JPH1091691A

JPH1091691A - 時系列パターン自動作成方法

Info

Publication number: JPH1091691A
Application number: JP19707897A
Authority: JP
Inventors: Shunji Matsumoto; 俊二松本; Yutaka Miyahara; 豊宮原
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 1998-04-10
Anticipated expiration: 2017-07-23
Also published as: JP3934213B2

Abstract

(57)【要約】【課題】時系列パターンとしての航空機乗務員の乗務
フライトパターンの作成方法に関し、遺伝的アルゴリズ
ムを応用して、効率的な乗務パターンの作成を容易にす
る。【解決手段】第１のタイムスパンとしての１日につい
て、要素としてのフライトの間のリンク関係に基づいて
複数個のフライト列を作成し、各フライト列に遺伝的ア
ルゴリズムによる処理を実行し、評価値が最もよいフラ
イト列の内容に基づいてディリー乗務パターンを作成す
る。第２のタイムスパンとしての１ヶ月について、３０
日分のディリー乗務パターンを要素として、同様にして
評価値の最もよいディリーパターン列の内容からマンス
リー乗務パターンを作成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は時系列に並べられる
べき複数の要素を順序づけて、複数の時系列パターンを
作成する、時系列パターン作成方法に係り、更に詳しく
は、例えば航空機の乗務員に対する乗務フライト列とし
ての乗務パターンの自動作成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】本発明
は、一般的には時系列に並べられるべき要素を順序づけ
て、時系列パターンを作成する、時系列パターン作成方
法に関するものであるが、後述のように航空機の乗務員
の乗務パターンを具体例として実施例を説明するため
に、ここでも航空機乗務員の乗務パターン作成に関する
従来技術を説明する。

【０００３】航空機乗務員の乗務パターンとは、例えば
飛行機の機長が、機体番号００１、機種Ｂ７６７の飛行
機の運行のために６時４０分に東京、例えば羽田空港を
出発し、札幌空港に８時１０分に到着し、次に例えば別
の機体番号の飛行機で札幌空港を９時３０分に出発し、
大阪空港に向かうなどというフライトの連続するパター
ンである。

【０００４】航空機は高価であるので、一般に航空機の
運行パターン、すなわちシップパターンにおいて連続す
るフライトは決定されており、例えば機長の飛行機の乗
り換えなどによって、できるだけコストを下げ、人員を
効率的に使用できるように航空機乗務員の乗務パターン
を組み立てる必要がある。

【０００５】従来はこのような乗務パターンの作成を様
々な目標条件、例えばパターンの総数を減らすことによ
って必要な人員を少なくするというような条件を考慮し
て、１日毎に設定し、乗務パターンを作成するというよ
うな方法がとられていた。

【０００６】しかしながら１日におけるフライトの総数
が多くなり、また目標とすべき条件もパターンの総数だ
けでなく、例えば機長が単なる移動のためにだけ飛行機
に客として搭乗する便乗の回数を少なくすること、乗務
時間のバラつきを少なくすることなど、様々な条件を考
慮する必要がでてきたことによって、全体的に効率の良
い乗務パターンを作成することは容易でないという問題
点があった。

【０００７】また１月間の乗務パターン、すなわちマン
スリーパターンを作成する際にもデータの量としてのフ
ライトの数が非常に多くなり、また考慮すべき目標条件
も多くなるため、効率上最適なマンスリーパターンを作
成することはできないという問題点があった。

【０００８】本発明は、遺伝的アルゴリズムを応用し
て、まず１日毎の乗務パターン、すなわちディリーパタ
ーンを作成し、更に再び遺伝的アルゴリズムを適用して
ディリーパターンの組み合わせとしてマンスリーパター
ンを作成することによって、コストを削減し、また人員
の稼働効率を向上させる乗務パターンを自動的に作成す
る方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理を説
明するための機能ブロック図（その１）である。本発明
の実施例では１日のすべてのフライトから複数の時系列
フライトパターン、すなわちディリー乗務パターンが作
成され、これらのディリー乗務パターンが組み合わされ
て複数日分、例えばマンスリー乗務パターンが作成され
るが、ここでは１日をタイムスパン、複数日、例えば１
ケ月を第２のタイムスパンとして原理を説明する。

【００１０】まず第１のタイムスパンを対象として図１
の処理が実行される。１０１で時系列に並べられるべき
要素のうちで各要素の開始時刻の早いものから、その要
素の終了時刻より後に開始時刻がある要素を次々とリン
クさせることによって作成される複数のリンク関係に基
づいて、複数個の要素列が作成される。

【００１１】次に１０２で各要素列に対して、あらかじ
め定められた形式で評価値が求められ、１０３で各要素
列に対して定められた処理、例えば遺伝的アルゴリズム
による処理が実行され、その結果に対応して評価値が最
も良い要素列が求められる。

【００１２】最後に１０４で評価値が最も良い要素列の
内容に基づいて複数の時系列パターンが作られる。第１
のタイムスパンを１日とし、複数の要素を１日における
すべてのフライトとすると、以上の処理によって作成さ
れる時系列パターンはディリー乗務パターンとなる。

【００１３】第２のタイムスパンに対しては、第１のタ
イムスパンに対して求められた時系列パターン、例えば
ディリー乗務パターンを要素として１０１〜１０４の処
理が実行される。まず１０１で複数の要素、すなわち第
１のタイムスパンに対して求められた各時系列パターン
のうちで開始時刻の早いものから、その時系列パターン
の終了時刻より後に開始時刻を有する時系列パターンを
次々とリンクさせることによって生成される複数のリン
ク関係に基づいて、複数個の要素列としての時系列パタ
ーン列が作成される。

