ロジスティクス戦略の最適化へＯＲ手法に基づき課題を解決[SOLE]：ロジスティクス・ビジネス[LOGI-BIZ]バックナンバー

2011年4号

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SOLE 日本支部フォーラムの報告 The International Society of Logistics APRIL 2011　　102 　二月のフォーラムでは、構造計画研究所の相澤りえ子製造ＢＰＲ営業部技術担当部長をお招きして「ロジスティクス戦略をサポートする最適化ソリューション」というタイトルでご講演いただいた。
ロジスティクスにおける種々な課題をモデル化し、しくみの構造や挙動などを試算し、意思決定に役立てるオペレーションズ・リサーチ（ＯＲ）の取り組みの一端を解説していただいた。
講演の概要を報告する。
（ＳＯＬＥ日本支部幹事・防衛大学校　宝崎隆祐）環境問題で課題が複雑化［１］　日本の各業界において、今取り組まなくてはならない課題の一つに環境問題がある。
二〇〇五年二月一六日に「京都議定書」が発効し、日本は二〇〇八年から二〇一二年の間にＣＯ２などの温室効果ガス排出量を一九九〇年にくらべて六％削減することが義務づけられ、さらに、〇九年九月にはニューヨークの国連気候変動サミットにおいて、温室効果ガス排出量を二〇二〇年までに一九九〇年比で二五％削減することが我が国の目標として表明された。
　京都議定書の締結以来、政府は「エネルギー起源二酸化炭素削減対策・施策」の一つとして、国内活動の部門毎に行動指針を挙げ、その実施を監視し検証していくセクター別ベンチマークアプローチをとっている（図１）。
ＰＤＣＡ（プラン・ドゥ・チェック・アクション）のサイクルをうまく回しながら、各部門の温室効果ガスを削減していく計画である［２］。
　対象部門は産業部門、民生業務部門、民生家庭部門、運輸部門、それとエネルギー転換部門に分かれ、部門別のＣＯ２削減量の推移は環境省が毎年発表している。
（図２）。
これを見ると、〇九年は産業部門におけるＣＯ２排出量が基準年（九〇年）に対し一九・九％減少している。
しかし運輸部門では〇七年のピークからは下がっているものの、基準年に対し五・四％増加しており、さらなる努力が必要であることが解る。
　政府方針では、ロジスティクスを含む運輸部門の行動指針の大項目として以下の三つの施策が挙げられている。
●荷主と物流事業者の協働による省ＣＯ２化の推進 ●モーダルシフト、トラック輸送の効率化等の推進 ●グリーン経営認証制度の普及促進　しかし、これらの施策には利害やコストの絡み合う問題があり、むずかしい意思決定をしなければならない場面が多い。
例えば、荷主である製造業が在庫削減の為にジャストインタイム方式で少量複数回輸送により効率化を図りたいとするのに対し、ＣＯ２の削減をロジスティクス戦略の最適化へＯＲ手法に基づき課題を解決図１　経済産業省「温暖化対策施策の概要について」産業課題方向性出所：平成 19 年度年次報告書 ●エネルギー多消費業種は、既知の対応策は着手済み ●非装置型業態は、設備投資の都度、最新の省エネ技術の適時的導入 ●革新的技術開発の重視 ●ベンチマーキングや効果的助成等による技術開発成果の導入加速化運輸 ●利便性重視の輸送機関選択傾向 ●荷主、輸送事業者、着荷主等複数の関係者による協働が必要 ●省エネに関する理解の更なる浸透が必要技術開発成果の適切な評価・普及促進のための社会経済システム整備 ─セクター別ベンチマークアプローチの導入と初期需要の積極的創出等革新的技術開発の戦略的推進 ─省エネ技術開発戦略の策定 ●改正省エネ法によるエネルギー管理への理解促進 ●自動車等輸送機器の性能向上 ●ベンチマーク・表示等の活用 ●効果的助成 ●都市、交通等のシステム改革民生業務民生家庭 ●エネルギーコストが小さい等により省エネに対するインセンティブ小 ●省エネルギーによるコスト削減効果が限定的。
