JP4322571B2 - スケジューリング装置及びスケジューリングプログラム - Google Patents

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  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • General Factory Administration (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、2以上の所定数の工程からなり、前記所定数の工程毎に前後工程が予め設定されており、前記所定数の工程の内少なくとも1の工程での製造条件の互いに相異なる複数種類の製品を製造する生産ラインの各工程における複数の製品の処理順序である工程別生産スケジュールを決定するスケジューリング装置及びスケジューリングプログラムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、複数の工程からなる生産ラインにおいて、少なくとも1の工程での製造条件が互いに相異なる複数種類の製品を製造する場合に、各工程における製品の処理順序である工程別生産スケジュールは、生産ライン全体をモデル化して1つの計画問題として捉え、1つのスケジューラ(生産スケジュールを生成するコンピュータ等からなる装置)で一括して処理(すなわち、生成または決定)されていた。
【0003】
例えば、工程毎に製品の処理順序の順に製品の識別情報(例えば、製品番号)が格納されたマトリックス(行列)として生産ライン全体の生産スケジュールを表現し、マトリックス中の製品番号を入れ替える操作を「組合せ最適化法」を用いて行う方法がある。しかし、このような方法を用いる場合には、処理する製品の個数や生産ライン内の工程数が増加すると、処理に要する計算量が飛躍的に増大し、実用性が損なわれる原因となっていた。
【0004】
そこで、近年、各工程の生産スケジュールをそれぞれ1つのスケジューラが生成し、各スケジューラ間で情報を交換することによって生産ライン全体の生産スケジュールを調整する「分散型スケジューリング」が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。
【0005】
この方法は以下の特徴を有する。
(1)各工程の生産スケジュールをそれぞれ1つのスケジューラが生成する。
(2)各スケジューラは、自工程の生産スケジュールとして、各製品の処理順序、処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻を求める。
(3)各スケジューラは、互いに直前、直後の工程のスケジューラとの間で情報を交換し、各製品の「直前工程の処理終了予定時刻」と、「直後工程の処理開始予定時刻」とを取得する。
(4)各スケジューラは、SA(Simulated Annealing)法を用いて、以下の評価項目の重み付き加算である評価関数を最適化するように製品の処理順序を入れ替える。
a)異なる種類の製品を続けて処理する場合に発生する段取り作業(例えば、鉄鋼製造ラインにおける圧延工程でのロール交換作業等)の回数:段取り作業の回数が少ない程生産効率が向上する。
b)各製品の処理終了予定時刻の工程納期(出荷納期と工程間の平均的なリードタイムとから計算した仮想的な納期であり、各工程で出荷納期を考慮した生産スケジュールを生成する目的で導入されている)からの遅れ:工程納期からの遅れが小さい程、納期管理の点で良好な生産スケジュールとなる。
c)各製品の処理終了予定時刻の直後工程での処理開始予定時刻からの遅れ:本来は、直後工程での処理開始予定時刻からの遅れが有ると工程間の生産スケジュールに不整合があることになる(すなわち、実行不可能な生産スケジュールとなる)が、「生産スケジュールを更新する過程で制約を満たす(すなわち、実行可能な)生産スケジュールを得る」方法を採用している。そのため、生産スケジュールの制約条件とはせずに、評価項目として評価関数に含めている。なお、各製品の処理開始予定時刻は、直前工程の処理終了予定時刻以降であることを制約条件としている。
(5)(3)及び(4)を繰り返すことにより、評価関数が最適化される。つまり、段取り作業の回数が少なく(生産効率が良好で)、工程納期からの遅れが少なく(納期が確保され)、実行可能な生産スケジュールが得られる。
【0006】
上述の分散型スケジューリングを用いる場合には、工程毎のスケジューラの処理を並列して実行させることが可能となるため、処理の高速化を図ることができる。また、各スケジューラは互いに独立であるため、各工程に固有の条件を付加することが可能であり、その変更も容易である。更に、生産ライン内の工程が削除された場合や工程の追加が発生した場合にも、対応するスケジューラを削除または追加することができるため、生産ラインの変更に柔軟に対応できる。
【0007】
【非特許文献1】
鉄鋼協会システムフォーラム第6回講演資料集:「探索的な組合せ最適化法に基づく分散協調型スケジューリング手法」、日本鉄鋼協会、2002年2月
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際の生産ラインの操業においては、生産性を特に重視すべき工程(いわゆる、ネック工程)とネック工程に同期させて稼動させる工程(非ネック工程)とがあるが、上記従来の分散型スケジューリング方法では、これらを峻別することなく生産スケジュールが生成されるため、例えば、ネック工程のスケジュールが生産性の良好ではないスケジュールとなる等の実操業上好ましくない生産スケジュールが生成される場合がある。
【0009】
また、各スケジューラは、各製品の処理開始予定時刻が、直前工程の処理終了予定時刻以降であることを制約条件とし、且つ、各製品の処理終了予定時刻が、直後工程での処理開始予定時刻から遅れないように生産スケジュールが生成されるため、前工程での生産スケジュールが不適切であることに起因して後工程で納期遅延が発生している場合には、それを修正することが困難であり、適切な生産スケジュールが得られるまでに多大な計算時間を要する場合がある。
【0010】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、適切な生産スケジュールを効率的に生成することの可能なスケジューリング装置及びスケジューリングプログラムを提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載のスケジューリング装置は、2以上の所定数の工程からなり、前記所定数の工程毎に前後工程が予め設定されており、前記所定数の工程の内少なくとも1の工程での製造条件の互いに相異なる複数種類の製品を製造する生産ラインの各工程における複数の製品の処理順序である工程別生産スケジュールを決定するスケジューリング装置であって、前記所定数の工程毎に前記複数の製品の処理順序を決定する前記所定数の工程別スケジューリング手段と、前記工程別スケジューリング手段に対して、前記工程別スケジューリング手段間におけるデータの授受を指示すると共に、前記工程スケジューリング手段の処理の実行を指示する制御手段とを備え、各工程別スケジューリング手段が、自工程における製品の処理順序である工程別生産スケジュール情報を格納する工程スケジュール記憶部と、前記制御手段からのデータの授受の指示を受け付けて、自工程の直前工程の工程別スケジューリング手段から、各製品の処理終了予定時刻情報を取得するデータ取得部と、前記工程別生産スケジュール情報及び直前工程の処理終了予定時刻情報を用いて、各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻を求める予定時刻算出部と、前記予定時刻算出部によって求められた各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻を用いて前記工程別生産スケジュールの生産効率を評価する評価部と、前記評価部による評価結果に基づいて、前記工程別生産スケジュールを変更し、工程スケジュール記憶部に更新的に格納する工程別生産スケジュール変更部と、前記制御手段からのデータの授受の指示を受け付けて、自工程の直後工程の工程別スケジューリング手段に対して、前記予定時刻算出部によって求められた各製品の処理終了予定時刻情報を出力するデータ出力部とを備え、前記データ取得部は、自工程の直後工程の工程別スケジューリング手段から、当該直後工程において各製品の直前に処理される製品の処理終了予定時刻である処理開始可能時刻情報をさらに取得し、前記評価部は、前記データ取得部によって取得された処理開始可能時刻に対する自工程の各製品の処理終了予定時刻の遅れ時間を用いて前記工程別生産スケジュールの納期の達成度をさらに評価し、前記データ出力部は、自工程の直前工程の工程別スケジューリング手段に対して、前記予定時刻算出部によって求められた各製品の直前に処理される製品の処理終了予定時刻を処理開始可能時刻情報としてさらに出力することを特徴としている。
【0012】
