JPH0415865A - スケジュール作成支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマトリクスで表現されるスケジュールの作成を
支援する装置に係り、特に、スケジュール作成者が設定
する様々な条件や目的に柔軟に対応したスケジュールを
短時間で対話的に求める場合に好適なスケジュール作成
支援装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、スケジュールを作成する装置としては、線形計画
法や整数計画法など数理計画手法に基づくものがあった
が、全ての制約条件を定式化できない、多量の計算時間
を要する、解が求まらない場合があるなどの欠点があっ
た。また、問題固有の最適な解法アルゴリズムを作成で
きたとしても、制約条件の変更などスケジュール対象の
状況変化に柔軟に対応するのが困難である、といった問
題があった。

そこで、例えば特開昭５９−３７０３３号に記載のよう
に、知識工学を応用して、スケジュール作成のノウハウ
をルールとして知識ベースに記述し、推論機構によって
スケジュールを作成するシステムが開発されている。知
識工学手法を用いれば、数理計画手法のように最適解が
得られる保証はないが、準最適な解が比較的短時間で得
られ、しかも、スケジュール対象の状況変化にも、知識
ベースの変更によって柔軟に対応できるようになる。

しかし、良いスケジュールが得られるかどうかは知識の
内容によって決まるため、知識ベースの作成や知識の獲
得が容易にできるかが問題となる。

また、制約条件や優先順位などは、固定のものではなく
、状況に応して変更する必要があり、それらを変更する
ための支援機構が不可欠である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、スケジュール作成のための知識記述の
容易さや知識の獲得、及び対話的な解法や条件の設定の
ための支援機構について配慮がされておらず、知識ベー
スの作成が困難で、かつスケジュール作成者が対話的に
条件や解法を設定するのが困難である。といった問題が
あった。

本発明の目的は、スケジュールマトリクスで表現される
スケジュールの作成に関して、条件や解法が簡単にかつ
柔軟に設定でき、しかもそれらを対話的に設定するため
に必要な情報を提示し、さらに、試行を重ねるに従って
知識ベースの改善を行うことができるスケジュール作成
支援装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、スケジュール作成の条件や
解法を記述する知識ベースとして、スケジュールマトリ
クスの要素優先順位記述部、目標条件記述部、制約条件
記述部、調整規則記述部。

制約優先順位記述部を設け、これらを用いて優先順位の
高い制約がなるべく成立するように、または制約条件の
評価値が最小になるようにスケジュールを作成するスケ
ジュール作成機構を設けたものである。

また、対話的に条件や解法を設定するために、スケジュ
ールマトリクスを集約して表示するスケジュール表示機
構、目標条件評価機構、制約条件評価機構、スケジュー
ル範囲限定機構、スケジュール変更機構を設けたもので
ある。

また、知識ベースの改善を行うため、指定パターン登録
機構、または自動パターン登録機構を設けたものである
。

また、要素優先順位を決定するために、対象属性記述部
と要素優先順位決定機構とを設けたものである。

〔作用〕

スケジュール作成のための解法や制約は、知識ベースに
スケジュールマトリクスの要素優先順位。

目標条件、制約条件、制約条件を成立させるための調整
規則、制約条件の優先順位を記述するだけでよく、スケ
ジュール作成機構が、これらの記述を用いて、優先順位
の高い制約条件がなるべく成立するように、または制約
条件の評価値が最小になるようにスケジュールを作成す
る。従って、特別なノウハウがなくても解法や制約が簡
単に記述できる。

また、スケジュール表示機構や、目標条件評価機構、制
約条件評価機構により、作成されたスケジュールの評価
ができるので、解法や条件を対話的に変更する際の指針
が得られる。

また、スケジュール範囲決定機構やスケジュール変更機
構により、スケジュールの再作成や変更が柔軟に行える
。

また、指定パターン登録機構や自動パターン登録機構に
より、良い結果が得られた知識のパターンを登録できる
ので、試行を重ねることにより知識ベースの改善を進め
ることができる。

また、要素優先順位決定機構が対象属性の記述から要素
優先順位を決定するので、知識ベースに要素優先順位を
記述する必要がなくなる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

