特許 6890765 部材割付システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6890765

(24)【登録日】2021年5月28日

(45)【発行日】2021年6月18日

(54)【発明の名称】部材割付システム

(51)【国際特許分類】

   G06F 30/10 20200101AFI20210607BHJP

   G06F 30/27 20200101ALI20210607BHJP

【ＦＩ】

   G06F17/50 634A

   G06F17/50 604D

【請求項の数】6

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2018-122021(P2018-122021)

(22)【出願日】2018年6月27日

(65)【公開番号】特開2020-4019(P2020-4019A)

(43)【公開日】2020年1月9日

【審査請求日】2020年2月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】514244675

【氏名又は名称】株式会社ＪＬＳ

(74)【代理人】

【識別番号】100102923

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 雄二

(72)【発明者】

【氏名】野口 信比古

(72)【発明者】

【氏名】村田 明宏

【審査官】 合田 幸裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１５２５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５８３８０４７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１７−１２９９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１７０４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３１０６８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３０／１０

Ｇ０６Ｆ ３０／２７

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｍ枚の長方形の製品を、ｋ種類の原材料から切り出すときに、種類毎に必要な原材料の枚数を求め、各原材料への製品の割り付け方を求めて、
原材料費用を最小化するものであって、
ｋ＝１の場合は、原材料を１枚取り出し、引当順を定めた製品を引当順に取り出すものとし、
取り出した原材料のコーナーと取り出した未割付製品のコーナーとを重ね合わせて、割付可能ならば割り付けをして、上記未割付製品を割付済み製品とする初期割り付け処理と、
上記原材料を上記割付済み製品の上記のコーナーと対向する２辺のうちの一方の辺を通る直線で切断して、上記原材料を２分割し、２分割された上記原材料のうち上記割付済み製品を含む方を、上記割付済み製品の上記の２辺のうちの他方の辺を通る直線で切断する原材料分割処理と、
切断により生じた上記割付済み製品を含まない分割された原材料のコーナーと、新たに取り出した未割付製品のコーナーとを重ね合わせて、割付可能ならば割り付けをして、上記新たに取り出した未割付製品を割付済み製品としてから上記原材料分割処理を実行し、割付可能でなければ、上記新たに取り出した未割付製品を上記引当順を保ったまま元に戻す続割り付け処理の繰返しとを、分割されたいずれの原材料にも割り付け可能な製品が無くなるまで繰返し、
割り付け可能な製品が無くなったとき、新たな原材料を１枚取り出して、上記初期割り付け処理と、上記原材料分割処理と、上記続割り付け処理の繰り返しとを、全ての未割付製品が割付済み製品となるまで繰り返して、必要な原材料の枚数と、各原材料への製品の割り付け方を求めるように計算を制御する第一の製品引当順割付手段と、
ｋ＞１の場合は、各原材料の価格を設定し、ｉ＝１からｋまでのうちのｉ種類目の原材料ｉを一枚取り出し、引当順を定めた製品を引当順に取り出すものとし、
上記初期割り付け処理と、上記原材料分割処理と、上記続割り付け処理の繰返しとを、
分割されたいずれの原材料ｉにも割り付け可能な製品が無くなるまで繰返し、無くなったとき、
原材料ｉに割り付いた製品を求め、上記の原材料ｉの価格と、割り付けられた製品の面積の合計から製品面積当り価格ｐｉを求める製品面積当り価格計算処理を、ｋ種類の原材料全て（ｉ＝１からｋまで）について実行して、最も安い製品面積当り価格ｐｉの、原材料と製品の組合せに決定して、該当する製品を割付済み製品とする製品面積当り価格比較判定処理を実行し、
残りの未割付製品を引当順に取り出して、
初期割り付け処理と、上記原材料分割処理と、上記続割り付け処理の繰返しと、製品面積当り価格計算処理と、製品面積当り価格比較判定処理とを、
全ての製品が割付済み製品となるまで繰り返し実行して、種類毎の原材料の必要枚数と、原材料の価格の合計と、各原材料への製品の割り付け方を求めるように計算を制御する、第二の製品引当順割付手段と、
上記ｍ枚の長方形の製品をそれぞれ指定する遺伝子と、その遺伝子を上記選択された引当順に配列させる遺伝子座を有する複数の染色体を個体として生成する個体生成手段と、上記生成した個体を親個体とし、交叉処理、または突然変異処理、または選択処理をして、複数の子個体を生成し、その複数の子個体を次世代の親個体とし、世代交代を繰返して、
前記製品の引当順を表す個体を生成する次世代個体生成手段とを備え、
ｋ＝１のときは、上記の第一の製品引当順割付手段による演算処理と前記個体生成手段とを、ｋ＞１のときは、上記の第二の製品引当順割付手段による演算処理と前記次世代個体生成手段とを実行させて、原材料費用を最小化することを特徴とする部材割付システム。

