特開 2024-39509 情報処理装置、最適化方法および最適化プログラム

(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】P2024039509

(43)【公開日】2024-03-22

(54)【発明の名称】情報処理装置、最適化方法および最適化プログラム

(51)【国際特許分類】

   B65G 67/60 20060101AFI20240314BHJP

   G06Q 10/08 20240101ALN20240314BHJP

【ＦＩ】

B65G67/60 F

G06Q10/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022144118

(22)【出願日】2022-09-09

(71)【出願人】

【識別番号】000005223

【氏名又は名称】富士通株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山口 秀史

【テーマコード（参考）】

3F077

5L049

【Ｆターム（参考）】

3F077AA01

3F077EA01

3F077EA09

3F077EA28

5L049AA16

(57)【要約】

【課題】貨物配置の最適化の精度を向上させることを課題とする。
【解決手段】情報処理装置は、空間内の複数の部分空間夫々の高さと複数の空間の相互間の第１経路と複数の部分空間夫々から空間の出入口への第２経路とが定義された空間情報を受け付け、複数の貨物の空間への運び入れ時および運び出し時に、運び入れ対象の貨物または運び出し対象の貨物が配置される部分空間から出入口への第１経路上の他の部分空間には、他の貨物が存在しないことを示す第１の制約条件と、複数の部分空間夫々の高さを超えない貨物の数であって複数の部分空間夫々に配置することが可能な貨物数を示す第２の制約条件と、複数の部分空間夫々の高さを超えない貨物の最大積載量を示す第３の制約条件を生成し、第１から第３の制約条件に基づいて、複数の部分空間の何れにも複数の部分空間の夫々の高さ超える貨物が配置されないことを条件として貨物の配置を決定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の貨物が配置される空間に関し、前記空間に含まれる複数の部分空間それぞれの高さと、前記複数の部分空間の相互間の第１経路と、前記複数の部分空間それぞれから前記空間の出入口への第２経路と、が定義された、前記空間に関する空間情報を受け付ける受付部と、
前記空間情報にしたがって、前記複数の貨物の前記空間への運び入れ時および運び出し時に、運び入れ対象の貨物または運び出し対象の貨物が配置される部分空間から前記出入口への前記第１経路上の他の部分空間には、他の貨物が存在しないことを示す第１の制約条件と、前記複数の部分空間それぞれの高さを超えない貨物の数であって前記複数の部分空間それぞれに配置することが可能な貨物数を示す第２の制約条件と、前記複数の部分空間それぞれの高さを超えない貨物の最大積載量を示す第３の制約条件とを生成する生成部と、
前記第１の制約条件、前記第２の制約条件、および、前記第３の制約条件に基づいて、前記複数の部分空間の何れにも、前記複数の部分空間のそれぞれの高さ超える貨物が配置されないことを条件として、前記空間における前記複数の貨物の配置を決定する決定部と、
を有することを特徴とする情報処理装置。

【請求項2】

前記複数の部分空間は第１部分空間と、前記第１部分空間の上に配置される第２部分空間を含み、前記第１部分空間の高さは変更可能であり、前記第１部分空間の高さを増加させた場合には、前記第２部分空間の高さは減少し、
前記複数の貨物は、第１貨物を含み、
前記生成部は、前記第１部分空間の高さを前記第１貨物の高さ以上の高さに変更できないときは前記第１貨物は前記第１部分空間を通過できないこと、および、前記第１部分空間に前記第１貨物が配置されているときは前記第２部分空間を貨物は通過できないことを示す第４の制約条件を生成し、
前記決定部は、前記第１の制約条件、前記第２の制約条件、前記第３の制約条件、および、前記第４の制約条件に基づいて前記空間における前記複数の貨物の配置を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。

【請求項3】

前記生成部は、
前記第１貨物が前記第１部分空間に配置されることで前記第１部分空間の高さが増加した場合、前記第２部分空間には、減少した前記第２部分空間の高さまでの貨物しか配置できないことを示す第５の制約条件を生成し、
前記決定部は、前記第１の制約条件、前記第２の制約条件、前記第３の制約条件、前記第４の制約条件、および、前記第５の制約条件に基づいて前記空間における前記複数の貨物の配置を決定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。

【請求項4】

前記生成部は、前記空間の不安定度合いを算出する目的関数を生成し、
前記決定部は、前記第１の制約条件と前記第２の制約条件と前記第３の制約条件と前記第４の制約条件と前記第５の制約条件と前記目的関数とを用いたエネルギー関数を用いて、前記空間における前記複数の貨物の配置を決定することを特徴とする請求項３に記載の情報処理装置。

【請求項5】

前記決定部は、前記エネルギー関数をイジングマシンに入力して、前記イジングマシンによる求解結果を用いて、前記空間における前記複数の貨物の配置を決定することを特徴とする請求項４に記載の情報処理装置。