システムは、知識ベース１０．スケジュール作成機構１
１．スケジュールマトリクス１２．スケジュール表示機
構１３．目標条件評価機構１４゜制約条件評価機構１５
．スケジュール変更機構１７、スケジュール範囲限定機
構１６から構成される。知識ベースには、対象属性記述
部１０１゜要素優先順位記述部１０２．目標条件記述部
１０３゜制約条件記述部１０４．制約優先順位記述部１
０５゜調整規則記述部１０６がある。

このシステムにより、公聴会スケジュールを作成する場
合を例にとって、以下に説明する。公聴会スケジュール
作成とは、１人の学生と３人の先生から構成される公聴
会を、限られた時間と会場に、様々な制約を満たすよう
に割り付けるものである。スケジュールマトリクス１２
は、時間、会場、学生、先生の３つの次元から構成され
、ある学生または先生が出席すべき時間及び会場には１
を、それ以外にはＯを割り付ける。一般に、スケジュー
ル問題の多くは、このようにマトリクスの要素に１か０
あるいはある値を割り付ける形で表現することが可能で
ある。

ここで、説明を簡単にするため２時間は、第１日の午前
、午後及び第２日の午前、午後の４つとし、会場はＸ、
Ｙの２つ、学生はＡからＧの７人、先生はａからＪの１
０人とし、要素優先順位は、時間、会場、学生、先生の
順にそれぞれ時間順及びアルファベット類とする。

目標条件としては、次の２つを考える。

Ｐｌ：全ての学生がそれぞれ１つの公聴会に出席する。

Ｐ２：１つの公聴会は１人の学生と３人の先生とで構成
される。

また、制約条件としては、次の５つを考え、制約優先順
位はＱｌ、Ｑ２．・・・の順とする。

Ｑｌ：先生は同じ時間に異なる２つの会場に出席できな
い。

Ｑ２：先生は指定した欠席時間には出席できない。

Ｑ３：先生は同じ日の午前と午後に異なる会場には出席
できない。

Ｑ４：学生が指定した優先順位の少なくとも１位と２位
の先生が同じ公聴会に出席しなければならない。

Ｑ５：学生が指定した優先順位の１位、２位、３位の先
生が同じ公聴会に出席しなければならない。

学生が指定した優先順位とは、各学生ごとに５人の先生
を選んだもので、第２図に示すように、対象属性記述部
１０１に記述しておく。また、先生の欠席時間（都合の
悪い時間）の指定も、そこに記述する。

これらの目標条件や制約条件は、スケジュールマトリク
スの所定の行や列を探索し１かＯかを瀾ぺることにより
判定できる。従って、条件の記述は容易に行える。

さて、この知識ベースを用いて、スケジュール作成機構
１１がスケジュールを作成する方法について第３図を用
いて説明する。

まず、マトリクスの初期状態として、全ての要素をＯと
する。一般には、全ての制約条件を満たすような状態を
選べば良い。そして、要素優先順位に基づきマトリクス
の要素を１つ選択する（ステップ３２）６最初は、第−
日の午前、会場Ｘ、学生Ａを選択し１条件Ｐ１を満たす
ためその要素を１とする。次に１条件Ｐ２を満たすよう
に先生を３人選板し、その要素を１とする（ステップ３
３）。このように、なるべく目標条件を満たすようにマ
トリクスを作成していき、マトリクス要素の値を変更す
るたびに制約条件をチエツクする（ステップ３４）。制
約条件が成立しない場合、もし調整規則があればそれを
実行する（ステップ３５．３７）。なければ、要素の値
を元に戻す（ステップ３６）。とりあえず調整規則がな
いとすれば、学生Ａに対する先生は、制約条件Ｑ５を満
たすようにａ、ｆ、ｃが選ばれる（他の制約条件も当然
満たしている）。

このようにして、全ての目標条件を満たすまでマトリク
スの要素を決めていく　（ステップ３１）が、最後の要
素まで決めた結果、目標条件を満たしていない場合には
、制約条件の優先順位の最も低いものを制約から外して
やり直す（ステップ３８）。この例では、全ての学生の
割り付けができなかった場合、制約条件Ｑ５を外し、割
り付けができなかった学生についてのみもう一度やり直
す。このように、優先順位の低いものから順に制約条件
を外していくことにより、優先順位の高い制約がなるべ
く多く成立するようにスケジュールを決定することがで
きる。

