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公開番号2021033728
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210301
出願番号2019154272
出願日20190827
発明の名称スケジューリング装置、スケジューリング方法及び記憶媒体
出願人株式会社日立パワーソリューションズ
代理人特許業務法人藤央特許事務所
主分類G05B 19/418 20060101AFI20210201BHJP(制御;調整)
要約【課題】工程のコストの適切な評価を含むスケジューリング装置及び方法を提供する。
【解決手段】ジョブを実施するスケジュールを生成させる方法は、プロセッサが、工程を時系列的に設定したジョブと、工程に使用する空間と、工程に要する作業時間と、工程の時系列の順序を設定した作業情報と、工程を実施する作業空間が設定された空間情報と、ジョブ毎に仮置きに使用するサイズを設定したサイズ情報とをメモリに格納し、工程のそれぞれについて、時系列の順序と空間の要求値を満足する作業空間を空間情報から選択し、工程の時系列の順序と空間内の配置を決定し、サイズ情報を用いて空間の要求値を満足する仮置きスペースの予定を算出し、仮置きスペースの予定にブロッキング情報を付与し、ブロッキング情報を前記空間内の配置に反映させてから、仮置きスペースの予定に付与されたブロッキング情報を解除して工程順序リストを生成する。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項1】
プロセッサとメモリを有する計算機で、1以上の工程を時系列的に設定した1以上のジョブを所定の空間で実施するスケジュールを生成させるスケジューリング方法であって、
前記計算機が、1以上の工程を時系列的に設定した1以上のジョブを含み、前記工程毎に使用する空間の要求値と、当該工程の作業に要する作業時間と、当該工程の時系列の順序が設定された作業情報と、前記工程を実施するための作業空間が予め複数設定された空間情報と、前記ジョブ毎に仮置きに使用するサイズを予め設定したサイズ情報と、を前記メモリに格納する格納ステップと、
前記計算機が、前記作業情報を読み込んで前記工程のそれぞれについて、前記時系列の順序を満足し、かつ、前記空間の要求値を満足する前記作業空間を前記空間情報から選択して、各工程の時系列の順序と前記空間内の配置を決定し、前記サイズ情報を用いて前記空間の要求値を満足する仮置きスペースの予定を算出し、前記仮置きスペースの予定にブロッキング情報を付与し、前記ブロッキング情報を前記空間内の配置に反映させてから、前記仮置きスペースの予定に付与されたブロッキング情報を解除して工程順序リストを生成する工程順序リスト生成ステップと、
を含むことを特徴とするスケジューリング方法。
続きを表示(約 4,000 文字)【請求項2】
請求項1に記載のスケジューリング方法であって、
前記計算機が、前記工程順序リストを初期解として生成し、当該初期解の評価を計画評価結果として算出し、当該計画評価結果を暫定評価結果として保持する初期解生成ステップと、
前記計算機が、前記初期解の工程順序リストについて前記時系列の順序を満たす範囲で前記工程の順序を入替えることで、1以上の異なる工程順序リストを生成し、これらの工程順序リストを近傍解として生成し、当該近傍解の計画評価結果を前記工程順序リスト毎に算出し、計画評価結果の値が所定の条件を満たす工程順序リストの計画評価結果を比較評価結果として保持する近傍解生成ステップと、
前記計算機が、前記暫定評価結果と前記比較評価結果のうち所定の条件を満たす方の工程順序リストに基づいてスケジュールを生成するスケジュール生成ステップと、
をさらに含むことを特徴とするスケジューリング方法。
【請求項3】
請求項1に記載のスケジューリング方法であって、
前記工程順序リスト生成ステップは、
前記工程の時系列の順序と前記空間内の配置をチャート又はレイアウトとして出力し、前記仮置きスペースは、前記作業情報には含まれない前記工程を接続する仮置き工程であることを特徴とするスケジューリング方法。
【請求項4】
請求項1に記載のスケジューリング方法であって、
前記作業情報は、前記工程毎に前記仮置きスペースのサイズを予め設定した可変スペース情報を含み、
前記工程順序リスト生成ステップは、
前記作業情報に前記可変スペース情報が設定されている場合には、前記サイズ情報にかかわらず前記可変スペース情報の値で前記仮置きスペースを設定することを特徴とするスケジューリング方法。
【請求項5】
請求項1に記載のスケジューリング方法であって、
前記空間は、