【請求項6】

コンピュータが、
複数の貨物が配置される空間に関し、前記空間に含まれる複数の部分空間それぞれの高さと、前記複数の部分空間の相互間の第１経路と、前記複数の部分空間それぞれから前記空間の出入口への第２経路と、が定義された、前記空間に関する空間情報を受け付け、
前記空間情報にしたがって、前記複数の貨物の前記空間への運び入れ時および運び出し時に、運び入れ対象の貨物または運び出し対象の貨物が配置される部分空間から前記出入口への前記第１経路上の他の部分空間には、他の貨物が存在しないことを示す第１の制約条件と、前記複数の部分空間それぞれの高さを超えない貨物の数であって前記複数の部分空間それぞれに配置することが可能な貨物数を示す第２の制約条件と、前記複数の部分空間それぞれの高さを超えない貨物の最大積載量を示す第３の制約条件とを生成し、
前記第１の制約条件、前記第２の制約条件、および、前記第３の制約条件に基づいて、前記複数の部分空間の何れにも、前記複数の部分空間のそれぞれの高さ超える貨物が配置されないことを条件として、前記空間における前記複数の貨物の配置を決定する、
処理を実行することを特徴とする最適化方法。

【請求項7】

コンピュータに、
複数の貨物が配置される空間に関し、前記空間に含まれる複数の部分空間それぞれの高さと、前記複数の部分空間の相互間の第１経路と、前記複数の部分空間それぞれから前記空間の出入口への第２経路と、が定義された、前記空間に関する空間情報を受け付け、
前記空間情報にしたがって、前記複数の貨物の前記空間への運び入れ時および運び出し時に、運び入れ対象の貨物または運び出し対象の貨物が配置される部分空間から前記出入口への前記第１経路上の他の部分空間には、他の貨物が存在しないことを示す第１の制約条件と、前記複数の部分空間それぞれの高さを超えない貨物の数であって前記複数の部分空間それぞれに配置することが可能な貨物数を示す第２の制約条件と、前記複数の部分空間それぞれの高さを超えない貨物の最大積載量を示す第３の制約条件とを生成し、
前記第１の制約条件、前記第２の制約条件、および、前記第３の制約条件に基づいて、前記複数の部分空間の何れにも、前記複数の部分空間のそれぞれの高さ超える貨物が配置されないことを条件として、前記空間における前記複数の貨物の配置を決定する、
処理を実行させることを特徴とする最適化プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、情報処理装置、最適化方法および最適化プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

階層建ての倉庫、平面の駐車場、車両輸送船などに貨物を配置する際、貨物や車両の運び入れや運び出し時に貨物等が通行の妨げにならないように、貨物等を運び入れるときの配置を最適化することが行われている。

【0003】

例えば、１階建ての天井がオープンな船に複数の倉庫から薄板コイルを運搬して船に２段積みで積載する時に、船のバランス等を最適化する技術が利用されている。また、複数の配送元から複数の配送先に配送品を配送する場合、各配送先で配送品を卸した後に他の配送品を積んで次の配送先に配送するために、運送効率の良い配送計画を作成する技術が利用されている。また、自動車専用船への積付計画（車両配置）において、船内のブロック内で船内障害物を避けブロークンスペースを作らないように個別の車両配置を決定する技術が利用されている。

【0004】

近年では、複数回の運び入れと運び出しが発生する状況で、車両輸送船内の各ブロックに車両を配置するプランニングを行うときに、運び入れ及び陸揚げが可能であることを考慮しながら、貨物配置の最適化を行う技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００３－１７３３６６号公報

【特許文献2】特開２０１５－２３０６６０号公報

【特許文献3】特開２０２１－１６９３６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところが、貨物輸送船の天井には上下可動なパネルが用いられるなど、各デッキの高さが一定でない貨物輸送船が利用されつつある。このような貨物輸送船に対して上記最適化技術による最適化を行った場合、最適化の精度が低下することが考えられる。

【0007】

一つの側面では、貨物配置の最適化の精度を向上させることができる情報処理装置、最適化方法および最適化プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

第１の案では、情報処理装置は、複数の貨物が配置される空間に関し、前記空間に含まれる複数の部分空間それぞれの高さと、前記複数の部分空間の相互間の第１経路と、前記複数の部分空間それぞれから前記空間の出入口への第２経路と、が定義された、前記空間に関する空間情報を受け付ける受付部と、前記空間情報にしたがって、前記複数の貨物の前記空間への運び入れ時および運び出し時に、運び入れ対象の貨物または運び出し対象の貨物が配置される部分空間から前記出入口への前記第１経路上の他の部分空間には、他の貨物が存在しないことを示す第１の制約条件と、前記複数の部分空間それぞれの高さを超えない貨物の数であって前記複数の部分空間それぞれに配置することが可能な貨物数を示す第２の制約条件と、前記複数の部分空間それぞれの高さを超えない貨物の最大積載量を示す第３の制約条件とを生成する生成部と、前記第１の制約条件、前記第２の制約条件、および、前記第３の制約条件に基づいて、前記複数の部分空間の何れにも、前記複数の部分空間のそれぞれの高さ超える貨物が配置されないことを条件として、前記空間における前記複数の貨物の配置を決定する決定部と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

一つの側面では、貨物配置の最適化の精度を向上させることができる情報処理装置、最適化方法および最適化プログラムを提供することを目的とする。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施例１にかかる情報処理装置を説明する図である。

【図2】図２は、最適化の精度低下を説明する図である。

【図3】図３は、最適化の精度低下を説明する図である。

【図4】図４は、実施例１にかかる情報処理装置の機能構成を示す機能ブロック図である。

【図5】図５は、車両運搬船の模式図である。

【図6】図６は、車両運搬船の空間をグラフ構造で表した図である。

【図7】図７は、デッキの高さ管理表を説明する図である。

【図8】図８は、車両搬入出表を説明する図である。

【図9】図９は、ブロックをセルに分割した模式図である。

【図10】図１０は、最適化装置による求解と解が表す車両配置の演算を説明する図である。

【図11】図１１は、最適化された車両配置を説明する図である。

【図12】図１２は、最適化処理の流れを示すフローチャートである。

【図13】図１３は、定式化計算の流れを示すフローチャートである。

【図14】図１４は、ハードウェア構成例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本願の開示する情報処理装置、最適化方法および最適化プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、各実施例は、矛盾のない範囲内で適宜組み合わせることができる。

