JP2005339178A - Schedule generating method, schedule generating device, and computer program - Google Patents

Schedule generating method, schedule generating device, and computer program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a schedule generating method, schedule generating device, and a computer program capable of easily generating a schedule of a work process wherein a plurality of sub processes comprising a plurality of work stages are selectively in parallel with each other. <P>SOLUTION: The work process includes first to n-th sub processes capable of carrying out work in parallel with each other, the first sub process has an s(i) number of work stages which are work stages P<SB>i, 1</SB>-P<SB>i, s(i)</SB>, and work is carried out by any one of the sub processes. By using a selection parameter wherein a value concerning a sub process selected for carrying out work is e(=0), and values concerning the other values are ε(=-∞), the work process is described by a max-plus algebraic value maintaining linearity. A schedule is generated by determining a selection parameter, and calculating a time (a point of time) for inputting a work object by an arithmetic equation described by the max-plus algebraic value maintaining linearity. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、複数の作業工程を経て作業を行う作業プロセスのスケジュールを作成する方法、スケジュール作成装置、及びコンピュータプログラムに関する。   The present invention relates to a method for creating a work process schedule for performing work through a plurality of work steps, a schedule creation device, and a computer program.

製品を生産するための生産システム、又は物流システム等の作業プロセスは複数の作業工程により構成されており、それらの作業工程間には順序関係が存在する。また各作業工程では固有の作業時間が必要となる。このような複数の作業工程からなる作業プロセスでのスケジュールは、作業工程間の順序関係及び各作業工程での固有の作業時間の制約に従いつつも納期遅れを出さないように計画する必要がある。従来、ガントチャートを作成してスケジュールを作成する方法が用いられている。納期により最終の作業工程の終了時刻が規定され、納期から逆算して各作業工程の開始時刻が決定される。ガントチャートは、手作業による作成、又は組み合わせ最適化を用いた計算方法による作成などの方法で作成され、作成されたガントチャートに従って作業プロセスのスケジュールが管理される。   A work system such as a production system for producing a product or a physical distribution system is composed of a plurality of work processes, and an order relationship exists between these work processes. Each work process requires a specific work time. Such a schedule for a work process composed of a plurality of work processes needs to be planned so as not to cause a delivery delay while complying with the order relationship between the work processes and the restrictions on the work time inherent in each work process. Conventionally, a method of creating a schedule by creating a Gantt chart has been used. The end time of the final work process is defined by the delivery date, and the start time of each work process is determined by calculating backward from the delivery date. The Gantt chart is created by a method such as manual creation or by a calculation method using combination optimization, and a work process schedule is managed according to the created Gantt chart.

作業プロセスのスケジュールを作成するための他の方法として、max-plus代数を用いた方法がある。この方法は例えば非特許文献1に開示されている。実数体をRと表してD=R∪{±∞}とし、x,y∈Dであるx及びyに対して、max-plus代数では加算(丸に+)及び乗算(丸に×)を下記式で定義する。   Another method for creating work process schedules is to use max-plus algebra. This method is disclosed in Non-Patent Document 1, for example. Express the real number field as R, D = R∪ {± ∞}, and add x (circle to +) and multiplication (circle to x) in the max-plus algebra for x and y where x and y∈D. It is defined by the following formula.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

ここで、max{x,y}は、x及びyの内の大きい方の値を演算の結果とすることを示す。max-plus代数の加算及び乗算の単位元は、(1)式の定義により夫々−∞及び0となり、夫々を下記のようにε及びeで表す。
加算の単位元:−∞=ε
乗算の単位元:0=e
また(1)式以外に、2つの演算子∧及び\も下記式で定義する。
Here, max {x, y} indicates that the larger value of x and y is used as the result of the operation. The unit elements for the addition and multiplication of the max-plus algebra are −∞ and 0, respectively, according to the definition of the equation (1), and are represented by ε and e as follows.
Unit of addition: −∞ = ε
Unit of multiplication: 0 = e
Besides the expression (1), two operators ∧ and \ are also defined by the following expression.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

ここで、min{x,y}は、x及びyの内の小さい方の値を演算の結果とすることを示す。max-plus代数の加算及び乗算の演算子は、通常の代数と同様に乗算が加算よりも優先度が高いとする。max-plus代数系においても、通常の代数系と同様に分配法則が成り立ち、式の変形等の通常の代数系と同様の代数計算を行うことができる。また、行列に対しても同様な演算子を定義する。M行n列の行列A,B、及びn行p列の行列Cに対して、下記の行列計算を定義する。   Here, min {x, y} indicates that the smaller value of x and y is the result of the operation. For the max-plus algebra addition and multiplication operators, multiplication has a higher priority than addition as in normal algebra. In the max-plus algebra system, the distribution law is established in the same way as in the normal algebra system, and the algebra calculation similar to that in the normal algebra system such as transformation of an expression can be performed. A similar operator is defined for a matrix. The following matrix calculation is defined for a matrix A and B of M rows and n columns and a matrix C of n rows and p columns.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

ここで、[X]ijは行列Xのi行j列成分を表している。以上の定義により、max-plus代数において、線形性を有する行列演算が可能となる。以上の如きmax-plus代数を用いて、作業プロセス内で順に行われる作業の順番(以下、イベントカウンタと言う)を独立変数とし、作業プロセス内で作業が行われる時刻をイベントカウンタの関数として記述し、スケジュールを作成することができる。 Here, [X] ij represents the i row j column component of the matrix X. With the above definition, matrix operations having linearity can be performed in the max-plus algebra. Using the max-plus algebra as described above, the order of work performed in the work process (hereinafter referred to as event counter) is an independent variable, and the time at which work is performed in the work process is described as a function of the event counter. And create a schedule.

図7は、作業プロセスである生産システムの例を示す模式図である。図中に示す生産システムは、機械M1,機械M2,機械M3を生産設備として備えている。機械M1,M2は、夫々に材料となる部品を投入されてこの部品を加工し、機械M3は、機械M1,M2の夫々において加工された部品を投入され、機械M1及びM2から投入された部品を更に加工して一の部品を供出する。部品の投入及び受け渡しは次々に繰り返され、部品が加工されていく。この生産システムに対して、下記の変数を定義する。   FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of a production system that is a work process. The production system shown in the figure includes a machine M1, a machine M2, and a machine M3 as production equipment. Machines M1 and M2 are each charged with parts that are materials, and machine parts are processed. Machine M3 is charged with parts processed in machines M1 and M2, and is input from machines M1 and M2. Is further processed to deliver one part. The input and delivery of parts are repeated one after another, and parts are processed. The following variables are defined for this production system:

1(k),x2(k),x3(k)
:機械M1,M2,M3がk番目の部品の加工を開始する時刻
1(k),u2(k)
:機械M1,M2にk番目の部品が投入される時刻
y(k):機械M3において、k番目の部品の加工が終了する時刻
1(k),d2(k),d3(k)
:機械M1,M2,M3におけるk番目の部品の加工時間
ここで、kはイベントカウンタであり、この生産システムにおいては部品番号に相当する。
x 1 (k), x 2 (k), x 3 (k)
: Time when the machines M1, M2, M3 start machining the k-th part u 1 (k), u 2 (k)
: Time when the k-th part is put into the machines M1 and M2 y (k): Time when machining of the k-th part is finished in the machine M3 d 1 (k), d 2 (k), d 3 (k )
: Machining time of the k-th part in the machines M1, M2, M3 where k is an event counter and corresponds to a part number in this production system.

また、図7に示した生産システムには、以下の如き制約条件が存在する。
・機械M1及び機械M2は、k番目の部品の加工が終了し、しかも(k+1)番目の部品が投入されてから、(k+1)番目の部品の加工を開始することが可能となる。
・機械M3は、k番目の部品の加工が終了し、しかも機械M1及び機械M2から(k+1)番目の部品を受け付けてから、(k+1)番目の部品の加工を開始することが可能となる。
The production system shown in FIG. 7 has the following constraints.
The machine M1 and the machine M2 can start machining the (k + 1) th part after the kth part has been machined and the (k + 1) th part has been input.
The machine M3 can start the machining of the (k + 1) th part after finishing the machining of the kth part and receiving the (k + 1) th part from the machines M1 and M2.

以上の制約条件より、例えば機械M1が(k+1)番目の部品の加工を開始する時刻x1 (k+1)は、k番目の部品の加工を終了した時刻と、(k+1)番目の部品が投入された時刻との内の遅い方の時刻に定められることになる。従って、以上の制約条件は通常の代数式で下記式の如く記述することができる。 From the above constraints, for example, the time x 1 (k + 1) when the machine M1 starts machining the (k + 1) th part is the time when the machining of the kth part is finished and the (k + 1) th part is input. It will be determined at the later of the two times. Therefore, the above constraints can be described by the following algebraic expressions.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

(4)式は、max及び+で構成されているため、max-plus代数の加算および乗算を用いて表すことができる。従って、(4)式は下記式で表現することができる。   Since the expression (4) is composed of max and +, it can be expressed using addition and multiplication of max-plus algebra. Therefore, the equation (4) can be expressed by the following equation.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

(5)式の第3式に、第1式および第2式を代入して整理することで、(5)式は下記式で表すことができる。 By substituting and organizing the first and second expressions into the third expression of the expression (5), the expression (5) can be expressed by the following expression.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

但し、図7に示した生産システムの場合、x(k),Ak ,Bk ,u(k+1),Ck ,は下記式で表される。 However, in the case of the production system shown in FIG. 7, x (k), A k , B k , u (k + 1), and C k are expressed by the following equations.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

(6)式は、作業プロセスにおける作業の開始時刻及び終了時刻に関する一般的な表現となっている。生産システムにおいて、機械の数をn、その中で材料となる部品を外部から投入される機械の数をM、加工した部品を外部へ供出する機械の数をPとすると、Ak はn×nの行列、Bk はn×Mの行列、CkはP×nの行列である。(6)式を繰り返し用いて(k+1)番目以降についての同様の式を計算すると、下記式が得られる。 Expression (6) is a general expression relating to the start time and end time of work in the work process. In the production system, the number of machine n, when the number of machines to be turned a part which is a material in which an external M, the number of machines that dispensing the processed parts to the outside and P, A k is n × An n matrix, B k is an n × M matrix, and C k is a P × n matrix. When the same expression is calculated for the (k + 1) th and later using the expression (6) repeatedly, the following expression is obtained.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

(7)式の各式の両辺に、夫々Ck+1 ,Ck+2 ,…,Ck+N を前から乗ずることにより、下記式を得ることができる。 By multiplying both sides of each equation of equation (7) by C k + 1 , C k + 2 ,..., C k + N from the front, the following equations can be obtained.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

ここで、εPMは、各要素の値がεであるP×Mの行列である。(8)式は、生産システムにおいて、未来の部品の加工が終了する時刻Y(k+1)が、現在の内部状態x(k)と未来の部品の投入時刻U(k+1)とから計算されることを示している。従って、生産システムの内部状態x(k)が定まっており、生産システムにおける納期である望ましい終了時刻R(k+1)をY(k+1)として定めたとき、納期遅れを出すことがない適切な部品の投入時刻U(k+1)を求めることができる。適切な入力U(k+1)を求めるためには、(8)式のY(k+1)にR(k+1)を代入した下記式を満たすU(k+1)を求めれば良い。 Here, ε PM is a P × M matrix in which the value of each element is ε. In the production system, the time Y (k + 1) at which the processing of the future part is finished is calculated from the current internal state x (k) and the future part insertion time U (k + 1) in the production system. Is shown. Therefore, when the internal state x (k) of the production system is determined, and the desired end time R (k + 1), which is the delivery date in the production system, is defined as Y (k + 1), an appropriate part that does not delay delivery date The input time U (k + 1) can be obtained. In order to obtain an appropriate input U (k + 1), U (k + 1) satisfying the following equation obtained by substituting R (k + 1) for Y (k + 1) in equation (8) may be obtained.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

(9)式は、右辺の第1項又は第2項のどちらか大きい方が左辺と等しいことを示している。右辺の第1項が左辺以下の大きさである場合は、右辺の第2項が左辺と等しくなるので、(9)式より下記式が成り立つ。   Equation (9) indicates that the larger of the first term or the second term on the right side is equal to the left side. When the first term on the right side is equal to or smaller than the left side, the second term on the right side is equal to the left side, and therefore the following equation is established from equation (9).

Figure 2005339178
Figure 2005339178

また、(9)式の右辺の第1項が左辺よりも大きい場合は、(9)式を満たすU(k+1)は存在せず、現在の内部状態では納期遅れが避けられない状態である。この場合は、U(k+1)の値をどのような値にしても、避けることができない最小限の遅れ以上の納期遅れが発生する。この場合の部品の投入時刻は、最小限の遅れを発生させる投入時刻の内、最も遅いものとすることが望ましい。この場合の加工の終了時刻は(9)式の右辺で得られることとなり、U(k+1)を変化させても(9)式の右辺第1項は変化しないので、U(k+1)を変化させて(9)式の右辺第2項を(9)式の右辺第1項よりも小さくさせたときに、最小限の遅れを伴う終了時刻が得られることとなる。U(k+1)を増加させるのに従って(9)式の右辺第2項は増加するので、最小限の遅れを発生させる部品の投入時刻U(k+1)の内の最大のU(k+1)は、(9)式の右辺第1項と(9)式の右辺第2項とが等しいときに得られる。即ち、この場合の最適なU(k+1)に対して、下記式が成り立つ。   If the first term on the right side of equation (9) is larger than the left side, U (k + 1) that satisfies equation (9) does not exist, and a delay in delivery is unavoidable in the current internal state. In this case, no matter what the value of U (k + 1) is, a delivery delay more than the unavoidable minimum delay occurs. In this case, it is desirable that the loading time of the component is the latest among the loading times that cause a minimum delay. The processing end time in this case is obtained on the right side of equation (9), and even if U (k + 1) is changed, the first term on the right side of equation (9) does not change, so U (k + 1) is changed. Thus, when the second term on the right side of equation (9) is made smaller than the first term on the right side of equation (9), an end time with a minimum delay is obtained. Since the second term on the right side of equation (9) increases as U (k + 1) is increased, the maximum U (k + 1) among the component insertion times U (k + 1) that cause the minimum delay is ( It is obtained when the first term on the right side of equation (9) is equal to the second term on the right side of equation (9). That is, the following equation holds for the optimum U (k + 1) in this case.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

(10)式および(11)式をまとめることにより、下記式が得られる。   The following formula is obtained by combining the formulas (10) and (11).

Figure 2005339178
Figure 2005339178

(12)式は、max-plus代数系でのU(k+1)に対する連立一次方程式の形式となっている。この式は、max-plus代数における最大部分解の解法を利用することができる。最大部分解とは、下記の(13)式で与えられるZについての連立一次方程式において、式を満たす解が求められる場合にはその解を与え、式を満たす解が求められない場合には右辺の値を超えない範囲で最大の左辺の値を与える解である。(13)式の最大部分解は、下記の(14)式で与えられる。   Equation (12) is in the form of simultaneous linear equations for U (k + 1) in the max-plus algebra system. This equation can use the solution of the maximum partial decomposition in the max-plus algebra. The maximum partial decomposition is a simultaneous linear equation with respect to Z given by the following equation (13). If a solution satisfying the equation is found, the solution is given, and if a solution satisfying the equation is not found, the right side This is the solution that gives the maximum value on the left-hand side within the range not exceeding. The maximum partial decomposition of the equation (13) is given by the following equation (14).

