JP5000735B2 - Material assignment system - Google Patents
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Description
本発明は、部材割付システムと部材割付プログラムと記録媒体と部材割付方法と部材加工装置に関する。 The present invention relates to a member assignment system, a member assignment program, a recording medium, a member assignment method, and a member processing apparatus.
住宅構造材のプレカットには、断面形状や樹種,等級、レイヤといった仕様ごとに数種類の長さ (主に3m〜6m)の原材料が用意される。そこから決められた長さの部材(製品)を切り出す。一般的な大きさの住宅の場合、梁、桁、土台など横架材とよばれる構造材には約20種類の仕様がある。製品の仕様ごとに用意された数種類の長さの原材料から、これらの構造材がそれぞれ平均10本、1棟分を合計すると約200本の製品が切り出される。製品の仕様と、製品のサイズと、切り出される原材料の組合せにより、原材料から切り落とされて無駄になる部分の量が異なる。そこで、部材割付方法を改善する技術が開発された(特許文献1参照)。 For pre-cutting of house structural materials, raw materials of several lengths (mainly 3m to 6m) are prepared for each specification such as cross-sectional shape, tree type, grade and layer. A member (product) of a predetermined length is cut out from there. In general-sized houses, there are about 20 types of structural materials called horizontal members such as beams, girders, and foundations. From the raw materials of several lengths prepared for each product specification, about 200 products are cut out when the average of these structural materials is 10 for each building. Depending on the product specifications, the product size, and the combination of raw materials to be cut out, the amount of parts that are cut off from the raw materials and wasted differs. Then, the technique which improves a member allocation method was developed (refer patent document 1).
上記のような部材割付方法の計算の目的は、製品の仕様ごとに用意された数種類の長さの原材料群から要求製品をいかに少ない原材料(歩留最高)で切り出すかということにある。他にも、各種の技術が開発されているが、これらの技術を利用したプレカット工場での割付方法では概ね90%程度といわれている。一定の規格で設計生産される建物の場合には、原材料のサイズに適合する構造材のサイズを決めておくと、さらに歩留を向上させることができる。しかしながら、注文生産により多種多様の設計に基づき、構造材を原材料から切り出す場合には、さらに歩留を向上させる計算方法の開発が求められている。実際に、1%の歩留を向上させるだけでも、多量の廃棄物減量を図ることができる。 The purpose of the calculation of the member allocation method as described above is to cut out the required product with a few raw materials (highest yield) from a raw material group of several lengths prepared for each product specification. Various other technologies have been developed, but it is said that the allocation method at the pre-cut factory using these technologies is approximately 90%. In the case of a building designed and produced according to a certain standard, the yield can be further improved by determining the size of the structural material suitable for the size of the raw material. However, when a structural material is cut out from a raw material based on a variety of designs by order production, development of a calculation method for further improving the yield is required. In fact, a large amount of waste can be reduced simply by improving the yield by 1%.
上記の特許文献2では、既存の部材割付方法の計算結果を利用して、製品の仕様ごとに用意された数種類の長さの原材料群から要求製品を切り出す組合せの最適化をする。特に、多数の組み合わせについて最適解を探索する場合に、その探索範囲を絞り込む技術を紹介している。本発明はさらに、探索を効率的に進めることにより、演算処理時間をより一層短縮する部材割付システムと部材割付プログラムと記録媒体と部材割付方法と部材加工装置を提供することを目的とする。
In the above-mentioned
以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
〈構成1〉
それぞれ所定の長さのm本の製品を、それぞれ所定の長さのk種類の原材料から切り出すときに必要な各種類の原材料の本数を求め、各原材料に割り付ける製品の組合せを最適化するものであって、求められているm本の製品の製品長データの入力を受け付けて、製品長を要素とするm次の製品長ベクトルLpと、製品要求数量を要素とする製品要求数量ベクトルbとを生成して、記憶装置に記憶させる製品長設定手段と、用意されたk種類の長さの原材料長データの入力を受け付けて、原材料長を要素とするk次の原材料長ベクトルLmを生成し、記憶装置に記憶させる原材料長設定手段と、求められている前記m本の製品の製品長データと用意された前記k種類の原材料の原材料長データとを比較して、1本または複数本の製品を経済的に割り付けることができる原材料と製品との関係を示す、m次の割付パターンベクトルを列挙する割付パターンベクトル生成手段と、前記割付パターンベクトル生成手段の生成した割付パターンベクトルを並べた割付パターン行列Aを生成して、記憶装置に記憶させる割付パターン行列生成手段と、前記割付パターン行列に含まれたn個の割付パターンから選択して該当する原材料を選択する各要素がxiの使用本数ベクトルxを定義し、前記原材料長ベクトルLmに対応するm次の費用係数ベクトルと前記使用本数ベクトルxの積の総和を示す目的関数を生成して、記憶装置に記憶させる目的関数生成手段と、前記割付パターン行列Aから選択されたn個の割付パターンで切り出した各製品数は、それぞれ求められている各製品の数量以上でなければならないとする第1制約条件式Ax≧bと使用本数ベクトルxの各要素xiが0≦xi≦1であるという緩和した第3制約条件式を生成して、記憶装置に記憶させる制約条件生成手段と、任意の方法で求められた初期実行可能解の入力を受け付けて、記憶装置に記憶させる初期設定手段と、前記初期実行可能解と前記目的関数と前記制約条件式の入力を受け付けて、シンプレックス演算処理を実行するシンプレックス演算手段と、前記シンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、前記初期実行可能解の目的関数の値を最大値とし、前記シンプレックス演算処理の結果得られた目的関数の値を最小値として、その範囲の目的関数の値をとる原材料の使用本数の組合せを列挙し、その中から目的関数が前記最小値に近いものを選択して、前記制約条件生成手段に対して、どの長さの原材料を何本選択して割付けに使用するかを定める、原材料使用行列Cと原材料の使用本数ベクトルxの積が原材料使用予定数量ベクトルdと等しいとする第2制約条件式Cx=dの生成を依頼し、前記第1制約条件式と前記第2制約条件式と前記第3制約条件式の制約条件下で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼し、その後得られたシンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、列挙された前記原材料の使用本数の組合せの中から、目的関数が前記最小値に近い次の候補を選択して、前記制約条件生成手段に対して、新たな第2制約条件式Cx=dの生成を依頼し、この新たな制約条件で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼するという動作を繰り返すように制御する探索制御手段を備え、前記xiが前記制約条件式を満たしながら0から1までの間の数値をとるとき、その最大値または最小値が一定値になる関数Σf(xi)を評価式に設定して、ピボット演算処理の結果複数の非整数解が得られたとき、これらの非整数解の関係を前記評価式を適用して比較する判定手段を備え、前記探索制御手段は、前記判定手段が一定の判定基準を満たすと判定した場合にはピボット演算処理を続行し、判定基準を満たさないと判定した場合には、ピボット演算処理を開始するときの初期条件を変更してピボット演算処理を再開することを特徴とする部材割付システム。
The following configurations are means for solving the above-described problems.
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The number of each type of raw material required when each of m products of a predetermined length is cut out from k types of raw materials of a predetermined length, and the combination of products assigned to each raw material is optimized. In response to the input of product length data of m required products, an m-th product length vector Lp having the product length as an element and a product request quantity vector b having the product request quantity as an element are obtained. Product length setting means for generating and storing in the storage device, and input of raw material length data of k types of prepared lengths, and generating a kth-order raw material length vector Lm having the raw material length as an element; One or a plurality of products by comparing the raw material length setting means to be stored in the storage device with the required product length data of the m products and the prepared raw material length data of the k kinds of raw materials Economically An allocation pattern vector generating means for enumerating m-th order allocation pattern vectors indicating the relationship between raw materials and products that can be attached, and an allocation pattern matrix A in which the allocation pattern vectors generated by the allocation pattern vector generation means are arranged. Then, an allocation pattern matrix generating means to be stored in the storage device, and a number vector x for which x i is selected from each of the n allocation patterns included in the allocation pattern matrix and for selecting a corresponding raw material is defined. , Generating an objective function indicating the sum of products of the m-th order cost coefficient vector corresponding to the raw material length vector Lm and the used number vector x, and storing the objective function in a storage device; and the allocation pattern matrix A The number of each product cut out with n allocation patterns selected from the above is not more than the quantity of each required product The first constraint condition expression Ax ≧ b that is not to be generated and the relaxed third constraint condition expression that each element xi of the used number vector x is 0 ≦ xi ≦ 1 is generated and stored in the storage device Means, an initial setting means for accepting an input of an initial executable solution obtained by an arbitrary method and storing it in a storage device, an input of the initial executable solution, the objective function, and the constraint expression, Simplex operation means for executing simplex operation processing, and when the solution has a value of xi of 0 or 1 and does not include other than that by the simplex operation processing, the solution is used as an optimal solution. Outputs allocation data. Otherwise, the value of the objective function of the initial executable solution is set to the maximum value, and the value of the objective function obtained as a result of the simplex operation processing is set to the minimum value. , Enumerate combinations of the number of raw materials used that take the value of the objective function in the range, select the one whose objective function is close to the minimum value, and select the length of which to the constraint condition generation means The generation of the second constraint condition Cx = d, which determines the number of raw materials to be selected and used for the allocation, and assumes that the product of the raw material use matrix C and the raw material use number vector x is equal to the raw material use scheduled quantity vector d Requesting the simplex computing means to perform arithmetic processing under the constraint conditions of the first constraint conditional expression, the second constraint conditional expression, and the third constraint conditional expression; If the value is 0 or 1, and the solution does not include anything else, the member assignment data is output with the solution as the optimal solution, otherwise, the listed raw materials Used The next candidate whose objective function is close to the minimum value is selected from the combinations, and the constraint generation unit is requested to generate a new second constraint condition expression Cx = d. Search control means for controlling to repeat the operation of requesting arithmetic processing to the simplex operation means under the condition, and when xi takes a numerical value between 0 and 1 while satisfying the constraint condition expression, the maximum When a function Σf (xi) having a constant value or minimum value is set as an evaluation expression, and a plurality of non-integer solutions are obtained as a result of the pivot operation, the relationship between these non-integer solutions is expressed as the evaluation expression A determination unit configured to apply and compare, and the search control unit continues the pivot calculation process when it is determined that the determination unit satisfies a certain determination criterion, and when it is determined that the determination criterion is not satisfied The pivot performance Member assignment system, characterized in that to resume the pivoting process by changing the initial conditions for starting the process.
〈構成2〉
構成1に記載の部材割付システムにおいて、前記判定手段は、前記xiが前記制約条件を満たしながら0から1までの間の数値をとり、前記評価式Σf(xi)の値の最大値が一定値になる関数であるとき、後から得られた非整数解による前記評価式の値が先に得られた非整数解による前記評価式の値に比べて増加していれば、前記判定基準を満たすと判定することを特徴とする部材割付システム。
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In the member allocation system according to
〈構成3〉
構成1に記載の部材割付システムにおいて、前記判定手段は、前記xiが前記制約条件を満たしながら0から1までの間の数値をとり、前記評価式Σf(xi)の値の最小値が一定値になる関数であるとき、後から得られた非整数解による前記評価式の値が先に得られた非整数解による前記評価式の値に比べて減少していれば、前記判定基準を満たすと判定することを特徴とする部材割付システム。
<
In the member allocation system according to
〈構成4〉
構成1に記載の部材割付システムにおいて、順次得られた非整数解による前記評価式の値を焼き鈍し法を用いて比較をする判定基準により判定することを特徴とする部材割付システム。
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The member allocation system according to
〈構成5〉
構成1に記載の部材割付システムにおいて、非整数解であって局所最適解を通過した場合に、評価式の値がいったん減少してから増加に転じる状態にあるときに前記判定基準を満たすと判定することを特徴とする部材割付システム。
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In the member allocation system according to
〈構成6〉
構成1乃至5のいずれかに記載の部材割付システムにおいて、前記第1制約条件式と第3制約条件式の制約条件の下で、前記シンプレックス演算処理を実行し、非整数解を伴う実行可能解が得られたときであって、別の新たな非整数解を求めるシンプレックス演算処理を繰り返すことを特徴とする部材割付システム。
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The member allocation system according to any one of
〈構成7〉
それぞれ所定の長さのm本の製品を、それぞれ所定の長さのk種類の原材料から切り出すときに必要な各種類の原材料の本数を求め、各原材料に割り付ける製品の組合せを最適化する手段と、最適化された部材割り付けデータを受け入れて、前記m本の製品を、順次供給される前記k種類の原材料から切り出すプレカット装置とを備え、求められているm本の製品の製品長データの入力を受け付けて、製品長を要素とするm次の製品長ベクトルLpと、製品要求数量を要素とする製品要求数量ベクトルbとを生成して、記憶装置に記憶させる製品長設定手段と、用意されたk種類の長さの原材料長データの入力を受け付けて、原材料長を要素とするk次の原材料長ベクトルLmを生成し、記憶装置に記憶させる原材料長設定手段と、求められている前記m本の製品の製品長データと用意された前記k種類の原材料の原材料長データとを比較して、1本または複数本の製品を経済的に割り付けることができる原材料と製品との関係を示す、m次の割付パターンベクトルを列挙する割付パターンベクトル生成手段と、前記割付パターンベクトル生成手段の生成した割付パターンベクトルを並べた割付パターン行列Aを生成して、記憶装置に記憶させる割付パターン行列生成手段と、前記割付パターン行列に含まれたn個の割付パターンから選択して該当する原材料を選択する各要素がxiの使用本数ベクトルxを定義し、前記原材料長ベクトルLmに対応するm次の費用係数ベクトルと前記使用本数ベクトルxの積の総和を示す目的関数を生成して、記憶装置に記憶させる目的関数生成手段と、前記割付パターン行列Aから選択されたn個の割付パターンで切り出した各製品数は、それぞれ求められている各製品の数量以上でなければならないとする第1制約条件式Ax≧bと使用本数ベクトルxの各要素xiが0≦xi≦1であるという緩和した第3制約条件式を生成して、記憶装置に記憶させる制約条件生成手段と、任意の方法で求められた初期実行可能解の入力を受け付けて、記憶装置に記憶させる初期設定手段と、前記初期実行可能解と前記目的関数と前記制約条件式の入力を受け付けて、シンプレックス演算処理を実行するシンプレックス演算手段と、前記シンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、前記初期実行可能解の目的関数の値を最大値とし、前記シンプレックス演算処理の結果得られた目的関数の値を最小値として、その範囲の目的関数の値をとる原材料の使用本数の組合せを列挙し、その中から目的関数が前記最小値に近いものを選択して、前記制約条件生成手段に対して、どの長さの原材料を何本選択して割付けに使用するかを定める、原材料使用行列Cと原材料の使用本数ベクトルxの積が原材料使用予定数量ベクトルdと等しいとする第2制約条件式Cx=dの生成を依頼し、前記第1制約条件式と前記第2制約条件式と前記第3制約条件式の制約条件下で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼し、その後得られたシンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、列挙された前記原材料の使用本数の組合せの中から、目的関数が前記最小値に近い次の候補を選択して、前記制約条件生成手段に対して、新たな第2制約条件式Cx=dの生成を依頼し、この新たな制約条件で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼するという動作を繰り返すように制御する探索制御手段を備え、前記xiが前記制約条件式を満たしながら0から1までの間の数値をとるとき、その最大値または最小値が一定値になる関数Σf(xi)を評価式に設定して、ピボット演算処理の結果複数の非整数解が得られたとき、これらの非整数解の関係を前記評価式を適用して比較する判定手段を備え、前記探索制御手段は、前記判定手段が一定の判定基準を満たすと判定した場合にはピボット演算処理を続行し、判定基準を満たさないと判定した場合には、ピボット演算処理を開始するときの初期条件を変更してピボット演算処理を再開することを特徴とする部材加工装置。
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Means for optimizing the combination of products assigned to each raw material by obtaining the number of each type of raw material required when each of m products having a predetermined length is cut out from k kinds of raw materials each having a predetermined length; A pre-cut device that accepts optimized member allocation data and cuts out the m products from the k kinds of raw materials that are sequentially supplied, and inputs the product length data of the required m products And a product length setting means for generating an m-th order product length vector Lp having the product length as an element and a product request quantity vector b having the product request quantity as an element and storing them in a storage device. A raw material length setting means for receiving raw material length data of k kinds of lengths, generating a k-th order raw material length vector Lm having the raw material length as an element, and storing it in a storage device Compare the product length data of the m products with the raw material length data of the k kinds of prepared raw materials, and determine the relationship between the raw material and the product that can allocate one or more products economically. An allocation pattern vector generating means for enumerating m-th order allocation pattern vectors and an allocation pattern matrix A in which the allocation pattern vectors generated by the allocation pattern vector generation means are arranged and stored in a storage device. A generation means, each element for selecting a corresponding raw material selected from n allocation patterns included in the allocation pattern matrix defines a used number vector x of xi, and an m-th order corresponding to the raw material length vector Lm Objective function generating means for generating an objective function indicating the sum of products of the cost coefficient vector and the used number vector x and storing the objective function in a storage device; The first constraint condition Ax ≧ b and the number-of-uses vector x that the number of products cut out by the n number of allocation patterns selected from the allocation pattern matrix A must be equal to or greater than the quantity of each product obtained. A constraint condition generating means for generating a relaxed third constraint condition expression that each element x i of 0 ≦ x i ≦ 1 is stored in a storage device, and an input of an initial executable solution obtained by an arbitrary method An initial setting unit that receives and stores the initial executable solution, the objective function, and the input of the constraint condition expression, and a simplex operation unit that executes a simplex operation process, and the simplex operation process. If the value of xi is either 0 or 1, and the solution does not include any other value, the member assignment data is output with the solution as the optimal solution. In the case of the above, use of the raw material that takes the value of the objective function in the range with the objective function value of the initial feasible solution as the maximum value and the objective function value obtained as a result of the simplex operation processing as the minimum value List the combinations of the numbers, select the one whose objective function is close to the minimum value, and select the number of raw materials of which length to select and use for allocation to the constraint generation means A request is made to generate a second constraint condition expression Cx = d in which the product of the raw material use matrix C and the raw material use number vector x is equal to the raw material use scheduled quantity vector d, and the first constraint condition expression and the second Under the constraint conditions of the constraint condition expression and the third constraint condition expression, the simplex calculation means is requested to perform the calculation process, and the value of xi is either 0 or 1 by the simplex calculation process obtained thereafter, Except If the solution does not contain any material, the member allocation data is output with the solution as the optimal solution, otherwise the objective function is set to the minimum value from the listed combinations of the number of used raw materials. The next next candidate is selected, and the constraint condition generation unit is requested to generate a new second constraint condition expression Cx = d, and the simplex calculation unit is requested to perform calculation processing under the new constraint condition. A search control means for controlling to repeat the above operation, and when the xi takes a numerical value between 0 and 1 while satisfying the constraint expression, a function Σf () whose maximum value or minimum value is a constant value xi) is set as an evaluation expression, and when a plurality of non-integer solutions are obtained as a result of the pivot operation processing, a determination means is provided for comparing the relationship between these non-integer solutions by applying the evaluation expression, The control means If it is determined that the means satisfies a certain criterion, the pivot calculation process is continued. If it is determined that the criterion is not satisfied, the pivot calculation process is performed by changing the initial condition when starting the pivot calculation process. The member processing apparatus characterized by restarting.