【００１４】続いて時系列パターンを要素として１０
２，１０３の処理が実行され、最後に評価値が最も良い
要素列としての時系列パターン列の内容に基づいて第２
のタイムスパンに対応する複数の時系列パターンが作成
される。第１のタイムスパンに対する時系列パターンが
ディリー乗務パターンであり、第２のタイムスパンが１
ケ月とすると、第２のタイムスパンに対する時系列パタ
ーンはマンスリー乗務パターンとなる。

【００１５】図２は、本発明の実施例に対応させて、本
発明の原理をさらに詳細に説明するための機能ブロック
図（その２）である。同図は複数のフライトを順序づけ
て、複数の時系列フライトパターンとして航空機乗務員
の乗務フライトパターンを作成する、乗務パターン自動
作成方法の原理的な機能ブロック図である。

【００１６】図２において、１で複数のフライトのうち
で出発時刻が早いものから、そのフライトの到着時刻よ
り後に出発時刻を持ち、そのフライトの後に接続可能な
フライトを次々とリンクさせて、複数のリンク関係が、
異なるリンク関係の間でのフライトの重複を許しながら
設定される。

【００１７】次に２で、複数のリンク関係の最初にある
それぞれのフライトに対応して、フライトを並べるべき
フライト列における位置が指定され、３でその最初にあ
るフライトの後に接続可能な１つ以上のフライトから１
つのフライトが選択され、前述の対応する位置にその選
択された要素が配置されて、フライト列が複数個作られ
る。

【００１８】４でその複数のフライト列に対してあらか
じめ定められた形式で評価値が求められた後に、定めら
れた処理、例えば遺伝的アルゴリズムによる処理が実行
され、５でその処理の結果としての新しいフライト列に
対して前述のあらかじめ定められた形式、例えばパター
ンの総数を最小にするというような要求条件が反映され
る形式で、評価値が求められる。そして６で、その評価
値による評価が最も良いフライト列の内容に基づいて、
複数の乗務員に対応する複数の最適乗務パターンが作成
される。

【００１９】図２の機能ブロック図による原理的な方法
は、１日毎の乗務パターン、すなわちディリーパターン
の作成にそのまま用いられる。すなわち前述の複数のフ
ライトが１日における全国の全てのフライトであり、図
２の１でそれら全てのフライトを対象としてフライト間
にリンク関係を設定する処理が行われ、以後２〜６の処
理を行うことによって、全国の全てのフライトを対象と
して複数の乗務パターンが作成され、これらの乗務パタ
ーンを複数の乗務員にそれぞれ割り当てることによっ
て、効率的な乗務パターンを作成することができる。

【００２０】但し、この場合異なる乗務パターンの中に
同一のフライトが重複して含まれることは適当でないの
で、図２の３で作られる複数のフライト列のそれぞれ、
および４で行われる定められた処理の結果としての新し
いフライト列の中には、同一のフライトが重複して含ま
れることがないよう、重複フライトのチェックが行われ
る。

【００２１】図２の４で行われる定められた処理は、前
述のように例えば遺伝的アルゴリズムによる処理であ
り、例えば交叉、および突然変異の処理が用いられる。
また４と５で求められる各フライト列に対する評価値の
計算に対しては、例えばパターンの総数、機長の飛行機
乗り換え回数としての機材交換回数、および前述の便乗
回数などが、それぞれ最小となるように評価値の計算方
法が決定される。

【００２２】１日毎に対応して作成されたディリーパタ
ーンの１月分からのマンスリーパターンの作成において
も、図２におけると基本的に同じ方法が用いられる。図
２では複数のフライト間に設定されるリンク関係を基礎
としてフライト列が作成され、最適フライト列の内容に
対応してディリー乗務パターンが作成されるが、マンス
リーパターンの作成時においては、図２のフライトの代
わりに１日毎の乗務パターン、すなわちディリーパター
ンが用いられ、処理が行われる。すなわち例えば１日分
の毎日のディリーパターンが作成された後に、例えば１
ケ月（３０日）分のディリーパターンを対象として、図
２と同様の処理が実行される。

【００２３】図２の１でディリーパターンの間にリンク
関係が設定され、２でディリーパターン列おける位置が
指定され、３で複数のディリーパターン列が作られ、４
で定められた処理が実行され、５で評価値が求められ、
６で評価が最も良いディリーパターン列の内容によって
３０日分に対応するマンスリー乗務パターンが作成され
る。

【００２４】以上のように本発明によれば、乗務員のデ
ィリーパターン、およびマンスリーパターンの作成にお
いて、例えば遺伝的アルゴリズムが用いられ、様々な目
標項目に対応する評価が最も良い乗務パターンの作成が
行われる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を、航空機乗
務パターンの作成を具体例として詳しく説明する。この
説明では、１日毎の乗務パターンとしてのディリーパタ
ーンの作成と、ディリーパターンを組み合わせた結果と
しての１ケ月間の乗務パターンとしてのマンスリーパタ
ーンの作成とに分けて、実施例を説明する。

【００２６】図３は毎日のフライトデータ、すなわち航
空便のダイヤを示すダイヤデータの例である。同図にお
いて機体番号００１、機種Ｂ７６７の飛行機が午前６時
４０分に東京（ＴＹＯ）を出発し、８時１０分に札幌
（ＳＰＫ）に到着すること、機体番号００２、機種Ｂ７
６７の飛行機が札幌を午前７時４５分に出発し、東京に
９時１５分に到着することなどのフライトのデータが示
されている。

