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量子コンピュータ時代の製造業におけるDXセミナー -見える化、予測・分析、その先の最適化へ-

量子コンピュータ時代の製造業におけるDXセミナー -見える化、予測・分析、その先の最適化へ-

2022年5月25日(水)「量子コンピュータ時代の製造業におけるDXセミナー
-見える化、予測・分析、その先の最適化へ-」の当日資料です。

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June 03, 2022
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  1. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Copyright © Fixstars

    Group 【ビジネス向け】 製造業向け量子コンピュータ時代のDXセミナー ~見える化、分析・予測、その先の最適化へ~
  2. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group 本セミナーの位置づけ 2 

    弊社では、Amplifyセミナーを「ビジネス向け」と「プログラマー向け」に分けて定 期的に開催しております。社内関係者へも展開いただき、ご興味ある回への参加のご 検討をお願いいたします。(https://amplify.fixstars.com/ja/news/seminar) ビジネス向け プログラマー向け (シフト最適化) 1/26 プログラマー向け (生産計画最適化) 2/24 プログラマー向け (経路最適化) 3/23 ← 本日 4/20 ビジネス向け プログラマー向け (シフト最適化) 5/25 プログラマー向け (生産計画最適化) 6/22 プログラマー向け (経路最適化) 7/20 8/24 ビジネス向け プログラマー向け 組合せ最適化問題や量子アニーリング・イジングマシンの概要やビジネス上の効果を解説します 特定のテーマ・事例を用いて、問題設定、定式化、実装などのポイントを解説します  今後の予定
  3. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group 本セミナーのゴール ⮚ 製造業に組合せ最適化問題がたくさんあることを知る

    ⮚ 組合せ最適化問題を解くためには、問題を数式化する必要があることを理 解する。中でも、最適化(最大化 or 最小化)したい対象を特定すること が出発点であることを理解する ⮚社内の身近な課題を、組合せ最適化問題として捉えることができるか考え てみる。社内の事業部やIT部門の方と話をしてみる 3 課題の抽出、問題の数式化、プログラムの実装などお客様 のステージやご要望に合わせて柔軟にお手伝いいたします ので、お気軽にお声がけください!
  4. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group 本日のAgenda • 会社紹介(2分)

    • 組合せ最適化・イジングマシンの紹介(5分) • 最適化問題検討のフレームワーク及び製造業における事例の紹介(15分) • Fixstars Amplifyの紹介(20分) • 製造業におけるAmplify活用のデモ(10分) • 生産計画最適化 4
  5. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Copyright © Fixstars

    Group 会社紹介
  6. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Fixstars Corporation www.fixstars.com

    6 フィックスターズの概要 会社名 株式会社フィックスターズ 本社所在地 東京都港区芝浦3-1-1 msb Tamachi 田町ステーションタワーN 28階 設立 2002年8月 上場区分 東証プライム(証券コード:3687) 代表取締役社長 三木 聡 資本金 5億5,446万円(2021年9月現在) 社員数(連結) 258名(2021年9月現在) 主なお客様 キオクシア株式会社 株式会社ネクスティ エレクトロニクス 株式会社日立製作所 キヤノン株式会社 グループ体制 株式会社フィックスターズ 株式会社Fixstars Autonomous Technologies 株式会社ネクスティ エレクトロニクスとのJV 自動運転向けソフトウェア開発 当社完全子会社 米国での営業及び開発 概要 株式会社Sider 株式会社Smart Opinion 当社完全子会社 開発支援SaaS「Sider」を運営 当社連結子会社 乳がんAI画像診断支援事業を運営 Fixstars Solutions, Inc. オスカーテクノロジー株式会社 当社連結子会社 ソフトウェア自動並列化サービスを提供 株式会社Fixstars Amplify 当社完全子会社 量子コンピューティングのクラウド事業を運営 2021/10/1 設立
  7. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Fixstars Corporation www.fixstars.com

    7 ソフトウェア高速化サービス (概要) • お客様にソースコードをご提供いただき、 • 最適化やアルゴリズムの改良を施して高速化してお返しします 当社 お客様 オリジナルソースコードのご提供 高速化したソースコード コンサルティング 高速化 サポート 性能評価 ボトルネックの特定 アルゴリズムの改良・開発 ハードウェアへの最適化 レポート作成 レポートやコードへのQ&A 実製品への組込み支援
  8. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Fixstars Corporation www.fixstars.com

