JP4909869B2 - Material assignment system - Google Patents

Material assignment system Download PDF

Info

Publication number
JP4909869B2
JP4909869B2 JP2007269705A JP2007269705A JP4909869B2 JP 4909869 B2 JP4909869 B2 JP 4909869B2 JP 2007269705 A JP2007269705 A JP 2007269705A JP 2007269705 A JP2007269705 A JP 2007269705A JP 4909869 B2 JP4909869 B2 JP 4909869B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
raw material
constraint condition
vector
objective function
product
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007269705A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009098924A (en
JP2009098924A5 (en
Inventor
明宏 村田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Forestry Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Forestry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Forestry Co Ltd filed Critical Sumitomo Forestry Co Ltd
Priority to JP2007269705A priority Critical patent/JP4909869B2/en
Publication of JP2009098924A publication Critical patent/JP2009098924A/en
Publication of JP2009098924A5 publication Critical patent/JP2009098924A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4909869B2 publication Critical patent/JP4909869B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • General Factory Administration (AREA)

Description

本発明は、部材割付システムと部材割付プログラムと記録媒体と部材割付方法と部材加工装置に関する。   The present invention relates to a member assignment system, a member assignment program, a recording medium, a member assignment method, and a member processing apparatus.

住宅構造材のプレカットには、断面形状や樹種,等級、レイヤといった仕様ごとに数種類の長さ (主に3m〜6m)の原材料が用意される。そこから決められた長さの部材(製品)を切り出す。一般的な大きさの住宅の場合、梁、桁、土台など横架材とよばれる構造材には約20種類の仕様がある。製品の仕様ごとに用意された数種類の長さの原材料から、これらの構造材がそれぞれ平均10本、1棟分を合計すると約200本の製品が切り出される。製品の仕様と、製品のサイズと、切り出される原材料の組合せにより、原材料から切り落とされて無駄になる部分の量が異なる。そこで、部材割付方法を改善する技術が開発された(特許文献1参照)。
特許3565262号公報
For pre-cutting of house structural materials, raw materials of several lengths (mainly 3m to 6m) are prepared for each specification such as cross-sectional shape, tree type, grade and layer. A member (product) of a predetermined length is cut out from there. In general-sized houses, there are about 20 types of structural materials called horizontal members such as beams, girders, and foundations. From the raw materials of several lengths prepared for each product specification, about 200 products are cut out when the average of these structural materials is 10 for each building. Depending on the product specifications, the product size, and the combination of raw materials to be cut out, the amount of parts that are cut off from the raw materials and wasted differs. Then, the technique which improves a member allocation method was developed (refer patent document 1).
Japanese Patent No. 3565262

上記のような部材割付方法の計算の目的は、製品の仕様ごとに用意された数種類の長さの原材料群から要求製品をいかに少ない原材料(歩留最高)で切り出すかということにある。他にも、各種の技術が開発されているが、これらの技術を利用したプレカット工場での割付方法では概ね90%程度といわれている。一定の規格で設計生産される建物の場合には、原材料のサイズに適合する構造材のサイズを決めておくと、さらに歩留を向上させることができる。しかしながら、注文生産により多種多様の設計に基づき、構造材を原材料から切り出す場合には、さらに歩留を向上させる計算方法の開発が求められている。実際に、1%の歩留を向上させるだけでも、多量の廃棄物減量を図ることができる。本発明は既存の部材割付方法の計算結果を利用して、製品の仕様ごとに用意された数種類の長さの原材料群から要求製品を切り出す組合せの最適化をする部材割付システムと部材割付プログラムと記録媒体と部材割付方法と部材加工装置を提供することを目的とする。     The purpose of the calculation of the member allocation method as described above is to cut out the required product with a few raw materials (highest yield) from a raw material group of several lengths prepared for each product specification. Various other technologies have been developed, but it is said that the allocation method at the pre-cut factory using these technologies is approximately 90%. In the case of a building designed and produced according to a certain standard, the yield can be further improved by determining the size of the structural material suitable for the size of the raw material. However, when a structural material is cut out from a raw material based on a variety of designs by order production, development of a calculation method for further improving the yield is required. In fact, a large amount of waste can be reduced simply by improving the yield by 1%. The present invention uses a calculation result of an existing member allocation method, a member allocation system and a member allocation program for optimizing a combination for cutting out a required product from a raw material group of several lengths prepared for each product specification, It is an object to provide a recording medium, a member allocation method, and a member processing apparatus.

以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
〈構成1〉
それぞれ所定の長さのm本の製品を、それぞれ所定の長さのk種類の原材料から切り出すときに必要な各種類の原材料の本数を求め、各原材料に割り付ける製品の組合せを最適化するものであって、
求められているm本の製品の製品長データの入力を受け付けて、製品長を要素とするm次の製品長ベクトルLpと、製品要求数量を要素とする製品要求数量ベクトルbとを生成して、記憶装置に記憶させる製品長設定手段と、
用意されたk種類の長さの原材料長データの入力を受け付けて、原材料長を要素とするk次の原材料長ベクトルLmを生成し、記憶装置に記憶させる原材料長設定手段と、
求められている前記m本の製品の製品長データと用意された前記k種類の原材料の原材料長データとを比較して、1本または複数本の製品を経済的に割り付けることができる原材料と製品との関係を示す、m次の割付パターンベクトルを列挙する割付パターンベクトル生成手段と、
前記割付パターンベクトル生成手段の生成した割付パターンベクトルを並べた割付パターン行列Aを生成して、記憶装置に記憶させる割付パターン行列生成手段と、
前記割付パターン行列に含まれたn個の割付パターンから選択して該当する原材料を選択する要素がxiの使用本数ベクトルxを定義し、前記原材料長ベクトルLmに対応するm次の費用係数ベクトルと前記使用本数ベクトルxの積の総和を示す目的関数を生成して、記憶装置に記憶させる目的関数生成手段と、
前記割付パターン行列Aから選択されたn個の割付パターンで切り出した各製品数は、それぞれ求められている各製品の数量以上でなければならないとする第1制約条件式Ax≧bと緩和された第3制約条件式0≦xi≦1を生成して、記憶装置に記憶させる制約条件生成手段と、
任意の方法で求められた初期実行可能解の入力を受け付けて、記憶装置に記憶させる初期設定手段と、
前記初期実行可能解と前記目的関数と前記制約条件式の入力を受け付けて、シンプレックス演算処理を実行するシンプレックス演算手段と、
前記シンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、前記初期実行可能解の目的関数の値を最大値とし、前記シンプレックス演算処理の結果得られた目的関数の値を最小値として、その範囲の目的関数の値をとる原材料の使用本数の組合せを列挙し、その中から目的関数が前記最小値に近いものを選択して、前記制約条件生成手段に対して、どの長さの原材料を何本選択して割付けに使用するかを定める、原材料使用行列Cと原材料の使用本数ベクトルxの積が原材料使用予定数量ベクトルdと等しいとする第2制約条件式Cx=dの生成を依頼し、前記第1制約条件式と前記第2制約条件式と前記第3制約条件式の制約条件下で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼し、その後得られたシンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、列挙された前記原材料の使用本数の組合せの中から、目的関数が前記最小値に近い次の候補を選択して、前記制約条件生成手段に対して、新たな第2制約条件式Cx=dの生成を依頼し、この新たな制約条件で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼するという動作を繰り返すように制御する探索制御手段を備えたことを特徴とする部材割付システム。
The following configurations are means for solving the above-described problems.
<Configuration 1>
The number of each type of raw material required when each of m products of a predetermined length is cut out from k types of raw materials of a predetermined length, and the combination of products assigned to each raw material is optimized. There,
Accepting the input of product length data of m required products, and generating an m-th order product length vector Lp having the product length as an element and a product request quantity vector b having the product request quantity as an element Product length setting means for storing in the storage device;
A raw material length setting means that receives input of raw material length data of k types of prepared lengths, generates a k-th order raw material length vector Lm having the raw material length as an element, and stores it in a storage device;
The raw material and product which can economically allocate one or a plurality of products by comparing the product length data of the required m products with the raw material length data of the k kinds of raw materials prepared An allocation pattern vector generation means for enumerating m-th order allocation pattern vectors,
An allocation pattern matrix generation unit that generates an allocation pattern matrix A in which the allocation pattern vectors generated by the allocation pattern vector generation unit are arranged and stores the allocation pattern matrix A in a storage device;
An element for selecting a corresponding raw material by selecting from n allocation patterns included in the allocation pattern matrix defines a use number vector x of x i, and an m-th order cost coefficient vector corresponding to the raw material length vector Lm; An objective function generating means for generating an objective function indicating a sum of products of the used number vectors x and storing the objective function in a storage device;
The number of products cut out by n allocation patterns selected from the allocation pattern matrix A has been relaxed as a first constraint condition Ax ≧ b, which must be equal to or greater than the quantity of each required product . A constraint condition generation means for generating a third constraint condition expression 0 ≦ xi ≦ 1 and storing it in the storage device;
Initial setting means for receiving an input of an initial executable solution obtained by an arbitrary method and storing it in a storage device;
Simplex operation means for receiving input of the initial executable solution, the objective function, and the constraint condition expression, and executing simplex operation processing;
If the simplex operation process results in a solution where the value of xi is either 0 or 1 and does not include any other value , the member assignment data is output with the solution as the optimal solution, otherwise Is a combination of the number of raw materials used that takes the objective function value of the initial feasible solution as a maximum value, the objective function value obtained as a result of the simplex operation processing as a minimum value, and takes the objective function value in that range. Are selected from among them, and the number of raw materials of which length is selected and used for allocation is selected for the constraint condition generation means. A request is made to generate a second constraint condition expression Cx = d, where the product of the use matrix C and the raw material use number vector x is equal to the raw material use scheduled quantity vector d, and the first constraint condition expression and the second constraint condition expression are requested. And the third Under the constraint condition of the constraint condition expression, the simplex operation means is requested to perform the arithmetic processing, and the simplex arithmetic processing obtained thereafter results in a solution where the value of xi is either 0 or 1 and does not include any other In this case, the member allocation data is output with the solution as an optimal solution, and in other cases, the next candidate whose objective function is close to the minimum value is selected from the listed combinations of the number of raw materials used. Select and request the constraint condition generation means to generate a new second constraint condition expression Cx = d, and repeat the operation of requesting the simplex operation means to perform arithmetic processing under this new constraint condition. A member allocation system comprising search control means for controlling the member.

予め任意の方法で求めた初期実行可能解を割付パターンベクトルに含めてシンプレックス演算処理をするので、多数の組合せのある演算処理の最適解探索範囲を当初から狭めることができる。また、始めに、緩和した第3制約条件式0≦xi≦1を使用して、シンプレックス演算処理をさせるので、目的関数値の最小値を容易に探索できる。即ち、初期実行可能解の目的関数の値を最大値とし、シンプレックス演算処理の結果得られた目的関数の値を最小値として、その範囲の目的関数の値をとる原材料の使用本数の組合せを列挙し第2制約条件式Cx=dと緩和した第3制約条件式0≦xi≦1を生成して、改めてシンプレックス演算処理を実行できる。これにより、さらに短時間で、最適値を求める演算処理が実行できる。また、単に原材料長の合計値の減少だけでなく、原材料の種類に応じた加工費用等の成分を、原材料長に含める。これにより、計算は原材料長についてのみ行われても、原材料の価格を考慮した割付の最適化ができる。 Since the initial executable solution obtained in advance by an arbitrary method is included in the assigned pattern vector and simplex operation processing is performed, the optimum solution search range of the operation processing with many combinations can be narrowed from the beginning. In addition, first, since the simplex calculation process is performed using the relaxed third constraint condition expression 0 ≦ xi ≦ 1, the minimum value of the objective function value can be easily searched. In other words, the objective function value of the initial feasible solution is set to the maximum value, the objective function value obtained as a result of the simplex operation processing is set to the minimum value, and combinations of the number of raw materials used that take the objective function value in the range are listed. Then, the second constraint condition expression Cx = d and the relaxed third constraint condition expression 0 ≦ xi ≦ 1 can be generated, and the simplex operation process can be executed again. Thereby, the calculation process for obtaining the optimum value can be executed in a shorter time. In addition to the reduction of the total raw material length, the raw material length includes components such as processing costs according to the type of raw material. Thereby, even if calculation is performed only about the raw material length, the allocation can be optimized in consideration of the price of the raw material.

〈構成2〉  <Configuration 2>
構成1に記載の部材割付システムにおいて、探索制御手段は、2回目以降のシンプレックス演算処理の繰り返し回数に上限値を設けることを特徴とする部材割付システム。  The member allocation system according to Configuration 1, wherein the search control means sets an upper limit value for the number of repetitions of the second and subsequent simplex operations.

組合せリストのリストアップ量が多量の場合の長時間の演算処理継続を防止する。  This prevents long-term computation processing from being continued when the list of combination lists is large.