【００２７】図４は、図３のダイヤデータからそれぞれ
のフライト（便）に対応して機体番号、機種、出発時
刻、出発空港、到着時刻、および到着空港を１組のデー
タとして示したフライトデータの説明図である。同図に
おいては、図３の第１行目のフライトに対応するフライ
トデータが示されている。

【００２８】本実施例では図３のダイヤデータ、または
図４のフライトデータから、各フライトに対応するフラ
イトオブジェクトが生成され、１日の全てのフライトオ
ブジェクトが、出発時刻の早いものから図５に示すよう
に順番に並べられる。図５において、最初にあるフライ
トオブジェクトは図３のダイヤデータの先頭にあるもの
であり、これは以下の説明でフライトオブジェクトａと
名付けられる。また次にあるフライトオブジェクトは図
３のダイヤデータで２番目にあるものであり、フライト
オブジェクトｂと名付けられる。以下全国のフライトに
対応するフライトオブジェクトが出発時刻の早いものか
ら順に並べられる。

【００２９】図５のようなフライトオブジェクトの生成
と、その一覧表の作成は本発明におけるパイロットなど
の航空機乗務のディリーパターンの作成処理の一部であ
る。図６はこのディリーパターン作成アルゴリズムにお
ける前処理のフローチャートである。同図において処理
が開始されると、まずステップＳ１で図３のようなダイ
ヤデータが読み込まれ、ステップＳ２で図５で説明した
フライトオブジェクトが生成され、全国のフライトに対
応する全てのフライトオブジェクトがその出発時刻の早
いものから順に並べられる。

【００３０】次にステップＳ３で各フライトオブジェク
ト、すなわち図５のフライトオブジェクトａ，ｂ，・・
・について、後続便として接続可能なフライトオブジェ
クトを調べ、そのようなフライトオブジェクトの間にリ
ンクが設定される。この後続便として接続可能な条件
は、空港が同一であり、かつ時間的に次の条件を満たす
ものである。

【００３１】次便の出発時刻≧当便の到着時刻＋最小ス
テイ時間（整備等）図５で説明したような各フライトオブジェクトについ
て、ステップＳ３で設定されるリンクの例を図７に示
す。図７において、フライトオブジェクトａに対して後
続便として接続可能なフライトオブジェクトとして、ｃ
およびｅがあることなどがリンクとして設定されてい
る。また後続便として接続可能なフライトオブジェクト
を持たないもの、例えばフライトオブジェクトｘは図７
においてハッチされている。

【００３２】本実施例では、航空機乗務パターンの作成
処理において、遺伝的アルゴリズム（ジェネティック
アルゴリズム、ＧＡ）を適用する。そこで図６の前処理
アルゴリズムの最終ステップ、すなわちステップＳ４で
ＧＡにおける染色体の構造が生成される。この染色体
は、本実施例において航空機乗務パターンを作成するた
めに使用される要素列である。染色体を構成する複数の
遺伝子として、図７に示したような各フライトオブジェ
クトの間のリンク関係において後続便を持つフライトオ
ブジェクトが割り当てられるものを染色体の構造とす
る。すなわち染色体の内部のそれぞれの遺伝子の位置と
しての、一種の座標としての各遺伝子座に、図７におい
て後続便を持つフライトオブジェクトが割り当てられ
る。

【００３３】図８はステップＳ４において生成される染
色体の構造を示す。ここでは後続便を持つフライトオブ
ジェクトａからｆが、左から順番に遺伝子座に割り当て
られ、後述するように、それぞれの遺伝子座に対応する
フライトオブジェクトの後続便としてのフライトオブジ
ェクトがランダムに選択されて遺伝子とされる。すなわ
ち、航空機乗務パターンの作成処理において使用される
染色体は、フライトオブジェクトの間のリンク関係にお
いて、それぞれ先頭のフライトの後続便の中から１つだ
け選択されたフライトが並べられたフライト列（要素
列）である。

【００３４】なおここでは、それぞれの遺伝子座を図７
において上にあるフライトオブジェクト、すなわち出発
時刻の早いフライトオブジェクトから順番に左側から割
り当てたが、接続可能な後続便の数が少ないものから順
番に左側から割り当てる方が、後述する制約条件違反解
消のために便利なことがある。これについては図１４で
説明する。

【００３５】図９はディリーパターン作成アルゴリズム
の主処理のフローチャートである。同図は、図６のステ
ップＳ４に続いて行われる処理を示す。同図において処
理が開始されると、まずステップＳ１０で染色体の発生
処理が行われる。すなわち図８で説明した染色体の構造
としての各遺伝子座に対応するフライトオブジェクトの
後便、一般に複数個の後続便の中から、それぞれランダ
ムに選択された後続便としてのフライトオブジェクトが
設定されて、染色体の生成が行われる。

【００３６】この染色体としてはＮ個、例えば２０個が
生成される。図１０はこのようにして生成される染色体
の例を示す。但しそれぞれの染色体の内部の遺伝子とし
ては同じものが存在しないように、すなわち同じフライ
トオブジェクトが重複して１つの染色体の中に表れない
ように後続便の設定が行われる。

【００３７】続いてステップＳ１１で各染色体に対する
評価処理が行われる。この評価処理では、各染色体がデ
コードされて乗務パターンが作成され、例えば乗務パタ
ーンの総数と、機材の交換数とに応じて、それぞれの染
色体の評価値が計算される。

