JP2021082146A - 配送計画制御装置、配送計画方法、配送計画プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】配送時の種々の制約を考慮して、日々の配送スケジュールの最適化を図る配送計画制御装置、配送計画方法及び配送計画プログラムを提供する。【解決手段】注文を受けて、ＬＮＧ基地１１から、ＬＮＧを注文先の設備１０へ発送する際に、予め定めた業務要件（第１業務要件）に基づいて、配車パターンを作成する。その後、予め定めた業務要件（第２業務要件）に基づいて、ローリー車１６の配車パターンを決める（配車する）ことになるが、高々１つを選択することになるため、ローリー車１６と注文とを直接結び付けて配送計画を立てるよりも、短い時間で最適な配送計画を策定することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、ＬＮＧ（液化天然ガス）及びＬＰＧ（液化プロパンガス）等の燃料を貯蔵しておくための出荷基地から、当該燃料を燃料需要設備へ配送するための配送計画制御装置、配送計画方法、配送計画プログラムに関するものである。

燃料供給業者は、燃料パイプラインが整備されていない地域の燃料需要設備に対して、貯蔵タンクを保有してもらい、燃料の出荷基地から複数台のローリーを用いて配送を行っている。なお、燃料需要量が比較的多い燃料需要設備に対しては、複数回の配送を繰り返す場合があり、配送の計画を立てた上で効率よく、配送作業を実行する必要がある。

ところが、配送の計画を立てる（配送スケジュールを作成する）には、稼働し得るローリーの台数、出荷基地の稼働制約、及び燃料需要設備の都合（以下、総称して制約という）を考慮する必要があり、配送スケジュールの作成には、相当の労力と時間を要していた。そこで、上記制約を考慮した日々の配送スケジュールの最適化を、迅速に図ることが要求される。

特許文献１及び特許文献２には、配送車両を用いて配送車が配送を行う際の配送効率を事前に簡単に予測するための配送シミュレーション装置が開示されている。

特許文献１及び特許文献２の配送シミュレーション装置では、配送用車両の台数を受け付け、配送エリア内における各分割エリアを順番に通る配送ルートを探索し、配送ルートにおける最初の配送場所から最後の配送場所までの配送予測時間を算出して所定の分割ルールに従って受け付けた台数分に分割し、分割した時間に相当する分割配送ルートを導出し、各分割配送ルートの車両別配送ルートと車両別配送予測時間を算出し、車両別配送予測時間と配送業務予定時間とを比較するようにしている。

また、参考として、特許文献３には、燃料の配送に要する費用の削減に寄与することができる配送計画装置が開示されている。

特許文献３では、出力部は、需要設備での燃料の在庫量と、需要予測値導出部により導出された需要予測値と、在庫予測値導出部により導出された在庫予測値と、需要設備に対する燃料の配送に要する車両の車両種毎の配送台数に応じて配送予定量を規定する規定情報との相関が定式化された相関情報を制約条件の１つとして有する最適化問題であって、配送台数が変数の１つとされた目的関数を最小にする最適化問題の解に応じた情報を出力する。

特開２０１０−１５５７１６号公報 特開２０１０−１５５７１７号公報 特許第６２０５３１０号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２を含む従来技術では、集中配送センタから各顧客に指定された各搬送場所へ商品を配送するための時間を車両別配送ルートに基づいて予測するものであり、例えば、車両台数等の制約を考慮し、日々の配送スケジュールの最適化を図るものではない。

また、特許文献３は、需要設備に対する燃料の配送に要する車両の車両種毎の配送台数に応じて配送予定量を規定する規定情報との相関が定式化するものであり、配送を計画するものではない。

本発明は、配送時の種々の制約を考慮して、日々の配送スケジュールの最適化を図ることができる配送計画制御装置、配送計画方法、配送計画プログラムを得ることが目的である。

本発明に係る配送計画制御装置は、配送拠点となる基地から配送先まで、車両を用いて荷物を配送するために必要な業務要件を考慮して、前記車両による配送を計画する配送計画制御装置であって、荷物の配送の注文を受け付ける受付部と、前記受付部で受け付けた注文内容と、前記業務要件から選択した第１業務要件とに基づいて、配送先への配送パターンを作成する作成部と、前記業務要件から選択した第２業務要件に基づいて、前記車両を、前記作成部で作成した配送パターンに振り分けて配車する配車部と、を有している。

本発明において、前記業務要件から選択した第３業務要件に基づいて、前記配車部において前記配送パターンが振り分けられた各車両の荷積み時期を決定する決定部と、をさらに有している。

本発明によれば、配送拠点となる基地から、荷物を配送する配送先まで配送する前記車両の配車を計画する場合に、車両を用いて配送するために必要な業務要件を考慮する。

受付部で荷物の注文を受け付けると、作成部では、受け付けた注文内容と、業務要件から選択した第１業務要件とに基づいて、配送先への配送パターンを作成する。

配車部では、業務要件から選択した第２業務要件に基づいて、車両を、作成部で作成した配送パターンに振り分けて配車し、次いで、例えば、決定部において、各車両の荷積み時期を、業務要件から選択した第３業務要件に基づいて決定する。

これにより、配送時の種々の制約を考慮して、日々の配送スケジュールの最適化を図ることができる。

本発明において、前記第１業務要件が、注文に合致する車種で配送する業務要件と、配送先に乗り入れ可能な車両で配送する業務要件と、予め定めた夜間時間帯に車両を指定された所定場所で待機させる業務要件と、納品時刻、移動時間、荷下ろし時間、積込み時間、及び、車両の使用可能時間帯を含む各種時間の制限を考慮する業務要件と、車両に非稼働日を考慮する業務要件と、の少なくとも１つを含む、ことを特徴としている。