〈構成8〉
コンピュータを、構成1に記載の各手段として機能させる部材割付プログラム。
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A member assignment program that causes a computer to function as each means described in
〈構成9〉
コンピュータを、構成1に記載の各手段として機能させる部材割付プログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
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A computer-readable recording medium having recorded thereon a member assignment program that causes the computer to function as each means described in
〈構成10〉
それぞれ所定の長さのm本の製品を、それぞれ所定の長さのk種類の原材料から切り出すときに必要な各種類の原材料の本数を求め、各原材料に割り付ける製品の組合せを最適化する方法であって、製品長設定手段が、求められているm本の製品の製品長データの入力を受け付けて、製品長を要素とするm次の製品長ベクトルLpと、製品要求数量を要素とする製品要求数量ベクトルbとを生成して、記憶装置に記憶させるステップと、原材料長設定手段が、用意されたk種類の長さの原材料長データの入力を受け付けて、原材料長を要素とするk次の原材料長ベクトルLmを生成し、記憶装置に記憶させるステップと、割付パターンベクトル生成手段が、求められている前記m本の製品の製品長データと用意された前記k種類の原材料の原材料長データとを比較して、1本または複数本の製品を経済的に割り付けることができる原材料と製品との関係を示す、m次の割付パターンベクトルを列挙するステップと、割付パターン行列生成手段が、前記割付パターンベクトル生成手段の生成した割付パターンベクトルを並べた割付パターン行列Aを生成して、記憶装置に記憶させるステップと、目的関数生成手段が、前記割付パターン行列に含まれたn個の割付パターンをから選択して該当する原材料を選択する各要素がxiの使用本数ベクトルxを定義し、前記原材料長ベクトルLmに対応するm次の費用係数ベクトルと前記使用本数ベクトルxの積の総和を示す目的関数を生成して、記憶装置に記憶させるステップと、制約条件生成手段が、前記割付パターン行列Aから選択されたn個の割付パターンで切り出した各製品数は、それぞれ求められている各製品の数量以上でなければならないとする制約条件式Ax≧bと使用本数ベクトルxの各要素xiが0≦xi≦1であるという緩和した第3制約条件式を生成して、記憶装置に記憶させるステップと、初期設定手段が、任意の方法で求められた初期実行可能解の入力を受け付けて、記憶装置に記憶させるステップと、シンプレックス演算手段が、前記初期実行可能解と前記目的関数と前記制約条件式の入力を受け付けて、シンプレックス演算処理を実行するステップと、探索制御手段が、前記シンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、前記初期実行可能解の目的関数の値を最大値とし、前記シンプレックス演算処理の結果得られた目的関数の値を最小値として、その範囲の目的関数の値をとる原材料の使用本数の組合せを列挙し、その中から目的関数が前記最小値に近いものを選択するステップと、前記探索制御手段が、前記制約条件生成手段に対して、どの長さの原材料を何本選択して割付けに使用するかを定める、原材料使用行列Cと原材料の使用本数ベクトルxの積が原材料使用予定数量ベクトルdと等しいとする第2制約条件式Cx=dの生成を依頼するステップと、前記探索制御手段が、前記制約条件で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼するステップと、前記探索制御手段が、その後得られたシンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、列挙された前記原材料の使用本数の組合せの中から、目的関数が前記最小値に近い次の候補を選択して、前記制約条件生成手段に対して、新たな第2制約条件式Cx=dの生成を依頼し、前記第1制約条件式と前記第2制約条件式と前記第3制約条件式の制約条件下で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼するという動作を繰り返すように制御するステップと、判定手段が、前記xiが前記制約条件式を満たしながら0から1までの間の数値をとるとき、その最大値または最小値が一定値になる関数Σf(xi)を評価式に設定して、ピボット演算処理の結果複数の非整数解が得られたとき、これらの非整数解の関係を前記評価式を適用して比較するステップと、前記探索制御手段が、前記判定手段が一定の判定基準を満たすと判定した場合にはピボット演算処理を続行し、判定基準を満たさないと判定した場合には、ピボット演算処理を開始するときの初期条件を変更してピボット演算処理を再開するステップを含むことを特徴とする部材割付方法。
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A method that optimizes the combination of products assigned to each raw material by obtaining the number of each type of raw material required when cutting out m products each having a predetermined length from k kinds of raw materials each having a predetermined length. The product length setting means accepts the input of the product length data of the required m products, and the m-th order product length vector Lp with the product length as the element and the product with the required product quantity as the element A step of generating a requested quantity vector b and storing it in a storage device; and a raw material length setting means accepts input of raw material length data of k kinds of prepared lengths, and k-th order using the raw material length as an element Generating a raw material length vector Lm and storing the raw material length vector Lm in a storage device, and an allocation pattern vector generation means, wherein the product length data of the m products required and the raw material length of the k kinds of raw materials prepared Enumerating an m-th order allocation pattern vector indicating the relationship between raw materials and products that can economically allocate one or more products by comparing the data, and an allocation pattern matrix generating means, Generating an allocation pattern matrix A in which the allocation pattern vectors generated by the allocation pattern vector generation means are arranged and storing the allocation pattern matrix A in a storage device; and an objective function generation means includes n allocations included in the allocation pattern matrix. Each element for selecting a corresponding raw material by selecting a pattern defines a used number vector x of xi, and the sum of products of m-th order cost coefficient vector corresponding to the raw material length vector Lm and the used number vector x A step of generating an objective function to be stored and storing the objective function in a storage device; and the constraint condition generation means includes n allocations selected from the allocation pattern matrix A. Relaxation that the number of products cut out in the pattern must be equal to or greater than the quantity of each required product, and that each element xi of the constraint expression Ax ≧ b and the number vector x used is 0 ≦ xi ≦ 1 Generating the third constraint conditional expression and storing it in the storage device, a step in which the initial setting means receives the input of the initial executable solution obtained by an arbitrary method and stores it in the storage device, and simplex A calculation means that receives the initial executable solution, the objective function, and the constraint condition expression and executes simplex calculation processing; and a search control means that the value of xi is 0 or 0 by the simplex calculation processing. If the solution is one that does not include any other, the member assignment data is output with the solution as the optimal solution, and in other cases, The objective function value of the initial feasible solution is the maximum value, the objective function value obtained as a result of the simplex operation processing is the minimum value, and the combinations of the number of raw materials that take the objective function value in that range are listed. The step of selecting an objective function close to the minimum value from among them, and the search control means select how many raw materials of which length to the constraint condition generation means to use for allocation Requesting the generation of a second constraint condition Cx = d, wherein the product of the raw material use matrix C and the raw material use number vector x is equal to the raw material use scheduled quantity vector d, and the search control means, Under the constraint, the step of requesting the simplex arithmetic means to perform arithmetic processing, and the search control means determines whether the value of xi is 0 or 1 by the simplex arithmetic processing obtained thereafter. However, if the solution does not include any other ones, the member assignment data is output with the solution as the optimal solution, and in other cases, from among the combinations of the number of used raw materials listed above , The next candidate whose objective function is close to the minimum value is selected, and the constraint condition generation means is requested to generate a new second constraint condition expression Cx = d, and the first constraint condition expression and the A step of controlling to repeat the operation of requesting the simplex computing means to perform arithmetic processing under the constraint conditions of the second constraint condition expression and the third constraint condition expression; and a determination means, wherein the xi represents the constraint condition expression When taking a numerical value between 0 and 1 while satisfying, a function Σf (xi) whose maximum value or minimum value is a constant value is set in the evaluation formula, and a plurality of non-integer solutions are obtained as a result of the pivot operation processing. These non-integer solutions Comparing the relationship by applying the evaluation formula; and when the search control unit determines that the determination unit satisfies a certain determination criterion, the pivot calculation process is continued, and it is determined that the determination criterion is not satisfied. In such a case, the member assignment method includes a step of changing the initial condition when starting the pivot calculation process and restarting the pivot calculation process.
制約条件を緩和して得られた複数の非整数解を、特定の評価式で評価するので、山登り法、ランダムリスタート法、焼き鈍し法等により、無駄な繰り返し演算を回避して、探索時間を短縮することができる。 Multiple non-integer solutions obtained by relaxing the constraints are evaluated using specific evaluation formulas.Thus, it is possible to avoid unnecessary repeated computations by hill-climbing, random restart, annealing, etc. It can be shortened.
本発明では、既存の任意の方法で得られた実用性のある解を基礎にして、それをシンプレックス法で評価し、さらに改善した解を求める。シンプレックス法は、線形計画問題の最適解を探索する方法として知られている。しかし、求められた製品長の種類や原材料の種類が数十種類にも及ぶと、組合せの数は数十万組を越えることがある。k種類の原材料から任意に選択したn本の原材料に対して、それぞれm種類の製品のうちのいずれかの製品を割り付ける、といった条件に基づいてそのまま演算処理のためのパラメータを作ると、最適値探索のためのシンプレックス演算処理に時間がかかりすぎるおそれがある。そこで、本発明では、シンプレックス法による演算処理のための制約条件を付加して、比較対象範囲の絞り込みをしながら、効率よく計算をする。そして、シンプレックス法によるピボット演算処理の過程で実行可能解が得られたときに、所定の評価式を使用してその後の見通しをたてる。その結果に応じて探索条件を変更し、無駄な演算処理を回避する。従って、探索のための演算処理時間を大幅に短縮できる。以下、本発明の実施の形態を実施例ごとに詳細に説明する。 In the present invention, based on a practical solution obtained by an existing arbitrary method, it is evaluated by a simplex method to obtain a further improved solution. The simplex method is known as a method for searching for an optimal solution of a linear programming problem. However, if there are several tens of types of product lengths and raw materials required, the number of combinations may exceed several hundred thousand. The optimal value can be obtained by creating a parameter for arithmetic processing as it is based on the condition that any one of m types of products is assigned to n raw materials arbitrarily selected from k types of raw materials. There is a possibility that the simplex operation processing for the search takes too much time. Therefore, in the present invention, a constraint condition for the arithmetic processing by the simplex method is added to efficiently calculate while narrowing down the comparison target range. Then, when an executable solution is obtained in the process of pivot calculation processing by the simplex method, a future evaluation is made using a predetermined evaluation formula. The search condition is changed according to the result to avoid unnecessary calculation processing. Therefore, the calculation processing time for searching can be greatly shortened. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail for each example.
図1は実施例1の部材割付システム10のブロック図である。
図の部材割付システム10は、コンピュータ12にインストールされたコンピュータプログラムにより動作する。このシステムは、例えば、コンピュータ12に対してネットワーク14を介して接続された端末装置16により利用される。端末装置16は、例えば、建物の構造材をプレカットするプレカット工場に設けられている。部材割付システム10は、この端末装置16からプレカットのための条件データを受け付けて、計算処理を実行してその結果を返す。端末装置16は、返された部材割付データを使用して、プレカット装置17を制御する。プレカット装置17には、例えば、特許文献1に記載されたとおりのものを使用することができる。
FIG. 1 is a block diagram of a
The
コンピュータ12には、演算処理装置20と記憶装置40とが設けられている。演算処理装置20には、図のように、製品長設定手段21、原材料長設定手段22、初期設定手段23、割付パターンベクトル生成手段24、割付パターン行列生成手段25、制約条件生成手段26、費用係数ベクトル生成手段27、目的関数生成手段28、シンプレックス演算処理手段29、探索制御手段30、及び判定手段31等のコンピュータプログラムがインストールされている。これらのコンピュータプログラムが連携して演算処理を実行する。
The
記憶装置40には、図のように、製品長ベクトルLp41、製品要求数量ベクトルb42、原材料長ベクトルLm43(または費用係数ベクトル)、初期実行可能解44、原材料使用予定数量ベクトルd45、割付パターン行列46、原材料使用行列C47、第1制約条件式48、第2制約条件式49、第3制約条件式50、目的関数51、組合せリスト52、部材割付データ53、及び評価式54等のデータが記憶されている。これらのデータは、予め外部から入力されるか、あるいは、上記のコンピュータプログラムの動作により生成されて、記憶装置40に記憶されるものである。続いて、これらのコンピュータプログラムと記憶装置40に記憶されるデータの具体的な説明をする。
The
図2は、部材割付システム10を構成するコンピュータのハードウエアブロック図である。
部材割付システム10の具体的な機能を説明する前に、部材割付システム10のハードウエアを説明する。図のように、コンピュータ12の本体ケース3中に収められた内部バス110には、CPU(中央処理装置)111と、ROM(リードオンリメモリ)112と、RAM(ランダムアクセスメモリ)113と、HDD(ハードディスク)114と、入出力インタフェース115と、ネットワークインタフェース116とが接続されている。入出力インタフェース115には、ディスプレイ3とキーボード4とマウス5とが接続されている。ネットワークインタフェース116には、ネットワーク14を介して、端末装置16が接続されている。以上のハードウェアは一般的によく知られたパーソナルコンピュータに備えられているものと変わらない。端末装置16は、プレカット装置17の部材選択供給装置120に、部材割付データを53(図1)を供給する。これにより、指定された原材料が部材切断装置121に供給され、指定された割付パターンで切断される。切断された製品は製品搬送装置122により搬送され排出される。
FIG. 2 is a hardware block diagram of a computer constituting the
Before describing specific functions of the
図1に示した記憶装置40は、図2のROM112やRAM113やHDD114により構成される。図1に示した演算処理装置20は、図2のCPU111、ROM112、RAM113等により構成される。各種のデータは主としてHDD114に記憶されて保存される。CPU111が実行するコンピュータプログラムは、ROM112に記憶され、あるいはRAM113に適時ロードされる。端末装置16も同様の構成で構わない。ネットワーク14はインターネットでもイントラネットでも構わない。
The
図3は、演算処理のパラメータを説明するための説明図である。
この図を参照しながら、演算処理に使用するパラメータの定義と、上記の各コンピュータプログラムの機能を説明する。
[製品長ベクトルLp]
生産されるべき製品の数量をmとする。図の例では、m=7である。
製品長をLp1,Lp2,…,Lpmと表現する。単位は例えば、m(メートル)である。
m次の製品長ベクトルLp(行ベクトル)を下記のように定義する。
Lp=(Lp1,Lp2,…,Lpm)
但し、(Lp1≧Lp2≧…≧Lpm)
図の例では、Lp=(Lp1,Lp2,Lp3,Lp4,Lp5,Lp6,Lp7)である。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining parameters of the arithmetic processing.
With reference to this figure, the definition of parameters used for arithmetic processing and the function of each computer program will be described.
[Product length vector Lp]
Let m be the quantity of products to be produced. In the illustrated example, m = 7.
The product length is expressed as Lp1, Lp2, ..., Lpm. The unit is, for example, m (meter).
An m-th order product length vector Lp (row vector) is defined as follows.
Lp = (Lp1, Lp2,…, Lpm)
However, (Lp1 ≧ Lp2 ≧… ≧ Lpm)
In the illustrated example, Lp = (Lp1, Lp2, Lp3, Lp4, Lp5, Lp6, Lp7).