【００３８】図１１は染色体のデコードと、その評価値
の計算の説明図である。同図において染色体をデコード
する、すなわち染色体の内部の遺伝子の内容によって連
続したフライトオブジェクト、すなわちパイロットなど
の航空機乗務ディリーパターンが作成される。この乗務
パターンとしては、例えばフライトオブジェクトａの次
にｃ、その次にｄ，ｆ，ｙがこの順序で続くパターン、
フライトオブジェクトｂの後にｘが続くパターンなどが
染色体の遺伝子の内容によって作成される。

【００３９】それぞれの乗務パターンに応じて、連続す
るフライトオブジェクト、例えばｂ，ｘにおいて使用さ
れる飛行機の機体番号は、例えば図３のダイヤデータ、
または図４のフライトデータから知ることができ、各乗
務パターンに対して飛行機の交換、実際にはパイロット
が次に乗る飛行機を変更することに相当する機材交換が
必要であるか、必要である場合には何回必要かが分か
る。

【００４０】それぞれの染色体について、デコードの結
果作成される乗務パターンの総数、および必要な機材交
換の総数が求められ、例えば総パターン数に対する重み
１００、機材交換に対する重み１０を用いて、評価値が
次式によって計算される。

【００４１】評価値＝（総パターン数×１００）＋（機
材交換数×１０）１つの染色体からデコードされるパターンの総数が３
０、必要な機材交換の総数が１０であれば、その染色体
に対する評価値は３１００となる。このような評価値の
計算がＮ個、例えば２０個の各染色体について実行され
る。

【００４２】図９のステップＳ１１で各染色体に対する
評価値の計算が終了すると、次のステップＳ１２で初期
調整の処理が行われる。この処理では、ステップＳ１０
で発生処理が行われた染色体Ｎ個に加えて別の染色体が
生成され、ステップＳ１０で生成された染色体に追加さ
れる。ここで追加される染色体は各飛行機のシップパタ
ーンに相当するものである。シップパターンとは、１つ
の機体がその日のうちでどのようなフライトに連続して
使用されるかを表すパターンであり、例えば図１２に示
す機体データに対応する。

【００４３】図１２には機体番号００１、機種Ｂ７６７
の飛行機が、１日のうちにフライトオブジェクトａ，
ｃ，・・・の順序で、連続的に使用されることが示され
ている。それぞれの機体に対する、図１２に示されるよ
うな機体データから、対応する乗務パターン染色体が生
成され、ステップＳ１０で生成された染色体に追加され
る。このシップパターンに対応する染色体からデコード
される乗務パターンは機材交換の必要がなく、従って評
価値がよくなる。ステップＳ１２で明らかに評価値が良
い染色体を追加することによって、早い段階で機材交換
の少ない乗務パターンが得られる。

【００４４】続いてステップＳ１３、およびＳ１４にお
いて、ＧＡの処理として交叉、および突然変異の処理が
行われる。ここでは交叉として一点交叉が用いられる。
すなわち染色体の総数、例えばステップＳ１０で生成さ
れる染色体の内部に各機体のシップパターンに対応する
染色体がすでに存在する場合にはＮ個、例えば２０個の
個体数に交叉率、例えば０．３を掛けた個数の染色体
を、評価値の良い（小さい）ものが選ばれやすくなるよ
うに偶数個、例えば６個選択し、それらをコピーして２
つずつ組み合わせ、確率的に決められた交叉点において
遺伝子の組み替えが行われる。

【００４５】図１３はこの交叉処理の説明図である。同
図においては評価値の小さいものとして選ばれた染色体
のうちの２個が１組とされ、まずそれらのコピーが作ら
れ一点交叉が行われる。一点交叉の交叉点として、例え
ばフライトオブジェクトｄとｅとに対応する遺伝子座の
間が選ばれると、この交叉点を境界として１組の染色体
内で、例えば右側の遺伝子が交換され、２つの新しい染
色体が生成される。

【００４６】なお交叉の対象として評価値の良いものを
選ぶ方法としては、例えばルーレット選択が用いられ
る。このルーレット選択は基本的な考え方として評価値
の良い染色体にルーレット盤上で広い面積を割り当て、
ルーレットを回すことによって染色体を選択する方法で
ある。

【００４７】ステップＳ１３で交叉の処理が行われ、新
しい染色体が生成されると、この生成された染色体を対
象としてステップＳ１４で突然変異の処理が行われる。
この処理では新しく生成された染色体の各遺伝子を確率
的に、例えば０．０２程度の確率で他の遺伝子、または
ｎｉｌ（無接続）に置き換える処理が行われる。すなわ
ち図８で説明した各遺伝子座に対応するフライトオブジ
ェクトの、一般に複数の後続便の中から、他の後続便が
選ばれるか、または後続便が存在しないことを示すｎｉ
ｌが選ばれる。なお図１０において説明した最初のＮ個
の染色体の生成時にも、各遺伝子座に対応する遺伝子と
してｎｉｌを設定できるものとする。

【００４８】ＧＡの処理としてのステップＳ１３、およ
びＳ１４が終了すると、ステップＳ１５で制約条件違反
解消処理が行われる。例えば過剰乗務違反として１日の
乗務回数が５回を越える場合など、様々な制約条件が考
えられるが、ここではフライトオブジェクトの重複違
反、すなわち１つの染色体の中に同じフライトオブジェ
クトが遺伝子として重複して表されることを制約条件違
反として、それを解消する処理が行われる。すなわち交
叉、または突然変異によって、１つの染色体の中に同じ
遺伝子が表れた場合には、これを他の遺伝子、またはｎ
ｉｌに置き替える処理が行われる。