【実施例0012】

（情報処理装置の説明）
図１は、実施例１にかかる情報処理装置１０を説明する図である。図１に示す情報処理装置１０は、階層建ての倉庫、平面の駐車場、車両輸送船などに貨物を配置する際、貨物や車両の運び入れや運び出し時に貨物等が通行の妨げにならないように、貨物等を運び入れるときの貨物配置を最適化するコンピュータ装置の一例である。最適化装置５０は、アニーリング計算機やイジングマシンなどの一例であり、情報処理装置１０から入力された計算式の最適化を実行する。

【0013】

実施例１では、貨物配置の一例として、１回の航海で複数の港で車両を積み込み、複数の港で陸揚げする車両輸送船を例にして説明する。なお、車両は、貨物の一例であり、車両輸送船は、貨物を配置する対象空間の一例である。また、対象空間は、複数のデッキを含み、各デッキは、複数のブロックに分割される。

【0014】

図１に示すように、情報処理装置１０は、複数の区画（部分空間とも呼ぶ）に区分けされるとともに、複数の区画間の経路と複数の区画それぞれから出入口への経路が定義された、車両を配置する車両輸送船内に関する空間情報の入力を受け付ける。同様に、情報処理装置１０は、どの港で何台の車両を積み込み、どの港で何台の車両を陸揚げするかを示す、いわゆる車両搬入出表に該当する搬出入情報の入力を受け付ける。

【0015】

そして、情報処理装置１０は、入力された情報を用いて、制約条件を生成する。例えば、情報処理装置１０は、車両の積み込み時および陸揚げ時に、積み込みまたは陸揚げ対象の車両から出入口への経路上に他の車両が存在しないことを示す制約条件を生成する。また、情報処理装置１０は、積み込み数および陸揚げ数は予め指定されていることを示す制約条件を生成する。また、情報処理装置１０は、複数の区画それぞれには予め設定される積載量（最大積載量）を越えない範囲で車両を配置することを示す制約条件を生成する。

【0016】

その後、最適化装置５０が、情報処理装置１０により生成された各制約条件を用いて、最適化を実行し、情報処理装置１０が、最適化結果を用いて、適切な車両の配置を決定する。

【0017】

ところが、船内の各デッキの高さは一定ではないことがあり、上記最適化手法では、最適化の精度が低下することがある。図２と図３は、最適化の精度低下を説明する図である。図２に示すように、船内は、高さが１．８ｍのデッキ１、高さが２．０ｍのデッキ２、高さが２．５ｍのデッキ３、高さが２．５ｍのデッキ４、高さが２．０ｍのデッキ５、高さが１．８ｍのデッキ６を有している。つまり、デッキごとに高さが異なる。この場合、車高が高い車両は、高さが低いデッキに配置できない場合があるが、上記制約条件を用いた最適化では、この点が考慮されていないことから、最適化の結果が正しいとは限らない。

【0018】

また、デッキの高さが可変な場合も、最適化の精度低下を説明する可能性がある。図３に示すように、デッキ３の天井であってデッキ４の床となるパネルが可変式であり、デッキ３の高さを高くすることができることもある。このように、デッキ内の一部の領域の天井が上下可動なパネルが存在する時に、パネルの上下に配置または通過できる車両には車高の制約が発生するが、上記制約条件を用いた最適化では、この点が考慮されていないことから、最適化の結果が正しいとは限らない。

【0019】

そこで、実施例１にかかる情報処理装置１０は、少なくとも船内のデッキの高さが一定ではないことを考慮し、適切な車高の車両配置を決定する方法を提供する。さらに、実施例１にかかる情報処理装置１０は、デッキ高さが可変であることも考慮して、車両配置の精度をさらに向上させることもできる。

【0020】

具体的には、情報処理装置１０は、複数の区画に区分けされるとともに、複数の区画それぞれの高さと複数の区画の相互間の経路と複数の区画それぞれから出入口への経路とが定義された、所定の高さを有する貨物を配置する対象空間に関する空間情報を受け付ける。

【0021】

そして、情報処理装置１０は、空間情報にしたがって、貨物の運び入れ時および運び出し時に、運び入れ対象または運び出し対象の貨物から出入口への経路上の各区画には他の貨物が存在しないことを示す制約条件１を生成する。さらに、情報処理装置１０は、複数の区画それぞれの高さを超えない貨物の数であって複数の区画それぞれに対する運び入れる貨物数および運び出す貨物数を示す制約条件２と、複数の区画それぞれについて各区画の高さを超えない貨物の最大積載量を示す制約条件３とを生成する。その後、情報処理装置１０は、制約条件１、制約条件２、および、制約条件３に基づいて対象空間における貨物の配置を決定する。

【0022】

すなわち、実施例１にかかる情報処理装置１０は、車両の車高を船のデッキ高さを基準にカテゴリ分けし、制約条件１から３を生成することで、貨物配置の最適化の精度を向上させることができる。

