <P>SOLUTION: This scheduling system is provided with an energy information analysis means 31 finding information matching energy consumption rates for respective processes including a procedure between processes as to a plurality of processes for each item, a process information storage means 32 storing process information for each item, and a scheduler forming a schedule 33 including energy demand forecast information from the information acquired by the energy information analysis means and the information stored in the process information storage means according to processing matching the item and the schedule condition. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、例えば複数の設備を用いて複数の加工を行う生産設備や検査設備などに好ましく用いることができるスケジューリングシステムおよびスケジューリングをコンピュータに実行させるためのプログラムに関し、特にエネルギー使用量の低減に関するものである。   The present invention relates to a scheduling system that can be preferably used for, for example, a production facility or an inspection facility that performs a plurality of processes using a plurality of facilities, and a program for causing a computer to execute scheduling, and particularly relates to reduction of energy consumption. It is.

従来のスケジューリングシステムとしては、例えばエネルギーコストを削減してエネルギー効率を向上させた生産計画作成方法(例えば特許文献1参照。)や、シート巻き取り加工設備において、収率(歩留まり)と稼働率を向上させることにより原料とエネルギーの生産性を向上させることを目的としてミルロールストレージに大量に保管された原反ロールに関するデータと一定期間の集約した受注データに基づき、帯状シートの損失量が一定量以下になるようコンピュータで生産計画を立てる方法(例えば、特許文献2参照。)などが提案されている。   As a conventional scheduling system, for example, in a production plan creation method (for example, see Patent Document 1) in which energy efficiency is reduced and energy efficiency is improved, or in a sheet winding processing facility, yield (yield) and operation rate are set. Based on the data on the raw rolls stored in large quantities in the mill roll storage and the order data collected over a certain period for the purpose of improving the productivity of raw materials and energy by improving the amount of loss of the belt-like sheet A method for producing a production plan with a computer (see, for example, Patent Document 2) has been proposed.

特開2001−184114号公報(第5頁、図1)JP 2001-184114 A (5th page, FIG. 1) 特開平5−318388号公報(第5頁、図1)JP-A-5-318388 (5th page, FIG. 1)

上記特許文献1に記載された発明では、エネルギーコストは下がるものの、エネルギー使用量が下がるとは限らず、また、納期を満たすとも限らないという問題があった。また、特許文献2の発明では、大量に原反を保管するので余分に在庫費用が発生するという問題があった。   In the invention described in Patent Document 1, although the energy cost is lowered, there is a problem that the amount of energy used is not always lowered and the delivery date is not always satisfied. In addition, the invention of Patent Document 2 has a problem that extra stock costs occur because a large amount of raw material is stored.

この発明は上記のような従来技術の課題を解消するためになされたもので、納期など生産の諸条件を満たした上でエネルギー使用量を最小にしたスケジュールを作成することができるスケジューリングシステムおよびスケジューリングをコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することを目的とするものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and a scheduling system and a scheduling capable of creating a schedule that minimizes the amount of energy used while satisfying various production conditions such as delivery time. An object of the present invention is to provide a program for causing a computer to execute.

この発明によるスケジューリングシステムは、品種別の複数の工程について工程間の段取を含む各工程別のエネルギー原単位に応じた情報を求めるエネルギー情報解析手段と、品種別の工程情報を記憶する工程情報記憶手段と、品種に応じた加工およびスケジュールの条件に応じて、上記エネルギー情報解析手段によって得られた情報、および上記工程情報記憶手段に記憶された情報からエネルギー需要予測情報を含むスケジュールを生成するスケジューラとを備えるように構成したものである。   The scheduling system according to the present invention includes an energy information analyzing means for obtaining information according to an energy intensity for each process including a setup between processes for a plurality of processes by product type, and process information for storing process information by product type A schedule including energy demand prediction information is generated from the information obtained by the energy information analysis means and the information stored in the process information storage means according to the storage means and processing and schedule conditions according to the product type. And a scheduler.

この発明によれば、納期など生産の諸条件を満たした上でエネルギー使用量を最小にしたスケジュールを作成することができるスケジューリングシステムを提供できる効果がある。また、スケジューリング時にエネルギー需要予測情報を考慮した場合には、望ましいエネルギー需要の時間帯へ割り当てが可能となり、操業時の電力契約量の超過を防止できる。   According to the present invention, there is an effect that it is possible to provide a scheduling system capable of creating a schedule that minimizes the amount of energy used while satisfying various production conditions such as delivery date. In addition, when energy demand prediction information is considered at the time of scheduling, it is possible to assign to a desired energy demand time zone, and it is possible to prevent an excess of the power contract amount during operation.

実施の形態1.
図1ないし図5はこの発明の実施の形態1に係るスケジューリングシステムの概要を説明するもので、図1は一般的な工程とスケジューリングシステムとの関係を模式的に示す全体構成図、図2はスケジューリングシステムの流れを概略的に示すフロー図、図3はスケジューラにより得られたエネルギー負荷(需要)パターンの例を示す図、図4はスケジューラのエネルギー生成計画立案機能により得られたエネルギー生成計画の例としての自家発(自家発電)運転計画を示す図、図5はエネルギー売買計画を示す図である。なお、各図を通じて同一符合は同一もしくは相当部分を示している。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 to FIG. 5 explain the outline of the scheduling system according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 is an overall configuration diagram schematically showing the relationship between general processes and the scheduling system, and FIG. FIG. 3 is a diagram showing an example of an energy load (demand) pattern obtained by the scheduler, and FIG. 4 is a diagram of the energy generation plan obtained by the energy generation plan planning function of the scheduler. FIG. 5 is a diagram showing an example of an in-house (in-house power generation) operation plan, and FIG. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

図に示すように、生産・加工・検査などを行うライン1は、単数あるいは複数の原材料、半製品などの被加工品Aを加工済品Bに加工し、あるいは測定や検査などを行うための設備11、12、13、・・・、1nを備え、これら各設備11〜1nにより、それぞれ工程1〜工程nの加工等が行われる。各工程の前後には、被加工品を例えば移動、取り出し、載置、セット、待機、あるいは放熱など何らかの操作を行う段取1、段取2、・・・、段取nがそれぞれ介在されている。そして、上記ライン1には各工程を制御するための一般的な工程制御手段2が設けられている。   As shown in the drawing, the production / processing / inspection line 1 is used to process a workpiece A such as one or a plurality of raw materials or semi-finished products into a processed product B, or to perform measurement or inspection. Equipment 11, 12, 13,..., 1 n are provided, and processing of process 1 to process n is performed by each of these equipment 11 to 1 n. Before and after each step, there are setups 1, setups 2,..., Setups n for performing some operation such as moving, taking out, placing, placing, setting, waiting, or heat dissipation, respectively. Yes. The line 1 is provided with general process control means 2 for controlling each process.

スケジューリングシステム3は、品種別の複数の工程について工程間の段取を含む各工程別のエネルギー原単位に応じた情報を求めるエネルギー情報解析手段31と、品種別の工程情報を記憶する工程情報記憶手段32と、品種に応じた加工およびスケジュールの条件に応じて、上記エネルギー情報解析手段31によって得られた情報、および上記工程情報記憶手段32に記憶された情報、例えば、工程原単位、工程段取情報、生産条件(投入計画、コスト情報)、その他制約条件(納期、工場モデルなど)からエネルギー需要予測情報を指標に含む複数の生産スケジュールを生成するスケジューラ33と、全体の対人インターフェースであるディスプレイなどの情報出力手段34、工程の条件、納期のインプットなどに用いるキーボードなどの情報入力手段35、およびエネルギー情報解析手段31で解析された情報ならびに工程情報記憶手段32以外の製造とスケジューリングに必要な情報を記憶する情報記憶手段36を備えている。なお、このスケジューリングシステム3は、例えばパーソナルコンピュータなどを含む通常一般的なコンピュータを用いて構成することができる。   The scheduling system 3 includes an energy information analysis means 31 that obtains information according to an energy intensity for each process including a setup between processes for a plurality of processes by product type, and a process information storage that stores process information by product type The information obtained by the energy information analyzing means 31 and the information stored in the process information storage means 32 according to the means 32 and the processing and schedule conditions according to the product type, for example, the process basic unit, the process step Scheduler 33 for generating a plurality of production schedules using energy demand prediction information as an index from other information, production conditions (input plan, cost information), and other constraint conditions (delivery date, factory model, etc.), and a display that is an interpersonal interface Such as the information output means 34, the process conditions, and the keyboard used for inputting the delivery date. And a information input means 35 and energy information analyzer 31 information storing means 36 for storing information necessary for preparation and scheduling other than the information is analyzed and the process information storage means 32, the. In addition, this scheduling system 3 can be comprised using a normal general computer including a personal computer etc., for example.

なお、上記エネルギー情報解析手段31は、今何が流れているか、例えば品種、工程、使用設備、処理時間、気温、設定温度、処理量などの工程情報を検知するとともに、例えば前工程、段取時間、無駄時間、損失量など段取情報を収集する生産進捗情報収集手段31aと、設備で消費したエネルギー(電力、熱量)を単位時間毎に計測したデータを収集する設備エネルギー消費量計測手段31bと、生産進捗情報収集手段31aと設備エネルギー消費量計測手段31bで計測したデータから品種・工程・設備別エネルギー原単位、段取エネルギー使用量を求める解析手段31cを備え、品種・工程・設備別エネルギー原単位と段取エネルギー使用量などを求めることができる。   The energy information analyzing means 31 detects process information such as the type, process, equipment used, processing time, temperature, set temperature, processing amount, etc. Production progress information collecting means 31a that collects setup information such as time, dead time, and loss amount, and equipment energy consumption measuring means 31b that collects data obtained by measuring energy consumed by the equipment (electric power and heat) per unit time And an analysis means 31c for obtaining the energy intensity by type / process / equipment from the data measured by the production progress information collecting means 31a and the equipment energy consumption measuring means 31b, and for each kind / process / equipment. Energy intensity and setup energy consumption can be obtained.

なお、上記段取情報は、計測した設備消費エネルギーと工程情報から求められるが、段取情報とは、段取または段取替えで発生するエネルギー消費量、段取時間、無駄時間(工程安定までの時間)、工程が安定するまでに無駄になった材料の損失量などから構成される。また、ここでは段取替えを含めて「段取」と呼ぶことにする。これらの情報は、計測データ(確率を含む)から構成される。   The above setup information is obtained from the measured equipment consumption energy and process information. However, the setup information refers to the energy consumption, setup time, and dead time (until the process is stabilized). Time), and the amount of lost material lost until the process is stabilized. In addition, here, “setup” including the setup change is called. These pieces of information are composed of measurement data (including probabilities).

さらに、「エネルギー消費量」と「エネルギー使用量」は基本的に同義のものであるが、本書において説明の便宜上、設備で計測されたエネルギー量を特にエネルギー消費量と呼ぶことがある。なお、エネルギー使用量は計測されたエネルギー消費量と、この計測されたエネルギー消費量をもとに集計されたエネルギー量を含めていう。また、上記エネルギーには、例えば石油、石炭、ガス、水素、太陽光、黒液、風、潮汐、波力などの一次エネルギーの他、圧縮空気、温水・冷熱などの熱、電力など、利用可能なものを全て含む。   Furthermore, “energy consumption” and “energy usage” are basically synonymous, but for convenience of explanation in this document, the energy measured by the facility may be particularly referred to as energy consumption. The energy consumption includes the measured energy consumption and the energy amount totaled based on the measured energy consumption. In addition to the primary energy such as oil, coal, gas, hydrogen, sunlight, black liquor, wind, tide, wave power, etc., the above energy can be used, such as compressed air, heat such as hot / cold water, electric power, etc. Includes everything.

