JP2778915B2 - 生産スケジュール作成装置 - Google Patents
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
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-
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Description
装置に係り,詳しくは異なる複数の工程で同一の設備を
共用する生産ラインにおいて製品処理順序を決定する生
産スケジュール作成装置に関するものである。
する生産スケジュール作成方法の従来例としては,例え
ば特開平3−196948号公報が開示されている。こ
れは,工程別の負荷予測により抽出された1つのネック
工程(生産性の最も低い工程)の前後の工程間におい
て,全製品の待ち時間の和を最小にするような順序で,
製品をネック工程へ投入する生産スケジュール作成方法
である。これによれば,ネック工程での製品の流れをよ
くすることにより,生産ライン全体として生産性の高
い,又在庫の少ない生産計画を作成することができると
されている。
生産スケジュール作成方法では,以下のような問題点が
あった。 (1)生産ラインが異なる複数の工程で同一の設備を共
用する場合には,抽出されたネック工程での処理開始時
刻は,そのネック工程で使用する設備を共用する他の工
程での製品の投入順序にも依存する。このため,設備を
共用する他の工程をも含めて投入順序を決定しなけれ
ば,ネック工程の前後の待ち時間の計算ができない。従
って,従来方法ではこのように異なる複数の工程で同一
の設備を共用する生産ラインにはそのまま適用できな
い。 (2)ネック工程の前後の工程間での待ち時間を最小に
するような生産計画であるため,待ち時間を多少犠牲に
しても特急製品のような優先度の高い製品を他の製品に
対して優先して処理するというような製品の優先度を考
慮した処理方法をとることができない。 (3)生産ラインが異なる複数の工程で同一の設備を共
用する場合,それぞれの工程の次工程の製品の滞留状態
や装置の能力によって,その工程の製品が他の工程の製
品に対して優先して処理されるべき工程と,そうでない
工程が存在するが,このような工程別の優先度を考慮し
た処理方法をとることができない。 (4)ネック工程における装置が複数存在し,かつ製品
がそれらの製品のうち複数の装置で処理可能である場
合,ネック工程への投入順序のみを決定しても,ネック
工程内の使用装置を決定しなければネック工程における
生産スケジュールを得ることができない。 (5)対象とする製品の数やネック工程に存在する装置
が多数の場合,可能な組み合わせの数が膨大となり,製
品の待ち時間を最小にするような投入順序を実用的な時
間内で決定することは困難である。本発明は,上記事情
に鑑みてなされたものであり,その目的とするところ
は,異なる複数の工程で同一の設備を共用する生産ライ
ンにおいて,製品や工程別に優先度が存在する場合や,
対象工程での使用可能装置が複数存在する場合でも,製
品のグループ化を行って迅速且つ,生産状況に応じた柔
軟な生産スケジュールを作成することができる生産スケ
ジュール作成装置を提供することである。
に本発明は,異なる複数の工程で同一のある設備を共用
する生産ラインの生産スケジュール作成装置において,
上記ある設備を共用する各工程に関する工程情報と,該
各工程での処理対象となる対象製品に関する製品情報と
を予め記憶する工程・製品情報メモリと,上記工程・製
品情報メモリに記憶された工程情報と製品情報とに基づ
いて作成された1以上の製品からなる製品グループに関
する製品グループ情報を記憶する製品グループ情報メモ
リと,上記製品グループ情報メモリに記憶された製品グ
ループ情報を参照して上記ある設備における上記製品グ
ループの仮の処理順序を演算するグループ仮処理順序演
算手段と,上記演算された仮の処理順序に基づいて上記
製品グループごとの上記ある設備での処理開始時刻を含
むグループ別生産指示パラメータを演算するグループ別
生産指示パラメータ演算手段と,上記演算されたグルー
