Piomatix LBS APIを使って、パイオニアの社内便の最適な配送ルートを考えてみた

1. 自己紹介

西見 武

パイオニアに2019年に新卒入社、社歴5年目。
データエンジニア兼クラウドアーキテクトとして、ナビのルーティングに使用される「渋滞情報」の作成及び評価を担当しています。
趣味は週5回ほどの筋トレと、たんぱく質を大量に摂取可能な料理を作ること。

2. この記事で取り組む課題　「社内便の配送ルートを最適化する」

この記事ではパイオニアにおける社内便を、「複数地点の配送ルート」を考える素材として取り上げていきます。
ここでは社内便を「毎日同じルートで会社の拠点を巡回して、書類や物品を他の拠点に運ぶ社内インフラ」と定義します。
ペーパーレス化が進む現代であっても、重要書類の紙媒体での授受は避けられないケースも多く、複数の拠点をもつ企業にとっては、企業運営に欠かせない重要な仕組みです。

３拠点以上の拠点間の橋渡しを行う社内便においては場合に2つの問題が生じます。

• どの順番で拠点を巡回するか
• どんなルートで拠点間の移動を行うか

本記事ではこの2つの問題に対し、「巡回最適化API」を用いて最適な答えを発見します。

3. 社内便のルートを最適化する意義

この社内便のルートを最適化することで、以下のような効果があると考えられます。

• 時間的コストの削減
  • 書類の受け渡しにかかるまでの時間を削減することで、業務の効率化につながる
• 社内便の輸送コストの削減
  • 輸送にかかる燃料費、有料道路料金を削減することができる
• ドライバーの負担の軽減
  • 運転時間を短くすることでドライバーの負担を軽減
  • 走りやすい道を走行することでドライバーの心理的負担を軽減
• SDGs観点での社会貢献
  • 運転時間や運転距離を削減することで、車から排出されるCO₂の量を削減することが可能

4. パイオニアにおける社内便

東京近郊の５つの主要拠点間で荷物や書類を運ぶことを目的とし、平日は毎日稼働しています。

© OpenStreetMap contributors

• パイオニア(株)　文京本社
  • 本社　東京都文京区に所在
    

    S/G : Start/Goalの意

• パイオニア(株)　川越工場
  • 最大の生産拠点であり、多くの開発部門のメンバーが所属　埼玉県川越市に所在
• パイオニア販売(株)　代田橋本社
  • 製品の営業、販売を担うパイオニア販売の本社　東京都杉並区に所在
• パイオニア(株)　池袋拠点
  • ソフト、クラウド開発を担う部門のメンバーが所属　東京都豊島区に所在
• パイオニアデジタルデザインアンドマニュファクチャリング(株)　茗荷谷拠点
  • 主に光ディスクの製品開発を行う部隊のメンバーが所属　東京都豊島区に所在

パイオニアの社内便を最適化する上で以下のような制約条件があります。

• 本社をAM9:00に出発し、他の4拠点を経由して荷物の授受を行い、本社に戻ってくるものと定義する。
• メーカーであることから、書類だけでなく試作機やデモ端末など比較的大きな物品を社内便で運ぶケースもあり、ある程度の大きさの貨物車両を必要とする。
• 各拠点は社内便の授受ができる時刻を起点に回っている業務があるため、日によって巡回する拠点の順番を変えることはなく、極力決まった時間につくことが求められる。

5. 実際にLBS APIを使って、最適な社内便のルートを考えてみた

社内向けのデモツールを活用して、いくつかのユースケース別に最適なルートを引いてみました。

※デモツールに関する記事
クラウドエンジニアがFlutterでルート探索APIをコールし、結果を表示してみた
社内便では、最大積載量4.5t ~ 6.5tの中型の貨物車両を用いるものと仮定し、ルート巡回順を決定するための以下の条件を変化させてみます。

※入出力のパラメータ一覧
Piomatix LBS API 主な機能仕様

固定の条件

• 配送開始日時：2023年11月10日(金)　9:00
• 車種：普通貨物・中型貨物
• 料金区分：中型車

変更するルート探索の条件

• 高速道路を利用：(する / しない)
• 有料道路を利用：(する / しない)
• アルゴリズム：(時間優先 / 距離優先 / 運転コスト優先 )