また、41はスケジューラ33によって求められたエネルギー需要予測情報、42はこのエネルギー需要予測情報41と一次エネルギー単価、熱単価、圧縮空気単価、電力単価などの情報に基づいてエネルギー供給計画を生成するエネルギー供給計画手段、43はこのエネルギー供給計画手段42によって、ライン1から回収された例えば圧縮空気、熱、電力などの回収エネルギーと、石油、ガスなどの各種一次エネルギーと、商用電力などからなるエネルギーの少なくとも一つをライン1に供給するエネルギー供給手段である。   Further, 41 is energy demand prediction information obtained by the scheduler 33, and 42 is energy for generating an energy supply plan based on the energy demand prediction information 41 and information such as a primary energy unit price, a heat unit price, a compressed air unit price, and a power unit price. The supply planning means 43 includes energy recovered from the line 1 by the energy supply planning means 42, such as recovered energy such as compressed air, heat and electric power, various primary energy such as oil and gas, and commercial power. Energy supply means for supplying at least one to the line 1.

次に上記のように構成された実施の形態1について、先ずコンピュータプログラムを構成している図2のフロー図を参照して動作の概要を説明する。エネルギー情報解析手段31の生産進捗情報収集手段31aにより生産進捗情報を収集し(ステップS1)、設備エネルギー消費量計測手段31bにより設備(工程)、段取毎のエネルギー消費量を計測し(ステップS2)、求められたデータに基づいて、解析手段31cによって品種・工程・設備別エネルギー原単位、段取エネルギー消費量を求める(ステップS3)。なお、得られた各種情報は工程情報記憶手段32に記憶され、逐次データベースが更新される。   Next, an outline of the operation of the first embodiment configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. 2 constituting the computer program. Production progress information is collected by the production progress information collecting means 31a of the energy information analyzing means 31 (step S1), and the equipment (process) and the energy consumption for each setup are measured by the equipment energy consumption measuring means 31b (step S2). ) Based on the obtained data, the analysis unit 31c obtains the energy intensity by type, process, and facility, and the amount of setup energy consumption (step S3). The various information obtained is stored in the process information storage means 32, and the database is updated sequentially.

上記ステップS3で求められた品種・工程・設備別エネルギー原単位と段取エネルギー消費量に基づき、スケジューラ33によりスケジューリング条件設定(ステップS3b)、スケジューリング(ステップS4)、スケジュール案とエネルギー需要予測情報の保存(ステップS5)、スケジューリングを終了するかの判定(ステップS6)、スケジューリング条件変更(ステップS7)の過程を繰り返し実行することにより、納期遅れ最小、操業時間最小、エネルギー使用(消費)量最小、エネルギーコスト最小、損失量最小、電力超過最小などのスケジューリングの目的を最適化する複数のスケジュールを作成する。   Based on the energy intensity by type / process / equipment determined in step S3 and the amount of setup energy consumption, the scheduler 33 sets scheduling conditions (step S3b), scheduling (step S4), schedule plan, and energy demand forecast information. By repeating the process of storing (step S5), determining whether to end the scheduling (step S6), and changing the scheduling condition (step S7), the minimum delivery delay, the minimum operation time, the minimum energy use (consumption) amount, Create multiple schedules that optimize scheduling goals such as minimum energy cost, minimum loss, and minimum power excess.

次に、上記のようにして得られた複数のスケジュール(案)はディスプレイなどの情報出力手段34に表示され、その中からキーボードやマウスなどの情報入力手段35により、作業者に最良のスケジュール代替案を選択させる。選択されたスケジュール代替案については、スケジューラ33により例えば図3に示すエネルギー需要予測情報がディスプレイなどの情報出力手段34に表示される。さらにステップS8においてスケジューラ33は、エネルギー供給計画立案機能により、エネルギー供給計画として例えば図4に示す自家発運転計画を立案し、エネルギー使用量とエネルギーコストが最適となる例えば図5に示すエネルギー売買計画を算出する。なお、図4に示すA、B、C、およびDはそれぞれ発電機1、発電機2、発電機3、および発電機4を示す。   Next, a plurality of schedules (drafts) obtained as described above are displayed on the information output means 34 such as a display, and the information can be replaced by the information input means 35 such as a keyboard and a mouse. Let the plan be selected. For the selected schedule alternative, for example, the energy demand prediction information shown in FIG. 3 is displayed on the information output means 34 such as a display by the scheduler 33. Further, in step S8, the scheduler 33 creates an in-house operation plan shown in FIG. 4, for example, as an energy supply plan by the energy supply plan planning function, and an energy trading plan shown in FIG. Is calculated. In addition, A, B, C, and D shown in FIG. 4 show the generator 1, the generator 2, the generator 3, and the generator 4, respectively.

次に、ステップS9において、スケジューラ33のスケジュール代替案の多目的評価機能により、例えばエネルギー使用量と納期遅れ時間との関係、操業時間と納期遅れ時間との関係、および操業時間とエネルギー使用量の関係などについて、それぞれ複数の解がディスプレイなどの情報出力手段34に表示され、作業者によって多目的評価が行なわれる。   Next, in step S9, by the multi-purpose evaluation function of the schedule alternative of the scheduler 33, for example, the relationship between the energy usage amount and the delivery delay time, the relationship between the operation time and the delivery delay time, and the relationship between the operation time and the energy usage amount. A plurality of solutions are displayed on the information output means 34 such as a display, and multipurpose evaluation is performed by the operator.

上記ステップS9の評価を基に、ステップS10において、エネルギー供給計画を含めたスケジューリングを終了するか否かを判断する。この判断で終了と判断しなかった場合は、ステップS6によりスケジューリング条件を変更し、ステップS4のスケジューリング手段へと処理を戻すが、終了と判断した場合は、この一連の処理を終了する。   Based on the evaluation in step S9, it is determined in step S10 whether or not the scheduling including the energy supply plan is to be terminated. If it is not determined that the process is terminated, the scheduling condition is changed in step S6, and the process is returned to the scheduling means in step S4. If it is determined that the process is terminated, the series of processes is terminated.

なお、上記ステップS6における対応としては、例えば、
(1)納期を守れないロットがあった場合、そのロットの投入時刻を早める変更を実施する。
(2)納期を守れ、かつ納期に余裕がある場合に、そのロットの投入時刻を遅らせる変更を実施する。
(3)契約電力量を超える時間帯がある場合、その時間帯に設備の擬似保守作業のスケジュールを新たに挿入する変更を実施する。
(4)評価の高いスケジュール案の条件を組み合わせることにより、スケジュール条件を変更する。
などの条件変更が行われ、それに見合った代替案を適宜作成することができる。
In addition, as a response | compatibility in the said step S6, for example,
(1) If there is a lot that cannot meet the delivery date, the change is made to advance the time for inserting the lot.
(2) When the delivery date can be observed and there is a margin in the delivery date, a change is made to delay the lot insertion time.
(3) If there is a time zone that exceeds the contracted power consumption, a change is newly made to insert a schedule of the pseudo maintenance work for the facility in that time zone.
(4) Change the schedule conditions by combining the conditions of the highly evaluated schedule plan.
It is possible to make appropriate alternatives as appropriate.

なお、上記説明では発明の理解を容易にするために、工程を図1のように単純化した例で説明したが、これに限定されるものではなく、例えば工程が途中で複数に分岐する場合、分岐した後再び合流する場合、途中で別の材料類を供給する場合、最初から複数の工程で流れていたものが途中で合流する場合、更には同一もしくは異種工程の設備が複数の場合など、あらゆる工程にこの発明のスケジューリングシステムを利用することができる。また、自家発電装置は例えば廃熱利用の温水発生装置などであってもよく、これら余剰エネルギーの利用装置はオプション機能であり、これを備えていないものであっても差し支えない。さらに、例えば空気圧縮装置、空調装置など加工工程を含まない設備類、および事務所棟などをエネルギー消費の対象に加え、あるいは1つもしくは複数の工場全体を対象にすることもできる。   In the above description, in order to facilitate understanding of the invention, the process has been described with an example in which the process is simplified as shown in FIG. 1, but the present invention is not limited to this example. , When joining again after branching, when supplying other materials on the way, when things that were flowing from the beginning in several steps are joined in the middle, and even when there are multiple equipment of the same or different processes, etc. The scheduling system of the present invention can be used for any process. The private power generation device may be, for example, a hot water generator using waste heat, and the surplus energy utilization device is an optional function and may be a device that does not have this function. Further, for example, equipment that does not include a processing step such as an air compressor and an air conditioner, and an office building can be added to the target of energy consumption, or one or more factories as a whole can be targeted.

上記のほか、
・生産スケジュールからエネルギー需要予測情報を算出し、そのエネルギー需要予測情報負荷パターンをエネルギー供給計画手段へ入力して最適運転計画を立案する。
・立案結果からエネルギーコストを算出する。
・製品コストを算出する。
・評価指標を対立軸として複数のスケジュールの評価結果を提示する。
などの機能を付加しても良い。この場合には、スケジュールの相対的な評価の度合いを把握させることができる。さらに、一対比較評価により、各評価指標の重要度、代替案の優先順位を決定するようにすることもできる。そしてその結果を次の評価に利用し、評価を自動化してもよい。
In addition to the above,
Calculate energy demand forecast information from the production schedule and input the energy demand forecast information load pattern to the energy supply planning means to formulate an optimum operation plan.
・ Calculate energy costs from the planning results.
・ Calculate product costs.
・ Present the evaluation results of multiple schedules with the evaluation index as the opposite axis.
Such functions may be added. In this case, the degree of relative evaluation of the schedule can be grasped. Furthermore, the importance of each evaluation index and the priority order of alternatives can be determined by paired comparative evaluation. Then, the result may be used for the next evaluation to automate the evaluation.

上記のように、実施の形態1によれば、
(1)段取のエネルギー使用量が最小となるスケジュールを求めることにより、全体のエネルギー使用量を最小にし、従来よりもエネルギー使用量を削減することができる。
(2)段取時の材料の損失量が最小となるスケジュールを求めることにより、従来よりも材料コストを削減することができる。
(3)どの時間帯にどれだけのエネルギーを必要とするかの予測情報であるエネルギー需要予測情報をスケジューリング時に考慮することにより、望ましいエネルギー需要の時間帯へ割り当てが可能となるので、操業時の電力契約量の超過を防止できる。
(4)エネルギー需要予測情報をエネルギー供給計画手段の入力情報としてエネルギーコスト最小となるエネルギー供給システムの最適運用計画を立案することにより、エネルギーコストを最小化することができる。
(5)さらにエネルギーを外部に売ることを考慮したエネルギー売買計画と連携し、エネルギーだけでなく全体の利益を最大化する工場の操業スケジュール、エネルギー供給システムの供給計画、エネルギー売買計画を得ることができる。
(6)複数のスケジュール案を、エネルギー使用量の最小化だけでなく、納期遅れ最小化、操業時間最小化、段取時間最小化、材料損失量の最小化、契約電力量超過の防止、利益最大化など複数のスケジューリング評価指標を対立軸とした評価ウインドウをディスプレイに提示し、人間が最もスケジューリングの目的に合うスケジュール案を選択できるようにすることにより、複数のスケジューリング目的を考慮したスケジュールを得ることができる。
などの効果が得られる。
As described above, according to the first embodiment,
(1) By obtaining a schedule that minimizes the amount of energy used for setup, the overall amount of energy used can be minimized, and the amount of energy used can be reduced as compared with the prior art.
(2) By obtaining a schedule that minimizes the amount of material loss during setup, the material cost can be reduced as compared with the prior art.
(3) By considering the energy demand forecast information, which is the forecast information of how much energy is required in which time zone, at the time of scheduling, it becomes possible to allocate to the desired energy demand time zone. It is possible to prevent the power contract amount from being exceeded.
(4) The energy cost can be minimized by formulating an optimum operation plan of the energy supply system that minimizes the energy cost using the energy demand prediction information as input information to the energy supply planning means.
(5) In addition to energy trading plans that consider selling energy to the outside, it is possible to obtain not only energy but also factory operation schedules, energy supply system supply plans, and energy trading plans that maximize overall profits. it can.
(6) In addition to minimizing energy consumption, multiple schedule proposals can minimize delays in delivery, minimize operating time, minimize setup time, minimize material loss, prevent excess contract power, and profit A schedule that takes into account multiple scheduling objectives is obtained by presenting on the display an evaluation window with multiple scheduling evaluation indices such as maximization as the opposite axis and allowing humans to select the schedule plan that best suits the scheduling objective. be able to.
Effects such as can be obtained.