プ別生産指示パラメータを用いて上記ある設備の上記製
品グループに対する処理能力を評価するための評価関数
を演算するグループ評価関数演算手段と,上記演算され
た評価関数の大きさに基づいて上記製品グループの仮の
処理順序を組みかえるグループ処理順序決定手段とを具
備してなることを特徴とする生産スケジュール作成装置
である。さらには,上記製品グループが上記ある設備で
処理条件が同一又は類似の製品を1以上の製品グループ
にまとめたものである生産スケジュール作成装置であ
る。さらには,上記製品グループを自動的に作成する生
産スケジュール作成装置である。
る設備を共用する生産ラインの生産スケジュールを作成
するに際し,上記ある設備を共用する各工程に関する工
程情報と,該各工程での処理対象となる対象製品に関す
る製品情報とが予め記憶される。次に上記工程情報と製
品情報とに基づいて作成された1以上の製品からなる製
品グループに関する製品グループ情報が記憶される。上
記記憶された製品グループ情報を参照して上記ある設備
における上記製品グループの仮の処理順序が演算され
る。上記演算された仮の処理順序に基づいて上記製品グ
ループごとに上記ある設備での処理開始時刻を含むグル
ープ別生産パラメータが演算される。上記演算されたグ
ループ別生産指示パラメータを用いて上記ある設備の上
記製品グループに対する処理能力を評価するための評価
関数が演算される。上記演算された評価関数の大きさに
基づいて上記製品グループの仮の処理順序が組みかえら
れる。このように本発明では製品をグループ化した上
で,グループ単位で処理順序の組み替えを行うので,可
能な組み合わせ総数を減少させることが可能となる。従
って,対象とする製品の数や装置の数が多い場合でも,
短時間でネック工程での使用設備の極めて好適な処理順
序を決定することができる。さらに,上記製品グループ
が上記設備で処理条件が同一又は類似の製品を1以上の
製品グループにまとめたものとすることにより,上記あ
る設備での処理条件の変更に伴う段取り替え回数の制御
を予め考慮したスケジュールの作成が可能となる。さら
に,上記製品グループを自動的に作成すれば,さらに短
時間でのスケジュール作成が可能となる。
た実施例につき説明し,本発明の理解に供する。尚,以
下の実施例は,本発明を具体化した一例であって,本発
明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここ
に,図1は本発明の一実施例に係る生産スケジュール作
成装置0′の概略構成を示すブロック図,図2は生産ラ
インのモデル図,図3は製品情報,工程情報,仕掛り中
製品情報,仕掛り予定製品情報の各例からなる基礎情報
の内容を示す図,図4は生産スケジュール作成装置0′
の動作を示す概略フロー図,図5はグループ情報の一例
を示す図表,図6はグループ割り付けマトリクス及び製
品割り付けマトリクスの一例を示す図表,図7はグルー
プ別生産指示パラメータ及び製品別生産指示パラメータ
の一例を示す図表,図8はシミュレーテッド・アニーリ
ング法による処理手順を示す部分フロー図,図9は遷移
候補作成の一例を示す図表である。図1に示すごとく,
本発明の一実施例に係る生産スケジュール作成装置0′
は,異なる複数の工程で同一のある設備を共用する生産
ラインのスケジュールを作成するに際し,ある設備を共
用する各工程に関する工程情報と,その各工程での処理
対象となる対象製品に関する製品情報とを予め記憶する
基礎情報記憶部51(工程・製品情報メモリに相当)
と,基礎情報記憶部51に記憶された工程情報と製品情
報とに基づいて製品グループ生成部52にて作成された
1以上の製品からなる製品グループに関する製品グルー
プ情報を記憶するグループ情報記憶部53(製品グルー
プ情報メモリに相当)と,グループ情報記憶部53に記
憶された製品グループ情報を参照して上記ある設備にお
ける上記製品グループの仮の処理順序を演算するグルー
プ割り付けマトリクス作成部54(グループ仮処理順序
演算手段に相当)と,演算された仮の処理順序に基づい
て上記製品グループごとに上記ある設備での処理開始時
刻を含むグループ別生産指示パラメータを演算するグル