【0023】

さらに、情報処理装置１０は、パネルの高さ制約に対応する第４の制約条件や第５の制約条件５を新たに追加することで、高さが可変であることも考慮して、車両配置の精度をさらに向上させることもできる。

【0024】

（機能構成）
図４は、実施例１にかかる情報処理装置１０の機能構成を示す機能ブロック図である。図４に示すように、情報処理装置１０は、通信部１１、表示部１２、記憶部１３、制御部２０を有する。

【0025】

通信部１１は、他の装置の間の通信を制御する処理部であり、例えば通信インタフェースなどにより実現される。例えば、通信部１１は、管理者などが利用する装置などの外部装置との間で、各種データの送受信を実行する。

【0026】

表示部１２は、各種情報を表示する処理部であり、例えばディスプレイやタッチパネルなどにより実現される。例えば、表示部１２は、最終的に得られた車両の配置結果や、算出された求解結果などを表示する。

【0027】

記憶部１３は、各種データや制御部２０が実行するプログラムなどを記憶する処理部であり、例えばメモリやハードディスクなどにより実現される。この記憶部１３は、船舶情報１４、車両搬入出表１５を記憶する。

【0028】

船舶情報１４は、複数の区画に区分けされるとともに、複数の区画それぞれの高さと複数の区画間の経路と複数の区画それぞれから出入口への経路が定義された、所定の高さを有する車両を配置する車両輸送船に関する情報である。例えば、船舶情報１４は、車両運搬船の模式図をグラフ化した情報やデッキの高さ管理表などを含む。

【0029】

まず、車両運搬船の模式図について説明する。図５は、車両運搬船の模式図である。図５に示す模式図に示すように、車両輸送船は、１階のデッキ１から６階のデッキ６まで６階建てあり、各デッキはブロックに分割されるとともに、出入口は１箇所でデッキ３にあり、各デッキはスロープＳ１、Ｓ２、Ｓ３で繋がっている。

【0030】

また、デッキ６は、高さが１．８ｍであり、ブロック１から４の４つのブロックに分割される。デッキ５は、高さが２．０ｍであり、ブロック５から８の４つのブロックに分割される。デッキ４は、高さが２．５ｍであり、ブロック９から１２の４つのブロックに分割される。デッキ３は、高さが２．５ｍであり、ブロック１３から１６の４つのブロックに分割される。デッキ２は、高さが２．０ｍであり、ブロック１７から１９の３つのブロックに分割される。デッキ１は、高さが１．８ｍであり、ブロック２０から２２の３つのブロックに分割される。

【0031】

また、スロープＳ１は、デッキ６およびデッキ５からデッキ３の出入口までの経路であり、スロープＳ２は、デッキ４から出入口までの経路であり、スロープＳ１は、デッキ２およびデッキ１から出入口までの経路である。

【0032】

次に、車両運搬船の模式図をグラフ化した情報について説明する。図６は、車両運搬船の空間をグラフ構造で表した図である。図６に示すように、同一デッキ内の各ブロックは、相互に繋がっている。また、デッキ６のブロック１からブロック４は、ブロック２、ブロック６、ブロック１３を順に経由して出入口に繋がる。デッキ５のブロック５からブロック８は、ブロック６、ブロック１３を順に経由して出入口に繋がる。デッキ４のブロック９からブロック１２は、ブロック１０、ブロック１３を順に経由して出入口に繋がる。

【0033】

デッキ３のブロック１３からブロック１６は、ブロック１３を経由して出入口に繋がる。デッキ２のブロック１７からブロック１９は、ブロック１７、ブロック１４、ブロック１３を順に経由して出入口に繋がる。デッキ１のブロック２０からブロック２２は、ブロック２０、ブロック１７、ブロック１４、ブロック１３を順に経由して出入口に繋がる。

【0034】

次に、デッキの高さ管理表について説明する。図７は、デッキの高さ管理表を説明する図である。図７に示すように、デッキの高さ管理表には、デッキごとの高さが規定され、高さ１が規定の高さを示し、高さ２および高さ３が可変により変更される最大限の高さを示す。

【0035】

例えば、図７の例では、デッキ１、２、３、４、５、６のそれぞれは、１．８ｍ、２．０ｍ、２．５ｍ、２．５ｍ、２．０ｍ、１．８ｍの高さに設定されている。また、デッキ３とデッキ４の各天井のパネルが可変である。さらに、デッキ３は、高さが３．０ｍに変更できるエリアと、高さが５．０ｍに変更できるエリアを有する。また、デッキ３の上に位置するデッキ４は、デッキ３のパネルの位置により、高さが２．０ｍに変更されるエリアと、高さが０．０ｍに変更されるエリアを含む。

【0036】

なお、船舶情報１４には、図５から図７に示したデッキ位置、ブロック位置、スロープ位置などを含むグラフ構造の情報以外にも、各ブロックの最大積載量などが定義された積載情報も含まれる。

【0037】

図４に戻り、車両搬入出表１５は、寄港順や積み下ろし台数などを定めた搬入出情報の一例である。図８は、車両搬入出表１５を説明する図である。図８に示すように、車両搬入出表１５は、車両を積み込む積み込み港と、車両を陸揚げする陸揚げ港と、それぞれの車両数とが対応付けられる。

