JPH05120300A - 割当て装置 - Google Patents

割当て装置

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JPH05120300A
JPH05120300A JP27759191A JP27759191A JPH05120300A JP H05120300 A JPH05120300 A JP H05120300A JP 27759191 A JP27759191 A JP 27759191A JP 27759191 A JP27759191 A JP 27759191A JP H05120300 A JPH05120300 A JP H05120300A
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JP
Japan
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jobs
resources
neurons
neuron
allocation
Prior art date
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Pending
Application number
JP27759191A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Ishii
暁 石井
Tetsuya Abe
哲也 阿部
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP27759191A priority Critical patent/JPH05120300A/ja
Publication of JPH05120300A publication Critical patent/JPH05120300A/ja
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    • 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]
    • 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
    • Y02P90/30Computing systems specially adapted for manufacturing

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】 【目的】複数のジョブを複数のリソースに割当てる割当
て装置において、ニューラルネットワークによる簡易な
構成のシステムでの割当て装置を実現する。 【構成】リソースの個数i×ジョブjの個数のニューロ
ン1011〜10ijを配列したホップフィールドネットワーク
を用い、ユニット間の重みを調節して割当て処理を実行
させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数のジョブと複数の
リソースとの間の組合わせを効果的に割当て決定する割
当て装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、複数のジョブと複数のリソー
スとの間の組合わせを、種々の制約条件の下で割当て決
定することが多く行われてきた。例えば、種々の業務
(ジョブ)に対する作業者の割当てを、労働条件や作業
能力(制約条件)に従ってそれぞれ割当て決定すること
が行なわれる。
【0003】このような割当て決定は、従来、専ら人手
に頼って行なわれているが、上記ジョブとリソースとが
それぞれ大量になるに従って人手による割当て決定が困
難化する。また、割当て決定を進める過程で、例えばあ
るジョブに割当て得るリソースが既に他のジョブに割当
て決定されている結果、そのジョブに割当てリソースが
なくなる等の矛盾が生じ易く、割当て決定処理の行き詰
まりが生じることも多々ある。そして、この場合には、
その割当て決定手続きをやり直す必要がある。このた
め、ジョブとリソースとの割当て決定に多大な時間を必
要とすることが否めなかった。
【0004】そこで最近では、この種の割当て決定を計
算機を用いて処理することが考えられている。この計算
機による処理は、基本的に複数のジョブの中から1つの
ジョブを取出し、取出されたジョブに割当て可能なリソ
ースを、複数のリソースの中から順に取出されるリソー
スについてその割当て制約条件等をチェックして求め
る。このチェックは、具体的には割当ての制約条件をチ
ェックした後、さらにその動的条件をチェックすること
によって行なわれる。そして、割当て制約条件等を満た
すリソースの中から、例えば最初に見出だされたリソー
スを上記ジョブに割当て決定し、ジョブに対して割当て
決定し得るリソースが見出だされない場合はその割当て
変更を行なう。このような処理手続きを、割当て決定さ
れたジョブ及びリソースを除去しながら繰返すことによ
って割当て決定が実行されるものである。
【0005】ところがこのような処理手続きにあって
は、ジョブ及びリソースの数の増大に伴って割当て決定
が非常に難しくなり、処理を実行させるためのプログラ
ムの作成も困難となる。
【0006】一方、ニューラルネットワークを用いた巡
回セールスマン問題等の組合せ最適化問題の解法とし
て、ホップフィールドネットワークが注目されている。
このホップフィールドネットワークは、例えば与えられ
た都市(N個)と都市間の距離が与えられたときに、全
ての都市を1回ずつ通って合計の距離が最短となる経路
を求めるという巡回セールスマン問題において、都市の
数(N)×都市を巡る順番(N)の正方形に並んだ合計
2 個のニューロンを用い、各行と列に1つのニューロ
ンしか活性化されないように相互に抑制のリンクを張
り、さらに都市間の距離を興奮性のリンクで反映させる
一種のエネルギー関数を定義し、それに従ってニューロ
ン間の配線、重みをプログラミングすることで、このエ