ープ別生産指示パラメータ決定部55(グループ別生産
指示パラメータ演算手段に相当)と,演算されたグルー
プ別生産指示パラメータを用いて上記ある設備の上記製
品グループに対する処理能力を評価するための評価関数
を演算する評価関数計算部56(グループ評価関数演算
手段に相当)と,演算された評価関数の大きさに基づい
て上記製品グループの仮りの処理順序を組み替えるSA
実行部57(グループ処理順序決定手段に相当)等から
構成されている。これらの構成要素の内,SA実行部5
7とグループ割り付けマトリクス作成部54とは,さら
に最適スケジュール決定部59を構成し,ここで決定さ
れた結果は製品グループ展開部60を経て,最適生産指
示パラメータ格納部61に格納されるようになってい
る。基礎情報記憶部51には,上記工程情報と製品情報
として入力される各種情報,すなわち対象とする製品及
び工程に関する品種情報,工程情報,仕掛り中製品情報
および仕掛り予定製品情報を含む基礎情報が図示しない
上位システムから生産スケジュール作成に着手する以前
に与えられている。また,評価関数パラメータ記憶部5
8には評価関数の各評価項目に対する重みパラメータが
予め登録されている。さらに,製品グループ生成部5
2,製品グループ展開部60,評価関数計算部56,最
適スケジュール決定部59およびグループ別生産指示パ
ラメータ決定部55は,いずれも実行形式のプログラム
で,図示しない記憶部に予め登録されている。尚,製品
グループ情報は人間が別途作成してもよいが,ここでは
製品グループ生成部52により自動生成している。
ール作成手順について述べる。 〔前提条件等〕図2(a)は スケジュール作成の対象とする生産ライン
の一例を示すものであり,工程1〜工程30までの合計
30工程から構成されている。また,図2(b)はこれ
らの工程においてネックとなっている設備Aをモデル化
したものである 。図中,設備Aは工程3,工程13,工
程23において共用され,M−1からM−4までの4台
の装置から構成されている。すべての製品は1工程につ
き,これら4台の内のただ1台の装置で,ただ1度だけ
処理されるものとする。ここでは,設備A,すなわち工
程3,工程13及び工程23において現在仕掛り中の製
品に,設備Aの前のバッファにおいて仕掛り待ちの製品
および一定時間内に設備Aの前のバッファに到着予定の
製品を対象に,所定の評価関数を最小にするように,各
製品グループごとの設備Aでの使用装置と処理開始・終
了時刻とを決定する問題として扱うこととする。 このよ
うな問題は,通常,大規模な組み合わせ最適化問題とな
る。従って,ここでは大規模な組み合わせ最適化問題に
対して実用時間内で近似最適解を与える法の1つとして
知られているシミュレーテッド・アニーリング(Sim
ulated Annealing:以下SAと略す)
法を適用する。つまり,本装置0′におけるSA実行部
57の演算アルゴリズムとしてはこのシミュレーテッド
・アニーリング法を適用する。また,スケジュール作成
に先立ち,基礎情報記憶部51には,品種情報,工程情
報,仕掛り中製品情報及び仕掛り予定製品情報を含む基
礎情報が上位コンピュータより与えられている点につい
ては上述した通りであるが,その記憶内容の一例を図3
(a)〜(d)に示した。
ず,図3(d)の仕掛り予定製品情報を参照し,製品の
グループ化を行う。本実施例においては工程番号と品種
がともに等しい(処理条件が同一の)製品を1つのグル
ープにする。ここで,1つのグループとしての到着時刻
としてグループ内の製品のうち,最も到着時刻の早い製
品の到着時刻を採用し,グループの優先度としては,グ
ループ内の製品のうち,最も優先度の高い製品の優先度
を採用する。また,グループの処理時間としては,グル
ープ内の製品の処理時間の和をとる。さらに,グループ
内の製品の処理順序は到着時刻順とする。グループ化し
た結果は,例えば図5に示すようになり,グループ情報
記憶部53に登録される(S51)。次に,図3(c)
の仕掛り中製品情報を参照し,仕掛り予定の製品に対す
る各装置の処理開始可能時刻を設定する。たとえば現在
時刻を1時とすれば,図3(c)によると装置M−1の
処理開始可能時刻が1時28分,装置M−3の処理開始