【0038】

具体的には、車両搬入出表１５では、港Ａ→港Ｂ→港Ｃ→港Ｄ→港Ｅ→港Ｆの順で寄港することが定義されている。また、車両搬入出表１５の数字は、各港で積み下ろしする車両の台数を示しており、車高カテゴリごとに台数が定義される。なお、車高カテゴリの「１．８」は、車高１．８ｍ以下の車両を示し、「２．０」は、車高１．８ｍ以上２．０ｍ以下の車両を示し、「２．５」は、車高２．０ｍ以上２．５ｍ以下の車両を示し、「３．０」は、車２．５ｍ以上３．０ｍ以下の車両を示し、「５．０」は、車高３．０ｍ以上５．０ｍ以下の車両を示す。例えば、図８の（ａ）は、高さが１．８ｍ以下の１５０台の車両が、港Ｂで積み込まれて、港Ｄで陸揚げされることが設定されている。

【0039】

制御部２０は、情報処理装置１０全体を司る処理部であり、例えばプロセッサなどにより実現される。この制御部２０は、受付部２１、定式化部２２、最適化部２３、出力演算部２４を有する。なお、受付部２１、定式化部２２、最適化部２３、出力演算部２４は、プロセッサなどの電子回路で実現することもでき、プロセッサが実行するプロセスの一例として実現することもできる。

【0040】

受付部２１は、船舶情報１４や車両搬入出表１５を受け付ける処理部である。例えば、受付部２１は、通信部１１を介して、管理者端末などから船舶情報１４や車両搬入出表１５を受け付けて、記憶部１３に格納する。なお、船舶情報１４や車両搬入出表１５は、管理者などが人為的に生成した情報でもよく、公知のツールなどを用いて生成された情報でもよい。

【0041】

定式化部２２は、船舶情報１４や車両搬入出表１５などを用いて、制約条件や目的関数の定式化を実行する処理部である。具体的には、定式化部２２は、実施例１にかかる最適化問題を数理最適化問題と捉え、複数の制約条件（制約条件１から制約条件５）と目的関数を生成する。

【0042】

（前提）
ここで、定式化部２２は、各ブロック（領域）をセルに分割して、各セルにバイナリ変数を割り当てる。図９は、ブロックをセルに分割した模式図である。図９に示すように、各ブロックは、４つのセルに分割される。なお、分割する数（セルの数）は、最適化装置の仕様により決定されることが好ましい。例えば、セルを細かく分割し過ぎると、変数が多くなり、最適化装置による最適化が遅くなるので、最適化装置の処理能力にしたがって決定されることが好ましい。

【0043】

そして、定式化部２２は、変数および定数の定義を以下のように定める。変数「ｘ_{ｉｊｔｋｍ}」は、「１」または「０」の値である。なお、「１」のときは、積み込み港ｉ、陸揚げ港ｊ、車高ｔの車両がブロックｋ内のセルｍに存在することを示し、それ以外を「０」とする。各デッキについて車高ｔが選択できない変数ｘ_{ｉｊｔｋｍ}は最初から定義しない。このように各区画には区画の高さ以上の貨物に変数を割り当てないことによって「各区画にはその区画の高さ以上の貨物は存在しない」という状態を表現することができる。例えば、デッキ６に車高２．０以上の車両は配置できないので、ｋ＝１，ｔ＝２．０～５．０となる変数ｘ_{ｉｊｔｋｍ}は定義しない。そうすることにより、最適化装置はブロック１に車高２．０以上の車両を配置するという解を選択できなくなる。デッキ４のｋ＝１１の時は最大デッキ高さが２．５なのでｔ＝１．８～２．５のｘ_{ｉｊｔｋｍ}は定義されていて、ｔ＝３．０～５．０のｘ_{ｉｊｔｋｍ}は定義されていない。「ｃ_ｉｊｔ」は、積み込み港ｉで積み込み、陸揚げ港ｊで陸揚げする車高ｔの車両の台数である。「ｂ_ｋｍ」は、ブロックｋ内のセルｍの最大積載台数である。「Ｍ」は、積み込み港の数であり、「Ｎ」は、陸揚げ港の数であり、「Ｒ」は、ブロックの数であり、「Ｓ_ｋ」は、ブロックｋ内のセルの数である。

【0044】

（制約条件１）
次に、制約条件１について説明する。例えば、定式化部２２は、貨物の運び入れ時および運び出し時に、運び入れまたは運び出し対象の貨物から出入口への経路上の各区画には他の貨物が存在しないことを示す制約条件１を生成する。すなわち、定式化部２２は、「あるブロックを車が通過する時にそのブロックに存在する車両が０台でないと通過できない」とする制約条件１を生成する。

【0045】

例えば、あるセルに車両があるときに、そのセルと出入口との間にあるブロックに着目すると、その車両の積み込み港より前の積み込み港の車両がそのブロックに無い、かつ、その車両の陸揚げ港より後の陸揚げ港の車両がそのブロックに無い、となればよい。したがって、定式化部２２は、ブロックｒ内のセルｓに積み込み港ｐ、陸揚げ港ｑの車高ｔの車両があるときに、セルｓと出入口との間にあるブロックをｋ´として、通過の妨げになる積み込み港ｉ、陸揚げ港ｊ、車高ｔ´の車両の和ｙ_ｐｑを、式（１）のように定義できる。

