JPH05150985A

JPH05150985A - 問題解決方法

Info

Publication number: JPH05150985A
Application number: JP6800391A
Authority: JP
Inventors: Kiyomi Kishi; ▲きよ▼美岸; Setsuo Tsuruta; 節夫鶴田; Kuniaki Matsumoto; 邦顕松本
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Information and Control Systems Inc
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Information and Control Systems Inc
Priority date: 1991-03-07
Filing date: 1991-03-07
Publication date: 1993-06-18

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】同一問題に対して複数の解決案がある場合、
提案画面の並列表示や推論途中の対話修正により、複雑
な問題を短時間に効率よく解決することができる問題解
決方法を提案する。【構成】計算機システムに、同一問題に対する複数の
解決案を記憶する解決案テーブル、その解決案を複数の
タスクに振り分けるための解決案実行ケーステーブル、
および複数の提案の評価値を記憶する評価テーブルを備
え、複数の解決案を別々のタスクで並列に推論し、その
途中状況および評価値を含む結果を表示する（１０１
２）。そして、修正が必要ならば（１０１３）、表示画
面上で対話修正し（１０１４）、ユーザの指示に従って
（１０１５）、推論続行、代替案提示等の処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、要員スケジュール、列
車、バス、航空機ダイヤ等のスケジューリングシステム
における問題解決方法に関し、特にユーザの意向を反映
して、複雑な問題を短時間で解決できるように推論過程
を含む提案画面を並列に表示する問題解決方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のエキスパートシステムでは、例え
ば特開昭６１−５０２３５８号公報に記載されているよ
うに、条件部および結果部から構成されたルールと、発
生事実を階層的に記述したデータ群とを用いて推論を行
い、結論を導出している。この場合、一つの問題を解決
するための解決案が複数あれば、複数ある解決案の中か
ら一つを選択して推論を行い、推論結果が不満足だった
場合には、別の解決案について推論を行うことになる。
従って、目的達成のための方針や戦略の競合が発生した
場合、戦略毎に付与した優先度や、ユーザとの対話、あ
るいは確信度による近似推論的アプローチによって競合
を解消する必要がある。さらに、例えば特願平２−５６
０００号公報に記載されているように、競合する戦略を
漏れ無く評価し、信頼度の高い戦略を自動的に提案させ
るため、競合しているルールや戦略等の情報を記憶さ
せ、推論に用いる知識を複製することにより、複数のケ
ースを並列に推論する方法も提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、複
数ある解決案の中から一つを選択して順次推論を行う場
合、試行錯誤を繰返しながら解決を図るような複雑な問
題については、問題解決に長時間を要する。また、複数
のケースを並列に推論する方法では、推論の途中状況を
表示して、ユーザの意向を反映させることにより、処理
効率を向上させる点については配慮がなされていない。
本発明の目的は、このような問題点を改善し、提案画面
の並列表示や推論途中の対話修正によって、複雑な問題
を短時間に解決でき、しかもユーザの目的に柔軟に対応
することが可能な問題解決方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の問題解決方法は、解決案が複数存在する問
題を解決する計算機システムにおいて、同一問題に対す
る複数の解決案を記憶する解決案記憶テーブル、そのテ
ーブルに記憶された複数の解決案を複数のタスクに振り
分けるための解決案実行ケーステーブル、および複数の
解決案による提案の評価値を記憶する評価テーブルを備
え、複数の解決案を基に推論を並列に実行して、同一問
題に対する複数の提案を推論の途中状況とともに並列表
示し、その際、各提案についてシステムが計算した評価
値も表示し、また、ユーザが選択した一つの解決案につ
いて画面上で対話的に修正を行い、その間に代替案を並
列に推論して代替案を表示したり、一部対話修正した
後、再びシステムに自動推論させたりすることに特徴が
ある。また、複数の表示画面から選択された画面を先頭
に拡大表示したり、対話修正時に発生したエラー内容と
ともに代替案を表示したり、推論に用いる制約条件を変
更して得た代替案を表示したり、解決案記憶テーブルの
探索順序や方向を変更して得た代替案を表示したり、同
一案は重複して表示しないようにすることに特徴があ
る。

