サプライチェーンを対象とした非同期型分散並列最適化システムの開発

• Project/Area Number: 14750335
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: System engineering
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 西 竜志 岡山大学, 工学部, 助手 (10335581)
• Project Period (FY): 2002 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 2003: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2002: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: supply chain planning / asynchronous communication / decentralized scheduling / planning and scheduling / numerical optimization / transportation route planning / Lagrangian decomposition / logistics / Planning and scheduling

Research Abstract

本研究は,サプライチェーンを対象として,受注や生産に関する意思決定をできる限り分散化された要素で並列的に行うことを可能とする非同期型通信を用いた分散協調型の最適化システムの開発に関する研究であり,その研究実績の概要,および得られた知見は下記のとおりである.
1.非同期分散並列最適化システムの開発
3台のプロセッサとデータベースサーバから構成される非同期分散並列型最適化システムを開発し,開発したシステムは,移動ロボットの経路計画問題を極めて短時間で最適化できることを確認した.
2.非同期分散並列最適化システムにおける情報交換方式の検討
開発した非同期最適化システムにおける各サブシステムの情報交換方式として,シーケンシャル法とパラレル法において,ラグランジュ乗数やペナルティパラメータの更新法,および,これらの情報交換方式が最適化に必要な計算時間や得られる解の最適性に与える効果を検証した.その結果,情報通信時にラグランジュ乗数を更新する代理劣勾配法が有効であることを計算機実験により確認した.
3.局所的再最適化法の開発
問題の諸条件が時々刻々と変化する動的問題に対して,各分散要素が局所的情報のみを利用して,再計算を行う局所的再最適化法を提案した.提案した最適化法を分散並列型最適化システムへ実装し,その性能を検証した結果,提案した最適化法は,最適性を損なうことなく計算時間を約34%短縮できるという結果を得た.
4.非鉄金属工場を対象とした分散協調型サプライチェーン最適化システムの開発
鋳造,熱延,冷延の3工程から構成される非鉄金属工場を対象とした物流運用,および生産スケジュールを最適化することのできる分散協調型サプライチェーン最適化システムを開発した.開発したシステムと従来の階層構造を有する生産計画システムとの性能比較を行った結果,開発した分散協調型最適化システムが優れた性能を有することを確認した.

Research Products

• [Publications] 西竜志, 小西正躬, 服部雄高, 長谷部伸治: "単一工程生産システムのサプライチェーン計画問題に対する分散協調型最適化法"システム制御情報学会論文誌. 16巻12号. 628-636 (2003)
• [Publications] Tatsushi Nishi, Masami Konishi: "An Integrated Optimization of Scheduling and Logistics by a Distributed Decision Making : Application to Aluminum Rolling Processing Line"COMPUTER-AIDED CHEMICAL ENGINEERING Proceedings of 8th International Symposium on Process Systems Engineering. 15, Part A. 570-575 (2004)
• [Publications] 西竜志, 山本慎一郎, 小西正躬: "製品移動回数と向先集約度を考慮した倉庫配置計画問題に対するビーム探索法の効率化"電気学会論文誌C 電子・情報・システム部門誌. 124巻4号(掲載予定). (2004)
• [Publications] 西竜志, 小西正躬, 長谷部伸治: "資源制約を有するフローショップ問題に対する装置を要素とした分散型スケジューリング法"電気学会論文誌C 電子・情報・システム部門誌. 123巻7号. 1327-1333 (2003)
• [Publications] 西竜志, 森由智, 小西正躬, 今井純: "非同期通信による複数台移動ロボットの分散並列経路計画"平成15年度電気学会全国大会講演論文集. 3. 103 (2003)
• [Publications] 安藤昌和, 西竜志, 小西正躬, 今井純: "分散並列経路計画システムを用いた動的搬送問題に対する複数AGVの局所的再経路計画法"システム制御情報学会論文誌. 17巻4号(掲載予定). (2004)
• [Publications] Tatsushi Nishi, Masami Konishi, Shinji Hasebe, Iori Hashimoto: "Machine Oriented Decentralized Scheduling Method using Lagrangian Decomposition and Coordination Technique"Proceedings of 2002 IEEE International Conference on Robotics and Automation. Vol.IV. 4173-4178 (2002)
• [Publications] Tatsushi Nishi, Masami Konishi, Shinij Hasebe, Iori Hashimoto: "Autonomous Decentralized Supply Chain Optimization System for Multi-Stage Production Processes"Proceedings of 2002 Japan-U.S.A Symposium on Flexible Automation. Vol.I. 131-138 (2002)
• [Publications] Tatsushi Nishi, Ken Sotobayashi, Masakazu Ando, Masami Konishi: "An Agent-based Transportation Route Planning Method for Led Fabricating Line and Its Evaluation Using Lagrangian Relaxation"JSME International Journal Series C. Vol.46,No.1. 18-23 (2003)
• [Publications] 西 竜志, 長谷部 伸治, 橋本 伊織: "ラグランジュ緩和法によるフローショップ問題に対する装置を要素とした分散型スケジューリング法"電気学会論文誌 C 電子・情報・システム部門誌. (掲載決定済).
• [Publications] Tatsushi Nishi, Masami Konishi: "An Integrated Optimization of Production Scheduling and Logistics by a Distributed Decision Making : Application to an Aluminum Rolling processing Line"Proceedings of the 8th International Symposium on Process Systems Engineering. (to appear). (2003)
• [Publications] Tatsushi Nishi, Masakazu Ando, Masami Konishi, Jun Imai: "A Distributed Route Planning Method for Multiple Mobile Robots using Lagrangian Decomposition Technique"Proceedings of 2003 IEEE International Conference on Robotics and Automation. (to appear). (2003)