JP7126177B1 - 最適経路決定装置及び最適経路決定プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】サービス実行地点において何れの出入口を利用するかについても加味した最適経路を決定可能な最適経路決定装置及び最適経路決定プログラムを提供すること。【解決手段】複数のサービスそれぞれについてのサービス実行地点情報を取得するサービス実行地点情報取得部と、複数のサービスについての実行順序を決定する実行順序決定部と、複数のサービスそれぞれについて、各サービス実行地点における少なくとも１以上の出入口の位置情報、及び、何れの出入口を用いるかによって定まるコスト情報を出入口情報として取得する出入口情報取得部と、実行順序と出入口情報とを用いて、各サービス実行地点において利用する出入口の組み合わせを含む最適経路を決定する最適経路決定部とを備えるようにした。【選択図】図２
Description
本発明は、サービス実行地点において何れの出入口を利用するかについても加味した最適経路を決定可能な最適経路決定装置及び最適経路決定プログラムに関するものである。
従来、「組合せ最適化」という分野において、主に「現実社会の問題を組合せ最適化問題にモデル化する」「ある組合せ最適化問題に対する解法を考案する」ということが研究されている。そして、組合せ最適化問題の中に「配送計画問題（VRP：vehicle routing problem）」という問題がある。これは複数の車両と複数の訪問先が入力されたとき、すべての訪問先がいずれかの車両によりちょうど一度ずつ訪問されるような車両のルート（訪問先の順序）の中でルートの長さの総和が最小となるものを求める問題である。何十年も前からVRPに対して現実で現れる制約条件を取り込んだ問題がいくつも提案され、それらに対する近似解法も同時に研究されてきた。またVRPを一般化した問題として「PDP：pickup and delivery problem」という問題がある。これは荷物を積む訪問先とその荷物を降ろす訪問先の組が複数入力されたとき、各組に対して各訪問先を同じ車両が訪れ、さらに積んだあとに降ろすという順序を守った上ですべての訪問先がいずれかの車両によりちょうど一度ずつ訪問されるような車両のルートの中でルートの長さの総和が最小となるものを求める問題である。PDPもVRP同様に現実で現れる制約条件を取り込んだ問題がいくつも提案され、それらに対する近似解法も同時に研究されてきた。
例えば、特許文献１には、配送先を各車両に振り分けるグルーピング処理とグルーピングで決められた配送先グループを車両がどの順序で巡るかというルートの最適化処理とで決定される配送計画について、複数のグルーピング戦略を用いて複数の配送計画を生成し、その中で最適な配送計画を選択するようにした技術が開示されている。
ところで、従来のVRPおよびPDPにおける訪問先の地点情報は目的地を代表する１箇所のみが考慮されることが一般的である。複数の訪問先を訪問する最短経路を求める場合には、各訪問先を代表する地点同士を結ぶ最短経路を単純に繋ぐ前提で全体の最短経路を演算することになる。
ここで、目的地となり得る施設の中には出入口を複数個所備えた施設が存在する。また、敷地内を車両が通り抜けできるために、異なる個所の入口と出口を利用することが可能な場合がある。逆に、入口専用と出口専用というように出入りする個所が制限される場合もある。このような複数の出入口を有する施設を目的地とする場合、従来の代表する一か所のみを用いて経路探索を行ったとしても、何れの出入口を利用するかによって要する時間や作業者の負担が異なる結果となる。しかし、従来の最短経路演算の際には、何れの出入口を利用すべきであるかという点まで考慮することはできなかった。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、サービス実行地点において何れの出入口を利用するかについても加味した最適経路を決定可能な最適経路決定装置及び最適経路決定プログラムを提供することを目的とする。
本発明に係る最適経路決定装置は、それぞれが異なる地点で実行される複数のサービスを連続的に処理する際の移動の最適経路を決定するための最適経路決定装置であって、前記複数のサービスそれぞれについてのサービス実行地点情報を取得するサービス実行地点情報取得部と、前記複数のサービスについての実行順序を決定する実行順序決定部と、前記複数のサービスそれぞれについて、各サービス実行地点における少なくとも１以上の出入口の位置情報、及び、何れの出入口を用いるかによって定まるコスト情報を出入口情報として取得する出入口情報取得部と、前記実行順序と前記出入口情報とを用いて、各サービス実行地点において利用する出入口の組み合わせを含む最適経路を決定する最適経路決定部とを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る最適経路決定装置は、前記出入口情報における出入口の位置情報は、ＧＰＳ機能を備えた１以上の車両の移動軌跡データに基づいて抽出された出入口の位置情報をサービス実行地点毎に予め登録することを特徴とする。