【０００５】

【作用】本発明においては、複数の解決案について並列
に推論を実行し、その実行内容を並列に表示する。この
ため、ユーザが自分の方針に合った解決案を容易に選択
することができる。また、ユーザが選択した解決案につ
いて表示画面上で対話修正を行っている間に、代替案を
並列に推論して提案する。このため、ユーザが複数の解
決案を次々に実行して最適な解決案を探す必要のある複
雑な問題に対しては、試行錯誤に要する時間が少くて済
み、問題解決に要する時間を短縮できる。さらに、推論
の途中状況を表示し、これにユーザが介入して一部修正
した後、再びシステムに自動推論を行わせることができ
る。このため、推論途中からユーザの意向を反映させ、
より効率的に問題を解決することができる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。本実施例の問題解決システムは、ＣＰＵ等の処理装
置と、ＣＲＴ、キーボード等の入出力装置と、磁気ディ
スクや光ディスク等の記憶装置とを備える。また、記憶
装置には、複数の解決案を記憶するための解決案記憶テ
ーブル、複数の解決案を２つのタスクが実行する際の振
り分けを記憶するための解決案実行ケーステーブル、お
よび各々の解決案を用いた場合の推論結果の評価値を記
憶するための評価テーブル等を記憶する。このような構
成により、複数の解決案（乗務員割り付け案）を用いて
並列的に推論を行い、乗務員スケジュールを立てる場合
の問題解決方法について述べる。図２は、本発明の一実
施例における問題解決方法により、複数の解決案を同時
に推論して、乗務員スケジュールを立てる場合の画面表
示例図、図３は本発明の一実施例における問題解決方法
により、表示された解決案の一つを指定して対話修正を
行う場合の画面表示例図である。本実施例では、図２に
示すように、複数の解決案が同時に画面表示される。図
２において、２１はディスプレイ装置、２２はタスクＡ
が解決案ｉを用いて乗務員の運用計画を行っている画面
例、２３はタスクＢが解決案ｊを用いて乗務員の運用計
画を行っている画面例、２４，２５は各々の解決案を用
いて問題の解決を図った結果の評価値、２６，２７は推
論結果または推論結果に対話修正を加えた結果に対する
ユーザ指示メニューである。さらに、図２に示した複数
の解決案の中、ユーザが解決案１を用いた結果に対話修
正を加えるために、入出力デバイスでその表示を指定し
た場合の画面表示は図３に示される。この場合、指定さ
れた解決案は最も手前に移動し、拡大表示される。ここ
で、上記の解決案記憶テーブル、解決案実行ケーステー
ブル、および評価テーブルについて述べる。図４は、本
発明の一実施例における解決案記憶テーブルの構成例
図、図５は本発明の一実施例における解決案実行ケース
テーブルの構成例図、図６は本発明の一実施例における
評価テーブルの構成例図である。本実施例の解決案記憶
テーブルには、乗務員スケジュールを立てていく場合の
解決案が記憶されており、図４において、４０は解決案
記憶テーブル、４１は解決案の数を記憶するエリア、４
２は各解決案を記憶するエリアである。また、解決案実
行ケーステーブルには、図２、図３に示したタスクＡ，
Ｂが実行する解決案（図４のエリア４２の内容）のケー
ス番号が記憶されており、図５において、５０は解決案
実行ケーステーブル、５１，５２は各々のタスクで実行
する解決案のケース数を記憶するエリア、５３，５４は
各々のタスクで実行する解決案が、解決案記憶テーブル
４０中の何ケース目にあるかを記憶するエリアである。
また、評価テーブルには、図６のように、各解決案を実
行した結果および評価値が記憶されており、図６におい
て、６１は推論実行の結果（ＯＫ／ＮＧ）、６２はその
評価値である。この評価値の計算方法は、例えば、乗務
員運用割り付けの際に必要な制約条件に、それぞれの重
要度に応じた重みを付け、発生した制約条件違反の数を
掛けた和で求める。すなわち、制約条件ｉの重みをＷｉ
とし、制約条件違反の数をＮｉとすると、評価値Ｒは、Ｒ＝ΣＷｉ＊Ｎｉ（ｉ＝１〜Ｍ）Ｍ：制約条件の数で求められる。

