JP6216078B2 - ベンチマーク指標作成支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、都市計画や道路・水道・鉄道・電力等のインフラ導入計画の支援を行うITシステム、及びその方法に関する。

都市計画や道路・水道・鉄道・電力等のインフラ導入の際には、その目的や目標に合わせて、人口・消費電力等の様々な指標を組み合わせて計画の良さを表すベンチマーク指標を定義し、該指標を最大化する計画を考案する。このベンチマーク指標は、既存の都市やインフラ導入実績における実際の状況と矛盾してはならない。しかし、指標の組合せ方は一般に自明ではなく、従来はコンサル事業者の知識や経験を基に人手で定義されていた。

一方、企業評価の分野でも、同様に様々な指標を組み合わせてベンチマーク指標を定義し、該指標を最大化する事業計画を作成している。このような計画の支援を行うITシステム、及びその方法の例として、特許文献１には、ベンチマーク指標の値と様々な指標から各指標の寄与率（重み）を決定する方法が開示されている。

ＷＯ ０６/００４１３２

従来、多様な指標の組合せ考慮して初めてベンチマーク指標が適正に定義できる分野、代表的には都市計画や道路・水道・鉄道・電力等のインフラ導入計画においては、高度な専門知識を有する者にしかベンチマークの定義ができないという問題があった。また、定義されたベンチマークの正当性を客観的に評価することができないという問題もあった。

一方、特許文献１では、各指標の重みを求めることができるので、指標と重みの積和でベンチマーク指標を定義できる。しかし、これらの重みを求めるためにベンチマーク指標の値が必要であるため、ベンチマーク指標の定義を目的としたITシステムによる計画支援には用いる事は出来なかった。

そこで、矛盾のない指標と重みの組合せのベンチマーク指標がベンチマーク指標決定の専門知識を持たなくて容易に得られるベンチマーク指標作成支援方法を提供することを目的とする。まも更に、既知の対象における実感と合致した適正なベンチマーク値を指標が容易に得られるベンチマーク指標作成支援方法を提供することを目的とする。

本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。

すなわち、複数指標の多項式に指標の値が既知である複数対象を当てはめ、対象順位付けによるベンチマーク指標の大小関係から各指標の重みを未知数とする連立不等式を作り、各未知数の数値範囲を導出して表示し、各数値範囲内で未知数を１つずつ特定させることにより該数値範囲の再計算を行う事を繰り返して全指標の重みを決定することにより、ベンチマーク指標を作成する。

更に、決定した重みによるベンチマーク指標の値を既知対象間で比較させ、オペレータの実感との一致度合いにより重み特定の再試行を行わせることによりベンチマーク指標を作成する。

本発明の代表的な実施の形態によれば、既存の都市やインフラ導入実績と矛盾しない指標の組合せを、専門知識を必要とせずに求める事が可能になる。また、求められた組合せを用いた場合の実績に対する適合性を評価することが可能になる。

本発明の実施態様におけるベンチマーク指標作成支援処理の流れを示すフロー図である。 実施態様であるベンチマーク指標作成支援システムの構成を表すブロック図である。 上記実施態様の既知対象データの一例を示す図である。 上記実施態様のオープンデータベースの一例を示す図である。 上記実施態様の不等式生成処理を示すフロー図である。 上記実施態様の連立不等式データの構成を表す図である。 上記実施態様の連立不等式の一例を示す図である。 上記実施態様の重み範囲データの一例を示す図である。 上記実施態様の重み値入力画面の一例を示す図である。 上記実施態様の重みa2を決定後の連立不等式を示す図である。 上記実施態様の重みa2を決定後の連立不等式データを示す図である。 上記実施態様の重み値データの一例を示す図である。 上記実施態様のベンチマーク値計算式の一例を示す図である。 上記実施態様のベンチマーク値表示画面の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

本実施形態では、計画を作成する対象（都市や道路・水道・鉄道・電力等のインフラ等）で現存する対象に対し、計画における目的（環境重視、経済発展重視等）の観点から順位付けをした順位と、対象における複数の指標を入力とし、ユーザが、ベンチマーク指標を計算する多項式での各指標の重みを定める際の支援を行う。ここで指標とは、対象の特徴を表す数値であり、例えば対象が都市の場合には、人口、住宅地・商業地比率、一人当たりの保育園数／老人ホーム部屋数等の値である。また、ベンチマーク指標は、各指標と重みの積の合計（重みづけされた指標の和）で計算される。

