JP2003248508A - Method for generating production schedule of virtual fabrication - Google Patents
Method for generating production schedule of virtual fabricationInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】VFにおいて、機械間・工程間・企業間のオペレ
ーションの調整と企業間の利害の調整とを図った最適生
産スケジュールの生成を可能とする。
【解決手段】VFの多品目多工程生産システムに適用さ
れる生産スケジュールをコンピュータにより生成するた
めに、品目間機械干渉に対応するペナルティコスト及び
仕掛品在庫の充足に対応するペナルティコストを含む総
コストを最適化する品目別の1次元の部分最適化問題
を、全品目について独立に解き、品目別及び機械別に且
つタイムスロット毎に、そのタイムスロットが当該品目
の生産のために当該機械により使用されているかを示す
決定変数を解として得る(304〜308)。求められ
た解に対する各品目間の機械干渉の解消の有無と仕掛品
在庫の充足の有無とを判定し、その判定結果に応じて対
応するペナルティコストを更新し、ステップ304〜3
08を再実行させる(309〜311)。
(57) [Summary] In a VF, it is possible to generate an optimal production schedule in which operations between machines, processes, and companies are adjusted, and interests between companies are adjusted. A total cost including a penalty cost corresponding to inter-item mechanical interference and a penalty cost corresponding to fulfillment of a work-in-process inventory, in order to generate, by a computer, a production schedule applied to a VF multi-item multi-step production system. The one-dimensional sub-optimization problem for each item is optimized independently for all items, and for each item and machine and for each time slot, the time slot is used by the machine for production of the item. Is obtained as a solution (304-308). It is determined whether or not mechanical interference between the items with respect to the obtained solution is eliminated and whether or not the work-in-process inventory is satisfied, and the corresponding penalty cost is updated according to the determination result, and steps 304 to 3 are performed.
08 is executed again (309-311).
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、メンバーが所有す
る複数の機械により複数の工程で当該各工程に対応した
品目をそれぞれ処理する多品目多工程生産システムを構
成するヴァーチャルファブに係り、特に機械間・工程間・
企業間のオペレーションの調整とそれに伴う企業間の利
害の調整とを図ることが可能な最適生産スケジュールを
生成するのに好適なヴァーチャルファブ向け生産スケジ
ュール生成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a virtual fab which constitutes a multi-item multi-step production system in which a plurality of machines owned by a member process items corresponding to the respective steps in a plurality of steps. Between processes, between processes,
The present invention relates to a virtual fab production schedule generation method suitable for generating an optimal production schedule capable of coordinating operations between companies and associated interests between companies.
【0002】[0002]
【従来の技術】最近、メンバー(メンバー企業)がコア
技術とその余剰能力とを持ち寄って高度な生産システム
からなるヴァーチャルファブ(以下、VFと称する)を
構成することが考えられている。このVFでは、共同し
て、多様な顧客からの注文に、高い品質、合理的な価
格、短納期で応えられるようにして、メンバー全体から
成る製造業の振興を図ることが期待されている。このよ
うなVFでは、各メンバー企業がそれぞれ所有する機械
を用い、図8に示すような多工程、多機械から成る多品
目多工程生産システムが構築される。多品目多工程生産
システムでは、多様な注文を複数の品目に分類して切り
換え生産をすることになる。2. Description of the Related Art Recently, it has been considered that members (member companies) bring a core technology and its surplus capacity to constitute a virtual fab (hereinafter, referred to as a VF) comprising an advanced production system. It is hoped that this VF will work together to promote the manufacturing industry of all members so that it can respond to orders from various customers with high quality, reasonable prices, and quick delivery. In such a VF, a multi-item, multi-process production system including a multi-process, multi-machine as shown in FIG. 8 is constructed using machines owned by the respective member companies. In a multi-item, multi-step production system, various orders are classified into a plurality of items and switched production is performed.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、VFを実現
しようとすると、オペレーションの調整が単に機械間・
工程間のみならず企業間にも及ぶことから、オペレーシ
ョンの調整の規模が膨大になると共に、企業間の利害を
調整する局面を新たに加えることが必要になる。したが
ってVFの実現には、これらの機械間・工程間・企業間に
亙るオペレーションの調整と企業間に亙る利害の調整と
を可能にする機構が必要となる。However, in order to realize VF, adjustment of operation is simply performed between machines.
Since it extends not only between processes but also between companies, the scale of operation adjustment becomes enormous, and it is necessary to add a new phase of adjusting interests between companies. Therefore, in order to realize VF, a mechanism is required that enables coordination of operations between these machines, processes, and companies, and coordination of interests between companies.
【0004】製造に関する問題をオペレーションのレベ
ルで取り扱おうとすれば、それぞれの処理と仕掛品の状
態の時間的推移とを数式モデルの中で陽に取り扱わなく
てはならず、問題はオペレーションの数と同じ次元を持
つ時間最適化問題になる。したがって、上記の課題解決
には、既存モデルの分解能とは比較にならない高い分解
能と全く新しい解法の原理とを必要とする。[0004] If a problem relating to manufacturing is to be dealt with at the operation level, each process and the time transition of the state of the work-in-progress must be dealt with explicitly in a mathematical model, and the problem is the number of operations. Is a time optimization problem with the same dimensions as Therefore, solving the above-described problems requires a high resolution that is incomparable with the resolution of the existing model and a completely new solution principle.
【0005】しかしながら従来は、VFにおいて、それ
ぞれの処理と仕掛品の状態の時間的推移とを数式モデル
の中で陽に取り扱って、機械間・工程間・企業間のオペレ
ーションの調整とそれに伴う企業間の利害の調整とを可
能とする合理的な機構は知られていなかった。However, conventionally, in the VF, each processing and the time transition of the state of the work-in-progress are handled explicitly in a mathematical model, so that the operation adjustment between machines, processes, and companies, and the accompanying company. No reasonable mechanism was known to allow coordination of interests between the two.
【0006】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
でその目的は、機械間・工程間・企業間のオペレーション
の調整とそれに伴う企業間の利害の調整とを図った最適
な生産スケジュールを生成できるヴァーチャルファブ向
け生産スケジュール生成方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an optimal production schedule for coordinating operations between machines, processes, and companies, and thereby coordinating interests between companies. It is an object of the present invention to provide a method for generating a production schedule for a virtual fab.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の1つの観点によ
れば、メンバーが所有する複数の機械により複数の工程
で当該各工程に対応した品目をそれぞれ処理するヴァー
チャルファブの多品目多工程生産システムに適用される
生産スケジュールをコンピュータにより生成するヴァー
チャルファブ向け生産スケジュール生成方法が提供され
る。この方法は、各工程で処理される各品目について、
品目間機械干渉に対応する第1のペナルティコスト及び
仕掛品在庫の充足に対応する第2のペナルティコストを
含む総コストを最適化する品目別の1次元の部分最適化
問題を他の品目とは独立に解き、各品目及び各機械別
に、且つ計画対象期間が一定の時間間隔で分割された各
タイムスロット毎に、そのタイムスロットが当該品目の
生産のために当該機械により使用されているか否かを示
す決定変数を解として取得する解法ステップと、この解
法ステップで求められた品目別機械別の各タイムスロッ
ト毎の解に対する当該各品目間の同一機械における機械
干渉の程度の大小を判定する機械干渉判定ステップと、
上記解法ステップで求められた品目別機械別の各タイム
スロット毎の解に対する仕掛品在庫の充足の有無を判定
する仕掛品在庫充足判定ステップと、上記各品目間の機
械干渉の程度が大きいと判定された場合には、当該機械
干渉の程度を小さくするように上記第1のペナルティコ
ストを更新し、上記仕掛品在庫が充足していないと判定
された場合には、当該仕掛品在庫を充足させるように第
2のペナルティコストを更新し、その都度上記解法ステ
ップを再実行させる更新ステップと、上記各品目間の機
械干渉の程度が小さいと判定され、且つ上記仕掛品在庫
が充足していると判定された場合、その際に上記解法ス
テップで求められている品目別機械別の各タイムスロッ
ト毎の解に基づいて生産スケジュールを生成するステッ
プとを備えたことを特徴とする。According to one aspect of the present invention, a multi-item multi-process production of a virtual fab in which a plurality of processes owned by a member process items corresponding to the respective processes in a plurality of processes. A production schedule generation method for a virtual fab, wherein a production schedule applied to the system is generated by a computer is provided. This method is used for each item processed in each step.
The one-dimensional partial optimization problem for each item that optimizes the total cost including the first penalty cost corresponding to inter-item mechanical interference and the second penalty cost corresponding to the fulfillment of work-in-process inventory is different from other items. Independently solved, for each item and machine, and for each time slot whose planning period is divided at fixed time intervals, whether the time slot is used by the machine for production of the item And a machine for determining the magnitude of the degree of mechanical interference in the same machine between each item with respect to the solution for each time slot for each machine for each item obtained in this solution step. An interference determination step;
A work in process inventory sufficiency determining step of determining whether the work in process inventory is satisfied with respect to the solution for each time slot for each item and machine obtained in the solution step, and determining that the degree of mechanical interference between the items is large In this case, the first penalty cost is updated so as to reduce the degree of the mechanical interference, and if it is determined that the work-in-process inventory is not satisfied, the work-in-process inventory is satisfied. Updating the second penalty cost as described above, and re-executing the solution step each time, and determining that the degree of mechanical interference between the items is small, and that the work-in-process inventory is satisfied. Generating a production schedule based on the solution for each time slot for each item and for each machine obtained in the solution step at the time of the determination. And it features.
【0008】本発明においては、機械間・工程間・企業間
のオペレーションの調整とそれに伴う企業間の利害の調
整とが要求される、VFにおける多品目多工程のスケジ
ューリングの問題、つまり企業間に亙る制約条件を含む
各種制約のもとで各企業の利益を最大にする問題の最適
解を求めることは、VF全体の利益を最大化する問題
(全体最適化問題)の最適値を求めることと同値である
ことに着目している。また、VF全体の利益を最大化す
る問題、つまり全品目数分の次元の最適化問題は、品目
別の1次元の部分最適化問題に置き換えられることに着
目し、問題把握の視点を、企業別機械別品目別把握から
品目別機械別把握へ切り換え、各企業の利益を最大にす
る問題を解く代わりに、VFの多品目多工程生産システ
ムにおける各工程で処理される各品目について、品目間
機械干渉に対応する第1のペナルティコスト及び仕掛品
在庫の充足に対応する第2のペナルティコストを含む総
コストを最適化する品目別の1次元の部分最適化問題を
解くようにしている。この1次元の部分最適化問題に
は、品目別スケジュール(品目別解)の間の機械干渉を
解消する問題と、仕掛品在庫を充足する問題とが含まれ
ている。In the present invention, the coordination of operations between machines, processes, and companies and the coordination of interests between companies are required, and the problem of multi-item, multi-process scheduling in VF, that is, between companies, Finding the optimal solution to the problem that maximizes the profits of each company under various constraints including various constraints involves finding the optimal value of the problem that maximizes the profits of the entire VF (global optimization problem). We focus on the fact that they are equivalent. Focusing on the problem of maximizing the profit of the entire VF, that is, the problem of dimensional optimization for all items, can be replaced by a one-dimensional partial optimization problem for each item. Instead of solving the problem of maximizing the profit of each company from the grasp of each machine by each machine to the grasp of each machine, instead of solving the problem of maximizing the profit of each company, for each item processed in each process in the VF multi-item multi-process production system, The present invention solves a one-dimensional partial optimization problem for each item that optimizes total cost including a first penalty cost corresponding to mechanical interference and a second penalty cost corresponding to fulfillment of work-in-process inventory. The one-dimensional partial optimization problem includes a problem of eliminating mechanical interference between item-specific schedules (item-specific solutions) and a problem of satisfying work-in-process inventory.
【0009】そこで、1次元の部分最適化問題を解く動
作と、ここで求められた品目別機械別の各タイムスロッ
ト毎の解から、各品目間の機械干渉の程度が大きいと判
定された場合には当該機械干渉の程度を小さくするよう
に第1のペナルティコストを更新する動作、或いは仕掛
品在庫が充足していないと判定された場合には当該仕掛
品在庫を充足させるように第2のペナルティコストを更
新する動作とを交互に繰り返すことで、機械干渉が解消
されたと判定され、且つ仕掛品在庫を充足していると判
定される解を得ることができる。この解は、各品目及び
各機械別に、且つ各タイムスロット毎に、そのタイムス
ロットが当該品目の生産のために当該機械により使用さ
れているか否かを示す決定変数である。Therefore, when it is determined from the operation for solving the one-dimensional partial optimization problem and the solution for each time slot for each item and each machine obtained here that the degree of mechanical interference between the items is large. The operation of updating the first penalty cost so as to reduce the degree of the mechanical interference, or the second operation so that the in-process inventory is satisfied when it is determined that the in-process inventory is not sufficient. By alternately repeating the operation of updating the penalty cost, it is possible to obtain a solution in which it is determined that the mechanical interference has been eliminated and the in-process inventory is satisfied. The solution is a decision variable that indicates, for each item and each machine, and for each time slot, whether the time slot is being used by the machine for production of the item.
【0010】したがって、機械干渉が解消されたと判定
され、且つ仕掛品在庫を充足していると判定された際の
解である、品目別、機械別、タイムスロット別の決定変
数から、機械干渉制約及び仕掛品在庫充足制約(仕掛品
目の品切れ禁止制約)の各条件(相互関係制約条件)を
全て満たした、品目別及び機械別にロットサイズとそれ
らのロットの時間的位置を表す生産スケジュールを生成
することが可能となる。明らかなように、このスケジュ
ールは、多品目多工程のスケジューリングの問題に含ま
れる多様な決定の諸局面をすべて同時に解決したものと
なっている。また、このスケジュールを、各メンバー
(メンバー企業)の所有する機械に着目すると、当該機
械が品目の生産(オペレーション)に使われていること
が、対応する決定変数で示されている場合には、そのメ
ンバーは、その品目のオペレーションを落札したことに
なる。つまり生成された生産スケジュールでは、機械間
・工程間・企業間のオペレーションの調整が図られてい
る。上記の部分最適化問題を解くことは、各企業の利益
を最大にする問題を解くことと同値であり、しかも部分
最適化問題の最適解は品目別機械別に調整されているこ
とから、上述の制約のもとで機械間・工程間・企業間のオ
ペレーションの調整を図りながら、企業間の利害の調整
が図られることになる。Therefore, the machine interference constraint is determined from the variables determined for each item, each machine, and each time slot, which are the solutions when it is determined that the machine interference has been resolved and it is determined that the in-process inventory has been satisfied. And a production schedule that represents the lot size and the time position of each lot for each item and for each machine that satisfies all of the conditions (interrelation constraint conditions) of the in-process inventory satisfaction constraint (prohibition of out-of-stock items). It becomes possible. As can be seen, this schedule solves all of the various decision aspects involved in the multi-item, multi-step scheduling problem at the same time. In addition, focusing on the machine owned by each member (member company), when this schedule is indicated by the corresponding decision variable that the machine is used for production (operation) of the item, The member has won the operation for the item. In other words, in the generated production schedule, operations between machines, processes, and companies are coordinated. Solving the above-mentioned partial optimization problem is equivalent to solving the problem that maximizes the profit of each company.Moreover, the optimal solution of the partial optimization problem is adjusted for each machine for each item. The coordination of interests between companies will be achieved while coordinating operations between machines, processes, and companies under restrictions.
【0011】ここで、相互関係制約として、上記機械干
渉制約及び仕掛品在庫充足制約に加えて、各工程で処理
される各品目(i)のうち、当該品目(i)の処理が完
了しないと後続の品目(j)の処理に取り掛かれない品
目(i)について、そのことを表す同時処理禁止制約を
導入して、上記品目別の1次元の部分最適化問題を、上
記第1及び第2のペナルティコストに加えて、当該同時
処理禁止制約の充足に対応する第3のペナルティコスト
を含む総コストを最適化する部分最適化問題とするとよ
い。この場合、部分最適化問題を解く動作が行われる都
度、求められた品目別機械別の各タイムスロット毎の解
に対する同時処理禁止制約の充足の有無を判定し、同時
処理禁止制約を充足していないと判定された場合には、
当該同時処理禁止制約を充足させるように第3のペナル
ティコストを更新する動作を、同時処理禁止制約を充足
するまで繰り返す。これにより、機械干渉制約及び仕掛
品在庫充足制約だけでなく、同時処理禁止制約をも含む
各条件を全て満たした、品目別及び機械別にロットサイ
ズとそれらのロットの時間的位置を表す生産スケジュー
ルを生成することが可能となる。Here, as the mutual relation constraint, in addition to the above-mentioned mechanical interference constraint and the work-in-process inventory satisfaction constraint, among the items (i) processed in each step, if the processing of the item (i) is not completed. For the item (i) that cannot be processed for the subsequent item (j), a simultaneous processing prohibition constraint indicating that fact is introduced, and the one-dimensional partial optimization problem for each item is solved by the first and second items. And a partial optimization problem that optimizes the total cost including the third penalty cost corresponding to the satisfaction of the simultaneous processing prohibition constraint in addition to the above penalty cost. In this case, each time an operation for solving the partial optimization problem is performed, it is determined whether or not the simultaneous processing prohibition constraint is satisfied with respect to the obtained solution for each time slot for each machine for each item, and the simultaneous processing prohibition constraint is satisfied. If it is determined that there is no
The operation of updating the third penalty cost so as to satisfy the simultaneous processing prohibition constraint is repeated until the simultaneous processing prohibition constraint is satisfied. As a result, the production schedule that represents the lot size and the time position of each lot for each item and machine that satisfies all the conditions including not only the machine interference constraint and the work in process inventory satisfaction constraint but also the simultaneous processing prohibition constraint is set. Can be generated.
【0012】ここで、上記第1及び第2のペナルティコ
スト(更には第3のペナルティコスト)に第1及び第2
のラグランジュ乗数(更には第3のラグランジュ乗数)
を適用し、上記品目別の1次元の部分最適化問題を、例
えば各工程で処理される各品目について、品目間の機械
干渉に関する制約が第1のラグランジュ乗数による重み
付けにより緩和され、且つ仕掛品在庫の充足に関する制
約が第2のラグランジュ乗数による重み付けにより緩和
され(ると共に、同時処理禁止制約が第3のラグランジ
ュ乗数による重み付けにより緩和され)た1次元の部分
最適化問題とするならば、品目別解の間の機械干渉を解
消する問題及び仕掛品在庫を充足する問題(更には同時
処理禁止制約を充足する問題)を、それぞれ機械の使用
料に相当する固有の第1及び第2のラグランジュ乗数
(更には第3のラグランジュ乗数)を個々に更新するこ
とで簡単に解決できるようになる。Here, the first and second penalty costs (and the third penalty cost) correspond to the first and second penalty costs.
Lagrange multiplier (and third Lagrange multiplier)
And the above-mentioned one-dimensional partial optimization problem for each item is reduced, for example, for each item processed in each step, the constraint on mechanical interference between the items is relaxed by weighting with a first Lagrangian multiplier, and If the constraint on inventory fulfillment is a one-dimensional partial optimization problem that is relaxed by weighting with the second Lagrangian multiplier (and the constraint on simultaneous processing prohibition is relaxed by weighting with the third Lagrangian multiplier), The problem of resolving the machine interference between different solutions and the problem of satisfying the work-in-process inventory (and the problem of satisfying the simultaneous processing prohibition constraint) are defined as first and second Lagrangian peculiar to the fee for use of the machine. By updating the multipliers (and further the third Lagrangian multipliers) individually, the problem can be easily solved.