【００４９】図１４、および図１５はこの制約条件違反
解消処理の説明図である。図１４においては、図８およ
び図１０と異なって、染色体の左側の遺伝子座から、後
続便の個数が少ないフライトオブジェクトが割り当てら
れている。すなわちフライトオブジェクトｃ，ｄ，ｅ，
ｆは後続便としてｎｉｌを含んでそれぞれ２個を持つの
に対して、フライトオブジェクトａ，ｂはそれぞれ３つ
の後続便を持っている。ステップＳ１５では、フライト
オブジェクトの重複を判定するために、染色体の左側か
ら各遺伝子座における遺伝子を見ていって、遺伝子の重
複があるか否かを判定する。図１４においては最後の遺
伝子座、すなわちフライトオブジェクトｂに対応する遺
伝子座の位置で遺伝子ｙの重複が発見される。そこでこ
の遺伝子ｙを、フライトオブジェクトｂの後続便の中で
他の便、すなわちｘに変更することにより遺伝子の重複
が解消される。

【００５０】これに対して図１５は、図８および図１０
に示した染色体の構造に対応する制約条件違反解消処理
の結果を示している。ここでも左側から各遺伝子を見て
いくことにより、最後のフライトオブジェクトｆに対応
する遺伝子ｙの重複が発見される。しかしながらフライ
トオブジェクトｆはｙ以外に後続便を持たないため、ｙ
はｎｉｌにしか変更できないことになる。これによって
フライトｆは１つのディリーパターンの最終フライトと
なってしまうことになり、図１４においてｆの後に後続
便としてｙが続くのに比べて、パターンの長さ、すなわ
ち１つのパターンに含まれるフライトの数が少なくな
る。

【００５１】１日に必要なフライトの総数は当然決まっ
ており、１つのパターンの内部のフライトの数が少なく
なることは１日のパターンの総数を増やすことになり、
従ってパイロットなどの数が多く必要となるため、前述
の評価値の計算においてもパターンの総数に対する重み
は大きくなっており、パターン数を減らすためには、図
１４のように後続便の数の少ないものを染色体の左側に
配置することが適当である。また、図示していないが、
翌日のフライトデータを参照することによって乗務接続
条件違反を解消する。例えば翌朝札幌発のフライトが２
便ある場合、今日の乗務は２名のパイロットが札幌で乗
務を終了しないと翌朝のフライトにパイロットを割り当
てることができない。そこでこのような乗務接続条件違
反を発見して、それを解消する。

【００５２】図９のステップＳ１５で制約条件違反解消
処理が行われた後、ステップＳ１６でステップＳ１３〜
Ｓ１５で生成された新しい染色体についてデコードが行
われ、乗務パターンが作成され、評価値の計算が行われ
る。続いてステップＳ１７で全ての染色体、例えばＮ＋
０．３Ｎ＝２６個の染色体を評価値のよい順にソートし
て、上位Ｎ個の染色体を残す淘汰の処理が行われる。

【００５３】続いてステップＳ１８で指定回数の処理が
行われたか否かが判定され、まだ行われていない場合に
は主処理としてのステップＳ１０〜Ｓ１７の処理が次世
代の染色体を対象として繰り返され、指定回数の処理が
終了したと判定された時点でディリーパターンの作成処
理が終了する。

【００５４】図９のすべての処理が終了すると図示しな
い後処理が行われる。この後処理においては最終的に残
った染色体のうちで最も評価値のよい染色体が取り出さ
れ、その内容のデコードが行われて１日に対応する複数
のパイロットなどの乗務パターン、すなわちディリーパ
ターンが作成される。

【００５５】以上においてはパイロットなどの１日の乗
務パターン、すなわちディリーパターンの作成処理につ
いて詳細に説明したが、このようなディリーパターンを
１月分、それぞれの日に対して作成し、それらを組み合
わせることによって、例えば１月分の乗務パターン、す
なわちマンスリーパターンを作ることができる。そのマ
ンスリーパターンの作成処理について以下に説明する。

【００５６】図１６は、ディリーパターンからディリー
パターンオブジェクト（出発時刻の早いものから並べら
れる）を作成する、ディリーパターンオブジェクトの生
成の説明図である。同図において１ヶ月分のディリーパ
ターン、すなわち例えば全てのパイロットの第１日〜第
３０日のディリー乗務パターンを対象として、ディリー
パターンオブジェクトが作られる。

【００５７】本実施例では、このディリーパターンオブ
ジェクトにそれぞれ固有の名称を与えるものとし、大文
字のＡ，Ｂ，・・・をディリーパターンオブジェクトを
表すために使用する。図１１で説明したように、例えば
フライトオブジェクトａ，ｃ，ｄ，ｆおよびｙは、この
順序で１つのディリー乗務パターンを構成し、ｂ，ｘが
この順序で１つの乗務パターンを形成するものとすれ
ば、これらのディリーパターンにそれぞれディリーパタ
ーンオブジェクトＡ，Ｂの名称が与えられる。そして第
１日〜第３０日のディリー乗務パターンオブジェクト
が、その出発時刻、ここではフライトａ，ｂ，・・・の
出発時刻の早いものから、順番に図５と同様に並べられ
る。