まず、図１、図２を用いて、本発明の方法を説明する。図１は本実施形態における処理の流れを、図２はこの処理が実行されるシステムの構成を示している。まずステップ１０１では、処理部２１１が、記憶部２００の入力データ記録部２０１に記録された既知対象データを読み出し、その既知対象データから連立不等式を生成し生成データ記録部２０２に記録する。次に処理部２１１が、生成データ記録部２０２に記録された連立不等式から指標の重み範囲を計算し表示部２１２に表示する（ステップ１０２）。次にユーザが、表示部２１２に表示された指標の重み範囲を参考に１つ以上の指標の重みをユーザ入力部２１３から入力し、生成データ記録部２０２に記録される（ステップ１０３）。次に、全ての重みが決定されたか否かを判定する（ステップ１０４）。全ての重みが決定されていなければ、処理部２１１が、生成データ記録部２０２に記録された定められた重みを考慮して連立不等式を再生成して生成データ記録部２０２に記録する（ステップ１０５）。もし、ステップ１０４で全ての重みが決定されていると判定されれば、処理部２１１が、生成データ記録部２０２に記録された定められた重みを用いてベンチマーク値を計算し、表示部２１２に表示する（ステップ１０６）。ユーザは表示されたベンチマーク値を見て、必要に応じて重みを修正する（１０３）。

次に、入力データ記録部２０１に記録された不等式生成処理１０１の入力となる既知対象データの一例を図３に示す。この例では、既知対象データは都市計画の際に用いられる既知の都市に関するデータであり、カラム３０１にデータのＩＤである都市名が、カラム３０２に都市の順位が、カラム３０３〜３０５に都市に関連する指標の値が保存されている。カラム３０２の都市の順位は、都市計画における環境都市や経済都市等の視点に基づいて付与される順位であり、ユーザ（都市計画作成者）によりユーザ入力部２１３を用いて入力される。例えば図３の場合、都市計画を立てる都市の理想に最も近い都市が「都市２」（行３１２）であり順位が１である。「都市３」（行３１３）は順位が２、次の「都市１」（行３１１）は順位が３である。カラム３０３〜３０５の各指標はオープンデータ等にて提供されるデータベースから抽出される。例えば図４に示すようなオープンデータのデータベースが存在する場合には、図３のカラム３０１の対象データの都市名と図４のカラム４０１のオープンデータベースの都市名を照合し、一致したデータ都市のカラム４０３〜４０５に記録された指標値をそれぞれ入力する。例えば図３及び図４の場合、オープンデータベースの行４１１の「都市１」のデータが既知対象データの行３１１の指標値として入力され、同様に行４１２の「都市２」のデータが行３１２の指標値として、また行４１３の「都市３」のデータが行３１３の指標値として入力される。

次に、不等式生成処理１０１に関して、フロー図である図５に沿って説明する。

まず図５のステップ５００では、変数Nに1を代入する。次に、Nが順位最大値Nmaxより小さい間（ステップ５０１）、Nの値を1ずつ増加させながら（ステップ５０４）ステップ５０２〜ステップ５０４の一連の処理を繰り返し行う。ステップ５０２では既知対象データの中で順位がNであるデータをD1、順位がN+1であるデータをD2とする。次に、ステップ５０３ではD1のＩＤと指標値を不等式データの前半であるE1に、D2のＩＤと指標値を不等式データの後半であるE2に代入する。例えば既知対象データの例である図３のデータの場合、N=1の場合には順位が1である３１２のデータがD1に、順位が2である３１３のデータがD2に代入される。次にD1のＩＤ値は図６に示した不等式データの前半（カラム６１１〜６１５）のうちのカラム６１１に、指標値はカラム６１３〜６１５にそれぞれ代入され、D2のＩＤ値は図６に示した不等式データの後半（カラム６２１〜６２５）のうちのカラム６２１に、指標値はカラム６２３〜６２５にそれぞれ代入される。ここで図６は図７に示す連立不等式の、各行の不等式に対応した不等式データを表形式で示している。行６０１には上述したN=1の場合の不等式データが、行６０２には処理繰返しの２順目であるN＝２の場合の不等式データが示される。以降の行についても、図５のフローでN=Nmaxに至るまでの処理繰返しの各回での不等式データが得られるが、図６では行６０２より以降の行のデータは省略している。なお、カラム６３０は各不等式の定数項に相当し、すべて値は0である。

