JP6153624B2 - 対話型のテスト・スケジュール調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、対話型のテスト・スケジュールの調整方法に関し、より具体的には、複数のユーザにとって納得感のあるテスト・スケジュール案を作成／提示する方法に関する。

製造業において、製品の製造スケジュール、あるいは試作品等のテスト・スケジュールを最適化することは、製造に係る期間及びコスト、あるいはテストに係る期間及びコストを低減／抑制する上で重要である。また、自動車等の製造業では、試作品等のテスト項目が多く、各テスト項目が異なるテスト部門（以下、ユーザとも呼ぶ）で実施されるため、複数のテスト部門からの要求を満たすようにテスト・スケジュールの最適化（調整）を行う必要がある。

そうした最適化を行う上で利用可能なツールとして、例えばＣＰＬＥＸ（登録商標）等の数理計画法を用いた最適化ソフトウェアがある。特許文献１では、数理計画法を用いた最適化計算を利用した製品の生産スケジュール方法を開示する。特許文献２では、処理設備の占有率が高い過程をボトルネック過程とした上で、数理計画法を用いた最適化計算を利用した製鋼プロセスの操業スケジュール作成方法を開示する。

しかし、特許文献１、２に開示の方法を含む従来のスケジュール法では、最適化計算を主として製造資源毎に時間内で処理する品目を割付けるために用いており、上述した複数のテスト部門からの要求を満たすようにテスト・スケジュールの最適化（調整）を行うには必ずしも十分ではない。すなわち、従来の方法では、テスト部門間での納得感のある目的関数や制約条件を表現することが困難であるため、複数のユーザにとって納得感のあるテスト・スケジュール案を作成／提供することが難しい。

特開２００７−１４８６３５号公報 特開２０１３−１４３０３０号公報

したがって、本発明の目的は、対話型のテスト・スケジュールの調整方法、より具体的には、複数のユーザにとって納得感のあるテスト・スケジュール案を作成／提示する方法を提供することである。

本発明は、コンピュータを用いた対話型のテスト・スケジュールの調整方法を提供する。その方法は、
（ａ）テスト・スケジュールの調整が必要となる複数のテスト項目の各々について、重要度とテスト期間とを含むテーブルを表示するステップと、
（ｂ）ユーザによってテーブルに入力された重要度及びテスト期間の値に基づき、複数のテスト項目において使用されるテスト設備の各々の使用スケジュールを数理計画法により計算された最適解から得られた第１の最適スケジュールとして表示するステップと、
（ｃ）テーブル中の重要度の値の少なくとも１つ以上が変更された場合、第１の最適スケジュール中の当該重要度の変更があったテスト項目の使用スケジュールを変更した上で、数理計画法により再計算された最適解から得られた第２の最適スケジュールを表示するステップと、
（ｄ）第２の最適スケジュールによってもユーザの合意が得られない場合、最適解の履歴を用いて探索法により得られた近傍解に基づく第３の最適スケジュールを表示するステップと、を含む。

本発明の方法によれば、数理計画法により計算された最適解から得られた最適スケジュールのみならず、その最適解の履歴を用いて探索法により得られた近傍解に基づく最適スケジュールをも表示することにより、ユーザの合意が得られる／より得られやすい、使用されるテスト設備の各々についての使用スケジュールの最適化／調整を行うことができる。

本発明の一態様では、探索法による近傍解は、最適解の３つの履歴を用いて、反射、拡張、及び縮小の中から選択された少なくとも１つの操作を行って得られる候補の離散解として求められる。

本発明の別の一態様では、第２の最適スケジュールを表示するステップは、重要度の値の変更の度に、及び重要度の変更があったテスト項目の使用スケジュールの変更パターン毎に実行される。

本発明の別の一態様では、第３の最適スケジュールを表示するステップにおいて、所定回数後の第３の最適スケジュールにおいてもユーザの合意が得られない場合、ナッシュ均衡解に基づく第４の最適スケジュールを表示するステップをさらに含む。

