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[[OptaPlanner]]
* 目次 [#g14bdacb]
#contents
* OptaPlanner: AIパワードの制約ソルバーで最適化問題を解決...
** OptaPlannerとは [#s8f171e1]
OptaPlanner
https://www.optaplanner.org/
は、ソフトウェア開発者向けの高速で使いやすいオープンソー...
*** もっとまとめられた日立の資料 [#ie50b364]
https://www.hitachi-solutions.co.jp/redhat/asset/pdf/down...
** 主な特徴 [#t2c4b8f3]
- 軽量で埋め込み可能な計画エンジン
- 平易なドメインオブジェクトに制約を適用可能
- 数式入力不要で直感的に使用可能
- Java、Kotlin、Scala、Python（実験的）との互換性
- QuarkusやSpring Bootとのシームレスな統合
** 対応可能な問題 [#u5d7e9a2]
- 車両ルーティング問題（VRP）
- 従業員のシフトスケジューリング
- メンテナンススケジューリング
- 会議スケジューリング
- 学校の時間割作成
- タスク割り当て
- クラウドリソースの最適化
- ジョブショップスケジューリング
** 主要機能 [#v6f0c4b8]
- 継続的計画：実行3週間前にスケジュールを公開
- 非破壊的な再計画：公開済みスケジュールの変更に対応
- リアルタイム計画：ミリ秒単位で計画の乱れに対応
- 過剰制約計画：リソース不足時の最適化
- ピン留め：ユーザーによるスケジュール制御
** 技術的特徴 [#w7g1d5e9]
- 高度なAI最適化アルゴリズムの使用
- タブーサーチ
- シミュレーテッドアニーリング
- 遅延受理法
- その他のメタヒューリスティクス
- 効率的なスコア計算
- NP完全問題やNP困難問題に対する最先端の制約解決技術
** 紹介記事 [#wd84c599]
*** QuickStartの始め方 [#m7752a73]
本家のデモをローカルで動かすやりかた
https://rheb.hatenablog.com/entry/optaplanner8_orderpicking
*** Eclipseでの設定 [#p5b7adb4]
https://www.ogis-ri.co.jp/otc/hiroba/technical/optaplanne...
*** 組み合わせ最適化で配送・集荷経路を作ってみる [#wbdf50...
https://www.ogis-ri.co.jp/otc/hiroba/technical/optaplanne...
** 使用例 [#x8h2f6a0]
以下は、Java™コードでOptaPlannerを使用する簡単な例です。
SolverFactory<MyRoster> factory = SolverFactory.create(....
// 入力として自分のドメイン固有のクラスを使用
MyRoster problem = ...;
Solver<MyRoster> solver = factory.buildSolver();
// 出力として自分のドメイン固有のクラスを使用
MyRoster solution = solver.solve(problem);
for (MyShift shift : solution.getShifts()) {
// 各シフトが従業員に割り当てられていることを確認
assertNotNull(shift.getEmployee());
}
* 車両ルーティング問題（VRP）のOptaPlannerによる解決 [#a1...
車両ルーティング問題（VRP）は、複数の車両を使って効率的に...
- 各車両の積載容量
- 顧客の時間枠制約（配送可能時間）
- 運転手の勤務時間制限
- 交通状況や道路の制約
** OptaPlannerの適用例 [#n2749eb9]
SolverFactory<VehicleRoutingSolution> factory = SolverFa...
VehicleRoutingSolution problem = ... // 問題のインスタン...
VehicleRoutingSolution solution = factory.buildSolver()....
for (Vehicle vehicle : solution.getVehicleList()) {
System.out.println("Vehicle " + vehicle.getId() + " ...
for (Customer customer : vehicle.getRoute()) {
System.out.println(" - " + customer.getLocation...
}
}
OptaPlannerを使用することで、燃料コストの削減、配送時間の...
* 従業員のシフトスケジューリングのOptaPlannerによる最適化...
従業員のシフトスケジューリングは、従業員の希望、スキル、...
- 必要な人員数の確保
- 従業員の希望するシフトの考慮
- 連続勤務日数の制限
- スキルに応じた適切な配置
** OptaPlannerの適用例 [#xdcd63df]
SolverFactory<ShiftSchedule> factory = SolverFactory.cre...
