IoT/モノのインターネット
Internet of Things
ITソリューション塾・第34期
2020年5月27日
新たなビジネス基盤となるIoT
モノのインターネット/Internet of Things
IoTとは何か
DXの実装
アナログな現実世界のものごとやできごとを
デジタル・データで捉えデジタル・ツインを作る
デジタルとフィジカルが一体となって
高速に改善活動を繰り返す状態を実現
最適解の導出
機械学習・シミュレーション
アプリケーション
データ収集 機器制御・指示命令・情報提供
など
サービス利用
現実世界
デジタル・ツイン
狭義のIoT
広義のIoT
広義のIoTによってもたらされる5つの価値
5
ビッグデータ
見える化
制御
自律化
連係
拡張
過去・現在・未来が
事実・データに基づき
分かりやすく表現される
モノ同士、サービスや
アプリーション同士が
相互に連携する
モノが独自にデータから学習/判断し
外部からの制御なく自律して動作する
遠隔であっても
外部(人間/サービスやアプリケーション)
から命令されて動作する
モノ単体ではできない
強力な処理能力や
データ蓄積能力など
の機能や性能を
持つことができる
機械学習
アプリケーション
サービス
クラウド
社会基盤のシフト 「モノ」の価値のシフト
IoTがもたらす2つのパラダイムシフト
1. 現実世界のデジタル・データ化
2. ビッグデータを使ったシミュレーション
3. 現実世界へのフィードバック
1. 「ハード+ソフト」がネットワーク接続
2. モノとクラウド・サービスが一体化
3. システム全体で価値を生成
ハードウェア
ソフトウェア
ハードウェア
モノの価値は、
ハードウェアからソフトウェアへ
そしてサービスへとシフト
アナリティクス
人工知能+シミュレーション
アプリケーション
クラウド・サービス
ビッグデータ
現実世界のデジタルコピー
現実世界のデジタルデータ化
IoT
デジタル・ツインの実現 「モノ」のサービス化
インターネット
クラウド・サービス
CPS:Cyber-Physical System
電脳世界
(Cyber World)
現実世界
(Physical World)
デジタルツイン
ビッグデータ
センサ
データ
最適解
制御
Cyber-Physical System
圧 力
ひずみ
振 動
重 量
電 流
・・・
シミュレーション
現実世界をデジタルで再現し
条件を変えて実験を繰り返し
最適解を見つけ出す
変更や変化に即応して
最適状態・動きを実現
データ解析
「モノ」のサービス化
モノの価値は、
ハードウェアからソフトウェアへ、
そしてサービスへとシフト
ハードウェア
ソフトウェア
サービス
機能・性能を随時更新可能
機能・性能の固定化
機能・性能を継続的更新可能
モノの価値を評価する基準がシフト
ソフトウェア化するモノ
9
物理的・物質的なモノでしか実現できない部分
プログラムで制御または実現できる機能・性能
 レンズ
 シャッター
 ボディなど
 タイヤ
 エンジン
 車体など
 機体・翼
 ジェット・エンジン
 燃料タンクなど
 シャッタースピード
 発色・感度
 フォーカスなど
 ブレーキ・タイミング
 エンジン制御
 機器のオンオフなど
 姿勢や方向の制御
 エンジンの制御
 機内環境の制御など
ソ
フ
ト
ウ
ェ
ア
ハ
ー
ド
ウ
ェ
ア
 製造コストの低減
 故障要因の低減
 保守容易性の実現
できるだけ
シンプルに
 開発コストの低減
 高機能化のしやすさ
 保守容易性の実現
できるだけ
多機能に
IoT化
通信機能を組み込み
インターネットにつ
なげることでモノを
サービス化する
モジュラー化
機能を標準化・部品
化することで、生産
コストの低減と保守
性を向上させる
「モノ」のサービス化
10
ダグラスDC7(1953) ボーイング787(2011)
(グラス・コックピット)
ハードウェア ソフトウェアハードウェア
遠隔からの保守点検、修理、自律化機能による自己点検や修復
ソフトウェア更新による機能・性能・操作性の改善が可能。
監視・分析・最適化監視・分析・最適化
全ての作業や操作は人間を介在し、機械の交換や修理などの、
物理的作業を必要とする。
「モノ」のサービス化
自動車メーカー 航空機メーカー 工作機械メーカー
アナリティクス
ソフトウェア改修
データ
収集