    8 フィックスターズの強み フィックスターズは、コンピュータの性能を最大限に引き出し大量データの高速処理を実現する、 高速化のエキスパート集団です。 低レイヤ ソフトウェア技術 アルゴリズム 実装力 各産業・研究 分野の知見
  9. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group フィックスターズの量子技術への取り組み 9 2017年

    日本で初めて D-Wave Systems 社と提携 2018年 NEDOのプロジェクト に採択 「イジングマシン共通 ソフトウェア基盤の研 究開発」 2019年 SIPの研究開発に参画 「光・量子を活用した Society 5.0実現化技 術:光電子情報処理」 2021年 •2月:量子アニーリングクラウドサービス 「Fixstars Amplify」提供開始 •10月:子会社Fixstars Amplifyを設立 •11月:Q-STAR 量子技術による新産業創出協議 会に特別会員として加入 次世代技術を先取りし 今ある課題の解決を目指す
  10. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Copyright © Fixstars

    Group 量子アニーリング・イジングマシン と組合せ最適化問題
  11. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group 量子アニーリング・イジングマシンと組合せ最適化問題 量子アニーリング・イジングマシン ⇒

    組合せ最適化問題を解くための専用マシン スケジューリング 配送計画 スマートシティー 集積回路設計 膨大な選択肢から、制約条件を満たし、ベストな選択肢を探索する(組合せ最適化問題) 参考: 慶應義塾大学 田中宗 准教授 「量子コンピュータ最前線とイジングマシンの可能性」 11
  12. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group 12 目的関数: 制約条件:

    解を取得 定式化 実装 問題設定 膨大な解候補(組合せ)から最適解を選ぶ ・解候補一つ一つの計算は可能 ・候補数が膨大ですべての解候補を計算できない これを最小化(最大化)する解が最適 解が必ず満たすべき条件 解を用いた数式で表現 数式をPythonのプログラムで記述 Amplifyが最適解を探索 バイキングで最も安く 必要な栄養が取れる組合せは? 目的関数: 合計金額(最小化) 制約条件: 炭水化物:300g以上 タンパク質:150g以上 脂質:50g以上 (10g単位) 炭水化物 タンパク質 脂質 金額 ごはん 8g 1g 1g 10円 パン 7g 1g 2g 12円 ハンバーグ 1g 5g 4g 50円 焼き魚 1g 8g 1g 35円 組合せ最適化問題の例 ごはん:380g 焼き魚:140g 金 額:870円 最適メニュー 組合せ最適化問題は統一的なフレームワークで解くことができる
  13. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group 製造業における品質管理の4M 13 本日の事例や

    デモの対象 Man Machine Method Material 4Mとは
  14. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Fixstars Corporation www.fixstars.com

    14 組合せ最適化の取り組み事例 シフト作成自動化 生産計画最適化 経路指示リアルタイム制御 倉庫を走行する多数の搬送ロ ボット (AGV) が効率よく動 作するよう、最適経路だけで なく迂回や交差点での待機な どリアルタイムに指示します 人の直観で時間をかけて行っ ていた生産ラインや物流倉庫 の業務シフト作成を、スキル や勤務時間などの条件をもと に最適化します 製造工場の設備の利用割り当て (ジョブショップスケジューリ ング) を、納期や段取り時間 などを考慮して最適化します 6/22 セミナーのテーマ 7/20 セミナーのテーマ 8/24 セミナーのテーマ
  15. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group 最も効率的な作業員のシフトは? 15 チーム編成とタスク割り当て

    解を取得 定式化 実装 問題設定 目的関数:業務要求の満足度最適化 ・スキルや業務時間平滑化、個人の希望などの考慮 制約条件:チーム人数や一人1タスクなどの制約 ・従来、ホワイトボードを使い、朝・夕30分程度ずつかけて作成 ・Amplifyが10秒で推薦配置を提示 デモパートで 詳しくご紹介
  16. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Fixstars Corporation www.fixstars.com

    16 最も効率的な生産スケジュールは? 製品製造工程順序の最適化 October 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Machine 1 Machine 2 Machine 3 Machine 4 Machine 5 Machine 6 Machine 7 Machine 8 Machine 9 Machine 10 解を取得 定式化 実装 問題設定 目的関数:製造完了時間(最小化) ・段取り時間、納期、稼動率などを考慮 制約条件:機械数や製造可能な製品の制約 ・従来技術だと数時間かかることも ・Amplifyがより高速に妥当な解を提示
  17. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Fixstars Corporation www.fixstars.com