【0013】また、1次元の部分最適化問題を扱うこと
で、各品目及び各機械別に、且つ各タイムスロット毎
に、そのタイムスロットが当該品目の生産のために当該
機械により使用されているか否かを示す決定変数、在庫
状態(在庫の推移)、及び段取時間の残り時間を陽に取
り扱うことができる。このため、この1次元の部分最適
化問題を次に述べる最適コスト関数Vt(δit,xit,
sit,μ)により解くこと、即ち任意のタイムスロットt
における品目i及び機械kの決定変数をδit k、第1の
ラグランジュ乗数をμt k、第2のラグランジュ乗数をμ
it(更には第3のラグランジュ乗数をμijt kl)、これ
らのラグランジュ乗数を要素に持つベクトルをμとする
と共に、当該タイムスロットtの終了時の、当該品目i
の次工程へ実際に渡される累積出荷量に代えて当該品目
iの当該タイムスロットtまでの各タイムスロットにお
ける顧客からの出荷要求量を当該タイムスロットtにお
ける品目iに展開した累積量を用いて算出される見かけ
の在庫の状態、及び品目iへのセットアップに必要な段
取時間の残り時間を、それぞれ状態変数xit,sitとし
て、当該タイムスロットtまでの各タイムスロットにお
いて採られた最適決定に伴って発生するコストの和を表
す最適コスト関数Vt(δit,xit,sit,μ)により解くく
ことが可能となる。[0013] Also, by dealing with the one-dimensional partial optimization problem, for each item and each machine, and for each time slot, whether or not the time slot is used by the machine for production of the item is determined. A decision variable indicating whether or not, the stock status (transition of stock), and the remaining setup time can be explicitly handled. For this reason, this one-dimensional partial optimization problem is described below in terms of an optimal cost function Vt (δ it , x it ,
s it , μ), ie, any time slot t
Δ it k , the first Lagrange multiplier μ t k , the second Lagrange multiplier μ
it (the third Lagrange multiplier is μ ijt kl ), the vector having these Lagrange multipliers as elements is μ, and the item i at the end of the time slot t is
Using the cumulative quantity developed from the customer's shipping request quantity in each time slot up to the time slot t of the item i in the item i in the time slot t in place of the cumulative shipping quantity actually passed to the next process of the apparent calculated inventory status, and the rest of the setup time required to set up the item i, respectively the state variable x it, as s it, was taken at each time slot until the time slot t best It can be solved by the optimal cost function Vt (δ it , x it , s it , μ) that represents the sum of the costs generated by the decision.
【0014】ここで、上記最適コスト関数で算出される
コストが、第1のラグランジュ乗数μt kに基づいて算出
される機械の使用料に相当する第1のペナルティコスト
と、第2のラグランジュ乗数μitに基づいて算出される
機械の使用料に相当する第2のペナルティコストと(更
には第3のラグランジュ乗数μijt klに基づいて算出さ
れる機械の使用料に相当する第3のペナルティコスト
と)、品目iの処理によって新たに付加される価値に対
するタイムスロット当たりのエシェロン在庫保管費hi
と状態変数xitとで決まるコストとを含むようにすると
よい。[0014] Here, the cost calculated in the optimal cost function includes a first penalty cost corresponding to the royalty of the machine is calculated based on the first Lagrangian multiplier mu t k, the second Lagrangian multiplier a second penalty cost corresponding to the machine usage fee calculated based on μ it and a third penalty cost corresponding to the machine usage fee calculated based on the third Lagrangian multiplier μ ijt kl E), Echelon inventory storage cost per time slot hi for the value newly added by processing item i.
And a cost determined by the state variable x it .
【0015】なお、以上のヴァーチャルファブ向け生産
スケジュール生成方法に係る本発明は、装置(ヴァーチ
ャルファブ向け生産スケジュール生成装置)に係る発明
としても成立する。The present invention according to the above-described method for generating a production schedule for virtual fabs is also realized as an invention relating to an apparatus (production schedule generating apparatus for virtual fabs).
【0016】また、本発明は、コンピュータに当該発明
に相当する手順を実行させるための(或いはコンピュー
タを当該発明に相当する各手段として機能させるため
の、或いはコンピュータに当該発明に相当する機能を実
現させるための)プログラムに係る発明としても成立す
る。Further, the present invention provides a computer for executing a procedure corresponding to the present invention (or for causing a computer to function as each unit corresponding to the present invention, or for realizing a function corresponding to the present invention to a computer). The present invention is also realized as an invention relating to a program (for causing the program to execute).
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき
図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態に
係るVF(ヴァーチャルファブ)向け生産スケジュール
生成装置の機能ブロック構成を示す。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a functional block configuration of a production schedule generation device for a virtual fab (VF) according to an embodiment of the present invention.
【0018】この図1の生産スケジュール生成装置は、
メンバー企業が所有する複数の機械により複数の工程で
当該各工程に対応した品目をそれぞれ処理する多品目多
工程生産システムを構成するVFに要求される生産スケ
ジュール、即ち機械間・工程間・企業間のオペレーション
の調整とそれに伴う企業間の利害の調整とを図ることが
可能な最適生産スケジュールを生成(決定)するもので
ある。The production schedule generating device shown in FIG.
A production schedule required for a VF constituting a multi-item, multi-step production system for processing items corresponding to the respective steps in a plurality of processes by a plurality of machines owned by a member company, that is, between machines, between processes, and between companies. This is to generate (determine) an optimal production schedule that allows the coordination of the operations described above and the coordination of the interests between companies.
【0019】この生産スケジュール生成装置は、図2に
示すブロック構成のパーソナルコンピュータ等の計算機
によって実現される。図2の計算機は、当該計算機全体
を制御するCPU21、当該CPU21が実行する最適
化スケジューリングプログラム241を含む各種プログ
ラム及びデータ等が記憶される主メモリ22とを備えて
いる。This production schedule generating apparatus is realized by a computer such as a personal computer having a block configuration shown in FIG. The computer in FIG. 2 includes a CPU 21 that controls the entire computer, and a main memory 22 that stores various programs including an optimization scheduling program 241 executed by the CPU 21, data, and the like.
【0020】図2の計算機はまた、外部記憶装置として
の例えば磁気ディスク装置(以下、HDDと称する)2
3と、記録媒体としての例えばCD−ROM242に予
め格納されている情報を計算機内に読み込むことが可能
なCD−ROM装置24とを有している。図2の例で
は、CD−ROM242には、複数の工程(多工程)、
多機械(多設備)で複数の品目を生産する多品目多工程
生産システムにおける生産スケジュールを生成するため
の最適化スケジューリングプログラム241が予め格納
されている。この最適化スケジューリングプログラム2
41は、CD−ROM装置24によりCD−ROM24
2から計算機内に読み込まれて、HDD23に格納(イ
ンストール)されているものとする。CPU21がHD
D23から最適化スケジューリングプログラム241を
主メモリ22上に読み込んで当該プログラム241を実
行することにより、図1の生産スケジュール生成装置の
機能ブロック構成が実現される。The computer shown in FIG. 2 also has, for example, a magnetic disk device (hereinafter referred to as an HDD) 2 as an external storage device.
3 and a CD-ROM device 24 capable of reading information stored in advance in a computer, for example, in a CD-ROM 242 as a recording medium. In the example of FIG. 2, the CD-ROM 242 includes a plurality of processes (multi-process),
An optimization scheduling program 241 for generating a production schedule in a multi-item, multi-step production system for producing a plurality of items with multiple machines (multiple facilities) is stored in advance. This optimization scheduling program 2
Reference numeral 41 denotes a CD-ROM 24
2 is read into the computer and stored (installed) in the HDD 23. CPU 21 is HD
By loading the optimization scheduling program 241 into the main memory 22 from D23 and executing the program 241, the functional block configuration of the production schedule generation device in FIG. 1 is realized.
【0021】図2の計算機は更に、入力装置としてのキ
ーボード25と、表示用の出力装置としてのディスプレ
イ26とを有している。CPU21、主メモリ22、H
DD23、CD−ROM装置24、キーボード25及び
ディスプレイ26は、システムバス27により相互接続
されている。The computer shown in FIG. 2 further has a keyboard 25 as an input device and a display 26 as an output device for display. CPU 21, main memory 22, H
The DD 23, the CD-ROM device 24, the keyboard 25 and the display 26 are interconnected by a system bus 27.
【0022】《最適化スケジューリングの基本原理》次
に、図1の生産スケジュール生成装置の構成を説明する
前に、本実施形態で適用する、機械間・工程間・企業間の
オペレーションの調整とそれに伴う企業間の利害の調整
とを図ることが可能な最適化スケジューリングの基本原
理について説明する。<< Basic Principle of Optimization Scheduling >> Next, before describing the configuration of the production schedule generating apparatus shown in FIG. 1, adjustment of operations among machines, between processes, between companies, and The basic principle of the optimization scheduling that enables the adjustment of the interests between the companies will be described.
【0023】〈オークションの原理を導入〉本実施形態
では、機械間・工程間・企業間に亙るオペレーションの調
整と企業間に亙る利害の調整のすべてを市場原理に基づ
いてリアルタイムで行うための合理的なアルゴリズムを
適用する。ここでは、一旦受注した注文に対してはVF
が責任をもって納期までに処理するものとし、更にメン
バーは自身の利益の最大化を図るものとする。そして、
VF全体と企業或いは企業間の相反する利害を調整する
機構に、市場原理に基づくオークションのメカニズムを
導入する。<Introduction of Auction Principle> In the present embodiment, a rationalization is required in which real-time adjustment of operations between machines, processes, and companies and adjustment of interests between companies are performed in real time based on market principles. Apply a generic algorithm. Here, VF is applied to the order once received.
Will be responsible for processing by the deadline, and members shall maximize their interests. And
Introduce an auction mechanism based on market principles to a mechanism that adjusts conflicting interests between the entire VF and a company or a company.
【0024】但し、本実施形態で適用されるオークショ
ンは通常のオークションとは異なり、メンバー企業によ
り競り落される対象は、それぞれの注文を構成するオペ
レーションである。更に、競り落されたすべてのオペレ
ーションはVFによって実行可能性が保証されているこ
とが前提になる。換言すれば、納期までに注文のすべて
が処理を終えているように、すべてのオペレーションが
競り落されなくてはならない。したがって、本オークシ
ョンにおいては、処理の過程で発生する仕掛品の品切れ
を防いだり、機械干渉を解消させる等の制約条件を充足
させるための機構を内包させることが不可欠である。そ
のためには企業間或いは機械間・品目間にわたって様々
な調整を必要とする。これらの調整の合理性を保証する
ために、制約からの摂動或いは偏差に対して、その量に
応じてペナルティコスト或いは報奨金をかけることにす
る。本実施形態では、この機構をオークションと称する
ことにする。However, the auction applied in the present embodiment is different from a normal auction, and an object to be bid down by a member company is an operation constituting each order. Further, it is assumed that all the auctioned operations are guaranteed to be executable by the VF. In other words, all operations must be auctioned off as if all orders had been processed by the due date. Therefore, in this auction, it is indispensable to include a mechanism for preventing a work-in-progress running out of stock generated in the course of processing and satisfying a constraint condition such as eliminating mechanical interference. For that purpose, various adjustments are required between companies or between machines and items. In order to ensure the rationality of these adjustments, perturbations or deviations from constraints will be penalized or rewarded according to their amount. In the present embodiment, this mechanism is referred to as an auction.
【0025】本実施形態で適用されるオークションのメ
カニズムは数理的には後述するようにラグランジュ乗数
法によって記述できる。したがって、オペレーションと
利害に関するすべてを調整する役割をラグランジュ乗数
法が担う。The auction mechanism applied in the present embodiment can be mathematically described by the Lagrange multiplier method as described later. Thus, the Lagrange multiplier method is responsible for coordinating everything regarding operations and interests.
【0026】更に、実際の大規模問題の計算には問題の
次元を下げることが不可欠であり、これはラグランジュ
分解調整法に委ねる。Furthermore, it is essential to reduce the dimension of the problem for the calculation of an actual large-scale problem, and this is left to the Lagrange decomposition adjustment method.
【0027】《問題の記述と提案するモデルの説明》
〈問題の記述〉VFでは、どのメンバー企業も、各品目
を処理して得られる金額から処理の原価を引いて得られ
る利益の全品目・全機械に亙る総額を最大にしたい。<< Description of Problem and Description of Proposed Model >><Description of Problem> In VF, any member company can calculate all items and profits obtained by subtracting the cost of processing from the amount obtained by processing each item. I want to maximize the total amount for all machines.
【0028】このとき、機械間、工程間、企業間に亙っ
て幾つかの制約がある。第1に、注文を充足するために
必要な各々の品目の所要量を、1つ或いは複数の企業が
必ず引き受けなくてはならない。どの企業も儲けにつな
がらないオペレーションはしたくないし、その逆の傾向
も起きるから、これを調整する必要がある。第2に、ど
の機械に関しても品目間の機械干渉を解消しなくてはな
らない。第3に、仕掛品在庫の品切れ禁止制約がある。
第4に、同時処理禁止制約がある。これはジョブショッ
プタイプの処理においてしばしば起こる制約で、前工程
の処理が完了してからでないと次の処理にかかれないこ
とを指す。At this time, there are some restrictions between machines, processes, and companies. First, one or more companies must undertake the required quantity of each item needed to fulfill the order. No company wants to do unprofitable operations, and vice versa, so we need to adjust for this. Second, for any machine, machine interference between items must be eliminated. Thirdly, there is a restriction on prohibition of stockout of the work-in-progress inventory.
Fourth, there is a simultaneous processing prohibition constraint. This is a restriction that often occurs in job shop type processing, and indicates that the next processing must be performed after the previous processing has been completed.
【0029】これらのすべてを満たさなくてはならない
という条件のもとで、上記の企業別総利益を最大にする
ように、すべての企業のすべての工程のすべての機械の
オペレーションに亙るスケジュールを自動的に決定す
る。これが本実施形態で解決しようとする問題である。Under the condition that all of these must be met, the schedules for all the operations of all the machines of all the processes of all the companies are automatically set so as to maximize the above-mentioned gross profit by company. To decide. This is the problem to be solved in the present embodiment.
【0030】〈問題の品目別への分解〉多品目多工程生
産システムにおける最適スケジューリングの高次元最適
化問題には、文献「村松健児:“拡張ラグランジュ分解
調整法による同時最適スケジューリング”,オペレーシ
ョンズ・リサーチ vol. 45, no. 6, pp.270-275. (200
0)」に記載されている多品目単一機械ロットサイズスケ
ジューリング問題と同様に、分離可能性が成り立ち、更
に制約式が存在する。そこで、問題を品目別に分解す
る。この分解が可能であれば、対象とする生産システム
の構造は特に多工程であるために極めて複雑であるにも
拘わらず、問題の解法は品目別の部分最適化問題の解法
と部分問題間の相互関係制約を充足するための調整とに
帰着する。<Decomposition of Problems into Items> For a high-dimensional optimization problem of optimal scheduling in a multi-item multi-process production system, see the document "Kenji Muramatsu:" Simultaneous Optimal Scheduling by Extended Lagrangian Decomposition Adjustment Method ", Operations Research. vol. 45, no.6, pp.270-275. (200
As in the case of the multi-item single machine lot size scheduling problem described in “0)”, separability holds, and there are further constraint equations. Therefore, the problem is broken down by item. If this decomposition is possible, the solution of the problem will be between the solution of the sub-optimization problem for each item and the sub-problem, despite the fact that the structure of the target production system is extremely complex, especially since it has many steps. And coordination to satisfy the interrelationship constraint.
【0031】但し、このままでは部分最適化問題を他と
独立に解くことができない。それは次の理由による。多
工程のスケジューリング問題においては仕掛かり品目が
関係する。実際の仕掛品については、処理が前工程にお
いて成されれば在庫が増え、後工程において成されれば
減るから、1つの品目に2つの系列の処理が関係する。
言い換えると、1つの系列の処理によって増減する品目
が処理の前後に少なくとも2つあるということである。
したがって、一方の部分問題の最適化を図ると、他方の
部分問題の最適化が崩れることになる。このように、1
つの品目に2つの処理の系列が関係することが、後述す
るラグランジュ分解調整法における分解と調整にとって
最大の障害になる。However, it is not possible to solve the partial optimization problem independently of the others as it is. It is for the following reasons. In-process items are involved in the multi-step scheduling problem. As for the actual work-in-progress, if the processing is performed in the previous process, the stock increases, and if the processing is performed in the subsequent process, the inventory decreases. Therefore, two series of processes are related to one item.
In other words, there are at least two items that increase or decrease by one series of processing before and after the processing.
Therefore, optimizing one partial problem will break optimization of the other partial problem. Thus, 1
The relation between two processing sequences per item is the biggest obstacle to decomposition and adjustment in the Lagrange decomposition adjustment method described later.
【0032】上記した1つの品目に2つの処理の系列が
関係することに起因する問題の所在を明確にするため
に、「処理の独立性」という概念を導入し、次のように
定義する。問題を部分最適化問題に分解したとき、同一
の処理或いは処理の系列が複数の部分最適化問題に亙っ
て現れないことを、「処理の独立性」と呼ぶことにす
る。In order to clarify the location of a problem caused by the relationship between two processes in one item, the concept of "process independence" is introduced and defined as follows. When the problem is decomposed into partial optimization problems, the fact that the same process or series of processes does not appear over a plurality of partial optimization problems is referred to as "process independence".
【0033】この処理の独立性を確保するためには、問
題の本質を変えないで、1つの品目からいずれか一方の
処理の系列を消去する必要がある。そのための手段が次
に述べる「見かけの在庫」という概念である。In order to ensure the independence of this processing, it is necessary to eliminate one of the processing series from one item without changing the essence of the problem. The means for that is the concept of “apparent inventory” described below.
【0034】〈見かけの在庫〉一般に仕掛品在庫とは、
工程間に発生する実際の在庫であって、初期在庫と累積
生産量の和から次工程への実際の累積出荷量或いは累積
処理量を引いたものと定義できる。ところが本実施形態
では、ある品目の次工程へ実際に渡される累積出荷量の
代わりに、後述する式(1)に示されるように、VF外
(顧客)からの各タイムスロット(計画対象期間を等分
した時間間隔)における出荷要求(外部需要)をその品
目に展開してこれの累積量を用いて上記仕掛品在庫に相
当する量を計算する。したがって、これは実際の仕掛品
在庫ではなく、架空の在庫或いは見かけ上の在庫であ
る。以後、これを「見かけの在庫」と呼ぶ。<Apparent inventory> In general, work in process inventory is
This is the actual inventory generated between processes, and can be defined as the sum of the initial inventory and the cumulative production amount minus the actual cumulative shipment amount or cumulative processing amount to the next process. However, in the present embodiment, instead of the cumulative shipment amount actually passed to the next process of a certain item, as shown in Expression (1) described below, each time slot (planning period) The shipment request (external demand) at the equally divided time interval) is developed for the item, and the amount corresponding to the above-described work-in-process inventory is calculated using the accumulated amount. Thus, this is not an actual work-in-progress inventory, but a fictitious inventory or an apparent inventory. Hereinafter, this is referred to as “apparent inventory”.
【0035】このように、仕掛品在庫の代わりに見かけ
の在庫という概念を新たに導入することにより、1つの
品目に1つの系列の処理を対応させることが可能にな
る。ところが、見かけの在庫に基づいて処理を計画した
結果、実際の仕掛品在庫が品切れを起こす危険がある。
そこで、この危険を回避する手段が必要となる。そのた
めに本実施形態では、以下に定義する「処理の整合性」
という概念を導入する。As described above, by introducing a new concept of apparent inventory instead of work-in-process inventory, it becomes possible to correspond one item of processing to one item. However, as a result of planning the processing based on the apparent stock, there is a risk that the actual work-in-process stock may be out of stock.
Therefore, means for avoiding this danger is required. Therefore, in the present embodiment, "processing consistency" defined below
Introduce the concept of
【0036】仕掛品の実際の在庫は、仕掛品及びその後
続直結点の品目の処理によって増減する。処理の独立性
のもとに、見かけの在庫に基づいてなされるこれらの処
理が、実際の仕掛品在庫の品切れを起こさないという意
味で、実行可能であるとき、「処理の整合性」が成立し
ていると呼ぶことにする。このことは逆に、「処理の整
合性」が成立している限りは処理の独立性が認められる
が、「処理の整合性」が成立しなくなったなら処理の独
立性が認められなくなるため、実際の仕掛品在庫が品切
れとならないように(つまり充足するように)調整が必
要となることを示す。なお、後続直結点の品目とは、あ
る品目xを処理(生産)する直後の工程(後続直結点)
で当該品目xを組み込んで処理(生産)される品目yの
ことであり、図8の例における、品目1に対する品目i
及び品目i−1などである。一方、品目xは品目yの直
前の工程で処理される品目、つまり先行直結点の品目で
ある。The actual inventory of a work-in-progress is increased or decreased by the processing of the work-in-progress and the succeeding direct connection items. "Process consistency" is established when these processes based on apparent inventory under the independence of processes are feasible in the sense that they do not cause the actual work-in-process inventory to run out of stock. Let's call it. On the contrary, as long as "processing consistency" is established, processing independence is recognized, but if "processing consistency" is not satisfied, processing independence is not recognized, This indicates that adjustment is necessary so that the actual work-in-process inventory does not run out (that is, is satisfied). Note that the item at the subsequent direct connection point is a process (subsequent direct connection point) immediately after processing (producing) an item x.
8 is an item y to be processed (produced) by incorporating the item x, and in the example of FIG.
