JP2009245400A - Multi-item and multiple stage process dynamic lot size scheduling method accompanied by production frame - Google Patents

Multi-item and multiple stage process dynamic lot size scheduling method accompanied by production frame Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem of existing scheduling by introducing a technique for securing a production frame of a family of an item group. <P>SOLUTION: In a multi-item and multiple stage process production system 100 in which it is assumed that a virtual machine which processes family items to be materials of real items to be processed by a real machine is in a prestage process, information indicating relation between at least virtual items and the real items to be processed in a production frame of the virtual items is set as a scheduling object, (1) machine interference prohibition restriction for prohibiting simultaneous processing of a plurality of items by the real machine or the virtual machine, (2) out of stock prohibition restriction of items in process for prohibiting out of stock of the virtual items to be materials of the real items or the real items, (3) material lack prohibition restriction for prohibiting generation of material lack in the real items to be materials of the virtual items, and (4) in-process restriction by machine for restricting an in-process amount of a predetermined set of items by real machine or by virtual machine are set. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の機械により複数の工程で当該各工程に対応した品目をそれぞれ処理し、かつ少なくとも1つの機械または工程では段取を伴う品目の切り換えが可能な多品目多段工程生産システムに適用される生産スケジュールを生成するのに好適な多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング方法に関し、特に、同じファミリーに属する品目群を該ファミリーの生産枠(処理の時間帯)の中で処理する生産スケジュールを生成するのに好適な、生産枠を伴う多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング方法に関する。   The present invention is applied to a multi-item multi-stage process production system in which items corresponding to each process are processed in a plurality of processes by a plurality of machines, and at least one machine or process can be changed over with a setup. The present invention relates to a multi-item multi-stage dynamic lot size scheduling method suitable for generating a production schedule to be generated, and in particular, a production schedule for processing items belonging to the same family within a production frame (processing time zone) of the family. The present invention relates to a multi-item multi-stage process dynamic lot size scheduling method with a production frame, which is suitable for generating a product.

一般に、複数の機械により複数の工程で当該各工程に対応した品目をそれぞれ処理し、かつ少なくとも1つの機械または工程では段取を伴う品目の切り換えが可能な多品目多段工程生産システムにおいては、適切な生産スケジュールを生成する必要から、多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリングと呼ばれる手法が採用される。   In general, in a multi-item multi-stage production system in which items corresponding to each process are processed in a plurality of processes by a plurality of machines, and at least one machine or process is capable of switching items with setup. In order to generate a simple production schedule, a technique called multi-item multi-stage process dynamic lot size scheduling is adopted.

例えば、特許文献1には、多品目多段工程のスケジューリングの問題に含まれる多様な決定の諸局面を一つ一つ列挙することも意識することもなく、また人為的な制約を必要とすることなく、当該諸局面を全体最適化の視点から解決して経済的かつ合理的な実行可能スケジュールを生成する手法が提案されている。
特開2002−328977号公報
For example, Patent Document 1 is not aware of enumerating each aspect of various decisions included in the problem of scheduling of multi-item multi-stage processes, and requires artificial constraints. However, a method for generating an economical and reasonable feasible schedule by solving the various aspects from the viewpoint of overall optimization has been proposed.
JP 2002-328977 A

しかしながら、扱うべき品目の数が膨大になってくると、個々の段取りの調整が困難となり、時間的ロスや仕掛かり量の増加などの種々な問題が増大するため、既存のスケジューリング技術では対処が困難になってくる。   However, when the number of items to be handled becomes enormous, it becomes difficult to adjust individual setups, and various problems such as time loss and increase in work in progress increase. It becomes difficult.

この問題に対処するには、例えば、類似する品目群をファミリーとして捉え、同じファミリーに属する品目群については納期の許す限りファミリーの生産枠(処理の時間帯)を確保してその中でまとめて処理するように計画することが望まれる。しかしながら、そのような計画は簡単に実現できるものではない。   In order to deal with this problem, for example, a similar group of items is considered as a family, and for a group of items belonging to the same family, the production frame (processing time zone) of the family is secured as long as the delivery date permits, and the items are grouped together. It is desirable to plan to process. However, such a plan is not easy to implement.

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、品目群のファミリーの生産枠を確保する手法を導入して既存のスケジューリングの問題を解決することのできる、生産枠を伴う多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a multi-item multi-stage process operation with a production frame that can solve the existing scheduling problem by introducing a method for securing a production frame for a family of item groups. It is an object of the present invention to provide a general lot size scheduling method.

本発明に係る生産枠を伴う多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング方法は、複数の機械により複数の工程で当該各工程に対応した品目をそれぞれ処理し、かつ少なくとも1つの機械または工程では段取を伴う品目の切り換えが可能な多品目多段工程生産システムに適用される生産スケジュールをコンピュータにより生成する、生産枠を伴う多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング方法であって、実機械が処理する実品目の材料となる仮想品目を処理する仮想機械が前段工程にあるものと仮定した多品目多段工程生産システムをスケジューリング対象として、少なくとも仮想品目と当該仮想品目の生産枠の中で処理すべき実品目との関係を示す情報を設定するとともに、1)実機械もしくは仮想機械が複数の品目を同時に処理することを禁止する機械干渉禁止制約と、2)実品目の材料となる仮想品目もしくは実品目の品切れを禁止する仕掛かり品目の品切れ禁止制約と、3)仮想品目の材料となる実品目に材欠が生じることを禁止する材欠禁止制約と、4)予め定めた実機械別もしくは仮想機械別の品目の集合の仕掛かり量を制限する機械別仕掛かり制約とを設定する制約設定ステップと、各制約にそれぞれ対応するラグランジュ乗数を有するラグランジュ関数を用いたスケジュールを品目別に生成する品目別スケジュール生成ステップと、いずれかの制約において違反量が閾値を超えるものがある場合に、前記ラグランジュ関数における該当するラグランジュ乗数を更新するラグランジュ乗数更新ステップとを有することを特徴とする。   The multi-item multi-stage dynamic lot size scheduling method with a production frame according to the present invention processes items corresponding to each process in a plurality of processes by a plurality of machines, and sets up at least one machine or process. A multi-item multi-stage dynamic lot size scheduling method with a production frame that generates a production schedule applied to a multi-item multi-stage production system capable of switching items with A multi-item multi-stage production system that assumes that the virtual machine that processes the virtual item that is the material of the item is in the previous process, and at least the virtual item and the actual item to be processed within the production frame of the virtual item 1) Set the information indicating the relationship between the real machine or virtual machine and simultaneously send multiple items The machine interference prohibition restriction that prohibits processing, 2) the virtual item that is the material of the actual item, or the in-prohibition restriction of the in-process item that prohibits the out of stock of the actual item, and 3) the actual item that is the material of the virtual item A constraint setting step for setting a material shortage prohibition restriction that prohibits the occurrence of material shortage, and 4) a machine-specific work restriction that restricts the amount of work in progress for a set of items for each real machine or each virtual machine. A schedule generation step for each item that generates a schedule using a Lagrangian function having a Lagrange multiplier corresponding to each constraint, and when there is a violation amount exceeding a threshold value in any of the constraints, And a Lagrange multiplier update step of updating the corresponding Lagrange multiplier.

本発明に係るプログラムは、複数の機械により複数の工程で当該各工程に対応した品目をそれぞれ処理し、かつ少なくとも1つの機械または工程では段取を伴う品目の切り換えが可能な多品目多段工程生産システムにおける生産枠を伴う多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリングのためのプログラムであって、コンピュータに、実機械が処理する実品目の材料となる仮想品目を処理する仮想機械が前段工程にあるものと仮定した多品目多段工程生産システムをスケジューリング対象として、少なくとも仮想品目と当該仮想品目の生産枠の中で処理すべき実品目との関係を示す情報を設定するとともに、1)実機械もしくは仮想機械が複数の品目を同時に処理することを禁止する機械干渉禁止制約と、2)実品目の材料となる仮想品目もしくは実品目の品切れを禁止する仕掛かり品目の品切れ禁止制約と、3)仮想品目の材料となる実品目に材欠が生じることを禁止する材欠禁止制約と、4)予め定めた実機械別もしくは仮想機械別の品目の集合の仕掛かり量を制限する機械別仕掛かり制約とを設定する制約設定機能と、各制約にそれぞれ対応するラグランジュ乗数を有するラグランジュ関数を用いたスケジュールを品目別に生成する品目別スケジュール生成機能と、いずれかの制約において違反量が閾値を超えるものがある場合に、前記ラグランジュ関数における該当するラグランジュ乗数を更新するラグランジュ乗数更新機能とを実現させることを特徴とする。   The program according to the present invention is a multi-item multi-stage process production in which a plurality of machines process items corresponding to each process in a plurality of processes, and at least one machine or process can switch items with setup. Multi-item multi-stage process dynamic lot size scheduling program with production quotas in the system, where the computer has a virtual machine that processes the virtual item that is the material of the real item processed by the real machine in the previous process In addition to setting the information indicating the relationship between at least the virtual item and the actual item to be processed in the production frame of the virtual item, the multi-item multi-stage production system assumed to be A machine interference prohibition restriction that prohibits multiple items from being processed simultaneously, and 2) a virtual item that is the material of the actual item In addition, the out-of-stock item restriction that prohibits the out-of-stock item from being out of stock, 3) the out-of-stock item restriction that prohibits the occurrence of material shortage in the actual item that is the material of the virtual item, and 4) the predetermined actual machine Create a schedule for each item using a constraint setting function that sets the in-process constraint by machine that limits the in-process amount of a set of items by another or virtual machine, and a Lagrange function that has a Lagrange multiplier corresponding to each constraint And a Lagrange multiplier update function for updating a corresponding Lagrangian multiplier in the Lagrange function when there is a violation amount exceeding a threshold value in any of the constraints.