また、本発明に係る最適経路決定装置は、前記出入口情報におけるコスト情報は、サービス実行地点における入口と出口の組み合わせ毎に予め登録しておいたコスト情報を利用することを特徴とする。
本発明に係る最適経路決定プログラムは、それぞれが異なる地点で実行される複数のサービスを連続的に処理する際の移動の最適経路を決定する処理をコンピュータに実現させるための最適経路決定プログラムであって、前記コンピュータに、前記複数のサービスそれぞれについてのサービス実行地点情報を取得するサービス実行地点情報取得機能と、前記複数のサービスについての実行順序を決定する実行順序決定機能と、前記複数のサービスそれぞれについて、各サービス実行地点における少なくとも１以上の出入口の位置情報、及び、何れの出入口を用いるかによって定まるコスト情報を出入口情報として取得する出入口情報取得機能と、前記実行順序と前記出入口情報とを用いて、各サービス実行地点において利用する出入口の組み合わせを含む最適経路を決定する最適経路決定機能とを実現させることを特徴とする。
本発明によれば、最適経路決定に際して各サービス実行地点において複数の出入口が存在する場合に、利用する出入口の組み合わせについても考慮することで、出入口の組み合わせを含めて最小コストとなる最適経路を決定することが可能となる。
［第１の実施の形態］
以下、図面を参照しながら、第１の実施の形態に係る最適経路決定装置の例について説明する。図１は、本発明に係る最適経路決定装置を実現するためのシステム全体の構成を表したブロック図である。なお、最適経路決定装置１０は、専用マシンとして設計した装置であってもよいが、一般的なコンピュータやサーバ装置によって実現可能なものであるものとする。この場合に、最適経路決定装置１０は、一般的なコンピュータやサーバ装置が通常備えているであろうＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit：画像処理装置）、メモリ、ハードディスクドライブ等のストレージを具備しているものとする（図示省略）。また、これらの一般的なコンピュータやサーバ装置を本例の最適経路決定装置１０として機能させるためにプログラムよって各種処理が実行されることは言うまでもない。
以下、図面を参照しながら、第１の実施の形態に係る最適経路決定装置の例について説明する。図１は、本発明に係る最適経路決定装置を実現するためのシステム全体の構成を表したブロック図である。なお、最適経路決定装置１０は、専用マシンとして設計した装置であってもよいが、一般的なコンピュータやサーバ装置によって実現可能なものであるものとする。この場合に、最適経路決定装置１０は、一般的なコンピュータやサーバ装置が通常備えているであろうＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit：画像処理装置）、メモリ、ハードディスクドライブ等のストレージを具備しているものとする（図示省略）。また、これらの一般的なコンピュータやサーバ装置を本例の最適経路決定装置１０として機能させるためにプログラムよって各種処理が実行されることは言うまでもない。
図１に示すように、最適経路決定装置を実現するためのシステム全体の構成は、サーバ装置１０と、サービス実行者端末２０１～２０ｎ（以下、これら総称してサービス実行者端末２０と表現する場合を含む）と、本部端末３０とが、通信ネットワーク４０を介して相互に接続可能に構成されている。このうち、本部端末３０は、サービス提供主体の本部において使用することを想定した端末装置であるが、必須の構成ではない。以下においては、サーバ装置１０が本例の最適経路決定装置１０として機能する場合を例として説明を行う。
図２は、本発明に係る最適経路決定装置（サーバ装置）１０の構成の一例を表した説明図である。この図２に示すように、最適経路決定装置１０は、サービス実行地点情報取得部１１と、実行順序決定部１２と、出入口情報取得部１３と、最適経路決定部１４と、記憶部１５とを少なくとも備えている。
サービス実行地点情報取得部１１は、複数のサービスそれぞれについてのサービス実行地点情報を取得する機能を有する。ここで、本例においてサービスとは、車両等の移動体を停車（停止）して作業を行う必要のある業務の切り分け単位のことをいう。一例として、荷物をある地点で集荷して他の地点まで配送する業務の場合には、集荷サービス（ピックアップサービス）と配送サービス（デリバリーサービス）とがそれぞれ必要なサービスとなる。また、サービス実行地点情報とは、サービスを実行する位置を特定するための情報のことをいう。例えば、緯度経度によって指定される位置情報が挙げられる。ここで、サービス実行地点として取得する位置情報は、そのサービスを実行する場所を代表する１地点に関する位置情報であるものとする。本例における最適経路決定装置１０は、それぞれが異なる地点で実行される複数のサービスを連続的に処理する際の移動の最適経路を決定することを前提としたものである。そのため、このサービス実行地点情報取得部１１においては、連続的に処理する複数のサービスのそれぞれのサービス実行地点の情報を取得する。また、この際に、出発地点の位置情報及び帰着地点の位置情報を併せて取得する。出発地点の位置情報として、車両の現在位置情報を取得するようにしてもよい。その場合、車両位置情報を取得することができればどのような手段であっても構わないが、例えば、車両のＧＰＳ情報、若しくは、車両に搭乗するサービス実行者が保持するサービス実行者端末２０が備えるＧＰＳ機能に基づいて取得された位置情報を取得するようにしてもよい。