Figure 2005339178
Figure 2005339178

従って、(12)式の最大部分解は下記式で与えられる。   Therefore, the maximum partial decomposition of the equation (12) is given by the following equation.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

(15)式は、生産システムにおいて定められた納期の時刻R(k+1)に対して、納期の時刻丁度に製品を完成させることができる場合は納期の時刻丁度に製品を完成させるような部品の投入時刻U(k+1)を求め、納期の時刻丁度に製品を完成させることが不可能な場合は、製品の完成が納期に遅れず、しかも最も遅い投入時刻U(k+1)を求めていることを示している。(15)式では、イベントカウンタがk+1,k+2,…,k+Nである全ての場合について投入時刻を求めているが、投入時刻は、下記の(16)式を用いて、イベントカウンタがk+1の場合のみを求める。   If the product can be completed exactly at the time of delivery with respect to the delivery time R (k + 1) determined in the production system, the equation (15) is for parts that complete the product just at the time of delivery. If the input time U (k + 1) is obtained and it is impossible to complete the product at the exact time of delivery, the completion of the product is not delayed by the delivery date and the latest input time U (k + 1) is obtained. Show. In the equation (15), the input time is obtained for all cases where the event counter is k + 1, k + 2,..., K + N, but the input time is calculated when the event counter is k + 1 using the following equation (16). Only seek.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

k+2以降の投入時刻は、イベントカウンタを1インクリメントしつつ再計算することにより求まる。(16)式を用いることにより、生産システムにおける適切な投入時刻即ち作業プロセスの適切な作業開始時刻を求めることが可能となり、作業プロセスのスケジュールを作成することができる。
シャッター(B. De Schutter),ブーン(T. van den Boom)「モデル プレディクティブ コントロール フォア マックス−プラス−リニア ディスクリート イベント システムズ(Model predictive control for max-plus-linear discrete event systems)」,(英国),オートマティカ(Automatica),2001年 37巻 7号 p.1049−1056 バチェリ(F. Baccelli )他2名「フリーチョイス ペトリネッツ−アン アルジェブライック アプローチ(Free-Choice Petri Nets - An Algebraic Approach)」,(米国),アイトリプルイー トランザクションズ オン オートマティック コントロール(IEEE Trans. Autom. Control),1996年 41巻 12号 p.1751−1777
The input time after k + 2 is obtained by recalculating while incrementing the event counter by one. By using the equation (16), it is possible to obtain an appropriate input time in the production system, that is, an appropriate work start time of the work process, and a work process schedule can be created.
Shutter (B. De Schutter), Boon (T. van den Boom) "Model predictive control for max-plus-linear discrete event systems" (UK), Auto Automatica, 2001, 37, 7 p. 1049-1056 F. Baccelli and two others, “Free-Choice Petri Nets-An Algebraic Approach” (USA), i-Triple Transactions on Automatic Control (IEEE Trans. Autom. Control), 1996, Vol. 41, No. 12, p. 1751-1777

前述の如く、max-plus代数は複数の作業工程が同期して作業結果が得られる作業プロセスをうまく記述することができる。しかし、複数の作業工程が選択的に並行している場合には、作業プロセスでの作業の過程を記述することが困難である。   As described above, the max-plus algebra can well describe a work process in which a plurality of work processes are synchronized to obtain a work result. However, when a plurality of work processes are selectively arranged in parallel, it is difficult to describe the work process in the work process.

図8は、複数の作業工程が選択的に並行している作業プロセスである生産システムの例を示す模式図である。図中に示す生産システムは、機械M1,M2,M3を生産設備として備えており、各機械は互いに並行して作業を行うことができる。更に、機械M1,M2,M3の前の工程として、選択器が備えられている。この生産システムに対して材料である部品が投入されると、選択器が機械M1,M2,M3のいずれかを選択し、選択器が選択した機械へ部品が投入され、選択された機械は投入された部品を加工して加工された部品を供出する。図8中では、現在機械M1が選択されている。複数の作業工程が選択的に並行している作業プロセスのその他の例としては、互いに並行した経路を有する物流又は通信システム、複数の受付窓口で来客を受け付ける受付システム等が挙げられる。   FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of a production system that is a work process in which a plurality of work processes are selectively arranged in parallel. The production system shown in the figure includes machines M1, M2, and M3 as production facilities, and the machines can work in parallel with each other. Furthermore, a selector is provided as a step before the machines M1, M2, and M3. When a material part is input to this production system, the selector selects one of the machines M1, M2, and M3, the part is input to the machine selected by the selector, and the selected machine is input. The processed parts are processed to deliver the processed parts. In FIG. 8, the machine M1 is currently selected. Other examples of work processes in which a plurality of work processes are selectively parallel include a physical distribution or communication system having paths parallel to each other, a reception system that receives customers at a plurality of reception windows, and the like.

複数の作業工程が選択的に並行している作業プロセスを記述する方法の例としては、非特許文献2に開示された、max-plus代数に他の演算を取り入れた方法がある。しかし、この方法では、max-plus代数の特徴である線形性が失われるという難点があるので、作業プロセスの記述が複雑となり、スケジュールの作成が困難であるという問題がある。   As an example of a method for describing a work process in which a plurality of work steps are selectively arranged in parallel, there is a method disclosed in Non-Patent Document 2 that incorporates another operation in the max-plus algebra. However, this method has a problem that the linearity that is a feature of the max-plus algebra is lost, so that the description of the work process is complicated and it is difficult to create a schedule.

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、線形性を保ったmax-plus代数で作業プロセスを記述することにより、複数の作業工程が選択的に並行している作業プロセスのスケジュールを容易に作成することができるスケジュール作成方法、スケジュール作成装置及びコンピュータプログラムを提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the object of the present invention is to describe a work process with a max-plus algebra that maintains linearity, so that a plurality of work processes can be selectively performed. It is an object of the present invention to provide a schedule creation method, a schedule creation apparatus, and a computer program that can easily create a schedule of parallel work processes.

また本発明の他の目的とするところは、作業プロセスのスケジュールを作成するための計算時間を短縮することができるスケジュール作成方法、スケジュール作成装置及びコンピュータプログラムを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a schedule creation method, a schedule creation device, and a computer program capable of reducing the calculation time for creating a work process schedule.

第1発明に係るスケジュール作成方法は、互いに並行して作業を行うことが可能な複数のサブプロセスを含み、各サブプロセスは、外部から投入される作業対象を受け付け、受け付けた作業対象に対する作業を行い、作業結果を外部へ供出する作業順に並んだ一又は複数の作業工程からなり、いずれのサブプロセスに作業対象が投入されるかを選択することができる作業プロセスについて、作業対象が投入されるサブプロセスの選択及び作業対象の投入時点をmax-plus代数により定めて、前記作業プロセスでの作業のスケジュールを作成する方法において、特定の作業を行うサブプロセスとして選択されたサブプロセスについて値が0となり、その他のサブプロセスについて値が−∞となる選択パラメータを用いることにより線形性を保ったmax-plus代数で記述された計算式を用いて、前記投入時点を計算することを特徴とする。   The schedule creation method according to the first invention includes a plurality of sub-processes capable of performing work in parallel with each other, and each sub-process receives a work target input from the outside, and performs work on the received work target. The work target is input for a work process that is composed of one or a plurality of work steps arranged in the order of work performed and delivering the work result to the outside, and in which sub-process the work target can be selected. In the method of creating a work schedule in the work process by determining the sub-process selection and the work object input time by the max-plus algebra, the value is 0 for the sub-process selected as the sub-process for performing a specific work. Max-p that maintains linearity by using a selection parameter whose value is -∞ for other sub-processes The input time is calculated using a calculation formula described in the lus algebra.

第2発明に係るスケジュール作成方法は、互いに並行して作業を行うことが可能な第1サブプロセス〜第nサブプロセス(但し、nは自然数)を含み、第iサブプロセス(但し、iは自然数で1≦i≦n)は、外部から投入される作業対象を受け付け、受け付けた作業対象に対する作業を行い、作業結果を外部へ供出する作業順に並んだs(i)個(但し、s(i)は自然数)の作業工程からなり、いずれのサブプロセスに作業対象が投入されるかを選択することができる作業プロセスについて、記憶部及び演算部を備えるコンピュータを用い、作業対象が投入されるサブプロセスの選択及び作業対象の投入時点をmax-plus代数により定めて、前記作業プロセスでの作業のスケジュールを作成する方法において、現在の時点t0 、各サブプロセスに含まれる1〜s(i)番目の各作業工程でk番目の作業を開始する時点{xi,j(k):1≦i≦n,1≦j≦s(i)}(但し、jは自然数)、各サブプロセスに含まれる各作業工程での作業に必要な作業時間{di,j :1≦i≦n,1≦j≦s(i)}、及びk+1,…,k+N番目の作業における作業結果が供出される時点の期限{r(k+m):1≦m≦N}(但し、m,Nは自然数)を前記記憶部で記憶するステップと、k+m番目の作業を行うサブプロセスとして第iサブプロセスが選択される場合にδi(k+m)=e(但し、e=0)となり、k+m番目の作業を行うサブプロセスとして第iサブプロセス以外のサブプロセスが選択される場合にδi (k+m)=ε(但し、ε=−∞)となる選択パラメータ{δi(k+m):1≦i≦n,1≦m≦N}の値を前記演算部で決定する選択パラメータ決定ステップと、各成分の値がt0 であるN行一列の行列T0、下記式で与えられるN行一列の行列R(k+1)、
R(k+1)=[r(k+1) r(k+1) … r(k+m)]T
下記式で与えられる(s(1)+…+s(n))行一列の行列x(k)、
x(k)=[x1,1 (k) x1,2 (k) … x1,s(1)(k) x2,1 (k) …
2,s(2)(k) … xn,1 (k) … xn,s(n)(k)]T
max-plus代数の乗算(丸に×)及び加算(丸に+)を内部に含み、s(i)行s(i)列の行列Ai’を含んだ下記式で与えられる(s(1)+…+s(n))行(s(1)+…+s(n))列の行列Ak
The schedule creation method according to the second invention includes a first sub-process to an n-th sub-process (where n is a natural number) capable of performing work in parallel with each other, and an i-th sub-process (where i is a natural number). 1 ≦ i ≦ n) accepts work objects input from the outside, performs work on the accepted work objects, and arranges the work results in the order of work to be delivered to the outside (however, s (i ) Is a natural number) of work processes, and a work process in which a work target can be selected in which sub-process is input using a computer including a storage unit and a calculation unit. process selection and poured point of the work object determined by max-plus algebra, a method of scheduling a task in the work process, the present time t 0, the subprocess INCLUDED 1 to s (i) th time of starting the k-th task in the work process of {x i, j (k) : 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ j ≦ s (i)} ( where, j is a natural number), work time required for work in each work process included in each sub-process {d i, j : 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ j ≦ s (i)}, and k + 1,..., k + N A step of storing the time limit {r (k + m): 1 ≦ m ≦ N} (where m and N are natural numbers) at the time point when the work result in the th work is provided, and the k + m th work is performed. When the i-th sub-process is selected as a sub-process, δ i (k + m) = e (where e = 0), and a sub-process other than the i-th sub-process is selected as a sub-process for performing the k + m-th work. If the δ i (k + m) = ε ( where, ε = -∞) to become selected parameters {δ i (k + m) 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ m ≦ N value of} a selection parameter determining step of determining by the operation unit, the matrix T 0 of N rows one column value of each component is t 0, N given by the following formula A row-and-column matrix R (k + 1),
R (k + 1) = [r (k + 1) r (k + 1)... R (k + m)] T
(S (1) +... + S (n)) row and column matrix x (k) given by the following equation:
x (k) = [x 1,1 (k) x 1,2 (k) ... x 1, s (1) (k) x 2,1 (k) ...
x 2, s (2) (k) ... x n, 1 (k) ... x n, s (n) (k)] T
It contains max-plus algebraic multiplication (circle x) and addition (circle +), and is given by the following equation containing a matrix A i 'of s (i) rows s (i) columns (s (1 ) +... + S (n)) row (s (1) +... + S (n)) column matrix A k ,

Figure 2005339178
Figure 2005339178

下記式で与えられる(s(1)+…+s(n))行一列の行列Bk(S (1) +... + S (n)) row and column matrix B k given by the following equation:

Figure 2005339178
Figure 2005339178

(s(i)−1)個のεの成分とdi,s(i)及びδi (k)がmax-plus代数の乗算で乗された成分とを交互に含んだ下記式で与えられる一行(s(1)+…+s(n))列の行列Ck(S (i) -1) ε components and d i, s (i) and δ i (k) are given by the following formulas alternately including components multiplied by the multiplication of the max-plus algebra. One row (s (1) +... + S (n)) column matrix C k ,

Figure 2005339178
Figure 2005339178

下記式で与えられる行列ΓkA matrix Γ k given by

Figure 2005339178
Figure 2005339178

並びに下記式で与えられる行列Δk を用い、 And a matrix Δ k given by

Figure 2005339178
Figure 2005339178

k+1,…,k+N番目の作業対象が投入される時点{u(k+m):1≦m≦N}を、max-plus代数のΘ演算を含む下記式により前記演算部で計算するステップと calculating the time point {u (k + m): 1 ≦ m ≦ N} at which the k + 1,..., k + Nth work object is input, using the following equation including the Θ operation of the max-plus algebra.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

を含むことを特徴とする。 It is characterized by including.

第3発明に係るスケジュール作成方法は、前記選択パラメータ決定ステップでは、前記演算部は、選択パラメータの値を決定することによって確定する作業結果の供出の予定時点が前記期限よりも遅れることに対するペナルティと作業に要する作業コストとを含んでなる評価関数の値が最小になるように選択パラメータの値を決定し、前記選択パラメータ決定ステップでは、一部の値を固定した選択パラメータより得られる前記評価関数の下界値と暫定的に得られている前記評価関数の最小値である暫定最小値とを比較して選択パラメータの値の組み合わせを選別する分枝限定法により、nN 通りの選択パラメータの値の組み合わせの中から前記評価関数の最小値を与える選択パラメータの値の組み合わせを前記演算部で探索するステップを含むことを特徴とする。 In the schedule creation method according to a third aspect of the present invention, in the selection parameter determination step, the calculation unit includes a penalty for delaying a scheduled time point of delivery of the work result determined by determining a value of the selection parameter from the deadline. The value of the selection parameter is determined so that the value of the evaluation function including the work cost required for the work is minimized, and in the selection parameter determination step, the evaluation function obtained from the selection parameter having a fixed value N N kinds of selection parameter values by a branch and bound method in which a combination of selection parameter values is selected by comparing a lower bound value of the parameter and a provisional minimum value that is a provisionally obtained minimum value of the evaluation function. Searching for a combination of values of selection parameters that gives the minimum value of the evaluation function from among the combinations of And wherein the Mukoto.

第4発明に係るスケジュール作成方法は、k+1番目の作業対象が投入される時点u(k+1)を、一行N列の行列[e ε … ε]を含む下記式により前記演算部で計算するステップと、   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a schedule creation method comprising: calculating a time point u (k + 1) at which the (k + 1) -th work target is input by the arithmetic unit according to the following formula including a matrix [e ε. ,

Figure 2005339178
Figure 2005339178

下記式により得られる行列x(k+1)を前記演算部で計算するステップと、   Calculating a matrix x (k + 1) obtained by the following equation in the calculation unit;

Figure 2005339178
Figure 2005339178

前記演算部で計算したx(k+1)を新たなx(k)として前記記憶部で記憶するステップと、新たな現在の時点t0 及び新たな前記期限{r(k+m):1≦m≦N}を前記記憶部で記憶するステップと、δi(k+m+1)を新たなδi (k+m)とし(但し、1≦m≦N−1)、δi (k+N)を新たなδi(k+N)とした選択パラメータより得られる前記評価関数の値を、前記暫定最小値の初期値として前記演算部で記憶するステップと、前記記憶部で記憶した値を用いてスケジュールを前記演算部で再度作成するステップとを更に含むことを特徴とする。 Storing x (k + 1) calculated by the calculation unit as new x (k) in the storage unit; a new current time point t 0 and a new deadline {r (k + m): 1 ≦ m ≦ N } In the storage unit, and δ i (k + m + 1) is a new δ i (k + m) (where 1 ≦ m ≦ N−1) and δ i (k + N) is a new δ i (k + N). Storing the value of the evaluation function obtained from the selected parameter as the initial value of the provisional minimum value in the calculation unit, and re-creating a schedule using the value stored in the storage unit in the calculation unit The method further includes a step.

