2021 Fiscal Year Research-status Report
School Meal Menu Planning and Cooking Scheduling Based on Mathematical Optimization Under Uncertainty
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21K04538
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| Research Institution | Kanagawa University |
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Principal Investigator |
片桐 英樹 神奈川大学, 工学部, 教授 (40325147)
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2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 数理最適化 / 給食献立作成 / 調理スケジューリング / 不確実性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は，給食献立作成において現場で考慮されている制約条件の洗い出しと料理組合せ最適化モデルの提案を行った．
最初に，給食経営管理の専門家の協力の下，料理の組合せだけでなく，調理スケジューリングを意識した状況での献立作成における制約条件の洗い出しを行った．その結果，制約条件として，栄養摂取量，エネルギー比率（厚生労働省が定める基準），調理法（例：揚げ物）の回数制限，使用調理器具の重複回避，旬の食材の使用頻度などを考慮すべきことがわかった．また，制約条件には必ず満たすべき制約と，必ずしも完全に満たす必要はないができるだけ満たしたほうが良いとする制約の2種類があることもわかった．
次に，洗い出しを行った制約条件を考慮し，献立作成を多期間における料理の組合せを最適化する問題として，数理最適化に基づいて定式化した．最適献立作成問題を「料理集合から最適な料理の組合せを選択する問題」と定義した．また，各料理を選択する場合に1，選択しない場合に0をとる0－1変数を最適化問題の決定変数とした．目的はソフト制約の違反度最小化としてモデル化を行った．目的関数および制約式がすべて決定変数に関して線形となるようにモデル化した．
調理スケジュール最適化についても国内外の先行研究の調査を行った．給食など大量調理では複数の大型機器を使用することが多く，スチームコンベクションのような調理機器においては複数の段に別の食材を入れて同時に調理することも可能であるため，フレキシブルジョブショップスケジューリング問題としてモデル化することが適切と判断した．今年度の成果を基にして，来年度以降は調理スケジューリング最適化問題の定式化を行っていく．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ほぼ研究実施計画どおりに進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究実施計画に従い，来年度は調理の作業工程と作業割当のためのスケジューリング問題の定式化を行う．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス感染症の影響により，参加した国内外の学会がオンラインで開催されたために旅費が必要なくなり次年度使用額が生じた．一方で，近年，調理ロボットの研究が急速に進んでおり，当初の予定よりも調査範囲が広くなる見込みである．そこで，来年度はそのための調査費用として使用していく計画である．
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