図６に示したデータが表す連立不等式を図７に示す。ここでも、連立不等式の中の第３の不等式以下は図の煩雑化を避けるため省略している。各々の不等式は順位Nのベンチマーク値が順位N+1のベンチマーク値より大きいことを表す。各不等式の右辺、左辺の両方にあるa1,a2,a3,・・・が求めようとしている重み（各指標に対する重み）である。

次に、ステップ１０２の重み範囲計算処理に関して図８を用いて説明する。図７に示したような連立不等式から重みa1〜a3…の値の範囲を求める方法としてシンプレックス法（William H. Press: Numerical Recipes in C, 技術評論社, ISBN 4874085601, 1993）が知られている。同手法は与えられた連立不等式を満たす条件の中で変数の一次式の最大／最小値を求める。従って、同手法を用いて、不等式生成処理１０１で求められた連立不等式を満たす条件の中で、一次式であるa1の最大値及び最小値を求める事が出来、同様にa2、 a3…のそれぞれについても最大値及び最小値を求めることができる。求められた重み範囲のデータ例を図８に示す。図８のa10,a20,a30,・・a11,a21,a31,・・は実際に求められた数値であり、各行８１１，８１２、８１３、・・・が各重みa1,a2,a3,・・・に対応し、第一列（カラム８００）が重みの最小値、第二列（カラム８０１）が重みの最大値を表す。したがって、例えばa1の範囲はa10<a1<a11である。

次に、ステップ１０３の重み値入力処理に関して図８、図９を用いて説明する。図９(a)は表示部２１２に表示された初期画面の例である。図９(b)はユーザにより重みa2が入力された際の画面例である。初期画面には、指標毎の最小値（図８のカラム８００）と最大値（図８のカラム８０１）が符号９０１〜９０６に示すように表示され、各指標毎に、値を操作して入力するためのレバー９０７、９０８、９０９が表示される。ユーザ入力部２１３のマウス等の入力デバイスによりレバーのつまみ９００をドラッグすることにより、値を設定、変更することができる。値入力のユーザインターフェイスとしては、他にもスクロールバーによる入力や、テキストボックスによる直接入力も考えられる。図９(a)の画面の指標２の重みを、レバー９０８を用いて操作し、設定したあとの画面が図９(b)である。レバー９０８はユーザにより動かされ、a20<a2<a21の範囲内で定められたa2の値が９２０に表示される。

重みa2が定められると、つぎに図１ステップ１０５の不等式再生成処理と、ステップ１０２の重み範囲計算処理が順次実行される。こうして、最初に重みを定めた指標２以外の指標の重みの新たな最小値／最大値a’10,a’11,a’30,a’31,・・が算出され、図９(b)の９１１、９１２、９１５、および９１６に示すように表示される。するとユーザは、残りの指標のうちの一つの重み、例えば指標３の重みa3の値をa’30<a3<a’31の範囲内で定めることができる。以降は、上述したのと同様に、不等式再生成処理、重み範囲計算処理、重みの値の設定と順次実行し、各指標の重みを、前に定めた重みと矛盾しない値の範囲内で順次定めることができる。なお、各指標のうちから重みを定める順序は、ユーザの任意でよい。ただし、多項式のベンチマーク指標を構成する複数の指標のうち、ベンチマーク指標への影響度が最も大と思われる指標については、適正な重みの大まかな値を予測できることが多い。したがって、この最も主要な指標についての重みの値を最初に定めるのが好ましい。