第5発明に係るスケジュール作成装置は、互いに並行して作業を行うことが可能な第1サブプロセス〜第nサブプロセス(但し、nは自然数)を含み、第iサブプロセス(但し、iは自然数で1≦i≦n)は、外部から投入される作業対象を受け付け、受け付けた作業対象に対する作業を行い、作業結果を外部へ供出する作業順に並んだs(i)個の作業工程(但し、s(i)は自然数)からなり、いずれのサブプロセスに作業対象が投入されるかを選択することができる作業プロセスについて、作業対象が投入されるサブプロセスの選択及び作業対象の投入時点をmax-plus代数により定めて、前記作業プロセスでの作業のスケジュールを作成する装置において、現在の時点t0 、各サブプロセスに含まれる1〜s(i)番目の各作業工程でk番目の作業を開始する時点{xi,j(k):1≦i≦n,1≦j≦s(i)}(但し、jは自然数)、各サブプロセスに含まれる各作業工程での作業に必要な作業時間{di,j :1≦i≦n,1≦j≦s(i)}、及びk+1,…,k+N番目の作業における作業結果が供出される時点の期限{r(k+m):1≦m≦N}(但し、m,Nは自然数)を記憶する記憶手段と、k+m番目の作業を行うサブプロセスとして第iサブプロセスが選択される場合にδi(k+m)=e(但し、e=0)となり、k+m番目の作業を行うサブプロセスとして第iサブプロセス以外のサブプロセスが選択される場合にδi (k+m)=ε(但し、ε=−∞)となる選択パラメータ{δi(k+m):1≦i≦n,1≦m≦N}の値を決定する選択パラメータ決定手段と、各成分の値がt0 であるN行一列の行列T0、下記式で与えられるN行一列の行列R(k+1)、
R(k+1)=[r(k+1) r(k+1) … r(k+m)]T
下記式で与えられる(s(1)+…+s(n))行一列の行列x(k)、
x(k)=[x1,1 (k) x1,2 (k) … x1,s(1)(k) x2,1 (k) …
2,s(2)(k) … xn,1 (k) … xn,s(n)(k)]T
max-plus代数の乗算(丸に×)及び加算(丸に+)を内部に含み、s(i)行s(i)列の行列Ai’を含んだ下記式で与えられる(s(1)+…+s(n))行(s(1)+…+s(n))列の行列Ak
A schedule creation device according to a fifth aspect of the present invention includes first to n-th sub-processes (where n is a natural number) capable of performing work in parallel with each other, and i-th sub-process (where i is a natural number) 1 ≦ i ≦ n) accepts a work object input from outside, performs work on the accepted work object, and arranges work results in the order of work to be delivered to the outside (provided that, s (i) is a natural number), and for a work process that can select which sub-process the work target is input to, select the sub-process into which the work object is input and the time when the work object is input -plus determined by algebraic an apparatus for creating a schedule for working in the work process, k at the current time point t 0, 1 to s included in each sub-process (i) th individual work processes Time of starting the eye work {x i, j (k) : 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ j ≦ s (i)} ( where, j is a natural number), at each working step included in each sub-process Work time required for work {d i, j : 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ j ≦ s (i)}, and time limit when work results in the k + 1,..., K + Nth work are provided {r ( k + m): 1 ≦ m ≦ N} (where m and N are natural numbers), and δ i (k + m) = when the i-th sub-process is selected as the sub-process performing the k + m-th operation. e (where e = 0), and δ i (k + m) = ε (where ε = −∞) when a sub-process other than the i-th sub-process is selected as the sub-process performing the k + m-th work. selection parameters {δ i (k + m) : 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ m ≦ n} selection parameters determine to determine the value of Means a matrix T 0 of N rows one column value of each component is t 0, the matrix R of the N rows a row given by the following equation (k + 1),
R (k + 1) = [r (k + 1) r (k + 1)... R (k + m)] T
(S (1) +... + S (n)) row and column matrix x (k) given by the following equation:
x (k) = [x 1,1 (k) x 1,2 (k) ... x 1, s (1) (k) x 2,1 (k) ...
x 2, s (2) (k) ... x n, 1 (k) ... x n, s (n) (k)] T
It contains max-plus algebraic multiplication (circle x) and addition (circle +), and is given by the following equation containing a matrix A i 'of s (i) rows s (i) columns (s (1 ) +... + S (n)) row (s (1) +... + S (n)) column matrix A k ,

Figure 2005339178
Figure 2005339178

下記式で与えられる(s(1)+…+s(n))行一列の行列Bk(S (1) +... + S (n)) row and column matrix B k given by the following equation:

Figure 2005339178
Figure 2005339178

(s(i)−1)個のεの成分とdi,s(i)及びδi (k)がmax-plus代数の乗算で乗された成分とを交互に含んだ下記式で与えられる一行(s(1)+…+s(n))列の行列Ck(S (i) -1) ε components and d i, s (i) and δ i (k) are given by the following formulas alternately including components multiplied by the multiplication of the max-plus algebra. One row (s (1) +... + S (n)) column matrix C k ,

Figure 2005339178
Figure 2005339178

下記式で与えられる行列ΓkA matrix Γ k given by

Figure 2005339178
Figure 2005339178

並びに下記式で与えられる行列Δk を用い、 And a matrix Δ k given by

Figure 2005339178
Figure 2005339178

k+1,…,k+N番目の作業対象が投入される時点{u(k+m):1≦m≦N}を、max-plus代数のΘ演算を含む下記式により計算する手段と means for calculating the time point {u (k + m): 1 ≦ m ≦ N} at which the k + 1,..., k + Nth work object is input by the following formula including the Θ operation of the max-plus algebra.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

を備えることを特徴とする。 It is characterized by providing.

第6発明に係るスケジュール作成装置は、前記選択パラメータ決定手段は、選択パラメータの値を決定することによって確定する作業結果の供出の予定時点が前記期限よりも遅れることに対するペナルティと作業に要する作業コストとを含んでなる評価関数の値が最小になるように選択パラメータの値を決定すべくなしてあり、一部の値を固定した選択パラメータより得られる前記評価関数の下界値と暫定的に得られている前記評価関数の最小値である暫定最小値とを比較して選択パラメータの値の組み合わせを選別する分枝限定法により、nN 通りの選択パラメータの値の組み合わせの中から前記評価関数の最小値を与える選択パラメータの値の組み合わせを探索する手段を含むことを特徴とする。 In the schedule creation device according to the sixth aspect of the invention, the selection parameter determination means is configured to determine the value of the selection parameter, the penalty for delaying the scheduled delivery time of the work result from the deadline, and the work cost required for the work. The value of the selection parameter is determined so that the value of the evaluation function including the value is minimized, and is temporarily obtained from the lower bound value of the evaluation function obtained from the selection parameter having a fixed value. The evaluation function is selected from n N combinations of selection parameter values by a branch and bound method that selects a combination of selection parameter values by comparing with a provisional minimum value that is a minimum value of the evaluation function. Means for searching for a combination of values of the selection parameter that gives the minimum value of.

第7発明に係るスケジュール作成装置は、k+1番目の作業対象が投入される時点u(k+1)を、一行N列の行列[e ε … ε]を含む下記式により計算する手段と、   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a schedule creation device that calculates a time point u (k + 1) at which the (k + 1) -th work target is input according to the following formula including a matrix [e ε.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

下記式により得られる行列x(k+1)を計算する開始時点計算手段とを更に備え、 And a start time calculating means for calculating a matrix x (k + 1) obtained by the following equation:

Figure 2005339178
Figure 2005339178

前記記憶手段は、前記開始時点計算手段が計算したx(k+1)を新たなx(k)として記憶する手段と、新たな現在の時点t0 及び新たな前記期限{r(k+m):1≦m≦N}を記憶する手段と、δi(k+m+1)を新たなδi (k+m)とし(但し、1≦m≦N−1)、δi (k+N)を新たなδi(k+N)とした選択パラメータより得られる前記評価関数の値を、前記暫定最小値の初期値として記憶する手段とを有し、前記記憶手段が記憶する値を用いてスケジュールを再度作成する手段を更に備えることを特徴とする。 The storage means stores x (k + 1) calculated by the start time calculation means as new x (k), a new current time t 0 and a new deadline {r (k + m): 1 ≦ means for storing m ≦ N}, and δ i (k + m + 1) is a new δ i (k + m) (where 1 ≦ m ≦ N−1), and δ i (k + N) is a new δ i (k + N). Means for storing the value of the evaluation function obtained from the selected parameter as an initial value of the temporary minimum value, and further comprising means for re-creating a schedule using the value stored in the storage means. Features.

第8発明に係るコンピュータプログラムは、互いに並行して作業を行うことが可能な第1サブプロセス〜第nサブプロセス(但し、nは自然数)を含み、第iサブプロセス(但し、iは自然数で1≦i≦n)は、外部から投入される作業対象を受け付け、受け付けた作業対象に対する作業を行い、作業結果を外部へ供出する作業順に並んだs(i)個(但し、s(i)は自然数)の作業工程からなり、いずれのサブプロセスに作業対象が投入されるかを選択することができる作業プロセスについて、現在の時点t0 、各サブプロセスに含まれる1〜s(i)番目の各作業工程でk番目の作業を開始する時点{xi,j(k):1≦i≦n,1≦j≦s(i)}(但し、jは自然数)、各サブプロセスに含まれる各作業工程での作業に必要な作業時間{di,j :1≦i≦n,1≦j≦s(i)}、及びk+1,…,k+N番目の作業における作業結果が供出される時点の期限{r(k+m):1≦m≦N}(但し、m,Nは自然数)を記憶するコンピュータに、作業対象が投入されるサブプロセスの選択及び作業対象の投入時点をmax-plus代数により定めて、前記作業プロセスでの作業のスケジュールを作成させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、k+m番目の作業を行うサブプロセスとして第iサブプロセスが選択される場合にδi(k+m)=e(但し、e=0)となり、k+m番目の作業を行うサブプロセスとして第iサブプロセス以外のサブプロセスが選択される場合にδi (k+m)=ε(但し、ε=−∞)となる選択パラメータ{δi(k+m):1≦i≦n,1≦m≦N}の値を決定させる選択パラメータ決定手順と、コンピュータに、各成分の値がt0 であるN行一列の行列T0、下記式で与えられるN行一列の行列R(k+1)、
R(k+1)=[r(k+1) r(k+1) … r(k+m)]T
下記式で与えられる(s(1)+…+s(n))行一列の行列x(k)、
x(k)=[x1,1 (k) x1,2 (k) … x1,s(1)(k) x2,1 (k) …
2,s(2)(k) … xn,1 (k) … xn,s(n)(k)]T
max-plus代数の乗算(丸に×)及び加算(丸に+)を内部に含み、s(i)行s(i)列の行列Ai’を含んだ下記式で与えられる(s(1)+…+s(n))行(s(1)+…+s(n))列の行列Ak
A computer program according to an eighth aspect of the present invention includes a first sub-process to an n-th sub-process (where n is a natural number) capable of performing operations in parallel with each other, and an i-th sub-process (where i is a natural number). 1 ≦ i ≦ n) accepts a work object input from outside, performs work on the accepted work object, and arranges work results in the order of work to be delivered to the outside (however, s (i) Is a natural number), and for the work process that can select which sub-process the work target is to be input, the current time point t 0 , the 1st to s (i) th included in each sub-process When the k-th work is started in each work process {x i, j (k): 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ j ≦ s (i)} (where j is a natural number), included in each sub-process Work required for each work process During {d i, j: 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ j ≦ s (i)}, and k + 1, ..., k + N -th work result in the operation of the time it is let out deadline {r (k + m): 1 ≦ In a computer storing m ≦ N} (where m and N are natural numbers), the selection of the sub-process to which the work target is input and the time when the work target is input are determined by the max-plus algebra, and the work in the work process is performed. When the i-th subprocess is selected as the sub-process for performing the k + m-th work, δ i (k + m) = e (provided that e = 0) and k + m-th Selection parameter {δ i (k + m): 1 ≦ i ≦ when δ i (k + m) = ε (where ε = −∞) is selected when a sub-process other than the i-th sub-process is selected as a sub-process to perform work. n, ≦ m ≦ N} and selecting parameter determination procedure for determining the value of a computer, N rows one row of the matrix T 0 the value of each component is t 0, the matrix R of the N rows a row given by the following equation (k + 1) ,
R (k + 1) = [r (k + 1) r (k + 1)... R (k + m)] T
(S (1) +... + S (n)) row and column matrix x (k) given by the following equation:
x (k) = [x 1,1 (k) x 1,2 (k) ... x 1, s (1) (k) x 2,1 (k) ...
x 2, s (2) (k) ... x n, 1 (k) ... x n, s (n) (k)] T
It contains max-plus algebraic multiplication (circle x) and addition (circle +), and is given by the following equation containing a matrix A i 'of s (i) rows s (i) columns (s (1 ) +... + S (n)) row (s (1) +... + S (n)) column matrix A k ,

Figure 2005339178
Figure 2005339178

下記式で与えられる(s(1)+…+s(n))行一列の行列Bk(S (1) +... + S (n)) row and column matrix B k given by the following equation:

Figure 2005339178
Figure 2005339178

(s(i)−1)個のεの成分とdi,s(i)及びδi (k)がmax-plus代数の乗算で乗された成分とを交互に含んだ下記式で与えられる一行(s(1)+…+s(n))列の行列Ck(S (i) -1) ε components and d i, s (i) and δ i (k) are given by the following formulas alternately including components multiplied by the multiplication of the max-plus algebra. One row (s (1) +... + S (n)) column matrix C k ,

Figure 2005339178
Figure 2005339178

下記式で与えられる行列ΓkA matrix Γ k given by

Figure 2005339178
Figure 2005339178

並びに下記式で与えられる行列Δk を用い、 And a matrix Δ k given by

Figure 2005339178
Figure 2005339178

k+1,…,k+N番目の作業対象が投入される時点{u(k+m):1≦m≦N}を、max-plus代数のΘ演算を含む下記式により計算させる手順と a procedure for calculating the time point {u (k + m): 1 ≦ m ≦ N} when the k + 1,..., k + Nth work object is input by the following formula including the Θ operation of the max-plus algebra;

Figure 2005339178
Figure 2005339178

を含むことを特徴とする。 It is characterized by including.

第9発明に係るコンピュータプログラムは、前記選択パラメータ決定手順は、コンピュータに、選択パラメータの値を決定することによって確定する作業結果の供出の予定時点が前記期限よりも遅れることに対するペナルティと作業に要する作業コストとを含んでなる評価関数の値が最小になるように選択パラメータの値を決定させる手順であり、コンピュータに、一部の値を固定した選択パラメータより得られる前記評価関数の下界値と暫定的に得られている前記評価関数の最小値である暫定最小値とを比較して選択パラメータの値の組み合わせを選別する分枝限定法により、nN 通りの選択パラメータの値の組み合わせの中から前記評価関数の最小値を与える選択パラメータの値の組み合わせを探索させる手順を含むことを特徴とする。 In the computer program according to the ninth aspect of the invention, the selection parameter determination procedure requires a penalty and work for the scheduled time point of delivery of the work result determined by determining the value of the selection parameter to the computer is later than the deadline. A value of the selected parameter so as to minimize the value of the evaluation function including the work cost, and a lower bound value of the evaluation function obtained from the selected parameter with a fixed value. Among the n N combinations of selected parameter values, the branch and bound method is used to select a combination of selected parameter values by comparing with a provisional minimum value that is the minimum value of the evaluation function that is provisionally obtained. To search for a combination of values of selection parameters that give the minimum value of the evaluation function.

第10発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、k+1番目の作業対象が投入される時点u(k+1)を、一行N列の行列[e ε … ε]を含む下記式により計算させる手順と、   A computer program according to a tenth aspect of the invention is a procedure for causing a computer to calculate a time point u (k + 1) at which the (k + 1) -th work object is input according to the following formula including a matrix [e ε.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

コンピュータに、下記式により得られる行列x(k+1)を計算させる手順と、 A procedure for causing a computer to calculate a matrix x (k + 1) obtained by the following equation;

Figure 2005339178
Figure 2005339178

コンピュータに、計算したx(k+1)を新たなx(k)とさせる手順と、コンピュータに、現在の時点t0 及び前記期限{r(k+m):1≦m≦N}を更新させる手順と、コンピュータに、δi(k+m+1)を新たなδi (k+m)とし(但し、1≦m≦N−1)、δi (k+N)を新たなδi(k+N)とした選択パラメータより得られる前記評価関数の値を、前記暫定最小値の初期値として設定させる手順と、コンピュータに、スケジュールの作成を再度行わせる手順とを更に含むことを特徴とする。 A procedure for causing the computer to calculate x (k + 1) as a new x (k); a procedure for causing the computer to update the current time point t 0 and the deadline {r (k + m): 1 ≦ m ≦ N}; The computer obtains the above-mentioned selection parameters obtained from δ i (k + m + 1) as new δ i (k + m) (where 1 ≦ m ≦ N−1) and δ i (k + N) as new δ i (k + N). The method further includes a procedure for setting the value of the evaluation function as an initial value of the provisional minimum value, and a procedure for causing the computer to create a schedule again.

本発明においては、max-plus代数の線形性を保ちながら、複数の作業工程が選択的に並行している作業プロセスを記述することを可能とした。作業プロセスの例として図8に示す生産プロセスを用いて、線形性を保ったmax-plus代数により作業プロセスを記述する方法を説明する。   In the present invention, it is possible to describe a work process in which a plurality of work processes are selectively parallel while maintaining the linearity of the max-plus algebra. Using the production process shown in FIG. 8 as an example of the work process, a method of describing the work process using a max-plus algebra that maintains linearity will be described.

まず、図8に示す生産プロセスにおける機械M1を考える。(k+1)番目の部品を加工する機械として機械M1が選択器に選択された場合、機械M1が(k+1)番目の部品の加工を開始する時刻(時点)x1 (k+1)は、k番目の部品の加工を終了した時刻と、(k+1)番目の部品が投入された時刻u1(k+1)との内の遅い方の時刻に定められることになるので、下記式で表される。 First, consider the machine M1 in the production process shown in FIG. When the machine M1 is selected as the machine for processing the (k + 1) th part, the time (time point) x 1 (k + 1) at which the machine M1 starts processing the (k + 1) th part is kth Since it is determined at the later time of the time when the machining of the part is finished and the time u 1 (k + 1) when the (k + 1) -th part is put in, it is expressed by the following equation.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

ここで、d1 は機械M1での部品の加工時間である。また、(k+1)番目の部品を加工する機械として機械M1が選択器に選択されない場合、機械M1が(k+1)番目の部品の加工を開始する時刻x1(k+1)の値は、k番目の部品の加工を開始する時刻x1 (k)の値を受け継ぐこととする。即ち、下記式が成り立つ。 Here, d 1 is the machining time of the part in the machine M1. When the machine M1 is not selected as the machine for processing the (k + 1) th part, the value of the time x 1 (k + 1) when the machine M1 starts processing the (k + 1) th part is kth The value of time x 1 (k) at which the machining of the part is started is inherited. That is, the following formula is established.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

ここで、下記式に示すように選択パラメータδi (k)を定義する。 Here, the selection parameter δ i (k) is defined as shown in the following equation.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

図8に示す生産プロセスでは、(k+1)番目の部品を加工する機械として機械M1が選択器に選択された場合、δ1 (k)=e,δ2 (k)=δ3(k)=εとなる。この選択パラメータを用いて(17)式及び(18)式を統合すると、下記式が成り立つ。 In the production process shown in FIG. 8, when the machine M1 is selected as the machine for processing the (k + 1) th part, δ 1 (k) = e, δ 2 (k) = δ 3 (k) = ε. By integrating the equations (17) and (18) using this selection parameter, the following equation is established.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

1 の値は0以上であるので、(19)式に含まれる{}の中の表式について、下記式が成り立つ。 Since the value of d 1 is equal to or greater than 0, the following equation holds for the expression in {} included in the equation (19).