    17 装置1 装置2 装置x A B B B B B B C E E D A 電気機器製造メーカー A社様 複数の製品事業部から様々なプリント基板の注文を受け、生産を行う部門 生産する基板に応じて製造装置の部品や材料を交換する「段取り時間」 が必要。段取り時間を考慮した効率的な生産スケジュールを作成したい 従来は、専任者が、一日数回・毎回数十分かけて経験に基づいてスケジ ュールを作成。更なる生産性向上やノウハウ継承のため、生産スケジュ ール作成の自動化に着手 課 題 次期フェーズでは、Amplify の活用領域の拡大を検討中! 最適化未経験のご担当者様1人がプログラム試作開始 から約1~2ヵ月間取り組んでこの効果を実現 現在は試作段階で、実運用に向けてモデルを改良中! 効 果 段取りのための製造装置の停止回数の削減! (10%以上削減) 段取り時間 段取り時間 段取り時間 生産スケジュール作成の時間・コストの大幅な削減! (一日あたり数時間 → 数分)
  18. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group 最も効率的な部材や製品の搬送方法は? 18 AGV(無人搬送車)の待ち時間を最小化するリアルタイム経路選択

    解を取得 定式化 実装 問題設定 目的関数:各AGVの次の一定時間の待ち時間(最小化) 制約条件:各AGVが衝突しない、など ・Amplifyが他のAGVの行動を考慮し、次の最適動作をリアルタイムに指示 ・最短経路だけでなく、迂回・交差点制御なども実現
  19. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group 19 Fixstars Amplify:

    メディア掲載 https://amplify.fixstars.com/ja/news/media Software Design 「はじめての量子プログラミング体験」 (2021年6月号~2022年1月号まで連載) Interface 「Pythonで体験!量子コンピュータ」 (2022年6月号)
  20. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Copyright © Fixstars

    Group Fixstars Amplify のご紹介
  21. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group 量子コンピュータとその周辺 1 量子コンピュータ

    IBM/Google/Rigetti/IonQ 2 イジングマシン 富士通/日立/東芝/Fixstars 3 量子 アニーリング D-Wave/NEC 1. 量子コンピュータ 量子ゲート方式 古典汎用コンピュータの上位互換。 量子力学の重ね合わせ状態を制御 する量子ゲートを操作し、特定の 問題を汎用的かつ高速に処理する。 2. イジングマシン 二値二次多項式模型 二次の多変数多項式で表される目 的関数の最適化問題 (QUBO) を扱 う 専用マシン。変数は0,1または±1。 統計物理学におけるイジング模型 (磁性体の性質を表す模型) に由来。 様々な実装により実現されている。 3. 量子アニーリング方式 量子焼きなまし法 イジングマシンの一種であり、量子 焼きなまし法の原理に基づいて動作 する。 量子イジング模型を物理的に搭載し たプロセッサで実現する。 自然計算により低エネルギー状態が 出力される。 Amplify AE 21
  22. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group クラウドサービス :Fixstars Amplify

    様々な量子コンピュータ・イジングマシンに対応したアプリケーションを開発出来る、クラウドプラットフォームです。 量子コンピューティング時代を見据え、シンプルで効率的な開発環境の提供を目指しています。 ・・・ 適用分野 (一例) 金融 物流 ライフサイエンス 様々なマシンに対応 各社が提供する量子アニーリング・イジングマシンを Fixstars Amplifyから利用することが出来ます。 シンプルで効率的なアプリ開発 複雑で専門性の高いプロセスを自動化し、効率的にマシ ンを使うための学習コストを、圧倒的に低くします。 PoCから実問題まで対応 大規模問題の入力と高速実行が可能で、PoCや実問題を視 野に入れたアプリケーション開発が行えます。 すぐに開発を開始可能 開発環境と実行環境がセットで提供されるため、すぐに 開発を開始することが出来ます。 主な特長 サービス概要 22
  23. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group 二次計画問題 • 最適化問題の分類

