JP2009286502A - 輸送計画システム - Google Patents

Abstract

【課題】混載輸送を行う場合の運賃割引を考慮して、生産コストおよび輸送コストが最小となる輸送計画を立案する。
【解決手段】入力部１にて、データ記憶部５より各種マスタ情報を読み込み、計画立案処理部2にて製造コストおよび輸送コストをトータルで最小化する輸送計画モデルを構築する。ここで、輸送コスト計算には、輸送ルートごとに指定された混載期待値にともなう運賃割引を考慮する。構築した輸送計画モデルについて、出荷要求や生産能力制約を充足するような輸送計画を立案する。立案した結果を、出力部3にて画面に表示するとともに、承認された計画について作業指示書を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、輸送計画を行う業務を支援するシステムおよび方法、プログラム、および該当方法を実現するためのプログラムを保持する記憶媒体に関する。

生産拠点から製品を輸送するにあたって、生産拠点と複数の輸送先拠点を接続するルートが複数存在する場合、輸送するルートや輸送タイミング、輸送数量を決定する輸送計画を立案するためには、輸送コストを最小化するための最適化技術が必要となる。輸送最適化技術としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００５−２２８２９号公報 この特許文献１は、輸送コストを最小化し、かつ輸送先拠点における欠品を最小にするための輸送計画を立案するシステムについて記述している。

製品の輸送には、トラックや鉄道、船舶、航空機などさまざまな輸送手段が持ちられる。主に陸上輸送に用いられるトラックにも、軽ワゴンから2トン車、4トン車、10トン車まで、さまざまな積載容量が存在する。近年、消費者のニーズ多様化、商品バリエーションの多様化、商品ライフサイクルの短期化の影響を受け、製品の輸送は多頻度小口化する傾向にあり、輸送効率を高めるためにさまざまな商品を混載して輸送する場合が多くなっている。一般に、輸送コストは、輸送手段と輸送距離によって規定された運賃テーブルに基づいて定められている。2トンの製品を輸送する場合、2トントラックに満載して運ぶ場合がもっとも効率が良いと考えられる。しかし、計画対象ルートにすでに4トントラックの輸送計画が存在し、その積載効率が50%であれば、その空いた空間に2トンの荷物を積載することが可能であり、輸送量に応じた割引が適用されると考えると4トン車を利用した混載輸送を選択する方が、トータルの輸送コストを低く抑えることができる。

しかし、従来では、貨物がどの程度混載される可能性があるのかといった情報を計画段階で想定することが難しく、コスト削減を目的とした混載輸送計画の立案は困難であった。

上記課題を解決するために、本発明は、計画担当者が計画対象となる製品や対象地域、対象期間を入力する入力手段と、輸送手段と距離に応じた運賃テーブルおよび各輸送ルートの輸送実績をもとに作成した混載輸送の比率の期待値データ、各種マスタ情報や需要情報、パラメータ情報を格納する記憶手段と、入力した情報にもとづいて、製品の製造コストおよび輸送コストが全体として最小となる輸送計画を立案する計画立案処理を行う手段と、立案した計画の内容を出力し表示する出力手段を有することを特徴とする輸送計画システムを提供する。

本発明によれば、計画段階で混載輸送における輸送コストの割引を考慮し、生産コストおよび輸送コストをトータルで削減することが可能となり、また、混載輸送を促進することで輸送効率が向上し、配送トラック台数の削減、二酸化炭素の排出量削減に寄与することができる。