本発明の別の一態様では、第１、第２、及び第３の最適スケジュールを表示するステップ中の少なくとも１つのステップは、テーブルを表示するステップで表示されたテーブル中の複数のテスト項目のうちボトルネックとなるテスト項目を強調表示するステップを含む。

本発明の別の一態様では、ボトルネックとなるテスト項目を強調表示するステップは、当該テスト項目の実施において使用するテスト設備をボトルネック設備として表示するステップを含む。

本発明の別の一態様では、複数のテスト項目について、ボトルネック設備を増設した場合の第５の最適スケジュールを表示するステップをさらに含む。

本発明の方法を実施するシステムの構成例を示す図である。 本発明の方法を実行するコンピュータの構成例を示すブロック図である。 本発明の方法のフローを示す図である。 本発明の入力テーブルの例を示す図である。 本発明の入力テーブルの例を示す図である。 本発明の第１の最適スケジュールの表示例を示す図である。 本発明のボトルネックの情報の表示例を示す図である。 本発明の重要度の変更入力の例を示す図である。 本発明の第２の最適スケジュールの表示例を示す図である。 本発明の探索法により近傍離散解を得る手順を説明するためのイメージ図である。 本発明の設備を増設した場合のスケジュールの表示例を示す図である。

図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の方法を実施するシステムの構成例を示す図である。システム100は、ネットワーク40を介して相互に通信可能に接続されたホスト（サーバー）10、PC（端末）20、ネットワーク・ドライブ30を含む。ネットワーク・ドライブ30は、HDDやテープ・ドライブ等の記憶手段を含む。図１では、ホスト（サーバー）10およびネットワーク・ドライブ30はそれぞれ１つ、PC（端末）20は２つ描かれているが、これはあくまで例示であって、各装置がそれぞれ任意の台数（１つまたは２以上）を含むことができることは言うまでもない。特にPC（端末）20は、テスト部門（以下、ユーザとも呼ぶ）の数に応じて配置される。

詳細は後述する本発明の方法は、図１の構成において、例えばPC20が、サーバー10やネットワーク・ドライブ30からダウンロードしたソフトウェア、あるいは自己の内蔵する記憶手段（HDD等）内に保管されたソフトウェアを呼び出して実行することにより実施される。

図２は、本発明の方法を実行するコンピュータの構成例を示すブロック図である。図２では、図１のPC20の構成例を例示している。PC20は、バス230を介して相互に接続された演算処理装置（CPU）200、記憶手段210、各種I/F220を含む。各種I/F220は、入力I/F、出力I/F、外部記憶I/F、外部通信I/F等を含む総称として用いられ、各I/Fが、それぞれ対応するキーボード、マウス等の入力手段240、CRT、LCD等の表示手段250、USB接続の半導体メモリやHDD等の外部記憶手段260等に接続する。記憶手段210は、RAM、ROM等の半導体メモリ、HDD等を含むことができる。本発明の方法の各表示ステップの内容は、表示手段250において表示される。

図３は、本発明の方法のフローを示す図である。ステップＳ１１において、テスト・スケジュールの調整が必要となる複数のテスト項目の各々についての入力テーブルが表示される。入力テーブルには、各テスト項目（テストの種類）についての重要度とテスト期間、必要な計測機能などが含まれる。なお、この入力テーブルを含む各テーブルは、表示手段250において表示される。

図４と図５に表示される入力テーブルの例を示す。図４はテスト部門１への表示例であり、図５はテスト部門２への表示例である。図４において、３つのテスト項目Ａ、Ｂ、Ｃについて、重要度とテスト期間の入力テーブルと、計測機能１〜５の入力テーブルが例示されている。テーブル中の数値は、各テーブル表示後に部門１から既に入力された数値を示している。その入力前のテーブルには、初期状態であるブランクあるいは部門毎のデフォルト値（前回値等）が示される。

