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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024036766
(43)【公開日】2024-03-18
(54)【発明の名称】計画装置、計画方法及びプログラム
(51)【国際特許分類】
G06Q 10/083 20230101AFI20240311BHJP
B65G 67/60 20060101ALI20240311BHJP
【ＦＩ】
G06Q10/08 300
B65G67/60 G
【審査請求】有
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022141221
(22)【出願日】2022-09-06
(71)【出願人】
【識別番号】000232807
【氏名又は名称】三菱ロジスネクスト株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001634
【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】伍 偉恒
(72)【発明者】
【氏名】古賀 祐一
(72)【発明者】
【氏名】斎藤 一郎
(72)【発明者】
【氏名】▲濱▼根 伸哉
(72)【発明者】
【氏名】小林 栄治
【テーマコード（参考）】
3F077
5L049
【Ｆターム（参考）】
3F077AA02
3F077EA06
3F077EA07
3F077EA21
3F077EA23
3F077FA03
5L049AA16
(57)【要約】
【課題】船体の重心バランスや特殊コンテナの積載位置を考慮したコンテナの船積み計画を作成する計画装置を提供する。
【解決手段】計画装置は、船舶の重心位置と、前記船舶に積載する貨物の輸送先別の数および重量と、前記船舶における貨物を積載可能な空スペースの位置情報と、を取得するデータ取得部と、前記船舶の重心位置と所望の重心位置との距離が所定の範囲内となることを制約する重心に関する制約式と、前記貨物を前記貨物の種類別に要求される条件を満たす前記空スペースに積載することを条件付ける貨物種類に関する制約式と、を制約条件として設定する制約条件定義部と、前記所定の範囲の大きさを目的関数として設定する目的関数定義部と、前記制約条件を満たしつつ、前記目的関数を最小化するような前記貨物を積載する前記空スペースの位置を計算する最適化計算部と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】計画装置は、船舶の重心位置と、前記船舶に積載する貨物の輸送先別の数および重量と、前記船舶における貨物を積載可能な空スペースの位置情報と、を取得するデータ取得部と、前記船舶の重心位置と所望の重心位置との距離が所定の範囲内となることを制約する重心に関する制約式と、前記貨物を前記貨物の種類別に要求される条件を満たす前記空スペースに積載することを条件付ける貨物種類に関する制約式と、を制約条件として設定する制約条件定義部と、前記所定の範囲の大きさを目的関数として設定する目的関数定義部と、前記制約条件を満たしつつ、前記目的関数を最小化するような前記貨物を積載する前記空スペースの位置を計算する最適化計算部と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
船舶の重心位置と、前記船舶に積載する貨物の輸送先別の数および重量と、前記船舶における貨物を積載可能な空スペースの位置情報と、を取得するデータ取得部と、
前記船舶の重心位置と所望の重心位置との距離が所定の範囲内となることを制約する重心に関する制約式と、前記貨物を前記貨物の種類別に要求される条件を満たす前記空スペースに積載することを条件付ける貨物種類に関する制約式と、を制約条件として設定する制約条件定義部と、
前記所定の範囲の大きさを目的関数として設定する目的関数定義部と、
前記制約条件を満たしつつ、前記目的関数を最小化するような前記貨物を積載する前記空スペースの位置を計算する最適化計算部と、
を備える計画装置。
前記船舶の重心位置と所望の重心位置との距離が所定の範囲内となることを制約する重心に関する制約式と、前記貨物を前記貨物の種類別に要求される条件を満たす前記空スペースに積載することを条件付ける貨物種類に関する制約式と、を制約条件として設定する制約条件定義部と、
前記所定の範囲の大きさを目的関数として設定する目的関数定義部と、
前記制約条件を満たしつつ、前記目的関数を最小化するような前記貨物を積載する前記空スペースの位置を計算する最適化計算部と、
を備える計画装置。
【請求項2】
前記目的関数定義部は、さらに、前記貨物を前記船舶に積載するために用いられる荷役機器の非効率さの程度を示す、前記貨物を積載する前記空スペースの位置を変数とする関数を、前記目的関数に含める、
請求項１に記載の計画装置。
請求項１に記載の計画装置。
【請求項3】
前記荷役機器の非効率さの程度を示す前記関数は、前記荷役機器が第１の前記貨物を前記船舶に積むために、第１の前記貨物の上に積まれた第２の前記貨物を取り除く必要があるような第１の前記貨物を積載する前記空スペースの位置と第２の前記貨物を積載する前記空スペースの位置の関係を表す関数である、
請求項２に記載の計画装置。
請求項２に記載の計画装置。
【請求項4】
前記荷役機器の非効率さの程度を示す前記関数は、第１の前記貨物を前記船舶に積むために用いられる第１の前記荷役機器の位置と第２の前記貨物を前記船舶に積むために用いられる第２の前記荷役機器の位置との差および第１の前記貨物を前記船舶に積む時間と第２の前記貨物を前記船舶に積む時間との差が所定の範囲内となるような第１の前記貨物を積載する前記空スペースの位置と第２の前記貨物を積載する前記空スペースの位置の関係を表す関数である、
請求項２又は請求項３に記載の計画装置。
請求項２又は請求項３に記載の計画装置。
【請求項5】
前記荷役機器の非効率さの程度を示す前記関数は、前記貨物を前記船舶に積むために用いられる１台の前記荷役機器によって連続的に前記船舶に積まれる第１の前記貨物と第２の前記貨物の蔵置位置が所定の距離よりも離れていることになるような第１の前記貨物を積載する前記空スペースの位置と第２の前記貨物を積載する前記空スペースの位置の関係を表す関数である、
請求項２又は請求項３に記載の計画装置。
請求項２又は請求項３に記載の計画装置。
【請求項6】
前記荷役機器の非効率さの程度を示す前記関数は、第１の前記貨物を前記船舶に積むために用いられる第１の前記荷役機器の位置と、第２の前記貨物を前記船舶に積むために用いられる第２の前記荷役機器の位置と、を重ならせるような第１の前記貨物を積載する前記空スペースの位置と第２の前記貨物を積載する前記空スペースの位置の関係を表す関数である、
請求項２又は請求項３に記載の計画装置。
請求項２又は請求項３に記載の計画装置。
【請求項7】
前記貨物種類に関する制約式は、電源設備を必要とする前記貨物については、電源設備を備える前記空スペースに当該貨物を積載することを条件付ける制約式である、
請求項１又は請求項２に記載の計画装置。
請求項１又は請求項２に記載の計画装置。
【請求項8】
前記貨物種類に関する制約式は、コンテナに入らない前記貨物については、当該貨物を積載可能な前記空スペースに当該貨物を積載することを条件付ける制約式である、
請求項１又は請求項２に記載の計画装置。
請求項１又は請求項２に記載の計画装置。
【請求項9】
前記貨物種類に関する制約式は、危険品を含む前記貨物については、他の危険品を含む前記貨物との間に一定の間隔を空けることを条件付ける制約式である、
請求項１又は請求項２に記載の計画装置。
請求項１又は請求項２に記載の計画装置。
【請求項10】
前記貨物種類に関する制約式は、危険品を含む前記貨物については、熱源位置、居住区位置の周りに積載しないことを条件付ける制約式である、
請求項１又は請求項２に記載の計画装置。
請求項１又は請求項２に記載の計画装置。
【請求項11】
前記貨物種類に関する制約式は、デッキの上又は下に積載することを指定された前記貨物については、前記指定を満たす前記空スペースに積載することを条件付ける制約式である、
