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学生論文賞受賞論文 要約 ごみ処理施設の最適配置に関する研究

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Academic year: 2021

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(1)

ことがわかった. また LLS 法と 2-stage 法は状況に よって使いわけられればかなり有効であるということが いえる.これらの検証結果を意思決定を行なう際に参考 にし,どの方法がよし、か吟味していただきたい.

参芳文献

[

1] Thomas L

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Saaty

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The Analytic Hierarchy

Process

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Decision Support Software Inc.

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Analytic Hierarchy Process

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[5 ]

伊理正夫,藤重悟,大山達雄,グラフ・ネット ワーク・マトロイド,産業図書,

1

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.

[6 ]

万根薫,ゲーム感覚意思決定法,日科技連出版 社,

1

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8

.

[7]

刀根薫,真鍋龍太郎, AHP 事例集,日科技連 出版社,

1

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9

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.

要約襲撃

ごみ処理施設の最適配置に関する研究

一時系列 ARIMA モデルと混合型整数計画モデルの適用一

室谷 洋一(頴官話需要書科学研究科)

(指導教官大山達雄) ...-_...・・a・a・・a・・・・・・・・・・・a・・・・....-・・・・・・...・・...・・・・・・・・・・・・・圃・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・圃・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

1

.

研究の目的

横浜市では, ごみの焼却処理に取り組 み, 100% 焼却を達成している. しかし, ごみ排出量は年々増加し,しかも,最初に 建設した焼却工場の寿命もあと数年にせま っているため,今後なお数カ所の工場が必 要になると予想されている.本研究では, 現在計画中の横浜市における「将来のごみ 処理施設の建設計画 J に対して,時系列 ARIMA モデルと混合型整数計画モデん を適用して,ごみ処理量の将来予測と経済 的な輸送計画を考慮した最適建設計画の作 成を試みる.

2

.

研究の概要

表 1 回帰モデルパラメタ推定結果

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1

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研究の枠組みは下の構成図にもとづく.データは,横 浜市環境事業局事業統計(昭和44- 平成元年度)を使用 する.

3

.

ごみ収集処理量の推移分析

家庭ごみ収集量を地域的に検討する事務所の収集

4

3

1992 年 1 月号 © 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

(2)

量を Yj,人口を Pj,世帯数を Hi と

R

し,次の回帰モデル式にもとづいてパ ラメタ ao, at,

b

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,

b1を推定する.デ ータは,昭和 55- 平成元年度の年度別 データを用いる.

Y

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ここで ,

R

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99 とモデル の適合度は高い • at は 1 人当たりの年 間ごみ排出量, bt はl世帯当たりの年 間ごみ排出量を意味する. a h btの経 年変化を見ると,わずかずつ増加して いるが, at の伸びはんの伸びより大きい.これは,都 市化に伴う核家族化の進行によるものと考えられ横浜市 における 1 世帯当たりの人数,とんlat の相関係数は, 0.975 と非常に高い. 4

4

.

時系列宅デルによる家庭ごみ収集

量の将来予測

(

1

)

回帰モデルによる将来予測 事務所別家庭ごみ収集量の経年変化(昭和55- 平成元 年度)と地域特性の関係について時系列分析を行なう. 回帰モデル式の組み立てにあたって選択重回帰分析を行 ない,説明変数として世帯数を選択する.

Yt=゚o+゚tHt

Y

t: t 年度の家庭ごみ収集量 Ht: t 年度の世帯数 ßo, ßt: パラメタ ごみ輸送

事務所 ( 3 ) 工場建設候衝地 ①~⑤既設 図 2 ごみ処理のプロセス

4

4

!R 59 60 61 62 63 平元 "1三皮 図 1 鶴見事務所の家庭ごみ収集量 上の回帰モデル式を用いて,事務所別家庭ごみ収集量 の将来予測を行なう.世帯数の将来予測には,横浜市の 推計値を用いる.

(2)

ARIMA モデルによる将来予測

ARIMA (0

,

1

,

l)x(O

,

1

,

1) 12 は,昭和55年 4 月か ら平成 2 年 3 月までの家庭ごみ事務所別・月期j データ (図 1 参照)に適合度が高い.さらにこのモデルにもと づいた平成 2 年 4 月から 12 月までの期間の予測値は高精 度である.

