JPH08287171A

JPH08287171A - 投入指示装置及び方法

Info

Publication number: JPH08287171A
Application number: JP10822995A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Iwamoto; 雅彦岩本
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1995-04-07
Publication date: 1996-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】多数のオーダから生産システムに投入すべきオ
ーダとその投入量を効率的に決定する投入指示装置の提
供。【構成】初期解生成部１４は一部の制約を充足する初期
解を求めることにより、調整対象を絞り込み、数量調整
部１５はその絞られた投入候補に対して数量調整を行な
い、削除調整部１６と追加調整部１７は調整対象の入れ
換えを適宜行なうことにより数量調整によって局所最適
解に陥ることを防ぎ、以上の調整を繰り返すことにより
効率的に準最適解を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は生産計画装置に関し、特
に生産要求を受けているオーダに対して生産システムに
投入すべきオーダとその投入量を決定する投入指示装置
及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】投入指示問題を含め、生産計画問題に対
する解法としては、線形計画問題へ帰着させ、シンプレ
ックス法、カーマーカ法等で最適解を求める線形計画解
法（特開平４−２２７５６３号公報参照）や、ヒューリ
スティックスを用いて準最適解を経験的に求めるヒュー
リスティック解法（特開平５−１７４０３４号参照）が
知られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記線形計画解法で
は、制約条件を満たす解が全く存在しない場合には、準
最適解も求めることができないという問題の他、非線形
な制約は扱えないという問題がある。

【０００４】さらに、線形計画解法においては、変数や
制約が増加すると現実的な時間内で解を求めることがで
きないという問題があった。

【０００５】このため、小量多品種多工程の生産現場に
おいては上記問題点により線形計画解法では現実的な解
を得ることができなかった。

【０００６】一方、ヒューリスティック解法はこれらの
問題を解決するために考案された解法である。ヒューリ
スティック解法として、例えば全制約を評価関数として
用い、制約が充足されている時にはコスト０を加算し、
制約に違反している時にはその違反の度合と重要度から
決まるコストを加算し、全体のコストが最小になるよう
に変数の値を逐次調整していく方法が考えられている。

【０００７】しかしながら、このヒューリスティック解
法は、制約条件を満たす解が全く存在しない場合には準
最適解も求めることができないという問題がある。

【０００８】また、ヒューリスティック解法は非線形な
制約は扱えないという問題に対する一つの解決策にはな
っているが、変数や制約が増加すると現実的な時間内で
解を求めることができないという問題は完全には解決さ
れない。

【０００９】例えば、２０００種類以上のオーダについ
て生産することができるが、日々の生産能力は１００オ
ーダ分前後しかない小量多品種生産工場を想定し、この
前提のもと２０００以上のオーダから一日分の投入指示
を行なう問題を考えてみる。

【００１０】この場合、上記ヒューリスティック解法で
は各オーダに変数を対応させ、その変数値を制約を評価
した結果に基づいて調整していく。

【００１１】生産能力が限られているため結果的には殆
んどの変数は０という値を取らざるをえないが、それら
の変数を含め２０００以上の変数に対して制約の評価と
調整が繰り返されることになる。このため、準最適解を
求めるには多大の処理時間を要するという問題があっ
た。

【００１２】従って、本発明は上記問題点を解消し、多
数のオーダから生産システムに投入すべきオーダとその
投入量を効率的に決定する投入指示装置を提供すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、生産要求を受けているオーダに対して生
産システムに投入すべきオーダとその投入量を決定する
投入指示装置であって、全オーダを管理する全オーダ管
理手段と、投入候補とされるオーダを管理する投入候補
オーダ管理手段と、投入候補とされないオーダを管理す
る非投入候補オーダ管理手段と、各オーダに関する制約
を管理する制約管理手段と、前記制約管理手段に管理さ
れている制約を用いて初期投入候補を生成する初期解生
成手段と、前記投入候補オーダ管理手段に管理されてい
るオーダの投入数量を前記制約管理手段に管理されてい
る制約を用いて調整する数量調整手段と、投入候補オー
ダを前記投入候補オーダ管理部から前記非投入候補オー
ダ管理手段に移す削除調整手段と、非投入候補オーダを
前記非投入候補オーダ管理手段から前記投入候補オーダ
管理手段に移す追加調整手段と、前記初期解生成手段と
前記数量調整手段と前記削除調整手段と前記追加調整手
段の制御を行なう制御手段と、を備えたことを特徴とす
る投入指示装置を提供する。