可能時刻が1時45分,その他の装置が1時00分とな
る(S52)。次に,工程情報およびグループ情報を参
照し,各グループに対して,使用可能な装置の集合を求
め,各グループごとにその集合の中からランダムに使用
装置を1つ決定する。これをもとに,各装置ごとにラン
ダムにグループの処理順序を決定することにより,グル
ープ割り付けマトリクスを作成し,初期解とする(S5
3)。グループ割り付けマトリクスの一例を図6(a)
に示す。図6(a)において,太枠のマトリクス内の各
要素の数字はそれぞれグループ番号を表している。
ループ割り付けマトリクスをもとに,グループ情報を参
照し,各グループについて到着時刻や装置の処理開始可
能時刻,治具の取り合い等を考慮して,作業開始・終了
時刻を含むグループ別生産指示パラメータを作成する
(S54)。例えば図6(a)のグループ割り付けマト
リクスに対する生産指示パラメータの例を図7(a)に
示す。上記ステップS54で作成した初期解のグループ
別生産指示パラメータをもとに,グループ情報を参照
し,初期解の評価関数を計算する(S55)。本第2の
実施例においては,最小化すべき評価関数F′を以下の
ように設定した。
メータで,図1の評価関数パラメータ記憶部58に値が
登録されている。上記(1′−1)式において,変数f
1 ′は製品のバッファでの待ち時間に対する評価を示し
ており,図3(d)で示された製品ごとの処理優先度の
値の小さいものほど,ペナルティが大きくなるように設
定されている。変数f2 ′は設備Aの稼働率に関する評
価を示しており,装置の遊休時間が長いほど,ペナルテ
ィが大きくなるように設定されている。変数f3 ′は設
備Aを使用する工程別の優先度に対する評価項目で,優
先されるべき工程での製品の処理が遅れることに対し
て,ペナルティを科す。即ち,図3(b)で示された工
程ごとの優先度の値の小さいものほど,ペナルティが大
きくなるように設定されている。
ネック設備Aでの生産スケジュールを作成することによ
り,優先して処理すべき特急製品を優先して処理するこ
と,製品のバッファでの滞留時間を短くすること,設備
Aでの装置の稼働率を向上させること,複数工程間での
製品処理の優先度の高い製品を優先して流すこと,など
を最大限考慮した生産計画を作成することができる。上
記ステップS53で作成した初期解のグループ割り付け
マトリクスと上記ステップS55で計算した初期解の評
価関数とをもとに、SA法により,上記(1′−1)式
の評価関数を最小にするような,すなわち,評価関数で
表現された評価指標に対し,最適なグループ割り付けマ
トリクスを設定する(S56)。上記ステップS56で
決定したグループ割り付けマトリクスを,製品単位に展
開した製品割り付けマトリクスを作成する(S57)。
図6(a)のグループ別割り付けマトリクスを展開して
得られた製品割り付けマトリクスを図6(b)に示す。
上記ステップS57で得られた製品割り付けマトリクス
をもとに製品別の生産指示パラメータを作成し,最適生
産指示パラメータとして,図1の最適生産指示パラメー
タ格納部61に登録する(S58)。図6(b)の製品
割り付けマトリクスをもとに作成した製品別生産指示パ
ラメータを図7(b)に示す。
するSA法について説明を行う。ここでは図4のステッ
プS53で作成した初期解のグループ割り付けマトリク
ス(図6(a))を最初の暫定解Xとする。さらに,ス
テップS55で計算した初期解の評価関数を暫定解の評
価関数F′(X)とする(S7)。初期温度T0 を設定
する(S8)。初期温度T0 はSAによる収束計算を行
うためのパラメータの一種である温度Tの初期値であ
り,焼き鈍しを行う金属に見立てた問題の解候補の変
化,すなわち遷移を起こすのに十分な値とする必要があ
る。暫定解の製品割り付けマトリクスXの実行可能な近
傍をランダムに作成し,暫定解の遷移候補X′とする
(S9)。遷移候補X′の作成アルゴリズムは,例えは
図9に示すように,対象グループの中からランダムに1
つのグループ番号(i′)を選ぶ。次に,グループ情報
と工程情報とを参照し,選ばれたグループの処理可能装
置を得る。そして,図9の太い線の内部で,かつ上段の
