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2022 年度 実績報告書

動的モデル構成基盤によるサプライチェーンを対象としたデータ駆動最適化基盤の構築

研究課題

研究課題/領域番号 22H01714
配分区分補助金
研究機関岡山大学

研究代表者

西 竜志  岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (10335581)

研究分担者 劉 子昂  岡山大学, 自然科学学域, 助教 (30908166)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
キーワードスマートサプライチェーン / データ駆動最適化 / マルチエージェントシステム / サイバーフィジカルシステム / 動的モデル構成基盤
研究実績の概要

2022年度は以下の3つのサブテーマに関する研究を実施した.
1.履歴データからモデル分類・推定し, 精度の良い代理モデルの構成論の開発を行った. 候補となる代理最適化モデルを複数用意しておき, 履歴データから特徴量選択や逆最適化を実行することにより, 履歴データから高精度な代理最適化モデルを構成する方法論を構築した.具体的にはサプライチェーンの最適化問題に対して,汎用代理モデルとデータを利用した学習により, 精度を高めた機械学習モデルによる代理モデルを構成し, 最適化問題における決定変数から目的関数値を高精度に推定する代理モデルを構成した.
2.代理モデルを高精度化するための機械学習手法を検討した. 機械学習や逆最適化などを用いて, 推定結果と出力データの誤差が規定値以内となる代理最適化モデルを得るための方法論を開発した.
3. 疑似最適化モデルを効率良く最適化するためのオフライン最適化手法,および機械学習と最適化の融合手法による最適化手法を開発した. 深層学習を用いた離散最適化技法(Deep Learning Assisted Tree Search)や代理モデル(サロゲートモデル)を利用した最適化により, 大規模最適化問題に対する疑似最適化手法を開発した.機械学習による推定データを用いて最適化手法の反復を削減する.最適化計算の高速化により, オフライン最適化のプロトタイプシステムを実装した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

動的モデル構成基盤を利用したサプライチェーンシミュレーションによるデータを取得し,機械学習モデルを用いて決定変数から目的関数値を精度良く推定するための手法を開発し,これを利用したデータ駆動最適化のプロトタイプシステムの開発に成功した. 数値実験により, 従来のシミュレーション最適化に比べて大幅な計算時間短縮が可能であることを明らかにした. 以上により, 本年度の研究はおおむね順調に進展している.

今後の研究の推進方策

動的モデル構成基盤を利用したサプライチェーンシミュレーションによりデータを取得し,機械学習モデルにより,決定変数から精度の高い目的関数値の推定値を得ることが可能であることを確認した. データ駆動最適化のプロトタイプシステムを構築し,従来のシミュレーションに比べて大幅な計算時間短縮が可能であることを明らかにした.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2022

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] A bilevel production planning using machine learning-based customer modeling2022

    • 著者名/発表者名
      NAKAO Jun、NISHI Tatsushi
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing

      巻: 16 ページ: JAMDSM0037

    • DOI

      10.1299/jamdsm.2022jamdsm0037

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Adaptive heterogeneous particle swarm optimization with comprehensive learning strategy2022

    • 著者名/発表者名
      LIU Ziang、NISHI Tatsushi
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing

      巻: 16 ページ: JAMDSM0035

    • DOI

      10.1299/jamdsm.2022jamdsm0035

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Machine Learning and Inverse Optimization for Estimation of Weighting Factors in Multi-Objective Production Scheduling Problems2022

    • 著者名/発表者名
      Togo Hidetoshi、Asanuma Kohei、Nishi Tatsushi、Liu Ziang
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 12 ページ: 9472~9472

    • DOI

      10.3390/app12199472

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Use cases of the platform for structuring a smart supply chain in discrete manufacturing2022

    • 著者名/発表者名
      Kamiebisu Ryuichi、Saso Taiki、Nakao Jun、Liu Ziang、Nishi Tatsushi、Matsuda Michiko
    • 雑誌名

      Procedia CIRP

      巻: 107 ページ: 687~692

    • DOI

      10.1016/j.procir.2022.05.046

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Machine Learning and Inverse Optimization Approach for Model Identification of Scheduling Problems in Chemical Batch Plants2022

    • 著者名/発表者名
      Togo Hidetoshi、Asanuma Kohei、Nishi Tatsushi
    • 雑誌名

      Computer Aided Chemical Engineering

      巻: 49 ページ: 1711~1716

    • DOI

      10.1016/B978-0-323-85159-6.50285-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distributed Optimization for Supply Chain Planning for Multiple Companies Using Subgradient Method and Consensus Control2022

    • 著者名/発表者名
      Debuchi Naoto、Nishi Tatsushi、Liu Ziang
    • 雑誌名

      IFIP Advances in Information and Communication Technology

      巻: 664 ページ: 216~223

    • DOI

      10.1007/978-3-031-16411-8_27

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Epidemiological Model of COVID-19 based on Evolutionary Game Theory: Considering the Viral Mutations2022

    • 著者名/発表者名
      Nishihata Yu、Liu Ziang、Nishi Tatsushi
    • 雑誌名

      Proceedings of 2022 IEEE International Conference on Industrial Engineering and Engineering

      巻: 2022 ページ: 686~690

    • DOI

      10.1109/IEEM55944.2022.9989989

    • 査読あり
  • [学会発表] Data-Driven Multi-Objective Evolutionary Optimization for Inventory Management in Complex and Large-Scale Supply Chains2022

    • 著者名/発表者名
      Kohei Ouchi, Ziang Liu, Tatsushi Nishi
    • 学会等名
      International Symposium on Flexible Automation 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] データ駆動多目的最適化によるサプライチェーンの在庫管理2022

    • 著者名/発表者名
      大内航平, 劉子昂, 西竜志
    • 学会等名
      システム制御情報学会研究発表講演会
  • [学会発表] 進化ゲーム理論に基づくCOVID-19感染症モデル2022

    • 著者名/発表者名
      西畑優, 劉子昂, 西竜志
    • 学会等名
      システム制御情報学会研究発表講演会
  • [学会発表] 劣勾配法と合意制御を用いた多企業間入出荷計画問題の分散最適化2022

    • 著者名/発表者名
      出渕直人, 劉子昂, 西竜志
    • 学会等名
      システム制御情報学会研究発表講演会
  • [学会発表] 動的バース割当問題への機械学習を用いた分枝限定法における解表現の検討2022

    • 著者名/発表者名
      是兼慎也, 西竜志, 劉子昂
    • 学会等名
      スケジューリングシンポジウム2022

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公開日: 2024-12-25  

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