メタヒューリスティクスによる汎用問題解決システムの構築

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13558027
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 茨木 俊秀 京都大学, 情報学研究科, 教授 (50026192)
• 研究分担者: 堀山 貴史 京都大学, 情報学研究科, 助手 (60314530) ; 野々部 宏司 京都大学, 情報学研究科, 助手 (40324678) ; 柳浦 睦憲 京都大学, 情報学研究科, 講師 (10263120) ; 阿瀬 始 JFEエンジニアリング株式会社, 総合エンジニアリング事業部制御技術部, 統括スタッフ
• キーワード: 組合せ最適化 / 問題解決エンジン / メタヒューリスティクス / 局所探索 / 制約充足問題 / スケジュールリング問題 / 配送計画問題 / 一般化割当問題

研究概要

情報化とネットワーク化の進む現代社会では、解決すべき問題はますます大規模かつ複雑化している。これらの問題はさまざまな形態をとって現れるが、数学的にモデル化すると、本質的には最適化問題、それも組合せ的性質を持つ最適化問題がその核となっている場合が多く、個々のアルゴリズムの開発には多大のマンパワーを必要とする。この研究では、汎用性の高い標準問題をいくつか準備し、それらに対する高性能のアルゴリズムを開発することで、多様な組合せ問題を一括して解くための汎用問題解決システムの構築を試みた。具体的には、以下の問題を取り上げ、それぞれメタヒューリスティスに基づく頑健性の高いアルゴリズムを開発した。
1.制約充足問題(CSP)
2.資源制約スケジューリング問題(RCPSP)
3.配送計画問題(VRP)
4.集合カバー問題(SCP)
5.多資源一般化割当問題(GAP)
6.2次元配置問題(2PP)
7.最大充足可能性問題(MAXSAT)
これらのアルゴリズムについては、一般の利用に供せるように、入出力の簡便化とマニュアルの整備に努め、また問題解決システムという観点から、全体を統合したドキュメンテーション化を図り、研究成果報告書にまとめた。開発したアルゴリズムの中には、すでに企業において生産管理システムなどに組み込まれ、定常的に利用されているものもあり、実用性の意味で高い評価を受けている。

研究成果

• [文献書誌] 今堀慎治, 柳浦睦憲, 茨木俊秀: "Improved local search algorithms for the rectangle packing problem with general spatial costs"European Journal of Operational Research. (掲載予定).
• [文献書誌] 茨木俊秀, 今堀慎治, 久保幹雄, 増田友康, 宇野毅明, 柳浦睦憲: "Effective local search algorithms for routing and scheduling problems with general time window constraints"Transportation Science. (掲載予定).
• [文献書誌] 柳浦睦憲, 茨木俊秀, F.Glover: "An ejection chain approach for the generalized assignment problem"INFORMS Journal on Computing. (掲載予定).
• [文献書誌] 梅谷俊治, 柳浦睦憲, 茨木俊秀: "A local search approach to the pattern restricted one dimensional cutting stock problem"Metaheuristics : Computer Decision-Making. 673-698 (2003)
• [文献書誌] 今堀慎治, 柳浦睦憲, 茨木俊秀: "Local search algorithms for the rectangle packing problem with general spatial costs"Mathematical Programming. B97. 543-569 (2003)
• [文献書誌] 梅谷俊治, 柳浦睦憲, 茨木俊秀: "One-dimensional cutting stock problem to minimize the number of different patterns"European Journal of Operational Research. 146. 388-402 (2003)
• [文献書誌] 柳浦睦憲, 茨木俊秀: "組合せ最適化-メタ戦略を中心として-"朝倉書店. 237 (2001)