| Project/Area Number |
23K13420
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Basic Section 22050:Civil engineering plan and transportation engineering-related
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
河瀬 理貴 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (00943771)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
|
|---|
| Keywords | 人道支援物流 / 需給制御 / 最適制御 / 動的計画 / 確率計画 / 最適制御理論 / 最適化数理 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
人道支援物流の方法論の多くは，救援物資の「供給」を制御することで被災者の「需要」に応える単一方向的なアプローチである．しかし，発災後の供給資源不足のため，供給制御だけでは需要を満たせない状況も少なくない．この問題に対して，本研究では，供給制御の限界を被災者の物資調達行動（需要）で補う双方向的なアプローチを提案する．この双方向的な制御手法を「需給制御」と名付ける．ただし，救援物資の供給制御と異なり，需要の数量制御は被災者個々の便益を損なう．そこで本研究では「数量制御」と被災者の物資調達行動を促す「インセンティブを付与した制御」を組合せ，被災者個々とシステムの双方に望ましい需給制御を構築する．
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，救援物資の供給量と需要量を直接制御する「数量制御」と被災者の物資調達行動を促す「インセンティブ型制御」を組み合わせることで，災害時の供給資源不足下でも，個々の被災者とシステム全体の双方に望ましい人道支援物流の方法論を開発することである．
2023年度は，まず数量制御モデルの開発に着手し，最適制御の理論特性を明らかにした．具体的に，連続時間ならびに離散時間の動的システム最適な交通量配分問題を援用し，救援物資の数量制御モデルを(A)確率最適制御問題と(B)多段階確率計画問題として定式化した．被災者の配給待ち行列と救援物資の在庫の時間進展は，Point-queueモデルで表現され，(A)では二経路ネットワーク，(B)では一般ネットワークを対象とする．そして，問題の良い数学的性質（e.g., 線形性）を活用し，(A)リスク回避的・中立的な制御下での社会的限界費用の単調性や供給資源のパレート効率性，(B)確率最適制御と混合戦略ナッシュ均衡との理論的関係を解明した．
続いて，問題(A)(B)の効率的解法の開発に着手した．(A)では，理論解析を踏まえて確率最適制御問題の最適性条件を一般化相補性問題として再定式化し，等価なメリット関数最適化問題へと変換した．(B)では，各時間帯の部分問題がrelatively complete recourseを満たすよう問題を再定式化し，確率変数の段階的独立性を仮定した上で，区分線形近似動的計画法に基づく反復解法を構築した．さらに，ベンダーズ分解法と交互方向乗数法を組み合せることで，各時間帯の部分問題を空間的に並列計算するアルゴリズムを開発した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
救援物資の需給制御モデルの理論解析と効率的解法を開発し，順調に成果が得られている．また，その成果を国際学会（International conference on Dynamics of Disasters等）にて発表した．2023年度に得られた理論解析と効率的解法は，それぞれ，2024年度と2025年度に着手するインセンティブ型制御モデルとケーススタディの基盤となる．以上より，現状の進捗状況としてはおおむね順調に進展している．
|
| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画どおり推進する予定である．具体的に，(1)インセンティブ型制御モデルの定式化と効率的解法の開発，(2)数量制御による被災者不便益とインセンティブ型制御によるシステム性能低下の比較，(3)統合モデルの定式化，が挙げられる．
|