重要度の数値は、合計で１００になるように設定される。数値が大きいほど重要度が高いことを意味する。テスト期間は、各テストに割ける期間（希望時間）を意味し、テスト対象／項目に応じて、時間、日、週、月などの任意の単位で設定することができる。なお、テスト期間に加えてリリース・タイム等の他の項目を追加することもできる。計測機能１〜５の数値１は、テストに際してその計測機能を必要とすることを意味し、ブランクは必要としないことを意味する。図４中の“スケジューリング”表示は、テーブルにデータ（数値）入力をした後に、スケジュールの調整依頼を実行させるためにクリックするアイコンを意味する。

図５のテーブルの意味は、基本的に図４の場合と同様である。図５において、テスト項目がＤ、Ｅ、Ｆであること、及び計測機能２に代わって計測機能６が入っていることが図４との違いである。このように、テスト部門毎に入力テーブルが表示される。テーブル中のテスト項目の数及び内容（種類）、計測機能の数及び内容（種類）等は、テスト部門毎あるいはテスト対象毎に任意に設定することができる。

各部門から上述した入力テーブルの情報（データ）が入力されると、スーパーバイザーが持っている設備情報を元に、テスト項目毎の可能なテスト設備と処理時間が自動的に導出される。スーパーバイザーは、その算出したテスト項目毎の可能な設備と処理時間をテーブル（図示なし）として保持（保管）する。スーパーバイザーは、さらに各テスト部門の優先度割合（合計１００）の値（優先度）を予め保持している。例えば、図４と図５の例では、テスト部門１は４０、テスト部門２は６０に設定され、後述するスケジュール表示（算出）において、テスト部門２の要求がテスト部門１の要求よりも優先度が高くなるように調整されることを意味する。

図３に戻って、ステップＳ１２において、図４、図５の”スケジューリング”アイコンのクリック（要求）を受けて、第１の最適スケジュールが表示される。ここで、第１の最適スケジュールとは、ユーザによって入力テーブルに入力された重要度及びテスト期間の値に基づき、複数のテスト項目において使用されるテスト設備の各々の使用スケジュールを数理計画法により計算された最適解から得られた最初（１番目）のスケジュールを意味する。数理計画法により計算された最適解は、例えば混合整数計画法による最適解として得ることができる。混合整数計画法による最適解は、例えば下記の式（１）を満たすテスト設備の使用スケジュール（割当て）を所定の制約条件（例えば下記の（２）、（３）式等を含む）の下で求めることにより得ることができる。

制約条件１：（並行実施不可）

制約条件２：（専用使用）

（１）〜（３）式において、設計変数及びパラメータは以下の意味を有する。
＜設計変数＞：
ｕ_ｊｋｌ：テストｊを設備ｌでｋ番目に実施するとき１、その他の場合０
Ｕ_ｊ：テストｊの実施の有無、テストｊを実施しない時１、その他の場合０
ｔ_ｋｌ：設備ｌのｋ番目のテストの開始時期（時刻）
＜パラメータ＞：
ｗ_ｊ：テストｊの重み（テストｊの価値）
ｐ_ｊｌ：テストｊを設備ｌで処理するための所要時間
ｄ_ｊ：テストｊの目標締切り

（１）式に関して、目的関数を一定期間のテスト成果の量とし、これを最大化する割当を最適と評価するが、テスト実施をＵ_ｊ＝０としているので、（１）式のように最小化（minimize）を求めることになる。テストｊの重みｗ_ｊは、上述したスーパーバイザーが有する優先度の値を、各部門からのテストの重要度の値で分割して決定する。また、できるだけテストを早く終わらせる組合せを見つけるためにテスト期間を超えてしまうテストにペナルティを与える項を任意係数ρとして追加している。

