海上輸送シミュレーション
井上幸一舎藤井びろ子
1lI111泌総語1U!l競IIlI援護lll!泌総11議機納税1IIlII!IIIm総括鰍11111111誌mlln泌総滋i滋店長I!I普II!議!!IftIU!!!!!!議u草111軽量!I総1l1ll1ll!1Il!l1制服1lI111ummu機器錦織i望号機関I!!IUIIlU!lII!閥抗UlIIlllt!l員111
.
シミュレ由ションの概欝 草炭,療治,若治製品,ケミカ lv , LNG 等を 選菱地から消費地へ,あるいはや継器地から消費地 へと,比較的長期間にわたり船舶にで大量に輸送 しようと計画する場合,はたしてどれくらいの大 きさの船が荷量くらい必要なのか,また,消費地 には嘗蒔どのくらい貯議しておけば消費者への安 定齢絵が可能となるか等検討しなければならない 問題が多い,概略の検討であれば手計算にても可 能であるが,条件・制約が多くなればなるほど, 1E磯な検討は困難となってくる.一方,長期プ世 ジ品クトの場合,一般にその初鱒投資額も豆大で あり,プ持ジ器グトの成否がれ、かに適確な初期 計爵をするかj にかかってくることが多い.この ためどうしてもコンビュータを捜ったシミ且レー シ謹ンを行ない誓事務に十分な検討を荷なう必要 が生じてくる. ここで紹介するのはこうした船舶による海上輪 誘問題を検討するためのシミ品レーシ誼ンの一例 である.いうまでもなく実際に鵡こり得る制約・ 条件等を網羅すればするほど,より現実に近いシ ミ a レーシ珪ンとなり,現実~:.泣ければ近いほど 計磁の精麓は向上する. 一綬吉きな謹上事会送の護れと本シミ品レーシ珪ン で考E草されている代表的条件ー舗約等を密 1 に示 いのうえ こういち,くじらいひろと 日本郵船工務部保船謀 した.一見鱒単な流れのように見受けられるが, これだけでも相当な規模のプ P グラムとなる.あ らかじめ決められている条件・儀j約はそのまま入 力し,検討しようとする条件事項 8 は前もっ 計算により試算したうえデータとして入力し,シ ミュレーシ盟ンたスタートさせる.あたかも実際 に船が稼働している状態を作令指し,その結果, 済費地で供給が停止されるような設態が生じない か,途中で総が菜類鰐停止し,いちじるしい選鉱 効率悪化合生じぜしめないか毒事の点をチ品?ク し,場合によゥてはデータを入れ麗したうえ撒聞 のシミ品レ…シ器ンをくりかえし最適解~みいだ してゆくものであるー 本シミ品レーシ呈ンは一般的には次のような践 的のため使用可能である牟 号事会送議・輸送距離が決まっている場合,必要 な艶離{騒の大きさ'整数・艶速等)を縫建 する 6 @①と過のケースで船隊が決まっている場合, その船縁で輸送可能な貨物の麓を推定する. 5号産地における毎月の生産量および消費地位お ける犠月の消費量が決まっている場合, Æ在地 および消費総における通性貯議能力を捻躍す る e 寄金と避のケースで護地および潜養地における 貯議能力が決まっている場合,産地における 毎月の灘性生産量 1または諮費地における毎月 の消費議官ヒ推定する.1
2
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1
1
荷役以外の港内滞船時間 人出港制限 0 時間による制限 0 気象・海象による制限当
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入出港制限0 時間による制限 0 気象・海象による制限 ⑤貨物の輸送量・輸送距離・船隊および消費地 における諸条件が決まっている場合,適性な 配船スケジュールを立案する. 一般にシミュレーションは汎用性が高いほど有 効であるが,一方汎用性を高めるほどプログラム は複雑になるため, 本シミュレーションでは隻 数・積地数等にある程度限度を設けている.また, 本シミュレーションの基本的考え方は海上輸送に かぎらず,陸上輸送・航空輸送にも十分応用可能 と考える. 以下に INPUT データ,操作画面およびシミ ュレーション結果の順に説明を加える.なお,本 シミュレーションはプログラム言語 APL を使用 し,使用コンビュータ機種は, IBM3081K であ る.2
.