【請求項2】

原材料と製品のコーナーを重ね合わせるときの製品の向きが、ある状態と９０度回転させた状態とで、それぞれ別の遺伝子として扱うことを特徴とする請求項１に記載の部材割付システム。

【請求項3】

上記交叉処理においては、
上記親個体の任意の２つを「親１」と「親２」とし、その両方から遺伝子配列の一部を承継した子個体の遺伝子を上記親個体と同数生成して、
上記突然変異処理においては、
上記いずれかの子個体に対して遺伝子座の任意に２つの遺伝子を交換して、新たな子個体を生成し、
上記個体の選択処理においては、
上記親個体と上記子個体の表す製品引当順のうち、上記必要な原材料の枚数が少ないものからか、または上記必要な原材料の費用が少ないものから上記親個体と同数選択して次世代とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の部材割付システム。

【請求項4】

上記次世代個体生成手段は、以下の手順で製品引当順を選択することを特徴とする
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の部材割付システム。
（１）初期の個体集団（第一世代）をランダムにＭ個生成する。
（２）そのＭ個の個体集団から２個の親個体をランダムに選択する。
（３）２個の親個体から交叉処理で子個体をＭ個つくる。
（４）得られたＭ個の子個体のうち設定した数の子個体に突然変異処理を行う。
（５）親個体がＭ個、子個体がＭ個で合せて２Ｍ個の個体について、必要な原材料の枚数
か、または原材料費を算出する。
（６）必要な原材料の枚数か、または原材料費の少ないほうからＭ個の個体を取り出して、
次世代（第二世代）の個体集団とする。
（７）上記（１）から（６）の世代交代を繰返し、必要な原材料の枚数か、または原材料費の差が収束判定基準に達したとき、設定した世代交代回数に達したとき、計算を終了する。
（８）最小もしくは最小に近い固体の中から、それらの染色体を参照して製品引当順を選択する。

【請求項5】

コンピュータを請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の部材割付システムとして機能させるコンピュータプログラム。

【請求項6】

請求項５に記載のコンピュータ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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、壁材のような多様な寸法の長方形の製品を、供給される何種類かの原材料に割り付けて、材料費を可能な限り最小化するように製品の割付け方を計算する部材割付システムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、壁材のような多様な寸法の長方形の製品を、与えられた原材料から切り出すときに、材料費を最小にするための様々な計算手法が開発されている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５８３８０４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

既知の従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
特許文献１に示したような最適化処理のためには、複雑な演算処理が必要になる。原材料の種類や製品の種類が多くなると計算時間も長時間になる。産業廃棄物の最小化も環境上の要請に応えるものになる。生産ラインを効率よく運転するにはより少ない計算時間で最適化された演算処理結果を得ることが望まれる。本発明は、上記の課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

