CN114930364A - 配送计划创建方法、操作方法以及配送计划创建装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种使用退火计算机的配送计划创建方法、操作方法以及配送计划创建装置。改善与配送计划创建相关的技术。包含：创建多个配送模式的步骤(S110)；基于将多个配送模式输入至退火计算机(30)而计算出的多个解，从多个配送模式缩减至指定数量的配送模式的步骤(S120)；以及基于从指定数量的配送模式中选择出的配送模式来创建配送计划的步骤(S130)。
Description
相关申请的交叉引用
本申请主张日本专利申请2020－004599号(2020年1月15日申请)的优先权，为了参照将该申请的整体公开内容引用到本发明。
技术领域
本公开涉及使用退火计算机的配送计划创建方法、操作方法以及配送计划创建装置。
背景技术
以往，存在优化通过卡车、轮船等运输设备运输的物品的配送计划的方法。例如，作为以往的方法，存在列举预先确定出配送路线和装货/卸货、时间表的配送模式的组合，并从中选择满足与配送相关的限制并且成本等评价指标最小或最大的多个配送模式的方法。但是，在存在多个配送路线以及货物的情况下，配送模式的全部组合数变得庞大。难以在现实时间内从其中选择适当的配送模式的组合。
专利文献1：国际公开第2018/079443号
非专利文献1：加来佑一朗，其他4位，“用于降低物流成本的配送集货路径问题的优化”，信息处理学会，2012年
作为从配送模式候补中选择适当的配送模式的技术，提出有分支定界法、元启发式等优化方法，但若作为候补的配送模式变得庞大，则优化所需的计算时间呈指数函数增加，而不实用。在非专利文献1中提出了以下方法：根据适当数量的配送模式候补执行计算，并根据该计算结果追加可望改善的配送模式并执行再计算。但是，由于需要反复求解优化计算，因此花费计算时间。在专利文献1中，提出了预先对每个配送区域分割问题并实时地计算的方法，但无法制定跨越配送区域的配送路线的计划，而存在输出不能称为整体最佳的计划的担忧。另外，也存在算法的开发者理解问题构造，而安装将配送模式缩减到适当数量的规则的方法，但存在取决于开发者的技能而开发期间也延长的课题。
发明内容
鉴于这样的情况而完成的本公开的目的在于改善与创建配送计划相关的技术。
本公开的一个实施方式的配送计划创建方法包含：
创建多个配送模式的步骤；
基于将上述多个配送模式输入至退火计算机而计算出的多个解，从上述多个配送模式缩减至指定数量的配送模式的步骤；以及
基于从上述指定数量的配送模式选择出的配送模式来创建配送计划的步骤。
本公开的一个实施方式的操作方法，
利用通过上述的配送计划创建方法创建的配送计划来进行操作。
本公开的一个实施方式的配送计划创建装置，
是创建配送计划的配送计划创建装置，具备控制部，上述控制部进行以下处理：
创建多个配送模式；
基于将上述多个配送模式输入至退火计算机而计算出的多个解，从上述多个配送模式缩减至指定数量的配送模式；以及
基于从上述指定数量的配送模式选择出的配送模式来创建配送计划。
根据本公开的一个实施方式的配送计划创建方法、操作方法以及配送计划创建装置，能够改善与创建配送计划相关的技术。
附图说明
图1是表示本公开的一个实施方式的系统的结构的结构图。
图2是表示本公开的一个实施方式的配送计划创建方法的流程图。
图3是表示由本公开的一个实施方式的配送计划创建装置进行的处理的概要的图。
图4是表示由本公开的一个实施方式的配送计划创建装置进行的配送模式的缩减处理的概要的图。
图5是表示本公开的一个实施方式的配送计划创建装置与比较例的比较结果的图。
具体实施方式
以下，参照附图对实现本公开的实施方式的配送计划创建方法的系统10进行说明。
在各图中，对相同或相当的部分标记相同的附图标记。在本实施方式的说明中，对于相同或相当的部分，适当地省略或者简化说明。
参照图1，对本实施方式的系统10的结构进行说明。
