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JP2533495B2 - ワ−クスケジユ−リング方法及び装置 - Google Patents

ワ−クスケジユ−リング方法及び装置

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JP2533495B2
JP2533495B2 JP17364586A JP17364586A JP2533495B2 JP 2533495 B2 JP2533495 B2 JP 2533495B2 JP 17364586 A JP17364586 A JP 17364586A JP 17364586 A JP17364586 A JP 17364586A JP 2533495 B2 JP2533495 B2 JP 2533495B2
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各資源(人間,設備)に、何時、どのよう
な仕事を割付けるかのスケジュール方式に係り、特に、
割付けに際して多様な制約を考慮しなければならない対
象に好適なワークスケジューリング方式に関する。
〔従来の技術〕
与えられた仕事を限られた資源(人間,設備)により
完成されるためには、各資源に、何時、どのような仕事
を割付けるかのスケジュールを適切に立案することが重
要である。このスケジュールがうまく立案されないと、
特定の資源に仕事が集中し、一方、他の資源は実施すべ
き仕事がないといった状況が発生し、その結果、その日
の仕事量がこなせないといったことにもなる。
スケジューリングの問題は、きわめて広い分野で発生
する。このようなスケジューリング問題を実用レベルで
扱える手法としては、製造業で使われているPERT/LOAD
が唯一ある。この概要を、第2図を使い、説明する。
まず、各仕事(図中のA〜E)を最も早く着手可能な
時刻に割付け、初期の負荷山積み結果を作成する。第2
図の例では、各仕事には2人の作業員が必要であり、人
員としては4人しかいない。初期負荷山積み結果では、
ピーク負荷時に6人必要であり、2人足りない。PERT/L
OADでは、負荷を人員内におさめるため、負荷の山崩し
を行なう。初期負荷山積み作成では、各仕事の着手時刻
を最早着手可能時刻に割付けているため、時間軸上を右
シフトできる仕事がある。そこで、右シフト可能な仕事
のなかで最も遅く完了するものを取り出し(例では仕事
F)、納期(例では、時刻20)遵守の下、その仕事の着
手時刻を最も遅くてすむ時刻に右シフトする。つぎに、
残りの仕事を対象に同様の処理を繰り返し、負荷が容量
以下になれば、処理を完了する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
各分野のスケジューリング業務の分析により、上記従
来技術を製造業以外の分野に適用する際の問題点が明ら
かになった。以下、スーパのワークスケジューリングを
例にとり、問題点を説明する。
(1)各仕事に対して、それを実施する資源の代替案を
考慮できない。
例えば、レジの仕事は店員に担当させるべきである
が、店員が他の仕事で忙しい場合はパートにさせる。そ
れが不可能なら、やむをえず、チーフにさせるといった
ことが扱えない。PERT/LOADでは、各仕事に対して、そ
れを実施する資源は一般的にしか定義できない。
(2)仕事によっては、最遅着手時刻に割付けるべきも
のがあるが、これを扱えない。
例えば、発注の仕事は、発注納期ぎりぎりに割付けた
方が望ましい。しかし、PERT/LOADでは、全ての仕事を
初期の負荷山積みで、最早着手可能時刻に割付けてしま
う。山崩しの結果、最遅着手可能時刻(初注納期)に割
付けられるかもしれないが、それは偶然の結果でしかな
い。
(3)資源容量をオーバするピーク負荷の山崩し手段と
して、PERT/LOADでは、右シフトする手段しかない。
上記の(2)で述べた発注の仕事は、初期山積み時、
着手時刻を最遅着手可能時刻とすると、左シフトが必要
となる。また、仕事の着手時刻のシフトを実施しても、
資源容量をオーバするピーク負荷がある場合には、実際
のスケジューリングでは「今日はある仕事をとりやめ
