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2014 年度 実施状況報告書

多目的ネットワークの統一的なパレート最適解算出方法に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 25350456
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 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) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード多目的ネットワーク / パレート最適 / アルゴリズム / 最適設計
研究実績の概要

本研究課題はネットワーク構造で表現されるシステムの設計問題に注目し,現代社会で起こり得る複雑な意思決定・最適化をより的確に説明できる多目的ネットワークの最適化問題に注目し,a)「ネットワークの構造」と「信頼度,流量,及び距離等によるエッジとノードの性能評価基準」とパレート最適解の存在密度との関係を明らかにし,b)最短距離(最短経路)・最大流量・k 点間信頼度などを複数の目的関数とした場合のパレート最適解の統一的な算出方法を提案することで多目的ネットワークの厳密なパレート最適解算出の効率化を図り,大規模な多目的ネットワークの設計評価,及び,新たな近似解法提案への一助となる手法の確立を目的とする.
平成26年度は全点間信頼度を考慮したネットワークと多状態ネットワークにおける③エッジ・ノードの優先順位を決定する評価関数の提案を踏まえたパレート解導出に有効な探索領域制限方法をより深く考察し,エッジの持つ目的関数値(コスト)パラメータとパレートフロントの関係から有効な探索領域削減が可能なアイデアを提案した.この結果は,厳密解導出のみならず,メタヒューリスティック手法などを用いた準最適解導出に有効であると予測されている.加えて,④多目的ネットワークの最短経路・最大流探索アルゴリズムを再考した結果を踏まえ,新たな探索領域制限方法の提案及び有効性を評価した.これらの結果を踏まえ,多状態ネットワークにおける⑥最短経路・最大流算出問題の有効な解の探索空間の制限方法について,主に最短経路問題の厳密解導出の効率化が可能となった.また② k 点間信頼度算出方法をはじめとするネットワークの信頼度算出方法の効率化を検討した過程で,ネットワークの特別な場合である3次元連結型システムの信頼度算出方法の効率化を図る方法を提案した.この成果を論文1本,海外発表3件,国内発表6件にまとめた.

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

前年度の成果を踏まえ,平成26年度は③エッジ・ノードの優先順位を決定する評価関数の提案を踏まえたパレート解導出に有効な探索領域制限方法のアイデアを整理し,エッジの持つ目的関数値(コスト)パラメータとパレートフロントの関係から有効な探索領域削減が可能なアイデアについて,国内外で7件の報告を行った.また,多状態ネットワークにおける⑥最短経路の有効な解の探索空間の制限方法について,厳密解導出の効率化をはかる新たな提案を論文として1件報告した.
これまでに取り組めなかった② k 点間信頼度算出方法をはじめとするネットワークの信頼度算出方法の効率化と⑤ k 点間信頼度を考慮した場合の有効な解の探索空間の制限方法の提案については,多状態ネットワークへの適用を考察し,適用範囲の広い効率化をはかるために基礎アイデアの構築を進めている.
以上の通り,本年度は研究計画に基づき概ね計画通りに進行していると考える.

今後の研究の推進方策

まず,② k 点間信頼度算出方法をはじめとするネットワークの信頼度算出方法の効率化と,⑤ k 点間信頼度を考慮した場合の有効な解の探索空間の制限方法の提案について,多状態ネットワークへの適用を踏まえた効率化を提案する.
次に多状態ネットワークにおける⑥最短経路・最大流算出問題の有効な解の探索空間の制限方法について,主に最短経路問題への効率化提案を進めることで,⑦ k 点間を連結する多目的ネットワークの最短経路・最大流算出問題への拡張をはかる.
最後に,ここまでの全ての成果を統合するアイデアを整理することで,最終年度として⑧多目的ネットワークのパレート最適解のための統一的な算出方法の提案を行う.
なお,①国内外の文献調査は,異なる分野における類似の研究調査に幅を広げ,最終年度も継続する.

次年度使用額が生じた理由

演算処理とデータ整理のために導入したワークステーションが予定より安価であったこと,及び,資料作成用プリンタが早急には必要とならず,また機種の再検討を行い未発注となったため,物品費に差額があった.また,参加した国際会議の一件が日本国内での開催となったため,前年度繰越を含めた総額から見て当初予定より減じられた.