長期投資回収必至 ●広報、教育等による一般国民の更なる省エネルギー意識向上 ●エネルギー消費機器性能向上 ●ESCO 等省エネビジネス振興 ●ベンチマーク・表示等の手法の活用多角化 ●効果的助成策 ●都市等のシステム改革 ●豊かさ・利便性を求め、エネルギー消費する機会が増える傾向 ●ライフスタイルの変化等による影響大最先端省エネ機器・技術の市場投入戦略的省エネ技術開発投資意欲の牽引技術開発を生かした普及拡大と市場評価を通じた持続的なエネルギー効率改善による世界最先端技術の省エネ国家の維持・発展《国内省エネ対策の概観》 103　　APRIL 2011 術動向センターの高井英造客員研究官が高度化したロジスティクスに適用できるＯＲの技術を「科学技術動向」［３］にまとめている（図３）。
海外のサプライヤーから資材を調達するところからスタートして、海外倉庫、海上輸送、国内受け入れ倉庫、工場、製品倉庫、陸上輸送、物流センターを経て、卸、小売り店舗、消費者へと流れるチェインには様々な課題があるが、高井客員研究官はそれぞれの場面でＯＲを駆使することで課題を解決できるであろうと提言している。
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錬劼箸楼豸世任い┐于奮愿�忘� 適な問題解決を行う手法であり、ここで言う最適とは、例えばＣＯ２排出量を最小化しつつコストも最小にする計画であったり、ＣＯ２排出量が規定量以下でコストが最小となる計画であったりする。
そしてＯＲのアプローチで最も重要なことは、モデル化して問題解決を行い、その解決策を実践に適用する事である。
　システムの目的を定式化できる問題であれば、数式でモデル化する。
色々な要因が複雑に絡み合ったり、求める最適なシステム状態を評価する為に時系列的に動的に変化する要素や確率的な要素を組み入れなければならない場合には、システムの動作そのものをコンピュータ上に再現させることでモデル化する。
そのモデルを使って　低公害車の導入等ハード面で解決すべき問題もあるが、ハードの運用方式の改善もまた、全体システムの効果を最大限に引き出す為の施策として必要である。
　これらを前提に環境対策計画を策定し取り組んでいく為には、ロジスティクスのチェイン全体を最適化しなければならないが、いずれも適用すべき対象が複数企業にまたがったり全く新しいしくみの試みであったりする。
こうした場合の課題解決には定量的な解決と検証が不可欠であり、そこで威力を発揮するのがオペレーションズ・リサーチ（ＯＲ）手法［４］である。
　これについては、文部科学省・科学技術政策研究所（ＮＩＳＴＥＰ）・科学技たルートを回りながら集荷する方式）といった新たな輸送方式を試みなくてはならなくなり、時には製造業に生産方式からの変革を求めなくてはならない場面も出てくる。
　モーダルシフトに関しても、運航スケジュールに合わせて積み替え等が発生し、明らかに搬送リードタイム（輸送時間）が長くなる方向にある。
優先すれば一回の輸送量を大量にして輸送回数を減らさなければならず、相反する事になってしまう。
最適解を科学的に求める　そうした相反する課題を解決する為には、他社との共同配送（複数製造業企業と複数運送業企業間での共同配送）やミルクラン方式（決められ図2　国内二酸化炭素の部門別排出量の推移出所：国立環境研究所温室効果ガスインベントリオフィス　2010/12/27 （http://www-gio.nies.go.jp/index-j.html） 500 450 350 300 250 200 150 100 50 0 京都議定書の基準年 ‘90 ‘91 ‘92 ‘93 ‘94 ‘95 ‘96 ‘97 ‘98 ‘99 ‘00 ‘01 ‘02 ‘09 〈年度〉〈ＣＯ２排出量（百万ｔ│ＣＯ２）〉（）は基準年比増減率（速報値） ‘03 ‘04 ‘05 ‘06 ‘07 ‘08 《産業部門》482→386（19.9％減）《工業プロセス分野》 62.3→43.4（30.4％減）《廃棄物分野》 