配送先への配送パターンを作成する際に、第１業務要件を選択することで、注文に応じた配送パターンの取捨選択を事前に実行することができ、作成される配送パターン数を軽減することができる。なお、所定場所とは、基地、輸送会社の車庫等が挙げられるがこれに限定されるものではない。

本発明において、前記第２業務要件が、各注文で指定された台数の車両で配送する業務要件と、車両の稼働時間をなるべく減らす業務要件と、の少なくとも１つを含む、ことを特徴としている。

業務要件から前記配送パターンを振り分ける際に、第２業務要件を選択することで、配送パターンの作成モデルの定式化を簡素化することができる。

本発明において、前記第３業務要件が、荷物の出荷設備の数の制限を考慮する業務要件と、荷物の積込み時の待機時間の制限を考慮する業務要件と、の少なくとも１つを含む、ことを特徴としている。

業務要件から前記車両への荷積み時期を決定する際に、第３業務要件を選択することで、配送パターンの作成モデルの定式化の簡素化をさらに促進することができる。

本発明において、前記車両が、前記基地を出発して、当該基地に戻るまでに行う配送を単一の注文として扱うことを特徴としている。

基地から基地までの間に、複数の荷下ろし先があっても、配送という観点から単一の注文として扱う。これにより、配送パターン数をさらに軽減することができる。

本発明において、前記業務要件から選択した第４業務要件に基づいて、前記決定部で振り分けられた車両に乗務する乗務員を割り当てる割り当て部をさらに有することを特徴としている。

割り当て部により、決定部で振り分けられた車両に乗務する乗務員を割り当てを適正に行うことができる

本発明において、前記第４業務要件が、乗務員毎に配送可能な配送先が決まっていることを考慮する業務要件と、乗務員毎に乗務可能な車両が決まっていることを考慮する業務要件と、乗務員の所定期間の勤務上限時間を守ることを考慮する業務要件と、及び各乗務員の勤務時間を平準化することを考慮する業務要件と、の少なくとも１つを含む、ことを特徴としている。

車両に前記乗務員を割り当てる際に、第２業務要件を選択することで、配送パターンの作成モデルの定式化の簡素化をさらに促進することができる。

本発明に係る配送計画方法は、配送拠点となる基地から配送先まで、車両を用いて荷物を配送するために必要な業務要件を考慮して、前記車両による配送を計画する配送計画制御方法であって、荷物の配送の注文を受け付け、受け付けた注文内容と、前記業務要件から選択した第１業務要件とに基づいて、配送先への配送パターンを作成し、前記業務要件から選択した第２業務要件に基づいて、前記車両を、作成した配送パターンに振り分けて配車する、ことを特徴としている。

本発明の配送計画方法において、前記配送パターンに振り分けて配車した後、前記業務要件から選択した第３業務要件に基づいて、配送パターンが振り分けられた各車両の荷積み時期を決定することをさらに実行することを特徴としている。

本発明の配車計画方法において、前記車両の荷積み時期を決定した後、前記業務要件から選択した第４業務要件に基づいて、振り分けられた車両に乗務する乗務員を割り当てることをさらに実行することを特徴としている。

本発明に係る配送計画プログラムは、コンピュータを、前記配送計画制御装置の、前記受付部、前記作成部、前記配車部、及び前記決定部として動作させる、ことを特徴としている。

以上説明したように本発明では、配送時の種々の制約を考慮して、日々の配送スケジュールの最適化を図ることができる。

本実施の形態に係るＬＮＧの配送先である設備と、設備へ運搬するＬＮＧを貯蔵するＬＮＧ基地との関係を示す概略図である。 本実施の形態に係る配送計画制御装置の機能ブロック図である。 本実施の形態に係る配送計画制御装置で実行される、配送計画実行制御ルーチンを示すフローチャートである。 本実施例に係るローリー車の一日の動きを示す状態遷移図である。 本実施例に係るＬＮＧ基地と配送先の設備間での配送時間を示す相関図である。 （Ａ）本実施例に係る条件（３個注文）でとり得る配送パターン図、（Ｂ）は配送先毎の選択可否の状況図である。 （Ａ）は配送パターン導入後のモデル図、（Ｂ）は配送パターン導入前のモデル図である。 １台のローリー車が初日から２日間で取り得る経路のスケジュール図である。 図９における経路（矢印）と（１）式から（８）式との対応関係を示す相関図である。 乗務員のマスターデータを示すモニタ画面の正面図である。 ローリー車のマスターデータを示すモニタ画面の正面図である。 配送先の設備とローリー車の組み合わせのマスターデータを示すモニタ画面の正面図である。 配車を行いたい期間の顧客から受注したオーダーデータを示すモニタ画面の正面図である。 配車完了時の配送計画策定結果データを示すモニタ画面の正面図である。

図１には、ＬＮＧの配送先である設備１０と、設備１０へ運搬するＬＮＧを貯蔵するＬＮＧ基地１１との関係を示す概略図である。

図１に示される如く、配送先の設備１０はＬＮＧタンク１４を備え、ＬＮＧ基地１１から定期的又は不定期に車両（以下、ローリー車１６という）がＬＮＧを運搬し、ＬＮＧタンク１４に補充するために運行する。

設備１０のＬＮＧタンク１４は、配管１８を介して気化器２０に接続されて、ＬＮＧタンク１４に貯蔵されたＬＮＧは、この配管１８を介して気化器２０に供給される。気化器２０では、ＬＮＧを気化して燃料ガスの基となる供給ガスを生成する。

気化器２０によって気化されることで生成された供給ガスは、配管２２を介して燃料ガス調整装置２４へ供給される。燃料ガス調整装置２４には、調整用ガス（増熱用燃料ガス、又は、希釈用空気）を供給する配管２６が接続され、燃料ガス調整装置２４では、適正な熱量となるように調整され、配管２８を介して燃焼設備１２へ供給される。