前記ジョブを実施する位置を指定して利用可能なフリースペースを含み、
前記工程順序リスト生成ステップは、
前記フリースペース内を所定の区画に区分けして管理する管理情報を用いて前記ブロッキング情報を設定する区画を指定し、
前記管理情報は、
前記区画に割り当てる前記ジョブを管理するスペース管理情報と、前記工程又は前記仮置きスペースの追加を禁止する区画を特定するブロッキング管理情報と、前記スペース管理情報とブロッキング管理情報の積で構成されて前記区画毎に割り当てるジョブと、割り当てを禁止する区画を示す統合情報と、を含むことを特徴とするスケジューリング方法。
【請求項6】
請求項1に記載のスケジューリング方法であって、
前記工程順序リスト生成ステップは、
前記仮置きスペースの予定にブロッキング情報を付与する際には、先行する前記工程で使用した前記空間内に前記ブロッキング情報を付与し、前記ブロッキング情報を前記空間内の配置に反映させてから、前記仮置きスペースの予定に付与されたブロッキング情報を解除することを特徴とするスケジューリング方法。
【請求項7】
請求項1に記載のスケジューリング方法であって、
前記工程順序リスト生成ステップは、
前記仮置きスペースの予定にブロッキング情報を付与する際には、前記作業情報で指定された前記空間に前記ブロッキング情報を設定することを特徴とするスケジューリング方法。
【請求項8】
請求項5に記載のスケジューリング方法であって、
前記作業情報は、前記スケジュールの最も早い開始時刻よりも遅い時刻から作業を開始可能な入荷待ちの製品を扱う工程を含み、
前記工程順序リスト生成ステップは、
前記作業情報から入荷待ちの製品を含む工程を前記区画に割り当てる予定を予約管理情報として生成し、前記予約管理情報と前記統合情報とを用いて、前記入荷待ちの製品扱う工程の入荷後の配置を決定することを特徴とするスケジューリング方法。
【請求項9】
請求項5に記載のスケジューリング方法であって、
前記統合情報は、
設定可能な最大値からジョブを識別可能な値を差し引いて設定されることを特徴とするスケジューリング方法。
【請求項10】
プロセッサとメモリを有し、1以上の工程を時系列的に設定した1以上のジョブを所定の空間で実施するスケジュールを生成するスケジューリング装置であって、
前記プロセッサは、1以上の工程を時系列的に設定した1以上のジョブを含み、前記工程毎に使用する空間の要求値と、当該工程の作業に要する作業時間と、当該工程の時系列の順序が設定された作業情報と、前記工程を実施するための作業空間が予め複数設定された空間情報と、前記ジョブ毎に仮置きに使用するサイズを予め設定したサイズ情報と、を前記メモリに格納し、
前記プロセッサは、前記作業情報を読み込んで前記工程のそれぞれについて、前記時系列の順序を満足し、かつ、前記空間の要求値を満足する前記作業空間を前記空間情報から選択して、各工程の時系列の順序と前記空間内の配置を決定し、前記サイズ情報を用いて前記空間の要求値を満足する仮置きスペースの予定を算出し、前記仮置きスペースの予定にブロッキング情報を付与し、前記ブロッキング情報を前記空間内の配置に反映させてから、前記仮置きスペースの予定に付与されたブロッキング情報を解除して工程順序リストを生成する工程順序リスト生成処理を実行することを特徴とするスケジューリング装置。
【請求項11】
請求項10に記載のスケジューリング装置であって、
前記プロセッサは、前記工程順序リストを初期解として受け付けて、当該初期解の評価を計画評価結果として算出し、当該計画評価結果を暫定評価結果として保持する初期解生成処理を実行し、
前記プロセッサは、前記初期解の工程順序リストについて前記時系列の順序を満たす範囲で前記工程の順序を入替えることで、1以上の異なる工程順序リストを生成し、これらの工程順序リストを近傍解として生成し、当該近傍解の計画評価結果を前記工程順序リスト毎に算出し、計画評価結果の値が所定の条件を満たす工程順序リストの計画評価結果を比較評価結果として保持する近傍解生成処理を実行し、
前記プロセッサは、前記暫定評価結果と前記比較評価結果のうち所定の条件を満たす方の工程順序リストに基づいてスケジュールを生成することを特徴とするスケジューリング装置。
【請求項12】
請求項10に記載のスケジューリング装置であって、
前記工程順序リスト生成処理は、
前記工程の時系列の順序と前記空間内の配置をチャート又はレイアウトとして出力し、前記仮置きスペースは、前記作業情報には含まれない前記工程を接続する仮置き工程であることを特徴とするスケジューリング装置。
【請求項13】
請求項10に記載のスケジューリング装置であって、
前記作業情報は、前記工程毎に前記仮置きスペースのサイズを予め設定した可変スペース情報を含み、