ネルギーを極小とするようにネットワークが動作し安定
することから局所解を得るようにしたものである。そし
て、このようにして得られた局所解が最適な解にきわめ
て近いことが、いくつかの実験により確かめられてい
る。
【0007】しかしながらこのようなホップフィールド
ネットワークによる最適化問題への応用は、ネットワー
クのハードウェア化か、あるいは高い並列度で動作する
シミュレータが不可欠であり、問題の規模と収束の速度
の実際的な関係などの調査も必要であって、いまのとこ
ろ実用化にまでは至っておらず、複数のジョブを複数の
リソースに割当てる割当て問題に適用されることもなか
った。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように従来にあっ
ては、計算機を用いた割当て決定の処理手続きに際して
ジョブ及びリソースの数の増大に伴ない割当て決定が非
常に難しくなり、処理を実行させるためのプログラムの
作成も困難となる一方、ニューラルネットワークによる
組合せ最適化問題もいまだ実用化のレベルにまでは達し
ておらず、このジョブをリソースに割当てる割当て問題
に適用させるところまでいっていなかった。
【0009】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、ニューラルネット
ワークによる簡易な構成のシステムにより複数のジョブ
を複数のリソースに割当て決定する割当て装置を実現す
ることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段及び作用】すなわち本発明
は、複数のジョブを複数のリソースに割当てる割当て装
置において、リソースの個数×ジョブの個数のユニット
を配列したホップフィールドネットワークを用い、ユニ
ット間の重みを調節することにより、ニューラルネット
ワークによる簡易な構成のシステムでの割当て装置を実
現することができる。
【0011】
【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。
【0012】図1は相互結合ネットワークであるホップ
フィールドネットワークを構成する各ニューロンの単体
構成を示すものである。同図に示すように1つのニュー
ロン10は、自己を含むすべてのニューロンの出力を入力
とし、各入力値に重みを乗じたものの和を計算し、その
計算結果に対して一種の正規化関数を乗じて出力する。
ここでは、正規化関数として例えば 1/(1+e-cx )+c′ …(1) (但し、x:入力、c:正の定数、c′:定数。)を用
いるものとする。
【0013】図2は上記図1に示したニューロン10をジ
ョブとリソースの数に合わせて配列した構成を例示する
ものである。ジョブの数をNj 、リソースの数をNr と
すると、ホップフィールドネットワークはNr 行Nj 列
の行列状に上記図1のニューロン10を配列することで構
成される。ここでは、ジョブの数Nj を3、リソースの
数Nr を2として2行3列の計6個のニューロン10から
ホップフィールドネットワークを構築したものを示す。
ホップフィールドネットワークは相互結合ネットワーク
の一種であるので、上述した如く自己を含むすべてのニ
ューロンの出力を入力としている。
【0014】i行j列に位置するニューロン10ijの出力
がオン状態であるとき、このニューロン10ijがオン状態
にあると言い、同様にニューロン10ijの出力がオフ状態
であるとき、このニューロン10ijがオフ状態にあると言
う。そして、ニューロン10ijがオン状態にあるとき、リ
ソースiにジョブjが割当てられていることを表わし、
オフ状態のとき、割当てられていないことを表わす。以
下、上記構成のホップフィールドネットワークによる割
当て処理の動作について説明する。
【0015】まず、ネットワーク全体のエネルギーを次
式のように定義するものとする。すなわち、ネットワー
ク中のt行l列(1≦t≦Nr ,1≦l≦Nj )に位置
するニューロン10tlからの出力に対する、T行L列(1
≦T≦Nr ,1≦L≦Nj )に位置するニューロン10TL
の重みをWTL,tl とした場合に、ネットワーク全体のエ
ネルギーは、全てのT,t,L,lに関するWTL,tl
総和として ΣWTL,tl *VTL*Vtl …(2)
【0016】ここで、VTLはT行L列のニューロン10TL
の状態であり、「1(オン状態)」または「0(オフ状
態)」とする。しかして、上記重みWTL,tl は、 WTL,tl =AITL,tl +BMTL,tl +CNTL,tl +DPTL,tl +EQTL,tl …(3) (但し、A,B,C,D,E:スカラーの定数。)とな
る。ここで、上記(3) 式右辺の第1項中のIは、あるニ
ューロン10から同じニューロン10への結合に対応し、T
=t,L=lのときにITL,tl =1となり、その他のと
きにITL,tl =0となる。
【0017】上記(3) 式右辺の第2項中のMは、同じ列
のニューロン10間の結合に対応し、T≠t,L=lのと
きにMTL,tl =1となり、その他のときにMTL,tl =0
となる。しかるにこの第2項は、同じジョブを複数のリ
ソースに割当てないための項である。
【0018】上記(3) 式右辺の第3項中のNは、行、列
共に異なるニューロン10間の結合に対応し、T≠t,L
≠lのときにNTL,tl =1となり、その他のときにN
TL,tl=0となる。
【0019】上記(3) 式右辺の第4項中のPは、同じ行
のニューロン10間の結合に対応し、T=t,L≠lのと
き、あるいは0(L,l)のときににPTL,tl =1とな
り、その他のときにPTL,tl =0となる。しかるにこの
第4項は、異なる複数のジョブを1つのリソースに割当
てることが不可能な場合のための項である。ここで、上
記0(L,l)はLとlとが同じリソースに割当て不可
能なときに真となることを示す。このような具体例とし
て、Lとlが同時刻に行かなければならないジョブであ
ったり、Lが大型トラックでなければ、lが小型トラッ
クでなければそれぞれ処理できないジョブである場合な
