日本のイノベーションE  様々な話題

久しぶりに、
日本のイノベーションです。


座席予約システム

日本経済が高度成長期に入ると、
生産活動の拡大と生活水準の向上を受けて、
鉄道による旅客輸送量も着実に増加した。
特に公用・社用等のための中・長距離旅客が急増大し、
特急等の優等列車の利用も増加を続けていた。

当時の日本国有鉄道(「国鉄」)の座席予約業務は、
「乗車券センター」で集中的に座席台帳を管理し、
窓口との電話連絡により
指定券を手書き発行するものであったが、
1960年のダイヤ改正で
指定座席数が3万座席となることから、
この作業も限界と考えられていた。

このような状況から、国鉄本社は
座席予約業務へのコンピュータ導入
避けられないものと考え、
1957年に東京〜大阪間の
新しいビジネス特急のための座席予約システムの開発を決定した。

開発は国鉄鉄道技術研究所のもとで進められ、
関連する装置の製造は日立製作所に発注された。

「MARS1」(Magnetic-electronic Automatic Reservation System 1)と
命名されたシステムの中央処理装置は
1959年に東京駅電算機室に納品され、
都内及び横浜市の9駅に10組の端末装置が接続された。

東海道本線(在来線)の東京〜大阪間を走る
ビジネス特急4列車の
2320座席・15日分を対象としたMARS1は、
1960年1月18日に営業を開始し、
世界で最初の鉄道用オンライン・リアルタイム座席予約システム
とされている。 

MARS1が予想以上に高性能で信頼性が高いものであったことから、
国鉄は直ちに全国の列車を対象とする
新しい座席予約システムの開発を検討し、
二重系のマルチコンピュータシステムを採用した
全く新しい座席予約システム「MARS101」を完成させた。

1963年に国鉄秋葉原センターに納められた新しいシステムは、
全国の83台の端末装置電信回線〜電信交換機で接続され、
各種の試験が行われ、
我が国で初めての
本格的オンライン・リアルタイム情報処理システムとして
1964年にその営業を開始した。
同系の「MARS−102」は、
1965年10月に全国152駅に開設された
「みどりの窓口」に設置され、
その機能は全国に普及するものとなった。

社会インフラともなったMARSシステムは、
時代の要請に合わせて段階的・継続的な進化を遂げ、
我が国の鉄道システムを支えていった。

最新のMARS501は、約6800台の駅端末・みどりの窓口端末、
約3000台の旅行会社端末を接続しつつ、
繁忙期にも毎秒250コール、平均6秒での応答を可能としている。

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また、インターネットサービスを経て、
利用者が直接アクセスすることも可能となり、
ホテル、レンタカー、各種イベント等の予約にも
対応するようになった。

鉄道のオンライン座席予約システムにより培われた
オンライン・リアルタイム情報処理システム技術は、
その後の我が国コンピュータ産業の
大きな財産のひとつともなっている。



自動改札システム

自動改札システムは、
1967年に京阪神急行電鉄(現 阪急電鉄)・北千里駅に
初めて導入された。

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1960年代、大都市圏の通勤ラッシュ時における混雑は、
社会問題となっていた。
しかし、改札口の大勢の利用客たちに対して、
駅員は手作業で、一つ一つの切符を切っていた。
混雑の解消をマンパワーで対応するのには、限界があった。

近畿日本鉄道(「近鉄」)をはじめとする大手鉄道会社では、
自動改札システム導入によって
駅内混雑が解消できないかという議論が行われていた。
1964年2月、近鉄は自動改札機開発のための研究会を立ち上げ、
大阪大学との共同研究を開始した。
さらに同年9月からは、機器メーカーとして立石電機(現「オムロン」)も参加した。

当初の実験機は、定期券専用機からスタートした。
我が国の定期券を自動改札システムで利用するためには、
(a)通用経路をなるべく少数のビットで符号化する、
(b)乗降駅が通用経路上にあるかどうかの有効判定処理を高速化する、
という2点の工学的課題の解決が求められた。

理論的側面については、
近鉄や大阪大学のグループの努力によって
一定の水準が達成されたものの、
同技術の具体化においては、
より一層の高速処理の実現が大きな課題として残っていた。
このため、基本的機能及び構造についての試作試験を
更に進めていくこととなった。