本発明に係る生産枠を伴う多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング装置は、複数の機械により複数の工程で当該各工程に対応した品目をそれぞれ処理し、かつ少なくとも1つの機械または工程では段取を伴う品目の切り換えが可能な多品目多段工程生産システムに適用される生産スケジュールをコンピュータにより生成する、生産枠を伴う多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング装置であって、実機械が処理する実品目の材料となる仮想品目を処理する仮想機械が前段工程にあるものと仮定した多品目多段工程生産システムをスケジューリング対象として、少なくとも仮想品目と当該仮想品目の生産枠の中で処理すべき実品目との関係を示す情報を設定するとともに、1)実機械もしくは仮想機械が複数の品目を同時に処理することを禁止する機械干渉禁止制約と、2)実品目の材料となる仮想品目もしくは実品目の品切れを禁止する仕掛かり品目の品切れ禁止制約と、3)仮想品目の材料となる実品目に材欠が生じることを禁止する材欠禁止制約と、4)予め定めた実機械別もしくは仮想機械別の品目の集合の仕掛かり量を制限する機械別仕掛かり制約とを設定する制約設定手段と、各制約にそれぞれ対応するラグランジュ乗数を有するラグランジュ関数を用いたスケジュールを品目別に生成する品目別スケジュール生成手段と、いずれかの制約において違反量が閾値を超えるものがある場合に、前記ラグランジュ関数における該当するラグランジュ乗数を更新するラグランジュ乗数更新手段とを具備することを特徴とする。   A multi-item multi-stage dynamic lot size scheduling apparatus with a production frame according to the present invention processes items corresponding to each process in a plurality of processes by a plurality of machines, and sets up in at least one machine or process. A multi-item multi-stage dynamic lot size scheduling apparatus with a production frame that generates a production schedule applied to a multi-item multi-stage production system capable of switching items with A multi-item multi-stage production system that assumes that the virtual machine that processes the virtual item that is the material of the item is in the previous process, and at least the virtual item and the actual item to be processed within the production frame of the virtual item 1) Set the information indicating the relationship between the real machine or virtual machine and simultaneously send multiple items The machine interference prohibition restriction that prohibits processing, 2) the virtual item that is the material of the actual item, or the out-of-stock prohibition constraint of the in-process item that prohibits the item being out of stock, and 3) the actual item that is the material of the virtual item. A constraint setting means for setting a material shortage prohibition constraint that prohibits the occurrence of material shortage, and 4) a machine-specific work restriction that restricts a work amount of a set of items for each real machine or virtual machine. In the Lagrangian function, there is a schedule generating unit for each item that generates a schedule using a Lagrangian function having a Lagrange multiplier corresponding to each constraint, and the amount of violation exceeds a threshold in any of the constraints. Lagrange multiplier updating means for updating the corresponding Lagrange multiplier is provided.

本発明によれば、品目群のファミリーの生産枠を確保する手法を導入して既存のスケジューリングの問題を解決することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to solve an existing scheduling problem by introducing a method for securing a production frame for a family of item groups.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

《概要》
本実施形態では、生産枠を伴う多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング方法を提案する。従来の問題を解決するため、本実施形態では、類似する品目群(例えば、材料として同じ部品、染料、薬品等を使用する品目群)をファミリーとして捉え、同じファミリーに属する品目群については納期の許す限りファミリーの生産枠(処理の時間帯)を確保してその中でまとめて処理するように計画することを目指す。
"Overview"
In the present embodiment, a multi-item multi-stage dynamic lot size scheduling method with a production frame is proposed. In order to solve the conventional problem, in this embodiment, similar item groups (for example, item groups using the same parts, dyes, chemicals, etc. as materials) are regarded as families, and item groups belonging to the same family are due for delivery. The goal is to secure a family production frame (processing time zone) as much as possible and plan to process them together.

そして、本実施形態では、当該計画の困難さを克服するために、実品目を処理する実機械のほか、実品目の材料となる仮想品目(ファミリー品目)を処理するための仮想機械の概念を導入し(すなわち、既存の「いつ(t)、どの品目(i)、どの機械(k)」の3項関係を拡張して、仮想機械やファミリー品目をも含めた工程間の関係も定義し)、既存の多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング問題の解法に帰着させてその問題を解く。その段階で、特に、ファミリー品目の材料となる実品目に材欠が生じることを禁止する材欠禁止制約が必要となることに着眼する。この制限を含めてスケジューリング問題を解くことにより、元の問題の(十分条件は満たされないものの)必要条件が満たされるようにする。   In this embodiment, in order to overcome the difficulty of the planning, in addition to the actual machine that processes the actual item, the concept of the virtual machine that processes the virtual item (family item) that is the material of the actual item is changed. Introduce (ie, expand the existing ternary relationship of “when (t), which item (i), which machine (k)”) to define relationships between processes including virtual machines and family items. ) And solve the existing multi-item multi-stage dynamic lot size scheduling problem. At that stage, we will pay particular attention to the need for a material shortage prohibition restriction that prohibits a material shortage from occurring in an actual item as a material of a family item. By solving the scheduling problem including this restriction, the necessary conditions of the original problem (although the sufficient condition is not satisfied) are satisfied.

さらに、その解には時間的な冗長性あるいは自由度がある(処理の時間帯を前後にシフトすることが許される)ので、それを利用して、ヒューリスティックにファミリー品目の生産枠予定とそれに対応する実品目の処理予定を同期化させることなどを提案する。   In addition, the solution has temporal redundancy or flexibility (it is allowed to shift the processing time period back and forth), and he uses it to heuristically respond to the production quota schedule of family items. It is proposed to synchronize the processing schedule of the actual items.

図1は、本発明の一実施形態に係る多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング装置の主要な機能構成の一例を示す図である。なお、機能構成については、この図1の例に限定されるものではなく、適宜、変形して実施することが可能である。   FIG. 1 is a diagram showing an example of a main functional configuration of a multi-item multi-stage process dynamic lot size scheduling apparatus according to an embodiment of the present invention. Note that the functional configuration is not limited to the example of FIG. 1 and can be appropriately modified and implemented.

この図1のスケジューリング装置は、多工程から成る生産システムにおいて多様な注文を複数の品目に分類して切り換え生産をするためのスケジューリング(多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング)の有する問題、つまり高次元時間最適化問題を解いて最適スケジュールを決定するものである。   The scheduling apparatus of FIG. 1 has the problem of scheduling (multi-item multi-stage dynamic lot size scheduling) for switching production by classifying various orders into a plurality of items in a multi-process production system, that is, high It solves the dimension time optimization problem and determines the optimal schedule.

このスケジューリング装置は、例えば図2に示す構成のパーソナルコンピュータ等の計算機によって実現される。図2の計算機は、当該計算機全体を制御するCPU21、当該CPU21が実行する最適化スケジューリングプログラム241を含む各種プログラム及びデータ等が記憶される主メモリ22とを備えている。   This scheduling apparatus is realized by a computer such as a personal computer having the configuration shown in FIG. The computer shown in FIG. 2 includes a CPU 21 that controls the entire computer, and a main memory 22 that stores various programs, data, and the like including an optimization scheduling program 241 executed by the CPU 21.

図2の計算機はまた、外部記憶装置としての例えば磁気ディスク装置(以下、HDDと称する)23と、記録媒体としての例えばCD−ROM242に予め格納されている情報を計算機内に読み込むことが可能なCD−ROM装置24とを有している。図2の例では、CD−ROM242には、複数の工程(多段工程)、多機械(多設備)で複数の品目を生産する生産システムにおける多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリングを行うための最適化スケジューリングプログラム241が予め格納されている。この最適化スケジューリングプログラム241は、CD−ROM装置24によりCD−ROM242から計算機内に読み込まれて、HDD23に格納(インストール)されていものとする。CPU21がHDD23から最適化スケジューリングプログラム241を主メモリ22上に読み込んで当該プログラム241を実行することにより、図1のスケジューリング装置の各種機能が実現される。   The computer shown in FIG. 2 can also read into the computer information stored in advance in, for example, a magnetic disk device (hereinafter referred to as HDD) 23 as an external storage device and, for example, a CD-ROM 242 as a recording medium. And a CD-ROM device 24. In the example of FIG. 2, the CD-ROM 242 is optimal for performing multi-item multi-stage dynamic lot size scheduling in a production system that produces a plurality of items by a plurality of processes (multi-stage processes) and multiple machines (multi-equipment). A scheduling program 241 is stored in advance. It is assumed that the optimization scheduling program 241 is read from the CD-ROM 242 into the computer by the CD-ROM device 24 and stored (installed) in the HDD 23. When the CPU 21 reads the optimization scheduling program 241 from the HDD 23 onto the main memory 22 and executes the program 241, various functions of the scheduling apparatus of FIG. 1 are realized.

図2の計算機は更に、入力装置としてのキーボード25と、表示用の出力装置としてのディスプレイ26とを有している。CPU21、主メモリ22、HDD23、CD−ROM装置24、キーボード25及びディスプレイ26は、システムバス27により相互接続されている。   The computer shown in FIG. 2 further includes a keyboard 25 as an input device and a display 26 as an output device for display. The CPU 21, main memory 22, HDD 23, CD-ROM device 24, keyboard 25 and display 26 are interconnected by a system bus 27.

図1のスケジューリング装置は、設定部11、品目別スケジュール生成部12、制約違反監視部13、ラグランジュ乗数更新部14、実行可能スケジュール生成部15などの機能を備えている。   The scheduling apparatus of FIG. 1 includes functions such as a setting unit 11, an item-specific schedule generation unit 12, a constraint violation monitoring unit 13, a Lagrange multiplier update unit 14, and an executable schedule generation unit 15.

設定部11は、実機械が処理する実品目の材料となる仮想品目(以下、「ファミリー品目」もしくは「F品目」と称す)を処理する仮想機械(以下、「ファミリー」と称す場合がある)が前段工程にあるものと仮定した多品目多段工程生産システムをスケジューリング対象として、スケジューリングに使用する各種の数理モデルの設定やそれらに使用するデータ類の設定(例えば、品目間の親子関係を示す情報、機械と品目との対応関係を示す情報、ファミリー品目と当該ファミリー品目の生産枠の中で処理すべき実品目との関係を示す情報などの設定や、各種の制約条件の設定や、ラグランジュ乗数の設定など)を行う機能である。制約条件に関しては、設定部11は、1)実機械もしくは仮想機械が複数の品目を同時に処理することを禁止する機械干渉禁止制約と、2)実品目の材料となるファミリー品目もしくは実品目の品切れを禁止する仕掛かり品目の品切れ禁止制約と、3)ファミリー品目の材料となる実品目に材欠が生じることを禁止する材欠禁止制約と、4)予め定めた実機械別もしくは仮想機械別の品目の集合の仕掛かり量を制限する機械別仕掛かり制約とを設定する機能を有する。   The setting unit 11 is a virtual machine (hereinafter may be referred to as “family”) that processes a virtual item (hereinafter referred to as “family item” or “F item”) that is a material of an actual item processed by the real machine. For multi-item multi-stage production systems that are assumed to be in the previous process, set various mathematical models used for scheduling and data used for them (for example, information indicating parent-child relationships between items) , Information indicating the correspondence between machines and items, information indicating the relationship between family items and actual items to be processed within the production frame of the family items, various constraint conditions, Lagrange multipliers This is a function for performing setting etc.). Regarding the constraint conditions, the setting unit 11 is 1) a machine interference prohibition constraint that prohibits the real machine or virtual machine from processing a plurality of items simultaneously, and 2) the family item or the real item that is the material of the real item is out of stock. 3) Restrictions on out-of-stock items for work-in-progress items that are prohibited, 3) Restrictions on material shortage that prohibits material shortages from occurring in the actual items that are the materials of family items, and 4) Pre-defined actual machine or virtual machine It has a function of setting a machine-specific work restriction that restricts the work amount of a set of items.