And item i-1. On the other hand, the item x is an item processed in a process immediately before the item y, that is, an item at a preceding direct connection point.
【0037】〈処理の整合性を達成するために〉本実施
形態では、上記のように定義した処理の整合性を達成す
るために、実際の仕掛品在庫が品切れとならない制約
(仕掛品在庫の品切れ禁止制約)が適用される。この制
約は、後述する式(7)で表される。<Achieving Process Consistency> In this embodiment, in order to achieve the process consistency defined as described above, the constraint that the actual work-in-process inventory is not out of stock (the work-in-process inventory (Sold out prohibition restriction) is applied. This constraint is represented by the following equation (7).
【0038】〈エシェロン在庫保管費〉ところが、実際
の仕掛品在庫でなく見かけの在庫に注目して部分問題を
解くために、通常の在庫保管費を適用すると計算に矛盾
が生じる。そこで在庫保管費についても見かけの在庫に
合わせて把握をする必要が生じる。そのようにすること
によって実態を反映した在庫保管費の計算ができる。こ
れには既に知られている方法が利用できる。それが「エ
シェロン在庫保管費」という考え方である。<Echelon Inventory Storage Cost> However, if ordinary inventory storage costs are applied to solve the partial problem by focusing on the apparent inventory instead of the actual work-in-progress inventory, the calculation will be inconsistent. Therefore, it is necessary to grasp inventory storage costs according to apparent inventory. By doing so, it is possible to calculate the inventory storage cost reflecting the actual situation. Known methods can be used for this. That is the concept of “Echelon inventory storage costs”.
【0039】以下、エシェロン在庫保管費について述べ
る。まず、どの品目に対しても、処理がなされて新たに
価値が付加されたとき、処理により生まれた品目の全体
の価値に対してでなく、新たに付加された部分の価値に
対して在庫保管費を見積もることができる。更にその価
値は、品目がシステム内に存続する限り、その品目が別
の品目に組み込まれた場合にも不変であると考えること
ができる。その場合には同様の考え方に基づいて、新た
に生産される品目の価値のうち、新たに付加された価値
に対してのみ在庫保管費を見積もることにする。このよ
うにして定義される在庫保管費を「エシェロン在庫保管
費」と呼ぶ。Hereinafter, the Echelon inventory storage cost will be described. First, when any item is processed and added new value, inventory is stored not only for the entire value of the item created by the process but for the value of the newly added part. You can estimate the cost. Furthermore, its value can be considered to be constant when the item is incorporated into another item, as long as the item remains in the system. In that case, based on the same concept, the inventory storage cost is estimated only for the newly added value of the value of the newly produced item. The inventory storage cost defined in this way is called “Echelon inventory storage cost”.
【0040】このエシェロン在庫保管費の詳細を、時刻
τ1で生産された品目1と時刻τ2で生産された品目2と
を組み込んだ品目3を時刻τ3で生産して当該品目3を
時刻τ4で出荷した場合を例に図7を参照して説明す
る。ここでは、品目1,2の価値に対して見積もられる
在庫管理費がh1,h2であり、品目3の生産により新た
に付加された価値に対して見積もられる在庫管理費がh
3であるものとする。The details of the Echelon inventory storage cost are shown in Table 3. Item 3 incorporating item 1 produced at time τ1 and item 2 produced at time τ2 is produced at time τ3, and item 3 is shipped at time τ4. An example will be described with reference to FIG. Here, the inventory management costs estimated for the values of the items 1 and 2 are h1 and h2, and the inventory management costs estimated for the value newly added by the production of the item 3 are h1 and h2.
Assume it is 3.
【0041】この場合、一般には図7(a)に示すよう
に、品目1の在庫保管費h1は時刻τ1〜τ3の期間、品
目2の在庫保管費h2は時刻τ2〜τ3の期間、それぞれ
発生する。また、品目3の保管在庫費は、当該品目の生
産により新たに付加された価値に対して見積もられる在
庫保管費h3に、品目1及び2の保管在庫費h1,h2の和
h1+h2を加えたものh1+h2+h3となり、時刻τ3〜
τ4の期間発生する。In this case, as shown in FIG. 7A, generally, the inventory storage cost h1 of the item 1 is generated during the period of time τ1 to τ3, and the inventory storage cost h2 of the item 2 is generated during the period of time τ2 to τ3. I do. The storage inventory cost of item 3 is the sum of the inventory storage cost h3 estimated for the value newly added by the production of the item and the sum h1 + h2 of the storage inventory costs h1 and h2 of items 1 and 2. h1 + h2 + h3, and from time τ3
It occurs during the period of τ4.
【0042】これに対してエシェロン在庫保管費では、
図7(b)に示すように、品目1及び2が品目3に組み
込まれた時刻τ3以後も、その品目1及び2の在庫保管
費h1,h2は不変であり、品目3の出荷時刻τ4まで継続
するものとして扱われる。また、品目3の在庫保管費
は、新たに付加された価値に対してのみ見積もられるh
3となり、時刻τ3〜τ4の期間発生するものとして扱わ
れる。これにより、在庫保管費を各品目1,2,3毎に
独立して扱うことができ、在庫保管費を見かけの在庫に
合わせることが可能となる。On the other hand, Echelon inventory storage cost
As shown in FIG. 7B, even after the time τ3 when the items 1 and 2 are incorporated into the item 3, the inventory storage costs h1 and h2 of the items 1 and 2 remain unchanged, and until the shipping time τ4 of the item 3. Treated as continuing. Further, the stock keeping cost of the item 3 is estimated only for the newly added value.
3, which is treated as occurring during the period from time τ3 to τ4. As a result, the inventory storage costs can be handled independently for each of the items 1, 2, 3 and the inventory storage costs can be adjusted to the apparent inventory.
【0043】〈オークションの方法〉
(センターの役割)VFには、センターが存在する。セ
ンターは、顧客からの注文引き合いに対して技術的な分
析をする。まず、注文をオペレーション(処理)または
その結果としての品目に分解して、仕事量、価格を見積
もる。オペレーションとは、顧客からの注文を、オーク
ションに基づいて、分解して各企業が分担するために好
都合な処理(或いは工程)の単位である。処理されるも
のが品目である。例えば、ある1つ或いは複数の品目に
オペレーションが加えられることにより別の品目が生産
される。各品目は完成品とは限らない。オークションに
必要なデータはオペレーション(品目)別に与えられる。<Method of Auction> (Role of Center) The VF has a center. The center performs technical analysis on customer inquiries. First, the order is broken down into operations (processes) or resulting items, and the amount of work and the price are estimated. An operation is a convenient unit of processing (or process) for distributing orders from customers based on an auction and distributing each company. What is processed is the item. For example, adding an operation to one or more items produces another item. Each item is not necessarily a finished product. Data required for the auction is given for each operation (item).
【0044】次にセンターは、負荷等の様々な情報を勘
案して、注文の諾否を決定する。Next, the center decides whether or not to accept the order in consideration of various information such as load.
【0045】センターは、顧客に対しては、契約した品
質、価格、納期を保証する。The center guarantees the contracted quality, price and delivery date to the customer.
【0046】センターは、受諾した注文に対しては、処
理に必要な仕様書を起こし、メンバーに公開する。仕様
書には、オペレーション毎に、仕事量、価格、納期の他
に必要な生産技術データが明示される。For the accepted order, the center raises a specification necessary for processing and discloses it to the members. The specifications document, for each operation, the required production technology data in addition to the workload, price, and delivery date.
【0047】センターが、オークションを取り仕切る。The center handles the auction.
【0048】オークションの対象は各々のオペレーショ
ンであり、通常は単一のオペレーションが単一の企業に
よって落札される。しかし、大口のオペレーションに対
しては複数の企業が落札することもあり、その場合には
予めそのことがメンバーに知らされるものとする。The target of the auction is each operation, and usually a single operation is sold by a single company. However, there are cases where a plurality of companies make a successful bid for a large-scale operation, and in such a case, the members are informed in advance.
【0049】本実施形態の特徴は、上述のオークション
のメカニズムを、最適化スケジューリングプログラム2
41により提供されるコンピュータアルゴリズムに置き
換えて代行する。具体的には、後述するラグランジュ乗
数の更新をすることに尽きる。The feature of this embodiment is that the above-described auction mechanism is realized by the optimization scheduling program 2
Substitute with the computer algorithm provided by 41. More specifically, this is all about updating the Lagrange multiplier, which will be described later.
【0050】センターは、オークションの結果をメンバ
ーに返す。センターは、調整のために発生したペナルテ
ィコストを含む企業別精算をする。このペナルティコス
トは、数学的には、ラグランジュ乗数の値(双対コス
ト)を指す。ペナルティコストは、各企業にとっては、
通常は追加費用であるが、符号が逆の場合には報奨金と
なる。The center returns the result of the auction to the members. The center will settle the company, including penalty costs incurred for the adjustment. The penalty cost mathematically refers to the value of a Lagrange multiplier (dual cost). The penalty cost is, for each company,
It is usually an additional cost, but if the sign is reversed, it is a reward.
【0051】(メンバーの権利と責任)各メンバーは各
自のビジネスを優先することが保証されている。(Rights and Responsibilities of Members) Each member is guaranteed to give priority to their business.
【0052】各メンバーは、毎日、VFのオペレーショ
ンに割くことができる機械の余力をある期間に亙ってタ
イムスロット別に申告する。Each member declares, over time, each machine's available time for VF operation by time slot.
【0053】各メンバーは、公開されたオペレーション
情報を得て、市場原理に従って行動する。即ち、自身の
利益から見てエントリしたいオペレーションがあれば、
エントリし、そうでなければエントリしない。しかし、
エントリしたからといって必ずしもオペレーションが手
中に納まる訳ではないし、納まったからといって必ずし
も望むタイミングで処理できるわけではない。これらの
調整は上記のアルゴリズムによってなされる。Each member obtains public operation information and acts according to market principles. In other words, if there is an operation that you want to enter from your own profit,
Entry, otherwise no entry. But,
The entry does not necessarily mean that the operation will fit in the hand, and that it does not necessarily mean that the operation can be performed at the desired timing. These adjustments are made by the above algorithm.
【0054】《問題のモデルへの定式化》
〈用いる記号〉
(1)添字とその集合
まず、本実施形態で適用される添字とその集合を、
t:計画対象期間を刻むタイムスロット番号,t∈T=
(1,2,…,nt)
i:オペレーション(処理)或いは当該オペレーション
の結果生ずる品目の番号,i∈I=(1,2,…,ni)
但しi=0は顧客(VFの外)を表す(記号iは移動を
表す際に使われる添字だから、同一の添字がオペレーシ
ョン或いは品目と顧客のように異種のものを表すことが
許される)。
m:メンバー企業の番号,m∈F=(1,2,…,nm)
k:機械番号,k∈K=(1,2,…,nk)
E(m):メンバー企業mに属する機械の集合で、次の関
係K=Σm∈FE(m)が成り立つ。
A:仕掛品目(後続の品目を有する品目)の集合
A~:後続直結点に属する品目との間に同時処理禁止制
約を有する品目の集合
S(i):品目iの後続直結点の集合
P(i):品目iの先行直結点の集合
P~(i):P(i)とA~との積集合、即ちP(i)∩A~
K(i):品目iの処理に利用できる機械の集合
M(k):機械kが処理できる品目の集合
a(i):品目iが仕掛品集合Aに属する場合に1、その
他の場合0をとるインデックス関数
a~(i):品目iが集合A~に属するとき値1をとり、そ
の他のとき0をとるインデックス関数
のように定義する。<< Formulation into Problem Model >><SymbolsUsed> (1) Subscripts and Their Sets First, subscripts and their sets applied in the present embodiment are represented by t: a time slot number for engraving a planning target period, t ∈T =
(1, 2,..., N t ) i: operation (processing) or the number of an item resulting from the operation, i∈I = (1, 2,..., N i ) where i = 0 is a customer (outside of VF) (Since the symbol i is a suffix used to indicate movement, the same suffix is allowed to represent different types of operations or items and customers.) m: member company number, m∈F = (1, 2,..., nm ) k: machine number, k∈K = (1, 2,..., n k ) E (m): belongs to member company m In a set of machines, the following relationship K = Σ m 成 り F E (m) holds. A: a set of work-in-progress items (items having succeeding items) A 品目: a set of items having a simultaneous processing prohibition constraint with an item belonging to a subsequent direct connection point S (i): a set P of subsequent direct connection points of item i (i): set of preceding direct connection points of item i P ~ (i): intersection of P (i) and A ~, that is, P (i) ∩A ~ K (i): available for processing item i Machine set M (k): Set of items a (i) that can be processed by machine k: Index function a ~ (i) which takes 1 if item i belongs to work-in-process set A and 0 otherwise; Takes a value of 1 when belongs to the set A と き, and defines an index function that takes 0 otherwise.
【0055】(2)第1の入力データ(メンバー企業か
ら提供されるデータ)
次に、本実施形態で適用される、メンバー企業から提供
されて予め設定される入力データ(生産データ)を、
pit k:機械kにおけるタイムスロットtでの品目iの
処理量、即ち処理能力(処理ができないときは0とお
く)
bit k:品目iの機械k、タイムスロットtにおける処
理費
cit k:機械k、タイムスロットtにおける品目iの段
取り費用
simax k:機械kの品目iに対する段取時間
si0 k:機械k,品目iのタイムスロットt=0におけ
る段取りの残り時間、
即ち初期値
xi0:品目iのタイムスロットt=0における実際の仕
掛品在庫量、仕掛品在庫を持たない問題に対しては0と
する
δi0 k:機械kにおける品目iのタイムスロットt=0
における処理の状態、即ち決定変数の境界値
この他に上記の集合に関するデータのように定義する。(2) First Input Data (Data Provided by Member Company) Next, input data (production data) provided by the member company and set in advance, which is applied in the present embodiment, is represented by p k: throughput of the item i in the timeslot t in machine k, i.e. (put to zero if one is not processing) capacity b it k: treatment costs in the machine k, time slot t of the material i c it k: Setup cost s imax k of item i in machine k and time slot t: setup time s i0 k of machine k for item i: remaining time of setup in machine k and item i in time slot t = 0, ie, initial value x i0 : the actual work-in-process inventory at time slot t = 0 of item i, and 0 for problems without work-in-process inventory δ i0 k : time slot t = 0 of item i in machine k
, Ie, the boundary values of the decision variables.
【0056】(3)第2の入力データ(顧客から提供さ
れるデータ)
次に、本実施形態で適用される、顧客から提供されて予
め設定される入力データ(出荷要求量データ)を、
ri0t:タイムスロットtにおける品目iの、顧客から
の要求量
のように定義する。(3) Second Input Data (Data Provided by Customer) Next, input data (shipment request amount data) provided by the customer and set in advance, which is applied in the present embodiment, is represented by r i0t : Defined as the amount requested by the customer for item i in time slot t.
【0057】(4)第3の入力データ(メンバー企業間
の協議或いはセンター主導によって確定されるデータ)
次に、本実施形態で適用される、メンバー企業間の協議
或いはセンター主導によって確定されて予め設定される
入力データを、
ai:品目iの単位数量当たり価格
τij:品目jに組み込まれるまでの品目iのリードタイ
ム(処理を先行させる時間)
ρij:品目jに組み込まれる品目iの品目j1単位当た
りの所要量
hi:品目iの処理によって新たに付加される価値に対
するタイムスロット当たり在庫保管費(エシェロン在庫
保管費)
前処理を施すことによって導かれるデータ(式(1),
(2)を参照)
rijt:タイムスロットtにおいて品目jを生産するた
めに使用される品目iの所要量
ri・t:品目iのタイムスロットtにおける所要量
のように定義する。(4) Third input data (data determined by consultation between member companies or led by the center) Next, the data is determined by consultation between member companies or led by the center, which is applied in this embodiment, and The input data to be set are as follows: a i : price per unit quantity of item i τ ij : lead time of item i until it is incorporated into item j (time to precede processing) ρ ij : item i to be incorporated into item j Required quantity h i per unit of item j : Inventory storage cost per time slot (Echelon inventory storage cost) for value newly added by processing of item i Data (Equation (1),
(Refer to (2).) R ijt : Required amount of item i used to produce item j in time slot t r · t : Defined as required amount of item i in time slot t.
【0058】(4)決定変数
次に、本実施形態で適用される決定変数を次のように定
義する。(4) Decision Variable Next, the decision variable applied in the present embodiment is defined as follows.
【0059】δit k:タイムスロットtにおける機械k
の品目iの処理を表す決定変数,δit kは品目iがタイ
ムスロットtにおいて機械kにより処理されるとき1、
それ以外のとき0
δit:δit k,k∈K(i)を要素とするベクトル,
δi=(δi1,…,δit,…δint)
δ =(δ1,…,δi,…δni)
δk:δit kを要素とする行列δk=(δit k)
δit kは、本実施形態で適用されるモデルにおける唯一
の決定変数である。この変数によって品目iの処理の局
面と同時に、どの機械、したがってどの企業が品目iを
落札したかに関する決定の局面が取り扱われることに注
意されたい。Δ it k : machine k at time slot t
The decision variable, δ it k , which represents the processing of item i of item 1, is 1, when item i is processed by machine k in time slot t,
Otherwise 0 δ it : δ it k , k∈K (i) as a vector, δ i = (δ i1 , ..., δ it , ... δ int ) δ = (δ 1 , ..., δ i , ... δ ni) δ k: δ it k matrix δ k = (δ it k) δ it k whose elements are the only decision variables in the model applied in this embodiment. Note that this variable deals with the processing aspect of item i, as well as the decision aspect regarding which machine, and therefore, which company has won item i.
【0060】(5)状態変数
次に、本実施形態で適用される状態変数を次のように定
義する。(5) State Variables Next, the state variables applied in the present embodiment are defined as follows.
【0061】sit k:品目iのタイムスロットtにおけ
る機械kの段取りの残り時間
0≦sit k≦simax k
ここに、
sitはsti k,k∈K(i)を要素とするベクトル,
si=(si1,…,sit,…sint)
s =(s1,…,si,…sni)
xit:品目iのタイムスロットt末における見かけ上の
仕掛品在庫量で、定義式は後述する式(3)のように表
される。[0061] s it k: here remaining time 0 ≦ s it k ≦ s imax k of setup of the machine k in time slot t of the item i, s it is the s ti k, k ∈ K (i) is the element Vector, s i = (s i1 , ..., sit , ... s int ) s = (s 1 , ..., s i , ... s ni ) x it : apparent work-in-process inventory at the end of time slot t of item i In terms of quantity, the defining equation is expressed as in equation (3) described below.
【0062】このように、実在庫でなく見かけの在庫に
注目することによって、次工程への払出し量を決定変数
として取り扱うことを避けることができるため、初めて
問題を解くことが可能になる。但し、処理の整合性が取
れなくて、仕掛品の品切れなどの不都合が生ずるが、こ
れらは制約条件(仕掛品目の品切れ禁止制約)において
陽に取り扱われる。処理の機械が複数にのぼる場合に
も、在庫点即ち機械の違いを考慮しないで、システム内
にある品目の在庫に注目する。この見かけの在庫の詳細
については後述する。As described above, by paying attention to the apparent inventory instead of the actual inventory, it is possible to avoid treating the payout amount to the next process as a decision variable, and thus it is possible to solve the problem for the first time. However, inconsistencies in processing may occur, and inconveniences such as out-of-stock products may occur. However, these are handled explicitly in the constraint conditions (in-progress prohibition of out-of-stock items). Even when there are a plurality of processing machines, attention is paid to the stock of items in the system without considering the stock point, that is, the difference between machines. Details of the apparent stock will be described later.
【0063】(6)ラグランジュ乗数
次に、本実施形態で適用されるラグランジュ乗数を
μ・・t k・:タイムスロットtにおける機械kの機械干渉
を解消するためのラグランジュ乗数(機械の使用料に相
当する)
μi・t ・・:仕掛品目iのタイムスロットtにおける品切
れ禁止制約を充足させるためのラグランジュ乗数(品目
iの処理をタイムスロットtよりも前に繰り上げ、同時
に品目j,j∈S(i)の処理をt以降に遅らせる働きをす
る)
μijt kl:タイムスロットtにおける品目iと後続品目
jとの同時処理禁止条件を充足させるためのラグランジ
ュ乗数
μ:すべてのラグランジュ乗数を要素に持つベクトルの
ように定義する。(6) Lagrange Multiplier Next, the Lagrange multiplier applied in the present embodiment is represented by μ ·· t k · : Lagrange multiplier for eliminating mechanical interference of machine k in time slot t (to the machine usage fee) ... Μ i · t ... : Lagrange multiplier for satisfying the stock-out prohibition constraint in the time slot t of the work-in-progress item i (the processing of the item i is advanced before the time slot t, and at the same time, the items j, j∈S μ ijt kl : Lagrangian multiplier for satisfying the simultaneous processing prohibition condition of item i and succeeding item j in time slot t μ: all Lagrangian multipliers as elements Define as a vector with
【0064】〈制約式と目的関数〉上述の問題を定式化
すると以下のようになる。<Constraint Equation and Objective Function> The above problem is formulated as follows.