実施の形態2.
図6〜図23は、実施の形態2によるスケジューリングシステムを例えば、半導体テスト装置において半導体のテストを行うテスト工程に用いた場合の説明図であり、図6は工程時間と段取時間との関係を示す説明図、図7は治具制約の影響を示す説明図、図8は段取時間とエネルギー使用量との関係を示す説明図、図9はスケジューリングシステムにおけるスケジューラの具体例を示す構成図、図10はスケジューリングシステムの流れの概要を示すフロー図、図11は上記図10のフロー図におけるステップG6、ステップG7の詳細を示すフロー図、図12はスケジューラのスケジュール代替案の多目的評価機能により得られた関係図であり、図12(a)は納期遅れ時間とエネルギー使用量との関係、図12(b)は操業時間と納期遅れ時間との関係、図12(c)は操業時間とエネルギー使用量の関係を示す図、図13から図26は何れもこの発明のスケジューリングシステムによる動作例を説明する図である。
Embodiment 2. FIG.
6 to 23 are explanatory diagrams when the scheduling system according to the second embodiment is used in a test process for testing a semiconductor in, for example, a semiconductor test apparatus. FIG. 6 shows the relationship between the process time and the setup time. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the influence of jig constraints, FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between setup time and energy usage, and FIG. 9 is a configuration diagram showing a specific example of a scheduler in the scheduling system 10 is a flowchart showing an outline of the flow of the scheduling system, FIG. 11 is a flowchart showing details of steps G6 and G7 in the flowchart of FIG. 10, and FIG. 12 is a multipurpose evaluation function of a schedule alternative of the scheduler. Fig. 12 (a) shows the relationship between delivery delay time and energy consumption, and Fig. 12 (b) shows operating time and delivery date. Relationship between the time that, FIG. 12 (c) is a diagram, Figure 26 illustrates the operation according to the scheduling system both the invention from FIG. 13 shows the relationship between operating time and energy consumption.

上記半導体テスト装置のテスト工程においては、例えば複数のテストプログラム工程を各工程に設定された温度(例えば高温、常温、低温)で、製品の機能が正常に動作するかなどのテストが行なわれる。各工程は、何れも図示を省略している装置に対応するテスタへ治具に対応するチェンジキットとテストボードを接続することにより行われる。以下、本発明を適用する場合に考慮すべき要素について簡単に説明する。   In the test process of the semiconductor test apparatus, for example, a test is performed as to whether the product functions normally at a temperature (for example, high temperature, normal temperature, or low temperature) set in each test process. Each process is performed by connecting a change kit corresponding to a jig and a test board to a tester corresponding to an apparatus not shown. Hereinafter, elements to be considered when the present invention is applied will be briefly described.

a. 工程時間と段取時間との関係
工程が異なると段取替え時間が発生する場合がある。この時間は、設定温度の違いにより、大きく異なる。例えば、図6中の「(a)工程設定温度が低いものから流した場合」にはヒーターで加熱するため、比較的短時間で変更できるが、逆に「(b)工程設定温度が高いものから流した場合」には、自然冷却によるため長時間を必要とする。
a. Relationship between process time and setup time If the process is different, setup change time may occur. This time varies greatly depending on the set temperature. For example, in FIG. 6, “(a) when flowing from a low process set temperature” is heated by a heater, so it can be changed in a relatively short time, but conversely, “(b) high process set temperature. When it is flowed from, it takes a long time due to natural cooling.

b. 治具制約の影響
一方、上記のように工程処理は、テスタ(装置)にチェンジキットとテストボード(治具)を設置して行なわれるが、図7の「(a)治具の制約がない場合」に対して、例えばテスタが空いていても、工程に対応するチェンジキットとテストボードが他で使用されているなど、治具の制約がある場合は、図7の「(b)治具制約がある場合」に示すように治具待ち時間が発生して工程を処理できない場合もある。
b. On the other hand, as described above, the process process is performed by installing a change kit and a test board (jig) in a tester (device). However, “(a) No jig restriction in FIG. For example, if there are restrictions on the jig, such as a change kit and test board corresponding to the process being used elsewhere, even if the tester is vacant, "(b) Jig" in FIG. As shown in “When there is a restriction”, a jig waiting time may occur and the process may not be processed.

c. エネルギー消費と操業時間との関係
また、エネルギー消費の観点からは温度を高いものへ変更する場合には低いものへ変更するよりも多くのエネルギーを必要とする。したがって、操業時間の最小化とエネルギー使用量の最小化はトレードオフの関係にある。例えば、図8の測定結果に示すように、装置1の加熱パターン(エネルギー使用量64)を基準にして、装置2において、「(a)加熱段取りが多い場合」(治具待ち時間なし)と、「(b)加熱段取りが少ない場合」(治具待ち時間あり)を比較すると、装置2での(a)加熱段取りが多い場合、操業時間は治具制約がない分短いが、エネルギー使用量は49であり、(b)加熱段取りが少ない場合のエネルギー使用量28の方が逆に少ないことが分かる。
c. Relationship between energy consumption and operating time Also, from the viewpoint of energy consumption, changing the temperature to a higher one requires more energy than changing to a lower one. Therefore, there is a trade-off between minimizing operating hours and minimizing energy usage. For example, as shown in the measurement result of FIG. 8, on the basis of the heating pattern (energy consumption 64) of the apparatus 1, in the apparatus 2, “(a) When there is much heating setup” (no jig waiting time) , "(B) When heating setup is low" (with jig waiting time), when (a) Heating setup is large in apparatus 2, the operation time is short because there is no jig restriction, but the amount of energy used It can be seen that (b) the amount of energy used 28 when the heating setup is small is smaller.

d. 段取替えの最小化と納期遵守との関係
さらに、段取替えが発生すると、段取時間と余分なエネルギーが必要となるため、できるだけ段取替えが少なくなることが求められる。しかしながら、段取替えを行わないと納期を守れない製品が生じるため、段取替えの最小化(操業時間の最小化)と納期遵守(納期遅れの最小化)はトレードオフの関係となる場合がある。
d. Relationship between minimizing setup changes and observing delivery schedules Furthermore, setup changes require setup time and extra energy, so it is necessary to reduce setup changes as much as possible. However, since there is a product that cannot meet the delivery date unless the setup change is made, there is a trade-off relationship between minimizing the setup change (minimizing the operation time) and observing the delivery date (minimizing the delivery date delay).

この発明のスケジューリングシステムにおけるスケジューラ33は、評価の高い複数のスケジュールのスケジューリング条件を組み合わせることによって新しいスケジューリングの条件を設定し、この新しいスケジューリングの条件に対応するスケジュールを新たに生成することを繰り返すことによって最適なスケジュールを探索するものである。その一例としてスケジュールをシミュレーションによって生成する方法について説明するが、スケジュールを生成する方法はシミュレーションに限定されるものではない。以降で使用するシミュレーションの条件は、スケジューリングの条件と同じことを意味する。   The scheduler 33 in the scheduling system of the present invention sets a new scheduling condition by combining scheduling conditions of a plurality of highly evaluated schedules, and repeatedly generates a schedule corresponding to the new scheduling condition. Search for the optimal schedule. As an example, a method for generating a schedule by simulation will be described, but the method for generating a schedule is not limited to simulation. The simulation conditions used in the following means the same as the scheduling conditions.

次に上記スケジューラ33におけるアルゴリズムの概要を図9、図10、および図11を参照してさらに具体的に説明する。
工程情報記憶手段32と情報記憶手段36に記憶されているエネルギー使用情報361からシミュレータの製造ライン情報設定手段110により製造ラインのシミュレーションに必要なシミュレータの製造ライン情報362を設定し、シミュレータ331に読み込む(ステップG0)。次にシミュレーション条件設定手段334によりスケジュールの初期候補群の数、評価指標、装置の優先ルール、ランキングルール、ロット投入日時、段取情報などのシミュレーションの条件を設定する(ステップG1)。スケジュールの解候補とはシミュレーション結果であるスケジュール案を示す。
Next, the outline of the algorithm in the scheduler 33 will be described more specifically with reference to FIGS. 9, 10 and 11. FIG.
Based on the energy usage information 361 stored in the process information storage means 32 and the information storage means 36, the simulator production line information setting means 110 sets the simulator production line information 362 necessary for the production line simulation and reads it into the simulator 331. (Step G0). Next, the simulation condition setting means 334 sets simulation conditions such as the number of initial candidate groups for the schedule, evaluation indices, device priority rules, ranking rules, lot insertion date and time, and setup information (step G1). The schedule solution candidate indicates a schedule plan that is a simulation result.

次にシミュレータ331によりシミュレーション実行(ステップG2)処理を行い、ステップG2の終了後にスケジュール評価手段336によりスケジュール案の評価処理(ステップG3)を行い、シミュレーション条件と結果の保存手段333によりスケジュール364とシミュレーション条件365とスケジュール評価値366の保存処理(ステップG4)を行う。   Next, a simulation execution (step G2) process is performed by the simulator 331, and after the completion of step G2, a schedule plan evaluation process (step G3) is performed by the schedule evaluation unit 336, and the schedule 364 and simulation are performed by the simulation condition and result storage unit 333. The storage process (step G4) of the condition 365 and the schedule evaluation value 366 is performed.

次にステップG1であらかじめ設定したスケジュールの初期解候補群の数とステップG4で保存したスケジュールの解候補の数を比較し(ステップG5)、保存したスケジュールの解候補の数が少ない場合は、シミュレーション条件変更手段335により例えば納期を満たすように投入日時に関するシミュレーション条件を投入日時設定手段335cにより変更し(ステップG6)、シミュレーション実行ステップG2へ戻り、保存したスケジュール案の数がスケジュールの初期解候補群の数と等しくなるまでステップG6、G2,G3、G4を繰り返し実行する。   Next, the number of initial solution candidate groups in the schedule set in step G1 is compared with the number of solution candidates in the schedule stored in step G4 (step G5). If the number of solution candidates in the stored schedule is small, simulation is performed. For example, the condition change means 335 changes the simulation conditions related to the input date and time so as to satisfy the delivery date by the input date and time setting means 335c (step G6), returns to the simulation execution step G2, and the number of stored schedule proposals is the initial solution candidate group of the schedule Steps G6, G2, G3, and G4 are repeatedly executed until the number becomes equal.

次にスケジュールの初期解候補群の解候補を組み合わせることにより新たなスケジュールの解候補を生成する。具体的には、評価指標選択設定手段335aとスケジュールの解候補選択設定手段335bによりスケジュールの解候補群の中からスケジュールを改善させる可能性の高い複数のスケジュールの解候補を選択し、投入日時設定手段335cと優先ルール設定手段335dとランキングルール設定手段335eによって選択したスケジュールの解候補の条件を組み合わせることによりシミュレーション条件を変更し(ステップG7)、そしてシミュレーションを実行し(ステップG8)、新しいスケジュールの解候補を生成する。   Next, a solution candidate of a new schedule is generated by combining the solution candidates of the initial solution candidate group of the schedule. Specifically, the evaluation index selection setting unit 335a and the schedule solution candidate selection setting unit 335b select solution candidates for a plurality of schedules that are likely to improve the schedule from the solution group of schedules, and set the input date and time. The simulation condition is changed by combining the solution candidate conditions of the schedule selected by the means 335c, the priority rule setting means 335d, and the ranking rule setting means 335e (step G7), and the simulation is executed (step G8). Generate solution candidates.