【0046】

【数1】

【0047】

ここで、あるｘ_{ｐｑｔｒｓ}について、（ｘ_{ｐｑｔｒｓ}＝１のときｙ_ｐｑ＝０）かつ（ｘ_{ｐｑｔｒｓ}＝のときｙ_ｐｑは任意の値）となればよいことは、式（２）のように定義でき、このとき（ｘ_{ｐｑｔｒｓ}・ｙ_ｐｑ）は最小である。よって、すべてのｐ、ｑ、ｔ、ｒ、ｓについて和をとった式（３）が成り立てばよい。なお、Ｔは、ブロックｋで選択可能な車高カテゴリの集合を示し、Ｔ´は、ブロックｋ´で選択可能な車高カテゴリの集合を示す。

【0048】

【数2】

【数3】

【0049】

（制約条件２）
次に、制約条件２について説明する。例えば、定式化部２２は、複数の区画それぞれの高さを超えない車両の数であって複数の区画それぞれに対する運び入れる貨物数および運び出す貨物数は予め指定されていることを示す制約条件２を生成する。すなわち、定式化部２２は、「積み込み港で積み込み、陸揚げ港で陸揚げする車両の台数は車両搬入出表１５で指定された値である」を示す制約条件２を生成する。

【0050】

例えば、積み込み港ｐ、陸揚げ港ｑの車両の車両輸送船全体での総和が車両搬入出表１５における値ｃ_ｐｑｔと等しくなればよく、これを式（４）で定義する。よって、すべてのｐ、ｑ、ｔについて和をとった式（５）が成り立てばよい。

【0051】

【数4】

【数5】

【0052】

（制約条件３）
次に、制約条件３について説明する。例えば、定式化部２２は、複数の区画それぞれには予め設定される積載量を越えない範囲で、各区画の高さを超えない貨物を配置することを示す制約条件３を生成する。すなわち、定式化部２２は、「１つのセルに積載可能量以上の車両を積み込むことはできない」を示す制約条件３を生成する。

【0053】

例えば、セルにいずれかの港の車両が存在するが、２つの港の車両が同一のセルに存在することはない。つまり、あるブロックｒ内にあるセルｓについて、すべての港と車高の総和が０または１になればよく、これを式（６）で定義する。あるｘ_{ｉｊｔｒｓ}については式（７）で定義できる。よって、すべてのｒ、ｓについて和をとった式（８）が成り立てばよい。

【0054】

【数6】

【数7】

【数8】

【0055】

（制約条件４）
次に、制約条件４について説明する。定式化部２２は、出入口への経路上のパネルの下を一定値以上の高さを有する背高車両（例えば３．０ｍ以上）が通過するときに、パネルを背高車両以上の高さに変更できないときは通過できないこと、および、パネルの上を車両が通過するときに、パネルの下に背高車両が配置されていると通過できないことを示す制約条件４を生成する。

【0056】

すなわち、定式化部２２は、「背高車両がパネルの下のデッキを通過する時に、パネルの上のデッキに車両が配置されているために下のデッキのデッキ高さを背高車両の車高より高くできない時は通過できないこと」、および、「パネルの上のデッキを車両が通過する時に、パネルの下のデッキに背高車両が配置されているために上のデッキのデッキ高さが上のデッキの車両の車高より低くなっている時は通過できない」ことを示す制約条件４を生成する。

【0057】

なお、車両がパネルの上または下のデッキを通過する時に、経路上のパネルを挟んだ反対側のデッキに車高が高い車両が存在すると通過に必要なデッキ高さが確保できずに障害となる。したがって、その車両が存在しない条件については、制約条件１と同様に考えることができることから、式（９）と式（１０）に示す制約条件４が生成される。

【0058】

【数9】

【数10】

【0059】

なお、Ｒ_ｔは、パネルの上下のデッキのブロックの集合を示す。Ｔ_ｒは、ブロックｒがパネルの下のデッキのときはパネルを上げる必要がある車高カテゴリの集合を示し、ブロックｒがパネルの上のデッキのときは上のデッキで選択可能な車高カテゴリの集合を示す。Ｃ_ｐは、セル（ｒ，ｓ）から出入口までの経路上のセルのパネルを挟んで上下反対側のセルの集合を示す。Ｔ_ｎは、高さｔの車両が通行するときにセル（ｋ，ｍ）で障害となる車両の車高カテゴリの集合を示す。

【0060】

（制約条件５）
次に、制約条件５について説明する。定式化部２２は、背高車両が配置されることでパネルが上昇した場合、当該パネルの上には、上昇したパネルから天井までの高さまでの車両しか配置できないことを示す制約条件５を生成する。

【0061】

すなわち、定式化部２２は、「背高車両によりパネルが上がった時、その上のデッキには低くなったデッキ高さより車高が低い車両しか配置できない」ことを示す制約条件５を生成する。なお、背高車両がパネルを上げる時に上のデッキに車高が高い車両が存在すると障害となるが、その車両が存在しない条件については、制約条件１と同様に考えることができるから、式（１１）と式（１２）に示す制約条件５が生成される。

【0062】

【数11】

【数12】

【0063】

なお、Ｒ_ｂは、パネルの下のデッキのブロックの集合を示す。Ｔ_ｂは、パネルの下のデッキでパネルを上げる必要がある車高カテゴリの集合を示す。Ｃ_ｔは、セル（ｒ，ｓ）の真上のセルの集合を示す。Ｔ_ｔは、パネルが上がることによって上のデッキで置けなくなる車高カテゴリの集合を示す。

