南海電鐵與日立開始構建乘務員與車輛運用計畫自動化系統

【本系統的示意圖】

南海電氣鐵道股份有限公司（代表取締役社長：梶谷知志，以下簡稱「南海電鐵」）與株式會社日立製作所（執行役社長兼CEO：德永俊昭，以下簡稱「日立」）將運用日立獨有的CMOS退火技術*1（模擬量子電腦運算），共同開發一套能自動生成與評估鐵路乘務員運用計畫及車輛運用計畫的系統（以下簡稱「本系統」）。

本系統將實現以往高度依賴資深人員經驗與手工作業的乘務員配置計畫，以及依據列車時刻表所制定的車輛分配與循環計畫的自動化，全面提升運用計畫作業的整體效率。

CMOS退火技術是日立應用量子電腦技術所開發的獨有技術，擅長在同時考量多項限制條件的情況下，於短時間內找出最佳組合。2025年度於南海線進行的實務效果驗證結果顯示，在乘務員運用計畫業務方面，原本需耗時數個月的手工作業，已可縮短至約一週完成；在車輛運用計畫業務方面，原本需耗時約20天的作業，也確認可縮短至數日內完成。

基於此成果，雙方將把適用路線擴大至南海線、機場線以及高野線、泉北線，並以2027年度以後的時刻表改點為契機，著手重新檢視業務流程，持續推進本系統的建置工作。

*1 CMOS退火技術：日立為解決組合優化問題所開發的新型電腦，採用原本用於解釋磁性體性質的伊辛模型（Ising Model）。此技術無需量子電腦所需的冷卻裝置，可在室溫下運作，且易於實現大規模化。

背景

乘務員運用計畫是一項決定每日數百班列車的司機員與車掌配置的業務。此項高度複雜的作業需同時滿足變形工時制下的工時限制、休息時間保障，以及用餐與睡眠時間的安排、上下班地點與住宿地點的調配等多項限制條件，過去多仰賴人工手動作業。

車輛運用計畫則是依據列車時刻表，決定將哪一輛車分配至哪一班列車，以及如何進行循環的業務。必須考量車輛型式、編組條件、檢修週期、車輛可停放路線的容納能力（留置線容量）等多樣化的限制條件，因此耗時費力。

在鐵路業界面臨人力短缺與專業業務後繼者培育困難的課題下，此類計畫制定業務高度依賴資深人員的專業知識，亦在技術傳承方面存在挑戰。因此，亟需改善以確保未來業務的穩定執行。

CMOS退火技術是日立獨有的技術，專精於從龐大且複雜的模式中，同時考量多項限制條件，於短時間內導出最佳組合。此技術已應用於客服中心排班等具備複雜限制條件的計畫業務，成功解決了傳統技術難以計算的大規模組合優化問題，並累積了豐富實績。

本系統的特點

（1）同時滿足多項限制條件，高速且高精度地自動生成計畫

本系統中，日立的資料科學家將其在鐵路業界多年來參與各類系統建置與服務開發所累積的業務理解與資料分析知識加以活用，對業務特有的限制條件與流程進行整理與模型化。藉此，實現了以往極度依賴資深人員經驗與手工作業的大規模且複雜的計畫，得以高速且高精度自動生成。

＜乘務員運用計畫＞

以往在列車時刻表制定後，要產出同時滿足多項限制條件的乘務員運用計畫需耗時數個月，但透過本系統，將可於約一週內完成。這將大幅減輕每次時刻表改點時集中爆發的業務負荷，並實現時程的大幅縮短。

此外，本系統亦可針對虛擬的列車時刻表，快速驗證其運行所需的乘務員人數。未來預期可應用於一人控制運行的擴大、配合難波筋線開通的長期運輸計畫檢討，以及災害應變計畫（BCP時刻表）的制定。

＜車輛運用計畫＞

系統能同時考量車輛型式、運用限制、檢修、點檢計畫、留置條件等，於短時間內產出高效的車輛分配與循環計畫。特別是在發生事故或故障等突發狀況導致運用混亂時，一旦確認最終入庫資訊，即可於短時間內完成隔日以後的重新規劃，大幅減輕業務負擔。2025年度於南海線實施的效果驗證中，確認原本包含確認作業在內需耗時約20天的單月車輛運用計畫制定，透過本系統的運用，可縮短至數日內完成。

（2）透過計畫方案的可視化與評估功能，支援現場判斷

本系統會針對CMOS退火技術自動生成的計畫，自動計算並可視化各項運用情境下的評估指標。具體而言，在乘務員運用計畫方面，除計算各項限制條件的符合狀況外，還會計算並可視化必要人員數、各勤務的拘束時間、休息時間等指標；在車輛運用計畫方面，則會計算並可視化實施檢修、點檢的車輛數等指標。計畫負責人可依據這些結果，在掌握各方案的妥適性與改善空間的同時，進行多方案的比較與檢討，做出最終判斷。

雙方的分工

南海電鐵：提出業務需求、進行效果驗證與運作設計、在實際運作場景中評估與落實系統

日立：運用CMOS退火技術進行最佳化與系統建置、由資料科學家提供業務分析與模型化支援、提供雲端服務

今後的發展

雙方將持續推進本系統的實用化建置，目標於2027年度內啟動運作。由於本系統採用雲端架構，啟動後亦能根據實際運作狀況與業務需求的變化，靈活地進行功能擴充與改善，致力於減輕乘務員與車輛運用計畫業務的負擔，並穩定與均質化計畫品質。

日立將持續提升CMOS退火技術的性能，未來更將其作為AI革新社會基礎設施的次世代解決方案群「HMAX by Hitachi」的核心技術之一，擴大其應用範圍。

相關網站

CMOS退火技術介紹

CMOS退火：金融解決方案：日立

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關於南海電氣鐵道

南海電氣鐵道以大阪、難波為起點，營運連結關西國際機場、和歌山、世界遺產、高野山的總營業里程169.0公里的鐵路線路，並於2026年4月因鐵路事業的分割而展開新的篇章。此次分割旨在強化鐵路事業經營的機動性與決策速度，透過推動工作方式改革與科技活用等營運革新，以及確實執行永續投資，致力實現持續性成長。

關於日立製作所

日立致力於IT、能源、產業系統等領域，是全球領先的綜合技術企業。