ソフトウェア
配信
新
規
開
発
制御ソフトウェア
アナリティクス
ソフトウェア改修
データ
収集
ソフトウェア
配信
新
規
開
発
制御ソフトウェア
アナリティクス
ソフトウェア改修
データ
収集
ソフトウェア
配信
新
規
開
発
制御ソフトウェア
運行データ走行データ 作業データ
制御 制御 制御
遠隔からの保守点検・修理、自律化機能による自己点検や修復、ソフトウェア更新による機能・性能・操作性の改善
インターネット
使 用
の現場 センサー コンピュータ ソフトウエア
モノ・製品
モノのサービス化の本質
ものづくり
の現場
開 発
製 造
保守
サポート
ソフトウェア
改修・更新
インターネット
直
結
・
連
係
サプライ・チェーンとデマンド・チェーン
生産
物流
販売
部品・材料サプライヤー/下請け会社
消費者/購入企業
製造業
卸売業
小売業
情
報
の
流
れ
モ
ノ
の
流
れ
正確な需要予測
消費に見合った
円滑な商品の流れ
を実現する
消費現場の
正確でタイムリー
なデータ
消費現場の
データに基づく
最適な商品の流れ
を実現する
POSや販売データだけでは
なく、主義主張、趣味嗜好、
人生観や悩み、ライフログ、
生活圏などを含めて消費者
を深く知るためのデータ
サプライ・チェーン
Supply Chain
デマンド・チェーン
Demand Chain
サプライ・チェーンとデマンド・チェーン
正確な需要予測
消費に見合った
円滑な商品の流れ
を実現する
消費現場の
正確でタイムリー
なデータ
消費現場の
データに基づく
最適な商品の流れ
を実現する
POSや販売データだけでは
なく、主義主張、趣味嗜好、
人生観や悩み、ライフログ、
生活圏などを含めて消費者
を深く知るためのデータ
サプライ・チェーン
Supply Chain
デマンド・チェーン
Demand Chain
日本メーカは、製造現場の改善活動やTQC(Total
Quality Control)活動を中心に、SCM(サプライチェー
ン・マネジメント)に力を入れ、ムダのない効
率的なものづくりで競争優位を確保してきた。
しかし、グローバル競争に突入したいま、日本
メーカのこれまでの競争戦略が通用しなくなっ
ている。とくに価格競争で強みを発揮する中国
やインドがグローバル市場へ進出したことで、
日本メーカの競争力はますます低下している。
ものづくりの付加価値の源泉は、「いかに作る
か」という製造生産プロセス(SCM)から、「何
を作るか」という企画開発プロセス(DCM)へと
大きくシフトしている。日本メーカはこれまで
「下り車線」のSCMには強かったが、「上り車
線」のDCMに弱かった。日本メーカの営業利益率
が低いのはそのためである。デジタル時代のも
のづくりでは、利益率の低いサプライチェーン
よりも利益率の高いディマンドチェーンに強い
企業が生き残るといわれる。
デジタル時代のものづくりでは、利
益率の低いサプライチェーンよりも
利益率の高いディマンドチェーンに
強い企業が生き残る可能性が高い。
ビジネス構造の転換
人と組織
ビジネス・モデル
テクノロジー
サービス
モノ
ビジネスの基盤
価値創出の源泉
附帯する取り組み
ビジネスの実態
自律・分散型・小規模統率・集中型・大規模
グッズ・ドミナント・ロジック
モノを介して顧客価値を手に入れる
顧客価値
Before DX
企業の存在意義 Purpose・Vision・Passion
モノのビジネスを支援
購入して価値を消費する
データ
ビジネス・モデル
サービス
モノ
サービス・ドミナント・ロジック
サービスを介して顧客価値を手に入れる
After DX
継続的に使って価値を共創する
サービス実現の手段/デバイス
テクノロジー
差別化の手段
ビジネス価値の進化
コア・ビジネス
 既存ビジネス
 蓄積されたノウハウ
 確実な顧客ベース
付加価値ビジネス
 収益構造の多様化
 既存ノウハウの活用
 顧客ベースの囲い込み
新規ビジネス
 顧客価値の拡大
 ノウハウの創出
 顧客ベースの拡大
製造・販売製造・販売 製造・販売
走行距離に応じた
従量課金サービス
Pay by Mile
出力×時間に応じた
従量課金サービス
Pay by Power
工事施工
自動化サービス
Smart Constriction
建設機械
遠隔確認サービス
KOMTRAX
安全・省エネ運転