請求項１又は請求項２に記載の計画装置。
請求項１又は請求項２に記載の計画装置。
【請求項12】
前記船舶の重心位置と所望の重心位置との距離が所定の範囲内となることを制約する制約式は、前記船舶の重心位置が前記所望の重心位置から前後方向にずれる距離が所定の第１範囲内となることを制約する制約式と、前記船舶の重心位置が前記所望の重心位置から左右方向にずれる距離が所定の第２範囲内となることを制約する制約式と、前記船舶の重心位置が前記所望の重心位置から上下方向にずれる距離が所定の第３範囲内となることを制約する制約式と、を含み、
前記目的関数は、前記第１範囲と、前記第２範囲と、前記第３範囲とに基づいて前記所定の範囲の大きさを算出する、
請求項１又は請求項２に記載の計画装置。
前記目的関数は、前記第１範囲と、前記第２範囲と、前記第３範囲とに基づいて前記所定の範囲の大きさを算出する、
請求項１又は請求項２に記載の計画装置。
【請求項13】
船舶の重心位置と、前記船舶に積載する貨物の輸送先別の数および重量と、前記船舶における貨物を積載可能な空スペースの位置情報と、を取得するステップと、
前記船舶の重心位置と所望の重心位置との距離が所定の範囲内となることを制約する重心に関する制約式と、前記貨物を前記貨物の種類別に要求される条件を満たす前記空スペースに積載することを条件付ける貨物種類に関する制約式と、を制約条件として設定するステップと、
前記所定の範囲の大きさを目的関数として設定するステップと、
前記制約条件を満たしつつ、前記目的関数を最小化するような前記貨物を積載する前記空スペースの位置を計算するステップと、
を有する計画方法。
前記船舶の重心位置と所望の重心位置との距離が所定の範囲内となることを制約する重心に関する制約式と、前記貨物を前記貨物の種類別に要求される条件を満たす前記空スペースに積載することを条件付ける貨物種類に関する制約式と、を制約条件として設定するステップと、
前記所定の範囲の大きさを目的関数として設定するステップと、
前記制約条件を満たしつつ、前記目的関数を最小化するような前記貨物を積載する前記空スペースの位置を計算するステップと、
を有する計画方法。
【請求項14】
コンピュータに、
船舶の重心位置と、前記船舶に積載する貨物の輸送先別の数および重量と、前記船舶における貨物を積載可能な空スペースの位置情報と、を取得するステップと、
前記船舶の重心位置と所望の重心位置との距離が所定の範囲内となることを制約する重心に関する制約式と、前記貨物を前記貨物の種類別に要求される条件を満たす前記空スペースに積載することを条件付ける貨物種類に関する制約式と、を制約条件として設定するステップと、
前記所定の範囲の大きさを目的関数として設定するステップと、
前記制約条件を満たしつつ、前記目的関数を最小化するような前記貨物を積載する前記空スペースの位置を計算するステップと、
を実行させるプログラム。
船舶の重心位置と、前記船舶に積載する貨物の輸送先別の数および重量と、前記船舶における貨物を積載可能な空スペースの位置情報と、を取得するステップと、
前記船舶の重心位置と所望の重心位置との距離が所定の範囲内となることを制約する重心に関する制約式と、前記貨物を前記貨物の種類別に要求される条件を満たす前記空スペースに積載することを条件付ける貨物種類に関する制約式と、を制約条件として設定するステップと、
前記所定の範囲の大きさを目的関数として設定するステップと、
前記制約条件を満たしつつ、前記目的関数を最小化するような前記貨物を積載する前記空スペースの位置を計算するステップと、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、計画装置、計画方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
港湾では、ガントリークレーンでコンテナ等の貨物を船舶に積載する作業が行われる。船舶の限られたスペースに効率よく貨物を配置するためには、様々な条件を考慮して、どの貨物を船体のどのエリアに格納するかを定めた船積み計画を作成する必要があり、従来から様々な手法が提案されている。例えば、特許文献１には、数理計画法によって船積み計画を作成する方法が開示されている。また、特許文献２には、船舶の貨物収納部の構造をノードとアークのグラフ構造によってモデル化し、このモデルを使って、貨物の積み方の初期解を作成し、全ての貨物を積むことができる、必要時に対象貨物を搬出することができるといった観点から初期解の改善を繰り返すことにより、望ましい船積み計画を作成する方法が開示されている。
【0003】
ところで、積載する貨物の分布により船舶の重心位置は変化する。船舶の重心位置を適切に管理しなければ、安全面や効率面に影響が及ぶ。従って、船舶に貨物を積み込んだときの船体の重心バランスを考慮して船積み計画を作成する必要がある。特許文献１、２には、この点についての言及がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００１－２４７２１９号公報
【特許文献2】特開２００３－１７３３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
船体の重心バランスを考慮した貨物の積載場所を定めた船積み計画を作成する方法が必要とされている。
【0006】
本開示は、上記課題を解決することができる計画装置、計画方法及びプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の計画装置は、船舶の重心位置と、前記船舶に積載する貨物の輸送先別の数および重量と、前記船舶における貨物を積載可能な空スペースの位置情報と、を取得するデータ取得部と、前記船舶の重心位置と所望の重心位置との距離が所定の範囲内となることを制約する重心に関する制約式と、前記貨物を前記貨物の種類別に要求される条件を満たす前記空スペースに積載することを条件付ける貨物種類に関する制約式と、を制約条件として設定する制約条件定義部と、前記所定の範囲の大きさを目的関数として設定する目的関数定義部と、前記制約条件を満たしつつ、前記目的関数を最小化するような前記貨物を積載する前記空スペースの位置を計算する最適化計算部と、を備える。
【0008】
本開示の計画方法は、船舶の重心位置と、前記船舶に積載する貨物の輸送先別の数および重量と、前記船舶における貨物を積載可能な空スペースの位置情報と、を取得するステップと、前記船舶の重心位置と所望の重心位置との距離が所定の範囲内となることを制約する重心に関する制約式と、前記貨物を前記貨物の種類別に要求される条件を満たす前記空スペースに積載することを条件付ける貨物種類に関する制約式と、を制約条件として設定するステップと、前記所定の範囲の大きさを目的関数として設定するステップと、前記制約条件を満たしつつ、前記目的関数を最小化するような前記貨物を積載する前記空スペースの位置を計算するステップと、を有する。
【0009】
また、本開示のプログラムは、コンピュータに、船舶の重心位置と、前記船舶に積載する貨物の輸送先別の数および重量と、前記船舶における貨物を積載可能な空スペースの位置情報と、を取得するステップと、前記船舶の重心位置と所望の重心位置との距離が所定の範囲内となることを制約する重心に関する制約式と、前記貨物を前記貨物の種類別に要求される条件を満たす前記空スペースに積載することを条件付ける貨物種類に関する制約式と、を制約条件として設定するステップと、前記所定の範囲の大きさを目的関数として設定するステップと、前記制約条件を満たしつつ、前記目的関数を最小化するような前記貨物を積載する前記空スペースの位置を計算するステップと、を実行させる。
【発明の効果】
【0010】
上述の計画装置、計画方法及びプログラムによれば、船体の重心バランスを考慮した貨物の積載場所（ロケーション）を定めた船積み計画を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】実施形態に係る計画装置の一例を示すブロック図である。
【図2】実施形態に係る船積み作業の概要について説明する図である。