本实施方式的系统10具备配送计划创建装置20和退火计算机30。配送计划创建装置20是通用计算机，能够经由网络40与退火计算机30通信。网络40包含互联网、自组织网络、LAN(Local Area Network：局域网)、MAN(Metropolitan Area Network：城域网)。另外，网络40包含蜂窝网络、WPAN(Wireless Personal Area Network：无线个人区域网)、PSTN(Public Switched Telephone Network：公共交换电话网)。另外，网络40包含地面波无线网络(Terrestrial Wireless Network)、光网络或其他网络。网络40包含它们的任意组合。在无线网络的构成要素中，例如包含接入点(例如，Wi-Fi接入点)、毫微微小区等。
配送计划创建装置20具备控制部21、存储部22、通信部23、输入部24以及输出部25。
在控制部21中包含至少一个处理器、至少一个专用电路、或者它们的组合。处理器是CPU(central processing unit：中央处理器)或GPU(graphics processing unit：图形处理单元)等通用处理器、或者专用于特定处理的专用处理器。专用电路例如是FPGA(field-programmable gate array：现场可编程门阵列)或者ASIC(application specificintegrated circuit：专用集成电路)。控制部21控制配送计划创建装置20的各部，并且执行与配送计划创建装置20的动作有关的处理。
在存储部22中，包含至少一个半导体存储器、至少一个磁存储器、至少一个光存储器、或者它们中的至少两种存储器的组合。半导体存储器例如是RAM(random accessmemory：随机存取存储器)或者ROM(read only memory：只读存储器)。RAM例如是SRAM(static random access memory：静态随机存取存储器)或者DRAM(dynamic randomaccess memory：动态随机存取存储器)。ROM例如是EEPROM(electrically erasableprogrammable read only memory：电可擦除可编程只读存储器)。存储部22例如作为主存储装置、或辅助存储装置、或高速缓冲存储器发挥功能。在存储部22存储用于配送计划创建装置20的动作的数据和通过配送计划创建装置20的动作得到的数据。
通信部23包含至少一个通信用接口。通信用接口例如是LAN接口、WAN接口、与LTE(Long Term Evolution：长期演进)、4G(4th generation：第四代)、或5G(5th generation：第五代)等移动通信标准对应的接口。或者通信用接口是与Bluetooth(注册商标：蓝牙)等近距离无线通信对应的接口。通信部23接收用于配送计划创建装置20的动作的数据，另外，发送通过配送计划创建装置20的动作得到的数据。
输入部24包含至少一个输入用接口。输入用接口例如是物理键、电容键、定点设备、与显示器一体地设置的触摸面板或者麦克风。输入部24接受输入用于配送计划创建装置20的动作的数据的操作。输入部24也可以代替布置于配送计划创建装置20，而作为外部的输入设备连接于配送计划创建装置20。作为连接方式，例如能够使用USB(UniversalSerial Bus：通用串行总线)、HDMI(注册商标)(High-Definition Multimedia Interface：高清多媒体接口)等方式。或者，作为连接方式，能够使用Bluetooth(注册商标)等任意的方式。
输出部25包含至少一个输出用接口。输出用接口例如是显示器或者扬声器。显示器例如是LCD(liquid crystal display：液晶显示器)或者有机EL(electroluminescence：电致发光)显示器。输出部25输出通过配送计划创建装置20的动作得到的数据。输出部25也可以代替布置于配送计划创建装置20，而作为外部的输出设备连接于配送计划创建装置20。作为连接方式，例如能够使用USB、HDMI(注册商标)或者Bluetooth(注册商标)等任意的方式。
