JP4374457B1 - 集配経路選択システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トラックの運用事業者110は予め、各トラックの集配経路を変更するたびにその経路をトラック識別子とともに、電気回線に接続されている端末を用いて経路選択システム100の経路データベース104に登録する。発荷元事業者(荷物の渡す側)120A〜120C、または集荷先事業者(荷物を受け取る側)は、それぞれの集配要求・制約を各端末から、予めRFIDに書き込んだ集配順序等の集配場所・制約条件を読取機から入力する。経路選択システム110から要求・制約に合致したトラックがある場合は、そのトラックの識別子を受け取る。経路選択システム100は、特定の言語で記述された集配経路や要求経路を受け取り、その言語で適切なトラックを判別する。
【選択図】図5
Description
このため、図1(a)のように牧場A〜牧場C等の発荷主ごとにトラックを用意して、集荷先(酪農工場D)に材料や部品(牛乳)を運ぶことになり、ジャストインタイムなどの即応性はよくなるが、その一方でトラックの台数が増えるうえに、さらに集荷先から発荷主に戻るときのトラックは空となり、効率面でも無駄が多い。
これを解決する方法として注目されているのが、ミルクラン(Milk-run)方式である。図1(b)のようにミルクラン方式では、集荷先となる業者(もしくは委託された輸送業者)である酪農工場Dが、一台または複数台のトラックを用意して、複数の発荷主(牧場A〜牧場C)をまわるルートで集荷を行う。この結果、既存方式と比べてトラックの台数は少なくて済むだけでなく、空のトラックを走らせる回数も減ることになり、トラックによる二酸化炭素排出量を減らすことができる。
実際、集荷には数多くの要求がある。例えば食品などは鮮度が要求されるため、トラック輸送中に傷みにくい食材を先に集荷して、鮮度が要求されるような部材については後回しにして、トラックが集荷先に到着する直前に集荷することになる。また、発荷主が工場などである場合、ある工場で作った材料や部品を別の工場に輸送することもあるが、この場合、トラックが発荷主をまわるべき順番もあらかじめきまっていることがある。なお、複数の発荷主の材料や部品を集めるためにミルクラン方式では、一台のトラックでは積みきれるとは限らないために複数トラックで運用することになるが、トラックの経路は違うことが多い。
図2において、工場Aは工場Bと工場Cに部材をおくり、工場Bと工場Cは工場Dに部材を送り、工場Dは工場Eに部材を送った場合を表している。
しかも、制約を満足する経路(図3(1)〜(3))の中でも、二酸化炭素量の排出量を小さくするには、効率的な集配経路のトラックを選択する必要がある。
さらに、前記記憶手段に集配経路を蓄積するときに、集配経路の記述を木構造に変換して蓄積する手段を備え、前記比較手段は、入力された要求経路の記述を木構造に変換し、前記記憶手段から木構造に変換された集配経路を読み出して比較するとよい。
前記比較手段は、移動回数ではなく、移動ごとの移動距離の総和を出力し、前記出力手段は、該要求経路を満足する集配経路の内、満足するための移動距離の総和が最小の集配経路を出力することもできる。
上述において、「要求経路」とは、例えば以下で説明する経路記述言語で記載され、該経路記述言語は、発荷元や集荷先において、集配する対象(例えば、工場から出荷する製品)に対する経路順序の要求・制限を規定しており、比較するために木構造に変換できる。
また、「集配経路」とは、「要求経路」を記述したもののサブセット(例えば、以下の経路記述言語のサブセット)で記述され、集配を行うトラック等の経路順序を記述している。
これは、集配トラックの経路は日々変更されることはあるが、集配中に経路を変更することは現実には、難しいこともその理由の1つである。
本発明では、ミルクランを含むトラックの集配経路を記述するための言語と、制約や条件を満足する経路のトラックを選択する手法を提案していく。
なお、以下で説明することは、複数トラックそれぞれに割り当てられた経路から、制約や条件を満足するトラックを選択する手法であって、最短経路を発見する手法を提案するものではない。
さて、集配のトラックや言語の性質としては、以下で説明することが考えられる。
・ 集配トラックは一台以上であり、複数台の場合は、経路順序が相違することがある。経路は発荷元または集荷先として表され、トラックはそれぞれの経路に従ってまわる。
・ 集配順序に関する制約や要求は複雑である。集配順序は、発荷元または集荷先と、その到着順番として表されるが、到着順が不定である場合や、集配中に他の発荷元または集荷先に0回以上立ち寄ってもいい場合もある。
・ 経済的な理由からトラック自体への設備追加は不可能である。また、提案手法のために追加的業務は必要最小限にしないといけない。
・ 経路要求は個々の製品や材料によって相違することがある。このためRFID タグや2次元バーコードに経路要求を埋め込めるように、記述はコンパクト化する。
・ トラックの集配経路を記述するためのプログラミング言語。
この言語はプロセス計算(Process Calculus) として定義され、集配箇所の移動順序を記述する。
・ 集荷順序の制約や要求を記述するプログラミング言語。