図６にステップＳ１２で得られた第１の最適スケジュールの表示例を示す。図６は、Ｘ月における、図４及び図５のテスト項目Ａ〜Ｅについてのテスト設備Ｆ１〜Ｆ３の使用スケジュールを示している。図６では、文字列“ＸＸＸ”の長さが、テスト項目Ｘがテスト設備Ｙを使用／専有する期間（日）を示している。例えば、テスト設備Ｆ３は、月初めの“ＤＤＤ”の期間（数日）だけテスト項目Ｄのために使用されることを意味する。なお、図６の表示はあくまで一例であって、文字列“ＸＸＸ”に代わって、矢印“＜―＞”、直線“―”等の期間を表すための任意の表示形式を選択することができる。

図６の”ボトルネック分析”アイコンは、ユーザがボトルネック分析をして欲しい場合にクリックするために表示される。ここで、ボトルネック分析とは、最適スケジュールを求める上で、ネック（クリティカル）となるテスト項目及びテスト設備を抽出することを意味する。ボトルネック分析は、例えば、次の（ａ）〜（ｅ）のいずれかに該当するテストをボトルネックとなるテストと判定する。
（ａ）数理計画法の標準形に基づく上限・下限分析などで、変動幅が大きいテスト、
（ｂ）設備使用度が高いものに関連するテスト、
（ｃ）制約条件の不等式における両辺の差が小さいものに関連するテスト、
（ｄ）他の設備に、より早く処理可能なものが存在するテスト、
（ｅ）（ａ）〜（ｄ）の組合せとして検出されるテスト
そして、上記のテストを行う設備をボトルネック設備として求め、重要度を合算して大きいものから上位のボトルネックテストとする。

ボトルネック分析の結果、ボトルネックであるとされたテスト及び設備は、強調表示される。例えば、図４、図５のテーブルにおいて、そのテスト項目がカラーで表示される、あるいは点滅表示される等によって、強調表示される。また、図６の最適スケジュールの表示例において、ボトルネック設備が同様な方法で強調表示される。さらに、スーパーバイザーの情報として、例えば図４〜図６の例においては、図７に示されるようなボトルネックの情報が表示される。図７において、ボトルネック設備はＦ２とＦ１であり、ボトルネックテストはＦ、Ｂ、Ｅであり、それらの順位はテーブルの上から下へ向かって順位が低くなることを意味する。そして、各部門には要望したテストがボトルネックとなるかどうか、およびその大まかな順位が知らされる。

図３に戻って、ステップＳ１３において、第１の最適スケジュールで合意が得られたか否かを判定する。具体的には、例えば図４、図５で例示した入力テーブル中の重要度が変更されたか否かで判定する。例えば、重要度の値としてより大きな数値が入力された場合、そのテスト部門（ユーザ）はそのテスト項目のスケジュール（設備使用スケジュール）に満足していない、すなわち、もっとスケジュールを早めて欲しい、といった要望があると判定される。

図８に重要度の変更入力の例を示す。図８は、テスト部門１がテスト項目Ｂの重要度を４０（図４）から４５に上げ、逆にテスト項目Ｃの重要度を４０から３５に下げた場合の例を示している。なお、重要度の数値は、上述したように合計で１００になるように設定されているので、例えば、テスト項目Ｂの重要度を４５に上げただけの変更入力をした場合、エラーメッセージを表示して、ユーザに合計が１００になるように数値の変更を促すことができる。

ステップＳ１３の判定がＹｅｓ（合意あり）の場合は、本方法によるスケジューリングは終了する。この判定がＮｏ（重要度の変更あり＝合意なし）の場合、次のステップＳ１４において、第２の最適スケジュールが表示される。ここで、第２の最適スケジュールとは、ユーザによって入力テーブルに入力された重要度の変更値に基づき、図６に例示されるテスト設備の各々の使用スケジュールを数理計画法により計算された最適解から得られた２番目のスケジュールを意味する。すなわち、再スケジューリングが実行される。