【００５８】図１７はこのようにして並べられたディリ
ーパターンオブジェクトに対してリンクが設定された結
果を示している。このリンクの設定法は図７におけると
同様であるが、リンク先のディリーパターンオブジェク
トは、リンク元のディリーパターンオブジェクトと同一
日、または翌日に開始されるものに限定される。例えば
ディリーパターンオブジェクトＡの最終到着空港と、翌
日に開始されるディリーパターンオブジェクトＢの出発
空港とが同じであり、かつ時刻的に次のような関係があ
れば、Ａの後にＢが続くリンク関係が設定される。

【００５９】Ｂ内の最初のフライト出発時刻≧Ａ内の最
後のフライト到着時刻＋インターバルここでインターバルは、ディリーパターンＢがＡと同日
に開始されるか、あるいは翌日に開始されるかなどによ
って異なるが、例えば翌日に開始される場合には、当然
パイロットにとって必要な十分な睡眠時間と休息時間を
含むように設定される。なお次のディリーパターンが前
のディリーパターンと同じ日に開始される可能性が残さ
れており、このようにすることによって例えば機体運用
の効率を向上させることができる。さらに、例えば第１
日の最終フライトｙの到着空港と第２日の最初のフライ
トｂの出発空港が異なる場合には、第２日の朝に乗務員
が客として他の便に搭乗し、ｂの出発空港に移動する便
乗を組み合わせることになる。

【００６０】以後のマンスリー乗務パターンの作成処理
は、ディリーパターンの作成処理におるけフライトオブ
ジェクトがディリーパターンオブジェクトに代わるのみ
で、ほぼ同様に実行される。図１８は染色体の構造の説
明図である。染色体の遺伝子座には、図１７においてリ
ストの最終位置のディリーパターン、例えばＸ，Ｙを除
いて全てのディリーパターンが割り当てられる。

【００６１】ここでは図１７において上にあるディリー
パターンが左側から順番に遺伝子座に対応させられてい
るが、図１４で説明したように後続の可能性があるディ
リーパターンが少ないものから順に左側から並べること
も当然可能である。この染色体の構造に対応して、それ
ぞれの遺伝子座に対応する遺伝子として、遺伝子座に対
応するディリーパターンの後続となる可能性があるディ
リーパターンが選択される。

【００６２】図１９は、このようにして選択された遺伝
子が並べられた染色体のデコードによって得られる、マ
ンスリー乗務パターンの説明図である。同図において、
１ケ月分のディリーパターンの中からＡ−Ｂ−Ｘと組み
合わせることにより、例えば３日に渡る１人のパイロッ
トの乗務パターンが作成される。

【００６３】以上のような処理を１ケ月分の各ディリー
パターンについて実行することによって、ディリーパタ
ーンの連続としてのマンスリーパターンが作成される。
なお後述するが、例えば１人のパイロットの連続乗務日
数が４日を越えるような場合には、ディリーパターンの
連続を４日で打ち切るような作業も実際的には必要であ
る。

【００６４】図２０はマンスリー乗務パターン作成処理
における前処理のフローチャートである。同図をディリ
ーパターン作成処理における図６と比較すると、ステッ
プＳ１におけるダイヤデータ読み込みに対応する処理は
存在せず、ステップＳ２１でディリーパターンオブジェ
クトが生成されて出発時刻の早いものから順に並べら
れ、ステップＳ２２でディリーパターンオブジェクトの
間にリンク関係が設定され、ステップＳ２３で染色体の
構造が生成されて、前処理を終了する。

【００６５】図２１はマンスリーパターン作成の主処理
のフローチャートである。同図をディリーパターン作成
処理に対応する図９と比較すると、初期調整が行われる
ステップＳ１２に相当する処理がない点を除いて、基本
的に図９におけると同様の処理が行われる。但しステッ
プＳ３２の評価処理では、評価項目として各染色体に対
応するマンスリーパターンの総数と、基地帰還違反数と
の２つが用いられる。ここで基地帰還違反とは、例えば
東京と大阪だけをパイロットの勤務に好都合な場所とい
う意味で基地とし、最終的にこの基地に帰還しないよう
なパターンの数を意味する。この２つの項目に対して、
例えば総パターン数に対する重みを１００、基地帰還違
反数に対する重みを３０とすることによって、評価値が
計算される。

【００６６】またステップＳ３５において違反が解消さ
れる制約条件に対しては、ディリーパターンオブジェク
トの重複解消の他に、前述のようにパイロットの連続乗
務日数が上限値、例えば４日を越えるような場合に、４
日目の最後のディリーパターンに対応する遺伝子をｎｉ
ｌ（無接続）として違反を解消しり、前述の基地帰還違
反に対しては適当な位置でパターンを切断するような処
理が実行される。

【００６７】図２０、および図２１で説明した処理が、
１ケ月分のディリー乗務パターンオブジェクトを対象と
して実行され、最も評価値のよい染色体がデコードされ
て、マンスリー乗務パターンが作成される。

【００６８】最後に本発明の時系列パターン自動作成方
法を用いて時系列パターンを作成するためのコンピュー
タシステムの構成について説明する。図２２はそのよう
なコンピュータシステムの構成と、プログラムのローデ
ィングの説明図である。同図においてコンピュータ１１
は本体１４とメモリ１５とから構成されており、本体１
４に対しては可搬型記憶媒体１２からプログラムなどを
ロードすることも、またプログラム提供者側からネット
ワーク１３を介してプログラムなどをローディングする
ことも可能である。