この言語は集配箇所の順序の記述言語に対して、複数集荷箇所を選択的に回ることや、集荷順序不問等を拡張した言語となる。
トラックの集配経路が制約や要求を満足するかを判定する手法が適用される言語であり、経路が制約や要求を満足することに加えて、制約や要求に反した経路をたどらないことを判定することができるものである。
集配順序の制約や要求を満足する経路をもつトラックを選択する必要があるが、その制約や要求は複雑であり、その選択は容易ではない。さらに不当な選択をすると生産・納期遅れや集荷品の品質に悪影響をあたえることがある。そこで本発明では、通信システム(特許文献1参照)やソフトウェアの検証手法を利用した経路選択を提案していく。
また、工場Aに立ち寄った後に、工場BとCに集配順序が不問であり、次にDに行き、そのあとEに行くという集配制約をA;(B%C);D;Eと表記する。さらに、工場BとCのどちらか一方で集配すればいい場合は、A;(B#C);D;Eと表記するものである。
この順序関係は、下記のような集配経路選択システムとして運用される。集荷先はトラックの経路を登録する。一方、集荷先または発荷元の事業者は、要求された集配経路をシステムに示して、その要求経路を満足する経路を辿るトラックを提示してもらう。
なお、複数のトラックが要求経路を満足する場合は、集荷先の数が少ない経路のトラック、また各集荷先間の距離がわかっている場合は、距離の短いトラックの提示を受けることになる。
以下に、例えばトラックの経路の選択の基礎となる移動経路の記述言語と順序関係を定義する。
さて、例えば荷物の要求する移動経路は下記の構文εにより、例えば各トラックの移動経路Sにより記述されるとする。
上記のうち、規則E1#E2とE1%E2,E1&E2,E*を除いた式の集合をSとし、その要素をS,S1,S2,…と記す。なお、適宜省略することがある。
0(移動終了)は、集配の終了を示す。
l(移動)は、トラックが名前lの発荷元・集荷先に行くことを示す。
E1;E2(逐次合成)は、経路E1に従って集配した後に経路E2に従って集配することを表す。
E1+E2(選択合成)は、経路E1とE2のどちらか一方に従って集配するが、その選択はE1とE2の集配先に行けるか否かで明示的に決められる。これは交通渋滞などでどちらか一方にいくことを示す。
E1#E2(非決定的選択合成)は、経路E1とE2の非決定的選択を表す。トラックは経路E1とE2のどちらの経路を辿ってもよいことを示す。
E1%E2(非決定的可換合成)は、経路E1とE2の可換合流性を表す。トラックは経路E1とE2の順序は入れ換えて移動してもよいことを示す。
E1&E2(非同期合成)は経路E1による集配中にE2による集配を行ってよい、または、経路E2による集配中にE1による集配を行ってよいことを示す。
E1E2 *(閉包)は任意回の経路繰り返しを表す。トラックは経路E1を集配中に経路E2を0回以上の繰り返しを行って移動してもよいことを表す。
定義2 εの遷移関係
上述のそれぞれの表記は、上段の前提で、下段に遷移できることを表している。
(1)例えばトラックの集配の経路記述a;b;c;d;e,inSの遷移は次のようになる。
たあと、(b;c)&dに従って、bからcに移動する途中でdに行くことを表す(図4(4)参照)。
これは、さらに、下記の遷移も可能である。
次にトラックの移動経路(Sの式)が、発荷元や集荷先、配送対象の荷物の要求や制約(Eの式)を満足するかの判定方法を双模倣性(Bisimulation) をもとに順序関係として定式化していく。なお、その順序関係ではトラックの移動回数も調べられるようにする。
定義3 ある自然数n(n≧0)に対して次の3つの条件を満足する関係Rn(Rn⊆ E×S)を考える。
まず、トラックの経路Sは配送要求Eを充足する必要がある。
上述の定義(1)は、要求Eが集配順序をSが満足し、さらにEが集配先を選択できる場合は同様の選択をSも持ち、その各選択先でもSはEを同様に充足することを示す。
定義(2)は、経路要求Eにおける非決定性演算子(#や%,E*)による選択候補のうち、少なくても一つをSが充足していることを示す。
定義(3)は、Sの経路であれば、Eの経路となること、つまりSがEにより要求されている経路以外で移動しないことを示している。
なお、充足順序関係のnはEの充足に必要な移動回数を表す。
複数経路を任意に選択してよい場合
トラック運転手または運送事業管理者は、各トラックの集配経路を変更するたびに、その経路をトラック識別子とともに、電気回線に接続されている端末を用いて集配経路選択システム(100)の経路データベース(104)に登録する。
道路貨物運輸法により義務づけられている運行指示書または運行表は、集配順序に相当する情報を含んでいる。このために、運行指示書または運行表の記述から、集配順序のデータを得ることができる。このデータを端末のキーボードやマウス等の入力装置により、ユーザインターフェースを介して入力することができる。
端末から集配順序のデータが入力されると、S記述へ自動変換されて、集配経路選択システム(100)の経路データベース(104)に登録される。