ShiftSchedule problem = ... // 問題のインスタンスを作成
ShiftSchedule solution = factory.buildSolver().solve(pro...
for (Employee employee : solution.getEmployeeList()) {
System.out.println("Employee " + employee.getName() ...
for (Shift shift : employee.getAssignedShifts()) {
System.out.println(" - " + shift.getDate() + ":...
}
}
OptaPlannerを活用することで、従業員の満足度向上、労働法規...
* メンテナンススケジューリングのOptaPlannerによる効率化 [...
メンテナンススケジューリングは、機器や設備の定期点検や修...
- 機器ごとの点検間隔
- 技術者のスキルと可用性
- 部品の在庫状況
- 生産ラインへの影響の最小化
** OptaPlannerの適用例 [#f0615a99]
SolverFactory<MaintenanceSchedule> factory = SolverFacto...
MaintenanceSchedule problem = ... // 問題のインスタンス...
MaintenanceSchedule solution = factory.buildSolver().sol...
for (Equipment equipment : solution.getEquipmentList()) {
System.out.println("Equipment " + equipment.getName(...
for (MaintenanceTask task : equipment.getScheduledTa...
System.out.println(" - " + task.getDate() + ": ...
}
}
OptaPlannerを導入することで、ダウンタイムの削減、コスト削...
* 会議スケジューリングのOptaPlannerによる最適化 [#m3n4o5p6]
会議スケジューリングは、参加者の都合、会議室の利用可能性...
- 参加者の空き時間の調整
- 会議室の重複予約の回避
- 議題に応じた適切な時間配分
- 移動時間の考慮
** OptaPlannerの適用例 [#o839b2f3]
SolverFactory<ConferenceSchedule> factory = SolverFactor...
ConferenceSchedule problem = ... // 問題のインスタンスを...
ConferenceSchedule solution = factory.buildSolver().solv...
for (Meeting meeting : solution.getMeetingList()) {
System.out.println("Meeting: " + meeting.getTopic());
System.out.println(" Time: " + meeting.getStartTime...
System.out.println(" Room: " + meeting.getRoom().ge...
System.out.println(" Participants: " + meeting.getP...
}
OptaPlannerを活用することで、会議の効率化、参加者の満足度...
* 学校の時間割作成のOptaPlannerによる自動化 [#q7r8s9t0]
学校の時間割作成は、教師の空き時間、教室の利用可能性、科...
- 教師の担当科目と空き時間の調整
- 教室の収容人数と設備の考慮
- 科目ごとの週間授業時間数の遵守
- 連続授業の制限
** OptaPlannerの適用例 [#m0de7a91]
SolverFactory<SchoolTimetable> factory = SolverFactory.c...
SchoolTimetable problem = ... // 問題のインスタンスを作成
SchoolTimetable solution = factory.buildSolver().solve(p...
for (SchoolClass schoolClass : solution.getClassList()) {
System.out.println("Class " + schoolClass.getName() ...
for (Lesson lesson : schoolClass.getLessons()) {
System.out.println(" " + lesson.getTimeslot() +...
}
}
OptaPlannerを導入することで、時間割作成の工数削減、教育の...
* タスク割り当てのOptaPlannerによる最適化 [#u1v2w3x4]
タスク割り当ては、プロジェクトのタスクを適切な従業員に割...
- 従業員のスキルセット
- タスクの優先度と締め切り
- 従業員の現在の作業負荷
- プロジェクト間の依存関係
** OptaPlannerの適用例 [#s6775d16]
SolverFactory<TaskAssignment> factory = SolverFactory.cr...
TaskAssignment problem = ... // 問題のインスタンスを作成
TaskAssignment solution = factory.buildSolver().solve(pr...
for (Employee employee : solution.getEmployeeList()) {
System.out.println("Employee " + employee.getName() ...
for (Task task : employee.getAssignedTasks()) {
System.out.println(" - " + task.getName() + " (...
}
}
OptaPlannerを活用することで、プロジェクトの効率化、従業員...
* クラウドリソースの最適化におけるOptaPlannerの活用 [#y5z...
クラウドリソースの最適化は、仮想マシン（VM）やコンテナの...
- 物理サーバーの処理能力と容量
- VMやコンテナのリソース要件
- ネットワーク帯域幅の制約
- 高可用性要件
** OptaPlannerの適用例 [#p8fb5956]
SolverFactory<CloudResourceAllocation> factory = SolverF...
CloudResourceAllocation problem = ... // 問題のインスタ...