オムロンは、当時の主力事業の1つである、
オートメーション機器の市場規模の拡大に対応し、
新製品開発活動を強化する目的で、
1960年、中央研究所を設立した。
1961年、大量の偽造千円札が横行した
「チ―37号事件」が起きた際には、
わずかな開発期間で偽札発見機の開発に成功し、
業界紙でも大きく取り上げられた。
この出来事が縁となり、
1963年、近畿車両技術研究所とオムロンとの間に、
自動改札システムの共同開発の合意がなされた。

自動改札システムでは、
1分間に60〜80人の利用客を連続的にさばかなければならない。
その上で、乗客の歩行速度を落とさないように、
改札の入口から出口まで、
切符や定期券を0.6秒で通さなければならない。
このため、
@挿入口や取り出し口が見やすい位置に扱いやすい形状で設置されていること
A乗車券の挿入方向を制約せず、表裏前後の区別なく投入できること
B乗車券を改札機に0.6秒で搬送すること
C乗車券の連続投入を受け入れること
という4点の設計課題の実現が求められた。
部品メーカーであるオムロンには、
このような機器をつくる経験は不足していたが、
開発チームのメンバーは、地道な現場観察を通じて、
自動改札システム構築のためのデータを収集し、
課題の発見に努めた。

1965年、試作機による実験が始められた。
切符整列技術、搬送技術など
様々な技術的課題に直面しながら、
オムロンは翌1966年には
入口から出口まで確実に定期券を運ぶ機能を備えた改札機を開発した。

しかしながら、同年、近鉄と旧国鉄との間で
従来は一枚で通用されていた定期券も自動改札機では、
その調整が難航した。
こうした事情から、近鉄は
自動改札機の導入を中断せざるを得なくなってしまった。

オムロンは、近鉄の撤退後も、
他の鉄道各社への精力的な営業活動を続けるとともに
残された技術的な課題の解決に取り組み続けた。
そうした努力が実り、
1967年、京阪神急行電鉄(当時)の北千里駅に、
実験用試作機が取り付けられることとなった。
北千里駅は、当時建設が進んでいた
千里ニュータウンの玄関口となる駅であり、
3年後に控えた大阪万博の会場ともなる位置にあった。
日本を代表する住宅都市にふさわしい駅設備として
自動改札システムの導入が図られたのである。

1967年3月、
定期券専用の試作機器とともに新たに開発された
普通乗車券用の改札機も2台設置して
営業運転が開始された。
しかし、定期券の挿入口に切符を入れたり、
紙幣や、コインあるいは定期入れを直接挿入する人々が相次ぐなど、
開発直後には多くの混乱が起きた。
また、大きな段ボールを抱えた乗客や
赤ん坊を背負った人が通ると、
ゲートが閉まるトラブルも頻繁に生じた。

定期券と切符の双方に使用できる自動改札機の開発に際しては、
定期券よりはるかに小さな切符に乗せる記録の内容を
いかに記録するかの検討が重ねられた。
それまでの穿孔方式では限界があり、
他の方式を考案しなければならなかったが、
複雑な切符の情報を瞬時に読み取り、
判定を下す方法は容易に見つからなかった。
当時黎明期にあった磁気テープのデジタル信号を使用する方法に行きつき、
各々の自動改札機に簡易判定機能を持たせることでこれを解決した。

北千里駅での自動改札システム導入の成功を受けて、
関西私鉄駅を中心に自動改札システムの新規採用が進み、
1975年末までに
関西の全ての大手私鉄と大阪市営地下鉄が自動改札機を導入した。
関東では鉄道網が多くの企業によって入り組んでいたことから、
普及のハードルが高かったが、
やがて多くの駅に自動改札システムが見られるようになった。
1967年初の導入以来、
自動改札機は30年間で日本中に2万台が取り付けられた。

自動改札システムにおいては、
利用客が自動改札機の挿入口に券を差し込むと、
取り出し口から0.5秒後に券が返却される。
この短い時間の中で、自動改札機は、
乗車時刻、乗降駅名、料金、有効期間といった様々な情報を
一瞬で処理する。

