誰も飛行機の遅延を好みませんが、遅延は珍しいことではありません。2011年には、米国の航空便のおよそ20%が少なくとも15分遅れて運航されました。こうした遅延は乗客を苛立たせ、2010年には米国の航空会社の運航コストに推定65億ドルを加算しました。
遅延の影響は、米連邦航空局（FAA）が遅延の解消に用いる手法により、航空会社によって大きく異なる傾向があります。この手法は全米の航空システム全体の遅延総量の最小化に重点を置いており、特定の時点では一部の航空会社に他社よりはるかに大きく影響する政策です。
しかし今回、マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究者による研究が、遅延への新たな対処法を示しました。研究者らの結論によれば、この方法はシステム全体の遅延をほぼ一定に保ちつつ、航空会社間で遅延をより均等に配分します。具体的には、航空会社同士が発着時刻枠（スロット）を相互に交換できるようにすることで、各社が自社内で遅延をより均等に分散できるようになります。研究者らによれば、その結果は効率を損なうことなく、より公平なものとなります。
「公平性の代償は小さい」と、MITスローン経営大学院のBoeing Leaders for Global Operations Professor of Managementであり、研究成果を詳述した論文の共同執筆者でもあるディミトリス・ベルツィマス氏は述べています。
論文は学術誌『 Transportation Science』に掲載されたもので、共著者はベルツィマス氏と、MITのオペレーションズ・リサーチ・センターのシュバム・グプタ氏です。
概念実証
米連邦航空局（FAA）が現在用いている航空交通流管理システムは、複数のアルゴリズム（一連のルール）を使って総遅延を管理しています。これには、必要に応じて出発空港で航空機を待機させる地上待機プログラムと、遅延が発生している地域への到着を制御する空域フロー・プログラムが含まれます。空域フロー・プログラムによる遅延は、多くの場合、悪天候が原因です。
1990年代にまでさかのぼる航空交通ネットワークに関する論文を分析・発表してきたベルツィマス氏とグプタ氏は、その後、異なるルールを用いたモデルを構築しました。彼らの提案では、航空会社が特定の発着時刻枠を互いに交換できるようにし、そうした交換を行う際には、いずれの便も遅延できる時間に上限を設けます。
研究者らは続いて、2004年、2005年、2006年のいずれかの年からランダムに選ばれた、米国の航空サービスの丸6日分を網羅する包括的なデータセットを用いてモデルを検証しました。データには、米国の最大規模の空港55か所と、当時の便数で測定した上位5社（サウスウエスト、アメリカン、デルタ、ユナイテッド、ノースウエスト）が含まれています。ノースウエストはその後、デルタと合併しています。これらの日に運航された便は、合計で3万便を超えていました。
ベルツィマス氏とグプタ氏は、この代替システムを用いて、その6日間の航空交通がどのようになっていたかをシミュレーションしたところ、航空交通システム全体の総遅延はほぼ変わらないことがわかりました。6日間のいずれにおいても、総遅延は実測値との差が1.0%を超えず、平均差は0.1%でした。また、航空会社間で遅延を均等化するという指針に従い、シミュレーションでは、各社が同数の運航スロットを交換できるシナリオを維持しました。
公平性と安定したシステム
FAAは、遅延の公平な配分を一定程度図るため、航空会社との共同意思決定プロセスを実施していますが、一部の航空交通アナリストは、現在の提案によってそのプロセスがより堅固になると述べています。
「これによってそれは大幅に強化されます」と、メリーランド大学スミス経営大学院の副学部長兼教授であり、航空運航分野の主要な研究者でもあるマイケル・ボール氏は述べています。ボール氏によると、現行システムと比べ、この提案には「はるかに複雑な［取引］を可能にする」という利点があり、さらに「このモデルには大きな潜在的利益がある」と付け加えています。
とはいえボール氏は、現行システムへのいかなる調整にも、すべての利害関係者の賛同とテストが必要だと強調しており、ベルツィマス氏もこの点を認めています。
ベルツィマス氏は、提案されたシステムの計算面は、航空ネットワークの問題を、その問題が生じるよりも速く解決できるほど高速だと指摘しています。これは極めて重要な点です。そうでなければ、いずれかの日のスケジュール変更は、実施される前に陳腐化してしまうからです。
ベルツィマス氏は、今回の航空会社に関する論文で検討された最適化問題は、約四半世紀前と比べて劇的に速く解けるようになったと指摘しています。研究で用いられたソフトウェアの計算速度は、1991年と比べて58万倍となっており、使用中のコンピュータ・ハードウェアは32万倍速くなっています。ベルツィマス氏が呼ぶところの「総合的な高速化」により、最適化の解は1991年と比べて2000億倍速く計算できるようになりました。
「米国の［航空ネットワーク］規模の問題を、数秒で解くことができます」とベルツィマス氏は述べています。
ベルツィマス氏は、論文が示唆するように航空スケジューリング・システムを調整する最も妥当な根拠は、公平性が、システムを効率的にする最適化、およびシステムの停止を防ぐ堅牢性とともに、そうした運用を機能させる3つの要素の一つである点にあると考えています。公平性のテストに失敗する市場は、時間の経過とともに業績が振るわなくなる、とも述べています。
「システムが公平でないと見なされれば、それは安定していない」とベルツィマス氏は結論づけています。
本記事は MIT Newsとの協力により掲載されたものです。掲載は世界経済フォーラムによる見解への支持を意味するものではありません。
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執筆者：ピーター・ディジケスはMIT Newsの寄稿者です。
写真：新型のエアバスA 380超大型旅客機がフランクフルト空港に駐機しています。REUTERS/Kai Pfaffenbach.