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。

【0006】

＜構成１＞
ｍ枚の長方形の製品を、ｋ種類の原材料から切り出すときに、種類毎に必要な原材料の枚数を求め、各原材料への製品の割り付け方を求めて、
原材料費用を最小化するものであって、
ｋ＝１の場合は、原材料を１枚取り出し、引当順を定めた製品を引当順に取り出すものとし、
取り出した原材料のコーナーと取り出した未割付製品のコーナーとを重ね合わせて、割付可能ならば割り付けをして、上記未割付製品を割付済み製品とする初期割り付け処理と、
上記原材料を上記割付済み製品の上記のコーナーと対向する２辺のうちの一方の辺を通る直線で切断して、上記原材料を２分割し、２分割された上記原材料のうち上記割付済み製品を含む方を、上記割付済み製品の上記の２辺のうちの他方の辺を通る直線で切断する原材料分割処理と、
切断により生じた上記割付済み製品を含まない分割された原材料のコーナーと、新たに取り出した未割付製品のコーナーとを重ね合わせて、割付可能ならば割り付けをして、上記新たに取り出した未割付製品を割付済み製品としてから上記原材料分割処理を実行し、割付可能でなければ、上記新たに取り出した未割付製品を上記引当順を保ったまま元に戻す続割り付け処理の繰返しとを、
分割されたいずれの原材料にも割り付け可能な製品が
無くなるまで繰返し、無くなったとき、新たな原材料を１枚取り出して、上記初期割り付け処理と、上記原材料分割処理と、上記続割り付け処理の繰り返しとを、全ての未割付製品が割付済み製品となるまで繰り返して、必要な原材料の枚数と、各原材料への製品の割り付け方を求めるように計算を制御する第一の製品引当順割付手段と、
ｋ＞１の場合は、各原材料の価格を設定し、ｉ＝１からｋまでのうちのｉ種類目の原材料ｉを一枚取り出し、引当順を定めた製品を引当順に取り出すものとし、
上記初期割り付け処理と、上記原材料分割処理と、上記続割り付け処理の繰返しとを、
分割されたいずれの原材料ｉにも割り付け可能な製品が無くなるまで繰返し、無くなったとき、
原材料ｉに割り付いた製品を求め、上記の原材料ｉの価格と、割り付けられた製品の面積の合計から製品面積当り価格ｐｉを求める製品面積当り価格計算処理を、ｋ種類の原材料全て（ｉ＝１からｋまで）について実行して、最も安い製品面積当り価格ｐｉの、原材料と製品の組合せに決定して、該当する製品を割付済み製品とする製品面積当り価格比較判定処理を実行し、
残りの未割付製品を引当順に取り出して、
初期割り付け処理と、上記原材料分割処理と、上記続割り付け処理の繰返しと、製品面積
当り価格計算処理と、製品面積当り価格比較判定処理とを、
全ての製品が割付済み製品となるまで繰り返し実行して、種類毎の原材料の必要枚数と、原材料の価格の合計と、各原材料への製品の割り付け方を求めるように計算を制御する、第二の製品引当順割付手段と、
上記ｍ枚の長方形の製品をそれぞれ指定する遺伝子と、その遺伝子を上記選択された引当順に配列させる遺伝子座を有する複数の染色体を個体として生成する個体生成手段と、上記生成した個体を親個体とし、交叉処理、または突然変異処理、または選択処理をして、複数の子個体を生成し、その複数の子個体を次世代の親個体とし、世代交代を繰返して、
前記製品の引当順を表す個体を生成する次世代個体生成手段とを備え、
ｋ＝１のときは、上記の第一の製品引当順割付手段による演算処理と前記個体生成手段とを、ｋ＞１のときは、上記の第二の製品引当順割付手段による演算処理と前記次世代個体生成手段とを実行させて、原材料費用を最小化することを特徴とする部材割付システム。

【0007】

＜構成２＞
原材料と製品のコーナーを重ね合わせるときの製品の向きが、ある状態と９０度回転させた状態とで、それぞれ別の遺伝子として扱うことを特徴とする構成１に記載の部材割付システム。

【0008】

＜構成３＞
上記交叉処理においては、
上記親個体の任意の２つを「親１」と「親２」とし、その両方から遺伝子配列の一部を承継した子個体の遺伝子を上記親個体と同数生成して、
上記突然変異処理においては、
上記いずれかの子個体に対して遺伝子座の任意に２つの遺伝子を交換して、新たな子個体を生成し、
上記個体の選択処理においては、
上記親個体と上記子個体の表す製品引当順のうち、上記必要な原材料の枚数が少ないものからか、または上記必要な原材料の費用が少ないものから上記親個体と同数選択して次世代とすることを特徴とする構成１または構成２に記載の部材割付システム。

【0009】

＜構成４＞
上記次世代個体生成手段は、以下の手順で製品引当順を選択することを特徴とする
構成１乃至構成３のいずれかに記載の部材割付システム。
（１）初期の個体集団（第一世代）をランダムにＭ個生成する。
（２）そのＭ個の個体集団から２個の親個体をランダムに選択する。
（３）２個の親個体から交叉処理で子個体をＭ個つくる。
（４）得られたＭ個の子個体のうち設定した数の子個体に突然変異処理を行う。
（５）親個体がＭ個、子個体がＭ個で合せて２Ｍ個の個体について、必要な原材料の枚数
か、または原材料費を算出する。
（６）必要な原材料の枚数か、または原材料費の少ないほうからＭ個の個体を取り出して、
次世代（第二世代）の個体集団とする。
（７）上記（１）から（６）の世代交代を繰返し、必要な原材料の枚数か、または原材料費の差が収束判定基準に達したとき、設定した世代交代回数に達したとき、計算を終了する。
（８）最小もしくは最小に近い固体の中から、それらの染色体を参照して製品引当順を選択する。