る」という仕事のカットが実施される。このカットの手
段も必要である。また、資源全体としての負荷が資源容
量を越えなくとも、(1)で述べたように、各仕事に最
も割付けたい資源タイプを割付けると、資源タイプのあ
るものには、そのピーク負荷がその資源容量を越える場
合が発生する。この場合には、そのピーク負荷を崩すた
めに、該当する仕事を他の資源タイプに肩がわりさせる
という仕事のリリーフが実施される。このリリーフの手
段も必要である。
(4)山崩しの際、どの仕事の負荷から崩すべきかの優
先順位を考慮できない。
仕事によっては、シフトする余裕があっても、なるべ
くシフトしたくないものもある。これはシフトだけでな
く、(3)で述べたカット,リリーフに関しても同様な
ことが言える。例えば、カットを考えると、客へのサー
ビスに直接関連するレジの仕事より、清掃の仕事をカッ
トすべきであろう。
本発明の目的は、従来技術の問題点を解決し、適用範
囲が広く、最適性に優れ、処理効果および記述性の高い
ワークスケジューリング方式を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、初期負荷山積み,山崩しに関する知識,
ノウハウをルールにより記述する手段を設け、この記述
に基く、各種山崩し基本機能をスケジューリングシステ
ムに内蔵することにより、達成される。
〔作用〕
先に述べたルール記述手段により、山崩し等の各種の
知識,ノウハウの記述,追加,修正が容易となり、適用
範囲が広い。また、(3)に述べた各種の山崩し基本機
能の内蔵により、最適性,処理効率が向上する。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を、第1図に示す、本発明の
機能ブロックとテーブル関連図を中心に説明する。各ブ
ロック,テーブルの詳細は、必要に応じ、その都度、他
の図面で説明する。
全体制御部101は、データの入力部102、初期負荷山積
み作成部103、負荷山崩し部104、結果出力部105を順次
起動し、結果の出力まで各機能ブロックを制御する。
入力部102は、ルール,容量に関する入力データを、
各テーブルに格納する。以下、それらのテーブルについ
て説明する。第3図は初期負荷山積みルール格納テーブ
ル106の構成を示す。初期負荷山積みルールの記述形式
として、“(仕事〔p1〕の初期負荷として、資源タイプ
〔p2〕を〔p3〕人、〔p4〕時から〔p5〕時まで割付)”
という基本文型を用意している。p1〜p5には、各仕事毎
に該当する名前、数値が与えられる。入力部102は、こ
のp1〜p5の値をもとに、ルールの内容を第3図のテーブ
ルに格納する。すなわち、p1,p2には具体的な仕事名,
資源タイプ名が入力されるが、計算機内部では処理の簡
単化のため、エディタによりそれらに対応する番号
p1′,p2′に変換される(それらの対応付けは、別途、
ルール入力時に実施される)。また、p4,p5にも具体的
な時間帯が入力されるが、計算機内部では、エディタに
より開始時間帯を1として順次番号付けされたp4′,
p5′に変換される(対応付けは、別途、入力時に実施さ
れる)。この初期負荷山積みルールにより、その仕事の
負荷をその仕事に最も適した時間帯に割付けることがで
きる。
第4図は、全資源負荷山崩しルール格納テーブル107
の構成を示す。全資源負荷山崩しルールの記述形式とし
て、“IF(全資源負荷オーバ),THEN(仕事〔p1〕を〔p
2〕時以降、〔p3〕時以内で〔p4〕;優先度〔p5〕)”
という基本文型を用意している。入力部102は、このp1
〜p5の値をもとに、ルールの内容を第4図のテーブルに
格納する。p4には、全体負荷山崩しの手段名である右シ
フト,左シフト,カットのいずれかを指定する。p5
は、本ルール適用の優先度を指定する。
なお、p1〜p3は計算機内部ではエディタによりそれら
に対応する番号p1′〜p3′に変換される。
第5図は、資源タイプ別負荷山崩しルール格納テーブ
ル108の構成を示す。本ルールの記述形式として、“IF
(資源タイプ〔p1〕の負荷オーバ),THEN(仕事〔p2
を資源タイプ〔p3〕へリリーフ;優先度〔p4〕)”とい