22.7→25.9（14.1％増）《業務その他部門（商業・サービス・事業所等）》 164→220（33.6％増）《エネルギー転換部門（発電所等）》 67.9→78.8（16.2％増）《運輸部門（自動車・船舶等）》 217→229（5.4％増）図3　ロジスティクスの主要な解決課題と対応するオペレーションズ・リサーチ手法の研究開発テーマ出所：参考文献［4］戦略的国際物流ネットワーク計画ロジスティクス・ネットワーク計画マルチモーダル輸送グリーンロジスティクス推進サービス科学による高度化超広域ネットワーク最適化手法在庫配置・輸送同時最適化手法モーダル混合ルート最適化手法多目的最適化手法決定科学手法、定性要因評価手法現実的な解決課題研究を推進するべきOR 手法モデル構築法の研究開発海外メーカー海外販社海外倉庫港湾倉庫港湾倉庫小売店舗原材料メーカー消費者原材料倉庫部品倉庫メーカー工場製品倉庫メーカー物流センター部品センター問屋（卸）物流センター物流センターサプライチェーン高度化・広域化への対応《家庭部門》127→162（26.9％増） APRIL 2011　　104 はマルチモーダル特有の要素が加わり構成要素が多い。
その為、輸送モードの組み合わせや組み合わせの禁止事項が多くなり、複雑な問題となってくる。
　要素としては、輸送オーダ（輸送対象の貨物、輸送元、輸送先、輸送開始可能時間、限界到着時間）、拠点（配送先、配送元、オーダの積み替え場所、輸送手段の待機場所となる点）が挙げられ、運搬路としては輸送手段が通行できる経路を定義する為、一つの拠点から拠点までの経路が複数定義される事になる。
トラック路、貨物列車路、空路、海路があり、距離が定義され、拠点間で通行禁止輸送手段も定義できる。
　また、特徴的な要素としてダイヤグラムを持った特別な運搬路も定義可能である。
時間帯によって移動できる時間が異なり、移動時の一回当たりの輸送容量も定義できる。
これらはフェリーや貨物列車のモデル化表現次の値が最小になることであると定義している。
総配送遅れ時間×重みα＋総配送コスト×重みβ＋（総ＣＯ２排出量－ＣＯ２排出量基準値）×重みγ 重みα、重みβ、重みγはその項の重要度とも呼ぶべき係数で、大きい方が重要な評価指標となる。
　この重要度は場合により変わってくるものと考えており、配送計画の対象貨物を何よりも早く送りたいのか、コストを抑えて配送したいのか、環境に配慮したいのか、といったその時々の要求の強さで変わってくる。
　トラック配送計画問題の様な通常の配送計画モデルにくらべ、このモデルれる意思決定を運用レベルとする［５］。
　ここではロジスティクスチェインの中にある分類毎の課題（図４）の解決事例をいくつか挙げて報告する。
１．最適配送計画事例：マルチモーダルを考慮した最適搬送計画　長距離輸送の際には、環境問題、コスト削減、時間的制約、物量の制約の観点から、考えられる搬送手段を適切に選択していかなければならない。
航空、海運、陸運、鉄道など複数の輸送手段を連携したマルチモーダル配送を最適に計画する為には、評価指標が必要である。
ＣＯ２排出量だけを考えれば図５に示す様に輸送手段毎にかなりの差がある。
　しかし、経済活動である輸送においては必ずしもＣＯ２排出量だけを評価値にはできないのも事実である。
学術界やＳＣＭの研究団体、サプライチェーンカウンシル（ＳＣＣ）の推進する標準化プロセスモデル「ＳＯＣＲ」では、ロジスティクスネットワークの最適化の標準基準が検討されている。
　ここでは最適化の基準を実験を行い、前者は数理計画法、後者はシステム・シミュレーション法によって実施する。
最適化モデルの分類　ロジスティクスの最適化を考える時、意思決定の対象期間によって分類する事ができる。