INPUT データ 必要データ一覧表を表 l に示した.いかに多く の条件が考慮されているかがおわかりいただける と思う.また,巻末には本誌面発表用のトライア ルランにて使用したシミュレーション条件を表 21
2
8
(14) 図 1 として示した.誌面の都合上,各データについて の詳しい説明は省略させていただくが,読者には 若干聞きなれない言葉もあると思われるので以下 に簡単に説明する. 0 船舶には検査および修繕のため定期的にドライ ドックに入れる必要がある.このことを入渠と言 い,自動車の車検のようなものとお考え願いたい (データ番号 10- 13). 。貨物の種類によっては入渠する前に貨物槍また は槽のクリーニングを必要とするものがある.油 タンカ一等はそのままでは危険で修繕などできな し、からである(データ番号 7- 9
)
.
0 貨物の積卸し作業も所によって時間制限があ る.その制限の方法もいろいろあり,一度開始し てしまうと終わるまでやってしまう場合,何日か かろうと制限時間内しか仕事をしない場合等あ り,これらをパターン分類してある(データ番号 20および表 2 の揚地関係参照). 0 港によっては風が強い,波が高い,霧が濃い等 の悪条件により船がせっかく港に到着しでも入港 できないこともある.これらをできるだけ実際に 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.近い状態に再現させるため,各月ごとに入港可能 確率で INPUT しておく. このデータは過去何 10年かの気象データをもとに作り,シミュレーシ ョン中ではこれらの気象条件が与えられた確率で 起こるようになっている(データ番号 30). 0 シミュレーション中各船が現在どうし、う状態に あるかをコード番号で与えてある.したがってシ ミュレーションが途中で停止しでも,その時点で 船がどこにいてどういう状態にあるかをつかむこ とができる.このため一度シミュレーションを中 表 1 輸送シミュレー γ ョン用必要デ}タ一覧表 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 項 隻数 計画速力(ノット) 満載航海時 パラスト航海時
貨物槽(鎗)容積よ3)
(m8)貨物比重仏)
貨物積付率(5)
(
%
)
目 積荷量 (kton) (3) X(
4
)
X(
5
)
+
100 貨物槽(鎗)クリーニングの有無 クリーニングインターパル (VOY.) クリーニング所要時間(時間) 注) 8,
9 は 7 で有とした場合のみ必要 入渠の有無 入渠時間(月日) 入渠期間(日) ア タ 隻 第 1 船 第 2 船 第 3 船 第 4 船 第 5 船I
下一|一一
A. 船隊関係 B. 積地関係番号7
入渠場所(積地からの距離) 13(マイル
│
14 15 16 19 20 注) 2,131110で有と五両ム下一
貨物減少率(制 -~I-
-
-
-
-E云扇碍両転勤が減少する場合の]
一一
項 ξ ース数 積荷能力 荷役前港内滞船時間 荷役後港内滞船時間 荷役時間制限の有無 荷役時間制限パターン 目 ア タk
t
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o
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時間 時間1
2
9
番号 l
項 目 21荷役可能または荷役開始可能
│
夏
--~白石--
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22I
21 の夏期時間採用期間は
J月
一一一注)万江戸珂鳳訂以場面み i │ 必要 23入出港時間制限の有無
!
ア期|
時まで|
日カ3 ら ;;r 長ζ 時から 月 期 時まで 日まて・iイ戸山間帯
一一←一一-r-一三一一点
ド三一一点一ー
│
注)加23で制限有とした場合のみ必要
│
時から
時まで i
時から
時まで
25I
週末荷役休日の有無
(-
-
-
1
N: 休日なし
│
I
A: 日曜日のみ休日
l
B: 土曜,日曜両日休日
( 26 1 積地生産・貯蔵量をチェックする必要があるか│
ui
どうか │ 27I
.地の時b
-
l
- -
MOIlム寸両証トムーンーー
一
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一一
C: 毎月コンスタントに生産
│
V: 月によって生産量が異なる - - . _ - - - 一 29 毎月の生産量 C の場合のみ kton/月九吾詰J 語ーは 26 で Yes と L た場合のみ!五らおム両月三云五:ら瓦「一一
月 kton 2 月 ktonI
3 月
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- [ - 7 7 f - - - 1 J
|月 kton l 月 kton 17 月