〈構成3〉
それぞれ所定の長さのm本の製品を、それぞれ所定の長さのk種類の原材料から切り出すときに必要な各種類の原材料の本数を求め、各原材料に割り付ける製品の組合せを最適化する手段と、最適化された部材割り付けデータを受け入れて、前記m本の製品を、順次供給される前記k種類の原材料から切り出すプレカット装置とを備え、
求められているm本の製品の製品長データの入力を受け付けて、製品長を要素とするm次の製品長ベクトルLpと、製品要求数量を要素とする製品要求数量ベクトルbとを生成して、記憶装置に記憶させる製品長設定手段と、
用意されたk種類の長さの原材料長データの入力を受け付けて、原材料長を要素とするk次の原材料長ベクトルLmを生成し、記憶装置に記憶させる原材料長設定手段と、
求められている前記m本の製品の製品長データと用意された前記k種類の原材料の原材料長データとを比較して、1本または複数本の製品を経済的に割り付けることができる原材料と製品との関係を示す、m次の割付パターンベクトルを列挙する割付パターンベクトル生成手段と、
前記割付パターンベクトル生成手段の生成した割付パターンベクトルを並べた割付パターン行列Aを生成して、記憶装置に記憶させる割付パターン行列生成手段と、
前記割付パターン行列に含まれたn個の割付パターンから選択して該当する原材料を選択する要素がxiの使用本数ベクトルxを定義し、前記原材料長ベクトルLmに対応するm次の費用係数ベクトルと前記使用本数ベクトルxの積の総和を示す目的関数を生成して、記憶装置に記憶させる目的関数生成手段と、
前記割付パターン行列Aから選択されたn個の割付パターンで切り出した各製品数は、それぞれ求められている各製品の数量以上でなければならないとする第1制約条件式Ax≧bと緩和された第3制約条件式0≦xi≦1を生成して、記憶装置に記憶させる制約条件生成手段と、
任意の方法で求められた初期実行可能解の入力を受け付けて、記憶装置に記憶させる初期設定手段と、
前記初期実行可能解と前記目的関数と前記制約条件式の入力を受け付けて、シンプレックス演算処理を実行するシンプレックス演算手段と、
前記シンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、前記初期実行可能解の目的関数の値を最大値とし、前記シンプレックス演算処理の結果得られた目的関数の値を最小値として、その範囲の目的関数の値をとる原材料の使用本数の組合せを列挙し、その中から目的関数が前記最小値に近いものを選択して、前記制約条件生成手段に対して、どの長さの原材料を何本選択して割付けに使用するかを定める、原材料使用行列Cと原材料の使用本数ベクトルxの積が原材料使用予定数量ベクトルdと等しいとする第2制約条件式Cx=dの生成を依頼し、前記第1制約条件式と前記第2制約条件式と前記第3制約条件式の制約条件下で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼し、その後得られたシンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、列挙された前記原材料の使用本数の組合せの中から、目的関数が前記最小値に近い次の候補を選択して、前記制約条件生成手段に対して、新たな第2制約条件式Cx=dの生成を依頼し、この新たな制約条件で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼するという動作を繰り返すように制御する探索制御手段を備えたことを特徴とする部材加工装置。
<Configuration 3>
Means for optimizing the combination of products assigned to each raw material by obtaining the number of each type of raw material required when each of m products having a predetermined length is cut out from k kinds of raw materials each having a predetermined length; A pre-cut device that accepts optimized member allocation data and cuts the m products from the k kinds of raw materials that are sequentially supplied;
Accepting the input of product length data of m required products, and generating an m-th order product length vector Lp having the product length as an element and a product request quantity vector b having the product request quantity as an element Product length setting means for storing in the storage device;
A raw material length setting means that receives input of raw material length data of k types of prepared lengths, generates a k-th order raw material length vector Lm having the raw material length as an element, and stores it in a storage device;
The raw material and product which can economically allocate one or a plurality of products by comparing the product length data of the required m products with the raw material length data of the k kinds of raw materials prepared An allocation pattern vector generation means for enumerating m-th order allocation pattern vectors,
An allocation pattern matrix generation unit that generates an allocation pattern matrix A in which the allocation pattern vectors generated by the allocation pattern vector generation unit are arranged and stores the allocation pattern matrix A in a storage device;
An element for selecting a corresponding raw material by selecting from n allocation patterns included in the allocation pattern matrix defines a use number vector x of x i, and an m-th order cost coefficient vector corresponding to the raw material length vector Lm; An objective function generating means for generating an objective function indicating a sum of products of the used number vectors x and storing the objective function in a storage device;
The number of products cut out by n allocation patterns selected from the allocation pattern matrix A has been relaxed as a first constraint condition Ax ≧ b, which must be equal to or greater than the quantity of each required product . A constraint condition generation means for generating a third constraint condition expression 0 ≦ xi ≦ 1 and storing it in the storage device;
Initial setting means for receiving an input of an initial executable solution obtained by an arbitrary method and storing it in a storage device;
Simplex operation means for receiving input of the initial executable solution, the objective function, and the constraint condition expression, and executing simplex operation processing;
If the simplex operation process results in a solution where the value of xi is either 0 or 1 and does not include any other value , the member assignment data is output with the solution as the optimal solution, otherwise Is a combination of the number of raw materials used that takes the objective function value of the initial feasible solution as a maximum value, the objective function value obtained as a result of the simplex operation processing as a minimum value, and takes the objective function value in that range. Are selected from among them, and the number of raw materials of which length is selected and used for allocation is selected for the constraint condition generation means. A request is made to generate a second constraint condition expression Cx = d, where the product of the use matrix C and the raw material use number vector x is equal to the raw material use scheduled quantity vector d, and the first constraint condition expression and the second constraint condition expression are requested. And the third Under the constraint condition of the constraint condition expression, the simplex operation means is requested to perform the arithmetic processing, and the simplex arithmetic processing obtained thereafter results in a solution where the value of xi is either 0 or 1 and does not include any other In this case, the member allocation data is output with the solution as an optimal solution, and in other cases, the next candidate whose objective function is close to the minimum value is selected from the listed combinations of the number of raw materials used. Select and request the constraint condition generation means to generate a new second constraint condition expression Cx = d, and repeat the operation of requesting the simplex operation means to perform arithmetic processing under this new constraint condition. A member processing apparatus comprising a search control means for controlling the apparatus.

構成1の演算処理機能を組み込んだ部材加工装置は、該当する製品長や材料長を指定すると、自動的に、最適割り付けで製品の切り出しを行う。  The member processing apparatus incorporating the arithmetic processing function of the configuration 1 automatically cuts out the products by the optimum assignment when the corresponding product length or material length is designated.

〈構成4〉  <Configuration 4>
構成2に記載の部材加工装置において、探索制御手段は、2回目以降のシンプレックス演算処理の繰り返し回数に上限値を設けることを特徴とする部材加工装置。  The member processing apparatus according to Configuration 2, wherein the search control means sets an upper limit value for the number of repetitions of the second and subsequent simplex operation processes.

〈構成5〉  <Configuration 5>
コンピュータを、構成1に記載の各手段として機能させる部材割付プログラム。  A member assignment program that causes a computer to function as each means described in Configuration 1.
〈構成6〉  <Configuration 6>
コンピュータを、構成1に記載の各手段として機能させる部材割付プログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。  A computer-readable recording medium having recorded thereon a member assignment program that causes the computer to function as each means described in Configuration 1.

〈構成7〉
それぞれ所定の長さのm本の製品を、それぞれ所定の長さのk種類の原材料から切り出すときに必要な各種類の原材料の本数を求め、各原材料に割り付ける製品の組合せを最適化する方法であって、
製品長設定手段が、求められているm本の製品の製品長データの入力を受け付けて、製品長を要素とするm次の製品長ベクトルLpと、製品要求数量を要素とする製品要求数量ベクトルbとを生成して、記憶装置に記憶させるステップと、
原材料長設定手段が、用意されたk種類の長さの原材料長データの入力を受け付けて、原材料長を要素とするk次の原材料長ベクトルLmを生成し、記憶装置に記憶させるステップと、
割付パターンベクトル生成手段が、求められている前記m本の製品の製品長データと用意された前記k種類の原材料の原材料長データとを比較して、1本または複数本の製品を経済的に割り付けることができる原材料と製品との関係を示す、m次の割付パターンベクトルを列挙するステップと、
割付パターン行列生成手段が、前記割付パターンベクトル生成手段の生成した割付パターンベクトルを並べた割付パターン行列Aを生成して、記憶装置に記憶させるステップと、
目的関数生成手段が、前記割付パターン行列に含まれたn個の割付パターンをから選択して該当する原材料を選択する要素がxiの使用本数ベクトルxを定義し、前記原材料長ベクトルLmに対応するm次の費用係数ベクトルと前記使用本数ベクトルxの積の総和を示す目的関数を生成して、記憶装置に記憶させるステップと、
制約条件生成手段が、前記割付パターン行列Aから選択されたn個の割付パターンで切り出した各製品数は、それぞれ求められている各製品の数量以上でなければならないとする第1制約条件式Ax≧bと緩和された第3制約条件式0≦xi≦1を生成して、記憶装置に記憶させるステップと、
初期設定手段が、任意の方法で求められた初期実行可能解の入力を受け付けて、記憶装置に記憶させるステップと、
シンプレックス演算手段が、前記初期実行可能解と前記目的関数と前記制約条件式の入力を受け付けて、シンプレックス演算処理を実行するステップと、
探索制御手段が、前記シンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、前記初期実行可能解の目的関数の値を最大値とし、前記シンプレックス演算処理の結果得られた目的関数の値を最小値として、その範囲の目的関数の値をとる原材料の使用本数の組合せを列挙し、その中から目的関数が前記最小値に近いものを選択するステップと、
前記探索制御手段が、前記制約条件生成手段に対して、どの長さの原材料を何本選択して割付けに使用するかを定める、原材料使用行列Cと原材料の使用本数ベクトルxの積が原材料使用予定数量ベクトルdと等しいとする第2制約条件式Cx=dの生成を依頼するステップと、
前記探索制御手段が、前記第1制約条件式と前記第2制約条件式と前記第3制約条件式の制約条件下で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼するステップと、
前記探索制御手段が、その後得られたシンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、列挙された前記原材料の使用本数の組合せの中から、目的関数が前記最小値に近い次の候補を選択して、前記制約条件生成手段に対して、新たな第2制約条件式Cx=dの生成を依頼し、この新たな制約条件で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼するという動作を繰り返すように制御するステップを含むことを特徴とする部材割付方法。
<Configuration 7>
A method that optimizes the combination of products assigned to each raw material by obtaining the number of each type of raw material required when cutting out m products each having a predetermined length from k kinds of raw materials each having a predetermined length. There,
The product length setting means accepts the input of the product length data of m required products, and the m-th order product length vector Lp with the product length as an element and the product request quantity vector with the product request quantity as an element generating b and storing it in a storage device;
A step in which raw material length setting means receives input of raw material length data of k types of prepared lengths, generates a k-th raw material length vector Lm having the raw material length as an element, and stores it in a storage device;
The allocation pattern vector generation means compares the required product length data of the m products and the prepared raw material length data of the k kinds of raw materials, and economically determines one or more products. Enumerating m-th order allocation pattern vectors indicating the relationship between raw materials and products that can be allocated;
An allocation pattern matrix generation unit that generates an allocation pattern matrix A in which the allocation pattern vectors generated by the allocation pattern vector generation unit are arranged and stores the allocation pattern matrix A in a storage device;
The objective function generation means selects n allocation patterns included in the allocation pattern matrix and selects a corresponding raw material, defines an used number vector x of xi, and corresponds to the raw material length vector Lm. generating an objective function indicating a sum of products of m-th order cost coefficient vectors and the used number vectors x and storing the objective function in a storage device;
The first constraint condition expression Ax that the number of products cut out by the constraint condition generation means with the n number of allocation patterns selected from the allocation pattern matrix A must be equal to or greater than the quantity of each product that is determined. Generating a third constraint condition 0 ≦ xi ≦ 1 relaxed as ≧ b and storing it in the storage device;
An initial setting means for receiving an input of an initial executable solution obtained by an arbitrary method and storing it in a storage device;
A simplex computing means for receiving input of the initial executable solution, the objective function, and the constraint expression, and executing a simplex computing process;
The search control means outputs a member allocation data with the solution as the optimal solution when the value of xi is either 0 or 1 and does not include any other by the simplex operation processing, In other cases, the raw material which takes the value of the objective function in the range with the value of the objective function of the initial feasible solution as the maximum value and the value of the objective function obtained as a result of the simplex operation processing as the minimum value. Enumerating the combinations of the number of used and selecting the one whose objective function is close to the minimum value from among the combinations,
The search control means determines how many raw materials of which length to select and use for allocation to the constraint generation means. The product of the raw material use matrix C and the raw material use number vector x is the raw material use. Requesting generation of a second constraint condition expression Cx = d that is equal to the planned quantity vector d ;
The search control means requesting a simplex computing means to perform arithmetic processing under the constraint conditions of the first constraint condition expression, the second constraint condition expression, and the third constraint condition expression ;
When the search control means obtains a simplex operation process , and the solution is a solution that does not include any other value when the value of xi is 0 or 1, member assignment data is determined with that solution as the optimum solution. Otherwise, select the next candidate whose objective function is close to the minimum value from the listed combinations of the number of used raw materials , and A member assignment comprising: a step of requesting the generation of a new second constraint condition expression Cx = d, and a control to repeat the operation of requesting a calculation process to the simplex operation means under the new constraint condition Method.

本発明では、既存の任意の方法で得られた実用性のある解を基礎にして、それをシンプレックス法で評価し、さらに改善した解を求める。シンプレックス法は、線形計画問題の最適解を探索する方法として知られている。しかし、求められた製品長の種類や原材料の種類が数十種類にも及ぶと、組合せの数は数十万組を越えることがある。k種類の原材料から任意に選択したn本の原材料に対して、それぞれm種類の製品のうちのいずれかの製品を割り付ける、といった条件に基づいてそのまま演算処理のためのパラメータを作ると、最適値探索のためのシンプレックス演算処理に時間がかかりすぎるおそれがある。そこで、本発明では、シンプレックス法による演算処理のための制約条件を付加して、比較対象範囲の絞り込みをしながら、効率よく計算をする。以下、本発明の実施の形態を実施例ごとに詳細に説明する。   In the present invention, based on a practical solution obtained by an existing arbitrary method, it is evaluated by a simplex method to obtain a further improved solution. The simplex method is known as a method for searching for an optimal solution of a linear programming problem. However, if there are several tens of types of product lengths and raw materials required, the number of combinations may exceed several hundred thousand. The optimal value can be obtained by creating a parameter for arithmetic processing as it is based on the condition that any one of m types of products is assigned to n raw materials arbitrarily selected from k types of raw materials. There is a possibility that the simplex operation processing for the search takes too much time. Therefore, in the present invention, a constraint condition for the arithmetic processing by the simplex method is added to efficiently calculate while narrowing down the comparison target range. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail for each example.

図1は実施例1の部材割付システム10のブロック図である。
図の部材割付システム10は、コンピュータ12にインストールされたコンピュータプログラムにより動作する。このシステムは、例えば、コンピュータ12に対してネットワーク14を介して接続された端末装置16により利用される。端末装置16は、例えば、建物の構造材をプレカットするプレカット工場に設けられている。部材割付システム10は、この端末装置16からプレカットのための条件データを受け付けて、計算処理を実行してその結果を返す。端末装置16は、返された部材割付データを使用して、プレカット装置17を制御する。プレカット装置17には、例えば、特許文献1に記載されたとおりのものを使用することができる。
FIG. 1 is a block diagram of a member allocation system 10 according to the first embodiment.
The member assignment system 10 shown in the drawing is operated by a computer program installed in the computer 12. This system is used, for example, by a terminal device 16 connected to the computer 12 via the network 14. The terminal device 16 is provided, for example, in a precut factory that precuts building structural materials. The member assignment system 10 receives the condition data for precut from the terminal device 16, executes the calculation process, and returns the result. The terminal device 16 controls the precut device 17 using the returned member allocation data. As the pre-cut device 17, for example, a device as described in Patent Document 1 can be used.