Figure 2005339178
Figure 2005339178

従って、(19)式を整理すると、下記式となる。   Therefore, when formula (19) is arranged, the following formula is obtained.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

機械M2が(k+1)番目の部品の加工を開始する時刻x2 (k+1)及び機械M3が(k+1)番目の部品の加工を開始する時刻x3(k+1)についても、d2 ,d3 を機械M2,M3での部品の加工時間であるとして、同様に下記式が成り立つ。 Machine M2 is the (k + 1) -th for the part time x 2 to start processing of the (k + 1) and machine M3 is the (k + 1) th time x 3 to start the machining of the component (k + 1) is also, d 2, d 3 Assuming that the machining time is for parts in the machines M2 and M3, the following equation holds.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

更に、k番目の部品の加工が終了する時刻y(k)について、下記式が成り立つ。   Furthermore, the following equation holds for time y (k) at which the machining of the kth part ends.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

(20)式〜(23)式をまとめることにより、従来と同様の(6)式が得られる。但し、図8に示した生産システムの場合は、(6)式中のx(k),Ak ,Bk ,Ck ,は下記式で表される。 By combining the expressions (20) to (23), the same expression (6) as the conventional one can be obtained. However, in the case of the production system shown in FIG. 8, x (k), A k , B k , and C k in the equation (6) are expressed by the following equations.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

次に、より一般的な作業プロセスを考える。図9は、複数の作業工程が選択的に並行している作業プロセスである生産システムの他の例を示す模式図である。図9(a)に示す生産システムは、選択器が選択可能な生産ラインを三本備えており、1番目のラインは機械M1を備え、2番目のラインは機械M2を備え、3番目のラインは機械M31及び機械M32を直列に備えている。この生産システムに対して材料である部品が投入されると、選択器が三本のラインのいずれかを選択し、選択器が選択したラインへ部品が投入され、部品が加工される。3番目のラインが選択された場合は、まず機械M31が部品を加工し、更にその部品を機械M32が加工し、加工された部品を供出する。機械M1が(k+1)番目の部品の加工を開始する時刻x1 (k+1)及び機械M2が(k+1)番目の部品の加工を開始する時刻x2(k+1)は、夫々(20)式及び(21)式により得られる。機械M31が(k+1)番目の部品の加工を開始する時刻x31(k+1)は、(22)式より、d31を機械M31での部品の加工時間であるとして、下記式で表される。 Next, consider a more general work process. FIG. 9 is a schematic diagram showing another example of a production system that is a work process in which a plurality of work steps are selectively arranged in parallel. The production system shown in FIG. 9A includes three production lines that can be selected by the selector, the first line includes the machine M1, the second line includes the machine M2, and the third line. Comprises a machine M31 and a machine M32 in series. When a material part is input to this production system, the selector selects one of the three lines, the part is input to the line selected by the selector, and the part is processed. When the third line is selected, the machine M31 first processes the part, and further the part is processed by the machine M32 to deliver the processed part. Machine M1 is (k + 1) -th time x 1 to start the machining of the component (k + 1) and machine M2 is (k + 1) -th time x 2 to start processing of the component (k + 1), respectively (20) and ( 21) is obtained by the equation. The time x 31 (k + 1) at which the machine M31 starts machining the (k + 1) -th part is expressed by the following expression, assuming that d 31 is the machining time of the part in the machine M31 from the expression (22).

Figure 2005339178
Figure 2005339178

機械M32が(k+1)番目の部品の加工を開始する時刻x32(k+1)は、機械M32がk番目の部品の加工を終了した時刻と、機械M31が(k+1)番目の部品の加工を終了した時刻との内の遅い方の時刻に定められることになるので、下記式で表される。 The time x 32 (k + 1) when the machine M32 starts machining the (k + 1) th part is the time when the machine M32 finishes machining the kth part and the machine M31 finishes machining the (k + 1) th part. Since it is determined at the later time of the set times, it is expressed by the following formula.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

ここで、a∈Dであるaについて、下記式を定義する。   Here, the following equation is defined for a in which aεD.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

また、d31>0であるので、下記式が成り立つ。 Further, since d 31 > 0, the following formula is established.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

従って、(25)式に(24)式を代入して整理することにより、(25)式は下記式となる。   Therefore, by substituting (24) into (25) and rearranging, (25) becomes the following:

Figure 2005339178
Figure 2005339178

また、k番目の部品の加工が終了する時刻y(k)について、下記式が成り立つ。   Further, the following equation holds for time y (k) at which the machining of the k-th component ends.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

(21),(22),(24),(26),(27)式をまとめることにより、(6)式が得られる。但し、図9(a)に示した生産システムの場合は、(6)式中のx(k),Ak ,Bk ,Ck ,は下記式で表される。 By combining equations (21), (22), (24), (26), and (27), equation (6) is obtained. However, in the case of the production system shown in FIG. 9A, x (k), A k , B k , and C k in equation (6) are expressed by the following equations.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

図9(b)に示す生産システムは、より一般的な生産システムであり、3番目のラインは、機械M31〜機械M3sのs個の機械を直列に備えている。この生産システムも、同様に(6)式により記述することができる。機械M3jが(k+1)番目の部品の加工を開始する時刻をx3,j(k+1)とし、機械M3jでの部品の加工時間をd3,j として、この場合の(6)式中のx(k),Ak ,Bk ,Ck ,は下記式で表される。 The production system shown in FIG. 9B is a more general production system, and the third line includes s machines M31 to M3s in series. This production system can be similarly described by the equation (6). The time at which the machine M3j starts machining the (k + 1) -th part is x 3, j (k + 1), and the machining time of the part at the machine M3j is d 3, j . In this case, x in the expression (6) (K), A k , B k , and C k are represented by the following equations.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

ここで、行列Ak は(s+2)×(s+2)の行列である。また行列Akに含まれる行列A’3 はs×sの行列であり、通常の代数における下三角行列に対応する行列である。また行列Ak に含まれるε1,s,εs,1 は、各要素の値がεである夫々1×s,s×1の行列である。また行列x(k)及びBk は(s+2)×1の行列であり、行列Ckは1×(s+2)の行列である。 Here, the matrix A k is a matrix of (s + 2) × (s + 2). The matrix A ′ 3 included in the matrix A k is an s × s matrix, and corresponds to a lower triangular matrix in a normal algebra. Further, ε 1, s and ε s, 1 included in the matrix A k are 1 × s and s × 1 matrices, respectively, in which the value of each element is ε. The matrices x (k) and B k are (s + 2) × 1 matrices, and the matrix C k is a 1 × (s + 2) matrix.

図10は、複数の作業工程が選択的に並行している一般的な作業プロセスを示す模式図である。作業プロセスは、互いに並行して作業を行うことが可能な第1サブプロセス〜第nサブプロセスのn個のサブプロセスを含み、第iサブプロセスは作業工程Pi,1 〜Pi,s(i)のs(i)個の作業工程を有している。各サブプロセスの作業の流れの前には、セレクタが備えられており、作業を行う際には、セレクタがいずれかのサブプロセスを選択し、選択されたサブプロセス内で作業が行われる。第iサブプロセスが有する各作業工程Pi,jは、全段の他の作業工程Pi,j-1 から作業対象を投入され、作業対象に対する作業を行い、作業結果を後段の他の作業工程Pi,j+1へ投入するように、作業順に並んでいる。なお第iサブプロセスが含む作業工程Pi,1 〜Pi,s(i)の内、初段の作業工程Pi,1はセレクタから作業対象を投入され、最終段の作業工程Pi,s(i)は第iサブプロセスの最終的な作業結果を供出する。この作業プロセスも、同様に(6)式により記述することができる。選択パラメータδi(k)は、k番目の作業が第iサブプロセスで行われる場合にδi (k)=e、k番目の作業が第iサブプロセス以外のサブプロセスで行われる場合にδi(k)=εとする。この場合の(6)式中のx(k),Ak ,Bk ,Ck ,は下記式で表される。 FIG. 10 is a schematic diagram showing a general work process in which a plurality of work processes are selectively arranged in parallel. The work process includes n sub-processes of a first sub-process to an n-th sub-process capable of performing work in parallel with each other, and the i-th sub-process includes work steps P i, 1 to P i, s ( i) s (i) work steps. A selector is provided in front of the work flow of each sub-process, and when performing the work, the selector selects one of the sub-processes, and the work is performed in the selected sub-process. Each work process P i, j of the i-th sub-process receives work objects from other work processes P i, j-1 at all stages, performs work on the work objects, and obtains work results as other work in the subsequent stage. They are arranged in order of work so as to be input to the process P i, j + 1 . Incidentally working process P i, 1 to P i including the i-th sub-process, among s (i), the working process P i, 1 of the first stage are charged work object from the selector, the final stage working process P i, s (i) provides the final work result of the i-th sub-process. This work process can be similarly described by the equation (6). The selection parameter δ i (k) is δ i (k) = e when the k-th operation is performed in the i-th sub-process, and δ when the k-th operation is performed in a sub-process other than the i-th sub-process. i (k) = ε. In this case, x (k), A k , B k , C k in the equation (6) is expressed by the following equation.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

ここで、xi,j(k)は作業工程Pi,j がk番目の作業を開始する時刻であり、di,j は作業工程Pi,j での作業時間である。また、行列Akは(s(1)+…+s(n))×(s(1)+…+s(n))の行列である。また行列Ak に含まれる行列A’i は、s(i)×s(i)の行列であり、通常の代数における下三角行列に対応する行列である。また行列Akに含まれるεa,b は、各要素の値がεであるa×bの行列である。また行列x(k)及びBk は(s(1)+…+s(n))×1の行列であり、行列Ckは1×(s(1)+…+s(n))の行列である。 Here, x i, j (k) is the time when the work process P i, j starts the k-th work, and d i, j is the work time in the work process P i, j . The matrix A k is a matrix of (s (1) +... + S (n)) × (s (1) +. A matrix A ′ i included in the matrix A k is a matrix of s (i) × s (i), and corresponds to a lower triangular matrix in a normal algebra. Further, ε a, b included in the matrix A k is an a × b matrix in which the value of each element is ε. The matrices x (k) and B k are (s (1) +... + S (n)) × 1 matrix, and the matrix C k is a 1 × (s (1) +... + S (n)) matrix. is there.

以上の如く、選択パラメータを導入することによって、複数の作業工程が選択的に並行している作業プロセスを従来と同様の線形性を保ったmax-plus代数により(6)式で記述することが可能となる。従って、従来と同様に(15)式及び(16)式を用いることにより、複数の作業工程が選択的に並行している作業プロセスにおいて適切な作業対象の投入時刻u(k+1)を求めることが可能となり、作業プロセスのスケジュールを作成することができる。但し、この場合のΔkは下記式で表される。 As described above, by introducing a selection parameter, a work process in which a plurality of work steps are selectively paralleled can be described by Equation (6) using a max-plus algebra that maintains the same linearity as in the past. It becomes possible. Therefore, by using the equations (15) and (16) as in the prior art, it is possible to obtain an appropriate work object input time u (k + 1) in a work process in which a plurality of work steps are selectively parallel. It is possible to create a work process schedule. However, Δ k in this case is expressed by the following equation.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

第1、第2、第5及び第8発明においては、選択パラメータを用いて(6)式のx(k),Ak ,Bk ,Ck を表すことにより、複数の作業工程が選択的に並行している作業プロセスにおける作業対象の投入時刻(時点)を計算する計算式が、線形性を保ったmax-plus代数で記述され、選択パラメータを決定した計算式を用いて作業対象の投入時刻を計算する。 In the first, second, fifth, and eighth inventions, a plurality of work steps are selectively represented by expressing x (k), A k , B k , and C k in equation (6) using selection parameters. The calculation formula that calculates the input time (time) of the work target in the work process that is parallel to is described in the max-plus algebra that maintains linearity, and the work target is input using the calculation formula that determines the selection parameter. Calculate the time.

第3、第6及び第9発明においては、納期遅れのペナルティと作業コストとを含んでなる評価関数の値が最小となるような最適な選択パラメータの値の組み合わせを、分枝限定法を用いて探索する。   In the third, sixth, and ninth inventions, the branch and bound method is used to combine the optimum selection parameter values that minimize the value of the evaluation function including the delivery delay penalty and the work cost. To explore.

第4、第7及び第10発明においては、イベントカウンタk+1における作業対象の投入時刻u(k+1)を計算し、kをカウントアップさせたスケジュールを作成する際には、1≦m≦N−1の範囲でδi (k+m+1)を新たなδi (k+m)とし、δi(k+N)を新たなδi (k+N)として得られる評価関数の値を、分枝限定法で用いる評価関数の暫定最小値の初期値として利用する。 In the fourth, seventh and tenth inventions, when calculating the input time u (k + 1) of the work object in the event counter k + 1 and creating a schedule in which k is counted up, 1 ≦ m ≦ N−1 In this range, δ i (k + m + 1) is set as a new δ i (k + m), and δ i (k + N) is set as a new δ i (k + N). Use as the initial minimum value.

第1、第2、第5及び第8発明にあっては、選択パラメータ{δi (k+m):1≦i≦n,1≦m≦N}を用いて(6)式のx(k),Ak ,Bk ,Ckを表すことにより、複数の作業工程が選択的に並行している作業プロセスを、線形性を保ったmax-plus代数で記述することができる。従って、選択パラメータの値を決定し、線形性を保ったmax-plus代数で記述された計算式に選択パラメータの値を代入して作業対象の投入時刻(時点)を計算することによって、作業プロセスのスケジュールを容易に作成することができる。 In the first, second, fifth and eighth inventions, x (k) in the formula (6) using the selection parameter {δ i (k + m): 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ m ≦ N}. , A k , B k , and C k , a work process in which a plurality of work processes are selectively parallel can be described by a max-plus algebra that maintains linearity. Therefore, by determining the value of the selection parameter and substituting the value of the selection parameter into the formula described in the max-plus algebra that maintains linearity, the work process is calculated by calculating the input time (time) of the work target. Can be easily created.

第3、第6及び第9発明にあっては、評価関数の値が最小となるような最適な選択パラメータの値の組み合わせを探索する分枝限定法を用いることによって、評価関数を計算するまでもなく明らかに最適ではない選択パラメータの組み合わせを除外しながら最適な選択パラメータを探索するので、最適な選択パラメータを探索するための計算時間を短縮することができる。   In the third, sixth, and ninth inventions, until the evaluation function is calculated by using a branch and bound method that searches for an optimal combination of selection parameter values that minimizes the evaluation function value In addition, since the optimum selection parameter is searched while excluding the combination of the selection parameters that are obviously not optimum, the calculation time for searching for the optimum selection parameter can be shortened.

第4、第7及び第10発明にあっては、先に得られた最適値のδi (k+m+1)を新たなδi (k+m)とし、先の最適値のδi (k+N)を新たなδi(k+N)とした選択パラメータは、kをカウントアップさせた作業プロセスでの最適な選択パラメータに近い値である可能性が高いので、評価関数の暫定最小値の初期値が評価関数の最小値に極めて近い値となる可能性が高く、分枝限定法による最適な選択パラメータを探索するための計算時間が更に短縮される等、本発明は優れた効果を奏する。 In the fourth, seventh and tenth inventions, the previously obtained optimal value δ i (k + m + 1) is set as a new δ i (k + m), and the previous optimal value δ i (k + N) is set as a new value. Since the selection parameter set as δ i (k + N) is likely to be a value close to the optimal selection parameter in the work process in which k is counted up, the initial value of the provisional minimum value of the evaluation function is the minimum value of the evaluation function. The present invention has an excellent effect that the value is very close to the value and the calculation time for searching for the optimum selection parameter by the branch and bound method is further shortened.