【００６９】本発明の特許請求の範囲の請求項１０、お
よび請求項１１に記載されているプログラムや、図９、
図２１のフローチャートに示されているプログラムなど
は例えば図２２におけるメモリ１５に格納され、そのプ
ログラムは本体１４によって実行される。ここでメモリ
１５としては、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）、またはハードディスクなどが使用される。

【００７０】また時系列に並べられるべき要素を順序づ
けて、複数の時系列パターンを作成するためのプログラ
ムなどが可搬型記憶媒体１２に記録され、コンピュータ
１１にそのプログラムをローディングすることによって
時系列パターンを自動的に作成することも可能である。
この可搬型記憶媒体１２としてはメモリカード、フロッ
ピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（コンパクトディスクリー
ドオンリーメモリ）、光ディスク、光磁気ディスクな
ど、市販され、流通可能な任意の記憶媒体を使用するこ
とができる。また時系列パターンの自動作成のためのプ
ログラムなどがプログラム提供者側からネットワーク１
３を介してコンピュータ１１側に送られ、そのプログラ
ムがローディングされることによって、時系列パターン
を自動的に作成することも可能である。

【００７１】以上の説明では、パイロットの乗務パター
ンの作成について実施例を詳細に説明したが、本発明は
飛行機に限らず、電車やバスどの乗務員の乗務パターン
の作成に対しても適用可能なことは当然である。また染
色体に対する評価値の計算においては、以上の説明と異
なる様々な評価項目を用いることが可能であり、またそ
の重みをいろいろな値に設定することができることも当
然である。更に違反解消の対象となる制約条件について
も、様々な条件を設定することが可能である。

【００７２】また本発明のパターン自動作成方法は、こ
のような乗務員の乗務パターンの作成のみに限定される
ことなく、時系列に要素が並べられる時系列パターンで
あれば、どのようなパターンの作成にも適用可能であ
る。

【００７３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、遺伝的アル
ゴリズムを適用することによって、コストと人員などに
対する各種の評価項目、例えば乗務員勤務パターンの総
数や、飛行機の機体の交換数などの評価項目に対応する
評価をできるだけ良くすることによって、最適化された
航空機乗務員の乗務パターンをディリーパターンとして
作成し、更にこれらのディリー乗務パターンを遺伝的ア
ルゴリズムを応用して組み合わせることにより、最適な
マンスリー乗務パターンを作成することができ、乗務パ
ターンの作成自動化に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明するための機能ブロック図
（その１）である。