コンピュータ12には、演算処理装置20と記憶装置40とが設けられている。演算処理装置20には、図のように、製品長設定手段21、原材料長設定手段22、初期設定手段23、割付パターンベクトル生成手段24、割付パターン行列生成手段25、制約条件生成手段26、費用係数ベクトル生成手段27、目的関数生成手段28、シンプレックス演算処理手段29、及び探索制御手段30等のコンピュータプログラムがインストールされている。これらのコンピュータプログラムが連携して演算処理を実行する。 The computer 12 is provided with an arithmetic processing device 20 and a storage device 40. As shown in the figure, the arithmetic processing unit 20 includes a product length setting means 21, a raw material length setting means 22, an initial setting means 23, an allocation pattern vector generation means 24, an allocation pattern matrix generation means 25, a constraint condition generation means 26, a cost. Computer programs such as a coefficient vector generation unit 27, an objective function generation unit 28, a simplex operation processing unit 29, and a search control unit 30 are installed. These computer programs cooperate to execute arithmetic processing.

記憶装置40には、図のように、製品長ベクトルLp41、製品要求数量ベクトルb42、原材料長ベクトルLm43(または費用係数ベクトル)、初期実行可能解44、原材料使用予定数量ベクトルd45、割付パターン行列46、原材料使用行列C47、第1制約条件式48、第2制約条件式49、第3制約条件式50、目的関数51、組合せリスト52及び部材割付データ53等のデータが記憶されている。これらのデータはいずれも、上記のコンピュータプログラムの動作により生成されて、記憶装置40に記憶されるものである。続いて、これらのコンピュータプログラムと記憶装置40に記憶されるデータの具体的な説明をする。   The storage device 40 includes a product length vector Lp41, a product request quantity vector b42, a raw material length vector Lm43 (or a cost coefficient vector), an initial executable solution 44, a raw material use scheduled quantity vector d45, an allocation pattern matrix 46, as shown in the figure. The raw material use matrix C47, the first constraint condition formula 48, the second constraint condition formula 49, the third constraint condition formula 50, the objective function 51, the combination list 52, the member allocation data 53, and the like are stored. All of these data are generated by the operation of the computer program and stored in the storage device 40. Subsequently, the computer program and the data stored in the storage device 40 will be specifically described.

図2は、部材割付システム10を構成するコンピュータのハードウエアブロック図である。
部材割付システム10の具体的な機能を説明する前に、部材割付システム10のハードウエアを説明する。図のように、コンピュータ12の本体ケース3中に収められた内部バス110には、CPU(中央処理装置)111と、ROM(リードオンリメモリ)112と、RAM(ランダムアクセスメモリ)113と、HDD(ハードディスク)114と、入出力インタフェース115と、ネットワークインタフェース116とが接続されている。入出力インタフェース115には、ディスプレイ3とキーボード4とマウス5とが接続されている。ネットワークインタフェース116には、ネットワーク14を介して、端末装置16が接続されている。以上のハードウェアは一般的によく知られたパーソナルコンピュータに備えられているものと変わらない。端末装置16は、プレカット装置17の部材選択供給装置120に、部材割付データを53を供給する。これにより、指定された原材料が部材切断装置121に供給され、指定された割付パターンで切断される。切断された製品は製品搬送装置122により搬送され排出される。
FIG. 2 is a hardware block diagram of a computer constituting the member assignment system 10.
Before describing specific functions of the member assignment system 10, the hardware of the member assignment system 10 will be described. As shown in the figure, an internal bus 110 housed in the main body case 3 of the computer 12 includes a CPU (Central Processing Unit) 111, a ROM (Read Only Memory) 112, a RAM (Random Access Memory) 113, and an HDD. A (hard disk) 114, an input / output interface 115, and a network interface 116 are connected. A display 3, a keyboard 4, and a mouse 5 are connected to the input / output interface 115. A terminal device 16 is connected to the network interface 116 via the network 14 . The above hardware is the same as that provided in a generally well-known personal computer. The terminal device 16 supplies the member allocation data 53 to the member selection supply device 120 of the precut device 17. As a result, the specified raw material is supplied to the member cutting device 121 and cut with the specified allocation pattern. The cut product is conveyed and discharged by the product conveying device 122.

図1に示した記憶装置40は、ROM112やRAM113やHDD114により構成される。図1に示した演算処理装置20は、CPU111、ROM112、RAM113等により構成される。各種の情報は主としてHDD114に記憶されて保存される。CPU111が実行するコンピュータプログラムは、ROM112に記憶され、あるいはRAM113に適時ロードされる。端末装置も同様の構成で構わない。ネットワークはインターネットでもイントラネットでも構わない。   The storage device 40 illustrated in FIG. 1 includes a ROM 112, a RAM 113, and an HDD 114. The arithmetic processing unit 20 illustrated in FIG. 1 includes a CPU 111, a ROM 112, a RAM 113, and the like. Various types of information are mainly stored and saved in the HDD 114. A computer program executed by the CPU 111 is stored in the ROM 112 or loaded into the RAM 113 as appropriate. The terminal device may have the same configuration. The network can be the Internet or an intranet.

図3は、演算処理のパラメータを説明するための説明図である。
この図を参照しながら、演算処理に使用するパラメータの定義と、上記の各コンピュータプログラムの機能を説明する。
[製品長ベクトルLp]
生産されるべき製品の数量をmとする。図の例では、m=7である。
製品長をLp1,Lp2,…,Lpmと表現する。単位は例えば、m(メートル)である。
m次の製品長ベクトルLpを下記のように定義する。
Lp=(Lp1,Lp2,…,Lpm)
但し、(Lp1≧Lp2≧…≧Lpm)
図の例では、Lp=(Lp1,Lp2,Lp3,Lp4,Lp5,Lp6,Lp7)である。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining parameters of the arithmetic processing.
With reference to this figure, the definition of parameters used for arithmetic processing and the function of each computer program will be described.
[Product length vector Lp]
Let m be the quantity of products to be produced. In the illustrated example, m = 7.
The product length is expressed as Lp1, Lp2, ..., Lpm. The unit is, for example, m (meter).
The m-th order product length vector Lp is defined as follows.
Lp = (Lp1, Lp2,…, Lpm)
However, (Lp1 ≧ Lp2 ≧… ≧ Lpm)
In the illustrated example, Lp = (Lp1, Lp2, Lp3, Lp4, Lp5, Lp6, Lp7).

[製品要求数量ベクトルb]
数量mの製品の生産が要求されているとき、製品要求数量ベクトルbを、下記のように定義する。なお、この実施例では、全てbi=1として説明をする。biは任意の正の整数でよい。
b=(b1,b2,…,bm)T
(上付きTは転置を表す。bは列ベクトルである。以下も同様)
図の例では、b=(1,1,1,1,1,1,1)Tである。
製品長設定手段21は、求められているm本の製品の製品長データの入力を受け付けて、製品長を要素とするm次の製品長ベクトルLp41と、製品要求数量を要素とする製品要求数量ベクトルb42を生成して、記憶装置に記憶させる記憶装置40に記憶させる。
[Product request quantity vector b]
When the production of a product of quantity m is requested, a product demand quantity vector b is defined as follows. In this embodiment, explanation will be made assuming that bi = 1. bi may be any positive integer.
b = (b1, b2,..., bm) T
(The superscript T represents transposition. B is a column vector. The same applies to the following.)
In the illustrated example, b = (1,1,1,1,1,1,1) T.
The product length setting means 21 accepts the input of the product length data of m required products, and the m-th order product length vector Lp41 having the product length as an element and the product request quantity having the product request quantity as an element. The vector b42 is generated and stored in the storage device 40 that is stored in the storage device.

[原材料データ]
原材料にはk種類の長さのものが含まれている。図の例では、k=3である。
原材料長をLm1,Lm2,…,Lmkと表現する。単位は例えば、m(メートル)である。
k次の原材料長ベクトルLmを下記のように定義する。
Lm=(Lm1,Lm2,…,Lmk)
但し、(Lm1>Lm2>…>Lmk)
図の例では、Lm=(Lm1,Lm2,Lm3)である。
原材料長設定手段22は、用意されたk種類の長さの原材料長データの入力を受け付けて、原材料長を要素とするk次の原材料長ベクトルLm43を生成し、記憶装置40に記憶させる。
[Raw material data]
The raw materials include k kinds of lengths. In the illustrated example, k = 3.
The raw material length is expressed as Lm1, Lm2, ..., Lmk. The unit is, for example, m (meter).
The kth-order raw material length vector Lm is defined as follows.
Lm = (Lm1, Lm2, ..., Lmk)
However, (Lm1>Lm2>...> Lmk)
In the illustrated example, Lm = (Lm1, Lm2, Lm3).
The raw material length setting means 22 receives input of raw material length data of k types of prepared lengths, generates a k-th raw material length vector Lm43 having the raw material length as an element, and stores it in the storage device 40.

[原材料使用予定数量ベクトルd]
原材料使用予定数量ベクトルd45は、実現可能なある解に対して、k種類の長さの材料がそれぞれ何本ずつ使用されるかを示す。これを下記のように定義する。
d=(d1,d2,…,dk)T
図の例では、d=(d1,d2,d3)T=(1,2、1)Tである。原材料使用予定数量ベクトルd45は、後で説明する第3制約条件式で使用される。
[Raw material use planned quantity vector d]
The raw material use scheduled quantity vector d45 indicates how many materials each having k types of lengths are used for a feasible solution. This is defined as follows.
d = (d1, d2,..., dk) T
In the illustrated example, d = (d1, d2, d3) T = (1, 2, 1) T. The raw material use scheduled quantity vector d45 is used in a third constraint condition expression described later.

[使用本数ベクトルx]
k種類の原材料から任意に選択したn本の原材料に対して、それぞれm種類の製品のうちのいずれかの製品を割り付ける。このとき、選択したn本の原材料の使用本数を表すn次の使用本数ベクトルxを、下記のように定義する。なお、k種類の原材料からn本の原材料を選択するとき、同一の原材料を2度以上重複して選択して構わない。下記の例では、,原材料長Lm2の原材料が2本重複して選択されている。
x=(x1,x2,…,xn)T
例えば、上記の具体例では、Lm1,Lm2,Lm2,Lm3と列挙された4本の原材料に対して、それぞれ求められている製品を割り付けた。このとき、最初のLm1に対してx1、2番目のLm2に対してx2、3番目のLm2に対してx3、4番目のLm3に対してx4を設定する。図の例では、x1=x2=x3=x4=1である。選択される原材料と選択されない原材料とを列挙したとき、選択されない原材料に設定されるxiの値は0である。即ち、n次の使用本数ベクトルxの各要素xiは0または1である。使用本数ベクトルxは制約条件式で使用される。この取り扱いは実施例3でより具体的に説明する。
[Number of used vectors x]
Any one of m types of products is allocated to n raw materials arbitrarily selected from k types of raw materials. At this time, an nth-order used number vector x representing the number of used n raw materials used is defined as follows. When n raw materials are selected from k types of raw materials, the same raw material may be selected twice or more. In the following example, two raw materials having a raw material length Lm2 are selected in duplicate.
x = (x1, x2,..., xn) T
For example, in the above specific example, the required products are assigned to the four raw materials listed as Lm1, Lm2, Lm2, and Lm3. At this time, x1 is set for the first Lm1, x2 for the second Lm2, x3 for the third Lm2, and x4 for the fourth Lm3. In the illustrated example, x1 = x2 = x3 = x4 = 1. When the selected raw materials and the unselected raw materials are listed, the value of xi set to the unselected raw materials is zero. That is, each element xi of the nth-order used number vector x is 0 or 1. The used number vector x is used in the constraint condition expression. This handling will be described more specifically in Example 3.

[割付パターンベクトルaj]
いずれか1本の原材料から、数量mの製品のうちのいずれかを切り出すように割り付けたデータを、m次の割付パターンベクトルajで表す。これを下記のように定義する。
aj=(a1,a2,…,am)T
下記に、図の例における割付パターンベクトルを示す。
Lm1にLp2とLp6をそれぞれ1本割付ける (0,1,0,0,0,1,0)T
Lm2にLp1を1本割付ける (1,0,0,0,0,0,0)T
Lm2にLp3とLp5をそれぞれ1本割付ける (0,0,1,0,1,0,0)T
Lm3にLp4とLp7をそれぞれ1本割付ける (0,0,0,1,0,0,1)T
[Assignment pattern vector aj]
Data allocated so as to cut out any of m products from any one raw material is represented by an mth-order allocation pattern vector aj. This is defined as follows.
aj = (a1, a2, ..., am) T
Below, the allocation pattern vector in the example of a figure is shown.
Allocate one Lp2 and one Lp6 to Lm1 (0,1,0,0,0,1,0) T
Allocate one Lp1 to Lm2 (1, 0, 0, 0, 0, 0, 0) T
Assign Lp3 and Lp5 to Lm2 (0, 0, 1, 0, 1, 0, 0) T
Assign Lp4 and Lp7 to Lm3 (0, 0, 0, 1, 0, 0, 1) T

上記の割付パターンベクトルajは、下式を満足するように生成される。
Lp・aj≦L (j=1,2,…,n)
この式の左辺の積(Lp・aj)は、選択された原材料に割り付けられた、1本の製品長もしくは複数本の製品長の総和である。この長さを割り付けることができる最小長さLmiの原材料が選択される。Lは、その選択された原材料の長さLmiを示す。なお、実加工では、矩を出すためのハナ切り長、刃物厚が考慮されるが、ここでは無視する。
The above allocation pattern vector aj is generated so as to satisfy the following expression.
Lp · aj≤L (j = 1, 2, ..., n)
The product (Lp · aj) on the left side of this equation is the sum of one product length or a plurality of product lengths assigned to the selected raw material. The raw material of the minimum length Lmi that can be assigned this length is selected. L indicates the length Lmi of the selected raw material. In actual machining, the cutting length and blade thickness for taking out the rectangle are considered, but are ignored here.