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円瓦一一一 一 ) 下両一│
一一一一一一一日子一一一一 切ー(市長「
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1
-12月一 一一一一…-30I
気象・海象による入港制限を考慮するかどうか
l
31 各月の入港可能確率 l 注) 30で Yes とした場合のみ必要1
3
0
(16) 月i2 月
%
%
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.-一一一
一一寸一一一一一一一一
一一一 I 7 月
│
注) 何日でも可
項 目 ア タ 3 月%
4 月一%一%一%一%一%一%一%一%
VA 5 月 6 月 8 月 9 月 10月 11 月 12月 D. 航海関係番1アー
項|第 1 港 l 第 2 港
l~-I
行忌扇面まで)
|第 1 制限 l 第 2 制限|第 3 制限|第 4 制限|第 5 制限
から|一一|
まで「時九
|時まで
ア 日 タ 51I
積地/揚地問距離(マイル)
5
2
航路制限カ所の個数 53I
航路制限の場所(マイル)
│
注) 積地からの距離
~航路制限解除時間帯
5
5
I
制限速力(ノット)
第 3 港 第 4 港 E. 初期値関係 56好一一均一一労一回
シミュレーシヨン開始時の積地貯蔵量
│
注) 26で Yes とした場合のみ
│
シミュレーシヨン開始時の揚地貯蔵量伽
│
第 1 港
%
第 2 港|第 3 港
第 4 港第 2 船[第 3 船[第 4 船|第 5 船
「て
月 日カ‘ら 年 月 日まで、1
3
1
シミュレーション開始時の船の位置(積地から の距離) (マイル) シミュレーション開始時の船の状態 シミュレーション期間 年表 2 今回掲載したシミュレーションの実際例 A. 船隊関係 O隻数 4 隻 0計画速力満載航海 13.0 ノット パラスト航海 13.5 ノット O積荷量 150,000 kton/隻 0入渠それぞれ 4 月 1 日 5 月 1 日 6 月 l 日, 7 月 1 日から 30 日間毎年入渠とするとした. 入渠地の積地からの距離 4 , 000 マイル. (揚 地にて入渠するとしている) B. 積地関係 。パース数 1 0積荷能力 1,290 kton/Hour 0荷役前後港内滞船時間 それぞれ 2 時間 0積地貯蔵能力 とりあえず 400,000 kton とした. C. 揚地関係 O揚地数 1 。パース数 1 (積地貯蔵量要チェック) 0揚荷能力 10,000 kton/Hour 0荷役前後港内滞船時間 それぞれ 5 時間 O揚地貯蔵能力 1,000,000 kton 0荷役時間制限パターン B 夏期日 00-18:00,冬期 7:00-16:00 夏期時間採用期間 4 月 1 日 -9 月 30 日 O入出港時間制限 夏期日 00-18:00,冬期 7:00-16:00 0消費量毎月コンスタントに 350,000 kton ※上記以外の条件または制限は,なしとした. 止し,途中からシミュレーション条件を変えて再 スタートすることも可能となっている(表 2 初期 地関係参照). なお,揚地関係のデータ表は積地関係とほとん ど同じなので割愛させていただいた. 3. 操作画面 図 2 から図 7 までが操作画面の例である.すべ てシミュレーションデータ入力用の画面である. ここでも揚地関係のデータ入力用画面は省略させ ていただいた.図 3 は船隊関係のデータを入力す るための画面で、あるが,各船ごとの要目(大き
1
3
2
(18) D. 航海関係 O積地・揚地問距離 4, 000 マイル O航路制限 6 月 1 日から 8 月 31 日まで 積地から 850 マイルの間 制限スピード 7 ノット 9 月 1 日カミら 11 月 30 日立て、 積地から 1 , 200 マイルの間 制限スピード 3 ノット 12 月 1 日から 2 月 28 日まで 積地から 1 , 500 マイルの間 制限スピード 3 ノット 3 月 1 日カミら 5 月 31 日まで、 積地から 1 , 200 マイルの間 制限スピード 3 ノット E. 初期値関係 O シミュレーション開始時の積地貯蔵量 80% 0 シミュレーション開始時の揚地貯蔵量 50% 0船の位置(積地より)・状態(コード番号) 第 l 船 0 マイル・ 107 (積地にて荷役前港内滞船中) 第 2 船 2 , 000 マイル・ 400 (パラスト航海中) 第 3 船 4 , 000 マイル・ 207 (揚地にて荷役前港内滞船中) 第 4 船 2 , 000 マイル・ 510 (満載航海中) O シミュレーション期間 昭和 58年 1 月 1 日~昭和 58年 12 月 31 日 (図 8 ・ 9 ・ 10は 6 月 1 日から 8 月 31 日のもの) さ・スピード等)が異なる場合には,別の画面が 用意されている.4
.