処理可能装置に含まれる範囲のセルからランダムに1つ
のセルを選択し(j′),グループ番号i′をj′に移
動させるものである。上記ステップS9で生成した遷移
候補X′の評価関数F′(X′)を上記ステップS55
と同様に計算する(S10)。暫定解の評価値F′
(X)と遷移候補の評価値F′(X′)との偏差Δ′を
計算する(S11)。即ち, Δ′=F′(X′)−F′(X) …(2′)
候補X′を受け入れるか拒絶するかを判定する(S1
2)。即ち,遷移候補X′が生成された時,確率P
(Δ′)で現在の暫定解XはX′に更新される(S1
3)。これを「遷移候補を受け入れる」あるいは「遷移
を行う」と言う。逆に,確率1−P(Δ′)で遷移候補
を捨て去る。これを「遷移候補を拒絶する」と言う。こ
こで,確率P(Δ′)は次式で表されるものとする。
は,区間〔0,1〕での一様乱数rを利用する。即ち,
一様乱数rが確率P(Δ′)より小さければ遷移候補
X′を受け入れ,大きければ拒絶するようにすれば良
い。上記(3′)式を見ればわかるように,評価関数
F′が改悪になる場合(Δ′>0の場合)でも,ある確
率で遷移候補X′を受け入れるのがSAの特徴である。
このため,局所解から脱出が可能となっている。また,
この受入れ確率は温度Tが高い時ほど,確率が高いこと
が分かる。このような遷移を温度Tにおける平衡条件が
達成されるまで繰り返す(S14)。平衡が達成されて
いなければ,上記ステップS9に戻る。上記ステップS
14で平衡が達成されれば,終了条件の判定を行う(S
15)。終了条件が達成されていれば,SAを終了す
る。上記ステップS15で終了条件が達成されていなけ
れば,温度Tを更新して,ステップS9に戻る。(S1
6)。このようにして除々に温度を下げて行き,終了条
件が満たされた時,評価関数F′が最小化されて最適の
生産指示パラメータが得られる。
方法,各温度における平衡条件の判定条件,温度Tの更
新方法および終了条件の判定としては,例えばKirkpatr
ick,Huang等,周知のアニーリング・スケジュールが用
いられる。本実施例について以上をまとめると,次のこ
とがいえる。 (1)製品をグループ化した上で,グループ単位で処理
順序の組み替えを行うので,可能な組み合わせ総数を減
少させることが可能となる。従って対象とする製品の数
や装置の数が多い場合でも,短時間にネック工程での使
用設備の極めて好適な処理順序を決定することができ
る。 (2)さらに,上記製品グループが上記ある設備で処理
条件が同一又は類似の製品を1以上の製品グループにま
とめたものとすることにより,上記ある設備での処理条
件の変更に伴う段取り替え回数の抑制を予め考慮したス
ケジュールの作成が可能となる。 (3)さらに,上記製品グループを自動的に作成すれ
ば,人間が作成するよりもさらに短時間でのスケジュー
ル作成が可能となる。その結果,異なる複数の工程で同
一の設備を共用する生産ラインにおいても,生産状況に
応じた柔軟な生産スケジュールを作成し得る生産作成装
置を得ることができる。尚,上記実施例では,装置0′
の演算機能を有する各構成要素をコンピュータ内部等に
構築されたソフトウエア(実行形式のプログラム等)で
あるとしたが,実使用に際しては,それらの全て又は一
部をハードウエアにて構成してもよい。尚,上記実施例
では,最適化手法として,シミュレーテッド・アニーリ
ング法を用いたが,実使用に際しては他の種類の手法
(例えば遺伝的アルゴリズムなど)を用いても何ら支障
はない。
は,上記したように構成されているため,異なる複数の
工程で同一の設備を共用する生産ラインにおいて,製品
や工程別に優先度が存在する場合や,対象工程での使用
可能装置が複数存在する場合でも,製品のグループ化を
行って迅速且つ,生産状況に応じた柔軟な生産スケジュ
ールを作成することができる生産スケジュール作成装置
とすることができる。
成装置0′の概略構成を示すブロック図。
掛り予定製品情報の各例からなる基礎情報の内容の各例
を示す図表。
概略フロー図。
けマトリクスの一例を示す図表。
産指示パラメータの一例を示す図表。
理手順を示す部分フロー図。
相当) 54…グループ割り付けマトリクス作成部(グループ仮