（１）本発明の一実施形態の適用対象として想定している輸送計画モデル
本発明の一実施形態を適用する輸送計画モデルを、図２を用いて説明する。

製造拠点Ｍで製造された製品は、Ｍから輸送先拠点である倉庫Ｗまで輸送される。倉庫Wからは、商品の需要地である複数の販売拠点Depへ製品を輸送する。製造拠点ｎ箇所と倉庫拠点ｍ箇所の任意の組み合わせに対して、用いることができる輸送手段が複数存在する。たとえば製造拠点61から倉庫66への輸送には、積載量の異なるトラック63および64を用いることができる。また、同一製品を複数の製造拠点で生産可能な場合、製造拠点によって製造コストが独立して設定される。たとえば、ある製品を製造拠点61と製造拠点62で製造する場合、製造コストが異なる場合もある。それぞれの製造拠点において、生産可能な能力には上限がある。また各倉庫Ｗには保管可能な製品の量の上限と同時に、需要変動に対応するため、常に一定量の製品在庫を保持するものとする。
（２）本発明の一実施形態のハードウエア構成
次に、本発明のハードウエア構成を、図３を用いて説明する。本実施形態においては、輸送計画システムは、計画担当者が情報を入力する入力端末71と立案した計画案を出力する出力装置72、および輸送計画を立案する処理装置74を接続するネットワーク73、およびモデル情報やマスタ情報を格納したデータ記憶部75より構成されている。

なお、本実施形態では、輸送計画システムを独立した情報システムとして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は他の情報処理システムに組み込まれてそれらの一部として機能するように構成することも考えられる。また、複数の入力部および出力部が端末機能としてネットワークを介してモデル構築部および計画立案処理部を共有し、一元管理されたデータベースをそれぞれの端末機能で共有することで実現してもよい。
（３）本発明の一実施形態の処理フロー
混載輸送計画システム全体の処理フローを、図４を用いて説明する。

まず、計画担当者が輸送計画システムの入力端末より入力処理100を行う。ここでは、まず計画対象の選択100aを行い、次に計算で用いるパラメータの設定100bを行う。ここでは、余剰在庫最小化とコスト最小化のどちらを優先するか、その重みづけの数値をパラメータとして設定する。

次に、輸送計画システムは入力された情報に基づき、計画立案処理101を行う。まず、データ記憶部より基準となる運賃テーブル、輸送ルートごとの混載率の期待値、製造拠点別の生産コスト情報などを取り込む情報取得処理101aを実施する。次に、最適化処理101bを実施する。

最後に、作成した輸送計画の出力102を行う。ここでは、計画担当者が計画案を確認するとともに、アラーム情報が出力された場合にはその対策など、計画調整が行われる。
（４）混載輸送計画システムの入力情報
本発明における、コストの算出に関連する入力情報について、図５〜図７で述べる。

図５に運賃表および輸送距離に関する登録情報を示す。運賃表は、輸送を行う運送会社511、輸送距離の区分512、輸送対象製品の重量区分513によってマトリクスが構成され、それぞれの距離区分、重量区分に該当する運賃514が登録されている。

輸送距離に関する情報は、輸送の起点521と輸送先522の組み合わせごとに距離情報523が登録されている。

図６に、混載に関する登録情報を示す。計画段階で事前に混載比率を把握することは困難であるが、対象とする輸送会社が定期便を運行し、規定のルートを巡回しているような場合は、過去に行われた輸送について、統計処理に必要なサンプル数を得ることは可能である。これらのサンプルを集計し、輸送会社別531、輸送起点532、輸送先533別に、混載期待値534を算出し、登録する。混載期待値0とは、すべて自社製品のみを搭載して輸送を行う可能性が高いこと、混載期待値0.2とは、20%は他社製品が混載される可能性が高いことを示している。この混載比率に合わせて、料金を按分し輸送コストを算出する。

図７に、製造コストに関する登録情報を示す。複数の製造拠点で同一製品が生産できる場合でも、拠点ごとの人件費や設備の減価償却費、稼働率などが異なる場合、製造原価には差が生じる。製造原価を、製品1単位あたりのコストに換算し、製品551別、製造拠点552別に製造コスト553として登録する。
（５）混載輸送計画システムのテーブル構造
図８から図１６に、混載輸送計画システムで用いる入出力テーブルの構成を示す。