通过由相当于控制部21的处理器执行本实施方式的程序，来实现配送计划创建装置20的功能。即，配送计划创建装置20的功能由软件实现。程序通过使计算机执行配送计划创建装置20的动作，使计算机作为配送计划创建装置20发挥功能。即，计算机通过根据程序执行配送计划创建装置20的动作作为配送计划创建装置20发挥功能。
在本实施方式中，程序能够记录于计算机可读取的记录介质。计算机可读取的记录介质包含非临时性的计算机可读取的介质，例如是磁记录装置、光盘、光磁记录介质、或者半导体存储器。例如，通过销售、转让或者出借便携式记录介质来进行程序的流通。便携式记录介质例如是记录有程序的DVD(digital versatile disc：数字多功能光盘)或者CD－ROM(compact disc read only memory：光盘只读存储器)等。另外，程序的流通也可以通过将程序储存于服务器的存储设备，并从服务器向其他计算机发送程序来进行。另外，程序也可以作为程序产品提供。
在本实施方式中，计算机例如将记录于便携式记录介质的程序或者从服务器发送出的程序临时储存于主存储装置。然后，计算机通过处理器读取储存于主存储装置的程序，并通过处理器执行依据读取出的程序的处理。计算机也可以从便携式记录介质直接读取程序，并执行依据程序的处理。计算机也可以每当从服务器接收程序，就依次执行依据接受到的程序的处理。也可以不从服务器向计算机发送程序，而通过仅通过执行指示以及结果获取来实现功能的所谓ASP(application service provider：应用服务提供商)型的服务来执行处理。在程序中包含作为用于由电子计算机进行的处理的信息且是以程序为基准的信息。例如，虽然不是针对计算机的直接的指令但具有规定计算机的处理的性质的数据相当于“以程序为基准的信息”。
配送计划创建装置20的部分或所有功能也可以通过相当于控制部21的专用电路来实现。即，配送计划创建装置20的部分或所有功能也可以通过硬件来实现。
作为概要，本实施方式的系统10的配送计划创建装置20使用退火计算机30创建由运输设备运输的物品的配送计划。表1是由配送计划创建装置20创建的配送计划的一个例子。
[表1]
在表1的例子中，配送计划包含确定所使用的运输设备的信息(运输设备ID)、确定装货地点的信息(装货地点ID)。另外，配送计划包含确定物品的种类以及重量的信息(物品1ID、物品2ID以及各吨数)、确定配送开始时刻的信息、以及确定配送结束时刻的信息。换言之，本实施方式的系统10创建使用某个运输设备将规定量的某种物品从装货地点配送到卸货地点的配送计划。
在本实施方式的配送计划创建方法中，首先举出多个可以在配送计划中可以采用的候补配送模式，并创建配送模式候补的列表(以下，也称为配送模式列表)。表2是配送模式列表的一个例子。
[表2]
在表2的例子中，配送模式列表包含确定配送模式的信息(模式ID)、确定所使用的运输设备的信息(运输设备ID)、确定装货地点的信息(装货地点ID)。另外，配送模式列表包含确定物品的种类以及重量的信息(物品1ID、物品2ID以及各吨数)、配送开始时刻的信息以及配送结束时刻的信息。在本实施方式的配送计划创建方法中，通过优化计算等从该配送模式列表中选择适当的配送模式。选择出的配送模式的集合成为配送计划。在这里，在优化计算中，计算满足供给和需求的限制以及运输设备的限制并且使成本等评价值最小化(最大化)的配送模式的组合。在表1以及表2的例子中，示出装货地点和卸货地点为一处的例子，但即使是多处位置下也能够应用本实施方式的配送计划创建方法。
在这里，若配送模式的各参数具有以下的表3所示的数量的自由度，则所有的组合数存在约136万种。在有这么多组合数的情况下，若想仅通过优化计算来求出最优解，则耗费庞大的计算时间，并不实用。
[表3]
| 项目 | 运输设备 | 装货地点 | 卸货地点 | 物品 | 希望配送时间段 |