その結果、例えば、制約条件のＱｌからＱ４までを全て
満たし、目標条件を全て満たすスケジュールが作成され
たとする。結果は、第４図、第５図のように、スケジュ
ール表示機構１３が３次元のマトリクスを２次元に集約
して表示する。また、目標条件評価機構１４の評価結果
として、「Ｐｌ。

Ｐ２が全て成立」、制約条件評価機構１５の評価結果と
して、ｒＱ１〜Ｑ４は全て成立、Ｑ５は学生Ｇについて
不成立Ｊのように表示される。

本実施例によれば、スケジュール作成のための解法や条
件が、要素優先順位、目標条件、制約条件、制約優先順
位だけで容易に記述できる効果がある。また、スケジュ
ールの決定方法が単純で後戻りがあまりないため、短時
間でスケジュール作成できる効果がある。更に、スケジ
ュール結果が判り易く表示されるので、解法や条件の変
更の指針が得られる効果がある。

上述の実施例では、調整規則がなかったため、制約条件
を満たさない場合には値を元に戻したが、実際にはそれ
では良いスケジュールが得られない場合が多い。そこで
、例えば、制約条件Ｑ３が満たされない場合には、 「午前か午後のどちらかを別の先生と交換する」という
調整規則を用いる。このように、制約条件を成立させる
ため、後戻りして一度決定したスケジュールを決めなお
す。ただしその際、成立していた他の制約条件が不成立
にならないようにチエツクする必要がある。

このような調整規則を知識ベースに追加していくことに
より、より良いスケジュールが作成できるようになる。

また、この調整規則は制約条件に対応させてそれぞれ独
立に記述できるので、容易に追加できる効果がある。

制約条件の優先順位を変えたい場合は、次のようにして
実行する。例えば、２つの会場がお互い近い場所に変わ
ったため、Ｑ３の条件の優先度が下がったとする。その
場合は、制約優先順位記述部１０５の記述を変更し、Ｑ
３がＱ５の次になるようにすれば良い。

一度作成したスケジュールをスケジュール作成者が変更
する場合は、以下のように実行する。スケジュール作成
者は、スケジュール表示機構１３によって表示されるス
ケジュール結果を見ながら、スケジュール変更機構１７
によって、スケジュールマトリクスの要素の値を変更す
る。また、変更によって、目標条件や制約条件が成立し
なくなる可能性があるので、目標条件評価機構１４や制
約条件評価機構１５を用いて条件チエツクを行う。

更に、条件を満たすため、変更した以外の部分をもう一
度スケジュール作成機構１１によって再作成する。その
際、再作成の範囲が部分的でよい場合には、スケジュー
ル範囲限定機構１６によって、再作成すべき部分マトリ
クスを指定する。

このように、−度作成したスケジュールのスケジュール
作成者による変更が容易にでき、条件を満たすための再
作成も簡単に実行できる。その際、再作成の範囲も自由
に指定できるので２必要な部分だけを効率的に変更でき
る効果がある。

次に、知識ベースに複数パターンの知識を記述する場合
の実施例を、第６図により説明する。システムは、知識
ベース１０．スケジュール作成機構１１．スケジュール
マトリクス１２．スケジュール表示機構１３．目標条件
評価機構１４．制約条件評価機構１５．指定パターン登
録機構１８がら構成される。知識ベースの各部分は、複
数通りの記述ができるようにし、新たにパターン登録部
１０７を設ける。

知識ベースには、例えば、要素優先順位を２通り記述し
ておき、ＥＰｌとＥＰ２というように、それぞれに名称
を付けておく。そして、各知識の複数の記述の中から１
つずつ選んで組合せたパターン（知識の名称の組合せ）
が任意に選べるようにする。スケジュール作成機構１１
は指定されたパターンに対するスケジュールを作成し、
スケジュール表示機構１３．目標条件評価機構１４．制
約条件評価機構１５がそれぞれ評価・表示する。

スケジュール作成者は、それを見てパターンの評価を行
う。もし、良いスケジュールが得られたパターンを登録
しておきたい場合には、指定パターン登録機構１８によ
りパターン登録部１０７に登録する。