コンサルティング
予防保守・交換
燃料費節約
コンサルティング
予防保守・交換
モノのサービス化
17
TOYOTA MaaS / e-Palette Concept KOMATSU SMART construction
土木工事における作業の自動化と高度化を実現す
ることに加え、前後工程も効率化して、工期の短
縮に貢献できるパッケージ化したサービス
移動、物流、物販など多目的に活用できるモビリ
ティサービス(MaaS)と、これを実現する専用
次世代電気自動車(EV)
モノを売り収益を得るビジネス。サービスはモノ売りビジネスを支援する手段
サービスを提供し収益を得るビジネス。モノはサービスを実現なする手段
MaaS(Mobility as a Service)
18
電車 タクシー バス
レンタカー自家用車
配車サービス カーシェア 自転車シェア
電車 タクシー バス
レンタカー自家用車
配車サービス カーシェア 自転車シェア
MaaS
経路検索
支払
予約
配車手配
現 在 MaaS
あなたのポケットに全ての交通を個人で所有・個別に手配
手段の提供:マイカーの所有や個別の手配・予約ではできない最適化された「移動体験」提供
価値の実現:マイカー利用を減らし環境負荷の低減や移動の利便性・効率化を実現
MaaS(Mobility as a Service)
19
電車 タクシー バス
レンタカー自家用車
配車サービス カーシェア 自転車シェア
MaaS
経路検索
支払
予約
配車手配
MaaS交通についての悪しき悪循環
 地方へ行くほどマイカーへの依存度が高くなる。
 自動車は移動手段としては便利だが、保有コストが高いわ
りには、稼働率は低い。
 大気汚染や渋滞による社会的ロス、交通事故の死亡者数は
世界全体では年間100万人を超えている。
 公共の交通機関の運営が、マイカー保有により危機に瀕し
ている。乗り合いバスの利用者は近年大きく減少しており、
赤字で路線廃止に陥るケースが続いている。
 公共交通路線の廃止により、移動手段がますますマイカー
に偏り、公共交通機関の運営をさらに苦しめている。
MaaSによって悪循環を解消
 公共交通が整備されると人々の流れが変わり、ガソリンや駐
車場代に向けられていた支出が、公共交通に回るようになる。
それによって地域全体が活性化する。
 渋滞や交通事故の発生が減少すれば、社会全体のロスも低下、
行動履歴をビッグデータとして把握できれば、道路や都市計
画に活用できる。
 高齢者や障害者などのハンディキャップを抱えた方々の移動
が容易になる。
 運転ができるかできないかで住む場所が限定されるという不
自由さがなくなる。
 マイカーに偏る今の社会が解消され、個人の暮らしは改善し、
街の中心部も活性化して地域が抱える問題の多くが緩和する。
公共交通も含めた交通手段の多様化により、
様々な社会的課題を解決できる可能性がある。
MaaSのレベル定義
20
スウェーデン・チャルマース大学の定義
社会全体目標の統合
Integration of social social
スマートシティーのような上位の政策目標に統合された移動
手段を実現するサービスを提供
提供するサービスの統合
Integration of the service offer
予約や決済に加えて、サービス独自の料金体系を持ち、異な
る移動手段をシームレスにつなぐサービスを提供
予約と支払いの統合
Integration of booking and payment
異なる移動手段をまとめて検索でき、予約や手配も行うこと
ができる統合サービスを提供
情報の統合
Integration of information
異なる交通手段の情報を統合して提供
統合ない
No integration
事業者個別に移動手段や附帯するサービスを提供
レベル
4
レベル
3
レベル
2
レベル
1
レベル
0
個別の交通事業者が提供する移動手段やカー
シェア、自転車シェアなどのサービス
Google Map、NAVI TIME、乗り換え案内
Citymapper、シアトルのTripGo、などによ
るルートや所要時間、料金の検索など
ダイムラーのMoovel、ロサンジェルスのGo
LAなど
フィンランドのWhim、スイスのGreen
Classなど
該当するサービスがない
MaaSに相当するサービス
MaaSエコシステムのフレームワーク