【0064】

（目的関数）
次に、目的関数について説明する。例えば、定式化部２２は、車両輸送船の安定性を高めるためには、車両輸送船の重心位置をできるだけ低くすることが好ましい。ここで、車両輸送船の不安定性の度合いを示す値Ｇ_ｉを、デッキの上半分の積載量と下半分の積載量との差として定義する。すなわち、実施例１においては「Ｇ_ｉ＝（デッキ４よりも上の積載量）－（デッキ３よりも下の積載量）」と定義する。このため、それぞれの港を出港するときのＧ_ｉは式（１３）で定義できる。例えば、式（１３）におけるＧ_１は、積み込み港Ａを出港する時の不安定度合いに該当する。これらの結果、目的関数はＧ_ｉの平均を用いた式（１４）で表せられる。

【0065】

【数13】

【数14】

【0066】

以上のように、定式化部２２は、制約条件１、制約条件２、制約条件３、制約条件４、制約条件５、目的関数を生成して、最適化部２３に出力する。

【0067】

最適化部２３は、制約条件１、制約条件２、制約条件３、制約条件４、制約条件５の条件下において車両輸送船の不安定度合いを最適化する処理部である。具体的には、最適化部２３は、制約条件付きの最適化問題を解くことにより、不安定度合いを最小とする（できるだけ低くする）解を算出する。

【0068】

例えば、最適化部２３は、予め設定する任意の定数（β、γ、δ、ε、ζ、σ）を用いて、上記制約条件１、制約条件２、制約条件３、目的関数の和である、式（１５）に示すエネルギー関数Ｅを生成する。そして、最適化部２３は、エネルギー関数Ｅを、イジングマシンやアニーリング計算機などの最適化装置に入力し、最適化装置を実行することで、目的関数の値が最小となる値を算出する。

【0069】

【数15】

【0070】

出力演算部２４は、最適な車両配置を演算する処理部である。具体的には、出力演算部２４は、最適化部２３により取得された最適化装置による求解結果を用いて、車両輸送船の不安定度合いを最小化する最適な車両配置を決定する。そして、出力演算部２４は、決定された車両配置を表示部１２に表示したり、記憶部１３に格納したりする。

【0071】

図１０は、最適化装置による求解と解が表す車両配置の演算を説明する図である。図１０に示すように、出力演算部２４は、ｚ_ｎというバイナリ変数を定義し、ｚ_１＝ｘ_１１１１やｚ_２＝ｘ_１１１２などのように、ｚ_ｎとｘ_ｉｊｋｍとを対応付ける。例えば、ｚ_ｎ＝０，（０００・・・０００）を初期解として最適化装置で演算を行うと、図１０の式（１６）に示す解（ｚ_１＝１、ｚ_２＝０、・・・、ｚ_１３＝１・・・）が得られる。

【0072】

ここで、出力演算部２４は、ｚ_ｎ＝１のときに車両が存在するので、ｚ_ｎ＝１となるｎを抽出して、対応するｉ，ｊ，ｔ，ｋ，ｍを求めることにより、ブロックｋ内のセルｍに積み込み港ｉ、陸揚げ港ｊ、車高ｔの車両が存在すると表すことができる。

【0073】

上述した処理を実行することにより、出力演算部２４は、車両が存在する積み込み港ｉ、陸揚げ港ｊ、車高ｔ、ブロックｋ内のセルｍを算出し、これらを模式図に対応付けることで、車両配置を決定する。図１１は、最適化された車両配置を説明する図である。図１１に示すように、出力演算部２４は、車両搬入出表１５に示される各車両（１）などの配置を示した模式図を生成して、表示部１２に表示する。図１１の模式図の例では、例えば、積み込み港Ｃで積み込んで陸揚げ港Ｄで陸揚げする車高１．８ｍの６００台の車両（３）をデッキ６に配置することが示されている。

【0074】

（処理の流れ）
図１２は、最適化処理の流れを示すフローチャートである。図１２に示すように、情報処理装置１０の受付部２１は、処理が開始されると、入力データを取得して読み込む（Ｓ１０１）。例えば、受付部２１は、船舶情報１４や車両搬入出表１５を読み込む。

【0075】

続いて、定式化部２２は、船舶情報１４や車両搬入出表１５に基づいて、各制約条件や目的関数などを生成する定式化計算を実行する（Ｓ１０２）。そして、最適化部２３は、各制約条件と目的関数とを加算するエネルギー関数を生成して最適化装置に入力して、最適化装置による求解の結果を取得する（Ｓ１０３）。

【0076】

その後、出力演算部２４は、最適化装置による求解の結果（解）が表す車両配置を演算し（Ｓ１０４）、演算により得られた車両配置を出力する（Ｓ１０５）。

【0077】

（定式化計算）
次に、図１２のＳ１０２で実行される定式化計算の流れについて説明する。図１３は、定式化計算の流れを示すフローチャートである。図１３に示すように、定式化部２２は、制約条件ｎと目的変数の空の係数リストを生成する（Ｓ２０１）。

【0078】

続いて、定式化部２２は、１次項ｘ_ｉと２次項ｘ_ｉｘ_ｊの係数を算出し（Ｓ２０２）、係数リストに追加する（Ｓ２０３）。

【0079】

そして、定式化部２２は、全ての項について係数を追加するまで（Ｓ２０４：Ｎｏ）、Ｓ２０２以降を繰り返し、全ての項について係数の追加が完了すると（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、制約条件ｎと目的変数の定数を係数リストに乗算する（Ｓ２０５）。