[製品要求数量ベクトルb]
数量mの製品の生産が要求されているとき、製品要求数量ベクトルbを、下記のように定義する。なお、この実施例では、計算を単純化するために、全てbi=1として説明をする。実際には、biは任意の正の整数でよい。
b=(b1,b2,…,bm)T
(上付きTは転置を表す。即ち、bは列ベクトルである。以下も同様)
図3(a)の例では、b=(1,1,1,1,1,1,1)Tである。
製品長設定手段21は、求められているm本の製品の製品長データの入力を受け付けて、製品長を要素とするm次の製品長ベクトルLp41と、製品要求数量を要素とする製品要求数量ベクトルb42を生成して、記憶装置40に記憶させる。
[Product request quantity vector b]
When the production of a product of quantity m is requested, a product demand quantity vector b is defined as follows. In this embodiment, in order to simplify the calculation, description will be made assuming that bi = 1. In practice, bi may be any positive integer.
b = (b1, b2,..., bm) T
(The superscript T represents transposition. That is, b is a column vector. The same applies hereinafter.)
In the example of FIG. 3A, b = (1,1,1,1,1,1,1) T.
The product length setting means 21 accepts the input of the product length data of m required products, and the m-th order product length vector Lp41 having the product length as an element and the product request quantity having the product request quantity as an element. A vector b42 is generated and stored in the
[原材料データ]
原材料にはk種類の長さのものが含まれている。図の例では、k=3である。
原材料長をLm1,Lm2,…,Lmkと表現する。単位は例えば、m(メートル)である。
k次の原材料長ベクトルLm(行ベクトル)を下記のように定義する。
Lm=(Lm1,Lm2,…,Lmk)
但し、(Lm1>Lm2>…>Lmk)
図3(b)の例では、Lm=(Lm1,Lm2,Lm3)である。
原材料長設定手段22は、用意されたk種類の長さの原材料長データの入力を受け付けて、原材料長を要素とするk次の原材料長ベクトルLm43を生成し、記憶装置40に記憶させる。
[Raw material data]
The raw materials include k kinds of lengths. In the illustrated example, k = 3.
The raw material length is expressed as Lm1, Lm2, ..., Lmk. The unit is, for example, m (meter).
A kth-order raw material length vector Lm (row vector) is defined as follows.
Lm = (Lm1, Lm2, ..., Lmk)
However, (Lm1>Lm2>...> Lmk)
In the example of FIG. 3B, Lm = (Lm1, Lm2, Lm3).
The raw material length setting means 22 receives input of raw material length data of k types of prepared lengths, generates a k-th raw material length vector Lm43 having the raw material length as an element, and stores it in the
[原材料使用予定数量ベクトルd]
原材料使用予定数量ベクトルd45(列ベクトル)は、実行可能なある解に対して、k種類の長さの材料がそれぞれ何本ずつ使用されるかを示す。これを下記のように定義する。
d=(d1,d2,…,dk)T
図3の例では、d=(d1,d2,d3)T=(1,2、1)Tである。原材料使用予定数量ベクトルd45は、後で説明する第3制約条件式で使用される。
[Raw material use planned quantity vector d]
The raw material use scheduled quantity vector d45 (column vector) indicates how many materials each of k types of length are used for a feasible solution. This is defined as follows.
d = (d1, d2,..., dk) T
In the example of FIG. 3, d = (d1, d2, d3) T = (1, 2, 1) T. The raw material use scheduled quantity vector d45 is used in a third constraint condition expression described later.
[使用本数ベクトルx]
k種類の原材料から任意に選択したn本の原材料に対して、それぞれm種類の製品のうちのいずれかの製品を割り付ける。このとき、選択したn本の原材料の使用本数を表すn次の使用本数ベクトルxを、下記のように定義する。なお、k種類の原材料からn本の原材料を選択するとき、同一の原材料を2度以上重複して選択して構わない。
x=(x1,x2,…,xn)T
なお、計算を単純化するために、製品要求数量ベクトルbの要素を全てbi=1としたので、m次の使用本数ベクトルxの各要素xiは0≦xi≦1となり、部材割付の結果として、意味を持つのは、xiが0または1の場合である。
[Number of used vectors x]
Any one of m types of products is allocated to n raw materials arbitrarily selected from k types of raw materials. At this time, an nth-order used number vector x representing the number of used n raw materials used is defined as follows. When n raw materials are selected from k types of raw materials, the same raw material may be selected twice or more.
x = (x1, x2,..., xn) T
In order to simplify the calculation, since all the elements of the product request quantity vector b are set to bi = 1, each element xi of the m-th order use number vector x becomes 0 ≦ xi ≦ 1, and as a result of the member assignment The case where xi is 0 or 1 is significant.
従って、同一の原材料を複数本使用するときは、必要数だけ、同一製品長を列挙した原材料長ベクトルLmを使用する。例えば、上記の具体例では、Lm1,Lm2,Lm2,Lm3と列挙された4本の原材料に対して、それぞれ求められている製品を割り付けた。このとき、最初のLm1に対してx1、2番目のLm2に対してx2、3番目のLm2に対してx3、4番目のLm3に対してx4を設定する。図の例では、x1=x2=x3=x4=1である。選択される原材料と選択されない原材料とを列挙したとき、選択される原材料に設定されるxiの値は1である。選択されない原材料に設定されるxiの値は0である。使用本数ベクトルxは制約条件式で使用される。この取り扱いは実施例3でより具体的に説明する。 Accordingly, when a plurality of the same raw materials are used, a raw material length vector Lm listing the same product lengths as many as necessary is used. For example, in the above specific example, the required products are assigned to the four raw materials listed as Lm1, Lm2, Lm2, and Lm3. At this time, x1 is set for the first Lm1, x2 for the second Lm2, x3 for the third Lm2, and x4 for the fourth Lm3. In the illustrated example, x1 = x2 = x3 = x4 = 1. When enumerating selected raw materials and unselected raw materials, the value of xi set to the selected raw materials is 1. The value of xi set to the raw material not selected is 0. The used number vector x is used in the constraint condition expression. This handling will be described more specifically in Example 3.
[割付パターンベクトルaj]
いずれか1本の原材料から、数量mの製品のうちのいずれかを切り出すように割り付けたデータを、m次の割付パターンベクトルaj(列ベクトル)で表す。これを下記のように定義する。
aj=(a1,a2,…,am)T
下記に、図3(c)の例における割付パターンベクトルを示す。
Lm1にLp2とLp6をそれぞれ1本割付ける (0,1,0,0,0,1,0)T
Lm2にLp1を1本割付ける (1,0,0,0,0,0,0)T
Lm2にLp3とLp5をそれぞれ1本割付ける (0,0,1,0,1,0,0)T
Lm3にLp4とLp7をそれぞれ1本割付ける (0,0,0,1,0,0,1)T
[Assignment pattern vector aj]
Data allocated so as to cut out one of the products of quantity m from any one raw material is represented by an m-th order allocation pattern vector aj (column vector). This is defined as follows.
aj = (a1, a2, ..., am) T
The allocation pattern vector in the example of FIG.
Allocate one Lp2 and one Lp6 to Lm1 (0,1,0,0,0,1,0) T
Allocate one Lp1 to Lm2 (1, 0, 0, 0, 0, 0, 0) T
Assign Lp3 and Lp5 to Lm2 (0, 0, 1, 0, 1, 0, 0) T
Assign Lp4 and Lp7 to Lm3 (0, 0, 0, 1, 0, 0, 1) T
上記の割付パターンベクトルajは、下式を満足するように生成される。
Lp・aj≦L (j=1,2,…,n)
この式の左辺の積(Lp・aj)は、選択された原材料に割り付けられた、1本の製品長もしくは複数本の製品長の総和である。割付パターンベクトルajを生成するときには、この長さを割り付けることができる最小長さLmiの原材料が選択される。Lは、その選択された原材料の長さLmiを示す。なお、実加工では、矩を出すためのハナ切り長、刃物厚が考慮されるが、ここでは無視する。
The above allocation pattern vector aj is generated so as to satisfy the following expression.
Lp · aj≤L (j = 1, 2, ..., n)
The product (Lp · aj) on the left side of this equation is the sum of one product length or a plurality of product lengths assigned to the selected raw material. When generating the allocation pattern vector aj, a raw material having the minimum length Lmi that can be allocated this length is selected. L indicates the length Lmi of the selected raw material. In actual machining, the cutting length and blade thickness for taking out the rectangle are considered, but are ignored here.
例えば、図の例でいえば、Lp3とLp5をそれぞれ1本割付けるとすると、原材料Lm1またはLm2のいずれにも割付ができる。しかし、Lm1>Lm2だから、割付対象をLm2というように原材料を選択する。こうして、経済的に割り付けできる関係を見つける。
図の例は、実行可能解に相当する一組の割付パターンベクトルを列挙した。シンプレックス法で最適解を求めるための準備として、必要に応じてシンプレックス演算処理の結果に基づき、割付パターンベクトルを列挙する。
For example, in the example of the figure, if one Lp3 and one Lp5 are allocated, it can be allocated to either the raw material Lm1 or Lm2. However, since Lm1> Lm2, the raw material is selected so that the assignment target is Lm2. In this way, find a relationship that can be allocated economically.
The example in the figure enumerates a set of allocation pattern vectors corresponding to feasible solutions. As preparation for obtaining an optimal solution by the simplex method, an allocation pattern vector is enumerated based on the result of the simplex operation processing as necessary.
割付パターンベクトル生成手段24は、求められているm本の製品の製品長データと用意されたk種類の原材料の原材料長データとを比較して、1本または複数本の製品を経済的に割り付けることができる原材料と製品との関係を示す、m次の割付パターンベクトル46aを生成し、記憶装置40に記憶させる。
The allocation pattern vector generation means 24 economically allocates one or a plurality of products by comparing the product length data of m required products with the raw material length data of k kinds of prepared raw materials. An m-th order
[割付パターン行列]
k種類の原材料から任意に選択したn本の原材料に対して、それぞれm種類の製品のうちのいずれかの製品を割り付けるときには、上記の割付パターンベクトルをn個並べる。ajをn個並べたm×n次の割付パターン行列を下記に定義する。これを図3(d)に示す。
A=(aij) (i=1,2,…,m、j=1,2,…,n)
割付パターン行列生成手段25は、割付パターンベクトル生成手段24の生成した割付パターンベクトル46aをn個並べたm×n次の割付パターン行列を生成し、記憶装置40に記憶させる。
[Assignment pattern matrix]
When allocating any of m types of products to n raw materials arbitrarily selected from k types of raw materials, n allocation pattern vectors are arranged. An m × n-order allocation pattern matrix in which n aj are arranged is defined below. This is shown in FIG.
A = (aij) (i = 1, 2,..., M, j = 1, 2,..., N)
The allocation pattern
[第1制約条件]
割付パターン行列Aと使用本数ベクトルxとの積は、選択された各原材料から、それぞれ該当する割り付けパターンで切り出した製品数になる。従って、割付パターン行列Aから選択された原材料から該当する割り付けパターンで切り出した各製品数は、それぞれ求められている各製品の数量以上でなければならない。求められている各製品の数量は、製品要求数量ベクトルbに相当する。従って、少なくとも、下式を満足しないと、必要な数の製品が得られない。
Σaij・xj≧bi
[First constraint]
The product of the allocation pattern matrix A and the used number vector x is the number of products cut out from the selected raw materials with the corresponding allocation pattern. Accordingly, the number of each product cut out from the raw material selected from the allocation pattern matrix A with the corresponding allocation pattern must be equal to or greater than the quantity of each required product. The required quantity of each product corresponds to the product request quantity vector b. Therefore, the required number of products cannot be obtained unless at least the following formula is satisfied.
Σaij · xj ≧ bi
なお、不等号が成立するときは作りすぎである。計算の便宜上、上記の不等式を制約条件とする。この制約条件式は、Ax≧bと表す。
図3の例では、生産された製品数も必要な製品数も7であって、等号が成立する。
制約条件生成手段26は、割付パターン行列Aから選択された原材料から該当する割り付けパターンで切り出した各製品数は、それぞれ求められている各製品の数量以上であるとする第1制約条件式を生成して、記憶装置40に記憶させる。
When the inequality sign is established, it is overmade. For convenience of calculation, the above inequality is used as a constraint. This constraint condition expression is expressed as Ax ≧ b.
In the example of FIG. 3, the number of products produced and the number of required products are 7, and the equal sign is established.
The constraint condition generating means 26 generates a first constraint condition expression that the number of each product cut out from the raw material selected from the allocation pattern matrix A with the corresponding allocation pattern is equal to or greater than the number of each required product. Then, it is stored in the
[原材料使用行列C]
k種類の原材料のうちのどの原材料を使用するかを示す、k次の原材料使用ベクトルcjを次のように定義する。これを図3(e)に示す。
cj=(c1j,c2j,…,ckj)T
但し、c1j,c2j,…,ckjはいずれも、0または1である。
上記のように、k種類の原材料から選択したn本の原材料を表すのに、原材料使用行列Cを用いる。これをcjをn個並べたk×n次の行列で定義する。
C=(cij)(i=1,2,…,k、j=1,2,…,n)
[Raw material use matrix C]
A k-th-order raw material usage vector cj indicating which raw material to be used out of k kinds of raw materials is defined as follows. This is shown in FIG.
cj = (c1j, c2j,..., ckj) T
However, c1j, c2j,..., Ckj are all 0 or 1.
As described above, the raw material usage matrix C is used to represent n raw materials selected from k kinds of raw materials. This is defined by a k × n-order matrix in which n cj are arranged.
C = (cij) (i = 1, 2,..., K, j = 1, 2,..., N)
図の例でcijは、下記のとおりである。
c1=(1、0、0)T
c2=(0,1,0)T
c3=(0,1,0)T
c4=(0,0,1)T
割付パターン行列生成手段25は、各割付パターンで、k種類の原材料のうちのどの原材料を使用するかを示す原材料使用ベクトルcjを列挙した、k×n次の原材料使用行列Cを生成して、記憶装置に記憶させる。
In the illustrated example, cij is as follows.
c1 = (1, 0, 0) T
c2 = (0,1,0) T
c3 = (0,1,0) T
c4 = (0,0,1) T
The allocation pattern matrix generation means 25 generates a k × n-order raw material usage matrix C that enumerates raw material usage vectors cj indicating which raw material of k types of raw materials is used in each allocation pattern, Store in a storage device.
[第2制約条件]
なお、cjはk種類の原材料のうちの一つを指定するベクトルだから、下式を満足する。
Σcij=1
k個の数字のうち1個だけが1で他は全て0ということである。
また、各原材料の長さは、割付けできる最小長さのものが選択される。
ΣLmi・cij=L
このLは、割付パターンベクトルの生成条件Lp・aj≦Lで示した値である。
[Second constraint]
Since cj is a vector that designates one of k kinds of raw materials, the following equation is satisfied.
Σcij = 1
Only one of the k numbers is 1 and all others are 0.
The length of each raw material is selected to be the minimum length that can be assigned.
ΣLmi · cij = L
This L is a value indicated by an allocation pattern vector generation condition Lp · aj ≦ L.
また、既に定義したとおり、n本の原材料の使用本数ベクトルxは、x=(x1,x2,…,xn)であった。また、原材料使用予定数量ベクトルdは、原材料長さごとの使用数を示すものであった。
従って、下式の条件が満足されなければならない。
Σcij・xj=di(i=1,2,…,k)
この制約条件式は、Cx=dと表す。
これは、どの長さの原材料を何本選択して実際の割付に使用するかを定める。なお、Ax≧bとCx=dの制約条件の具体的な関係は、実施例3でより明確に説明をする。
制約条件生成手段26は、割付パターン行列生成手段25が生成した原材料使用行列Cと原材料の使用本数ベクトルxの積が、原材料使用予定数量ベクトルdと等しいとする第2制約条件式を生成して、記憶装置に記憶させる。
Further, as already defined, the used number vector x of n raw materials was x = (x1, x2,..., Xn). Further, the raw material use scheduled quantity vector d indicates the number of uses for each raw material length.
Therefore, the condition of the following formula must be satisfied.
.SIGMA.cij.xj = di (i = 1, 2,..., K)
This constraint condition expression is expressed as Cx = d.
This defines how many raw materials of which length are selected and used for actual allocation. The specific relationship between the constraints of Ax ≧ b and Cx = d will be described more clearly in the third embodiment.
The constraint
[第3制約条件]
上記の使用本数ベクトルxの各要素xiは0または1である。列挙された多数の割付パターンベクトルの中のいずれを選択するかどうかを決める意味をもつからである。従って、下式のような制約条件式が成立する。
xi∈{0,1}
なお、この実施例では、この制約条件を緩和する。即ち、0≦xi≦1という制約条件式を設定する。
制約条件生成手段は、使用本数ベクトルxの各要素xiが0≦xi≦1である旨を示す第3制約条件式を生成して、記憶装置に記憶させる。
[Third constraint]
Each element xi of the used number vector x is 0 or 1. This is because it has a meaning to determine which one of the many allocation pattern vectors listed is to be selected. Therefore, a constraint condition expression such as the following expression is established.
xi∈ {0,1}
In this embodiment, this constraint condition is relaxed. That is, a constraint condition expression of 0 ≦ xi ≦ 1 is set.
The constraint condition generation means generates a third constraint condition expression indicating that each element xi of the used number vector x is 0 ≦ xi ≦ 1, and stores it in the storage device.