【0065】(各種所要量の関係)品目jの所要量はリ
ードタイムτijを伴って品目に展開される。ここに品目
iは仕掛品である。したがって、rijt:及びri・tは次
式(1),(2)のように表すことができる。(Relationship between Various Required Amounts) The required amount of the item j is developed into the item with the lead time τ ij . Here, the item i is a work in process. Therefore, r ijt : and r i · t can be expressed as in the following equations (1) and (2).
【0066】[0066]
【数1】 (Equation 1)
【0067】(見かけの仕掛品在庫の定義式)品目iの
タイムスロットt末における見かけ上の仕掛品在庫量x
itは次式(3)で定義される。(Definition formula of apparent work-in-progress stock) Apparent work-in-progress stock x at the end of time slot t of item i
it is defined by the following equation (3).
【0068】[0068]
【数2】 (Equation 2)
【0069】上記式(3)では、xitが、右辺の第1項
で示される初期在庫xi0と、第2項で示されるタイムス
ロットt'における品目iの処理量のt'=1からt'=
tまでの総和、つまりタイムスロットt末までの品目i
の処理量の累積量(累積生産量)との和から、第3項で
示されるタイムスロットt'における品目iの所要量の
t'=1からt'=tまでの総和、つまり顧客(VF外)
からのタイムスロットt末までの各タイムスロットにお
ける出荷要求をその品目iに展開してこれの累積量を取
ったものを引いたものとして定義されている。なお、品
目iが最終品目の場合には、見かけの仕掛品在庫は実在
庫と一致する。In the above equation (3), x it is calculated from the initial stock x i0 shown by the first term on the right side and the processing amount t ′ = 1 of the item i in the time slot t ′ shown by the second term. t '=
t, that is, item i up to the end of time slot t
Of the required amount of the item i in the time slot t ′ shown in the third term from t ′ = 1 to t ′ = t, that is, the customer (VF) Outside)
From the time t until the end of the time slot t, is defined as a value obtained by expanding the shipping request for the item i and subtracting the accumulated amount of the item i. If the item i is the last item, the apparent work-in-process inventory matches the actual inventory.
【0070】(見かけの仕掛品在庫の推移方程式)タイ
ムスロットtにおける各品目iの実処理は、δit k=1
で且つsit k=0の状態のときに限られる。したがっ
て、見かけの仕掛品在庫の推移は次式(4)に従う。(Transition equation of apparent work-in-process inventory) The actual processing of each item i in the time slot t is δ it k = 1
And s it k = 0. Therefore, the transition of the apparent work-in-process inventory follows the following equation (4).
【0071】[0071]
【数3】 (Equation 3)
【0072】上記式(4)のxitは、品目iのタイムス
ロットt−1末における見かけの在庫量(右辺第1項)
とタイムスロットtにおける処理量(右辺第2項)との
和から顧客からの要求量を展開して得られるタイムスロ
ットtまでの所要量ri・t(右辺第3項)を引いたもの
として表されている。In the above equation (4), x it is the apparent inventory amount at the end of time slot t-1 of item i (the first term on the right side).
And the processing amount in the time slot t (the second term on the right-hand side) minus the required amount r i · t (the third term on the right-hand side) up to the time slot t obtained by developing the required amount from the customer. Is represented.
【0073】(機械の段取時間の残り時間の推移方程
式)タイムスロットtにおける各品目iの段取時間の残
り時間(残り段取時間)s it kは、機械kが遊休中の期
間(δit k=0の期間)はsit k=0である。このsi t k
は、品目を切り換えたとき、即ち機械kの処理状態がδ
it-1 k=0からδit k=1へ変わったときに、simax kと
なる。以後時間が1タイムスロット経過する毎に1ずつ
0になるまで減少し、以後は再び品目の切り換えが起こ
るまでその状態を維持する。したがって、タイムスロッ
トtにおける各品目iの段取時間の残り時間sit kは、
次式(5)で表される。(Process of transition of remaining machine setup time)
Formula) Remaining setup time of each item i in time slot t
Time (remaining setup time) s it kIs the period when the machine k is idle
Between (δit k= 0) is sit k= 0. This si t k
Is when the item is switched, that is, when the processing state of the machine k is δ
it-1 k= 0 to δit kWhen = 1, simax kWhen
Become. Thereafter, each time one time slot elapses, one
To 0, and after that, item switching occurs again.
Maintain that state until Therefore, the time slot
Remaining time s of the setup time for each item i at tit kIs
It is expressed by the following equation (5).
【0074】[0074]
【数4】 (Equation 4)
【0075】上記式(5)の右辺第1項は、δit-1 k=
0からδit k=1へ変わったときにs imax kとなる残り段
取時間の状態遷移を示し、第2項中の(sit-1 k−1)は
1タイムスロット経過する毎にsit kが1ずつ減少する
状態を示している。The first term on the right side of the above equation (5) is δit-1 k=
0 to δit kS when changed to = 1 imax kRemaining stage
The state transition of the sampling time is shown.it-1 k-1) is
Every time one time slot elapsesit kDecreases by 1
The state is shown.
【0076】(機械干渉制約)どのタイムスロットtに
おいても機械kは高々1品目しか処理できない。つま
り、どの機械kにおいても、同時には異なる品目を処理
できない。この制約を機械干渉制約と呼び、次式(6)
が成立する必要がある。(Machine Interference Constraint) In any time slot t, the machine k can process at most one item. That is, different items cannot be processed simultaneously in any machine k. This constraint is called a machine interference constraint, and the following equation (6)
Must be established.
【0077】[0077]
【数5】 (Equation 5)
【0078】(仕掛品目の品切れ禁止制約)品目iのタ
イムスロットtにおけるVF(の多品目多工程生産シス
テム)内の実在庫を、見かけの仕掛品在庫の定義式
(3)及び見かけの仕掛品在庫の推移方程式(4)を用
いて再定式化して、次式(7)を得る。(In-progress item out-of-stock prohibition constraint) The actual inventory in the VF (multi-item, multi-process production system) at the time slot t of item i is calculated by defining the apparent in-process inventory (3) and the apparent in-process item. The following equation (7) is obtained by reformulating the equation using the inventory transition equation (4).
【0079】[0079]
【数6】 (Equation 6)
【0080】(同時処理禁止制約)同時処理禁止制約と
は、品目iの処理が完了してからでないと後続の処理に
取り掛かれないことを表す。同時処理禁止制約は、この
条件が必要となる場合に適用され、次式(8)で表され
る。(Simultaneous Processing Prohibition Constraint) The simultaneous processing prohibition constraint indicates that the processing of the item i must be completed before the subsequent processing can be started. The simultaneous processing prohibition constraint is applied when this condition is required, and is expressed by the following equation (8).
【0081】[0081]
【数7】 (Equation 7)
【0082】(目的関数)本実施形態で取り上げる目的
関数は、企業別利益、即ち各品目を処理して得られる総
額から処理の原価を差し引いて得られる利益の全品目・
全機械に亙る総額を算出する関数である。この目的関数
は、任意の企業m∈Fに対して、次式(9)で表され
る。(Objective Function) The objective function taken up in this embodiment is the profit for each company, that is, all items of profit obtained by subtracting the cost of processing from the total amount obtained by processing each item.
This is a function for calculating the total amount for all machines. This objective function is expressed by the following equation (9) for an arbitrary company m∈F.
【0083】[0083]
【数8】 (Equation 8)
【0084】式(9)の第1項は、品目iを機械kでタ
イムスロットtにおいて処理することで得られる売上で
ある。また、第2乃至第4項は処理の原価であり、第2
項は、品目iを機械kでタイムスロットtにおいて処理
する際の段取り費用、第3項は、品目iを機械kでタイ
ムスロットtにおいて処理するのに要する処理費、第3
項は、タイムスロットt末における品目iの見かけの在
庫量xitに対応した在庫保管費である。第1項の売上か
ら第2乃至第4項の処理の原価を差し引いた値が、品目
iを機械kでタイムスロットtにおいて処理することで
得られる利益である。The first term in equation (9) is the sales obtained by processing item i with machine k in time slot t. The second to fourth terms are the costs of processing,
The term is a setup cost for processing the item i with the machine k in the time slot t. The third term is a processing cost required for processing the item i with the machine k in the time slot t.
The term is an inventory storage cost corresponding to the apparent inventory amount x it of the item i at the end of the time slot t. The value obtained by subtracting the cost of the processing of the second to fourth items from the sales of the first item is the profit obtained by processing the item i with the machine k in the time slot t.
【0085】(問題P0)以上により、取り扱うべき最
適化問題は、式(8)で示される企業別利益を最大とす
る問題P0となり、次式の目的関数で表される。(Problem P0) From the above, the optimization problem to be dealt with is the problem P0 that maximizes the profit for each company represented by the equation (8) and is represented by the following objective function.
【0086】[0086]
【数9】 (Equation 9)
【0087】なお、問題P0の目的関数に付されてい
る、s.t.(4),(5),(6),(7),(8)は、取り
扱うべき問題が式(4),(5),(6),(7),(8)
の制約、即ち見かけの仕掛品在庫の推移方程式に従う制
約、機械の段取時間の残り時間の推移方程式に従う制
約、機械干渉制約、仕掛品目の品切れ禁止制約、及び同
時処理禁止制約を受けることを示す。Note that st (4), (5), (6), (7), and (8) attached to the objective function of the problem P0 are equations (4) and (5) , (6), (7), (8)
, That is, the constraint according to the transition equation of the apparent work-in-process inventory, the constraint according to the transition equation of the remaining setup time of the machine, the machine interference constraint, the constraint on the stockout of the work-in-progress item, and the constraint on the simultaneous processing. .
【0088】ここで、品目iの落札の情報は決定変数ベ
クトルδiが担っている。後述の解法においては、この
決定変数ベクトルの値を決定するときに落札の条件を満
足させることができる。したがって、落札条件の充足制
約については、上述の制約式の集合には加えなくてよ
い。処理量を充足する条件についても同様である。Here, the information on the successful bid of the item i is carried by the decision variable vector δ i . In the solution described later, the condition of the successful bid can be satisfied when the value of the decision variable vector is determined. Therefore, the constraint for satisfying the successful bid condition need not be added to the above set of constraint equations. The same applies to the condition for satisfying the processing amount.
【0089】《理論》
〈補助問題P1の導入〉各企業の利益最大化問題P0の
目的関数は企業別に分解されているが、制約式が企業間
に及んでいるので、独立に扱うことはできない。更に問
題の次元が高すぎる。したがって問題P0を直接解くこ
とは期待できない。<< Theory >><Introduction of the auxiliary problem P1> Although the objective function of the profit maximization problem P0 of each company is decomposed for each company, it cannot be treated independently because the constraint formula extends between companies. . In addition, the dimension of the problem is too high. Therefore, it cannot be expected to directly solve the problem P0.
【0090】本実施形態では、問題P0の代わりに、V
F全体の利益を最大化する補助問題P1を導入して、こ
れを解き、その解を手がかりにする方法をとる。そこ
で、問題P0の制約条件はそのままにして、P0の目的
関数を、すべての企業のすべての機械に亙って加え合わ
せて目的関数とする問題を考え、これを問題P1とす
る。In this embodiment, instead of the problem P0, V
A method is introduced in which an auxiliary problem P1 that maximizes the profit of the whole F is introduced, solved, and the solution is used as a clue. Therefore, while considering the constraint condition of the problem P0 as it is, a problem is considered in which the objective function of P0 is added to all the machines of all companies to form an objective function, and this problem is referred to as a problem P1.
【0091】(問題P1)問題P1、つまりVF全体の
利益最大化問題は次式(10)の目的関数で表される。(Problem P1) The problem P1, that is, the problem of maximizing the profit of the entire VF is represented by the objective function of the following equation (10).
【0092】[0092]
【数10】 (Equation 10)
【0093】ここで、問題P1の目的関数は、企業別に
加算分離可能であることに注目する。即ち、決定変数δ
=(…,δk,…)に対して、企業mに属する機械グループ
別の決定変数δk,k∈E(m)を1つの部分集合とする分
割を施すと、P1の目的関数を、次式に示すように、こ
れらの互いに他と独立な決定変数に関する関数の和の形
に表すことができる。Here, it is noted that the objective function of the problem P1 can be added and separated for each company. That is, the decision variable δ
= (..., δ k , ...) is divided into one subset of decision variables δ k , k∈E (m) for each machine group belonging to the company m, and the objective function of P1 becomes As shown in the following equation, it can be expressed in the form of a sum of functions relating to these mutually independent decision variables.
【0094】[0094]
【数11】 (Equation 11)
【0095】以上の結果は次の定理にまとめることがで
きる。
定理1
問題P0、つまり企業間に亙る制約条件を含む式(4)
乃至(8)のもとで各企業の利益を最大にする問題の最
適解を求めることは、VF全体の利益最大化問題(VF
全体の最適化問題)P1の最適解を求めることと同値で
ある。The above results can be summarized in the following theorem. Theorem 1 Problem P0, that is, equation (4) including constraints between companies
Finding the optimal solution to the problem that maximizes the profit of each company under (8) is a problem of maximizing the profit of the entire VF (VF
Overall optimization problem) This is equivalent to obtaining the optimal solution of P1.
【0096】この問題P1には、制約条件として、式
(4),(5),(6),(7),(8)が関係している。
ここに提案する解法ではこれらの制約条件の取り扱い方
が大きく2通りに分かれることに注意されたい。第1の
種類は部分問題の中に取り込まれて、個々の問題を解く
際に陽に取り扱われるものであり、第2の種類は相互関
係制約として複数の部分問題に亙って関係するものであ
る。Equation (4), (5), (6), (7) and (8) are related to this problem P1 as constraint conditions.
It should be noted that the method proposed here treats these constraints in two major ways. The first type is included in a subproblem and explicitly handled when solving an individual problem, and the second type is related to a plurality of subproblems as a mutual constraint. is there.
【0097】式(4)及び(5)は推移方程式であり、
品目に固有である。したがってこれらは第1の種類に属
する。Equations (4) and (5) are transition equations,
Item specific. Therefore, they belong to the first type.
【0098】ところが、機械干渉制約に関する式(6)
及び同時処理禁止制約に関する式(8)は複数の品目に
関係しており、第2の種類である相互関係制約に属す
る。また、仕掛品目の品切れ禁止制約に関する式(7)
についても、品目が仕掛品の場合には、処理の独立性が
犯されるために、部分問題の中で取り扱うことはできな
い。そこで、処理の整合性を保証するために式(7)を
第2の種類である相互関係制約に属するものとして取り
扱う。なお、品目が最終品目の場合には、初めから処理
の独立性が成立する。However, equation (6) relating to the mechanical interference constraint
Equation (8) relating to the simultaneous processing prohibition constraint relates to a plurality of items, and belongs to the second type of mutual relation constraint. Equation (7) relating to the prohibition of stock-out of in-process items
Also, when the item is a work-in-progress, the independence of the process is violated, so that it cannot be handled in the partial problem. Therefore, in order to guarantee the consistency of the processing, the equation (7) is treated as belonging to the second type of mutual constraint. When the item is the last item, the independence of the process is established from the beginning.
【0099】〈問題P1の解法〉そこで、まず問題P1
の目的関数に関し、相互関係制約として取り扱う必要の
ある式(6)の機械干渉制約、式(7)の仕掛品目の品
切れ禁止制約、及び式(8)の同時処理禁止制約を緩和
した、式(11)に示すラグランジュ関数L(δ・,μ)を
定義する。そして、問題P1のラグランジュ緩和問題を
問題P2として、式(12)を解く。<Solution of Problem P1> Then, first, the problem P1
In relation to the objective function of Equation (6), the mechanical interference constraint of Equation (6), which is required to be treated as the interrelationship constraint, the stockout prohibition constraint of the in-process item of Equation (7), and the simultaneous processing prohibition constraint of Equation (8) are relaxed. A Lagrange function L (δ · , μ) shown in 11) is defined. The equation (12) is solved with the Lagrangian relaxation problem of the problem P1 as the problem P2.
【0100】[0100]
【数12】 (Equation 12)
【0101】式(11)において、μ・・t k・,μi・t ・・,μ
ijt klは、それぞれ機械干渉制約条件(6),仕掛品目
の品切れ禁止制約条件(7),同時処理禁止制約条件
(7)に対するペナルティコストを表すラグランジュ乗
数である。つまり、μ・・t k・,μ i・t ・・,μijt klは、それ
ぞれ機械干渉制約の充足,仕掛品在庫の充足,同時処理
禁止制約の充足に用いるラグランジュ乗数である。In the equation (11), μ・ ・ T k ・, μi ・ t ・ ・, μ
ijt klAre the machine interference constraints (6) and the work in process, respectively.
Out-of-stock prohibition constraint (7), simultaneous processing prohibition constraint
Lagrange power representing penalty cost for (7)
Is a number. That is, μ・ ・ T k ・, μ i ・ t ・ ・, μijt klIs it
Satisfaction of machine interference constraints, inventory of work in process, simultaneous processing
Lagrange multiplier used to satisfy the prohibition constraint.
【0102】問題P2の解法には、各品目の仕掛品在庫
の推移方程式(4)をモデルの中で陽に取り扱うことが
必要である。したがってこの問題は、数学的には、時間
最適化問題(最適制御問題)となり、次元が品目数ni
によって決まる。問題の次元を落とさない限り、合理的
な時間とメモリ要領の範囲内で解を求めることは期待で
きない。In order to solve the problem P2, it is necessary to explicitly handle the transition equation (4) of the work-in-process inventory of each item in the model. Therefore, this problem is mathematically a time optimization problem (optimal control problem), and the dimension is the number of items ni.
Depends on Unless the dimensions of the problem are reduced, it is not expected to find a solution within reasonable time and memory requirements.
【0103】そこで、本実施形態では、次のような分解
によって時間最適化問題の次元を1次元に落として解く
方法を適用する。Therefore, in the present embodiment, a method of reducing the dimension of the time optimization problem to one dimension by the following decomposition is applied.
【0104】まず、式(11)のラグランジュ関数L
(δ・,μ)の右辺第1項は、和の順序を入れ替えると次式
になることに注目する。First, the Lagrangian function L of equation (11)
Note that the first term on the right side of (δ · , μ) becomes the following equation when the order of the sum is changed.
【0105】[0105]
【数13】 (Equation 13)
【0106】この結果と関数L(δ・,μ)が品目iを処理
することに関する決定変数ベクトルδiに関して加算分
離可能であることに注目して、これを品目i別に分解す
る。即ち、式(11)を品目別に分解した後整理して、
所与のμに対して、δiに依存する項を式(13)のよ
うにおけば、関数L(δ・,μ)は式(14)のように表さ
れる。Noting that the result and the function L (δ · , μ) can be added and separated with respect to the decision variable vector δ i relating to processing the item i, this is decomposed for each item i. That is, formula (11) is decomposed into items and arranged.
If a term depending on δ i is given as in equation (13) for a given μ, the function L (δ · , μ) is represented as in equation (14).
【0107】[0107]
【数14】 [Equation 14]
【0108】これは問題の把握の視点を、企業別機械別
品目別把握から品目別機械別把握へ切り換えることに他
ならない。こうすることによってni次元の時間最適化
問題であるラグランジュ緩和問題P2は、更に、部分問
題Liへ分解された緩和問題(1次元の部分最適化問
題)P3に変換することが可能になる。This is nothing but switching the viewpoint of grasping the problem from grasping by company and by item by machine and grasping by item and machine. Lagrangian relaxation problem P2 is a time optimization problem n i dimensional By doing further portions have been relaxed problem decomposition to issue L i (1-dimensional partial optimization problems) it is possible to convert the P3 .
【0109】(問題P3)問題P3は次式(15)のよ
うに表される。(Problem P3) The problem P3 is represented by the following equation (15).
【0110】[0110]
【数15】 [Equation 15]
【0111】式(15)で示される、所与のラグランジ
ュ乗数の値に対して、関数の最大化問題は、明らかに、
1次元の時間最大化問題である。したがって、問題P3
はラグランジュ分解調整法によって解くことができる。For a given value of the Lagrange multiplier, given by equation (15), the function maximization problem is clearly:
This is a one-dimensional time maximization problem. Therefore, the problem P3
Can be solved by the Lagrangian decomposition adjustment method.