【0010】

＜構成５＞
コンピュータを構成１乃至構成４のいずれかに記載の部材割付システムとして機能させるコンピュータプログラム。

【0011】

＜構成６＞
構成５に記載のコンピュータ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。

【発明の効果】

【0012】

製品の特定の引当順を設定して、初期割り付け処理３８と原材料分割処理４８と続割り付け処理５２とを順番に繰り返す処理と、遺伝子工学的手法により上記の引当順を最適化することにより、従来よりも高速に最適な割付け方を求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明のシステムの機能を示す説明図である。

【図2】第一の製品引当順割付手段５４の演算処理例フローチャートである。

【図3】初期割付処理の具体的な動作フローチャートである。

【図4】原材料分割処理の具体的な動作フローチャートである。

【図5】続割付処理の具体的な動作フローチャートである。

【図6】第二の製品引当順割付手段の動作例フローチャートである。

【図7】遺伝子工学的手法の説明図である。

【図8】実施例に使用する製品データを例示した図表である。

【図9】本発明により最適化された割付結果の図表である。

【図10】本発明により最適化された割付結果の図解である。

【図11】ファーストフィット法による割付結果の図表である。

【図12】ファーストフィット法による割付結果の図解である。

【図13】特許文献１の方法により最適化された割付結果の図表である。

【図14】特許文献１の方法により最適化された割付結果の図解である。

【図15】３種類の演算処理結果の比較表である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。

【実施例1】

【0015】

図１は、本発明のシステムの機能を示す説明図である。
破線の枠で囲んだ部分が入出力データ、実線の枠で囲んだ部分が部材割付システム１２を制御するコンピュータの演算処理装置の機能ブロックである。

【0016】

図１（ａ）に示すように、この演算処理装置は、第一の製品引当順割付手段５４と第二の製品引当順割付手段６６と個体生成手段７４と次世代個体生成手段８６とを備える。第一の製品引当順割付手段５４は、原材料１８が一種類のみの場合に動作する。この第一の製品引当順割付手段５４は、初期割り付け処理３８と原材料分割処理４８と続割り付け処理５２の繰り返しとを実行し、この製品の引当順を採用した場合の、必要な原材料の枚数２０と各原材料への製品１４の割り付け方２２とを得る。

【0017】

第二の製品引当順割付手段６６は、原材料１８が複数種類ある場合に動作する。これは、初期割り付け処理３８と原材料分割処理４８と続割り付け処理５２の繰返しとを全ての種類の原材料１８について実行し、製品面積当り価格計算処理６２と製品面積当り価格比較判定処理６４を実行して、この製品の引当順を採用した場合の、種類毎の必要な原材料の枚数２０と原材料の価格２４の合計と各原材料１８への製品１４の割り付け方２２とを得る。

【0018】

即ち、このシステムは、始めに、ｍ枚の長方形の製品１４をｋ種類の原材料１８から切り出すという条件設定をし、割付計算時の製品１４の引当順を予め設定して計算を開始する。ｋは原材料の種類を定めるパラメータである。

【0019】

ｋ＝１の場合は原材料は１種類である。この場合には、原材料１８を１枚ずつ取り出して製品を割り付ける。予め引当順に配列された各製品は必ず引当順に取り出すものとする。

【0020】

製品の引当順により割付け方が異なってくる。最も原材料費の安い割付け方を見つけるために、様々な製品の引当順を試みる。例えば、建物の壁に使用する防音用の壁材は、一棟分で数十種類の縦横寸法のものが使用される。その引当順の組み合わせの数は膨大な数になる。全ての場合を計算すると計算に長時間を要する。そこで、最適な引当順を選択するために遺伝子工学的手法を採用する。その処理を実行するのが、個体生成手段７４と次世代個体生成手段８６である。

【0021】

割付け方を決定する手順を図１（ｂ）と（ｃ）で簡単に説明する。例えば、製品１４が３枚あって、１、２、３という識別番号が付されているものとする。図１（ｂ）に示すように、製品１４のコーナー３２と対向する２辺をそれぞれ、一方の辺４４と他方の辺４０と呼ぶことにする。

【0022】

原材料１８を一枚取り出して、その原材料のコーナー３０と引当順が最初の識別番号を１と表示した製品１４のコーナー３２とを重ね合わせて、割付可能ならば割り付けをする。図１（ｃ）に示した要領である。