前記工程順序リスト生成処理は、
前記作業情報に前記可変スペース情報が設定されている場合には、前記サイズ情報にかかわらず前記可変スペース情報の値で前記仮置きスペースを設定することを特徴とするスケジューリング装置。
【請求項14】
請求項10に記載のスケジューリング装置であって、
前記空間は、
前記ジョブを実施する位置を指定して利用可能なフリースペースを含み、
前記工程順序リスト生成処理は、
前記フリースペース内を所定の区画に区分けして管理する管理情報を用いて前記ブロッキング情報を設定する区画を指定し、
前記管理情報は、
前記区画に割り当てる前記ジョブを管理するスペース管理情報と、前記工程又は前記仮置きスペースの追加を禁止する区画を特定するブロッキング管理情報と、前記スペース管理情報とブロッキング管理情報の積で構成されて前記区画毎に割り当てるジョブと、割り当てを禁止する区画を示す統合情報と、を含むことを特徴とするスケジューリング装置。
【請求項15】
プロセッサとメモリを有する計算機で、1以上の工程を時系列的に設定した1以上のジョブを所定の空間で実施させるためのプログラムを格納した記憶媒体であって、
1以上の工程を時系列的に設定した1以上のジョブを含み、前記工程毎に使用する空間の要求値と、当該工程の作業に要する作業時間と、当該工程の時系列の順序が設定された作業情報と、前記工程を実施するための作業空間が予め複数設定された空間情報と、前記ジョブ毎に仮置きに使用するサイズを予め設定したサイズ情報と、を前記メモリに格納する格納ステップと、
前記作業情報を読み込んで前記工程のそれぞれについて、前記時系列の順序を満足し、かつ、前記空間の要求値を満足する前記作業空間を前記空間情報から選択して、各工程の時系列の順序と前記空間内の配置を決定し、前記サイズ情報を用いて前記空間の要求値を満足する仮置きスペースの予定を算出し、前記仮置きスペースの予定にブロッキング情報を付与し、前記ブロッキング情報を前記空間内の配置に反映させてから、前記仮置きスペースの予定に付与されたブロッキング情報を解除して工程順序リストを生成する工程順序リスト生成ステップと、
を前記計算機に実行させるためのプログラムを格納した非一時的な計算機読み取り可能な記憶媒体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、スケジューリング装置及びスケジューリング方法に関する。
続きを表示(約 5,200 文字)【背景技術】
【0002】
工場などの生産現場では、限られたリソースで多数の作業を効率よく実施するために、作業順序や製品配置を決定するスケジューリングが重要である。
【0003】
生産現場のスケジューリングに関する技術として、非特許文献1が知られている。非特許文献1には、複数の設備と複数の機械及び製品が複数の作業スペースを空間的、時間的に共有して使用される生産現場において、1つのスケジューリング期間の間に機械及び製品の配置を動的に変更することで適切なスケジューリングを導出する方法が記されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
R. Kamoshida, “Concurrent Optimization of Job Shop Scheduling and Dynamic and Flexible Facility Layout Planning”, 5th International Conference on Industrial Engineering and Applications, pp.289-293, 2018.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
実際の生産現場では、機械及び製品の工程を処理するために必要となる作業スペース以外に、工程と次の工程の間や入荷から作業開始の間、最終工程完了から出荷までの間では、機械及び製品を一時的に置いておく仮置きスペースが必要となる。
【0006】
作業スペースで工程を処理した後に、作業スペース内に仮置きスペースを保持した場合、後続する他の機械及び製品の工程を処理するために必要となる作業スペースと仮置きスペースがオーバーラップすることでスケジューリングが破綻するおそれがある。
【0007】
一方で、予め生産現場に仮置きスペースの専用の空間を確保しておき、作業スペースで工程を処理した後に仮置きスペースの専用の空間に移動させる場合、スケジューリングは破綻しないが生産現場の作業スペースとして利用できる空間が減少することで生産効率が落ちてしまう課題がある。
【0008】