次に、ステップ１０５の不等式再生成処理を図７、図９〜１１を用いてより詳細に説明する。図９の９２０に示すように重みa2の値が定められると、図７に示した連立方程式の各不等式の両辺の第２項は定数となる。したがって、図１０に示す連立不等式に変形できる。変形後の連立不等式を図６と同様な不等式データで示すと、図１１に示す通りとなる。ここで、c1 = a2・x32-a2・x22，c2 = a2・x12-a2・x31である。ステップ１０５の不等式再生成処理の結果、図１１のデータが記録される。またステップ１０４の後の重み範囲計算処理では、図１０の連立不等式を解いて、重みa1及び重みa3の新たな最小値／最大値a’10,a’11,a’30,a’31が算出される。

次に、図１のステップ１０６のベンチマーク値計算処理に関し、図３、図１２〜１４を用いて説明する。処理１０１〜１０５により、全ての重みが決定されると、図１２に示す重みデータが生成データ記録部２０２に記録される。このように記録された重みデータと図３に示す既知対象データから、図１３に示した式に従い各ベンチマーク指標B1〜B3が計算される。図１３の一行目は図３の都市１のベンチマーク指標B1を算出する式であり、２行目の式は都市２のベンチマーク指標B2を、３行目の式は都市３のベンチマーク指標B3を算出する式である。このように、順次定めた重みの値を反映した式に従いベンチマーク指標の値が算出され、表示部２１２に図１４に示すように表示される。

以上のように既知の複数の都市について、多項式の各重みが定められた算出式によるベンチマーク値が表示される、ユーザはこれを見て、必要に応じて重みを修正することができる。例えば実施態様で述べた都市計画の例では、図３にて都市２、都市３、都市１の順位で理想に近いとしていた。その都市２、都市３、都市１のそれぞれの理想への近さの度合いは、ユーザが実感している場合が多い。そこで、そのユーザの実感と、上記で得られたベンチマーク指標B1〜B3の各値の分布とが一致しない場合に、図１のステップ１０３にもどり、最初に設定する重みの値を変更し、そこから上述した繰返し処理により多項式のベンチマーク指標の各指標の重みの順次決定の手順を実行しなおす。

このように、各指標の順次決定の処理、その結果と実感と比較判定と行うことにより、また必要ならば最初に設定する重みの値を変更してこれを繰り返えすことにより、複数指標と重みの矛盾のない組合せのベンチマーク指標が、また既知の対象における実感と合致した適正なベンチマーク値を指標が、専門知識を必要とせずに容易に求められる。

Claims (5)

1. 都市計画、もしくは所定地域への道路・水道・鉄道・電力等のインフラ導入計画の支援を行う方法であり、計画の良さを、計画対象の複数の指標を組合せたベンチマーク指標で表し、該組合せにおける各指標の重要度である重みを定める支援を行うベンチマーク指標作成支援方法であって、
   前記複数の指標の値が既知である複数対象と、前記複数対象間の順位付けを入力し、
   前記複数対象間の順位付けから前記指標の重みの範囲を導出して表示し、
   一つの指標の重みについてその数値範囲内で重みの設定を受け付けて該重みを決定すると該決定した重みの値を用いて他の指標の重みの範囲を再導出して再表示し、
   表示した数値範囲内での重みの設定の受付と、他の重みの範囲の再導出、再表示を繰り返して１つずつ特定させることにより全指標の重みを決定することを特徴とするベンチマーク指標作成支援方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   該指標の重みの範囲は、該前記複数対象間の順位付けによるベンチマーク指標の大小関係から各指標の重みを未知数とする連立不等式を作り、各未知数の数値範囲を導出して求める事を特徴とするベンチマーク指標作成支援方法。
3. 請求項２に記載の方法において、
   一つの指標の重みを特定させる度に前記連立不等式に決定し重みの値を代入して連立不等式を変形し、これにより他の指標の重みの範囲を再導出することを特徴とするベンチマーク指標作成支援方法。
4. 請求項１に記載の方法において、
   該指標の重みが全て決定された際に、該既知の対象のベンチマーク指標の値を計算、表示し、必要に応じて該指標の重みの修正ができることを特徴とするベンチマーク指標作成支援方法。
5. 請求項１に記載の方法において、
   該指標の重みの範囲の表示は、重みの最小値、および最大値を入力することにより表示されることを特徴とするベンチマーク指標作成支援方法。

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