【0023】

これで、識別番号が１の製品１４が割付済み製品３６となり、以後の引当対象から除外される。何度も引当順の最初に戻って割付けの可否を判断するからこのように、未割付製品３４と割付済み製品３６とを区別する。以上が初期割り付け処理３８である。

【0024】

次に、ここで、原材料１８を、割付済み製品３６の一方の辺４４を通る直線４２で切断して、原材料１８を２分割する。さらに、２分割された原材料１８のうちの、割付済み製品３６の他方の辺４０を通る直線４６で切断する。これが原材料分割処理４８である。

【0025】

その後、続割付処理５２を開始する。この続割付処理は下記の処理を繰り返す。上記の処理で、割付済み製品３６を含まない２枚の分割された原材料５０、５１ができる。ここで原材料５０のコーナー３０と、新たに取り出した引当順が２番目の識別番号を２と表示した未割付製品３４のコーナー３２とを重ね合わせて、割付可能ならば割り付けをする。割り付けたら、上記新たに取り出した識別番号を２と表示した未割付製品３４を割付済み製品３６としてから、上記原材料分割処理４８と同じ処理を実行する。このとき上記割付済み製品３６を含まない２枚の分割された原材料にはもう製品が割り付かないので、原材料５１について続割付処理を継続する。

【0026】

分割されたどちらの原材料５０と５１にも製品が割付可能でなければ、上記新たに取り出した未割付製品３４を、上記引当順を保ったまま元に戻す。そして次の未割付製品３４を取り出して割付可能かどうかを判断する。即ち、続割付処理５２は、割付処理と原材料分割処理とを繰り返す処理であって、分割された原材料にいずれの製品も割り付けできなくなったら続割り付け処理５２を終了する。

【0027】

再び、新たな原材料１８を１枚取り出す。製品は引当順の最初に戻り、先頭の未割付製品３４から順に取り出す。そして、上記初期割り付け処理３８と、上記原材料分割処理４８と、上記続割り付け処理５２を繰り返す。これを、全ての未割付製品３４が割付済み製品３６となるまで繰り返す。そして、必要な原材料の枚数２０と、各原材料１８への製品１４の割り付け方２２を求めるように計算を制御する。以上の処理を第一の製品引当順割付手段５４が実行する。

【0028】

次は、第二の製品引当順割付手段６６の処理である。原材料が複数種類の、ｋ＞１の場合は、各原材料の価格２４を設定し、ｉ＝１からｋまでのうちのｉ種類目の原材料１８ｉを一枚取り出す。引当順を定めた製品１４は、上記のとおり引当順に取り出す。

【0029】

上記初期割り付け処理３８と、上記原材料分割処理４８と、上記続割り付け処理５２とを繰返す。分割されたいずれの原材料１８ｉにも割り付け可能な製品１４が無くなったとき、原材料１８ｉに割り付いた製品１４を求める。上記の原材料ｉの価格と、割り付けられた製品の面積１６の合計から製品面積当り価格ｐｉを求める。これが、製品面積当り価格計算処理６２である。

【0030】

ｋ種類の原材料１８全て（ｉ＝１からｋまで）について実行して、最も安い製品面積当り価格ｐｉの、原材料１８と製品１４の組合せを得る。そして、該当する製品１４を割付済み製品３６とする。これが製品面積当り価格比較判定処理６４である。

【0031】

残りの未割付製品３４を引当順に取り出して、初期割り付け処理３８と、上記原材料分割処理４８と、上記続割り付け処理５２を繰返し、製品面積当り価格計算処理６２と、製品面積当り価格比較判定処理６４とを実行する。全ての製品１４が割付済み製品３６となるまでこの処理を繰り返し実行する

【0032】

こうして、種類毎の原材料１８の必要枚数と、原材料の価格２４の合計と、各原材料１８への製品１４の割り付け方２２を求める。以上の処理を第二の製品引当順割付手段６６が実行する。

【0033】

上記の処理により、製品の特定の引当順を設定したときの原材料１８への製品１４の割り付け方２２が求められる。その後、様々な製品の引当順を選択して同様の計算を繰り返せば、より経済的な割り付け方が求められる。その引当順を遺伝子工学的手法で求める。ここで、その説明の前に、上記の第一の製品引当順割付手段と第二の製品引当順割付手段の動作をフローチャートにより具体的に説明する。

【0034】

（第一の製品引当順割付手段）
図２は、第一の製品引当順割付手段５４の演算処理例フローチャートである。ステップＳ１２、１３、１４の具体的な処理は、それぞれ図３、図４、図５で説明する。
演算処理を開始すると、まず、ステップＳ１１で、製品の引当順を定める。そして全ての製品を未割り付け製品とする。ステップＳ１２では、初期割付処理を実行する。ここで、最初にとりだした製品を原材料に割り付ける。