一年から数年の年次以上の視点で行われる意思決定を戦略レベル、週次や月次の中期の視点で行われる意思決定を戦術レベル、分、時間、日次の短期の視点で行わ図5　輸送機関によるCO2 排出量航空内航海運フェリー・内航海運鉄道（JR 貨物）自家用小型トラック営業用小型トラック営業用普通トラック 0 100 200 300 400 500 600 700 出所：参考文献［3］ 48 180 599 10 13 6 402 図4　ロジスティクスシステムの課題の解決事例調達タンカー最適配船計画グローバル在庫戦術生産在庫輸送販売グローバル計画事例戦略戦術需要トレンド分析による在庫管理方式の決定オンデマンド在庫戦略による在庫管理最適在庫戦略事例戦術運用物流センターの作業分析貨物の最適積み付けシステム物流センターにおける効率化事例戦術運用最適物流拠点計画マルチモーダルを考慮した最適搬送計画最適配車計画とＩＴによる運用システム最適搬送計画事例戦略戦術運用図6　マルチモーダルモデルの構成要素地点C 地点B 地点地点A 105　　APRIL 2011 向上にも役立っている（図８）。
３．最適在庫戦略事例：需要トレンド分析による在庫管理方式の決定　在庫の問題はロジスティクス戦略の要といえる。
在庫が過多であればキャッシュフローが悪化し、在庫スペースを取り、不良在庫を生む。
反対に、在庫不足で品切れが起きれば機会損失と企業ロイヤリティの欠如を招き、場合によっては航空機での調達輸送といったコスト高、無駄なＣＯ２排出を余儀なくされる。
　需要と調達能力を読み、どの拠点にどれだけの在庫を持つかをうまく計画して在庫を最適化することが重要である。
その為には一番に不確実な要素である品種毎の需要を知り、適切な在庫管理方法を適用しなければならない。
　従来は管理の容易さから、売上額を基準として上位七〇〜八〇％をＡ商品（最重点在庫管理品種）、八〇〜九〇％をＢ商品（準重点在庫管理品種）、それ以下をＣ商品（非在庫管理品種）とするＡＢＣ分析が用いられる事が多かった。
　しかし、売上額だけを指標としていたのでは本当の需要喚起の仕方（需要タイプ）等は把握できない。
そこで、需要タイプの分類方法として売上額の軸を需要量に置き換え、需要の繰最大となり、重心がより低いプランと定義できる。
最適積み付けは通常三次元で考える必要があり難しい問題なので、独自のアルゴリズムを採用して解を得る。
　またグローバル物流を前提として、積み付けプランや配送貨物の情報を各拠点で把握する必要がある為、Ｗｅｂシステムでどこからでも情報共有ができる仕組みとなっている。
　計算機で算出された積み付けプランは三次元で表示され、手操作により調整も可能で人の感性を取り入れる事ができるようにもなっている。
結果はMicrosoft Word形式の作業指示書として出力され、メモを書き加えてそのまま現場へ指示を出せる。
現場への受け入れ易さもこういったシステムの大切な要件である。
　さらに、段積み制約として上積み禁止、平置きの指定、同じグループ貨物は固めて積み重ねる、フォークリフトのつめ方向を意識した積載方向、の積載条件を考慮できる。
作成済みの積載プラン上に残っている空間への追加積載を実施する機能や、積載禁止エリアの考慮等も可能である。
　このシステムを使うことで効率的な積み付けプランを指示し、コンテナ本数を減らすことでむだな配送を減らすことができる。
積み付け実績のエビデンスを残せる為、積み付けの信頼性になった（図７）。
２．物流センターにおける効率化事例：貨物の最適積み付けシステム　複数の貨物をトラックやコンテナに積み付けるプランは貨物毎の寸法、積み付け条件を考慮する必要があり、熟練者が時間をかけて作成している事が多く、手間とコストのかかる作業である。
構造計画研究所ではこの作業を簡単にボタン一つで計画策定する仕組みを開発し、実際に航空貨物企業や物流企業が採用している。
　最適な積み付けプランとは、コンテナ本数、トラック台数を減らすと共に、安全な積み付け指示がなされるプランである。
言い換えると、積載効率がに使う事ができる（図６）。
　モデル定義ができると、この構成要素間の制約条件を満たし、かつ最適化基準が最小になる様な組み合わせを算出する事ができ、それが配送計画となる。
　以上の考え方に沿って開発された配送計画システム［６］では、結果として地図上に配送ルートが表示されると共にガントチャートで貨物毎に配送手段と配送計画が表示される。