上記の構成によれば、工程別スケジューリング手段によって、生産ラインを構成する所定数の工程毎に複数の製品の処理順序が決定され、制御手段によって、工程別スケジューリング手段に対して、工程別スケジューリング手段間におけるデータの授受が指示されると共に、工程スケジューリング手段の処理の実行が指示される。ここで、各工程別スケジューリング手段において、工程スケジュール記憶部に自工程における製品の処理順序である工程別生産スケジュール情報が格納され、データ取得部によって、制御手段からのデータの授受の指示が受け付けられて、自工程の直前工程の工程別スケジューリング手段から、各製品の処理終了予定時刻情報が取得される。また、予定時刻算出部によって、工程別生産スケジュール情報及び直前工程の処理終了予定時刻情報を用いて、各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻が求められ、評価部によって、予定時刻算出部により求められた各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻を用いて工程別生産スケジュールの生産効率が評価される。更に、工程別生産スケジュール変更部によって、評価部による評価結果に基づいて、工程別生産スケジュールが変更され、工程スケジュール記憶部に更新的に格納される。加えて、データ出力部によって、制御手段からのデータの授受の指示が受け付けられて、自工程の直後工程の工程別スケジューリング手段に対して、予定時刻算出部により求められた各製品の処理終了予定時刻情報が出力される。
【0013】
このようにして、工程別スケジューリング手段によって、生産ラインを構成する所定数の工程毎に複数の製品の処理順序が決定され、制御手段によって、工程別スケジューリング手段に対して、工程別スケジューリング手段間におけるデータの授受が指示されると共に、工程スケジューリング手段の処理の実行が指示されるため、効率的にライン全体の生産スケジュールが決定される。
【0014】
また、各工程別スケジューリング手段において、評価部によって、予定時刻算出部により求められた各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻を用いて工程別生産スケジュールの生産効率が評価され、工程別生産スケジュール変更部によって、評価部による評価結果に基づいて工程別生産スケジュールが変更されため、各工程の生産効率に関して適切な生産スケジュールが生成される。
【0015】
また、データ取得部によって、自工程の直後工程の工程別スケジューリング手段から、当該直後工程において各製品の直前に処理される製品の処理終了予定時刻である処理開始可能時刻情報が取得され、評価部によって、データ取得部により取得された処理開始可能時刻に対する自工程の各製品の処理終了予定時刻の遅れ時間を用いて工程別生産スケジュールの納期の達成度が評価され、データ出力部によって、自工程の直前工程の工程別スケジューリング手段に対して、予定時刻算出部により求められた各製品の直前に処理される製品の処理終了予定時刻が処理開始可能時刻情報として出力される。また、評価部によって、データ取得部により取得された処理開始可能時刻に対する自工程の各製品の処理終了予定時刻の遅れ時間を用いて工程別生産スケジュールの納期の達成度が評価されるため、効率的に適切な生産スケジュールが生成される。
【0016】
このようにして、評価部によって、データ取得部により取得された処理開始可能時刻に対する自工程の各製品の処理終了予定時刻の遅れ時間を用いて工程別生産スケジュールの納期の達成度が評価され、工程別生産スケジュール変更部によって、評価部による評価結果に基づいて工程別生産スケジュールが変更されため、各工程の生産効率及び納期達成度に関して適切な生産スケジュールが生成される。
【0017】
請求項に記載のスケジューリング装置は、前記工程別スケジューリング手段が、前記評価部において使用される重み情報を格納する重み記憶部を備え、前記評価部が、前記重み記憶部の重み情報を用いて重み付き加算を行う所定の評価関数の値を求めることによって評価することを特徴としている。
【0018】
上記の構成によれば、工程別スケジューリング手段の重み記憶部に、評価部において使用される重み情報が格納されており、評価部によって、重み記憶部の重み情報を用いて重み付き加算を行う所定の評価関数の値を求めることによって生産スケジュールが評価される。
【0019】
このようにして、評価部によって、重み記憶部の重み情報を用いた重み付き加算を行う所定の評価関数の値を求めることによって生産スケジュールが評価されるため、簡単な計算で生産スケジュールの評価が行われる。
【0020】
請求項に記載のスケジューリング装置は、前記工程別スケジューリング手段が、前記重み記憶部に格納する重みを設定する重み設定部を備え、前記重み設定部が、工程毎に重みを設定することを特徴としている。
【0021】
上記の構成によれば、工程別スケジューリング手段の重み設定部によって、重み記憶部に格納する重みが工程毎に設定されるため、工程の特徴に応じた適切な重みを設定することが可能となる。例えば、生産のネック工程(生産ラインの生産量を規定するボトルネックとなっている工程)である場合には、生産効率を優先した重み付けをすることが好ましい。
【0022】
請求項に記載のスケジューリング装置は、前記工程別生産スケジュール変更部が、生産スケジュールの変更回数をカウントし、前記重み設定部が、前記変更回数の増大に応じて前記納期の達成度の重みを大きく設定することを特徴としている。
【0023】
上記の構成によれば、工程別生産スケジュール変更部によって、生産スケジュールの変更回数がカウントされ、重み設定部によって、変更回数の増大に応じて納期の達成度の重みが大きく設定されため、生産性及び納期に関して適切な生産スケジュールが得られる。
【0024】
請求項に記載のスケジューリング装置は、前記複数の工程の内、1の工程の前記重み設定部が、他の工程の前記重み設定部と比較して、前記変更回数の増大に応じた前記納期の達成度の重みの増加する程度が大きいことを特徴としている。
【0025】
上記の構成によれば、生産ラインを構成する複数の工程の内、1の工程の重み設定部によって、他の工程の重み設定部と比較して、変更回数の増大に応じた納期の達成度の重みがより早く増加される。そこで、例えば、最終工程の重み設定部が他の工程の重み設定部と比較して変更回数の増大に応じた納期の達成度の重みをより早く増加させると、納期を達成可能な生産スケジュールが生成される。
【0026】
請求項に記載のスケジューリングプログラムは、2以上の所定数の工程からなり、前記所定数の工程毎に前後工程が予め設定されており、前記所定数の工程の内少なくとも1の工程での製造条件の互いに相異なる複数種類の製品を製造する生産ラインの各工程における複数の製品の処理順序である工程別生産スケジュールを決定するためのスケジューリングプログラムであって、コンピュータを、前記所定数の工程毎に前記複数の製品の処理順序を決定する前記所定数の工程別スケジューリング手段と、前記工程別スケジューリング手段に対して、前記工程別スケジューリング手段間におけるデータの授受を指示すると共に、前記工程スケジューリング手段の処理の実行を指示する制御手段として機能させ、各工程別スケジューリング手段が、自工程における製品の処理順序である工程別生産スケジュール情報を格納する工程スケジュール記憶部と、前記制御手段からのデータの授受の指示を受け付けて、自工程の直前工程の工程別スケジューリング手段から、各製品の処理終了予定時刻情報を取得するデータ取得部と、前記工程別生産スケジュール情報及び直前工程の処理終了予定時刻情報を用いて、各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻を求める予定時刻算出部と、前記予定時刻算出部によって求められた各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻を用いて前記工程別生産スケジュールの生産効率を評価する評価部と、前記評価部による評価結果に基づいて、前記工程別生産スケジュールを変更し、工程スケジュール記憶部に更新的に格納する工程別生産スケジュール変更部と、前記制御手段からのデータの授受の指示を受け付けて、自工程の直後工程の工程別スケジューリング手段に対して、前記予定時刻算出部によって求められた各製品の処理終了予定時刻情報を出力するデータ出力部として機能し、前記データ取得部は、自工程の直後工程の工程別スケジューリング手段から、当該直後工程において各製品の直前に処理される製品の処理終了予定時刻である処理開始可能時刻情報をさらに取得し、前記評価部は、前記データ取得部によって取得された処理開始可能時刻に対する自工程の各製品の処理終了予定時刻の遅れ時間を用いて前記工程別生産スケジュールの納期の達成度をさらに評価し、前記データ出力部は、自工程の直前工程の工程別スケジューリング手段に対して、前記予定時刻算出部によって求められた各製品の直前に処理される製品の処理終了予定時刻を処理開始可能時刻情報としてさらに出力することを特徴としている。
【0027】