品目別スケジュール生成部12は、各制約にそれぞれ対応するラグランジュ乗数を有するラグランジュ関数を用いたスケジュールを品目別に生成する機能である。   The item-specific schedule generation unit 12 is a function that generates, for each item, a schedule using a Lagrangian function having a Lagrange multiplier corresponding to each constraint.

制約違反監視部13は、いずれかの制約において違反量が閾値を超えるものがあるか否かを監視し、違反量が閾値を超えるものがある場合、その違反量に応じてラグランジュ関数における該当するラグランジュ乗数を更新するようラグランジュ乗数更新部14に指示する機能である。   The constraint violation monitoring unit 13 monitors whether there is a violation amount exceeding a threshold value in any of the constraints. If there is a violation amount exceeding the threshold value, the constraint violation monitoring unit 13 corresponds to the Lagrange function according to the violation amount. This is a function for instructing the Lagrange multiplier update unit 14 to update the Lagrange multiplier.

ラグランジュ乗数更新部14は、制約違反監視部13から指示があった場合にラグランジュ関数における該当するラグランジュ乗数を更新する機能である。   The Lagrange multiplier update unit 14 is a function of updating a corresponding Lagrange multiplier in the Lagrange function when an instruction is issued from the constraint violation monitoring unit 13.

実行可能スケジュール生成部15は、ラグランジュ乗数の更新等を通じて調整された品目別スケジュールに基づき、実行可能スケジュールを生成する機能である。この実行可能スケジュール生成部15は、少なくとも前述の機械干渉禁止制約の違反、仕掛かり品目の品切れ禁止制約の違反、および材欠禁止制約の違反を順次解消していくヒューリスティクス・アルゴリズムを通じて実行可能スケジュールを生成する機能を備えている。すなわち、実行可能スケジュール生成部15は、ロット開始/終了時点取得部16、機械干渉禁止制約違反解消部17、仕掛かり品目の品切れ禁止制約違反解消部18、材欠禁止制約違反解消部19などの機能を含む。   The executable schedule generating unit 15 is a function that generates an executable schedule based on the item-specific schedule adjusted through the update of the Lagrange multiplier. The executable schedule generation unit 15 executes an executable schedule through a heuristic algorithm that sequentially resolves at least the violation of the machine interference prohibition constraint, the violation of the out of stock prohibition constraint of the work in progress, and the violation of the material shortage prohibition constraint. It has a function to generate. That is, the executable schedule generation unit 15 includes a lot start / end time acquisition unit 16, a machine interference prohibition constraint violation resolution unit 17, an in-process item out-of-stock prohibition constraint violation resolution unit 18, and a material shortage prohibition constraint violation resolution unit 19. Includes functionality.

ロット開始/終了時点取得部16は、機械別品目別に、すべてのロットの開始時点と終了時点とを把握する機能である。機械干渉禁止制約違反解消部17は、機械別品目別に、機械干渉を起こしているロットの移動を行うこと等によって、前記機械干渉禁止制約の違反を解消する機能である。仕掛かり品目の品切れ禁止制約違反解消部18は、品目別に、品切れを起こしているロットの処理の速度もしくは順序を変えること等によって、前記仕掛かり品目の品切れ禁止制約の違反を解消する機能である。材欠禁止制約違反解消部19は、仮想品目の処理と実品目の処理との同期をとること等によって、前記材欠禁止制約の違反を解消する機能である。   The lot start / end time acquisition unit 16 has a function of grasping the start time and end time of all lots for each machine item. The machine interference prohibition constraint violation resolving unit 17 is a function for resolving the violation of the machine interference prohibition constraint by moving the lot causing the machine interference for each machine item. The in-process item out-of-stock prohibition constraint violation resolving unit 18 is a function for eliminating violation of the out-of-process item out-of-stock restriction by changing the processing speed or order of lots that are out of stock for each item. . The material shortage prohibition constraint violation resolving unit 19 is a function for resolving the violation of the material shortage prohibition constraint by synchronizing the processing of the virtual item and the processing of the real item.

ここで、図3に、スケジューリング対象となる多品目多段工程生産システムに仮想機械の概念を導入した場合の一般的な構成の一例を示す。   Here, FIG. 3 shows an example of a general configuration when the concept of the virtual machine is introduced into the multi-item multi-stage production system to be scheduled.

同中では、実線の丸は実品目を、点線の丸はファミリー品目を表している。同図の例では、ファミリー品目はF品目1〜7の計7品目であり、実品目は実品目1〜14の計14品目であり、実品目8〜14が最終製品(品目)である。   In the figure, a solid circle represents an actual item, and a dotted circle represents a family item. In the example of the figure, the family items are 7 items in total of F items 1 to 7, the actual items are 14 items in total of actual items 1 to 14, and the actual items 8 to 14 are final products (items).

また、実線の四角は実機械を、点線の四角は仮想機械を表している。同図の例では、仮想機械1がF品目1〜3を処理し、仮想機械2がF品目4〜7を処理し、実機械1が実品目1〜7を処理し、実機械2が実品目8〜14を処理する。   In addition, a solid line square represents a real machine, and a dotted line square represents a virtual machine. In the example of the figure, the virtual machine 1 processes the F items 1 to 3, the virtual machine 2 processes the F items 4 to 7, the real machine 1 processes the real items 1 to 7, and the real machine 2 Process items 8-14.

また、実線の丸と丸を繋ぐ実線の矢印は、品目間の親子関係を表している。同図の例では、実品目1と実品目8とは親子関係にある。   In addition, a solid line arrow connecting the solid line circles represents a parent-child relationship between items. In the example of the figure, the actual item 1 and the actual item 8 are in a parent-child relationship.

また、点線の丸と実線の丸を繋ぐ点線の矢印は、ファミリーの関係を表している。同図の例では、実品目1〜3はファミリー品目1に属しており、実品目4,5はファミリー品目2に属している。   A dotted arrow connecting a dotted circle and a solid circle represents a family relationship. In the example of the figure, actual items 1 to 3 belong to family item 1 and actual items 4 and 5 belong to family item 2.

例えば、このようなファミリー品目と実品目との関係に関しても、仕掛かり品目の品切れ禁止制約を与えることにより、それら実品目を該ファミリー品目の生産枠の中で処理するためのスケジュールの生成が期待される。しかしながら、図3の例では、ファミリー品目と該ファミリー品目が必要とする実品目との関係については定義されていないため、所望のスケジュールを生成することはできない。   For example, regarding the relationship between such family items and actual items, it is expected to generate schedules for processing these actual items within the production quota of the family items by giving out-of-run restrictions on in-process items. Is done. However, in the example of FIG. 3, since the relationship between the family item and the actual item required by the family item is not defined, a desired schedule cannot be generated.

そこで、本実施形態では、図4の例に示されるようにファミリー品目と該ファミリー品目が必要とする実品目との関係にも着目し、その関係に関して材欠禁止制約をはじめとする各種の制約を与える。   Therefore, in the present embodiment, as shown in the example of FIG. 4, attention is also paid to the relationship between the family item and the actual item required by the family item, and various constraints such as a material shortage prohibition constraint are related to the relationship. give.

制約においては、実品目1,2,3は、ファミリー品目1の生産枠(処理の時間帯)の中でない限り、処理することができないようにする。同様に、実品目4,5は、ファミリー品目2の生産枠(処理の時間帯)の中でない限り、処理することができないようにする。同様に、実品目6,7は、ファミリー品目3の生産枠(処理の時間帯)の中でない限り、処理することができないようにする。   In the restriction, the actual items 1, 2, and 3 cannot be processed unless they are within the production frame (processing time zone) of the family item 1. Similarly, the actual items 4 and 5 cannot be processed unless they are within the production frame (processing time zone) of the family item 2. Similarly, the real items 6 and 7 are not allowed to be processed unless they are within the production frame (processing time zone) of the family item 3.

また、実品目8,9は、ファミリー品目4の生産枠(処理の時間帯)の中でない限り、処理することができないようにする。同様に、実品目10,11は、ファミリー品目5の生産枠(処理の時間帯)の中でない限り、処理することができないようにする。同様に、実品目12,13は、ファミリー品目6の生産枠(処理の時間帯)の中でない限り、処理することができないようにする。同様に、実品目14は、ファミリー品目7の生産枠(処理の時間帯)の中でない限り、処理することができないようにする。   Further, the actual items 8 and 9 cannot be processed unless they are within the production frame (processing time zone) of the family item 4. Similarly, the actual items 10 and 11 are not allowed to be processed unless they are within the production quota (processing time zone) of the family item 5. Similarly, the actual items 12 and 13 are not allowed to be processed unless they are within the production quota (processing time zone) of the family item 6. Similarly, the actual item 14 cannot be processed unless it is in the production frame (processing time zone) of the family item 7.

まず、図4の多品目多段工程生産システム100を対象とするスケジューリングにおいて取り扱う記号および数理モデルを以下に示す。   First, symbols and mathematical models handled in scheduling for the multi-item multi-stage production system 100 of FIG. 4 are shown below.

《取り扱う記号》
(1)添字
i:品目または処理番号を表し,その集合をI={1,2,…,nI-1,nI}とする。ただし,i=0は市場(システムの外)を表す。
<Handling symbols>
(1) Subscript i: represents an item or process number, and its set is I = {1, 2,..., N I−1 , n I }. However, i = 0 represents a market (outside the system).

k:機械を表し,その集合をK={1,2,…,nK-1,nK}とする。 k: represents a machine and its set is K = {1, 2,..., n K−1 , n K }.

t:タイムスロットを表し,その集合をT={1,2,…,nT-1,nT}とする。 t: represents a time slot, and its set is T = {1, 2,..., n T−1 , n T }.