なお、本実施の形態の設備１０では、燃料ガス調整装置２４のある構成としたが、燃料ガス調整装置２４がない設備もある。この燃料ガス調整装置２４を含め、ＬＮＧタンク１４がある設備１０であれば、図１に記載した設備１０に限定されるものではない。

燃焼設備１２には、配管３４を介して、燃焼用空気が供給され、図示しないバーナー等が燃焼される。

図１におけるローリー車１６の運行は、予め定められた配送計画に基づいて運行が実行される。

ここで、従来の配送計画では、例えば、「配送先の設備１０へ配送する２５００件の注文を、２００台のローリー車１６で配送する。」ことを想定した場合、ローリー車１６と注文との関係で、様々な条件（後述する業務要件）を考慮して策定すると、複雑な処理が必要となり、最適な配車計画を図ることが難しかった。

そこで、本実施の形態では、ローリー車１６と注文とを直接関連付けず、ローリー車１６と注文との間に、配送パターンという新たな概念を設定することで、配送計画の策定を行うようにした。

図２は、本実施の形態に係る配送計画制御装置５０が示されている。図２における配送計画制御装置５０の各ブロックは機能別に分類したものであり、ハード構成を示すものではない。従って、配送計画制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力ポート、及びこれらを接続するデータバスやコントロールバス等のバスで構成されたマイコロコンピュータであってもよい。このマイクロコンピュータが、配送計画ソフトウェアプログラムに基づいて動作するように制御してもよい。

配送計画制御装置５０は、ユーザインターフェイス５２及び制御実行部５４を備えている。

ユーザインターフェイス５２は、入力デバイス５６と出力デバイス５８とを有している。入力デバイス５６は、キーボード、マウス等であり、制御実行部５４ヘ信号（業務要件情報、注文情報等）を送出する機能を持つ。なお、ユーザインターフェイス５２として、通信インターフェイス（通信Ｉ／Ｆ）を追加し、ネットワーク上から受け付けた注文情報を直接、制御実行部５４へ送出するようにしてもよい。

出力デバイス５８は、モニタ、プリンタ等であり、制御実行部５４で実行されて策定された配送計画情報等をモニタに出力したり、プリンタを用いて紙媒体へ出力する。なお、ユーザインターフェイス５２として、通信インターフェイス（通信Ｉ／Ｆ）を追加し、制御実行部５４で策定された配送計画情報を、ネットワークを介して、特定の通信端末へ送信するようにしてもよい。

制御実行部５４は、注文受付部６０を備えており、入力デバイス５６（又は、通信Ｉ／Ｆ）から注文情報を受け付ける。注文受付部６０は、ＬＮＧ基地−設備間情報取得部６２及び配送パターン作成部６４に接続されている。

ＬＮＧ基地−設備間情報取得部６２では、ＬＮＧ基地情報＆設備情報データベース６６から情報を取得して、配送パターン作成部６４へ送出する。

ここで、制御実行部５４は業務要件データベース６８を備えている。

業務要件データベース６８には、配送計画を策定するために必要は業務要件が予め格納されている。

業務要件は、第１業務要件、第２業務要件、第３業務要件、及び第４業務要件に分類されて、業務要件データベース６８に格納されている。

（第１業務要件）

業務要件データベース６８には、第１業務要件として、注文に合致するローリー車１６の車種で配送する業務要件、配送先の設備１０に乗り入れ可能なローリー車１６で配送する業務要件、予め定めた夜間時間帯にはローリー車１６を指定された基地で待機させる業務要件、納品時刻、移動時間、荷下ろし時間、積込み時間、並びに、ローリー車１６の使用可能時間帯を含む各種時間の制限を考慮する業務要件、及び、ローリー車１６に非稼働日を考慮する業務要件の少なくとも１つが格納されている。

（第２業務要件）

業務要件データベース６８には、第２業務要件として、各注文で指定された台数の第１業務要件で配送する業務要件、及び、第１業務要件の稼働時間をなるべく減らす業務要件の少なくとも１つが格納されている。

（第３業務要件）

業務要件データベース６８には、第３業務要件として、荷物の出荷設備の数の制限を考慮する業務要件、及び、荷物の積込み時の待機時間の制限を考慮する業務要件の少なくとも１つが格納されている。

（第４業務要件）

業務要件データベース６８には、第４業務要件として、乗務員３０毎に配送可能な配送先が決まっていることを考慮する業務要件、乗務員３０毎に乗務可能なローリー車１６が決まっていることを考慮する業務要件、乗務員３０の所定期間の勤務上限時間を守ることを考慮する業務要件、及び各乗務員３０の勤務時間を平準化することを考慮する業務要件の少なくとも１つが格納されている。

業務要件データベース６８に格納される業務要件は、業務要件編集部７０によって、適宜更新が可能である。

ここで、配送パターン作成部６４では、業務要件データベース６８から、第１業務要件選択部７２で選択した第１業務要件を取り込み、注文に応じた配送パターンを作成する。配送パターン作成部６４は、配車部７４に接続されており、作成した配送パターンを配車部７４へ送出する。

配車部７４では、業務要件データベース６８から、第２業務要件選択部７６で選択した第２業務要件を取り込み、注文とローリー車１６に配車パターンを割り当てる。すべて注文には必ず配車パターンを割り当てる必要があり、かつ、１の注文に対して複数の配車パターンを割り当ててはならないので、この配車パターンの作成により、注文と配車パターンの関係は、１：１（ちょうど１つ）となる。注文に対して割り当てられたすべての配車パターンにローリー車１６を割り当てる必要があるが、すべてのローリー車１６に配送パターンを割り当てる必要はないので、このローリー車１６に割り当てられる配車パターンは、高々１つとなる。配車部７４は、積込み時間決定部７８に接続されており、ローリー車１６の配車情報を積込み時間決定部７８へ送出する。