次年度使用額の使用計画

資料作成用プリンタは最終年度末の成果整理を踏まえて平成27年度初旬に発注予定である.
旅費及びその他経費については最終年度に発表機会と論文発表を増やす予定があるので,次年度使用額を加えて執行を予定する.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] An Approach for the Fast Calculation Method of Pareto Solutions of a Two-objective Network2015

    • 著者名/発表者名
      Natsumi Takahashi, Tomoaki Akiba, Shuhei Nomura, Hisashi Yamamoto
    • 雑誌名

      International Journal of Reliability, Quality and Safety Engineering (IJRQSE)

      巻: 22 ページ: 051-0513

    • DOI

      10.1142/S0218539315500059

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 3次元連結型システムの信頼度算出方法の提案と改善2015

    • 著者名/発表者名
      秋葉知昭, 高橋奈津美, 渡邉佳稀, 山本久志
    • 学会等名
      日本OR学会2014年度確率モデルシンポジウム
    • 発表場所
      東北大学片平さくらホール(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-01-23
  • [学会発表] 2目的ネットワークにおけるパレート解の効率的な探索手法2014

    • 著者名/発表者名
      高橋 奈津美,山本 久志,秋葉 知昭,肖 霄
    • 学会等名
      平成26年度日本経営工学会秋季研究発表大会
    • 発表場所
      広島大学(広島県東広島市)
    • 年月日
      2014-11-08 – 2014-11-09
  • [学会発表] 多次元連結型システムの信頼度算出方法の評価2014

    • 著者名/発表者名
      秋葉知昭, 高橋奈津美, 渡邉佳稀, 山本久志
    • 学会等名
      平成26年度日本経営工学会秋季研究発表大会
    • 発表場所
      広島大学(広島県東広島市)
    • 年月日
      2014-11-08 – 2014-11-09
  • [学会発表] Search Process for Pareto Solutions of a Two-objective Network by Combination of Network Properties2014

    • 著者名/発表者名
      Natsumi Takahashi, Hisashi Yamamoto, Tomoaki Akiba, Xiao Xiao
    • 学会等名
      The 15th Asia Pacific Industrial Engineering and Management Systems Conference(APIEMS2014)
    • 発表場所
      Ramada Plaza Jeju Hotel, Jeju, Korea
    • 年月日
      2014-10-13 – 2014-10-16
  • [学会発表] ffective searching process used in obtaining Pareto solutions of two-objective network design problem2014

    • 著者名/発表者名
      Natsumi Takahashi, Hisashi Yamamoto, Tomoaki Akiba, Koji Shingyochi
    • 学会等名
      European Safety and Reliability Conference (ESREL2014)
    • 発表場所
      Wroclaw University of Technology, Wroclaw, Porland
    • 年月日
      2014-09-15 – 2014-09-18
  • [学会発表] Network properties of restricting calculated networks in obtaining pareto solutions2014

    • 著者名/発表者名
      N. Takahashi, H. Yamamoto, X. Xiao and T. Akiba
    • 学会等名
      6th Asia-Pacific International Symposium on Advanced Reliability and Maintenance Modeling (APARM2014)
    • 発表場所
      北海学園大学(北海道札幌市)
    • 年月日
      2014-08-21 – 2014-08-23
  • [学会発表] 3次元連結型システムの信頼度算出方法の提案と評価2014

    • 著者名/発表者名
      秋葉知昭, 高橋奈津美, 渡邉佳稀, 山本久志
    • 学会等名
      電子情報通信学会信頼性研究会
    • 発表場所
      スマイルホテル函館(北海道函館市)
    • 年月日
      2014-08-01
  • [学会発表] パレート解探索のための有効な計算ネットワーク制限手法2014

    • 著者名/発表者名
      高橋 奈津美,山本 久志,秋葉 知昭,肖 霄
    • 学会等名
      電子情報通信学会信頼性研究会
    • 発表場所
      金城学院大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-05-23
  • [学会発表] 2目的ネットワークの特性を利用したパレート解探索に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      高橋 奈津美,山本 久志,秋葉 知昭,肖 霄
    • 学会等名
      平成26年度日本経営工学会春季研究発表大会
    • 発表場所
      東京理科大学(千葉県野田市)
    • 年月日
      2014-05-17 – 2014-05-18

URL: 

公開日: 2016-05-27  

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