MaaS
プロバイダー
(MaaSオペレーター)
データ
プロバイダー
交通事業者
顧客
ユーザー
コア・ビジネス
クラウド
サービス会社
決済ソリューション企業
チケット発券ソリューション企業
経路検索
サービス企業
通信会社
保険会社
拡張企業体
ビジネス・エコシステム
政府・規制当局
投資家
調査研究機関 大学
メディア&
マーケティング会社
労働組合
The Business Ecosystem of Mobility-as-a-Service/2017
を参考に作成
IoTデバイスとしての自動車
22
ガソリン自動車と電気自動車
23
部品点数 3万点(エンジン 8000点) 部品点数 1〜2万点(モーター 30〜40点)
機能・性能 ハード>ソフト 機能・性能 ハード<ソフト
専用設計・製造が必要
ハードウェアのコモディティ化は困難
汎用部品の適用範囲が広い
ハードウェアのコモディティ化は比較的容易
競争力の源泉 ハードの開発や製造に必要な
ノウハウの蓄積や資金力/規模
競争力の源泉 ソフトウエアの開発力
(車載OSの覇権・Google vs Apple vs Tesla)
供給力とノウハウの
垂直統合(系列)による囲い込み
供給力とノウハウの
水平分業によるオープン・エコシステム
ガソリン自動車 電気自動車
異業種・ベンチャーの参入障壁は高い
トヨタ、日産、ホンダなどの自動車メーカー
異業種・ベンチャーの参入障壁は低い
Google、Apple、Teslaなどの異業種企業
自動車産業に押し寄せるCASE
Share
共有
Autonomous
自律化
Electric
電動化
タクシーやレンタカー
が不要になる
自動車が売れなくなり
売上が低下する
バスや鉄道などの
役割が変わる
自動車が低価格化し
収益確保が難しくなる
自動車損害保険
が不要になる
不動産ビジネスが
影響を受ける
物流コストが
大幅に下がる
ガソリンスタンド
が不要になる
渋滞が解消し
環境負荷が低減する
ドライブインやモーテル
が不要になる
Connected
つながる
CASEShare
Autonomous
Electric
Connected
Microsoft HoloLens 2
使用者自身の声で、複数の言語を話すアバター
IoTとAR/MR
デジタル・ツイン
(ビッグ・データ)
機械学習
シミュレーション
クラウド
IoT
ものごと・出来事
現実世界のデジタルコピー
機器制御
作業指示
情報提供
デジタル
フィジカル
AR (拡張現実/Augmented Reality)
MR (複合現実/Mixed Reality)
デジタルとフィジカルの
一体化された世界の実現
IoTの仕組みと使われ方
IoTの機能と役割の4段階
28
モニタリング
Monitoring
制御
Control
最適化
Optimization
自律化
Autonomy
センサーと外部データ ソフトウェア アナリティクス 人工知能(機械学習)
 製品の状態
 外部環境
 製品の稼働、利用状況
 製品機能の制御
 パーソナライズ
 製品機能・性能の向上
 予防診断
 サービス、修理
 製品の自動運転
 他製品やシステムとの自
動的連携
 自己診断と修理・修復
 製品の自動改良とパーソ
ナライズ
センサー、CPU、メモリーな
どの小型化・低コスト化
ソフトウェアやクラウドの進
化とネットワークの低コスト
化
モデリングやシミュレーショ
ンのアルゴリズムの進化と
ビッグデータ
人工知能アルゴリズムの進化
製品への組み込み
IoTの3層構造
29
クラウド クラウド
エッジ・サーバー
ゲートウェイ
センサー/モノセンサー/モノ
通信料の削減
最低限のデータを送受信
セキュリティ確保
機密データをローカルに保持
低遅延
機器をリアルタイム制御
拠点内/地域内
遠隔通信遠隔通信
データ活用
と機能連携
データ集約
と高速応答
データ収集
と遠隔送信
データ受信
と遠隔制御
通信料の増大
全データを送受信
セキュリティ困難
機密データを送受信
高遅延
機器を遠隔制御
ネットワーク負荷低減
スループット安定
ネットワーク負荷増大
スループット低下
デバイス層
エッジ・コンピューティング層
クラウド・コンピューティング層
超分散の時代
30
インターネット
専用ネットワーク
インターネット
専用ネットワーク
専用ネットワーク