例えば、図の例では、Lm2にLp3とLp5をそれぞれ1本割付けるとき、原材料Lm1またはLm2のいずれにも割付ができる。しかし、Lm1>Lm2だから、割付対象をLm2とする。こうして、経済的に割り付けできる関係を見つける。
図の例は、実行可能解に相当する一組の割付パターンベクトルを列挙した。しかしながら、シンプレックス法で最適解を求めるための準備として、想定可能なできるだけ多くの割付パターンベクトルを予め列挙しておく。
割付パターンベクトル生成手段24は、求められているm本の製品の製品長データと用意されたk種類の原材料の原材料長データとを比較して、1本または複数本の製品を経済的に割り付けることができる原材料と製品との関係を示す、m次の割付パターンベクトル46aを生成し、記憶装置40に記憶させる。
For example, in the example shown in the figure, when one Lp3 and one Lp5 are allocated to Lm2, either one of the raw materials Lm1 or Lm2 can be allocated. However, since Lm1> Lm2, the assignment target is Lm2. In this way, find a relationship that can be allocated economically.
The example in the figure enumerates a set of allocation pattern vectors corresponding to feasible solutions. However, as a preparation for obtaining an optimal solution by the simplex method, as many allocation pattern vectors as possible can be enumerated in advance.
The allocation pattern vector generation means 24 economically allocates one or a plurality of products by comparing the product length data of m required products with the raw material length data of k kinds of prepared raw materials. An m-th order allocation pattern vector 46 a indicating the relationship between the raw material and the product that can be generated is generated and stored in the storage device 40.

[割付パターン行列]
k種類の原材料から任意に選択したn本の原材料に対して、それぞれm種類の製品のうちのいずれかの製品を割り付けるときには、上記の割付パターンベクトルをn個並べる。ajをn個並べたm×n次の割付パターン行列を下記に定義する。
A=(aij) (i=1,2,…,m、j=1,2,…,n)
割付パターン行列生成手段25は、割付パターンベクトル生成手段24の生成した割付パターンベクトル46aをn個並べたm×n次の割付パターン行列を生成し、記憶装置40に記憶させる。
[Assignment pattern matrix]
When allocating any of m types of products to n raw materials arbitrarily selected from k types of raw materials, n allocation pattern vectors are arranged. An m × n-order allocation pattern matrix in which n aj are arranged is defined below.
A = (aij) (i = 1, 2,..., M, j = 1, 2,..., N)
The allocation pattern matrix generation unit 25 generates an m × n-order allocation pattern matrix in which n allocation pattern vectors 46 a generated by the allocation pattern vector generation unit 24 are arranged, and stores them in the storage device 40.

[第1制約条件]
割付パターン行列Aと使用本数ベクトルxとの積は、選択された各原材料から、それぞれ該当する割り付けパターンで切り出した製品数になる。従って、割付パターン行列Aから選択された原材料から該当する割り付けパターンで切り出した各製品数は、それぞれ求められている各製品の数量以上でなければならない。求められている各製品の数量は、製品要求数量ベクトルbに相当する。従って、少なくとも、下式を満足しないと、必要な数の製品が得られない。
Σaij・xj≧bi
なお、不等号が成立するときは作りすぎである。計算の便宜上、上記の不等式を制約条件とする。この制約条件式は、Ax≧bと表す。
図の例では、生産された製品数も必要な製品数も7であって、等号が成立する。
制約条件生成手段26は、割付パターン行列Aから選択された原材料から該当する割り付けパターンで切り出した各製品数は、それぞれ求められている各製品の数量以上であるとする第1制約条件式を生成して、記憶装置40に記憶させる。
[First constraint]
The product of the allocation pattern matrix A and the used number vector x is the number of products cut out from the selected raw materials with the corresponding allocation pattern. Accordingly, the number of each product cut out from the raw material selected from the allocation pattern matrix A with the corresponding allocation pattern must be equal to or greater than the quantity of each required product. The required quantity of each product corresponds to the product request quantity vector b. Therefore, the required number of products cannot be obtained unless at least the following formula is satisfied.
Σaij · xj ≧ bi
When the inequality sign is established, it is overmade. For convenience of calculation, the above inequality is used as a constraint. This constraint condition expression is expressed as Ax ≧ b.
In the example of the figure, the number of products produced and the number of required products are 7, and the equal sign is established.
The constraint condition generating means 26 generates a first constraint condition expression that the number of each product cut out from the raw material selected from the allocation pattern matrix A with the corresponding allocation pattern is equal to or greater than the number of each required product. Then, it is stored in the storage device 40.

[原材料使用行列C]
k種類の原材料のうちのどの原材料を使用するかを示す、k次の原材料使用ベクトルcjを次のように定義する。
cj=(c1j,c2j,…,ckj)T
但し、c1j,c2j,…,ckjはいずれも、0または1である。
上記のように、k種類の原材料から選択したn本の原材料を表すのに、原材料使用行列Cを用いる。これをcjをn個並べたk×n次の行列で定義する。
C=(cij)(i=1,2,…,k、j=1,2,…,n)
図の例でcijは、下記のとおりである。
c1=(1、0、0)T
c2=(0,1,0)T
c3=(0,1,0)T
c4=(0,0,1)T
割付パターン行列生成手段25は、各割付パターンで、k種類の原材料のうちのどの原材料を使用するかを示す原材料使用ベクトルcjを列挙した、k×n次の原材料使用行列Cを生成して、記憶装置に記憶させる。
[Raw material use matrix C]
A k-th-order raw material usage vector cj indicating which raw material to be used out of k kinds of raw materials is defined as follows.
cj = (c1j, c2j,..., ckj) T
However, c1j, c2j,..., Ckj are all 0 or 1.
As described above, the raw material usage matrix C is used to represent n raw materials selected from k kinds of raw materials. This is defined by a k × n-order matrix in which n cj are arranged.
C = (cij) (i = 1, 2,..., K, j = 1, 2,..., N)
In the illustrated example, cij is as follows.
c1 = (1, 0, 0) T
c2 = (0,1,0) T
c3 = (0,1,0) T
c4 = (0,0,1) T
The allocation pattern matrix generation means 25 generates a k × n-order raw material usage matrix C that enumerates raw material usage vectors cj indicating which raw material of k types of raw materials is used in each allocation pattern, Store in a storage device.

[第2制約条件]
なお、cjはk種類の原材料のうちの一つを指定するベクトルだから、下式を満足する。
Σcij=1
k個の数字のうち1個だけが1で他は全て0ということである。
また、各原材料の長さは、割付けできる最小長さのものが選択される。
ΣLmi・cij=L
このLは、割付パターンベクトルの生成条件Lp・aj≦Lで示した値である。
[Second constraint]
Since cj is a vector that designates one of k kinds of raw materials, the following equation is satisfied.
Σcij = 1
Only one of the k numbers is 1 and all others are 0.
The length of each raw material is selected to be the minimum length that can be assigned.
ΣLmi · cij = L
This L is a value indicated by an allocation pattern vector generation condition Lp · aj ≦ L.

また、既に定義したとおり、n本の原材料の使用本数ベクトルxは、x=(x1,x2,…,xn)であった。また、原材料使用予定数量ベクトルdは、原材料長さごとの使用数を示すものであった。
従って、下式の条件が満足されなければならない。
Σcij・xj=di(i=1,2,…,k)
この制約条件式は、Cx=dと表す。
これは、どの長さの原材料を何本選択して実際の割付に使用するかを定める。なお、Ax≧bとCx=dの制約条件の具体的な関係は、実施例3でより明確に説明をする。
制約条件生成手段26は、割付パターン行列生成手段25が生成した原材料使用行列Cと原材料の使用本数ベクトルxの積が、原材料使用予定数量ベクトルdと等しいとする第2制約条件式を生成して、記憶装置に記憶させる。
Further, as already defined, the used number vector x of n raw materials was x = (x1, x2,..., Xn). Further, the raw material use scheduled quantity vector d indicates the number of uses for each raw material length.
Therefore, the condition of the following formula must be satisfied.
.SIGMA.cij.xj = di (i = 1, 2,..., K)
This constraint condition expression is expressed as Cx = d.
This defines how many raw materials of which length are selected and used for actual allocation. The specific relationship between the constraints of Ax ≧ b and Cx = d will be described more clearly in the third embodiment.
The constraint condition generation unit 26 generates a second constraint condition expression that the product of the raw material use matrix C generated by the allocation pattern matrix generation unit 25 and the raw material use number vector x is equal to the raw material use scheduled quantity vector d. And store it in the storage device.

[第3制約条件]
上記の使用本数ベクトルxの各要素xiは0または1である。列挙された多数の割付パターンベクトルの中のいずれを選択するかどうかを決める意味をもつからである。従って、下式のような制約条件式が成立する。
xi∈{0,1}
なお、この実施例では、この制約条件を緩和する。即ち、0≦xi≦1という制約条件式を設定する。
制約条件生成手段は、使用本数ベクトルxの各要素xiが0≦xi≦1である旨を示す第3制約条件式を生成して、記憶装置に記憶させる。
[Third constraint]
Each element xi of the used number vector x is 0 or 1. This is because it has a meaning to determine which one of the many allocation pattern vectors listed is to be selected. Therefore, a constraint condition expression such as the following expression is established.
xi∈ {0,1}
In this embodiment, this constraint condition is relaxed. That is, a constraint condition expression of 0 ≦ xi ≦ 1 is set.
The constraint condition generation means generates a third constraint condition expression indicating that each element xi of the used number vector x is 0 ≦ xi ≦ 1, and stores it in the storage device.

[費用係数ベクトル]
長さの違う原材料ごとに、価格だけでなく、運搬費、保管費、加工賃等が異なる。計算に含めるべき全ての費用要素をn次の費用係数ベクトルfに含め、下記のように定義する。
f=(f1,f2,…,fn)
費用係数ベクトルfは選択されたn種類の原材料にのみ適用されるから、n次のベクトルになっている。なお、計算の便宜上、f1,f2,…,fnは、費用換算してしまい、単位を円とする。従って、目的関数値が小さいほど、少ないコストで製品を得ることができる。
[Cost factor vector]
Not only the price but also the transportation cost, storage cost, processing fee, etc. differ for each raw material of different length. All cost elements to be included in the calculation are included in the nth-order cost coefficient vector f and defined as follows.
f = (f1, f2,..., fn)
Since the cost coefficient vector f is applied only to the selected n kinds of raw materials, it is an n-order vector. For convenience of calculation, f1, f2,..., Fn are converted into expenses, and the unit is a circle. Therefore, as the objective function value is smaller, a product can be obtained at a lower cost.

原材料の価格が長さに比例する場合は、歩留が最高になる場合と総費用が最小になる場合とは同意である。しかし、単位長さ当たりの価格が材料長により異なる場合には、費用係数を調整する。
費用係数ベクトル生成手段27は、原材料長ベクトルLmの各要素に価格成分を含めてn次の費用係数ベクトルfを生成する。費用係数ベクトルfの要素fiは、単位が円のデータである。費用計数係数ベクトル生成手段27は原材料長ベクトルLmを費用係数ベクトルfで置き換えるようにすれば、以下は、費用係数ベクトルfを意識することなく演算処理ができる。
If the price of the raw material is proportional to the length, it is agreed that the yield is the highest and the total cost is the lowest. However, prices per unit length when different by raw materials length adjusts the cost factor.
The cost coefficient vector generating means 27 generates an nth-order cost coefficient vector f including a price component in each element of the raw material length vector Lm. The element fi of the cost coefficient vector f is data whose unit is a circle. If the cost coefficient coefficient vector generation means 27 replaces the raw material length vector Lm with the cost coefficient vector f, the following processing can be performed without considering the cost coefficient vector f.

[目的関数]
この計算では、k種類の原材料から任意に選択したn本の原材料に対して、それぞれm種類の製品のうちのいずれかの製品を割り付ける。このとき、目的関数値が小さいほど少ないコストで製品を得ることができる。そこで、選択したn本の原材料にかかる費用の総和を示す目的関数を下記のように定義する。
Min Σfi・xi
目的関数生成手段28は、選択したn本の当該原材料にかかる費用の総和を示す目的関数を生成して、記憶装置に記憶させる。
[Objective function]
In this calculation, any one of m types of products is assigned to n raw materials arbitrarily selected from k types of raw materials. At this time, a product can be obtained at a lower cost as the objective function value is smaller. Therefore, an objective function indicating the total cost for the n selected raw materials is defined as follows.
Min Σfi ・ xi
The objective function generation means 28 generates an objective function that indicates the total cost for the n selected raw materials, and stores it in the storage device.

[整数計画を連続緩和問題とする]
シンプレックス法による演算処理を実行するために、目的関数と制約条件を次のように定義する。
Min Σfi・xi
subject to. Ax≧b
Cx=d
0≦xi≦1
第1番目の式は、目的関数生成手段により生成された目的関数である。
第2番目の式は、制約条件生成手段により生成された第1制約条件式である。
第3番目の式は、制約条件生成手段により生成された第2制約条件式である。
第4番目の式は、制約条件生成手段により生成された第3制約条件式である。
目的関数は、選択したn本の当該原材料にかかる費用の総和を示す。
第1制約条件式は、割付パターン行列Aと使用本数ベクトルxと製品要求数量ベクトルbの関係を示す。
第2制約条件式は、原材料使用行列Cと原材料の使用本数ベクトルxと原材料使用予定数量ベクトルdの関係を示す。
第3制約条件式は、xiが0以上1以下であることを示す。
[Use integer programming as a continuous relaxation problem]
In order to execute arithmetic processing by the simplex method, an objective function and constraint conditions are defined as follows.
Min Σfi ・ xi
subject to. Ax ≧ b
Cx = d
0≤xi≤1
The first expression is an objective function generated by the objective function generation means.
The second expression is a first constraint condition expression generated by the constraint condition generation means.
The third expression is a second constraint condition expression generated by the constraint condition generation means.
The fourth expression is a third constraint condition expression generated by the constraint condition generation means.
The objective function indicates the total cost of the n selected raw materials.
The first constraint condition expression shows the relationship among the allocation pattern matrix A, the used number vector x, and the product request quantity vector b.
The second constraint condition expression shows the relationship among the raw material use matrix C, the raw material use number vector x, and the raw material use scheduled quantity vector d.
The third constraint condition expression indicates that xi is 0 or more and 1 or less.

初期設定手段23は、任意の方法で取得した任意の初期実行可能解44を受け付ける。そして、シンプレックス演算処理のためのパラメータを生成する。任意の方法とは、例えばFirst Fit法、特許文献1に記載された方法等である。初期実行可能解は、上記の割付パターン行列A46から選択される割付パターンベクトルを指定する原材料の使用本数ベクトルxで表すことができる。これも、実施例3でより具体的に説明をする。最初のシンプレックス演算処理のために入力するパラメータは、目的関数Σfi・xiと第1制約条件式Ax≧bと第3制約条件式0≦xi≦1を構成するデータである。 The initial setting means 23 receives an arbitrary initial executable solution 44 acquired by an arbitrary method. Then, parameters for simplex operation processing are generated. Examples of the arbitrary method include a first fit method and a method described in Patent Document 1. The initial feasible solution can be represented by a used number vector x of raw materials that designates an allocation pattern vector selected from the above allocation pattern matrix A46. This will also be described more specifically in the third embodiment. The parameters input for the first simplex operation processing are data constituting the objective function Σfi · xi, the first constraint condition expression Ax ≧ b, and the third constraint condition expression 0 ≦ xi ≦ 1.

