ORtools + kepler gl で最適な営業所配置の提案をする

TUMSATransport 1 2025年5月26日

TABLE OF CONTENTS 2

・東京都市圏で新たに世帯向け配送事業を開始 ・対象は5000世帯、日次配送が必要 ・営業所を約10か所設置し、全体で10,000㎡を想定 ・地価・交通・災害リスクを考慮し、最適な配置を提案 3

「最適な営業所の配置」とは A must 用途地域を満たす（工業地域、準工業地域） want ・配送経路が最小 ・設置費が最小 ・災害リスクを避ける ・渋滞を回避 （順不同） 4

3班は輸送距離の最小化に最も重点を置いた立地を検討 用途地域の制限を守り、配送効率を最大化する方針 6

1.K-means法で、クラスターとして世帯を10分割し、 各世帯との距離が最も小さくなる重心の近くに営業所 を配置する 2.巡回セールスマン問題として、各クラスターごとに 輸送距離を求める 3.本当に輸送距離が小さいか確認 4. 災害、税制優遇について確認 7

用途地域 8 営業所は第一・二種低層住居専用地域、第一種中高層住 居専用地域には置くことができない。また、第二種中高層 住居専用地域、第一種住居地域においても床面積に規制が あるため、これらの用途地域を除いて考える。

近いデータ同士を同じクラスタと捉え、 データ群をk個に分類するクラスタリングの手法 今回は営業所の位置によって 10個のデータ群を作成 https://zero2one.jp/ai-word/k-means-method/?srsltid=AfmBOor2weOdzwZJ0xH9bWfpyF07Ivdqqq_VGNlpZxLe_4i6r_WlMJFR 9

• https://zero2one.jp/ai-word/k-means-method/?srsltid=AfmBOor2weOdzwZJ0xH9bWfpyF07Ivdqqq_VGNlpZxLe_4i6r_WlMJFR

統計ソフトRのライブラリを用いて重心を求める。 10

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営業所 各クラスターごとの世帯数は 300-800のばらつきがある 世帯数 1 305 2 405 3 883 4 325 5 270 6 267 7 772 8 784 9 551 10 438 計 5,000 12

用途地域などを考慮 した営業所位置 13

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各クラスターごとに容量制約付き巡回セールスマン問題として輸送経路を 導出 ・・・各トラックの運ぶ荷物が積載量を超えないという制約を課して最適な配 送ルートを求める 制約条件： ・1トラックあたり50世帯配送 ・営業所を起点・終点とする閉路を最小化する ルートを考える ・同一世帯を複数のトラックが訪問してはならない 26

ORtoolsを用いて容量制約付き巡回セールスマン問題をとく Googleが開発した無料で使えるソルバー 27

50世帯を回って帰って くる 28 ※経路の例

総輸送距離 ４,８２０ｋｍ 29

各クラスターの 輸送距離 30

ここでK-means法の妥当性について検証 ・K-means法で得られた重心から1kmずつ、 ランダムに離れた位置に営業所を建てたと想定 ・クラスター3のデータを用いる 総距離と一台が担当する距離を再計算 31

距離 = ０(つまり重心)の場合 32 総距離：６４０ｋｍ 一台担当距離：３５ｋｍ （=640km / 18台)

右は４ｋｍ離した場合 33 総距離：６８０ｋｍ 一台担当距離：３７ｋｍ (=680km/18台)

右は１０ｋｍ離した場合 総距離：７９０ｋｍ！ 一台担当距離：４３ｋｍ (=790km/18台) 34

距離を離すごとに二次関数的に 輸送距離は増加 →K-means法は妥当 ドライバーの仕事量的にも 重心の近くが良い 35

年間費用を試算 36 前提の確認 ・配送条件の想定 ・使用車両の特徴 ・道路距離の求め方

配送条件の想定 配送商品：詳細は不明のため、 一般住宅向けの日用品を中心に想定 配送件数：1台あたり約50件 使用車両：小型バン（写真参照） 37 使用車両の特徴 車種例：トヨタ タウンエースバン 商用車 燃料：ガソリン車（ディーゼルではない） 燃費：約10〜12km/L（市街地走行） https://kakaku.com/item/K0000647078/