この自動改札システムの導入によって、
駅員が改札業務に携わる時間は大幅に減少し、
改札口の混雑は大幅に改善されることになった。
それはまた経費の節減にも直結するものであった。

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1971年5月、日本鉄道サイバネティクス協議会(JRCA)は
磁気カードの標準規格化を進め磁気規格を制定した。
ここに、磁気カード式改札機を普及させる技術的基盤が整った。
1990年に至り、JRCAが新たに制定した磁気規格は
記憶容量を飛躍的に拡大した。
これによって複雑な経由情報が記録できるようになり、
異なる路線にまたがる定期券・乗車券が実現可能となった。
2001年にはICカード乗車券のSuica(スイカ)が
JR東日本の首都圏で使用開始されるなど、
自動改札システムはますます洗練されたものとなってきている。


郵便物自動処理装置

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郵便物自動処理装置は、
郵便局内の仕分作業プロセスの全般を自動化したシステムである。
それは、郵便物に消印を印字し、
宛地別に区分する作業を行い、
現在では配達順に並べ替える作業まで自動で行っている。

日本の近代郵便制度が1871年(明治4年)に創始されて以来、
郵便物の仕分けは、長らく手作業によって行われてきた。
作業の自動化が進められるようになったのは、
高度経済成長期に入ってのことである。
経済成長とともに郵便物の量が急拡大することで、
郵便物の配達の遅延が発生するようになり、
郵便局の作業スペースも手狭になっていたことから、
省スペース化・高速化のための自動区分機械が求められていたのである。

郵便番号制度の発足が1968年と定められていたことから、
この年に向けて、郵政省(当時)と電機メーカー各社は
自動化のための研究開発を進めた。
日本電気(「NEC」)では1960年、
東京芝浦電気(現 東芝)では
1965年に研究プロジェクトが開始された。
光学読み取りによる自動区分機は東芝のTR−2(世界初の手書き文字読取機)、
NECのNAS−4といった実用一歩手前の試作機が1967年に完成した。
これらの試作機を用いて郵便局内で実験を行い、
郵便番号制度の発足した1968年に
東芝の実用機TR−4が東京中央郵便局で一般に公開された。。

その後、さらに一貫した自動化と精度の向上が図られ、
1998年の郵便番号の7桁化を経て、
2012年現在では、自動処理装置により
毎時4万通から5万通の郵便物を
仕分けすることができるまでになっている。
年賀状等の葉書に限れば
毎時5万通以上の仕分けにも対応可能となっている。
文字認識の正確さにおいても、
漢字1文字の認識率は99.5%以上、
フランス語の1単語で認識率で95%以上の正確さを達成している。

自動化の過程で開発された各種の要素技術は、
その他の社会インフラやオフィス機器にも活用されている。
例えば、郵便物を一つずつ搬送する技術や
紙送りに関連する技術、
特に郵便物の搬送にあたっては、
多様な大きさ、材質、重さの郵便物に対応するための
技術蓄積が進んだが、
これらはコピー機やプリンターではもちろん、
ATMや改札機等の社会インフラにおいても重要な技術である。
また、郵便番号の光学読み取り技術は、
初期段階の文字認識技術としては画期的なものであり、
その影響はオフィス・オートメーションの広範な分野にわたっている。

日本の郵便物自動処理システムは海外にも輸出されている。
1991年当時、
既にNECはオランダ、ノルウェー、ハンガリーなど
世界34カ国に輸出した実績をもっていた。
東芝も、韓国、スウェーデン、フランス、カナダ、
セルビア、シンガポールなど世界各国に輸出している。
日本とは言語や制度の異なる外国でありながらも、
NECや東芝は各国の事情に対応した製品を導入することに成功している。

インターネットが発達した近年は、
郵便物の量が爆発的に増えることはなく、
途上国であっても高度経済成長期の日本とは
やや求められる性能が異なっている。
そこでは大型の郵便物への対応が求められたり、
日本よりも設置場所に空間的余裕があるために、
コンパクトさよりも作業のしやすさを追求した設計が
求められることもある。
郵便物自動処理装置はこれらの要求に応えながら、
日本の誇るインフラの一つとして、輸出が推進されている。






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