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物流ロジスティクス

物流・ロジスティクス

企業が製品をお客様に販売することを考えた際、多くの場合工場から店舗への納品や、店舗からお客様への配送というような形で製品の移動が発生します。物流とは、このような生産者から消費者への製品の移動のことであり、輸送だけではなく保管や荷役さらには包装といった活動を含んでいます。

さて、物流の効率化を考える際、様々な製品を少しずつ生産するという多品種少量生産の概念を無視することは出来ません。多品種少量生産の場合、製品ごとに輸送をしていては費用が掛かりすぎますし、逆に他の製品と一緒に輸送しようと保管しているとお客様にとってその商品が不要となり商機を逃す可能性があります。このため、必要な製品を必要な時に効率よくお客様にわたるようにする戦略の構築が求められます。そこで注目されるのが、ロジスティクスです。ロジスティクスは、資材調達からお客様に商品が届くまでの一連の流れ全体を最適化するための活動のことを指します。「最適化」を目指す際に、配車計画問題・配船計画問題や施設配置問題あるいは生産スケジューリング等を解くという数理計画を利用したアプローチをすることができます。

配車計画問題

配車計画問題(Vehicle Routing Problem)は、複数の車がそれぞれスタート地点から需要のある地点の巡回を行いゴール地点へ行く際の総コストを最小化する問題です。コストとしては、総移動距離や必要な車の台数等が考えられます。

この問題は、数理計画問題として定式化を行い厳密な解法で解くことも可能ですが、問題が複雑になってしまうため現実的に有効な手法ではありません。このため、列生成法を用いたアプローチ等の近似的な解法によって求めるのが一般的です。

配船計画問題

配船計画問題は、港や船の能力等を考慮した上で、効率的に製品を運搬できるような各船のスケジュールを決定する問題です。

配車計画問題と同様複雑な問題となるため、近似的な解法によって求めるのが一般的です。

問題解決までのプロセス

数理計画問題としての一般的なアプローチ方法はこちらにありますので、併せてご覧ください。

以下は問題解決のための一般的な流れになります。

  1. 現実の課題の整理
  2. 数理モデルの構築
  3. プロトタイプ作成(数理モデルの検証)
  4. システム化

ここではもう少し具体的にご紹介します。なお、株式会社NTTデータ数理システムはこちらのプロセスのどの部分からでもお手伝いさせて頂きますのでご相談ください。

(1) 現実の課題の整理

担当者にヒアリングしながら、考慮したいルール(制約条件)および評価指標(目的関数)の洗い出しを行います。 例えば、配車計画問題の場合、以下のようなルールを洗い出します。

  • 車の最大積載量・最大稼働可能時間
  • 需要がある地点への到着時刻に関する制限(15 時までに到着しなければならない等)
  • A 地点と B 地点は同じ車で行くことができない

(2) 数理モデルの構築

課題の整理で洗い出したルールを数理モデルの形で表現します。

数理計画法パッケージ Numerical Optimizer を用いる場合は、モデリング言語 SIMPLE を用いて数理モデルを表現します。「表現した数理モデルから最適解を求めるためにどのような(数学的な)処理をするのか」というアルゴリズムの部分はユーザーの方は意識する必要はありません。

ここは、例えば配車計画問題の場合、問題の構造によって有効なアルゴリズムが大きく変わるため、数理計画のノウハウを必要とします。不安な方は株式会社NTTデータ数理システムにお任せください。

(3) プロトタイプ作成(数理モデルの検証)

プロトタイプを作成し。サンプルのデータで数理モデルを利用し実際に答えを求めます。そして、この結果を利用し、適切な結果が得られているかの検証や抜けているルールが無いか等の検討を行ないます。この検証や検討の結果を数理モデルにフィードバックすることで質の向上を目指します。

(4) システム化

Numerical Optimizer は構築した数理モデルを簡単に実行形式のロードモジュール(exe ファイルや DLL ファイル)にすることができます。このロードモジュールは Excel からの呼び出しや現在ご利用のシステムへの組み込み等が可能です。