実行順序決定部１２は、複数のサービスについての実行順序を決定する機能を有する。具体的には、複数のサービスについての実行順序を組み合わせ最適化問題として演算して実行順序を決定する。実行順序の決定は、VRPおよびPDPなどの既知の組み合わせ最適化問題に関するアルゴリズムに基づいて決定するものとする。
出入口情報取得部１３は、複数のサービスそれぞれについて、各サービス実行地点における少なくとも１以上の出入口の位置情報、及び、何れの出入口を用いるかによって定まるコスト情報を出入口情報として取得する機能を有する。サービス実行地点が示す施設の中には、出入口を複数個所備えた施設が存在する。また、施設の敷地内を車両が通り抜けできるために、異なる個所の入口と出口を利用することが可能な場合がある。逆に、入口専用と出口専用というように出入りする個所が制限される場合もある。このような複数の出入口を有する施設において、各出入口の位置情報を出入口情報として登録しておく。各出入口の位置情報の取得はどのような方法であってもよい。例えば、地図データ上の出入口個所をユーザが指定することで登録可能としてもよい。また、ＧＰＳ機能を備えた１以上の車両の移動軌跡データに基づいて抽出された出入口の位置情報をサービス実行地点毎に予め登録するようにしてもよい。
また、出入口情報として登録するコスト情報は、どの出入口を利用するかによって車両の労力や所要時間が異なることをコスト情報として予め登録した情報である。出入口情報におけるコスト情報は、サービス実行地点における入口と出口の組み合わせ毎に予め登録しておいたコスト情報を利用するようにする。例えば、２個所の出入口について入口と出口の使い方によってコストが異なる可能性があり、そのような場合に対応するため、組み合わせ毎にコスト情報を登録する。コスト情報の設定の方法はどのようなものであってもよいが、例えば、ユーザからの情報提供に基づいて予め決定する方法が考えられる。
このようにして、サービス実行地点毎に少なくとも１以上の出入口の位置情報、及び、何れの出入口を用いるかによって定まるコスト情報を出入口情報として予め登録しておき、出入口情報取得部１３では、サービス実行地点情報取得部１１において取得したサービス実行地点について出入口情報を取得するようにする。
最適経路決定部１４は、実行順序と出入口情報とを用いて、各サービス実行地点において利用する出入口の組み合わせを含む最適経路を決定する機能を有する。詳しくは、実行順序決定部１２において決定した実行順序を固定した状態で、各サービス実行地点においてどの入口を使って入りどの出口を使って出るかを決める問題を、各サービス実行地点の入口と出口を変数とし、全経路のコストの総和が最小となるような変数の組み合わせを見つけるという組み合わせ最適化問題として扱うようにする。このような組み合わせ最適化問題を、局所探索法や貪欲法といった既知の手法によって解くことで、各サービス実行地点における最適な入口と出口の組み合わせを決定することが可能となる。決定された最適経路は、通信ネットワーク４０を介してサービス実行者端末２０及び／又は本部端末３０に対して送信される。
記憶部１７は、最適経路決定装置１０において行われる様々な処理で必要なデータ及び処理の結果として得られたデータを記憶させる機能を有する。図２に示すように、一例として、記憶部１７において出入口情報を記憶させるようにしてもよい。
次に、本発明に係る最適経路決定装置１０における最適経路決定処理の流れについて説明を行う。図３は、本発明に係る最適経路決定装置１０における最適経路決定処理の流れを表したフローチャート図である。この図３に示すように、最適経路決定処理は、最適経路決定装置１０においてサービス実行地点情報を取得することによって開始される（ステップＳ１０１）。次に、最適経路決定装置１０は、複数のサービスについての実行順序を決定する（ステップＳ１０２）。次に、最適経路決定装置１０は、サービス実行地点毎の出入口情報を取得する（ステップＳ１０３）。そして、最適経路決定装置１０は、実行順序と出入口情報とを用いて、各サービス実行地点において利用する出入口の組み合わせを含む最適経路を、組み合わせ最適化問題を解くことで決定して（ステップＳ１０４）、処理を終了する。
以上のように、本例による最適経路決定装置によれば、複数のサービスそれぞれについてのサービス実行地点情報を取得するサービス実行地点情報取得部と、複数のサービスについての実行順序を決定する実行順序決定部と、複数のサービスそれぞれについて、各サービス実行地点における少なくとも１以上の出入口の位置情報、及び、何れの出入口を用いるかによって定まるコスト情報を出入口情報として取得する出入口情報取得部と、実行順序と出入口情報とを用いて、各サービス実行地点において利用する出入口の組み合わせを含む最適経路を決定する最適経路決定部とを備えるようにしたので、サービス実行地点において何れの出入口を利用するかについても加味した最適経路を決定することが可能となる。