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
図1は、本発明のスケジュール作成装置1の内部構成を示すブロック図である。スケジュール作成装置1は、パーソナルコンピュータ又はサーバ装置などの汎用コンピュータを用いて構成されている。スケジュール作成装置1は、演算を行うCPU(演算部)11と、演算に伴って発生する一時的な情報を記憶するRAM(記憶部)12と、CD−ROMドライブ等の外部記憶装置13と、ハードディスク等の内部記憶装置14とを備えている。CPU11は、CD−ROM等の記録媒体2から本発明のコンピュータプログラム20を外部記憶装置13にて読み取り、読み取ったコンピュータプログラム20を内部記憶装置14に記憶させる。コンピュータプログラム20は必要に応じて内部記憶装置14からRAM12へロードされ、ロードされたコンピュータプログラム20に基づいてCPU11はスケジュール作成装置1に必要な処理を実行する。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
FIG. 1 is a block diagram showing the internal configuration of the schedule creation device 1 of the present invention. The schedule creation device 1 is configured using a general-purpose computer such as a personal computer or a server device. The schedule creation device 1 includes a CPU (arithmetic unit) 11 that performs computation, a RAM (storage unit) 12 that stores temporary information generated along with the computation, an external storage device 13 such as a CD-ROM drive, And an internal storage device 14 such as a hard disk. The CPU 11 reads the computer program 20 of the present invention from the recording medium 2 such as a CD-ROM by the external storage device 13 and stores the read computer program 20 in the internal storage device 14. The computer program 20 is loaded from the internal storage device 14 to the RAM 12 as necessary, and the CPU 11 executes processing necessary for the schedule creation device 1 based on the loaded computer program 20.

スケジュール作成装置1は、キーボード等のオペレータの操作により情報が入力される装置、又は図示しない外部の装置からスケジュール作成のために必要な情報が入力される装置からなる入力装置15を備えている。またスケジュール装置1は、CRTディスプレイ等の表示装置、プリンタ装置、又は作成したスケジュールを図示しない外部の装置へ出力する装置からなる出力装置16を備えている。   The schedule creation device 1 includes an input device 15 including a device for inputting information by an operator's operation such as a keyboard or a device for inputting information necessary for schedule creation from an external device (not shown). The schedule device 1 includes an output device 16 including a display device such as a CRT display, a printer device, or a device that outputs a created schedule to an external device (not shown).

なお、本発明のコンピュータプログラム20は、スケジュール作成装置1に接続された図示しない外部のサーバ装置からスケジュール作成装置1へロードされて内部記憶装置14に記憶される形態であってもよい。   The computer program 20 of the present invention may be loaded from an external server device (not shown) connected to the schedule creation device 1 to the schedule creation device 1 and stored in the internal storage device 14.

本発明のスケジュール作成装置1が行う処理の目的は、作業プロセスの最適なスケジュールを作成することであるが、選択パラメータδi (k+m)の値が定まると(15)式及び(16)式により作業対象の投入時刻(時点)u(k+1)を求めることができるので、最適なスケジュールを得るためにはδi(k+m)の最適な値を求める必要がある。生産プロセスが含むサブプロセスの数をnとし、u(k+1)の計算の際に何ステップ先までのイベントカウンタまでを含めて計算を行うかを示すステップ数をNとする。このとき、δi(k+m)∈{ε,e},1≦i≦n,1≦m≦Nである。また、mの値をm=N0 に固定した場合、δi (k+N0)が取り得る値は、n個のδi (k+N0 )の内のいずれか唯一つの値がeとなり、その他の値がεとなる。従って、mの値をm=N0に固定した場合にδi (k+N0 )が取り得る値の組み合わせはn通りである。即ち、選択パラメータδi(k+m)が取り得る値の組み合わせはnN 通りである。 The purpose of the processing performed by the schedule creation device 1 of the present invention is to create an optimal schedule for the work process. When the value of the selection parameter δ i (k + m) is determined, the formulas (15) and (16) are used. Since the input time (time point) u (k + 1) of the work target can be obtained, it is necessary to obtain an optimum value of δ i (k + m) in order to obtain an optimum schedule. Let n be the number of sub-processes included in the production process, and N be the number of steps indicating the number of steps ahead including the event counter when u (k + 1) is calculated. At this time, δ i (k + m) ε {ε, e}, 1 ≦ i ≦ n, and 1 ≦ m ≦ N. Further, when the value of m is fixed to m = N 0 , δ i (k + N 0 ) can have a value that any one of n δ i (k + N 0 ) is e, The value is ε. Therefore, when the value of m is fixed at m = N 0, there are n combinations of values that δ i (k + N 0 ) can take. That is, there are n N combinations of values that the selection parameter δ i (k + m) can take.

本発明では、nN 通りのδi (k+m)の組み合わせの中から最適な組み合わせを選択する方法として分枝限定法を用いる。分枝限定法とは、δi(k+m)の組み合わせを評価するための評価関数を定義しておき、評価関数の値に基づいてnN 通りのδi (k+m)の組み合わせの中から最適な組み合わせを探索する方法である。例えばm=1〜N0までのδi (k+m)の値を暫定的に定め、この場合に取り得る評価関数の範囲を求める。求めた評価関数の範囲が評価関数の最適暫定値よりも良い値を含まない場合は、m=N0+1以降のδi (k+m)の値がどのような組み合わせでも最適値は得られない。従って、暫定的に定めた値の組み合わせを含むδi(k+m)の組み合わせのこれ以上の評価を停止し、その他の組み合わせの評価を行う。求めた評価関数の範囲が評価関数の最適暫定値よりも良い値を含む場合は、暫定的に定めた値の組み合わせを含むδi(k+m)の組み合わせの中に最適な組み合わせが存在する可能性がある。従って、更にm=N0 +1のδi (k+m)の値を定め、同様に取り得る評価関数の範囲を求める。以上の処理を繰り返してm=1〜Nのδi(k+m)の値が暫定的に定まった場合は、評価関数を計算し、計算した評価関数の値が暫定最適値よりも良い値であるときには、暫定最適値を更新し、この場合のδi(k+m)の組み合わせを暫定的な最適組み合わせとする。分枝限定法では、以上の如くにして、評価する必要のない組み合わせを除外しつつδi (k+m)の組み合わせを評価し、最適な評価関数の値を与えるδi(k+m)の組み合わせを最適な組み合わせとする。 In the present invention, a branch and bound method is used as a method of selecting an optimal combination from among n N combinations of δ i (k + m). In the branch and bound method, an evaluation function for evaluating a combination of δ i (k + m) is defined, and an optimum one of n N types of δ i (k + m) combinations based on the value of the evaluation function is defined. This is a method of searching for combinations. For example, the value of δ i (k + m) from m = 1 to N 0 is provisionally determined, and the range of evaluation functions that can be taken in this case is obtained. When the range of the obtained evaluation function does not include a value that is better than the optimum provisional value of the evaluation function, the optimum value cannot be obtained regardless of the combination of the values of δ i (k + m) after m = N 0 +1. Therefore, the further evaluation of the combination of δ i (k + m) including the provisionally determined value combination is stopped, and the other combinations are evaluated. When the range of the obtained evaluation function includes a value that is better than the optimal provisional value of the evaluation function, there is a possibility that an optimum combination exists in the combination of δ i (k + m) including the combination of provisionally determined values. There is. Accordingly, the value of δ i (k + m) of m = N 0 +1 is further determined, and the range of the evaluation function that can be similarly obtained is obtained. When the above processing is repeated and the value of δ i (k + m) for m = 1 to N is provisionally determined, the evaluation function is calculated, and the calculated evaluation function value is better than the provisional optimum value. Sometimes, the temporary optimal value is updated, and the combination of δ i (k + m) in this case is set as the temporary optimal combination. In the branch and bound method, as described above, the combinations of δ i (k + m) are evaluated while excluding combinations that do not need to be evaluated, and the combination of δ i (k + m) that gives the optimal evaluation function value is optimized. Use a combination.

本発明では、分枝限定法の評価関数として、下記式で定義されるJを用いる。   In the present invention, J defined by the following equation is used as the evaluation function of the branch and bound method.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

ここで、α及びβは共に正の定数である。またr(k+m)は、イベントカウンタk+mでの作業の納期に対応する。またy(k+m)は、(15)式で求められるU(k+1)を用いて(8)式により計算されるY(k+1)に含まれる要素の値であり、イベントカウンタk+mでの作業終了予定時刻である。従って、(30)式の第2項は納期遅れが発生した場合のペナルティを示す。また(30)式の第1項は、作業プロセスで作業を行う際の作業コストを示し、本発明では、作業に長い時間を要するサブプロセスであるほど作業コストが低いと仮定する。従って、(30)式の第1項は、作業を行うべく選択されたサブプロセスでの作業時間が長いほど値が小さくなる。本発明で最適なδi (k+m)の組み合わせを探索する際には、(30)式で定義されるJの値の最小値を与えるδi(k+m)の組み合わせを探索する。 Here, both α and β are positive constants. R (k + m) corresponds to the delivery date of the work at the event counter k + m. Further, y (k + m) is a value of an element included in Y (k + 1) calculated by the equation (8) using U (k + 1) obtained by the equation (15), and the work is scheduled to end at the event counter k + m. It's time. Therefore, the second term of the equation (30) indicates a penalty when a delivery delay occurs. Further, the first term of the expression (30) indicates the work cost when performing the work in the work process. In the present invention, it is assumed that the work cost is lower as the sub-process takes a longer time for the work. Therefore, the value of the first term of the equation (30) becomes smaller as the working time in the sub-process selected to perform the work is longer. When searching for the optimum combination of δ i (k + m) in the present invention, the combination of δ i (k + m) that gives the minimum value of J defined by the equation (30) is searched.

図2は、本発明のスケジュール作成装置1が行う処理の手順を示すフローチャートである。スケジュール作成装置1は、図10に示す如き作業プロセスに対して適切な作業対象の投入時刻u(k+1)を求める処理を行う。スケジュール作成装置1のCPU11は、RAM12にロードした本発明のコンピュータプログラム20に従って以下の処理を実行する。   FIG. 2 is a flowchart showing a procedure of processing performed by the schedule creation device 1 of the present invention. The schedule creation device 1 performs processing for obtaining an input time u (k + 1) of an appropriate work target for the work process as shown in FIG. The CPU 11 of the schedule creation device 1 executes the following processing according to the computer program 20 of the present invention loaded on the RAM 12.

スケジュール作成装置1のCPU11は、まず、スケジュール作成の処理に必要な初期パラメータを設定する(S1)。このとき、CPU11は、現在時刻t0 ,イベントカウンタkにおける各作業工程Pi,j の作業開始時刻{xi,j(k):1≦i≦n,1≦j≦s(i)}を成分とする(28)式で定義される状態変数x(k),各作業工程Pi,j での作業時間であるシステムパラメータ{di,j:1≦i≦n,1≦j≦s(i)},ステップ数N,イベントカウンタk+mでの作業終了時刻の期限である最新の納期{r(k+m):1≦m≦N},評価関数Jの暫定最小値Jminの初期値を設定する。CPU11は、これらの値を入力装置15にて外部から受け付けるか、又は予め内部記憶装置14で記憶している値をRAM12へ読み出すことで初期パラメータを設定する。なお、暫定最小値Jminの初期値を設定する際には、選択パラメータ{δi (k+m):1≦i≦n,1≦m≦N}の値を所定の値にして得られる評価関数Jの値を暫定最小値Jminの初期値として設定してもよい。また、スケジュール作成装置1は、現在時刻t0 を計時する手段を備える形態であってもよい。 First, the CPU 11 of the schedule creation device 1 sets initial parameters necessary for schedule creation processing (S1). At this time, the CPU 11 determines the work start time {x i, j (k): 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ j ≦ s (i)} for each work process P i, j at the current time t 0 and the event counter k. the a component (28) state variables x (k) defined by the equation, each work process P i, the system parameter is a working time at j {d i, j: 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ j ≦ s (i)}, number of steps N, latest delivery date {r (k + m): 1 ≦ m ≦ N}, which is the deadline of the work end time in event counter k + m, initial value of provisional minimum value J min of evaluation function J Set. The CPU 11 accepts these values from the outside by the input device 15 or sets the initial parameters by reading the values stored in the internal storage device 14 in advance into the RAM 12. When setting the initial value of the provisional minimum value Jmin , an evaluation function obtained by setting the values of the selection parameters {δ i (k + m): 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ m ≦ N} to predetermined values. The value of J may be set as the initial value of the provisional minimum value Jmin . Further, the schedule creation device 1 may be provided with means for measuring the current time t 0 .

CPU11は、次に、選択パラメータδi (k+m)の最適な組み合わせを求める選択パラメータ最適化処理を行う(S2)。図3及び図4は、ステップS2の選択パラメータ最適化処理のサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。CPU11は、まずm=1とする(S201)。 Next, the CPU 11 performs a selection parameter optimization process for obtaining an optimal combination of the selection parameters δ i (k + m) (S2). 3 and 4 are flowcharts showing the processing procedure of the subroutine of the selection parameter optimization processing in step S2. The CPU 11 first sets m = 1 (S201).

CPU11は、次に、mが定められた{δi (k+m):1≦i≦n}の内の唯一の値をeとしてその他の値を全てεにすることによって、各δi (k+m)の値を固定する(S202)。CPU11は、次に、m=Nであるか否かを判定する(S203)。mの値がNよりも小さい値であった場合は(S203:NO)、CPU11は、現在のmをN0として、m=1〜N0 で固定した値の組み合わせを含む選択パラメータδi (k+m)の組み合わせにより得られる評価関数Jの値の下限値である下界値J’を計算する(S204)。 Next, the CPU 11 sets each unique value of δ i (k + m) to e by setting the unique value of {δ i (k + m): 1 ≦ i ≦ n} in which m is determined to be e. Is fixed (S202). Next, the CPU 11 determines whether or not m = N (S203). If the value of m was smaller than N (S203: NO), CPU11 is the current m as N 0, selection parameters including a combination of fixed values with m = 1~N 0 δ i ( The lower bound value J ′, which is the lower limit value of the evaluation function J obtained by the combination of k + m), is calculated (S204).

ここで下界値J’の計算方法について説明する。まず(30)式の第1項を考える。(30)式の第1項に含まれるdi は、第iサブプロセスに含まれるs(i)個の作業工程の作業時間の合計である。n個のdiの中での最大値をdM とすると、di >0であるので、j1 (k+m)の定義より、j1(k+m)≧−dM が成り立つ。これは、最も作業に時間を要するサブプロセスを選んだ場合に最も作業コストが低くなることを示す。従って、(30)式の第1項に対して下記式が成り立つ。 Here, a method of calculating the lower bound value J ′ will be described. First, consider the first term of equation (30). D i included in the first term of the equation (30) is the total of the work times of s (i) work steps included in the i-th sub-process. When the maximum value among the n d i and d M, since it is d i> 0, the definition of j 1 (k + m), j 1 (k + m) ≧ -d M holds. This indicates that the work cost is lowest when a sub-process that requires the most work is selected. Therefore, the following equation holds for the first term of equation (30).

Figure 2005339178
Figure 2005339178

次に(30)式の第2項を考える。(8)式は、右辺の第1項と第2項との内、より大きい方の値が左辺の値に等しいということを示している。従って、(8)式より下記式が成り立つ。   Next, consider the second term of equation (30). Equation (8) indicates that the larger value of the first term and the second term on the right side is equal to the value on the left side. Therefore, the following formula is established from the formula (8).

Figure 2005339178
Figure 2005339178

これにより、Y(k+1)及びΓk を各要素に分解することによって、更に下記式が成り立つ。 Thereby, the following formula is further established by decomposing Y (k + 1) and Γ k into respective elements.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

またj2 ’(k+m)を下記式で定義する。 J 2 '(k + m) is defined by the following equation.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

(32)式、(33)式、及び(30)式の第2項に含まれるj2 (k+m)の定義により、j2 (k+m)≧j2’(k+m)が成り立つ。従って、(30)式の第2項に対して、下記式が成り立つ。 (32), (33), and the definition of (30) j 2 in the second term of the equation (k + m), j 2 (k + m) ≧ j 2 '(k + m) is established. Therefore, the following equation holds for the second term of equation (30).

Figure 2005339178
Figure 2005339178

従って、m=1〜N0 で固定した値の組み合わせを含む選択パラメータδi (k+m)の組み合わせにより得られる評価関数Jの値の下界値J’を下記式で定義する。 Therefore, the lower bound value J ′ of the evaluation function J obtained by the combination of the selection parameters δ i (k + m) including the combination of values fixed at m = 1 to N 0 is defined by the following equation.

Figure 2005339178
Figure 2005339178

(31)式及び(34)式により、J≧J’となり、評価関数Jの値は常に下界値J’以上の値となる。ステップS204で、CPU11は、(35)式で定義される下界値J’を計算する。   From Equations (31) and (34), J ≧ J ′, and the value of the evaluation function J is always greater than or equal to the lower bound value J ′. In step S204, the CPU 11 calculates a lower bound value J ′ defined by the equation (35).