積込み時間決定部７８では、業務要件データベース６８から、第３業務要件選択部８０で選択した第３業務要件を取り込み、各ローリー車１６の積込み時間を決定する。積込み時間決定部７８は、乗務員割り当て部８２に接続されており、積込み時間が決定したローリー車１６の配車情報を送出する。

乗務員割り当て部８２では、業務要件データベース６８から、第４業務要件選択部８４で選択した第４業務要件を取り込み、各ローリー車１６に乗務する乗務員３０を割り当てる。これにより、配送計画が策定され、策定された配送計画は、出力部８６を介してユーザインターフェイス５２の出力デバイス５８（又は、通信Ｉ／Ｆ）へ出力される。

以下に、本実施の形態の作用を、図３のフローチャートに従い説明する。

図３は、配送計画実行制御ルーチンを示すフローチャートである。

ステップ１００では、注文内容を取り込み、次いで、ステップ１０２へ移行して、ＬＮＧ基地情報、車種情報（車種だけでなく、所属会社等を含む）、及び配送先の設備情報を取得し、ステップ１０４へ移行する。

ステップ１０４では、第１業務要件選択部７２が、業務要件データベース６８から第１業務要件を選択し、ステップ１０６へ移行する。

ステップ１０６では、選択された第１業務要件に基づいて、配送パターンを作成する。

次のステップ１０８では、第２業務要件選択部７６が、業務要件データベース６８から第２業務要件を選択し、ステップ１１０へ移行する。

ステップ１１０では、選択された第２業務要件に基づいて、各ローリー車１６及び注文に配送パターンの１つを割り当てる。

次のステップ１１２では、第３業務要件選択部８０が、業務要件データベース６８から第３業務要件を選択し、ステップ１１４へ移行する。

ステップ１１４では、選択された第３業務要件に基づいて、各ローリー車１６のＬＮＧの積込み時間を決定する。

次のステップ１１６では、第４業務要件選択部８４が、業務要件データベース６８から第４業務要件を選択し、ステップ１１８へ移行する。

ステップ１１８では、選択された第４業務要件に基づいて、各ローリー車１６に乗車する乗務員３０を割り当てて、ステップ１２０へ移行する。

ステップ１２０では、ステップ１０６、ステップ１１０、ステップ１１４、及びステップ１１８に基づく段階的な処理により策定された配送計画情報をユーザインターフェイス５２の出力デバイス５８（又は、通信Ｉ／Ｆ）へ出力し、このルーチンは終了する。

本実施の形態によれば、注文を受けて、ＬＮＧ基地１１から、ＬＮＧを注文先の設備１０へ発送する際に、予め定めた業務要件（第１業務要件）に基づいて、配車パターンを作成する。その後、予め定めた業務要件（第２業務要件）に基づいて、ローリー車１６の配車パターンを決める（配車する）ことになるが、高々１つを選択することになるため、ローリー車１６と注文とを直接結び付けて配送計画を立てるよりも、短い時間で最適な配送計画を策定することができる。

以下に本実施の形態の配送計画制御装置５０を用いた配送計画策定の実施例を示す。なお、説明に使用する符号は、本実施の形態で使用した符号に準ずる。

「受注、配車計画の策定」

顧客からの注文に基づいて、ローリー車１６の配車を決定する。

顧客からの発注には、納品日時、ローリー車１６の車種、必要台数が含まれている。

注文は1ヶ月単位で受け付け、1ヶ月の配送計画を前月末までに策定するが、月の途中でも急な予定変更に対応して、日々配送計画を見直す場合もある。

配送計画の策定においては、指定日時に顧客へＬＮＧを確実に届けることが最も重要である。そのために、ローリー車１６や乗務員３０の制約を守りつつ、乗務員３０の労働時間も気にしながら、計画を立てている。

顧客が保有するＬＮＧタンクや顧客の構内道路等の制約で、配送を行うローリー車１６の車種は限定される。また、顧客毎に、ローリー車１６を運転する乗務員３０についても制約がある場合がある。

「ＬＮＧ基地１１における積込み」

ローリー車１６へのＬＮＧの積込みは、ＬＮＧ基地１１内にある専用のＬＮＧ出荷設備で行われる。ＬＮＧ出荷設備では、アンローディングアームと呼ばれる可撓性のある金属性の配管で、ＬＮＧ基地１１内のＬＮＧ輸送配管からローリー車１６へ所定量を充填する。

充填設備の数には限りがあり、１回の充填に１時間程度の時間を要するため、充填スケジュールもローリー車１６によるＬＮＧ販売のロジスティクス最適化には重要な要素となる。

「配送、荷下ろし、ＬＮＧ基地１１への帰還」

積込みを終えたローリー車１６は、顧客とあらかじめ約束した時刻に合わせて、配送を行う。顧客先（配送先の設備１０）では、ローリー車１６に備え付けられたホースを用いて、顧客のタンクにＬＮＧを移送する。

ＬＮＧを顧客のタンクに移送したローリー車１６は、所定のＬＮＧ基地１１に戻る。各々のローリー車１６は、所属のＬＮＧ基地１１が決まっており、原則は所属するＬＮＧ基地１１に戻るが、他のローリー車１６の点検や顧客からの注文状況によっては、他のＬＮＧ基地１１に移動することもある。また、需要量の多い顧客には、１日に複数回の配送を行うことがあり、ローリー車１６が顧客先とＬＮＧ基地１１を何度か往復することもある。

全ての配送を終えたローリー車１６は、翌日以降のスケジュールに応じて、積込みを行ってからＬＮＧ基地１１内や所定の場所で待機する。

「モデル」

次に、上記の「受注、配車計画の策定」、「ＬＮＧ基地における積込み」、及び「配送、荷下ろし、ＬＮＧ基地１１への帰還」のそれぞれの要件を満たす配送計画を求めるための計算のモデルについて説明する。