(2)集合
A:仕掛かり品目の集合
B:予め定めた品目の集合(例えば,ファミリー別,機械設備別)
K(i):品目iを処理することのできる機械の集合
M(k):機械kが処理できる品目の集合
P(i):品目iの先行直結品目(品目iに使われる品目)の集合
S(i):品目iの後続直結品目(品目iが使われる品目)の集合(空集合を含む)
R(i):ファミリー品目iの先行直結実品目iの集合
R(i):実品目iを材料とするファミリー品目iの集合
(3)入力データ
i k:機械kにおける品目iの1回当たりの段取費用(所与)
i:品目iの処理によって新たに付加される価値に対する1単位当たり1ts当たりの仕掛かり保管費,すなわち梯状在庫(仕掛かり)保管費(所与)
i k:機械kにおける1ts当たりの品目iの処理量(所与)
i0t:品目iのタイムスロットtにおける外部需要あるいは出荷要求量(所与)
ijt:タイムスロットtにおいて品目jを生産するために使用される品目iの所要量
i・t:品目iのタイムスロットtにおける所要量
imax k:機械kにおける品目iに対する段取り時間(所与)
i0:品目iのタイムスロットt=0における梯状在庫量,すなわち初期梯状在庫量
i u:品目iの梯状在庫量の上限値(所与)
i0:品目iのタイムスロットt=0における実在庫量,すなわち初期実在庫量(所与)
δi0 k:機械kにおける品目iのt=0における処理の状態,すなわち初期値(所与)
ρij:品目j1単位当たりの品目iの所要量(所与)
(4)ラグランジュ乗数
μ・t k:機械kのタイムスロットtにおける機械干渉禁止制約(8)式に対応するラグランジュ乗数
μit :仕掛かり品目iのタイムスロットtにおける仕掛かり品目の品切れ禁止制約(9)式に対応するラグランジュ乗数
λ・t k:材欠禁止制約(10)式に対応するラグランジュ乗数
λit :機械別,ファミリー別の仕掛かり制約(11)式に対応するラグランジュ乗数
(5)決定変数
δit k:タイムスロットtにおいて、機械kにより、品目iを処理するときに1をとり、その他の場合には0をとる0-1決定変数。ここに、δitはδit k,k∈K(i)を要素とするベクトルで、
(2) Set A: Set of work-in-progress items B: Set of predetermined items (for example, by family, by machine equipment)
K (i): Set of machines that can process item i M (k): Set of items that can be processed by machine k P (i): Set of preceding directly connected items (items used for item i) of items i S (i): Set of subsequent directly connected items (items in which item i is used) of items i (including empty sets)
P R (i): Set of preceding directly connected real item i of family item i S R (i): Set of family item i made from real item i (3) Input data c i k : Item i in machine k Setup cost per time (given)
h i : In-process storage cost per 1 ts per unit for the value newly added by processing of item i, ie, ladder stock (in-process) storage cost (given)
p i k : throughput of item i per ts in machine k (given)
r i0t : External demand or shipment request quantity in time slot t of item i (given)
r ijt : requirement of item i used to produce item j in time slot t r i · t : requirement of item i in time slot t s imax k : setup time for item i in machine k (place Given)
x i0 : trapezoidal inventory quantity of item i at time slot t = 0, that is, initial trapezoidal inventory quantity x i u : upper limit value of ladder inventory quantity of item i (given)
y i0 : Actual stock quantity of item i at time slot t = 0, that is, initial real stock quantity (given)
δ i0 k : processing state at t = 0 of item i in machine k, that is, initial value (given)
ρ ij : Required amount of item i per unit of item j (given)
(4) Lagrange multiplier μ · t k : Machine interference prohibition restriction at time slot t of machine k Lagrange multiplier μ it · corresponding to equation (8): Out-of-stock prohibition restriction of in-process item at time slot t of in-process item i Lagrange multiplier λ · t k corresponding to Eq. (9): Lagrange multiplier λ it · corresponding to material shortage prohibition constraint (10) Lagrange multiplier corresponding to in-process constraint (11) by machine and family (11) 5) Decision variable δ it k : 0-1 decision variable that takes 1 when processing item i by machine k in time slot t and takes 0 otherwise. Where δ it is a vector with δ it k , k∈K (i) as elements,

Figure 2009245400
Figure 2009245400

とする。 And

(6)状態変数
it k:品目iのタイムスロットtにおける機械kの段取りの残り時間(単位はts)で,0≦sit k≦simax kの範囲で推移する。ここに,sitはsit l,l∈K(i)を要素とするベクトルで、
(6) State variable s it k : Remaining time (unit is ts) of setup of machine k in time slot t of item i, and transition in the range of 0 ≦ s it k ≦ s imax k . Where s it is a vector whose elements are s it l , l∈K (i),

Figure 2009245400
Figure 2009245400

とする。 And

it:品目iのタイムスロットt末における梯状在庫(仕掛かり)量で、定義式は、 x it is the amount of ladder stock (in-process) at the end of time slot t of item i, and the definition formula is

Figure 2009245400
Figure 2009245400

しかし、品目iが最終品目(製品)の場合には梯状在庫は実在庫と一致する。 However, when the item i is the final item (product), the ladder stock matches the actual stock.

(7)その他
v:計算の反復を表す番号
《数理モデル》
(1)目的関数
目的関数は、次のように表わされる。
(7) Others v: Number representing calculation iteration << Mathematical model >>
(1) Objective function The objective function is expressed as follows.

Figure 2009245400
Figure 2009245400

(2)梯状在庫量の推移方程式
梯状在庫量xitの推移方程式は、次のように表わされる。
(2) Transition equation of the ladder stock quantity The transition equation of the ladder stock quantity x it is expressed as follows.

Figure 2009245400
Figure 2009245400

上記(3)式のxitは、品目iのタイムスロットt−1末における梯状在庫量(右辺第1項)とタイムスロットtにおける処理量(右辺第2項)との和から外部需要を展開して得られるタイムスロットtまでの所要量ri・t(右辺第3項)を引いたものとして表されている。 In the above equation (3), x it is the external demand based on the sum of the amount of inventory in the item i at the end of time slot t-1 (the first term on the right side) and the processing amount at the time slot t (the second term on the right side). It is expressed as a value obtained by subtracting the required amount r i · t (third term on the right side) up to the time slot t obtained by development.

(3)段取時間の推移方程式
段取時間の推移方程式は、次のように表わされる。
(3) Transition equation of setup time The transition equation of setup time is expressed as follows.

Figure 2009245400
Figure 2009245400

を表す。 Represents.

タイムスロットtにおける各品目iの段取時間の残り時間(残り段取時間)sit kは、機械(生産ライン)の遊休中はsit k=0で、品目を切り換えたとき、すなわち処理状態がδi(t-1) k=0からδit k=1へ変わったときにsimax kとなる。以後sit kは、時間が1タイムスロット経過する毎に1ずつ0になるまで減少し、それ以後は再び切り換えが起こるまでその状態を維持する。 The remaining setup time (remaining setup time) s it k of each item i in the time slot t is s it k = 0 when the machine (production line) is idle, that is, when the item is switched, that is, the processing state. Becomes s imax k when δ i (t−1) k = 0 changes to δ it k = 1. Thereafter, s it k decreases by 1 every time when one time slot elapses until it becomes 0, and thereafter maintains that state until switching occurs again.

上記(4)式の右辺第1項は、δi(t-1) k=0からδit k=1へ変わったときにsimax kとなる残り段取時間の状態遷移を示し、第2項中の(si(t-1) k−1)は1タイムスロット経過する毎にsit kが1ずつ減少する状態を示している。 The first term on the right side of the above equation (4) indicates the state transition of the remaining setup time that becomes s imax k when δ i (t−1) k = 0 is changed to δ it k = 1. (S i (t−1) k −1) in the term indicates a state where s it k decreases by 1 every time one time slot elapses.

(4)梯状在庫量の範囲
梯状在庫量xitの範囲は、次のように表わされる。
(4) the range of ladder-like stock amount ladder-like stock quantity x it ranges may be expressed as follows.

Figure 2009245400
Figure 2009245400

(5)各種所要量の関係
品目jの所要量は、次式のように品目iに展開される。
(5) Relationship between various requirements The requirement for item j is expanded to item i as shown in the following equation.

Figure 2009245400
Figure 2009245400

上記(6)式はrijtはρijが反映されたrj・tを用いて表され、上記(7)式はrj・tはrijtとri0tを用いて表されている。 Equation (6) is r ijt is expressed using r j · t where [rho ij is reflected, the equation (7) is r j · t is expressed using r ijt and r i0t.

上記(7)式では、rj・tは、S(i)に含まれる全品目jについてのタイムスロットtにおいて品目jを生産するために使用される品目iの所要量rijtの総和、つまり後工程(後続直結点)の品目jに組み込まれる量(右辺第1項)と、タイムスロットtにおいてシステムの外へ引かれる分(右辺第2項)との和により表されている。 In the above equation (7), r j · t is the sum of the requirements r ijt of the item i used to produce the item j in the time slot t for all items j included in S (i), that is, It is represented by the sum of the amount (first term on the right side) incorporated into the item j in the subsequent process (following direct connection point) and the amount (second term on the right side) drawn outside the system in the time slot t.

(6)制約条件
i)機械干渉禁止制約
どのタイムスロットtにおいても機械kは高々1品目しか処理できない。ある品目の段取り及び処理中に、別の品目の段取りを行うこともできない。この制約を機械干渉禁止制約と呼び、次式が成立する必要がある。
(6) Restriction conditions i) Machine interference prohibition restriction Machine k can process at most one item in any time slot t. During the setup and processing of one item, it is not possible to set up another item. This constraint is called a mechanical interference prohibition constraint, and the following equation must be satisfied.

Figure 2009245400
Figure 2009245400

ii)仕掛かり品目の品切れ禁止制約
仕掛かり品目の品切れは、どのタイムスロットtにおけるどの品目iに対しても許されない。この制約を仕掛かり品目の品切れ禁止制約と呼び、次式が成立する必要がある。
ii) Restriction of out-of-stock item restriction The out-of-stock item is not allowed for any item i in any time slot t. This constraint is called the out-of-stock prohibition constraint for work-in-progress items, and the following equation must be satisfied.

Figure 2009245400
Figure 2009245400

iii)材欠禁止制約(生産枠に使われる前工程からの実品目の品切れを禁止する制約)
材料がなければ生産枠での処理は出来ない。したがって、ファミリー品目の生産枠は、少なくとも、その品目の材料に材欠が起きないように計画されなければならない。更に、材料はあっても生産枠で処理されなければ実品目は生まれない。
iii) Material shortage prohibition restriction (restriction prohibiting the out of stock of actual items from the previous process used for production quota)
If there is no material, it cannot be processed in production. Therefore, the production quota for a family item must be planned so that at least material shortages do not occur. Furthermore, even if there is material, if it is not processed in the production frame, the actual item is not born.

すなわち、ファミリー品目の生産枠を計画するために必要な条件であって、ファミリー品目に先行直結する実品目(換言すると、該ファミリー品目に後続直結する実品目に先行直結する実品目)の仕掛かり量の総和が材料不足を起こしてはならないというものである。   In other words, it is a condition necessary for planning the production quota of a family item, and an in-process of an actual item directly connected to the family item (in other words, an actual item directly connected to the actual item directly connected to the family item) The sum of the quantities should not cause material shortages.