※運転コスト：信号のない道路の右折回数など、運転上精神的に負荷のかかる行動を「運転コスト(運転による負荷)」と捉えこれらが少なくなるようなルートを提案するパイオニア独自のアルゴリズム

ユースケース1：時間的コストを最小限にし、最速で配送を完了したい場合

この場合は、高速や有料道路を通ってでも「なるはや」で巡回することを目指します。
企業の特性上、迅速な授受が要求される場合や、1日に2回以上の巡回が求められる場合は、まずこの条件で巡回順及び巡回ルートを検討します。

変更するルート探索の条件

• 高速道路を利用：する
• 有料道路を利用：する
• アルゴリズム：時間優先

巡回順は次のようになりました。

本社 → 茗荷谷 → 池袋 → 川越 → 代田橋 → 本社

移動距離の合計は115.2km、運転時間の合計は164.3分(2時間44分)となりました。

ドライバーの休憩時間や荷下ろしを考えると、1日に２周するには少し長いルートですが、ドライバーを2人体制にするなどの施策を行えば、1日に２周できる可能性がありそうですね。

このルートでは時間を短縮するために池袋拠点から川越拠点に向かう間に、混雑しやすい都内を早急に抜けるために高速道路を使用しているようですね。

ユースケース2：輸送コストを最小限にし、最安で配送をしたい場合

この場合は、できるだけ輸送コストを安く済ませることを目標にします。
そのため、多少時間がかかったとしても高速や有料道路は使いませんし、燃料費などの輸送コストは走行距離に比例すると仮定し、移動距離が最短となることを条件として設定します。

変更するルート探索の条件

• 高速道路を利用：しない
• 有料道路を利用：しない
• アルゴリズム：距離優先

巡回順は次のようになりました。

本社 → 茗荷谷 → 池袋 → 川越 → 代田橋 → 本社

移動距離は93.87km、運転時間は216.1分(3時間36分)となりました。

巡回順はユースケース1と同様でしたが、高速道路を利用しないため、川越拠点を経由する時は、行きも帰りも川越街道を中心としたルートなりました。

ユースケース3：輸送コストは下げつつも、ドライバーの運転負担を下げたい場合

LBS-APIでは、ルート上における信号のない道路での右折や狭い道路を運転する距離など精神的に負荷のかかる行動の回数を元に「運転コスト」と呼ばれるパイオニア独自の指標を算出しています。このコストができるだけ少ないルートを提案することが可能です。

右左折の頻度、Uターン回避、車両の横付けのしやすさ、
大型車の交通規制などの業務制約を考慮した実用性・安全性の高いルートを探索

ユースケース2のように高速道路を使わない場合、ドライバーが一般道通行に伴う多くのストレスにさらされ、交通事故の要因となることが考えられます。

変更するルート探索の条件

• 高速道路を利用：しない
• 有料道路を利用：しない
• アルゴリズム運転コスト優先

結果、巡回順はユースケース1、ユースケース2と同じ結果になりました。

本社 → 茗荷谷 → 池袋 → 川越 → 代田橋 → 本社

移動距離はちょうど100.0km、運転時間は211.6分(3時間31分)となりました。

通るルートをユースケース2と比較すると、池袋拠点から川越拠点を通る際に、川越街道ではなく、新大宮バイパスや富士見川越バイパスを採用しています。

この変更により実際に運転しやすい道路を通っているか確認してみましょう。
ピンポイントかつ定性的な比較にはなってしまいますが、川越街道沿いにある「イオン大井店」付近と、川越富士見バイパス沿いにある「ららぽーと富士見」前の付近の道路の様子をGoogle ストリートビューで確認してみます。

川越街道 イオン大井店付近のストリートビュー

川越富士見バイパス ららぽーと富士見前のストリートビュー

中央分離帯がない片側一社線の川越街道と比較し、川越富士見バイパスは中央分離帯のある片側２車線の道路になっています。また、後者の方が交差点や沿線の施設が少なく、通りやすい道という印象を受けます。川越街道も都内に近づくにつれ、片側2車線の区間がありますが、中央分離帯がない区間がおおく、やはり運転の快適さは川越富士見バイパスに軍配が上がると思います。代田橋拠点を経由するために川越街道を通る必要がありますが、川越拠点行きでの運転ストレスを緩和することで、代田橋拠点に向かう際への余力を残すことができそうですね。