• https://kakaku.com/item/K0000647078/

どうやって直線距離から道路距離に直すか？ 道路距離補正定数として 1.3を掛け算する！ 38 道路距離 = 直線距離 × 1.3 道路距離Rと直線距離D https://www.jstage.jst.go.jp/article/journalcpij/18/0/18_43/_pdf

• https://www.jstage.jst.go.jp/article/journalcpij/18/0/18_43/_pdf

39 配達員平均年収：437万円 道路距離補正係数： 燃費：12km ガソリン価格：176.8円 車両購入費：200万円 耐用年数：3年

40 総費用: 90,784万円/年

・営業所立地はコストや距離だけでなく、 災害リスクや行政支援も重要な検討要素 ・今後の安定運用・事業継続のため、 安全性と制度面の観点からも補足的に評価する 41

海抜10m未満の危険性 東京都市圏では高潮や洪水のリスクが高い ハザードマップや防災マップで「浸水想定区域」に指定 海抜10m以下の営業所（クラスター2,7）での対処法 ・床を高く設計し、重要設備は2階以上に設置 災害時の事業継続性の実現 43

制度名 対象地域 物流総合効率化法 全国 セレクト神奈川NEXT 千葉県立地企業補助金 （雇用創出支援） 事業所税の軽減 内容 主な条件 税制優遇（設備投資等）、資金調達支援 複数事業者で連携、効率化 神奈川県 補助金（投資額に応じて）、不動産取得税減免 県外や海外からの進出 千葉県 正規雇用者5万円/人 建物延床面積500平方メートル以上 東京都（特別区） 事業所税減免 物流倉庫として登録（適用外）

・輸送距離を最小化する営業所位置を10か所選定した ・用途地域や災害リスクの条件を考慮した ・配送条件と実際の道路距離を想定し、 年間総費用は約9億円と算出された ・営業所を重心付近に配置することで、 輸送距離とドライバー負担を大幅に削減できることを確認 45

・実際の道路状況において、 実現不可能な経路がある可能性がある、混雑状況に よっては配送時間が増加し、燃料費・人件費増 →現地調査を通して、経路の確認を行う ・設置費を含めた最小化について考慮すべき →重心から離れたとき[輸送費 + 設置費] が最小になる場所 をみつける（割と簡単にできそう？） 46

・Google. "OR-Tools for Optimization." https://developers.google.com/optimization/routing?hl=ja (参照 2025-05-12). ・sw1227. "直交座標と極座標の変換をしてくれるpythonスクリプト（qiita） どうやって緯度 経度⇔平面座標に変換するの？" Qiita. https://qiita.com/sw1227/items/e7a590994ad7dcd0e8ab (参照 2025-05-12). ・兵藤哲朗, 竹林幹雄, 塚井健. "道路ネットワークの信頼性評価に関する基礎的研究". 土木計画 学研究・論文集, 18, 43-50, 2001. https://www.jstage.jst.go.jp/article/journalcpij/18/0/18_43/_pdf (参照 2025-05-12) ・国土交通省. "物流効率化法に基づく支援". https://www.mlit.go.jp/seisakutokatsu/freight/bukkouhou.html (参照 2025-05-24). ・神奈川県. "セレクト神奈川NEXT". https://www.pref.kanagawa.jp/docs/pw3/selectkanagawanext/index.html (参照 2025-05-24). ・千葉県. "立地企業への優遇制度". https://www.pref.chiba.lg.jp/rich/ashisuto/yuuguuseido/yuuguu.html (参照 2025-05-24). 48

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代表：井上 数理最適化：井上 諸経費算出法：横田、有馬 災害リスク検討：石井、梶野 優遇制度調査：有馬 発表用図面作成：横田、井上 発表用資料作成：有馬、石井 発表者： 50