【図3A】船体における貨物の積載領域について説明する第１の図である。
【図3B】船体における貨物の積載領域について説明する第２の図である。
【図4】実施形態に係る計画作成処理の入力情報の一例を示す図である。
【図5A】実施形態に係る貨物の一例を示す図である。
【図5B】実施形態に係る貨物に関する入力情報の一例を示す図である。
【図6】実施形態に係る計画作成処理の変数の一例を示す図である。
【図7A】実施形態に係る計画作成処理の制約条件の一例を示す第１の図である。
【図7B】実施形態に係る計画作成処理の制約条件の一例を示す第２の図である。
【図8A】実施形態に係る計画作成処理の目的関数の一例を示す第１の図である。
【図8B】実施形態に係る計画作成処理の目的関数の一例を示す第２の図である。
【図9】実施形態に係る計画作成処理の一例を示すフローチャートである。
【図10】実施形態に係る計画装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
＜実施形態＞
以下、本開示の船積み計画の方法について図面を参照して説明する。
（概要）
図１は、実施形態に係る計画装置の一例を示すブロック図である。図２は、船積み作業の概要について説明する図である。
計画装置１０は、コンピュータによって構成され、コンテナヤードに蔵置されたコンテナを船舶１のどの位置（ロケーション）に積載するかを算出する。図２に示すように、配送車ＴＲ１が荷主のコンテナをコンテナヤードに搬入する。ＲＴＧ（Rubber Tired Gantry crane）１～２は、搬入されたコンテナをコンテナヤードに蔵置し、ＧＣ（Gantry Crane）１～２が、コンテナヤードに蔵置されたコンテナを船舶１へ船積みする。また、ＧＣ１～２は、船舶１に積載されたコンテナをコンテナヤードに陸揚げし、ＲＴＧ１～２が、陸揚げされたコンテナを配送車ＴＲ２へ積み、配送車ＴＲ２が貨物を搬出する。ＧＣ１～２は、船舶１に沿って前後方向（Ｂａｙ方向）に移動しながらコンテナの陸揚げ・船積みを行う。また、船積みを行う場合、１つのＢａｙにおいては海側のＲｏｗから１つずつ陸側のＲｏｗに作業対象を移しながら船積み作業を行う。また、各Ｒｏｗについて、コンテナを船積みするときには、下側の空きスペースから順にコンテナを積んでゆく。
以下、本開示の船積み計画の方法について図面を参照して説明する。
（概要）
図１は、実施形態に係る計画装置の一例を示すブロック図である。図２は、船積み作業の概要について説明する図である。
計画装置１０は、コンピュータによって構成され、コンテナヤードに蔵置されたコンテナを船舶１のどの位置（ロケーション）に積載するかを算出する。図２に示すように、配送車ＴＲ１が荷主のコンテナをコンテナヤードに搬入する。ＲＴＧ（Rubber Tired Gantry crane）１～２は、搬入されたコンテナをコンテナヤードに蔵置し、ＧＣ（Gantry Crane）１～２が、コンテナヤードに蔵置されたコンテナを船舶１へ船積みする。また、ＧＣ１～２は、船舶１に積載されたコンテナをコンテナヤードに陸揚げし、ＲＴＧ１～２が、陸揚げされたコンテナを配送車ＴＲ２へ積み、配送車ＴＲ２が貨物を搬出する。ＧＣ１～２は、船舶１に沿って前後方向（Ｂａｙ方向）に移動しながらコンテナの陸揚げ・船積みを行う。また、船積みを行う場合、１つのＢａｙにおいては海側のＲｏｗから１つずつ陸側のＲｏｗに作業対象を移しながら船積み作業を行う。また、各Ｒｏｗについて、コンテナを船積みするときには、下側の空きスペースから順にコンテナを積んでゆく。
【0013】
計画装置１０は、（１）船舶１の重心バランスが偏らないようなコンテナの積載位置を算出する、（２）冷凍冷蔵品などの電源を必要とする貨物、一般的なコンテナに入らない貨物、危険品を含むコンテナ、積載位置の指定があるコンテナなどをそれぞれ適切な位置に積載する、（３）ＲＴＧ１～２やＧＣ１～２等の荷役機器の作業効率を向上させるコンテナの積載位置とする、といった要件を満たす船積み計画を作成する。船積み計画には、どのコンテナをどの位置に積載するかの情報が含まれる。
【0014】
次に図３Ａ，図３Ｂを参照して、船舶１におけるコンテナの積載位置について説明する。図３Ａ、図３Ｂは、それぞれ、船体におけるコンテナの積載領域について説明する第１の図、第２の図である。図３Ａに船舶１の平面図を示す。図３Ａに示す矩形の各セルは、コンテナを積載するための単位空間である。各セルのことをロケーションと呼ぶ。各ロケーションには、１つのコンテナを積載する。船舶１の前後方向をＢａｙと呼び、船舶１の左右方向をＲｏｗと呼ぶ。Ｂａｙ方向、Ｒｏｗ方向をそれぞれセルの大きさ毎に区切り、あるセルを基準とすると、各ロケーションの水平方向の位置は、基準としたセルから何番目に位置するかで表すことができる。例えば、図２Ａの左上端のセルを基準とし、各ロケーションを（Ｂａｙ番号，Ｒｏｗ番号）のように表すと（Ｂａｙ番号とは、基準のセルからＢａｙ方向に何個目のセルかを表す。Ｒｏｗについても同様であり、後述するＴｉｅｒについても同様とする。）、基準となる左上端のロケーションは（１、１）となり、右上のロケーションは（１、７）と表すことができる。また、左上端のロケーションの１つ下（後ろ）のセルは（２、１）と表すことができる。
【0015】
図３Ｂに船舶１の断面図を示す。図３Ｂに示す矩形の領域は、図２Ａで説明したセルの断面を示す。船舶１の上下方向をＴｉｅｒと呼ぶ。コンテナの積載領域をＴｉｅｒ方向にセルの大きさ毎に区切り、あるセルを基準とすると、各ロケーションの上下方向の位置は、基準としたセルから何番目に位置するか（Ｔｉｅｒ番号）で表すことができる。例えば、図３ＢがＢａｙ番号＝１の断面図であるとし、一番下側のセルをＴｉｅｒ方向の基準（Ｔｉｅｒ番号＝１）とすると、図３Ｂの左上端のロケーションは（１、１、６）、右上端のロケーションは（１、７、６）と表すことができる。なお、Ｂａｙ番号、Ｒｏｗ番号、Ｔｉｅｒ番号をそれぞれｘ座標、ｙ座標、ｚ座標のように記載する場合がある。
【0016】
計画装置１０は、船舶１に積載するコンテナごとに、そのコンテナを積むロケーションの座標情報を算出する。その際、計画装置１０は、上記したように（１）船舶１の重心バランスが適正な範囲に収まるようにする、（２）特殊な貨物（特殊コンテナと記載する。）は適切なロケーションに積む、（３）荷役機器（ＲＴＧ１～２、ＧＣ１～２）の動作が非効率的にならないようにする、といった制約を考慮して、コンテナを積むロケーションを算出する。
【0017】
（構成）
図１に示すように、計画装置１０は、データ取得部１１と、入力受付部１２と、制御部１３と、出力部１４と、記憶部１５とを備える。
データ取得部１１は、船舶１の構造、既に積載済みのコンテナ、コンテナの輸送先、コンテナの重量、コンテナの蔵置場所、特殊コンテナの要求条件、特殊コンテナの積載可能位置など船積み計画作成に必要な情報を取得し、取得した情報を記憶部１５に保存するとともに、取得した情報を後述する最適化計算で扱えるように整形する機能を備える。
図１に示すように、計画装置１０は、データ取得部１１と、入力受付部１２と、制御部１３と、出力部１４と、記憶部１５とを備える。
データ取得部１１は、船舶１の構造、既に積載済みのコンテナ、コンテナの輸送先、コンテナの重量、コンテナの蔵置場所、特殊コンテナの要求条件、特殊コンテナの積載可能位置など船積み計画作成に必要な情報を取得し、取得した情報を記憶部１５に保存するとともに、取得した情報を後述する最適化計算で扱えるように整形する機能を備える。
【0018】
入力受付部１２は、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力装置を用いて入力された、処理の実行を指示する指示情報などを受け付ける。入力受付部１２は、受け付けた指示情報等を制御部１３へ出力する。
【0019】
制御部１３は、船舶１へ積載するコンテナの船積み計画を作成する処理の実行制御を行う。制御部１３は、制約条件定義部１３１と、目的関数定義部１３２と、最適化計算部１３３と、を備える。
制約条件定義部１３１は、データ取得部１１が取得した情報に基づいて、船舶１の空きロケーション、コンテナ積載可能範囲、ロケーション毎の積載可能重量、特殊コンテナの積載可能ロケーション、など制約条件を定義する機能を備える。