[費用係数ベクトル]
長さの違う原材料ごとに、価格だけでなく、運搬費、保管費、加工賃等が異なる。計算に含めるべき全ての費用要素をn次の費用係数ベクトルfに含め、下記のように定義する。
f=(f1,f2,…,fn)
費用係数ベクトルfは選択されたn種類の原材料にのみ適用されるから、n次のベクトルになっている。なお、計算の便宜上、f1,f2,…,fnは、費用換算してしまい、単位を円とする。従って、目的関数値が小さいほど、少ないコストで製品を得ることができる。
[Cost factor vector]
Not only the price but also the transportation cost, storage cost, processing fee, etc. differ for each raw material of different length. All cost elements to be included in the calculation are included in the nth-order cost coefficient vector f and defined as follows.
f = (f1, f2,..., fn)
Since the cost coefficient vector f is applied only to the selected n kinds of raw materials, it is an n-order vector. For convenience of calculation, f1, f2,..., Fn are converted into expenses, and the unit is a circle. Therefore, as the objective function value is smaller, a product can be obtained at a lower cost.
原材料の価格が長さに比例する場合は、歩留が最高になる場合と総費用が最小になる場合とは同意である。しかし、単位長さ当たりの価格が原材料長により異なる場合には、費用係数を調整する。費用係数ベクトル生成手段27は、原材料長ベクトルLmの各要素に価格成分を含めてn次の費用係数ベクトルfを生成する。費用係数ベクトルfの要素fiは、単位が円のデータである。費用計数係数ベクトル生成手段27は原材料長ベクトルLmを費用係数ベクトルfで置き換えるようにすれば、以下は、費用係数ベクトルfを意識することなく演算処理ができる。 If the price of the raw material is proportional to the length, it is agreed that the yield is the highest and the total cost is the lowest. However, if the price per unit length depends on the raw material length, the cost factor is adjusted. The cost coefficient vector generating means 27 generates an nth-order cost coefficient vector f including a price component in each element of the raw material length vector Lm. The element fi of the cost coefficient vector f is data whose unit is a circle. If the cost coefficient coefficient vector generation means 27 replaces the raw material length vector Lm with the cost coefficient vector f, the following processing can be performed without considering the cost coefficient vector f.
[目的関数]
この計算では、k種類の原材料から任意に選択したn本の原材料に対して、それぞれm種類の製品のうちのいずれかの製品を割り付ける。このとき、目的関数値が小さいほど少ないコストで製品を得ることができる。そこで、選択したn本の原材料にかかる費用の総和を示す目的関数を下記のように定義する。
Min Σfi・xi
目的関数生成手段28は、選択したn本の当該原材料にかかる費用の総和を示す目的関数を生成して、記憶装置に記憶させる。
[Objective function]
In this calculation, any one of m types of products is assigned to n raw materials arbitrarily selected from k types of raw materials. At this time, a product can be obtained at a lower cost as the objective function value is smaller. Therefore, an objective function indicating the total cost for the n selected raw materials is defined as follows.
Min Σfi ・ xi
The objective function generation means 28 generates an objective function that indicates the total cost for the n selected raw materials, and stores it in the storage device.
[整数計画を連続緩和問題とする]
シンプレックス法による演算処理を実行するために、目的関数と制約条件を次のように定義する。
Min Σfi・xi
subject to. Ax≧b
Cx=d
0≦xi≦1
[Use integer programming as a continuous relaxation problem]
In order to execute arithmetic processing by the simplex method, an objective function and constraint conditions are defined as follows.
Min Σfi ・ xi
subject to. Ax ≧ b
Cx = d
0≤
第1番目の式は、目的関数生成手段により生成された目的関数である。
第2番目の式は、制約条件生成手段により生成された第1制約条件式である。
第3番目の式は、制約条件生成手段により生成された第2制約条件式である。
第4番目の式は、制約条件生成手段により生成された第3制約条件式である。
目的関数は、選択したn本の当該原材料にかかる費用の総和を示す。
第1制約条件式は、割付パターン行列Aと使用本数ベクトルxと製品要求数量ベクトルbの関係を示す。
第2制約条件式は、原材料使用行列Cと原材料の使用本数ベクトルxと原材料使用予定数量ベクトルdの関係を示す。
第3制約条件式は、xiが0以上1以下であることを示す。
The first expression is an objective function generated by the objective function generation means.
The second expression is a first constraint condition expression generated by the constraint condition generation means.
The third expression is a second constraint condition expression generated by the constraint condition generation means.
The fourth expression is a third constraint condition expression generated by the constraint condition generation means.
The objective function indicates the total cost of the n selected raw materials.
The first constraint condition expression shows the relationship among the allocation pattern matrix A, the used number vector x, and the product request quantity vector b.
The second constraint condition expression shows the relationship among the raw material use matrix C, the raw material use number vector x, and the raw material use scheduled quantity vector d.
The third constraint condition expression indicates that xi is 0 or more and 1 or less.
初期設定手段23は、任意の方法で取得した任意の初期実行可能解44を受け付ける。そして、シンプレックス演算処理のためのパラメータを生成する。任意の方法とは、例えばFirst Fit法、特許文献1に記載された方法等である。初期実行可能解は、上記の割付パターン行列A46から選択される割付パターンベクトルを指定する原材料の使用本数ベクトルxで表すことができる。これも、実施例3でより具体的に説明をする。最初のシンプレックス演算処理のために入力するパラメータは、目的関数Σfi・xiと第1制約条件式Ax≧bと第3制約条件式0≦xi≦1を構成するデータである。
The initial setting means 23 receives an arbitrary initial
探索制御手段30は、シンプレックス演算処理手段に対して、Cx=dの制約条件を除外したパラメータを入力して最初の演算処理を実行させる。シンプレックス演算処理手段は、目的関数の値を改善するようにシンプレックス表の基底変数を変更して解を出力する。第3制約条件式0≦xi≦1は、xi∈{0,1}という制約条件を緩和したものである。従って、解には、xi=0.5といった整数以外のものが含まれる場合もある。また、目的関数の値が同一の解が複数存在することもある。
The search control means 30 causes the simplex arithmetic processing means to input parameters excluding the constraint condition of Cx = d and execute the first arithmetic processing. The simplex operation processing means changes the basis variable of the simplex table so as to improve the value of the objective function and outputs a solution. The third
探索制御手段30は、得られた解の中に、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解を検出する。検出されたときは、その解を最適解として、部材割付データ53を生成して、処理を終了する。それ以外の場合には、探索制御手段は、次のシンプレックス演算処理のためのパラメータを再生成する。まず、初期設定をした実行可能解の目的関数の値F0を最大値に設定する。初期設定の解を改善するのが目的だからである。また、最初のシンプレックス演算処理で得られた解の目的関数の値F1を最小値に設定する。条件を緩和して得られた解であるから、そのときの目的関数値が限界値と判断する。
The search control means 30 detects a solution in which the value of xi is either 0 or 1 and does not include anything other than the obtained solutions. When it is detected, the
次に、探索制御手段30は、目的関数の値がF1以上、F0未満となる、原材料の本数の組合せを列挙して、組合せリストを生成する。これは、原材料使用予定数量ベクトルdに該当する。この組合せリストの中から目的関数の値が最小のものを次候補に選定する。この具体例は実施例3で説明するが、制約条件生成手段26は、第2制約条件式Cx=dを生成する。目的関数や割付パターンベクトル等のパラメータに変更があれば第1制約条件式Ax≧bも生成する。その後、探索制御手段30は、シンプレックス演算処理手段29に対して、生成したパラメータを入力して演算処理を実行させる。第3制約条件式0≦xi≦1は変更しない。
Next, the search control means 30 enumerates combinations of the number of raw materials whose objective function values are F1 or more and less than F0, and generates a combination list. This corresponds to the raw material scheduled use quantity vector d. From this combination list, the one with the smallest objective function value is selected as the next candidate. Although a specific example will be described in the third embodiment, the constraint
その結果、得られた解に、xiの値がいずれも0または1であって、それ以外の値を含まないものを検出する。検出されたときは、その解を最適解とする。この探索処理のための演算時間を短縮するために、後で説明するような評価式を用いた制御を実行する。最適解が得られないときには、原材料の本数の組合せのリスト中で、目的関数の値が上記の次候補と同値のものがあれば、それを次候補に選定する。なければその次に小さいものを次候補に選定する。そして、前回と全く同様にして、第2制約条件式Cx=dを生成し、パラメータを変更して、シンプレックス演算処理手段に対して、生成したパラメータを入力して演算処理を実行させる。 As a result, the obtained solution is detected when the value of xi is 0 or 1 and does not include any other value. When detected, the solution is determined as the optimum solution. In order to shorten the calculation time for the search process, control using an evaluation formula as will be described later is executed. When the optimum solution cannot be obtained, if the value of the objective function is the same as the next candidate in the list of combinations of the number of raw materials, it is selected as the next candidate. If not, the next smaller candidate is selected as the next candidate. Then, in the same manner as the previous time, the second constraint condition expression Cx = d is generated, the parameters are changed, and the generated parameters are input to the simplex calculation processing means to execute calculation processing.
こうして、シンプレックス演算処理を繰り返して、最適解を探索する。なお、原材料の本数の組合せのリストが多数生成されたときは、原材料の本数の組合せの選択回数に上限を設けて、一定回数以上探索しても最適解がみつからなければ、初期実行可能解を最適解として、部材割付データ53を出力するとよい。また、以上の演算処理では、割付パターン行列Aと使用本数ベクトルxと製品要求数量ベクトルbの関係を示す制約条件を使用したので、シンプレックス演算処理のパラメータに製品長が含まれず、計算が煩雑にならない。また、各要素が0または1のみの値をとる原材料の使用本数ベクトルxが基底変数になるようにパラメータを設定し、0≦xi≦1という緩和した制約条件でシンプレックス演算処理を実行するので、最適解が得られない場合でも目的関数の最小値を得て、探索範囲を限定することができる。
In this way, the simplex operation process is repeated to search for the optimum solution. When a large number of combinations of raw material combinations are generated, an upper limit is set for the number of combinations of raw material combinations, and if an optimal solution is not found even after searching a certain number of times, an initial executable solution is obtained. As an optimal solution, the
図4は、初回のシンプレックス演算処理動作フローチャートである。
これらの図を用いて、上記のシステムを制御するコンピュータプログラムの実施例を説明する。
ステップS11では、原材料長設定手段22が原材料データの受け付けをする。端末装置16から、使用される全ての原材料長データの入力を受け付けて、原材料長ベクトルLm43に対応するデータを生成し、記憶装置40に記憶させる。ステップS12では、製品長設定手段21が、製品長と数量の入力受け付けをする。端末装置16から、求められている製品長データの入力を受け付けて、製品長ベクトルLp41と製品要求数量ベクトルb42に対応するデータを生成し、記憶装置40に記憶させる。
FIG. 4 is a flowchart of the first simplex operation processing operation.
An embodiment of a computer program for controlling the above system will be described with reference to these drawings.
In step S11, the raw material length setting means 22 accepts raw material data. The
ステップS13では、初期設定手段23が初期実行可能解44の入力を受け付ける。その結果は 記憶装置40に記憶される。ステップS14では、割付パターンベクトル生成手段24が、製品長ベクトルLp41や原材料長ベクトルLm43等を比較して、割付パターンベクトルの生成をする。割付パターンベクトルは、記憶装置40に記憶される。続いて、ステップS15で、割付パターン行列生成手段25が割付パターン行列46の生成をして、記憶装置40に記憶させる。次に、ステップS16で、制約条件生成手段26が、第1制約条件式48、第2制約条件式49、第3制約条件式50を生成して、記憶装置40に記憶させる。
In step S13, the initial setting means 23 receives an input of the initial
ステップS17では、費用係数ベクトル生成手段27が費用係数ベクトルの生成をし、ステップS18では、目的関数生成手段28がその費用係数ベクトルを使用して目的関数51の設定をする。その結果が記憶装置40に記憶される。次に探索制御手段30が、ステップS19で、後で説明するように最初の演算用パラメータをシンプレックス演算処理手段29に入力する。ステップS20では、この演算用パラメータを使用したシンプレックス演算を実行する。解が得られたら探索制御手段30は、ステップS21で、整数解かどうかという判断をする。この判断の結果がイエスのときは最適解であるから、ステップS23で部材割付データを出力して処理を終了する。ノーのときはステップS22の処理に移行する。ステップS22では、探索制御手段30が、図5に示した手順で、シンプレックス法による演算を制御する。
In step S17, the cost coefficient vector generation means 27 generates a cost coefficient vector, and in step S18, the objective function generation means 28 sets the
図5は、1回目のシンプレックス演算終了後の演算処理のフローチャートである。
このフローチャートの動作は、探索制御手段30が制御し、シンプレックス演算処理手段29が実行する。まず、ステップS31で、初期実行可能解から、目的関数の最大値の設定をする。次に、ステップS32では、図4のステップS20の演算処理結果から、目的関数の最小値を設定する。次にステップS33で、設定された目的関数の範囲で、原材料の組合せリストの生成をする。その結果を目的関数の小さいものから並べて記憶装置40に記憶させる。ステップS34では、組合せリストの中から、目的関数値が最小のものを選択する。さらに、ステップS35では、制約条件生成手段26に依頼をして、後で説明するように制約条件の設定をする。
FIG. 5 is a flowchart of the calculation process after the completion of the first simplex calculation.
The operation of this flowchart is controlled by the search control means 30 and executed by the simplex operation processing means 29. First, in step S31, the maximum value of the objective function is set from the initial executable solution. Next, in step S32, the minimum value of the objective function is set from the calculation processing result in step S20 of FIG. In step S33, a raw material combination list is generated within the set objective function range. The results are stored in the
また、ステップS36では、目的関数生成手段28に依頼をして、目的関数の設定をする。ステップS37でシンプレックス演算を実行する。ステップS38では、探索制御手段30が、整数解が得られたかどうかという判断をする。この判断の結果がイエスのときはこの処理を終了して、図4のステップS23に進む。一方、ノーのときはステップS39の処理に移行する。ステップS39では、予め設定されたW回だけ、ピボット演算処理を繰り返したかどうか判断する。W回は上限値である。これにより、長時間探索をしても、解が得られない場合に、処理を中止する。即ち、ステップS40で、初期実行可能解を演算処理結果として出力する。繰り返し回数がW回に満たないときは、ステップS34に戻り、次に大きい目的関数値となる組合せリストを選択して、再度シンプレックス演算処理を実行する。以上の処理により、コンピュータプログラムは自動的に最適解を探索する。本発明では、上記のステップS37における探索動作に後で説明するような特殊な制御を行う。
In step S36, the objective
図6から図11までは、特許文献2に記載の具体的な計算例の説明図である。
(原材料データ)
例えば、用意された原材料は5種類である。その長さは下記のとおりとする。長さの単位は0.1mm(ミリメートル)である。
Lm1=60000
Lm2=49000
Lm3=45000
Lm4=40000
Lm5=30000
(製品長データ)
求められている製品は7本で、その長さは下記のとおりとする。長さの単位は0.1mm(ミリメートル)である。
Lp1=53050
Lp2=44350
Lp3=30700
Lp4=26250
Lp5=21050
Lp6=17840
Lp7=17150
6 to 11 are explanatory diagrams of specific calculation examples described in
(Raw material data)
For example, there are five kinds of prepared raw materials. The length is as follows. The unit of length is 0.1 mm (millimeter).
Lm1 = 60000
Lm2 = 49000
Lm3 = 45000
Lm4 = 40000
Lm5 = 30000
(Product length data)
Seven products are required, and the length is as follows. The unit of length is 0.1 mm (millimeter).
Lp1 = 53050
Lp2 = 44350
Lp3 = 30700
Lp4 = 26250
Lp5 = 21050
Lp6 = 17840
Lp7 = 17150
(割付パターンベクトル)
図6の(a)は、割付パターンベクトルの説明図である。
図の最も左側の上から下に向かう縦1列に、上記の7種類の製品長が列挙されている。また、最も上段の左から右に向かう横1列に、原材料長が列挙されている。各原材料長の下の縦一列が、それぞれ割付パターンベクトルである。例えば、原材料長が45000のものには、製品長が44350のものを1本割り付けることができる。例えば、原材料長が49000のものには、製品長が30700と17840のものを各1本割り付けることができる。この表には、この要領で、7本の製品の製品長データと5種類の原材料の原材料長データとを比較して、1本または複数本の製品を経済的に割り付けることができる原材料と製品との関係を示す7次の割付パターンベクトルを列挙した。ここで、x1〜x5は初期実行可能解から得られた割付パターンベクトルで、x6〜x18は、最初のシンプレックス演算処理の結果に基づき追加生成した割付パターンベクトルである。
(Assignment pattern vector)
FIG. 6A is an explanatory diagram of an allocation pattern vector.