図８は輸送コストマスタである。ここには、輸送会社601、距離区分602、重量区分603、輸送コスト604を登録する。図９は距離区分マスタ、および重量区分マスタである。距離区分マスタには距離区分を特定するコード611、区分を構成する最小距離612と最大距離613を登録する。重量区分マスタには、重量区分を特定するコード614、区分を構成する最小重量615と最大重量616を登録する。図１０は混載期待値マスタである。輸送会社621別に、製造拠点622、輸送先である倉庫拠点623ごとの混載期待値を、0.0から1.0の値を用いて登録する。図１１に製造拠点マスタを示す。ここには、製造拠点コード631と製造拠点名632が登録される。製造拠点コードは、複数のラインを持つ工場単位でも設定でき、また独立した能力設定が可能なラインごとに設定することもできる。図１２は倉庫拠点マスタである。倉庫拠点を特定する拠点コード641、拠点名称642、保管能力の上限値643を登録する。この保管能力上限値は、計画立案において、この倉庫に格納可能な最大の保管能力を示す。この上限を超えて保管することはできない。図１３は輸送リードタイムマスタである。同一の輸送ルートであっても、輸送手段が異なれば輸送リードタイムも異なる場合を想定し、輸送元拠点コード651、輸送先拠点コード652、輸送手段653の組み合わせごとに、輸送リードタイム654を登録する。図１４は製品マスタである。対象とする製品について、製品コード661、製品名662、ケースあたりの入数663、ケース重量664を登録する。ここでは製品の需要、生産、輸送の最小ロットサイズをケースとして考えている。図１５に製造コストマスタの構造を示す。製品コード671、製造拠点コード672別に、単位製品あたりの製造コスト673を登録する。

図１６に、混載輸送計画システムの二つの出力テーブルを示す。生産計画情報については、生産日681、製造拠点コード682、製品コード683、製造数量684、製造コスト685を出力する。ステータス情報686は、それぞれの生産計画をユーザが画面等で確認し、その計画を承認して実際の生産指示につなげることを承認したか、未承認の状態であるかを管理するフラグ情報である。

輸送計画情報については、輸送日691、輸送元である製造拠点コード692、輸送先拠点コード693、製品コード694、輸送ケース数695、輸送コスト696を出力する。ステータス情報697は、それぞれの輸送計画をユーザが画面等で確認し、その計画を承認して実際の輸送指示につなげることを承認したか、未承認の状態であるかを管理するフラグ情報である。

本システムは、複数のパラメータを入力情報として用意し、複数の結果を導出することができる。これらの複数の結果は、図１７のように画面で比較することができる。この画面では、さまざまなコスト要因701ごとに、現状の計画における評価値702、新たに立案した計画の評価値703を一覧で比較評価することができる。
（６）制約式の定式化
対象とする問題を解く場合の定式化について示す。

輸送元である生産拠点の集合をＰ、輸送先である倉庫拠点の集合をＷ、最終販売拠点の集合をDEPとする。また、配送コストの重量区分gの集合をG、製品iの販売拠点D向けの出荷要求量をD_iとする。ここで、求めるのは製品iの生産拠点pにおける生産数量、および生産拠点pから倉庫拠点wへの輸送量である。問題の変数を製品iの製造拠点pからwへの輸送量x_ipwとおく。

まず、製造拠点の能力制約を考える。製造拠点pで生産されたものがすべてその日に輸送されるものと仮定すると、pから輸送される製品の総量合計がpの生産能力を超えられないので、pの生産能力をCAPA_pとすると、以下に示す数式１が成り立つ。

また、倉庫拠点wのt期の初期在庫をI_iw(t-1)、入出庫が行われたあとの倉庫拠点wのt期の在庫をI_iw(t)とすると、生産拠点pから倉庫拠点wに輸送される量の合計と、倉庫拠点wから販売拠点depへ輸送される量の合計には、数式２のような関係で表すことができる。

ここで、tは計画対象日である。

輸送計画は、販売拠点における需要D_iを充足しなければならないので、数式３の制約を設ける。

輸送コストの算出において、重量区分が離散的であるため、連続した変数で扱うことができない。そこで、重量gの製品を製造拠点pからwまで輸送する場合にσ_gpw=1、重量gの製品を製造拠点pからwまで輸送しない場合にσ_gpw=0をとる0/1変数σを設定する。制約として数式４を加え、pとwの組み合わせそれぞれに対して、設定された重量区分のうちいずれか一つが選択されるようにする。