ステップＳ１４の再スケジューリングは、図４〜図６の場合を例にすると、例えば以下のような手順で行われる。図８において重要度が増加したテスト項目Ｂのテスト期間”ＢＢ・・ＢＢ”をその設備Ｆ１内で、前にある全てのテスト期間（”ＡＡＡ”と”ＥＥ・・ＥＥ”）と入れ替えたスケジュールパターンを用意する。逆にもし重要度が減少していれば、そのテスト期間を後に回した全てのスケジュールパターンを用意する。そして、ステップＳ１２の場合と同様に式（１）等を用いた混合整数計画法によって最適解を得る。 ただし、上述した制約条件（式（２）、（３）等）を満たさないスケジュールパターンは除くこととする。

図９に第２の最適スケジュールの表示例を示す。図９の表示例の内容（各項目の意味）は、図６の表示例の場合と同様である。図６の場合と比べて変わっているのは、テスト項目Ｂの重要度が増加したことを反映して、テスト設備Ｆ１のスケジュールにおいて、テスト項目Ｂのテスト期間”ＢＢ・・ＢＢ”がテスト項目Ｅのテスト期間”ＥＥ・・ＥＥ”よりも早くなっていることである。このように、重要度の変更に伴って対応するテスト設備のスケジュールが自動的に変更され表示される。

次のステップＳ１５において、第２の最適スケジュールで合意が得られたか否かを判定する。具体的な手順は、ステップＳ１２の場合と同様である。ステップＳ１５の判定がＹｅｓ（合意あり）の場合は、本方法によるスケジューリングは終了する。この判定がＮｏ（重要度の変更あり＝合意なし）の場合、次のステップＳ１６において、第３の最適スケジュールが表示される。第３の最適スケジュールは、ステップＳ１４の第２の最適スケジュールの場合と同様に、重要度の変更等を反映したスケジュールを意味する。

第３の最適スケジュールは、第１及び第２の最適スケジュールの場合と同様に、混合整数計画法によって最適解を得る方法で得ることができる。さらに、本発明では、その最適解によるスケジュールでは合意が得られない場合に対応すべく、最適解の履歴を用いて探索法により得られた近傍解に基づく第３の最適スケジュールを導出して表示することができる。この近傍解に基づく第３の最適スケジュールの導出は、最適解での合意が得られない場合、ユーザの納得感を伴う解は、その最適解の周辺／近傍に存在すると考えられることから例えば以下の方法により得ることができる。

図１０は、最適解の履歴を用いて探索法により近傍解、より正確には近傍離散解を得る手順を説明するためのイメージ図である。図１０の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、順番に滑降シンプレックス法における“反射”、“拡張”、“縮小”の操作により近傍離散解を求める例である。（ａ）〜（ｃ）において、数字１〜３が最適解の履歴を示す点（位置）であり、数字４の点（位置）が各操作により得られる解候補であり、数字５〜９の点（位置）がその解候補の近傍の離散解である。最適解の履歴１から３は、最適解の発生順を意味する。数字１〜３の解履歴を使って、すなわち２点（１と２）を底辺として、（ａ）では反射の操作、（ｂ）では拡張の操作、（ｃ）では縮小の操作をそれぞれ行って、新たな解候補（数字４のまる）を作成する。その後、各々の解候補の近傍の離散解（５〜９）を作成し、それらを順番に近い順位に表示していく。すなわち、最初は最近傍の離散解（５）が表示される。