    • 組合せ最適化問題 • 決定変数が離散値 (整数など) • 整数計画問題 (決定変数が整数) • 0-1整数計画問題 (決定変数が二値) • 連続最適化問題 • 決定変数が連続値 (実数など) • 量子アニーリング・イジングマシン Quadratic 二次形式 Unconstrained 制約条件なし Binary 0-1整数 (二値) Optimization 計画 𝑓 = ෍ 𝑖<𝑗 𝑄𝑖𝑗 𝑞𝑖 𝑞𝑗 + ෍ 𝑖 𝑄𝑖𝑖 𝑞𝑖 𝑞𝑖 ∈ 0,1 or 𝑞𝑖 ∈ ±1 問題設定 (入力・定数) 決定変数 (出力・変数) 評価値 (目的関数) • QUBO模型 (0-1整数二次計画問題) 23
  24. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group イジングマシンの実行手順 1. 数理モデル検討

    解きたい課題の「目的関数」「決定変数」「制約条件」を検討する 2. QUBO定式化 (論理) 「 2値決定変数+二次形式」で「目的関数」と「決定変数」を記述 (変換) する 「制約条件」は直接扱えないので「ペナルティ関数」で表現する 3. QUBO定式化 (物理) 各マシンの仕様や制限に準拠した形式にQUBO模型を変換する (例: 二次項に制約がある場合は「グラフマイナー埋め込み」問題を解く) 4. 入力データの準備 各マシンのSDKやAPI仕様に合わせてQUBO模型 (物理) をデータ化する 5. マシンの実行 マシンを実行して出力の変数値やエネルギー値(コスト値)を解析する 上記の逆の手順を辿り解きたい課題の「決定変数」を解釈する SWによる 支援と自動化 24
  25. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Fixstars Amplify の特長

    – いつでも 開発環境と実行環境がセットのため すぐにプログラミングと実行が出来る – 誰でも ハードウェアや専門的な知識が不要 無料で開発がスタート可能 – 高速に 10万ビットクラスの大規模問題の 高速処理と高速実行が可能 – あらゆる 一般に公開されている全てのイジング マシンを利用可能 25
  26. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Fixstars Amplify クラウドの構成

    Amplify クラウドが量子アニーリングマシン・イジ ングマシンの大規模実行環境を提供 Amplify SDK で書かれた最適化エンジンは 他社製も含め全ての商用イジングマシンで実行可能 量子アニーリング・ イジングマシン (Amplify AE) 組合せ最適化問題の定式化やマシンを高度に操るた めの最先端の技術や知見をライブラリ化したシンプ ルなインターフェースを提供 専門知識が不要で量子アニーリングイジングマシン を用いた最適化エンジンの開発に取り組める Amplify SDK 組合せ最適化問題を含むアプリケーションは Amplify SDK を用いることで効率的かつ簡便に組合 せ最適化の定式化が可能 研究・開発ではAmplifyクラウドは無償提供されるた め直ぐに開発をスタートできる アプリケーション 26
  27. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Amplify の対応マシン 27

  28. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Fixstars Amplifyによる課題解決 ◼

    イジングマシンのための革新的な開発環境 簡単 多くのマシンに対応 始めやすい ✓ SDKをインストールするだけ ですぐに使える (pip install amplify) ✓ ハードウェアの専門知識不要 でアプリケーションが開発で きる ✓ 進化の早いマシンの発展に追 従すべての量子アニーリング/ イジングマシンに対応 ✓ 10万ビット級のアニーリング マシン実行環境が利用可能 ✓ 研究・開発用途には開発環境 と実行環境が無償で利用可能 ✓ 多くのチュートリアル、サン プルコードを整備・拡充 多くの人が始めやすい開発プラットフォームを無料で提供 https://amplify.fixstars.com 28
  29. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Copyright © Fixstars

    Group Fixstars Amplify の技術
  30. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Amplify SDKのワークフロー ◼

    従来のプログラミングワークフローとの比較 実行方法 30
  31. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Amplify SDKによるシンプルプログラミング 数独を解くサンプルアプリ

    富士通・デジタルアニーラの設定用コード SDKなし 最適化しても 200行以上 出典: Wikipdia SDKなし 59行 SDKあり 30行程度 SDKあり 1行 日立CMOSアニーリングマシンの設定用コード SDKなし 183行 SDKあり 1行 31
  32. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group 32 Amplify による巡回セールスマン問題の実装例