（７）目的関数の定式化
目的関数は、トータルコスト最小化である。コストには製造コストおよび輸送コストがある。製品iの生産拠点pにおける製造コストをPC_ip、製造拠点pから倉庫拠点wまで重量gの製品を輸送するための輸送コストをDC_gpw、製品iの倉庫wにおける保管コスト単価をWC_iwとする。輸送手段cにおける製造拠点pから倉庫拠点wへの輸送に対する混載期待値をExp_cpwとすると、輸送コストがその混載期待値に応じて割り引かれるものとした場合、輸送コストは数式５で表すことができる。

これに製造コスト、保管コストを加えたものを最小化したものが目的関数であり、数式６で与えられる。

（８）計画立案処理ステップ
以上述べてきた定式化によりモデルを構築し、各種マスタ情報を取り込んで計画立案を行う。以下、計画立案のステップを示す。

まず、各種マスタ情報を取り込み、それをモデルの定数として入力する。最適化処理機能101ｂでは、読み込んだ情報をもとに最適化演算を行い、結果を生産計画テーブルおよび輸送計画テーブルに出力する。出力テーブルの情報は、コスト情報を集計して図１７に示すように画面に一覧表示し、計画担当者がこの画面により承認する計画案にチェック704をすることで、計画の承認作業を行う。
（９）指示書の作成
承認された計画について、生産指示書（図１８）および輸送指示書（図１９）が作成される。生産指示書には、生産ラインへの投入日801、生産拠点名802、生産ライン名803、生産品目および数量804が記されている。この生産指示書の内容を生産現場へ通知することで、実際の生産活動が行われる。輸送指示書には、輸送年月日901、輸送を担当する業者名902、輸送元拠点名903、輸送先・輸送品目および数量904が登録されている。輸送指示書は、一箇所の輸送先拠点への輸送製品種類数が多い場合には、さらに輸送先拠点ごとに別帳票とすることもできる。この輸送指示書の内容を輸送担当業者へ通知することで、実際の輸送が行われる。

本発明の混載輸送計画システムの機能構成を説明する図である。 本発明の輸送計画問題の概要を説明する図である。 本発明のハードウエア構成を説明する図である。 本発明のシステム全体処理フローを説明する図である。 運賃表の記載項目および輸送距離に関する登録情報を表す図である。 混載期待値の登録表を表す図である。 製造コスト情報を表す図である。 輸送コストマスタのテーブル構造を表す図である。 距離区分マスタ、重量区分マスタのテーブル構造を表す図である。 混載期待値マスタのテーブル構造を表す図である。 製造拠点マスタのテーブル構造を表す図である。 倉庫拠点マスタのテーブル構造を表す図である。 輸送リードタイムマスタのテーブル構造を表す図である。 製品マスタのテーブル構造を表す図である。 製造コストマスタのテーブル構造を表す図である。 出力情報である、生産計画および輸送計画のテーブル構造を表す図である。 出力結果比較表示画面のイメージを表す図である。 生産指示書のイメージを表す図である。 輸送計画指示書のイメージを表す図である。

符号の説明

1…入力部、2…計画立案処理部、3…出力部、5…データ記憶部、51…運賃テーブル、52…輸送距離情報、53…混載期待値情報、54…運賃割引情報、55…製造コスト情報、56…パラメータ情報、57…生産計画、58…輸送計画、61,62…製造拠点、63,64,65…輸送輸送ルート、66,67…倉庫拠点、68…輸送ルート、69…販売拠点、71…ハードウエア構成の入力端末、72…ハードウエア構成の表示端末、73…ハードウエア構成のネットワーク部、74…ハードウエア構成の処理装置、75…ハードウエア構成のデータ記憶部、100…入力処理、101…計画立案構築処理、102…計画出力処理、100a…計画対象の選択、100b…パラメータの設定101a…情報取得処理、101b…最適化処理、511…輸送会社情報、512…距離区分、513…重量区分、514…運賃、521…輸送起点、522…輸送先、523…輸送距離、531…輸送会社、532…輸送起点、533…輸送先、534…混載期待値、535…基準在庫日数、535a〜535c…基準在庫日数テーブル構成項目、551…製品、552…製造拠点、553…製造コスト、601…輸送会社、602…距離区分、603…重量区分、604…輸送コスト、611…距離区分、612…最小距離、613…最大距離、614…重量区分、615…最小重量、616…最大重量、621…輸送会社、622…製造拠点、623…倉庫拠点、624…混載期待値、631…製造拠点コード、632…製造拠点名称、
641…倉庫拠点コード、642…倉庫拠点名称、643…保管能力上限、651…輸送元拠点コード、652…輸送先拠点コード、653…輸送手段、654…輸送リードタイム、661…製品コード、662…製品名、663…入数、664…重量、671…製品コード、672…製造拠点コード、673…製造コスト単価、681…生産日、682…製造拠点コード、683…製品コード、684…製造数量、685…製造コスト、686…ステータス、691…輸送日、692…製造拠点コード、693…輸送先拠点コード、694…製品コード、695…輸送ケース数、696…輸送コスト、697…ステータス、701…コスト要素、702…現状計画、703…計画作成案、704…対象選択チェックボックス、705…計画承認ボタン、801…投入日、802…生産拠点名、803…生産ライン名、804…生産品目および数量、901…輸送日、902…輸送会社名、903…輸送元拠点名、904…輸送先・輸送品目および数量。