【００１４】本発明は、好ましい態様において、前記制
約管理手段にて管理される制約が、変数の制約を規定す
る制約条件、制約が充足される時は零、充足されない時
は所定の数値を算出する違反度計算式、必ず満たすべき
制約（「絶対制約」という）か必ずしも満たす必要のな
い制約であるかを規定する種別からなることを特徴とす
る。

【００１５】また、本発明の投入指示装置は、好ましい
態様において、前記初期解生成手段が、前記全オーダ管
理手段に管理される全変数に対して所定の初期値を割り
付け、前記制約管理手段に管理されている制約を用いて
制約評価を行ない、全ての前記絶対制約を充足した変数
についてその初期値と共に前記投入候補オーダ管理手段
に蓄積することを特徴とする。

【００１６】さらに、本発明の投入指示装置は、好まし
い態様において、前記数量調整手段が、前記投入候補オ
ーダ管理手段に蓄積された変数について前記制約のもと
現在値から適宜値を増減させて変更し、変更値の方が制
約評価がよい場合によい評価値の候補値を選択して、変
数値の変更を行なうように制御するように構成されたこ
とを特徴とする。

【００１７】そして、本発明の投入指示装置は、好まし
い態様において、前記追加調整手段が、前記非投入候補
オーダ管理手段に管理される非投入候補オーダである変
数に対して所定の初期値に割り付け、前記制約管理手段
に管理されている制約を用いて制約評価を行ない、制約
の評価値が上がった変数を前記初期値と共に前記投入候
補オーダ管理手段に蓄積し、前記非投入候補オーダ管理
手段から削除することを特徴とする。

【００１８】また、本発明は、生産要求を受けているオ
ーダに対して生産システムに投入すべきオーダとその投
入量を決定する方法であって、一部の制約を充足する
初期解を求め調整対象とされる投入候補を絞り込む初期
解生成手段と、前記初期解生成手段により絞られた投入
候補に対して数量調整を行なう数量調整手段と、投入候
補を所定の基準に従い非投入候補とし、非投入候補から
投入候補を選択して投入候補の入れ換えを行なう手段
と、を備え、前記数量調整手段によって局所最適解に陥
ることを防いで準最適解を求めることを特徴とする投入
量の指示方法を提供する。

【００１９】本発明は、生産要求を受けているオーダに
対して生産システムに投入すべきオーダとその投入量を
決定する方法であって、少なくとも、投入候補とされる
オーダを管理する投入候補オーダ管理手段と、投入候補
外とされる非投入候補オーダを管理する非投入候補オー
ダ管理手段と、を備え、(a)前記非投入候補オーダ管理
手段に全ての変数を格納し、(b)前記非投入候補オーダ
管理手段から前記投入候補オーダ管理手段に移すべき投
入候補群を決定し、(c)前記投入候補オーダ管理手段に
移された投入候補群について制約評価値に基づき数量調
整を行ない、求められた解を最良解とし、(d)次に前記
投入候補オーダ管理手段から所定の基準に基づき投入候
補オーダを前記非投入候補オーダ管理手段に移した後
に、前記非投入候補オーダ管理手段から非投入候補オー
ダを前記投入候補オーダ管理手段に追加して前記投入候
補オーダ管理手段の投入候補の入れ換えを行ない、(e)
前記投入候補オーダ管理手段に蓄積された投入候補群に
ついて制約評価値に基づき数量調整を行ない、求められ
た解の方が前記最良よりもよい場合にこれを最良解と
し、予め定められた判定基準に従い、前記工程(d)と前
記工程(e)を繰り返し、準最適解を導出することを特徴
とする投入量の指示方法を提供する。