目的関数定義部１３２は、データ取得部１１が取得した情報に基づいて、船舶１の重心バランスの最良化、コンテナを船舶１へ積載するために用いるＧＣ１～２、及びコンテナを港湾に蔵置されているロケーションから取り出すに用いるＲＴＧ１～２の作業効率最大化、など目的関数を定義する機能を備える。
最適化計算部１３３は、制約条件定義部１３１で定義した制約条件を遵守し、目的関数定義部１３２で定義した目的関数を最適化する機能を備える。最適化計算部１３３は、例えば、数理最適化ソルバーである。
制約条件定義部１３１は、データ取得部１１が取得した情報に基づいて、船舶１の空きロケーション、コンテナ積載可能範囲、ロケーション毎の積載可能重量、特殊コンテナの積載可能ロケーション、など制約条件を定義する機能を備える。
目的関数定義部１３２は、データ取得部１１が取得した情報に基づいて、船舶１の重心バランスの最良化、コンテナを船舶１へ積載するために用いるＧＣ１～２、及びコンテナを港湾に蔵置されているロケーションから取り出すに用いるＲＴＧ１～２の作業効率最大化、など目的関数を定義する機能を備える。
最適化計算部１３３は、制約条件定義部１３１で定義した制約条件を遵守し、目的関数定義部１３２で定義した目的関数を最適化する機能を備える。最適化計算部１３３は、例えば、数理最適化ソルバーである。
【0020】
出力部１４は、各種の情報、例えば、作成した船積み計画（コンテナごとの積載ロケーション）等を表示装置や電子ファイルへ出力する。
記憶部１５は、データ取得部が取得した情報、処理中のデータなどを記憶する。
記憶部１５は、データ取得部が取得した情報、処理中のデータなどを記憶する。
【0021】
（船積み計画の作成に必要な入力情報）
図４、図５Ｂに実施形態に係る計画作成処理の入力情報の一例を示す。データ取得部１１は、図４、図５Ｂに例示する情報を船積み計画の作成に必要な入力情報として取得する。図４に関し、例えば、データ取得部１１は、座標ｘ，ｙ，ｚ（それぞれ、Ｂａｙ、Ｒｏｗ、Ｔｉｅｒに相当）のロケーションに既に積載されているコンテナの重量（ＣＷＳｘｙｚ）、寄港地dを行先とするコンテナiの重量（ＣＷＬｄｉ）、船舶１の入港時前後（Ｂａｙ方向）重心を表すx座標（ＣＸＣ）、船舶１の入港時左右（Ｒｏｗ方向）重心を表すy座標（ＣＹＣ）、船舶１の入港時上下（Ｔｉｅｒ方向）重心を表すz座標（ＣＺＣ）、座標ｘ，ｙのＢａｙ，Ｒｏｗに積めるコンテナの重量上限（ＣＷＭｘｙ）、船舶１に寄港地ｄを行先とするコンテナを積載できる範囲（ロケーションｘ、ｙ、ｚの集合）（ＣＤｄ）、船舶１の重心を中心よりどれ程前側にずらすかを示す値（ＣＸｂｉａｓ）、船舶１の重心を中心よりどれ程右側にずらすかを示す値（ＣＹｂｉａｓ）、船舶１の重心を中心よりどれ程上側にずらすかを示す値（ＣＺｂｉａｓ）を取得する。このほかにも、データ取得部１１は、積載対象のコンテナについて、寄港地、寄港地別の個数および各コンテナの重量、積載対象のコンテナの蔵置場所、船積みを行う荷役機器の台数、各荷役機器の作業範囲（Ｂａｙ番号の範囲）などの基本的な情報を取得する。
図４、図５Ｂに実施形態に係る計画作成処理の入力情報の一例を示す。データ取得部１１は、図４、図５Ｂに例示する情報を船積み計画の作成に必要な入力情報として取得する。図４に関し、例えば、データ取得部１１は、座標ｘ，ｙ，ｚ（それぞれ、Ｂａｙ、Ｒｏｗ、Ｔｉｅｒに相当）のロケーションに既に積載されているコンテナの重量（ＣＷＳｘｙｚ）、寄港地dを行先とするコンテナiの重量（ＣＷＬｄｉ）、船舶１の入港時前後（Ｂａｙ方向）重心を表すx座標（ＣＸＣ）、船舶１の入港時左右（Ｒｏｗ方向）重心を表すy座標（ＣＹＣ）、船舶１の入港時上下（Ｔｉｅｒ方向）重心を表すz座標（ＣＺＣ）、座標ｘ，ｙのＢａｙ，Ｒｏｗに積めるコンテナの重量上限（ＣＷＭｘｙ）、船舶１に寄港地ｄを行先とするコンテナを積載できる範囲（ロケーションｘ、ｙ、ｚの集合）（ＣＤｄ）、船舶１の重心を中心よりどれ程前側にずらすかを示す値（ＣＸｂｉａｓ）、船舶１の重心を中心よりどれ程右側にずらすかを示す値（ＣＹｂｉａｓ）、船舶１の重心を中心よりどれ程上側にずらすかを示す値（ＣＺｂｉａｓ）を取得する。このほかにも、データ取得部１１は、積載対象のコンテナについて、寄港地、寄港地別の個数および各コンテナの重量、積載対象のコンテナの蔵置場所、船積みを行う荷役機器の台数、各荷役機器の作業範囲（Ｂａｙ番号の範囲）などの基本的な情報を取得する。
【0022】
図５Ａに船舶１に積載するコンテナ種類の一例を示す。図示するように積載対象のコンテナには、１）電源設備が必要なコンテナ、２）一般的なドライコンテナには入らない貨物（ＯＯＧ）、３）危険品、４）デッキの上又は下などの積載位置の指定があるコンテナ、５）ドライコンテナ（一般的なコンテナ）などの種類がある。１）電源設備が必要なコンテナは、電源設備が取り付けられるロケーションに積載する必要がある。２）ＯＯＧには、例えば、一番上のロケーションに積載する（外置き）、両隣には他のコンテナを置かない（内置き）等の制約がある。３）危険品には、間隔を空ける、熱源から離す、居住区と離す等の制約がある。４）のコンテナについては、デッキの下に置くか（Ｈｏｌｄ指定）又はデッキの上に置くか（Ｄｅｃｋ指定）によって指定された場所に積載しなければならず、５）のコンテナについては、空いているロケーションであれば積載することができる。
【0023】
図５Ａに例示したコンテナ種類に関し、図５Ｂに例示する入力情報が計画装置１０へ入力される。例えば、データ取得部１１は、電源が付いているロケーションの集合（ＣＲｒ）、Ｔｉｅｒ最上階であるロケーションの集合（ＣＯｏ）、内側（両隣が空いている）であるロケーションの集合（ＣＯｉ）、危険物を置けるロケーションの集合（ＣＤｇ）、危険物種類番号pと危険物種類番号qを含むコンテナ同士の間で開けるべき最小距離（ＣＤｇＤｐｑ）、デッキ下のロケーションの集合（ＣＨｏ）、デッキ上のロケーションの集合（ＣＨｅ）、シフトコンテナ（コンテナの船積みのために一時的に移動が必要となるコンテナのこと）が入港時に積載されていたロケーションのｘ座標と座標（それぞれＣＳｈＸｄｉ、ＣＳｈＹｄｉ）。寄港地ｄを行先とするコンテナｉが冷凍コンテナか否か（ＣＲｒｄｉ）、寄港地ｄを行先とするコンテナｉが外置きＯＯＧコンテナか否か（ＣＯｏｄｉ）、寄港地ｄを行先とするコンテナｉが内置きＯＯＧコンテナか否か（ＣＯｉｄｉ）、寄港地ｄを行先とするコンテナｉの危険品コンテナの危険物種類番号（ＣＤｇｄｉ）、寄港地dを行先とするコンテナiがＨｏｌｄ指定コンテナか否か（ＣＨｏｄｉ）、寄港地dを行先とするコンテナiがＤｅｃｋ指定コンテナか否か（ＣＤｅｄｉ）、寄港地dを行先とするコンテナiがシフトコンテナか否か（ＣＳｈｄｉ）、を取得する。データ取得部１１は、図４、図５Ｂに例示した情報を入力データとして記憶部１５に保存する。
【0024】
（変数）
図６に、実施形態に係る計画作成処理の変数の一例を示す。最適化計算部１３３は、後述する船積み計画の最適化計算を行って、図６に例示する変数ＶＬｄｉｘｙｚの最適値を算出する。変数ＶＬｄｉｘｙｚは、座標ｘ，ｙ，ｚのロケーションに、寄港地ｄを行先とするコンテナｉを積むか否かを示す変数である。
図６に、実施形態に係る計画作成処理の変数の一例を示す。最適化計算部１３３は、後述する船積み計画の最適化計算を行って、図６に例示する変数ＶＬｄｉｘｙｚの最適値を算出する。変数ＶＬｄｉｘｙｚは、座標ｘ，ｙ，ｚのロケーションに、寄港地ｄを行先とするコンテナｉを積むか否かを示す変数である。
【0025】
また、図示を省略するが、船舶１の重心バランスに関する変数ＯＸ、ＯＹ、ＯＺを用意する。変数ＯＸは、船舶１の重心と理想的な重心位置との前後方向の距離を表す変数である。変数ＯＹは、船舶１の重心と理想的な重心位置との左右方向の距離を表す変数である。変数ＯＺは、船舶１の重心と理想的な重心位置との上下方向の距離を表す変数である。
【0026】
（制約条件）
図７Ａ、図７Ｂに、実施形態に係る計画作成処理の制約条件の一例を示す。制約条件定義部１３１は、最適化計算部１３３による船積み計画の最適化計算に先立って、図７Ａ～７Ｂに例示する制約条件を設定する。