発荷元事業者(荷物を渡す側)(120A〜120C)、または集荷先事業者(荷物を受け取る側)は、それぞれの集配要求・制約をE形式で、各端末から、ユーザインターフェースを介して集配経路選択システム(100)に入力する。集配経路選択システム(100)から要求・制約に合致したトラックがある場合は、そのトラックの識別子を受け取る。
これらのRFIDやラベルから、端末に接続されたそれぞれの読取器により読み込むことで、集配経路選択システム(100)に接続された端末からE記述を集配経路選択システム(100)に送って、荷物ごとの適切なトラックを選択することができる。
集配経路選択システム(100)は、トラック側の端末からトラック集配経路を登録するデータベース(104)をもち、トラックの経路を蓄積・管理する。
そして、発荷元または集荷先側の端末から集配要求・制約を受け取ると、経路選択エンジン(102)により、その要求・制約を満足して、移動回数が一番小さい経路をもつトラックの識別子を返す。
集配経路選択システム(100)の経路選択エンジン(102)における処理を、図6のフローチャートを用いて説明する。
集配経路選択システム(100)は、例えば、RFID読取機で読み取った、集配経路に関する要求・制約のデータ(E記述)を、端末から受け取る(S202)と、上述の定義3の充足順序関係を利用して、経路データベース(104)に登録されたトラック経路(S記述)から要求・制約を満足して、さらに移動回数が最小となる経路を探す。
比較対象となる二つの記述式(E,S)に対して定義2の状態遷移先を節点、ラベル付き遷移を名前付き枝とする木構造を生成して比較している。
そのため、経路要求を行っているE記述を木構造に変換する(S204)。そして、トラックの集配経路であるS記述は、トラックのデータを経路データベース(104)に登録するときに、木構造に変換されて登録されているので、S記述のトラックの経路の木構造をデータベースから取得する(S206)。
上述の充足関係を全てのトラックの経路に対してを調べる(S214,S216)。
全てのトラックの経路との充足順序関係を調べ終わる(S214でYES)と、充足順序関係を満たすトラックが存在し(S218でYES)、タスク依頼の移動経路要求と充足順序関係を満足するトラック経路が複数存在するときは、定義3の充足順序関係のnが最小のもの、つまり移動回数が最小なものを選ぶ(S220)。
このとき、全ての移動経路の距離が既知の場合は、移動毎に移動距離の総和を計算して、それが最小の経路を選択するとよい。
その充足順序関係の判定(S208,S210)は、双模倣性(Bisimulation)により、二つの木構造のそれぞれの根を、起点に部分木を持たない節点に至るまで、次の動作を実行することで行う。なお、双模倣性(Bisimulation)については、非特許文献1を参照されたい。
(1)まず、比較対象の節点が互いに同じ名前の枝を持つか調べる。
(2)同等の枝を持つ場合は枝の先にある節点について(1)を繰り返す。
(3)逆に持たない場合は一つ前の節点に後戻りして、残りの節点に関して(1)を繰り返す。
上述の(1)により、起点である根が同じ名前の枝を持つか調べる(S302)と、同じ「a」という名前を持っている。そのため、上述の(2)により、その先の接点の枝で、同じ名前を有するか調べる(S304)。その結果、同じ「b」を持っている。そのため上述の(2)により、その先の枝を調べる(S306,S308)と「c」及び「d」で一致する。なお、節点を移動する毎(階層が深くなるごと)に移動回数を+1する。
これで、双方の木構造に対して、起点を持たない節点に来たので、処理を終了し、「充足順序関係あり」とし、この集配経路を有するトラックの識別番号と節点を移動した回数(移動回数)n(この場合3)とを得ることができる。
Claims (3)
- 予め複数の集配経路を蓄積した記憶手段を有する集配経路選択システムであって、
集配経路に乗せるべき対象の要求経路を入力する要求経路入力手段と、
入力された該要求経路と、前記蓄積された複数の集配経路とを比較し、該要求経路を満足する集配経路を求める比較手段と、
該要求経路を満足する集配経路の内、満足するための移動回数が最小の集配経路を出力する出力手段とを備え、
前記要求経路は、集配箇所の順序の制約や要求を記述したものであり、
前記集配経路は、集配箇所の順序を、前記要求経路記述のサブセットで記述したものであり、
前記比較手段は、前記要求経路と前記集配経路とを木構造に変換したもので比較するとともに、満足するために必要な移動回数も得る
ことを特徴とする集配経路選択システム。 - 請求項1に記載の集配経路選択システムにおいて、
さらに、前記記憶手段に集配経路を蓄積するときに、集配経路の記述を木構造に変換して蓄積する手段を備え、
前記比較手段は、入力された要求経路の記述を木構造に変換し、前記記憶手段から木構造に変換された集配経路を読み出して比較する
ことを特徴する集配経路選択システム。 - 請求項1又は2に記載の集配経路選択システムにおいて、
前記比較手段は、移動回数ではなく、移動ごとの移動距離の総和を出力し、
前記出力手段は、該要求経路を満足する集配経路の内、満足するための移動距離の総和が最小の集配経路を出力する
ことを特徴とする集配経路選択システム。
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