次にスケジュール評価手段336によりスケジュールの解候補を評価し(ステップG9)、保存したスケジュールの解候補と全く同じ評価となるスケジュールの解候補が生成された場合は記憶容量を節約するために既存の同じ評価値をもつスケジュールの解候補と入れ替えを行うが、それ以外の場合はシミュレーション結果であるスケジュール案をシミュレーション結果記憶手段410に保存し(ステップG10)、スケジュールの解候補の種類を増やす。なお、スケジュールの解候補の種類とは、保存したスケジュールの解候補群に存在する異なるスケジュールの数を意味する。 Next, the schedule evaluation means 336 evaluates the solution candidates for the schedule (step G9). If a solution candidate for a schedule that has the same evaluation as the solution candidate for the saved schedule is generated, the existing solution is saved to save the storage capacity. The solution is replaced with a solution candidate for a schedule having the same evaluation value. In other cases, a schedule plan as a simulation result is stored in the simulation result storage means 410 (step G10), and the number of solution candidates for the schedule is increased. The type of schedule solution candidates means the number of different schedules existing in a stored schedule solution candidate group.

次に保存したスケジュールの解候補を評価し、スケジューリングの目的を満足するスケジュールの解候補が存在するかを調べることによりスケジューリング最適化を終了するかを判定し(ステップG11)、もし、スケジューリングの目的を満足するスケジュールの解候補が得られたならば処理を終了する。スケジューリングの目的を満足するスケジュールの解候補が得られなかった場合は、スケジューリングの目的を満足するスケジュールの解候補が得られるまで、あるいは人がスケジューリングを終了すると判断するまで、例えばスケジューリング時間が予め設定したスケジューリング終了時間に達するまで、ステップG7へ戻ってステップG7、G8、G9、G10、G11を繰り返す。   Next, the stored solution candidates for the schedule are evaluated, and it is determined whether or not the scheduling optimization is finished by checking whether there exists a solution solution for the schedule that satisfies the scheduling purpose (step G11). If a solution candidate for a schedule that satisfies the above is obtained, the process is terminated. If a schedule solution candidate that satisfies the scheduling objective is not obtained, a scheduling time is set in advance until a schedule solution candidate that satisfies the scheduling objective is obtained or until a person decides to end the scheduling. The process returns to step G7 and steps G7, G8, G9, G10, and G11 are repeated until the scheduled end time is reached.

次にシミュレーションの条件を変更するステップG6について図11(a)を参照して説明する。
まず、投入日時設定手段335cによりロットの投入日時を設定する(ステップG6−1)。具体的には、直前のシミュレーション結果から式(1)により各ロットiの納期余裕時間Dを計算する。
=DD−CT ・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
ここで、DDとCTは、それぞれ、ロットiの納期と最終工程の完了日時を表わす。
Next, step G6 for changing the simulation conditions will be described with reference to FIG.
First, the loading date / time of the lot is set by the loading date / time setting means 335c (step G6-1). Specifically, the delivery time margin D i of each lot i is calculated from the previous simulation result by the equation (1).
D i = DD i -CT i (1)
Here, DD i and CT i represent the delivery date of lot i and the completion date and time of the final process, respectively.

>=0のとき、すなわち納期に余裕がある場合には、ロットiの投入日時TT(t)を式(2)に基づき更新する(投入日時を余裕の1/γだけ遅らせる)。
TT(t+1)=TT(t)+D/γ・・・・・・・・(2)
ここで、tはシミュレーションの世代(t番目のシミュレーション)を表わす。γは1以上の数(例えば2)。
When D i > = 0, that is, when there is a margin in the delivery time, the insertion date / time TT i (t) of the lot i is updated based on the formula (2) (the insertion date / time is delayed by 1 / γ of the margin).
TT i (t + 1) = TT i (t) + D i / γ (2)
Here, t represents the generation of simulation (t-th simulation). γ is a number of 1 or more (for example, 2).

<0のとき、すなわち、納期遅れの場合にはロットiの投入日時TT(t)を式(3)に基づき更新する(投入日時を遅れ分だけ早める)。
TT(t+1)=TT(t)+D・・・・・・・・・・(3)
これらの投入日時の設定を全てのロットに対して行うか、あるいは最も大きいものに対して行うかの決定は、シミュレーションの実行の前に行う。
When D i <0, that is, when the delivery date is delayed, the input date / time TT i (t) of the lot i is updated based on the expression (3) (the input date / time is advanced by the delay).
TT i (t + 1) = TT i (t) + D i (3)
The determination of whether to set these input dates / times for all lots or for the largest one is made before the simulation is executed.

次に優先ルール設定手段335dにより優先ルールを予め用意したものの中からランダムに選択し、決定する(ステップG6−2)。そしてランキングルール設定手段335eにより装置に対するランキングルールを予め要したものの中からランダムに選択し、決定する(ステップG6−3)。   Next, the priority rule setting means 335d randomly selects and determines priority rules from those prepared in advance (step G6-2). Then, the ranking rule setting means 335e randomly selects and determines a ranking rule for the device from those required in advance (step G6-3).

次に複数のスケジュール解候補の条件を組み合わせることによりシミュレーションの条件を変更するステップG7について図11(b)のフロー図を参照して説明する。
シミュレーション条件の設定項目である装置の優先ルール、ランキングルール、ロット投入日時などから、任意の一つを選択する(ステップG7−1)。
なお、装置の優先ルールとしては、先入れ先出し優先ルール、段取換え時間最小優先ルール、同一段取優先ルール、段取エネルギー使用量最小優先ルール、ランキングルールとしては、投入日時が早い順にランキング、現在時刻から納期日時までの時間が短い順にランキング、納期日時が早い順にランキング、残り工程数が少ない順にランキング、残り工程処理時間が少ない順にランキング、後工程の仕掛が少ない順にランキング、優先順位順にランキング、工程処理時間が短い順にランキング、工程処理時間が長い順にランキングなどがあるが、これらに限定するものではない。
評価指標選択設定手段335aにより設定項目毎にランダムに評価指標jを一つ選択する(ステップG7−2)。
Next, step G7 for changing the simulation condition by combining a plurality of schedule solution candidate conditions will be described with reference to the flowchart of FIG.
Arbitrary one is selected from the apparatus priority rules, ranking rules, lot insertion date and time, etc., which are the setting items of the simulation conditions (step G7-1).
In addition, as the priority rule of the device, the first-in first-out priority rule, the minimum setup change time rule, the same setup priority rule, the setup energy usage minimum priority rule, and the ranking rule are ranked in ascending order of input date and time, current time Ranking from the shortest time to delivery date / time, ranking from the earliest delivery date / time, ranking from the fewest number of remaining processes, ranking from the smallest remaining process processing time, ranking from the fewest processes in the subsequent process, ranking in priority order, process There are rankings in the order of shorter processing time, rankings in the order of longer processing time, and the like, but are not limited thereto.
One evaluation index j is randomly selected for each setting item by the evaluation index selection setting means 335a (step G7-2).

スケジュールの解候補選択設定手段335bにより保存したスケジュール案の中からランダムにスケジュールの解候補iを選択し、スケジュールの解候補iの評価指標jに関する期待値Ei,jを式(4)に基づき算出する(ステップG7−3)。
i,j=1/(1+V−Vi,j)・・・・・・・・・・(4)
ここで、Vi,jはスケジュールの解候補の評価指標jに関する評価値、Vは評価指標jの最大値を表わす。
A schedule solution candidate i is randomly selected from the schedule solutions stored by the schedule solution candidate selection setting means 335b, and an expected value E i, j regarding the evaluation index j of the schedule solution candidate i is calculated based on the equation (4). Calculate (step G7-3).
E i, j = 1 / (1 + V j −V i, j ) (4)
Here, V i, j represents an evaluation value related to the evaluation index j of the solution candidate for the schedule, and V j represents the maximum value of the evaluation index j.

次に選択の基準となる0から1までの値rをランダムに選択し(ステップG7−4)、Ei,jと比較する(G7−5)。
i,j>rならば、そのスケジュールの解候補の設定値を新しいスケジュールの解候補の設定値とし、次のステップへ進む。それ以外の場合は、ステップG7−2、G7−3、G7−4、G7−5を繰り返す。
全ての設定項目が設定されているかのチェックを行い(G7−6),全ての設定項目が設定されている場合は、処理を終了する。それ以外はステップG7−1へ戻る。
Next, a value r from 0 to 1 as a selection criterion is randomly selected (step G7-4) and compared with E i, j (G7-5).
If E i, j > r, the setting value of the solution candidate for the schedule is set as the setting value of the solution candidate for the new schedule, and the process proceeds to the next step. In other cases, Steps G7-2, G7-3, G7-4, and G7-5 are repeated.
It is checked whether all the setting items are set (G7-6), and if all the setting items are set, the process is terminated. Otherwise, the process returns to Step G7-1.

なお、この例の評価指標としては(1)納期遅れ回数、(2)納期遅れ時間、(3)操業期間、(4)エネルギー使用量、(5)契約電力量超過回数、(6)契約電力量超過量、(7)段取替え損失量、(8)製造コストを用いたが、これらのみに限定されるものではない。例えば、評価指標の一部を変更し、他の指標を追加し、もしくは指標を減じるなどしても差し支えない。   In addition, as an evaluation index of this example, (1) delivery delay number, (2) delivery delay time, (3) operation period, (4) energy consumption, (5) contract power excess number, (6) contract power Although the excess amount, (7) the amount of loss of setup replacement, and (8) the manufacturing cost were used, it is not limited to these. For example, a part of the evaluation index may be changed, another index may be added, or the index may be reduced.

<解候補の評価>
この発明で扱うスケジューリング問題は、上記評価指標を最小化する多目的最適化問題であり、複数のパレート最適解が存在する(パレート最適解とは、複数の評価指標を同時に改善することが不可能な実行可能解である)。この実施の形態によるスケジューリングシステムの評価では、ユーザーが自由に2つの評価指標を選択し、この2次元座標に解候補をマッピングする。
<Evaluation of solution candidates>
The scheduling problem handled in the present invention is a multi-objective optimization problem that minimizes the evaluation index, and there are a plurality of Pareto optimal solutions (a Pareto optimal solution cannot improve a plurality of evaluation indexes simultaneously. Is a feasible solution). In the evaluation of the scheduling system according to this embodiment, the user freely selects two evaluation indexes and maps the solution candidates to these two-dimensional coordinates.

例えば図12は、エネルギー使用量(図12a)、納期遅れ時間(図12b)、操業期間(図12c)の3つの評価指標から2つの評価軸を選択し、解候補をマッピングした結果である。これらの結果から、エネルギー使用量に関しては解Aが、納期遅れ時間に関しては解Bが、そして操業期間に関しては解Cがそれぞれ最適解であり、これらの評価指標を同時に改善する解が存在しないことが分かる。また、これらの図から探索により、初期解が改善されていることが分かる。この例では理解を容易にするために3つの評価指標だけを比較しているが、評価指標の数に制限はない。   For example, FIG. 12 shows a result of mapping solution candidates by selecting two evaluation axes from three evaluation indexes of energy usage (FIG. 12a), delivery delay time (FIG. 12b), and operation period (FIG. 12c). From these results, the solution A is the optimal solution for energy consumption, the solution B is for the delivery delay time, and the solution C is for the operation period, and there is no solution that simultaneously improves these evaluation indices. I understand. Also, it can be seen from these figures that the initial solution has been improved by searching. In this example, only three evaluation indexes are compared for easy understanding, but the number of evaluation indexes is not limited.

次に、これらのどれを実行解として選択するかは、評価者が図13に示すような実際のスケジュール(この例ではm304、m305、およびm202の3つのロットが納期遅れとなっている)と合わせて判断しなければならない。   Next, which of these is selected as an execution solution depends on the actual schedule as shown in FIG. 13 by the evaluator (in this example, the three lots m304, m305, and m202 are delayed in delivery). It must be judged together.