【０００７】次に、本実施例における乗務員運用スケジ
ュール作成の処理手順について述べる。図７は、本発明
の一実施例における乗務員運用計画表の一部を示す説明
図、図８は本発明の一実施例における乗務員運用スケジ
ュール作成手順を示す基本フローチャート、図１は本発
明の一実施例における乗務員運用スケジュール作成のた
めの解決案が複数存在する場合の処理手順を示すフロー
チャートである。なお、図１は図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ
から構成される。本実施例で作成する乗務員運用計画表
は図７に示される。これは、図２、図３に示した乗務員
運用スケジュール作成のための画面のうち、乗務員運用
計画表の部分の詳細を示したものである。図７におい
て、７１は乗務員運用計画表を示し、縦軸は乗務員番
号、横軸は時間である。また、各乗務員番号に対応した
乗務員の勤務時間、および運用計画を乗務員番号の横に
表示する。そして、各乗務員の運用計画は、乗務員が列
車に勤務する時間を実線で示し、実線と実線との間は休
憩時間である。例えば、乗務員番号１の乗務員は、乗務
７２を行った後、休憩を取り、その後、乗務７３を行
う。なお、乗務員計画表７１において、乗務員番号１，
２，３，…は早朝勤務のグループ、乗務員番号１０，１
１，１２，…は夜勤のグループ、乗務員番号２０，２
１，２２，…は日勤のグループである。このような乗務
員運用計画表により、乗務員運用スケジュールを立てる
場合の動作は図８に示される。まず、乗務員運用スケジ
ュール作成時に必要な問題を一つ取り出す（８０１）。
この問題とは、例えば乗務員運用表作成の場合、基本乗
務割付、割付乗務調整等である。今、基本乗務割付とい
う問題を取り出したとすると、この基本乗務割付という
問題に対する解決案が何通りあるかを調べる（８０
２）。つまり、図４に示した解決案記憶テーブル４０中
に、基本乗務割付という問題に対する解決案が何ケース
記憶されているかをサーチする。なお、複数の解決案の
記憶順序や探索順序はユーザの目的により任意に変更可
能とする。その結果、解決案が１ケースしか記憶されて
いなければ、それを用いて問題の解決を行い（８０
４）、また解決案が複数記憶されていれば、複数の解決
案について、ユーザの満足する解が見つかるまで試行錯
誤を行う（８０３）。この処理を全ての問題について行
い（８０５）、順に問題を解決していく。この際、複数
の画面処理間で連絡をとり、ユーザの指示がない限り、
同一の解決案を重復して使用しないようにする。例え
ば、ステップ８０２において、解決案が図４のように、
５通り記憶されているとする。すなわち、ケース１は、
乗務を時間の早い順に割り付けていく「順割り付け」、
ケース２は、乗務を時間の遅い順に割り付けていく「逆
割り付け」、ケース３は、早朝勤務者、夜勤者、日勤者
の順の割り付け、ケース４は、夜勤者、早朝勤務者、日
勤者の順の割り付け、ケース５は、日勤者、早朝勤務
者、夜勤者の順の割り付けであるとする。この場合の動
作を図１により詳細に述べる。図１のように、まず並列
処理を行うタスクの数を決定し、解決案記憶テーブル４
０の内容を振り分けて、各々のタスクで実行するケース
番号を解決案実行ケーステーブル５０に記憶する（１０
０）。本実施例では、解決案が５ケースあるので、子タ
スクを一つ生成し、計２タスク（タスクＡ１０１、タス
クＢ１０２）で並列処理を行う。この場合、振り分け方
法は、例えば、各々のタスクで交互に解決案を振り分け
るものとする。すなわち、解決案記憶テーブル４０の１
ケース目、３ケース目、５ケース目の解決案をタスクＡ
１０１で実行し、２ケース目および４ケース目の解決案
をタスクＢ１０２で実行するように振り分ける。従っ
て、図５に示した解決案ケース数ｎ５１、解決案ケース
