(57)【要約】【課題】地震等の災害により被害を受けたガス配管網の復旧計画作成方法及び作成装置を提供する。【解決手段】本発明に係る災害復旧計画作成方法は、圧力レベルによって定めれらた大ブロックと、大ブロックを被害状況に応じて細分化した小ブロックとで構成される配管網について、小ブロック毎の被害状況と、大ブロックに割り当てられる中隊及び小ブロックに割り当てられる小隊を含む復旧隊の構成と、作業歩掛りとを記憶するステップと、記憶した情報に基づいて、数理計画問題としてモデル化した小ブロック−小隊割り当て問題を解き、小ブロックへ小隊を割り当て、全ての大ブロック−中隊の組み合わせについて、最小化された復旧日数を算出するステップと、算出された復旧日数を使用して、数理計画問題としてモデル化した大ブロック−中隊割り当て問題を解き、総復旧日数が最小となるように大ブロックに中隊を割り当てるステップとを含む。【選択図】図６
2016021085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータが、配管網の災害復旧計画を作成する方法であって、前記配管網は、圧力レベルによって定められた大ブロックと、前記大ブロックを被害状況に応じて細分化した小ブロックとで構成され、
前記小ブロック毎の被害状況と、前記大ブロックに割り当てらる中隊及び前記小ブロックに割り当てられる前記中隊内の小隊を含む復旧隊の構成と、作業歩掛りとを記憶するステップと、
前記被害状況、前記復旧隊の構成、及び、前記作業歩掛りに基づいて、数理計画問題としてモデル化した小ブロック−小隊割り当て問題を解き、前記小ブロックへ前記小隊を割り当て、全ての大ブロック−中隊の組み合わせについて、最小化された復旧日数を算出するステップと、
前記算出された復旧日数を使用して、数理計画問題としてモデル化した大ブロック−中隊割り当て問題を解き、総復旧日数が最小となるように前記大ブロックに前記中隊を割り当てるステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
数理計画問題としてモデル化された応援問題を解き、前記大ブロックに割り当てられた中隊について、作業が終わった中隊を他の中隊の作業の応援に加えることで、前記総復旧日数を短縮するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記割り当て結果に基づいて、前記災害復旧計画を出力するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記総復旧日数を短縮を短縮した結果に基づいて、前記災害復旧計画を出力するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
配管網の災害復旧計画を作成する装置であって、前記配管網は、圧力レベルによって定められた大ブロックと、前記大ブロックを被害状況に応じて細分化した小ブロックとで構成され、
前記小ブロック毎の被害状況と、前記大ブロックに割り当てられる中隊及び前記小ブロックに割り当てられる前記中隊内の小隊を含む復旧隊の構成と、作業歩掛りとを記憶する手段と、
前記被害状況、前記復旧隊の構成、及び、前記作業歩掛りに基づいて、数理計画問題としてモデル化した小ブロック−小隊割り当て問題を解き、前記小ブロックへ前記小隊を割り当て、全ての大ブロック−中隊の組み合わせについて、最小化された復旧日数を算出する手段と、
前記算出された復旧日数を使用して、数理計画問題としてモデル化した大ブロック−中隊割り当て問題を解き、総復旧日数が最小となるように前記大ブロックに前記中隊を割り当てる手段と
を含むことを特徴とする装置。
【請求項６】
数理計画問題としてモデル化された応援問題を解き、前記大ブロックに割り当てられた中隊について、作業が終わった中隊を他の中隊の作業の応援に加えることで、前記総復旧日数を短縮する手段をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記割り当て結果に基づいて、前記災害復旧計画を出力する手段をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記総復旧日数を短縮を短縮した結果に基づいて、前記災害復旧計画を出力する手段をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震等の災害により被害を受けたガス配管網の復旧計画作成方法及び作成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガス供給業者によって都市ガスなどの配管網が所定地域の地下に埋設されており、当該配管網を介して一般家庭などの需要家にガスが供給されている。このようなガス配管網においては、大規模地震などの災害が生じた場合、配管が破損し、ガスの漏洩や圧力異変が生じるおそれがある。そのような被害が配管網に生じた場合には、被害地域のガスの供給を速やかに停止し、配管網の早急な復旧を行うことが求められている。そのためには、早急かつ正確に被災状況を把握し、有効な復旧計画を作成することが重要である。