【0112】結局、問題P0は、問題P1、問題P2、
そして問題P3へと順に同値変換されたことになる。し
たがって、次の定理2,3が成り立つ。After all, the problem P0 is the problem P1, the problem P2,
Then, the equivalent conversion is sequentially performed to the problem P3. Therefore, the following theorems 2 and 3 hold.
【0113】定理2
問題P0の最適解は問題P3の最適解を求めることによ
って得られる。Theorem 2 The optimal solution of the problem P0 is obtained by finding the optimal solution of the problem P3.
【0114】定理3
ラグランジュ緩和問題の解法において、ラグランジュ関
数L値と目的関数値とが一致すれば、それが最適値であ
る。更に、それを可能にする主変数の値及びラグランジ
ュ乗数(双対変数)の値が、それぞれ、問題の最適解と最
適ラグランジュ乗数値である。この定理3は広く知られ
ている。Theorem 3 In the solution of the Lagrangian relaxation problem, if the value of the Lagrange function L and the value of the objective function match, it is the optimum value. Furthermore, the value of the main variable and the value of the Lagrange multiplier (dual variable) that make it possible are the optimal solution of the problem and the optimal Lagrange multiplier value, respectively. This Theorem 3 is widely known.
【0115】本実施形態において、対象となるラグラン
ジュ緩和問題は問題P3である。In the present embodiment, the subject Lagrangian relaxation problem is problem P3.
【0116】《解法》
〈ラグランジュ乗数の更新ルール〉後述する最適化アル
ゴリズムにおいて、ラグランジュ乗数μ・・t k・,μi・t ・・,
μ ijt klの更新に適用されるルールを次式(16),(1
7),(18)で表す。<< Solution >>
<Lagrange multiplier update rule>
Lagrangian multiplier μ・ ・ T k ・, μi ・ t ・ ・,
μ ijt klEquations (16) and (1)
7) and (18).
【0117】[0117]
【数16】 (Equation 16)
【0118】式(16),(17),(18)中のα・・t
k・,αi・t ・・,αijt klは、当該式(16),(17),(1
8)におけるラグランジュ乗数μ・・t k・,μi・t ・・,μijt
klの更新に用いられるステップサイズを示し、すべて非
負の値である。このステップサイズには、数値解法の結
果から、これらのラグランジュ乗数の効果を判断して調
整を繰り返して試行錯誤的に問題のデータに適した値を
定めればよい。Α · t in equations (16), (17) and (18)
k · , α i · t ·· , α ijt kl are obtained by the expressions (16), (17), (1
8) Lagrange multiplier μ ·· t k · , μ i · t ·· , μ ijt
Indicates the step size used to update kl , all non-negative values. The step size may be determined by judging the effect of these Lagrangian multipliers from the result of the numerical solution, repeating the adjustment, and determining a value suitable for the data in question by trial and error.
【0119】〈部分最適化問題の動的計画法〉次に、式
(15)で示される部分最適化問題P3を動的計画法に
再定式化して解く方法について説明する。<Dynamic Programming for Partial Optimization Problem> Next, a method for re-formulating the partial optimization problem P3 represented by the equation (15) into a dynamic programming method and solving the problem will be described.
【0120】(決定の許容集合)タイムスロットtにお
いて機械k∈K(i)の決定(決定変数)δit kの取り得る
値は、先行するタイムスロットt−1における在庫状態
xit-1に依存するばかりでなく、先行するタイムスロッ
トt−1における状態(決定変数)δit-1 k、及び残り
段取時間sit-1 kにも依存する。例えば、残り段取時間
sit-1 kが正であれば、決定変数δit kは値1を取らなけ
ればならないし、(δit-1 k,sit-1 k)=(1,0)または
(0,0)のときでない限り値0は取れない。したがっ
て、(δit-1 k,si t-1 k)から(δit k,sit k)への状態推移
の関係を整理すれば、図5に示すようになる。図中の○
印はタイムスロットt−1の状態に対して許される決定
が存在することを、×印はそうでないことを表してい
る。(Allowable Set of Decisions) The possible value of the decision (decision variable) δ it k of the machine k∈K (i) in the time slot t is stored in the inventory state x it-1 in the preceding time slot t-1. Not only does it depend on the state (decision variable) δ it-1 k in the preceding time slot t-1 and the remaining setup time s it-1 k . For example, if the remaining setup time s it-1 k is positive, the decision variable δ it k must take the value 1, and (δ it-1 k , sit-1 k ) = (1,0) ) Or
Unless it is (0,0), the value 0 cannot be taken. Therefore, (δ it-1 k, s i t-1 k) from (δ it k, s it k ) In summary the state transition of connection to, as shown in FIG. ○ in the figure
The mark indicates that there is an allowed decision for the state of time slot t-1, and the mark indicates that it is not.
【0121】図6は、この(δit k,sit k)の状態遷移を
示す。例えば、図6(a)において、(0,0)の状態
61が次のタイムスロットに取り得る状態は、同じ状態
61または(1,simax k)の状態62のいずれかである。
状態61は、機械kの遊休中を示す。また、状態62
は、品目を切り換えたとき、つまりセットアップの開始
時を示す。この状態62、即ち(1,simax k)の状態62
が次のタイムスロットに取り得る状態は(1,simax k−
1)の状態63のみである。FIG. 6 shows the state transition of (δ it k , s it k ). For example, in FIG. 6A, the state 61 of (0,0) can be in the next time slot is either the same state 61 or the state 62 of (1, s imax k ).
The state 61 indicates that the machine k is idle. Also, state 62
Indicates that the item has been switched, that is, the start of setup. This state 62, that is, the state 62 of (1, s imax k )
Can be in the next time slot is (1, s imax k −
Only the state 63 of 1).
【0122】状態63は、セットアップ開始時から時間
が1タイムスロットだけ経過し、残り段取時間がsimax
k−1となったことを示す。以下、同様にして、時間が
1タイムスロット経過する毎に、(δit k,sit k)のうち
のδit kが1のままの状態で、sit kだけが1ずつ減少し
ていき、やがて(1.1)の状態64に遷移する。状態
64は残り段取時間が1(1タイムスロット分)であ
り、セットアップ終了直前の状態となったことを示す。
状態62から状態64までの期間がセットアップ中の期
間65となる。状態64、即ち(1,1)の状態64が
次のタイムスロットに取り得る状態は(1,0)の状態
66のみである。状態66は生産中を示す。この状態6
6、即ち(1,0)の状態66が次のタイムスロットに
取り得る状態は、同じ状態66または(0,0)の状態6
1のいずれかである。In state 63, the time has elapsed by one time slot from the start of the setup, and the remaining setup time is s imax
k- 1. Hereinafter, the same way, whenever the time lapse of one time slot, (δ it k, s it k) at [delta] it k is left 1 state of only s it k is gradually decreased by 1 Eventually, the state transits to the state (1.1) 64. The state 64 indicates that the remaining setup time is 1 (for one time slot), and the state is just before the end of the setup.
The period from the state 62 to the state 64 is the period 65 during the setup. State 64, that is, the state 64 of (1,1) can be the state 66 of (1,0) only in the next time slot. State 66 indicates production. This state 6
6, that is, the state 66 of (1,0) can be in the next time slot is the same state 66 or the state 6 of (0,0).
One of 1
【0123】(部分問題の最適コスト関数とその計算)
次に、最適コスト関数とその計算について説明する。本
実施形態では、所与のラグランジュ乗数ベクトルμに対
して、部分問題の最適コスト関数を
Vt(δit,sit,xit,μ)
で表し、その値は、タイムスロットtにおいて品目iに
関する決定変数ベクトル(機械のセッティングの状
態)、残り段取時間ベクトル、及び在庫状態(タイムス
ロットt末の在庫量)が、それぞれδit,sit,xitであ
るとき、タイムスロット0からタイムスロットtまでの
各タイムスロットにおいて採られた最適決定に伴って発
生するコストの和であると定義する。(Optimal cost function of partial problem and its calculation)
Next, the optimal cost function and its calculation will be described. In the present embodiment, for a given Lagrangian multiplier vector μ, the optimal cost function of the subproblem is represented by V t (δ it , s it , x it , μ), and its value is determined by the item i in the time slot t. When the decision variable vector (the state of the machine setting), the remaining setup time vector, and the inventory state (the inventory amount at the end of the time slot t) are δ it , s it , and x it , respectively, It is defined as the sum of the costs incurred with the optimal decision taken in each time slot up to slot t.
【0124】ここで重要なことは、上記最適コスト関数
に、状態変数のベクトルとして、ベクトルsitと変数x
itの他に、決定変数のベクトルδitが入っている点であ
る。また、δit,sitは、それぞれδit kとsit k,k∈K
(i)を要素に持つベクトルであることに注意したい。通
常の最適コスト関数の場合と異なって、独立変数に決定
変数δit kが現れるのは、タイムスロットtにおいて発
生する段取コストがタイムスロットt−1の決定にも依
存することに起因している。言い換えるならば、タイム
スロットtにおいて発生するコストを計算するために、
タイムスロットt−1におけるδit-1の情報が必要にな
るからである。What is important here is that the optimal cost function includes a vector s it and a variable x as a vector of state variables.
The point is that in addition to it, the decision variable vector δ it is included. Δ it and s it are δ it k and s it k and k∈K, respectively.
Note that this is a vector with (i) as an element. Different from that of the normal optimal cost function, the decision variable [delta] it k independently variable appears, due to the setup cost occurring in the time slot t is also dependent on the determination of the time slot t-1 I have. In other words, to calculate the cost incurred in time slot t,
This is because information of δ it -1 in the time slot t-1 is required.
【0125】上記最適コスト関数Vt(δit,sit,xit,
μ)は動的計画法による次の再帰関係式(19),(2
0)で表すことができる。The optimal cost function V t (δ it , s it , x it ,
μ) is the following recursive relation (19), (2)
0).
【0126】[0126]
【数17】 [Equation 17]
【0127】ここでxit-1が許容範囲にないときは、任
意のδit-1 k,sit-1 kに対して、Vt(δit,sit,xit,
μ)は常に−∞である。このとき、δit-1 *(δit,sit,
xit,μ)は上記式(20)の最適決定を表すものとす
る。[0127] Here, when xit-1 is not in the allowable range, any δ it-1 k, relative to s it-1 k, V t (δ it, s it, x it,
μ) is always −∞. At this time, δ it-1 * (δ it , s it ,
x it , μ) represents the optimal decision of equation (20).
【0128】所与のδit k,sit k,k∈K(i)と前記式
(5),(4)から、選択された決定δ it-1 k,k∈K(i)
に対してsit-1 k,xit-1を求めれば、タイムスロットt
−1における最適コスト関数の値が決まる。勿論、タイ
ムスロットtにおいて発生するすべてのコストも確定し
ている。したがって上記式(20)が計算できる。Given δit k, sit k, k∈K (i) and the above equation
From (5) and (4), the selected decision δ it-1 k, k∈K (i)
For sit-1 k, xit-1, The time slot t
The value of the optimal cost function at -1 is determined. Of course, Thailand
All costs incurred in the time slot t
ing. Therefore, the above equation (20) can be calculated.
【0129】(部分最適化問題における最適解の決定)
品目iの、タイムスロットt=1,…,ntに対して、上
記式(20)の最適コスト関数値Vt(δit,sit,xit,
μ)、及び最適決定δit-1 *(δit,sit,xit,μ)がすべ
て求まり表の形でメモリ(ここではコスト記憶エリア2
23)内に格納されているものとする。このとき品目の
最適解即ちスケジュールと状態推移を確定するための手
続きについて、図4のフローチャートを参照して説明す
る。(Determination of Optimal Solution in Partial Optimization Problem)
For the time slot t = 1,..., N t of the item i, the optimal cost function value V t (δ it , s it , x it ,
μ) and the optimal decision δ it-1 * (δ it , s it , x it , μ) are all obtained and stored in the form of a table (here, cost storage area 2).
23). A procedure for determining the optimal solution of the item, that is, the schedule and the state transition at this time will be described with reference to the flowchart of FIG.
【0130】まず、t=ntのタイムスロットに対して
取り得るすべてのδit,sit,xitの組み合わせ(δit,s
it,xit)の中からVt(δit,sit,xit,μ)の値が最大と
なるδit,sit,xitを求めて、最適な解として確定し、
これらの値をそれぞれδit *,sit *,xit *とする(ステ
ップ405,406)。[0130] First, t = n t all [delta] it may take against time slots, s it, a combination of x it (δ it, s
it , x it ), the value of V t (δ it , sit, x it , μ) is maximized, δ it , s it , x it is determined, and it is determined as an optimal solution.
These values are respectively set as δ it * , s it * , and x it * (steps 405 and 406).
【0131】次に、δit *,sit *,xit *に対し最適な決
定δit-1 *(δit *,sit *,xit *)を特定する(ステップ4
07)。このδit *,sit *,xit *を前記式(5),(4)
に代入してsit-1 *,xit-1 *を求める(ステップ40
8)。[0131] Next, δ it *, s it * , x it * optimal decision to δ it-1 * (δ it *, s it *, x it *) for specifying the (Step 4
07). These δ it * , s it * and x it * are calculated by the above equations (5) and (4).
To obtain s it-1 * , x it-1 * (step 40).
8).
【0132】次に、tを1だけデクリメントし(ステッ
プ409)、このデクリメント後のtが1より小さくな
らなければ(ステップ410)、そのデクリメント後の
tに対して上記ステップ406以降の処理を行う。これ
をt=1まで繰り返す(ステップ410)。Next, t is decremented by 1 (step 409). If t after this decrement does not become smaller than 1 (step 410), the processing after step 406 is performed on t after the decrement. . This is repeated until t = 1 (step 410).
【0133】以上、本実施形態で適用する最適化スケジ
ューリングの基本原理と、当該基本原理で扱われる問題
と、問題のモデルへの定式化と、ラグランジュ分解調整
法に基づく解法(特に、部分最適化問題の動的計画法)
とについて説明した。As described above, the basic principle of the optimization scheduling applied in this embodiment, the problem handled by the basic principle, the formulation of the problem into a model, and the solution based on the Lagrangian decomposition adjustment method (particularly, the partial optimization Problem dynamic programming)
Was explained.
【0134】《最適化スケジューリングの実現例》次
に、上記した最適化スケジューリングの実現例について
説明する。図1の生産スケジュール生成装置は、上記し
た最適化スケジューリングの基本原理を適用して最適化
スケジューリングを行うもので、品目別最適化部10
と、在庫量抽出部11と、残り段取時間抽出部12と、
品目間機械干渉判定部13と、品目間機械干渉制御部1
4と、仕掛品在庫充足判定部15と、仕掛品在庫制御部
16と、同時処理禁止制約充足判定部17と、同時処理
禁止制約制御部18と、最適生産スケジュール生成部1
9と、主制御部20とを備えている。これら各部10〜
20は、図2の計算機内のCPU21が最適化スケジュ
ーリングプログラム241を実行することにより実現さ
れる機能要素である。<< Example of Implementation of Optimization Scheduling >> Next, an example of implementation of the above-described optimization scheduling will be described. The production schedule generating apparatus shown in FIG. 1 performs the optimization scheduling by applying the above-described basic principle of the optimization scheduling.
, A stock amount extraction unit 11, a remaining setup time extraction unit 12,
Inter-item mechanical interference determination unit 13 and inter-item mechanical interference control unit 1
4, an in-process inventory fulfillment determination unit 15, an in-process inventory control unit 16, a simultaneous processing inhibition constraint satisfaction determination unit 17, a concurrent processing inhibition constraint control unit 18, and an optimal production schedule generation unit 1.
9 and a main control unit 20. Each of these parts 10
Reference numeral 20 denotes a functional element realized by the CPU 21 in the computer shown in FIG. 2 executing the optimization scheduling program 241.
【0135】品目別最適化部10は、各品目iについ
て、式(15)の部分最適化問題を、在庫推移と残り段
取時間推移の制約のもとで、式(20)の最適コスト関
数を用いて、他の品目とは独立に解き、その解を求める
動作を実行する。在庫量抽出部11は、品目別最適化部
10での動作に必要な在庫量を抽出する。残り段取時間
抽出部12は、品目別最適化部10での動作に必要な残
り段取時間を抽出する。The item-specific optimizing unit 10 calculates the partial optimization problem of the equation (15) for each item i under the constraint of the transition of inventory and the transition of the remaining setup time by the optimal cost function of the equation (20). Is used to solve independently of other items, and perform an operation to find the solution. The stock amount extraction unit 11 extracts a stock amount necessary for the operation of the item-specific optimization unit 10. The remaining setup time extracting unit 12 extracts a remaining setup time required for the operation of the item-specific optimization unit 10.
【0136】品目間機械干渉判定部13は、品目別最適
化部10により求められた品目i毎の解から、機械干渉
が解消されていると見なせるか否かを判定する。品目間
機械干渉制御部14は、機械干渉が解消されていない場
合に、機械干渉が減少するように品目別最適化部10を
制御する。具体的には、品目別最適化部10が用いる最
適コスト関数中の機械干渉制約の充足に用いるラグラン
ジュ乗数(μ・・t k・)を更新する。The inter-item mechanical interference determining unit 13 determines whether or not the mechanical interference can be regarded as being eliminated from the solution for each item i obtained by the item-specific optimizing unit 10. The inter-item mechanical interference control unit 14 controls the item-specific optimization unit 10 so that the mechanical interference is reduced when the mechanical interference is not eliminated. Specifically, the Lagrange multiplier (μ ·· t k · ) used to satisfy the machine interference constraint in the optimal cost function used by the item-specific optimization unit 10 is updated.
【0137】仕掛品在庫充足判定部15は、品目別最適
化部10により求められた品目i毎の解から、仕掛品在
庫が充足しているか否かを判定する。仕掛品在庫制御部
16は、仕掛品在庫が充足していない場合、つまり仕掛
品在庫の品切れを起こしている場合に、仕掛品在庫が充
足するように品目別最適化部10を制御する。具体的に
は、品目別最適化部10が用いる最適コスト関数中の仕
掛品の充足に用いるラグランジュ乗数(μi・t ・・)を更
新する。The work-in-progress inventory sufficiency determination section 15 determines whether or not the work-in-progress inventory is satisfied from the solution for each item i obtained by the item-specific optimization section 10. The work-in-process inventory control unit 16 controls the item-specific optimization unit 10 so that the work-in-process inventory is satisfied when the work-in-process inventory is not sufficient, that is, when the work-in-process inventory is out of stock. Specifically, the Lagrange multiplier (μi · t ·· ) used to satisfy the work-in-progress in the optimal cost function used by the item-specific optimization unit 10 is updated.
【0138】同時処理禁止制約充足判定部17は、品目
別最適化部10により求められた品目i毎の解から、同
時処理禁止制約(同時処理禁止条件)が充足されている
か否かを判定する。同時処理禁止制約充足判定部17
は、同時処理禁止制約が充足されていない場合、同時処
理禁止制約が充足されるように品目別最適化部10を制
御する。具体的には、品目別最適化部10が用いる最適
コスト関数中の同時処理禁止制約の充足に用いるラグラ
ンジュ乗数(μijt kl)を更新する。The simultaneous processing prohibition constraint satisfaction determination section 17 determines whether or not the simultaneous processing prohibition constraint (simultaneous processing prohibition condition) is satisfied from the solution for each item i obtained by the item-specific optimization section 10. . Simultaneous processing prohibition constraint satisfaction determination unit 17
Controls the item-specific optimization unit 10 so that the simultaneous processing prohibition constraint is satisfied when the simultaneous processing prohibition constraint is not satisfied. Specifically, the Lagrange multiplier (μ ijt kl ) used to satisfy the simultaneous processing prohibition constraint in the optimal cost function used by the item-specific optimization unit 10 is updated.
【0139】最適生産スケジュール生成部19は機械干
渉、仕掛品在庫の品切れ禁止及び同時処理禁止の各制約
(条件)がすべて充足されたものと判定された場合、そ
の際に求められた解を用いて生産スケジュールを生成す
る。主制御部20は生産スケジュール生成装置全体を制
御する。If it is determined that all the constraints (conditions) of mechanical interference, prohibition of stockout of work-in-process inventory, and prohibition of simultaneous processing are all satisfied, the optimum production schedule generation unit 19 uses the solution obtained at that time. To generate a production schedule. The main control unit 20 controls the entire production schedule generation device.