5

.

静態的最適施設配置宅デル

( 1 ) 混合型董数計画モデルの定式化 図 2 のように,ごみ処理のプロセセスをネットワーク 化し,輸送費用と焼却工場建設費用の総和を評価基準と し,その基準で最適な工場建設候補地の選択の計画を行 なう.ここで, 1={1

,

2

,…,

16} を事務所の添字集合, 残灰輸送 J={1

,

2

, …,

10} を建設候補地の添字 集合, K={1 , 2} を最終処分場の添字 集合, T={1 , 2 ,. 、 10} を年度の添字 集合, i E 1

,

jε J,

k

E

K

,

t E T とす る. 変数 Xijt: t 年度に第 i 事務所で収集 し,第 j 工場へ輸送する 家庭系ごみの量 百jt: t 年度に第 J 工場で受け入 れる事業系ごみの量 Zjkt: t 年度に第 j 工場で発生 し,第 h 最終処分場へ輸 送する焼却残灰の量 オベレーションズ・リサーチ © 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

(3)

Wj: 第 j 工場を建設するか否かを決定するか I 型 家庭系ごみ収集量の制約条件式 (4 )のシャドウプラ 整数変数 , W j E

{O

,

I

}

イス(限界費用)は,期別,事務所別のごみ収集量が単 制約条件 位量( 1 トン)だけ増加したときにどれだけのコスト増

(

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)

家庭系ごみ収集量の条件 jz eJ-mHjt--0p 68 (4 )

(

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)

事務系ごみ受け入れ量の条件

三,Yjt=rt

( 5 )

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)

i

工場の操業度の制約

/~IXijt+Yjt 主司3cjWj

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6

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)

工場における物質収支バランス条件

ふ Zjkt ゴ

(7)

(v)

非負条件および整数条件

Xijt ミ 0 , Yjt ミ 0 , Zjkt ミ 0 ,日Jε{O,1} 目的関数 - e C - z z z -teT 臼 1 j7;'JaijtXijt

+,~.. ;J;'L~

t;'Tj~Jk;'KbjktZ jkt+ jε~/jWj atjt : Xj“に関する単位収集・輸送費用 bjkt :勺kt に関する単位輸送費用 Cj: 第 J 工場の容量 /j:第 j 工場の建設費用 l :物質収支のバランスを表わす係数 η 年度事業系ごみ受け入れ量 (8 ) Sit : 第 i 事務所における t 年度家庭系ごみ収集量 ß: 工場の操業度の上限

(

2

)計算結果 整数変数に関する最適解として即6= 1 と L 、う結果が 得られ,鶴見工場を建設することになる.

(

3

)

限界費用の計測とパラメトリ '1 ク分析 1992 年 1 月号

多多

があるかを示すものである.この限界費用を期別,事務 所別に計測すると,それぞれの期にそれぞれの事務所に おける限界費用を,ごみ単位量当たりの平均処理費用と 比較することによって,事務所別の効率性の評価を行な うことも可能である. また,この整数計画モデルの目的関数の係数である輸 送費用と建設費用をそれぞれパラメタとして扱うことに よって,最適解の推移をみることができる.たとえば, 建設費用のパラメトリック分析を行なうと,処理工場の 建設費用と最適解における工場建設数との関係も定量的 に得られ,建設費用が高くなると工場建設数が少なくな る関数関係が明らかになる.同様に輸送費用のパラメト リック分析によって,輸送費用と最適工場建設数との関 係,建設費用との相対関係による最適ごみ輸送パターン の推移が詳細に得られる. 限界費用の計測と分析および建設費用,輸送費用のパ ラメトリック分析についての詳細は,本文を参照された L 、.

6

.

動態的最適施設配置毛デル

現実のごみ処理工場の建設問題は,長期的かつ動態的 な計画問題である.したがって,数学モデルとしては, 静態的最適施設配置モデルをさらに拡張して,計画対象 期聞を動態的に扱う必要がある.そうすることによって 最適な工場建設地および建設時期を同時に決定すること が可能となる.動態的最適施設配置モデルについても, 定式化,数値実験結果が本文に記されているので、参照さ れたい.

4

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© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

参照

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