上記のプログラムによれば、工程別スケジューリング手段によって、生産ラインを構成する所定数の工程毎に複数の製品の処理順序が決定され、制御手段によって、工程別スケジューリング手段に対して、工程別スケジューリング手段間におけるデータの授受が指示されると共に、工程スケジューリング手段の処理の実行が指示される。ここで、各工程別スケジューリング手段において、工程スケジュール記憶部に自工程における製品の処理順序である工程別生産スケジュール情報が格納され、データ取得部によって、制御手段からのデータの授受の指示が受け付けられて、自工程の直前工程の工程別スケジューリング手段から、各製品の処理終了予定時刻情報が取得される。また、予定時刻算出部によって、工程別生産スケジュール情報及び直前工程の処理終了予定時刻情報を用いて、各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻が求められ、評価部によって、予定時刻算出部により求められた各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻を用いて工程別生産スケジュールの生産効率が評価される。更に、工程別生産スケジュール変更部によって、評価部による評価結果に基づいて、工程別生産スケジュールが変更され、工程スケジュール記憶部に更新的に格納される。加えて、データ出力部によって、制御手段からのデータの授受の指示が受け付けられて、自工程の直後工程の工程別スケジューリング手段に対して、予定時刻算出部により求められた各製品の処理終了予定時刻情報が出力される。
【0028】
このようにして、工程別スケジューリング手段によって、生産ラインを構成する所定数の工程毎に複数の製品の処理順序が決定され、制御手段によって、工程別スケジューリング手段に対して、工程別スケジューリング手段間におけるデータの授受が指示されると共に、工程スケジューリング手段の処理の実行が指示されるため、効率的にライン全体の生産スケジュールが決定される。
【0029】
また、各工程別スケジューリング手段において、評価部によって、予定時刻算出部により求められた各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻を用いて工程別生産スケジュールの生産効率が評価され、工程別生産スケジュール変更部によって、評価部による評価結果に基づいて工程別生産スケジュールが変更されため、各工程の生産効率に関して適切な生産スケジュールが生成される。
【0030】
また、データ取得部によって、自工程の直後工程の工程別スケジューリング手段から、当該直後工程において各製品の直前に処理される製品の処理終了予定時刻である処理開始可能時刻情報が取得され、評価部によって、データ取得部により取得された処理開始可能時刻に対する自工程の各製品の処理終了予定時刻の遅れ時間を用いて工程別生産スケジュールの納期の達成度が評価され、データ出力部によって、自工程の直前工程の工程別スケジューリング手段に対して、予定時刻算出部により求められた各製品の直前に処理される製品の処理終了予定時刻が処理開始可能時刻情報として出力される。また、評価部によって、データ取得部により取得された処理開始可能時刻に対する自工程の各製品の処理終了予定時刻の遅れ時間を用いて工程別生産スケジュールの納期の達成度が評価されるため、効率的に適切な生産スケジュールが生成される。
【0031】
このようにして、評価部によって、データ取得部により取得された処理開始可能時刻に対する自工程の各製品の処理終了予定時刻の遅れ時間を用いて工程別生産スケジュールの納期の達成度が評価され、工程別生産スケジュール変更部によって、評価部による評価結果に基づいて工程別生産スケジュールが変更されため、各工程の生産効率及び納期達成度に関して適切な生産スケジュールが生成される。
【0032】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明に係るスケジューリング装置の構成図の一例である。スケジューリング装置1は、2以上の所定数の工程(ここでは、4工程)からなり、4つの工程毎に前後工程が予め設定されており(ここでは、工程1、工程2、工程3、工程4の順に処理されるものとする)、4つの工程(工程1〜工程4)の内少なくとも1の工程での製造条件の互いに相異なる複数種類(ここでは、6種類)の製品を製造する生産ラインの各工程における複数の製品(ここでは、6つの製品)の処理順序である工程別生産スケジュールを決定するものである。
【0033】
スケジューリング装置1は、4つの工程毎に6つの製品の処理順序を決定する4つのスケジューラ(工程別スケジューリング手段に相当する)11〜14と、スケジューラ11〜14に対して、スケジューラ11〜14間におけるデータの授受を指示すると共に、スケジューラ11〜14の処理の実行を指示する制御装置2(制御手段に相当する)とを備えている。ここで、スケジューラ11〜14と制御装置2とはLAN3で通信可能に接続されている。
【0034】
スケジューラ11〜14は、自工程の直前及び直後の工程のスケジューラ11〜14からの情報を用いて自工程の生産スケジュールを生成し、生成した生産スケジュールを生産の効率及び納期の確保の観点から評価関数E1〜E4を用いて評価し、評価結果に基づいて生産スケジュールを変更するものである。
【0035】
制御装置2は、スケジューラ11〜14間におけるデータの授受を指示すると共に、スケジューラ11〜14の処理の実行を指示するものであって、スケジューリング装置1全体の処理の制御を司るものである。
【0036】
図2は、スケジューラ11〜14のハード構成図の一例である。スケジューラ11〜14は、いずれも同様のハード構成を備えているため、ここでは、便宜上、スケジューラ12について説明する。スケジューラ12は、パーソナルコンピュータ等からなり、スケジューラ12の全体の動作を制御する制御部12aと、外部からの操作を受け付ける操作部12bと、外部に音声を出力するスピーカ12cと、外部に画像を出力するモニタ12dと、LAN3を介して他のスケジューラ12〜14及び制御装置2と通信を行うネットワーク通信部12eとがデータ伝送路であるバスBA12を介して接続されている。
【0037】
制御部12aはスケジューラ12の全体の動作を制御するもので、情報処理部(CPU)12a1と、処理途中の情報等を一時的に格納するRAM12a2と、所定の画像情報等が予め記憶されたROM12a3とを備えている。
【0038】
描画処理部12d1は制御部12aからの画像表示指示に従って所要の画像をモニタ12dに表示させるもので、ビデオRAM等を備えている。音声再生部12c1は制御部12aからの指示に従って所定のメッセージやBGM等をスピーカ12cに出力するものである。ROM12a3に記憶された各種データのうち装着脱可能な記録媒体に記憶され得るデータは、例えばハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、フレキシブルディスクドライブ、シリコンディスクドライブ、カセット媒体読み取り機等のドライバで読み取り可能にしてもよく、この場合、記録媒体は、例えばハードディスク、光ディスク、フレキシブルディスク、CD、DVD、半導体メモリ等である。
【0039】
ネットワーク通信部12eは、各種データをLAN3からなるネットワークを介して他のスケジューラ11、13、14及び制御装置2と送受信するためのものである。インターフェイス部12b1は、操作部12bとの間のデータの授受を行うためのものである。制御部12aは、このネットワーク通信部12eを介して他のスケジューラ11、13、14及び制御装置2から送信された種々の情報を用いて各種の処理を行う。
【0040】
なお、本発明のスケジューリングプログラムの一部は、ROM12a3に記録されており、RAM12a2上にロードされ、CPU12a1によりRAM12a2上のスケジューリングプログラムが順次実行されることによってそれぞれの機能が実現される。
【0041】
図3は、制御部12aの機能構成図の一例である。CPU12a1は、制御装置2からの処理実行指示を受け付けて、自工程(工程2)の生産スケジュールの初期値を生成する初期スケジュール生成部12a10と、制御装置2からのデータの授受の指示を受け付けて、自工程(工程2)の直前工程(工程1)のスケジューラ11から、各製品の処理終了予定時刻情報を取得するデータ取得部12a11と、自工程(工程2)の生産スケジュール情報及び直前工程(工程1)の処理終了予定時刻情報を用いて、各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻を求める予定時刻算出部12a12と、予定時刻算出部12a12によって求められた各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻を用いて自工程(工程2)の生産スケジュールの生産効率を評価する評価部12a13と、評価部12a13にて使用する評価関数E2の重みを設定する重み設定部12a14と、評価部12a13による評価結果に基づいて、自工程(工程2)の生産スケジュールを変更し、後述するスケジュール記憶部12a21に更新的に格納するスケジュール変更部12a15(工程別生産スケジュール変更部に相当する)と、制御手段2からのデータの授受の指示を受け付けて、自工程(工程2)の直後工程(工程3)のスケジューラ13に対して、予定時刻算出部12a12によって求められた各製品の処理終了予定時刻情報を出力するデータ出力部12a16とを備える。
【0042】
初期スケジュール生成部12a10は、制御装置2からの処理実行指示を受け付けて、例えば、自工程での製品の処理順序を乱数等を用いてランダムに生成することによって、自工程(工程2)の生産スケジュールの初期値を生成し、スケジュール記憶部12a21に格納するものである。
【0043】
データ取得部12a11は、制御装置2からのデータの授受の指示を受け付けて、自工程(工程2)の直前工程(工程1)のスケジューラ11(データ出力部11a16)から、各製品の処理終了予定時刻情報を取得すると共に、自工程(工程2)の直後工程(工程3)のスケジューラ13(データ出力部13a16)から、当該直後工程(工程3)において各製品の直前に処理される製品の処理終了予定時刻である処理開始可能時刻情報を取得するものである。