探索制御手段30は、シンプレックス演算処理手段に対して、Cx=dの制約条件を除外したパラメータを入力して最初の演算処理を実行させる。シンプレックス演算処理手段は、目的関数の値を改善するようにシンプレックス表の基底変数を変更して解を出力する。第3制約条件式0≦xi≦1は、xi∈{0,1}という制約条件を緩和したものである。従って、解には、xi=0.5といった整数以外のものが含まれる場合もある。また、目的関数の値が同一の解が複数存在することもある。   The search control means 30 causes the simplex arithmetic processing means to input parameters excluding the constraint condition of Cx = d and execute the first arithmetic processing. The simplex operation processing means changes the basis variable of the simplex table so as to improve the value of the objective function and outputs a solution. The third constraint condition expression 0 ≦ xi ≦ 1 relaxes the constraint condition of xiε {0, 1}. Accordingly, the solution may include something other than an integer such as xi = 0.5. There may be a plurality of solutions having the same objective function value.

探索制御手段30は、得られた解の中に、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解を検出する。検出されたときは、その解を最適解として、部材割付データ53を生成して、処理を終了する。それ以外の場合には、探索制御手段は、次のシンプレックス演算処理のためのパラメータを再生成する。まず、初期設定をした実行可能解の目的関数の値F0を最大値に設定する。初期設定の解を改善するのが目的だからである。また、最初のシンプレックス演算処理で得られた解の目的関数の値F1を最小値に設定する。条件を緩和して得られた解であるから、そのときの目的関数値が限界値と判断する。   The search control means 30 detects a solution in which the value of xi is either 0 or 1 and does not include anything other than the obtained solutions. When it is detected, the member assignment data 53 is generated with the solution as the optimum solution, and the process is terminated. In other cases, the search control means regenerates parameters for the next simplex operation process. First, the objective function value F0 of the feasible solution that has been initially set is set to the maximum value. This is because the goal is to improve the default solution. Further, the value F1 of the objective function of the solution obtained by the first simplex calculation process is set to the minimum value. Since the solution is obtained by relaxing the conditions, the objective function value at that time is determined as the limit value.

次に、探索制御手段30は、目的関数の値がF1以上、F0以下となる、原材料の本数の組合せを列挙して、組合せリストを生成する。これは、原材料使用予定数量ベクトルdに該当する。この組合せリストの中から目的関数の値が最小のものを次候補に選定する。この具体例は実施例3で説明するが、制約条件生成手段26は、第2制約条件式Cx=dを生成する。目的関数や割付パターンベクトル等のパラメータに変更があれば第1制約条件式Ax≧bも生成する。その後、探索制御手段30は、シンプレックス演算処理手段29に対して、生成したパラメータを入力して演算処理を実行させる。第3制約条件式0≦xi≦1は変更しない。   Next, the search control means 30 enumerates combinations of the numbers of raw materials whose objective function values are F1 or more and F0 or less, and generates a combination list. This corresponds to the raw material scheduled use quantity vector d. From this combination list, the one with the smallest objective function value is selected as the next candidate. Although a specific example will be described in the third embodiment, the constraint condition generation unit 26 generates the second constraint condition expression Cx = d. If there is a change in the parameters such as the objective function and the allocation pattern vector, the first constraint condition expression Ax ≧ b is also generated. Thereafter, the search control means 30 inputs the generated parameters to the simplex arithmetic processing means 29 to execute arithmetic processing. The third constraint condition expression 0 ≦ xi ≦ 1 is not changed.

その結果、得られた解に、xiの値がいずれも0または1であって、それ以外の値を含まないものを検出する。検出されたときは、その解を最適解と了する。それ以外の場合には、原材料の本数の組合せのリスト中で、目的関数の値が2番目に小さいものを次候補に選定する。そして、前回と全く同様にして、第2制約条件式Cx=dを生成し、パラメータを変更して、シンプレックス演算処理手段に対して、生成したパラメータを入力して演算処理を実行させる。   As a result, the obtained solution is detected when the value of xi is 0 or 1 and does not include any other value. When detected, the solution is regarded as an optimal solution. In other cases, the next candidate having the second smallest objective function value in the list of combinations of the number of raw materials is selected. Then, in the same manner as the previous time, the second constraint condition expression Cx = d is generated, the parameters are changed, and the generated parameters are input to the simplex calculation processing means to execute calculation processing.

こうして、シンプレックス演算処理を繰り返して、最適解を探索する。なお、原材料の本数の組合せのリストが多数生成されたときは、原材料の本数の組合せの選択回数に上限を設けて、一定回数以上探索しても最適解がみつからなければ、初期実行可能解を最適解として、部材割付データ53を出力するとよい。また、以上の演算処理では、割付パターン行列Aと使用本数ベクトルxと製品要求数量ベクトルbの関係を示す制約条件を使用したので、シンプレックス演算処理のパラメータに製品長が含まれず、計算が煩雑にならない。また、各要素が0または1のみの値をとる原材料の使用本数ベクトルxが基底変数になるようにパラメータを設定し、0≦xi≦1という緩和した制約条件でシンプレックス演算処理を実行するので、最適解が得られない場合でも目的関数の最小値を得て、探索範囲を限定することができる。   In this way, the simplex operation process is repeated to search for the optimum solution. When a large number of combinations of raw material combinations are generated, an upper limit is set for the number of combinations of raw material combinations, and if an optimal solution is not found even after searching a certain number of times, an initial executable solution is obtained. As an optimal solution, the member allocation data 53 may be output. In the above arithmetic processing, since the constraint condition indicating the relationship between the allocation pattern matrix A, the used number vector x, and the product request quantity vector b is used, the product length is not included in the parameters of the simplex arithmetic processing, and the calculation is complicated. Don't be. In addition, since the parameter is set so that the used number vector x of the raw material in which each element takes a value of only 0 or 1 becomes a basis variable, and simplex operation processing is executed under a relaxed constraint condition of 0 ≦ xi ≦ 1, Even when the optimum solution cannot be obtained, the search function can be limited by obtaining the minimum value of the objective function.

図4は、初回のシンプレックス演算処理動作フローチャートである。
これらの図を用いて、上記のシステムを制御するコンピュータプログラムの実施例を説明する。
ステップS11では、原材料長設定手段22が原材料データの受け付けをする。端末装置16から、使用される全ての原材料長データの入力を受け付けて、原材料長ベクトルLm43に対応するデータを生成し、記憶装置40に記憶させる。ステップS12では、製品長設定手段21が、製品長と数量の入力受け付けをする。端末装置16から、求められている製品長データの入力を受け付けて、製品長ベクトルLp41と製品要求数量ベクトルb42に対応するデータを生成し、記憶装置40に記憶させる。
FIG. 4 is a flowchart of the first simplex operation processing operation.
An embodiment of a computer program for controlling the above system will be described with reference to these drawings.
In step S11, the raw material length setting means 22 accepts raw material data. The terminal device 16 receives input of all raw material length data to be used, generates data corresponding to the raw material length vector Lm43, and stores it in the storage device 40. In step S12, the product length setting means 21 accepts input of the product length and quantity. The input of the requested product length data is received from the terminal device 16, data corresponding to the product length vector Lp 41 and the product request quantity vector b 42 is generated and stored in the storage device 40.

ステップS13では、初期設定手段23が初期実行可能解44の入力を受け付ける。その結果は 記憶装置40に記憶される。ステップS14では、割付パターンベクトル生成手段24が、製品長ベクトルLp41や原材料長ベクトルLm43等を比較して、割付パターンベクトルの生成をする。割付パターンベクトルは、記憶装置40に記憶される。続いて、ステップS15で、割付パターン行列生成手段25が割付パターン行列46の生成をして、記憶装置40に記憶させる。次に、ステップS16で、制約条件生成手段26が、第1制約条件式48、第2制約条件式49、第3制約条件式50を生成して、記憶装置40に記憶させる。   In step S13, the initial setting means 23 receives an input of the initial executable solution 44. The result is stored in the storage device 40. In step S14, the allocation pattern vector generation means 24 compares the product length vector Lp41, the raw material length vector Lm43, etc., and generates an allocation pattern vector. The allocation pattern vector is stored in the storage device 40. Subsequently, in step S <b> 15, the allocation pattern matrix generation unit 25 generates the allocation pattern matrix 46 and stores it in the storage device 40. Next, in step S <b> 16, the constraint condition generation unit 26 generates a first constraint condition expression 48, a second constraint condition expression 49, and a third constraint condition expression 50 and stores them in the storage device 40.

ステップS17では、費用係数ベクトル生成手段27が費用係数ベクトルの生成をし、ステップS18では、目的関数生成手段28がその費用係数ベクトルを使用して目的関数51の設定をする。その結果が記憶装置40に記憶される。次に探索制御手段30が、ステップS19で最初の演算用パラメータをシンプレックス演算処理手段29に入力する。ステップS20では、この演算用パラメータを使用したシンプレックス演算を実行する。解が得られたら探索制御手段30は、ステップS21で、整数解かどうかという判断をする。この判断の結果がイエスのときは最適解であるから、ステップS23で部材割付データを出力して処理を終了する。ノーのときはステップS22の処理に移行する。ステップS22では、探索制御手段30が、制約条件の変更とシンプレックス法による再演算を制御する。この処理を次の図5を用いて説明する。   In step S17, the cost coefficient vector generation means 27 generates a cost coefficient vector, and in step S18, the objective function generation means 28 sets the objective function 51 using the cost coefficient vector. The result is stored in the storage device 40. Next, the search control means 30 inputs the first calculation parameter to the simplex calculation processing means 29 in step S19. In step S20, a simplex operation using this operation parameter is executed. When the solution is obtained, the search control means 30 determines whether or not it is an integer solution in step S21. If the result of this determination is yes, it is an optimal solution, so that member assignment data is output in step S23 and the process is terminated. If no, the process proceeds to step S22. In step S22, the search control means 30 controls the change of the constraint condition and the recalculation by the simplex method. This process will be described with reference to FIG.

図5は、1回目のシンプレックス演算終了後の演算処理のフローチャートである。
このフローチャートの動作は、探索制御手段30が制御し、シンプレックス演算処理手段29が実行する。まず、ステップS31で、初期実行可能解から、目的関数の最大値の設定をする。次に、ステップS32では、図4のステップS20の演算処理結果から、目的関数の最小値を設定する。次にステップS33で、設定された目的関数の範囲で、原材料の組合せリストの生成をする。その結果を目的関数の小さいものから並べて記憶装置40に記憶させる。ステップS34では、組合せリストの中から、目的関数値が最小のものを選択する。さらに、ステップS35では、制約条件生成手段26に依頼をして、Cx=dの制約条件の設定をする。
FIG. 5 is a flowchart of the calculation process after the completion of the first simplex calculation.
The operation of this flowchart is controlled by the search control means 30 and executed by the simplex operation processing means 29. First, in step S31, the maximum value of the objective function is set from the initial executable solution. Next, in step S32, the minimum value of the objective function is set from the calculation processing result in step S20 of FIG. In step S33, a raw material combination list is generated within the set objective function range. The results are stored in the storage device 40 by arranging them in ascending order of the objective function. In step S34, the one with the smallest objective function value is selected from the combination list. In step S35, a request is made to the constraint condition generation means 26 to set a constraint condition of Cx = d.

また、ステップS36では、目的関数生成手段28に依頼をして、目的関数の設定をする。ステップS37でシンプレックス演算を実行する。ステップS38では、探索制御手段30が、整数解が得られたかどうかという判断をする。この判断の結果がイエスのときはこの処理を終了して、図4のステップS23に進む。一方、ノーのときはステップS39の処理に移行する。ステップS39では、予め設定されたW回だけ、ステップS38のピボット演算処理を繰り返したかどうかを判断する。W回は上限値である。これにより、長時間探索をしても、解が得られない場合に、処理を中止する。即ち、ステップS40で、初期実行可能解を演算処理結果として出力する。繰り返し回数がW回に満たないときは、ステップS34に戻り、次に大きい目的関数値となる組合せリストを選択して、再度シンプレックス演算処理を実行する。以上の処理により、コンピュータプログラムは自動的に最適解を探索する。 In step S36, the objective function generation unit 28 is requested to set the objective function. In step S37, a simplex operation is executed. In step S38, the search control means 30 determines whether an integer solution has been obtained. If the result of this determination is yes, this process ends, and the process proceeds to step S23 in FIG. On the other hand, if no, the process proceeds to step S39. In step S39, it is determined whether or not the pivot calculation process in step S38 has been repeated W times set in advance. W times is an upper limit value. As a result, if a solution is not obtained even after a long search, the process is stopped. That is, in step S40, the initial executable solution is output as a calculation processing result. If the number of repetitions is less than W times, the process returns to step S34, the combination list having the next largest objective function value is selected, and the simplex operation process is executed again. Through the above processing, the computer program automatically searches for an optimal solution.