【0035】

その後、ステップＳ１３では、原材料分割処理を実行する。ここで、原材料の余った部分を切り分けて、２枚の新たな原材料を得る。次に、ステップＳ１４で続割付処理を実行する。ここでは、２枚の新たな原材料にいずれかの未割り付け製品を割り付けできるか判断する。

【0036】

初期割付処理と原材料分割処理と続割付処理で、１枚の原材料に割り付けできる限りの製品の割り付けを実行する。切り分けた新たな原材料にどの製品も割り付けできないと判断されると、続割付処理を終了する。

【0037】

ステップＳ１５では、全製品が割り付け済み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Ｓ１６の処理に移行し、ノーのときはステップＳ１２の処理に移行する。

【0038】

新たな原材料を１枚取り出すたびに、初期割付処理と原材料分割処理と続割付処理を実行して、全ての製品をいずれかの原材料に割り付けたら、ステップＳ１５からステップＳ１６の処理に移行する。

【0039】

ステップＳ１６では、これまでの演算処理の結果に基づいて、各原材料に対する製品の割付け方を決定する。ステップＳ１７では、全ての製品を切り出すために必要な原材料の合計枚数を決定する。この結果を、後で説明する遺伝子工学的手法で製品の引当順を変更しながら繰り返し比較をして最も原材料費が少なくなる割付け方を求める。

【0040】

図３は初期割付処理の具体的な動作フローチャートである。
ステップＳ２１で初期割付処理を開始する。ステップＳ２２では、原材料を1枚取り出す。ステップＳ２３では、未割付製品を1枚取り出す。ステップＳ２４では、図１（ｃ）に示すように、その原材料１８のコーナー３０と製品１４のコーナー３２を重ね合わせる。

【0041】

ステップＳ２５では割付可能かどうかを判断する。そして、割付可能ならば、ステップＳ２６に進み、その製品の割付位置を決定する。そして、ステップＳ２７で、その製品を割付済製品にする。

【0042】

また、ステップＳ２５で割付できないと判断すると、ステップＳ２３に戻り、新たな未割付製品を取り出して、再度ステップＳ２４以下の処理を実行する。なお、原材料の寸法は製品の寸法に比べて十分大きなものに選定しておくので、製品の向きによって原材料にそのまま割付できないことがある場合を除き、必ずステップＳ２７まで処理が進む。

【0043】

図４は原材料分割処理の具体的な動作フローチャートである。
ステップＳ３１で原材料分割処理を開始する。ステップＳ３２では、原材料を製品の一辺を通る直線で切断する。ステップＳ３３では、原材料を製品のもう一方の辺を通る直線で切断する。ステップＳ３４では、分割された2枚の原材料を取り出して、続割付処理の対象にする。

【0044】

図５は続割付処理の具体的な動作フローチャートである。
ステップＳ４１で続割付処理を開始する。Ｓ４２では、最後の引当順の製品が終了したかどうかを判断する。終了していなければS４３へ進む。その他の場合には、続割付処理を終了する。
ステップＳ４３では、原材料分割処理で得られた一枚の原材料を取り出す。ステップＳ４４では次の引当順の未割付製品を1枚取り出す。

【0045】

ステップＳ４５では、その原材料と製品のコーナーを重ね合わせる。ステップＳ４６では、割付可能かどうかを判断する。割付け可能でなければステップＳ４２に戻り、判断する。

【0046】

割付可能な場合には、ステップＳ４７でその製品の割付位置を決定する。ステップＳ４８では、その製品を割付済製品にする。ステップＳ４９では、原材料分割処理をし、Ｓ４２へ戻り製品が終了したかどうかを判断する。

【0047】

（第二の製品引当順割付手段）
図６は第二の製品引当順割付手段の動作例フローチャートである。
始めに、ステップＳ５１で製品の引当順を定める。次のステップＳ５２では、取り出す原材料を選択する。寸法の違う複数の原材料があるから、例えば、そのうちの縦方向に見て一番長いものから順番に選択をして取り出す。ステップＳ５３では、原材料の価格表等を参照してその価格を設定する。

【0048】

その後、ステップＳ５４で、上記の初期割付処理を実行する。さらに、ステップＳ５５で、上記の原材料分割処理を実行する。そして、ステップＳ５６で、続割付処理を実行する。