う基本文型を用意している。入力部102は、このp1〜p4
の値をもとに、ルールの内容を、第5図のテーブルに格
納する。
なお、p1〜p3は計算機内部ではエディタにより、対応
する番号p1′〜p3′に変換される。
第6図は、資源タイプ別容量データテーブル109の構
成を示す。各資源タイプNO.i毎、時間帯NO.j毎の容量デ
ータl(i,j)を格納している。このデータをもとに、
資源タイプ別負荷が容量をオーバしているか否かが評価
される。
第7図は、全資源容量データテーブル110の構成を示
す。各時間帯NO.j毎の全資源容量データl(j)を格納
しており、 である。
次に、初期負荷山積み作成部103について説明する。
本処理部では、初期負荷山積みを実施する。その処理フ
ローを第8図に示す。まず、初期負荷山積みルール格納
テーブル108の情報をもとに、初期負荷として、各仕事
の仕事量(負荷)を時間軸上(仕事別負荷割付結果テー
ブル111,資源タイプ別負荷割付結果テーブル112)に割
付ける。具体的には、以下の処理を各仕事に対して行な
う。
m(k,j)←p3 for k=p1′,j=p4′〜p5′ n(i,j)←n(i,j)+p3 for i =p2′,j=p4′〜p5′ なお、m(k,j)は、第9図に示す仕事別負荷割付結
果テーブル111の項目であり、仕事NO.kに対し、時間帯N
O.jに割付けられた負荷を意味する。n(i,j)は、第10
図に示す資源タイプ別負荷割付結果テーブル112の項目
であり、資源タイプNO.iに対し、時間帯NO.jに割付けら
れた負荷を示す(以下、第8図のブロック801)。
つぎに、ブロック802では、第10図の資源タイプ別負
荷割付結果テーブル113の情報をもとに、各時間帯NO.j
毎の全資源の初期負荷を計算し、その結果を第11図の全
資源負荷割付結果テーブル113に格納する。具体的に
は、 である。n(j)は、第11図に示す全資源負荷割付結果
テーブル113の項目で、全資源に対し、時間帯NO.jに割
付けられた負荷を示す。
次に、負荷山崩し部104について説明する。本処理部
は、初期負荷山積み結果において、負荷容量が発生して
いる場合に、負荷が容量内におさまるように山崩しをす
る。まず、全資源負荷を容量内におさめることが必要で
あり、そのための山崩し基本機能である右シフト,左シ
フト処理機能114、カット処理機能115を適用する。その
後、資源タイプ別負荷を容量内におさめるため、リリー
フ処理機能116を適用する。第12図はその処理手順のフ
ローチャートを示す。
全資源負荷が容量をオーバしているならば(ブロック
1201,1202)、全資源負荷山崩しルール格納テーブル
(第4図)内に、適用可能な全資源負荷山崩し手段(右
シフト,左シフト,カット)があるか否かを調べる(ブ
ロック1203)。適用可,不可の判断は、第4図のテーブ
ルのコントロールフラグに基く。初期値は全て適用可と
しておく。もし、適用可の手段がなければ、山崩し不可
能ということで、本処理部を終了する。もし適用可の手
段があれば、適用可能な全資源負荷山崩し手段(ルー
ル)の中で、最も優先度の高いものを選択し、山崩しを
実施する(ブロック1204)。ブロック1204の詳細を第1
3,14,15図により説明する。
第13図に示すように、まず、全資源負荷山崩しルール
格納テーブル(第4図)を参照し、適用可能な手段で、
優先度が最大なものを抽出する。そのp1′〜p5までのデ
ータをそれぞれ、q1〜q5に代入する(ブロック1301)。
q5には、山崩し手段名が格納されているので、これをも
とに、右シフトか左シフトかカットかを調べる(ブロッ
ク1302,1303)。もし、右シフトあるいは左シフトであ
れば、それにより、山崩しの実施を行なう(ブロック13
04)。この処理は、第1図の右シフト,左シフト処理機
能であり、その詳細を第14図により説明する。
まず、負荷が人員をオーバしており(n(j)−l
(j)>0)、かつ、現在、右シフト,左シフトの対象
となっている仕事NO.q1を含む時間帯NO.j*を抽出する。
その集合を{j*}とする(ブロック1401)。次に、
{j*}のなかで、n(j*)−l(j*)が最大なj*をj**
とする(ブロック1402)。ここで、j**を抽出した理由