本実施例によれば、複数の知識のパターンごとにスケジ
ュールが作成でき、各パターンの評価が容易にできる効
果がある。また、良いパターンを登録することにより、
知識ベースの改善ができる効果がある。

第７図に示す例では、指定パターン登録機構の代わりに
、自動パターン登録機構１９を設けた。

自動パターン登録機構１９は、目標条件評価機構１４と
制約条件評価機構１５の評価結果から、パターンに対す
る評価付けを自動で行い、あらかじめ設定された値以上
の評価が得られたパターンを、パターン登録部１０７に
登録する。

この場合は、スケジュール作成者がパターンを指定する
必要がなく、複数パターンのスケジュール作成を行うこ
とにより、自動的に知識ベースの改善が行われる効果が
ある。

上述の実施例では、第３図に示したように、スケジュー
ル決定機構が、優先順位の高い制約条件がなる△く多く
成立するようにスケジュールを決定した。しかし、例え
ば、優先順位の低い制約が１０カ所で不成立になるより
も、優先順位の高い制約が１カ所で不成立になった方が
良い場合もある。

そのような場合は、各制約条件を重みを付け、重みとそ
の制約条件が不成立になった個数との積を制約条件の評
価値とし、評価値が最小になるようにスケジュールを決
定すれば良い。その際、評価値が最小になるようにする
ため、単に優先順位が低い制約から順に外すだけでなく
、様々な制約の外し方の組合せを試す必要がある。この
手法によれば、制約条件を総合的に評価した最適なスケ
ジュールを作成できる効果がある。

次に、本発明を保守作業スケジュール作成に適用した例
を、第８図を用いて説明する。保守作業スケジュール作
成とは、定められた期間内に指定された機械の保守作業
が行えるように保守員を割り付けるものである。スケジ
ュールマトリクス１２は、時間９機械、保守員の３つの
次元から構成される。

目標条件は、 Ｐｌ：定められた期間内に指定された全ての機械の保守
作業を行う。

Ｐ２：保守作業は機械ごとに定められた保守作業量を満
たすまで連続して行う。

とし、制約条件としては。

Ｑｌ：運転中の機械の能力の合計値が、日ごとの必要能
力合計値より大きい。

Ｑ２：保守員は同時に２台の機械を保守作業できない。

Ｑ３：１台の機械には最大３人の保守員までしか同時に
保守作業できない。

を考える。

対象属性記述部１０１には、第９図に示すような機械ご
との能力、保守作業量９日ごとの必要能力合計値を記述
する。Ｑｌの条件をチエツクするには、運転している（
保守作業していない）機械の能力の合計を計算する必要
があるため、その計算手順を制約条件記述部１０４に記
述しておく。

このように、制約条件として、単にスケジュールマトリ
クスの値（１かＯか）を調べるものだけでなく、数値計
算を伴うものも記述できる。

要素優先順位決定機構２０は、対象属性の記述を参照し
ながら、制約条件の成立が難しいと考えられる順に要素
優先順位を決定していく。例えば。

機械に関しては保守作業量が多い順、日については必要
能力合計値が多い順とする。このように制約条件の成立
が難しい要素の優先順位を高くすることにより、結果的
に制約条件により多く成立するようにスケジュールを決
定することができる。