数ｍ５２の値は、それぞれｎ＝３、ｍ＝２となる。さら
に、各々のタスクで、振り分けられた解決案を並列に実
行する。タスクＡ１０１についてみると、まず解決案実
行ケーステーブル５０の指す解決案を取り出す（１０１
１）。例えば、１ケース目を取り出したとすると、解決
案は「順割り付け」となる。次にステップ１０１１で取
り出した解決案、すなわち、順割り付けを実行し、その
途中状況を表示する（１０１２）。この順割り付けの途
中状況は図２のタスクＡ画面２２に表示され、その内容
は乗車時間の早い乗務から順に割り付け可能な乗務員を
探して、自動的に割り付けていく途中経過を、乗務を割
り付けるタイミング毎に表示するものである。こうして
推論を終了すると、推論結果の評価値を計算し、評価値
２４を表示する（１０１２）。ここで、ユーザが推論結
果について対話修正を実行したい場合、入出力デバイス
で画面２２をピックする（１０１３）。ピックされた画
面２２は、図３に示したようにトップに拡大表示され、
ユーザとの間で対話修正を受け付ける（１０１４）。な
お、対話修正中にエラーが発生した場合には、エラーメ
ッセージを表示する。こうして対話修正を終えると、ユ
ーザは指示メニュー２６を選択する（１０１５）。例え
ば「代替案」を選択された場合は、ステップ１０１１に
戻り、別の解決案について推論を実行する。また「推論
続行」を選択された場合は、ステップ１０１２に戻り、
対話修正を加えた結果をもとに推論を続行する。また、
「登録」を選択された場合は、推論結果を登録して自分
以外のタスクを打ち切る（１０１６）。また、「終了」
を選択された場合は、登録は行わずに自分以外のタスク
を打ち切り（１０１７）、処理を終了する。一方、タス
クＢ１０２についてみると、まず解決案実行ケーステー
ブル５０の指す解決案を取り出す（１０２１）。例えば
２ケース目を取り出したとすると、解決案は逆割り付け
になる。次にステップ１０２１で取り出した解決案、す
なわち、逆割り付けを実行し、その途中状況を表示する
（１０２２）。この逆割り付けの途中状況は図２の画面
２３に表示される。この場合、乗車時間の遅い乗務から
順に割り付け可能な乗務員を探して、自動的に割り付け
ていく途中経過を、乗務を割り付けるタイミング毎に表
示する。こうして推論を終了すると、推論結果の評価値
を計算し、評価値２５を表示する。ここで、ユーザが推
論結果について対話修正を実行したい場合、入出力デバ
イスで画面２３をピックする。ピックされると（１０２
３）、画面２３をトップに拡大表示し、ユーザとの対話
修正を受け付ける（１０２４）。なお、対話修正中にエ
ラーが発生した場合には、エラーメッセージを表示す
る。こうして対話修正を終えると、ユーザは指示メニュ
ー２７を選択する（１０２５）。例えば「代替案」を選
択された場合は、ステップ１０２１に戻り、別の解決案
について推論を実行する。また「推論続行」を選択され
た場合は、ステップ１０２２に戻り、対話修正を加えた
結果をもとに推論を続行する。また「登録」を選択され
た場合は、推論結果を登録して自分以外のタスクを打ち
切る（１０２６）。また「終了」を選択された場合は、
登録は行わずに自分以外のタスクを打ち切り（１０２
７）、処理を終了する。本実施例によれば、タスクＡ１
０１とタスクＢ１０２とが各々別々の解決案について推
論を実行する。従って、ユーザが一つの解決案について
対話修正を行った結果が思わしくない場合は、即座に代
替案を提供することが可能である。また、代替案の推論
の途中状況を表示するので、ユーザが自分が対話修正を
行っている案と、代替案の比較が可能であり、代替案へ
の切り替えの判断を手助けできる。さらに、エラー発生
箇所についての代替案を表示させ、より効率的な解決案
を迅速に作成することもできる。

