近年、人員不足が深刻化していることから、シフト表の作成に苦労する企業が少なくありません。その解決策として注目度が高まっているのが、量子コンピュータを用いたシフト表の作成です。この記事では、量子コンピュータの概要や仕組みを解説したうえで、量子コンピュータを用いたシフト作成の効果について、事例とともにご紹介します。
量子コンピュータの特徴とは?
量子コンピュータと言われても、少し難しいイメージがあるかもしれません。ここでは量子コンピュータの主な特徴について、2つご紹介します。
「量子」の性質を利用した高い計算能力を持つ
量子コンピュータは、原子や電子といった物理量の最小単位である「量子」の性質を利用し、高度な情報処理を行える機器を指します。
従来のコンピュータは演算単位が「ビット」であり、0もしくは1いずれかの値を用います。
入力されたものに対して毎回計算し、機械がデータの出力が可能なら「計算できる」、逆にデータを出力できなければ「計算できない」と定義される、いわば「チューリング機械」です。
ただ、その分、入力データが多くなり過ぎると負荷がかかり、計算コストが大幅に増大してしまいます。
一方、量子コンピュータの演算単位は「量子ビット」と呼ばれ、0と1の重ね合わせにより並列計算が可能です。膨大なパターンのなかから最適なパターンを割り出せるため、桁違いの計算を短時間で処理可能です。
量子ゲート方式と量子アニーリング方式がある
量子コンピュータには、「量子ゲート方式」と「量子アニーリング方式」と呼ばれる2種類の方式があります。
まず量子ゲート方式は、量子ビットや重ね合わせを利用する方式です。従来コンピュータの上位互換として、汎用的に使えるのが特徴とされます。
そもそも量子計算は、量子ビットに対して論理演算（量子ゲート）を行うことです。量子ゲートを続けていくと、量子アルゴリズムを作成できます。量子ゲート方式は、この量子アルゴリズムを使ってすべての量子計算を高速処理できる方法です。
もうひとつの量子アニーリング方式は、すべての計算を解く量子ゲート方式とは異なり、最適な組み合わせを選ぶ際に便利な方式です。つまり、量子アニーリング方式で解ける計算は、量子ゲート方式でも解けると考えられます。
しかし、量子ゲート方式は主に米国や中国などで研究開発が進められているものの、技術面におけるハードルの高さがネックです。そのため実用化の観点では、量子アニーリング方式のほうが先行しています。
実際に量子アニーリング方式の実用化の一歩としてシフトの作成への活用が始まっています。
量子コンピュータを用いたシフト表作成の実用化?
前述の通り、量子コンピュータの量子アニーリング方式を使ったシフト表作成が、試験段階から実用化へと踏み出しています。工場などの生産現場をもつ企業にとって、大人数の従業員のシフト表作成は煩雑な作業です。それが、従業員とロボットを混成したシフト表など、複雑なシフト表の作成が可能になりました。以下では、3つの実例を簡単にご紹介します。
- ・食品メーカーでは、製造ラインで働く従業員のシフト表作成のために、量子コンピュータを活用した解析サービスを採用しました。このサービスはいわゆる「組合せ最適化問題」を解ける仕様です。そのため、ベテランの担当者が30分かけて作成したシフト表と同じレベルのシフト表を、たった1秒で作れるようになるなどの成果が生まれています。
- ・スーパーマーケットなどを手掛ける企業では、工場の生産現場において、経験のばらつきなどで複雑化するシフト管理に課題がありました。そこで量子コンピュータの商用サービスを導入したところ、従業員とロボットとの組み合わせを最適化するシフト表が、スピーディに作成できました。複雑に絡み合う希望条件にも対応しやすいため、シフト作成者の負担軽減につながっています。
- ・機械メーカーでは、100人を超える従業員の勤務シフトを、量子コンピュータで自動作成できるシステムを開発しました。各従業員によって希望する休日や勤務時間はバラバラです。しかしこのシステムでは、時間帯ごとに必要な人数などを入力するだけで、シフトを作成できます。マンパワーで作成する時間の半分以下に短縮できることから、幅広い分野での利用と業務効率化に期待されています。
量子コンピュータを用いたシフト表作成による効果?