処理順序演算手段に相当) 55…グループ別生産指示パラメータ決定部(グループ
別生産指示パラメータ演算手段に相当) 56…評価関数計算部(グループ評価関数演算手段に相
当) 57…SA実行部(グループ処理順序決定手段に相当)
Claims (3)
- 【請求項1】 異なる複数の工程で同一のある設備を共
用する生産ラインの生産スケジュール作成装置におい
て, 上記ある設備を共用する各工程に関する工程情報と,該
各工程での処理対象となる対象製品に関する製品情報と
を予め記憶する工程・製品情報メモリと, 上記工程・製品情報メモリに記憶された工程情報と製品
情報とに基づいて作成された1以上の製品からなる製品
グループに関する製品グループ情報を記憶する製品グル
ープ情報メモリと, 上記製品グループ情報メモリに記憶された製品グループ
情報を参照して上記ある設備における上記製品グループ
の仮の処理順序を演算するグループ仮処理順序演算手段
と, 上記演算された仮の処理順序に基づいて上記製品グルー
プごとの上記ある設備での処理開始時刻を含むグループ
別生産指示パラメータを演算するグループ別生産指示パ
ラメータ演算手段と, 上記演算されたグループ別生産指示パラメータを用いて
上記ある設備の上記製品グループに対する処理能力を評
価するための評価関数を演算するグループ評価関数演算
手段と, 上記演算された評価関数の大きさに基づいて上記製品グ
ループの仮の処理順序を組みかえるグループ処理順序決
定手段とを具備してなることを特徴とする生産スケジュ
ール作成装置。 - 【請求項2】 上記製品グループが上記ある設備で処理
条件が同一又は類似の製品を1以上の製品グループにま
とめたものである請求項1記載の生産スケジュール作成
装置。 - 【請求項3】 上記製品グループを自動的に作成する請
求項1又2記載の生産スケジュール作成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17252494A JP2778915B2 (ja) | 1993-12-28 | 1994-07-25 | 生産スケジュール作成装置 |
Applications Claiming Priority (3)
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JP33465793 | 1993-12-28 | ||
JP17252494A JP2778915B2 (ja) | 1993-12-28 | 1994-07-25 | 生産スケジュール作成装置 |
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JP2778915B2 true JP2778915B2 (ja) | 1998-07-23 |
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ID=26494851
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP17252494A Expired - Fee Related JP2778915B2 (ja) | 1993-12-28 | 1994-07-25 | 生産スケジュール作成装置 |
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- 1994-07-25 JP JP17252494A patent/JP2778915B2/ja not_active Expired - Fee Related
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松田浩一、外「SA法を用いた製品受注枠最適化システム」 第4回インテリジェントFAシンポジウム講演論文集、PP.191−192 (1993.7) |
湯上伸弘、原裕貴 「SIMULATED ANNEALING による大規模生産計画問題の解法」 情報処理学会研究報告、VOL.93,NO.86,PP.61−69 (1993.9) |
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