【図２】本発明の原理を説明するための機能ブロック図
（その２）である。

【図３】１日のダイヤデータの例を示す図である。

【図４】それぞれのフライトのフライトデータの例を示
す図である。

【図５】出発時刻の早いものから順に並べられたフライ
トオブジェクトの例を示す図である。

【図６】ディリーパターン作成の前処理のフローチャー
トである。

【図７】フライトオブジェクトに対するリンク設定の例
を示す図である。

【図８】染色体の構造の例を示す図である。

【図９】ディリーパターン作成の主処理のフローチャー
トである。

【図１０】遺伝子の設定による染色体の生成を説明する
図である。

【図１１】染色体からの乗務パターンのデコードを説明
する図である。

【図１２】シップパターンに対応する機体データの例を
示す図である。

【図１３】交叉の例を説明する図である。

【図１４】重複違反解消の例を示す図（その１）であ
る。

【図１５】重複違反解消の例を示す図（その２）であ
る。

【図１６】１ケ月分のディリーパターンからのディリー
パターンオブジェクトの生成を説明する図である。

【図１７】ディリーパターンオブジェクトに対するリン
ク関係の設定を説明する図である。

【図１８】マンスリーパターン作成処理における染色体
の構造を説明する図である。

【図１９】染色体のデコードによるマンスリーパターン
の生成を説明する図である。

【図２０】マンスリーパターン作成の前処理のフローチ
ャートである。

【図２１】マンスリーパターン作成の主処理のフローチ
ャートである。

【図２２】時系列パターンを作成するためのコンピュー
タシステムの構成とプログラムのローディングを説明す
る図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】時系列に並べられるべき要素を順序づけ
て、複数の時系列パターンを作成する時系列パターン作
成方法であって、第１のタイムスパンについて、該要素のうちで各要素の
開始時刻が早いものから、該各要素の終了時刻より後に
開始時刻を有する要素を次々とリンクさせた評価値の良
い第１の時系列パターンを求め、第１のタイムスパンより長い第２のタイムスパンについ
て、前記第１のタイムスパンについて求めた評価値の良
い第１の時系列パターンに対して、各第１の時系列パタ
ーンの開始時刻の早いものから各第１の時系列パターン
の終了時刻より後に開始時刻を有する第１の時系列パタ
ーンを次々とリンクさせた評価値の良い第２の時系列パ
ターンを作成することを特徴とする時系列パターン自動
作成方法。
【請求項２】前記第１のタイムスパンにおける第１の
時系列パターン及び第２のタイムスパンにおける第２の
時系列パターンの作成時に使用される要素列に遺伝的ア
ルゴリズムを適用することを特徴とする請求項１記載の
時系列パターン自動作成方法。
【請求項３】前記遺伝的アルゴリズムによる処理が、
前記要素列の中の任意の要素の間を交叉点とする一点交
叉と、該一点交叉の結果として生ずる要素列を対象とす
る突然変異であることを特徴とする請求項２記載の時系
列パターン自動作成方法。
【請求項４】前記要素が航空機のフライトであり、前記第１及び第２の時系列パターンが航空機乗務員の乗
務フライトパターンとしての乗務パターンであることを
特徴とする請求項１記載の時系列パターン自動作成方
法。
【請求項５】前記要素が１日におけるフライトであ
り、前記評価の良い前記第１の時系列パターンとして複数の
航空機乗務員に対応する複数の最適ディリー乗務パター
ンを作成することを特徴とする請求項４記載の時系列パ
ターン自動作成方法。
【請求項６】１日におけるフライトを前記要素とし
て、前記評価が良い第１の時系列パターンとして、複数
の航空機乗務員に対応する複数の最適ディリー乗務パタ
ーンを、連続する複数日に対してそれぞれ作成し、該複数日のディリー乗務パターンを次々とリンクさせた
前記評価値に良い第２の時系列パターンとして、前記連
続する複数日に対する最適乗務パターンを作成すること
を特徴とする請求項４記載の時系列パターン自動作成方
法。
【請求項７】１日における全てのフライトを前記複数
のフライトとし、前記評価が最も良いフライト列の内容に基づいて、複数
の航空機乗務員に対応する複数の最適ディリー乗務パタ
ーンを、連続する複数日に対してそれぞれ作成し、該複数日の全てのディリー乗務パターンを対象として、
該全てのディリー乗務パターンのうちで、該パターン内
の最初のフライトの出発時刻が早いものから、該パター
ンの最後のフライトの到着時刻より後に最初のフライト
の出発時刻を持ち、該ディリー乗務パターンの後に接続
可能なディリー乗務パターンを次々とリンクさせて、複
数のリンク関係を、異なるリンク関係の間でのディリー
乗務パターンの重複を許しながら設定し、該複数のリンク関係の最初にある各ディリー乗務パター
ンに対応して、ディリー乗務パターンを並べるべきディ
リーパターン列における位置を指定し、該最初にある各ディリー乗務パターンの後に接続可能な
１つ以上のディリー乗務パターンから１つのディリー乗
務パターンを選択して、前記対応する位置に該選択され
たディリー乗務パターンを配置して該ディリーパターン
列を複数個作り、該複数のディリーパターン列に対してあらかじめ定めら
れた形式で評価値を求めた後に、定められた処理を実行
し、該処理の結果としての新しいディリーパターン列に対し
て該あらかじめ定められた形式で評価値を求め、該評価値による評価が最も良いディリーパターン列の内
容に基づいて、前記連続する複数日に対する最適乗務パ
ターンを作成することを特徴とする請求項１３記載の乗
務パターン自動作成方法。
【請求項８】時系列に並べられるべき要素を順序づけ
て、複数の時系列パターンを作成する時系列パターン作
成装置であって、第１のタイムスパンについて、該要素のうちで各要素の
開始時刻が早いものから、該各要素の終了時刻より後に
開始時刻を有する要素を次々とリンクさせた評価値の良
い第１の時系列パターンを求める第１の時系列パターン
作成手段と、第１のタイムスパンより長い第２のタイムスパンについ
て、前記第１のタイムスパンについて求めた評価値の良
い第１の時系列パターンに対して、各第１の時系列パタ
ーンの開始時刻の早いものから各第１の時系列パターン
の終了時刻より後に開始時刻を有する第１の時系列パタ
ーンを次々とリンクさせた評価値の良い第２の時系列パ
ターンを求める第２の時系列パターン作成手段とを備え
ることを特徴とする時系列パターン自動作成装置。
【請求項９】前記第１の時系列パターン作成手段が、
１日におけるフライトを前記要素として、前記評価値の
良い第１の時系列パターンとして複数の航空機乗務員に
対応する複数の最適ディリー乗務パターンを作成するこ
とと、前記第２の時系列パターン作成手段が、連続する複数日
におるけ該ディリー乗務パターンを前記第１の時系列パ
ターンとして、該ディリー乗務パターンを次々とリンク
させた評価値の良い第２の時系列パターンとして該連続
する複数日に対する最適乗務パターンを作成することを
特徴とする請求項８記載の時系列パターン自動作成装
置。
【請求項１０】時系列に並べられるべき要素を順序づ
けて、複数の時系列パターンを作成するために、第１のタイムスパンについて、該要素のうちで各要素の
開始時刻が早いものから、該各要素の終了時刻より後に
開始時刻を有する要素を次々とリンクさせた評価値の良
い第１の時系列パターンを求めさせる手段と、第１のタイムスパンより長い第２のタイムスパンについ
て、前記第１のタイムスパンについて求めた評価値の良
い第１の時系列パターンに対して、各第１の時系列パタ
ーンの開始時刻の早いものから各第１の時系列パターン
の終了時刻より後に開始時刻を有する第１の時系列パタ
ーンを次々とリンクさせた評価値の良い第２の時系列パ
ターンを求めさせる手段とを備えたプログラムを格納し
た計算機読み出し可能記憶媒体。
【請求項１１】前記第１の時系列パターンを求めさせ
る手段が、１日におけるフライトを前記要素として、前
記評価値の良い第１の時系列パターンとして複数の航空
機乗務員に対応する複数の最適ディリー乗務パターンを
作成させることと、前記第２の時系列パターンを求めさせる手段が、連続す
る複数日に対する該ディリー乗務パターンを前記第１の
時系列パターンとして、該ディリー乗務パターンを次々
とリンクさせた評価値の良い第２の時系列パターンとし
て該連続する複数日に対する最適乗務パターンを作成さ
せることを特徴とする請求項１０記載の計算機読み出し
可能記憶媒体。