【０００８】なお、本実施例では、列車の乗務員運用ス
ケジュールについて述べたが、他の分野へも適用可能で
ある。例えば、病院の看護婦の勤務表作成や、エレベー
タ保守員の巡回スケジュール等に適用でき、データの検
索等においても、異なるキーワードを用いての情報検索
を迅速に行うことができる。また、列車の運行シミュレ
ーションにおいては、列車の制御方法を変えたシミュレ
ーションや、ファジィ制御を行った場合のシミュレーシ
ョンでは、異なるメンバシップ関数を用いてシミュレー
ションを行う場合等に適用可能である。さらに、電子カ
タログ等では、異なる配色を用いた場合の推論等に適用
可能である。また、列車ダイヤ作成においては、例え
ば、端末駅での折り返し時間が、最低１０分以上といっ
た余裕の多い条件と、最低５分以上といった余裕の少い
条件で、列車ダイヤを作成し、もし、最低１０分以上の
余裕を持たせて、ダイヤが作成不可能となった場合、タ
スク間でエラーメッセージを送ることにより、即座に、
最低５分以上という条件での代替案に切り替えるという
ようにすることもできる。

【０００９】

【発明の効果】本発明によれば、複雑な問題を短時間で
解決することができ、また、ユーザの目的に柔軟に対応
して問題を解決することができる。

【００１０】

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】本発明の一実施例における乗務員運用スケジ
ュール作成のための解決案が複数存在する場合の処理手
順を示すフローチャートである。

【図１Ｂ】本発明の一実施例における乗務員運用スケジ
ュール作成のための解決案が複数存在する場合の処理手
順を示すフローチャートである。

【図１Ｃ】本発明の一実施例における乗務員運用スケジ
ュール作成のための解決案が複数存在する場合の処理手
順を示すフローチャートである。

【図２】本発明の一実施例における問題解決方法によ
り、複数の解決案を同時に推論して乗務員スケジュール
を立てる場合の画面表示例図である。

【図３】本発明の一実施例における問題解決方法によ
り、表示された解決案の一つを指定して対話修正を行う
場合の画面表示例図である。

【図４】本発明の一実施例における解決案記憶テーブル
の構成例図である。

【図５】本発明の一実施例における解決案実行ケーステ
ーブルの構成例図である。

【図６】本発明の一実施例における評価テーブルの構成
例図である。

【図７】本発明の一実施例における乗務員運用計画表の
一部を示す説明図である。

【図８】本発明の一実施例における乗務員運用スケジュ
ール作成手順を示す基本フローチャートである。

【符号の説明】

２１ディスプレイ装置２２提案画面２３提案画面２４評価値２５評価値２６ユーザ指示メニュー２７ユーザ指示メニュー４０解決案記憶テーブル４１解決案数記憶エリア４２解決案記憶エリア５０解決案実行ケーステーブル５１タスクＡの解決案ケース総数記憶エリア５２タスクＢの解決案ケース総数記憶エリア５３解決案ケース数記憶エリア５４解決案ケース数記憶エリア６１推論実行の結果６２評価値７１乗務員運用計画表７２乗務７３乗務

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松本邦顕神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地株式会社日立製作所システム開発研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】解決案が複数存在する問題を解決する計
算機システムの問題解決方法において、同一問題に対す
る複数の解決案を記憶する手段を備え、該解決案に基づ
いて提案を行う場合、同一問題に対し、複数の画面に異
なる解決案を並列に表示することを特徴とする問題解決
方法。
【請求項２】上記記憶手段に記憶された複数の解決案
を複数のタスクに振り分ける手段を備え、複数の解決案
による推論を並列に実行して、画面上に表示された提案
に対する代替案を表示し、提案に対する修正を行う場合
には、ユーザが表示画面上で対話による修正を行うこと
を特徴とする請求項１記載の問題解決方法。
【請求項３】上記複数の解決案による提案の評価値を
記憶する手段を備え、上記複数の画面上にシステムが計
算した評価値を表示することを特徴とする請求項１記載
の問題解決方法。
【請求項４】上記複数の画面のうち、入出力デバイス
により指定された画面を、一番手前に表示することを特
徴とする請求項１記載の問題解決方法。
【請求項５】上記指定された画面を自動的に拡大して
表示することを特徴とする請求項４記載の問題解決方
法。
【請求項６】上記推論の途中状況を提案毎に複数の画
面に並列表示することを特徴とする請求項２記載の問題
解決方法。
【請求項７】上記推論の途中状況に対してユーザが介
入し、一部修正した後、再び推論を行わせることを特徴
とする請求項６記載の問題解決方法。
【請求項８】上記複数の解決案による推論を並列に実
行する際、画面処理間で連絡をとり、ユーザからの指示
がない場合、同一案の重複提案を抑制することを特徴と
する請求項２記載の問題解決方法。
【請求項９】上記対話による修正の実行時にエラーが
発生した場合、エラー内容を表示するとともに、代替案
を提案することを特徴とする請求項２記載の問題解決方
法。
【請求項１０】上記代替案を提案する場合、上記記憶
手段の探索順序および方向を変更することを特徴とする
請求項２記載の問題解決方法。
【請求項１１】上記代替案を表示する場合、並列に表
示されている提案を得るための推論に用いた制約条件を
変更して、該代替案を得ることを特徴とする請求項２記
載の問題解決方法。
【請求項１２】上記制約条件を変更する場合、条件の
緩急によることを特徴とする請求項１１記載の問題解決
方法。
【請求項１３】上記制約条件を変更する場合、ファジ
ィ制御におけるメンバシップ関数を変更することを特徴
とする請求項１１記載の問題解決方法。