【００２０】

【作用】以上説明したように、本発明によれば、全オー
ダ例えば２０００オーダを調整対象とするヒューリステ
ィック解法を用いるものと比較して、初期解生成時に制
約を用いて投入候補の絞り込みを行なった上で限定され
たオーダに対して数量調整を行なうため、比較的短時間
で準最適解を求めることができると共に、削除調整と追
加調整の機構も組み込むことにより数量調整によって局
所最適化に陥ることなく準最適解を効率的に求めること
ができる。

【００２１】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。

【００２２】図１を参照して、全オーダ管理部１１は、
全オーダを変数の集合として管理する。より詳細には、
各オーダに対して変数が割り当てられ、その変数と各オ
ーダの納期が全オーダ管理部１１にて管理される。

【００２３】投入候補オーダ管理部１２は、投入指示開
始の状態では何も管理していないが、初期解生成部１４
において適当な変数とその値すなわち投入量が選択され
た後、実行途中で投入候補とされたオーダに対応する変
数とその値とが対で管理される。

【００２４】非投入候補オーダ管理部１３においては、
投入候補となっていないオーダに対応する変数が管理さ
れる。すなわち、全オーダ管理部１１にて管理される全
オーダは初期解生成後、投入候補オーダ管理部１２もし
くは非投入候補オーダ管理部１３のいずれかで管理され
る。

【００２５】制約管理部１８は、各オーダに対応する変
数についての制約の集合が管理される。

【００２６】図２に制約管理部１８における制約の集合
の一例を示す。

【００２７】図２を参照して、各制約は、制約名２１、
制約条件２２、違反度計算式２３、種別２４から構成さ
れる。制約名２１は、制約の名称、制約条件２２は制約
の満たすべき条件、違反度計算式２３は制約条件２２が
満たされなかった時にその違反の度合を計算するための
計算式であり、種別２４はその制約の種別を「絶対」又
は「緩和可能」のいずれであるかで示す。

【００２８】例えば、制約１は３つの変数、オーダ１、
オーダ２、オーダ６を引数として取る制約で、制約条件
はその合計が６０００以上になることである。

【００２９】違反度計算式１は例えば以下の式をとる。

【００３０】変数オーダ１、オーダ２、オーダ６の合計
が６０００以上ならば０、変数オーダ１、オーダ２、オ
ーダ６の合計が６０００未満の場合、次式(1)で計算さ
れる。

【００３１】

【数１】

【００３２】違反度計算式はこのように制約が充足され
るとき０、違反する時に正の値を返す関数式である。

【００３３】種別の「絶対」とは必ず満たすべき制約で
あることを示し、「緩和可能」は必ずしも満たす必要の
ない制約であることを示す。

【００３４】制約管理部１８に管理されている制約は、
初期解生成部１４、数量調整部１５、削除調整部１６、
追加調整部１７から参照される。

【００３５】各制約は初期解生成の時と、数量調整、削
除調整、追加調整の時とでは異なった使われ方、評価の
され方がなされる。初期解生成時には種別が「絶対」の
もののみが対象となり、種別が「絶対」の制約全ての制
約条件が満たされることが求められる。

【００３６】一方、数量調整、削除調整、追加調整の時
には種別が「緩和可能」なものも含め、全ての制約が対
象となる。

【００３７】そして、制約の評価は各制約の違反度計算
式の合計でなされる。すなわち、違反度計算式の合計が
小さいものほど良い解と判断される。

【００３８】図１を参照して、制御部１９は、初期解生
成部１４と、数量調整部１５と、削除調整部１６と、追
加調整部１７の制御を行なう。

【００３９】図３は、本実施例における制御部１９の動
作を説明する流れ図である。

【００４０】図３を参照して、制御部１９は例えば初期
解生成部１４を最初に起動し（ステップ３０１）、初期
投入候補となるオーダを決定する。

【００４１】次に、数量調整部１５を起動（ステップ３
０２）し、数量調整を行なう。

【００４２】追加調整部１７を起動し（ステップ３０
３）、投入部の追加を行ない、数量調整部１５を起動す
る（ステップ３０４）。ここで、現在の解、即ち投入候
補オーダ管理部１２中の変数とその値をこれまでの最良
解として保存する（ステップ３０５）。

