問4 IoT，AIを活用する海運用コンテナターミナルシステムの開発について

テーマ：IoT,AI 技術の進歩に伴い,物流分野で用いられる荷役システムでもIoT,AI の導入を目指す開発が進められている。

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問4　IoT，AIを活用する海運用コンテナターミナルシステムの開発に関する次の記述を読んで，設問1〜3に答えよ。

X社は，コンテナの積卸し（以下，荷役という）機械のメーカである。X社では，大型クレーンとその制御システムを中心に，レイアウト設計も含めてコンテナターミナルシステムとして受託している。
近年，コンテナによる貨物輸送量の世界的な増加に加え，輸送費の値下げ競争が相まって，コンテナ輸送船の大型化が進んでいる。それに伴い，コンテナ輸送船が出入りする港湾では，貨物量の増加・集中に対応するための荷役作業の迅速化・効率向上，及び荷役機械のオペレータの確保，コンテナの陸上輸送用のトレーラを連結したトラクタ（以下，トレーラ連結車という）の運転手の確保が課題となっている。そこで，コンテナターミナルでの荷役作業にIoT，AIを活用して作業効率向上を目指す取組が進められている。

〔X社のコンテナターミナルシステムの概要〕
これまでにX社が設計・施工したコンテナターミナルシステムの例を図1に，コンテナターミナルの設備・荷役機械などの概要を表1に示す。

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図1 X社が設計・施工したコンテナターミナルシステムの例


図1中の設備・荷役機械を用いた荷卸しの工程は，次のようになる。
岸壁用コンテナクレーンは，荷卸しするコンテナをコンテナ輸送船から岸壁へ移す。コンテナ運搬車は，岸壁に置かれたコンテナをつり上げて自身の荷台に積載し，レーンへ搬送した後，レーンでコンテナを地表に降ろす。トランスファクレーン（以下，Tクレーンという）は，レーン内のコンテナを仕分したり，搬出するトレーラ連結車にコンテナを積載したりする。

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表1 コンテナターミナルの設備・荷役機械などの概要


〔従来のコンテナターミナルシステムの問題とその解決方針〕
・コンテナ運搬車の運転手の確保が急務となっている。
・Tクレーンは，管理棟に設置された監視端末の操作卓で遠隔操縦する。Tクレーンの運転は，ほぼ自動化されているが，トレーラ連結車との荷役には，オペレータが安全を確認しながらの手動操縦が残っている。
・荷役作業の増加・集中に対応するために，Tクレーンを高速化してきたが，コンテナの揺れを抑える必要性から，荷役作業の大幅な時間短縮が期待できなくなっている。また，自重が大きいので，高速化によってエネルギー消費量が増大している。
・道路の渋滞によって，トレーラ連結車の受付ゲートへの到着が，スケジュールよりも遅れ，荷役作業が滞ることがある。
・設備・荷役機械は故障が多いので，稼働停止時間が長くなってしまう。
X社では，これらの問題を解決するために，IoT，AIを活用する新コンテナターミナルシステム（以下，NCTシステムという）を開発することにし，その取組方針を次のとおりまとめた。
・荷役作業の迅速化・効率向上と同時に，コンテナヤード内の無人化を図るために，荷役方式を見直す。ただし，レーン内のコンテナの多段積みをなくすことは難しいので，Tクレーンは使用する。
・エネルギー消費量の増大，荷役スケジュールの遅延などの問題についても，改善を目指す。

〔NCTシステムの概要〕
NCTシステムの開発を担当することになった，X社のシステムアーキテクトであるY氏は，NCTシステムの開発項目を次のように設定した。
(1) 荷役方式の見直しと新たな無人コンテナ運搬車の開発
Tクレーンとトレーラ連結車が，直接コンテナを受渡しすることをやめる。自律走行する新たな無人コンテナ運搬車（以下，NCTキャリアという）を開発し，岸壁とレーン間，及びレーンとトレーラ連結車間のコンテナ搬送を，NCTキャリアが行うようにする。
(2) 積替えゲートの新設
トレーラ連結車は，新たに設置する積替えゲートに停車して，NCTキャリアとコンテナの受渡しを行うようにする。
(3) NCTシステムに対応する管理・運営システムの構築
Tクレーン及びNCTキャリアの走行・荷役に関する走行管理は，管理棟の管理・運営システムで一括して行う。また，従来システムのデータ処理機能の更新，必要となる機器の選定，データ通信環境の構築，サーバの性能アップなども行う。
(4) 荷役スケジュールの組替えの高頻度化
トレーラ連結車の到着予測時刻の精度を上げ，トレーラ連結車の予測到着順序を基に，荷役スケジュールを現行よりも短い時間間隔で組み替えられるようにする。
(5) 設備・荷役機械の稼働停止時間の短縮
Tクレーン，NCTキャリアなどの故障を予測した保守によって，できるだけNCTシステムの設備・荷役機械の稼働停止時間を短縮できるようにする。
NCTシステムの概要を図2に示す。

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図2 NCTシステムの概要


〔開発項目の検討結果〕
NCTシステムで開発又は更新される設備・荷役機械の仕様・機能を表2に示す。

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表2 NCTシステムで開発又は更新される設備・荷役機械の仕様・機能


Y氏は，各開発項目について検討し，結果を次のとおりまとめた。
(1) 荷役方式の見直しとNCTキャリアの開発
NCTキャリアを導入することによって，Tクレーンの完全自動運転化とコンテナヤード内の無人化を実現する。また，NCTキャリアによるコンテナ搬送をメインにして，Tクレーンがコンテナをつり上げて走行する距離をできるだけ短くする。
NCTシステムがコンテナをトレーラ連結車に積載する工程は次のようになる。
トレーラ連結車は，受付ゲートを経由して積替えゲートで停車する。Tクレーンは，搬出するコンテナの位置まで走行してコンテナをつり上げ，NCTキャリアとの受渡し場所へ搬送し，地表に降ろす。NCTキャリアが地表からコンテナをもち上げて積替えゲートへ搬送し，トレーラ連結車のトレーラ部分に降ろす。
(2) 積替えゲートの新設
積替えゲートの数は，扱うコンテナの量によって決める。積替えゲートの設置位置及び数は，稼働実績データを基に解析して見直すようにする。
(3) NCTシステムに対応する管理・運営システムの構築
NCTシステムに対応する管理・運営システムの機能を表3に示す。

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表3 NCTシステムに対応する管理・運営システムの機能


なお，荷役スケジュールの組替えの高頻度化及び設備・荷役機械の稼働停止時間の短縮は，管理・運営システムの荷役管理・スケジューリング機能を用いて実現する。