【0044】
予定時刻算出部12a12は、後述するスケジュール記憶部12a21から自工程(工程2)の生産スケジュール情報を読み出して、製品毎に、この生産スケジュール情報及び直前工程(工程1)の処理終了予定時刻情報を用いて、処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻を求めるものである。具体的には、前工程(工程1)での処理終了予定時刻に前工程(工程1)から自工程(工程2)への製品の搬送時間等の工程間リードタイムを加算した時刻と、自工程(工程2)で直前に処理される製品の処理終了予定時刻とを比較して、遅い方の時刻を処理開始予定時刻として求める。そして、処理開始予定時刻に当該製品の処理に要する時間である処理時間を後述する処理時間記憶部12a22から読み出して加算した時刻を処理終了予定時刻として求めるものである。ただし、当該製品を処理するために段取り替えが必要である場合には、処理開始予定時刻は、段取り替え時間分遅れることになる。
【0045】
ここで、段取り替えとは、直前に処理する製品と今後処理する製品との自工程(工程2)での製造条件が異なるために、直前に処理する製品の製造条件から今後処理する製品の製造条件に変更するために要する作業のことである。例えば、圧延工程では、ロール表面区分が異なる製品を処理する場合に発生する圧延ロール交換作業等であり、メッキ工程では、メッキ種別が異なる製品を処理する場合に発生するメッキ槽の切り換え作業等である。
【0046】
評価部12a13は、予定時刻算出部12a12によって求められた各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻を用いて自工程(工程2)の生産スケジュールの生産効率を評価すると共に、データ取得部12a11によって取得された処理開始可能時刻を用いて生産スケジュールの納期の達成度を評価するものである。
【0047】
ここでは、次の(1)式で定義される評価関数Eiの値によって評価する。
【0048】
Ei=αi×(工程iでの段取り替え時間の総和)
+βi×(工程iでの処理終了予定時刻の工程納期からの遅れ時間の総和)
+γi×〔工程iでの処理終了予定時刻の[(直後工程の処理開始予定時刻)−(工程間リードタイム)]からの遅れ時間の総和〕 (1)
ただし、i=1〜4であって、ここでは、i=2であり、重みαi、βi、γiは、後述する重み記憶部12a23に格納されているものである。評価関数Eiの第1項は、生産効率を評価するための評価項目であり、第2項及び第3項は、納期の達成度を評価するための評価項目である。なお、評価関数Eiの第2項及び第3項の遅れ時間が「0」未満である場合には、「0」として取り扱うものとする。
【0049】
ここで、評価関数Eiで使用される納期の達成度を評価するための指標について図4及び図5を用いて説明する。図4は、後工程納期の説明図の一例であり、図5は、後工程処理可能時刻の説明図の一例である。図4及び図5において横軸は時間Tであり、縦方向に工程i及びその直前工程である工程(i−1)、直後工程である工程(i+1)の生産スケジュールの一部を上から下に通過工程順に示している。図中の処理時間J0、J1はそれぞれ製品P0、P1の各工程における処理時間である。また、ここでは、便宜上、工程間のリードタイムが「0」であるものとして(工程間のリードタイムを無視して)説明する。
【0050】
図4、図5において、時刻T0は工程iにおける製品P1の工程納期の時刻である。ここで、工程納期とは、出荷納期と工程間の平均的なリードタイムとから計算した仮想的な納期の時刻であり、各工程で出荷納期を考慮した生産スケジュールを生成する目的で導入されている。時刻TF1は工程iにおける製品P1の処理終了予定時刻(処理時間J1の終了予定タイミング)である。ここでは、工程iにおける製品P1については、工程納期の時刻T0に対して処理終了予定時刻TF1が時間Aだけ遅れている。
【0051】
図4において、時刻T1は工程(i+1)における製品P1の処理開始予定時刻である。ここでは、工程iにおける製品P1については、直後工程(i+1)の処理開始予定時刻T1に対して処理終了予定時刻TF1が時間Bだけ遅れている。従来の生産スケジュールは、工程納期の時刻T0に対する処理終了予定時刻TF1の遅れ時間A及び直後工程(i+1)の処理開始予定時刻T1に対する処理終了予定時刻TF1の遅れ時間Bを用いて評価されていた。
【0052】
図5において、時刻T2は工程(i+1)における製品P1の直前に処理される製品P0の処理終了予定時刻(この時刻T2から工程(i+1)において製品P1の処理を開始することが可能であるため、製品P1の処理開始可能時刻という)である。ここでは、工程iにおける製品P1については、直後工程(i+1)の処理開始可能時刻T2に対して処理終了予定時刻TF1が時間Cだけ遅れている。本発明の生産スケジュールは、工程納期の時刻T0に対する処理終了予定時刻TF1の遅れ時間A及び直後工程(i+1)の処理開始可能時刻T2に対する処理終了予定時刻TF1の遅れ時間Cを用いて評価される。
【0053】
遅れ時間Bは、直後工程(i+1)の処理開始予定時刻T1に対する処理終了予定時刻TF1の遅れを表しており、これを「0」以下にしないと実行可能な生産スケジュールとはならない。これに対して、遅れ時間Cは、直後工程(i+1)の処理開始可能時刻T2に対する処理終了予定時刻TF1の遅れを表しており、これを「0」に近づけることで工程(i+1)の生産効率が向上する。つまり、遅れ時間Bは、実行可能な生産スケジュールを生成する上で必須の条件(最低限満たすべき条件)を規定するものであるのに対して、遅れ時間Cは更に厳しい納期条件を規定するものである。
【0054】
再び図3に示す構成図に戻って説明する。重み設定部12a14は、上記(1)式で定義される評価関数Eiの重みαi、βi、γi(ここでは、i=2)を設定するものである。また、重み設定部12a14は、スケジュール変更部12a15によって求められるスケジュール変更回数Niの増加に伴って納期の達成度を評価するための評価項目の重みγiを大きくするものである。例えば、重みγiを次の(2)式を用いて求める。
【0055】
γi=M0+M1×[1−exp(−Ki×Ni)] (2)
ただし、係数M0、M1は正の定数(例えば、M0=1、M1=2)であり、係数Ki(i=1〜4)は、スケジュール変更回数Niの増加に伴う重みγiの増大速度を決定する係数であって、係数Kiの値が大きい程、重みγiは速く増大する(図6(a)参照)。例えば、生産効率を重視する工程である場合には、係数Kiの値を小さく設定し、納期を重視する工程である場合には、係数Kiの値を大きく設定すると、適切な生産スケジュールが生成される。
【0056】
ここで、図6を用いて、係数Kiの意味について具体的に説明する。図6は、係数Kiの重みγi及び生産スケジュールに及ぼす影響についての説明図の一例である。(a)は係数Kiの変化に伴う重みγiの変化のグラフであって、(b)は係数Kiの値の生産スケジュールへの影響を表す図である。
【0057】
(a)のグラフの横軸は、スケジュール変更回数Ni(ここでは、工程i1のスケジュール変更回数Ni1、工程i2のスケジュール変更回数Ni2)であって、縦軸は重みγi(ここでは、工程i1の重みγi1、工程i2の重みγi2)である。ここでは、工程i1の係数Kiである係数Ki1が工程i2の係数Kiである係数Ki2より大きい場合を図示している。係数Kiが大きい程、少ないスケジュール変更回数Niで重みγiが増大する(増大速度が速い)。従って、工程i1の重みγi1は、工程i2の重みγi2より速く増大する。
【0058】
(b)の図において横軸は時間Tであり、縦方向に工程i1及びその直後工程である工程i2、さらにその直後工程について本発明のスケジューリング装置によって生成された生産スケジュールの一部を上から下に通過工程順に示している。工程i1の重みγi1は速く増大するため、生産効率と比較して納期の達成度に関する評価が厳しく、逆に、工程i2の重みγi2の増大する速度が遅いため、納期の達成度と比較して生産効率に関する評価が厳しい。そこで工程i2は生産効率の良好なスケジュールが生成されている。つまり、生産効率を重視する工程である場合には、係数Kiの値を小さく設定し、納期を重視する工程である場合には、係数Kiの値を大きく設定すると、適切な生産スケジュールが生成される。
【0059】
再び図3の構成図に戻って説明する。スケジュール変更部12a15は、評価部12a13による評価結果に基づいて、自工程(工程2)の生産スケジュールを変更し、後述するスケジュール記憶部12a21に更新的に格納するものである。具体的には、(1)式で定義される評価関数Eiの値を最小化するための生産スケジュールを求め、その生産スケジュールに変更するものである。評価関数Eiの値を最小化するための生産スケジュールを求める手法としては、SA(Simulated Annealing)法、GA(Genetic Algolithm)、局所探索法等の最適化法を用いることができる。ここでは、SA法を用いるものとする。
【0060】
データ出力部12a16は、制御手段2からのデータの授受の指示を受け付けて、自工程(工程2)の直後工程(工程3)のスケジューラ13(データ取得部13a11)に対して、予定時刻算出部12a12によって求められた各製品の処理終了予定時刻情報を出力すると共に、自工程(工程2)の直前工程(工程1)のスケジューラ11(データ取得部11a11)に対して、予定時刻算出部12a12によって求められた各製品の直前に処理される製品の処理終了予定時刻である処理開始可能時刻情報を出力するものである。