【００４３】以後、削除調整部１６と追加調整部１７と
数量調整部１５をこの順番で何回か起動する（ステップ
３０８、３１０、３１１参照）。

【００４４】また、制御部１９は各数量調整実行の終了
後に、そこで求められた解（現在の解）がこれまでの最
良のもの（最良解）よりも良いか否かを判断し（ステッ
プ３１２）、もしそうならば現在の解を最良解として保
存し（ステップ３１３）、最終的に最も良い解（最良
解）を返却する（ステップ３１４）。

【００４５】図３を参照して、削除調整回数が規定回数
（例えば３回）に達した場合（ステップ３０７参照）、
削除調整、追加調整、数量調整工程等（ステップ３０８
〜３１３）の繰り返し処理を終了しているが、この規定
回数は３以外にも適宜定められる。また、上記繰り返し
処理の終了判定は、規定回数の代わりに、例えば制約の
評価値がある一定の値に達するまでとしてもよい。

【００４６】図４は、本実施例における初期解生成部１
４の動作を説明する流れ図である。

【００４７】図４を参照して、初期解生成部１４は、全
オーダ管理部１１に管理されている全変数に対して適当
な初期値を割り付けることを試みる（ステップ４０
１）。適当な初期値とは例えば１ロット分の投入量とし
ての１０００個等である（ステップ４０３）。

【００４８】この適当な初期値に対する候補値はオーダ
毎に全オーダ管理部１１に管理してもよい。

【００４９】制約管理部１８に管理されている制約を用
いての評価した結果、全ての絶対制約を充足している場
合（ステップ４０４）、その初期値と共に投入候補オー
ダ管理部１２に格納される（ステップ４０５）。

【００５０】初期値の割り付けが失敗したものは、非投
入候補オーダ管理部１３に格納される（ステップ４０
６）。

【００５１】初期値割付は全オーダ管理部１１に管理さ
れている納期の早い順に行なわれる（ステップ４０
２）。すなわち、全オーダ管理部１１の未処理変数の中
で最も納期が早いものが対象変数に設定される。この結
果、一部の制約、即ち絶対制約を満たす投入候補が決定
される。なお、全オーダ管理部１１に管理されている全
変数に対する処理が行なわれた場合（ステップ４０
１）、処理を停止する。

【００５２】図５は、本実施例における数量調整部１５
の動作の一例を説明するための流れ図である。

【００５３】図５を参照して、数量調整部１５は、投入
候補オーダ管理部１２に管理されている変数（投入候補
オーダ中の変数）を対象とし（ステップ５０２）、制約
管理部１８に管理されている制約を用いて、変数値の調
整を行なう。例えば現時点での値から適当な幅（例えば
１０００増加と１０００減少）をもっての増減を試みる
（ステップ５０３）。すなわち、候補値１は対象変数の
現在の値に１０００加算したもの、候補値２は対象変数
の現在の値から１０００差し引いたものに設定される。

【００５４】この候補値に対して制約の評価（候補値を
仮に割付けた時の制約の評価）、即ち違反度計算式の計
算を行ない（ステップ５０４）、この時に制約の評価結
果（仮割付制約評価値）が変更前よりも変更後の方が良
いか否かを判定し（ステップ５０５）、よい場合にはよ
り良い評価値を返す候補値を選択し（ステップ５０
６）、その変更を実際に行なう（ステップ５０７、５０
８）。

【００５５】数量調整部１５による数量調整は、全ての
変数のいかなる数値変更も制約の評価結果の向上につな
がらなくなるまで繰り返される（ステップ５０１）。

【００５６】数量調整の結果、値が０になった変数は、
投入候補オーダ管理部１２から削除され、非投入候補オ
ーダ管理部１３に入れられる。この投入調整は、投入候
補となっている限られたオーダに対して行なわれるた
め、効率の良い調整を行なうことができる。