これにより、環境にやさしいコストのかからない実質的な配送計画が組めるよう図7　マルチモーダルを考慮した配送計画の計算結果例図8　最適積み付けシステムの三次元表示の操作例画面との対話による操作 APRIL 2011　　106 　そこで受注オーダから遡り、部品展開、在庫引き当て、負荷計算を一括して行うＡＰＳの考え方を適用する事で、受注オーダを起点としたプル型生産、引き当てが可能となった。
　この考え方の拠り所となっているのが部品展開表（ＢＯＭ）である。
ある製品を作り出すのにどの部品を組み合わせて行くのかを展開したものであるが、組み合わせる際の作業時間と必要資源情報を持たせる事より、部品展開しながら負荷計算ができ在庫 Reengineering）の旗頭的アルゴリズムとして「ＡＰＳ（Advanced Planning and Scheduling）」［７］がある。
　従来はＭＲＰ（material requirements planning：資材所要量計画）を用いてオーダから固定リードタイムを遡って資材調達計画を立て、それを基準として生産能力に応じた負荷計算をしたうえで生産スケジュールが策定され、配送計画が決められていたが、それでは顧客のオーダに対して同期した対応をとることはできない。
きでないことが解る。
　この分析方法は指標の名前の頭文字を取り「ＲＦＭ分析」と呼ばれ、ＲとはRecency（最終需要時期）、ＦはFrequency（需要頻度）、Ｍは Monetary（需要量）である。
需要の繰り返し指標はＲとＦを組み合わせて数値化する。
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劭藤擁�呂郎澹亡浜�療�儡霆� になるだけではなく、直近三カ月ほどのデータを用いて短サイクルで分析を行い、対象品種の需要タイプの変化をトレースすることで、品種の新規投入時から売れ筋となり定常的に売れる時期を過ぎ終売品となるまでのライフサイクルを見る事ができ、商品戦略の為の情報として活用することもできる（図９）。
４．グローバル計画事例：グローバル在庫戦略　在庫をどこにどのくらい持ち、どこから引き当てを行うかを局所で考えていたのでは、全体最適にはなりえない。
製造分野では最近の生産計画システムにおけるＢＰＲ（Business Process り返し性を持つ直行する軸を指標に加えて需要タイプを分類する。
　需要の繰り返し性の高い品種は需要量が少なくても定番品としてきちっとした在庫管理を行うべきであるし、需要量が多くても繰り返し性の少ない品種は在庫量を把握して管理をするよりは、マーケティング部門や営業部門の持っている特需に繋がる情報を用いて受注オーダ品とすべきであり、常に多くの在庫水準を保つべ図9　�
劭藤擁�呂砲茲觴精廛織ぅ廚諒�� 需要の繰返性高需要の繰返性低需要量多需要量少 3類イメージ頻繁、少量機会損失リスク大不良在庫リスク中管理方式きちんと在庫管理営業的には将来の期待の星 1類イメージ頻繁、少量機会損失リスク大不良在庫リスク小管理方式常に切らさない営業的には利益を出す商品群 4類イメージ頻繁、少量機会損失リスク小不良在庫リスク大管理方式終売品、若い商品営業的には品目の統廃合 2類イメージ時々、大量に機会損失リスク中不良在庫リスク大管理方式要注商品群営業的には他顧客への展開よく売れるたまに売れるそれなりに売れるほとんど売れていない図10　サプライチェインＢＯＭ製品デポ在庫組立完成品組立ライン　40 分／ 1 個施盤 20 分／ 1 個、段取り10 分運搬組立作業中間品材料加工作業調達部品A 部品B 材料A 外注加工調達調達オーダー引当製品在庫から、運搬、工場内在庫、中間品、作業、外注、調達までのつながりを全て定義したBOMを使って、一貫生産管理を行う図11　グローバル在庫管理サプライヤー生産工場物流拠点サプライヤーサプライヤーサプライヤーサプライヤーサプライヤーサプライヤーサプライヤー生産工場生産工場物流拠点一括輸送毎火曜日出発翌月曜入荷港毎火曜日出発翌月曜入荷一括輸送港緊急輸送緊急輸送緊急輸送引き当ても決める事ができる様になっている。