CloudResourceAllocation solution = factory.buildSolver()...
for (PhysicalServer server : solution.getServerList()) {
System.out.println("Server " + server.getId() + " al...
for (VirtualMachine vm : server.getAllocatedVMs()) {
System.out.println(" - VM " + vm.getId() + " (C...
}
}
OptaPlannerを導入することで、クラウドリソースの使用効率向...
* ジョブショップスケジューリングのOptaPlannerによる効率化...
ジョブショップスケジューリングは、複数の機械で複数のジョ...
- 各ジョブの処理順序の制約
- 機械ごとの処理能力
- セットアップ時間の最小化
- 納期遵守
** OptaPlannerの適用例 [#q4c18a90]
SolverFactory<JobShopSchedule> factory = SolverFactory.c...
JobShopSchedule problem = ... // 問題のインスタンスを作成
JobShopSchedule solution = factory.buildSolver().solve(p...
for (Machine machine : solution.getMachineList()) {
System.out.println("Machine " + machine.getName() + ...
for (Operation operation : machine.getScheduledOpera...
System.out.println(" - Job " + operation.getJob...
" (Start: " + operation.getSt...
}
}
OptaPlannerを活用することで、生産効率の向上、リードタイム...
** まとめ [#y9i3g7b1]
OptaPlannerは、複雑な最適化問題を効率的に解決するための強...
* その他参考 [#g5636c88]
** OptaPlanner コミュニティサイト [#m8c89095]
http://www.optaplanner.org/
** OptaPlannerによる組み合わせ最適化 [#l972c7f3]
http://www.ogis-ri.co.jp/otc/hiroba/technical/optaplanner/
** tokobayashiの日記 [#de8fbe65]
http://d.hatena.ne.jp/tokobayashi/searchdiary?word=%2A%5B...
** Play Integration [#y2e06dd3]
http://playintegration.blogspot.jp/search?q=OptaPlanner
** 簡単そうで難しい組合せ最適化 [#g420393d]
http://www-or.amp.i.kyoto-u.ac.jp/open-campus-04.pdf
** 久保 幹雄, J.P.ペドロソ(2009) 『メタヒューリスティクス...
** 穴井 宏和(2013) 『数理最適化の実践ガイド』 講談社 [#i9...
終了行:
[[OptaPlanner]]
* 目次 [#g14bdacb]
#contents
* OptaPlanner: AIパワードの制約ソルバーで最適化問題を解決...
** OptaPlannerとは [#s8f171e1]
OptaPlanner
https://www.optaplanner.org/
は、ソフトウェア開発者向けの高速で使いやすいオープンソー...
*** もっとまとめられた日立の資料 [#ie50b364]
https://www.hitachi-solutions.co.jp/redhat/asset/pdf/down...
** 主な特徴 [#t2c4b8f3]
- 軽量で埋め込み可能な計画エンジン
- 平易なドメインオブジェクトに制約を適用可能
- 数式入力不要で直感的に使用可能
- Java、Kotlin、Scala、Python（実験的）との互換性
- QuarkusやSpring Bootとのシームレスな統合
** 対応可能な問題 [#u5d7e9a2]
- 車両ルーティング問題（VRP）
- 従業員のシフトスケジューリング
- メンテナンススケジューリング
- 会議スケジューリング
- 学校の時間割作成
- タスク割り当て
- クラウドリソースの最適化
- ジョブショップスケジューリング
** 主要機能 [#v6f0c4b8]
- 継続的計画：実行3週間前にスケジュールを公開
- 非破壊的な再計画：公開済みスケジュールの変更に対応
- リアルタイム計画：ミリ秒単位で計画の乱れに対応
- 過剰制約計画：リソース不足時の最適化
- ピン留め：ユーザーによるスケジュール制御
** 技術的特徴 [#w7g1d5e9]
- 高度なAI最適化アルゴリズムの使用
- タブーサーチ
- シミュレーテッドアニーリング
- 遅延受理法
- その他のメタヒューリスティクス
- 効率的なスコア計算
- NP完全問題やNP困難問題に対する最先端の制約解決技術
** 紹介記事 [#wd84c599]
*** QuickStartの始め方 [#m7752a73]
本家のデモをローカルで動かすやりかた
https://rheb.hatenablog.com/entry/optaplanner8_orderpicking
*** Eclipseでの設定 [#p5b7adb4]
https://www.ogis-ri.co.jp/otc/hiroba/technical/optaplanne...