図７Ａ、図７Ｂに、実施形態に係る計画作成処理の制約条件の一例を示す。制約条件定義部１３１は、最適化計算部１３３による船積み計画の最適化計算に先立って、図７Ａ～７Ｂに例示する制約条件を設定する。
【0027】
例えば、船舶１の構造に関する制約条件として、以下の（１）の制約条件が設定される。
（１）１つのＢａｙおよびＲｏｗで定められる範囲に、重量上限を越えてコンテナを置かない。この制約条件は、図７Ａの制約式（ａ１）で表すことができる。
（１）１つのＢａｙおよびＲｏｗで定められる範囲に、重量上限を越えてコンテナを置かない。この制約条件は、図７Ａの制約式（ａ１）で表すことができる。
【0028】
例えば、船舶１への船積み要求に関する制約条件として、以下の（２）～（３）の制約条件が設定される。
（２）各寄港地行きのコンテナ1本ずつをロケーション1箇所へ積む。この制約条件は、図７Ａの制約式（ａ２）で表すことができる。
（３）センタープラン（船会社によって指示されるコンテナの積載位置を指定する計画）で指定された各ロケーション1箇所ずつにコンテナ1本を積む。この制約条件は、図７Ａの制約式（ａ３）で表すことができる。
（２）各寄港地行きのコンテナ1本ずつをロケーション1箇所へ積む。この制約条件は、図７Ａの制約式（ａ２）で表すことができる。
（３）センタープラン（船会社によって指示されるコンテナの積載位置を指定する計画）で指定された各ロケーション1箇所ずつにコンテナ1本を積む。この制約条件は、図７Ａの制約式（ａ３）で表すことができる。
【0029】
例えば、船舶１の重心バランスに関して、以下の（４）～（９）の制約条件が設定される。
（４）重心が前後方向の中心から前側へずれる距離がＯＸを超えない。この制約条件は、図７Ａの制約式（ａ４）で表すことができる。
（５）重心が前後方向の中心から後ろ側へずれる距離がＯＸを超えない。この制約条件は、図７Ａの制約式（ａ５）で表すことができる。
（６）重心が左右方向の中心から左側へずれる距離がＯＹを超えない。この制約条件は、図７Ａの制約式（ａ６）で表すことができる。
（７）重心が左右方向の中心から右側へずれる距離がＯＹを超えない。この制約条件は、図７Ａの制約式（ａ７）で表すことができる。
（８）重心が上下方向の中心から上側へずれる距離がＯＺを超えない。この制約条件は、図７Ａの制約式（ａ８）で表すことができる。
（９）重心が上下方向の中心から下側へずれる距離がＯＺを超えない。この制約条件は、図７Ａの制約式（ａ９）で表すことができる。
（４）重心が前後方向の中心から前側へずれる距離がＯＸを超えない。この制約条件は、図７Ａの制約式（ａ４）で表すことができる。
（５）重心が前後方向の中心から後ろ側へずれる距離がＯＸを超えない。この制約条件は、図７Ａの制約式（ａ５）で表すことができる。
（６）重心が左右方向の中心から左側へずれる距離がＯＹを超えない。この制約条件は、図７Ａの制約式（ａ６）で表すことができる。
（７）重心が左右方向の中心から右側へずれる距離がＯＹを超えない。この制約条件は、図７Ａの制約式（ａ７）で表すことができる。
（８）重心が上下方向の中心から上側へずれる距離がＯＺを超えない。この制約条件は、図７Ａの制約式（ａ８）で表すことができる。
（９）重心が上下方向の中心から下側へずれる距離がＯＺを超えない。この制約条件は、図７Ａの制約式（ａ９）で表すことができる。
【0030】
例えば、船舶１に船積みする特殊コンテナに関して、以下の（１０）～（１７）の制約条件が設定される。
（１０）電源が必要なコンテナは、電源付きのロケーションに積む。この制約条件は、図７Ｂの制約式（ａ１０）で表すことができる。
（１１）外置きが指定されたＯＯＧコンテナは、最上階Ｔｉｅｒに積む。この制約条件は、図７Ｂの制約式（ａ１１）で表すことができる。
（１２）内置きが指定されたＯＯＧコンテナは、左右上３方向を他のコンテナで囲む。この制約条件は、図７Ｂの制約式（ａ１２）で表すことができる。
（１３）危険品は互いに一定な間隔ｍを空ける。この制約条件は、図７Ｂの制約式（ａ１３）で表すことができる。
（１４）危険品は主機エンジンや補機ボイラーなど熱源の周りに置かない。この制約条件は、図７Ｂの制約式（ａ１４）で表すことができる。
（１５）シフトコンテナは、一時的な移動の後、元々積載されていたロケーションと同じＢａｙ同じＲｏｗに戻す。この制約条件は、図７Ｂの制約式（ａ１５）で表すことができる。
（１６）Ｈｏｌｄ指定されたコンテナは、デッキの下のＴｉｅｒにおく。この制約条件は、図７Ｂの制約式（ａ１６）で表すことができる。
（１７）Ｄｅｃｋ指定されたコンテナは、デッキの上のＴｉｅｒにおく。この制約条件は、図７Ｂの制約式（ａ１７）で表すことができる。
（１０）電源が必要なコンテナは、電源付きのロケーションに積む。この制約条件は、図７Ｂの制約式（ａ１０）で表すことができる。
（１１）外置きが指定されたＯＯＧコンテナは、最上階Ｔｉｅｒに積む。この制約条件は、図７Ｂの制約式（ａ１１）で表すことができる。
（１２）内置きが指定されたＯＯＧコンテナは、左右上３方向を他のコンテナで囲む。この制約条件は、図７Ｂの制約式（ａ１２）で表すことができる。
（１３）危険品は互いに一定な間隔ｍを空ける。この制約条件は、図７Ｂの制約式（ａ１３）で表すことができる。
（１４）危険品は主機エンジンや補機ボイラーなど熱源の周りに置かない。この制約条件は、図７Ｂの制約式（ａ１４）で表すことができる。
（１５）シフトコンテナは、一時的な移動の後、元々積載されていたロケーションと同じＢａｙ同じＲｏｗに戻す。この制約条件は、図７Ｂの制約式（ａ１５）で表すことができる。
（１６）Ｈｏｌｄ指定されたコンテナは、デッキの下のＴｉｅｒにおく。この制約条件は、図７Ｂの制約式（ａ１６）で表すことができる。
（１７）Ｄｅｃｋ指定されたコンテナは、デッキの上のＴｉｅｒにおく。この制約条件は、図７Ｂの制約式（ａ１７）で表すことができる。
【0031】
（目的関数）
図８Ａ、図８Ｂに、実施形態に係る計画作成処理の目的関数の一例を示す。目的関数定義部１３２は、最適化計算部１３３による船積み計画の最適化計算に先立って、図８Ａ，図８Ｂに例示する式（ｂ１）～（ｂ８）によって構成される目的関数を設定する。目的関数は、例えば以下の式（ｃ１）によって設定される。
目的関数：式（ｂ１）＋式（ｂ２）＋式（ｂ３）＋Ｗｒｔｇ２×式（ｂ４）＋Ｗｒｔｇ３×式（ｂ５）＋Ｗｒｔｇ４×式（ｂ６）＋Ｗｒｔｇ５×式（ｂ７）＋Ｗｒｔｇ６×式（ｂ８）・・・（ｃ１）
図８Ａ、図８Ｂに、実施形態に係る計画作成処理の目的関数の一例を示す。目的関数定義部１３２は、最適化計算部１３３による船積み計画の最適化計算に先立って、図８Ａ，図８Ｂに例示する式（ｂ１）～（ｂ８）によって構成される目的関数を設定する。目的関数は、例えば以下の式（ｃ１）によって設定される。
目的関数：式（ｂ１）＋式（ｂ２）＋式（ｂ３）＋Ｗｒｔｇ２×式（ｂ４）＋Ｗｒｔｇ３×式（ｂ５）＋Ｗｒｔｇ４×式（ｂ６）＋Ｗｒｔｇ５×式（ｂ７）＋Ｗｒｔｇ６×式（ｂ８）・・・（ｃ１）
【0032】
図８Ａの式（ｂ１）～（ｂ３）は、船舶１の重心をなるべく理想の重心位置（例えば、入港時の重心位置）に近づけるための式である。船舶１の重心を適切に調整することで、船舶１のバランスを維持する、視界を確保する、加速を容易にする、船体を安定させる、揺れを低減するなどの効果が期待できる。式（ｂ１）は、船舶１の重心の前後方向の位置を目標に近づけるための式である。重心バランスについて前後方向を重視する場合、重みＷｘに大きな値を設定する。同様に、式（ｂ２）は、船舶１の重心の左右方向の位置を目標に近づけるための式であり、式（ｂ３）は、船舶１の重心の上下方向の位置を目標に近づけるための式である。重みＷｘ、Ｗｙ、Ｗｚを適切に設定することにより、重心位置を所望の位置に調整することができる。
【0033】
図８Ｂの式（ｂ４）～（ｂ８）は、コンテナヤード側の荷役機器（ＲＴＧ１～２、ＧＣ１～２）の作業効率の向上を図るためのものである。