【０００３】
例えば、複数のブロックに分割されたガス配管網において、それぞれのブロックの被災状況の情報を収集し、ガスの緊急供給停止判断に活かせるようにその情報を加工し、出力する地震防災支援用情報収集システムが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０９９４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上術した技術は、被災状況の情報を収集するものであって、ガスの供給停止後のガス配管網の復旧計画の作成を行うことはできなかった。また、従来、そのような復旧計画はガス供給業者の担当者によって作成されており、必ずしも効率的に、かつ、再現性を持って作成されているとはいえなかった。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、地震等の災害により被害を受けたガス配管網の復旧計画作成方法及び作成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る発明は、コンピュータが、配管網の災害復旧計画を作成する方法であって、配管網は、圧力レベルによって定められた大ブロックと、大ブロックを被害状況に応じて細分化した小ブロックとで構成され、小ブロック毎の被害状況と、大ブロックに割り当てられる中隊及び小ブロックに割り当てられる中隊内の小隊を含む復旧隊の構成と、作業歩掛りとを記憶するステップと、被害状況、復旧隊の構成、及び、作業歩掛りに基づいて、、数理計画問題としてモデル化した小ブロック−小隊割り当て問題を解き、小ブロックへ小隊を割り当て、全ての大ブロック−中隊の組み合わせについて、最小化された復旧日数を算出するステップと、算出された復旧日数を使用して、数理計画問題としてモデル化した大ブロック−中隊割り当て問題を解き、総復旧日数が最小となるように大ブロックに中隊を割り当てるステップとを含む。
【０００８】
また、本発明の一実施形態に係る発明は、配管網の災害復旧計画を作成する装置であって、配管網は、圧力レベルによって定められた大ブロックと、大ブロックを被害状況に応じて細分化した小ブロックとで構成され、小ブロック毎の被害状況と、大ブロックに割り当てられる中隊及び小ブロックに割り当てられる中隊内の小隊を含む復旧隊の構成と、作業歩掛りとを記憶する手段と、被害状況、復旧隊の構成、及び、作業歩掛りに基づいて、数理計画問題としてモデル化した小ブロック−小隊割り当て問題を解き、小ブロックへ小隊を割り当て、全ての大ブロック−中隊の組み合わせについて、最小化された復旧日数を算出する手段と、算出された復旧日数を使用して、数理計画問題としてモデル化した大ブロック−中隊割り当て問題を解き、総復旧日数が最小となるように大ブロックに中隊を割り当てる手段とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、発災時に、迅速に最適な復旧計画を作成することができる。また、復旧計画作成の属人化を防ぎ、再現性を高めることができる。さらに、シミュレーションによる試行錯誤が迅速に行えるので、復旧計画の作成を大幅に効率化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る復旧計画作成結果の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る中隊の応援を説明する図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る応援ロジックを適用した結果の一例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る復旧計画の出力例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る災害復旧計画作成装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る災害復旧計画作成装置の機能ブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る災害復旧計画作成方法のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、複数の図面において同一の符号は同一物を表し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１２】
（復旧計画作成のための情報収集）
本発明では、ガス配管網の復旧を数理計画問題としてモデル化し、最適な復旧計画を作成する。そのために、以下に説明する情報（１）〜（３）を収集し、装置に記憶しておく。
【００１３】
（１）配管網の被害状況