は、ピーク負荷から崩していくのが妥当であるからであ
る。つぎに、山崩し手段が右シフトなら(ブロック140
3)、j**がq3(最終終了可能時間帯NO.)より小さいか
否かを調べる(ブロック1404)。否であれば、右シフト
できないことを意味し、{j*}からj**を除く(ブロッ
ク1405)。小さい場合であれば、右シフトすることがで
きる時間帯NO.があるかを調べる。すなわち、j**<j≦
q3で、n(j)−l(j)<0なるjがあるか否かを調
べる(ブロック1406)。否であれば、ブロック1405へ、
あれば、上記jのうち、n(j)−l(j)を最小とす
る(最も余裕のある)jを求め、これをj***とする(ブ
ロック1407)。このj***が右シフト先である。つぎに、
時間帯NO.j**の仕事NO.q1の1人分の負荷を時間帯NO.j
***に移す1人分ずつシフトするのは、きめ細かい山崩
しをするためである。具体的には、仕事別負荷割付結果
テーブル(第9図)、資源タイプ別負荷割付結果テーブ
ル(第10図)、全資源負荷割付結果テーブル(第11図)
を以下のように変更する(ブロック1408)。
m(q1,j**)←m(q1,j**)−1 m(q1,j***)←m(q1,j***)+1 n(i*,j**)←n(i*,j**)−1 n(i*,j***)←n(i*,j***)+1 n(j**)←n(j**)−1 n(j***)←n(j***)+1 但し、i*は、q1をキーに、初期負荷山積みルール格納テ
ーブルを参照して求める。
以上のブロック1408の処理終了後、ブロック1409へ戻
る。ブロック1409への戻りは、ブロック1405からの場合
もある。このブロック1409は、シフト可能な時間帯NO.j
*があるか否かを調べるブロックであり、{j*}が空集
合(φ)でなければ、以上述べた処理を繰返す。{j*
=φとなれば、現在適用中の手段を適用不可とする。具
体的には全資源負荷山崩しルール格納テーブル(第4
図)内の該当手段のコントロールフラグを0から1にか
える(ブロック1410)。
なお、これまでは、右シフトについての説明であった
が、左シフトの場合もほぼ同様であるため(ブロック14
04→1411,ブロック1406→1412)、説明を省く。
以上、第13図のブロック1304について説明したが、つ
ぎに、ブロック1305のカットによる山崩しの実施(第1
図のカット処理機能115)について、第15図を使い、詳
細に説明する。
まず、n(j)−l(j)、かつ仕事NO.q1を含む時
間帯NO.j*を抽出する。その集合を{j*}とする(ブロ
ック1501)。次に、{j*}が空集合(φ)であるか否か
を調べる(ブロック1502)。もし、{j*}≠φであれ
ば、{j*}のなかで、n(j*)−l(j*)が最大なj*
j**とする(ブロック1503)。このj**の時間帯の仕事N
O.q1に対して、a人分の負荷のカットを実施する。な
お、aは、min{m(q1,j**),n(j**)−l(j**)}
とする。第1項目は、カット可能な負荷、第2項目はオ
ーバしている負荷量である。具体的な処理は、負荷割付
結果テーブル内容を、以下のように変更する。
m(q1,j**)←m(q1,j**)−a n(i*,j**)←n(i*,j**)−a n(j**)←n(j**)−a 但し、i*は、q1をキーに、初期負荷山積みルール格納
テーブルを参照して求める(以上、ブロック1504)。
つぎに、j**の時間帯についてはカット処理を実施し
たので、{j*}の集合からj**を除き(ブロック150
5)、ブロック1502へ戻る。{j*}がφでなければ、同
様の処理を繰返し、{j*}がφに等しくなると、ブロッ
ク1506へ移る。そこでは、現在適用中のカット手段を適
用不可とする。具体的には、全資源山崩しルール格納テ
ーブル内の該当手段のコントロールフラグを0から1に
かえる。
第12図の負荷山崩し全体処理フローに戻る。
上記で説明した全資源負荷の山崩し手段をその優先度
の高いものから適用していき、全資源負荷が容量以下に
なったら(ブロック1205)、資源タイプ別の負荷山崩し
に移る。ただし、資源タイプの全てに対して、容量負
荷になっていれば(ブロック1206)、本処理部の処理を