*** 組み合わせ最適化で配送・集荷経路を作ってみる [#wbdf50...
https://www.ogis-ri.co.jp/otc/hiroba/technical/optaplanne...
** 使用例 [#x8h2f6a0]
以下は、Java™コードでOptaPlannerを使用する簡単な例です。
SolverFactory<MyRoster> factory = SolverFactory.create(....
// 入力として自分のドメイン固有のクラスを使用
MyRoster problem = ...;
Solver<MyRoster> solver = factory.buildSolver();
// 出力として自分のドメイン固有のクラスを使用
MyRoster solution = solver.solve(problem);
for (MyShift shift : solution.getShifts()) {
// 各シフトが従業員に割り当てられていることを確認
assertNotNull(shift.getEmployee());
}
* 車両ルーティング問題（VRP）のOptaPlannerによる解決 [#a1...
車両ルーティング問題（VRP）は、複数の車両を使って効率的に...
- 各車両の積載容量
- 顧客の時間枠制約（配送可能時間）
- 運転手の勤務時間制限
- 交通状況や道路の制約
** OptaPlannerの適用例 [#n2749eb9]
SolverFactory<VehicleRoutingSolution> factory = SolverFa...
VehicleRoutingSolution problem = ... // 問題のインスタン...
VehicleRoutingSolution solution = factory.buildSolver()....
for (Vehicle vehicle : solution.getVehicleList()) {
System.out.println("Vehicle " + vehicle.getId() + " ...
for (Customer customer : vehicle.getRoute()) {
System.out.println(" - " + customer.getLocation...
}
}
OptaPlannerを使用することで、燃料コストの削減、配送時間の...
* 従業員のシフトスケジューリングのOptaPlannerによる最適化...
従業員のシフトスケジューリングは、従業員の希望、スキル、...
- 必要な人員数の確保
- 従業員の希望するシフトの考慮
- 連続勤務日数の制限
- スキルに応じた適切な配置
** OptaPlannerの適用例 [#xdcd63df]
SolverFactory<ShiftSchedule> factory = SolverFactory.cre...
ShiftSchedule problem = ... // 問題のインスタンスを作成
ShiftSchedule solution = factory.buildSolver().solve(pro...
for (Employee employee : solution.getEmployeeList()) {
System.out.println("Employee " + employee.getName() ...
for (Shift shift : employee.getAssignedShifts()) {
System.out.println(" - " + shift.getDate() + ":...
}
}
OptaPlannerを活用することで、従業員の満足度向上、労働法規...
* メンテナンススケジューリングのOptaPlannerによる効率化 [...
メンテナンススケジューリングは、機器や設備の定期点検や修...
- 機器ごとの点検間隔
- 技術者のスキルと可用性
- 部品の在庫状況
- 生産ラインへの影響の最小化
** OptaPlannerの適用例 [#f0615a99]
SolverFactory<MaintenanceSchedule> factory = SolverFacto...
MaintenanceSchedule problem = ... // 問題のインスタンス...
MaintenanceSchedule solution = factory.buildSolver().sol...
for (Equipment equipment : solution.getEquipmentList()) {
System.out.println("Equipment " + equipment.getName(...
for (MaintenanceTask task : equipment.getScheduledTa...
System.out.println(" - " + task.getDate() + ": ...
}
}
OptaPlannerを導入することで、ダウンタイムの削減、コスト削...
* 会議スケジューリングのOptaPlannerによる最適化 [#m3n4o5p6]
会議スケジューリングは、参加者の都合、会議室の利用可能性...
- 参加者の空き時間の調整
- 会議室の重複予約の回避
- 議題に応じた適切な時間配分
- 移動時間の考慮
** OptaPlannerの適用例 [#o839b2f3]
SolverFactory<ConferenceSchedule> factory = SolverFactor...
ConferenceSchedule problem = ... // 問題のインスタンスを...
ConferenceSchedule solution = factory.buildSolver().solv...
for (Meeting meeting : solution.getMeetingList()) {
System.out.println("Meeting: " + meeting.getTopic());
System.out.println(" Time: " + meeting.getStartTime...
System.out.println(" Room: " + meeting.getRoom().ge...
System.out.println(" Participants: " + meeting.getP...
}
OptaPlannerを活用することで、会議の効率化、参加者の満足度...
* 学校の時間割作成のOptaPlannerによる自動化 [#q7r8s9t0]
学校の時間割作成は、教師の空き時間、教室の利用可能性、科...
