オペレーションズリサーチにおけるビジネス課題の解決とは？

この記事はJij Inc. Advent Calendar 2023の1日目の記事です

はじめまして、株式会社Jijの森田洋平と申します
いよいよ本日よりアドベントカレンダーが始まり、ワクワクしています！

本日のトピックは以下の通りです

１.簡単な経歴
２.オペレーションズリサーチとは？
３.オペレーションズリサーチがどのようにビジネスに役立つのか？

１．簡単な経歴

私は、電機メーカにおいて知的財産、新規事業化に向けた研究開発及びプロジェクトマネジメントを経験した後、自動車メーカにおいて知的財産、技術戦略、DX推進の経験を経て、現在に至ります。
また、学生時代は純粋数学に没頭した経緯もあり、現在、会社に勤めながら大学院に通って、代数幾何学の研究を通じてPh.Dの取得に向けて研究にも勤しんでいるところです。
今回のテーマであるオペレーションズリサーチについては、学生時代に経営工学に所属していたこともあり、その経験や現在の仕事を通じて学んだことをもとに今回の記事においてご紹介します

２．オペレーションズリサーチとは

オペレーションズリサーチとは、そもそもどのようなものか簡単にご説明します。

オペレーションズリサーチ（Operations Research、またはOR）は、複雑な意思決定問題を解決するための数学的モデリング、統計分析、アルゴリズムの開発を用いる科学的アプローチのことと言われております。

オペレーションズリサーチは、限られたリソースを最も効果的に使用して、特定の目標を達成する最適な方法を見つけることが主な目的とされており、例として下記のような分野が含まれております。

①数理最適化

制約条件の下で関数を最大化または最小化することにより、最適な解を見つける手法です。 とりわけ、線形関数を最大化または最小化することにより最適な解を見つける手法を線形計画問題、線形変数が整数である線形計画問題を整数計画法のように呼ばれています。

②ネットワーク分析

ネットワーク内での最適なパスやフローを見つけるための手法。

③待ち行列理論

待ち行列やサービスシステムにおける顧客の流れを分析する手法。

④シミュレーション

複雑なシステムやプロセスをコンピュータモデルで模倣し、その挙動を分析する方法。

このように、オペレーションズリサーチは実社会における事象をもとに学問として確立されていった経緯があります。

３.オペレーションズリサーチがどのようにビジネスに役立つのか？

前述のように、オペレーションズリサーチは実社会に密接に関わっている分野であることは理解できたかと思います。
次に、とりわけオペレーションズリサーチにおける数理最適化がどのように実社会に貢献しているのかを例をもとにご説明します。

①スケジューリング

製造業においては、複数の産業機器を用いて製造するため、複数の製造工程が並列に稼働しているケースがしばしばあります。これらを熟練者が勘と経験を通じてスケジューリングを立てる場合がありますが、それらは本当に最適な方法なのでしょうか？ そのような場合に、数理最適化が活躍します。 具体的には、複数の製造工程の中でどのようにリードタイムを短縮し、かつ、効率よく製造していくために、数理モデルを用いて求解していくことで、最適なスケジューリングを提案することができます。 また、上記では産業機器におけるものを取り上げましたが、作業員のスケジューリングにも適用できるため、製造業のみでなく、建設業、サービス業といった広い業界でも適用されています。 さらには、工場内全体の最適配置にも適用されています。

②運用保守における最適化

製造機器における部品点数は製品によっては数千〜数万点にも及ぶと言われております。 そのような中で、部品の一点一点の運用保守は、これまでの知見や経験のもとでされていることがしばしばあります。 このような場合にも数理最適化が活躍します。これまでのデータなどを分析し、部品の故障予知をしながら、どのくらいのタイミングで運用保守をすることで、作業負荷を軽減できるかといった提案をすることができます。 また、運用保守においては、特殊な技能を持った作業員が必要な場合もあり、複数の拠点に巡回しながら作業する場合にも適切な巡回経路を提案することもできます。

③エネルギーの最適化

エネルギーの削減や自給（自活）は、ESGの観点でも注目されています。 その中で、例えばデータセンターにおける稼働とエネルギーの需給バランスを最適化することは、昨今のDXのトレンドも相まって重要な課題の一つです。 具体的には、データセンターにおいては、サーバーの稼働とともにサーバーの冷却にエネルギーを多く必要とします。そのため、データセンター内における最適化な稼働を数理最適化を用いることでこれまでよりも効率的な運用をサポートできるというケースがあります。 また、これはデータセンターにとどまらず、スマートビルやスマートシティといったものにも活用可能です。 さらには、エネルギーサプライチェーン全体として、すなわち、原料の確保〜輸送〜発電〜送配電〜エンドユーザへの供給といった、エネルギーの全体バランスを最適化するためにも数理最適化が活用が推進されています。

以上のことはオペレーションズリサーチとしてのほんの一部分に過ぎませんが、数理最適化をはじめとして、様々なビジネス課題に対して活躍のフィールドが広がってきています。
これを機に関心を持ってくださると幸甚です。

最後に

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