式（ｂ４）は、コンテナヤードにて荷役機器による荷繰りを低減させることを目指した関数である。式（ｂ４）のＧＣ１＝ＧＣ２は、１台のガントリークレーンでコンテナ１とコンテナ２の船積み作業を行うことを示す。ｔ１＞ｔ２はコンテナ１がコンテナ２より上に置かれていることを示す。ｓ１＞ｓ２は、コンテナ１をコンテナ２より遅く積むことを示している。式（ｂ４）の全体では、コンテナ１がコンテナ２の上に置かれて、且つコンテナ２を先に積むという条件を満たすような船舶1におけるコンテナ１のロケーションとコンテナ２のロケーションの組合せがいくつあるかを示している。つまり、船積み予定のコンテナ群の中で、ヤード側にて荷繰りが必要なコンテナのペアが幾つあるかを示す式である。これを目的関数とし、最適化計算で最小化するようなコンテナの積載ロケーションＶＬｘｙｚを算出することで、荷繰りの必要が無いコンテナのロケーションが算出される。このような式を目的関数に含めることで、蔵置されたコンテナの位置に応じた、荷繰りの必要が無い船積み後のロケーションを算出することで（間接的に）荷役機器（ＧＣ１～２）の作業効率を向上することができる。
式（ｂ４）は、コンテナヤードにて荷役機器による荷繰りを低減させることを目指した関数である。式（ｂ４）のＧＣ１＝ＧＣ２は、１台のガントリークレーンでコンテナ１とコンテナ２の船積み作業を行うことを示す。ｔ１＞ｔ２はコンテナ１がコンテナ２より上に置かれていることを示す。ｓ１＞ｓ２は、コンテナ１をコンテナ２より遅く積むことを示している。式（ｂ４）の全体では、コンテナ１がコンテナ２の上に置かれて、且つコンテナ２を先に積むという条件を満たすような船舶1におけるコンテナ１のロケーションとコンテナ２のロケーションの組合せがいくつあるかを示している。つまり、船積み予定のコンテナ群の中で、ヤード側にて荷繰りが必要なコンテナのペアが幾つあるかを示す式である。これを目的関数とし、最適化計算で最小化するようなコンテナの積載ロケーションＶＬｘｙｚを算出することで、荷繰りの必要が無いコンテナのロケーションが算出される。このような式を目的関数に含めることで、蔵置されたコンテナの位置に応じた、荷繰りの必要が無い船積み後のロケーションを算出することで（間接的に）荷役機器（ＧＣ１～２）の作業効率を向上することができる。
【0034】
式（ｂ５）は、コンテナヤードにて荷役機器の干渉を低減させることを目指した関数である。式（ｂ５）のＧＣ１≠ＧＣ２は、２台のＲＴＧ１～２で作業を行うことを示す。ｂ１≒ｂ２は、作業対象のＢａｙが隣接することを示す。ｓ１≒ｓ２は、コンテナ１とコンテナ２の積載順が近いことを示す。式（ｂ５）の全体では、コンテナ１とコンテナ２の蔵置位置と積載順が近く、コンテナ１はＧＣ１によって船積みされ、コンテナ２はＧＣ２によって船積みされるような条件を満たすような船舶1におけるコンテナ１のロケーションとコンテナ２のロケーションの組合せがいくつあるかを示している。式（ｂ５）を目的関数に含めて最適化（最小化）計算を行うことで、このような条件を満たす原因となるようなコンテナ１のロケーションとコンテナ２のロケーションが発生する可能性を低減し、荷役機器（ＲＴＧ１～２又はＧＣ１～２）の作業効率を向上することができる。
【0035】
式（ｂ６）は、ＲＴＧの移動を減らすために作業対象となるコンテナのＢａｙがなるべく同じＢａｙとなるようにするための式である。式（ｂ６）のｂ１≠ｂ２は、作業対象のコンテナ１とコンテナ２が蔵置されたＢａｙが同じはないことを示す。ｓ１＋１＝ｓ２は、コンテナ１の次にコンテナ２を積むことを示す。式（ｂ６）の全体では、コンテナ１とコンテナ２のヤードにおける蔵置位置のＢａｙ番号が同じではなく、積載順が連続するようなコンテナ１とコンテナ２が１台のＧＣ１によって船積みされるような条件を満たすコンテナ１とコンテナ２のロケーションの組合せがいくつあるかを示している。式（ｂ６）を目的関数に含めて最適化（最小化）計算を行うことで、このような条件を満たす原因となるような船舶１におけるコンテナ１のロケーションとコンテナ２のロケーションが発生する可能性を低減し、荷役機器の作業効率を向上することができる。
【0036】
式（ｂ７）は、コンテナヤードにて１つのＢａｙに１台の荷役機器を割り当てることを目指した関数である。式（ｂ７）は、２台のＧＣ１、ＧＣ２が同じＢａｙ（ｂ１＝ｂ２）で作業するという条件を満たすコンテナ１とコンテナ２の組合せがいくつあるかを示している。このような条件を満たす原因となるようなコンテナ１のロケーションとコンテナ２のロケーションが発生する可能性を低減することで、荷役機器の移動機会を低減することができるので、作業効率を向上することができる。
【0037】
式（ｂ８）は、実入りコンテナをなるべくまとめて積むシーケンスを作成することを目指した関数である。式（ｂ８）のｆ１≠ｆ２はコンテナの形式（実入りコンテナか、空コンテナか）が異なることを示し、式（ｂ８）全体では、形式が異なるコンテナ１とコンテナ２を連続して船積みすることになるようなコンテナ１のロケーションとコンテナ２のロケーションの組合せの数を示している。このような条件を満たす原因となるようなコンテナ１のロケーションとコンテナ２のロケーションが発生する可能性を低減することで、空コンテナを船積みした後に実入りコンテナを船積みし、またその後、空コンテナを船積みするといった状況を回避することができる。
【0038】
【0039】
最適化計算部１３３は、式（ｃ１）で表される目的関数の値を最小化するような変数ＶＬｄｉｘｙｚを算出する。
【0040】
（動作）
次に本実施形態の船積み計画の作成処理の流れを説明する。
図９は、実施形態に係る計画作成処理の一例を示すフローチャートである。
最初にデータ取得部１１が、図４、図５Ｂにて例示した各種データや目的関数の重み係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚ、Ｗｒｔｇ２、Ｗｒｔｇ３、Ｗｒｔｇ４、Ｗｒｔｇ５、Ｗｒｔｇ６の値、寄港地dを行先とするコンテナiの情報（寄港地ｄ別のコンテナｉの個数と重量、各コンテナがコンテナヤードのどこに蔵置されているか等）、何台のＧＣ１等を用いて船積み作業を行うか、各ＧＣ１等の作業範囲（船舶１をＢａｙ方向に分割してできる範囲）、各ＧＣ１等の移動方向などの入力データを取得する（ステップＳ１）。データ取得部１１は、取得した各種の入力データを記憶部１５に書き込んで保存する。
次にユーザが、計画装置１０に対して、船積み計画の作成を指示する操作を行う。入力受付部１２は、この指示操作を受け付け、船積み計画作成処理の実行を制御部１３に指示する。すると、制御部１３が、制約条件定義部１３１、目的関数定義部１３２、最適化計算部１３３を用いて以下の処理を実行する。
まず、制約条件定義部１３１が、制約条件を設定する（ステップＳ２）。制約条件定義部１３１は、図７Ａ、図７Ｂにて例示した制約式を制約条件として設定する。
次に、目的関数定義部１３２が、目的関数を設定する（ステップＳ３）。目的関数定義部１３２は、ステップＳ１にて記憶部１５に保存された重み係数Ｗｘ等を記憶部１５から読み出して、目的関数（式（ｃ１））を設定する。
次に、最適化計算部１３３が、船積み計画を最適化する計算を行う（ステップＳ４）。最適化計算部１３３は、最適化問題を解くソルバーである。最適化計算部１３３は、ステップＳ２で設定された制約条件と、ステップＳ３で設定された目的関数によって定式化される最適化問題を解いて、ステップＳ２で設定された制約条件を満たしつつ、ステップＳ３で設定された目的関数の値を最小化する変数ＶＬｄｉｘｙｚを算出する。つまり、行先別の１つ１つのコンテナについての積載ロケーションを算出する。
次に出力部１４が作成した計画を出力する（ステップＳ５）。例えば、出力部１４は、図３Ａ、図３Ｂに例示した船体イメージの各セルと、各セルに積載される予定のコンテナの識別情報（例えば、寄港地dとコンテナ採番i）とを対応付けた画像を表示してもよい。
次に本実施形態の船積み計画の作成処理の流れを説明する。
図９は、実施形態に係る計画作成処理の一例を示すフローチャートである。