【0140】また、主メモリ22には、品目i及び機械
k別の各タイムスロットtにおけるpit k,bit k,cit k
の各データと、品目i及び機械k別のsimax k,si0 k,δ
i0 kの各データと、品目i毎のxi0,ai,τij,ρij,hi
の各データとから成る生産データを格納するための生産
データ記憶エリア221と、品目i毎の各タイムスロッ
トtにおけるri0tから成る出荷要求量データを格納す
るための出荷要求量記憶エリア222と、品目別最適化
部10で算出されたタイムスロットtまでのコストの和
Vt(δit,sit,xit,μ)及び当該和Vt(δit,sit,
xit,μ)に対応するδ it *,sit *,xit *を格納するため
のコスト記憶エリア223とが確保されている。ここ
で、δit *,sit *,xit *を格納するエリアを別に確保す
ることも可能である。生産データ記憶エリア221に
は、前記式(1),(2)に従って予め算出される、品
目i毎の各タイムスロットtにおけるrijt,ri・tの各
データも格納される。The main memory 22 stores the item i and the machine
p at each time slot t for kit k, bit k, cit k
S for each item i and machine kimax k, si0 k, δ
i0 kData and x for each item ii0, ai, τij, ρij, hi
For storing production data consisting of
Data storage area 221 and each time slot for each item i
R at toti0tStorage of shipment request data consisting of
Request storage area 222 for storage and item-specific optimization
Sum of costs up to time slot t calculated by unit 10
Vt(δit, sit, xit, μ) and the sum Vt(δit, sit,
xit, μ) it *, sit *, xit *To store
And a cost storage area 223 are secured. here
And δit *, sit *, xit *Separate area for storing
It is also possible. In the production data storage area 221
Is a product calculated in advance according to the above equations (1) and (2).
R in each time slot t for each eye iijt, ri ・ tEach of
Data is also stored.
【0141】主メモリ22には更に、品目別最適化部1
0で最適部分問題を解くことにより求められた解の中間
結果を格納するための中間結果記憶エリア224と、同
じく最終結果を格納するための最終結果記憶エリア22
5と、最適生産スケジュール生成部19により生成され
た生産スケジュールを格納するための生産スケジュール
記憶エリア226とが確保されている。The main memory 22 further includes an item-specific optimization unit 1
An intermediate result storage area 224 for storing an intermediate result of the solution obtained by solving the optimal partial problem with 0, and a final result storage area 22 for storing the final result as well.
5 and a production schedule storage area 226 for storing the production schedule generated by the optimal production schedule generation unit 19.
【0142】次に図1の構成の動作を、図3のフローチ
ャートを参照して説明する。まず、図1の生産スケジュ
ール生成装置を用いて最適生産スケジュールを作成する
には、品目i及び機械k別の各タイムスロットtにおけ
るpit k,bit k,cit kの各データと、品目i及び機械k
別のsimax k,si0 k,δi0 kの各データと、品目i毎のx
i0,ai,τij,ρij,hiの各データとから成る生産データ
を予め入力しておく必要がある。ここでは、この生産デ
ータをキーボード25を用いて例えば表形式で入力する
ものとする。Next, the operation of the configuration of FIG. 1 will be described with reference to the flowchart of FIG.
This will be described with reference to a chart. First, the production schedule shown in Fig. 1
The optimal production schedule using the rule generator
In each time slot t for item i and machine k,
Pit k, bit k, cit kData and item i and machine k
Another simax k, si0 k, δi0 kData and x for each item i
i0, ai, τij, ρij, hiProduction data consisting of
Must be input in advance. Here, this production data
Data in a table format using the keyboard 25, for example.
Shall be.
【0143】入力された生産データは、主制御部20の
制御により主メモリ22内の生産データ記憶エリア22
1に格納される。また、この生産データ記憶エリア22
1に格納された生産データをHDD23に保存するなら
ば、生産データの変更が必要ない場合には、当該データ
を再利用することができる。The input production data is stored in the production data storage area 22 in the main memory 22 under the control of the main control unit 20.
1 is stored. The production data storage area 22
If the production data stored in the storage device 1 is stored in the HDD 23, the production data can be reused when the production data does not need to be changed.
【0144】また、生産スケジュールの生成が必要とな
る毎に、品目i毎の指定タイムスロットtにおけるr
i0tから成る出荷要求量データが入力されて、主メモリ
22内の出荷要求量記憶エリア222に格納される。ま
た、このri0tを用いて、品目i毎の各タイムスロット
tにおけるrijt,ri・tの各データを、前記式(1),
(2)に従って算出する処理が主制御部20により行わ
れる。rijt,ri・tの各データは、生産データ記憶エリ
ア221に記憶される。Each time a production schedule needs to be generated, r in the designated time slot t for each item i
The requested shipment amount data consisting of i0t is input and stored in the requested shipment amount storage area 222 in the main memory 22. Further, by using this r i0t, r ijt at each time slot t for each item i, the respective data of r i · t, wherein the formula (1),
The process of calculating according to (2) is performed by the main control unit 20. Each data of r ijt and r i · t is stored in the production data storage area 221.
【0145】この状態で、キーボード25からスケジュ
ーリングの開始指示が入力されると、主制御部20によ
り初期化処理が行われ、繰り返し数(繰り返し番号)ν
が0に初期設定される(ステップ301)。また、中間
結果記憶エリア224上の品目i(i∈I)別、及び機
械k(k∈K)別の、タイムスロットt=0における決
定変数δit kν,sit kν(即ち境界値δi0 kν,si0 kν)
が初期値に設定される(ステップ302)。また、機械
k(k∈K)別の、各タイムスロットt(t∈T)にお
けるラグランジュ乗数μ・・t k・νと、仕掛品目i(i∈
A)別の、各タイムスロットt(t∈T)におけるラグ
ランジュ乗数μi・t ・・νと、後続直結点に属する品目j
との間に同時処理禁止制約を有する品目i(i∈A~)
別、品目iの処理に利用できる機械k(k∈K(i))
別、且つ品目jの処理に利用できる機械l(l∈K
(j))別の、各タイムスロットt(t∈T)におけるラ
グランジュ乗数μijt klνとが、いずれも0に初期設定
される(ステップ303)。In this state, when a scheduling start instruction is input from the keyboard 25, the main control unit 20 performs an initialization process, and the number of repetitions (repetition number) ν
Is initialized to 0 (step 301). Further, the decision variables δ it kν , s it kν (ie, the boundary value δ i0 ) at time slot t = 0 for each item i (i (I) and machine k (k 上 の K) in the intermediate result storage area 224. kν , s i0 kν )
Is set to an initial value (step 302). Further, a Lagrangian multiplier μ ·· t k · ν in each time slot t (t 別 T) for each machine k (k∈K) and a work item i (i∈
A) Another Lagrange multiplier μ i · t ·· ν at each time slot t (t∈T) and an item j belonging to a subsequent direct connection point
Item i (i∈A ~) that has a simultaneous processing prohibition constraint between
Another machine k (k 機械 K (i)) that can be used to process item i
Another machine l (l @ K
(j)) of another, and the Lagrange multiplier μ ijt klν at each time slot t (T∈T) are both is initialized to 0 (step 303).
【0146】すると主制御部20は品目別最適化部10
を起動する。品目別最適化部10はまず、品目iを1に
初期設定する(ステップ304)。次に品目別最適化部
10は、品目iに関する式(15)に示す部分最適化問
題を、仕掛品在庫推移方程式(4)及び残り段取時間推
移方程式(5)の制約のもとで、式(20)の最適コス
ト関数を用いて解き、その解δit kνを求める(ステッ
プ305)。ここでは、品目iについて、当該品目iの
処理に利用可能な各機械k別に、各タイムスロットt毎
の解δit kν(∀t∈T,k∈K(i))が求められる。Then, the main control unit 20 controls the item-specific optimization unit 10.
Start The item-specific optimization unit 10 first initializes the item i to 1 (step 304). Next, the item-by-item optimization unit 10 solves the partial optimization problem shown in Expression (15) for the item i under the constraints of the work-in-process inventory transition equation (4) and the remaining setup time transition equation (5). The solution is solved using the optimal cost function of equation (20), and the solution δ it kν is obtained (step 305). Here, for the item i, a solution δ it kν (∈t∈T, k∈K (i)) for each time slot t is obtained for each machine k available for processing the item i.
【0147】このステップ305の詳細手順を図4のフ
ローチャートに示す。ここでは品目別最適化部10は、
品目iの部分最適化問題を解くために、以下に述べる最
適コスト関数値Vt(δit,sit,xit,μ)と最適決定δ
it-1 *(δit,sit,xit)とを求める。A detailed procedure of step 305 is shown in a flowchart of FIG. Here, the item-specific optimization unit 10
In order to solve the partial optimization problem of the item i, the optimal cost function value V t (δ it , s it , x it , μ) described below and the optimal decision δ
It-1 * (δ it , s it , x it ).
【0148】そのため品目別最適化部10は、まずタイ
ムスロットtを1に設定する(ステップ401)。そし
て品目別最適化部10は、品目iについて、取り得る
(実行し得る)すべての組み合わせの(δit,sit,
xit)に対し、当該品目iの処理(生産)に使用可能な
機械kの範囲(k∈K(i))で前記式(20)の最適コ
スト関数を用いて最適コスト関数値Vt(δit,sit,
xit,μ)を算出し、その時の最適決定δit-1 *(δit,s
it,xit)と共に、コスト記憶エリア223に格納する
(ステップ402)。Therefore, the item-specific optimizing unit 10 first sets the time slot t to 1 (step 401). Then, the item-specific optimizing unit 10 calculates (δ it , sit,
to x it), the item i of processing (range of machine k available for production) (k ∈ K (i)) with using the optimal cost function in the equation (20) the optimal cost function value V t ( δ it , s it ,
x it , μ) and the optimal decision at that time δ it -1 * (δ it , s
along with it , x it ) are stored in the cost storage area 223 (step 402).
【0149】次に品目別最適化部10は、tを1だけイ
ンクリメントし(ステップ403)、そのインクリメン
ト後のtがntより大きくなければ(ステップ40
4)、そのインクリメント後のtに対して上記ステップ
402以降の処理を行う。これをt=ntまで繰り返す
(ステップ404)。Next, the item-specific optimizing unit 10 increments t by 1 (step 403), and if the incremented t is not larger than n t (step 40).
4) The processing after step 402 is performed on t after the increment. This is repeated until t = n t (step 404).
【0150】この状態で品目別最適化部10は、コスト
記憶エリア223上の最適コストV t(δit,xit,sit)
をt=ntから逆に辿る。即ち品目別最適化部10は、
先に説明したように、まず、t=ntのタイムスロット
に対して取り得るすべてのδit,sit,xitの組み合わせ
(δit,sit,xit)の中からVt(δit,sit,xit,μ)の最
大値(最適コスト)を探して、その際のδit,sit,xit
を最適解δit *,sit *,x it *とする(ステップ405,
406)。In this state, the item-specific optimizing unit 10
Optimal cost V on storage area 223 t(δit, xit, sit)
To t = ntFollow in reverse. That is, the optimization unit 10 for each item
As described above, first, t = ntTime slot
All possible δ forit, sit, xitCombination of
(δit, sit, xitV)t(δit, sit, xit, μ)
Looking for a large value (optimum cost), then δit, sit, xit
Is the optimal solution δit *, sit *, x it *(Step 405,
406).
【0151】次に品目別最適化部10は、δit *,sit *,
xit *に対し最適な決定δit-1 *(δi t *,sit *,xit *)を
特定し(ステップ407)、このδit *,sit *,xit *を
前記式(5),(4)に代入して、最適コストVtに至っ
た直前のタイムスロットt−1でのsit-1 *,xit-1 *を求
める(ステップ408)。これをtを1ずつデクリメン
トしながら(ステップ409)、t=1まで繰り返す
(ステップ410)。Next, the item-specific optimizing unit 10 calculates δ it * , s it * ,
x it * relative to optimal decision δ it-1 * (δ i t *, s it *, x it *) identifies (step 407), the δ it *, s it *, the equation x it * (5), (4) to be substituted, the optimal cost Vt to reach the immediately preceding time slot s in t-1 it-1 *, x it-1 * the determined (step 408). This is repeated until t = 1 (step 410) while decrementing t by 1 (step 409).
【0152】以上のようにして、品目iについて最適コ
ストを与えるδit kν(t=1,…,nt,k∈K(i))が品
目別最適化部10により求められる(ステップ30
5)。すると品目別最適化部10は、中間結果記憶エリ
ア224上のδit kνを、求めた最新のδitkνに更新す
る(ステップ306)。As described above, the item-specific optimizing unit 10 obtains δ it kν (t = 1,..., N t , k∈K (i)) that gives the optimum cost for the item i (step 30).
5). Then, the item-specific optimization unit 10 updates δ it kν in the intermediate result storage area 224 to the latest δit kν obtained (step 306).
【0153】次に品目別最適化部10はiを1だけイン
クリメントし(ステップ307)、そのインクリメント
後のiがniを超えていないならば(ステップ30
8)、未処理の品目が存在するものと判定し、そのイン
クリメント後のiで示される品目iについて、上記ステ
ップ305以降の処理を実行する。そして、i=1,…,
n iのすべての品目について解δit kν(∀i∈I,t∈
T,k∈K(i))を求めると、品目間機械干渉判定部1
3、仕掛品在庫充足判定部15及び同時処理禁止制約充
足判定部17が起動される。Next, the item-specific optimization unit 10 enters i by one.
Increment (step 307) and increment it
After i is niIs not exceeded (step 30
8), it is determined that there is an unprocessed item,
For item i shown by i after increment,
The processing after step 305 is executed. And i = 1, ...,
n iSolution δ for all items ofit kν({I {I, t}
T, k∈K (i)), the inter-item mechanical interference determination unit 1
3. Work-in-process inventory satisfaction determination unit 15 and simultaneous processing prohibition constraint satisfaction
The foot determination unit 17 is activated.
【0154】品目間機械干渉判定部13は、機械k毎
に、その機械kで処理(生産)されるすべての品目i
(i∈M(k))の解δit kνから、各品目i間のδit k=
1のタイムスロットの重なりの回数を表す機械干渉数を
算出し、その数から機械干渉が解消されていると見なせ
るか否かを判定する(ステップ309)。具体的には、
全機械についての繰り返し数νにおける全品目、全期間
(全計画対象期間)に亙る機械干渉数の総和をnt×nk
(全タイムスロット数×全機械数)で除して得られる平
均機械干渉数を算出し、その値が閾値以下であるか否か
により、機械干渉が解消されていると見なせるか否かを
判定する。The inter-item machine interference determination unit 13 determines, for each machine k, all the items i processed (produced) by the machine k.
From the solution δ it kν of ( i∈M (k)), δ it k =
The number of mechanical interferences representing the number of timeslots of one time slot is calculated, and it is determined from the number whether or not the mechanical interference can be regarded as being eliminated (step 309). In particular,
The sum of the number of machine interferences over all items and all periods (all planned periods) in the repetition number ν for all machines is n t × n k
Calculate the average number of mechanical interference obtained by dividing by (the total number of timeslots x the total number of machines), and determine whether or not the mechanical interference can be regarded as having been eliminated based on whether or not the value is below a threshold value. I do.
【0155】次に、仕掛品在庫充足判定部15は、上記
ステップ309において、全仕掛品目i(i∈A)につ
いて、仕掛品在庫量がマイナスとなる(つまり仕掛品在
庫の充足条件を満たさなかった)タイムスロットの総数
を求め、その数から仕掛品在庫が充足しているか否かを
判定する。具体的には、全仕掛品目について、仕掛品在
庫量がマイナスとなるタイムスロットの総数を求め、そ
れを全仕掛品目数×全タイムスロット数で除して得られ
る平均仕掛品在庫不足割合を算出し、その値が閾値以下
であるか否かにより、仕掛品在庫が充足しているか否か
を判定する。ここで、各仕掛品在庫量は、ステップ30
5で求められた対応する解δit kνと組をなすxitを用
いて、前記式(7)に従って算出される。Next, in step 309, the work-in-process inventory satisfaction determination unit 15 determines that the work-in-process inventory amount becomes negative for all the work-in-process items i (i (A) (that is, the work-in-stock inventory satisfaction condition is not satisfied). The total number of time slots is obtained, and it is determined from the number whether or not the work-in-process inventory is satisfied. Specifically, for all WIP items, the total number of time slots in which the WIP inventory amount is negative is calculated, and the average WIP inventory shortage ratio obtained by dividing it by the total number of WIP items x the total number of time slots is calculated. Then, it is determined whether or not the work-in-process inventory is satisfied based on whether or not the value is equal to or less than the threshold value. Here, each in-process in-stock amount is calculated in step 30.
It is calculated according to the equation (7) using x it paired with the corresponding solution δ it kν obtained in step 5.
【0156】次に、同時処理禁止制約充足判定部17
は、上記ステップ309において、後続直結点に属する
品目jとの間に同時処理禁止制約を有する全品目i(i
∈A~)について、各タイムスロットtにおける当該品
目i,jを生産する機械k.lでの当該品目i,jについ
ての解(決定変数)δit kν,δit lνから、前記式
(8)の同時処理禁止制約を満たさなかったタイムスロ
ットの総数を求め、その数から同時処理禁止制約が充足
しているか否かを判定する。具体的には、全品目i(i
∈A~)について、同時処理禁止制約を満たしていない
タイムスロットの総数を求め、それを全品目i(i∈A
~)×全タイムスロット数で除して得られる平均同時処
理禁止制約違反割合を算出し、その値が閾値以下である
か否かにより、同時処理禁止制約が充足しているか否か
を判定する。Next, the simultaneous processing prohibition constraint satisfaction determination section 17
In step 309, all items i (i
∈A ~), from the solution (decision variable) δ it kν , δ it lν for the item i, j in the machine k.l that produces the item i, j in each time slot t, The total number of time slots that did not satisfy the simultaneous processing prohibition constraint in ()) is determined, and whether or not the simultaneous processing prohibition constraint is satisfied is determined from the number. Specifically, all items i (i
∈A ~), the total number of time slots that do not satisfy the simultaneous processing prohibition constraint is calculated, and is calculated for all items i (i∈A
Calculates the average concurrent processing prohibition constraint violation rate obtained by dividing by ~) x the total number of time slots, and determines whether the simultaneous processing prohibition constraint is satisfied based on whether the value is equal to or less than a threshold. .
【0157】もし、機械干渉が解消されているという条
件、仕掛品在庫量が充足しているという条件、及び同時
処理禁止制約が充足しているという条件の少なくとも一
方の条件を満たさない場合、繰り返し数(反復回数)ν
が1だけインクリメントされ(ステップ310)、品目
間機械干渉制御部14、仕掛品在庫制御部16、及び同
時処理禁止制約制御部18のうちの対応する制御部が起
動される。ここでは、機械干渉が解消されていないとき
は品目間機械干渉制御部14が、仕掛品在庫量が充足し
ていないときは仕掛品在庫制御部16が、そして同時処
理禁止制約が充足していないときは同時処理禁止制約制
御部18が、それぞれ起動される。上記3条件がいずれ
も成立していないときは、品目間機械干渉制御部14、
仕掛品在庫制御部16及び同時処理禁止制約制御部18
がすべて起動される。If at least one of the condition that the machine interference is eliminated, the condition that the in-process inventory is satisfied, and the condition that the simultaneous processing prohibition constraint is satisfied is not satisfied, the process is repeated. Number (number of iterations) ν
Is incremented by 1 (step 310), and the corresponding control unit among the inter-item mechanical interference control unit 14, the work-in-process inventory control unit 16, and the simultaneous processing prohibition restriction control unit 18 is activated. Here, the inter-item mechanical interference control unit 14 does not satisfy the inter-item mechanical interference control unit 14 when the mechanical interference has not been eliminated, the in-process inventory control unit 16 does not satisfy the in-process inventory amount when the in-process inventory amount is not satisfied, and does not satisfy the simultaneous processing prohibition constraint. At this time, the simultaneous processing prohibition constraint control unit 18 is activated. When none of the above three conditions are satisfied, the inter-item mechanical interference control unit 14
WIP inventory control unit 16 and simultaneous processing prohibition constraint control unit 18
Is all started.
【0158】品目間機械干渉制御部14は、自身が起動
された場合、機械干渉に用いるラグランジュ乗数μ・・t
k・νを前記式(15)に従って更新(調整)して、品目
別最適化部10に通知する(ステップ311)。When the inter-item mechanical interference control unit 14 itself is activated, the Lagrange multiplier μ · t used for mechanical interference is activated.
k · ν is updated (adjusted) according to the above equation (15), and is notified to the item-specific optimization unit 10 (step 311).