【0061】
RAM12a2は、自工程(工程2)における製品の処理順序である生産スケジュール情報を更新的に格納するスケジュール記憶部(工程別スケジュール記憶部に相当する)12a21と、自工程(工程2)における各製品の処理時間(処理に要する時間)情報を格納する処理時間記憶部12a22と、重み設定部12a14によって設定された重み情報を更新的に格納する重み記憶部12a23とを備えている。
【0062】
スケジュール記憶部12a21は、自工程(工程2)における製品の処理順序である生産スケジュール情報を更新的に格納するものであって、初期スケジュール生成部12a10によって生成された生産スケジュールの初期値が格納されており、スケジュール変更部12a15によって生産スケジュールが変更された場合に更新されるものである。なお、生産スケジュールの初期値は、例えば、外部からの入力を受け付けて予め設定されている形態でもよい。
【0063】
処理時間記憶部12a22は、予定時刻算出部12a12で使用する各製品の自工程(工程2)での処理時間情報を格納するものである。この処理時間情報は、予め外部からの入力を受け付けて設定する形態でもよいし、製品の重量、サイズ等の条件から算出して設定する形態でもよい。
【0064】
重み記憶部12a23は、重み設定部12a14によって設定された重み情報を更新的に格納するものである。具体的には、評価関数Eiの重みαi、βi、γiの値を格納するものである。ここでは、重みαi、βiは定数であり、重みγiは上述の(2)式に従って、スケジュール変更回数Niによってその値が変化する変数である。
【0065】
図7は、制御装置2のハード構成図の一例である。制御装置2は、パーソナルコンピュータ等からなり制御装置2の全体の動作を制御する制御部2aと、外部からの操作を受け付ける操作部2bと、外部に音声を出力するスピーカ2cと、外部に画像を出力するモニタ2dと、LAN3を介してスケジューラ11〜142と通信を行うネットワーク通信部2eとがデータ伝送路であるバスBA2を介して接続されている。
【0066】
制御部2aは制御装置2の全体の動作を制御するもので、情報処理部(CPU)2a1と、処理途中の情報等を一時的に格納するRAM2a2と、所定の画像情報等が予め記憶されたROM2a3とを備えている。
【0067】
描画処理部2d1は制御部2aからの画像表示指示に従って所要の画像をモニタ2dに表示させるもので、ビデオRAM等を備えている。音声再生部2c1は制御部2aからの指示に従って所定のメッセージやBGM等をスピーカ2cに出力するものである。ROM2a3に記憶された各種データのうち装着脱可能な記録媒体に記憶され得るデータは、例えばハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、フレキシブルディスクドライブ、シリコンディスクドライブ、カセット媒体読み取り機等のドライバで読み取り可能にしてもよく、この場合、記録媒体は、例えばハードディスク、光ディスク、フレキシブルディスク、CD、DVD、半導体メモリ等である。
【0068】
ネットワーク通信部2eは、各種データをLAN3からなるネットワークを介してスケジューラ11〜14と送受信するためのものである。インターフェイス部2b1は、操作部2bとの間のデータの授受を行なうためのものである。制御部2aは、このネットワーク通信部2eを介してスケジューラ11〜14から送信された種々の情報を用いて各種の処理を行う。
【0069】
なお、本発明のスケジューリングプログラムの一部は、ROM2a3に記録されており、RAM2a2上にロードされ、CPU2a1によりRAM2a2上のスケジューリングプログラムが順次実行されることによってそれぞれの機能が実現される。
【0070】
図8は、制御部2aの機能構成図の一例である。CPU2a1は、スケジューラ11〜14の処理の実行を指示する処理実行制御部2a11と、スケジューラ11〜14に対してスケジューラ11〜14間のデータの授受を指示する入出力制御部2a12とを備える。
【0071】
処理実行制御部2a11は、スケジューラ11〜14の初期スケジュール生成部11a10〜14a10、予定時刻算出部11a12〜14a12、評価部11a13〜14a13、重み設定部11a14〜14a14及びスケジュール変更部11a15〜14a15に対して処理の実行を指示するものである。各スケジューラ11〜14はそれぞれ独立に、且つ、並行して処理を行うため、処理実行制御部2a11は、その処理の実行タイミングの調整を行うと共に、スケジューラ11〜14の評価関数Ei(i=1〜4)の値を用いて終了判定を行うものである。
【0072】
入出力制御部2a12は、スケジューラ11〜14のデータ取得部11a11〜14a11に対してデータの取得を指示すると共に、データ出力部11a16〜14a16に対してデータの出力を指示し、スケジューラ11〜14間のデータの授受を制御するものである。
【0073】
図9は、制御部2aの処理の概要を表すフローチャートの一例である。まず、制御部2aの処理実行制御部2a11によって、スケジューラ11〜14の初期スケジュール生成部11a10〜14a10に対して、初期生産スケジュールを生成する旨の指示情報が出力され、次いで、スケジューラ11〜14の予定時刻算出部11a12〜14a12、評価部11a13〜14a13及びスケジュール変更部11a15〜14a15に対して順次処理の実行が指示される(ステップS1)。ここでは、ステップS1で行われる処理の指示を初期スケジュールの処理指示という。
【0074】
そして、制御部2aの制御部2aの処理実行制御部2a11からの処理を実行する旨の指示情報が受け付けられて、によって、スケジューラ11〜14のデータ取得部11a11〜14a11及びデータ出力部11a16〜14a16に対してデータの授受の指示情報が出力される(ステップS3)。ここでは、ステップS3で行われる処理の指示を情報交換処理指示という。
【0075】
つぎに、制御部2aの処理実行制御部2a11によって、スケジューラ11〜14の予定時刻算出部11a12〜14a12、評価部11a13〜14a13及びスケジュール変更部11a15〜14a15に対して順次処理の実行が指示される(ステップS5)。ここでは、ステップS5で行われる処理の指示をスケジュール変更処理指示という。
【0076】
そして、制御部2aの入出力制御部2a12によって、ステップS3と同様の情報交換処理指示が行われる(ステップS7)。次いで、ステップS5での指示に従ってスケジューラ11〜14の評価部11a13〜14a13によって得られる評価関数Ei(i=1〜4)の値を用いて制御部2aの処理実行制御部2a11によって終了判定処理が行われる(ステップS9)。終了判定処理とは、例えば、評価関数Ei(i=1〜4)の値が全て所定値(例えば、1)以下となった場合に処理を終了すると判定するものである。
【0077】
ステップS9において処理を終了すると判定された場合には、処理が終了される。ステップS9において処理を終了しないと判定された場合には、制御部2aの処理実行制御部2a11によって、スケジューラ11〜14の重み設定部11a14〜14a14に対して重みγiを変更する旨の指示情報が出力され(ステップS11)、ステップS5に戻り、ステップS5からステップS9の処理が繰り返し実行される。
【0078】
図10は、図9のステップS1及びステップS3に対応するスケジューラ11〜14の処理を表すフローチャートの一例である。ここでは、便宜上、スケジューラ12について説明する。まず、初期スケジュール生成部12a10によって、制御部2aの処理実行制御部2a11からの初期生産スケジュールを生成する旨の指示情報が受け付けられて、初期生産スケジュールが生成される(ステップS101)。次いで、予定時刻算出部12a12によって、制御部2aの処理実行制御部2a11からの処理を実行する旨の指示情報が受け付けられて、処理開始予定時刻および処理終了予定時刻が求められる(ステップS103)。そして、データ出力部12a16によって、制御部2aの入出力制御部2a12からのデータを出力する旨の指示情報が受け付けられて、処理終了予定時刻情報及び処理開始可能時刻情報が出力され(ステップST5、7)、処理が終了される。
【0079】
図11は、図9のステップS5〜S11に対応するスケジューラ11〜14の処理を表すフローチャートの一例である。ここでは、便宜上、スケジューラ12について説明する。まず、データ取得部12a11によって、制御部2aの入出力制御部2a12からのデータを取得する旨の指示情報が受け付けられて、各製品の直前工程(工程1)における処理終了予定時刻情報及び直後工程(工程3)の処理開始可能時刻情報が取得される(ステップS501、503)。そして、予定時刻算出部12a12によって、制御部2aの処理実行制御部2a11からの処理を実行する旨の指示情報が受け付けられて、スケジュール記憶部12a21から自工程(工程2)の生産スケジュール情報が読み出され、処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻が求められる(ステップS505、507)。
【0080】