このような制約を材欠禁止制約と呼び、次式が成立する必要がある。   Such a constraint is called a material shortage prohibition constraint, and the following equation must be satisfied.

Figure 2009245400
Figure 2009245400

iv)機械別,ファミリー別の仕掛かり制約
予め定めた機械別もしくはファミリー別の品目の集合の仕掛かり量が上限値を超えてはならない。このような制約を機械別,ファミリー別の仕掛かり制約と呼び、次式が成立する必要がある。
iv) In-process restrictions by machine and family The in-process quantity of a set of items by machine or family that has been set in advance must not exceed the upper limit. Such restrictions are called machine-specific and family-specific in-process restrictions, and the following equation must be satisfied.

Figure 2009245400
Figure 2009245400

(7)Lagrange関数
前述の4種の制約を緩和して次式に示すラグランジュ関数を導く。
(7) Lagrange function The Lagrange function shown in the following equation is derived by relaxing the above four kinds of constraints.

Figure 2009245400
Figure 2009245400

ここに、μ・t kは、機械干渉禁止制約(8)式に対応するラグランジュ乗数であり、μit は、仕掛かり品目の品切れ禁止制約(9)式に対応するラグランジュ乗数であり、λ・t kは、材欠禁止制約(10)式に対応するラグランジュ乗数であり、λit は、機械別,ファミリー別の仕掛かり制約(11)式に対応するラグランジュ乗数である。 Where μ · t k is a Lagrange multiplier corresponding to the mechanical interference prohibition constraint (8), μ it · is a Lagrange multiplier corresponding to the out-of-stock restriction (9) of the in-process item, and λ · t k is a Lagrange multiplier corresponding to the Zaiketsu prohibition constraints (10), λ it · is a Lagrange multiplier corresponding to the machine-specific, family-specific work-in-process constraints (11).

(8)Lagrange関数の分解
前述の(12)式は加算分離可能であるから、
(8) Decomposition of Lagrange function Since the above equation (12) can be added and separated,

Figure 2009245400
Figure 2009245400

と置けば、ラグランジュ関数を次のように分解することができる。 The Lagrangian function can be decomposed as follows.

Figure 2009245400
Figure 2009245400

したがって、ラグランジュ関数の最小化問題は、次のような部分最適化問題に分解することができる。   Therefore, the Lagrangian function minimization problem can be decomposed into the following partial optimization problem.

Figure 2009245400
Figure 2009245400

再び、図4を参照しながら説明する。図4の中には、前述の機械干渉禁止制約(8)式、仕掛かり品目の品切れ禁止制約(9)式、材欠禁止制約(10)式、機械別,ファミリー別の仕掛かり制約(11)式にそれぞれ関連する箇所が指し示されている。以下に、図4の例の中での各制約式の意味合いを制約式ごとに説明する。   Again, a description will be given with reference to FIG. In FIG. 4, the above-mentioned machine interference prohibition constraint (8), in-process item out-of-stock prohibition constraint (9), material shortage prohibition constraint (10), machine-specific, family-specific in-process constraint (11 Each point related to the expression) is indicated. Hereinafter, the meaning of each constraint equation in the example of FIG. 4 will be described for each constraint equation.

・機械干渉禁止制約(8)式
例えば、実品目1〜7は,実機械1で処理される。これらすべての品目を同時に処理することができないため、この関係を機械干渉禁止制約とする。
-Machine interference prohibition formula (8) For example, actual items 1 to 7 are processed by the actual machine 1. Since all these items cannot be processed simultaneously, this relationship is a machine interference prohibition constraint.

・仕掛かり品目の品切れ禁止制約(9)式
例えば、実品目1と8は親子関係にある。実品目8を作る前に、実品目1が出来上がっていなければならない。この関係を仕掛かり品目の品切れ禁止制約とする。
-Out-of-stock restrictions on work items (9) For example, actual items 1 and 8 are in a parent-child relationship. Before making actual item 8, actual item 1 must be completed. This relationship is used as a restriction to prevent out-of-stock items.

・材欠禁止制約(10)式
ファミリー品目の生産枠は、少なくとも、その品目の材料に材欠が起きないように計画されなければならない。更に、材料はあっても生産枠で処理されなければ実品目は生まれない。例えば、実品目1と2のあるタイムスロットにおける在庫の和が、ファミリー品目4のそのタイムスロットにおける在庫よりも常に多くなければならない。この関係を材欠禁止制約とする。
-Material shortage prohibition formula (10) The production quota for a family item must be planned so that at least the material shortage does not occur in the material of the item. Furthermore, even if there is material, if it is not processed in the production frame, the actual item is not born. For example, the sum of inventory in a time slot of actual items 1 and 2 must always be greater than the inventory of family item 4 in that time slot. This relationship is a material shortage prohibition constraint.

・機械別、ファミリー別の仕掛かり制約(11)式
機械別あるいはファミリー別に、それらに属する品目別総仕掛かり量を、予め設定した上限以下に抑えて運用したい場合、機械別、ファミリー別の仕掛かり制約として取り扱う。
-In-process restrictions by machine and family (11) If you want to keep the total in-process amount by item belonging to each machine or family below the preset upper limit, operate by machine or family. Treat as a constraint.

次に、図5および図6を参照して、同実施形態に係る多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング装置の動作の一例について説明する。   Next, an example of the operation of the multi-item multi-stage process dynamic lot size scheduling apparatus according to the embodiment will be described with reference to FIGS.

本実施形態では、スケジューリングに使用する各種の数理モデルの設定やそれらに使用するデータ類の設定(例えば、品目間の親子関係を示す情報、機械と品目との対応関係を示す情報、ファミリー品目と当該ファミリー品目の生産枠の中で処理すべき実品目との関係を示す情報などの設定や、各種の制約条件の設定、ラグランジュ乗数の設定など)を行った後、材欠禁止制約式をはじめとする各種の相互関係制約式(前述の(8)式〜(11)式)をラグランジュ緩和してラグランジュ関数(前述の(12)式)を導く。このラグランジュ関数は分解ができ(前述の(13)式および(14)式)、問題の最適化は、所与のラグランジュ乗数値に対して各品目の部分最適化問題を他と独立に解くこと(前述の(15)式)と、各制約条件に対応するラグランジュ乗数値を更新することとを交互に反復することで実現される。このような処理を行うことにより、同じファミリー品目に属する実品目群を、該ファミリー品目の生産枠の中で処理するための実行可能スケジュールを生成する。   In the present embodiment, setting of various mathematical models used for scheduling and setting of data used for them (for example, information indicating a parent-child relationship between items, information indicating a correspondence relationship between machines and items, family items and After setting the information indicating the relationship with the actual item to be processed in the production quota of the family item, setting various constraint conditions, setting the Lagrange multiplier, etc. Lagrangian relaxation is performed on various interrelation constraints (the above-mentioned expressions (8) to (11)) to derive a Lagrange function (the above-mentioned expression (12)). This Lagrangian function can be decomposed (Equations (13) and (14) above), and the optimization of the problem is to solve the partial optimization problem of each item independently from the others for a given Lagrangian multiplier value. (Equation (15) described above) and updating the Lagrangian multiplier value corresponding to each constraint condition are alternately repeated. By performing such processing, an executable schedule is generated for processing an actual item group belonging to the same family item within the production frame of the family item.

図5は、スケジューリング装置全体の動作の一例を示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of the operation of the entire scheduling apparatus.

・各種入力データの主記憶装置への読み込み(ステップS1)
設定部11は、例えば、図7〜図10に示されるインプットデータの準備と登録を行う。ここで、図7は、品目j1単位当りの品目iの所要量ρijを示しており、図8は、生産技術データ(処理量pi k,段取時間simax k,段取費用ci k)を示しており、図9は、初期実在庫量yi 0,仕掛かり保管費hi,外部需要ri0tを示しており、図10は、初期悌状在庫量xi0,部品展開後の所要量ri・tを示している。なお、図7の例では、実品目についてのみ値が記入されているが、実際にはファミリー品目についても値が記入される。
Reading various input data into the main memory (step S1)
For example, the setting unit 11 prepares and registers the input data shown in FIGS. Here, FIG. 7 shows the required amount ρ ij of the item i per unit of the item j, and FIG. 8 shows the production technology data (processing amount p i k , setup time s imax k , setup cost c i. k) shows the FIG. 9, the initial actual inventory amount y i 0, work-in-process storage costs h i, shows the external demand r i0t, 10, initial悌状amount of inventory x i0, after parts expansion Required amount r i · t . In the example of FIG. 7, values are entered only for actual items, but values are also entered for family items in practice.

・ラグランジュ乗数の初期化(ステップS2)
設定部11は、各ラグランジュ乗数の初期化を行う。
・ Initialization of Lagrange multiplier (step S2)
The setting unit 11 initializes each Lagrangian multiplier.

・最大繰り返し回数Nの設定(ステップS3)
設定部11は、最大繰り返し回数を設定する。
・ Set the maximum number of repetitions N (step S3)
The setting unit 11 sets the maximum number of repetitions.

・各違反量の閾値の設定(ステップS4)
設定部11は、各制約違反量の閾値を設定する。
-Setting threshold values for each violation amount (step S4)
The setting unit 11 sets a threshold value for each constraint violation amount.

・繰り返し回数のカウント用変数N=1(ステップS5)
設定部11は、計算の開始前に繰り返し回数のカウント用変数nに1を代入する。
-Variable for counting the number of repetitions N = 1 (step S5)
The setting unit 11 assigns 1 to the variable n for counting the number of repetitions before the calculation is started.

・品目別にスケジュールを生成(ステップS6)
品目別スケジュール生成部12は、品目別にスケジュールを生成する。具体的には、梯状在庫量の推移(前述の(3)式)と段取時間の推移(前述の(4)式)と梯状在庫量の範囲(前述の(5)式)の制約もとで、所与のラグランジュ乗数値に対して各品目の部分最適化問題(前述の(12)式)を解き、その解δit kを所定の記憶領域に記憶する(更新する)。
・ Create a schedule for each item (step S6)
The item-specific schedule generation unit 12 generates a schedule for each item. Specifically, the restrictions on the transition of the ladder stock quantity (previous formula (3)), the transition of the setup time (previously formula (4)) and the range of the ladder stock quantity (previously formula (5)) Originally, the partial optimization problem (formula (12)) described above is solved for a given Lagrangian multiplier value, and the solution δ it k is stored (updated) in a predetermined storage area.

・各違反量の算出(ステップS7)
制約違反監視部13は、制約ごとに違反量を計算する。
・ Calculation of each violation amount (step S7)
The constraint violation monitoring unit 13 calculates a violation amount for each constraint.