| 自由度 | 10 | 13 | 5 | 70 | 30 |
因此，在本实施方式的配送计划创建方法中，预先通过退火计算机30实施从配送模式的候补中进行缩减的处理。退火计算机30是专用于优化计算的计算机，概率性地求出使目的函数最小化或最大化的变量，其中，上述目的函数将以量子比特实现的变量作为参数。退火计算机30的方式具有数字方式或者使用量子效应的方式，在本实施方式中可以使用任意方式。退火计算机30与通常使用的通用计算机相比能够高速地求解优化计算。但是，通过退火计算机30求解的对象需要公式化为式(1)所示的伊辛模型。
[式1]
min∑i，j(i≥j)Qijxixij ...(1)
在退火计算机30中以式1最小的方式执行计算，并输出作为解的x的结果。Q是系数矩阵，基于输入数据、限制条件以及评价指标的信息来计算。xp(p＝1,2,…,i,…P)是二值变量。在这里，在式(1)中以最小化为例，但在使系数矩阵Q的值正负反转并最大化的情况下，也可以同样地处理。在这里，退火计算机30将限制条件作为惩罚计算为评价函数的一部分。因此，从退火计算机30输出的解未必满足限制条件。因此，在本实施方式的配送计划创建方法中，首先，通过退火计算机30对配送模式的候补进行缩减。然后，作为通用计算机的配送计划创建装置20通过优化方法从缩减后的配送模式中选择满足限制条件的配送模式并创建配送计划。
参照图2所示的流程图，对由本实施方式的系统10进行的配送计划创建方法进行说明。
首先，配送计划创建装置20的输入部24接受配送计划所需的信息的输入(步骤S100)。配送计划所需的信息包含计划信息、限制信息以及评价指标。计划信息例如包含可使用的运输设备和可配送卸货地点、装货地点的信息、运输设备使用成本以及可装载重量。表4～表7示出计划信息的一个例子。表4是可使用的运输设备的信息。
[表4]
表5是装货地点的信息和可装货的物品信息。
[表5]
| 装货地点 | 物品 |
| 装货地1 | 1、30、60、111、112、222… |
| 装货地2 | 4、32、231、134、… |
| … | … |
表6是卸货地点的信息、所需的物品信息和重量、希望配送时间段的信息。
[表6]
表7是可配送路径(装货地点和卸货地点)以及所需时间信息。
[表7]
| 装货地点 | 卸货地点 | 所需时间(hr) |
| 装货地1 | 卸货地1 | hh |
| 装货地1 | 卸货地2 | hh |
| … | … | … |
| 装货地2 | 卸货地1 | hh |
| 装货地2 | 卸货地2 | hh |
| … | … | … |
限制信息是配送计划必须满足的限制条件所涉及的信息，例如包含以下的限制条件1～4。
·限制条件1：运输设备不能同时使用。
·限制条件2：运输设备一次不能配送规定重量以上的物品。
·限制条件3：具有无法通过运输设备卸货或装货的地点。
·限制条件4：在希望配送时刻段配送卸货地点所需的物品。
评价指标是用于评价所创建的配送计划的指标。例如，评价指标是配送成本的最小化。在该情况下，越是配送成本较小的配送计划，评价越高。
在输入了配送计划所需的信息后，配送计划创建装置20的控制部21基于输入的信息创建多个配送模式(步骤S110)。控制部21预先确认可以以配送模式为单位考虑的限制，并仅创建满足的配送模式。可以以配送模式为单位考虑的限制例如为限制条件2以及限制条件3。另外，控制部21计算各配送模式的配送成本。例如，控制部21基于运输设备的单位时间的使用成本以及每条路径的所需时间，来计算配送成本。
接下来，控制部21将所创建的多个配送模式输入至退火计算机30并计算多个解，并基于计算出的解从多个配送模式缩减至指定数量的配送模式(步骤S120)。
具体而言，控制部21基于输入信息和配送模式的信息创建式(1)，并将输入数据发送至退火计算机30。在这里，式(1)的变量xi是表示在为1的情况下选择第i个配送模式，在为0的情况下不选择第i个配送模式的变量。退火计算机30以式(1)的值最小的方式计算变量xi的值。式(1)的系数矩阵Q是将用式(1)表示评价指标和限制信息的系数矩阵相加而得的矩阵。例如，运输设备不能同时配送这一限制(限制条件1)由式(2)的系数矩阵来表示。另外，在将评价指标作为配送成本的情况下，配送成本由式(3)的系数矩阵来表示。