The above seven types of product lengths are listed in one vertical column from the top to the bottom on the left side of the figure. In addition, the raw material lengths are listed in one horizontal row from the left to the right at the top. A vertical line below each raw material length is an assigned pattern vector. For example, one having a product length of 44350 can be assigned to one having a raw material length of 45000. For example, one with a product length of 30700 and 17840 can be assigned to one with a raw material length of 49000. This table compares the product length data of seven products with the raw material length data of five types of raw materials in this way, and the raw materials and products that can economically allocate one or more products. 7th order allocation pattern vectors indicating the relationship with Here, x1 to x5 are allocation pattern vectors obtained from the initial executable solution, and x6 to x18 are allocation pattern vectors additionally generated based on the result of the first simplex operation process.
x1〜x18は、原材料の使用本数ベクトルxの各要素である。それぞれその下側に表示した長さの原材料を該当する割付パターンで使用するかどうかを、0または1の数値で表示する。x1〜x18の値が0のときはその原材料を使用しない、1のときは使用することを示す。この原材料の使用本数ベクトルxにより、列挙された割付パターンベクトルのうちのいずれを選択するかを表示する。 x1 to x18 are each element of the used number vector x of the raw material. Whether or not the raw material of the length displayed on the lower side is used in the corresponding allocation pattern is indicated by a numerical value of 0 or 1. When the value of x1 to x18 is 0, the raw material is not used, and when it is 1, it is used. Which of the listed allocation pattern vectors is to be selected is displayed based on the used number vector x of raw materials.
(目的関数)
説明を簡略化するために、費用係数ベクトルfの各要素を原材料長と一致させる。すなわち、長さの数値をそのまま円と読み替える。
図6(a)の原材料長の右側の18個の数値が、費用係数ベクトルfの要素である。従って、最初のシンプレックス演算処理で、初期値として入力する実行可能解の目的関数Σ(fi・xi)の値は、x1〜x5の使用原材料長の総和で、233000となる。以下の計算ではこれを改善する解を求めるのだから、目的関数の上限値を233000に定める。
(Objective function)
In order to simplify the explanation, each element of the cost coefficient vector f is matched with the raw material length. That is, the numerical value of length is read as a circle as it is.
The 18 numerical values on the right side of the raw material length in FIG. 6A are elements of the cost coefficient vector f. Therefore, the value of the objective function Σ (fi · xi) of the executable solution that is input as the initial value in the first simplex calculation process is 233000 as the sum of the used raw material lengths of x1 to x5. In the following calculation, a solution that improves this is obtained, so the upper limit value of the objective function is set to 233000.
(原材料使用行列C)
図6の(b)は、同図(a)の各割付パターンベクトル対応する原材料使用ベクトルcjを示す。x1〜x18の割付パターンベクトルが選択されたときに使用される原材料を示している。従って、原材料使用ベクトルcjと原材料の使用本数ベクトルxの積は、各原材料長の原材料の使用本数の内訳を示す。
(Raw material usage matrix C)
FIG. 6B shows raw material use vectors cj corresponding to the respective assigned pattern vectors in FIG. The raw material used when the allocation pattern vector of x1-x18 is selected is shown. Accordingly, the product of the raw material usage vector cj and the raw material usage number vector x indicates a breakdown of the number of raw materials used for each raw material length.
図7と図8は、後で具体的に説明するシンプレックス法演算処理により得られた非整数解の説明図である。
図7と図8の表では、解の値が0の割付パターンベクトルの表示を除外した。即ち、図7は、x4=x1=x16=1、x12=x9=x3=0.5で、他は0という解である。図8は、x4=x1=1、x2=x9=x10=x16=x3=0.5で、他は0という解である。例えば、図7の例では、原材料長が60000,45000,49000のものを各1本、原材料長が40000,49000,45000のものを各0.5本使用すると、目的関数値が221000になるという結果が得られた。たしかに、目的関数値は初期値よりも小さい。しかしながら、xi∈{0,1}という制約条件を0≦xi≦1というように緩和したので、xi=0.5という、実行不可能な解が得られた。
7 and 8 are explanatory diagrams of the non-integer solution obtained by the simplex method arithmetic processing which will be described in detail later.
In the tables of FIG. 7 and FIG. 8, the display of the allocation pattern vector having a solution value of 0 is excluded. That is, FIG. 7 shows a solution that x4 = x1 = x16 = 1, x12 = x9 = x3 = 0.5, and the others are zero. FIG. 8 shows a solution that x4 = x1 = 1, x2 = x9 = x10 = x16 = x3 = 0.5, and the others are zero. For example, in the example of FIG. 7, when one raw material length is 60000, 45000, 49000 each and 0.5 raw material length is 40000, 49000, 45000 each, an objective function value is 221000. Results were obtained. Certainly, the objective function value is smaller than the initial value. However, since the constraint condition of xi ∈ {0, 1} was relaxed so that 0 ≦ xi ≦ 1, an infeasible solution of xi = 0.5 was obtained.
本発明では、上記の解が得られたときの目的関数値を、最適値の下限値に設定する。即ち、初期実行可能解を改善することを目的とするから、目的関数値の初期値を最大値233000に設定し、最初のシンプレックス演算処理により得られた目的関数値221000を最小値に設定する。この範囲に最適値があるとし、再度探索をする。ここで、原材料を任意の本数だけ組合せて、目的関数値が221000以上、233000より小さい値になる場合を列挙する。例えば、組合せを選択しながら集計する演算処理結果を昇順にソートすればよい。
In the present invention, the objective function value when the above solution is obtained is set to the lower limit value of the optimum value. That is, since the objective is to improve the initial feasible solution, the initial value of the objective function value is set to the maximum value 233000, and the
全ての組合せを列挙する必要はない、原材料長の和、即ち、目的関数値が小さいものから順に列挙しながら、第2回目以降のシンプレックス演算処理を実行し、実行可能解、即ち、最適解が得られたら処理を終了すればよい。従って、例えば、No.1〜No.10位までの組み合わせを列挙し、探索範囲を十分に狭めてシンプレックス演算処理を実行することにより、演算処理時間を短縮することができる。図9でそれを例示する。 It is not necessary to enumerate all the combinations. While enumerating in order from the sum of the raw material lengths, that is, from the smallest objective function value, the second and subsequent simplex operations are executed, and an executable solution, that is, an optimal solution is obtained. If it is obtained, the process may be terminated. Therefore, for example, no. 1-No. By enumerating combinations up to the 10th place and performing a simplex operation process with a sufficiently narrow search range, the operation processing time can be shortened. This is illustrated in FIG.
図9は、最終的に得られた整数解の例を示す説明図である。
図9(a)は、No.1〜No.10の組み合わせと目的関数値の例を示す。図9(b)は得られた整数解の例を示す。
No.1では、原材料長49000が3本、45000が1本、30000が1本、という組合せにする。No.2では、原材料長49000が2本、45000が1本、40000が2本、という組合せにする。No.3では、原材料長49000が1本、45000が1本、40000が1本、30000が3本という組合せにする。No.4では、原材料長60000〜30000の全てが1本という組合せにする。最大値までは30とおり以上の組み合わせがあるが、まず、ここまで列挙して探索演算処理を開始する。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of the integer solution finally obtained.
FIG. 1-No. An example of 10 combinations and objective function values is shown. FIG. 9B shows an example of the obtained integer solution.
No. 1, the
No.1〜3やNo.5の組み合わせでは、使用する原材料長の最大値が49000だから、製品長53050の製品は明らかに得られない。これらは演算対象から除外する。その他の組み合わせについて、上記の演算処理を繰り返す。これにより、原材料の本数の組合せのNo.4で、シンプレックス表の基底変数xiが全て0または1の整数解が得られた。原材料長が、60000.40000.45000.30000.49000のものを各一本選択すれば、それぞれに切り出す製品全てを割り付けることができる。これにより、原材料長の総和が224000になる。初期実行可能解の原材料長の総和は233000であったから、9000だけ、原材料を節約できる割付パターンを見つけることができた。この列挙した組み合わせを示すデータを、部材割付データとして出力し、端末装置に送信する。 No. 1-3 and No.1. In the combination of 5, since the maximum value of the raw material length to be used is 49000, a product having a product length of 53050 cannot be clearly obtained. These are excluded from the calculation target. The above arithmetic processing is repeated for other combinations. As a result, the No. of the combination of the number of raw materials. 4, an integer solution was obtained in which the base variables xi of the simplex table were all 0 or 1. If one material having a raw material length of 6000.4000.0.4500.0.30.40.49000 is selected, all the products to be cut out can be assigned to each. Thereby, the sum total of raw material length becomes 224000. Since the sum of the raw material lengths of the initial feasible solution was 233,000, it was possible to find an allocation pattern that can save raw materials by 9000. Data indicating the listed combinations is output as member assignment data and transmitted to the terminal device.
(シンプレックス演算処理)
以下、さらに具体的に、シンプレックス演算処理の過程を説明する。
まず、初期実行可能解の目的関数の値の最大値と最小値とを定める方法から説明する。
始めに、既知の任意の方法で求めた初期実行可能解をシンプレックス演算処理手段29にセットする。これを、例えば、以下のような取り合わせとする。単位は0.1mm(ミリメートル)である。これは、図6で説明したものと変わらない。
(Simplex processing)
Hereinafter, the process of simplex operation processing will be described more specifically.
First, a method for determining the maximum value and the minimum value of the objective function value of the initial feasible solution will be described.
First, an initial executable solution obtained by any known method is set in the simplex arithmetic processing means 29. This is, for example, the following arrangement. The unit is 0.1 mm (millimeter). This is the same as that described in FIG.
原材料長45000から製品44350をとる。
原材料長49000から製品30700と17840をとる。
原材料長49000から製品26250と21050をとる。
原材料長60000から製品53050をとる。
原材料長30000から製品17150をとる。
The
Take
Take
Take
シンプレックス演算処理手段29には、図6に示したとおりの、初期値を設定する。
fi(f1〜f5)は、最上段の横方向に5個配列した原材料長である。
x1〜x5は全て「1」である。
左側の列には、製品長が7種類、長い物から順に並べてある。
その右側の7行5列(全て1または0)の数値が、割付けパターン行列Aである。
The simplex arithmetic processing means 29 is set with an initial value as shown in FIG.
fi (f1 to f5) is a raw material length in which five pieces are arranged in the horizontal direction of the uppermost stage.
x1 to x5 are all “1”.
In the left column, seven types of product lengths are arranged in order from the longest.
The numerical value of 7 rows and 5 columns (all 1 or 0) on the right side is the allocation pattern matrix A.
ここで、目的関数をΣfi・xiとし、制約条件を(Ax≧b)および、0≦xi≦1と設定して、シンプレックス演算処理手段29を起動する。
シンプレックス演算処理手段29は条件を満たす実行可能解を求めるように動作する。初期設定が実行可能解であるから、必ず初期設定どおりの初期解を出力する。
この演算処理の解は、x=(1,1,1,1,1)T
である。
即ち、(x1,x2,x3,x4,x5)T
=(1,1,1,1,1)T
である。
また、目的関数値は233000である。上記の初期値のfiを集計した値である。
これは、目的関数の値の最大値である。他に実行可能解がみつからない場合には、初期設定値が最適値となる。
この演算処理は、シンプレックス乗数πを求めるために行われる。これは予備処理である。
Here, the objective function is Σfi · xi, the constraint conditions are set as (Ax ≧ b) and 0 ≦ xi ≦ 1, and the simplex arithmetic processing means 29 is activated.
The simplex arithmetic processing means 29 operates so as to obtain an executable solution that satisfies the conditions. Since the initial setting is a feasible solution, the initial solution must be output according to the initial setting.
The solution of this arithmetic processing is x = (1,1,1,1,1) T
It is.
That is, (x1, x2, x3, x4, x5) T
= (1,1,1,1,1) T
It is.
The objective function value is 233000. It is a value obtained by tabulating the initial values fi.
This is the maximum value of the objective function. If no other feasible solution is found, the default value is the optimal value.
This calculation process is performed to obtain a simplex multiplier π. This is a preliminary process.
このシンプレックス乗数に基づき、初期解を改善できる割付けパターンベクトル群を選択することができる。即ち、考えられる割付けパターンベクトルは多数あるが、この処理で、そのうち、初期解を改善する可能性のある割付けパターンベクトルだけを追加することができる。初期解を改善するというのは、目的関数Σfi・xiの値をより小さくできるということである。 Based on this simplex multiplier, an allocation pattern vector group that can improve the initial solution can be selected. That is, there are many possible allocation pattern vectors, but in this process, only allocation pattern vectors that can improve the initial solution can be added. The improvement of the initial solution means that the value of the objective function Σfi · xi can be made smaller.
その結果、13種類の割付けパターンベクトルを追加することができる。例えば、10番目の割付けパターンベクトルは、図6では、x10および原材料長4000という表示の下側の縦方向の列(0000101)T
である。これにより、新たな7行18列の割付けパターン行列Aがシンプレックス演算処理手段29に設定される。
As a result, 13 types of allocation pattern vectors can be added. For example, the tenth allocation pattern vector is the lower vertical column (0000101) T in FIG. 6 labeled x10 and raw material length 4000.
It is. As a result, a new 7 × 18 allocation pattern matrix A is set in the simplex operation processing means 29.
今度は、目的関数をΣfi・xiとし、制約条件を(Ax≧b)とし、xiは0≦xi≦1というように条件を緩和して、シンプレックス演算処理手段29を起動する。
シンプレックス演算処理手段29は、ピボット演算処理により、割付けパターン行列Aの中からいずれかの割付けパターンを選択して、上記の条件を満たす解、即ち、実行可能解を求める。xiの条件を緩和したから、xiが0.5という値を含む実行可能解が得られる。xiが全て0または1の整数である解を整数解と呼び、いずれかのxiが0でも1でもない解のことを非整数解と呼ぶことにする。
This time, the objective function is Σfi · xi, the constraint condition is (Ax ≧ b), and xi is relaxed so that 0 ≦ xi ≦ 1, and the simplex arithmetic processing means 29 is activated.
The simplex operation processing means 29 selects one of the allocation patterns from the allocation pattern matrix A by pivot calculation processing, and obtains a solution that satisfies the above-described condition, that is, an executable solution. Since the condition of xi has been relaxed, a feasible solution containing a value of xi of 0.5 is obtained. A solution in which xi is an integer of 0 or 1 is called an integer solution, and a solution in which any xi is neither 0 nor 1 is called a non-integer solution.
シンプレックス演算処理手段29は、目的関数Σfi・xiの値を小さくするようにピボット演算処理を実行する。そして、実行可能解を求めてその結果を出力する。出力された実行可能解で整数解が得られていれば、それは最適値である。従って、その後の処理にはすすまずに、演算処理を終了する。
一方、出力された実行可能解で非整数解が得られたときは、そのときの目的関数Σfi・xiの値を次の演算処理に使用する。即ち、図7の例では、このときの解は、原材料長40000と49000と45000とをそれぞれ0.5本使用するというもので、目的関数Σfi・xiの値は221000である。これを下限値とする。その結果は図7に示したとおりである。以上で、目的関数の値の最大値と最小値とを求めることができた。
The simplex operation processing means 29 performs a pivot operation process so as to reduce the value of the objective function Σfi · xi. Then, an executable solution is obtained and the result is output. If an integer solution is obtained with the output feasible solution, it is an optimal value. Accordingly, the calculation process is terminated without proceeding to the subsequent processes.
On the other hand, when a non-integer solution is obtained with the output executable solution, the value of the objective function Σfi · xi at that time is used for the next calculation process. That is, in the example of FIG. 7, the solution at this time is to use 0.5 raw material lengths of 40000, 49000, and 45000, respectively, and the value of the objective function Σfi · xi is 221000. This is the lower limit. The result is as shown in FIG. Thus, the maximum value and the minimum value of the objective function value can be obtained.
上記の演算処理で、目的関数の値の最大値233000と最小値221000との間を探索して、最適値を求めればよいという方針ができた。そこで、この範囲に含まれる原材料の組み合わせを求める。下式の条件を満たせばよい。
221000≦Σfi・xi<233000
Σfi・xiが小さいほどよいから、組み合わせた原材料の長さの総和が少ないものから順位を付ける。そして、この順番に次の演算処理を実行する。特許文献2は、このようにして探索範囲を狭めて、演算処理時間を短縮する技術を示した。
In the above arithmetic processing, it was possible to search between the maximum value 233000 and the
221000 ≦ Σfi · xi <233000
Since the smaller Σfi · xi is, the better. Therefore, the order of the total sum of the lengths of the combined raw materials is given. Then, the next arithmetic processing is executed in this order. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 has shown a technique for reducing the calculation processing time by narrowing the search range in this way.
次に、目的関数をΣfi・xiとし、制約条件を(Ax≧b)とし、xiは0≦xi≦1とし、さらに、原材料の組み合わせが一定という制約条件(Cx=d)を追加して、シンプレックス演算処理手段29を起動する。割付パターン行列Cは前回と同様の7行18列である。例えば、最初は原材料の長さの総和が222000から演算処理を開始する。このときの原材料の組み合わせは、60000が0本、49000が3本、45000が1本、40000が0本、30000が1本である。
dは5行1列で(0,3,1,0,1)T
という内容になる。
Next, the objective function is Σfi · xi, the constraint condition is (Ax ≧ b), xi is 0 ≦ xi ≦ 1, and the constraint condition that the combination of raw materials is constant (Cx = d) is added, The simplex operation processing means 29 is activated. The allocation pattern matrix C has 7 rows and 18 columns as in the previous case. For example, the calculation process starts when the total length of the raw materials is 222000 at first. The combination of raw materials at this time is 0 for 60000, 3 for 49000, 1 for 45000, 0 for 40000, and 1 for 30000.
d is (0, 3, 1, 0, 1) T in 5 rows and 1 column.
It becomes the contents.