CPU11は、次に、計算した下界値J’の値が評価関数Jの現在の暫定最小値Jmin の値よりも小さいか否かを判定する(S205)。下界値J’の値が暫定最小値Jminの値よりも小さい場合は(S205:YES)、m=1〜N0 で固定した値の組み合わせを含む選択パラメータδi (k+m)の組み合わせの中に暫定最小値Jminよりも小さい評価関数Jの値を与える組み合わせが存在する可能性があるので、固定した値の組み合わせを含むより良い組み合わせを探索すべく、CPU11は、mの値をインクリメントし(S206)、処理をステップS202へ戻して更にδi(k+m)の値を固定する。 Next, the CPU 11 determines whether or not the calculated lower bound value J ′ is smaller than the current provisional minimum value J min of the evaluation function J (S205). When the value of the lower bound value J ′ is smaller than the value of the provisional minimum value J min (S205: YES), among the combinations of selection parameters δ i (k + m) including the combination of values fixed at m = 1 to N 0 Since there may be a combination that gives a value of the evaluation function J smaller than the provisional minimum value J min , the CPU 11 increments the value of m to search for a better combination including a fixed value combination. (S206), the process is returned to step S202, and the value of δ i (k + m) is further fixed.

下界値J’の値が暫定最小値Jmin の値以上である場合は、m=1〜N0 で固定した値の組み合わせを含む選択パラメータδi (k+m)の組み合わせの中には暫定最小値Jminよりも小さい評価関数Jの値を与える組み合わせは存在しないので、固定した値の組み合わせを含む組み合わせは最適な組み合わせの探索範囲から除外される。 When the value of the lower bound value J ′ is equal to or larger than the value of the provisional minimum value J min , the combination of the selection parameters δ i (k + m) including the combination of values fixed at m = 1 to N 0 is the provisional minimum value. Since there is no combination that gives a value of the evaluation function J smaller than J min, a combination including a fixed value combination is excluded from the search range of the optimum combination.

ステップS205で下界値J’の値が暫定最小値Jmin の値以上である場合は(S205:NO)、CPU11は、{δi (k+m):1≦i≦n}の内の唯一の値をeとしてその他の値を全てεにするn個のδi(k+m)の組み合わせは全て試行したか否かを判定する(S207)。n個のδi (k+m)の組み合わせの内、まだ試行していない組み合わせがある場合は(S207:NO)、CPU11は、各δi(k+m)の値をまだ試行していない他の組み合わせで固定し(S208)、処理をステップS203へ戻す。 If the value of the lower bound value J ′ is greater than or equal to the provisional minimum value J min in step S205 (S205: NO), the CPU 11 determines the only value of {δ i (k + m): 1 ≦ i ≦ n}. It is determined whether or not all combinations of n δ i (k + m), where e is set to e and all other values are ε, have been tried (S207). When there is a combination that has not been tried yet among the n combinations of δ i (k + m) (S207: NO), the CPU 11 uses another combination that has not yet tried the value of each δ i (k + m). The process is fixed (S208), and the process returns to step S203.

ステップS203でm=Nである場合は(S203:YES)、選択パラメータ{δi (k+m):1≦i≦n,1≦m≦N}の値が全て固定されている場合であるので、CPU11は、(30)式で定義される評価関数Jを計算する(S211)。CPU11は、次に、計算した評価関数Jの値が暫定最小値Jminの値よりも小さいか否かを判定する(S212)。評価関数Jの値が暫定最小値Jmin の値以上である場合は(S212:NO)、現在の選択パラメータδi(k+m)の組み合わせは最適な組み合わせではないので、新たな選択パラメータの組み合わせを探索すべく、処理をステップS207へ進める。 If m = N in step S203 (S203: YES), the values of the selection parameters {δ i (k + m): 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ m ≦ N} are all fixed. The CPU 11 calculates an evaluation function J defined by equation (30) (S211). Next, the CPU 11 determines whether or not the calculated value of the evaluation function J is smaller than the temporary minimum value J min (S212). If the value of the evaluation function J is greater than or equal to the provisional minimum value J min (S212: NO), the combination of the current selection parameter δ i (k + m) is not the optimal combination, so a new selection parameter combination is selected. In order to search, the process proceeds to step S207.

ステップS212で評価関数Jの値が暫定最小値Jmin の値よりも小さい場合は(S212:YES)、CPU11は、(28)式及び(29)式を用いた(15)式による最大部分解に基づく入力U(k+1)を、各成分の値がt0であるN×1の行列T0 を用いた下記式により計算する(S213)。 Step If the value of the evaluation function J is smaller than the value of the temporary minimum value J min in S212 (S212: YES), CPU 11 has the largest portion degradation (28) and (29) using equation (15) The input U (k + 1) based on is calculated by the following equation using an N × 1 matrix T 0 in which the value of each component is t 0 (S213).

Figure 2005339178
Figure 2005339178

U(k+1)はイベントカウンタk+1〜k+Nにおける作業対象の投入時刻であり、現在時刻t0 よりも作業対象の投入時刻を早めることはできないので、(36)式が成り立つ。 U (k + 1) is the input time of the work object in the event counters k + 1 to k + N, and the work object input time cannot be made earlier than the current time t 0, so the equation (36) holds.

CPU11は、次に、(28)式及び(29)式を用いた(8)式にU(k+1)を代入することにより、作業終了予定時刻Y(k+1)を計算する(S214)。CPU11は、次に、現在の選択パラメータδi (k+m)の組み合わせは実行可能な解であるか否かを判定する(S215)。このとき、CPU11は、計算したU(k+1)及びY(k+1)について、下記の関係が成り立つか否かを判定する。
u(k+m+1)≧u(k+m),1≦m≦N
y(k+m+1)≧y(k+m),1≦m≦N …(37)
Next, the CPU 11 calculates the scheduled work end time Y (k + 1) by substituting U (k + 1) into the equation (8) using the equations (28) and (29) (S214). Next, the CPU 11 determines whether or not the combination of the current selection parameter δ i (k + m) is an executable solution (S215). At this time, the CPU 11 determines whether or not the following relationship holds for the calculated U (k + 1) and Y (k + 1).
u (k + m + 1) ≧ u (k + m), 1 ≦ m ≦ N
y (k + m + 1) ≧ y (k + m), 1 ≦ m ≦ N (37)

これらの関係が成り立たない場合は、各イベントカウンタでの作業対象の投入時刻又は作業終了時刻がイベントカウンタの順に並んでいない場合であり、この場合の選択パラメータδi (k+m)の組み合わせは実行不可能な解である。ステップS215で現在の選択パラメータδi(k+m)の組み合わせが実行不可能な解である場合は(S215:NO)、CPU11は、現在の選択パラメータδi (k+m)の組み合わせは最適な組み合わせではないとして、新たな選択パラメータの組み合わせを探索すべく、処理をステップS207へ進める。 When these relationships do not hold, the work target input time or work end time in each event counter is not arranged in the order of the event counter. In this case, the combination of the selection parameters δ i (k + m) is not executed. It is a possible solution. When the combination of the current selection parameter δ i (k + m) is an infeasible solution in step S215 (S215: NO), the CPU 11 determines that the combination of the current selection parameter δ i (k + m) is not an optimal combination. In order to search for a new combination of selection parameters, the process proceeds to step S207.

ステップS215で現在の選択パラメータδi (k+m)の組み合わせが実行可能な解である場合は(S215:YES)、CPU11は、評価関数Jの値を新たな暫定最小値Jminの値として暫定最小値Jmin の値を更新する(S216)。CPU11は、次に、現在の選択パラメータδi (k+m)の組み合わせ及びU(k+1)を暫定解としてRAM12に記憶させ(S217)、新たな選択パラメータの組み合わせを探索すべく、処理をステップS207へ進める。 If the combination of the current selection parameter δ i (k + m) is an executable solution in step S215 (S215: YES), the CPU 11 sets the value of the evaluation function J as the value of the new temporary minimum value Jmin. The value J min is updated (S216). Next, the CPU 11 stores the combination of the current selection parameter δ i (k + m) and U (k + 1) as a provisional solution in the RAM 12 (S217), and the process proceeds to step S207 to search for a new combination of selection parameters. Proceed.

ステップS207でn個のδi (k+m)の組み合わせを全て試行している場合は(S207:YES)、CPU11は、m=1であるか否かを判定する(S209)。mの値が1より大きい場合は(S209:NO)、値が固定されている選択パラメータδi(k+m)を減らして他の組み合わせを評価すべく、CPU11は、mの値を1だけデクリメントし(S210)、処理をステップS207へ戻す。m=1である場合は(S209:YES)、ステップS2の選択パラメータ最適化処理のサブルーチンを終了し、処理をメインルーチンへ戻す。選択パラメータ最適化処理のサブルーチンが終了したときの暫定最小値Jminに対応してRAM12に記憶されている選択パラメータδi (k+m)の組み合わせ及びU(k+1)が、評価関数Jの最小値を与える最適解となる。 When all the combinations of n δ i (k + m) are tried in step S207 (S207: YES), the CPU 11 determines whether m = 1 (S209). When the value of m is larger than 1 (S209: NO), the CPU 11 decrements the value of m by 1 to reduce the selection parameter δ i (k + m) whose value is fixed and evaluate other combinations. (S210), the process returns to step S207. If m = 1 (S209: YES), the subroutine of the selection parameter optimization process in step S2 is terminated, and the process returns to the main routine. The combination of the selection parameters δ i (k + m) and U (k + 1) stored in the RAM 12 corresponding to the provisional minimum value J min when the selection parameter optimization processing subroutine is completed is the minimum value of the evaluation function J. The optimal solution to give.

ステップS2の選択パラメータ最適化処理のサブルーチンが終了した後は、CPU11は、最適解のU(k+1)を代入した(16)式によりイベントカウンタk+1における作業対象の投入時刻u(k+1)を計算し(S3)、イベントカウンタk+1における選択パラメータδi (k+1)の最適解、及び計算したu(k+1)を出力部で出力する(S4)。このようにして出力された選択パラメータδi(k+1)及び作業対象の投入時刻u(k+1)に基づいて、作業プロセスで作業が行われる。CPU11は、次に、スケジュール作成の処理を終了するか否かを判定し(S5)、スケジュール作成の処理を終了する場合は(S5:YES)、処理を終了する。スケジュール作成の処理を終了しない場合は(S5:NO)、CPU11は、イベントカウンタをインクリメントした次のステップの処理を行うべく、次のステップでのスケジュール作成の処理に必要なパラメータを作成するパラメータ更新処理を行う(S6)。 After the selection parameter optimization process subroutine in step S2 is completed, the CPU 11 calculates the input time u (k + 1) of the work target in the event counter k + 1 according to the equation (16) substituted with the optimal solution U (k + 1). (S3) The optimal solution of the selected parameter δ i (k + 1) in the event counter k + 1 and the calculated u (k + 1) are output from the output unit (S4). Work is performed in the work process based on the selection parameter δ i (k + 1) and work input time u (k + 1) thus output. Next, the CPU 11 determines whether or not to end the schedule creation process (S5). If the schedule creation process is to be terminated (S5: YES), the CPU 11 ends the process. If the schedule creation process is not terminated (S5: NO), the CPU 11 updates the parameter for creating the parameters necessary for the schedule creation process at the next step in order to perform the process at the next step after incrementing the event counter. Processing is performed (S6).

図5は、ステップS6のパラメータ更新処理のサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。CPU11は、ステップS3で計算したu(k+1)を用いた(7)式の第1式により、イベントカウンタk+1における状態変数x(k+1)を計算する(S601)。CPU11は、次に、イベントカウンタをカウントアップさせるべく、計算したx(k+1)の値を最新の状態変数x(k)の値とすることによって、最新の状態変数x(k)を設定する(S602)。CPU11は、次に、現在時刻t0 及びイベントカウンタk+mでの作業終了時刻の期限である納期{r(k+m):1≦m≦N}の値を更新する(S603)。このとき、CPU11は、r(k+m+1)をr(k+m)とすることにより各r(k+m)の値を更新してもよく、また納期に変更があった場合は、入力装置15で受け付けた納期の値を最新のr(k+m)の値として設定する。 FIG. 5 is a flowchart showing the processing procedure of the subroutine for parameter update processing in step S6. The CPU 11 calculates the state variable x (k + 1) in the event counter k + 1 according to the first expression (7) using u (k + 1) calculated in step S3 (S601). Next, the CPU 11 sets the latest state variable x (k) by setting the calculated value of x (k + 1) as the value of the latest state variable x (k) to count up the event counter ( S602). Next, the CPU 11 updates the value of the due date {r (k + m): 1 ≦ m ≦ N} that is the deadline of the work end time at the current time t 0 and the event counter k + m (S603). At this time, the CPU 11 may update the value of each r (k + m) by setting r (k + m + 1) to r (k + m). If there is a change in the delivery date, the delivery date accepted by the input device 15 Is set as the latest value of r (k + m).

CPU11は、次に、最適解としてRAM12に記憶されている選択パラメータδi (k+m)の組み合わせを用いて、最適解でのδi (k+m+1)の値を新たなδi(k+m)の値とし、最適解でのδi (k+N)の値を新たなδi (k+N)の値として設定した選択パラメータ{δi(k+m):1≦i≦n,1≦m≦N}の組み合わせを作成する(S604)。CPU11は、次に、作成した選択パラメータの組み合わせを用いて、(36)式によりU(k+1)を計算し、(8)式によりY(k+1)を計算する(S605)。CPU11は、次に、計算したU(k+1)及びY(k+1)について(37)式が成り立つか否かを判定することにより、選択パラメータの組み合わせが実行可能解であるか否かを判定する(S606)。 Next, the CPU 11 uses the combination of the selection parameters δ i (k + m) stored in the RAM 12 as the optimum solution, and sets the value of δ i (k + m + 1) in the optimum solution as a new value of δ i (k + m). Then, a combination of selection parameters {δ i (k + m): 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ m ≦ N} in which the value of δ i (k + N) in the optimal solution is set as a new value of δ i (k + N) is created. (S604). Next, the CPU 11 calculates U (k + 1) according to the expression (36) and Y (k + 1) according to the expression (8) using the created combination of selection parameters (S605). Next, the CPU 11 determines whether or not the combination of the selected parameters is an executable solution by determining whether or not the equation (37) holds for the calculated U (k + 1) and Y (k + 1) ( S606).

ステップS606で選択パラメータの組み合わせが実行可能解である場合は(S606:YES)、CPU11は、(30)式により評価関数Jを計算する(S607)。CPU11は、次に、計算した評価関数Jの値を新たな暫定最小値Jmin の値とすることにより、暫定最小値Jmin の初期値を設定する(S608)。CPU11は、次に、現在の選択パラメータδi(k+m)の組み合わせ及びU(k+1)を暫定解としてRAM12に記憶させ(S609)、ステップS6のパラメータ更新処理のサブルーチンを終了し、処理をメインルーチンへ戻す。ステップS606で選択パラメータの組み合わせが実行可能解ではない場合は(S606:NO)、CPU11は、所定の値に暫定最小値Jminの初期値を設定し(S610)、ステップS6のパラメータ更新処理のサブルーチンを終了し、処理をメインルーチンへ戻す。 When the combination of the selected parameters is an executable solution in step S606 (S606: YES), the CPU 11 calculates the evaluation function J using equation (30) (S607). Next, the CPU 11 sets the initial value of the temporary minimum value J min by setting the calculated value of the evaluation function J as the value of the new temporary minimum value J min (S608). Next, the CPU 11 stores the combination of the currently selected parameter δ i (k + m) and U (k + 1) in the RAM 12 as a provisional solution (S609), ends the parameter update processing subroutine in step S6, and performs the processing as the main routine. Return to. If the combination of the selection parameter is not a feasible solution in step S606 (S606: NO), CPU11 sets the initial value of the temporary minimum value J min to a predetermined value (S610), the parameter updating process in step S6 The subroutine ends and the process returns to the main routine.

ステップS6のパラメータ更新処理のサブルーチンが終了した後は、CPU11は、処理をステップS2へ戻し、更新されたパラメータを用いて新たなスケジュール作成の処理を行う。   After the parameter update process subroutine in step S6 is completed, the CPU 11 returns the process to step S2 and performs a process for creating a new schedule using the updated parameters.

以上詳述した如く、本発明においては、選択パラメータ{δi (k+m):1≦i≦n,1≦m≦N}を用いてx(k),Ak ,Bk ,Ckを表すことにより、複数の作業工程が選択的に並行している作業プロセスを、線形性を保ったmax-plus代数で記述することができる。従って、選択パラメータの値を決定し、決定した選択パラメータの値を(36)式及び(16)式に代入して作業対象の投入時刻u(k+1)を計算することによって、作業プロセスのスケジュールを容易に作成することができる。 As described above in detail, in the present invention, x (k), A k , B k , and C k are represented using selection parameters {δ i (k + m): 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ m ≦ N}. Thus, a work process in which a plurality of work processes are selectively arranged in parallel can be described by a max-plus algebra that maintains linearity. Accordingly, by determining the value of the selection parameter and substituting the determined selection parameter value into the equations (36) and (16) to calculate the input time u (k + 1) of the work object, the work process schedule is determined. Can be easily created.