ガス配管網は、上流側の中圧導管から下流側の低圧導管へガスが供給されるように構成され、圧力レベルによって定められた大きいブロック（以下、大ブロックと呼ぶ）と、大規模地震などにより配管に被害が生じた際に、被害状況に応じて大ブロックを細分化した小さなブロック（以下、小ブロックと呼ぶ）に区分される。小ブロックは、大ブロック内において、他のブロックとの接続を遮断し、独立させたブロックである。大ブロック及び小ブロックは、特許文献１に記載されたような情報収集システムを使用して収集される。配管網の被害情報は、以下の表１に示すように構成される。
【００１４】
【表１】
2016021085.tif 000003
【００１５】
（２）復旧隊の構成
配管を修理し、復旧するための復旧隊は、以下の表２に示すように構成される。
【００１６】
【表２】
2016021085.tif 000004
【００１７】
復旧隊は、１つの地域修繕中隊（以下、中隊と呼ぶ）の下に複数の小隊が所属し、小隊の下にさらに、複数の作業班（例えば、本枝管班、供給管班、内管班など）が所属するように構成される。
【００１８】
（３）復旧作業の歩掛り
小隊内の各作業班は、それぞれ異なる復旧作業を担当する。復旧作業には、各作業が当該復旧作業を担当した場合の歩掛りが設定される。作業の歩掛りは、以下の表３に示すように、過去の実績や訓練等に基づいて決定される。
【００１９】
【表３】
2016021085.tif 000005
【００２０】
上述したように、復旧計画を作成する前に、被害状況及び復旧作業に関する情報を事前に収集し、装置に記憶しておく。
【００２１】
（復旧計画の作成）
次いで、復旧計画作成の基本的な流れについて以下に説明する。
【００２２】
（１）復旧隊の割り当て
まず、大ブロックに中隊を割り当て、大ブロックの中の小ブロックを、中隊内の各小隊に割り当てる。１つの大ブロックに２つ以上の中隊を割り当てることはしないが、更なる効率化のために他の中隊による応援を行う場合もある。
【００２３】
（２）復旧日数の算出
小隊を小ブロックに割り当てることで、作業歩掛りを基に復旧日数を算出する。これを全大ブロックに対して繰り返し、最後の大ブロックの復旧が完了するまでに要する日数を全体の復旧日数とする。
【００２４】
（３）復旧計画の作成結果
小隊の班単位までのスケジュールを記載したチャート図を作成する。
【００２５】
以上が、復旧計画作成の基本的な流れである。
【００２６】
次いで、上述の復旧計画を、数理計画問題として問題設定し、定式化を行う方法について説明する。
【００２７】
上述の復旧計画は、大ブロックに中隊を割り当てる「大ブロック−中隊」の階層と、割り当てられた中隊において、小ブロックに小隊を割り当てる「小ブロック−小隊」の階層とを含む階層構造を有している。ある大ブロックにある中隊を割り当てた場合、その大ブロックの復旧に要する日数は、小ブロックの需要家数・被害状況と、小隊の班構成を考慮して算出される。したがって、全ての大ブロックを復旧するための総復旧日数を最小化するような割り当ては、小ブロック−小隊の階層を鑑みながら、大ブロック−中隊の階層の割り当てを決定する必要がある。
【００２８】
そこで、本発明では、初めに、全ての大ブロックと中隊の組み合わせに対して、「小ブロック−小隊」の割り当て問題を解くことで、全ての大ブロックと中隊の組み合わせの復旧日数を算出して列挙し、次いで、算出した復旧日数に基づいて、総復旧日数が最小となるように、大ブロックに中隊を割り当てる。このように、本発明では、復旧計画を二段階に分けて、数理計画問題として定式化を行う。以下に、各段階における処理を説明する。
【００２９】
（ｉ）一段階目（小ブロック−小隊の階層）
まず、ある大ブロック−中隊の組み合わせに対して、その復旧日数が最小となるように、小ブロックへ小隊を割り当てる。
【００３０】
大ブロックをｌ、中隊をｉ、大ブロックｌに含まれる小ブロックをｂ、中隊ｉに属している小隊をｊとし、小ブロックｂに小隊ｊを割り当てたときに１、割り当てなかったときに０となる０−１整数変数ｐｂ,ｊを導入する。割り当て規則として各小ブロックは必ず１つの小隊に割り当てられるため、以下の式１が成り立つ
【００３１】
【数１】
2016021085.tif 000006
【００３２】
ここで、小ブロックｂに小隊ｊが割り当てられた場合に必要な復旧日数ｄｂ,ｊは、予め作業歩掛りから算出しておくことができるため定数である。０−１整数変数ｐｂ,ｊと復旧日数ｐｂ,ｊを用いると、小隊ｊが担当となる小ブロック全ての作業に要する日数は、
【００３３】
【数２】
2016021085.tif 000007
【００３４】
と表すことができる。
【００３５】
大ブロックｌに中隊ｉを割り当てたときの最小復旧日数をｘｌ、ｉ（≧０）とすると、復旧日数が最小となるように小ブロックへ小隊を割り当てる問題は、以下のように表すことができる。
（小ブロック−小隊割り当て問題）
最小化：ｘｌ，ｉ
制約式：
（各小ブロックｂに対して）
【００３６】