終了する。
まず、資源タイプ別山崩しルール格納テーブル内に適
用可能な資源タイプ別負荷山崩し手段(リリーフ)があ
るかを調べる(ブロック1207)。もし、あれば、それら
の中で、最も優先度の高いものを選択し、山崩しを実施
する(ブロック1208)。この山崩しを行なうのが、第1
図のリリーフ処理機能116であり、その詳細フローを第1
6図により説明する。なお、リリーフは、同一時間帯内
での資源タイプ間での負荷の移動であるため、全資源負
荷には影響を与えない。
まず、時間帯NO.jに1を入れる(ブロック1601)。初
期化として、資源タイプ別負荷山崩しルール格納テーブ
ルのコントロールフラグを全て適用可とする(ブロック
1602)。つぎに、時間帯NO.jにおいて、負荷が容量を越
えているi*を抽出し(n(i,j)−l(i,j)>0なる
i)、その集合を{i*}とする(ブロック1603)。
{i*}は負荷オーバで、山崩し処理していない資源タイ
プを示す。この{i*}のなかから、1つ取り出し、i**
とする(ブロック1604)。{i*}から、これから山崩し
する資源タイプNO.i**を除いておく(ブロック1605)。
以下、i**の山崩しを実施する。まず、資源タイプ別
負荷山崩しルールの中で、p1′=i**、コントロールフ
ラグ=0(適用可)で、かつ、優先度が最大なルールを
取出す。そのパラメータp2′〜p4をそれぞれq2〜q4に代
入する(ブロック1606)。もし、リリーフ先に負荷を受
入れる余裕があり(n(q3,j)−l(q3,j)<0……ブ
ロック1607)、かつ、時間帯NO.jにリリーフ対象となる
仕事NO.q2があれば(m(q2,j)≠0)、リリーフ処理
のブロック1609に移る。上述の2つの条件のどちらかが
満足しなければ、該当ルールでは、リリーフ不可能であ
るため、適用中の山崩しルールを適用不可とする(ブロ
ック1610)。そして、次に適用すべきルールを抽出する
ため、ブロック1606へ戻る。
さて、山崩し処理を行なうブロック1609では、時間帯
NO.jの資源タイプNO.i**の負荷をb人分、資源タイプN
O.q3へ移す。
但し、b=min{m(q2,j),l(q3,j)−n(q3,j), n(i**,j)−l(i**,j)} 具体的には、資源タイプ別負荷割付結果テーブルを以
下のように修正する。
n(i**,j)←l(i**,j)−b n(q3,j)←n(q3,j)+b 上記のリリーフで、負荷が容量内におさまらなければ
(n(i**,j)−l(i**,j)>0……ブロック1611)、
ブロック1610へ移る。もし、仕事タイプNO.i**の負荷が
容量以内におさまれば、他の資源タイプNO.で山崩し処
理を実施してないものがあるか否かを調べる({i*}=
φ?……ブロック1612)。もし、あれば({i*}≠
φ)、ブロック1604に戻る。もし、あれば({i*}≠
φ)、ブロック1604に戻る。もし、なければ({j*}=
φ)、全ての時間帯に対して処理完了したかを調べる
(j=J?……ブロック1613)。全ての時間帯に対する処
理が終っていなければ(j<J)、j←j+1(ブロッ
ク1614)とする。j=Jであれば、本処理は終了であ
る。
結果出力部105は、山崩し結果として、仕事別負荷割
付結果テーブル、資源タイプ別負荷割付結果テーブル、
全資源負荷割付結果テーブルの内容を出力する。ただ
し、負荷が容量以内におさめられなかった場合には、そ
の旨、出力する。
本実施例によれば、従来のPERT/COADでは扱えなかっ
た、初期負荷山積みの際に任意の時刻に仕事を割付けら
れること、負荷山崩しでは、左シフト,カット,リリー
フの手段がとれることの実現によって、広い分野にわた
って適切なワークスケジューリングが可能となった。ま
た、それら山積み,山崩しに関するノウハウを表現する
ためにルール型の記述形式を、しかも、文型を定めて提
供するので、ノウハウの記述,追加,変更が極めて容易
になる。さらに、基本的スケジューリング機能を内蔵し
ているので、それらノウハウの変更だけで、適切なワー
クスケジューリングシステムが、短期間で実現できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、負荷の山積み,山崩しに関し、各種