なお、この例では、目的関数の最小値221000と等しくなる原材料の組み合わせが存在しないので、原材料の長さの総和が222000から演算処理を開始する。シンプレックス演算処理手段29は、18種類の割付パターンベクトルの中から、制約条件を満たす実行可能解を求める。
In this example, since there is no combination of raw materials that is equal to the
(評価式)
ところで、実際には、例えば、製品の種類が38種類で各1本、原材料長の種類は3種類といった場合に、割付けパターンベクトルの数は526個になる。また、原材料長の種類が1種類であっても、製品の種類が200種類になると、割付けパターンベクトルの数は4247個になる。このような場合に、上記の条件でシンプレックス演算処理手段29による演算処理を実行させると、数千回とか数十万回のピボット演算を繰り返して実行可能解を求める処理をすることになる。
(Evaluation formula)
Actually, for example, when there are 38 types of products, one for each type and three types of raw material lengths, the number of allocation pattern vectors is 526. Even if there is only one kind of raw material length, if there are 200 kinds of products, the number of allocation pattern vectors is 4247. In such a case, when the arithmetic processing by the simplex arithmetic processing means 29 is executed under the above-mentioned conditions, processing for obtaining an executable solution is performed by repeating the pivot operation several thousand times or several hundred thousand times.
ある製品を1個切り出すために最も経済的な原材料長は一意的に求められる。複数の製品を組み合わせて切り出すために最も経済的な原材料長も一意的に求められる。既に説明したLp・aj≦Lの式を満たす最も経済的な原材料長を求めればよい。即ち、原材料長と製品長とが決まれば、全ての場合の割付けパターンベクトルを自動的に生成することができる。原材料長と割付けパターンベクトルの組み合わせに重複はない。シンプレックス演算処理手段29は、制約条件を満たす割付けパターンベクトルの組み合わせを、重複を避けながら総当たり的に探索する。従って、割付けパターンベクトルの数を最小限に絞り込むことができれば、演算処理時間を短縮できる。一方、例えば、後で説明するように、シンプレックス乗数に基づいて、割付けパターンベクトルの数を絞り込むことができる場合もある。 In order to cut out one product, the most economical raw material length is uniquely determined. The most economical raw material length is uniquely determined to cut out a plurality of products in combination. What is necessary is just to obtain | require the most economical raw material length which satisfy | fills the formula of Lp * aj <= L already demonstrated. That is, if the raw material length and the product length are determined, the allocation pattern vector in all cases can be automatically generated. There is no overlap in the combination of raw material length and allocation pattern vector. The simplex operation processing means 29 searches the combination pattern of the allocation pattern vectors satisfying the constraint conditions in a brute force manner while avoiding duplication. Therefore, if the number of allocation pattern vectors can be reduced to the minimum, the calculation processing time can be shortened. On the other hand, for example, as will be described later, the number of allocation pattern vectors may be narrowed based on a simplex multiplier.
また、シンプレックス演算処理手段29は、制約条件を満たす割付けパターンベクトルの組み合わせを、既知のシンプレックスタブローを使用したピボット演算により、探索する。使用する原材料の組み合わせが一定という制約条件を与えると、シンプレックス演算処理手段29は、割付けパターンベクトルの組み合わせを少しずつ変更しながら、xの値が制約条件を満たす実行可能解を見付ける。このピボット演算の過程で得られる非整数解の出現順に規則性はない。ピボット演算開始時の初期条件が異なると、全く異なる過程でピボット演算が実行され、非整数解の出現順も変わる。最短時間で整数解に到達する最適な初期条件を見付ける方法は無い。運の悪いときには何万回ピボット演算を繰り返しても整数解が得られないことがある。 The simplex operation processing means 29 searches for combinations of allocation pattern vectors that satisfy the constraint conditions by a pivot operation using a known simplex tableau. Given the constraint that the combination of raw materials to be used is constant, the simplex operation processing means 29 finds an executable solution in which the value of x satisfies the constraint condition while gradually changing the combination of the allocation pattern vectors. There is no regularity in the order of appearance of non-integer solutions obtained in the process of this pivot operation. If the initial conditions at the start of the pivot operation are different, the pivot operation is executed in a completely different process, and the appearance order of the non-integer solutions also changes. There is no way to find the optimal initial condition to reach an integer solution in the shortest time. If you are unlucky, you may not be able to get an integer solution by repeating the pivot operation tens of thousands of times.
整数解が得られる前に、複数の非整数解が得られることもある。多数の非整数解が得られても、最後まで整数解が得られないこともある。最後まで整数解が得られなかったときは、条件設定をした原材料の組み合わせで最適解は無いということである。実施例2では、ピボット演算の繰り返し回数がW回に達したときに探索を打ち切って、別の原材料の組み合わせを選択するようにした。しかしながら、非整数解が出力されたときのシンプレックスタブローから得られる相対費用係数を監視すると、探索方針を決めることができる。相対費用係数が全部正の数になったときには、これ以上、実行可能解は無いと判断してよい。また、相対費用係数に一つでも0(ゼロ)が含まれていれば、実行可能解が他にもあると判断できる。従って、探索を続行するとよい。既出の実行可能解が出力されたときには全ての場合について演算処理を終了したと判断してよい。 A plurality of non-integer solutions may be obtained before an integer solution is obtained. Even if a large number of non-integer solutions are obtained, an integer solution may not be obtained until the end. If an integer solution is not obtained until the end, it means that there is no optimal solution for the combination of raw materials for which conditions are set. In Example 2, the search was terminated when the number of repetitions of the pivot operation reached W times, and another combination of raw materials was selected. However, the search strategy can be determined by monitoring the relative cost factor obtained from the simplex tableau when the non-integer solution is output. When the relative cost coefficients are all positive, it may be determined that there are no more feasible solutions. Further, if at least one relative cost coefficient includes 0 (zero), it can be determined that there are other feasible solutions. Therefore, the search should continue. When the above-described executable solution is output, it may be determined that the arithmetic processing has been completed in all cases.
しかしながら、割付けパターンベクトルの数が多い場合や、原材料の組み合わせの種類が多い場合には、シンプレックス演算処理手段29による演算処理時間が膨大になるおそれがある。そこで、本発明では、複数の非整数解が得られたときに、以下に定義する評価式を用いて、その後の演算処理の結果を予測する。即ち、ピボット演算処理の結果、複数の非整数解が得られたとき、これらの非整数解を特定の評価式を適用して比較し、一定の判定基準を満たす場合にはピボット演算処理を続行する。判定基準を満たさない場合には、ピボット演算処理を開始するときの初期条件を変更してピボット演算処理を再開する。また、あるいは、同一制約条件での演算処理を中止し、別の原材料の組み合わせを制約条件に設定する。 However, if the number of allocation pattern vectors is large or the number of combinations of raw materials is large, the computation processing time by the simplex computation processing means 29 may become enormous. Therefore, in the present invention, when a plurality of non-integer solutions are obtained, the result of the subsequent arithmetic processing is predicted using an evaluation formula defined below. That is, when a plurality of non-integer solutions are obtained as a result of the pivot operation processing, these non-integer solutions are compared by applying a specific evaluation formula, and if a certain criterion is satisfied, the pivot operation processing is continued. To do. If the determination criterion is not satisfied, the initial condition when starting the pivot calculation process is changed and the pivot calculation process is restarted. Alternatively, the arithmetic processing under the same constraint condition is stopped, and another raw material combination is set as the constraint condition.
図1に示した評価式54は、Σf(xi)と定義したデータである。Σf(xi)は、xiが前記制約条件を満たしながら0から1までの間の数値をとるとき、その最大値が一定値になる関数である。例えば、f(xi)はxiのn乗(n>1)と定義することができる。また、あるいは、Σf(xi)は、xiが前記制約条件を満たしながら0から1までの間の数値をとるとき、その最小値が一定値になる関数である。例えば、f(xi)はsinπxiとか、あるいは、f(xi)はxiのn乗(0<n<1)というように定義することができる。
The
図10は、評価式の意味の説明図である。
f(xi)をxiの2乗と定義して、評価式の意味を説明する。この評価式は、複数の非整数解が得られたときに、原材料の使用本数ベクトルxの要素xiの値の変化を観察するためのものである。即ち、それぞれの解に含まれる全てのxiが整数に近づく方向にピボット演算が進んでいるかを判定することができる。概略的には、次のような理論になる。
FIG. 10 is an explanatory diagram of the meaning of the evaluation formula.
The meaning of the evaluation expression will be described by defining f (xi) as the square of xi. This evaluation formula is for observing a change in the value of the element xi of the used number vector x of raw materials when a plurality of non-integer solutions are obtained. That is, it can be determined whether the pivot calculation is proceeding in a direction in which all xi included in each solution approach an integer. In general, the theory is as follows.
例えば、使用本数x=(x1、x2)とする。また、原材料の組み合わせCを(1、1)とする。前者は列ベクトル、後者は行ベクトルである。(Cx=d)だから、x1+x2=1である。この場合、図10(a)に示すように、x1軸とx2軸の直交座標上で、x1軸の切辺の座標が1でx2軸の切辺の座標が1の直線上に実行可能解があるということができる。直線の両端の白丸は整数解、中央の黒丸は非整数解になる。(b)には、縦軸に評価式の値を示し、横軸にx1とx2の値を示した。 For example, the number used is x = (x1, x2). Also, the raw material combination C is (1, 1). The former is a column vector and the latter is a row vector. Since (Cx = d), x1 + x2 = 1. In this case, as shown in FIG. 10A, on the orthogonal coordinates of the x1 axis and the x2 axis, the feasible solution is on a straight line where the coordinate of the x1 axis cut edge is 1 and the coordinate of the x2 axis cut edge is 1. It can be said that there is. The white circles at both ends of the line are integer solutions, and the central black circle is a non-integer solution. In (b), the value of the evaluation formula is shown on the vertical axis, and the values of x1 and x2 are shown on the horizontal axis.
図10の(b)に示したのは使用本数ベクトルxの要素がx1とx2の場合の解空間である。評価式の最大値は1、最小値は0.5である。ベクトルxの要素数が増えると解空間はこの図よりもさらに複雑になる。しかも、ピボット演算により求められる非整数解や整数解の出力順序も複雑である。従って、ある条件でピボット演算を開始して、順番に出力される実行可能解により得られる整数解あるいは非整数解の評価式の値は、図10(c)に示すように変遷する。黒丸が非整数解によるもので、白丸が整数解によるものである。 FIG. 10B shows a solution space when the elements of the number vector x used are x1 and x2. The maximum value of the evaluation formula is 1, and the minimum value is 0.5. As the number of elements of the vector x increases, the solution space becomes more complicated than this figure. In addition, the output order of non-integer solutions and integer solutions obtained by pivot calculation is also complicated. Therefore, the value of the evaluation formula of the integer solution or the non-integer solution obtained by the executable solution that is sequentially output after starting the pivot operation under a certain condition changes as shown in FIG. Black circles are based on non-integer solutions, and white circles are based on integer solutions.
ここで、例えば、シンプレックス演算処理手段29による演算処理が開始されて、所定のタイミングで、実行可能解R1が得られたとする。さらにその後、実行可能解R2が得られたとする。いずれも非整数解である。両者の評価式の値を比較すると、後から得られた非整数解の値が減少している。ここでさらにピボット演算を続行しても、評価式の値は減少していき、すぐに整数解には近づかないと判定する。そこで、このタイミングで初期条件を変更する。即ち、ピボット演算の開始点を変更する。 Here, for example, it is assumed that the arithmetic processing by the simplex arithmetic processing means 29 is started and the executable solution R1 is obtained at a predetermined timing. After that, it is assumed that an executable solution R2 is obtained. Both are non-integer solutions. Comparing the values of both evaluation formulas, the value of the non-integer solution obtained later decreases. Even if the pivot calculation is further continued here, the value of the evaluation formula decreases, and it is determined that the integer solution is not immediately approached. Therefore, the initial condition is changed at this timing. That is, the starting point of the pivot calculation is changed.
この演算処理では、目的関数をΣfi・xiとし、制約条件を(Ax≧b)とし、xiは0≦xi≦1とし、さらに、原材料の組み合わせが一定という制約条件(Cx=d)を追加して、シンプレックス演算処理手段29を起動した。割付けパターンベクトルと制約条件は変えられない。一方、本発明の方法では、制約条件(Cx=d)に費用係数の値が含まれないようにし、かつ、基底変数も使用本数ベクトルxを使用したから、費用係数fiの値を変更しても解に直接影響がない。しかも、目的関数に含まれる費用係数fiの値を変更すると、ピボット演算の開始点や順序を変えることができる。例えば、仮に、費用係数fiの値を全て0にして演算処理を開始しても、費用係数fiの値を全て1にして、演算処理を開始しても、最終的には同じ結果が得られる。ところが、ピボット演算の過程は相異する。即ち、シンプレックス演算処理手段29に対して、こうした変更可能な設定条件を変更することで、図10(c)の実行可能解R2が得られた時点でピボット演算を停止し、今度はタイミングt1からピボット演算を再開することができる場合がある。もちろん、他の任意の方法でピボット演算開始のための初期条件を変更できればよい。 In this calculation processing, the objective function is Σfi · xi, the constraint condition is (Ax ≧ b), xi is 0 ≦ xi ≦ 1, and the constraint condition that the combination of raw materials is constant (Cx = d) is added. Then, the simplex operation processing means 29 was activated. Allocation pattern vectors and constraints cannot be changed. On the other hand, in the method of the present invention, the cost factor value is not included in the constraint condition (Cx = d), and the number vector x is used for the basis variable, so the value of the cost factor fi is changed. There is no direct effect on the solution. In addition, if the value of the cost coefficient fi included in the objective function is changed, the starting point and order of the pivot calculation can be changed. For example, even if the calculation process is started with all the values of the cost coefficient fi set to 0, or the calculation process is started with all the values of the cost coefficient fi set to 1, the same result is finally obtained. . However, the pivoting process is different. That is, by changing the changeable setting conditions for the simplex calculation processing means 29, the pivot calculation is stopped when the executable solution R2 of FIG. 10C is obtained, and this time from the timing t1. It may be possible to resume the pivot operation. Of course, it suffices if the initial condition for starting the pivot calculation can be changed by any other method.
タイミングt1からピボット演算を再開すると、その後、実行可能解R3が得られる。さらにその後、実行可能解R4が得られたとする。いずれも非整数解である。ここで、両者の評価式の値を比較すると、その値が増加している。このとき、さらにピボット演算を続行すれば、評価式の値は増加していき、整数解に近づく可能性が高いと判定する。こうした判断を、図1に示した判定手段31が実行する。図10(c)の例では、その後無事に白丸で示した整数解に到達することができる。
When the pivot calculation is resumed from the timing t1, an executable solution R3 is obtained thereafter. After that, it is assumed that an executable solution R4 is obtained. Both are non-integer solutions. Here, when the value of both evaluation formulas is compared, the value increases. At this time, if the pivot calculation is further continued, the value of the evaluation formula increases and it is determined that there is a high possibility of approaching the integer solution. Such a determination is performed by the
しかしながら、実際には、同じ設定条件で演算処理を続行しても、必ず整数解が得られるとは限らない。従って、例えば、評価式の値が増加した後に整数解が得られないまま減少し始めたら、極大値を通過したものと判断して、別の上昇曲線を求めて設定条件を変更するとよい。例えば、費用係数fiの値を全て0の状態から全て1の状態まで順番に切り替えて、ピボット演算を繰り返せばよい。 However, in practice, even if the arithmetic processing is continued under the same setting conditions, an integer solution is not always obtained. Therefore, for example, if the value of the evaluation formula increases and then begins to decrease without obtaining an integer solution, it is determined that the maximum value has been passed, and another setting curve is obtained to change the setting condition. For example, the pivot calculation may be repeated by sequentially switching the value of the cost coefficient fi from the state of all 0 to the state of all 1.
以上の処理により、複数の非整数解が得られたときに、その後ピボット演算を続行しても良い結果が得られないと判断したら、その状態を回避し、別の条件からピボット演算を開始するようにして、演算処理時間を短縮することができる。また、例えば、初期条件を変更しても評価式の値が増加する傾向がみられない場合には、この制約条件での整数解は無いと判断して、原材料の組み合わせの制約条件(Cx=d)を変更して、演算処理を再開するとよい。 When multiple non-integer solutions are obtained by the above processing, if it is determined that it is not possible to continue the pivot operation after that, the state is avoided and the pivot operation is started from another condition. In this way, the calculation processing time can be shortened. Further, for example, when the tendency of the value of the evaluation formula does not increase even when the initial condition is changed, it is determined that there is no integer solution under this constraint condition, and the constraint condition (Cx = It is preferable to change d) and restart the arithmetic processing.
評価式の値が増加していく場合にのみピボット演算を続行するのは、既知の局所探索法でいう山登り法と呼ぶことができる。そして、ランダムに初期条件を変更するのをランダムリスタート法と呼ぶことができる。さらに、上記の評価式を利用して、既知の焼き鈍し法により、整数解を探索することができる。また、非整数解であって局所最適解を通過した場合に、評価式の値がいったん減少してから増加に転じる状態にあるときピボット演算を続行する方法も有効である。以上のように判定基準を定めて、図1に示した判定手段31が、ピボット演算を続行するかどうかの判定をする。図1に示した探索制御手段30は、この判定手段の判定に従って、探索を制御する。 Continuing the pivot calculation only when the value of the evaluation formula increases can be called a hill-climbing method in the known local search method. And changing the initial condition at random can be called a random restart method. Furthermore, an integer solution can be searched by a known annealing method using the above evaluation formula. It is also effective to continue the pivot operation when the value of the evaluation formula once decreases and then increases when it is a non-integer solution and passes the local optimal solution. With the determination criteria as described above, the determination means 31 shown in FIG. 1 determines whether or not to continue the pivot calculation. The search control means 30 shown in FIG. 1 controls the search according to the determination by the determination means.