最初にデータ取得部１１が、図４、図５Ｂにて例示した各種データや目的関数の重み係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚ、Ｗｒｔｇ２、Ｗｒｔｇ３、Ｗｒｔｇ４、Ｗｒｔｇ５、Ｗｒｔｇ６の値、寄港地dを行先とするコンテナiの情報（寄港地ｄ別のコンテナｉの個数と重量、各コンテナがコンテナヤードのどこに蔵置されているか等）、何台のＧＣ１等を用いて船積み作業を行うか、各ＧＣ１等の作業範囲（船舶１をＢａｙ方向に分割してできる範囲）、各ＧＣ１等の移動方向などの入力データを取得する（ステップＳ１）。データ取得部１１は、取得した各種の入力データを記憶部１５に書き込んで保存する。
次にユーザが、計画装置１０に対して、船積み計画の作成を指示する操作を行う。入力受付部１２は、この指示操作を受け付け、船積み計画作成処理の実行を制御部１３に指示する。すると、制御部１３が、制約条件定義部１３１、目的関数定義部１３２、最適化計算部１３３を用いて以下の処理を実行する。
まず、制約条件定義部１３１が、制約条件を設定する（ステップＳ２）。制約条件定義部１３１は、図７Ａ、図７Ｂにて例示した制約式を制約条件として設定する。
次に、目的関数定義部１３２が、目的関数を設定する（ステップＳ３）。目的関数定義部１３２は、ステップＳ１にて記憶部１５に保存された重み係数Ｗｘ等を記憶部１５から読み出して、目的関数（式（ｃ１））を設定する。
次に、最適化計算部１３３が、船積み計画を最適化する計算を行う（ステップＳ４）。最適化計算部１３３は、最適化問題を解くソルバーである。最適化計算部１３３は、ステップＳ２で設定された制約条件と、ステップＳ３で設定された目的関数によって定式化される最適化問題を解いて、ステップＳ２で設定された制約条件を満たしつつ、ステップＳ３で設定された目的関数の値を最小化する変数ＶＬｄｉｘｙｚを算出する。つまり、行先別の１つ１つのコンテナについての積載ロケーションを算出する。
次に出力部１４が作成した計画を出力する（ステップＳ５）。例えば、出力部１４は、図３Ａ、図３Ｂに例示した船体イメージの各セルと、各セルに積載される予定のコンテナの識別情報（例えば、寄港地dとコンテナ採番i）とを対応付けた画像を表示してもよい。
【0041】
（効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、（１）船舶１の重心バランスが適正な範囲に収まり、（２）特殊コンテナを適切なロケーションに積むことができ、（３）荷役機器の効率を向上させることができるような船積み計画（各コンテナを積むロケーションの一覧）を算出することができる。また、本実施形態によれば、港湾コンテナターミナルにおけるコンテナの船積み計画の業務を迅速化することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、（１）船舶１の重心バランスが適正な範囲に収まり、（２）特殊コンテナを適切なロケーションに積むことができ、（３）荷役機器の効率を向上させることができるような船積み計画（各コンテナを積むロケーションの一覧）を算出することができる。また、本実施形態によれば、港湾コンテナターミナルにおけるコンテナの船積み計画の業務を迅速化することができる。
【0042】
なお、本実施形態の船積み計画の算出処理の前に、船積み作業に使用する荷役機器の台数、作業範囲、移動方向を最適化する最適化計算を行っておいてもよい。この結果（Ｂａｙ方向の作業順）と、本実施形態の船積み計画の結果を合わせ、さらに上述した規則（１つのＢａｙでは海側のＲｏｗから順に船積みを行う、１つのＢａｙと１つのＲｏｗで定まる範囲については、下側の空きロケーションから順にコンテナを積載する）を適用することにより、各コンテナの積載順を算出することができる。
【0043】
図１０は、実施形態に係る計画装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、入出力インタフェース９０４、通信インタフェース９０５を備える。
上述の計画装置１０は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各機能は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域を補助記憶装置９０３に確保する。
コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、入出力インタフェース９０４、通信インタフェース９０５を備える。
上述の計画装置１０は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各機能は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域を補助記憶装置９０３に確保する。
【0044】
なお、計画装置１０の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各機能部による処理を行ってもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行しても良い。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【0045】
以上のとおり、本開示に係るいくつかの実施形態を説明したが、これら全ての実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【0046】
＜付記＞
各実施形態に記載の計画装置、計画方法及びプログラムは、例えば以下のように把握される。
各実施形態に記載の計画装置、計画方法及びプログラムは、例えば以下のように把握される。
【0047】
（１）第１の態様に係る計画装置１０は、船舶の重心位置と、前記船舶に積載する貨物の輸送先別の数および重量と、前記船舶における貨物を積載可能な空スペースの位置情報と、を取得するデータ取得部と、前記船舶の重心位置と所望の重心位置との距離が所定の範囲内となることを制約する重心に関する制約式と、前記貨物の種類別に要求される条件を満たす前記空スペースに前記貨物を積載することを条件付ける貨物種類に関する制約式と、を制約条件として設定する制約条件定義部と、前記所定の範囲の大きさを目的関数として設定する目的関数定義部と、前記制約条件を満たしつつ、前記目的関数を最小化するような前記貨物を積載する前記空スペースの位置を計算する最適化計算部と、を備える。
これにより、船体の重心バランスや特殊コンテナの積載位置を考慮したコンテナの船積み計画を作成することができる。
これにより、船体の重心バランスや特殊コンテナの積載位置を考慮したコンテナの船積み計画を作成することができる。
【0048】
（２）第２の態様に係る計画装置１０は、（１）の計画装置であって、前記目的関数定義部は、さらに、前記貨物を前記船舶に積載するために用いられる荷役機器の非効率さの程度を示す、前記貨物を積載する前記空スペースの位置を変数とする関数を、前記目的関数に含める。
これにより、荷役機器の作業効率を向上させる船積み計画を算出することができる。
これにより、荷役機器の作業効率を向上させる船積み計画を算出することができる。
【0049】
（３）第３の態様に係る計画装置１０は、（２）の計画装置であって、前記荷役機器の非効率さの程度を示す前記関数は、前記荷役機器が第１の前記貨物を前記船舶に積むために、前記第１の貨物の上に積まれた第２の前記貨物を取り除く必要があるような前記第１の貨物を積載する前記空スペースの位置と前記第２の貨物を積載する前記空スペースの位置の関係を表す関数である。
これにより、ヤード側での荷繰りの回数を低減し、荷役機器の作業効率を向上させる船積み計画を算出することができる。
これにより、ヤード側での荷繰りの回数を低減し、荷役機器の作業効率を向上させる船積み計画を算出することができる。
【0050】
（４）第４の態様に係る計画装置１０は、（１）～（３）の計画装置であって、前記荷役機器の非効率さの程度を示す前記関数は、第１の前記貨物を前記船舶に積むために用いられる第１の前記荷役機器と、第２の前記貨物を前記船舶に積むために用いられる第２の前記荷役機器の位置の差および前記第１の貨物を前記船舶に積む時間と前記第２の貨物を前記船舶に積む時間との差が共に所定の範囲内となるような前記第１の貨物を積載する前記空スペースの位置と前記第２の貨物を積載する前記空スペースの位置の関係を表す関数である。