加えて、工程の処理の都度に移動が必要となって移動コストが高いことも問題である。特許文献1では、複数の機械及び製品の作業スペースの空間的排他性を担保するが、仮置きスペースは考慮できないため、上述の課題を解決することができない。
【0009】
そこで、本発明は、仮置きスペースの配置計画を含むスケジューリング装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、プロセッサとメモリを有する計算機で、1以上の工程を時系列的に設定した1以上のジョブを所定の空間で実施するスケジュールを生成させるスケジューリング方法であって、前記計算機が、1以上の工程を時系列的に設定した1以上のジョブを含み、前記工程毎に使用する空間の要求値と、当該工程の作業に要する作業時間と、当該工程の時系列の順序が設定された作業情報と、前記工程を実施するための作業空間が予め複数設定された空間情報と、前記ジョブ毎に仮置きに使用するサイズを予め設定したサイズ情報と、を前記メモリに格納する格納ステップと、前記計算機が、前記作業情報を読み込んで前記工程のそれぞれについて、前記時系列の順序を満足し、かつ、前記空間の要求値を満足する前記作業空間を前記空間情報から選択して、各工程の時系列の順序と前記空間内の配置を決定し、前記サイズ情報を用いて前記空間の要求値を満足する仮置きスペースの予定を算出し、前記仮置きスペースの予定にブロッキング情報を付与し、前記ブロッキング情報を前記空間内の配置に反映させてから、前記仮置きスペースの予定に付与されたブロッキング情報を解除して工程順序リストを生成する工程順序リスト生成ステップと、を含む。
【発明の効果】
【0011】
したがって、本発明によれば、ブロッキングを施すことで仮置きスペースをスケジュールの破綻なく確保することが可能となり、予め生産現場に仮置きスペースの専用の空間を確保する必要がなくなり、専用の仮置きスペースを作業スペースとして利用できるため、工場などの生産現場の効率を向上するスケジューリング方法及び装置を提供することが可能となる。
【0012】
本明細書において開示される主題の、少なくとも1つの実施の詳細は、添付されている図面と以下の記述の中で述べられる。開示される主題のその他の特徴、態様、効果は、以下の開示、図面、請求項により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
本発明の実施例1を示し、工場と設備とフリースペースの一例を示す平面図である。
本発明の実施例1を示し、スケジューリング装置の一例を示すブロック図である。
本発明の実施例1を示し、作業一覧の一例を示す図である。
本発明の実施例1を示し、スペース一覧の一例を示す図である。
本発明の実施例1を示し、サイズ一覧の一例を示す図である。
本発明の実施例1を示し、スケジュール表の一例を示す図である。
本発明の実施例1を示し、スケジューリング装置で行われるスケジューリング処理の一例を示すスケジュール生成フローチャートである。
本発明の実施例1を示し、スケジュール表示であるガントチャートとレイアウト変遷図の一例を示す図である。
本発明の実施例1を示し、スケジューリング装置で行われるスケジュール改善処理の一例を示すスケジュール改善フローチャートである。
本発明の実施例1を示し、スケジューリング装置で行われるスケジュール評価処理の一例を示すスケジュール評価フローチャートである。
本発明の実施例1を示し、スケジューリング装置で行われるスケジューリング処理の一例を示すシーケンス図である。
本発明の実施例1を示し、専用の退避スペースの比率に対する受注から出荷までの期間を示す図である。
本発明の実施例2を示し、作業一覧の一例を示す図である。
従来例を示し、スペースを管理する配列と配置計画を示す図である。
本発明の実施例3を示し、スペースを管理する配列と配置計画を示す図である。
本発明の実施例3を示し、スペースを管理する配列と配置計画を示す図である。
本発明の実施例3を示し、スペースを管理する配列と配置計画を示す図である。
本発明の実施例3を示し、スペースを管理する配列と配置計画を示す図である。
本発明の実施例3を示し、スペースを管理する配列と配置計画を示す図である。
本発明の実施例4を示し、スペースを予約する配列とスペースを管理する配列と配置計画を示す図である。
本発明の実施例4を示し、スケジューリング装置で行われるスケジューリング処理の一例を示すスケジュール生成フローチャートである。
本発明の実施例1を示し、スペースを管理する配列と配置計画を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。本実施例では、スケジューリング装置の例として、仮置きスペースの配置計画を含むスケジューリング装置の例を説明する。