「モデルで考慮している業務要件」

モデルで考慮している業務要件のうち主なものを以下に挙げる。

（Ａ） 注文の車種に合致する車種で配送する。
（Ｂ） 乗り入れ可能なローリー車１６と配送先の設備１０の組み合わせで配送する。
（Ｃ） ローリー車１６は、各日の開始時と終了時に指定されたＬＮＧ基地１１で待機する。
補足として、ローリー車１６がどのＬＮＧ基地１１で待機するかは、最適化の対象ではなく、所与の条件として扱っている。
（Ｄ） 各種時間の制限を考慮する。
より具体的には、各日のローリー車１６の使用可能時間帯、各日の各ＬＮＧ基地１１のＬＮＧ積込み設備の使用可能時間帯、ＬＮＧ基地１１でのＬＮＧ積込みにかかる時間、ＬＮＧ基地１１−配送先の設備１０間の移動時間、及び納品時刻と荷下ろしにかかる時間である。
（Ｅ） 複数回配送の制限を考慮する。
補足として、あるローリー車１６が同日に複数回配送する場合には、すべて同一の配送先の設備１０への配送とし、かつ最大４回までとする。
（Ｆ） 各発注の配送は、その発注で指定された必要台数のローリー車１６で行う。
補足として、業務上は必要台数で配送することは必須であるが、入力データの不備などにより必要台数での配送計画を立案できないことがある。そのような場合であっても計画を出力するために、要件（Ｆ)は制約条件ではなく、目的関数としている。
（Ｇ） 乗務員３０の稼働時間をなるべく減らす。
（Ｈ） 各日のＬＮＧ基地１１でのＬＮＧ積込みに使用するレーン数の制限を考慮する。
補足として、各ＬＮＧ基地１１では、同時に積込みを行えるローリー車１６数が制限される。
（Ｉ） 積込みの待ち時間の制限を考慮する。
補足として、配送に出発する前または配送後に積込みを行う際の待ち時間は1時間以下とする。
（Ｊ） 乗務員３０の勤務時間を平準化する。
（Ｋ） 各日に乗務員３０が勤務可能なＬＮＧ基地１１の制限
（Ｌ） 各日に乗務員３０が担当可能な配送先の設備１０の制限
（Ｍ） 各日に乗務員３０が乗車可能なローリー車１６の制限

「処理手順」

以上の要件（Ａ）〜（Ｍ）を満たす計画を立てるにあたり、本件ではすべての要件（Ａ）〜（Ｍ）を同時に考慮するのではなく、以下の５つの段階に分けて計算を行うこととした。

（１） 配送パターン列挙
（２） 配送パターン選択
（３） 補給パターン列挙
（４） 補給パターン割り当て
（５） 乗務員割り当て

（１）〜（５）の内、本発明に直接関わる段階（１）の配送パターン列挙と、段階（２）の配送パターン選択について説明する。

「配送パターン列挙（段階１）」

実務規模での「ローリー車１６と注文の一対多の組み合わせ」を数理モデルのみで記述することは困難である。このため、配送パターンという考え方を導入する。

数理モデル外で「注文と配送パターンの一対多の組み合わせ」を列挙することで、数理モデル内では「ローリー車１６と配送パターンの一対一の組み合わせ」の選択に注力できることが配送パターン導入の意義である。

配送パターンとは、以下の（Ａ）〜（Ｅ）の業務要件を集約し、少なくとも１つのオーダーを含んだ、日付・ローリー車１６ごとの実行可能な配送方法を列挙したものである。

（Ａ） 発注で指定された車種での配送
（Ｂ） 配送先の設備１０に乗り入れ可能なローリー車１６での配送
（Ｃ） 各日のローリー車１６の開始時と終了時の指定ＬＮＧ基地１１
（Ｄ） 配送に関する各種時間の制限
（Ｅ） 同一ローリー車１６による複数回配送は同じ配送先の設備１０に限る

実行可能な配送方法を考えるため、まずはローリー車１６の一日の動きを考えてみる。

複数回配送の業務要件（Ｅ）により、同日同一のローリー車１６が複数回配送する際に異なる配送先の設備１０に配送することはないため、乗り入れる配送先の設備１０は１箇所、ＬＮＧ基地１１は開始時と終了時に指定された１基又は２基となるので、ローリー車１６の一日の動きは、図４に示す状態遷移図で表すことができる。

「配送パターンの具体例」

ローリー車１６の一日の動きを具体的に見るため、図５で示すようなＬＮＧ基地１１と配送先の設備１０間での配送パターンについて考える。

ローリー車１６への積込み時間は６０分、荷下し時間は９０分とし、いずれの配送先の設備１０からのオーダーも表１のように与えられるとする。時間的な制約を考慮しなければ、配送方法は全部で７通り（＝_３Ｃ_３＋_３Ｃ_２＋_３Ｃ_１）を列挙できるので、ここから時間的な制約を満たせないものを除外した残りを配送パターンとして出力する。

同日同一のローリー車１６が複数回配送するためには、以下の関係である必要がある。

（配送するオーダーの荷降時間帯の間隔）≧（開始基地への帰庫時間）＋（開始基地での補給時間）＋（配送先の設備１０までの輸送時間）

この不等式の右辺は、この例では、図５に示す配送先Ａ（設備１０）が１４０分、図５に示す配送先Ｂ（設備１０）が２６０分となる。

これらの値を用いて時間的な制約を考慮すると、図６（Ａ）のように表せる。ここで、破線（＊１、＊２）は、配送先Ｂのみが時間的な制約を満たせない箇所である。

図６（Ｂ）の経路１、経路２の破線（＊１）の間隔は２１０分、図６（Ａ）の経路１、経路５の破線（＊２）の間隔は１５０分なので、配送先Ｂでは時間的な制約を満たせておらず破線になっている。