シミュレーション結果 シミュレーション結果は図 8 -10 のようにすべ てグラフィック表示させている.たとえば図 8 に より船の航跡を手にとるように知る〈ことができ る.出力される画面は長期のシミュレーションと 短期のシミュレーションに分けて次のように設定 した.目的に応じて数種類の画面を選んで出力さ せ検討してゆく. ①長期シミュレーションの場合( 3 カ月以上) 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.lf 誕併後挺 MENU SCI~EEN 発栄養後持
SELECT SCREEN NO. ー~.. ...・〉
SELECT i;SFO しし oω[NG SC NO. :==} KIND OF SCREEN
1 : == }SHIP Cl1NDITICJN DATA TABL.F (1) 2 : ==} .--ー一一即日ーー--.---.----..-..- TAB し E (2)
3 :~=> LOADING PORT CONDITION DATA TABLE (PAGE-l)
4 : "''''}ーーーー一回一"ー岡山町一-一甲山一ーー一一一回目ーーーー TABLE (F'AGE--2)
5 :==} ー『一一司目・ー一日甲山田町山田即時開・ー一一ーーーー --TABLE (PAGE-3)
6 :==) UNLOADING F'ORT CONDITION DATA TAB し広 (1) (F'内 G 正一 1 )
7 :::::: > 一ー一一一-.-_._-ーー日・・----'..-一個 司町・一四回目即ー HIBLE( 1) (F'AGE -.2) 8 : ="'> ---一一一一一回一ーー白山町一・“一一…--_...__....一向。-TABLE(I) (F' AGE 時 3)
9 :"'=} UNLOADING PORT CONDITION DAT 向 TAB し E(2) (PAGE--l) 10 : "'''' > 町一ー一一ーー一一・"ー一四一一一一一 羽 目制 一日一 TA 日し E(2) (PAGE-2) 11 : ,,= > 句噌目白山一一ー・一一一一,..._-・・..._- ーー..-....-..・一一一 TAB し E(2) (PAGE 叩 :5
)
1:2 : ,:=} 一四ーー・一一一一一ー---一一信..._... 一ー一戸開胴一一一ー TAB し E(2) CPAGE'-4)
13 ==} NAVIGATION ROUTE DATA TAB し E
14 . ==} INITIA し SET DATA TABLE
15==} ALL SCREEN(PF7-BACK.PF8 ード 0ω 向日 D. F' F3-MENU SCREEN)
20 :==} END
SIMP し E=}(SC NO.l.6.7
,
8) PRECISJ(lN='}(SC NO.:'.9.10.11.12)図 2 の距離) 0 生産地貯蔵量の毎日の最大値および最小値 0 消費地貯蔵量の毎日の最大値および最小値 0 各船の毎日のポジションの最大値( 1 日のう ち最も生産地から遠ざかった地点)と最小値
(
1 日のうち最も生産地に近い地点).
②短期シミュレーションの場合( 3 カ月以下) 0 生産地貯蔵量の 6 時間ごとの値 0 消費地貯蔵量の 6 時間ごとの値 0 各船の 6 時間ごとのポジション(生産地から 1 つの画面に各船,または各港のデータを色別 して同時表示することができ,また,画面はすべ てカラーのハードコピーをとることができる.結 果が期待に反した場合,修正した1.、データだけを INPUT し直し,もう一度シミュレーションを行 なうことができる.つまりデータの部分修正が可 能で, そのつどすべてのデータを INPUT し直 す必要はない.数回このシミュレーションをくり発後後発根拠栄養祷* SHIF・ CONDITION DATA TABLE (1) 栄養祷領誕祷録後誕
-SCl ーー町一ー 勾- -幅一一『一一一ーーー一.,._._-.一一ー"・・“
ーー一ー..'.-・-"--“一ー"・勾..,-1 NUMBER OF SHIP (LESS THAN
.
5) 勺 ロロ〉。一町一一一一_.,'----.._.'-_._._--ー一周司自由・・一一 m 山...周目白一"ー・ー一ーー・ー回 一一 一・ ・・...-“自信司 何日目 "ー "“仙川町 一ー“ーー
2 SPEED OF SHIP (KNOTS)
NO食付 AL : ==} 00.0 BAL
3 CARGO CAPACITY OF SHIF' (TONS) サコ=・} 00ω000
TANK CLEANING つ (Y DR N) "''''} N
IF SELECT Y.INPUT DATA OF TANK CLEANING AS FOLLOωING
INTERVAL :"'=} 00 TIME (HOURS) ==) 0
4 DOCKING IN YEAR つ (Y DR N) ==} N
rr SELECT Y.INPUT DOCK DATA OF EACH SHIP AS FOLLOWING
ND OF SHIP WHEN MM I DD DAYS DOCK POSlfrO
N()1• SHIF' :"お 0v / VV 11 計十==> '凡 門 [L r:::; FF,:Cl M し/十日:;; .,'1)1,..