図6から図11までは、具体的な計算例の説明図である。
これらの図を用いて、実際の計算例により、上記の装置の動作をより具体的に説明する。
(原材料データ)
例えば、用意された原材料は5種類である。その長さは下記のとおりとする。長さの単位は0.1mm(ミリメートル)である。
Lm1=60000
Lm2=49000
Lm3=4000
Lm4=4000
Lm5=30000
(製品長データ)
求められている製品は7本で、その長さは下記のとおりとする。長さの単位は0.1mm(ミリメートル)である。
Lp1=53050
Lp2=44350
Lp3=30700
Lp4=26250
Lp5=21050
Lp6=17840
Lp7=17150
6 to 11 are explanatory diagrams of specific calculation examples.
With reference to these drawings, the operation of the above-described apparatus will be described more specifically by an actual calculation example.
(Raw material data)
For example, there are five kinds of prepared raw materials. The length is as follows. The unit of length is 0.1 mm (millimeter).
Lm1 = 60000
Lm2 = 49000
Lm3 = 4 5 000
Lm4 = 4 0 000
Lm5 = 30000
(Product length data)
Seven products are required, and the length is as follows. The unit of length is 0.1 mm (millimeter).
Lp1 = 53050
Lp2 = 44350
Lp3 = 30700
Lp4 = 26250
Lp5 = 21050
Lp6 = 17840
Lp7 = 17150

(割付パターンベクトル)
図6の(a)は、割付パターンベクトルの説明図である。
図の最も左側の上から下に向かう縦1列に、上記の7種類の製品長が列挙されている。また、最も上段の左から右に向かう横1列に、原材料長が列挙されている。各原材料長の下の縦一列が、それぞれ割付パターンベクトルである。例えば、原材料長が45000のものには、製品長が44350のものを1本割り付けることができる。例えば、原材料長が49000のものには、製品長が30700と17840のものを各1本割り付けることができる。この表には、この要領で、7本の製品の製品長データと5種類の原材料の原材料長データとを比較して、1本または複数本の製品を経済的に割り付けることができる原材料と製品との関係を示す7次の割付パターンベクトルを列挙した。ここで、x1〜x5は初期実行可能解から得られた割付パターンベクトルで、x6〜x18は追加生成した割付パターンベクトルである。
(Assignment pattern vector)
FIG. 6A is an explanatory diagram of an allocation pattern vector.
The above seven types of product lengths are listed in one vertical column from the top to the bottom on the left side of the figure. In addition, the raw material lengths are listed in one horizontal row from the left to the right at the top. A vertical line below each raw material length is an assigned pattern vector. For example, one having a product length of 44350 can be assigned to one having a raw material length of 45000. For example, one with a product length of 30700 and 17840 can be assigned to one with a raw material length of 49000. This table compares the product length data of seven products with the raw material length data of five types of raw materials in this way, and the raw materials and products that can economically allocate one or more products. 7th order allocation pattern vectors indicating the relationship with Here, x1 to x5 are allocation pattern vectors obtained from the initial executable solution, and x6 to x18 are additionally generated allocation pattern vectors.

x1〜x18は、原材料の使用本数ベクトルxの各要素である。それぞれその下側に表示した長さの原材料を該当する割付パターンで使用するかどうかを、0または1の数値で表示する。x1〜x18の値が0のときはその原材料を使用しない、1のときは使用することを示す。この原材料の使用本数ベクトルxにより、列挙された割付パターンベクトルのうちのいずれを選択するかを表示する。   x1 to x18 are each element of the used number vector x of the raw material. Whether or not the raw material of the length displayed on the lower side is used in the corresponding allocation pattern is indicated by a numerical value of 0 or 1. When the value of x1 to x18 is 0, the raw material is not used, and when it is 1, it is used. Which of the listed allocation pattern vectors is to be selected is displayed based on the used number vector x of raw materials.

既に、特許文献1等に示す方法で、初期実行可能解を得ておく。例えば、First Fit法でx1=x2=x3=x4=x5=1、という解が得られる。他のX6〜x18の値は0という解とする。即ち、7本の製品を、x1〜x5の下に示した5本の原材料から、該当する割付パターンで切り出すと、求められる製品が得られる。原材料と製品の組合せをさらに改善し最適化を図る。   An initial feasible solution has already been obtained by the method shown in Patent Document 1 and the like. For example, a solution that x1 = x2 = x3 = x4 = x5 = 1 is obtained by the First Fit method. The other values of X6 to x18 are 0 solutions. That is, when seven products are cut out from the five raw materials shown below x1 to x5 in a corresponding allocation pattern, the required product is obtained. Further improve and optimize the combination of raw materials and products.

x1〜x18の下側に示す7次の割付パターンベクトルを18個並べたものが割付パターン行列Aである。割付パターン行列Aと使用本数ベクトルxとの積は、選択された原材料から該当する割り付けパターンで切り出した製品数になる。図の左上にある必要数という表示の下の縦1列は、求められている製品の数を示す。これは、製品要求数量ベクトルbに相当する。従って、上記の割付パターン行列Aから選択された原材料から該当する割り付けパターンで切り出した各製品数は、それぞれ求められている各製品の数量以上でなければならないという、Ax≧bの制約条件が成立する。   An allocation pattern matrix A is obtained by arranging 18 seventh-order allocation pattern vectors shown below x1 to x18. The product of the allocation pattern matrix A and the used number vector x is the number of products cut out from the selected raw material with the corresponding allocation pattern. The vertical column below the required number display at the top left of the figure shows the number of products sought. This corresponds to the product request quantity vector b. Therefore, the constraint condition of Ax ≧ b is established that the number of each product cut out from the raw material selected from the above allocation pattern matrix A with the corresponding allocation pattern must be equal to or greater than the quantity of each required product. To do.

(目的関数)
説明を簡略化するために、費用係数ベクトルfの各要素を原材料長と一致させる。すなわち、長さの数値をそのまま円と読み替える。
図6(a)の原材料長の右側の18個の数値が、費用係数ベクトルfの要素である。従って、初期値として入力する実行可能解の目的関数Σ(fi・xi)の値は、x1〜x5の使用原材料長の総和で、233000となる。以下の計算ではこれを改善する解を求めるのだから、目的関数の上限値を233000に定める。
(Objective function)
In order to simplify the explanation, each element of the cost coefficient vector f is matched with the raw material length. That is, the numerical value of length is read as a circle as it is.
The 18 numerical values on the right side of the raw material length in FIG. 6A are elements of the cost coefficient vector f. Therefore, the value of the objective function Σ (fi · xi) of the feasible solution input as the initial value is 233,000, which is the sum of the used raw material lengths x1 to x5. In the following calculation, a solution that improves this is obtained, so the upper limit value of the objective function is set to 233000.

(原材料使用行列C)
図6の(b)は、同図(a)の各割付パターンベクトル対応する原材料使用ベクトルcjを示す。x1〜x18の割付パターンベクトルが選択されたときに使用される原材料を示している。従って、原材料使用ベクトルcjと原材料の使用本数ベクトルxの積は、各原材料長の原材料の使用本数の内訳を示す。
(Raw material usage matrix C)
FIG. 6B shows raw material use vectors cj corresponding to the respective assigned pattern vectors in FIG. The raw material used when the allocation pattern vector of x1-x18 is selected is shown. Accordingly, the product of the raw material usage vector cj and the raw material usage number vector x indicates a breakdown of the number of raw materials used for each raw material length.

(シンプレックス法演算処理)
下記の目的関数と制約条件をシンプレックス法演算モジュールに入力して、連続緩和問題を解く。Cx=dという制約条件を除外し、0≦xi≦1という緩和条件で演算処理をする。
min:Σ(fi×xi)
sub.to Ax≧b
原材料の使用本数ベクトルxの要素x1〜x18は、0または1でなければならない。そこで、まず、xiが0≦xi≦1の範囲をとり得るという条件でシンプレックス演算処理を実行する。そしてxiが0または1という解があるかどうか調べる。
(Simplex method arithmetic processing)
Input the following objective function and constraints to the simplex algorithm module to solve the continuous relaxation problem. The constraint condition of Cx = d is excluded, and the arithmetic processing is performed under a relaxed condition of 0 ≦ xi ≦ 1.
min: Σ (fi × xi)
sub. to Ax ≧ b
Elements x1 to x18 of the used number vector x of raw materials must be 0 or 1. Therefore, first, simplex operation processing is executed under the condition that xi can take a range of 0 ≦ xi ≦ 1. Then, it is checked whether there is a solution that xi is 0 or 1.

図7と図8は、シンプレックス法演算処理により得られた解の説明図である。
図6(a)に示したとおりの原材料長群を目的関数とし、割付パターン行列Aを制約条件として入力する。シンプレックス演算処理では、目的関数の値が、演算を進めるごとに小さくなるように、割付パターンベクトルの組合せが入れ替えられる。シンプレックス演算処理により、目的関数値=221000となる連続緩和問題の解が得られた。このシンプレックス演算処理には、市販の汎用的なプログラムモジュールを使用できる。
7 and 8 are explanatory diagrams of solutions obtained by the simplex method arithmetic processing.
The raw material length group as shown in FIG. 6A is set as an objective function, and the allocation pattern matrix A is input as a constraint condition. In the simplex calculation process, the combinations of the allocation pattern vectors are changed so that the value of the objective function becomes smaller as the calculation proceeds. The solution of the continuous relaxation problem with the objective function value = 221000 was obtained by the simplex operation processing. A commercially available general-purpose program module can be used for this simplex operation processing.

図7と図8の表では、解の値が0の割付パターンベクトルの表示を除外した。即ち、図7は、x4=x1=x16=1、x12=x9=x3=0.5で、他は0という解である。図8は、x4=x1=1、x2=x9=x10=x16=x3=0.5で、他は0という解である。例えば、図7の例では、原材料長が60000,45000,49000のものを各1本、原材料長が40000,49000,45000のものを各0.5本使用すると、目的関数値が221000になるという結果が得られた。たしかに、目的関数値は初期値よりも小さい。しかしながら、xi∈{0,1}という制約条件を0≦xi≦1というように緩和したので、xi=0.5という、実行不可能な解が得られた。   In the tables of FIG. 7 and FIG. 8, the display of the allocation pattern vector having a solution value of 0 is excluded. That is, FIG. 7 shows a solution that x4 = x1 = x16 = 1, x12 = x9 = x3 = 0.5, and the others are zero. FIG. 8 shows a solution that x4 = x1 = 1, x2 = x9 = x10 = x16 = x3 = 0.5, and the others are zero. For example, in the example of FIG. 7, when one raw material length is 60000, 45000, 49000 each and 0.5 raw material length is 40000, 49000, 45000 each, an objective function value is 221000. Results were obtained. Certainly, the objective function value is smaller than the initial value. However, since the constraint condition of xi ∈ {0, 1} was relaxed so that 0 ≦ xi ≦ 1, an infeasible solution of xi = 0.5 was obtained.

本発明では、上記の解が得られたときの目的関数値を、最適値の下限値に設定する。即ち、初期実行可能解を改善することを目的とするから、目的関数値の初期値を最大値233000に設定し、最初のシンプレックス演算処理により得られた目的関数値221000を最小値に設定する。この範囲に最適値があるとし、再度探索をする。ここで、原材料を任意の本数だけ組合せて、目的関数値が221000以上、233000より小さい値になる場合を列挙する。例えば、組合せを選択しながら集計する演算処理結果を昇順にソートすればよい。   In the present invention, the objective function value when the above solution is obtained is set to the lower limit value of the optimum value. That is, since the objective is to improve the initial feasible solution, the initial value of the objective function value is set to the maximum value 233000, and the objective function value 221000 obtained by the first simplex operation processing is set to the minimum value. Assuming that there is an optimum value in this range, the search is performed again. Here, the case where the objective function value becomes a value smaller than 221000 or more and 233000 by combining an arbitrary number of raw materials is listed. For example, calculation results to be aggregated while selecting combinations may be sorted in ascending order.

全ての組合せを列挙する必要はない、原材料長の和、即ち、目的関数値が小さいものから順に列挙しながら、第2回目以降のシンプレックス演算処理を実行し、実行可能解、即ち、最適解が得られたら処理を終了すればよい。従って、例えば、No.1〜No.10位までの組み合わせを列挙し、探索範囲を十分に狭めてシンプレックス演算処理を実行することにより、演算処理時間を短縮することができる。   It is not necessary to enumerate all the combinations. While enumerating in order from the sum of the raw material lengths, that is, from the smallest objective function value, the second and subsequent simplex operations are executed, and an executable solution, that is, an optimal solution is obtained. If it is obtained, the process may be terminated. Therefore, for example, no. 1-No. By enumerating combinations up to the 10th place and performing a simplex operation process with a sufficiently narrow search range, the operation processing time can be shortened.

例えば、No.1は、原材料長49000が3本、45000が1本、30000が1本、という組合せである。即ち、2回目以降のシンプレックス演算処理では、原材料使用予定数量ベクトルdを定め、Cx=dという制約条件を追加する。そして、再び、シンプレックス演算処理を実行する。初回と同様に制約条件を0≦xi≦1と緩和して解を求める。全てのxiが0または1という解が得られたら、その結果をもとに、プレカットデータを生成する。それ以外の場合には、列挙された原材料の組合せのうちの、次の候補を選択して、原材料使用予定数量ベクトルdを定め、図6(b)に示した原材料使用行列を書き換える。   For example, no. 1 is a combination of three raw material lengths of 49000, 1 of 45000, and 1 of 30000. That is, in the second and subsequent simplex operation processes, the raw material use scheduled quantity vector d is determined, and a constraint condition Cx = d is added. Then, simplex operation processing is executed again. Similar to the first time, the solution is obtained by relaxing the constraint condition 0 ≦ xi ≦ 1. When a solution that all xi are 0 or 1 is obtained, precut data is generated based on the result. In other cases, the next candidate is selected from the listed combinations of raw materials, the raw material use scheduled quantity vector d is determined, and the raw material use matrix shown in FIG. 6B is rewritten.

図9はシンプレックス法演算処理により得られた解の説明図である。
No.1の例では、使用する原材料長の最大値が49000だから、製品長53050の製品は明らかに得られない。No.2では、原材料長49000が2本、45000が1本、40000が2本、という組合せにする。No.3では、原材料長49000が1本、45000が1本、40000が1本、30000が3本という組合せにする。No.4では、原材料長60000〜30000の全てが1本という組合せにする。上記の演算処理を繰り返すことにより、原材料の本数の組合せのNo.4で、シンプレックス表の基底変数が全て1の整数解が得られた。原材料長が、60000.40000.45000.30000.49000のものを各一本選択して、それぞれ切り出す製品を割り付ける。これにより、原材料長の総和が224000になる。初期実行可能解の原材料長の総和は233000であったから、9000だけ、原材料を節約できる割付パターンを見つけることができた。この列挙した組み合わせを示すデータを、部材割付データとして出力し、端末装置に送信する。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a solution obtained by the simplex method arithmetic processing.
No. In one example, since the maximum raw material length used is 49000, a product with a product length of 53050 is clearly not obtained. No. 2, the raw material length 49000 is 2 pieces, 45000 is 1 piece, and 40000 is 2 pieces. No. 3, the raw material length 49000 is one, 45000 is one, 40000 is one, and 30000 is three. No. 4, all the raw material lengths 60000 to 30000 are combined into one. By repeating the above arithmetic processing, the combination number of the raw material No. 4, an integer solution with all base variables of the simplex table being 1 was obtained. Select one each having a raw material length of 60.000.40000.45000.30000.49000, and assign a product to be cut out. Thereby, the sum total of raw material length becomes 224000. Since the sum of the raw material lengths of the initial feasible solution was 233,000, it was possible to find an allocation pattern that can save raw materials by 9000. Data indicating the listed combinations is output as member assignment data and transmitted to the terminal device.