一方、配送先Ａでは、時間的な制約を満たすので、配送先Ａでの配送パターンを列挙すると、ここは実線となる。

また、その他の２以上のオーダーにおいて、経路３のオーダー１とオーダー３との間隔はいずれの配送先の設備１０でも時間的な制約を満たすので実線となる。

従って、配送先Ａでは全ての経路（経路１〜経路７）を選択できるのに対し、配送先Ｂでは経路３、経路４、経路６、及び経路７の４通りから配送パターンを選択することになる（図６（Ｂ）参照）。

「配送パターンの導入によるモデルの簡素化」

配送パターンは、「出庫から帰庫までのローリー車１６の一日の予定案」を表しているが、配送パターン自体は業務要件として明言されるものではなく、モデル化のための人工物である。

配送パターン導入前後でのモデルの違いを図７に示す。

業務要件を素朴に満たそうとすると、図７（Ｂ）に示すように、「ローリー車１６」と「注文」からなる２部グラフを考え、業務要件を満たすように枝を選択するのが自然であるが、枝の選択にかかわる制約条件が複雑になってしまう。

本発明の配送計画のように、配送パターンを導入することによって、図７（Ａ）に示される如く、「ローリー車１６」と「注文」が「配送パターン」を介して繋がっているグラフで、どの配送パターンを選択するかという問題として考えることができる。

配送パターンを選択する際には、各ローリー車１６に対して、選択されるパターンは高々１つ、注文に対して、選択される配送パターンはちょうど１つ、という制約を満たすだけで、業務要件（Ａ）〜（Ｅ）を満たすことができる。

例えば、配送先Ａの場合、配送パターン１を高々１つ選択すれば、配送先（注文）をちょうど１つずつ選択することができ、１台のローリー車１６を配送パターン１に基づき運行すればよい。なお、「パターン２及び７」、「パターン３及び６」、「パターン４及び５」、「パターン４、６及び７」も選択可能である。

また、配送先Ｂの場合、配送パターン４、６、及び７をそれぞれ高々１つ選択すれば、配送先（注文）をちょうど１つずつで選択することができ、３台のローリー車１６をそれぞれ配送パターン４、６、及び７に基づき運行すればよい。

さらに、配送先Ｂの場合、別の選択例として、配送パターン３、及び６をそれぞれ高々１つ選択すれば、配送先（注文）をちょうど１つずつで選択することができ、２台のローリー車１６をそれぞれ配送パターン３、及び６に基づき運行すればよい。

配送先Ｂの場合は、その他の業務要件（台数、積込み時間、乗務員等の各制約）を考慮して、何れかに絞られる場合がある。

「配送パターン選択」

配送パターン選択では、配送パターンを使って最大１か月分のローリー車１６のスケジュールを求める。

「配送パターン選択で考慮する要件」

業務要件（Ａ）〜（Ｅ）は、配送パターンに集約されたので、配送パターン選択で考慮する要件は以下の２つの業務要件となる。

（Ｆ） 発注で指定された必要台数分のローリー車１６で配送する。
（Ｇ） ローリー車１６・乗務員３０の稼働時間の合計を減らす。

「配送パターン選択モデルの定式化」

まずは上記要件以外の暗黙の条件の定式化を考える。

暗黙の条件とは、「ローリー車１６は分身しない」、「すでにＬＮＧを積載しているローリー車１６にＬＮＧを積み込むことはできない」、及び、「配送する際にはローリー車１６にＬＮＧが積載されている必要がある」等、通常は明言されない、所謂当たり前の条件である。

定式化の方法には様々なものが考えられるが、本件では各ローリー車１６のスケジュールをグラフ上の一筆書きと考えて定式化を行った。

図８は、ある１台のローリー車１６（図８では、符号cとする）が初日から２日間で取り得るスケジュールをグラフで表したもので、ローリー車１６のスケジュールはこのグラフの枝の向きに沿った一筆書きと等価である。

図８の左端の枝は、計画対象期間の開始時点でローリー車１６がＬＮＧを積んでいる（積置）か否かを表す。開始時点において、ローリー車１６がＬＮＧを積んでいる（積置）か否かは、予め与えられた情報なので、図８のグラフの最初の分岐ではどちらに進むかが決まっている。

以下に、図８における、各枝の意味を以下に示す。

夜間積置は、夜間にＬＮＧを積載してＬＮＧ基地１１で待機することを意味する。

夜間空置は、夜間にＬＮＧを積載せずにＬＮＧ基地１１で待機することを意味する。

昼間積置は、日中にＬＮＧを積載してＬＮＧ基地１１で待機することを意味する。

昼間空置は、日中にＬＮＧを積載せずにＬＮＧ基地１１で待機することを意味する。

昼間積込みは、日中にＬＮＧ基地１１に待機したままＬＮＧの積込みを行うことを意味する。

出発は、前日以前からＬＮＧを積載していたローリー車１６が、ＬＮＧの積込みを行わずに配送に出発することを意味する。

積込み&出発は、ＬＮＧ基地１１でＬＮＧの積込みを行って配送に出発することを意味する。

配送パターンは、配送パターンを実行することを意味する。

到着は、配送を終えてＬＮＧ基地１１に到着することを意味する。

到着&積込みは、配送を終えてＬＮＧ基地１１に到着したのち、ＬＮＧの積込みを行うことを意味する。

上記各枝を通るか否かを「０」又は「１」の変数ｘに対応づけると、この一筆書きは以下の制約条件で表すことができる。

以下での添え字は、ｃがローリー車１６、ｄが日付(何日目か)、ｐが配送パターンを表し、γ_cは計画開始時点で、ローリー車１６（車両ｃ）がＬＮＧを積載していれば「１」、そうでなければ「０」をとる定数、Ｐ_(d,c)はｄ日目にローリー車１６（車両ｃ）がとり得る配送パターンの集合である。

