物流倉庫の翌週の荷主別・工程別の出荷作業量を、入っている受注の積み上がりと販促の予定・曜日の傾向から見込み、ピッキングと梱包の人員配置案を出す

処理の起点を決める

毎週木曜の朝6時に動かします。 派遣会社への依頼の締めが木曜の17時で、管理者の確認とセンター長の判断に半日以上を残すためです。倉庫管理システムの前日分の締め処理が終わった後の時刻にします。

販促の表の締めは、前日の水曜の18時です。 木曜の朝に販促が入っていない荷主は、「販促なし」として予測します。入力が遅れた販促は、6番目の管理者の確認で数字を直して記録に残します。

動かす場所は、倉庫管理システムの書き出しを置く社内のサーバーで足ります。 予測のプログラムは定時の実行の仕組みから呼び、終わったら配置案のファイルの置き場所を管理者に知らせます。 失敗したときの知らせも同じ経路で送り、木曜の朝に誰も気づかないまま締めを迎えることを防ぎます。

月曜の朝にも、同じ予測をもう一度動かします。 木曜から月曜までに入った受注で見込みが変わったかを見て、今週の残りの日の応援を組み直す材料にします。 派遣の依頼は木曜に済んでいるので、月曜の予測は応援の組み直しだけに使います。

入力データを集める

質を決めるのは、受注の積み上がりの記録です。 倉庫管理システムは、出荷が終わった後の件数は残しますが、「出荷の4日前の時点で何件入っていたか」は、日々の記録を取っておかないと残りません。 この記録が無ければ、構成の中心が使えません。最初の作業は、毎朝、出荷予定日ごとの受注の件数と行数を書き出して貯めることです。

販促の表は、列を決めて自由記述を減らします。 荷主からの連絡は「来週から秋の大感謝祭」「チラシは水曜の朝刊」のような文で届きます。管理者はそれを、期間・種類・対象の商品数・規模（大・中・小）の4つの列に置き直して入れます。規模は荷主の見込みをそのまま写すのではなく、前回の同じ種類の販促で作業量が何倍になったかの実績から、大・中・小の区切りを決めておきます。 区切りが決まっていれば、管理者が替わっても同じ販促が同じ規模で入ります。

祝日は内閣府のCSVから取ります。 内閣府のページでは、昭和30年（1955年）から令和9年（2027年）までの国民の祝日をCSV形式で公開しており、令和10年（2028年）の分は前年の2月に掲載するとされています。毎年2月に取り直す予定を、運用の手順に書きます。

データの取得方法を決める

受注の積み上がりは、毎朝同じ時刻に書き出します。 荷主からの受注の取り込みは1日に何度も行われるので、書き出す時刻がずれると、同じ「D-4」でも入っている量が変わります。 学習のデータと本番の予測で同じ時刻の値を使うため、木曜の予測を動かす6時の直前に、毎日書き出すようにします。

午前・午後の割合は、締め時刻ごとの出荷件数から出します。 集荷便が11時と15時の荷主なら、11時の締めまでに出した件数の割合が午前の作業量の割合になります。割合は直近8週の同じ曜日で取ります。 月曜は週末の受注がまとまって午前に偏るなど、曜日で割合が違うためです。

生産性は、作業の実績から荷主別・工程別に計算します。 ピッキングは「行数 ÷ 作業時間」、梱包は「件数 ÷ 作業時間」で、直近8週の中央値を使います。 平均にすると、新人の多い週や機器が止まった日に引っ張られます。

AIへ渡す前に整形する

1. 予測の単位にそろえる … 荷主 × 出荷日 × 工程の表にします。ピッキングは行数、梱包は件数を目的の値にします
2. 受注の積み上がりを取り出す … 出荷日ごとに、4日前（D-4）の時点で入っていた行数と件数を特徴量にします。木曜の朝に翌週の月曜〜土曜を予測するとき、月曜はD-4、土曜はD-9になるので、出荷日ごとに予測の時点の積み上がりを使います
3. 曜日と祝日を付ける … 曜日、祝日、祝日の前後、連休の何日目か、月末かを付けます
4. 販促を付ける … 販促の期間に入る日に、種類と規模の印を付けます。期間の初日と2日目を分けます。 通販の販促は初日に集中するためです
5. 過去の水準を付ける … 前週の同じ曜日の実績と、前年の同じ週の同じ曜日の実績を付けます。前週の値は、予測の時点で分かっている値だけを使います
6. 異常な日を印にする … 倉庫の停電、システムの障害、台風で集荷が止まった日は、印を付けて学習から外します

2番目と5番目が、いちばん間違えやすい工程です。 学習のときに、予測の時点ではまだ分かっていない値（たとえば出荷日の前日の受注）を特徴量に入れると、学習では当たるのに、本番では外れるモデルができます。特徴量はすべて「予測を動かす木曜の朝の時点で分かっている値」だけにします。

AIに処理させる

させるのは、荷主別・日別・工程別の作業量の P50 と P80 を出すことだけです。 人時への換算、午前・午後への按分、過不足の計算は、プログラムの式で行います。

予測の後の計算は、すべて式で書きます。

受注の積み上がりには、増える向きの制約を付けます。 LightGBM の公式のドキュメントでは、monotone_constraints で特徴量ごとに単調の制約を付けられ、1は増加、-1は減少、0は制約なしで、すべての特徴量について順に指定するとされています。入っている受注が多いほど最終の作業量も多い、という当たり前の関係を制約にしておくと、データの少ない荷主で、入っている受注が増えたのに見込みが下がる、という逆転を防げます。

