| 研究課題/領域番号 |
17K01276
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| 研究機関 | 神奈川大学 |
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研究代表者 |
片桐 英樹 神奈川大学, 工学部, 教授 (40325147)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | ファジィ / 確率 / 最適化 / 献立 / 数理計画 |
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| 研究実績の概要 |
今年度では，前年度で提案した学校給食献立作成のモデルを発展させ，「食事の期待感」と「予算不足リスク」を考慮した最適献立作成モデルを提案し，一部の成果について日本給食経営管理学会・学術総会での研究発表を行った．
最初に，給食経営管理分野の専門家へのヒアリングを行った．このヒアリングにより平成30年度までのモデルでは「食事の期待感」を考慮できていないことがわかった．具体的には，献立の見た目（「彩」）や「味」のバランス，「旬」の食材使用，また，「食材の価格変動（冬季における価格高騰など）」による予算不足リスクの考慮が現場では重視されていることが明らかになった．
次に，ヒアリング内容を踏まえて，学校給食の献立作成を数理最適化における組合せ最適化問題として定式化した．具体的には，前年度で構築した数理最適化モデルに対して，新たに「彩」「味」「旬」に関する制約条件および「食材の価格変動による予算不足リスクを考慮した予算管理」に関する制約条件を追加した．「旬」と「予算管理」に関しては厳密に満たすべきハード制約とし，一方で「彩」「味」については厳密には満たされる必要は無いができる限り満たすというソフト制約とした．そして，ハード制約条件の下で，ソフト制約に対する逸脱度を目的関数として最小化する問題として定式化した．
また，現場の不確実性・不確定性を考慮するために，ファジィ確率変数を用いることにより，健康障害の発生リスクを定量的に表現する方法と相競合する目的を同時に考慮した解を対話的に導出する計算アルゴリズムを提案した．前年度までに，栄養摂取基準の達成可能性（可能性測度）に対する期待値モデル，分散モデルおよびVaR(Value at Risk)モデルの構築を行っていた．今年度はそれぞれのモデルに対応して定式化された数理計画問題の最適解を効率的に導出するアルゴリズムを構築した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
現場のデータを用いて，提案モデルの有用性についての検証を試みた．地方自治体から現場データの提供を依頼してデータの取得ができた．ただし，データの提供依頼から実際の提供までに当初の計画よりも時間を要したため，本年度には現場のデータを用いた数値実験の実施および考察までには至らなかった．また，より現実的な献立とするためには，調理工程と調理時間も考慮する必要がある．
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| 今後の研究の推進方策 |
調理工程や調理時間を考慮したモデルの提案および実データを用いた提案モデルの有用性の検証を行う．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
提案モデルの一部見直しが必要になったこと，また，現場のデータ取得に想定以上の時間を要したため，計算機実験の実施までには至らず，予定していたデータ分析および最適化の書籍を購入しなかった．また，成果発表を行うための一部の学会発表も見合わせたため，次年度使用額が生じることになった．
次年度は新しく調理工程や調理時間を考慮したモデルの提案を行うため，給食経営管理やデータ分析，最適化に関する書籍を購入する予定である．また，実データを用いて提案モデルの有用性を検証するため，学会発表のための参加費および旅費等に使用する予定である．
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