南海電鉄と日立製作所、CMOSアニーリング技術で運用計画自動作成システム構築を開始
南海電気鉄道株式会社（以下、南海電鉄）と株式会社日立製作所（以下、日立）は、日立独自の疑似量子コンピューター技術である「CMOSアニーリング」を活用し、鉄道の乗務員運用計画および車両運用計画を自動で作成・評価するシステムの構築を開始しました。
このシステムは、これまで熟練者の知見と手作業に依存していた運用計画作成業務の効率化を目指すものです。CMOSアニーリングは、多くの制約条件を同時に考慮しながら最適な組み合わせを短時間で導き出すことに特化した技術です。
背景と課題
鉄道業界では、乗務員運用計画と車両運用計画の作成が複雑で時間を要する業務とされています。乗務員運用計画では、数百本の列車に乗務する運転士や車掌の配置を、労働時間制約、休憩時間の確保、食事・睡眠への配慮、出退勤・宿泊場所の調整など、多岐にわたる制約条件を考慮しながら作成する必要があります。これは多くの部分で手作業に依存していました。
車両運用計画も同様に、列車ダイヤに基づき、車両の割り当てや循環計画を決定する業務です。車両形式、編成条件、検査周期、留置線容量といった多様な制約条件を考慮する必要があり、作業に時間を要していました。
鉄道業界が人財不足や専門業務の後継者育成といった課題を抱える中で、これらの計画作成業務が経験豊富な担当者の知見に大きく依存していることは、ノウハウ継承の面でも課題となっていました。将来にわたる安定的な業務遂行のためには、改善が求められています。
システムの特長
1. 複数の制約条件を同時に満たす計画を高速かつ高精度に自動作成
日立のデータサイエンティストが鉄道業界で培った業務理解やデータ分析の知見を活かし、業務特有の制約条件やプロセスをモデル化しています。これにより、大規模かつ複雑な計画を高速かつ高精度に自動作成することが可能になります。
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乗務員運用計画：これまで数カ月を要していた計画作成が約1週間程度に短縮される見込みです。これにより、ダイヤ改正時の業務負荷が大幅に軽減され、スケジュール短縮が実現します。また、仮想の列車ダイヤに対する乗務員数の検証を短期間で行えるため、ワンマン運転の拡大や将来輸送計画の検討、災害時の対応計画（BCPダイヤ）策定への活用も期待されます。
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車両運用計画：車両形式、運用制約、検査・点検計画、留置条件などを考慮した効率的な車両割り当ておよび循環計画を短時間で作成します。事故や故障などの突発事象で運用が乱れた際にも、翌日以降の再計画を短時間で実施できるため、業務負荷の大幅な軽減につながります。
2. 計画案の可視化・評価機能による現場の判断支援
本システムは、CMOSアニーリングにより自動作成された計画に対し、それぞれの運用における評価指標を自動計算し、可視化します。これにより、計画担当者は計画案の妥当性や改善点を確認しながら、複数案を比較・検討して最終判断を行うことができます。
効果検証の結果
2025年度に南海線で実施された効果検証では、乗務員運用計画業務において、手作業で数カ月かかっていた作業が約1週間に短縮できることが確認されました。また、車両運用計画業務では、従来約20日間かかっていた作業が数日程度に短縮できることを確認しています。
今後の展開
両社は、このシステムの実運用化に向けた構築を進め、2027年度中の稼働開始を目指しています。対象線区は南海線・空港線および高野線・泉北線へ拡大し、2027年度以降のダイヤ改正から業務プロセスを見直すことを前提に進められます。
本システムはクラウド型で提供されるため、稼働開始後も運用状況や業務要件の変化に応じて、機能拡張や改善を柔軟に行い、乗務員運用計画および車両運用計画業務にかかる負荷軽減、計画品質の安定・平準化を目指します。
日立は、CMOSアニーリングのさらなる性能向上に取り組み、将来的にはAIで社会インフラを革新する次世代ソリューション群「HMAX by Hitachi」を支える技術の一つとして適用範囲の拡大を図る予定です。
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