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多様な多目的ネットワークの最適解導出方法の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K01254
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 社会システム工学・安全システム
研究機関千葉工業大学

研究代表者

秋葉 知昭  千葉工業大学, 社会システム科学部, 教授 (60505767)

研究分担者 肖 霄  首都大学東京, システムデザイン研究科, 助教 (30707477)
高橋 奈津美  青山学院大学, 理工学部, 助教 (60780319)
山本 久志  首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (60231677)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード多目的ネットワーク / パレート最適解 / 部分ネットワーク / 最適設計 / アルゴリズム / パレート最適 / 最適解 / 高信頼性ネットワーク
研究成果の概要

本研究では,あらためて関連研究を調査した結果とネットワークの連結構造が持つ特徴を捉え,部分ネットワークの最適解と全体ネットワークの最適解の関係の考察結果を踏まえ,主に(1)多目的ネットワークにおけるk点間最適経路問題に適した効率的な経路探索方法提案,(2)部分ネットワークのパレート最適解導出効率化による多目的ネットワークのパレート最適解導出方法の改善提案,(3)目的関数とパレート最適解の疎密範囲の関係を考慮した最適解導出方法効率化に取り組んだ.以上の研究成果を踏まえ,今後の多状態と従属性を考慮した多様な多目的ネットワーク問題の統一的解法提案に必要な知見を得た.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の学術的意義は,①多目的ネットワークの厳密なパレート最適解導出方法に対してネットワークの連結構造の特徴を評価手法として導入し,②複数の目的関数間の関係からパレート最適解となりやすい構造を導き,③より小さな多目的ネットワークの最適解を導出することで,中大規模な多目的ネットワークの最適設計方法を提案したことである.その結果は,複数の情報を考慮することで複雑化し,その評価と最適設計が困難となった実社会のシステムの最適設計問題を多様な多目的ネットワークでモデル化し,その構造から効率的な評価方法を導出することで,システムを設計・運用するための指針が従来よりも的確に提案可能になったことに意義がある.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 17件)

  • [雑誌論文] Evaluation Methods for Reliability of Consecutive-k System2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Akiba, Taishin Nakamura, Xiao Xiao, Hisashi Yamamoto
    • 雑誌名

      Systems Engineering: Reliability Analysis using k-out-of-n Structures, Mangey Ram and Tadashi Dohi (eds.)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fast Algorithm for Optimal Arrangement in Connected-(<i>m</i>-1, <i>n</i>-1)-out-of-(<i>m</i>, <i>n</i>):F Lattice System2018

    • 著者名/発表者名
      NAKAMURA Taishin、YAMAMOTO Hisashi、AKIBA Tomoaki
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E101.A 号: 12 ページ: 2446-2453

    • DOI

      10.1587/transfun.E101.A.2446

    • NAID

      130007539012

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2018-12-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 信頼度最大ネットワーク構成を用いた効率的ネットワーク設計2018

    • 著者名/発表者名
      榎本大地, 肖霄, 高橋奈津美, 山本久志
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌A

      巻: J101.A ページ: 78-188

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ネットワーク特性を考慮した効率的なパレート最適解探索過程2018

    • 著者名/発表者名
      高橋 奈津美、山本 久志、秋葉 知昭、肖 霄
    • 雑誌名

      日本経営工学会論文誌

      巻: 68 号: 4 ページ: 232-243

    • DOI

      10.11221/jima.68.232

    • NAID

      130006351555

    • ISSN
      1342-2618, 2187-9079
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Factoring-based best network layout identification with application to reliability-constrained cost minimization problem2017

    • 著者名/発表者名
      X. Xiao, N. Takahashi, D. Enomoto and H. Yamamoto
    • 雑誌名

      International Journal of Industrial Engineering: Theory, Applications and Practice

      巻: 24 ページ: 392-409

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Improvement Ideas of the Reliability Calculation Algorithm for the 3-Dimensional k-System2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Akiba
    • 学会等名
      2018 Asia-Pacific International Symposium on Advanced Reliability and Maintenance Modeling and 2018 International Conference on Quality, Reliability, Risk, Maintenance, and Safety Engineering
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Search Reduction by Standard Tree for Optimal Paths in Multi-Objective Network2018