[式2]
关于限制条件4，将所需的物品运送到卸货地点的限制由式(4)表示。式(5)是将式(4)展开并以x汇总而成的。
[式3]
在这里，Scpi表示配送模式i向卸货地点c配送物品p的个数。Dcp表示卸货地点c需要的物品p的个数。以下的式(6)是将式(2)、(3)以及(5)相加所得的式子。
[式4]
Qij＝w1QAij+w2QCij+w3QDij ...(6)
在这里，w1、w2以及w3表示系数。这些系数为为了尽量满足限制而充分大的值。在这里，本步骤的目的是缩减配送模式。因此，无需满足所有限制。因此，在想要得到多种多样的配送模式候补的情况下，也可以将w1、w2以及w3中的至少任意一个值调整得较低，以便在某种程度上突破限制。
控制部21在创建上述式(6)的Q后，将该Q输入至退火计算机30。退火计算机30以式(1)最小的方式执行计算，并输出作为解的x的结果。配送计划创建装置20接受输出的多个解。控制部21基于该多个解从多个配送模式缩减至指定数量的配送模式。
图3是表示使用退火计算机30的配送模式的缩减的一个例子的概念图。如图3所示，退火计算机30在一次计算中输出多个解。因此，能够得到取相同的式(1)的值的多种解，对适当的配送模式缩减有用。控制部21提取在输出的解中选择出的所有配送模式。此外，当在多个解中重复地选择配送模式的情况下，除去该重复来缩减到指定数量的配送模式。即，在缩减后的指定数量的配送模式中，不包含两个以上相同的配送模式。
当在步骤S120中缩减为指定数量的配送模式后，配送计划创建装置20的控制部21创建配送计划(步骤S130)。具体而言，控制部21将使用退火计算机30缩减后的配送模式候补作为输入，通过优化方法计算满足限制的配送模式的组合。优化计算方法例如包含基于分支定界法的求解器、应用了限制编程的求解器、应用了元启发式的计算。
在这里，考虑在步骤S110中创建的配送模式数超过能够输入至退火计算机30的输入数的上限的情况。在该情况下，在步骤S120中，控制部21例如多次执行将从多个配送模式中随机选择出的多个配送模式输入至退火计算机30的处理。选择的配送模式的数量为能够输入至退火计算机30的输入数以下。然后，可以通过退火计算机30计算与各输入对应的解，并基于该解进行缩减。即，控制部21从在步骤S110中创建的配送模式中随机地选择不同的配送模式候补。然后，控制部21将选择出的配送模式输入至退火计算机30并使退火计算机30计算多个解。控制部21改变随机选择的配送模式进行多次该处理。基于在各处理中输出的解，配送模式被缩减到指定数量。另外，也可以使由退火计算机30缩减后的配送模式数为指定数量以上，控制部21对配送模式进一步执行缩减直到指定数量为止。由退火计算机30进行的计算非常高速。即使多次执行该计算，计算时间也较短。这样，由于退火计算机30能够非常高速地计算，另外在一次计算中能够输出不同的多个解，因此能够通过该处理来执行配送模式的缩减。
此外，在上述示出了在步骤S120中使用在由退火计算机30输出的多个解中选择出的所有配送模式来用于下一步骤的配送计划创建装置20的计算的例子，但并不限于此。图4是表示将用于配送计划创建装置20的计算的配送模式进一步缩减的情况的处理的概要的图。在这里，基于由退火计算机30输出的解，计算在每个配送模式中被选择为解的次数。即，配送计划创建装置20的控制部21计算各配送模式被包含于解的次数，基于次数的顺序来决定指定数量的配送模式。例如，控制部21也可以从上位起仅缩减到指定数量(在图4中为N个)的配送模式。另外，例如控制部21也可以将次数为阈值以上(例如3次以上)的配送模式决定为指定数量的配送模式。
(实施例)