どがある。
【0020】上記(3) 式右辺の第5項中のQは、上記P
と同様に同じ行のニューロン10間の結合に対応し、Lと
lを同じTに割当てたときにQTL,tl の値はそのときの
コスト値、T=t,L≠lで0(L,l)ではないとき
にQTL,tl の値はLをTに、lをtに割当てたときのコ
スト値、その他のときにQTL,tl =0となる。上記コス
ト値はすなわち実際の金額値であり、例えばトラックの
チャーター料金などのように割当て状態の悪さを示す数
であればよい。
【0021】しかして、ある1つのニューロン10を中心
に考えると、上記Mは同じ列の他のニューロン10との関
係で決まる数値、Nは列も行も異なるニューロン10との
関係で決まる数値、P,Qは同じ行の他のニューロン10
との関係で決まる数値となる。そこで、各ニューロン10
間の重みとして次のように用いるものとする。すなわ
ち、 (a) 自ニューロンに対して・・・・・・・・・「−
AI」 (b) 同列の他のニューロンに対して・・・・・「−
BM」 (c) 行、列共に異なるニューロンに対して・・「−
CN」 (d) 同行の他のニューロンに対して、 (d−1)そのニューロンに対応するジョブもそのニュ
ーロンに割当てが可能であれば・・・・・・・・・・
「−EQ」 (d−2)同割当てが不可能であれば・・・・「−D
P」
【0022】このようにして得られる重みの数値が正で
あればそのニューロン10をオン状態に、負であればオフ
状態に向かうようにする。実際には、1つのニューロン
10に入力されるすべての信号の和によって状態が移行す
る。
【0023】ジョブの数、リソースの数を共に数十とし
た場合、各定数はA=0、B=200、C=40、D=
200、E=1程度となる。また、Qの値としては数千
程度が中心で、かなり値の取り得る範囲が広くなる。
【0024】実際に割当て処理を実行する場合には、処
理当初に各ニューロン10に対して例えば乱数による初期
値を与えるものとする。この場合、初期値としては、良
い割当てではないが、全ジョブが全リソースに割当てら
れているような一応の割当て結果を用いてもよいが、上
記の如く乱数を用いた方が、より良い結果を得ることが
できる。
【0025】しかるに、割当て処理の実行は各ニューロ
ン10が処理を繰返すことにより行なわれ、実行の終了は
次の条件により判定される。すなわち、処理の繰返しに
よって状態がまったく変化しない「定常」状態となる
か、全ニューロン10の状態が0.9以上あるいは0.1
以下となる「飽和」状態となるか、その状態が意味のあ
る解を表わす「無矛盾」状態となるかのいずれかであ
る。ここで、上記「飽和」状態で用いた数値「0.9」
「0.1」は共に経験的に飽和と見なすことができるよ
うな数値である。
【0026】割当てを行なう問題によっては、あるジョ
ブをあるリソースに割当てることが資格の問題等により
不可能となることがある。このような場合には、対応す
るニューロン10の出力の代わりに常にオフ状態を表わす
値を用いればよく、対応するニューロン10自体を省略す
ることも可能となる。
【0027】ジョブの数、性質等はすべてが与えられる
ことが不通であるが、一方、リソースはすべてが与えら
れている場合の他に、できるだけ少ないリソースで全ジ
ョブをカバーして経費を低く抑える場合も多々あり得
る。このような場合でも、充分多いリソースを用意する
ことにより同様に割当て処理を実行することができる。
この場合、結果としてまったくジョブを割当てられてい
ないリソースが生じれば、それが不要のリソースとな
る。
【0028】
【発明の効果】以上詳記した如く本発明によれば、複数
のジョブを複数のリソースに割当てる割当て装置におい
て、リソースの個数×ジョブの個数のユニットを配列し
たホップフィールドネットワークを用い、ユニット間の
重みを調節して割当て処理を実行させるようにしたもの
で、ニューラルネットワークによる簡易な構成のシステ
ムでの割当て装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るホップフィールドネッ
トワークを構成する各ニューロンの単体構成を示す図。
【図2】図1のニューロンにより2行3列のホップフィ
ールドネットワークを配列した状態を示す図。
【符号の説明】
10,1011〜1023…ニューロン。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のジョブを複数のリソースに割当て
    る割当て装置において、 リソースの個数(Nr )行×ジョブの個数(Nj )列の
    ユニットを配列したホップフィールドネットワークを用
    い、 このネットワーク中のT行L列(1≦T≦Nr ,1≦L
    ≦Nj )に位置するユニットの重みが、t行l列(1≦
    t≦Nr ,1≦l≦Nj )に位置するユニットからの出
    力に対し、 (1) T=t,L=lに対して、T,t,L,lによらな
    い定数 (2) T≠t,L=lに対して、T,t,L,lによらな
    い定数 (3) T=t,L≠lに対して、L,lに対応するジョブ
    が同一のリソースに割当可能ならその同一のリソースに
    割当てた場合のコストと他のリソースに割当てた場合の
    コストとの差に応じたT,tによらない定数、L,lに
    対応するジョブが同一のリソースに割当て不可能なら
    T,t,L,lによらない定数 (4) T≠t,L≠lに対してT,t,L,lによらない
    定数 となるように重み付けしたことを特徴とする割当て装
    置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017146879A (ja) * 2016-02-19 2017-08-24 ファナック株式会社 複数の産業機械の作業分担を学習する機械学習装置,産業機械セル,製造システムおよび機械学習方法
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