【0159】一方、仕掛品在庫制御部16は、自身が起
動された場合、上記ステップ311において、仕掛品の
在庫充足に用いるラグランジュ乗数μi・t ・・νを前記式
(16)に従って更新(調整)して、品目別最適化部1
0に通知する。On the other hand, when the work-in-progress inventory control section 16 itself is started, in step 311, the Lagrangian multiplier μ i · t ·· ν used to satisfy the work-in-progress inventory is updated in accordance with the above equation (16). Adjustment), and then optimize by item 1
Notify 0.
【0160】また、同時処理禁止制約制御部18は、自
身が起動された場合、上記ステップ311において、同
時処理禁止制約の充足に用いるラグランジュ乗数μijt
klνを前記式(18)に従って更新(調整)して、品目
別最適化部10に通知する。When the simultaneous processing prohibition constraint control unit 18 is activated, in step 311 the Lagrange multiplier μ ijt used for satisfying the simultaneous processing prohibition constraint is set.
klν is updated (adjusted) according to the above equation (18), and is notified to the item-specific optimization unit 10.
【0161】これにより、更新されたラグランジュ乗
数、即ちラグランジュ乗数μ・・t k・ν及びまたはμi・t
・・ν及びまたはμijt klνを用いてステップ305が品
目数分繰り返し実行され、品目別、機械別の解δit kν
がタイムスロット毎に求められる。As a result, the updated Lagrange multipliers, ie, the Lagrange multipliers μ ·· t k · ν and / or μ i · t
· · [Nu and or μ ijt klν with step 305 is executed the number of repeats material, product category, machine-specific solutions δ it kν
Is calculated for each time slot.
【0162】やがて、品目間機械干渉判定部13により
機械干渉が解消されていると見なせると判定され、且つ
仕掛品在庫充足判定部15により仕掛品在庫量が充足し
ていると判定され、同時処理禁止制約充足判定部17に
より同時処理禁止制約が充足していると判定されると、
そのときの品目別、機械別の解δit kνが最終結果記憶
エリア225に格納され、最適生産スケジュール生成部
19が起動される。Eventually, the inter-item mechanical interference judging section 13 judges that the mechanical interference can be regarded as being eliminated, and the in-process inventory stock determining section 15 judges that the in-process inventory amount has been satisfied. When the prohibition constraint satisfaction determination unit 17 determines that the simultaneous processing prohibition constraint is satisfied,
The solution δ it kν for each item and each machine at that time is stored in the final result storage area 225, and the optimum production schedule generation unit 19 is started.
【0163】最適生産スケジュール生成部19は、最終
結果記憶エリア225に格納されている品目別、機械別
の解δit kνをもとに、生産スケジュールを生成して、
生産スケジュール記憶エリア226に格納する。前記し
たように品目別、機械別の解δit kνは0−1変数によ
り表される。そして、時間軸上に刻まれたタイムスロッ
トtに、当該スロットで機械kにより品目iを処理(セ
ットアップまたは生産)すれば1で、そうでなければ0
で表される(図6(b)参照)。したがって、解δit
kνにおける1の並びとその時間的位置により品目別及
び機械別にロットサイズとそれらのロットの時間的位置
を生成することができる。また、全機械は、VFのメン
バー企業別の機械の集合に分けられる。明らかなよう
に、メンバー企業mが所有する機械kの品目iの解δit
kνが1であるタイムスロットが存在すれば、その企業
mは、機械kでの品目iに関するオペレーションを(単
位数量当たり価格aiで)落札したことになる。つま
り、本実施形態では、市場原理に基づくオークション
が、最適化アルゴリズムに従って自動的に行われる。The optimum production schedule generation unit 19 generates a production schedule based on the solution δ it kν for each item and each machine stored in the final result storage area 225,
It is stored in the production schedule storage area 226. As described above, the solution δ it kν for each item and each machine is represented by the 0-1 variable. Then, in the time slot t engraved on the time axis, if the item i is processed (set up or produced) by the machine k in the slot, it is 1;
(See FIG. 6B). Therefore, the solution δ it
The lot size and the time position of each lot can be generated for each item and machine by the arrangement of 1s in kν and their time position. In addition, all machines are divided into a set of machines for each VF member company. As is apparent, the solution δ it of the item i of the machine k owned by the member company m
If there is a time slot in which kν is 1, the company m has won the operation on the item i on the machine k (at the price a i per unit quantity). That is, in the present embodiment, the auction based on the market principle is automatically performed according to the optimization algorithm.
【0164】ロットの時間的位置は実行可能なスケジュ
ールにおいてロットの順序を決定するための情報を与え
る。つまり本実施形態においては、品目間の解(スケジ
ュール)の機械干渉が解消されていると見なせ、且つ仕
掛品在庫量が充足していると判定され、且つ同時処理禁
止制約が充足していると判定される解δit kνが求まっ
た時点で、ロットサイズとロット順序を同時に生成する
ことができる。The temporal position of a lot gives information for determining the order of the lot in an executable schedule. That is, in the present embodiment, it can be considered that the mechanical interference of the solution (schedule) between the items has been resolved, the in-process inventory is determined to be sufficient, and the simultaneous processing prohibition constraint is satisfied. When the solution δ it kν is determined, the lot size and the lot order can be generated at the same time.
【0165】生産スケジュール記憶エリア226に格納
された生産スケジュールは、図2中のディスプレイ26
に表示されると共に、キーボード25からの印刷指示入
力に応じて、または自動的に、プリンタ装置(図示せ
ず)から印刷出力される。また、この生産スケジュール
をそのままの形で、または所定のデータ変換により、生
産ラインでの制御情報として用いることができる。この
生産スケジュールでは、例えば機械k別に、各品目iの
解δit k(更には対応するsit k)を用いて、各タイムス
ロットt毎の当該機械kの稼動(生産または段取り)/
非稼働(遊休)、仕掛品在庫量等を表すことができる。
また、δit kを用いることで、各(機械kを所有する)
企業の品目i(オペレーション)、機械k毎の利益、各
(機械kを所有する)企業の全品目(オペレーショ
ン)、全機械に亙る利益の総額を算出することもでき
る。The production schedule stored in the production schedule storage area 226 is displayed on the display 26 in FIG.
Are printed out from a printer (not shown) in response to a print instruction input from the keyboard 25 or automatically. Further, this production schedule can be used as it is or as control information in a production line by predetermined data conversion. In this production schedule, for example, machine k Separately, solution [delta] it k of each item i using (more corresponding s it k), operation of the machine k for each time slot t (production or setup) /
Non-operation (idle), work-in-process inventory, and the like can be represented.
Also, by using δ it k , each (own machine k)
It is also possible to calculate the item i (operation) of the company, the profit for each machine k, the total amount of profits for all items (operations) of each company (owning the machine k) and all machines.
【0166】なお、以上に述べた実施形態では、相互関
係制約の1つとして同時処理禁止制約を考慮している
が、取り扱う製品によっては、いずれの品目間において
も同時処理禁止制約を有さないことがあり得る。この場
合、A~を空集合とすればよいが、VFによっては、同
時処理禁止制約自体を考慮の対象外とすることも可能で
ある。In the above-described embodiment, the simultaneous processing prohibition restriction is considered as one of the mutual relation restrictions. However, depending on the product to be handled, the simultaneous processing prohibition restriction does not exist between any items. It is possible. In this case, A ~ may be an empty set, but depending on the VF, the simultaneous processing prohibition constraint itself may be excluded from consideration.
【0167】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範
囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施
形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される
複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の
発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構
成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解
決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明
の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、
この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得
る。The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified in an implementation stage without departing from the gist of the invention. Further, the embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some components are deleted from all the components shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effects described in the column of the effect of the invention can be solved. If you get
A configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
【0168】[0168]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、機
械間・工程間・企業間のオペレーションの調整とそれに伴
う企業間の利害の調整とが要求される、VFにおける多
品目多工程のスケジューリングの問題、つまり企業間に
亙る制約条件を含む各種制約のもとで各企業の利益を最
大にする問題の最適解を求めることは、VF全体の利益
を最大化する問題(全体最適化問題)の最適値を求める
ことと同値であることに着目し、且つVF全体の利益を
最大化する問題、つまり品目数分の次元の最適化問題
は、品目別の1次元の部分最適化問題に置き換えられる
ことに着目し、問題把握の視点を、企業別機械別品目別
把握から品目別機械別把握へ切り換え、各企業の利益を
最大にする問題を解く代わりに、VFの多品目多工程生
産システムにおける各工程で処理される各品目につい
て、品目間機械干渉に対応する第1のペナルティコスト
及び仕掛品在庫の充足に対応する第2のペナルティコス
トを含む総コストを最適化する品目別の1次元の部分最
適化問題を解くようにしたので、ヴァーチャルファブに
おいて、機械間・工程間・企業間のオペレーションの調整
とそれに伴う企業間の利害の調整とを図った経済的且つ
合理的な実行可能な最適な生産スケジュールを生成でき
る。As described above in detail, according to the present invention, it is required to coordinate operations between machines, processes, and companies, and to coordinate interests between companies with the adjustment of the operations. In order to find the optimal solution to the problem of scheduling, that is, the problem of maximizing the profit of each company under various constraints including inter-company constraints, the problem of maximizing the profit of the entire VF (global optimization) Focusing on the fact that it is the same as finding the optimal value of (Problem) and maximizing the profit of the entire VF, that is, the dimensional optimization problem for the number of items is a one-dimensional partial optimization problem for each item. Instead of solving the problem that maximizes the profit of each company, instead of changing the viewpoint of grasping the problem from grasping each company's machine and item by machine to grasping each machine's profit, In production systems One-dimensional item-by-item optimization of total cost including, for each item processed in each step, a first penalty cost corresponding to inter-item mechanical interference and a second penalty cost corresponding to fulfillment of WIP inventory Since the partial optimization problem has been solved, the virtual fab is able to coordinate the operations between machines, processes, and companies, and the related interests between companies. Production schedule can be generated.
【図1】本発明の一実施形態に係るヴァーチャルファブ
向け生産スケジュール生成装置の機能ブロック構成を示
す図。FIG. 1 is a diagram showing a functional block configuration of a virtual fab production schedule generation device according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の生産スケジュール生成装置を実現する計
算機のブロック構成図。FIG. 2 is a block diagram of a computer for realizing the production schedule generating device of FIG. 1;
【図3】図1の構成の動作を説明するためのフローチャ
ート。FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the configuration of FIG. 1;
【図4】図3中のステップ305の詳細手順を説明する
ためのフローチャート。FIG. 4 is a flowchart for explaining a detailed procedure of step 305 in FIG. 3;
【図5】(δit-1 k,sit-1 k)から(δit k,sit k)への状態
推移の関係を説明するための図。FIG. 5 is a diagram for explaining a relation of a state transition from (δ it-1 k , s it-1 k ) to (δ it k , s it k ).
【図6】(δit k,sit k)の状態推移図。FIG. 6 is a state transition diagram of (δ it k , s it k ).
【図7】エシェロン在庫保管費を説明するための図。FIG. 7 is a diagram for explaining echelon inventory storage costs.
【図8】多品目多工程の生産システムを説明するための
図。FIG. 8 is a diagram for explaining a multi-item, multi-step production system.
10…品目別最適化部 11…在庫量抽出部 12…残り段取時間抽出部 13…品目間機械干渉判定部 14…品目間機械干渉制御部 15…仕掛品在庫充足判定部 16…仕掛品在庫制御部 17…同時処理禁止制約充足判定部 18…同時処理禁止制約制御部 19…最適生産スケジュール生成部 20…主制御部 21…CPU 22…主メモリ 221…生産データ記憶エリア 222…出荷要求量記憶エリア 223…コスト記憶エリア 224…中間結果記憶エリア 225…最終結果記憶エリア 226…生産スケジュール記憶エリア 241…最適化スケジューリングプログラム 242…CD−ROM 10: Product-specific optimization department 11: Inventory amount extraction unit 12: remaining setup time extraction unit 13: Inter-item mechanical interference determination unit 14. Inter-item mechanical interference control unit 15: Work-in-process inventory satisfaction judgment section 16: WIP inventory control unit 17: Simultaneous processing prohibition constraint satisfaction determination unit 18: Simultaneous processing prohibition constraint control unit 19: Optimal production schedule generation unit 20: Main control unit 21 ... CPU 22: Main memory 221: Production data storage area 222: Shipment request amount storage area 223: Cost storage area 224: Intermediate result storage area 225: Final result storage area 226: Production schedule storage area 241: Optimized scheduling program 242 ... CD-ROM
Claims (11)
数の工程で当該各工程に対応した品目をそれぞれ処理す
るヴァーチャルファブの多品目多工程生産システムに適
用される生産スケジュールをコンピュータにより生成す
るヴァーチャルファブ向け生産スケジュール生成方法で
あって、 前記各工程で処理される各品目について、品目間機械干
渉に対応する第1のペナルティコスト及び仕掛品在庫の
充足に対応する第2のペナルティコストを含む総コスト
を最適化する品目別の1次元の部分最適化問題を他の品
目とは独立に解き、各品目及び各機械別に、且つ計画対
象期間が一定の時間間隔で分割された各タイムスロット
毎に、そのタイムスロットが当該品目の生産のために当
該機械により使用されているか否かを示す決定変数を解
として取得する解法ステップと、 前記解法ステップで求められた品目別機械別の各タイム
スロット毎の解に対する当該各品目間の同一機械におけ
る機械干渉の程度の大小を判定する機械干渉判定ステッ
プと、 前記解法ステップで求められた品目別機械別の各タイム
スロット毎の解に対する仕掛品在庫の充足の有無を判定
する仕掛品在庫充足判定ステップと、 前記機械干渉判定ステップにより前記各品目間の機械干
渉の程度が大きいと判定された場合には、当該機械干渉
の程度を小さくするように前記第1のペナルティコスト
を更新し、前記仕掛品在庫充足判定ステップにより前記
仕掛品在庫が充足していないと判定された場合には、当
該仕掛品在庫を充足させるように前記第2のペナルティ
コストを更新し、その都度前記解法ステップを再実行さ
せる更新ステップと、 前記機械干渉判定ステップにより前記各品目間の機械干
渉の程度が小さいと判定され、且つ前記仕掛品在庫充足
判定ステップにより前記仕掛品在庫が充足していると判
定された場合、その際に前記解法ステップで求められて
いる品目別機械別の各タイムスロット毎の解に基づいて
生産スケジュールを生成するステップとを具備すること
を特徴とするヴァーチャルファブ向け生産スケジュール
生成方法。1. A virtual fab for generating, by a computer, a production schedule applied to a virtual fab multi-item multi-step production system in which a plurality of processes owned by members are processed in a plurality of processes by a plurality of machines. Total cost including a first penalty cost corresponding to the inter-item mechanical interference and a second penalty cost corresponding to the fulfillment of the work-in-process inventory for each item processed in each of the processes. Solving the one-dimensional sub-optimization problem for each item independently of other items independently of each other, for each item and each machine, and for each time slot in which the planning period is divided at a fixed time interval, The solution is a decision variable that indicates whether the timeslot is being used by the machine to produce the item. A solution interference step; a machine interference determination step of determining the magnitude of the degree of mechanical interference in the same machine between the respective items with respect to the solution for each time slot for each machine for each item obtained in the solution step; A work in process inventory sufficiency determining step of determining whether or not the work in process inventory is satisfied for the solution for each time slot for each item by machine determined by the item, and a degree of mechanical interference between the respective items by the mechanical interference determining step. If it is determined to be large, the first penalty cost is updated so as to reduce the degree of the mechanical interference, and it is determined that the in-process inventory is not satisfied by the in-process inventory satisfaction determination step. In this case, the second penalty cost is updated so as to satisfy the work-in-process inventory, and the solution step is re-executed each time. An update step, when the degree of mechanical interference between the respective items is determined to be small by the mechanical interference determination step, and when it is determined that the in-process inventory is satisfied by the in-process inventory determination step, Generating a production schedule based on the solution for each time slot for each item and machine obtained in the solution step.
2のペナルティコストに加えて、前記各工程で処理され
る各品目のうち、当該品目の処理が完了しないと後続の
処理に取り掛かれないない品目について、そのことを表
す同時処理禁止制約の充足に対応する第3のペナルティ
コストを含む総コストを最適化する品目別の1次元の部
分最適化問題を他の品目とは独立に解き、 前記解法ステップで求められた品目別機械別の各タイム
スロット毎の解に対する同時処理禁止制約の充足の有無
を判定する同時処理禁止制約充足判定ステップを更に具
備し、 前記更新ステップでは、前記同時処理禁止制約充足判定
ステップにより前記同時処理禁止制約を充足していない
と判定された場合には、当該同時処理禁止制約を充足さ
せるように前記第3のペナルティコストを更新し、その
都度前記解法ステップを再実行させることを特徴とする
請求項1記載のヴァーチャルファブ向け生産スケジュー
ル生成方法。2. In the solving step, in addition to the first and second penalty costs, among the items processed in each of the steps, subsequent processing is not started unless the processing of the item is completed. For one item that does not exist, solve the one-dimensional partial optimization problem for each item that optimizes the total cost including the third penalty cost corresponding to satisfying the simultaneous processing prohibition constraint, independently of the other items, The simultaneous processing prohibition constraint satisfaction determining step of determining whether or not the simultaneous processing prohibition constraint is satisfied for the solution for each time slot for each item and for each machine obtained in the solution step, and in the updating step, If it is determined in the prohibition constraint satisfaction determination step that the simultaneous processing prohibition constraint is not satisfied, the third page is set to satisfy the simultaneous processing prohibition constraint. Update the Luthi cost, virtual fab for production schedule creation method according to claim 1, wherein the to rerun every time the solution step.
数の工程で当該各工程に対応した品目をそれぞれ処理す
るヴァーチャルファブの多品目多工程生産システムに適
用される生産スケジュールをコンピュータにより生成す
るヴァーチャルファブ向け生産スケジュール生成方法で
あって、 前記各工程で処理される各品目について、品目間の機械
干渉に関する制約が第1のラグランジュ乗数による重み
付けにより緩和されると共に仕掛品在庫の充足に関する
制約が第2のラグランジュ乗数による重み付けにより緩
和された1次元の部分最適化問題を他の品目とは独立に
解き、各品目及び各機械別に、且つ計画対象期間が一定
の時間間隔で分割された各タイムスロット毎に、そのタ
イムスロットが当該品目の生産のために当該機械により
使用されているか否かを示す決定変数を解として取得す
る解法ステップと、 前記解法ステップで求められた品目別機械別の各タイム
スロット毎の解に対する当該各品目間の同一機械におけ
る機械干渉の程度の大小を判定する機械干渉判定ステッ
プと、 前記解法ステップで求められた品目別機械別の各タイム
スロット毎の解に対する仕掛品在庫の充足の有無を判定
する仕掛品在庫充足判定ステップと、 前記機械干渉判定ステップにより前記各品目間の機械干
渉の程度が大きいと判定された場合には、当該機械干渉
の程度を小さくするように前記第1のラグランジュ乗数
を更新し、前記仕掛品在庫充足判定ステップにより前記
仕掛品在庫が充足していないと判定された場合には、当
該仕掛品在庫を充足させるように前記第2のラグランジ
ュ乗数を更新し、その都度前記解法ステップを再実行さ
せる更新ステップと、 前記機械干渉判定ステップにより前記各品目間の機械干
渉の程度が小さいと判定され、且つ前記仕掛品在庫充足
判定ステップにより前記仕掛品在庫が充足していると判
定された場合、その際に前記解法ステップで求められて
いる品目別機械別の各タイムスロット毎の解に基づいて
生産スケジュールを生成するステップとを具備すること
を特徴とするヴァーチャルファブ向け生産スケジュール
生成方法。3. A virtual fab for generating, by a computer, a production schedule applied to a virtual fab multi-item, multi-step production system in which a plurality of machines owned by a member process items corresponding to the respective steps in a plurality of steps. A production schedule generation method, wherein for each item processed in each of the processes, the constraint on the mechanical interference between the items is relaxed by weighting with the first Lagrangian multiplier, and the constraint on the satisfaction of the work-in-process inventory is the second. Solving the one-dimensional partial optimization problem alleviated by weighting with the Lagrangian multiplier independently of other items, for each item and each machine, and for each time slot in which the planning period is divided at fixed time intervals The time slot is used by the machine for the production of the item. A solution step of obtaining a decision variable indicating whether or not there is a solution, and determining the magnitude of the degree of mechanical interference in the same machine between the items with respect to the solution for each time slot for each machine for each item obtained in the solution step. A machine interference determination step of determining; a work in process inventory satisfaction determination step of determining whether or not a work in process inventory is satisfied for a solution for each time slot for each item of machine determined in the solution step; and the machine interference determination step When it is determined that the degree of mechanical interference between the respective items is large, the first Lagrangian multiplier is updated so as to reduce the degree of mechanical interference, and the work-in-progress inventory sufficiency determining step determines the work-in-process inventory sufficiency. If it is determined that the product inventory is not satisfied, the second Lagrangian multiplier is updated so as to satisfy the work-in-process inventory, An update step of re-executing the solution step each time, and the degree of mechanical interference between the respective items is determined to be small by the mechanical interference determination step, and the in-process inventory is determined by the in-process inventory determination step. Generating a production schedule based on the solution for each time slot for each item and machine obtained in the solution step at the time of the solution step. Production schedule generation method.