作为一个实施例，对创建从海外通过轮船配送炼铁所需的铁矿石等原料的配送计划的情况进行说明。在本实施例中，作为配送计划创建装置20的优化方法使用基于分支定界法的求解器。执行从通过退火计算机30随机选出的1000个配送模式候补中进行选择的计算。在用于验证的问题中选择100个左右的配送模式。此时，得到约1000个不同的解，对每个配送模式调查次数并保存前200个配送模式。实施20次该处理，将合计4000个配送模式作为投入至配送计划创建装置20的配送模式候补。实施20次所需的时间约为20秒。配送计划创建装置20中的优化计算将600秒设为计算时间的上限，在中途停止计算。图5是在这样的条件下计算出的结果，纵轴表示评价值，横轴表示计算时间。图5中的实线表示建议方法下的评价值的推移。虚线表示随机选择4000个配送模式并通过以往计算机的优化方法计算出的结果。验证数为10例。阴影表示各例的分布(阴影上线为各例内最大值，下线为最小值)。如图4所示，通过利用本公开的系统10创建配送计划，在相同的计算时间能够创建具有非常好的评价值的解、即配送计划。
像这样，本公开的系统10中的配送计划创建方法以及配送计划创建装置20使用退火计算机30从大多数的配送模式中缩减至指定数量的配送模式。由于退火计算机30能够在一次计算中输出多个解，得到取相同的式(1)的值的多种解，因此对适当的配送模式缩减有用。另外，即使输出多个解的计算，基于退火计算机30的计算时间也为微秒～毫秒数量级，为高速。若想通过以往方法得到这样的多种解，则花费秒～分数量级的计算时间。而且，配送计划创建装置20基于从该指定数量的配送模式选择出的配送模式来创建配送计划，因此能够以较短时间创建评价值较高的配送计划。在这里，为了将配送模式缩减至指定数量，只需公式化为式(1)的伊辛模型并反复通过退火计算机30求解即可，是通用的不需要缩减的规则以及经验等。另外，通过利用通过本公开的配送计划创建方法创建的配送计划来进行操作，能够实现基于较高的评价值的配送计划的操作(例如，以较低的配送成本的操作)。即，根据本公开的系统10中的配送计划创建方法、操作方法以及配送计划创建装置20，能够改善与创建配送计划相关的技术。
基于各附图以及实施例对本公开进行了说明，但应当注意，若是本领域技术人员则容易基于本公开进行各种变形以及修改。因此，应当留意这些变形以及修改包含于本公开的范围。例如，各结构或各步骤等中包含的功能等可以以逻辑上不矛盾的方式再配置，也可以将多个结构或步骤等组合成一个结构或步骤、或者进行分割。
附图标记说明
10…系统；20…配送计划创建装置；21…控制部；22…存储部；23…通信部；24…输入部；25…输出部；30…退火计算机；40…网络。
Claims (6)
1.一种配送计划创建方法，包含：
创建多个配送模式的步骤；
基于将上述多个配送模式输入至退火计算机而计算出的多个解，从上述多个配送模式缩减至指定数量的配送模式的步骤；以及
基于从上述指定数量的配送模式中选择出的配送模式来创建配送计划的步骤。
2.根据权利要求1所述的配送计划创建方法，其中，
在上述缩减的步骤中，多次执行将从上述多个配送模式中随机选择出的多个配送模式输入至上述退火计算机的处理。
3.根据权利要求1或2所述的配送计划创建方法，其中，
在上述缩减的步骤中，计算各配送模式包含于上述多个解的次数，并基于上述次数的顺序来决定上述指定数量的配送模式。
4.根据权利要求1或2所述的配送计划创建方法，其中，
在上述缩减的步骤中，计算各配送模式包含于上述多个解的次数，并将上述次数为阈值以上的配送模式决定为上述指定数量的配送模式。
5.一种操作方法，利用通过权利要求1至4中任一项所述的配送计划创建方法创建的配送计划来进行操作。
6.一种配送计划创建装置，是创建配送计划的配送计划创建装置，具备控制部，
上述控制部进行以下处理：
创建多个配送模式；
基于将上述多个配送模式输入至退火计算机而计算出的多个解，从上述多个配送模式缩减至指定数量的配送模式；以及
基于从上述指定数量的配送模式中选择出的配送模式来创建配送计划。
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