【００５７】図６は、本実施例における削除調整部１６
の動作の一例を説明する流れ図である。

【００５８】図６を参照して、削除調整部１６は、投入
候補オーダ管理部１２に管理されている変数の一部を対
象変数として（ステップ６０２）、適当な基準で非投入
候補オーダ管理部１３に移す（ステップ６０４）。

【００５９】ここで適当な基準とは、例えば全オーダ管
理部１１に管理されている納期に余裕があるか否かを基
準として判定する（ステップ６０３）。納期に余裕があ
るものは無条件で削除してもよいし、余裕度に応じて決
まる確率的な値に従って削除してもよい。

【００６０】この場合、納期に余裕があるオーダは投入
候補オーダ管理部１２から非投入候補オーダ管理部１３
に移されやすく、納期に余裕がないオーダは非投入候補
オーダ管理部１３に移されにくい。

【００６１】また、削除の基準として、削除した場合の
制約評価値の悪化が少ないものを優先するというものを
採ってもよい。この削除調整は一定オーダ数、例えば全
投入候補オーダの２０％が投入候補オーダ管理部１２か
ら削除された時点、即ち投入候補オーダ管理部１２から
非投入候補オーダ管理部１３に移された時に終了する
（ステップ６０１）。終了条件としては、この他、全投
入量がある程度減少するまでという条件を用いてもよ
い。また、制約評価値がある程度悪化するまでとしても
よい。

【００６２】削除調整により、数量調整により決定され
た局所最適解からの脱出が行なわれる。

【００６３】図７は、本実施例における追加調整部１７
の動作の一例を説明する流れ図である。

【００６４】図７を参照して、追加調整部１７は非投入
候補オーダ管理部１３にて管理されている変数、すなわ
ち未処理変数を対象変数とし（ステップ７０２）、適当
な値を割り付ける（仮割付する）ことを試みる（ステッ
プ７０３）。適当な初期値とは、例えば１０００であ
る。

【００６５】制約管理部１８に管理されている制約を用
いて評価結果が変更前よりも変更後の方が良いか否かを
判定し（ステップ７０４）、良い場合にはこの追加が実
行される（ステップ７０５）。追加調整の対象となる変
数の選択には、例えば非投入候補オーダ管理部１３に入
れられた順番などが使われる。

【００６６】追加調整は非投入候補オーダ管理部１３に
て管理されている全ての変数に対しての追加が試みられ
た段階で終了する（ステップ７０１）。

【００６７】以上、本発明を上記実施例に即して説明し
たが、本発明は上記態様にのみ限定されず、本発明の原
理に準ずる各種態様を含むことは勿論である。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る投入
指示装置及び方法によれば、全オーダ、例えば２０００
オーダを調整対象とするヒューリスティック解法を用い
るものと比較して、初期解生成時に制約を用いて投入候
補の絞り込みを行なった上で、その限定されたオーダに
対して数量調整を行なうため、比較的短時間で準最適解
を求めることができるという利点を有する。また、本発
明によれば、削除調整と追加調整の機構も組み込むこと
により、数量調整によって局所最適化に陥ることなく準
最適解を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明の一実施例における制約管理部１８の制
約の一例を示す図である。

【図３】本発明の一実施例における制御部１９の動作を
示すフローチャートである。

【図４】本発明の一実施例における初期解生成部１４の
動作を示すフローチャートである。

【図５】本発明の一実施例における数量調整部１５の動
作を示すフローチャートである。

【図６】本発明の一実施例における削除調整部１６の動
作を示すフローチャートである。

【図７】本発明の一実施例における追加調整部１７の動
作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１１全オーダ管理部１２投入候補オーダ管理部１３非投入候補オーダ管理部１４初期解生成部１５数量調整部１６削除調整部１７追加調整部１８制約管理部１９制御部２１制約名２２制約条件２３違反度計算式２４種別