図10は、実施例3における演算処理の効果を説明する部材加工装置のブロック図である。
以上の処理により、部材割付データ53が得られた。これは、プレカット工場でプレカット装置17に供給される。原材料は図10に示した順に選択されて、対応する割付パターンで切り分けられ、製品が得られる。この実施例では、初期実行可能解の場合の歩留まりが0.903であったものが、改善後に0.939になった。大量の原材料に大量の製品を割り付けて切り出すプレカット工場では、このように、約1%の歩留まり改善ができただけで多額のコストダウンが可能になる。また、廃棄物量を1%減少させることができれば、廃棄物処理のための設備や費用も節約することができる。上記の例では、原材料の種類や要求される製品の種類や量を単純化したが、多種多様の原材料と製品とを取り扱えばさらに従来法では到達できなかったレベルまで大幅な歩留まりの改善を見込むことができる。
FIG. 10 is a block diagram of the member processing apparatus for explaining the effect of the arithmetic processing in the third embodiment.
The member assignment data 53 was obtained by the above processing. This is supplied to the precut device 17 at the precut factory. The raw materials are selected in the order shown in FIG. 10 and cut according to the corresponding assignment pattern to obtain a product. In this example, the yield in the case of the initial feasible solution was 0.903, but became 0.939 after the improvement. In a pre-cut factory that allocates a large amount of product to a large amount of raw materials and cuts it, a cost reduction can be achieved by simply improving the yield by about 1%. In addition, if the amount of waste can be reduced by 1%, facilities and costs for waste disposal can be saved. In the above example, the types of raw materials and the types and quantities of products required are simplified. However, if a wide variety of raw materials and products are handled, it is expected that the yield will be significantly improved to a level that could not be achieved by the conventional method. be able to.

なお、上記の演算処理装置で実行されるコンピュータプログラムは、機能ブロックで図示した単位でモジュール化されてもよいし、複数の機能ブロックを組合せて一体化されてもよい。また、上記のコンピュータプログラムは、既存のアプリケーションプログラムに組み込んで使用してもよい。本発明を実現するためのコンピュータプログラムは、例えばCD−ROMのようなコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して、任意の情報処理装置にインストールして利用することができる。   Note that the computer program executed by the above-described arithmetic processing device may be modularized in units shown in functional blocks, or may be integrated by combining a plurality of functional blocks. Further, the above computer program may be used by being incorporated into an existing application program. The computer program for realizing the present invention can be recorded on a computer-readable recording medium such as a CD-ROM and installed in any information processing apparatus for use.

実施例1の部材割付システム10のブロック図である。1 is a block diagram of a member allocation system 10 according to a first embodiment. 部材割付システム10を構成するコンピュータのハードウエアブロック図である。2 is a hardware block diagram of a computer constituting the member allocation system 10. FIG. 演算処理のパラメータを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the parameter of a calculation process. 初回のシンプレックス演算処理動作フローチャートである。It is a first simplex operation processing flowchart. 1回目のシンプレックス演算終了後の演算処理のフローチャートである。It is a flowchart of the arithmetic processing after the completion of the first simplex operation. 具体的な計算例の説明図で、(a)は割付パターンベクトルの説明図、(b)は原材料使用ベクトルcjの説明図である。It is explanatory drawing of a specific calculation example, (a) is explanatory drawing of the allocation pattern vector, (b) is explanatory drawing of the raw material use vector cj. シンプレックス法演算処理により得られた解の説明図である。It is explanatory drawing of the solution obtained by the simplex method arithmetic processing. シンプレックス法演算処理により得られた別の解の説明図である。It is explanatory drawing of another solution obtained by the simplex method arithmetic processing. シンプレックス法演算処理により得られた解の説明図である。It is explanatory drawing of the solution obtained by the simplex method arithmetic processing. 実施例3における演算処理の効果を説明する部材加工装置のブロック図である。It is a block diagram of the member processing apparatus explaining the effect of the arithmetic processing in Example 3.

符号の説明Explanation of symbols

10 部材割付システム
12 コンピュータ
14 ネットワーク
16 端末装置
20 演算処理装置
21 製品長設定手段
22 原材料長設定手段
23 初期設定手段
24 割付パターンベクトル生成手段
25 割付パターン行列生成手段
26 制約条件生成手段
27 費用計数係数ベクトル生成手段
28 目的関数生成手段
29 シンプレックス演算処理手段
30 探索制御手段
40 記憶装置
41 製品長ベクトルLp
42 製品要求数量ベクトルb
43 原材料長ベクトルLm
44 初期実行可能解
45 原材料使用予定数量ベクトルd
46 割付パターン行列
46a 割付パターンベクトル
47 原材料使用行列C
48 第1制約条件式
49 第2制約条件式
50 第3制約条件式
51 目的関数
52 組合せリスト
53 部材割付データ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Member allocation system 12 Computer 14 Network 16 Terminal apparatus 20 Processing unit 21 Product length setting means 22 Raw material length setting means 23 Initial setting means 24 Allocation pattern vector generation means 25 Allocation pattern matrix generation means 26 Constraint condition generation means 27 Cost counting coefficient Vector generating means 28 Objective function generating means 29 Simplex arithmetic processing means 30 Search control means 40 Storage device 41 Product length vector Lp
42 Product requirement quantity vector b
43 Raw material length vector Lm
44 Initial feasible solution 45 Raw material use planned quantity vector d
46 Allocation pattern matrix 46a Allocation pattern vector 47 Raw material use matrix C
48 First constraint condition expression 49 Second constraint condition expression 50 Third constraint condition expression 51 Objective function 52 Combination list 53 Member allocation data

Claims (7)

