組合せ計量最適化モデリングと精度保証付き多目的近似アルゴリズムの設計

• 研究課題/領域番号: 16K01241
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 社会システム工学・安全システム
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 軽野 義行 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 准教授 (80252542)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: システム工学 / モデル化 / アルゴリズム

研究成果の概要

反復的袋詰め操作を行う組合せ計量システムを対象として，多目的最適化モデルの構築及びそれらの数理特性，主に近似アルゴリズム設計の観点からの調査を行った．詰めるアイテムが単品種の場合と二品種の場合はともに，合計重量に関しては近似スキームが，また，合計重量と条件付き優先度和に関しては定数近似アルゴリズムが存在することを示した．さらに，一袋あたりのアイテム個数に制約がある場合の最適化モデルを構築し，その制約と合計重量の関係を数理的に明らかにした．

研究成果の学術的意義や社会的意義

組合せ計量システムの反復的袋詰め操作の最適化モデルに対して，本研究で得られた近似アルゴリズムは，それら自身の重要性に加えて，多目的組合せ最適化問題に対する新しい精度評価方法も与えている．また，世界中で稼働する類の製造システムについては，インターネットを介した相互連携が探られているので，数理モデリングの観点から本研究で明らかになった組合せ計量システムの包括的な数理特性は，今後の立上作業の効率化等に結び付いていくことが期待される．

研究成果

• [雑誌論文] Iterative improvement approaches for collecting weighted items in directed bipartite graphs (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Karuno, Seiya Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing 巻: 12 号: 2 ページ: JAMDSM0051-JAMDSM0051
  • DOI: 10.1299/jamdsm.2018jamdsm0051
  • NAID: 130006744420
  • ISSN: 1881-3054
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cooperative item collecting problems in directed bipartite structures (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Karuno, Seiya Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing 巻: 11 号: 2 ページ: JAMDSM0025-JAMDSM0025
  • DOI: 10.1299/jamdsm.2017jamdsm0025
  • NAID: 130006898629
  • ISSN: 1881-3054
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Heuristic algorithms with rounded weights for a combinatorial food packing problem (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Karuno, Ryo Saito
  • 雑誌名: Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing 巻: 11 号: 1 ページ: JAMDSM0003-JAMDSM0003
  • DOI: 10.1299/jamdsm.2017jamdsm0003
  • NAID: 130005303291
  • ISSN: 1881-3054
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Heuristic performance of greedy solutions for a lexicographic bi-criteria mixture packaging of two types of items with bounded weights (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Karuno, Oki Nakahama
  • 学会等名: International Symposium on Scheduling 2019
  • 国際学会
• [学会発表] A requirement for the number of items in a package produced by multi-head weighers (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Karuno, Oki Nakahama
  • 学会等名: 18th International Conference on Control, Automation and Systems
  • 国際学会
• [学会発表] Pseudo-polynomial time algorithms for producing cardinality constrained packages by multi-head weighers (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Karuno, Oki Nakahama
  • 学会等名: Joint 10th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and 19th International Symposium on Advanced Intelligent Systems
  • 国際学会
• [学会発表] 有向二部グラフ上の重み付きアイテム収集問題に対する近傍探索法 (2018)
  • 著者名/発表者名: 軽野義行，田中聖也
  • 学会等名: 日本機械学会生産システム部門研究発表講演会2018
• [学会発表] Compounding procedures for a weighted item collecting problem with a cost penalty term in directed bipartite structures (2018)
  • 著者名/発表者名: Seiya Tanaka, Yoshiyuki Karuno
  • 学会等名: The 6th IIAE International Conference on Industrial Application Engineering (ICIAE 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Performance of a heuristic total weight in combinatorial mixture packaging of two types of items (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Karuno, Oki Nakahama
  • 学会等名: The 6th IIAE International Conference on Industrial Application Engineering (ICIAE 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Empirical performance of lexicographic bi-criteria solutions during an operating run of repetitive packaging by a combinatorial weighers (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Karuno, Ryo Saito
  • 学会等名: The Fifth IIAE International Conference on Industrial Application Engineering
  • 発表場所: Kitakyusｈu Internatinal Conference Center (Fukuoka・Kitakyushu)
  • 年月日: 2017-03-27
  • 国際学会
• [学会発表] Weighted item collecting in directed bipartite structure with a reversing cost penalty (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Karuo, Seiya Tanaka
  • 学会等名: The Fifth IIAE International Conference on Industrial Application Engineering
  • 発表場所: Kitakyushu International Conference Center (Fukuoka・Kitakyushu)
  • 年月日: 2017-03-27
  • 国際学会
• [学会発表] Optimization modeling with further requests in objective functions: examples of lexicographic optimization problems (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Karuno
  • 学会等名: International Symposium on Scheduling 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Greedy heuristic performance for combinatorial mixture packaging of two types of foods with bounded weights (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Karuno, Oki Nakahama
  • 学会等名: The 9th International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century
  • 国際学会
• [学会発表] An approximation scheme for a packing problem in automatic combination weighers (2017)
  • 著者名/発表者名: 齊藤稜，軽野義行
  • 学会等名: 日本機械学会生産システム部門研究発表講演会2017
  • 発表場所: 埼玉大学（埼玉県・さいたま市）
• [学会発表] An item collecting problem with arc reversing in a directed bipartite graph (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中聖也，軽野義行
  • 学会等名: 日本機械学会生産システム部門研究発表講演会2017
  • 発表場所: 埼玉大学（埼玉県・さいたま市）