    • 著者名/発表者名
      Natsumi Takahashi, Tomoaki Akiba, Hisashi Yamamoto, Shao-Chin Sung, Xiao Xiao
    • 学会等名
      2018 Asia-Pacific International Symposium on Advanced Reliability and Maintenance Modeling and 2018 International Conference on Quality, Reliability, Risk, Maintenance, and Safety Engineering
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The increasing failure rate property of connected-(1,2)-or-(2,1)-out-of-(m,n):F lattice systems the case of m = 2, 3, 42018

    • 著者名/発表者名
      Taishin Nakamura, Hisashi Yamamoto, Xiao Xiao, Tomoaki Akiba
    • 学会等名
      2018 Asia-Pacific International Symposium on Advanced Reliability and Maintenance Modeling and 2018 International Conference on Quality, Reliability, Risk, Maintenance, and Safety Engineering
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On Computing Quasi-Pareto Solution Set of Bi-objective Networks with Genetic Algorithm2018

    • 著者名/発表者名
      Natsumi Takahashi, Shao-Chin Sung, Tomoaki Akiba, Hisashi Yamamoto
    • 学会等名
      21st Czech-Japan Seminar on Data Analysis and Decision Making (CJS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Dynamic Programming Approach and Parallel Computing Approach for Computing All-Terminal Reliability of Small Networks with Uniform Probability2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Makiishi, Natsumi Takahashi, Shao-Chin Sung
    • 学会等名
      21st Czech-Japan Seminar on Data Analysis and Decision Making (CJS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GA-Based Algorithm for Finding Quasi-Pareto Solution Set of a Bi-Objective Network Design Problem2018

    • 著者名/発表者名
      Natsumi Takahashi, Shao-Chin Sung, Tomoaki Akiba, Hisashi Yamamoto
    • 学会等名
      The 19th Asia Pacific Industrial Engineering and Management Systems conference (APIEMS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimal Design of Network Systems considering Reliability Constraint2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Murashima, Hisashi Yamamoto, Tomoaki Akiba, Natsumi Takahashi, Xiao Xiao
    • 学会等名
      The 19th Asia Pacific Industrial Engineering and Management Systems conference (APIEMS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Upper and lower bounds for reliability of connected-(1,2)-or-(2,1)-out-of-(m,n):F lattice system2018

    • 著者名/発表者名
      Taishin Nakamura, Hisashi Yamamoto, Takashi Shinzato, Tomoaki Akiba
    • 学会等名
      The 19th Asia Pacific Industrial Engineering and Management Systems conference (APIEMS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Efficient Implementation for Searching Optimal Paths in Multi-objective Networks2018

    • 著者名/発表者名
      Natsumi Takahashi, Shao-Chin Sung
    • 学会等名
      29th European Conference on Operational Research (EURO2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Dynamic Programming Approach for Computing All-terminal Reliability of Small Networks with Uniform Probability2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Makiishi, Natsumi Takahashi, Shao-Chin Sung
    • 学会等名
      29th European Conference on Operational Research (EURO2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多目的ネットワークの経路探索における単目的最適化を利用した効率化2018

    • 著者名/発表者名
      高橋奈津美,秋葉知昭,山本久志,宋少秋
    • 学会等名
      日本経営工学会2018年春季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 全域木を用いた多目的ネットワークにおける探索空間制限法2018

    • 著者名/発表者名
      高橋奈津美,秋葉知昭,山本久志,宋少秋
    • 学会等名
      電子情報通信学会 信頼性研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 単目的最適経路探索の効率性を応用した多目的ネットワークにおける経路探索過程2018

    • 著者名/発表者名
      高橋奈津美,宋少秋,秋葉知昭,山本久志
    • 学会等名
      電子情報通信学会 信頼性研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 全点間信頼度を考慮した2目的ネットワーク設計問題の遺伝的アルゴリズムを用いた解法2018

    • 著者名/発表者名
      秋葉知昭,高橋奈津美
    • 学会等名
      電子情報通信学会 信頼性研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 2分割及び3分割されるネットワークシステムの最適設計に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      村島慶洋,山本久志,肖霄,秋葉知昭
    • 学会等名
      日本信頼性学会第26回春季信頼性シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Efficiency of Reducing Search Space by Standard Paths in Multi-objective Network2017