Claims (9)

1. 製品を複数の生産拠点で生産し、複数の在庫拠点へ輸送する場合に、製品別の生産拠点選択および生産拠点から在庫拠点への輸送ルート、輸送タイミング、輸送量を決定する輸送計画システムであって、
   製品別、生産拠点別の生産コストが与えられており、輸送コストが輸送距離と輸送重量によって定義されている場合、
   倉庫拠点に求められる基準在庫を充足し、かつ生産コスト、倉庫拠点の保管コスト、および輸送コストを全体で最小にすることを目的として輸送計画を立案することを特徴とする輸送計画システム。
2. 請求項１に記載の輸送計画システムであって、
   輸送コストの算出において、対象製品以外の貨物が混載されて輸送される場合には相当の割引が実施されるものとして、該当製品のみの輸送コストをその混載比率に応じて算出し、より大きな輸送コストの削減が可能な輸送計画を探索することを特徴とした輸送計画システム。
3. 請求項１に記載の輸送計画システムであって、
   輸送コストの算出に用いる運賃テーブルについて、距離と重量の組み合わせで定義したテーブル情報に加えて、対象とする輸送ルートごとに、他社製品が混載されて輸送された実績をもとに、混載輸送期待値とその割引率を算出し、これらの情報を用いて想定される輸送コスト計算を行うことを特徴とするコスト算出方式。
4. 生産拠点における生産コストが常に一定ではない場合、過去にその製品を製造するのに要した要員数、今後の原料の価格変動などを想定して生産コストを産出し、また新製品の投入などで実績として生産コストが算出できない製品に関しては、類似製品や使用原料に関する情報から、必要となる生産コストを自動的に産出し、これらの情報を輸送コストとあわせて計算に用いることで、全体としてコスト削減が可能な輸送計画。
5. 請求項１記載の輸送計画システムであって、
   輸送経路が同じであっても輸送業者や時期によって輸送コストが一定ではない場合、複数の運賃テーブルを統合し、該当輸送ルートと輸送時期に最もコストを低く抑えることができる輸送ルートを選定することを特徴とする輸送計画システム。
6. 請求項１記載の輸送計画システムであって、
   立案された輸送計画について、輸送日、輸送対象製品、輸送量、輸送手段を指定した輸送指示書を作成し、また、立案された生産計画について、ライン投入日、生産対象製品、生産数量を指定した生産指示書を作成することを特徴とする輸送計画システム。
7. 請求項１記載の輸送計画システムであって、
   輸送先拠点において、輸送元拠点から輸送可能なすべての製品を輸送しても安全在庫基準を充足することができなかった場合に、輸送先拠点において在庫不足アラーム情報を出力すると同時に、不足している製品が別の輸送先拠点で余剰となっていないかを検索し、余剰となっている在庫の強制的な横もち輸送を行うかどうかの判断を促す機能を有する輸送計画システム。
8. 請求項１〜７に記載の輸送計画立案方法の手順を規定したことを特徴とするプログラム。
9. 請求項１〜７に記載の輸送計画立案方法の手順を規定したプログラムを記録した記録媒体。

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