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生産要求を受けているオーダに対して生産
システムに投入すべきオーダとその投入量を決定する投
入指示装置であって、全オーダを管理する全オーダ管理手段と、投入候補とされるオーダを管理する投入候補オーダ管理
手段と、投入候補とされないオーダを管理する非投入候補オーダ
管理手段と、各オーダに関する制約を管理する制約管理手段と、前記制約管理手段に管理されている制約を用いて初期投
入候補を生成する初期解生成手段と、前記投入候補オーダ管理手段に管理されているオーダの
投入数量を前記制約管理手段に管理されている制約を用
いて調整する数量調整手段と、投入候補オーダを前記投入候補オーダ管理部から前記非
投入候補オーダ管理手段に移す削除調整手段と、非投入候補オーダを前記非投入候補オーダ管理手段から
前記投入候補オーダ管理手段に移す追加調整手段と、前記初期解生成手段と前記数量調整手段と前記削除調整
手段と前記追加調整手段の制御を行なう制御手段と、を備えた投入指示装置。
【請求項２】前記制約管理手段にて管理される制約が、
変数の制約を規定する制約条件、制約が充足される時は
零、充足されない時は所定の数値を算出する違反度計算
式、必ず満たすべき制約（「絶対制約」という）か必ず
しも満たす必要のない制約であるかを規定する種別から
なることを特徴とする請求項１記載の投入指示装置。
【請求項３】前記初期解生成手段が、前記全オーダ管理
手段に管理される全変数に対して所定の初期値を割り付
け、前記制約管理手段に管理されている制約を用いて制
約評価を行ない、全ての絶対制約を充足した変数につい
てその初期値と共に前記投入候補オーダ管理手段に蓄積
することを特徴とする請求項１記載の投入指示装置。
【請求項４】前記数量調整手段が、前記投入候補オーダ
管理手段に蓄積された変数について前記制約のもと現在
値から適宜値を増減させて変更し、変更値の方が制約評
価がよい場合によい評価値の候補値を選択して、変数値
の変更を行なうように制御するように構成されたことを
特徴とする請求項１記載の投入指示装置。
【請求項５】前記追加調整手段が、前記非投入候補オー
ダ管理手段に管理される非投入候補オーダである変数に
対して所定の初期値に割り付け、前記制約管理手段に管
理されている制約を用いて制約評価を行ない、制約の評
価値が上がった変数を前記初期値と共に前記投入候補オ
ーダ管理手段に蓄積し、前記非投入候補オーダ管理手段
から削除することを特徴とする請求項１記載の投入指示
装置。
【請求項６】生産要求を受けているオーダに対して生産
システムに投入すべきオーダとその投入量を決定する方
法であって、一部の制約を充足する初期解を求め調整対象とされる投
入候補を絞り込む初期解生成手段と、前記初期解生成手段により絞られた投入候補に対して数
量調整を行なう数量調整手段と、投入候補を所定の基準に従い非投入候補とし、非投入候
補から投入候補を選択して投入候補の入れ換えを行なう
手段と、を備え、前記数量調整手段によって局所最適解に陥ることを防い
で準最適解を求めることを特徴とする投入指示の方法。
【請求項７】生産要求を受けているオーダに対して生産
システムに投入すべきオーダとその投入量を決定する方
法であって、少なくとも、投入候補とされるオーダを管理する投入候
補オーダ管理手段と、投入候補外とされる非投入候補オーダを管理する非投入
候補オーダ管理手段と、を備え、 (a)前記投入候補オーダ管理手段を空とし、 (b)前記非投入候補オーダ管理手段から前記投入候補オ
ーダ管理手段に移すべき投入候補群を決定し、 (c)前記投入候補オーダ管理手段に移された投入候補群
について制約評価値に基づき数量調整を行ない、求めら
れた解を最良解とし、 (d)次に前記投入候補オーダ管理手段から所定の基準に
基づき投入候補オーダを前記非投入候補オーダ管理手段
に移した後に、前記非投入候補オーダ管理手段から非投
入候補オーダを前記投入候補オーダ管理手段に追加して
前記投入候補オーダ管理手段の投入候補の入れ換えを行
ない、 (e)前記投入候補オーダ管理手段に蓄積された投入候補
群について制約評価値に基づき数量調整を行ない、求め
られた解の方が前記最良よりもよい場合にこれを最良解
とし、予め定められた判定基準に従い、前記工程(d)と前記工
程(e)を繰り返し、準最適解を導出することを特徴とする投入量の指示方
法。