【0080】

その後、定式化部２２は、全ての制約条件と目的変数の係数リストを作成するまで（Ｓ２０６：Ｎｏ）、Ｓ２０１以降の処理を繰り返し、全ての制約条件と目的変数の係数リストを作成が完了すると（Ｓ２０６：Ｙｅｓ）、制約条件１から５と目的変数の係数リストの和を算出する（Ｓ２０７）。

【0081】

（効果）
上述したように、情報処理装置１０は、問題を数理最適化問題として捉え、入力データから制約条件と目的関数を定め、最適化装置を用いて解く場合に、車両を搭載するデッキの高さや搭載される車両の高さを考慮した制約条件を自動で生成することができる。この結果、情報処理装置１０は、船内のデッキ高さが異なっている場合やパネルによりデッキ高さが可変である場合でも、最適な車両配置を決定することができ、貨物配置の最適化の精度を向上させることができる。

【0082】

また、情報処理装置１０は、最適化に必要な制約条件を自動生成することができるので、ユーザの負担軽減だけではなく、貨物配置の最適化の時間を短縮することができ、貨物運搬などのサービスを向上させることもできる。

【0083】

また、情報処理装置１０は、ユーザが設定した船舶情報１４や車両搬入出表１５を読み込むことで、要求される制約条件の生成や最適化を実行することができるので、最適化処理の全体的な処理量を削減し、処理を高速化することができる。

【0084】

また、情報処理装置１０は、複数回の運び入れと運び出しが発生する場合であっても、最適化にかかる時間を短縮することができる。例えば、手作業で解くのに３０分かかっていた問題であっても、最適化装置により５分程度で制約を満たした車両配置を求めることができる。

【実施例0085】

さて、これまで本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。

【0086】

（数値等）
上記実施例で用いた車両数、港数、船内の構成図等は、あくまで一例であり、任意に変更することができる。また、上記実施例では、車両輸送船のブロックを複数のセルに分割した例を説明したが、これに限定されるものではなく、１ブロックが１セルであってもよい。また、最適化を実行する最適化装置は、情報処理装置１０と各種バスやネットワークなどにより接続される外部装置を用いることもでき、情報処理装置１０が内蔵するプロセッサなどを用いることもできる。なお、エネルギー関数や目的関数の最適化の手法は、公知の様々な手法を採用することができる。また、重心は、不安定度合いの指標の一例である。

【0087】

（貨物）
上記実施例では、車両輸送船を例にして説明したが、これに限定されるものではなく、階層建ての倉庫、平面の駐車場、貨物保管庫など、様々な貨物と空間を対象とすることができる。なお、貨物についても、車両に限らず、段ボール箱などのような各種配送物についても同様に処理することができる。なお、対象空間の不安定度合いの例としては、貨物を運ぶ移動体の重心に限らず、貨物を配置する倉庫の適切な位置や重心なども含まれる。

【0088】

（パネル）
上記実施例は、２デッキ貫通型のパネルを用いた例で説明したが、これに限らず、３デッキ以上貫通型のパネルであっても実施例と同じ制約条件で最適な車両配置を求めることができる。また、上記実施例で用いたパネルは鉛直方向に可動であったが、水平方向に可動なパネルでも、水平方向の可動を９０度変換させることで鉛直方向と同様に処理することができる。

【0089】

（システム）
上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

【0090】

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散や統合の具体的形態は図示のものに限られない。つまり、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。なお、受付部２１は、受付部の一例であり、定式化部２２は、取得部と特定部と生成部の一例であり、最適化部２３と出力演算部２４は、決定部の一例である。

【0091】

さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

【0092】

（ハードウェア）
次に、情報処理装置１０のハードウェア構成例を説明する。図１４は、ハードウェア構成例を説明する図である。図１４に示すように、情報処理装置１０は、通信装置１０ａ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０ｂ、メモリ１０ｃ、プロセッサ１０ｄを有する。また、図１４に示した各部は、バス等で相互に接続される。

【0093】

通信装置１０ａは、ネットワークインタフェースカードなどであり、他のサーバとの通信を行う。ＨＤＤ１０ｂは、図４に示した機能を動作させるプログラムやＤＢを記憶する。

【0094】

プロセッサ１０ｄは、図４に示した各処理部と同様の処理を実行するプログラムをＨＤＤ１０ｂ等から読み出してメモリ１０ｃに展開することで、図４等で説明した各機能を実行するプロセスを動作させる。例えば、このプロセスは、情報処理装置１０が有する各処理部と同様の機能を実行する。具体的には、プロセッサ１０ｄは、受付部２１、定式化部２２、最適化部２３、出力演算部２４等と同様の機能を有するプログラムをＨＤＤ１０ｂ等から読み出す。そして、プロセッサ１０ｄは、受付部２１、定式化部２２、最適化部２３、出力演算部２４等と同様の処理を実行するプロセスを実行する。

【0095】

このように、情報処理装置１０は、プログラムを読み出して実行することで最適化方法を実行する情報処理装置として動作する。また、情報処理装置１０は、媒体読取装置によって記録媒体から上記プログラムを読み出し、読み出された上記プログラムを実行することで上記した実施例と同様の機能を実現することもできる。なお、この他の実施例でいうプログラムは、情報処理装置１０によって実行されることに限定されるものではない。例えば、他のコンピュータまたはサーバがプログラムを実行する場合や、これらが協働してプログラムを実行するような場合にも、本発明を同様に適用することができる。

【0096】

このプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布されてもよい。また、このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ（Magneto－Optical disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行されてもよい。