【0049】

ここで、ステップＳ５２で取り出した一枚の原材料に割り付け可能な製品を全て割り付けた。ステップＳ５７では、製品単位面積あたりの価格p iを計算する。ステップＳ５３で設定した原材料の価格を割付けられた製品の合計面積で割り算することにより求められる。

【0050】

次のステップＳ５８で、全原材料についてp iを計算済み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Ｓ５９の処理に移行し、ノーのときはステップＳ２５の処理に戻る。このステップＳ５２からステップＳ５８のループにより、全ての種類の原材料について、可能な限りの製品割付けを終える。

【0051】

そして、全ての原材料についてp iを計算済みの場合には、ステップＳ５９に進み、最も安いp iを検出をする。ステップＳ６０で原材料を決定し、ステップＳ６１で製品の割付け方を決定する。ステップＳ６２では、全製品が割り付け済み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Ｓ６３に進み、種類毎の原材料の必要枚数と原材料の価格の合計を求めて、処理を終了する。ノーのときはステップＳ５２の処理に移行する。

【0052】

以上の処理によって、第二の製品引当順割付手段６６も、種類毎の必要原材料枚数とそれらの原材料への製品の割付け方を求めることができる。そして、その最初のステップＳ５１で遺伝子工学的処理に基づく製品の引当順の選択をして、同様の演算処理を繰り返し、最適値を求める。

【0053】

（遺伝子工学的引当順の選択）

【0054】

図７は遺伝子工学的手法の説明図である。
長方形の製品は予め例えば全て縦長に配列され、長いものから順番に並べて、引当順の初期値とされる。製品を９０度回転してもよい場合は、図７（ａ）に示すように、製品１４の向きが、ある状態と９０度回転させた状態とで、それぞれ別の遺伝子として扱う。

【0055】

即ち、製品１の遺伝子を１Ａとしたとき、９０度回転させたときは、別の遺伝子１Ｂとみなす。製品１がひとつのときは、あるひとつの個体の染色体中には１Ａか１Ｂのどちらかひとつのみがある。製品が正方形の場合は回転させてもおなじなので、３と表示した製品にはＡ，Ｂは付かない。図の例では、製品が１Ａ−２Ａ−３と、１Ａ−２Ｂ−３と、１Ｂ−２Ａ−３の３種類の引当順を例示した。これが遺伝子配列である。

【0056】

遺伝子工学的手法では、ｍ枚の長方形の製品１４をそれぞれ指定する遺伝子６８と、その遺伝子６８を上記選択された引当順に配列させる遺伝子座７０を有する複数の染色体７２を個体として生成する。そして、図７（ｂ）に示すように、例えば、個体生成手段７４は、３個の遺伝子座７０に、何種類もの引当順を代わる代わる配列させて、上記の演算処理を繰り返す。

【0057】

図７（ｃ）に示すように、次世代個体生成手段８６は、上記生成した個体を親個体７６とし、交叉処理、または突然変異処理、または選択処理をして、複数の子個体を生成し、その複数の子個体８４を次世代の親個体７６とし、世代交代を繰返して、製品１４の引当順を表す個体を生成する。

【0058】

交叉処理７８においては、上記親個体７６の任意の２つを「親１」と「親２」とし、その両方から遺伝子配列の一部を承継した子個体８４の遺伝子を上記親個体７６と同数生成する。

【0059】

突然変異処理においては、いずれかの子個体８４に対して遺伝子座７０の任意に２つの遺伝子を交換して、新たな子個体８４を生成する。

【0060】

その後、親個体７６と上記子個体８４の表す製品引当順のうち、上記必要な原材料の枚数２０が少ないものからか、または上記必要な原材料１８の費用が少ないものから親個体７６と同数を選択して次世代とする、個体の選択処理８２を実行する。

【0061】

具体的には、次世代個体生成手段８６は、以下の手順で製品引当順を選択する。
（１）初期の個体集団（第一世代）をランダムにＭ個生成する。
（２）そのＭ個の個体集団から２個の親個体７６をランダムに選択する。
（３）２個の親個体７６から交叉処理７８で子個体８４をＭ個つくる。
（４）得られたＭ個の子個体８４のうち設定した数の子個体８４に突然変異処理を行う。
（５）親個体７６がＭ個、子個体８４がＭ個で合せて２Ｍ個の個体について、それぞれ引当順を設定し、必要な原材料の枚数２０か、または原材料費を算出する。
（６）ここで、必要な原材料の枚数２０か、または原材料費の少ないほうからＭ個の個体を取り出して、次世代（第二世代）の個体集団とする。
（７）その後、上記（１）から（６）の世代交代を繰返し、必要な原材料の枚数かまたは原材料費が収束判定基準に達したとき、あるいは設定した世代交代回数に達したときに、計算を終了する。
（８）原材料の枚数かまたは原材料費が最小もしくは最小に近い固体の中から、それらの染色体７２を参照して製品引当順を選択する。

