2014 Fiscal Year Research-status Report
不確実性を有する離散型生産システムの設計・運用支援環境の開発
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25420815
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
橋爪 進 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (60242913)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
矢嶌 智之 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80262864)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 離散事象システム / 不確実性 / クリティカルパス / ペトリネット / 多工程間のマッチング / ベイズ推定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，不確実性を有する離散型生産システムを対象に，システム構成とその下での運用方策の同時最適化手法を開発するとともに，それに基づく設計・運用支援環境の開発を行うことである．このなかで平成26年度は，平成25年度に引き続きシステムモデル表現手法を検討するとともに，そのモデルをベースにした最適化手法の開発を行った．得られた知見は以下のようである．
(1) 生産システムのモデルとして，離散事象システムの定性モデルであるペトリネットに処理時間の不確実性を表す確率分布を導入したモデルを考え，そのモデルをもとに各処理がクリティカルパスに含まれる確率分布を求めるいくつかの方法を考案し，数値計算を通して各方法の特徴を明らかにした．これにより，システム構成と各処理時間の不確実性を表すモデルが与えられたとき，生産システムのネック工程を抽出できる．さらに，ネック工程に関する解析から各処理装置能力の改善に関わる１つの最適化問題の解法を示した．
(2) 評価基準が異なる多工程を有する生産システムのマッチング問題に対する１つのヒューリスティックな解法を考案した．各工程はその評価基準の高い製品から処理されるが多少処理順が前後しても構わないという曖昧さを情報エントロピーを用いて表現した．これにより，確定的なスケジューリング問題以外の対象を扱うことが可能となった．
(3) ジョブがある分布に従って到着する生産システムの装置前バッファの滞留量を制御するにあたって，その分布をベイズの定理を用いて推定し，その情報を利用したフィードバック制御系を構築した．これにより，不確実性を含む生産システムの最適運用を図ることができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成26年度の計画は，不確実性を有する離散型生産システムを表すモデルをベースに，そのモデルの構築手法の開発，運用方策の獲得手法の開発，ネック工程の導出・評価・解消手法の開発を行うことであった．これらに対する評価は，以下のようである．
・処理時間や処理工程の不確実性を表す確率分布の構築は，実績の欄内の(3)に示すように，いくつかの分布モデルを用意しておき，ベイズ推定を用いてオンラインで切り替えることにより行うことができた．
・生産システムの運用方策獲得については，実績の欄内の(2)によるヒューリスティック手法による運用，実績の欄内の(3)によるベイズ推定により得られたジョブ到着分布を利用した運用が不確実性を有する離散型生産システムに有効である可能性を示せた．
・実績の欄内の(1)によるクリティカルパスの推定法の開発により，不確実性を有する離散型生産システムのネック工程の導出・評価が可能となった。また，処理装置改善に関わる最適化手法の開発により，ネック工程の１つの解消手段を示せた．
以上より，達成度は「おおむね順調に進展している」と評価した．しかしながら，システム構成変更に伴う不確実性の変化については，今のところシステム構成変更の度に学習するによる対応しかなく，平成27年度も引き続き検討する予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画および平成26年度の実績およびその達成度より，平成27年度は以下のことを行う予定である．
(1) システムモデル構築手法の開発：実績の欄で述べたように，システム構成とその下での運用方策の同時最適化を行うためのモデルおよび方法を開発したものの，システム構成変更に伴う不確実性の変化について柔軟に対応できるとはいえない．このためベイジアンネットワークを用いて，システム構成変更に伴う新たな確率分布の導出について検討する．
(2) ネック工程の解消手法の開発：ネック工程と判断された装置やバッファに対して，装置の能力，バッファの容量を改善させてネックの解消方策を探る方法を開発する．平成26年度では，解消対策として特定の装置能力改善のみを対象とした検討を行ったが，平成27年度はこれをさらに一般化した問題に対して検討を行う．
(3) システム設計・運用支援環境の開発：これまでの成果をもとに，不確実性を有する離散型生産システムの設計および運用を支援する環境の枠組を示す．そして，いくつかのケーススタディを通して，その支援環境の有効性を示す．
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| Causes of Carryover |
次年度使用額は小額であり，当該年度はほぼ予定通り使用した．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は小額であり，当初の予定通り次年度は使用する予定である．
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Research Products
(7 results)