【数３】
2016021085.tif 000008
【００３７】
（各小隊ｊに対して）
【００３８】
【数４】
2016021085.tif 000009
【００３９】
上記小ブロック−小隊割り当て問題を全ての大ブロックと中隊の組み合わせについて解くと、下記表４に示すような復旧日数のマトリックスが得られる。
【００４０】
【表４】
2016021085.tif 000010
【００４１】
（ｉｉ）二段階目（大ブロック−中隊の階層）
次いで、一段階目で算出した大ブロックと中隊の組み合わせに対する復旧日数（ｘｌ，ｉ）を使用して、総復旧日数が最小となるように、大ブロックに中隊を割り当てる問題を解く。総復旧日数をｙ、大ブロックｌに中隊ｉが割り当てられたときに１、割り当てられなかったときに０となる０−１整数変数をｑｌ,ｉとすると、この問題は以下のように表すことができる。
（大ブロック−中隊割り当て問題）
最小化：ｙ
制約式：
（各大ブロックｌに対して）
【００４２】
【数５】
2016021085.tif 000011
【００４３】
（各中隊ｉに対して）
【００４４】
【数６】
2016021085.tif 000012
【００４５】
一般的に、上述したような階層構造を有する問題は、求解が困難であるが、本発明では、下位の階層（一段階目）における全てのパターンを予め計算しておくことで、容易に解を得ることができる。
【００４６】
図１に、上述の二段階で割り当て問題を解いた復旧計画作成結果の一例を示す。グラフ１は、中隊１〜１０が、それぞれ割り当てられた大ブロックを復旧するのに要する日数を示す。各中隊は、ある大ブロックの復旧が完了すると、割り当てられた次の大ブロックの復旧を行い、割り当てられた大ブロックがなくなるまで復旧を続ける。例えば、中隊１は、３つの大ブロックを担当し、中隊２は１つの大ブロックを担当することが示されている。
【００４７】
図１を参照すると、中隊６が担当する大ブロックの復旧に最も日数がかかっていて、作業を終えたその他の中隊は何もしていないことが分かる。したがって、上記方法で作成した計画では、作業が早く終わってしまった中隊を有効に活用できていない。そこで、本発明ではさらに、作業が終わった中隊が他の中隊の作業の応援に加わるという応援ロジックを導入することで、復旧日数の更なる短縮を図る。
【００４８】
応援ロジックは、「最も早く作業が終わる中隊が、最も遅く作業が終わる中隊へ応援をしに行く」という処理を、応援の効果がなくなるまで繰り返すという規則である。図２に、応援の一例を示す。図１に示したグラフ１において、「最も早く作業が終わる中隊」が中隊７であり、「最も遅く作業が終わる中隊」が中隊６であるため、図２では、中隊７が中隊６の作業を分担し、応援することを示す。
【００４９】
ただし、中隊６と中隊７では班構成が異なるため、同じ大ブロックに対して作業をする場合でも、同一の中隊が担当した場合よりも復旧日数はかかってしまう可能性がある。したがって、別の中隊が応援として加わった場合の復旧日数も単純な計算では算出できないため、応援ロジックも数理計画問題として定式化する。
【００５０】
応援は、小ブロックに小隊を割り当てる問題であるため、「小ブロック−小隊割り当て問題」の拡張となる。応援される中隊をｉ、応援にいく中隊をｉ’、それぞれの中隊に属している小隊をｊ、ｊ’で表し、0-1整数変数ｐｂ,ｊは小隊ｊ’にも拡張し、定数ｄは中隊ｉ’が中隊ｉより遅れて作業を開始する日数を表すとすると、応援問題は次のように定式化することができる。
（応援問題）
最小化：
【００５１】
【数７】
2016021085.tif 000013
【００５２】
制約式：
（各小ブロックｂに対して）
【００５３】
【数８】
2016021085.tif 000014
【００５４】
（各小隊ｊに対して）
【００５５】
【数９】
2016021085.tif 000015
【００５６】
（各小隊ｊに対して）
【００５７】
【数１０】
2016021085.tif 000016
【００５８】
上記応援ロジック（応援問題）を、図１に示した結果に対して適用すると、総復旧日数を更に短縮させることができる。図３に、応援ロジックを適用し、応援を複数回繰り返した結果を示す。図示されるように、作業が終わった中隊が他の中隊の作業の応援に加わることで、総復旧日数を更に短縮させられることがわかる。
【００５９】
（復旧計画の出力）
上述したように、中隊が大ブロックに割り当てられると、装置は、図４に示すように、割り当て結果に基づいて復旧計画を出力する。図４に示した復旧計画は、各小隊が割り当てられた小ブロック内を、小隊の作業班がある日にどれだけ復旧を行うかを出力したものである。
【００６０】
以上のように、復旧計画の作成を数理計画問題としてモデル化することで、発災時に、迅速に最適な復旧計画を作成することができる。また、復旧計画作成の属人化を防ぎ、再現性を高めることができる。さらに、シミュレーションによる試行錯誤が迅速に行えるので、復旧計画の作成を大幅に効率化することができる。