つぎに、評価部12a13によって、制御部2aの処理実行制御部2a11からの処理を実行する旨の指示情報が受け付けられて、評価関数Ei(i=2)の値が求められる(ステップS511)。そして、所定の終了条件(例えば評価関数Ei(i=2)の値が3回減少する、又は、スケジュールが3回更新された)を満たすか否かの判定が行われる(ステップS513)。終了条件を満たさないと判定された場合には、スケジュール変更部11a15によって、制御部2aの処理実行制御部2a11からの処理を実行する旨の指示情報が受け付けられて、生産スケジュールが変更される(ステップS515)。そして、重み設定部12a14によって、制御部2aの処理実行制御部2a11からの処理を実行する旨の指示情報が受け付けられて、重みγiが変更され(ステップS516)、ステップS501に戻り、ステップS501からステップS513の処理が繰り返し実行される。
【0081】
ステップS513において、終了条件を満たすと判定された場合には、データ出力部12a16によって、制御手段2の入出力制御部2a12からのデータの授受の指示が受け付けられて、各製品の処理終了予定時刻及び処理開始可能時刻が出力され(ステップS517、519)、処理が終了される。
【0082】
ここで、図12〜図16を用いてスケジューリング装置1によって生成される生産スケジュールの一例を説明する。ここでは、製品1〜製品6が工程1〜工程4の順に処理される場合の生産スケジュールについて説明する。図12は、段取り替えの要否を表す図表の一例である。(a)〜(d)はそれぞれ工程1〜工程4の段取り替え要否を表す図表である。段取り替えの要否は、前に処理される製品とその直後に処理される製品との種類によって決定する。各図表において、各行が前に処理される製品であり、各列が後に処理される製品である。ここで、×印は段取り替えが必要であることを表し、○印は段取り替えが不要であることを表す。例えば、工程1において、製品1の後に製品4を処理する場合には製品4の処理開始の前に段取り替えが必要であり、製品1の後に製品2を処理する場合には製品2の処理開始の前の段取り替えは不要である。
【0083】
図13は、図10のフローチャートのステップS101において生成される初期生産スケジュールを表す図表の一例である。横軸は工程1における製品(ここでは製品1)の処理を開始した時点を原点とする経過時間であり、縦方向には工程1〜工程4の生産スケジュールをこの順に記載している。ここで、各製品の処理時間は、白抜きの四角で表し、白抜きの四角内の数字は製品番号を表している。また、斜線付きの四角は段取り替えを表している。また、最下部の▲印は、製品1〜製品6の工程4における工程納期(工程4が最終工程である場合には納期となる)T10〜T60のタイミングを表している。
【0084】
例えば、工程2では、製品5、製品6、製品3、製品1、製品4、製品2の順に処理され、製品5の処理終了から製品6の処理開始までの間に50分の待ち時間が発生しており、製品6と製品3、製品1と製品4、製品4と製品2との処理の間には段取り替えが発生している(図12(b)参照)。この初期スケジュールでは、全ての製品(製品1〜製品6)について工程4の工程納期に対して処理終了予定時刻が遅れており、工程納期遅延が発生している。
【0085】
図14は、図10のフローチャートのステップS103において行われる情報交換処理の説明図の一例である。横軸は工程1における製品(ここでは製品1)の処理を開始した時点を原点とする経過時間であり、縦方向には工程1、工程2(または、工程1〜工程3)の生産スケジュールをこの順に記載している。(a)は、工程1の製品6に関する情報交換処理の説明図であり、(b)は、工程2の製品4に関する情報交換処理の説明図である。
【0086】
(a)において、工程2の製品6の処理の直前に製品5の処理が予定されており、製品5の処理終了予定時刻が80分であるから、工程2における製品6の処理開始可能時刻は80分である。そこで、図11のフローチャートのステップS515において行われるスケジュール変更処理では、工程1における製品6の処理終了予定時刻が70分(=80分−10分(=工程間リードタイム))以前となるように工程1の生産スケジュールの変更が行なわれる。
【0087】
(b)において、工程2の製品4に関して、直前工程(工程1)の処理終了予定時刻は80分であり、直後工程(工程3)の処理開始可能時刻は220分である。そこで、図11のフローチャートのステップS515において行われるスケジュール変更処理では、工程2における製品4の処理開始予定時刻が90分(=80分+10分(=工程間リードタイム))以降で、且つ、210分(=220分−10分(=工程間リードタイム))以前となるように工程2の生産スケジュールの変更が行なわれる。
【0088】
図15は、図13に示す初期生産スケジュールが図11のフローチャートのステップS515において行われるスケジュール変更処理によって変更されて得られた生産スケジュールを表す図表の一例である。横軸は工程1における製品(ここでは製品1)の処理を開始した時点を原点とする経過時間であり、縦方向には工程1〜工程4の生産スケジュールをこの順に記載している。ここで、各製品の処理時間は、白抜きの四角で表し、白抜きの四角内の数字は製品番号を表している。また、斜線付きの四角は段取り替えを表している。また、最下部の▲印は、製品1〜製品6の工程4における工程納期(工程4が最終工程である場合には納期となる)T10〜T60のタイミングを表している。
【0089】
例えば、図14(a)を用いて説明した工程1の製品6については、処理終了予定時刻が70分(=80分−10分(=工程間リードタイム))以前となるように工程1の生産スケジュールの変更が行なわれている。また、図14(b)を用いて説明した工程2の製品4については、工程2における製品4の処理開始予定時刻が90分(=80分+10分(=工程間リードタイム))以降で、且つ、210分(=220分−10分(=工程間リードタイム))以前となるように工程2の生産スケジュールの変更が行なわれている。更に、工程1〜工程4の段取り替えの回数が、初期スケジュールでは、それぞれ2回、3回、3回、1回であったが、図15に示す変更後の生産スケジュールでは、それぞれ1回、2回、1回、1回と全体的に減少し、生産効率が向上されている。
【0090】
一方、製品4については、工程1での処理終了予定時刻よりも工程2での処理開始予定時刻が早く、製品5については、工程2での処理終了予定時刻よりも工程3での処理開始予定時刻が早く実行不可能な生産スケジュールとなっている。本来は、直後工程での処理開始予定時刻からの遅れが有ると工程間の生産スケジュールに不整合があることになる(すなわち、実行不可能な生産スケジュールとなる)が、「生産スケジュールを更新する過程で制約を満たす(すなわち、実行可能な)生産スケジュールを得る」方法を採用しているため、各製品の処理終了予定時刻の直後工程での処理開始予定時刻からの遅れが無いことを生産スケジュールの制約条件とはせずに、評価項目として評価関数に含めていることに起因している。
【0091】
図16は、図13に示す初期生産スケジュールに対してスケジュール変更処理が施され最終的に得られた生産スケジュールを表す図表の一例である。横軸は工程1における製品(ここでは製品1)の処理を開始した時点を原点とする経過時間であり、縦方向には工程1〜工程4の生産スケジュールをこの順に記載している。ここで、各製品の処理時間は、白抜きの四角で表し、白抜きの四角内の数字は製品番号を表している。また、斜線付きの四角は段取り替えを表している。また、最下部の▲印は、製品1〜製品6の工程4における工程納期(工程4が最終工程である場合には納期となる)T10〜T60のタイミングを表している。
【0092】
各工程1〜4での生産スケジュールが適正化され、全ての製品1〜6について工程4の工程納期T10〜T60に対する遅延が解消されている。また、生産効率を重視する工程である工程3では、段取り替えの回数が「0」となり、生産効率の高い生産スケジュールとなっている。
【0093】
上述のように、スケジューラ1〜4によって、生産ラインを構成する4つの工程毎に複数(ここでは6つ)の製品の処理順序が決定され、制御装置2によって、スケジューラ1〜4に対して、スケジューラ1〜4間におけるデータの授受が指示されると共に、スケジューラ1〜4の処理の実行が指示されるため、効率的にライン全体の生産スケジュールが決定される。
【0094】
また、スケジューラ1〜4において、評価部11a13〜14a13によって、予定時刻算出部11a12〜14a12により求められた各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻を用いて工程別の生産スケジュールの生産効率が評価され、スケジュール変更部11a15〜14a15によって、評価部11a13〜14a13による評価結果(評価関数Eiの値)に基づいて工程別に生産スケジュールが変更されため、各工程の生産効率に関して適切な生産スケジュールが生成される。
【0095】
更に評価部11a13〜14a13によって、データ取得部11a11〜14a11により取得された処理開始可能時刻を用いて工程別の生産スケジュールの納期の達成度が評価され、スケジュール変更部11a15〜14a15によって、評価部11a13〜14a13による評価結果(評価関数Eiの値)に基づいて工程別に生産スケジュールが変更されため、各工程の生産効率及び納期達成度に関して適切な生産スケジュールが生成される。
【0096】