<スケジューリング例>
以下、実施の形態2に用いた省エネ生産スケジューリングについて更に具体的に説明する。
生産システムモデル
この実施の形態2で用いた生産システムの規模は次の通りである。
・品種数:3品種。
・投入量:20ロット。
・工程フロー数:品種ごとに1つの工程フロー。合計3つの工程フロー。
・工程数:2つの品種は2工程。1つの品種は3工程。
・装置数:4台。
・治具数:3台。
・工程処理時間:各工程の処理時間は2時間。
・段取替え時間:0〜190分。
<Scheduling example>
Hereinafter, the energy saving production scheduling used in the second embodiment will be described more specifically.
Production system model The scale of the production system used in the second embodiment is as follows.
-Number of varieties: 3 varieties.
-Input amount: 20 lots.
-Number of process flows: One process flow for each product type. A total of three process flows.
-Number of processes: 2 varieties have 2 processes. One product has 3 processes.
-Number of devices: 4 units.
-Number of jigs: 3 units.
-Process processing time: The processing time of each process is 2 hours.
-Setup change time: 0 to 190 minutes.

なお、工程pの消費エネルギーCEと、段取替えに要するエネルギーSEは、例えば図14(a)に示すような設備(装置1、2、3)毎の消費エネルギーの計測結果とそのときの工程情報から、図14(b)に示すような装置・工程別にエネルギー原単位として計測する。 Incidentally, the energy consumption CE p step p, stage energy SE p required for the replacement, for example, equipment such as shown in FIG. 14 (a) of (device 1, 2, 3) for each energy consumption measurement results at that time From the process information, the energy intensity is measured for each apparatus and process as shown in FIG.

また、この実施の形態2で用いた生産システムのモデルは、図15〜図17に示すように、装置モデル(図15(a))、治具モデル(図15(b))、工程フローモデル(図15(c))、品種と工程フローとの関係を示す品種モデル(図15(d))、投入計画モデル(図16)、および段取マトリクスモデル(図17)の6つから構成される。   In addition, as shown in FIGS. 15 to 17, the production system model used in the second embodiment includes an apparatus model (FIG. 15A), a jig model (FIG. 15B), and a process flow model. (FIG. 15 (c)), which is composed of six models: a product model (FIG. 15 (d)) showing the relationship between product types and process flow, an input plan model (FIG. 16), and a setup matrix model (FIG. 17) The

(i)装置モデル
図15(a)に示すように、装置モデルでは、装置群、装置、優先ルール、ランク付けルールの関係を記述する。なお、ランク付けルールとは、ロットが選択されるときの優先順序をどのような指標で順序付けるかを指定するものである。
(ii)治具モデル
図15(b)に示すように、治具モデルでは、治具群、治具の関係を記述する。
(iii)工程フローモデル
図15(c)に示すように、工程フローモデルでは、工程フロー、工程、装置群、処理時間、処理時間単位、処理単位、段取、設定温度、治具群、代替工程、エネルギー消費量、エネルギー消費量単位の関係を記述する。
(iv)品種モデル
図15(d)に示すように、品種モデルは、品種と工程フローとの関係を記述するものである。
(v)投入計画モデル
図16に示すように、投入計画モデルは、注文名、ロット名、品種、投入日時、納期日時、1ロットの処理量、の関係を記述するものである。
(vi)段取マトリクスモデル
図17に示すように、段取マトリクスモデルは、現在の段取から新しい次の段取へ段取が変わるときに要する時間、そのエネルギー使用量、エネルギー使用量の単位を記述するものである。
(I) Device Model As shown in FIG. 15A, the device model describes the relationship among device groups, devices, priority rules, and ranking rules. Note that the ranking rule designates what index is used to order the priority order when a lot is selected.
(Ii) Jig Model As shown in FIG. 15B, the jig model describes the relationship between the jig group and the jig.
(Iii) Process Flow Model As shown in FIG. 15C, in the process flow model, the process flow, process, device group, processing time, processing time unit, processing unit, setup, set temperature, jig group, alternative Describe the relationship between processes, energy consumption, and energy consumption units.
(Iv) Product Type Model As shown in FIG. 15 (d), the product model describes the relationship between the product type and the process flow.
(V) Input Plan Model As shown in FIG. 16, the input plan model describes the relationship between the order name, lot name, product type, input date / time, delivery date / time, and processing amount of one lot.
(Vi) Setup Matrix Model As shown in FIG. 17, the setup matrix model is a unit of the time required for the setup to change from the current setup to the new next setup, its energy usage, and energy usage. Is described.

スケジューリング結果
(A)探索結果の解候補分布
評価尺度としてエネルギー使用量(X軸)と操業時間(Y軸)を選択した場合の解候補の分布を図18に示す。この評価尺度では、解候補18、101、141、199は、操業時間とエネルギー使用量を同時に改善する解候補が他にないことがわかる。なお、図中の数字は、解候補の生成順につけられた番号を表わす。図19に解の評価尺度として納期遅れ個数(X軸)と契約電力量超過回数(Y軸)を選択した場合の解の分布を示す。この2つの評価尺度では解候補199が最適であることがわかる。
Solution Result Distribution of Scheduling Result (A) Search Result FIG. 18 shows the distribution of solution candidates when energy usage (X axis) and operation time (Y axis) are selected as evaluation scales. In this evaluation scale, it can be seen that the solution candidates 18, 101, 141, and 199 do not have any other solution candidates that simultaneously improve the operation time and the energy usage. The numbers in the figure represent numbers assigned in the order of generation of solution candidates. FIG. 19 shows the distribution of solutions when the delivery delay number (X axis) and the contract power consumption excess number (Y axis) are selected as the solution evaluation scale. It can be seen that the solution candidate 199 is optimal for these two evaluation measures.

この発明に係るスケジューラは、解候補の任意の番号を選択したときに、図20に示すように、エネルギー使用量、納期遅れ(時間総和)、納期遅れ(個数)、操業時間、契約電力量オーバー回数(回)、契約電力量オーバー総数(kWh)を表示すると共に、ディスプレイ画面上に表示されたガントチャート表示機能、エネルギー需要予測情報表示機能、解候補削除機能のボタンを例えばポインティングデバイスでクリックなどにより、具体的なチャート類を表示させることができる。   When an arbitrary number of solution candidates is selected, the scheduler according to the present invention, as shown in FIG. 20, energy consumption, delivery delay (total time), delivery delay (number), operation time, contract power overage The number of times (times) and the total number of contracted electric power excess (kWh) are displayed, and the Gantt chart display function, energy demand forecast information display function, and solution candidate deletion function buttons displayed on the display screen are clicked with a pointing device, for example. Thus, specific charts can be displayed.

このように種々の評価尺度から解候補を評価することにより、最適解を選択することが可能な場合がある。ただし、評価者にとって、納期遅れが重要でなく、エネルギー使用量の評価指標が重要視される場合には、最適解として解候補141が選択される。   Thus, it may be possible to select an optimal solution by evaluating solution candidates from various evaluation scales. However, when the delivery date delay is not important for the evaluator and the evaluation index of the energy consumption is regarded as important, the solution candidate 141 is selected as the optimal solution.

(B)スケジュール図
各解候補18、101、141、199について生成されたスケジュール図(ガントチャート)をそれぞれ図21、図22、図23、および図24に示す。なお、図中のthとPHは、それぞれ装置と治具を表わす。
これらの図からも図24の解候補199の操業時間が最も短いことがわかる。
(C)電力負荷パターン
図25と図26に解候補199の電力需要予測情報(30分単位)の1日目(2002年9月14日)と2日目(2002年9月15日)をそれぞれ示す。なお、これらの図において、横軸は日時、縦軸は電力需要(負荷)(kWh)を表わす。
図24のガントチャートと図25と図26の電力需要予測情報から段取時間が短い段取替え(設定温度を上昇させる段取替え)のときに電力需要が上昇していることがわかる。
(D)エネルギー供給計画
図25と図26の電力需要予測情報、あるいは実施の形態1の図3に示す工場のエネルギー需要である必要電力量と必要熱量から、同じく実施の形態1の図4に示すような自家発運転計画を実施の形態1と同様にして立案し、図5に示すようなエネルギー売買計画結果を得る。これにより、最適なエネルギーコストを予測することができる。
(B) Schedule Diagram The schedule diagrams (Gantt charts) generated for each solution candidate 18, 101, 141, 199 are shown in FIGS. 21, 22, 23, and 24, respectively. In the figure, th and PH represent a device and a jig, respectively.
These figures also show that the operation time of the solution candidate 199 in FIG. 24 is the shortest.
(C) Power load pattern In FIG. 25 and FIG. 26, the first day (September 14, 2002) and the second day (September 15, 2002) of the power demand prediction information (30-minute unit) of the solution candidate 199 are shown. Each is shown. In these drawings, the horizontal axis represents date and time, and the vertical axis represents power demand (load) (kWh).
It can be seen from the Gantt chart of FIG. 24 and the power demand prediction information of FIGS. 25 and 26 that the power demand rises at the time of setup change (setup change that raises the set temperature) with a short setup time.
(D) Energy Supply Plan From the power demand prediction information of FIGS. 25 and 26, or the required power amount and the required heat amount that are the energy demands of the factory shown in FIG. 3 of the first embodiment, FIG. A self-running operation plan as shown is made in the same manner as in the first embodiment, and an energy trading plan result as shown in FIG. 5 is obtained. Thereby, the optimal energy cost can be predicted.

前出の図14は、設備毎に計測した生産量とそのときの電力使用量との関係を計測データに基づいてプロットしたものである。これから、1個あたりの電力使用量(原単位)を計算できる。図14(b)は、図14(a)の計測結果とそのときにどの製品の処理を行ったかの生産進捗情報から各製品の工程毎の原単位を設備毎に予測したものである。   FIG. 14 is a plot of the relationship between the production amount measured for each facility and the power consumption at that time based on the measurement data. From this, it is possible to calculate the amount of power used per unit (basic unit). FIG. 14B is a diagram in which the basic unit for each process of each product is predicted for each facility from the measurement result of FIG. 14A and the production progress information indicating which product is processed at that time.

上記のように、実施の形態2によれば、
(1)シミュレーションによるスケジューリング方式と進化計算によるスケジューリング方式を組み合わせた新しいスケジューリング方式により、従来困難であった複雑な制約をもつ製造ラインの最適なスケジュールを効率よく得ることができる。
(2)段取替えエネルギー使用量を最小とする優先ルールにより、エネルギー使用量を最小とするスケジュールを得ることができる。
(3)スケジューリング後の各ロットの完了日時と納期日時を比較し、その差に基づいて次のスケジューリング時における各ロットの投入日時を変更することにより、納期遅れ(ズレ)を最小とするスケジュールを得ることができる。
(4)スケジューリング過程で生成したスケジューリング案(解候補)を保存し、評価指標がよいスケジュールのスケジューリング条件を組み合わせて新たなスケジュールを生成することにより、複数の目的(評価指標)を最適化するスケジュールを効率的に得ることができる。
などの効果が得られる。
As described above, according to the second embodiment,
(1) A new scheduling method combining a scheduling method based on simulation and a scheduling method based on evolutionary computation can efficiently obtain an optimal schedule for a production line having complicated constraints that has been difficult in the past.
(2) A schedule for minimizing the energy usage can be obtained by the priority rule for minimizing the energy used for the setup change.
(3) Comparing the completion date and time of delivery of each lot after scheduling and changing the input date and time of each lot at the next scheduling based on the difference, thereby making a schedule that minimizes the delivery time delay (deviation) Can be obtained.
(4) A schedule for optimizing a plurality of purposes (evaluation indices) by storing a scheduling plan (solution candidate) generated in the scheduling process and generating a new schedule by combining scheduling conditions of schedules with good evaluation indices Can be obtained efficiently.
Effects such as can be obtained.