    • 著者名/発表者名
      N. Takahashi, T. Akiba, H. Yamamoto and X. Xiao
    • 学会等名
      10th International Conference on Mathematical Methods in Reliability (MMR 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Standard Path Reduction based Algorithm for Optimal Paths in Multi-Objective Networks2017

    • 著者名/発表者名
      N. Takahashi, H. Yamamoto, T. Akiba and S. C. Sung
    • 学会等名
      20th Czech-Japan Seminars on Data Analysis and Decision Making under Uncertainty (CJS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多目的を有する経路探索問題における探索空間削減基準の有効性評価2017

    • 著者名/発表者名
      高橋奈津美,秋葉知昭,山本久志,肖霄
    • 学会等名
      平成29年度日本経営工学会春季研究発表大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 信頼度最大ネットワーク構成に関する分析的推論2017

    • 著者名/発表者名
      榎本大地,肖霄,高橋奈津美,山本久志
    • 学会等名
      電子情報通信学会 信頼性研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 多目的を有する最適構成ネットワークの探索手法2017

    • 著者名/発表者名
      高橋奈津美,秋葉知昭,山本久志,宋少秋
    • 学会等名
      電子情報通信学会 信頼性研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis for the Conditions of Component Assignment for the Optimal Arrangement of a k-window System2017

    • 著者名/発表者名
      秋葉知昭
    • 学会等名
      日本信頼性学会春季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of multi-objective networks based on topological analysis2016

    • 著者名/発表者名
      N. Takahashi, T. Akiba, H. Yamamoto, X. Xiao and K. Shingyochi
    • 学会等名
      17th Asia Pacific Industrial Engineering & Management Systems Conference (APIEMS2016)
    • 発表場所
      Howard Hotel, Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2016-12-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多目的を考慮したネットワークにおける経路探索アルゴリズムの効率性評価2016

    • 著者名/発表者名
      高橋 奈津美,秋葉 知昭,山本 久志,肖 霄
    • 学会等名
      日本経営工学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      日本教育会館(東京都千代田区)
    • 年月日
      2016-10-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Algorithm for optimal paths in multi-objective network2016

    • 著者名/発表者名
      N. Takahashi, H. Yamamoto, T. Akiba, X. Xiao and K. Shingyochi
    • 学会等名
      2016 European Safety and Reliability Conference (ESREL2016)
    • 発表場所
      Strathclyde University, Glasgow, Scotland,UK
    • 年月日
      2016-09-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Proposal for obtaining method of Pareto solutions in a multi-objective network2016

    • 著者名/発表者名
      N. Takahashi, T. Akiba, H. Yamamoto, X. Xiao and K. Shingyochi
    • 学会等名
      7th Asia-Pacific International Symposium on Advanced Reliability and Maintenance Modeling (APARM2016)
    • 発表場所
      Hanyang Institute of Technology (HIT),Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-08-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristic Arrangement of Components for the Optimal Arrangement Problem of k-window System2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Akiba
    • 学会等名
      7th Asia-Pacific International Symposium on Advanced Reliability and Maintenance Modeling (APARM2016)
    • 発表場所
      Hanyang Institute of Technology (HIT),Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-08-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental simulation study of optimization algorithm for network system design2016

    • 著者名/発表者名
      D. Enomoto, X. Xiao, N. Takahashi and H. Yamamoto
    • 学会等名
      2016 International Conference on Quality, Reliability, Risk, Maintenance, and Safety Engineering (QR2MSE2016)
    • 発表場所
      Jiuzhaigou,Sichuan, China
    • 年月日
      2016-07-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] タイプ分けに基づくネットワークシステムの最適構成に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      榎本 大地,肖 霄,山本 久志,高橋 奈津美
    • 学会等名
      日本経営工学会2016年春季大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2016-05-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 複数コストを有するネットワークにおける有効な経路探索アルゴリズム2016

    • 著者名/発表者名
      高橋 奈津美,秋葉 知昭,山本 久志, 肖 霄
    • 学会等名
      日本経営工学会2016年春季大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2016-05-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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