の条件を考慮できるので、広い分野にわたり、適切なワ
ークスケジューリング結果を得ることができ、その結
果、サービスの向上、省人化がはかれる。また、各種条
件をルールの型で表現できるので、それらの記述,追
加,変更が容易である。また、基本的なスケジューリン
グ機能を内蔵しているので、考慮すべき条件が変化して
も、上述のルールを変更するだけで、その変化に対応で
きるワークスケジューリングシステムを直ちに実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の機能ブロックとテーブル関連図、第2
図は従来技術のPERT/LOADの概要説明図、第3図は初期
負荷山積みルール格納テーブル、第4図は全資源負荷山
崩しルール格納テーブル、第5図は資源タイプ別負荷山
崩しルール格納テーブル、第6図は資源タイプ別容量デ
ータテーブル、第7図は全資源容量データテーブル、第
8図は初期負荷山積み作成部の処理手順を示すフローチ
ャート、第9図は仕事別負荷割付結果テーブル、第10図
は、資源タイプ別負荷割付結果テーブル、第11図は全資
源負荷割付結果テーブル、第12図は、負荷山崩し部の処
理手順を示すフローチャート、第13図は第12図の一部で
ある全資源負荷山崩し部の処理手順を示すフローチャー
ト、第14図は、全資源負荷山崩し手段のなかの右シフ
ト、左シフト処理機能の詳細を示すフローチャート、第
15図は全資源負荷山崩し手段のなかのカット処理機能の
詳細を示すフローチャート、第16図は資源タイプ別負荷
山崩し手段であるリリーフ処理機能の詳細を示すフロー
チャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楠崎 哲生 東京都品川区大井6丁目23番15号 株式 会社日立製作所大森ソフトウェア工場内 (56)参考文献 特開 昭59−163605(JP,A) 古谷龍一、中根甚一郎著「MRPシス テム」(昭52−11−30)日刊工業新聞 社,P.186〜197

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】計算機を用いて、各種資源に仕事を割付け
    るスケジュールを決定する際に、 a)初期負荷山積み時、各仕事に最も適した資源、及び
    時刻に各仕事を割付けるための初期負荷山積み情報を記
    憶し、 b)資源容量を越えた負荷の山崩しを行なう時の山崩し
    ノウハウを記憶し、 c)前記初期負荷山積み情報に基づいて、初期負荷山積
    みを実施し、 d)前記山崩しノウハウで指定されているスケジューリ
    ング基本機能を適用して、全体負荷山崩しの際に、仕事
    の重要度に応じて仕事の負荷を割付ける時刻を右シフ
    ト、あるいは左シフトする機能、さらには仕事をとりや
    めるためのカット機能を実行し、資源タイプ別負荷山崩
    しの際には、各資源グループ内の他の資源に仕事を肩代
    わりさせるためのリリーフ機能実行することを特徴とす
    るワークスケジューリング方法。
  2. 【請求項2】各種資源に仕事を割付けるスケジュールを
    決定するワークスケジューリング装置は、 a)初期負荷山積み時、各仕事に最も適した資源、及び
    時刻に各仕事を割付けるための初期負荷山積み情報を記
    憶する手段、 b)資源容量を越えた負荷の山崩しを行なう時の山崩し
    ノウハウを記憶する手段、 c)前記初期負荷山積み情報に基づいて、初期負荷山積
    みを実施する手段、 d)前記山崩しノウハウで指定されているスケジューリ
    ング基本機能を適用して、全体負荷山崩しの際に、仕事
    の重要度に応じて仕事の負荷を割付ける時刻を右シフ
    ト、あるいは左シフトする機能、さらには仕事をとりや
    めるためのカット機能を実行し、資源タイプ別負荷山崩
    しの際には、各資源グループ内の他の資源に仕事を肩代
    わりさせるためのリリーフ機能を実行する手段を具備す
    ることを特徴とするワークスケジューリング装置。
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