実施の形態3.
図27〜図32は実施の形態3に係るスケジューリングシステムを説明するもので、図27はエネルギー使用量の確率密度関数に基づいたエネルギー需要予測方法を示す説明図、図28は先験情報の有無と確率密度関数の関係を示す説明図、図29は先験情報がない場合のエネルギー需要予測情報と実績がそれ以下になる確率を示す説明図、図30は先験情報がある場合のエネルギー需要予測情報と実績がそれ以下になる確率を示す説明図、図31は個別のエネルギー需要予測情報から全体のエネルギー需要予測情報を示す説明図、図32は需要予測方式の他の例を示す説明図である。
Embodiment 3 FIG.
27 to 32 illustrate the scheduling system according to the third embodiment. FIG. 27 is an explanatory diagram showing an energy demand prediction method based on a probability density function of energy usage, and FIG. 28 is the presence or absence of a priori information. FIG. 29 is a diagram illustrating the relationship between the energy density prediction function and the probability density function, FIG. 29 is a diagram illustrating the energy demand prediction information when there is no prior information, and the probability that the actual result will be less than that, and FIG. FIG. 31 is an explanatory diagram showing overall energy demand prediction information from individual energy demand prediction information, and FIG. 32 is an explanatory diagram showing another example of the demand prediction method. It is.

この実施の形態3は、エネルギー需要の予測精度を計測結果から求めた確率密度関数に基づいてエネルギー生成計画(エネルギー供給計画)の不確実性(エネルギー供給計画のブレ)を定量化することにより、計画誤差を予め考慮することができるもので、先験情報を用いてスケジューラの予測するエネルギー消費量の誤差を小さくしたものである。なお、先験情報は、品種名、製品名、工程名、設備名、工程の処理条件、同一設備で直前に処理した工程の処理条件、季節、気温、処理開始時刻などの情報を意味する。また、工程の処理条件とは、工程を処理する設備に設定する温度などの条件を意味する。その他、スケジューリングシステムの構成は上記実施の形態1、2と同様である。   In the third embodiment, the uncertainty (energy supply plan blur) of the energy generation plan (energy supply plan) is quantified based on the probability density function obtained from the measurement result of the prediction accuracy of the energy demand. The plan error can be considered in advance, and the error of the energy consumption predicted by the scheduler is reduced using a priori information. The a priori information means information such as a product name, a product name, a process name, an equipment name, a process condition of a process, a process condition of a process processed immediately before with the same equipment, a season, an air temperature, and a process start time. Moreover, the process conditions of a process mean conditions, such as temperature set to the equipment which processes a process. In addition, the configuration of the scheduling system is the same as in the first and second embodiments.

なお、図27は、上記実施の形態1で説明した図1におけるエネルギー情報解析手段31と工程情報記憶手段32から図2のステップS3で各工程、段取、アイドル、停止などの設備のエネルギー消費量を求め、スケジューリング時にエネルギー需要予測情報(図1の41)を出力する(図2のステップS5)手段の他の例を説明するものに相当している。図28〜図31は図27の補足説明のための図である。   Note that FIG. 27 shows the energy consumption of each process, setup, idle, stop, etc. in step S3 of FIG. 2 from the energy information analysis means 31 and process information storage means 32 in FIG. 1 described in the first embodiment. This corresponds to a description of another example of means for obtaining the quantity and outputting the energy demand prediction information (41 in FIG. 1) at the time of scheduling (step S5 in FIG. 2). 28 to 31 are diagrams for supplementary explanation of FIG.

次に先ずエネルギー需要情報を確率密度関数に基づいて予測する場合について図27〜図31を用いて説明する。
設備(P1)において、いつ(何時から何時まで)、何を(どの品種のどの工程を)、どこで(どの設備で)、どのように(どういう条件で)設備を稼働させたかのデータである各設備の稼働実績情報データ(P2a)と、各設備での例えば熱、電力、温度、圧力、圧縮空気などのエネルギー消費量の時系列情報データ(P2b)をエネルギー消費データベース(P3)に蓄積する。
Next, a case where energy demand information is predicted based on a probability density function will be described with reference to FIGS.
Each equipment that is data on when (from what time to what time), what (what kind of process), where (with which equipment), and how (under what conditions) the equipment (P1) Operation history information data (P2a) and time series information data (P2b) of energy consumption such as heat, power, temperature, pressure, compressed air, etc. at each facility are stored in the energy consumption database (P3).

これらの稼働実績情報データとエネルギー消費量の時系列情報データから、エネルギーを消費するイベントとそれに対応するエネルギー消費量を分析することにより、例えば図26に示すような品種・工程・設備毎のエネルギー消費量を確率変数とする確率密度関数、段取毎のエネルギー消費量を確率変数とする確率密度関数、各設備のアイドル時エネルギー消費量を確率変数とする確率密度関数を作成する(P5)。   By analyzing the energy consumption event and the corresponding energy consumption from the operation result information data and the time series information data of the energy consumption, for example, the energy for each type / process / equipment as shown in FIG. A probability density function using the consumption amount as a random variable, a probability density function using the energy consumption amount for each setup as a random variable, and a probability density function using the idle energy consumption amount of each facility as a random variable are created (P5).

例えば、図27の右のグラフ(P10)はP5の一例であり、品種A工程1の原単位(単位あたりのエネルギー消費量)を確率変数とする確率密度関数を表わしている。実線は確率密度であり、破線は確率の累積である。例えば図26において、原単位がaである確率は10%、bである確率は35%、cである確率は4%であることを表わしている。また、原単位がa以下である確率は10%(r1)、b以下である確率は70%(r2)、c以下である確率は96%(r3)であることを表わしている。   For example, the graph (P10) on the right side of FIG. 27 is an example of P5, and represents a probability density function using the basic unit (energy consumption per unit) of the type A process 1 as a random variable. The solid line is the probability density, and the broken line is the cumulative probability. For example, in FIG. 26, the probability that the basic unit is a is 10%, the probability that b is 35%, and the probability that c is 4%. The probability that the basic unit is a or less is 10% (r1), the probability that it is b or less is 70% (r2), and the probability that it is c or less is 96% (r3).

これらの確率密度関数は、図28に例示するように先験情報の一例である夏、春・秋、冬などのような季節に関する条件を指定し、あるいは何れも図示していない日時に関する条件、温度に関する条件、直前の製造条件などの条件等を指定することにより、指定条件に即した各確率密度関数(条件付確率)を作成することができる。条件が多いほど確率密度関数の分散が小さくなり、エネルギー需要の予測確率が高くなる。   These probability density functions specify conditions relating to seasons such as summer, spring / autumn, winter, etc., which are examples of a priori information as illustrated in FIG. Each probability density function (conditional probability) in accordance with the specified conditions can be created by specifying conditions such as the temperature-related conditions and the immediately preceding manufacturing conditions. The more the conditions, the smaller the variance of the probability density function and the higher the energy demand prediction probability.

上記の手順により作成した確率密度関数と予定されている製造スケジュール(P4)から、累積確率を指定することによりエネルギー使用量を計算し、製造スケジュールを実施したときのエネルギー需要の予測値を複数案作成し、各案のエネルギー需要予測情報(需要シナリオ)を求める(P6)。   From the probability density function created by the above procedure and the planned production schedule (P4), calculate the energy usage by specifying the cumulative probability, and multiple proposals for the predicted energy demand when the production schedule is implemented The energy demand forecast information (demand scenario) of each plan is created (P6).

例えば、累積確率が何れも「楽観」r1(例えば10%)の場合の各エネルギー使用量(図ではa)を用いて、図28に示すように品種Aを加工するときのエネルギー使用量(時刻8−12)を表わすF1と、品種Bを加工するときのエネルギー使用量(時刻12−18)を表わすF2と、品種Cを加工するときのエネルギー使用量(時刻18−23)を表わすF3と、各々の段取エネルギーF4を時間軸上で加えたものが時刻8−23のエネルギー需要予測情報F5となり、これが、最も楽観した場合(エネルギー使用量が少ない場合)の需要予測情報となる(図29(4))。   For example, the energy usage (time) when processing the product A as shown in FIG. 28 using each energy usage (a in the figure) when the cumulative probabilities are all “optimistic” r1 (for example, 10%). F1 representing 8-12), F2 representing the amount of energy used when processing product B (time 12-18), and F3 representing the amount of energy used when processing product C (time 18-23) The energy demand forecast information F5 at the time 8-23 is obtained by adding each setup energy F4 on the time axis, and this is the demand forecast information when the most optimistic (when the amount of energy used is small) (see FIG. 29 (4)).

なお、図29に示すbは「通常」r2(例えば70%)の場合のエネルギー使用量、cは「最悪」r3(例えば96%)の場合のエネルギー使用量をそれぞれ示しており、図27の符号と対応している。   Note that b shown in FIG. 29 indicates the energy usage in the case of “normal” r2 (for example, 70%), and c indicates the energy usage in the case of “worst” r3 (for example, 96%). Corresponds to the sign.

また、エネルギー需要予測情報を求めるときに、先験情報を指定することにより(図30)、先験情報がない場合(図29)と比較してエネルギー需要予測情報のバラツキ(誤差)を小さくすることができる。例えば、図30の(1)予測以下になる確率r3*r3*r3と、(4)予測以下になる確率r1*r1*r1の差と、図29の同じく(1)と、(4)の差を比較すると、図30の(1)と(4)の差の方が小さいことがわかる。なお、*は積(×)を表わす(以下同様)。   Further, when obtaining the energy demand prediction information, by specifying the a priori information (FIG. 30), the variation (error) in the energy demand prediction information is reduced as compared with the case where there is no a priori information (FIG. 29). be able to. For example, the difference between (1) the probability r3 * r3 * r3 that is less than or equal to the prediction in FIG. 30 and (4) the probability r1 * r1 * r1 that is less than or equal to the prediction, and (1) and (4) in FIG. When the difference is compared, it can be seen that the difference between (1) and (4) in FIG. 30 is smaller. * Represents the product (x) (the same applies hereinafter).

一方、これらのエネルギー需要予測情報以内にエネルギー需要が収まる確率は、各累積確率rの積により求めることができる。例えば図30と図29の(1)の需要予測情報以内にエネルギー需要が収まる確率はr3*r3*r3となる。   On the other hand, the probability that the energy demand falls within these energy demand prediction information can be obtained by the product of the cumulative probabilities r. For example, the probability that the energy demand falls within the demand prediction information of (1) in FIGS. 30 and 29 is r3 * r3 * r3.

図31に示すように、各設備の需要予測情報を時間軸上で加えることにより、設備全体の需要予測情報(図31の「(4)全体のエネルギー需要」)を得ることができる。なお、設備毎のエネルギー消費量を測定できない場合は、設備は製造ラインと置き換えて計算しても良い。また、上記の例ではエネルギー使用量を連続変数として説明したが、エネルギー使用量を区分化した離散変数を用いてもよい。   As shown in FIG. 31, by adding the demand prediction information of each facility on the time axis, it is possible to obtain demand prediction information for the entire facility (“(4) Overall energy demand” in FIG. 31). In addition, when the energy consumption amount for every equipment cannot be measured, the equipment may be calculated by replacing the production line. In the above example, the energy usage is described as a continuous variable. However, a discrete variable obtained by segmenting the energy usage may be used.

さらに、上記の例では、エネルギー需要を予測する場合について説明したが、段取時の材料の損失量や安定操業までの時間(操業時間の損失)を確率密度関数により、その予測範囲(誤差)を定量化してもよい。この需要予測情報は、図27中に示すエネルギー供給計画P11(これは、図1のエネルギー供給計画手段42、図2のステップS8に相当している)へ入力され、最適なエネルギー使用量、エネルギーコスト、CO(炭酸ガス)排出量などが出力される。 Furthermore, in the above example, the case of predicting energy demand has been explained. However, the amount of material loss at the time of setup and the time to stable operation (loss of operation time) are estimated by the probability density function (error). May be quantified. This demand forecast information is input to the energy supply plan P11 shown in FIG. 27 (this corresponds to the energy supply plan means 42 in FIG. 1 and step S8 in FIG. 2), and the optimum energy use amount and energy Costs, CO 2 (carbon dioxide) emissions, etc. are output.

