サプライ・チェイン最適化とその周辺 東京海洋大学 東京商船大学 江東区越中島２-１-６ 流通情報工学 流通管理工学講座 流通経営工学 助教授 東京商船大学　江東区越中島２-１-６ 流通情報工学 流通管理工学講座 流通経営工学 助教授 久保　幹雄

サプライ・チェインって何？ テレビの宣伝にも登場 物流->ロジスティクス->サプライ・チェイン キーワードは全体最適！？ 多くの企業にSCM部 生産 保管

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宣伝２

サプライ・チェイン・マネジメント（SCM）とは ロジスティクス+ IT（情報技術） 中身は．．． ロジスティクスに対する 　　　工学的（OR的）アプローチ OR的アプローチって何？

解析的IT 2000- OR的アプローチ 1990- 処理的IT 実システム

ロジスティクス・システム

ロジスティクス・システム+ 処理的IT ERP: Enterprise Resource Planning, MRP: Material Requirement Planning, DRP: Distribution Resource Planning, POS: Point Of Sales

ロジスティクス・システム+ 解析的IT ストラテジック タクティカル オペレーショナル

処理的ITと解析的IT 神経だけで脳をもたない症候群 画餅症候群 OR

サプライ・チェイン・マネジメント（定義） 定義は研究者（所属学会）によって違う！ 交通・土木 物流（商学） ＯＲ 機械・スケジューリング 物流IT展示会 ->在庫，輸送，配送などの意思決定を支援するため のシステムの集合体

意思決定のレベル ストラテジック（戦略的）レベル タクティカル（戦術的）レベル オペレーショナル（作戦的）レベル 木を見て森を見ない症候群 ８割以上は タクティカル 以上 長期（１年から数年，数十年）の意思決定 変数の固定 データの集約 タクティカル（戦術的）レベル 中期（１週間から数ヶ月，数年）の意思決定 処理的情報技術 （ERP）の守備範囲 オペレーショナル（作戦的）レベル 短期（リアルタイムから１日，数週間）の意思決定 木を見て森を見ない症候群

（グローバル）ロジスティクス・ネットワーク最適化 サプライ・チェイン最適化 個別モデル 原材料 調達物流 生産 工場内物流 輸送 配送拠点 配送 需要 地点 （グローバル）ロジスティクス・ネットワーク最適化 ストラテジック 長期　　中期　　短期 資源配分最適化　収益管理 在庫最適化 安全在庫配置 在庫シミュレーション 生産計画最適化 ロットサイズ最適化 スケジューリング最適化 輸・配送計画最適化 輸送計画 配送計画 タクティカル オペレーショナル

サプライ・チェイン最適化 統一モデル（なぜ必要か？） （特に研究者間の）意思疎通のため 違う研究グループに行くと解釈がまったく違う！ （研究者は）「統一モデル」が好きだから 個別モデル間のデータの共有のため 個別モデルを跨いだ拡張モデルの必要性 交通・土木 機械・スケジューリング 物流IT展示会 商学部

サプライ・チェイン最適化モデル ＝資源を時・空間内で生産・消費する活動の集合体 企業体：資源の集まり（RBV: Resource Based View of the firm） 企業会計：活動を基準として計算(ABC: Activity Based Costing）

サプライ・チェイン最適化モデル２ 輸送活動のテンプレート

サプライ・チェイン最適化モデル３ 資源量の上下限制約

サプライ・チェイン最適化モデル４ 資源（の調達活動）の継続期間（tenure） 工場 継続期間＝１５年 トラック 継続期間＝６年

サプライ・チェイン最適化システム 個別モデルの意思決定項目 活動をどこでするか 　調達する資源の継続期間 長期 （年） ロジスティクス・ネットワーク最適化 （おおまかに）いつ，どこでするか 中期 （月） 資源配分最適化 どれくらい まとめてするか 中期 （週，日） ロットサイズ最適化 いつするか 短期 （日，時間； 主に製品資源） スケジューリング最適化

ロジスティクス・ネットワーク最適化 ストラテジック（長期）レベルの意思決定 ロジスティクス・ネットワーク全体の最適設計 継続期間が比較的長い調達活動の是非の決定 活動の位置的な情報を決定（生産をどこで行うか，製品資源のフロー） グローバル・ロジスティクス（関税，関税控除，移転価格） （為替，需要などの）不確実性 リバース・ロジスティクス

施設配置問題 ORの古典：１９５７年のKoopmansの本 “ Three Essays on the State of Economic Science” 需要地点 供給地点

ロジスティクス・ネットワーク最適化

ロジスティクス・ネットワーク最適化の例 （施設のネットワークと製品群）

ロジスティクス・ネットワーク最適化の例（部品展開図と主要な工程） 活動

ロジスティクス・ネットワーク最適化の例 （最適化後のネットワークと製品群フロー）

資源配分最適化 多期間ロジスティクス・ネットワーク設計 長期タクティカルレベルの意思決定，多期間を考慮 継続期間が中程度の調達活動の是非の決定 活動の位置的な情報を決定（生産をどこで行うか，製品資源のフロー） 工場内のMPS（Master Production System）をサプライ・チェイン全体に拡張 需要の季節変動，景気変動の考慮 製品ライフサイクルを考慮した（リバース）ロジスティクス・ネットワーク設計 収益管理（価格も決定変数） 製品の需要量 製品の回収量 再製造品の需要量 期（月）