任意のタイムスロットにおける品目別及び機械別の決定
変数のうち、同一機械について高々1品目の決定変数の
みが生産のために使用されていることを示すことができ
るという相互関係制約であることを特徴とする請求項3
記載のヴァーチャルファブ向け生産スケジュール生成方
法。4. A constraint on mechanical interference between the items,
Among the decision variables for each item and machine in an arbitrary time slot, the correlation constraint is that it is possible to indicate that at most one decision variable for the same machine is used for production. Claim 3
The production schedule generation method for the virtual fab described.
最適化問題を、任意のタイムスロットtにおける品目i
及び機械kの前記決定変数をδit k、前記第1のラグラ
ンジュ乗数をμt k、前記第2のラグランジュ乗数を
μit、当該両ラグランジュ乗数を含むラグランジュ乗数
を要素に持つベクトルをμとすると共に、当該タイムス
ロットtの終了時の、当該品目iの次工程へ実際に渡さ
れる累積出荷量に代えて当該品目iの当該タイムスロッ
トtまでの各タイムスロットにおける顧客からの出荷要
求量を当該タイムスロットtにおける品目iに展開した
累積量を用いて算出される見かけの在庫の状態、及び品
目iへのセットアップに必要な段取時間の残り時間を、
それぞれ状態変数xit,sitとして、当該タイムスロッ
トtまでの各タイムスロットにおいて採られた最適決定
に伴って発生するコストの和を表す最適コスト関数Vt
(δit,xit,sit,μ)により解くことを特徴とする請求
項4記載のヴァーチャルファブ向け生産スケジュール生
成方法。5. The method according to claim 1, wherein the solving step includes: converting the one-dimensional partial optimization problem to an item i in an arbitrary time slot t.
And the decision variable of the machine k is δ it k , the first Lagrangian multiplier is μ t k , the second Lagrangian multiplier is μ it , and a vector having a Lagrangian multiplier including both the Lagrangian multipliers is μ. At the same time, at the end of the time slot t, instead of the cumulative shipment amount actually passed to the next process of the item i, the shipment request amount from the customer in each time slot up to the time slot t of the item i is calculated. The apparent inventory status calculated using the accumulated amount developed for the item i in the time slot t, and the remaining setup time required for setting up the item i,
Each state variable x it, as s it, the optimal cost function Vt representing the sum of the costs incurred with the taken optimum determined at each time slot until the time slot t
5. The production schedule generation method for a virtual fab according to claim 4, wherein the method is solved by (δ it , x it , s it , μ).
は、前記第1のラグランジュ乗数μt kに基づいて算出さ
れる機械の使用料に相当する第1のペナルティコスト
と、前記第2のラグランジュ乗数μitに基づいて算出さ
れる機械の使用料に相当する第2のペナルティコスト
と、前記品目iの処理によって新たに付加される価値に
対するタイムスロット当たりのエシェロン在庫保管費h
iと前記状態変数xitとで決まるコストとを含むことを
特徴とする請求項5記載のヴァーチャルファブ向け生産
スケジュール生成方法。6. A cost is calculated by the optimal cost function, first and penalty cost corresponding to the royalty of the machine which is calculated on the basis of the first Lagrange multiplier mu t k, the second Lagrangian A second penalty cost corresponding to the machine usage fee calculated based on the multiplier μ it and an echelon inventory storage cost per time slot h for a value newly added by processing the item i.
6. The virtual fab production schedule generating method according to claim 5, further comprising a cost determined by i and the state variable x it .
2のラグランジュ乗数による重み付けによる緩和に加え
て、前記各工程で処理される各品目のうち、当該品目の
処理が完了しないと後続の処理に取り掛かれないない品
目について、そのことを表す同時処理禁止に関する制約
が第3のラグランジュ乗数による重み付けにより緩和さ
れた1次元の部分最適化問題を他の品目とは独立に解
き、 前記解法ステップで求められた品目別機械別の各タイム
スロット毎の解に対する同時処理禁止制約の充足の有無
を判定する同時処理禁止制約充足判定ステップを更に具
備し、 前記更新ステップでは、前記同時処理禁止制約充足判定
ステップにより前記同時処理禁止制約を充足していない
と判定された場合には、当該同時処理禁止制約を充足さ
せるように前記第3のラグランジュ乗数を更新し、その
都度前記解法ステップを再実行させることを特徴とする
請求項3記載のヴァーチャルファブ向け生産スケジュー
ル生成方法。7. In the solving step, in addition to mitigation by weighting using the first and second Lagrangian multipliers, among the items processed in each of the steps, if the processing of the item is not completed, the subsequent processing is performed. For an item that does not start, a one-dimensional partial optimization problem in which the constraint on simultaneous processing prohibition, which expresses this, has been relaxed by weighting with a third Lagrange multiplier is solved independently of other items. The method further comprises a simultaneous processing prohibition constraint satisfaction determination step of determining whether or not the simultaneous processing prohibition constraint is satisfied for the solution for each time slot obtained for each item-by-item and machine-specific solution. In the updating step, the simultaneous processing prohibition constraint satisfaction determination is performed. If it is determined in the step that the simultaneous processing prohibition constraint is not satisfied, the simultaneous processing prohibition constraint is satisfied. The third update the Lagrange multiplier, virtual fab for production schedule creation method according to claim 3, wherein the to rerun every time the solution step.
数の工程で当該各工程に対応した品目をそれぞれ処理す
るヴァーチャルファブの多品目多工程生産システムに適
用される生産スケジュールをコンピュータにより生成す
るためのプログラムであって、 前記コンピュータに、 前記各工程で処理される各品目について、品目間機械干
渉に対応する第1のペナルティコスト及び仕掛品在庫の
充足に対応する第2のペナルティコストを含む総コスト
を最適化する品目別の1次元の部分最適化問題を他の品
目とは独立に解き、各品目及び各機械別に、且つ計画対
象期間が一定の時間間隔で分割された各タイムスロット
毎に、そのタイムスロットが当該品目の生産のために当
該機械により使用されているか否かを示す決定変数を解
として取得する解法ステップと、 前記解法ステップで求められた品目別機械別の各タイム
スロット毎の解に対する当該各品目間の同一機械におけ
る機械干渉の程度の大小を判定する機械干渉判定ステッ
プと、 前記解法ステップで求められた品目別機械別の各タイム
スロット毎の解に対する仕掛品在庫の充足の有無を判定
する仕掛品在庫充足判定ステップと、 前記機械干渉判定ステップにより前記各品目間の機械干
渉の程度が大きいと判定された場合には、当該機械干渉
の程度を小さくするように前記第1のペナルティコスト
を更新し、前記仕掛品在庫充足判定ステップにより前記
仕掛品在庫が充足していないと判定された場合には、当
該仕掛品在庫を充足させるように前記第2のペナルティ
コストを更新し、その都度前記解法ステップを再実行さ
せる更新ステップと、 前記機械干渉判定ステップにより前記各品目間の機械干
渉の程度が小さいと判定され、且つ前記仕掛品在庫充足
判定ステップにより前記仕掛品在庫が充足していると判
定された場合、その際に前記解法ステップで求められて
いる品目別機械別の各タイムスロット毎の解に基づいて
生産スケジュールを生成するステップとを実行させるた
めのプログラム。8. A computer for generating a production schedule applied to a virtual fab multi-item multi-step production system in which an item corresponding to each step is processed in a plurality of steps by a plurality of machines owned by a member. A program comprising: a total cost including a first penalty cost corresponding to inter-item mechanical interference and a second penalty cost corresponding to fulfillment of work-in-process inventory for each item processed in each of the processes. Solving the one-dimensional sub-optimization problem for each item independently of other items independently of each other, for each item and each machine, and for each time slot in which the planning period is divided at a fixed time interval, A solution that takes as a solution a decision variable that indicates whether the timeslot is being used by the machine to produce the item Step, a machine interference determination step of determining the magnitude of the degree of mechanical interference in the same machine between the respective items with respect to the solution for each time slot for each machine for each item obtained in the solution step, A work-in-progress inventory sufficiency determining step of determining whether or not the work-in-process inventory is satisfied for the solution for each time slot for each item-specific machine, and when the degree of mechanical interference between the respective items is large by the mechanical interference determining step. If it is determined, the first penalty cost is updated so as to reduce the degree of the mechanical interference, and if it is determined that the in-process inventory is not satisfied by the in-process inventory determination step, Updating the second penalty cost so as to satisfy the work-in-process inventory, and re-executing the solution step each time. If the degree of mechanical interference between the respective items is determined to be small by the mechanical interference determination step, and if the in-process inventory is determined to be satisfied by the in-process inventory determination step, Generating a production schedule based on the solution for each time slot for each item and machine obtained in the solution step.
数の工程で当該各工程に対応した品目をそれぞれ処理す
るヴァーチャルファブの多品目多工程生産システムに適
用される生産スケジュールをコンピュータにより生成す
るためのプログラムであって、 前記コンピュータに、 前記各工程で処理される各品目について、品目間の機械
干渉に関する制約が第1のラグランジュ乗数による重み
付けにより緩和されると共に仕掛品在庫の充足に関する
制約が第2のラグランジュ乗数による重み付けにより緩
和された1次元の部分最適化問題を他の品目とは独立に
解き、各品目及び各機械別に、且つ計画対象期間が一定
の時間間隔で分割された各タイムスロット毎に、そのタ
イムスロットが当該品目の生産のために当該機械により
使用されているか否かを示す決定変数を解として取得す
る解法ステップと、 前記解法ステップで求められた品目別機械別の各タイム
スロット毎の解に対する当該各品目間の同一機械におけ
る機械干渉の程度の大小を判定する機械干渉判定ステッ
プと、 前記解法ステップで求められた品目別機械別の各タイム
スロット毎の解に対する仕掛品在庫の充足の有無を判定
する仕掛品在庫充足判定ステップと、 前記機械干渉判定ステップにより前記各品目間の機械干
渉の程度が大きいと判定された場合には、当該機械干渉
の程度を小さくするように前記第1のラグランジュ乗数
を更新し、前記仕掛品在庫充足判定ステップにより前記
仕掛品在庫が充足していないと判定された場合には、当
該仕掛品在庫を充足させるように前記第2のラグランジ
ュ乗数を更新し、その都度前記解法ステップを再実行さ
せる更新ステップと、 前記機械干渉判定ステップにより前記各品目間の機械干
渉の程度が小さいと判定され、且つ前記仕掛品在庫充足
判定ステップにより前記仕掛品在庫が充足していると判
定された場合、その際に前記解法ステップで求められて
いる品目別機械別の各タイムスロット毎の解に基づいて
生産スケジュールを生成するステップとを実行させるた
めのプログラム。9. A computer for generating a production schedule applied to a virtual fab multi-item multi-step production system in which a plurality of processes owned by a member process items corresponding to the respective steps in a plurality of processes. A program, wherein: for each item processed in each of the steps, a constraint on mechanical interference between items is relaxed by weighting with a first Lagrangian multiplier, and a constraint on satisfaction of work-in-process inventory is second. Solving the one-dimensional partial optimization problem alleviated by weighting with the Lagrangian multiplier independently of other items, for each item and each machine, and for each time slot in which the planning period is divided at fixed time intervals Whether the time slot has been used by the machine for the production of the item. And a machine for determining the magnitude of the degree of mechanical interference in the same machine between the items with respect to the solution for each time slot for each machine for each item obtained in the solution step. An interference determination step, a work in progress inventory determination step of determining whether or not the work in process inventory is satisfied for the solution for each time slot for each item of machine determined in the solution step, and When it is determined that the degree of the mechanical interference between the items is large, the first Lagrangian multiplier is updated so as to reduce the degree of the mechanical interference, and the in-process inventory is determined by the in-process inventory satisfaction determination step. If it is determined that the in-process inventory is not satisfied, the second Lagrangian multiplier is updated so as to satisfy the work-in-process inventory, and each time, An update step of re-executing the notation step; and the mechanical interference determining step determines that the degree of mechanical interference between the respective items is small, and the work-in-process inventory fulfillment determining step satisfies the work-in-process inventory. And generating a production schedule based on the solution for each time slot for each item and for each machine determined in the solution step at that time.
複数の工程で当該各工程に対応した品目をそれぞれ処理
するヴァーチャルファブの多品目多工程生産システムに
適用される生産スケジュールを生成するヴァーチャルフ
ァブ向け生産スケジュール生成装置であって、 前記各工程で処理される各品目について、品目間機械干
渉に対応する第1のペナルティコスト及び仕掛品在庫の
充足に対応する第2のペナルティコストを含む総コスト
を最適化する品目別の1次元の部分最適化問題を他の品
目とは独立に解き、各品目及び各機械別に、且つ計画対
象期間が一定の時間間隔で分割された各タイムスロット
毎に、そのタイムスロットが当該品目の生産のために当
該機械により使用されているか否かを示す決定変数を解
として取得する品目別最適化手段と、 前記品目別最適化手段により取得された品目別機械別の
各タイムスロット毎の解に対する当該各品目間の同一機
械における機械干渉の程度の大小を判定する機械干渉判
定手段と、 前記品目別最適化手段により取得された品目別機械別の
各タイムスロット毎の解に対する仕掛品在庫の充足の有
無を判定する仕掛品在庫充足判定手段と、 前記機械干渉判定手段により前記各品目間の機械干渉の
程度が大きいと判定された場合には、当該機械干渉の程
度を小さくするように前記第1のペナルティコストを更
新して前記品目別最適化手段を制御する機械干渉制御手
段と、 前記仕掛品在庫充足判定手段により前記仕掛品在庫が充
足していないと判定された場合には、当該仕掛品在庫を
充足させるように前記第2のペナルティコストを更新し
て前記品目別最適化手段を制御する仕掛品在庫制御部手
段と、 前記機械干渉判定手段により前記各品目間の機械干渉の
程度が小さいと判定され、且つ前記仕掛品在庫充足判定
手段により前記仕掛品在庫が充足していると判定された
場合、その際に前記品目別最適化手段により取得されて
いる品目別機械別の各タイムスロット毎の解に基づいて
最適生産スケジュールを生成する最適生産スケジュール
生成手段とを具備することを特徴とするヴァーチャルフ
ァブ向け生産スケジュール生成装置。10. A production for a virtual fab which generates a production schedule applied to a virtual fab multi-item multi-step production system in which a plurality of machines owned by a member process a plurality of processes corresponding to the respective processes in a plurality of processes. A schedule generating apparatus, which optimizes a total cost including a first penalty cost corresponding to inter-item mechanical interference and a second penalty cost corresponding to fulfillment of a work-in-process inventory for each item processed in each of the processes. The one-dimensional partial optimization problem for each item to be converted is solved independently of the other items, and the time is calculated for each item and each machine, and for each time slot in which the planning period is divided at fixed time intervals. Item-specific optimization that takes as solution a decision variable that indicates whether the slot is being used by the machine to produce the item Means, and machine interference determining means for determining the magnitude of the degree of mechanical interference in the same machine between the respective items with respect to the solution for each time slot for each item machine obtained by the item-specific optimizing means; WIP inventory sufficiency determining means for determining whether or not the WIP inventory is satisfied for the solution for each time slot for each machine obtained for each item obtained by the different optimizing means, and a machine between the respective items by the machine interference determining means. When it is determined that the degree of interference is large, the first penalty cost is updated so as to reduce the degree of the mechanical interference and the mechanical interference control means for controlling the item-specific optimizing means; If it is determined that the in-process inventory is not satisfied by the in-stock inventory determination unit, the second penalty cost is updated so as to satisfy the in-process inventory. A work-in-progress inventory control means for controlling the item-by-item optimization means, and a degree of mechanical interference between the respective items is determined to be small by the mechanical interference determination means, and the work-in-progress inventory is determined by the work-in-process inventory satisfaction determination means. When it is determined that the stock is sufficient, at that time, an optimal production schedule generation for generating an optimal production schedule based on the solution for each time slot for each machine for each item obtained by the optimization means for each item. Means for generating a production schedule for virtual fabs.
複数の工程で当該各工程に対応した品目をそれぞれ処理
するヴァーチャルファブの多品目多工程生産システムに
適用される生産スケジュールを生成するヴァーチャルフ
ァブ向け生産スケジュール生成装置であって、 前記各工程で処理される各品目について、品目間の機械
干渉に関する制約が第1のラグランジュ乗数による重み
付けにより緩和されると共に仕掛品在庫の充足に関する
制約が第2のラグランジュ乗数による重み付けにより緩
和された1次元の部分最適化問題を他の品目とは独立に
解き、各品目及び各機械別に、且つ計画対象期間が一定
の時間間隔で分割された各タイムスロット毎に、そのタ
イムスロットが当該品目の生産のために当該機械により
使用されているか否かを示す決定変数を解として取得す
る品目別最適化手段と、 前記品目別最適化手段により取得された品目別機械別の
各タイムスロット毎の解に対する当該各品目間の同一機
械における機械干渉の程度の大小を判定する機械干渉判
定手段と、 前記品目別最適化手段により取得された品目別機械別の
各タイムスロット毎の解に対する仕掛品在庫の充足の有
無を判定する仕掛品在庫充足判定手段と、 前記機械干渉判定手段により前記各品目間の機械干渉の
程度が大きいと判定された場合には、当該機械干渉の程
度を小さくするように前記第1のラグランジュ乗数を更
新して前記品目別最適化手段を制御する機械干渉制御手
段と、 前記仕掛品在庫充足判定手段により前記仕掛品在庫が充
足していないと判定された場合には、当該仕掛品在庫を
充足させるように前記第2のラグランジュ乗数を更新し
て前記品目別最適化手段を制御する仕掛品在庫制御部手
段と、 前記機械干渉判定手段により前記各品目間の機械干渉の
程度が小さいと判定され、且つ前記仕掛品在庫充足判定
手段により前記仕掛品在庫が充足していると判定された
場合、その際に前記品目別最適化手段により取得されて
いる品目別機械別の各タイムスロット毎の解に基づいて
最適生産スケジュールを生成する最適生産スケジュール
生成手段とを具備することを特徴とするヴァーチャルフ
ァブ向け生産スケジュール生成装置。11. Production for a virtual fab which generates a production schedule applied to a virtual fab multi-item multi-step production system in which a plurality of machines owned by a member process items corresponding to the respective steps in a plurality of steps. A schedule generation device, wherein, for each item processed in each of the processes, a constraint on mechanical interference between items is reduced by weighting with a first Lagrangian multiplier, and a constraint on satisfaction of work-in-process inventory is reduced by a second Lagrangian. Solving the one-dimensional partial optimization problem, which has been alleviated by the weighting by the multiplier, independently of other items, for each item and each machine, and for each time slot in which the planning period is divided at fixed time intervals, Indicates whether the timeslot is being used by the machine to produce the item Item-specific optimizing means for acquiring the decision variable as a solution; and magnitude of the degree of mechanical interference in the same machine between the respective items with respect to the solution for each time slot for each item-specific machine obtained by the item-specific optimizing means. Interference determination means for determining, and work-in-stock inventory satisfaction determination means for determining whether or not the work-in-process inventory is satisfied for the solution for each time slot for each machine for each item obtained by the optimization means for each item, When the degree of mechanical interference between the respective items is determined to be large by the mechanical interference determining means, the first Lagrangian multiplier is updated so as to reduce the degree of mechanical interference, and the item-specific optimizing means is updated. When the in-process inventory is determined to be unsatisfied by the in-process inventory sufficiency determining means, the in-process inventory is satisfied. A work-in-progress inventory control means for updating the second Lagrangian multiplier to control the item-specific optimizing means, and the mechanical interference determining means determines that the degree of mechanical interference between the items is small, and When it is determined that the WIP inventory is satisfied by the WIP inventory sufficiency determination means, at that time, based on the solution for each time slot for each machine for each item obtained by the optimization means for each item. A production schedule generating apparatus for a virtual fab, comprising:
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