ND2.SHIF' :"""'} ()(i / iJり::: :.::) \)り
NU3.SHIF' :",ー> 00 / 0'::, :'''''>U 心 =自己 :.J vU~)
N04.SHIP :==} 00 /ωÍJ : ::::::) 0v : ::::::::} ()• .)u
NO~) , SHIF・==) 00 / 00 : ",,} 'ci.:,... : ,~=} 0000
5 DECREASE CARGO RATE (χ)
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祇美栄栄養併発長様栄養 LOADIN 心 PORT CONDITION DAl 向 IAB.lE *録係特後様様様美栄 1"(.,(;[....1
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2 し OADING ABIlITY (TON/HOlJRSI ==) 000000
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¥I...UADIN じ TIME LI 門 11
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lF SELECT Y;SELECT F'ATTERN ~ (A OR Bl 口> b
'PATTFRN A=DAY ONLY ; B=START DAY ONLY.CONTINE lJNTILL FINIS ト|
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D'fW し [M Il つ (Y OR N) : 店店> i'i
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(p 向 TTERN A=SlINDAY ClNl..Y j B=SUNDAY AND SATLJFWM 1
かえし実施しても一度に多くの条件を計算するに もかかわらず,所要時聞は 10分程度である.
5
.
今後の課題 冒頭にも述べたが,本シミュレーションは非常 に多くのデータをとりあっかい,あまりにも複雑 なプログラムとなるため次の制約を設けている. ① 貨物は単一であること. 図 4 ② 生産地は 1 港であること. ③ 消費地は 4 港以下であること. ④ 船の隻数は 5 隻以下であること. 今後はより汎用性の高いシミュレーション,つ まりどんな輸送問題にも使えるよう,現在設けて いる制約を取り除き,プログラムを拡張したいと 考えている.元栄養質栄養後録保梼 しり ADING F'URT CONDITION DATA TA 泊し E 様様様様様様様栄養持 F'AGE --2
-SC4--- ・・ー一_..-司一一一一向ー一山町一一一・・一一ーや -"-"'Þ"--- 咽明日ー叩..---一一一ー舗四日副一“町四四四四国時但網"・ 一ー ...司
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ECT Y j INF'lJT STOCK CAP・ ACITY 勺・==) 00000υ 。θF'ROD lJCT F' ATTERN つ (C OR Vl : ""'=)l_
(CaCONSTANT j V=VARIABlEI
IF SElECT Cj CONSTANl う==) 00000ωo
IF SELECT Vj INF'lJT AS FOLLOWING 何 ONTH PRODUCl f 刊,=> 0000000 ~M =~,) 0000000 3 門==> 0000000 4M ==) 0000000 ';t',ぷ〉 φ00υ0θ0 3 門:::::::> l.:.lü00,,-:)vÜ 1M ==) 0000000 iヨ門 店店〉心り ψ0000 9M ==) 0000000 i0M ==> 0000000 11M ==) 0000000 12 何回=,> 000000 。
19 WEATHER AND SEA LIMll
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N01.PORT N02.PORT N03.PORT N04.PORT
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-SC14 ・・…._--_.・・・暢由叩四回目ーーー自由自司一一『司明剛山甲山ー一一一.,'---_.._-一一....
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j.Jrr SELECT Y INPUT INITIAL STOCK VA し LJE 吋 < χ ) 町一〉 υ()<) ., 0 :'UNLO 向DING PORT INITIAl.. STOCK Wd...UE
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3 INITIAl.. SHIP POSITION N01 • SHIF・ ==) 00000 J TEV ゐ一 ・ 11d 一 I L J F K A 句、、 r M川 Z 凸 V 司 守 t-・日 n n o m )〉伊 [〈匂 PO 一 7 ・川、〉句 【問 ιAr= NO~';. SH1T ::::::: > .,' ,~) <)1) リ 回目j. 'fi', i:, -、、 d N()4.SHIP
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4 SLJMILATION PERIOD
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ENDIN じ DAY 勺 (yy ./11'1/(1)) :""> 00 ' 00 り υ
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100 君。 各船の毎日のポジション(積地から最も遠ざかった地点) 図 8図'
図 10 i 20 [q82 VUSOSINIJL 向 TI 日H4
0
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