- 教師の担当科目と空き時間の調整
- 教室の収容人数と設備の考慮
- 科目ごとの週間授業時間数の遵守
- 連続授業の制限
** OptaPlannerの適用例 [#m0de7a91]
SolverFactory<SchoolTimetable> factory = SolverFactory.c...
SchoolTimetable problem = ... // 問題のインスタンスを作成
SchoolTimetable solution = factory.buildSolver().solve(p...
for (SchoolClass schoolClass : solution.getClassList()) {
System.out.println("Class " + schoolClass.getName() ...
for (Lesson lesson : schoolClass.getLessons()) {
System.out.println(" " + lesson.getTimeslot() +...
}
}
OptaPlannerを導入することで、時間割作成の工数削減、教育の...
* タスク割り当てのOptaPlannerによる最適化 [#u1v2w3x4]
タスク割り当ては、プロジェクトのタスクを適切な従業員に割...
- 従業員のスキルセット
- タスクの優先度と締め切り
- 従業員の現在の作業負荷
- プロジェクト間の依存関係
** OptaPlannerの適用例 [#s6775d16]
SolverFactory<TaskAssignment> factory = SolverFactory.cr...
TaskAssignment problem = ... // 問題のインスタンスを作成
TaskAssignment solution = factory.buildSolver().solve(pr...
for (Employee employee : solution.getEmployeeList()) {
System.out.println("Employee " + employee.getName() ...
for (Task task : employee.getAssignedTasks()) {
System.out.println(" - " + task.getName() + " (...
}
}
OptaPlannerを活用することで、プロジェクトの効率化、従業員...
* クラウドリソースの最適化におけるOptaPlannerの活用 [#y5z...
クラウドリソースの最適化は、仮想マシン（VM）やコンテナの...
- 物理サーバーの処理能力と容量
- VMやコンテナのリソース要件
- ネットワーク帯域幅の制約
- 高可用性要件
** OptaPlannerの適用例 [#p8fb5956]
SolverFactory<CloudResourceAllocation> factory = SolverF...
CloudResourceAllocation problem = ... // 問題のインスタ...
CloudResourceAllocation solution = factory.buildSolver()...
for (PhysicalServer server : solution.getServerList()) {
System.out.println("Server " + server.getId() + " al...
for (VirtualMachine vm : server.getAllocatedVMs()) {
System.out.println(" - VM " + vm.getId() + " (C...
}
}
OptaPlannerを導入することで、クラウドリソースの使用効率向...
* ジョブショップスケジューリングのOptaPlannerによる効率化...
ジョブショップスケジューリングは、複数の機械で複数のジョ...
- 各ジョブの処理順序の制約
- 機械ごとの処理能力
- セットアップ時間の最小化
- 納期遵守
** OptaPlannerの適用例 [#q4c18a90]
SolverFactory<JobShopSchedule> factory = SolverFactory.c...
JobShopSchedule problem = ... // 問題のインスタンスを作成
JobShopSchedule solution = factory.buildSolver().solve(p...
for (Machine machine : solution.getMachineList()) {
System.out.println("Machine " + machine.getName() + ...
for (Operation operation : machine.getScheduledOpera...
System.out.println(" - Job " + operation.getJob...
" (Start: " + operation.getSt...
}
}
OptaPlannerを活用することで、生産効率の向上、リードタイム...
** まとめ [#y9i3g7b1]
OptaPlannerは、複雑な最適化問題を効率的に解決するための強...
* その他参考 [#g5636c88]
** OptaPlanner コミュニティサイト [#m8c89095]
http://www.optaplanner.org/
** OptaPlannerによる組み合わせ最適化 [#l972c7f3]
http://www.ogis-ri.co.jp/otc/hiroba/technical/optaplanner/
** tokobayashiの日記 [#de8fbe65]
http://d.hatena.ne.jp/tokobayashi/searchdiary?word=%2A%5B...
** Play Integration [#y2e06dd3]
http://playintegration.blogspot.jp/search?q=OptaPlanner
** 簡単そうで難しい組合せ最適化 [#g420393d]
http://www-or.amp.i.kyoto-u.ac.jp/open-campus-04.pdf
** 久保 幹雄, J.P.ペドロソ(2009) 『メタヒューリスティクス...
** 穴井 宏和(2013) 『数理最適化の実践ガイド』 講談社 [#i9...
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