それぞれ所定の長さのm本の製品を、それぞれ所定の長さのk種類の原材料から切り出すときに必要な各種類の原材料の本数を求め、各原材料に割り付ける製品の組合せを最適化するものであって、
求められているm本の製品の製品長データの入力を受け付けて、製品長を要素とするm次の製品長ベクトルLpと、製品要求数量を要素とする製品要求数量ベクトルbとを生成して、記憶装置に記憶させる製品長設定手段と、
用意されたk種類の長さの原材料長データの入力を受け付けて、原材料長を要素とするk次の原材料長ベクトルLmを生成し、記憶装置に記憶させる原材料長設定手段と、
求められている前記m本の製品の製品長データと用意された前記k種類の原材料の原材料長データとを比較して、1本または複数本の製品を経済的に割り付けることができる原材料と製品との関係を示す、m次の割付パターンベクトルを列挙する割付パターンベクトル生成手段と、
前記割付パターンベクトル生成手段の生成した割付パターンベクトルを並べた割付パターン行列Aを生成して、記憶装置に記憶させる割付パターン行列生成手段と、
前記割付パターン行列に含まれたn個の割付パターンから選択して該当する原材料を選択する要素がxiの使用本数ベクトルxを定義し、前記原材料長ベクトルLmに対応するm次の費用係数ベクトルと前記使用本数ベクトルxの積の総和を示す目的関数を生成して、記憶装置に記憶させる目的関数生成手段と、
前記割付パターン行列Aから選択されたn個の割付パターンで切り出した各製品数は、それぞれ求められている各製品の数量以上でなければならないとする第1制約条件式Ax≧bと緩和された第3制約条件式0≦xi≦1を生成して、記憶装置に記憶させる制約条件生成手段と、
任意の方法で求められた初期実行可能解の入力を受け付けて、記憶装置に記憶させる初期設定手段と、
前記初期実行可能解と前記目的関数と前記制約条件式の入力を受け付けて、シンプレックス演算処理を実行するシンプレックス演算手段と、
前記シンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、前記初期実行可能解の目的関数の値を最大値とし、前記シンプレックス演算処理の結果得られた目的関数の値を最小値として、その範囲の目的関数の値をとる原材料の使用本数の組合せを列挙し、その中から目的関数が前記最小値に近いものを選択して、前記制約条件生成手段に対して、どの長さの原材料を何本選択して割付けに使用するかを定める、原材料使用行列Cと原材料の使用本数ベクトルxの積が原材料使用予定数量ベクトルdと等しいとする第2制約条件式Cx=dの生成を依頼し、前記第1制約条件式と前記第2制約条件式と前記第3制約条件式の制約条件下で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼し、その後得られたシンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、列挙された前記原材料の使用本数の組合せの中から、目的関数が前記最小値に近い次の候補を選択して、前記制約条件生成手段に対して、新たな第2制約条件式Cx=dの生成を依頼し、この新たな制約条件で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼するという動作を繰り返すように制御する探索制御手段を備えたことを特徴とする部材割付システム。
The number of each type of raw material required when each of m products of a predetermined length is cut out from k types of raw materials of a predetermined length, and the combination of products assigned to each raw material is optimized. There,
Accepting the input of product length data of m required products, and generating an m-th order product length vector Lp having the product length as an element and a product request quantity vector b having the product request quantity as an element Product length setting means for storing in the storage device;
A raw material length setting means that receives input of raw material length data of k types of prepared lengths, generates a k-th order raw material length vector Lm having the raw material length as an element, and stores it in a storage device;
The raw material and product which can economically allocate one or a plurality of products by comparing the product length data of the required m products with the raw material length data of the k kinds of raw materials prepared An allocation pattern vector generation means for enumerating m-th order allocation pattern vectors,
An allocation pattern matrix generation unit that generates an allocation pattern matrix A in which the allocation pattern vectors generated by the allocation pattern vector generation unit are arranged and stores the allocation pattern matrix A in a storage device;
An element for selecting a corresponding raw material by selecting from n allocation patterns included in the allocation pattern matrix defines a use number vector x of x i, and an m-th order cost coefficient vector corresponding to the raw material length vector Lm; An objective function generating means for generating an objective function indicating a sum of products of the used number vectors x and storing the objective function in a storage device;
The number of products cut out by n allocation patterns selected from the allocation pattern matrix A has been relaxed as a first constraint condition Ax ≧ b, which must be equal to or greater than the quantity of each required product . A constraint condition generation means for generating a third constraint condition expression 0 ≦ xi ≦ 1 and storing it in the storage device;
Initial setting means for receiving an input of an initial executable solution obtained by an arbitrary method and storing it in a storage device;
Simplex operation means for receiving input of the initial executable solution, the objective function, and the constraint condition expression, and executing simplex operation processing;
If the simplex operation process results in a solution where the value of xi is either 0 or 1 and does not include any other value , the member assignment data is output with the solution as the optimal solution, otherwise Is a combination of the number of raw materials used that takes the objective function value of the initial feasible solution as a maximum value, the objective function value obtained as a result of the simplex operation processing as a minimum value, and takes the objective function value in that range. Are selected from among them, and the number of raw materials of which length is selected and used for allocation is selected for the constraint condition generation means. A request is made to generate a second constraint condition expression Cx = d, where the product of the use matrix C and the raw material use number vector x is equal to the raw material use scheduled quantity vector d, and the first constraint condition expression and the second constraint condition expression are requested. And the third Under the constraint condition of the constraint condition expression, the simplex operation means is requested to perform the arithmetic processing, and the simplex arithmetic processing obtained thereafter results in a solution where the value of xi is either 0 or 1 and does not include any other In this case, the member allocation data is output with the solution as an optimal solution, and in other cases, the next candidate whose objective function is close to the minimum value is selected from the listed combinations of the number of raw materials used. Select and request the constraint condition generation means to generate a new second constraint condition expression Cx = d, and repeat the operation of requesting the simplex operation means to perform arithmetic processing under this new constraint condition. A member allocation system comprising search control means for controlling the member.
請求項1に記載の部材割付システムにおいて、
探索制御手段は、2回目以降のシンプレックス演算処理の繰り返し回数に上限値を設けることを特徴とする部材割付システム。
In the member allocation system according to claim 1 ,
The search control means provides an upper limit value for the number of repetitions of the second and subsequent simplex operation processes.
それぞれ所定の長さのm本の製品を、それぞれ所定の長さのk種類の原材料から切り出すときに必要な各種類の原材料の本数を求め、各原材料に割り付ける製品の組合せを最適化する手段と、最適化された部材割り付けデータを受け入れて、前記m本の製品を、順次供給される前記k種類の原材料から切り出すプレカット装置とを備え、
求められているm本の製品の製品長データの入力を受け付けて、製品長を要素とするm次の製品長ベクトルLpと、製品要求数量を要素とする製品要求数量ベクトルbとを生成して、記憶装置に記憶させる製品長設定手段と、
用意されたk種類の長さの原材料長データの入力を受け付けて、原材料長を要素とするk次の原材料長ベクトルLmを生成し、記憶装置に記憶させる原材料長設定手段と、
求められている前記m本の製品の製品長データと用意された前記k種類の原材料の原材料長データとを比較して、1本または複数本の製品を経済的に割り付けることができる原材料と製品との関係を示す、m次の割付パターンベクトルを列挙する割付パターンベクトル生成手段と、
前記割付パターンベクトル生成手段の生成した割付パターンベクトルを並べた割付パターン行列Aを生成して、記憶装置に記憶させる割付パターン行列生成手段と、
前記割付パターン行列に含まれたn個の割付パターンから選択して該当する原材料を選択する要素がxiの使用本数ベクトルxを定義し、前記原材料長ベクトルLmに対応するm次の費用係数ベクトルと前記使用本数ベクトルxの積の総和を示す目的関数を生成して、記憶装置に記憶させる目的関数生成手段と、
前記割付パターン行列Aから選択されたn個の割付パターンで切り出した各製品数は、それぞれ求められている各製品の数量以上でなければならないとする第1制約条件式Ax≧bと緩和された第3制約条件式0≦xi≦1を生成して、記憶装置に記憶させる制約条件生成手段と、
任意の方法で求められた初期実行可能解の入力を受け付けて、記憶装置に記憶させる初期設定手段と、
前記初期実行可能解と前記目的関数と前記制約条件式の入力を受け付けて、シンプレックス演算処理を実行するシンプレックス演算手段と、
前記シンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、前記初期実行可能解の目的関数の値を最大値とし、前記シンプレックス演算処理の結果得られた目的関数の値を最小値として、その範囲の目的関数の値をとる原材料の使用本数の組合せを列挙し、その中から目的関数が前記最小値に近いものを選択して、前記制約条件生成手段に対して、どの長さの原材料を何本選択して割付けに使用するかを定める、原材料使用行列Cと原材料の使用本数ベクトルxの積が原材料使用予定数量ベクトルdと等しいとする第2制約条件式Cx=dの生成を依頼し、前記第1制約条件式と前記第2制約条件式と前記第3制約条件式の制約条件下で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼し、その後得られたシンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、列挙された前記原材料の使用本数の組合せの中から、目的関数が前記最小値に近い次の候補を選択して、前記制約条件生成手段に対して、新たな第2制約条件式Cx=dの生成を依頼し、この新たな制約条件で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼するという動作を繰り返すように制御する探索制御手段を備えたことを特徴とする部材加工装置。
Means for optimizing the combination of products assigned to each raw material by obtaining the number of each type of raw material required when each of m products having a predetermined length is cut out from k kinds of raw materials each having a predetermined length; A pre-cut device that accepts optimized member allocation data and cuts the m products from the k kinds of raw materials that are sequentially supplied;
Accepting the input of product length data of m required products, and generating an m-th order product length vector Lp having the product length as an element and a product request quantity vector b having the product request quantity as an element Product length setting means for storing in the storage device;
A raw material length setting means that receives input of raw material length data of k types of prepared lengths, generates a k-th order raw material length vector Lm having the raw material length as an element, and stores it in a storage device;
The raw material and product which can economically allocate one or a plurality of products by comparing the product length data of the required m products with the raw material length data of the k kinds of raw materials prepared An allocation pattern vector generation means for enumerating m-th order allocation pattern vectors,
An allocation pattern matrix generation unit that generates an allocation pattern matrix A in which the allocation pattern vectors generated by the allocation pattern vector generation unit are arranged and stores the allocation pattern matrix A in a storage device;
An element for selecting a corresponding raw material by selecting from n allocation patterns included in the allocation pattern matrix defines a use number vector x of x i, and an m-th order cost coefficient vector corresponding to the raw material length vector Lm; An objective function generating means for generating an objective function indicating a sum of products of the used number vectors x and storing the objective function in a storage device;
The number of products cut out by n allocation patterns selected from the allocation pattern matrix A has been relaxed as a first constraint condition Ax ≧ b, which must be equal to or greater than the quantity of each required product . A constraint condition generation means for generating a third constraint condition expression 0 ≦ xi ≦ 1 and storing it in the storage device;
Initial setting means for receiving an input of an initial executable solution obtained by an arbitrary method and storing it in a storage device;
Simplex operation means for receiving input of the initial executable solution, the objective function, and the constraint condition expression, and executing simplex operation processing;
If the simplex operation process results in a solution where the value of xi is either 0 or 1 and does not include any other value , the member assignment data is output with the solution as the optimal solution, otherwise Is a combination of the number of raw materials used that takes the objective function value of the initial feasible solution as a maximum value, the objective function value obtained as a result of the simplex operation processing as a minimum value, and takes the objective function value in that range. Are selected from among them, and the number of raw materials of which length is selected and used for allocation is selected for the constraint condition generation means. A request is made to generate a second constraint condition expression Cx = d, where the product of the use matrix C and the raw material use number vector x is equal to the raw material use scheduled quantity vector d, and the first constraint condition expression and the second constraint condition expression are requested. And the third Under the constraint condition of the constraint condition expression, the simplex operation means is requested to perform the arithmetic processing, and the simplex arithmetic processing obtained thereafter results in a solution where the value of xi is either 0 or 1 and does not include any other In this case, the member allocation data is output with the solution as an optimal solution, and in other cases, the next candidate whose objective function is close to the minimum value is selected from the listed combinations of the number of raw materials used. Select and request the constraint condition generation means to generate a new second constraint condition expression Cx = d, and repeat the operation of requesting the simplex operation means to perform arithmetic processing under this new constraint condition. A member processing apparatus comprising a search control means for controlling the apparatus.
請求項2に記載の部材加工装置において、  The member processing apparatus according to claim 2,
探索制御手段は、2回目以降のシンプレックス演算処理の繰り返し回数に上限値を設けることを特徴とする部材加工装置。  The search control means provides an upper limit value for the number of repetitions of the second and subsequent simplex operation processes.
コンピュータを、請求項1に記載の各手段として機能させる部材割付プログラム。  The member allocation program which makes a computer function as each means of Claim 1. コンピュータを、請求項1に記載の各手段として機能させる部材割付プログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。  A computer-readable recording medium having recorded thereon a member assignment program that causes the computer to function as each means according to claim 1. それぞれ所定の長さのm本の製品を、それぞれ所定の長さのk種類の原材料から切り出すときに必要な各種類の原材料の本数を求め、各原材料に割り付ける製品の組合せを最適化する方法であって、
製品長設定手段が、求められているm本の製品の製品長データの入力を受け付けて、製品長を要素とするm次の製品長ベクトルLpと、製品要求数量を要素とする製品要求数量ベクトルbとを生成して、記憶装置に記憶させるステップと、
原材料長設定手段が、用意されたk種類の長さの原材料長データの入力を受け付けて、原材料長を要素とするk次の原材料長ベクトルLmを生成し、記憶装置に記憶させるステップと、
割付パターンベクトル生成手段が、求められている前記m本の製品の製品長データと用意された前記k種類の原材料の原材料長データとを比較して、1本または複数本の製品を経済的に割り付けることができる原材料と製品との関係を示す、m次の割付パターンベクトルを列挙するステップと、
割付パターン行列生成手段が、前記割付パターンベクトル生成手段の生成した割付パターンベクトルを並べた割付パターン行列Aを生成して、記憶装置に記憶させるステップと、
目的関数生成手段が、前記割付パターン行列に含まれたn個の割付パターンをから選択して該当する原材料を選択する要素がxiの使用本数ベクトルxを定義し、前記原材料長ベクトルLmに対応するm次の費用係数ベクトルと前記使用本数ベクトルxの積の総和を示す目的関数を生成して、記憶装置に記憶させるステップと、
制約条件生成手段が、前記割付パターン行列Aから選択されたn個の割付パターンで切り出した各製品数は、それぞれ求められている各製品の数量以上でなければならないとする第1制約条件式Ax≧bと緩和された第3制約条件式0≦xi≦1を生成して、記憶装置に記憶させるステップと、
初期設定手段が、任意の方法で求められた初期実行可能解の入力を受け付けて、記憶装置に記憶させるステップと、
シンプレックス演算手段が、前記初期実行可能解と前記目的関数と前記制約条件式の入力を受け付けて、シンプレックス演算処理を実行するステップと、
探索制御手段が、前記シンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、前記初期実行可能解の目的関数の値を最大値とし、前記シンプレックス演算処理の結果得られた目的関数の値を最小値として、その範囲の目的関数の値をとる原材料の使用本数の組合せを列挙し、その中から目的関数が前記最小値に近いものを選択するステップと、
前記探索制御手段が、前記制約条件生成手段に対して、どの長さの原材料を何本選択して割付けに使用するかを定める、原材料使用行列Cと原材料の使用本数ベクトルxの積が原材料使用予定数量ベクトルdと等しいとする第2制約条件式Cx=dの生成を依頼するステップと、
前記探索制御手段が、前記第1制約条件式と前記第2制約条件式と前記第3制約条件式の制約条件下で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼するステップと、
前記探索制御手段が、その後得られたシンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、列挙された前記原材料の使用本数の組合せの中から、目的関数が前記最小値に近い次の候補を選択して、前記制約条件生成手段に対して、新たな第2制約条件式Cx=dの生成を依頼し、この新たな制約条件で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼するという動作を繰り返すように制御するステップを含むことを特徴とする部材割付方法。
A method that optimizes the combination of products assigned to each raw material by obtaining the number of each type of raw material required when cutting out m products each having a predetermined length from k kinds of raw materials each having a predetermined length. There,
The product length setting means accepts the input of the product length data of m required products, and the m-th order product length vector Lp with the product length as an element and the product request quantity vector with the product request quantity as an element generating b and storing it in a storage device;
A step in which raw material length setting means receives input of raw material length data of k types of prepared lengths, generates a k-th raw material length vector Lm having the raw material length as an element, and stores it in a storage device;
The allocation pattern vector generation means compares the required product length data of the m products and the prepared raw material length data of the k kinds of raw materials, and economically determines one or more products. Enumerating m-th order allocation pattern vectors indicating the relationship between raw materials and products that can be allocated;
An allocation pattern matrix generation unit that generates an allocation pattern matrix A in which the allocation pattern vectors generated by the allocation pattern vector generation unit are arranged and stores the allocation pattern matrix A in a storage device;
The objective function generation means selects n allocation patterns included in the allocation pattern matrix and selects a corresponding raw material, defines an used number vector x of xi, and corresponds to the raw material length vector Lm. generating an objective function indicating a sum of products of m-th order cost coefficient vectors and the used number vectors x and storing the objective function in a storage device;
The first constraint condition expression Ax that the number of products cut out by the constraint condition generation means with the n number of allocation patterns selected from the allocation pattern matrix A must be equal to or greater than the quantity of each product that is determined. Generating a third constraint condition 0 ≦ xi ≦ 1 relaxed as ≧ b and storing it in the storage device;
An initial setting means for receiving an input of an initial executable solution obtained by an arbitrary method and storing it in a storage device;
A simplex computing means for receiving input of the initial executable solution, the objective function, and the constraint expression, and executing a simplex computing process;
The search control means outputs a member allocation data with the solution as the optimal solution when the value of xi is either 0 or 1 and does not include any other by the simplex operation processing, In other cases, the raw material which takes the value of the objective function in the range with the value of the objective function of the initial feasible solution as the maximum value and the value of the objective function obtained as a result of the simplex operation processing as the minimum value. Enumerating the combinations of the number of used and selecting the one whose objective function is close to the minimum value from among the combinations,
The search control means determines how many raw materials of which length to select and use for allocation to the constraint generation means. The product of the raw material use matrix C and the raw material use number vector x is the raw material use. Requesting generation of a second constraint condition expression Cx = d that is equal to the planned quantity vector d ;
The search control means requesting a simplex computing means to perform arithmetic processing under the constraint conditions of the first constraint condition expression, the second constraint condition expression, and the third constraint condition expression ;
When the search control means obtains a simplex operation process , and the solution is a solution that does not include any other value when the value of xi is 0 or 1, member assignment data is determined with that solution as the optimum solution. Otherwise, select the next candidate whose objective function is close to the minimum value from the listed combinations of the number of used raw materials , and A member assignment comprising: a step of requesting the generation of a new second constraint condition expression Cx = d, and a control to repeat the operation of requesting a calculation process to the simplex operation means under the new constraint condition Method.
JP2007269705A 2007-10-17 2007-10-17 Material assignment system Active JP4909869B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007269705A JP4909869B2 (en) 2007-10-17 2007-10-17 Material assignment system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007269705A JP4909869B2 (en) 2007-10-17 2007-10-17 Material assignment system

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2009098924A JP2009098924A (en) 2009-05-07
JP2009098924A5 JP2009098924A5 (en) 2010-04-02
JP4909869B2 true JP4909869B2 (en) 2012-04-04

Family

ID=40701870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007269705A Active JP4909869B2 (en) 2007-10-17 2007-10-17 Material assignment system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4909869B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5000735B2 (en) * 2010-02-16 2012-08-15 住友林業株式会社 Material assignment system
JP5838047B2 (en) * 2011-06-13 2015-12-24 株式会社トーアエンジニアリング Material assignment system
JP5983976B1 (en) * 2016-01-18 2016-09-06 株式会社Jls Member assignment system, member assignment program, recording medium and member processing apparatus
JP2019148924A (en) * 2018-02-26 2019-09-05 株式会社ア−キテック Device and program for planning cutting-out of reinforcing bar
JPWO2022176945A1 (en) * 2021-02-22 2022-08-25

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5216593A (en) * 1991-01-24 1993-06-01 International Business Machines Corporation Method and apparatus for discrete activity resourse allocation through cardinality constraint generation
JPH04365162A (en) * 1991-06-13 1992-12-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Analyzing method and scheduling method of resource allocation and systems therefor
US5630070A (en) * 1993-08-16 1997-05-13 International Business Machines Corporation Optimization of manufacturing resource planning
JP3039348B2 (en) * 1995-12-27 2000-05-08 住友金属工業株式会社 Production planning method and board removal method
JPH1139384A (en) * 1997-07-22 1999-02-12 Sumitomo Metal Ind Ltd Combination problem solving method, planning method and recording medium
US6341266B1 (en) * 1998-06-19 2002-01-22 Sap Aktiengesellschaft Method and system for the maximization of the range of coverage profiles in inventory management
JP2000067028A (en) * 1998-08-24 2000-03-03 Sumitomo Metal Ind Ltd Method for generating schedule and record medium
JP3565262B2 (en) * 1999-09-20 2004-09-15 住友林業株式会社 Member allocation method and member allocation processing device
JP2001168682A (en) * 1999-12-13 2001-06-22 Jeol Ltd Digital filter
JP2004239519A (en) * 2003-02-06 2004-08-26 Yamaguchi Technology Licensing Organization Ltd Controller of heat storage plant
JP2005322960A (en) * 2004-05-06 2005-11-17 National Univ Corp Shizuoka Univ Color conversion method for multi-primary color display apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009098924A (en) 2009-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Alagöz et al. Rescheduling of identical parallel machines under machine eligibility constraints
Li et al. A discrete artificial bee colony algorithm for the distributed heterogeneous no-wait flowshop scheduling problem
US8121885B2 (en) Plan solver
Gupta et al. On deterministic online scheduling: Major considerations, paradoxes and remedies
Mendoza et al. A serial inventory system with supplier selection and order quantity allocation
Berretta et al. A memetic algorithm for a multistage capacitated lot-sizing problem
JP5053996B2 (en) Supply chain management production optimizer
US9058216B2 (en) Method for estimating job run time
Hamzadayı An effective benders decomposition algorithm for solving the distributed permutation flowshop scheduling problem
De CM Nogueira et al. Hybrid GRASP heuristics to solve an unrelated parallel machine scheduling problem with earliness and tardiness penalties
JPH06202882A (en) Method and system for trouble diagnaosis
JP4909869B2 (en) Material assignment system
Terrazas‐Moreno et al. Simultaneous design, scheduling, and optimal control of a methyl‐methacrylate continuous polymerization reactor
Pooranian et al. New hybrid algorithm for task scheduling in grid computing to decrease missed task
Wu et al. Analytics branching and selection for the capacitated multi-item lot sizing problem with nonidentical machines
CN112328395B (en) Cloud resource capacity planning method and system
Goux et al. Solving large MINLPs on computational grids
JP5000735B2 (en) Material assignment system
JP5838047B2 (en) Material assignment system
Gicquel et al. Capacitated lot sizing models: a literature review
Hicks et al. Dynamic scheduling for complex engineer-to-order products
Dziurzanski et al. Implementing digital twins of smart factories with interval algebra
JP2009098924A5 (en)
Chetty et al. A Study on the Enhanced Best Performance Algorithm for the Just‐in‐Time Scheduling Problem
CN108268316A (en) The method and device of job scheduling

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100217

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100217

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111222

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120110

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120116

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150120

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4909869

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250