次に、図32を参照して需要予測情報を学習モデルに基づいて予測する場合について説明する。まず、設備(J1)に対して、設備の稼働状態(J2a)、温度、熱量(圧力、温度、流量)、電力量、圧縮空気消費量と将来の設備の稼働状態(J2b)をエネルギー使用量データベース(J3)に蓄積し、このデータベースのデータに基づき、設備の稼働状態(J2a)、温度、熱量(圧力、温度、流量)、電力量、圧縮空気消費量と将来の設備の稼働状態から将来の設備の熱量(圧力、温度、流量)、電力量、圧縮空気消費量を予測する設備モデル(J5)を学習させる(J4)。例えば、設備の稼働状態とは、例えば品種Aの工程1を処理中、品種Aの工程1から品種Bの工程1へ段取中、アイドリング中、停止中、設備の温度条件αなどである。   Next, the case where the demand prediction information is predicted based on the learning model will be described with reference to FIG. First, with respect to the facility (J1), the operating state of the facility (J2a), temperature, heat (pressure, temperature, flow rate), electric energy, compressed air consumption, and the future operating state of the facility (J2b) Based on the data stored in the database (J3) and based on the data in this database, the future from the operating state of the equipment (J2a), temperature, heat (pressure, temperature, flow rate), electric energy, compressed air consumption and the future operating state of the equipment A facility model (J5) for predicting the heat amount (pressure, temperature, flow rate), power amount, and compressed air consumption of the facility is learned (J4). For example, the operating state of the equipment includes, for example, the process 1 of the product A, the setup from the process 1 of the product A to the process 1 of the product B, the idling, the stop, and the temperature condition α of the equipment.

次に学習させた設備モデル(J5)に、設備の稼働状態(J2a)、温度、熱量(圧力、温度、流量)、電力量、圧縮空気消費量と将来の設備の稼働状態(J2b)を入力し、将来の設備の熱量(圧力、温度、流量)、電力量、圧縮空気消費量の予測値を出力する(J6)。J6において、実線は時刻tまでのエネルギー使用の実績値を表わし、破線はt以降(t+1、t+2)の予測値を表わす。   Next, input the operating state (J2a), temperature, heat (pressure, temperature, flow rate), electric energy, compressed air consumption and the operating state (J2b) of the future equipment to the learned equipment model (J5). Then, predicted values of the heat amount (pressure, temperature, flow rate), power amount, and compressed air consumption of the future equipment are output (J6). In J6, the solid line represents the actual value of energy use up to time t, and the broken line represents the predicted value after t (t + 1, t + 2).

時刻tの蒸気量、電力量、設備の状態をそれぞれs(t)、p(t)、a(t)、蒸気量と電力量の予測値をそれぞれso(t)とpo(t)とする。図32に示すように、s(t)、s(t−1)、s(t−2)、s(t−k)、p(t)、p(t−1)、p(t−2)、p(t−k)、a(t+j)、a(t+2)、a(t+1)、a(t)、a(t−1)、a(t−2)、a(t−k)を、時刻tに設備学習モデルJ7(J5と同一)ヘ入力することにより、時刻t+1とt+2のエネルギー使用量の予測値so(t+j)、so(t+2)、so(t+1)、po(t+j)、po(t+2)、po(t+1)を出力する。ただし、2<k<K、2<j<J。なお、Kは入力する時系列の範囲を示し、Jは予測する時系列の範囲を示す。   The amount of steam, power, and equipment at time t are s (t), p (t), a (t), and the predicted values of steam and power are so (t) and po (t), respectively. . As shown in FIG. 32, s (t), s (t-1), s (t-2), s (tk), p (t), p (t-1), p (t-2) ), P (t−k), a (t + j), a (t + 2), a (t + 1), a (t), a (t−1), a (t−2), a (t−k) , By inputting to the equipment learning model J7 (same as J5) at time t, the predicted values of energy usage at times t + 1 and t + 2 so (t + j), so (t + 2), so (t + 1), po (t + j), po (t + 2) and po (t + 1) are output. However, 2 <k <K, 2 <j <J. Note that K indicates a time-series range to be input, and J indicates a time-series range to be predicted.

なお、学習の方式は、既知の技術であるニューラルネットワーク、GMDH(general method of data handling)、免疫ネットワークなどの非線形システムの学習モデルを使用することができる。   As a learning method, a learning model of a nonlinear system such as a neural network, a GMDH (general method of data handling), or an immune network which is a known technique can be used.

また、フィードバック学習のために予測誤差の絶対値、
|s(t+1)−so(t+1)|、
|s(t+2)−so(t+2)|、
|p(t+1)−po(t+1)|、および
|p(t+2)−po(t+2)|
を入力にそれぞれ加えてもよい。
Also, the absolute value of prediction error for feedback learning,
| S (t + 1) −so (t + 1) |,
| S (t + 2) -so (t + 2) |,
| P (t + 1) -po (t + 1) | and | p (t + 2) -po (t + 2) |
May be added to each input.

上記のように、設備学習モデルを構成し、製造スケジュール(図27のP4)に基づいてtをt=t+1と逐次更新することより、前述の確率密度モデルを陽に表現することなしにエネルギー需要予測情報を得ることもできる。   As described above, the facility learning model is configured, and the demand for energy is expressed without explicitly expressing the probability density model described above by sequentially updating t as t = t + 1 based on the manufacturing schedule (P4 in FIG. 27). Predictive information can also be obtained.

上記のように実施の形態3によれば、
(1)確率密度モデルを用いた場合、エネルギー需要予測情報のバラツキとそのときの確率を予め把握できる効果がある。したがって、予測がはずれるという危険度とコストメリットを考慮したスケジューリングが実施できる効果がある。
(2)確率密度モデルは蓄積されたデータにより逐次更新されるので、徐々に予測精度が高くなる効果がある。
(3)先験情報を用いて確率密度関数を詳細に分類することにより、予測精度を高めることができる効果がある。
(4)学習モデルを用いることにより、確率密度モデルを陽に表現することなしにエネルギー需要予測情報を得ることもできる。また、この学習モデルをエネルギー供給システムのモデル予測制御に用いることにより、計画(スケジュール)と実際の運用との間に生じたズレを調整できる。
などの効果が得られる。
As described above, according to the third embodiment,
(1) When the probability density model is used, there is an effect that the variation in the energy demand prediction information and the probability at that time can be grasped in advance. Therefore, there is an effect that scheduling can be performed in consideration of the risk of deviating prediction and cost merit.
(2) Since the probability density model is sequentially updated with the accumulated data, there is an effect that the prediction accuracy is gradually increased.
(3) By classifying the probability density function in detail using a priori information, there is an effect that the prediction accuracy can be improved.
(4) By using the learning model, energy demand prediction information can be obtained without explicitly expressing the probability density model. In addition, by using this learning model for model predictive control of the energy supply system, it is possible to adjust a deviation generated between the plan (schedule) and the actual operation.
Effects such as can be obtained.

ところで、上記実施の形態の説明ではエネルギー情報解析手段31が、品種別、工程(段取)別のエネルギー(原単位)を算出するために、各工程で流れている品種などを検知し、加工時間と、処理量、使用(消費)エネルギー要求量(需要/負荷)/エネルギー要求情報を測定(検知)する機能を有する場合について説明したが、例えば使用設備、気温、設定温度、および発生エネルギーなどを測定する機能を付加しても良い。発生エネルギーがある場合にはそれを回収エネルギーとして利用可能なため、さらにエネルギー節減に役立てることができる。   By the way, in the description of the above embodiment, the energy information analyzing means 31 detects the type of product flowing in each process in order to calculate the energy (basic unit) by product type and process (setup), and processing The case of having a function of measuring (detecting) time, processing amount, energy consumption (demand / load) / energy requirement information has been described. For example, equipment used, temperature, set temperature, and generated energy You may add the function to measure. If there is generated energy, it can be used as recovered energy, which can be further used to save energy.

また、スケジューラ33は、エネルギー情報解析手段31で得られたエネルギーに関するデータとして、生産スケジュールや代替案を作成するだけでなく、例えばエネルギー需要予測情報の算出、エネルギーの管理、エネルギーコストの算出、製品コストの算出、評価指標を対立軸として複数のスケジュールの評価結果を提示するなどの機能をオプションとして付加することは望ましい。   In addition, the scheduler 33 not only creates a production schedule and alternatives as energy data obtained by the energy information analysis means 31, but also calculates, for example, energy demand prediction information, energy management, energy cost calculation, product It is desirable to add functions such as cost calculation and presenting the evaluation results of a plurality of schedules with the evaluation index as an opposite axis as options.

また、工場の加工設備、製造ラインや事務所などに供給するエネルギー供給装置(手段)は、電力会社、ガス会社、石油会社などを含む外部からエネルギーを調達する装置、自家発電装置、熱発生装置、駆動力・圧縮空気発生装置、熱変換装置などを含むものである。さらに、加工は機械的な加工に限定されるものではなく、例えば部品の組立、測定・検査、塗装、加熱・冷却、分解・合成・縮合・鍍金・溶解等の化学的反応、印刷、製本などエネルギーを消費するものは含めることができる。   In addition, energy supply devices (means) to supply factory processing equipment, production lines, offices, etc. are equipment that procure energy from outside, including power companies, gas companies, oil companies, etc., private power generators, heat generators , Including a driving force / compressed air generator, a heat converter, and the like. Furthermore, processing is not limited to mechanical processing, for example, assembly of parts, measurement / inspection, painting, heating / cooling, chemical reactions such as decomposition / synthesis / condensation / plating / dissolution, printing, bookbinding, etc. Those that consume energy can be included.