加えて、評価部11a13〜14a13によって、重み記憶部11a23〜14a23の重み情報を用いた重み付き加算を行う所定の評価関数Eiの値を求めることによって生産スケジュールが評価されるため、簡単な計算で生産スケジュールの評価が行われる。
【0097】
また、スケジューラ1〜4の重み設定部11a14〜14a14によって、重み記憶部11a23〜14a23に格納する重みが工程毎に設定されるため、工程の特徴に応じた適切な重みを設定することが可能となる。
【0098】
更に、スケジュール変更部11a15〜14a15によって、生産スケジュールの変更回数Niがカウントされ、重み設定部11a14〜14a14によって、変更回数Niの増大に応じて納期の達成度の重みγiが大きく設定されため、生産性及び納期に関して適切な生産スケジュールが得られる。
【0099】
加えて、生産ラインを構成する複数の工程1〜4の内、1の工程(ここでは工程4)の重み設定部14a14によって、他の工程1〜3の重み設定部11a114〜13a14と比較して、変更回数Niの増大に応じた納期の達成度の重みγiがより早く増加される。そこで、工程4の重み設定部14a14が他の工程1〜3の重み設定部11a114〜13a14と比較して変更回数Niの増大に応じた納期の達成度の重みγiをより早く増加させるため、納期を達成可能な生産スケジュールが生成される。
【0100】
なお、本発明は、以下の態様にも適用可能である。
【0101】
(A)本実施形態では、生産ラインが全製品の処理される工程の順序が同一である(フローショップ型という)生産ラインである場合について説明したが、製品の種類によって処理される工程の順序が異なる(ジョブショップ型という)生産ラインである場合にも本発明は適用可能である。以下、ジョブショップ型生産ラインに適用されるスケジューリング装置1’について説明する。ただし、上述のフローショップ型生産ラインに適用されるスケジューリング装置1と同一の構成については省略し、異なる箇所についてのみ説明する。
【0102】
図17は、ジョブショップ型生産ラインに適用されるスケジューリング装置1’の構成図の一例である。スケジューリング装置1’は、4つの工程毎に6つの製品の処理順序を決定する4つのスケジューラ11’〜14’と、スケジューラ11’〜14’に対して、スケジューラ11’〜14’間におけるデータの授受を指示すると共に、スケジューラ11’〜14’の処理の実行を指示する制御装置2と、スケジューラ11’〜14’間で授受されるデータを格納するスケジュールDB4を備えている。スケジューラ11’〜14’は、各製品の処理開始予定時刻、処理終了予定時刻及び処理開始可能時刻をスケジュールDB4を介して授受する。つまり、各スケジューラ11’〜14’は、各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻、処理開始可能時刻を書き込み、評価関数Eiの値に基づいて生産スケジュールを変更する際に使用するデータである直前工程の各製品の処理終了予定時刻情報及び直後工程の各製品の処理開始可能時刻をスケジュールDB4から読み出すことによって取得する。
【0103】
なお、製品の種類によって処理される工程の順序が異なる場合だけでなく、製品の種類によって処理されない(処理を省略される)工程が存在する場合にも図17に示すスケジューリング装置1’は適用可能である。
【0104】
(B)本実施形態では、生産ラインが4つの工程からなる場合について説明したが、複数の工程からなる形態であればよい。生産ラインを構成する工程の数が多い程、効率的に適切な生産スケジュールが生成されるという本願発明の効果が更に顕在化する。
【0105】
(C)本実施形態では、生産スケジュールを決定する対象となる製品の個数が6個である場合について説明したが、複数の製品であればよい。製品の個数が多い程、効率的に適切な生産スケジュールが生成されるという本願発明の効果が更に顕在化する。
【0106】
(D)本実施形態では、スケジューラ11〜14が各製品の各工程での処理時間格納する処理時間記憶部11a22〜14a22を備える場合について説明したが、処理時間を製品の条件(重量、サイズ、処理条件等)に基づいて求める形態でもよい。
【0107】
(E)本実施形態では、スケジューラ11〜14のデータ出力部11a16〜14a16が処理終了予定時刻情報及び処理開始可能時刻情報を出力し、データ取得部11a11〜14a11が直前工程の処理終了予定時刻情報及び直後工程の処理開始可能時刻情報を取得する形態について説明したが、データ出力部11a16〜14a16が、処理終了予定時刻情報及び処理開始可能時刻情報のいずれか一方を出力し、データ取得部11a11〜14a11が直前工程の処理終了予定時刻情報及び直後工程の処理開始可能時刻情報のいずれか一方を取得する形態でもよい。この場合には処理が簡略化される。
【0108】
(F)本実施形態では、評価関数Eiが段取り替え時間の総和、処理終了予定時刻の工程納期からの遅れ時間の総和、及び処理終了予定時刻の[(直後工程の処理開始予定時刻)−(工程間リードタイム)]からの遅れ時間の総和を用いて定義される場合について説明したが、段取り替え時間の総和、処理終了予定時刻の工程納期からの遅れ時間の総和、及び処理終了予定時刻の[(直後工程の処理開始予定時刻)−(工程間リードタイム)]からの遅れ時間の総和の少なくとも1つを用いて定義される形態でもよいし、他の評価指標を用いる形態でもよい。
【0109】
(G)本実施形態では、評価関数Eiの重みαi、βiが固定値である場合について説明したが、重みγiと同様にスケジュール変更回数に応じて変更する形態でもよい。この場合には、より効率的に適正な生産スケジュールを求めることが可能となる。
【0110】
(H)本実施形態では、初期生産スケジュールが初期スケジュール生成部11a10〜14a10によって生成される場合について説明したが、予め所定のルールに則って生成されて格納されており、格納された初期生産スケジュールを読み出す形態でもよい。
【0111】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、工程別スケジューリング手段によって、生産ラインを構成する所定数の工程毎に複数の製品の処理順序が決定され、制御手段によって、工程別スケジューリング手段に対して、工程別スケジューリング手段間におけるデータの授受が指示されると共に、工程スケジューリング手段の処理の実行が指示されるため、効率的にライン全体の生産スケジュールを決定できる。
【0112】
また、各工程別スケジューリング手段において、評価部によって、予定時刻算出部により求められた各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻を用いて工程別生産スケジュールの生産効率が評価され、工程別生産スケジュール変更部によって、評価部による評価結果に基づいて工程別生産スケジュールが変更されため、各工程の生産効率に関して適切な生産スケジュールを生成できる。
【0113】
また、評価部によって、データ取得部により取得された処理開始可能時刻に対する自工程の各製品の処理終了予定時刻の遅れ時間を用いて工程別生産スケジュールの納期の達成度が評価され、工程別生産スケジュール変更部によって、評価部による評価結果に基づいて工程別生産スケジュールが変更されため、各工程の生産効率及び納期達成度に関して適切な生産スケジュールを生成できる。
【0114】
請求項に記載の発明によれば、評価部によって、重み記憶部の重み情報を用いた重み付き加算を行う所定の評価関数の値を求めることによって生産スケジュールが評価されるため、簡単な計算で生産スケジュールの評価を行うことができる。
【0115】
請求項に記載の発明によれば、工程別スケジューリング手段の重み設定部によって、重み記憶部に格納する重みが工程毎に設定されるため、工程の特徴に応じた適切な重みを設定することができる。
【0116】
請求項に記載の発明によれば、工程別生産スケジュール変更部によって、生産スケジュールの変更回数がカウントされ、重み設定部によって、変更回数の増大に応じて納期の達成度の重みが大きく設定されため、生産性及び納期に関して適切な生産スケジュールを得ることができる。
【0117】
請求項に記載の発明によれば、生産ラインを構成する複数の工程の内、1の工程の重み設定部によって、他の工程の重み設定部と比較して、変更回数の増大に応じた納期の達成度の重みがより早く増加される。そこで、最終工程の重み設定部が他の工程の重み設定部と比較して変更回数の増大に応じた納期の達成度の重みをより早く増加させる場合には、納期を達成可能な生産スケジュールを生成できる。
【0118】
請求項に記載の発明によれば、工程別スケジューリング手段によって、生産ラインを構成する所定数の工程毎に複数の製品の処理順序が決定され、制御手段によって、工程別スケジューリング手段に対して、工程別スケジューリング手段間におけるデータの授受が指示されると共に、工程スケジューリング手段の処理の実行が指示されるため、効率的にライン全体の生産スケジュールを決定できる。
【0119】
また、各工程別スケジューリング手段において、評価部によって、予定時刻算出部により求められた各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻を用いて工程別生産スケジュールの生産効率が評価され、工程別生産スケジュール変更部によって、評価部による評価結果に基づいて工程別生産スケジュールが変更されため、各工程の生産効率に関して適切な生産スケジュールを生成できる。