一筆書きで枝を通ることを、図８上を流れるフローと考えると、各制約条件はグラフの頂点での流量の保存則となっている。（１）式から（８）式の制約条件の左辺が頂点に入ってくる流量、右辺が頂点から出ていく流量である。図９に、図８のフロー（矢印）と各式との相関関係を示す。図９では、各枠に示す式番号が太線矢印に対応する。

さらに、業務要件（Ｆ）及び業務要件（Ｇ）を加味すると、配送パターン選択は以下の最適化問題として表される。

目的関数のａ、ｂ、ｃ_ｐはそれぞれ、注文の必要台数が満たされなかった場合のペナルティ、ＬＮＧ基地１１でのＬＮＧ積込みにかかる時間、及び、配送パターンｐの所要時間を表す定数である。

また、式（９)のｒ_ｏは注文「ｏ」の必要台数を表す定数、Ｐ_ｏは注文「ｏ」に対応する配送パターンの集合、及び、ｙｏは注文「ｏ」の必要台数に対するローリー車１６の不足数を表す変数である。

この最適化問題を解くことにより、最適なローリー車１６のスケジュールが得られる。

実際のツールでは、前述した「配送パターン選択」において、ローリー車１６のスケジュールを決めた後に、「補給パターン列挙」、「補給パターン割り当て」、及び、「乗務員割り当て」の各処理を実行して、積込み及び乗務員３０を考慮した計画を立てている。

「モデルについての考察」

本発明では、あり得る配送パターン・補給パターンを全列挙して、それらの中から最適な組み合わせを選択するというアプローチでモデルを構築した。

このアプローチのメリットは、最適化問題の定式化が簡素になることの他に、要件の追加・変更に対応しやすいこともある。

要件の追加・変更の内容によっては、最適化問題の定式化の変更が困難であったり、変更したことによって、現実的な時間では解が得られなくなるというリスクがあるが、配送パターン・補給パターンの列挙は一般的なプログラミング言語（例えば、Python「パイソン」）を用いて実装できるため、そのようなリスクが比較的小さいと考えられる。

本発明の配送計画制御装置における、ローリー車１６の自動配車システムは、グラフィックユーザーインターフェイスを備えている。

まず、ＬＮＧ基地１１、ローリー車１６、乗務員３０、配送先の設備１０とそのそれぞれの可能な組み合わせ等をマスターデータとして用意し、システムにインポートする。

図１０及び図１１は、乗務員３０及びローリー車１６のマスターデータを示すモニタ画面５８Ｍの正面図である。また、図１２は、配送先の設備１０とローリー車１６の組み合わせのマスターデータを示すモニタ画面５８Ｍの正面図である。

ローリー車１６及び乗務員３０には、それぞれ所属ＬＮＧ基地１１と所属会社があり、ある会社に所属する乗務員３０は同じ所属会社のローリー車１６にのみ乗車することができる。

次に、図１３は、配車を行いたい期間の顧客から受注したオーダーデータを示すモニタ画面５８Ｍの正面図であり、自動配車システムにインポートして、配車を実行する。

配車が完了すると、図１４に示す結果がモニタ画面５８Ｍに出力される。図１４からは、ローリー車１６毎に期間内の毎日の予定を確認することができる。この他にも、乗務員３０やオーダー毎の予定の一覧を確認できる結果を出すこともできる。

ここで、自動配車システムを用いて、２５００件のオーダーを、２００台のローリー車１６で配送する場合の配車を行ったところ、計算時間は約１０分であった。計算等に用いた最適化ソフトウェアは、Numerical Optimizerである。

以上説明したように、本実施例では、ローリー車１６によるＬＮＧ販売事業のロジスティクス最適化に向けて、ローリー車１６の自動配車システムを構築することができる。

例えば、これまで、４人で数日間かけて行っていた１ヶ月分の配車業務を、１０分から２０分で行うことができ、大幅な効率化を実現した。顧客からの緊急の受注変更依頼への対応も含めれば、効果はさらに大きくなる。

本実施例のローリー車１６の自動配車システムは、ローリー車１６の年間走行距離や乗務員３０の労働時間の最適化も目的関数に入っている。ローリー車１６の稼働を最適化し、必要となるローリー車１６を減らしていくことで、配送効率の向上による輸送コスト低減を目指すことができる。

また、昨今、運送業界では乗務員３０不足による配送トラブルが顕在化してきていることから、乗務員３０の最適配置や労働時間の最適化といった労務管理強化にも本システムを活用していくことができる。

さらに、日々の顧客ＬＮＧ使用量の予測と組み合わせることにより、顧客からの受注に基づく配送計画だけでなく、配送日の提案を可能とすることで、ロジスティクスの一層の最適化を図ることができる。

１０ 設備
１１ ＬＮＧ基地
１２ 燃焼設備
１６ ローリー車
１８ 配管
２０ 気化器
２２ 配管
２４ 燃料ガス調整装置
２６ 配管
２８ 配管
３４ 配管
５０ 配送計画制御装置
５２ ユーザインターフェイス
５４ 制御実行部
５６ 入力デバイス
５８ 出力デバイス
６０ 注文受付部（受付部）
６２ ＬＮＧ基地−設備間情報取得部
６４ 配送パターン作成部（作成部）
６６ ＬＮＧ基地情報＆設備情報データベース
６８ 業務要件データベース
７０ 業務要件編集部
７２ 第１業務要件選択部
７４ 配車部
７６ 第２業務要件選択部
７８ 積込み時間決定部（決定部）
８０ 第３業務要件選択部
８２ 乗務員割り当て部
８４ 第４業務要件選択部
８６ 出力部

また、特許文献３は、需要設備に対する燃料の配送に要する車両の車両種毎の配送台数に応じて配送予定量を規定する規定情報との相関を定式化するものであり、配送を計画するものではない。