本実施例によれば、要素優先順位が対象属性の記述から
決定されるので、要素優先順位を知識ベースに記述する
必要がなくなる効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、スケジュール作成のための知識ベース
が、スケジュールマトリクスの要素優先順位、目標条件
、制約条件、制約優先順位、調整規則を記述するだけで
容易に構築できる効果がある。また、作成されたスケジ
ュールが判り易く表示されるので、知識ベースを対話的
に変更する際の指針が得られる効果がある。また、−度
作成されたスケジュールの一部変更や、再作成が容易に
できる効果がある。更に、知識の組合せのパターンが登
録できるので、知識ベースの改善が容易に行える効果が
ある。また、対象属性の記述から、要素優先順位が決定
されるので、要素優先順位を記述する必要がなくなる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は対象属性
記述部の構成図、第３図はスケジュール作成部の実行手
順を表すブロック図、第４図と第５図はスケジュール表
示機構の表示結果を示す図、第６図と第７図と第８図は
本発明の他の実施例の構成図、第９図は本発明の他の実
施例の対象属性記述部の構成図である。 １０・・知識ベース、１１・・スケジュール作成機構、
１２・・スケジュールマトリクス、１０２・・・要素優
先順位記述部、１ｏ３・・・目標条件記述部、１０４・
・制約条件記述部、 １０５・・・制約優先順位記述部。 第２図 第１図 第３図 第４図 第６図 第５図 第７図 第８図 第９ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数次元のスケジュールマトリクスで表現されるス
   ケジュールの作成を支援する装置であつて、知識ベース
   とスケジュール決定機構を備え、上記知識ベースは、上
   記マトリクスの要素優先順位を記述する要素優先順位記
   述部と、目標条件を記述する目標条件記述部と、制約条
   件を記述する制約条件記述部と、制約条件を成立させる
   ための調整規則記述部と、制約条件の優先順位を記述す
   る制約優先順位記述部とを含み、上記スケジュール決定
   機構は、上記要素優先順位に従つて上記マトリクスの要
   素を選択しながら、上記目標条件が全て成立するように
   、かつ上記調整規則を用いながら上記制約条件のうち上
   記制約優先順位の高いものがなるべく多く成立するよう
   にスケジュールを決定することを特徴とするスケジュー
   ル作成支援装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記スケジュール
   が３次元以上のスケジュールマトリクスで表現される場
   合に、上記スケジュール決定機構が決定するスケジュー
   ルの最終結果または途中結果を２次元のマトリクスに集
   約して表示するスケジュール表示機構を設けたことを特
   徴とするスケジュール作成支援装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、目標条件がどれだ
   け成立しているかを評価し表示する目標条件評価機構、
   及び制約条件がどれだけ成立しているかを評価し表示す
   る制約条件評価機構のいずれか一方または両方を設けた
   ことを特徴とするスケジュール作成支援装置。 ４、特許請求の範囲第１項において、スケジュールマト
   リクスの部分マトリクスを指定するスケジュール範囲限
   定機構を設けたことを特徴とするスケジュール作成支援
   装置。 ５、特許請求の範囲第１項において、上記スケジュール
   決定機構が決定したスケジュールを変更するためのスケ
   ジュール変更機構を設け、変更されたスケジュールに対
   して、上記スケジュール決定機構が、上記目標条件が全
   て成立するように、かつ上記調整規則を用いながら上記
   制約条件のうち上記制約優先順位の高いものがなるべく
   多く成立するようにスケジュールを再決定することを特
   徴とするスケジュール作成支援装置。 ６、特許請求の範囲第３項において、上記知識ベースは
   、要素優先順位、目標条件、制約条件、調整規則、制約
   優先順位を組合せたパターンを複数記述でき、上記スケ
   ジュール作成機構は上記複数のパターンのそれぞれに対
   する複数のスケジュールを作成し、上記目標条件評価機
   構及び上記制約条件評価機構が上記複数のスケジュール
   について評価することを特徴とするスケジュール作成支
   援装置。 ７、特許請求の範囲第６項において、指定されたパター
   ンをパターン登録部に登録する指定パターン登録機構を
   設けたことを特徴とするスケジュール作成支援装置。 ８、特許請求の範囲第６項において、上記評価された結
   果に基づいて上記複数のスケジュールから一つあるいは
   複数のスケジュールを選択し、上記選択されたスケジュ
   ールに対応するパターンをパターン登録部に登録する自
   動パターン登録機構を設けたことを特徴とするスケジュ
   ール作成支援装置。 ９、特許請求の範囲第１項において、上記制約条件記述
   部に制約条件の重みを記述し、上記スケジュール決定機
   構が、上記制約条件のうち上記制約優先順位の高いもの
   がなるべく多く成立するようにではなく、上記制約条件
   の重みを用いて計算した制約条件の評価が最小になるよ
   うにスケジュールを決定することを特徴とするスケジュ
   ール作成支援装置。 １０、特許請求の範囲第１項において、上記知識ベース
   はスケジュール対象の属性を記述する対象属性記述部を
   備え、上記属性を参照して要素優先順位を決定する要素
   優先順位決定機構を設けたことを特徴とするスケジュー
   ル作成支援装置。