【0062】

以上のように引当順に相当する染色体７２を進化させながら必要な原材料の枚数かまたは原材料費を求める計算を繰り返して、最適な原材料を選択し、製品の割り付け方を決定する。

【0063】

図８は、実施例に使用する製品データを例示した図表である。
この図に示したとおり、製品は６０枚である。その寸法の種類は７種類とした。同じ寸法の製品には同じ製品番号をつけた。製品の面積は合計で34.32平方メートルである。原材料は例えば幅が910ミリメートルで長さが1,820ミリメートルのものと、幅が同じで長さが半分の2種類が使用できるものとする。

【0064】

図９は、本発明により最適化された割付結果の図表である。図１０は、本発明により最適化された割付結果の図解である。また、図１５は下記の３種類の演算処理結果の比較表である。
上記の本発明の方法で製品を原材料に割りつけたところ、この図に示すような結果を得た。すなわち、原材料の長さの長いものを25枚、長さが半分のものを1枚を使用して、全ての製品を割りつけることができる。図１０−１の割付け方は１０枚、図１０−２の割付け方は３枚、図１０−３の割付け方は８枚、図１０−４の割付け方は２枚、図１０−５、図１０−６の割付け方はそれぞれ１枚の原材料を使用し、図１０−７の割付け方では２分の１の寸法の原材料を１枚使用した。この場合に原材料の合計面積は42.2平方メートルになった。その結果、歩留まりは81.3%になった。

【0065】

図１１は、ファーストフィット法による割付結果の図表である。図１２は、その割付結果の図解である。
これは、既知のファーストフィット法を使用した計算結果である。
図１２−１の割付け方は１０枚、図１２−２の割付け方は１枚、図１２−３の割付け方は１２枚、図１２−４、図１２−５、図１２−６、図１２−７の割付け方はそれぞれ１枚の原材料を使用した。この計算結果によると、原材料の長さの長いものが27枚で、長さが半分のものは使用しないと言う結果になっている。この場合原材料の合計面積は47平方メートルで歩留まりは76.7%と言う結果になった

【0066】

図１３は、特許文献１の方法により最適化された割付結果の図表である。図１４は、その割付結果の図解である。
図１４−１の割付け方は１０枚、図１４−２の割付け方は３枚、図１４−３の割付け方は８枚、図１４−４の割付け方は２枚、図１４−５、図１４−６の割付け方はそれぞれ１枚の原材料を使用し、図１４−７の割付け方では２分の１の寸法の原材料を１枚使用した。この場合には本発明の場合と同様に、原材料の長さの長いものを25枚長さが半分のものを1枚使用して、全ての製品を割りつけることができる。このとき原材料の合計面積は42.2平方メートルになった。その結果、歩留まりは81.3%になった。

【0067】

本発明の方法と特許文献１の方法とは同等の結果が得られるが、本発明の方法は、特許文献1の方法よりも演算処理時間が短縮できるという利点がある。

【符号の説明】

【0068】

１２ 部材割付システム
１４ 製品
１６ 製品の面積
１８ 原材料
２０ 必要な原材料の枚数
２２ 割り付け方
２４ 原材料の価格
２６ 原材料費用
２８ 引当順
３０ 原材料のコーナー
３２ 未割付製品のコーナー
３４ 未割付製品
３６ 割付済み製品
３８ 初期割り付け処理
４０ 一方の辺
４２ 辺を通る直線
４４ 他方の辺
４６ 辺を通る直線
４８ 原材料分割処理
５０ 分割された原材料
５１ 分割された原材料
５２ 続割り付け処理
５３ 歩留計算処理
５４ 第一の製品引当順割付手段
６２ 製品面積当り価格計算処理
６４ 製品面積当り価格比較判定処理
６６ 第二の製品引当順割付手段
６８ 製品を指定する遺伝子
７０ 遺伝子座
７２ 染色体
７４ 個体生成手段
７６ 親個体
７８ 交叉処理
８０ 選択処理
８４ 子個体
８６ 次世代個体生成手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】