【実例公開①】勤務シフト作成自動化SaaSのなかみ！

2021/2/25

みなさんこんにちは！名古屋にある「知能業務の自動化企業」TRYETINGのながえ(@yukiwi_try)です！

先般、東急不動産グループの東急リゾーツ&ステイ様とご協業のリリースをしました！🎉

東急不動産グループの東急リゾーツ＆ステイと名古屋大発AIベンチャーのトライエッティングが「組合せ最適化」のアルゴリズムを活用して
複雑なシフト作成自動化の実証実験を開始

そのご協業のメインである「勤務シフト作成」に関しての解説をしようと思います！この記事をご覧のみなさんも、手作業でシフト作成やったことがある方いらっしゃるんじゃないでしょうか？(めちゃくちゃ大変ですよね！)何より数人の勤務でもしんどいのに、そこに「スキル」とか「メンバー同士の相性」とか、どうすれば…! って感じじゃないでしょうか？🥺マネージャーさんの高い時給が「月に10時間もシフト作成に使われる」という辛い事実…
大事な仕事なんですけど、だれも幸せにならないですよね…今日はそんな勤務シフト作成のDXに関して語ります！

どんな技術が必要？

このような多様な条件を考慮しながら、いわゆる「いいシフト」を作るための技術が「組合せ最適化」と呼ばれるものです。簡単にどんな技術か、図で説明したいと思います。

簡単に説明すると、上の図のように「いいシフト点数」を最大化できるように、いろんな組み合わせを試す方法の技術のことです。でもこれって、最悪総当たりになってしまいません？なので、世の中には「いかに効率よく早くいい組み合わせを探すか」問題に取り組む研究者がいます！すごいですね😆

本noteの趣旨上「いかに効率よく早く」の部分は割愛します。さらに詳しく知りたいよ！って方は #遺伝的アルゴリズム #オペレーションズリサーチ #実験計画法 #ヒューリスティック #アニーリング #量子コンピュータ
などで検索するとこの分野の裾野の広さをわかっていただけると思います。ただ、いずれも探索の仕方が違うだけで「点数つけて探す」という基本は変わりありません。

さあ、めでたく点数を設計して、最適化計算開始！
……あれ、全然計算がうまくいってない？地獄の7連勤あるし……😂

シフト作成問題は人数や検討する条件が増えると、可能なシフトの組み合わせが指数関数的に大きくなってしまいます。なので上記のように点数をつけて最適なシフトをやみくもに探しに行っても「大量のパターンに探索が追いついていない(収束していない)」状況が発生する可能性があります。そのためこのままでは上記のような問題に対して回避保証はできません。

さてどうしたものか……🤔

強い制約の導入

学術的には先程までのステップでいいものの、現実問題、点数高けりゃいいって問題ばかりじゃないんですね。

例えば法律を無視してシフト組んじゃうと、大変なことになっちゃいます(労基署という怖いところにおこられます)。
そこで必ず満たさないといけないような条件のことを、ここでは「強い制約」と呼ぶことにして、うまくさっきの組み合わせの中にいれられるようにしましょう！

たとえば上図のように「強い制約」で考えられるシフトのパターンをふるいにかけてやったあとに「いいシフト点数」で探索をしてあげられれば、探索にかかるパワーも減るし、強い制約は最初から満たした上で計算できますよね？考え方は簡単でしょ？

ポイント：
たとえば他にも強い制約を満たさない場合に「マイナス１億点！」みたいな点数をつけるやり方もありますが、その方法だと探索フェーズで、たまたま他の条件で点数稼いでしまって強い制約条件が満たせないシフトとかを選ぶ可能性が0ではないので、最初に除外してしまうのが吉です。

ここまで説明してきたように、実務上は点数ベースの組み合わせ最適化のみではダメなので、ルールベースで強い制約条件をしっかり入れてあげながら、適した組合せを見つけてやらねばならないことがわかります。

画面(インターフェース)の大事さ

さあ、ここまで説明してようやくシフト作成ができるようになりましたが、さらに問題が！

とある企業では「条件１」が優先順位が高く、別の企業では「条件２」が優先順位が高いとのこと！これは……！
冒頭の点数を全くもって変えてあげないといけないのと、それをやるのにまたAIを作り直す手間も発生してしまいます。大変だ…これでは赤字です。

そこで利用企業ごとに、条件を自由に変えてもらえるようにしました！
つまり「条件入力用の画面」を作ったのです！

弊社が提供している、シフト作成ボタンをワンタッチで1か月分の勤務シフトがどかっと出てくるクラウドサービス、HRBEST(ハーベスト)。当日の必要人数・勤務パターン・夜勤対応などの基本的な条件から、AさんとBさんを一緒に入れないなどの相性問題まで対応してます。画面からもろもろの条件を入れてもらえるのと、スマホで従業員が勤務希望を入れることができるので、シフト希望を毎月聞いて回らなくても良くなっています。すごない？？？😇

これがDXにおいて、利用者が触る画面(ユーザーインターフェース：UI)が重要な理由です。AIはやっとこさ作れても、利用者によって全く違う要件を一つのサービスで対応することも、現場への落とし込みの必要要件です。このようなUI設計もDX推進には重要な観点になってくるのです👌

シフト作成自動化を適切なUI付きでお届け！

わたしたちTRYETINGは、AIの開発だけでなく、例えばシフト作成に必要なUIも併せて開発することで、まだまだ100%とは言えないけれどもできるだけ多くのお客様に使ってもらいやすいAIソフトウェアの開発を行ってます！
条件入れて、ワンタッチ・勤務シフト作成、どうでしょう？すごさが伝わりましたでしょうか！自慢です😍