【実施例】
【0015】
図1は、本発明の実施例1を示し、スケジューリング装置を適用する工場の一例を示す平面図である。
【0016】
工場100は、作業者が歩行したり、物品や機械及び製品10−1〜10−4を運搬するための通路101と、固定作業を行う固定設備102−1〜102−3と、可動作業を行うフリースペース(可動作業スペース)103−1〜103−3を有する。なお、以下の説明では、機械及び製品10−1〜10−4の全体について説明するときには、「−」以降を省略した符号「10」を用いる。他の構成要素の符号についても同様である。
【0017】
実施例1において、固定作業は、機械及び製品10を固定設備102で機械及び製品10の配置を固定して所定の工程を実施する。固定設備102−1は、設備が所定のレイアウトで固定されており、固定設備102−1で対応可能な工程が実施される。
【0018】
一方、可動作業は、機械及び製品10をフリースペース103に配置し、フリースペース103で対応可能な工程を実施する。フリースペース103は、フリースペース103に収まる範囲(スペース制約条件)で機械及び製品10を自由にレイアウトすることが可能である。
【0019】
そして、可動作業はスペース制約条件を満たす限り、機械及び製品10を配置して、他の機械及び製品と同時に工程を実施することが可能であり、設備を同時に使用できない制約条件(設備制約条件)を設けない。
【0020】
なお、実施例1におけるスペース制約条件とは、1以上の機械及び製品10をフリースペース103に配置する際に、フリースペース103の大きさ(又は面積)の範囲で機械及び製品10の大きさ(又は面積)を用いて機械及び製品10を重複しないように配置する制約条件である。
【0021】
一方、固定作業は、固定設備102に設置された設備で対応可能な所定の作業しかできないため、スペース制約条件はないが、設備制約条件が存在する。
【0022】
なお、実施例1では、ジョブは1つの製品を製造する上で必要となる順序(作業#)を有する1以上の工程群であり、各工程の作業内容(工程名)と、作業時間と、利用設備と、作業を行う上で必要とする大きさを含む。そして、工場100では複数のジョブを並列的に実施することができる。
【0023】
また、実施例1では、1つの工程で、フリースペース103と固定設備102を併用することを許容する。すなわち、1つの工程でフリースペース103を使用する可動作業の期間に、機械及び製品10の一部を固定設備102の固定作業で処理することを許容する。この場合、1つの工程で設備制約条件とスペース制約条件を満たすように作業計画を策定する。
【0024】
同様に、1つの工程で固定設備102の設備を使用する固定作業の期間に、機械及び製品10の一部をフリースペース103で処理することを許容する。
【0025】
なお、実施例1において、フリースペース103の可動作業と、固定設備102の固定作業は、空間的に重複しない作業を示す。
【0026】
図2は、仮置きスペースの配置計画を含むスケジューリング装置200の機能要素を含むブロック図である。スケジューリング装置200は、CPU201と、メモリ202と、ストレージ装置203と入力装置204と、出力装置205を含む計算機である。入力装置204はマウスやキーボードやタッチパネルを含み、出力装置205はディスプレイを含む。
【0027】
メモリ202には、工程候補特定部210と、作業時間特定部211と、利用時間特定部212と、ブロッキング部213と、スケジュール決定部214と、入力部215と、出力部216と、を保持する。
【0028】
工程候補特定部210〜出力部216は、具体的には、例えば、コンピュータ上の記憶デバイスであるメモリ202に記憶されたプログラムをCPU201に実行させることにより実現する機能である。
【0029】
CPU201は、各機能部のプログラムに従って処理することによって、所定の機能を提供する機能部として稼働する。例えば、CPU201は、工程候補特定プログラムに従って処理することで工程候補特定部210として機能する。他のプログラムについても同様である。さらに、CPU201は、各プログラムが実行する複数の処理のそれぞれの機能を提供する機能部としても稼働する。計算機は、これらの機能部を含む装置である。
【0030】
ストレージ装置203には、作業一覧310と、スペース一覧320と、サイズ一覧330と、スケジュール表340と、計画評価結果350のテーブルが格納される。各テーブルの詳細については後述する。
(【0031】以降は省略されています)

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