量子コンピュータの高速計算能力を用いてシフト表を作成すると、さまざまな効果が生まれます。ここでは、とくに効果が期待できる点を4つご紹介します。
スキルや勤務希望を考慮したシフトが組める
先に紹介した工場などの例では、従業員とロボットを混ぜた複雑なシフト表を作成できるようになりました。人員不足が深刻化するなか、ロボット混成のシフト表を作成できるのは大きな利点です。しかしそれだけではなく、各従業員の得意分野やスキルの有無を把握したうえで、従業員にとって重要な勤務希望の考慮も可能になります。
たとえば、どのレーンに配置するのか、またその従業員はベテランなのか新人なのかといった複数の要素をかけ合わせられます。こうした要素を考慮した場合、人の手で作成すると膨大な時間がかかりますが、量子コンピュータの力を用いることで迅速に作成できます。
人員不足のなかでもミスなくシフトを作成できる
人が足りない現場でもミスを減らしてシフト表を作成できます。
基本的に、シフト表は毎月作成し、期日までに従業員へ示さなければなりません。人手が足りず何十人ものシフトをたった一人で作成したり、多様化する勤務地や勤務時間などのニーズを反映させる必要があったりすると、シフト作成者の負担が増し、ミスにつながります。
その点、限られた人員や勤務時間でも量子コンピュータで最適なシフト表を作成すれば、作成者の負担は大きく軽減されます。欠員が出ているのに気づかずそのまま作成を進めてしまう、連勤を見落として法令違反になってしまうといったヒューマンエラーを防ぐことも可能です。
公平感のあるシフトを作成しやすい
従業員が公平性を感じやすいシフトを作成できます。
シフト表の作成では、誰かが得をするような形になったときに、不公平感が生じがちです。
これでは従業員間に亀裂ができて職場の雰囲気が悪くなってしまいます。不満を抱えた従業員のモチベーションも下がり、離職につながりかねません。
量子コンピュータを使ったシステムを導入することで、あらゆる選択肢を加味したうえで最適解を出せるようになります。公平感のあるシフト表を毎回無理なく作成することは、従業員の満足度やモチベーションのアップにつながるはずです。
回収忘れ・提出遅れを防ぎやすい
紙ベースでシフト表を利用するケースでありがちなデメリットをカバーできます。
紙ベースで管理する場合、とくに起きやすいのが回収忘れや回収遅れです。シフトの作成にあたり、従業員からシフトの希望表を回収しなければなりません。しかし、提出期限までに出さない、あるいは出勤のタイミングが合わずに回収できないといったこともよくあります。その場合、個別に問い合わせるなど余計な業務が発生し、結果としてシフト表作成も遅れてしまいます。
その点、量子コンピュータを用いたシステムを活用できれば、従業員のスマートフォンなどを経由してシフト希望を出してもらえるため、回収忘れや提出遅れを防ぎやすくなります。紙ベースの作成で起こりえる、用紙自体を失くしてしまうなどのリスクも回避可能です。
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まとめ
量子コンピュータは、物理量の最小単位である量子の力を用いて高度な計算能力を持っているのが大きな特徴です。中でも量子アニーリング方式は膨大な要素から最適な組み合わせ解を導き出せるとして、ビジネスでの実用化が始まっています。
量子コンピュータを用いたシステムを導入すると、煩雑なシフト表も自動で難なく作成可能です。シフト作成者の負担軽減や人的ミスの回避にも役立ちます。従業員の希望が通りやすくなると満足度やモチベーション向上にもつながるため、シフト表作成の選択肢のひとつとして注目してみてください。
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