  33. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Amplify Annealing Engine

    • NVIDIA GPU V100/A100 で動作 • 独自の並列化シミュレーテッドアニーリングアルゴリズム • WEB経由で計算機能を提供 • Amplify SDK の実装を直ぐに実行可能 • 社会課題への取り組み・PoC・検証が加速 • 商用マシンでは最大規模かつ最高速レベル • 64Kビット (全結合) / 100Kビット超 (疎結合) Amplify Cloud 33
  34. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Amplify Annealing Engine

    ◼ 実問題やPoCを視野に入れたアプリケーション開発にも対応 研究・開発利用において無償提供 34
  35. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Amplify 標準提供マシン 最先端の量子技術

    最先端の並列化技術 NVIDIA A100/V100 最大10万ビット以上 D-Wave Advantage 5000量子ビット 出典:https://www.nvidia.com/ja-jp/data-center/dgx-2/ 35
  36. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Copyright © Fixstars

    Group Fixstars Amplify 新バージョンのご紹介 2022年6月より提供開始 (予定)
  37. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Fixstars Corporation www.fixstars.com

    37 ➢ Amplify SDK のアップデート ➢ Amplify AE (実行環境) のアップデート ➢ 新価格プラン Amplify の接続性や計算速度・精度・扱える問題サイズが 大幅に向上します Amplify 新バージョンのご紹介
  38. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Fixstars Corporation www.fixstars.com

    38 Amplify SDK のアップデート Gurobi がインストールされた環境においてAmplify との接続が可能になります Amplify の定式化インターフェースをアニーリングマシンと数理最適化ソルバで 統一的に扱うことが可能になります Amplify が、数理最適化ソルバーにも繋がります 数理最適化ソルバー対応
  39. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Fixstars Corporation www.fixstars.com

    39 Amplify Annealing Engine (実行環境) のアップデート 最大 4 倍 最大 4 倍 最大 4 倍 ※ 対NVIDIA V100 NVIDIA A100 追加 最高性能のエンタープライズ向けGPUを プレミアム・アカデミックユーザーへ 大規模性能向上 高速化・高精度化を 全てのユーザーへ マルチGPUオプション 複数機同時実行・協調動作を オプション購入の方へ ※ 対GPU1機 ※ 対現バージョン
  40. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Fixstars Corporation www.fixstars.com

    40 Fixstars Amplify AE D-Wave 2000Q/Advantage 日立 CMOS Annealing 富士通 Digital Annealer 東芝 SBM PoC版 装置型式 GPU 量子回路 デジタル回路 デジタル回路 GPU 最大ビット数 262,144以上 2,048 (16x16x8)/ 5,760 (16x15x24) 61,952 (352x176) 8192 (DA2)/ 100,000 (DA3) 10,000 係数パラメータ デジタル (32/64bit) アナログ (5bit程度) デジタル (3bit) デジタル (16/64 bit) デジタル (32bit) 結合グラフ 全結合 キメラグラフ/ ペガサスグラフ キンググラフ 全結合 全結合 全結合換算 ビット数 131,072 64/124 176 8192 (DA2)/ 100,000 (DA3) 1,000 APIエンド ポイント Fixstars Amplify D-Wave Leap Annealing Cloud Web DA Cloud AWS 2022年5月 当社調べ 標準マシン 標準マシン Amplify AE (実行環境) のアップデート A100 の導入に伴い、Amplify の扱える問題サイズが大きくなります 2 倍 全結合換算ビット数 ※ 対現環境
  41. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Fixstars Corporation www.fixstars.com

    41 Amplify クラウド利用料 新価格プラン (2022/6~) ベーシックプラン 研究・開発用途の無料プラン (現Developerプランの後継) スタンダードプラン 実運用レベルで使いたい人は (現Businessプランの後継) プレミアムプラン 最高性能で計算したい人は 研究・開発フェーズでの利用 実運用フェーズでの利用 サポート ベーシック スタンダード プレミアム 利用料金 無料 / 1ユーザー 月額10万円 / 1ユーザー 月額20万円 / 1ユーザー 月額60万円 / 5ユーザー 使用GPU 1ジョブの実行時間 実行時間拡張オプション 1ジョブの最大サイズ マルチGPUオプション (*) ジョブ実行優先度 月あたりの実行制限 NVIDIA V100 10秒/ジョブ なし 8kビット(全結合) 16kビット(疎結合) なし 低 制限実施の可能性あり NVIDIA V100 1分/ジョブ あり(別料金) 64kビット(全結合) 128kビット (疎結合) あり(V100, 5万円/ 機) 高 なし NVIDIA A100 10分/ジョブ あり(別料金) 128kビット(全結合) 256kビット(疎結合) あり(A100, 10万円/ 機) 高 なし 計算環境 スモール ミディアム ラージ (*) 初期1機に対して最大3機まで追加可 New 定式化や実装を 手厚く 支援します! ※ 弊社でカスタマイズ開発を承る場合の専用環境の利用料は100万円/月~別途ご相談 (オンプレも可能)
  42. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Copyright © Fixstars