・各制約違反量の判定:すべて解消済みか?(ステップS8)
ステップS7で算出した各制約違反量がすべて0ならば、実行可能スケジュールが生成されているので、ステップS14へ移行する。各制約違反量のいずれかが0を超えていれば、設定した閾値以下かどうかを判定するために、ステップS9へ移行する。
-Judgment of each constraint violation amount: have all been resolved? (Step S8)
If all the constraint violation amounts calculated in step S7 are all zero, an executable schedule has been generated, and the process proceeds to step S14. If any of the constraint violation amounts exceeds 0, the process proceeds to step S9 in order to determine whether it is equal to or less than the set threshold value.

・各制約違反量が設定した閾値以下か?(ステップS9)
ステップS4で設定した各制約違反量の閾値をすべて下回っているならば、ステップS13へ移行する。いずれかの閾値が下回っていなければ、ステップS10へ移行する。
・ Is each constraint violation amount less than the set threshold? (Step S9)
If all the threshold values of the constraint violation amounts set in step S4 are below, the process proceeds to step S13. If any one of the threshold values is not lower, the process proceeds to step S10.

・繰り返し回数の判定:n>N?(ステップS10)
計算の繰り返し回数が設定した上限値Nを下回っていれば、ステップS11へ移行する。上限値Nを超えた場合には、ステップS13へと移行する。
-Determination of the number of repetitions: n> N? (Step S10)
If the number of repetitions of calculation is below the set upper limit value N, the process proceeds to step S11. If the upper limit value N is exceeded, the process proceeds to step S13.

・各ラグランジュ乗数の更新(ステップS11)
ラグランジュ乗数更新部14は、各制約のラグランジュ乗数を違反量に応じて更新する。
-Update of each Lagrange multiplier (step S11)
The Lagrange multiplier update unit 14 updates the Lagrangian multiplier of each constraint according to the violation amount.

・n=n+1(ステップS12)
繰り返し回数のカウント用変数nに1を加算する。
N = n + 1 (step S12)
1 is added to the variable n for counting the number of repetitions.

・ヒューリスティクスによるスケジュールの生成(ステップS13)
実行可能スケジュール生成部15は、ヒューリスティクス・アルゴリズムによって実行可能スケジュールを生成する。
-Schedule generation by heuristics (step S13)
The executable schedule generator 15 generates an executable schedule by a heuristic algorithm.

・スケジュール結果出力(ステップS14)
実行可能スケジュール生成部15は、実行可能スケジュールの出力を行う。
-Schedule result output (step S14)
The executable schedule generation unit 15 outputs an executable schedule.

図6は、図5中のステップS13に係るヒューリスティクス・アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart showing an example of the heuristic algorithm according to step S13 in FIG.

ロット開始/終了時点取得部16は、δitkを用いて,機械別品目別に,すべてのロットの開始時点と終了時点を把握する(ステップS21)。 The lot start / end time acquisition unit 16 uses δit k to grasp the start time and end time of all lots for each machine item (step S21).

機械干渉禁止制約違反解消部17は、機械干渉禁止制約違反の解消を行う(ステップS22)。具体的には、1)機械別,品目別に機械干渉を起こしているロット、干渉期間を特定し、2)機械干渉を起こしているロットを状況に応じて、バックワード法、フォワード法等により移動して、機械干渉を解消させ、3)機械干渉解消後は、そのロットの順序を基本的に保ちながら、以後の各手順を行う。   The machine interference prohibition constraint violation resolution unit 17 resolves the machine interference prohibition constraint violation (step S22). Specifically, 1) Lots that cause machine interference by machine and item, and the interference period are specified. 2) Lots that cause machine interference are moved by the backward method, forward method, etc. according to the situation. 3) After the machine interference is eliminated, the subsequent steps are performed while basically maintaining the order of the lots.

仕掛かり品目の品切れ禁止制約違反解消部18は、仕掛かり品目の品切れ禁止制約違反の解消を行う(ステップS23)。具体的には、1)品目別に品切れを起こしているロット,品切れ期間を特定し、2)仕掛かり不足を起こしている品目のロットを早めるか、あるいは遅らせ、3)または、そのロットとその一つ前の品目のロットの順序を入れ替え、4)さらに、後続直結品目のロットを遅らせるなどにより、状況に応じて処置を取る。   The out-of-stock item prohibition constraint violation resolution unit 18 resolves the in-process item out-of-stock prohibition constraint violation (step S23). Specifically, 1) Lots that are out of stock and out of stock period are specified for each item, 2) Lots of items that are in shortage are advanced or delayed, 3) or the lot and its one Change the order of the lot of the previous item, and 4) Further, take action according to the situation by delaying the lot of the directly connected item.

材欠禁止制約違反解消部19は、ファミリー品目と実品目との整合性をとり同期させるにより、材欠禁止制約違反の解消を行う(ステップS24)。具体的には、1)各ファミリー別に、ファミリー品目と実品目との処理の位相(ずれ)期間を特定し、2)位相が生じているファミリー品目のロットを早めるか、あるいは遅らせて、同期をとる。   The material shortage prohibition constraint violation resolution unit 19 resolves the material shortage prohibition constraint violation by matching and synchronizing the family item and the actual item (step S24). Specifically, 1) For each family, specify the phase (shift) period of processing between family items and actual items, and 2) advance or delay the lot of family items in which the phase occurs, and synchronize them. Take.

次に、図11および図12を参照して、同実施形態に係る多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング装置の出力結果の一例を説明する。ここには、図4に示されるシステム100を対象としたスケジューリングの出力結果が示されている。図中、“F_ITEM…”はファミリー品目を示し、“R_ITEM…”は実品目を示す。また、“F_MACHINE1…・IDLING”は、仮想機械の遊休を示し、“R_MACHINE1…・IDLING”は、実機械の遊休を示す。“INTERFERENCE”は機械干渉禁止制約の違反の有無を示す。   Next, an example of an output result of the multi-item multi-stage process dynamic lot size scheduling apparatus according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12. Here, an output result of scheduling for the system 100 shown in FIG. 4 is shown. In the figure, “F_ITEM...” Indicates a family item, and “R_ITEM...” Indicates an actual item. “F_MACHINE1... IDLING” indicates idle of the virtual machine, and “R_MACHINE1... IDLING” indicates idle of the real machine. “INTERFERENCE” indicates whether there is a violation of the machine interference prohibition constraint.

図11は、非実行可能スケジュールと制約違反箇所を例示したものである。図の上側が計画対象期間における繰り返し計算1回目の品目別の在庫推移グラフ(横軸:タイムスロット、縦軸:梯状在庫量)を、下側が機械別品目別のガントチャート(横軸:タイムスロット、縦軸:処理の有無)を示している。   FIG. 11 exemplifies a non-executable schedule and restriction violation points. The upper part of the figure shows the inventory transition graph for each item (horizontal axis: time slot, vertical axis: ladder inventory) for the first iteration of the planned period, and the lower part shows the Gantt chart for each item by machine (horizontal axis: time). Slot, vertical axis: presence / absence of processing).

図11の上側の在庫推移グラフを見ると、a)材欠禁止制約の違反箇所は、ファミリー品目の在庫推移において,下に凸となって現れている。また、b)仕掛かり品目の品切れ禁止制約の違反箇所は、実品目の在庫推移において、下に凸となって現れている。一方、図11の下側のガントチャートを見ると、c)機械干渉禁止制約の違反箇所が、機械別に現れている。   Looking at the inventory transition graph on the upper side of FIG. 11, a) Violations of the material shortage prohibition constraint appear downwardly in the inventory transition of family items. In addition, b) Violations of the out-of-stock prohibition constraint for work-in-progress items appear to protrude downward in the inventory transition of actual items. On the other hand, when viewing the Gantt chart on the lower side of FIG. 11, c) violation points of the machine interference prohibition constraint appear for each machine.

図12は、実行可能なスケジュール結果を示すものである。図の上側が実行可能解算出時の品目別在庫推移グラフ(横軸:タイムスロット、縦軸:梯状在庫量)を、図の下側が機械別品目別のガントチャート(横軸:タイムスロット、縦軸:処理の有無)を示している。   FIG. 12 shows an executable schedule result. The upper part of the figure shows the inventory transition graph by item when calculating the feasible solution (horizontal axis: time slot, vertical axis: ladder inventory), and the lower part of the figure shows the Gantt chart by item by machine (horizontal axis: time slot, The vertical axis indicates the presence or absence of processing.

図12の上側の在庫推移グラフを見ると、a)ファミリー品目の在庫推移において、下に凸となって現れていた材欠禁止制約の違反箇所は無くなっている。また、b)実品目の在庫推移において、下に凸となって現れていた仕掛かり品目の品切れ禁止制約の違反箇所は無くなっている。また、図12の下側のガントチャートを見ると、c)機械別に現れていた機械干渉禁止制約の違反箇所が無くなっている。   Looking at the inventory transition graph on the upper side of FIG. 12, in the inventory transition of a) family items, there are no violations of the material shortage prohibition constraint appearing convex downward. In addition, in the b) inventory transition of actual items, there are no violations of the out-of-stock prohibition constraint for work-in-progress items, which appeared convex downward. Also, looking at the Gantt chart on the lower side of FIG. 12, c) there is no violation of the machine interference prohibition constraint that appeared for each machine.

さらに注目すべきは、図12の下側のガントチャートを見ると、同じファミリー品目に属する実品目群が、該ファミリー品目の生産枠の中で処理する計画となっている点である。   Further, it should be noted that when viewing the Gantt chart on the lower side of FIG. 12, an actual item group belonging to the same family item is planned to be processed within the production frame of the family item.

例えば、実品目1,2,3(R_ITEM1,R_ITEM2,R_ITEM3)は、ファミリー品目1(F_ITEM1)の生産枠(処理の時間帯)の中に限り、処理するものとなっている。同様に、実品目4,5(R_ITEM4,R_ITEM5)は、ファミリー品目2(F_ITEM2)の生産枠(処理の時間帯)の中に限り、処理するものとなっている。同様に、実品目6,7(R_ITEM6,R_ITEM6)は、ファミリー品目3(F_ITEM3)の生産枠(処理の時間帯)の中に限り、処理するものとなっている。   For example, actual items 1, 2, and 3 (R_ITEM1, R_ITEM2, and R_ITEM3) are processed only within the production frame (processing time zone) of family item 1 (F_ITEM1). Similarly, the actual items 4 and 5 (R_ITEM4, R_ITEM5) are processed only within the production frame (processing time zone) of the family item 2 (F_ITEM2). Similarly, the actual items 6 and 7 (R_ITEM6, R_ITEM6) are processed only within the production frame (processing time zone) of the family item 3 (F_ITEM3).