3行目を分けているのは、直す場所を分けるためです。 作業量の予測と生産性を1つのモデルに入れると、人数が外れたときに、予測が外れたのか、生産性が変わったのかが分からなくなります。 新しい作業者が多い週は生産性が下がりますが、それは作業量の予測の誤りではありません。

指示内容を固定する

この構成では生成AIを使いません。AIへの指示に当たるのは、学習と予測のパラメータの設定です。 次はその骨組みの例です。

【予測の対象】
  荷主 × 出荷日 × 工程（picking: 行数 ／ packing: 件数）

【モデル】
  LightGBM（LGBMRegressor）を工程ごとに2本ずつ
    objective = "quantile", alpha = 0.5   … P50（中央の見込み）
    objective = "quantile", alpha = 0.8   … P80（多めの見込み）
  categorical_feature = 荷主, 曜日, 販促の種類, 販促の規模

【特徴量（すべて予測の時点で分かっている値）】
  受注の積み上がり：出荷日ごとの予測時点の行数・件数、予測時点から出荷日までの日数
  暦：曜日、祝日、祝日の前後、連休の何日目か、月末
  販促：種類、規模、期間の何日目か
  過去の水準：前週の同じ曜日、前年の同じ週の同じ曜日

【検証】
  時系列の分割（TimeSeriesSplit, n_splits=5, gap=7）
  評価：mean_pinball_loss（alpha=0.5 と 0.8）と、
        前週の同じ曜日をそのまま使った場合との比較

【出したあとの決まり】
  P80 が P50 を下回る日は、P80 = P50 に直して印を付ける
  P50 が受注の積み上がりを下回る日は、P50 = 積み上がりに直して印を付ける

検証に gap=7 を入れるのは、予測の時点と出荷日のあいだの空白をまねるためです。 scikit-learn の公式のドキュメントでは、TimeSeriesSplit の gap は各学習の集合の末尾から、テストの集合の前に除くサンプルの数で、バージョン0.24で加わったとされています。空白を入れずに検証すると、翌日の値で当てたことになり、本番より甘い評価になります。

最後の2行は、分位点回帰の性質への備えです。 P50 と P80 は別々に学習するので、まれに P80 が P50 を下回る日が出ます。 また、入っている受注より少ない見込みは、事実と食い違います。どちらも直してから使い、直した日は管理者に見えるよう印を付けます。

出力形式を固定する

配置案は、荷主のエリアごとに次の形の表で出します。

例として、ある通販の荷主の梱包の工程は次のように並びます（数字は説明のための例です）。

出荷日  荷主  工程   入っている受注  P50   P80   必要人数(午前/午後 P50)  シフト  過不足(P50/P80)
10/19  A社  梱包   1,420件        2,050  2,380  9 / 6               14     +1 / -1
10/20  A社  梱包   1,180件        2,210  2,890  10 / 6              14     +2 / -3  ※販促初日

1つ目の理由は、P50 と P80 を並べて見せることです。 1つの数字だけを出すと、管理者はその数字が確かなものとして読みます。2つ並べると、その日がどれだけぶれうるかが見えます。 差が大きい日は、販促の初日や連休明けで、管理者が気をつける日です。

2つ目は、入っている受注を並べることです。 「入っている受注が P50 の8割」の日と「3割」の日では、見込みの確からしさが違います。管理者は、この列を見て直すかどうかを決めます。

3つ目は、修正の列を最初から用意しておくことです。 管理者が直した数字と理由は、翌週の学習の後で、直した日の方が当たっていたかを確かめる材料になります。

システムへ連携する

派遣会社への依頼は、自動で送りません。 依頼の数は人件費と荷主への約束に直結します。配置案の「派遣の依頼数の案」は、センター長が決めるための材料です。

人が確認する

1. 管理者が自分の荷主を見る … P50 と P80 の差が大きい日、直した印のある日、入っている受注の割合が小さい日を先に見ます
2. プログラムが知らない事情を足す … 荷主から電話で聞いた予定や、販促の表に入れ忘れた販促があれば、数字を直して理由を書きます
3. センター長が応援を決める … 応援の候補から、作業者の得手不得手を踏まえて決めます
4. センター長が派遣の依頼数を決める … P50 と P80 のあいだのどこで頼むかを、荷主ごとの出荷の約束で決めます

直すときは、作業量の側を直します。 人数の列を直接書き換えると、直した理由が「作業量が増えるから」なのか「新人が多いから」なのかが記録に残りません。作業量を直せば人数は式で付いてくるので、理由の区別が残ります。

目標は、1件30分です。 1つの荷主について、予測の表を読んで数日分を直し、配置案を確かめる時間です。販促の週や連休の前後は30分を超えます。

例外に対処する

2行目の新しい荷主は、毎年必ず出てきます。 実績が無いうちに予測を出すと、似た荷主の傾向を当てはめた数字になります。8週分の実績がたまるまでは、管理者が置いた数字を配置案に入れ、予測は参考として並べます。

記録を残す

• 予測を動かした日時、使ったデータの範囲、モデルの版とパラメータ
• 荷主別・日別・工程別の P50・P80 と、直した印
• 管理者の修正と理由、センター長が決めた応援と派遣の依頼数
• 翌週の実績と、P50・P80・管理者の修正のそれぞれとの差
• 検証の評価（pinball 損失）と、前週の同じ曜日をそのまま使った場合との比較

4つ目が、この構成を育てる記録です。 毎週、実績が出たところで、予測と管理者の修正のどちらが近かったかを荷主ごとに数えます。 管理者の修正の方がいつも近い荷主は、プログラムが知らない事情があるので、販促の表の列を足す材料になります。