(動作フロー)
図11は、本発明の主要動作のフローチャートである。
この図を用いて、評価式を使用した演算処理の具体的な手順を説明する。まず、図のステップS51では、原材料本数の組み合わせを選択する。次に、ステップS52で、上記の制約条件式を用いた制約条件の設定をする。ステップS53では、初期条件の設定をする。この初期条件とは、ピボット演算の開始時の条件のことで、例えば、費用係数を全てゼロに設定する。ステップS54でシンプレックス演算処理を起動する。ステップS55では、ピボット演算を実行する。ピボット演算を繰り返してステップS56で、実行可能解の出力をする。ステップS57では、整数解かどうかという判断をする。この判断の結果がイエスのときは最適解であるから処理を終了する。ノーのときはステップS58の処理に移行する。
(Operation flow)
FIG. 11 is a flowchart of the main operation of the present invention.
A specific procedure of arithmetic processing using the evaluation formula will be described with reference to FIG. First, in step S51 in the figure, a combination of the number of raw materials is selected. Next, in step S52, a constraint condition is set using the above constraint equation. In step S53, initial conditions are set. This initial condition is a condition at the start of the pivot calculation. For example, all the cost coefficients are set to zero. In step S54, simplex operation processing is started. In step S55, a pivot calculation is executed. The pivot calculation is repeated, and an executable solution is output in step S56. In step S57, it is determined whether it is an integer solution. If the result of this determination is yes, the process ends because it is the optimal solution. If no, the process proceeds to step S58.
ステップS58では、ピボット演算の終了かどうかという判断をする。これは、既に説明したように、実行可能解が無いと判断された場合である。この判断の結果がイエスのときは最初のステップS51の処理に移行し、制約条件の再設定を行う。ノーのときはステップS59の処理に移行する。ステップS59では、非整数解を評価式に当てはめる演算処理をする。ステップS59〜61の演算は判定手段31(図1)が実行する。ステップS60では、評価式の値の履歴を比較して判定をする。即ち、例えば、前回の非整数解について、演算をした評価式の値を記憶装置に記憶させておき、今回のものと比較する。また、数回連続して得られた非整数解について、演算をした評価式の値を記憶装置に記憶させておき、今回のものと比較する。ステップS61では、既に説明したような判定基準を使用して、ピボット演算を続行するかどうかという判断をする。この判断の結果がイエスのときはステップS56の処理に移行して、ステップS56〜61を繰り返す。一方、ノーのときはステップS62の処理に移行して、費用係数の変更をする。そして、ステップS54に戻る。即ち、新たな初期条件で、ピボット演算を再開する。 In step S58, it is determined whether or not the pivot calculation is finished. This is a case where it is determined that there is no feasible solution as already described. If the result of this determination is yes, the process proceeds to the first step S51, and the constraint conditions are reset. If no, the process proceeds to step S59. In step S59, arithmetic processing for applying the non-integer solution to the evaluation formula is performed. The determination means 31 (FIG. 1) performs the calculation of steps S59-61. In step S60, determination is made by comparing the history of the values of the evaluation formula. That is, for example, for the previous non-integer solution, the value of the calculated evaluation formula is stored in the storage device and compared with the current one. Also, for the non-integer solution obtained several times in succession, the value of the calculated evaluation formula is stored in the storage device and compared with the current one. In step S61, it is determined whether or not to continue the pivot calculation using the determination criterion as described above. If the result of this determination is yes, the process proceeds to step S56, and steps S56 to 61 are repeated. On the other hand, when the answer is no, the process proceeds to step S62, and the cost coefficient is changed. Then, the process returns to step S54. That is, the pivot calculation is resumed under new initial conditions.
図12は、ピボット演算を155回繰り返したときの、割付パターンベクトルと使用本数ベクトルの関係を示す説明図である。図13は、その過程での非整数解と整数解の具体例説明図である。
シンプレックス演算処理手段29によるピボット操作を最初から数えて155回繰り返して、図の第1の実行可能解を得た。
その非整数解は、x27の割り付けパターンの材料が1本、x17の割り付けパターンの材料が0.5本、x88の割り付けパターンの材料が0.5本・・・というような内容である。
ここで、Σf(xi)を計算する。使用本数ベクトルに、1が16個,0.5が12個含まれている。従って、Σf(xi)は19である。
さらに、シンプレックス演算処理手段29によるピボット操作を繰り返すと、最初から数えて157回目に新たな実行可能解を得た。上記の155回目も156回目も非整数解が得られたが、その評価式による値は増加し続けた。従って、上記の判定手段の判定により、ピボット演算を続行した。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the relationship between the allocation pattern vector and the used number vector when the pivot calculation is repeated 155 times. FIG. 13 is an explanatory diagram of specific examples of non-integer solutions and integer solutions in the process.
The pivot operation by the simplex arithmetic processing means 29 was repeated 155 times from the beginning to obtain the first feasible solution in the figure.
The non-integer solution is such that the material of the allocation pattern of x27 is one, the material of the allocation pattern of x17 is 0.5, the material of the allocation pattern of x88 is 0.5, and so on.
Here, Σf (xi) is calculated. The number vector used includes 16 for 1 and 12 for 0.5. Therefore, Σf (xi) is 19.
Further, when the pivot operation by the simplex arithmetic processing means 29 was repeated, a new executable solution was obtained for the 157th time counting from the beginning. Non-integer solutions were obtained both in the 155th and 156th times, but the value according to the evaluation formula continued to increase. Therefore, the pivot calculation is continued according to the determination by the determination means.
一方、原材料の種類を一種とし、製品の種類を200種としたとき、割付パターンベクトルは4247種類生成された。同様にしてシンプレックス演算処理を実行させたところ、最初の実行可能解を得るまでに1783回のピボット演算が行われた。評価式を使用しないで、そのままピボット演算を続行したところ、443183回までピボット演算をしても、整数解は得られなかった。一方、上記の評価式を使用して探索を実行したところ、94808回までピボット演算をして、整数解を得ることができた。即ち、本発明の方法により、十分に演算処理時間を短縮できることがわかった。 On the other hand, when the type of raw material is one and the type of product is 200, 4247 types of allocation pattern vectors are generated. Similarly, when simplex operation processing was executed, 1783 pivot operations were performed until the first executable solution was obtained. When the pivot calculation was continued without using the evaluation formula, an integer solution could not be obtained even if the pivot calculation was performed up to 443183 times. On the other hand, when a search was executed using the above evaluation formula, an integer solution could be obtained by performing a pivot operation up to 94808 times. That is, it has been found that the processing time can be sufficiently shortened by the method of the present invention.
図14は、部材加工装置のブロック図である。
以上の処理により、部材割付データ53が得られた。これは、プレカット工場でプレカット装置17に供給される。原材料は図14に示した順に選択されて、対応する割付パターンで切り分けられ、製品が得られる。この実施例では、初期実行可能解の場合の歩留まりが0.903であったものが、改善後に0.939になった。大量の原材料に大量の製品を割り付けて切り出すプレカット工場では、このように、約1%の歩留まり改善ができただけで多額のコストダウンが可能になる。また、廃棄物量を1%減少させることができれば、廃棄物処理のための設備や費用も節約することができる。上記の例では、原材料の種類や要求される製品の種類や量を単純化したが、多種多様の原材料と製品とを取り扱えばさらに従来法では到達できなかったレベルまで大幅な歩留まりの改善を見込むことができる。
FIG. 14 is a block diagram of the member processing apparatus.
The
なお、使用原材料長の総和の最小値を求めるために、最初に、第1制約条件式と第3制約条件式の制約条件の下でシンプレックス演算処理を実行した。このとき、非整数解を伴う実行可能解が得られたら、そのときの目的関数値を使用原材料長の総和の最小値に設定した。しかしながら、上記のように、同一制約条件の下で、非整数解が複数回得られることがある。そこで、別の新たな非整数解が得られる可能性があり、原材料の本数を組み合わせて、その目的関数値と等しくなる組合せがある限り、その制約条件下で、シンプレックス演算処理を繰り返すことが好ましい。 In order to obtain the minimum value of the total sum of the raw material lengths used, first, simplex operation processing was executed under the constraints of the first constraint equation and the third constraint equation. At this time, if a feasible solution with a non-integer solution was obtained, the objective function value at that time was set to the minimum value of the total sum of the raw material lengths used. However, as described above, a non-integer solution may be obtained multiple times under the same constraints. Therefore, there is a possibility that another new non-integer solution may be obtained, and it is preferable to repeat the simplex operation processing under the constraint conditions as long as there is a combination that equals the objective function value by combining the number of raw materials. .
上記の演算処理装置で実行されるコンピュータプログラムは、機能ブロックで図示した単位でモジュール化されてもよいし、複数の機能ブロックを組合せて一体化されてもよい。また、上記のコンピュータプログラムは、既存のアプリケーションプログラムに組み込んで使用してもよい。本発明を実現するためのコンピュータプログラムは、例えばCD−ROMのようなコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して、任意の情報処理装置にインストールして利用することができる。 The computer program executed by the above arithmetic processing unit may be modularized in units shown in functional blocks, or may be integrated by combining a plurality of functional blocks. Further, the above computer program may be used by being incorporated into an existing application program. The computer program for realizing the present invention can be recorded on a computer-readable recording medium such as a CD-ROM and installed in any information processing apparatus for use.
10 部材割付システム
12 コンピュータ
14 ネットワーク
16 端末装置
20 演算処理装置
21 製品長設定手段
22 原材料長設定手段
23 初期設定手段
24 割付パターンベクトル生成手段
25 割付パターン行列生成手段
26 制約条件生成手段
27 費用計数係数ベクトル生成手段
28 目的関数生成手段
29 シンプレックス演算処理手段
30 探索制御手段
31 判定手段
40 記憶装置
41 製品長ベクトルLp
42 製品要求数量ベクトルb
43 原材料長ベクトルLm
44 初期実行可能解
45 原材料使用予定数量ベクトルd
46 割付パターン行列
46a 割付パターンベクトル
47 原材料使用行列C
48 第1制約条件式
49 第2制約条件式
50 第3制約条件式
51 目的関数
52 組合せリスト
53 部材割付データ
54 評価式
DESCRIPTION OF
42 Product requirement quantity vector b
43 Raw material length vector Lm
44 Initial
46
48 First constraint equation 49
Claims (10)
求められているm本の製品の製品長データの入力を受け付けて、製品長を要素とするm次の製品長ベクトルLpと、製品要求数量を要素とする製品要求数量ベクトルbとを生成して、記憶装置に記憶させる製品長設定手段と、
用意されたk種類の長さの原材料長データの入力を受け付けて、原材料長を要素とするk次の原材料長ベクトルLmを生成し、記憶装置に記憶させる原材料長設定手段と、
求められている前記m本の製品の製品長データと用意された前記k種類の原材料の原材料長データとを比較して、1本または複数本の製品を経済的に割り付けることができる原材料と製品との関係を示す、m次の割付パターンベクトルを列挙する割付パターンベクトル生成手段と、
前記割付パターンベクトル生成手段の生成した割付パターンベクトルを並べた割付パターン行列Aを生成して、記憶装置に記憶させる割付パターン行列生成手段と、
前記割付パターン行列に含まれたn個の割付パターンから選択して該当する原材料を選択する各要素がxiの使用本数ベクトルxを定義し、前記原材料長ベクトルLmに対応するm次の費用係数ベクトルと前記使用本数ベクトルxの積の総和を示す目的関数を生成して、記憶装置に記憶させる目的関数生成手段と、
前記割付パターン行列Aから選択されたn個の割付パターンで切り出した各製品数は、それぞれ求められている各製品の数量以上でなければならないとする第1制約条件式Ax≧bと使用本数ベクトルxの各要素xiが0≦xi≦1であるという緩和した第3制約条件式を生成して、記憶装置に記憶させる制約条件生成手段と、
任意の方法で求められた初期実行可能解の入力を受け付けて、記憶装置に記憶させる初期設定手段と、
前記初期実行可能解と前記目的関数と前記制約条件式の入力を受け付けて、シンプレックス演算処理を実行するシンプレックス演算手段と、
前記シンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、前記初期実行可能解の目的関数の値を最大値とし、前記シンプレックス演算処理の結果得られた目的関数の値を最小値として、その範囲の目的関数の値をとる原材料の使用本数の組合せを列挙し、その中から目的関数が前記最小値に近いものを選択して、前記制約条件生成手段に対して、どの長さの原材料を何本選択して割付けに使用するかを定める、原材料使用行列Cと原材料の使用本数ベクトルxの積が原材料使用予定数量ベクトルdと等しいとする第2制約条件式Cx=dの生成を依頼し、前記第1制約条件式と前記第2制約条件式と前記第3制約条件式の制約条件下で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼し、その後得られたシンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、列挙された前記原材料の使用本数の組合せの中から、目的関数が前記最小値に近い次の候補を選択して、前記制約条件生成手段に対して、新たな第2制約条件式Cx=dの生成を依頼し、この新たな制約条件で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼するという動作を繰り返すように制御する探索制御手段を備え、
前記xiが前記制約条件式を満たしながら0から1までの間の数値をとるとき、その最大値または最小値が一定値になる関数Σf(xi)を評価式に設定して、ピボット演算処理の結果複数の非整数解が得られたとき、これらの非整数解の関係を前記評価式を適用して比較する判定手段を備え、
前記探索制御手段は、前記判定手段が一定の判定基準を満たすと判定した場合にはピボット演算処理を続行し、判定基準を満たさないと判定した場合には、ピボット演算処理を開始するときの初期条件を変更してピボット演算処理を再開することを特徴とする部材割付システム。 The number of each type of raw material required when each of m products of a predetermined length is cut out from k types of raw materials of a predetermined length, and the combination of products assigned to each raw material is optimized. There,
Accepting the input of product length data of m required products, and generating an m-th order product length vector Lp having the product length as an element and a product request quantity vector b having the product request quantity as an element Product length setting means for storing in the storage device;
A raw material length setting means that receives input of raw material length data of k types of prepared lengths, generates a k-th order raw material length vector Lm having the raw material length as an element, and stores it in a storage device;
The raw material and product which can economically allocate one or a plurality of products by comparing the product length data of the required m products with the raw material length data of the k kinds of raw materials prepared An allocation pattern vector generation means for enumerating m-th order allocation pattern vectors,
An allocation pattern matrix generation unit that generates an allocation pattern matrix A in which the allocation pattern vectors generated by the allocation pattern vector generation unit are arranged and stores the allocation pattern matrix A in a storage device;
An m-th order cost coefficient vector corresponding to the raw material length vector Lm, wherein each element for selecting a corresponding raw material by selecting from the n allocation patterns included in the allocation pattern matrix defines a number vector x of x i And an objective function generating means for generating an objective function indicating a sum of products of the used number vectors x and storing the objective function in a storage device;
The first constraint condition expression Ax ≧ b and the number-of-uses vector in which the number of each product cut out with the n number of allocation patterns selected from the allocation pattern matrix A must be equal to or greater than the quantity of each required product. a constraint condition generating means for generating a relaxed third constraint condition expression that each element x i of x is 0 ≦ xi ≦ 1, and storing it in the storage device;
Initial setting means for receiving an input of an initial executable solution obtained by an arbitrary method and storing it in a storage device;
Simplex operation means for receiving input of the initial executable solution, the objective function, and the constraint condition expression, and executing simplex operation processing;
If the simplex operation process results in a solution where the value of xi is either 0 or 1 and does not include any other value, the member assignment data is output with the solution as the optimal solution, otherwise Is a combination of the number of raw materials used that takes the objective function value of the initial feasible solution as a maximum value, the objective function value obtained as a result of the simplex operation processing as a minimum value, and takes the objective function value in that range. Are selected from among them, and the number of raw materials of which length is selected and used for allocation is selected for the constraint condition generation means. A request is made to generate a second constraint condition expression Cx = d, where the product of the use matrix C and the raw material use number vector x is equal to the raw material use scheduled quantity vector d, and the first constraint condition expression and the second constraint condition expression are requested. And the third Under the constraint condition of the constraint condition expression, the simplex operation means is requested to perform the arithmetic processing, and the simplex arithmetic processing obtained thereafter results in a solution where the value of xi is either 0 or 1 and does not include any other In this case, the member allocation data is output with the solution as an optimal solution, and in other cases, the next candidate whose objective function is close to the minimum value is selected from the listed combinations of the number of raw materials used. Select and request the constraint condition generation means to generate a new second constraint condition expression Cx = d, and repeat the operation of requesting the simplex operation means to perform arithmetic processing under this new constraint condition. Search control means for controlling,
When the xi takes a numerical value between 0 and 1 while satisfying the constraint expression, a function Σf (xi) whose maximum value or minimum value is a constant value is set as an evaluation expression, and the pivot calculation process When a plurality of non-integer solutions are obtained as a result, a determination unit that compares the relationship between these non-integer solutions by applying the evaluation formula is provided,
The search control means continues the pivot calculation process when it is determined that the determination means satisfies a certain determination criterion, and the initial time when the pivot calculation process is started when it is determined that the determination criterion is not satisfied. A member assignment system characterized by changing the conditions and restarting the pivot calculation process.