【0120】
また、評価部によって、データ取得部により取得された処理開始可能時刻に対する自工程の各製品の処理終了予定時刻の遅れ時間を用いて工程別生産スケジュールの納期の達成度が評価され、工程別生産スケジュール変更部によって、評価部による評価結果に基づいて工程別生産スケジュールが変更されため、各工程の生産効率及び納期達成度に関して適切な生産スケジュールを生成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るスケジューリング装置の構成図の一例である。
【図2】 スケジューラのハード構成図の一例である。
【図3】 スケジューラの制御部の機能構成図の一例である。
【図4】 後工程納期の説明図の一例である。
【図5】 後工程処理可能時刻の説明図の一例である。
【図6】 係数Kiの重みγi及び生産スケジュールに及ぼす影響についての説明図の一例である。
【図7】 制御装置のハード構成図の一例である。
【図8】 制御装置の制御部の機能構成図の一例である。
【図9】 制御装置の制御部の処理の概要を表すフローチャートの一例である。
【図10】図9のステップS1及びステップS3に対応するスケジューラの処理を表すフローチャートの一例である。
【図11】 図9のステップS5〜S11に対応するスケジューラの処理を表すフローチャートの一例である。
【図12】 段取り替えの要否を表す図表の一例である。
【図13】 図10のフローチャートのステップS101において生成される初期生産スケジュールを表す図表の一例である。
【図14】 図10のフローチャートのステップS103において行われる情報交換処理の説明図の一例である。
【図15】 図13に示す初期生産スケジュールが図11のフローチャートのステップS515において行われるスケジュール変更処理によって変更されて得られた生産スケジュールを表す図表の一例である。
【図16】 図13に示す初期生産スケジュールに対してスケジュール変更処理が施され最終的に得られた生産スケジュールを表す図表の一例である。
【図17】 ジョブショップ型生産ラインに適用されるスケジューリング装置の構成図の一例である。
【符号の説明】
1 スケジューリング装置
11〜14 スケジューラ(工程別スケジューリング手段)
11a〜14a 制御部
11a1〜14a1 CPU
11a10〜14a10 初期スケジュール生成部
11a11〜14a11 データ取得部
11a12〜14a12 予定時刻算出部
11a13〜14a13 評価部
11a14〜14a14 重み設定部
11a15〜14a15 スケジュール変更部
11a16〜14a16 データ出力部
11a2〜14a2 RAM
11a21〜14a21 スケジュール記憶部(工程別スケジュール記憶部)
11a22〜14a22 処理時間記憶部
11a23〜14a23 重み記憶部
2 制御装置(制御手段)
2a 制御部
2a1 CPU
2a11 処理実行制御部
2a12 入出力制御部
2a2 RAM

Claims (6)

  1. 2以上の所定数の工程からなり、前記所定数の工程毎に前後工程が予め設定されており、前記所定数の工程の内少なくとも1の工程での製造条件の互いに相異なる複数種類の製品を製造する生産ラインの各工程における複数の製品の処理順序である工程別生産スケジュールを決定するスケジューリング装置であって、
    前記所定数の工程毎に前記複数の製品の処理順序を決定する前記所定数の工程別スケジューリング手段と、
    前記工程別スケジューリング手段に対して、前記工程別スケジューリング手段間におけるデータの授受を指示すると共に、前記工程スケジューリング手段の処理の実行を指示する制御手段とを備え、
    各工程別スケジューリング手段は、自工程における製品の処理順序である工程別生産スケジュール情報を格納する工程スケジュール記憶部と、
    前記制御手段からのデータの授受の指示を受け付けて、自工程の直前工程の工程別スケジューリング手段から、各製品の処理終了予定時刻情報を取得するデータ取得部と、
    前記工程別生産スケジュール情報及び直前工程の処理終了予定時刻情報を用いて、各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻を求める予定時刻算出部と、
    前記予定時刻算出部によって求められた各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻を用いて前記工程別生産スケジュールの生産効率を評価する評価部と、
    前記評価部による評価結果に基づいて、前記工程別生産スケジュールを変更し、工程スケジュール記憶部に更新的に格納する工程別生産スケジュール変更部と、
    前記制御手段からのデータの授受の指示を受け付けて、自工程の直後工程の工程別スケジューリング手段に対して、前記予定時刻算出部によって求められた各製品の処理終了予定時刻情報を出力するデータ出力部とを備え
    前記データ取得部は、自工程の直後工程の工程別スケジューリング手段から、当該直後工程において各製品の直前に処理される製品の処理終了予定時刻である処理開始可能時刻情報をさらに取得し、
    前記評価部は、前記データ取得部によって取得された処理開始可能時刻に対する自工程の各製品の処理終了予定時刻の遅れ時間を用いて前記工程別生産スケジュールの納期の達成度をさらに評価し、
    前記データ出力部は、自工程の直前工程の工程別スケジューリング手段に対して、前記予定時刻算出部によって求められた各製品の直前に処理される製品の処理終了予定時刻を処理開始可能時刻情報としてさらに出力することを特徴とするスケジューリング装置。
  2. 前記工程別スケジューリング手段は、前記評価部において使用される重み情報を格納する重み記憶部を備え、
    前記評価部は、前記重み記憶部の重み情報を用いて重み付き加算を行う所定の評価関数の値を求めることによって評価することを特徴とする請求項1に記載のスケジューリング装置。
  3. 前記工程別スケジューリング手段は、前記重み記憶部に格納する重みを設定する重み設定部を備え、
    前記重み設定部は、工程毎に重みを設定することを特徴とする請求項2に記載のスケジューリング装置。
  4. 前記工程別生産スケジュール変更部は、生産スケジュールの変更回数をカウントし、
    前記重み設定部は、前記変更回数の増大に応じて前記納期の達成度の重みを大きく設定することを特徴とする請求項3に記載のスケジューリング装置。
  5. 前記複数の工程の内、1の工程の前記重み設定部は、他の工程の前記重み設定部と比較して、前記変更回数の増大に応じた前記納期の達成度の重みの増加する程度が大きいことを特徴とする請求4に記載のスケジューリング装置。
  6. 2以上の所定数の工程からなり、前記所定数の工程毎に前後工程が予め設定されており、前記所定数の工程の内少なくとも1の工程での製造条件の互いに相異なる複数種類の製品を製造する生産ラインの各工程における複数の製品の処理順序である工程別生産スケジュールを決定するためのスケジューリングプログラムであって、コンピュータを、
    前記所定数の工程毎に前記複数の製品の処理順序を決定する前記所定数の工程別スケジューリング手段と、
    前記工程別スケジューリング手段に対して、前記工程別スケジューリング手段間におけるデータの授受を指示すると共に、前記工程別スケジューリング手段の処理の実行を指示する制御手段として機能させ、
    各工程別スケジューリング手段は、自工程における製品の処理順序である工程別生産スケジュール情報を格納する工程スケジュール記憶部と、
    前記制御手段からのデータの授受の指示を受け付けて、自工程の直前工程の工程別スケジューリング手段から、各製品の処理終了予定時刻情報を取得するデータ取得部と、
    前記工程別生産スケジュール情報及び直前工程の処理終了予定時刻情報を用いて、各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻を求める予定時刻算出部と、
    前記予定時刻算出部によって求められた各製品の処理開始予定時刻及び処理終了予定時刻を用いて前記工程別生産スケジュールの生産効率を評価する評価部と、
    前記評価部による評価結果に基づいて、前記工程別生産スケジュールを変更し、工程スケジュール記憶部に更新的に格納する工程別生産スケジュール変更部と、
    前記制御手段からのデータの授受の指示を受け付けて、自工程の直後工程の工程別スケジューリング手段に対して、前記予定時刻算出部によって求められた各製品の処理終了予定時刻情報を出力するデータ出力部として機能し、
    前記データ取得部は、自工程の直後工程の工程別スケジューリング手段から、当該直後工程において各製品の直前に処理される製品の処理終了予定時刻である処理開始可能時刻情報をさらに取得し、
    前記評価部は、前記データ取得部によって取得された処理開始可能時刻に対する自工程の各製品の処理終了予定時刻の遅れ時間を用いて前記工程別生産スケジュールの納期の達成度をさらに評価し、
    前記データ出力部は、自工程の直前工程の工程別スケジューリング手段に対して、前記予定時刻算出部によって求められた各製品の直前に処理される製品の処理終了予定時刻を処理開始可能時刻情報としてさらに出力することを特徴とするスケジューリングプログラム。
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