    Group 製造業におけるAmplify活用デモ ・生産計画最適化
  43. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group 生産計画最適化 43 品種

    ロット数 処理時間 (時間/ロット) A 30 2時間 B 10 3時間 C 40 1時間 D 20 1時間 製品:4品種 100個 段取り時間 A→A 0時間 B→A 2時間 C→A 1時間 D→A 2時間 装置0 装置1 装置9 製造装置 10台 A A A B B B B B C A D 段取り 時間 段取り 時間 段取り 時間 A 同種のロットをできるだけまとめて生産したら 良さそうだけど、段取り時間もあるし、どうす るのが一番いいんだろう・・・ 【問題】10台の製造装置を使い4種の製品を合計100ロット作りたい。製造する品種を変更するには、部品 の交換するための段取り時間が必要。全ロットの生産が完了するまでの時間を最短にするには、どの製品を、 どの製造装置で、どういう順番で製造するのが最適か
  44. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group ① 各装置が同時に作れるのは1品種のみ ②

    各品種の合計生産数が予定数通り 生産時間と段取りの総生産時間の最小化 目的関数: 制約条件: 段取り時間を含めた総生産時間の最小化 18時間 Amplify が10秒で 計算 生産計画最適化 解を取得 定式化 実装 問題設定 44 マシン10台、ロット100個
  45. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group #目的関数 for m

    in range(num_mac): for l in range(lmax): cost += coef * (lmax-l) * (t_proc*mac[m][l]).sum() # 処理時間 if (l>0): for fr in range(num_type): for to in range(num_type): cost += coef * (lmax-l) * ( t_switch[fr][to] * mac[m][l-1][fr] * mac[m][l][to] # 段取り時間 ) # 品種の1hot制約 for m in range(num_mac): for l in range(lmax): model += one_hot(mac[m][l]) # 品種の合計数制約 for t in range(num_type-1): # dummy品種は除く model += equal_to(sum_poly([mac[m][l][t] for m in range(num_mac) for l in range(lmax)]), num_lots[t]) 生産計画最適化 Pythonによる実装イメージ 解を取得 定式化 実装 問題設定 45
  46. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group 46 使う予定だったマシンが突然1台故障! マシン数を減らして再計算

    (マシン10台 → 9台、ロット100個) ロットAの追加発注。今日中に納期回答を! ロット数を増やして再計算 (マシン10台、ロット100個 → 120個) 生産計画最適化: 様々な活用シーン 21時間 23時間 活用シーン1 活用シーン2
  47. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group 生産量増に伴いマシン増設検討 マシンやロット数を増やして再計算 (マシン10台

    → 12台、ロット100個 → 150個) 今月は注文が落ち着いているので稼働台数を減らし て省エネ生産 納期を守れる最小マシン数を計算 (マシン10台 → 5台、ロット100個 → 55個) 24時間 21時間 47 活用シーン3 活用シーン4 生産計画最適化: 様々な活用シーン
  48. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Copyright © Fixstars

    Group ご案内及びご連絡
  49. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Fixstars Corporation www.fixstars.com

    49 Fixstars Amplify: オンラインデモ & チュートリアル https://amplify.fixstars.com/ja/demo
  50. Fixstars Corporation www.fixstars.com Copyright © Fixstars Group Fixstars Corporation www.fixstars.com

    セミナー・トレーニングのご案内 50 無料セミナー・ワークショップ 企業向けプライベートトレーニング お客様が抱える実際の課題やデータを使った カスタムメイドのトレーニングです! ビジネス向け、エンジニア向けに分けて 毎月開催しています! お客様の実際に課題解決をご支援するために、無料セミナーや有償トレーニングを提供しています https://amplify.fixstars.com/ja/news/seminar 次回
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    51 Fixstars Amplifyでは仲間を募集しています! さまざまな専門性を持つエンジニアを募集しています。 詳細は https://www.fixstars.com/ja/recruit/joining-reward/まで
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