本発明に係る配送計画制御装置は、配送拠点となる基地から配送先まで、車両を用いて荷物を配送するために必要な業務要件を考慮して、前記車両による配送を計画する配送計画制御装置であって、荷物の配送の注文を受け付ける受付部と、前記受付部で受け付けた注文内容と、前記業務要件から選択した、前記注文に関わる第１業務要件とに基づいて、数理モデルを用いずに、１つの注文に対して、配送先への複数種類の配送パターンを作成する作成部と、前記業務要件から選択した第２業務要件に基づいて、数理モデルを用いて、前記作成部で作成した複数種類の配送パターンの中から１つの配送パターンを選択すると共に、選択した配送パターンに対して前記車両を振り分けて配車する配車部と、を有している。

本発明に係る配送計画方法は、配送拠点となる基地から配送先まで、車両を用いて荷物を配送するために必要な業務要件を考慮して、前記車両による配送を計画する配送計画制御装置を用いた配送計画方法であって、前記配送計画制御装置が、荷物の配送の注文を受け付けるステップと、受け付けた注文内容と、前記業務要件から選択した、前記注文に関わる第１業務要件とに基づいて、数理モデルを用いずに、１つの注文に対して、配送先への複数種類の配送パターンを作成するステップと、前記業務要件から選択した第２業務要件に基づいて、数理モデルを用いて、作成した複数種類の配送パターンの中から１つの配送パターンを選択すると共に、選択した配送パターンに対して前記車両を振り分けて配車するステップと、を実行する、ことを特徴としている。

本発明の配送計画方法において、前記配送計画制御装置が、前記配送パターンに振り分けて配車するステップの実行後、前記業務要件から選択した第３業務要件に基づいて、配送パターンが振り分けられた各車両の荷積み時期を決定するステップを、さらに実行することを特徴としている。

本発明の配車計画方法において、前記配送計画制御装置が、
前記車両の荷積み時期を決定するステップの実行後、前記業務要件から選択した第４業務要件に基づいて、振り分けられた車両に乗務する乗務員を割り当てるステップを、さらに実行することを特徴としている。

「配送パターン選択（段階２）」

到着＆積込みは、配送を終えてＬＮＧ基地１１に到着したのち、ＬＮＧの積込みを行うことを意味する。

Claims (12)

1. 配送拠点となる基地から配送先まで、車両を用いて荷物を配送するために必要な業務要件を考慮して、前記車両による配送を計画する配送計画制御装置であって、
   荷物の配送の注文を受け付ける受付部と、
   前記受付部で受け付けた注文内容と、前記業務要件から選択した第１業務要件とに基づいて、配送先への配送パターンを作成する作成部と、
   前記業務要件から選択した第２業務要件に基づいて、前記車両を、前記作成部で作成した配送パターンに振り分けて配車する配車部と、
   を有する配送計画制御装置。
2. 前記業務要件から選択した第３業務要件に基づいて、前記配車部において前記配送パターンが振り分けられた各車両の荷積み時期を決定する決定部、
   をさらに有する請求項１記載の配送計画制御装置。
3. 前記第１業務要件が、
   注文に合致する車種で配送する業務要件と、配送先に乗り入れ可能な車両で配送する業務要件と、予め定めた夜間時間帯に車両を指定された所定場所で待機させる業務要件と、納品時刻、移動時間、荷下ろし時間、積込み時間、及び、車両の使用可能時間帯を含む各種時間の制限を考慮する業務要件と、車両に非稼働日を考慮する業務要件と、の少なくとも１つを含む、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の配送計画制御装置。
4. 前記第２業務要件が、
   各注文で指定された台数の車両で配送する業務要件と、車両の稼働時間をなるべく減らす業務要件と、の少なくとも１つを含む、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の配送計画制御装置。
5. 前記第３業務要件が、
   荷物の出荷設備の数の制限を考慮する業務要件と、荷物の積込み時の待機時間の制限を考慮する業務要件と、の少なくとも１つを含む、
   ことを特徴とする請求項２記載の配送計画制御装置。
6. 前記車両が、前記基地を出発して、配送先に到着し、配送先から当該基地に戻るまでに行う配送を単一の配送の注文として扱うことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項記載の配送計画制御装置。
7. 前記業務要件から選択した第４業務要件に基づいて、前記決定部で振り分けられた車両に乗務する乗務員を割り当てる割り当て部をさらに有することを特徴とする請求項２記載の配送計画制御装置。
8. 前記第４業務要件が、
   乗務員毎に配送可能な配送先が決まっていることを考慮する業務要件と、乗務員毎に乗務可能な車両が決まっていることを考慮する業務要件と、乗務員の所定期間の勤務上限時間を守ることを考慮する業務要件と、及び各乗務員の勤務時間を平準化することを考慮する業務要件と、の少なくとも１つを含む、
   ことを特徴とする請求項７記載の配送計画制御装置。
9. 配送拠点となる基地から配送先まで、車両を用いて荷物を配送するために必要な業務要件を考慮して、前記車両による配送を計画する配送計画制御方法であって、
   荷物の配送の注文を受け付け、
   受け付けた注文内容と、前記業務要件から選択した第１業務要件とに基づいて、配送先への配送パターンを作成し、
   前記業務要件から選択した第２業務要件に基づいて、前記車両を、作成した配送パターンに振り分けて配車する、
   ことを特徴とする配送計画方法。
10. 前記配送パターンに振り分けて配車した後、前記業務要件から選択した第３業務要件に基づいて、配送パターンが振り分けられた各車両の荷積み時期を決定することをさらに実行することを特徴とする請求項９記載の配送計画方法。
11. 前記車両の荷積み時期を決定した後、前記業務要件から選択した第４業務要件に基づいて、振り分けられた車両に乗務する乗務員を割り当てることをさらに実行することを特徴とする請求項１０記載の配送計画方法。
12. コンピュータを、
    請求項１から請求項８の何れか１項記載の配送計画制御装置の、前記受付部、前記作成部、及び前記配車部として動作させる、
    ことを特徴とする配送計画プログラム。

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