実品目1〜7(R_ITEM1〜R_ITEM7)は23ロットあるのに対し、ファミリー品目1〜3(F_ITEM1〜F_ITEM3)は20ロットにまとめられていることがわかる。   It can be seen that there are 23 lots of actual items 1 to 7 (R_ITEM1 to R_ITEM7), whereas family items 1 to 3 (F_ITEM1 to F_ITEM3) are grouped into 20 lots.

また、実品目8,9(R_ITEM8,R_ITEM9)は、ファミリー品目4(F_ITEM4)の生産枠(処理の時間帯)の中に限り、処理するものとなっている。同様に、実品目10,11(R_ITEM10,R_ITEM11)は、ファミリー品目5(F_ITEM5)の生産枠(処理の時間帯)の中に限り、処理するものとなっている。同様に、実品目12,13(R_ITEM12,R_ITEM13)は、ファミリー品目6(F_ITEM6)の生産枠(処理の時間帯)の中に限り、処理するものとなっている。同様に、実品目14(R_ITEM14)は、ファミリー品目7(F_ITEM7)の生産枠(処理の時間帯)の中に限り、処理するものとなっている。   The actual items 8 and 9 (R_ITEM8, R_ITEM9) are processed only within the production frame (processing time zone) of the family item 4 (F_ITEM4). Similarly, the actual items 10 and 11 (R_ITEM10, R_ITEM11) are processed only within the production frame (processing time zone) of the family item 5 (F_ITEM5). Similarly, the actual items 12, 13 (R_ITEM12, R_ITEM13) are processed only within the production frame (processing time zone) of the family item 6 (F_ITEM6). Similarly, the actual item 14 (R_ITEM14) is processed only within the production frame (processing time zone) of the family item 7 (F_ITEM7).

実品目8〜14(R_ITEM8〜R_ITEM14)は28ロットあるのに対し、ファミリー品目4〜7(F_ITEM4〜F_ITEM7)は19ロットにまとめられていることがわかる。   It can be seen that there are 28 lots of actual items 8 to 14 (R_ITEM8 to R_ITEM14), while family items 4 to 7 (F_ITEM4 to F_ITEM7) are grouped into 19 lots.

以上詳述したように本実施形態によれば、品目群のファミリーの生産枠を確保する手法を導入して既存のスケジューリングの問題を解決することができる。   As described above in detail, according to the present embodiment, it is possible to solve the existing scheduling problem by introducing a method for securing a production frame for a family of item groups.

なお、上述した実施形態で述べた本発明に係る各種の処理手順は、コンピュータプログラムとして、コンピュータ(情報処理装置)により読み取り可能な記憶媒体(例えば磁気ディスク,光ディスク,半導体メモリ)に記憶させておき、必要に応じてそれをプロセッサにより読み出して実行するようにしてもよい。また、このようなコンピュータプログラムは、通信媒体を介してあるコンピュータから他のコンピュータに伝送することにより配布することも可能である。   The various processing procedures according to the present invention described in the above-described embodiments are stored in a storage medium (for example, a magnetic disk, an optical disk, or a semiconductor memory) that can be read by a computer (information processing apparatus) as a computer program. If necessary, it may be read and executed by the processor. Such a computer program can also be distributed by transmitting from one computer to another computer via a communication medium.

本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の一実施形態に係る多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング装置の主要な機能構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the main function structures of the multi-item multistage process dynamic lot size scheduling apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示される多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング装置を実現するための計算機の構成の一例を示す図。The figure which shows an example of a structure of the computer for implement | achieving the multi-item multistage process dynamic lot size scheduling apparatus shown by FIG. スケジューリング対象となる多品目多段工程生産システムに仮想機械の概念を導入した場合の一般的な構成の一例を示す図。The figure which shows an example of a general structure at the time of introduce | transducing the concept of a virtual machine to the multi-item multistage process production system used as scheduling object. 同実施形態においてスケジューリング対象となる多品目多段工程生産システムに仮想機械の概念を導入した場合の構成の一例を示す図。The figure which shows an example of a structure at the time of introduce | transducing the concept of a virtual machine to the multi-item multistage process production system used as the scheduling object in the same embodiment. スケジューリング装置全体の動作の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of operation | movement of the whole scheduling apparatus. 図5中のステップS13に係るヒューリスティクス・アルゴリズムの一例を示すフローチャート。6 is a flowchart showing an example of a heuristic algorithm according to step S13 in FIG. 品目j1単位当りの品目iの所要量ρijを示す図。The figure which shows required quantity (rho) ij of the item i per item j1 unit. 生産技術データ(処理量pi k,段取時間simax k,段取費用ci k)を示す図。The figure which shows production technical data (amount of processing p i k , setup time s imax k , setup cost c i k ). 初期実在庫量yi 0,仕掛かり保管費hi,外部需要ri0tを示す図。Initial actual inventory amount y i 0, work-in-process storage costs h i, shows the external demand r i0t. 初期悌状在庫量xi0,部品展開後の所要量ri・tを示す図。Initial悌状amount of inventory x i0, shows the required amount r i · t of parts after deployment. 非実行可能スケジュールと制約違反箇所を示す図。The figure which shows a non-executable schedule and a constraint violation location. 実行可能なスケジュール結果を示す図。The figure which shows the schedule result which can be performed.

符号の説明Explanation of symbols

11…設定部、12…品目別スケジュール生成部、13…制約違反監視部、14…ラグランジュ乗数更新部、15…実行可能スケジュール生成部、16…ロット開始/終了時点取得部、17…機械干渉禁止制約違反解消部、18…仕掛かり品目の品切れ禁止制約違反解消部、19…材欠禁止制約違反解消部、21…CPU、22…主メモリ、23…HDD、24…CD−ROM装置、25…キーボード、26…ディスプレイ、27…システムバス、100…多品目多段工程生産システム、241…最適化スケジューリングプログラム、242…CD−ROM。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Setting part, 12 ... Schedule generation part according to item, 13 ... Restriction violation monitoring part, 14 ... Lagrange multiplier update part, 15 ... Executable schedule generation part, 16 ... Lot start / end time acquisition part, 17 ... Mechanical interference prohibition Restriction violation resolving unit, 18 ... Out-of-stock prohibition restriction violation resolving unit, 19 ... Material shortage prohibition constraint violation resolving unit, 21 ... CPU, 22 ... Main memory, 23 ... HDD, 24 ... CD-ROM device, 25 ... Keyboard, 26 ... display, 27 ... system bus, 100 ... multi-item multi-stage production system, 241 ... optimization scheduling program, 242 ... CD-ROM.

Claims (9)

