飛行機の運行ルートを最適化し二酸化炭素の排出を削減(1/2)

１．飛行機の運行ルートを最適化し二酸化炭素の排出を削減(1/2)まとめ

・国際民間航空機関が設定したCO2削減目標を達成するため航空会社が知恵を絞っている
・二酸化炭素排出量を削減する方法に適切な機体を適切なルートに配置する事がある
・機体の新旧、大きさ、乗客数、風向き、燃料の量など様々な要因を最適化する必要がある

２．機体割当問題とは？

以下、ai.googleblog.comより「Optimizing Airline Tail Assignments for Cleaner Skies」の意訳です。元記事は2022年3月9日、Emily Mastenさんによる投稿です。

アイキャッチ画像のクレジットはPhoto by Yoshi Sugimoto on Unsplash

国際民間航空機関(ICAO:International Civil Aviation Organization)が設定した積極的なCO2削減目標を達成するため、世界中の航空会社がさまざまな方策を検討しています。

この取り組みは、運輸業界の炭素排出量の13.9%を占めるヨーロッパで重視されています。その最大の推進力となるのが、2051年までに輸送機関からの二酸化炭素排出量を90%削減することを目標とする「欧州グリーン・ディール(European Green Deal)」です。ルフトハンザ・グループはさらに踏み込んで、2030年までに2019年比で排出量を50％削減し、2050年までに排出量を純ゼロにすることを約束しています。

航空会社が二酸化炭素排出量を削減するための意外な方法として、機体割当(Tail Assignment、機体を適切なルートに配置する事)を最適化することが挙げられます。

つまり、航空機(尾部に描かれた機体番号で識別)の運航コストを最小化するために、「空港から別の空港への移動時に航空機と便名を割り当てる事(flight leg)」を効率化する問題です。

航空機の運航に必要な燃料が多ければ多いほど、運航コストが高くなり、大気中に放出される二酸化炭素量も多くなります。例えば、一般的な長距離路線(4,100km以上、2,500マイル以上)では、1トンのCO2が排出されます。

出発地から目的地までの飛行に必要な燃料の量は大きく異なります。例えば、大きな航空機は重量が重いため、より多くの燃料を必要としますし、最新かつ新しい航空機は新しい技術を使用しているため、より燃費が良い傾向にあります。

また、燃料そのものの質量も重要です。航空機は、燃料タンクが満杯の飛行初期と、燃料の量が減った後では、燃費が悪くなります。機体割当問題のもう一つの重要な要素は、搭乗者数です。予約人数が変われば、より小型の航空機や大型の航空機が必要となる場合もあります。その他にも、マイナス要因(向かい風やエンジンの古さなど)、プラス要因(追い風、翼端の改修、外装の改良など)の両方が燃料消費量に影響を与えることがあります。

この1年間、Googleのオペレーションズ・リサーチ・チームは、ルフトハンザ・グループと共同で、二酸化炭素排出量と運航コストを削減するために機体割当問題の最適化を行ってきました。

この協力関係の一環として、ルフトハンザ・グループの子会社であるスイスインターナショナルエアラインズの運航スケジュールを最適化するための数学的な機体割当問題解決プログラムを開発し、提供を開始しました。これにより、二酸化炭素排出量を大幅に削減できると推定されます。このプログラムは、SWISS社で始まった多段階のプロジェクトの第一段階となるものです。