前記判定手段は、前記xiが前記制約条件を満たしながら0から1までの間の数値をとり、前記評価式Σf(xi)の値の最大値が一定値になる関数であるとき、
後から得られた非整数解による前記評価式の値が先に得られた非整数解による前記評価式の値に比べて増加していれば、前記判定基準を満たすと判定することを特徴とする部材割付システム。 In the member allocation system according to claim 1,
The determination means is a function in which the xi takes a numerical value between 0 and 1 while satisfying the constraint condition, and the maximum value of the evaluation formula Σf (xi) is a constant value.
If the value of the evaluation formula based on the non-integer solution obtained later is larger than the value of the evaluation formula based on the non-integer solution obtained earlier, it is determined that the criterion is satisfied. Member allocation system.
前記判定手段は、前記xiが前記制約条件を満たしながら0から1までの間の数値をとり、前記評価式Σf(xi)の値の最小値が一定値になる関数であるとき、
後から得られた非整数解による前記評価式の値が先に得られた非整数解による前記評価式の値に比べて減少していれば、前記判定基準を満たすと判定することを特徴とする部材割付システム。 In the member allocation system according to claim 1,
The determination means is a function in which the xi takes a numerical value between 0 and 1 while satisfying the constraint condition, and the minimum value of the evaluation formula Σf (xi) is a constant value.
If the value of the evaluation formula based on the non-integer solution obtained later is smaller than the value of the evaluation formula based on the non-integer solution obtained earlier, it is determined that the criterion is satisfied. Member allocation system.
順次得られた非整数解による前記評価式の値を焼き鈍し法を用いて比較をする判定基準により判定することを特徴とする部材割付システム。 In the member allocation system according to claim 1,
A member assignment system, characterized in that the evaluation formula values obtained by successively obtained non-integer solutions are determined according to a criterion for comparison using an annealing method.
非整数解であって局所最適解を通過した場合に、評価式の値がいったん減少してから増加に転じる状態にあるときに前記判定基準を満たすと判定することを特徴とする部材割付システム。 In the member allocation system according to claim 1,
A member allocation system characterized in that, when a non-integer solution passes a local optimal solution, it is determined that the criterion is satisfied when the value of the evaluation formula once decreases and then increases.
前記第1制約条件式と第3制約条件式の制約条件の下で、前記シンプレックス演算処理を実行し、非整数解を伴う実行可能解が得られたときであって、別の新たな非整数解を求めるシンプレックス演算処理を繰り返すことを特徴とする部材割付システム。 In the member allocation system in any one of Claims 1 thru | or 5,
When the simplex operation process is executed under the constraint conditions of the first constraint condition expression and the third constraint condition expression and an executable solution with a non-integer solution is obtained, another new non-integer number A member assignment system characterized by repeating simplex calculation processing for obtaining a solution.
求められているm本の製品の製品長データの入力を受け付けて、製品長を要素とするm次の製品長ベクトルLpと、製品要求数量を要素とする製品要求数量ベクトルbとを生成して、記憶装置に記憶させる製品長設定手段と、
用意されたk種類の長さの原材料長データの入力を受け付けて、原材料長を要素とするk次の原材料長ベクトルLmを生成し、記憶装置に記憶させる原材料長設定手段と、
求められている前記m本の製品の製品長データと用意された前記k種類の原材料の原材料長データとを比較して、1本または複数本の製品を経済的に割り付けることができる原材料と製品との関係を示す、m次の割付パターンベクトルを列挙する割付パターンベクトル生成手段と、
前記割付パターンベクトル生成手段の生成した割付パターンベクトルを並べた割付パターン行列Aを生成して、記憶装置に記憶させる割付パターン行列生成手段と、
前記割付パターン行列に含まれたn個の割付パターンから選択して該当する原材料を選択する各要素がxiの使用本数ベクトルxを定義し、前記原材料長ベクトルLmに対応するm次の費用係数ベクトルと前記使用本数ベクトルxの積の総和を示す目的関数を生成して、記憶装置に記憶させる目的関数生成手段と、
前記割付パターン行列Aから選択されたn個の割付パターンで切り出した各製品数は、それぞれ求められている各製品の数量以上でなければならないとする第1制約条件式Ax≧bと使用本数ベクトルxの各要素xiが0≦xi≦1であるという緩和した第3制約条件式を生成して、記憶装置に記憶させる制約条件生成手段と、
任意の方法で求められた初期実行可能解の入力を受け付けて、記憶装置に記憶させる初期設定手段と、
前記初期実行可能解と前記目的関数と前記制約条件式の入力を受け付けて、シンプレックス演算処理を実行するシンプレックス演算手段と、
前記シンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、前記初期実行可能解の目的関数の値を最大値とし、前記シンプレックス演算処理の結果得られた目的関数の値を最小値として、その範囲の目的関数の値をとる原材料の使用本数の組合せを列挙し、その中から目的関数が前記最小値に近いものを選択して、前記制約条件生成手段に対して、どの長さの原材料を何本選択して割付けに使用するかを定める、原材料使用行列Cと原材料の使用本数ベクトルxの積が原材料使用予定数量ベクトルdと等しいとする第2制約条件式Cx=dの生成を依頼し、前記第1制約条件式と前記第2制約条件式と前記第3制約条件式の制約条件下で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼し、その後得られたシンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、列挙された前記原材料の使用本数の組合せの中から、目的関数が前記最小値に近い次の候補を選択して、前記制約条件生成手段に対して、新たな第2制約条件式Cx=dの生成を依頼し、この新たな制約条件で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼するという動作を繰り返すように制御する探索制御手段を備え、
前記xiが前記制約条件式を満たしながら0から1までの間の数値をとるとき、その最大値または最小値が一定値になる関数Σf(xi)を評価式に設定して、ピボット演算処理の結果複数の非整数解が得られたとき、これらの非整数解の関係を前記評価式を適用して比較する判定手段を備え、
前記探索制御手段は、前記判定手段が一定の判定基準を満たすと判定した場合にはピボット演算処理を続行し、判定基準を満たさないと判定した場合には、ピボット演算処理を開始するときの初期条件を変更してピボット演算処理を再開することを特徴とする部材加工装置。 Means for optimizing the combination of products assigned to each raw material by obtaining the number of each type of raw material required when each of m products having a predetermined length is cut out from k kinds of raw materials each having a predetermined length; A pre-cut device that accepts optimized member allocation data and cuts the m products from the k kinds of raw materials that are sequentially supplied;
Accepting the input of product length data of m required products, and generating an m-th order product length vector Lp having the product length as an element and a product request quantity vector b having the product request quantity as an element Product length setting means for storing in the storage device;
A raw material length setting means that receives input of raw material length data of k types of prepared lengths, generates a k-th order raw material length vector Lm having the raw material length as an element, and stores it in a storage device;
The raw material and product which can economically allocate one or a plurality of products by comparing the product length data of the required m products with the raw material length data of the k kinds of raw materials prepared An allocation pattern vector generation means for enumerating m-th order allocation pattern vectors,
An allocation pattern matrix generation unit that generates an allocation pattern matrix A in which the allocation pattern vectors generated by the allocation pattern vector generation unit are arranged and stores the allocation pattern matrix A in a storage device;
An m-th order cost coefficient vector corresponding to the raw material length vector Lm, wherein each element for selecting a corresponding raw material by selecting from the n allocation patterns included in the allocation pattern matrix defines a number vector x of x i And an objective function generating means for generating an objective function indicating a sum of products of the used number vectors x and storing the objective function in a storage device;
The first constraint condition expression Ax ≧ b and the number-of-uses vector in which the number of each product cut out with the n number of allocation patterns selected from the allocation pattern matrix A must be equal to or greater than the quantity of each required product. a constraint condition generating means for generating a relaxed third constraint condition expression that each element x i of x is 0 ≦ xi ≦ 1, and storing it in the storage device;
Initial setting means for receiving an input of an initial executable solution obtained by an arbitrary method and storing it in a storage device;
Simplex operation means for receiving input of the initial executable solution, the objective function, and the constraint condition expression, and executing simplex operation processing;
If the simplex operation process results in a solution where the value of xi is either 0 or 1 and does not include any other value, the member assignment data is output with the solution as the optimal solution, otherwise Is a combination of the number of raw materials used that takes the objective function value of the initial feasible solution as a maximum value, the objective function value obtained as a result of the simplex operation processing as a minimum value, and takes the objective function value in that range. Are selected from among them, and the number of raw materials of which length is selected and used for allocation is selected for the constraint condition generation means. A request is made to generate a second constraint condition expression Cx = d, where the product of the use matrix C and the raw material use number vector x is equal to the raw material use scheduled quantity vector d, and the first constraint condition expression and the second constraint condition expression are requested. And the third Under the constraint condition of the constraint condition expression, the simplex operation means is requested to perform the arithmetic processing, and the simplex arithmetic processing obtained thereafter results in a solution where the value of xi is either 0 or 1 and does not include any other In this case, the member allocation data is output with the solution as an optimal solution, and in other cases, the next candidate whose objective function is close to the minimum value is selected from the listed combinations of the number of raw materials used. Select and request the constraint condition generation means to generate a new second constraint condition expression Cx = d, and repeat the operation of requesting the simplex operation means to perform arithmetic processing under this new constraint condition. Search control means for controlling,
When the xi takes a numerical value between 0 and 1 while satisfying the constraint expression, a function Σf (xi) whose maximum value or minimum value is a constant value is set as an evaluation expression, and the pivot calculation process When a plurality of non-integer solutions are obtained as a result, a determination unit that compares the relationship between these non-integer solutions by applying the evaluation formula is provided,
The search control means continues the pivot calculation process when it is determined that the determination means satisfies a certain determination criterion, and the initial time when the pivot calculation process is started when it is determined that the determination criterion is not satisfied. A member processing apparatus characterized by changing a condition and restarting a pivot calculation process.
製品長設定手段が、求められているm本の製品の製品長データの入力を受け付けて、製品長を要素とするm次の製品長ベクトルLpと、製品要求数量を要素とする製品要求数量ベクトルbとを生成して、記憶装置に記憶させるステップと、
原材料長設定手段が、用意されたk種類の長さの原材料長データの入力を受け付けて、原材料長を要素とするk次の原材料長ベクトルLmを生成し、記憶装置に記憶させるステップと、
割付パターンベクトル生成手段が、求められている前記m本の製品の製品長データと用意された前記k種類の原材料の原材料長データとを比較して、1本または複数本の製品を経済的に割り付けることができる原材料と製品との関係を示す、m次の割付パターンベクトルを列挙するステップと、
割付パターン行列生成手段が、前記割付パターンベクトル生成手段の生成した割付パターンベクトルを並べた割付パターン行列Aを生成して、記憶装置に記憶させるステップと、
目的関数生成手段が、前記割付パターン行列に含まれたn個の割付パターンをから選択して該当する原材料を選択する各要素がxiの使用本数ベクトルxを定義し、前記原材料長ベクトルLmに対応するm次の費用係数ベクトルと前記使用本数ベクトルxの積の総和を示す目的関数を生成して、記憶装置に記憶させるステップと、
制約条件生成手段が、前記割付パターン行列Aから選択されたn個の割付パターンで切り出した各製品数は、それぞれ求められている各製品の数量以上でなければならないとする制約条件式Ax≧bと使用本数ベクトルxの各要素xiが0≦xi≦1であるという緩和した第3制約条件式を生成して、記憶装置に記憶させるステップと、
初期設定手段が、任意の方法で求められた初期実行可能解の入力を受け付けて、記憶装置に記憶させるステップと、
シンプレックス演算手段が、前記初期実行可能解と前記目的関数と前記制約条件式の入力を受け付けて、シンプレックス演算処理を実行するステップと、
探索制御手段が、前記シンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、前記初期実行可能解の目的関数の値を最大値とし、前記シンプレックス演算処理の結果得られた目的関数の値を最小値として、その範囲の目的関数の値をとる原材料の使用本数の組合せを列挙し、その中から目的関数が前記最小値に近いものを選択するステップと、
前記探索制御手段が、前記制約条件生成手段に対して、どの長さの原材料を何本選択して割付けに使用するかを定める、原材料使用行列Cと原材料の使用本数ベクトルxの積が原材料使用予定数量ベクトルdと等しいとする第2制約条件式Cx=dの生成を依頼するステップと、
前記探索制御手段が、前記制約条件で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼するステップと、
前記探索制御手段が、その後得られたシンプレックス演算処理により、xiの値が0または1のいずれかであって、それ以外のものを含まない解のときは、その解を最適解として部材割付データを出力し、それ以外の場合には、列挙された前記原材料の使用本数の組合せの中から、目的関数が前記最小値に近い次の候補を選択して、前記制約条件生成手段に対して、新たな第2制約条件式Cx=dの生成を依頼し、前記第1制約条件式と前記第2制約条件式と前記第3制約条件式の制約条件下で、シンプレックス演算手段に演算処理を依頼するという動作を繰り返すように制御するステップと、
判定手段が、前記xiが前記制約条件式を満たしながら0から1までの間の数値をとるとき、その最大値または最小値が一定値になる関数Σf(xi)を評価式に設定して、ピボット演算処理の結果複数の非整数解が得られたとき、これらの非整数解の関係を前記評価式を適用して比較するステップと、
前記探索制御手段が、前記判定手段が一定の判定基準を満たすと判定した場合にはピボット演算処理を続行し、判定基準を満たさないと判定した場合には、ピボット演算処理を開始するときの初期条件を変更してピボット演算処理を再開するステップを含むことを特徴とする部材割付方法。 A method that optimizes the combination of products assigned to each raw material by obtaining the number of each type of raw material required when cutting out m products each having a predetermined length from k kinds of raw materials each having a predetermined length. There,
The product length setting means accepts the input of the product length data of m required products, and the m-th order product length vector Lp with the product length as an element and the product request quantity vector with the product request quantity as an element generating b and storing it in a storage device;
A step in which raw material length setting means receives input of raw material length data of k types of prepared lengths, generates a k-th raw material length vector Lm having the raw material length as an element, and stores it in a storage device;
The allocation pattern vector generation means compares the required product length data of the m products and the prepared raw material length data of the k kinds of raw materials, and economically determines one or more products. Enumerating m-th order allocation pattern vectors indicating the relationship between raw materials and products that can be allocated;
An allocation pattern matrix generation unit that generates an allocation pattern matrix A in which the allocation pattern vectors generated by the allocation pattern vector generation unit are arranged and stores the allocation pattern matrix A in a storage device;
The objective function generating means selects n allocation patterns included in the allocation pattern matrix and selects the corresponding raw material, each element defines the number vector x of x i and corresponds to the raw material length vector Lm Generating an objective function indicating the sum of products of the m-th order cost coefficient vector and the used number vector x and storing the objective function in a storage device;
Constraint condition expression Ax ≧ b, where the number of products cut out by the constraint condition generation means with the n number of allocation patterns selected from the allocation pattern matrix A must be equal to or greater than the quantity of each product obtained. And generating a relaxed third constraint expression that each element xi of the used number vector x is 0 ≦ xi ≦ 1, and storing it in the storage device;
An initial setting means for receiving an input of an initial executable solution obtained by an arbitrary method and storing it in a storage device;
A simplex computing means for receiving input of the initial executable solution, the objective function, and the constraint expression, and executing a simplex computing process;
The search control means outputs a member allocation data with the solution as the optimal solution when the value of xi is either 0 or 1 and does not include any other by the simplex operation processing, In other cases, the raw material which takes the value of the objective function in the range with the value of the objective function of the initial feasible solution as the maximum value and the value of the objective function obtained as a result of the simplex operation processing as the minimum value. Enumerating the combinations of the number of used and selecting the one whose objective function is close to the minimum value from among the combinations,
The search control means determines how many raw materials of which length to select and use for allocation to the constraint generation means. The product of the raw material use matrix C and the raw material use number vector x is the raw material use. Requesting generation of a second constraint condition expression Cx = d that is equal to the planned quantity vector d;
The search control means requesting an arithmetic process to the simplex arithmetic means under the constraint;
When the search control means obtains a simplex operation process, and the solution is a solution that does not include any other value when the value of xi is 0 or 1, member assignment data is determined with that solution as the optimum solution. Otherwise, select the next candidate whose objective function is close to the minimum value from the listed combinations of the number of used raw materials, and Requests the generation of a new second constraint condition expression Cx = d, and requests calculation processing to the simplex operation means under the constraint conditions of the first constraint condition expression, the second constraint condition expression, and the third constraint condition expression A step of controlling to repeat the operation of
When the determination means takes a numerical value between 0 and 1 while the xi satisfies the constraint expression, a function Σf (xi) whose maximum value or minimum value is a constant value is set as an evaluation expression, When a plurality of non-integer solutions are obtained as a result of the pivot operation, comparing the relationship of these non-integer solutions by applying the evaluation formula;
When the search control unit determines that the determination unit satisfies a certain determination criterion, the pivot calculation processing is continued, and when it is determined that the determination criterion is not satisfied, an initial time when the pivot calculation processing is started A member allocating method comprising a step of changing a condition and restarting a pivot calculation process.
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