【００６１】
次に、図５を参照して、本発明の一実施形態に係る災害復旧計画作成装置の構成を説明する。災害復旧計画作成装置５０１は、コンピュータ装置であって、制御部５０２、主記憶部５０３、補助記憶部５０４、入力部５０５、出力部５０６、ネットワークインターフェース５０７を備え、これらが、システムバス５０８を介して相互に接続されている。
【００６２】
制御部５０２は、中央処理装置（ＣＰＵ）とも呼ばれ、主記憶部５０３に記憶されたコンピュータプログラムを処理することにより、各構成要素を統括的に制御する。また、補助記憶装置５０４に記憶されたコンピュータプログラムを主記憶装置５０３に読み出して実行し、本発明に係る処理を実施し、その機能を実現することができる。
【００６３】
入力部５０５は、装置５０１の外部からの入力を受け取り、出力部５０６は、装置５０１の処理結果を出力する。また、ネットワークインターフェース５０７は、通信可能に接続された他のコンピュータ装置等とのやり取りを行う。
【００６４】
なお、上述したコンピュータ装置５０１は例示のためのものであり、本発明を実施することができるコンピュータ装置を限定するものではない。また、本発明は、複数のコンピュータ装置が協働して実行することもできる。
【００６５】
図６は、本発明の一実施形態に係る災害復旧計画作成装置５０１の機能ブロックを示す。各機能は、災害復旧計画作成装置５０１の制御部５０２がコンピュータプログラムを読み出し、実行することによって実現される。
【００６６】
災害復旧計画作成装置５０１は、データベース６０１を備え、ガス配管網の被害状況、復旧隊の構成、及び、復旧作業の歩掛りを記憶する。
【００６７】
小ブロック−小隊割り当て問題解決部６０２は、上述した一段階目の処理を行い、全ての大ブロック−中隊の組み合わせに対して、数理計画問題としてモデル化した小ブロック−小隊割り当て問題を解く。そうすることで、小ブロックへ小隊を割り当て、各大ブロックの復旧を各中隊が担当した場合の、最小化された復旧日数を算出する。
【００６８】
大ブロック−中隊割り当て問題解決部６０３は、上述した二段階目の処理を行い、小ブロック−小隊割り当て問題解決部６０２が算出した復旧日数を使用して、数理計画問題としてモデル化された大ブロック−中隊割り当て問題を解く。そうすることで、総復旧日数が最小となるように、大ブロックに中隊を割り当てる。
【００６９】
応援問題解決部６０４は、数理計画問題としてモデル化された上記応援問題を解き、大ブロック−中隊割り当て問題解決部６０３が割り当てた中隊について、作業が終わった中隊を他の中隊の作業の応援に加えることで、総復旧日数を更に短縮する。
【００７０】
復旧計画出力部６０５は、割り当て結果に基づいて、復旧計画を出力する。
【００７１】
次いで、図７を参照して、本発明の一実施形態に係る復旧計画作成方法のフローチャートを説明する。
【００７２】
ステップ７０１において、復旧計画作成装置５０１は、被害状況、復旧隊の構成、及び作業歩掛りをデータベース６０１に記憶する。
【００７３】
次いで、ステップ７０２において、データベース６０１に記憶した情報に基づいて、数理計画問題としてモデル化した小ブロック−小隊割り当て問題を解き、小ブロックへ小隊を割り当て、全ての大ブロック−中隊の組み合わせについて、最小化された復旧日数を算出する。
【００７４】
次いで、ステップ７０３において、算出された復旧日数を使用して、数理計画問題としてモデル化した大ブロック−中隊割り当て問題を解き、総復旧日数が最小となるように、大ブロックに中隊を割り当てる。
【００７５】
次いで、ステップ７０４において、数理計画問題としてモデル化された応援問題を解き、作業が終わった中隊を他の中隊の作業の応援に加えることで、総復旧日数を更に短縮する。
【００７６】
次いで、ステップ７０５において、割り当て結果に基づいて、復旧計画を出力する。
【００７７】
以上説明したように、本発明によると、地震等の災害により被害を受けたガス配管網の復旧計画作成方法及び作成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００７８】
４０１  コンピュータ装置
４０２  制御部
４０３  主記憶部
４０４  補助記憶部
４０５  入力部
４０６  出力部
４０７  ネットワークインターフェース
４０８  システムバス
５０１  データベース
５０２  小ブロック−小隊問題解決部
５０３  大ブロック−中隊問題解決部
５０４  応援問題解決部
５０５  作成結果出力部
【図１】
2016021085.tif 000017
【図２】
2016021085.tif 000018
【図３】
2016021085.tif 000019
【図４】
2016021085.tif 000020
【図５】
2016021085.tif 000021
【図６】
2016021085.tif 000022
【図７】
2016021085.tif 000023