また、利用する出入口の組み合わせを含む最適経路を地図情報に重畳表示する際に、各サービス実行地点における入口と出口の位置を地図上に明記することで、サービス実行者端末２０において当該地図情報を利用するユーザは、入口と出口の利用個所を容易に視認することが可能となり、侵入箇所を探す手間が不要になり、結果、所要時間を短縮することが可能となる。
なお、本発明におけるサービスとしては、宅配サービス、店舗への卸業、自動販売機のメンテナンス、訪問医療／訪問介護、乗合いタクシーなど、複数の拠点を１台の車両で回るという形態の業種であれば適用可能である。
なお、本発明は、以上に述べた実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または実施形態を取ることができる。
１０ 最適経路決定装置
１１ サービス実行地点情報取得部
１２ 実行順序決定部
１３ 出入口情報取得部
１４ 最適経路決定部
１５ 記憶部
２０ サービス実行者端末
３０ 本部端末
４０ 通信ネットワーク
１１ サービス実行地点情報取得部
１２ 実行順序決定部
１３ 出入口情報取得部
１４ 最適経路決定部
１５ 記憶部
２０ サービス実行者端末
３０ 本部端末
４０ 通信ネットワーク
Claims (4)
- それぞれが異なる地点で実行される複数のサービスを連続的に処理する際の移動の最適経路を決定するための最適経路決定装置であって、
前記複数のサービスそれぞれについてサービスを実行する位置を特定するためのサービス実行地点情報を取得するサービス実行地点情報取得部と、
前記複数のサービスについての実行順序を決定する実行順序決定部と、
前記複数のサービスそれぞれについて、各サービス実行地点における少なくとも１以上の出入口の位置情報、及び、何れの出入口を用いるかによって定まるコスト情報を出入口情報として取得する出入口情報取得部と、
前記実行順序と前記出入口情報とを用いて、各サービス実行地点において利用する出入口の組み合わせを含む最適経路を決定する最適経路決定部と
を備え、
前記コスト情報は、どの出入口を利用するかによって車両の労力や所要時間が異なることをコストに反映させて予め登録した情報であり、少なくともその一部として、ユーザからの情報提供に基づいて予め決定されたコスト情報を含む
最適経路決定装置。 - 前記出入口情報における出入口の位置情報は、ＧＰＳ機能を備えた１以上の車両の移動軌跡データに基づいて抽出された出入口の位置情報をサービス実行地点毎に予め登録する
請求項１に記載の最適経路決定装置。 - 前記出入口情報におけるコスト情報は、サービス実行地点における入口と出口の組み合わせ毎に予め登録しておいたコスト情報を利用する
請求項１又は請求項２記載の最適経路決定装置。 - それぞれが異なる地点で実行される複数のサービスを連続的に処理する際の移動の最適経路を決定する処理をコンピュータに実現させるための最適経路決定プログラムであって、
前記コンピュータに、
前記複数のサービスそれぞれについてサービスを実行する位置を特定するためのサービス実行地点情報を取得するサービス実行地点情報取得機能と、
前記複数のサービスについての実行順序を決定する実行順序決定機能と、
前記複数のサービスそれぞれについて、各サービス実行地点における少なくとも１以上の出入口の位置情報、及び、何れの出入口を用いるかによって定まるコスト情報を出入口情報として取得する出入口情報取得機能と、
前記実行順序と前記出入口情報とを用いて、各サービス実行地点において利用する出入口の組み合わせを含む最適経路を決定する最適経路決定機能と
を実現させ、
前記コスト情報は、どの出入口を利用するかによって車両の労力や所要時間が異なることをコストに反映させて予め登録した情報であり、少なくともその一部として、ユーザからの情報提供に基づいて予め決定されたコスト情報を含む
最適経路決定プログラム。
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|---|---|---|---|---|
| JP2003148983A (ja) | 2001-11-16 | 2003-05-21 | Zenrin Co Ltd | 電子地図データおよび経路探索装置 |
| JP2011202974A (ja) | 2010-03-24 | 2011-10-13 | Zenrin Co Ltd | 経路探索装置 |
| US20150338226A1 (en) | 2014-05-22 | 2015-11-26 | Telogis, Inc. | Context-based routing and access path selection |
| JP2016105051A (ja) | 2014-12-01 | 2016-06-09 | パイオニア株式会社 | 報知装置、報知方法及び報知用プログラム |
| US20200182632A1 (en) | 2018-12-06 | 2020-06-11 | Hyundai Motor Company | Navigation system and route search method thereof |
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