また、本発明においては、選択パラメータの最適な値を決定する際に、分枝限定法を用いて最適な値を探索する。選択パラメータの一部の値を固定して得られる評価関数Jの下界値J’に基づいて、評価関数Jを計算するまでもなく明らかに最適ではない選択パラメータの組み合わせを除外しつつ最適な選択パラメータを探索するので、最適な選択パラメータを探索するための計算時間を短縮することができる。また、(35)式により下界値J’を計算するために必要な計算量が評価関数Jを計算するための計算量に比べて大幅に少ないので、最適な選択パラメータを探索するための計算時間がより短縮される。   In the present invention, when determining the optimum value of the selection parameter, the optimum value is searched using the branch and bound method. Based on the lower bound value J ′ of the evaluation function J obtained by fixing some values of the selection parameters, the optimal selection is performed while excluding combinations of selection parameters that are obviously not optimal without calculating the evaluation function J. Since the parameter is searched, the calculation time for searching for the optimum selected parameter can be shortened. In addition, since the calculation amount necessary for calculating the lower bound value J ′ according to the equation (35) is significantly smaller than the calculation amount for calculating the evaluation function J, the calculation time for searching for the optimum selection parameter Is shortened more.

更に本発明においては、イベントカウンタをカウントアップさせたu(k+1)を計算する際に、先に得られた選択パラメータの最適値を用いて、δi (k+m+1)を新たなδi (k+m)とし、δi(k+N)を新たなδi (k+N)として得られる評価関数の値を、分枝限定法で用いる評価関数Jの暫定最小値Jmin の初期値として利用する。最適値を再利用した新たな選択パラメータは、イベントカウンタをカウントアップさせた作業プロセスでの最適な選択パラメータに近い値である可能性が高い。従って、暫定最小値Jminの初期値が評価関数Jの最小値に極めて近い値となる可能性が高く、分枝限定法による最適な選択パラメータを探索するための計算時間が更に短縮される。 Further, in the present invention, when u (k + 1) obtained by counting up the event counter is calculated, δ i (k + m + 1) is replaced with a new δ i (k + m) using the optimum value of the selection parameter obtained previously. and then, utilizing the value of the evaluation function obtained [delta] i and (k + N) as a new δ i (k + N), as the initial value of the temporary minimum value J min of the evaluation function J used in the branch and bound method. There is a high possibility that the new selection parameter that reuses the optimum value is close to the optimum selection parameter in the work process in which the event counter is counted up. Therefore, there is a high possibility that the initial value of the provisional minimum value J min is very close to the minimum value of the evaluation function J, and the calculation time for searching for the optimum selection parameter by the branch and bound method is further shortened.

図6は、本発明を用いてスケジュール作成の処理を行った計算時間の例を示す図表である。図9(a)に示す生産システムについて、所定のパラメータの値を用い、イベントカウンタをカウントアップさせながら60回のスケジュール作成の処理を行った。この図表では、Nの値を1〜7として、分枝限定法を用いずに選択パラメータの全ての組み合わせをしらみつぶしに探索して選択パラメータの最適値を決定した場合と、分枝限定法を用いて選択パラメータを決定した場合と、更にイベントカウンタをカウントアップさせるときに選択パラメータの最適値を利用した場合との計算時間を比較して示している。図表中に数字で示した計算時間は、夫々の場合で複数回の処理を行った計算時間の平均を相対値で示している。Nの値が大きくなるに従って、分枝限定法を使用した場合の計算時間がつらみつぶしの場合よりも短くなり、カウントアップ時に選択パラメータの最適値を利用する場合の計算時間は更に短くなっている。Nの値を大きくすることによって、より遠い未来までの納期に基づいてスケジュールを先読みし、納期遅れがより小さくなるスケジュールを作成することができる。従って、より良いスケジュールを作成する際に、本発明を用いることによって計算時間を短縮できることが明らかである。   FIG. 6 is a chart showing an example of calculation time when the schedule creation processing is performed using the present invention. For the production system shown in FIG. 9 (a), a schedule creation process was performed 60 times while counting up an event counter using a predetermined parameter value. In this chart, when the value of N is set to 1-7, all combinations of selected parameters are searched exhaustively without using the branch and bound method, and the optimum value of the selected parameter is determined. The calculation time is compared between the case where the selection parameter is used and the optimum value of the selection parameter is used when the event counter is further counted up. The calculation time indicated by a number in the chart indicates an average of the calculation time obtained by performing a plurality of processes in each case as a relative value. As the value of N increases, the calculation time when the branch and bound method is used is shorter than when the selection is interrupted, and the calculation time when the optimum value of the selected parameter is used at the time of counting up is further shortened. Yes. By increasing the value of N, it is possible to pre-read the schedule based on the delivery date to the farther future and create a schedule with a smaller delivery date delay. Therefore, it is clear that the calculation time can be shortened by using the present invention when creating a better schedule.

本発明のスケジュール作成装置の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of the schedule preparation apparatus of this invention. 本発明のスケジュール作成装置が行う処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the process which the schedule preparation apparatus of this invention performs. ステップS2の選択パラメータ最適化処理のサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the subroutine of the selection parameter optimization process of step S2. ステップS2の選択パラメータ最適化処理のサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the subroutine of the selection parameter optimization process of step S2. ステップS6のパラメータ更新処理のサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the subroutine of the parameter update process of step S6. 本発明を用いてスケジュール作成の処理を行った計算時間の例を示す図表である。It is a graph which shows the example of the calculation time which performed the process of schedule creation using this invention. 作業プロセスである生産システムの例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of the production system which is a work process. 複数の作業工程が選択的に並行している作業プロセスである生産システムの例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of a production system which is a work process in which a plurality of work processes are selectively performed in parallel. 複数の作業工程が選択的に並行している作業プロセスである生産システムの他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the production system which is a work process with which several work processes are selectively parallel. 複数の作業工程が選択的に並行している一般的な作業プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the general work process in which the some work process is selectively parallel.

符号の説明Explanation of symbols

1 スケジュール作成装置
11 CPU(演算部)
12 RAM(記憶部)
2 記録媒体
20 コンピュータプログラム
1 Schedule creation device 11 CPU (calculation unit)
12 RAM (storage unit)
2 Recording medium 20 Computer program

Claims (10)