　ロジスティクスの中でも、このＢＯＭを使えば最下流の受注オーダから上流の在庫を引き当て、配送計画を策定する事が可能となる。
ここで使用するＢＯＭは「サプライチェインＢＯＭ」と呼ばれ、生産工程を一つの部品と考え、さらに製品在庫から運搬、工場内在庫、中間品、外注先、海外拠点在庫までのつながりを全て定義したものである（図 10 ）。
　これにより、グローバルの在庫拠点、輸送中在庫、生産仕掛在庫、国内の資材在庫、生産在庫の中から一括して引き当てができ、一貫管理ができる。
あらゆる拠点の欠品、負荷オーバ、消費期限割れ等の情報を直ちに見る事ができ、全体最適化を実現できる（図 11 ）。
終わりに　本フォーラムではロジスティクスに内在する課題について、ＯＲ手法を使った解決事例を報告した。
ロジスティクスの課題は環境問題も加わって複雑化しており、意思決定がむずかしい。
課題を解決するには簡単に一つのソリューションを適用すればすむ訳ではなく、何が問題なのかを紐き、どういった手法を適用すべきなのかの検討から始めなくてはならない。
　しかし、問題を解く事のできるモデルを策定できれば解決は可能である。
ぜひ、今後も全体最適に向けて課題解決を図っていきたい。
107　　APRIL 2011 次回フォーラムのお知らせ　4月度のフォーラムは、4月13日（水）日本ユニシス米国情報学研究所の妻木俊彦教授による講演「要求工学」を予定している。
このフォーラムは年間計画に基づいて運用しているが、単月のみの参加も可能。
1回の参加費は6,000円。
ご希望の方は事務局（ s-sogabe@mbb.nifty.ne.jp）までお問い合わせ下さい。
※ ＳＯＬＥ（The International Society of Logistics：国際ロジスティクス学会）は一九六〇年代に設立されたロジスティクス団体。
米国に本部を置き、会員は五一カ国・三〇〇〇〜三五〇〇人に及ぶ。
日本支部では毎月「フォーラム」を開催し、講演、研究発表、現場見学などを通じてロジスティクス・マネジメントに関する活発な意見交換、議論を行っている。
２０１０年版カサイ式トラック実勢運賃調査 ■媒体名　　「2010 年版　カサイ式トラック実勢運賃調査」 ■体裁 A4 判無線綴じ 153 頁（CD-ROM 付） ■発行 2010 年9月13 日 ■監修月刊ロジスティクス・ビジネス編集部 ■編集協力　　　　　ロジスティクス・サポート＆パートナーズ ■発行元ライノス・パブリケーションズ ■定価 1万500 円（税・送料込み）業種別トラック運賃の実勢価格が分かる！１９８５年以降の実勢運賃の推移が分かる！トラック運賃の仕組みと実態が分かる！　参考文献［１］城戸恒介、小林大介、川原幹雄、相澤りえ子、指尾健太郎「海上ロジスティクスにおける環境問題解決アプローチ〜オペレーションズ・リサーチ手法の活用〜」　情報処理　Vol.51 No.3 （2010）［２］経済産業省　政策評価（http:// w w w . m e t i . g o . j p / p o l i c y / p o l i c y _ management/19fy-AR2007/ARpdf/ AR19fy_2_05policy.pdf）［３］日本オペレーションズ・リサーチ学会ホームページ（http://www.orsj.or.jp/）［４］高井英造「ロジスティクス高度化へのオペレーションズ・リサーチの役割」科学技術動向　no.91（2008）［５］久保幹雄「ロジスティックス工学」 pp.11-20 朝倉書店（2001）［６］大江悠介、山田裕通「複数ビークルによる物資輸送計画について」二〇〇八年度日本オペレーションズ・リサーチ学会秋期研究発表会アブストラクト集［７］中野一夫「顧客主導型ビジネスモデル CSRP」pp.129-148　ダイヤモンド社（2003）