資源配分最適化におけるトレードオフ 需要量 生産量上限（資源制約） 期 残業 生産量 生産量一定 在庫

収益管理（Revenue Management）とは 陳腐化資産（ある時刻になると価値が０） 航空機の座席，ホテルの部屋，ゴルフのプレー権，レンタカー，スポーツの観戦券，コインパーキング 価格の変更による需要の適切な管理(収益最大化) 価格帯の異なるチケットの販売をいつ停止するか ->最適停止問題 解法 動的計画 ->（単純モデル）閾値方策 ->（実際問題） 次元の呪い 数理計画 （LP：双対最適解を用いた入札管理：複数最適解の問題！） ->確率的LP 融合（ニューロDP，強化学習）

最適停止問題 起源：1947年のWaldの本“Sequential Analysis” ORでは．．．秘書問題として有名

航空機の座席に対する収益管理 離陸 割引運賃 停止 在庫 価格 正規運賃の 0.6倍の価格 在庫切れの確率＝0.6 期

SCM+収益管理 需要量 （価格一定） 価格 在庫曲線 期 期 需要量 （価格制御） 価格 新製品 投入 在庫曲線 価格を変化させることによって需要をコントロール データマイニング技術による価格-需要（顧客別の効用）関数のモデル化 需要量 （価格一定） 価格 在庫曲線 期 期 需要量 （価格制御） 価格 新製品 投入 在庫曲線

SCMにおける収益管理 メモリ ＰＣ CPU 在庫 CPU HD BOM 生産能力 輸送能力 サプライ・チェイン 全体での費用 ．．．の考慮 PC販売 価格 モニタ（別売り） 新製品 投入 期

在庫最適化 フロー在庫（ストラテジック）：輸送モードに依存 ロジスティクス・ネットワーク最適化（施設配置と同時決定） 在庫：複数の意思決定レベルにまたがる！ フロー在庫（ストラテジック）：輸送モードに依存 ロジスティクス・ネットワーク最適化（施設配置と同時決定） 作り置き在庫（長期タクティカル） 資源配分最適化（残業やパート調達と同時決定） サービスレベルのための安全在庫（中期タクティカル） 安全在庫最適配置（サービスレベルと同時決定） ロットサイズ在庫（短期タクティカル） ロットサイズ最適化（段取り替えと同時決定） 日々の需要の不確実性に対する安全在庫 （オペレーショナル） 現状ルールの変更（古くからの慣習の打破） 日による需要変動の考慮（土・日の需要は平日の７倍） POS情報の利用 ->エシェロン在庫量の把握による鞭効果の削減

安全在庫最適配置の例 押し出し・引っ張りの境界

ロットサイズ最適化 短期タクティカルレベルの意思決定 在庫と段取り費用のトレードオフ（最適ロットサイズの決定） 生産・輸送における規模の経済性を考慮 段取り活動を行うタイミングと一度に生産（輸送）する量の決定 在庫と段取り費用のトレードオフ（最適ロットサイズの決定） 容量制約を考慮した生産資源への品目の割り当ての最適化 スケジューリング最適化と合わせることによるAPS (Advanced Planning and Scheduling）の求解 大 期の幅 小 （在庫を考慮した） スケジューリング最適化 多期間ロジスティクス ネットワーク設計 大バケット 小バケット

大バケット問題と小バケット問題 大バケット（１月を１単位） 段取り 生産 継続期間＝１月 小バケット（１日を１単位） 段取り 生産 段取り　生産 継続期間＝１月 小バケット（１日を１単位） 段取り　生産 継続期間＝数日

ロットサイズ最適化の例（工場内） まとめて生産する量を決定

スケジューリング最適化 オペレーショナルレベルの意思決定 時間軸上における資源の活動（作業，ジョブ，タスク）への配分の最適化 資源制約付きスケジューリング問題のソルバー （京大茨木教授らの開発したメタヒューリスティクス） 「アルゴリズム工学ー理論と応用の橋渡しー」 ActiveXコンポーネント （応用から実務への橋渡し） トライアル版無料 http://www-or.amp.i.kyoto-u.ac.jp/algo-eng/ http://www.logopt.com/ OptSeq/OptSeq.htm 理論 応用 実務

スケジューリング最適化の例（工場内） 活動をいつ開始 するかを決定

配送計画問題とは 総費用最小化 ルート内の顧客需要量が積載容量以下 一日の稼働時間の上限を超えない ->本来は多目的 ルート数最小 納期遅れ最小 費用最小, … デポ 顧客(需要点) ルート

配送計画最適化システム 配送計画問題の実務的な拡張 （ソフト）時間枠 時刻に依存した時速設定 複数デポ 積み込み・積み降ろし 回転 配送計画最適化システム　 配送計画問題の実務的な拡張 （ソフト）時間枠 時刻に依存した時速設定 複数デポ 積み込み・積み降ろし 回転 多期間；特に在庫計画との融合 APS (Application Service Provider） として稼働 目的 数千顧客の問題例を数分で 最適値の１％以内

ベンダー管理在庫方式 (VMI: Vender Managed Inventory) ×３０日 配送費用＋在庫費用＋ 品切れ機会損出費用

応用家 実務家 理論家 実際問題の抽出 モデルの作成 モデルの求解 実務へのフィードバック