互いに並行して作業を行うことが可能な複数のサブプロセスを含み、各サブプロセスは、外部から投入される作業対象を受け付け、受け付けた作業対象に対する作業を行い、作業結果を外部へ供出する作業順に並んだ一又は複数の作業工程からなり、いずれのサブプロセスに作業対象が投入されるかを選択することができる作業プロセスについて、作業対象が投入されるサブプロセスの選択及び作業対象の投入時点をmax-plus代数により定めて、前記作業プロセスでの作業のスケジュールを作成する方法において、
特定の作業を行うサブプロセスとして選択されたサブプロセスについて値が0となり、その他のサブプロセスについて値が−∞となる選択パラメータを用いることにより線形性を保ったmax-plus代数で記述された計算式を用いて、前記投入時点を計算することを特徴とするスケジュール作成方法。
Work that includes multiple sub-processes that can work in parallel with each other, each sub-process accepts work objects input from the outside, performs work on the accepted work objects, and delivers work results to the outside For a work process that consists of one or a plurality of work steps arranged in sequence, and can select which sub-process the work target is input to, the selection of the sub-process into which the work target is input and the time when the work target is input In the method of creating a work schedule in the work process, by defining the max-plus algebra,
A calculation described by a max-plus algebra that maintains linearity by using a selection parameter with a value of 0 for the subprocess selected as the subprocess to perform a specific task and a value of -∞ for the other subprocesses. A schedule creation method characterized by calculating the input time using an equation.
互いに並行して作業を行うことが可能な第1サブプロセス〜第nサブプロセス(但し、nは自然数)を含み、第iサブプロセス(但し、iは自然数で1≦i≦n)は、外部から投入される作業対象を受け付け、受け付けた作業対象に対する作業を行い、作業結果を外部へ供出する作業順に並んだs(i)個(但し、s(i)は自然数)の作業工程からなり、いずれのサブプロセスに作業対象が投入されるかを選択することができる作業プロセスについて、記憶部及び演算部を備えるコンピュータを用い、作業対象が投入されるサブプロセスの選択及び作業対象の投入時点をmax-plus代数により定めて、前記作業プロセスでの作業のスケジュールを作成する方法において、
現在の時点t0 、各サブプロセスに含まれる1〜s(i)番目の各作業工程でk番目の作業を開始する時点{xi,j (k):1≦i≦n,1≦j≦s(i)}(但し、jは自然数)、各サブプロセスに含まれる各作業工程での作業に必要な作業時間{di,j :1≦i≦n,1≦j≦s(i)}、及びk+1,…,k+N番目の作業における作業結果が供出される時点の期限{r(k+m):1≦m≦N}(但し、m,Nは自然数)を前記記憶部で記憶するステップと、
k+m番目の作業を行うサブプロセスとして第iサブプロセスが選択される場合にδi (k+m)=e(但し、e=0)となり、k+m番目の作業を行うサブプロセスとして第iサブプロセス以外のサブプロセスが選択される場合にδi (k+m)=ε(但し、ε=−∞)となる選択パラメータ{δi (k+m):1≦i≦n,1≦m≦N}の値を前記演算部で決定する選択パラメータ決定ステップと、
各成分の値がt0 であるN行一列の行列T0 、下記式で与えられるN行一列の行列R(k+1)、
R(k+1)=[r(k+1) r(k+1) … r(k+m)]T
下記式で与えられる(s(1)+…+s(n))行一列の行列x(k)、
x(k)=[x1,1 (k) x1,2 (k) … x1,s(1)(k) x2,1(k) …
2,s(2)(k) … xn,1 (k) … xn,s(n)(k)]T
max-plus代数の乗算(丸に×)及び加算(丸に+)を内部に含み、s(i)行s(i)列の行列Ai’を含んだ下記式で与えられる(s(1)+…+s(n))行(s(1)+…+s(n))列の行列Ak
Figure 2005339178
下記式で与えられる(s(1)+…+s(n))行一列の行列Bk
Figure 2005339178
(s(i)−1)個のεの成分とdi,s(i)及びδi (k)がmax-plus代数の乗算で乗された成分とを交互に含んだ下記式で与えられる一行(s(1)+…+s(n))列の行列Ck
Figure 2005339178
下記式で与えられる行列Γk
Figure 2005339178
並びに下記式で与えられる行列Δk を用い、
Figure 2005339178
k+1,…,k+N番目の作業対象が投入される時点{u(k+m):1≦m≦N}を、max-plus代数のΘ演算を含む下記式により前記演算部で計算するステップと
Figure 2005339178
を含むことを特徴とするスケジュール作成方法。
The first sub-process to the n-th sub-process (where n is a natural number) capable of performing work in parallel with each other, where the i-th sub-process (where i is a natural number and 1 ≦ i ≦ n) is external Is composed of s (i) (where s (i) is a natural number) work steps arranged in the order of work for receiving work targets input from the target, performing work on the received work targets, and delivering work results to the outside. For a work process that can select which sub-process the work target is input to, using a computer having a storage unit and a calculation unit, the selection of the sub-process into which the work target is input and the time when the work target is input In a method of creating a work schedule in the work process, defined by a max-plus algebra,
The current time point t 0 , the time point at which the k-th work is started in each of the 1-s (i) -th work steps included in each sub-process {x i, j (k): 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ j ≦ s (i)} (where j is a natural number), work time required for work in each work process included in each sub-process {d i, j : 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ j ≦ s (i )}, And the time limit {r (k + m): 1 ≦ m ≦ N} (where m and N are natural numbers) when the work results in the k + 1,..., K + Nth work are provided are stored in the storage unit. Steps,
When the i-th sub-process is selected as the sub-process for performing the k + m-th work, δ i (k + m) = e (where e = 0), and the sub-process for performing the k + m-th work is other than the i-th sub-process. When a sub-process is selected, the values of selection parameters {δ i (k + m): 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ m ≦ N} satisfying δ i (k + m) = ε (where ε = −∞) A selection parameter determination step determined by the calculation unit;
An N-row, one-column matrix T 0 in which the value of each component is t 0 , an N-row, one-column matrix R (k + 1) given by the following equation:
R (k + 1) = [r (k + 1) r (k + 1)... R (k + m)] T
(S (1) +... + S (n)) row and column matrix x (k) given by the following equation:
x (k) = [x 1,1 (k) x 1,2 (k) ... x 1, s (1) (k) x 2,1 (k) ...
x 2, s (2) (k) ... x n, 1 (k) ... x n, s (n) (k)] T
It contains max-plus algebraic multiplication (circle x) and addition (circle +), and is given by the following equation containing a matrix A i 'of s (i) rows s (i) columns (s (1 ) +... + S (n)) row (s (1) +... + S (n)) column matrix A k ,
Figure 2005339178
(S (1) +... + S (n)) row and column matrix B k given by the following equation:
Figure 2005339178
(S (i) -1) ε components and d i, s (i) and δ i (k) are given by the following formulas alternately including components multiplied by the multiplication of the max-plus algebra. One row (s (1) +... + S (n)) column matrix C k ,
Figure 2005339178
A matrix Γ k given by
Figure 2005339178
And a matrix Δ k given by
Figure 2005339178
calculating the time point {u (k + m): 1 ≦ m ≦ N} at which the k + 1,..., k + Nth work object is input, using the following equation including the Θ operation of the max-plus algebra.
Figure 2005339178
The schedule creation method characterized by including this.
前記選択パラメータ決定ステップでは、前記演算部は、選択パラメータの値を決定することによって確定する作業結果の供出の予定時点が前記期限よりも遅れることに対するペナルティと作業に要する作業コストとを含んでなる評価関数の値が最小になるように選択パラメータの値を決定し、
前記選択パラメータ決定ステップでは、一部の値を固定した選択パラメータより得られる前記評価関数の下界値と暫定的に得られている前記評価関数の最小値である暫定最小値とを比較して選択パラメータの値の組み合わせを選別する分枝限定法により、nN 通りの選択パラメータの値の組み合わせの中から前記評価関数の最小値を与える選択パラメータの値の組み合わせを前記演算部で探索するステップを含むこと
を特徴とする請求項2に記載のスケジュール作成方法。
In the selection parameter determination step, the calculation unit includes a penalty for delaying the scheduled time of delivery of the work result determined by determining the value of the selection parameter and the work cost required for the work. Determine the value of the selected parameter so that the value of the evaluation function is minimized,
In the selection parameter determination step, a selection is made by comparing a lower bound value of the evaluation function obtained from a selection parameter with a fixed value and a provisional minimum value which is a provisionally obtained minimum value of the evaluation function. Searching the arithmetic unit for a combination of selected parameter values that gives the minimum value of the evaluation function from n N selected parameter value combinations by a branch and bound method for selecting a combination of parameter values. The schedule creation method according to claim 2, further comprising:
k+1番目の作業対象が投入される時点u(k+1)を、一行N列の行列[e ε … ε]を含む下記式により前記演算部で計算するステップと、
Figure 2005339178
下記式により得られる行列x(k+1)を前記演算部で計算するステップと、
Figure 2005339178
前記演算部で計算したx(k+1)を新たなx(k)として前記記憶部で記憶するステップと、
新たな現在の時点t0 及び新たな前記期限{r(k+m):1≦m≦N}を前記記憶部で記憶するステップと、
δi (k+m+1)を新たなδi (k+m)とし(但し、1≦m≦N−1)、δi(k+N)を新たなδi (k+N)とした選択パラメータより得られる前記評価関数の値を、前記暫定最小値の初期値として前記演算部で記憶するステップと、
前記記憶部で記憶した値を用いてスケジュールを前記演算部で再度作成するステップと
を更に含むことを特徴とする請求項3に記載のスケジュール作成方法。
calculating the time point u (k + 1) at which the k + 1th work target is input by the calculation unit according to the following expression including a matrix [e ε ... ε] of one row and N columns;
Figure 2005339178
Calculating a matrix x (k + 1) obtained by the following equation in the calculation unit;
Figure 2005339178
Storing x (k + 1) calculated by the arithmetic unit in the storage unit as new x (k);
Storing the new current time point t 0 and the new deadline {r (k + m): 1 ≦ m ≦ N} in the storage unit;
δ i (k + m + 1) is a new δ i (k + m) (where 1 ≦ m ≦ N−1) and δ i (k + N) is a new δ i (k + N). Storing a value in the calculation unit as an initial value of the provisional minimum value;
The schedule creation method according to claim 3, further comprising: creating a schedule again by the calculation unit using the value stored in the storage unit.
互いに並行して作業を行うことが可能な第1サブプロセス〜第nサブプロセス(但し、nは自然数)を含み、第iサブプロセス(但し、iは自然数で1≦i≦n)は、外部から投入される作業対象を受け付け、受け付けた作業対象に対する作業を行い、作業結果を外部へ供出する作業順に並んだs(i)個の作業工程(但し、s(i)は自然数)からなり、いずれのサブプロセスに作業対象が投入されるかを選択することができる作業プロセスについて、作業対象が投入されるサブプロセスの選択及び作業対象の投入時点をmax-plus代数により定めて、前記作業プロセスでの作業のスケジュールを作成する装置において、
現在の時点t0 、各サブプロセスに含まれる1〜s(i)番目の各作業工程でk番目の作業を開始する時点{xi,j (k):1≦i≦n,1≦j≦s(i)}(但し、jは自然数)、各サブプロセスに含まれる各作業工程での作業に必要な作業時間{di,j :1≦i≦n,1≦j≦s(i)}、及びk+1,…,k+N番目の作業における作業結果が供出される時点の期限{r(k+m):1≦m≦N}(但し、m,Nは自然数)を記憶する記憶手段と、
k+m番目の作業を行うサブプロセスとして第iサブプロセスが選択される場合にδi (k+m)=e(但し、e=0)となり、k+m番目の作業を行うサブプロセスとして第iサブプロセス以外のサブプロセスが選択される場合にδi (k+m)=ε(但し、ε=−∞)となる選択パラメータ{δi (k+m):1≦i≦n,1≦m≦N}の値を決定する選択パラメータ決定手段と、
各成分の値がt0 であるN行一列の行列T0 、下記式で与えられるN行一列の行列R(k+1)、
R(k+1)=[r(k+1) r(k+1) … r(k+m)]T
下記式で与えられる(s(1)+…+s(n))行一列の行列x(k)、
x(k)=[x1,1 (k) x1,2 (k) … x1,s(1)(k) x2,1(k) …
2,s(2)(k) … xn,1 (k) … xn,s(n)(k)]T
max-plus代数の乗算(丸に×)及び加算(丸に+)を内部に含み、s(i)行s(i)列の行列Ai’を含んだ下記式で与えられる(s(1)+…+s(n))行(s(1)+…+s(n))列の行列Ak
Figure 2005339178
下記式で与えられる(s(1)+…+s(n))行一列の行列Bk
Figure 2005339178
(s(i)−1)個のεの成分とdi,s(i)及びδi (k)がmax-plus代数の乗算で乗された成分とを交互に含んだ下記式で与えられる一行(s(1)+…+s(n))列の行列Ck
Figure 2005339178
下記式で与えられる行列Γk
Figure 2005339178
並びに下記式で与えられる行列Δk を用い、
Figure 2005339178
k+1,…,k+N番目の作業対象が投入される時点{u(k+m):1≦m≦N}を、max-plus代数のΘ演算を含む下記式により計算する手段と
Figure 2005339178
を備えることを特徴とするスケジュール作成装置。
The first sub-process to the n-th sub-process (where n is a natural number) capable of performing work in parallel with each other, where the i-th sub-process (where i is a natural number and 1 ≦ i ≦ n) is external Is composed of s (i) work steps (where s (i) is a natural number) arranged in the order of the work in which the work object input from the work object is received, the work on the received work object is performed, and the work result is delivered to the outside. For a work process in which it is possible to select which sub-process the work object is to be input, the sub-process to which the work object is input and the time point at which the work object is input are determined by the max-plus algebra, and the work process In the device for creating work schedules at
The current time point t 0 , the time point at which the k-th work is started in each of the 1-s (i) -th work steps included in each sub-process {x i, j (k): 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ j ≦ s (i)} (where j is a natural number), work time required for work in each work process included in each sub-process {d i, j : 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ j ≦ s (i )}, And storage means for storing the time limit {r (k + m): 1 ≦ m ≦ N} (where m and N are natural numbers) when the work result in the k + 1,..., K + Nth work is provided,
When the i-th sub-process is selected as the sub-process for performing the k + m-th work, δ i (k + m) = e (where e = 0), and the sub-process for performing the k + m-th work is other than the i-th sub-process. When the sub-process is selected, the value of the selection parameter {δ i (k + m): 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ m ≦ N} that satisfies δ i (k + m) = ε (where ε = −∞) is determined. Selection parameter determination means to
An N-row, one-column matrix T 0 in which the value of each component is t 0 , an N-row, one-column matrix R (k + 1) given by the following equation:
R (k + 1) = [r (k + 1) r (k + 1)... R (k + m)] T
(S (1) +... + S (n)) row and column matrix x (k) given by the following equation:
x (k) = [x 1,1 (k) x 1,2 (k) ... x 1, s (1) (k) x 2,1 (k) ...
x 2, s (2) (k) ... x n, 1 (k) ... x n, s (n) (k)] T
It contains max-plus algebraic multiplication (circle x) and addition (circle +), and is given by the following equation containing a matrix A i 'of s (i) rows s (i) columns (s (1 ) +... + S (n)) row (s (1) +... + S (n)) column matrix A k ,
Figure 2005339178
(S (1) +... + S (n)) row and column matrix B k given by the following equation:
Figure 2005339178
(S (i) -1) ε components and d i, s (i) and δ i (k) are given by the following formulas alternately including components multiplied by the multiplication of the max-plus algebra. One row (s (1) +... + S (n)) column matrix C k ,
Figure 2005339178
A matrix Γ k given by
Figure 2005339178
And a matrix Δ k given by
Figure 2005339178
means for calculating the time point {u (k + m): 1 ≦ m ≦ N} at which the k + 1,..., k + Nth work object is input by the following formula including the Θ operation of the max-plus algebra.
Figure 2005339178
A schedule creation device comprising:
前記選択パラメータ決定手段は、
選択パラメータの値を決定することによって確定する作業結果の供出の予定時点が前記期限よりも遅れることに対するペナルティと作業に要する作業コストとを含んでなる評価関数の値が最小になるように選択パラメータの値を決定すべくなしてあり、
一部の値を固定した選択パラメータより得られる前記評価関数の下界値と暫定的に得られている前記評価関数の最小値である暫定最小値とを比較して選択パラメータの値の組み合わせを選別する分枝限定法により、nN 通りの選択パラメータの値の組み合わせの中から前記評価関数の最小値を与える選択パラメータの値の組み合わせを探索する手段を含むこと
を特徴とする請求項5に記載のスケジュール作成装置。
The selection parameter determining means includes
The selection parameter is such that the value of the evaluation function including the penalty for delaying the scheduled delivery time of the work result determined by determining the value of the selection parameter and the work cost required for the work is minimized. To determine the value of
A combination of selection parameter values is selected by comparing the lower bound value of the evaluation function obtained from a selection parameter with a fixed value and the provisional minimum value, which is the provisional minimum value of the evaluation function. 6. The method according to claim 5, further comprising means for searching for a combination of values of the selection parameter that gives the minimum value of the evaluation function from among n N combinations of values of the selection parameter by the branch and bound method. Schedule creation device.
k+1番目の作業対象が投入される時点u(k+1)を、一行N列の行列[e ε … ε]を含む下記式により計算する手段と、
Figure 2005339178
下記式により得られる行列x(k+1)を計算する開始時点計算手段とを更に備え、
Figure 2005339178
前記記憶手段は、
前記開始時点計算手段が計算したx(k+1)を新たなx(k)として記憶する手段と、
新たな現在の時点t0 及び新たな前記期限{r(k+m):1≦m≦N}を記憶する手段と、
δi (k+m+1)を新たなδi (k+m)とし(但し、1≦m≦N−1)、δi(k+N)を新たなδi (k+N)とした選択パラメータより得られる前記評価関数の値を、前記暫定最小値の初期値として記憶する手段と
を有し、
前記記憶手段が記憶する値を用いてスケジュールを再度作成する手段を更に備えること
を特徴とする請求項6に記載のスケジュール作成装置。
means for calculating a time point u (k + 1) at which the (k + 1) th work object is input by the following equation including a matrix [e ε ... ε] of one row and N columns;
Figure 2005339178
And a start time calculating means for calculating a matrix x (k + 1) obtained by the following equation:
Figure 2005339178
The storage means
Means for storing x (k + 1) calculated by the start time calculation means as new x (k);
Means for storing the new current time t 0 and the new deadline {r (k + m): 1 ≦ m ≦ N};
δ i (k + m + 1) is a new δ i (k + m) (where 1 ≦ m ≦ N−1) and δ i (k + N) is a new δ i (k + N). Means for storing a value as an initial value of the provisional minimum value,
The schedule creation apparatus according to claim 6, further comprising means for creating a schedule again using a value stored in the storage means.
互いに並行して作業を行うことが可能な第1サブプロセス〜第nサブプロセス(但し、nは自然数)を含み、第iサブプロセス(但し、iは自然数で1≦i≦n)は、外部から投入される作業対象を受け付け、受け付けた作業対象に対する作業を行い、作業結果を外部へ供出する作業順に並んだs(i)個(但し、s(i)は自然数)の作業工程からなり、いずれのサブプロセスに作業対象が投入されるかを選択することができる作業プロセスについて、現在の時点t0 、各サブプロセスに含まれる1〜s(i)番目の各作業工程でk番目の作業を開始する時点{xi,j (k):1≦i≦n,1≦j≦s(i)}(但し、jは自然数)、各サブプロセスに含まれる各作業工程での作業に必要な作業時間{di,j :1≦i≦n,1≦j≦s(i)}、及びk+1,…,k+N番目の作業における作業結果が供出される時点の期限{r(k+m):1≦m≦N}(但し、m,Nは自然数)を記憶するコンピュータに、作業対象が投入されるサブプロセスの選択及び作業対象の投入時点をmax-plus代数により定めて、前記作業プロセスでの作業のスケジュールを作成させるコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、k+m番目の作業を行うサブプロセスとして第iサブプロセスが選択される場合にδi (k+m)=e(但し、e=0)となり、k+m番目の作業を行うサブプロセスとして第iサブプロセス以外のサブプロセスが選択される場合にδi (k+m)=ε(但し、ε=−∞)となる選択パラメータ{δi (k+m):1≦i≦n,1≦m≦N}の値を決定させる選択パラメータ決定手順と、
コンピュータに、各成分の値がt0 であるN行一列の行列T0 、下記式で与えられるN行一列の行列R(k+1)、
R(k+1)=[r(k+1) r(k+1) … r(k+m)]T
下記式で与えられる(s(1)+…+s(n))行一列の行列x(k)、
x(k)=[x1,1 (k) x1,2 (k) … x1,s(1)(k) x2,1(k) …
2,s(2)(k) … xn,1 (k) … xn,s(n)(k)]T
max-plus代数の乗算(丸に×)及び加算(丸に+)を内部に含み、s(i)行s(i)列の行列Ai’を含んだ下記式で与えられる(s(1)+…+s(n))行(s(1)+…+s(n))列の行列Ak
Figure 2005339178
下記式で与えられる(s(1)+…+s(n))行一列の行列Bk
Figure 2005339178
(s(i)−1)個のεの成分とdi,s(i)及びδi (k)がmax-plus代数の乗算で乗された成分とを交互に含んだ下記式で与えられる一行(s(1)+…+s(n))列の行列Ck
Figure 2005339178
下記式で与えられる行列Γk
Figure 2005339178
並びに下記式で与えられる行列Δk を用い、
Figure 2005339178
k+1,…,k+N番目の作業対象が投入される時点{u(k+m):1≦m≦N}を、max-plus代数のΘ演算を含む下記式により計算させる手順と
Figure 2005339178
を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
The first sub-process to the n-th sub-process (where n is a natural number) capable of performing work in parallel with each other include the i-th sub-process (where i is a natural number and 1 ≦ i ≦ n) Is composed of s (i) (where s (i) is a natural number) work steps arranged in the order of work for receiving work targets input from the target, performing work on the received work targets, and delivering work results to the outside. For a work process in which it is possible to select which sub-process the work target is to be input, the k-th work in each of the first to s (i) -th work steps included in each sub-process at the current time t 0 {X i, j (k): 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ j ≦ s (i)} (where j is a natural number), necessary for work in each work process included in each sub-process Work time {d i, j : 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ j ≦ s (i) } And the time limit {r (k + m): 1 ≦ m ≦ N} (where m and N are natural numbers) when the work result in the k + 1,... In the computer program for creating a work schedule in the work process, by selecting the sub-process to be entered and determining the work time input time by the max-plus algebra,
When the i-th sub-process is selected as the sub-process for performing the k + m-th work on the computer, δ i (k + m) = e (where e = 0), and the i-th sub-process is the sub-process for performing the k + m-th work. When a sub-process other than a process is selected, selection parameters {δ i (k + m): 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ m ≦ N} satisfying δ i (k + m) = ε (where ε = −∞) A selection parameter determination procedure for determining a value;
An N-row, one-column matrix T 0 in which the value of each component is t 0 , an N-row, one-column matrix R (k + 1) given by the following equation,
R (k + 1) = [r (k + 1) r (k + 1)... R (k + m)] T
(S (1) +... + S (n)) row and column matrix x (k) given by the following equation:
x (k) = [x 1,1 (k) x 1,2 (k) ... x 1, s (1) (k) x 2,1 (k) ...
x 2, s (2) (k) ... x n, 1 (k) ... x n, s (n) (k)] T
It contains max-plus algebraic multiplication (circle x) and addition (circle +), and is given by the following equation containing a matrix A i 'of s (i) rows s (i) columns (s (1 ) +... + S (n)) row (s (1) +... + S (n)) column matrix A k ,
Figure 2005339178
(S (1) +... + S (n)) row and column matrix B k given by the following equation:
Figure 2005339178
(S (i) -1) ε components and d i, s (i) and δ i (k) are given by the following formulas alternately including components multiplied by the multiplication of the max-plus algebra. One row (s (1) +... + S (n)) column matrix C k ,
Figure 2005339178
A matrix Γ k given by
Figure 2005339178
And a matrix Δ k given by
Figure 2005339178
a procedure for calculating the time point {u (k + m): 1 ≦ m ≦ N} when the k + 1,..., k + Nth work object is input by the following formula including the Θ operation of the max-plus algebra;
Figure 2005339178
A computer program comprising:
前記選択パラメータ決定手順は、
コンピュータに、選択パラメータの値を決定することによって確定する作業結果の供出の予定時点が前記期限よりも遅れることに対するペナルティと作業に要する作業コストとを含んでなる評価関数の値が最小になるように選択パラメータの値を決定させる手順であり、
コンピュータに、一部の値を固定した選択パラメータより得られる前記評価関数の下界値と暫定的に得られている前記評価関数の最小値である暫定最小値とを比較して選択パラメータの値の組み合わせを選別する分枝限定法により、nN 通りの選択パラメータの値の組み合わせの中から前記評価関数の最小値を与える選択パラメータの値の組み合わせを探索させる手順を含むこと
を特徴とする請求項8に記載のコンピュータプログラム。
The selection parameter determination procedure includes:
In the computer, the value of the evaluation function including the penalty for delaying the scheduled delivery time of the work result determined by determining the value of the selected parameter and the work cost required for the work is minimized. To determine the value of the selected parameter
The computer compares the lower bound value of the evaluation function obtained from the selection parameter with a fixed value and the provisional minimum value, which is the minimum value of the evaluation function provisionally obtained, to determine the value of the selection parameter. The method includes a step of searching for a combination of selection parameter values that gives a minimum value of the evaluation function from among n N combinations of selection parameter values by a branch and bound method for selecting combinations. The computer program according to 8.
コンピュータに、k+1番目の作業対象が投入される時点u(k+1)を、一行N列の行列[e ε … ε]を含む下記式により計算させる手順と、
Figure 2005339178
コンピュータに、下記式により得られる行列x(k+1)を計算させる手順と、
Figure 2005339178
コンピュータに、計算したx(k+1)を新たなx(k)とさせる手順と、
コンピュータに、現在の時点t0 及び前記期限{r(k+m):1≦m≦N}を更新させる手順と、
コンピュータに、δi (k+m+1)を新たなδi (k+m)とし(但し、1≦m≦N−1)、δi(k+N)を新たなδi (k+N)とした選択パラメータより得られる前記評価関数の値を、前記暫定最小値の初期値として設定させる手順と、
コンピュータに、スケジュールの作成を再度行わせる手順と
を更に含むことを特徴とする請求項9に記載のコンピュータプログラム。
A procedure for causing the computer to calculate a time point u (k + 1) at which the (k + 1) -th work object is input according to the following formula including a matrix [e ε.
Figure 2005339178
A procedure for causing a computer to calculate a matrix x (k + 1) obtained by the following equation;
Figure 2005339178
A procedure for causing the computer to calculate x (k + 1) as new x (k);
Causing the computer to update the current time t 0 and the deadline {r (k + m): 1 ≦ m ≦ N};
The computer obtains the above-mentioned selection parameters obtained by setting δ i (k + m + 1) as a new δ i (k + m) (where 1 ≦ m ≦ N−1) and δ i (k + N) as a new δ i (k + N). A procedure for setting the value of the evaluation function as an initial value of the provisional minimum value;
The computer program according to claim 9, further comprising: causing the computer to create a schedule again.
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JP2009524870A (en) * 2006-01-27 2009-07-02 ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー Process control method

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