（ａ）〜（ｃ）の各々の解候補（４）は、例えば、順番に下記の式（４）〜（６）を解くことにより得ることができる。
（ａ）：

（ｂ）：

（ｃ）：

図３に戻って、ステップＳ１７において、第３の最適スケジュールで合意が得られたか否かを判定する。判定方法は、ステップＳ１３、Ｓ１５の場合と同様である。具体的には、例えば図４、図５で例示した入力テーブル中の重要度が変更されたか否かで判定する。ステップＳ１７の判定がＹｅｓ（合意あり）の場合は、本方法によるスケジューリングは終了する。この判定がＮｏ（重要度の変更あり＝合意なし）の場合、ステップＳ１６に戻って、第４以降の最適スケジュールの表示が、全体の合意が得られるまで繰り返される。

上記したステップによりスケジュールの合意が得られた場合、そのスケジュールから、さらにテストの効率を上げるための、ボトルネックとなっている設備に投資（増設）を行った場合の予測をシミュレートすることができる。例えば、図９のスケジュールにおいて、図７の設備Ｆ２を増設（増設分Ｆ２＋の追加）した場合、図１１で示されるように、テスト項目Ｆの期間（ＦＦ・・ＦＦ）を増設した装置（Ｆ２＋）に振り分けることができる。その結果、全体のスケジュールを短縮させることができる。すなわち、図１１に示されるように、期間２１−３０（日）を不要にでき、さらにテスト効率を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態について、図を参照しながら説明をした。しかし、本発明はこれらの実施形態に限られるものではない。本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様で実施できるものである。

１０ サーバー（ホスト）
２０ コンピュータ（PC）
３０ ネットワーク・ドライブ
４０ ネットワーク
１００ コンピュータ・システム

Claims (9)

1. コンピュータを用いた対話型のテスト・スケジュールの調整方法であって、ディスプレイに、
   （ａ）テスト・スケジュールの調整が必要となる複数のテスト項目の各々について、重要度とテスト期間とを含むテーブルを表示するステップと、
   （ｂ）ユーザによって前記テーブルに入力された重要度及びテスト期間の値に基づき、前記複数のテスト項目において使用されるテスト設備の各々の使用スケジュールを数理計画法により計算された最適解から得られた第１の最適スケジュールとして表示するステップと、
   （ｃ）前記テーブル中の前記重要度の値の少なくとも１つ以上が変更された場合、前記第１の最適スケジュール中の当該重要度の変更があったテスト項目の使用スケジュールを変更した上で、数理計画法により再計算された最適解から得られた第２の最適スケジュールを表示するステップと、
   （ｄ）前記第２の最適スケジュールによってもユーザの合意が得られない場合、前記最適解の履歴を用いて探索法により得られた近傍解に基づく第３の最適スケジュールを表示するステップと、を含む方法。
2. 前記探索法による前記近傍解は、前記最適解の３つの履歴を用いて、反射、拡張、及び縮小の中から選択された少なくとも１つの操作を行って得られる候補の離散解として求められる、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２の最適スケジュールを表示するステップは、前記重要度の値の変更の度に、及び前記重要度の変更があったテスト項目の使用スケジュールの変更パターン毎に実行される、請求項１に記載の方法。
4. 前記第３の最適スケジュールを表示するステップは、ユーザの合意が得られまで所定回数を限度として、前記候補の離散解を代えながら実行される、請求項２に記載の方法。
5. 前記第３の最適スケジュールを表示するステップにおいて、前記所定回数後の第３の最適スケジュールにおいてもユーザの合意が得られない場合、ナッシュ均衡解に基づく第４の最適スケジュールを表示するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記第１、前記第２、及び前記第３の最適スケジュールを表示するステップ中の少なくとも１つのステップは、前記テーブルを表示するステップで表示されたテーブル中の前記複数のテスト項目のうちボトルネックとなるテスト項目を強調表示するステップを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記ボトルネックとなるテスト項目を強調表示するステップは、当該テスト項目の実施において使用するテスト設備をボトルネック設備として表示するステップを含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記複数のテスト項目について、前記ボトルネック設備を増設した場合の第５の最適スケジュールを表示するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 請求項１〜８のいずれか１項の各ステップを実行するためのコンピュータ・プログラム。

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