複数の機械により複数の工程で当該各工程に対応した品目をそれぞれ処理し、かつ少なくとも1つの機械または工程では段取を伴う品目の切り換えが可能な多品目多段工程生産システムに適用される生産スケジュールをコンピュータにより生成する、生産枠を伴う多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング方法であって、
実機械が処理する実品目の材料となる仮想品目を処理する仮想機械が前段工程にあるものと仮定した多品目多段工程生産システムをスケジューリング対象として、少なくとも仮想品目と当該仮想品目の生産枠の中で処理すべき実品目との関係を示す情報を設定するとともに、1)実機械もしくは仮想機械が複数の品目を同時に処理することを禁止する機械干渉禁止制約と、2)実品目の材料となる仮想品目もしくは実品目の品切れを禁止する仕掛かり品目の品切れ禁止制約と、3)仮想品目の材料となる実品目に材欠が生じることを禁止する材欠禁止制約と、4)予め定めた実機械別もしくは仮想機械別の品目の集合の仕掛かり量を制限する機械別仕掛かり制約とを設定する制約設定ステップと、
各制約にそれぞれ対応するラグランジュ乗数を有するラグランジュ関数を用いたスケジュールを品目別に生成する品目別スケジュール生成ステップと、
いずれかの制約において違反量が閾値を超えるものがある場合に、前記ラグランジュ関数における該当するラグランジュ乗数を更新するラグランジュ乗数更新ステップと
を有することを特徴とする生産枠を伴う多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング方法。
A production schedule applied to a multi-item multi-stage production system in which items corresponding to each process are processed in a plurality of processes by a plurality of machines, and at least one machine or process can be switched between items with setup. A multi-item multi-stage process dynamic lot size scheduling method with a production frame, which is generated by a computer,
A multi-item multi-stage production system that assumes that the virtual machine that processes the virtual item that will be the material of the real item processed by the real machine is in the previous process, and at least within the virtual item and the production frame of the virtual item. In addition to setting information indicating the relationship with the actual item to be processed in 1), 1) a machine interference prohibition restriction that prohibits the real machine or virtual machine from processing a plurality of items simultaneously, and 2) material of the actual item. Out-of-stock restrictions on work-in-progress items that prohibit virtual items or out-of-stock items, 3) Out-of-stocks restriction that prohibits a material item from becoming a material of a virtual item, and 4) Pre-defined actual A constraint setting step for setting a work-in-process constraint that limits the amount of work in progress for a set of items by machine or virtual machine;
An item-specific schedule generation step for generating, for each item, a schedule using a Lagrange function having a Lagrange multiplier corresponding to each constraint;
A multi-item multi-stage process dynamic with a production frame, characterized in that when there is a violation amount exceeding a threshold in any of the constraints, a Lagrange multiplier update step for updating a corresponding Lagrange multiplier in the Lagrangian function Lot size scheduling method.
少なくとも前記機械干渉禁止制約の違反、前記仕掛かり品目の品切れ禁止制約の違反、および前記材欠禁止制約の違反を順次解消していくヒューリスティクス・アルゴリズムを通じて実行可能スケジュールを生成する実行可能スケジュール生成ステップを更に有することを特徴とする請求項1に記載の生産枠を伴う多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング方法。   An executable schedule generation step for generating an executable schedule through a heuristic algorithm that sequentially resolves at least the violation of the machine interference prohibition constraint, the violation of the out-of-stock prohibition constraint of the work-in-progress item, and the violation of the material shortage prohibition constraint The multi-item multi-stage dynamic lot size scheduling method with a production frame according to claim 1, further comprising: 前記実行可能スケジュール生成ステップは、
機械別品目別に、すべてのロットの開始時点と終了時点とを把握するステップと、
機械別品目別に、機械干渉を起こしているロットの移動を行うことによって、前記機械干渉禁止制約の違反を解消するステップと、
品目別に、品切れを起こしているロットの処理の速度もしくは順序を変えることによって、前記仕掛かり品目の品切れ禁止制約の違反を解消するステップと、
仮想品目の処理と実品目の処理との同期をとることによって、前記材欠禁止制約の違反を解消するステップと
を有することを特徴とする請求項2に記載の生産枠を伴う多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング方法。
The executable schedule generation step includes:
Steps to grasp the start and end times of all lots for each machine item,
Resolving the violation of the machine interference prohibition constraint by moving the lot causing the machine interference for each machine by item;
Resolving the violation of the out-of-stock restriction of the in-process item by changing the processing speed or order of the lot that is out of stock for each item; and
3. The multi-item multi-stage process with a production frame according to claim 2, further comprising a step of eliminating a violation of the material shortage prohibition constraint by synchronizing the processing of the virtual item and the processing of the real item. Dynamic lot size scheduling method.
複数の機械により複数の工程で当該各工程に対応した品目をそれぞれ処理し、かつ少なくとも1つの機械または工程では段取を伴う品目の切り換えが可能な多品目多段工程生産システムにおける生産枠を伴う多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリングのためのプログラムであって、
コンピュータに、
実機械が処理する実品目の材料となる仮想品目を処理する仮想機械が前段工程にあるものと仮定した多品目多段工程生産システムをスケジューリング対象として、少なくとも仮想品目と当該仮想品目の生産枠の中で処理すべき実品目との関係を示す情報を設定するとともに、1)実機械もしくは仮想機械が複数の品目を同時に処理することを禁止する機械干渉禁止制約と、2)実品目の材料となる仮想品目もしくは実品目の品切れを禁止する仕掛かり品目の品切れ禁止制約と、3)仮想品目の材料となる実品目に材欠が生じることを禁止する材欠禁止制約と、4)予め定めた実機械別もしくは仮想機械別の品目の集合の仕掛かり量を制限する機械別仕掛かり制約とを設定する制約設定機能と、
各制約にそれぞれ対応するラグランジュ乗数を有するラグランジュ関数を用いたスケジュールを品目別に生成する品目別スケジュール生成機能と、
いずれかの制約において違反量が閾値を超えるものがある場合に、前記ラグランジュ関数における該当するラグランジュ乗数を更新するラグランジュ乗数更新機能と
を実現させるためのプログラム。
A multi-item multi-stage production system that can process items corresponding to each process in a plurality of processes by a plurality of machines, and can switch items with setup in at least one machine or process. A program for item multi-stage dynamic lot size scheduling,
On the computer,
A multi-item multi-stage production system that assumes that the virtual machine that processes the virtual item that will be the material of the real item processed by the real machine is in the previous process, and at least within the virtual item and the production frame of the virtual item. In addition to setting information indicating the relationship with the actual item to be processed in 1), 1) a machine interference prohibition restriction that prohibits the real machine or virtual machine from processing a plurality of items simultaneously, and 2) material of the actual item. Out-of-stock restrictions on work-in-progress items that prohibit virtual items or out-of-stock items, 3) Out-of-stocks restriction that prohibits a material item from becoming a material of a virtual item, and 4) Pre-defined actual A constraint setting function for setting a work-in-process constraint that limits the amount of work in progress for a set of items by machine or virtual machine;
An item-specific schedule generation function for generating a schedule using a Lagrangian function having a Lagrange multiplier corresponding to each constraint;
A program for realizing a Lagrange multiplier update function for updating a corresponding Lagrangian multiplier in the Lagrangian function when there is a violation amount exceeding a threshold value in any of the constraints.
コンピュータに、
少なくとも前記機械干渉禁止制約の違反、前記仕掛かり品目の品切れ禁止制約の違反、および前記材欠禁止制約の違反を順次解消していくヒューリスティクス・アルゴリズムを通じて実行可能スケジュールを生成する実行可能スケジュール生成機能を更に実現させることを特徴とする請求項4に記載のプログラム。
On the computer,
An executable schedule generation function that generates an executable schedule through a heuristic algorithm that sequentially resolves at least the violation of the machine interference prohibition constraint, the violation of the out-of-stock prohibition constraint of the work-in-progress item, and the violation of the material shortage prohibition constraint The program according to claim 4, further realizing the above.
前記実行可能スケジュール生成機能は、
機械別品目別に、すべてのロットの開始時点と終了時点とを把握する機能と、
機械別品目別に、機械干渉を起こしているロットの移動を行うことによって、前記機械干渉禁止制約の違反を解消する機能と、
品目別に、品切れを起こしているロットの処理の速度もしくは順序を変えることによって、前記仕掛かり品目の品切れ禁止制約の違反を解消する機能と、
仮想品目の処理と実品目の処理との同期をとることによって、前記材欠禁止制約の違反を解消する機能と
を含むことを特徴とする請求項5に記載のプログラム。
The executable schedule generation function is:
A function to grasp the start and end times of all lots for each machine item,
A function that eliminates violation of the machine interference prohibition constraint by moving a lot causing machine interference for each machine item,
A function for solving violation of the out-of-stock restriction of the in-process item by changing the processing speed or order of the lot that is out of stock for each item,
The program according to claim 5, further comprising: a function of resolving the violation of the material shortage prohibition constraint by synchronizing the processing of the virtual item and the processing of the real item.
複数の機械により複数の工程で当該各工程に対応した品目をそれぞれ処理し、かつ少なくとも1つの機械または工程では段取を伴う品目の切り換えが可能な多品目多段工程生産システムに適用される生産スケジュールをコンピュータにより生成する、生産枠を伴う多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング装置であって、
実機械が処理する実品目の材料となる仮想品目を処理する仮想機械が前段工程にあるものと仮定した多品目多段工程生産システムをスケジューリング対象として、少なくとも仮想品目と当該仮想品目の生産枠の中で処理すべき実品目との関係を示す情報を設定するとともに、1)実機械もしくは仮想機械が複数の品目を同時に処理することを禁止する機械干渉禁止制約と、2)実品目の材料となる仮想品目もしくは実品目の品切れを禁止する仕掛かり品目の品切れ禁止制約と、3)仮想品目の材料となる実品目に材欠が生じることを禁止する材欠禁止制約と、4)予め定めた実機械別もしくは仮想機械別の品目の集合の仕掛かり量を制限する機械別仕掛かり制約とを設定する制約設定手段と、
各制約にそれぞれ対応するラグランジュ乗数を有するラグランジュ関数を用いたスケジュールを品目別に生成する品目別スケジュール生成手段と、
いずれかの制約において違反量が閾値を超えるものがある場合に、前記ラグランジュ関数における該当するラグランジュ乗数を更新するラグランジュ乗数更新手段と
を具備することを特徴とする生産枠を伴う多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング装置。
A production schedule applied to a multi-item multi-stage production system in which items corresponding to each process are processed in a plurality of processes by a plurality of machines, and at least one machine or process can be switched between items with setup. A multi-item multi-stage process dynamic lot size scheduling device with a production frame,
A multi-item multi-stage production system that assumes that the virtual machine that processes the virtual item that will be the material of the real item processed by the real machine is in the previous process, and at least within the virtual item and the production frame of the virtual item. In addition to setting information indicating the relationship with the actual item to be processed in 1), 1) a machine interference prohibition restriction that prohibits the real machine or virtual machine from processing a plurality of items simultaneously, and 2) material of the actual item. Out-of-stock restrictions on work-in-progress items that prohibit virtual items or out-of-stock items, 3) Out-of-stocks restriction that prohibits a material item from becoming a material of a virtual item, and 4) Pre-defined actual Constraint setting means for setting an in-process constraint by machine that limits the in-process amount of a set of items by machine or virtual machine,
Item-specific schedule generation means for generating a schedule using a Lagrange function having a Lagrange multiplier corresponding to each constraint,
A multi-item multi-stage process operation with a production frame, comprising: a Lagrange multiplier updating means for updating a corresponding Lagrangian multiplier in the Lagrangian function when there is a violation amount exceeding a threshold in any of the constraints. Lot size scheduling device.
少なくとも前記機械干渉禁止制約の違反、前記仕掛かり品目の品切れ禁止制約の違反、および前記材欠禁止制約の違反を順次解消していくヒューリスティクス・アルゴリズムを通じて実行可能スケジュールを生成する実行可能スケジュール生成手段を更に具備することを特徴とする請求項7に記載の生産枠を伴う多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング装置。   Executable schedule generating means for generating an executable schedule through a heuristic algorithm that sequentially resolves at least the violation of the machine interference prohibition constraint, the violation of the out-of-stock prohibition constraint of the work-in-progress item, and the violation of the material shortage prohibition constraint The multi-item multi-stage dynamic lot size scheduling apparatus with a production frame according to claim 7, further comprising: 前記実行可能スケジュール生成手段は、
機械別品目別に、すべてのロットの開始時点と終了時点とを把握する手段と、
機械別品目別に、機械干渉を起こしているロットの移動を行うことによって、前記機械干渉禁止制約の違反を解消する手段と、
品目別に、品切れを起こしているロットの処理の速度もしくは順序を変えることによって、前記仕掛かり品目の品切れ禁止制約の違反を解消する手段と、
仮想品目の処理と実品目の処理との同期をとることによって、前記材欠禁止制約の違反を解消する手段と
を具備することを特徴とする請求項8に記載の生産枠を伴う多品目多段工程動的ロットサイズスケジューリング装置。
The executable schedule generation means includes:
A means of grasping the start and end times of all lots by machine-specific items;
Means for resolving the violation of the machine interference prohibition constraint by moving the lot causing the machine interference for each machine item;
Means for resolving the violation of the out-of-stock restriction of the in-process item by changing the processing speed or order of the lot causing out-of-stock for each item;
9. A multi-item multi-stage with a production frame according to claim 8, further comprising means for resolving violation of the material shortage prohibition constraint by synchronizing the processing of the virtual item and the processing of the real item. Process dynamic lot size scheduling device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018018270A (en) * 2016-07-27 2018-02-01 株式会社東芝 Production schedule preparation system and production schedule preparation method
CN114648185A (en) * 2020-12-17 2022-06-21 广东博智林机器人有限公司 Plan scheduling method, plan scheduling device, computer device, and storage medium

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002328977A (en) * 2001-05-01 2002-11-15 Tokai Univ Multi-item and multi-process lot size scheduling method
JP2007072527A (en) * 2005-09-02 2007-03-22 Tokai Univ Method for dynamic lot size scheduling involving setup having a plurality of attributes
JP2007115169A (en) * 2005-10-24 2007-05-10 Kobe Steel Ltd Production planning device and method, and program

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002328977A (en) * 2001-05-01 2002-11-15 Tokai Univ Multi-item and multi-process lot size scheduling method
JP2007072527A (en) * 2005-09-02 2007-03-22 Tokai Univ Method for dynamic lot size scheduling involving setup having a plurality of attributes
JP2007115169A (en) * 2005-10-24 2007-05-10 Kobe Steel Ltd Production planning device and method, and program

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018018270A (en) * 2016-07-27 2018-02-01 株式会社東芝 Production schedule preparation system and production schedule preparation method
CN114648185A (en) * 2020-12-17 2022-06-21 广东博智林机器人有限公司 Plan scheduling method, plan scheduling device, computer device, and storage medium

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