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部調達生産保管宣伝（サポートページ： http://www.logopt.com/book/）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？解析的情報技術 SCM ロジスティクス・ネットワーク設計生産調達解析的IT 輸送計画輸送保管配送配送計画生産計画スケジューリング 2000- ディスパッチング OR的アプローチ処理的情報技術処理的IT ERP 会計情報システム POS DRP M RP 実システム実システムトラック調達生産工場輸送人的資源保管配送倉庫 1990- ロジスティクス・システム実システム人的資源トラック調達工場倉庫ロジスティクス・システム+ 処理的IT 処理的情報技術会計情報システム POS 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 解析的情報技術 SCM ロジスティクス・ネットワーク設計ストラテジック調達タクティカル輸送計画オペレーショナル生産計画スケジューリング配送計画ディスパッチング処理的ITと解析的IT 神経だけで脳をもたない症候群処理的IT 実際問題結果の評価実行データ処理パラメータの調整解析的IT 実際問題 OR モデル化求解シミュレーションモデルの修正画餅症候群解の解釈意思決定結果の評価サプライ・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） SCM 機械・スケジューリングＯＲ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８割以上はタクティカル以上ストラテジック（戦略的）レベル長期（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サプライ・チェイン最適化個別モデル原材料長期調達物流ストラテジック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資源配分最適化収益管理中期短期タクティカルオペレーショナル在庫最適化生産計画最適化輸・配送計画最適化安全在庫配置ロットサイズ最適化輸送計画在庫シミュレーションスケジューリング最適化配送計画サプライ・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商学部機械・スケジューリング交通・土木物流IT展示会サプライ・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日週月期活動点資源機械資源機械施設地点供給地点工場倉庫顧客交差点空港港輸送手段人的資源財務資源製品資源企業体：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期期 10:00AM 点活動資源期 5:00PM 期点点資源資源 10:00AM 3:00PM サプライ・チェイン最適化モデル３資源量の上下限制約期点資源下限上限 2003 5/12 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長期（年）調達す中期る（月）資源の中期継（週，日）続期間短期（日，時間；主に製品資源）ロジスティクス・ネットワーク最適化（おおまかに）いつ，どこでするか資源配分最適化ロットサイズ最適化どれくらいまとめてするかいつするか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” 供給地点需要地点ロジスティクス・ネットワーク最適化 ×３部品展開図容量重量単価在庫回転率積み付け高さ品切れ損出倉庫顧客群固定費用需要量変動費用倉庫・工場への最大距離床面積上下限輸送料率輸送時間地点間距離原料供給地点供給量上下限供給費用工場固定費用変動費用生産ラインパラメータ固定費用年間保管比率稼働時間（資源）上下限保管スペース率生産変動費用生産量上下限生産時間ロジスティクス・ネットワーク最適化の例（施設のネットワークと製品群）顧客倉庫モニタ完成キット工場コンピュータ完成キットメモリ完成キットソフトウェア完成キットケーブルスキャナプリンタキーボードロジスティクス・ネットワーク最適化の例（部品展開図と主要な工程）スキャナ活動モニタプリンタ梱包コンピュータキーボード組立半製品メモリ配線ケーブルソフトウェア本体包装完成キットロジスティクス・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）顧客モニタ工場倉庫完成キット梱包コンピュータ完成キット組立メモリ配線完成キット包装ソフトウェアスキャナケーブルプリンタキーボード完成キット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資源超過ペナルティ（残業費）需要量作り置き在庫費用生産量上限（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在庫価格割引運賃停止正規運賃の 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）価格在庫曲線需要量（価格制御）期期価格新製品投入在庫曲線 SCMにおける収益管理メモリ CPU 在庫 CPU HD PC販売価格モニタ（別売り）ＰＣ BOM 生産能力輸送能力サプライ・チェイン全体での費用．．．の考慮新製品期投入在庫最適化在庫：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情報の利用安全在庫最適配置の例安全在庫スキャナ安全在庫モニタ顧客プリンタ梱包コンピュータ完成キット顧客キーボード組立半製品メモリ顧客配線本体包装輸送ケーブルソフトウェア押し出し・引っ張りの境界顧客保証リード時間（サービスレベル）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   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）の求解大多期間ロジスティクスネットワーク設計大バケット小期の幅（在庫を考慮した）スケジューリング最適化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）段取り生産継続期間＝数日ロットサイズ最適化の例（工場内）期（時間）コンピュータソフトウェアまとめて生産する量を決定モニタメモリ組立品目A 200 段取り組立品目B 120 段取り組立品目A 150 在庫半製品ケーブル配線品目A 200 バックログ本体配線品目A 150 本体本体需要品目A 段取り配線品目B 120 在庫本体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」 http://www-or.amp.i.kyoto-u.ac.jp/algo-eng/ 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.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）組立品目A1 30 モニタ取り付けメモリテストソフトウェアインストールメモリ取り付け組立品目A2 50 モニタ取り付けリリース時刻品目A1 メモリ取り付け納期品目A1 メモリテストソフトウェアインストール．．．資源量活動をいつ開始するかを決定資源量上限時間配送計画問題とは   顧客(需要点)  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デポルート ->本来は多目的 1. ルート数最小 2. 納期遅れ最小 3. 費用最小, … 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