これにより、２台の荷役機器が干渉する可能性を低減し、荷役機器の作業効率を向上させる船積み計画を算出することができる。
これにより、２台の荷役機器が干渉する可能性を低減し、荷役機器の作業効率を向上させる船積み計画を算出することができる。
【0051】
（５）第５の態様に係る計画装置１０は、（１）～（４）の計画装置であって、前記荷役機器の非効率さの程度を示す前記関数は、前記貨物を前記船舶に積むために用いられる１台の前記荷役機器によって連続的に前記船舶に積まれる第１の前記貨物と第２の前記貨物の蔵置位置が所定の距離よりも離れていることになるような前記第１の貨物を積載する前記空スペースの位置と前記第２の貨物を積載する前記空スペースの位置の関係を表す関数である。
これにより、荷役機器が連続的に船積みするコンテナが離れた場所に蔵置されている可能性を低減し、荷役機器の作業効率を向上させる船積み計画を算出することができる。
これにより、荷役機器が連続的に船積みするコンテナが離れた場所に蔵置されている可能性を低減し、荷役機器の作業効率を向上させる船積み計画を算出することができる。
【0052】
（６）第６の態様に係る計画装置１０は、（１）～（５）の計画装置であって、前記荷役機器の非効率さの程度を示す前記関数は、第１の前記貨物を前記船舶に積むために用いられる第１の前記荷役機器の位置と、第２の前記貨物を前記船舶に積むために用いられる第２の前記荷役機器の位置と、を重ならせるような前記第１の貨物を積載する前記空スペースの位置と前記第２の貨物を積載する前記空スペースの位置の関係を表す関数である。
これにより、第１の荷役機器と第２の荷役機器の位置が重なる確率を低減し、１つのＢａｙの作業を１つの荷役機器に集中させることができ、移動機会を低減することにより、荷役機器の作業効率を向上させる船積み計画を算出することができる。
これにより、第１の荷役機器と第２の荷役機器の位置が重なる確率を低減し、１つのＢａｙの作業を１つの荷役機器に集中させることができ、移動機会を低減することにより、荷役機器の作業効率を向上させる船積み計画を算出することができる。
【0053】
（７）第７の態様に係る計画装置１０は、（１）～（６）の計画装置であって、前記貨物種類に関する制約式は、電源設備を必要とする前記貨物については、電源設備を備える前記空スペースに当該貨物を積載することを条件付ける制約式である。
これにより、冷凍冷蔵品などの電源を必要とする貨物については、電源供給可能な位置に積載する船積み計画を作成することができる。
これにより、冷凍冷蔵品などの電源を必要とする貨物については、電源供給可能な位置に積載する船積み計画を作成することができる。
【0054】
（８）第８の態様に係る計画装置１０は、（１）～（７）の計画装置であって、前記貨物種類に関する制約式は、コンテナに入らない前記貨物については、当該貨物を積載可能な前記空スペースに当該貨物を積載することを条件付ける制約式である。
これにより、ＯＯＧ貨物については、積載可能な位置（外置き、内置き）に積載するような船積み計画を作成することができる。
これにより、ＯＯＧ貨物については、積載可能な位置（外置き、内置き）に積載するような船積み計画を作成することができる。
【0055】
（９）第９の態様に係る計画装置１０は、（１）～（８）の計画装置であって、前記貨物種類に関する制約式は、危険品を含む前記貨物については、他の危険品を含む前記貨物との間に一定の間隔を空けることを条件付ける制約式である。
これにより、危険品については間隔を空けて積載するような船積み計画を作成することができる。
これにより、危険品については間隔を空けて積載するような船積み計画を作成することができる。
【0056】
（１０）第１０の態様に係る計画装置１０は、（１）～（９）の計画装置であって、前記貨物種類に関する制約式は、危険品を含む前記貨物については、熱源位置、居住区位置の周りに積載しないことを条件付ける制約式である。
これにより、危険品を熱源位置、居住区位置から離して積載するような船積み計画を作成することができる。
これにより、危険品を熱源位置、居住区位置から離して積載するような船積み計画を作成することができる。
【0057】
（１１）第１１の態様に係る計画装置１０は、（１）～（１０）の計画装置であって、前記貨物種類に関する制約式は、デッキの上又は下に積載することを指定された前記貨物については、前記指定を満たす前記空スペースに積載することを条件付ける制約式である。
これにより、Ｈｏｌｄ指定、Ｄｅｃｋ指定があるコンテナについては指示通りのロケーションに積載する船積み計画を作成することができる。
これにより、Ｈｏｌｄ指定、Ｄｅｃｋ指定があるコンテナについては指示通りのロケーションに積載する船積み計画を作成することができる。
【0058】
（１２）第１２の態様に係る計画装置１０は、（１）～（１１）の計画装置であって、前記船舶の重心位置と所望の重心位置との距離が所定の範囲内となることを制約する制約式は、前記船舶の重心位置が前記所望の重心位置から前後方向にずれる距離が所定の第１範囲内となることを制約する制約式と、前記船舶の重心位置が前記所望の重心位置から左右方向にずれる距離が所定の第２範囲内となることを制約する制約式と、前記船舶の重心位置が前記所望の重心位置から上下方向にずれる距離が所定の第３範囲内となることを制約する制約式と、を含み、前記目的関数は、前記第１範囲と、前記第２範囲と、前記第３範囲とに基づいて前記所定の範囲の大きさを算出する。
これにより、重心バランスの前後方向のずれ、左右方向のずれ、上下方向のずれを調整した船積み計画を作成することができる。
これにより、重心バランスの前後方向のずれ、左右方向のずれ、上下方向のずれを調整した船積み計画を作成することができる。
【0059】
（１３）第１３の態様に係る計画方法は、船舶の重心位置と、前記船舶に積載する貨物の輸送先別の数および重量と、前記船舶における貨物を積載可能な空スペースの位置情報と、を取得するステップと、前記船舶の重心位置と所望の重心位置との距離が所定の範囲内となることを制約する重心に関する制約式と、前記貨物の種類別に要求される条件を満たす前記空スペースに前記貨物を積載することを条件付ける貨物種類に関する制約式と、を制約条件として設定するステップと、前記所定の範囲の大きさを目的関数として設定するステップと、前記制約条件を満たしつつ、前記目的関数を最小化するような前記貨物を積載する前記空スペースの位置を計算するステップと、を有する。
【0060】
（１４）第１４の態様に係るプログラムは、コンピュータ９００に、船舶の重心位置と、前記船舶に積載する貨物の輸送先別の数および重量と、前記船舶における貨物を積載可能な空スペースの位置情報と、を取得するステップと、前記船舶の重心位置と所望の重心位置との距離が所定の範囲内となることを制約する重心に関する制約式と、前記貨物の種類別に要求される条件を満たす前記空スペースに前記貨物を積載することを条件付ける貨物種類に関する制約式と、を制約条件として設定するステップと、前記所定の範囲の大きさを目的関数として設定するステップと、前記制約条件を満たしつつ、前記目的関数を最小化するような前記貨物を積載する前記空スペースの位置を計算するステップと、を実行させる。
【符号の説明】
【0061】
１・・・船舶
１０・・・計画装置
１１・・・データ取得部
１２・・・入力受付部
１３・・・制御部
１３１・・・制約条件定義部
１３２・・・目的関数定義部
１３３・・・最適化計算部
１４・・・出力部
１５・・・記憶部
９００・・・コンピュータ
９０１・・・ＣＰＵ
９０２・・・主記憶装置
９０３・・・補助記憶装置
９０４・・・入出力インタフェース
９０５・・・通信インタフェース
１０・・・計画装置
１１・・・データ取得部
１２・・・入力受付部
１３・・・制御部
１３１・・・制約条件定義部
１３２・・・目的関数定義部
１３３・・・最適化計算部
１４・・・出力部
１５・・・記憶部
９００・・・コンピュータ
９０１・・・ＣＰＵ
９０２・・・主記憶装置
９０３・・・補助記憶装置
９０４・・・入出力インタフェース
９０５・・・通信インタフェース
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】