JR東海と日立製作所は2026年7月14日、鉄道の乗務員運用計画と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すると発表した。両社は2025年度、東海道新幹線を対象に効果検証を実施。これまで数カ月かかっていた乗務員運用計画の作成作業を、約1週間に短縮できることを確認したという。今後は対象路線を東海道新幹線や空港線、高崎線、東北線に拡大し、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、同システムの構築を進める。
人手不足と熟練技術者への依存が課題
従来の計画作成業務は、経験豊富な担当者の知見に依存しており、ほとんどを手作業で実施していた。鉄道業界では人手不足が深刻化する中、JR東海は同業務にかかる時間を大幅に削減する必要に迫られていた。今回の実証では、日立が独自に開発する量子インスパイアードコンピュータ技術「CMOSアニーリング」を活用。同技術は、従来のコンピュータでは困難な組み合わせ最適化問題を短時間で解くことを目的としており、量子コンピュータのような極低温装置が不要で室温で動作する点が特徴だ。
CMOSアニーリングの仕組みとメリット
量子インスパイアードコンピュータは、その名の通り、従来のコンピュータで量子コンピュータを擬似的に再現する技術。物性の性質を説明するために考案されたイジングモデルを用い、組み合わせ最適化問題を解く。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を得意とする。日立は、コールセンターの勤務シフト作成など複雑な制約条件を伴う計画業務にCMOSアニーリングを適用してきた。
今回、効果検証を行ったシステムは、日立のデータサイエンティストが鉄道業務特有の制約条件や業務プロセスを整理し、モデル化したもの。システムの中核は次の2つだ。
- 複数の制約条件を満たす計画の自動作成：乗務員運用計画と車両運用計画を、日々の制約条件を踏まえて自動で作成する。ダイヤ改正のたびに集中する業務負荷を軽減。事故や故障で運用が乱れた際も、最終日着（その日の最後に車両基地へ戻る運行）の情報が確定すれば、翌日以降の計画を短時間で立て直せる。
- 計画案の可視化と評価による現場支援：システムが作成した計画の評価指標を自動計算し可視化する。乗務員運用計画では各種制約の充足状況や必要要員数、勤務ごとの拘束時間や休憩時間を示す。車両運用計画では検査・点検を実施した車両数などを示す。計画担当者はこれらを基に複数案を比較し、最終判断を下す。
将来の展望と他分野への応用
同システムはクラウド型で、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進める。仮の列車ダイヤに対して必要な乗務員数を短期間で検証できる点を生かし、JR東海はワンマン運転の拡大や、なにわ筋線の開業に向けた将来輸送計画の検討、災害時の対応計画（BCPダイヤ）策定にも活用する。
日立は今後、CMOSアニーリングの性能向上に取り組み、AIを活用した社会インフラ向けソリューション群「HMAX by Hitachi」を支える技術の一つとして適用範囲を広げる方針だ。
