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海上輸送シミュレーション

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(1)

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11

1

.

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

1

(2)

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rj 一二

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

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J

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l

l

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 2

1

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.

(3)

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

o

n

/

H

o

u

r

時間 時間

1

2

9

(4)

番号 l

項 目 21

荷役可能または荷役開始可能

--~白石--

- f h

22

I

21 の夏期時間採用期間は

J

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

!

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

25

I

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

u

i

どうか │ 27

I

.地の時b

-

l

- -

MOIl

ム寸両証トムーンーー

一(

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 kton

I

3 月

kton

- [ - 7 7 f - - - 1 J

|月 kton l 月 kton 1

7 月

kton

I

8 月

kton

円瓦一一一 一 ) 下両一

一一一一一一一日子一一一一 切ー

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-

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-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

1

-12月一 一一一一…-30

I

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.

(5)

-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

|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 51

I

積地/揚地問距離(マイル)

5

2

航路制限カ所の個数 53

I

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

(6)

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.

(7)

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

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ーー一ー..'.-・-"--“一ー"・勾..,-1 NUMBER OF SHIP (LESS THAN

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2 SPEED OF SHIP (KNOTS)

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3 CARGO CAPACITY OF SHIF' (TONS) サコ=・} 00ω000

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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

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NU3.SHIF' :",ー> 00 / 0'::, :'''''>U 心 =自己 :.J vU~)

N04.SHIP :==} 00 /ωÍJ : ::::::) 0v : ::::::::} ()• .)u

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5 DECREASE CARGO RATE (χ)

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図 S

(8)

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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.

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1

3

4

(20) 図 E 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.

(9)

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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

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揚地貯蔵量の毎日の最大値(貯蔵能力を 100% としたときの%) 「幅一一町四国..一一回開一四・ーー一一・田町一・圃ー回目甲山一一...帽_...ーー---_.._-町一-一一回目白血ー由圃一回ー四一..可 傷昭和 59年度会費納入のお願い修 昭和59年度会費(正会員 12000 円,学生会員 5000 円;正会員で論文誌の配布を希望しない方は 10400 円) の請求書は, 昨年暮にすでに皆様のもとに発送済みで,昨年末までにご納入いただくよ うお願いしてあります.多数の会員からはすでに納入していただいておりますが, まだご送金にな っていない会員は至急お送りください.会費の納入がない場合は, 3 月号から会誌の発送が停止に なりますので,ぜひご協力のほどお願 L 、し、たします.なお,送金は振替または銀行送金が便利です. 振替貯金口座:東京 9-79492 番,第一勧業銀行八重洲口支店(普通預金口座 1003856) ,住友銀行白 山支店(普通預金口座 697496)

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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

参照

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