実施の形態1による一般的な工程とスケジューリングシステムとの関係を模式的に示す全体構成図。FIG. 3 is an overall configuration diagram schematically showing a relationship between a general process and a scheduling system according to the first embodiment. 実施の形態1のスケジューリングシステムの流れを概略的に示すフロー図。FIG. 3 is a flowchart schematically showing a flow of the scheduling system according to the first embodiment. 実施の形態1のスケジューラにより得られたエネルギー負荷(需要)パターンの例を示す図。The figure which shows the example of the energy load (demand) pattern obtained by the scheduler of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1のスケジューラのエネルギー生成計画立案機能により得られたエネルギー生成計画の例としての自家発運転計画を示す図。The figure which shows the self-operation plan as an example of the energy generation plan obtained by the energy generation plan planning function of the scheduler of Embodiment 1. 実施の形態1のエネルギー売買計画を示す図。The figure which shows the energy trading plan of Embodiment 1. FIG. 実施の形態2によるスケジューリングシステムにおける工程時間と段取時間との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the process time in the scheduling system by Embodiment 2, and a setup time. 実施の形態2における治具制約の影響を示す説明図。Explanatory drawing which shows the influence of the jig | tool restrictions in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における段取時間とエネルギー消費量との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the setup time and energy consumption in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2によるスケジューリングシステムにおけるスケジューラの具体例を示す構成図。FIG. 6 is a configuration diagram showing a specific example of a scheduler in a scheduling system according to a second embodiment. 図9に示すスケジューリングシステムの流れの概要を示すフロー図。The flowchart which shows the outline | summary of the flow of the scheduling system shown in FIG. 図10のフロー図におけるステップG6、ステップG7の詳細を示すフロー図。The flowchart which shows the detail of step G6 in the flowchart of FIG. 10, and step G7. 実施の形態2におけるスケジューラのスケジュール代替案の多目的評価機能により得られた、(a)納期遅れ時間とエネルギー使用量との関係、(b)操業時間と納期遅れ時間との関係、および(c)操業期間とエネルギー使用量との関係を示す図。Obtained by the multi-purpose evaluation function of the scheduler schedule alternative in the second embodiment, (a) relationship between delivery delay time and energy consumption, (b) relationship between operation time and delivery delay time, and (c) The figure which shows the relationship between an operation period and energy consumption. 実施の形態2における解2のスケジュール図の一部を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a part of a schedule diagram of a solution 2 in the second embodiment. 実施の形態2における計測結果から得られた原単位予測結果の例を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a basic unit prediction result obtained from a measurement result in the second embodiment. 実施の形態2に用いるモデルとしての、(a)装置モデル、(b)冶具モデル、(c)工程フローモデル、(d)品種モデルの例を示す図。The figure which shows the example of (a) apparatus model, (b) jig model, (c) process flow model, (d) kind model as a model used for Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に用いるモデルとしての、投入計画モデルの例を示す図。The figure which shows the example of an input plan model as a model used for Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に用いるモデルとしての、段取マトリクスモデルを示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a setup matrix model as a model used in the second embodiment. 実施の形態2における解候補の分布1を例示する図。The figure which illustrates distribution 1 of the solution candidate in Embodiment 2. 実施の形態2における解候補の分布2を例示する図。The figure which illustrates distribution 2 of the solution candidate in Embodiment 2. 実施の形態2における解の評価画面の例を示す図。The figure which shows the example of the evaluation screen of the solution in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における解候補18について求められたガントチャート図。The Gantt chart figure calculated | required about the solution candidate 18 in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における解候補101について求められたガントチャート図。The Gantt chart figure calculated | required about the solution candidate 101 in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における解候補141について求められたガントチャート図。The Gantt chart figure calculated | required about the solution candidate 141 in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における解候補199について求められたガントチャート図。The Gantt chart figure calculated | required about the solution candidate 199 in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における解候補199について求められたエネルギー需要予測情報(1日目)を示す図。The figure which shows the energy demand prediction information (1st day) calculated | required about the solution candidate 199 in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における解候補199について求められたエネルギー需要予測情報(2日目)を示す図。The figure which shows the energy demand prediction information (2nd day) calculated | required about the solution candidate 199 in Embodiment 2. FIG. 実施の形態3によるスケジューリングシステムにおけるエネルギー使用量の確率密度関数に基づいたエネルギー需要予測方法を示す説明図。Explanatory drawing which shows the energy demand prediction method based on the probability density function of the energy usage in the scheduling system by Embodiment 3. FIG. 実施の形態3における先験情報の有無と確率密度関数の関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the presence or absence of a priori information and probability density function in Embodiment 3. FIG. 実施の形態3における先験情報がない場合のエネルギー需要予測情報と実績がそれ以下になる確率を示す説明図。Explanatory drawing which shows the probability that energy demand prediction information and results when there is no prior information in Embodiment 3 will be less than that. 実施の形態3における先験情報がある場合のエネルギー需要予測情報と実績がそれ以下になる確率を示す説明図。Explanatory drawing which shows the probability that energy demand prediction information in the case where there is a priori information in Embodiment 3, and a performance will become less than it. 実施の形態3における個別のエネルギー需要予測情報から全体のエネルギー需要予測情報を示す説明図。Explanatory drawing which shows the whole energy demand prediction information from the individual energy demand prediction information in Embodiment 3. FIG. 実施の形態3における需要予測方式の他の例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the other example of the demand prediction system in Embodiment 3. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 ライン、 11、12、13、・・・、1n 設備、 2 工程制御手段、 3 スケジューリングシステム、 31 エネルギー情報解析手段、 31a 生産進捗情報収集手段、 31b 設備エネルギー消費量計測手段、 31c 解析手段、 32 工程情報記憶手段、 33 スケジューラ、 34 情報出力手段、 35 情報入力手段、 36 情報記憶手段、 41 エネルギー需要予測情報、 42 エネルギー供給計画手段、 43 エネルギー供給手段、 331 シミュレータ、 332 シミュレータの製造ライン情報設定手段、 333 シミュレーション条件と結果の保存手段、 334 シミュレーション条件設定手段、 335 シミュレーション条件変更手段、 335a 評価指標選択設定手段、 335b スケジュール解候補選択設定手段、 335c 投入日時設定手段、 335d 優先ルール設定手段、 335e ランキングルール設定手段、 336 スケジュール評価手段、 361 エネルギー使用情報、 362 シミュレータの製造ライン情報、 363 シミュレーション条件、 364 スケジュール、 365 シミュレーション条件、 366 スケジュール評価値。
1 line, 11, 12, 13, ..., 1n equipment, 2 process control means, 3 scheduling system, 31 energy information analysis means, 31a production progress information collection means, 31b equipment energy consumption measuring means, 31c analysis means, 32 process information storage means, 33 scheduler, 34 information output means, 35 information input means, 36 information storage means, 41 energy demand prediction information, 42 energy supply planning means, 43 energy supply means, 331 simulator, 332 simulator production line information Setting means, 333 simulation condition and result storage means, 334 simulation condition setting means, 335 simulation condition changing means, 335a evaluation index selection setting means, 335b schedule solution candidate selection setting means, 335c input Setting means, 335d priority rule setting means, 335e ranking rules setting means, 336 schedule evaluation means, 361 energy use information, 362 simulator production line information of the, 363 simulation conditions, 364 schedule, 365 simulation conditions, 366 schedule evaluation value.

Claims (13)

品種別の複数の工程について工程間の段取を含む各工程別のエネルギー原単位に対応した情報を求めるエネルギー情報解析手段と、品種別の工程情報を記憶する工程情報記憶手段と、品種に対応した加工およびスケジュールの条件に応じて、上記エネルギー情報解析手段によって得られた情報、および上記工程情報記憶手段に記憶された情報からエネルギー需要予測情報を含むスケジュールを生成するスケジューラとを備えたことを特徴とするスケジューリングシステム。   Energy information analysis means for obtaining information corresponding to the energy intensity of each process including the setup between processes for multiple processes by product type, process information storage means for storing process information by product type, and corresponding to the product type And a scheduler for generating a schedule including energy demand prediction information from the information obtained by the energy information analysis unit and the information stored in the process information storage unit according to the processing and schedule conditions. A featured scheduling system. 上記エネルギー情報解析手段は、計測した設備エネルギー消費量と工程情報から、段取で発生するエネルギー消費量、段取時間、工程安定までの無駄時間、損失量から構成される工程段取情報を求める機能を有することを特徴とする請求項1に記載のスケジューリングシステム。   The energy information analysis means obtains process setup information including energy consumption generated during setup, setup time, dead time until process stabilization, and loss amount from the measured equipment energy consumption and process information. The scheduling system according to claim 1, wherein the scheduling system has a function. 上記工程は、加熱工程および/または冷却工程を含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のスケジューリングシステム。   The scheduling system according to claim 1, wherein the process includes a heating process and / or a cooling process. 上記エネルギー情報解析手段は、設備に対する工程の処理実績から求められたエネルギー消費量情報を蓄えるエネルギー消費データベースと、このエネルギー消費データベースの情報に基づいてエネルギー使用モデルを生成する機能を備え、上記スケジューラは、上記エネルギー使用モデルと製造スケジュールからエネルギー需要予測情報を出力することを特徴とする請求項1ないし請求項3の何れかに記載のスケジューリングシステム。   The energy information analysis means includes an energy consumption database that stores energy consumption information obtained from the processing results of processes for equipment, and a function that generates an energy usage model based on the information of the energy consumption database. 4. The scheduling system according to claim 1, wherein energy demand prediction information is output from the energy use model and the production schedule. 上記スケジューラは、エネルギー供給計画を生成する機能を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れかに記載のスケジューリングシステム。   The scheduling system according to any one of claims 1 to 4, wherein the scheduler includes a function of generating an energy supply plan. 上記スケジューラは、エネルギー売買計画を生成する機能を含むことを特徴とする請求項5に記載のスケジューリングシステム。   The scheduling system according to claim 5, wherein the scheduler includes a function of generating an energy trading plan. 上記スケジューラは、スケジューリングの目的に対し生成したスケジュールを評価する機能を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項6の何れかに記載のスケジューリングシステム。   7. The scheduling system according to claim 1, wherein the scheduler includes a function for evaluating a schedule generated for the purpose of scheduling. 上記スケジューラは、上記スケジューリングの目的に対し生成したスケジュールを評価する機能により評価した複数のスケジュールに対して、評価の高い複数のスケジュールのスケジューリング条件を組み合わせることによって新しいスケジューリングの条件を設定し、この新しいスケジューリングの条件に対応するスケジュールを新たに生成する手順を繰り返すことによって最適スケジュールを探索することを特徴とする請求項7に記載のスケジューリングシステム。   The scheduler sets a new scheduling condition by combining scheduling conditions of a plurality of highly evaluated schedules with respect to the plurality of schedules evaluated by the function for evaluating the schedule generated for the scheduling purpose. The scheduling system according to claim 7, wherein an optimum schedule is searched by repeating a procedure for newly generating a schedule corresponding to a scheduling condition. 上記スケジューラは、エネルギー使用量に対する予測納期の関係を複数の代替案として求める機能を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項8の何れかに記載のスケジューリングシステム。   The scheduling system according to any one of claims 1 to 8, wherein the scheduler includes a function for obtaining a relationship of a predicted delivery date with respect to an energy consumption amount as a plurality of alternatives. 上記スケジューラは、予測された使用電力と契約電力との比較結果を出力する機能を備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項9の何れかに記載のスケジューリングシステム。   The scheduling system according to claim 1, wherein the scheduler has a function of outputting a comparison result between predicted power consumption and contract power. 上記スケジューラは、先験情報による計測結果から求めた確率密度に基づいてエネルギー生成計画の不確実性を定量化し、エネルギー需要の予測精度を高める機能を備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項10の何れかに記載のスケジューリングシステム。   2. The scheduler according to claim 1, further comprising a function of quantifying the uncertainty of the energy generation plan based on the probability density obtained from the measurement result based on the a priori information, and increasing the prediction accuracy of the energy demand. Item 11. The scheduling system according to any one of Items 10. 品種別の複数の工程について工程間の段取を含む各工程別のエネルギー原単位に対応した情報を求めるエネルギー情報解析ステップと、品種別の工程情報を記憶させる工程情報記憶ステップと、品種に対応した加工およびスケジューリングの条件に応じて、上記エネルギー情報解析ステップによって得られた情報、および上記工程情報記憶ステップによって記憶された情報からエネルギー需要予測情報を含むスケジュールを生成するステップとを含むことを特徴とするスケジューリングをコンピュータに実行させるためのプログラム。   Energy information analysis step for obtaining information corresponding to energy intensity for each process, including setup between processes for multiple processes by product type, process information storage step for storing process information by product type, and corresponding to product type Generating a schedule including energy demand prediction information from the information obtained by the energy information analysis step and the information stored by the process information storage step according to the processing and scheduling conditions performed. A program for causing a computer to execute scheduling. 上記スケジューリングの条件に対して生成されたスケジュールを評価する評価ステップと、この評価ステップにより評価された複数のスケジュールに対して、評価の高い複数のスケジュールのスケジューリング条件を組み合わせることによって新しいスケジューリングの条件を設定する条件再設定ステップと、この条件再設定ステップに基づくスケジュールを新たに生成するステップを備え、必要に応じてこれらステップを繰り返すことによって最適スケジュールを探索することを特徴とする請求項12に記載のスケジューリングをコンピュータに実行させるためのプログラム。
An evaluation step for evaluating the schedule generated for the above scheduling condition, and a plurality of schedules evaluated by this evaluation step are combined with the scheduling conditions of a plurality of highly evaluated schedules to set a new scheduling condition. 13. A condition resetting step to be set and a step of newly generating a schedule based on the condition resetting step, and searching for an optimal schedule by repeating these steps as necessary. A program that causes a computer to execute scheduling.
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