テキスト テキスト+ 画像 マルチメディア(テキスト×画像×動画) マルチメディア + センサー
全てのデータ保管・処理は集中
大規模なデータ保管・処理は集中
小規模なデータ保管・処理は分散
大規模なデータ保管・処理は集中
小規模なデータ保管・処理は分散
大規模なデータ保管・処理は集中
小規模なデータ保管・処理は分散
高速な処理・応答・制御は超分散
集中コンピューティング 分散コンピューティング クラウド・コンピューティング 超分散コンピューティング
通信経路上の
エッジサーバー
分散サーバー 分散サーバー ローカル
エッジサーバー
1960年代〜 1980年代〜 2000年代〜 2015年〜
組み込みコンピューター
IoT World Forumのリファレンス・モデル
31
物理的なデバイスとコントロー
Physical Devices &controllers
モノと設備・モノの周辺に配置される制御機器類
接続
Connectivity
ネットワークや機器との通信
エッジコンピューティング
Edge Computing
モノの周辺でのデータ分析や変換処理
データ抽象化
Data Abstraction
データ集約とアクセス
アプリケーション
Application
データ活用(業務処理・分析・レポート)
協働とプロセス
Corroboration & Processes
人と業務プロセス
データの蓄積
Data Accumulation
データの蓄積と管理
ファシリティ
工作機械・センサー・
建屋・電源・地域など
ヒューマン
スキル・意欲・文化・
組織・戦略・経営など
デジタル
データ・機械学習・自動化
シミュレーション・アプリなど
IoT実践の3つの課題
データ量・種類
管理能力
適用範囲など
企画や設計
監理や運用
戦略や業務
理解や知識
テクノロジー進化
開発や運用
IoTの社会実装
社会全体がCPSによって変革されるデータ駆動型社会
34
産業構造審議会商務流通情報分科会 情報経済小委員会 中間取りまとめ ~CPSによるデータ駆動型社会の到来を見据えた変革~
データ駆動型社会の課題と可能性
35
産業構造審議会商務流通情報分科会 情報経済小委員会 中間取りまとめ ~CPSによるデータ駆動型社会の到来を見据えた変革~
データ駆動型社会の分野別の取り組み
36
産業構造審議会商務流通情報分科会 情報経済小委員会 中間取りまとめ ~CPSによるデータ駆動型社会の到来を見据えた変革~
インダストリー4.0
インダストリー4.0がやろうとしていること
38
 標準化
 複雑なシステムの管理
 通信インフラの高度化
 安全と情報セキュリティ
 労働組織とワークライフバランス
 人材育成、専門能力の開発
 規制の枠組
 エネルギー効率
 通信規格の国際標準化
 サプライチェーンや顧客との間でリアルタイムにデータを共有・分析
 設備稼働率平準化、多品種変量生産、 異常の早期発見、需要予測などが可能に
ドイツの2つの狙い
 国内製造業の輸出競争力強化
 ドイツ生産技術で世界の工場を席巻
 インダストリー4.0仕様の生産システムがコスト競争上優位となり、我が国企業の海外生産
における競争力劣位が発生するおそれあり。
 インダストリー4.0仕様の標準化が進むと、我が国のFA関連機器が海外市場において参入
できなくなるおそれあり。
コレ1枚で分かるインダストリー4.0
39
インダストリー4.0
Industry 4.0
自ら考える工場
製造コストの極小化
個別仕様オーダーでも
量産品と同じコストで対応
カスタマイズ対応
お客様毎に異なる
個別仕様のオーダーに対応
短納期対応
個別仕様オーダーでも
短納期で対応
IoT
Internet of Things
工場内外の設備、機器、
部材からの情報を収集
IoP
Internet of People
工場や関係事業所で働
く人々の情報を収集
IoS
Internet of Service
ECサイト、店舗、
サポート拠点な
どからのサービ
ス情報を収集
Cyber-Physical Systems
他工場 他工場
他工場 他工場
Internet
人工知能
ロボット
産業革命の区分
40
電力蒸気機関人力・自然力
大量生産注文生産
多品種化
マス・カスタマイゼーション
パーソナル・ファブリケーション
機械生産手作り
コンピューターによる自動化
標準化・規格化個別仕様
個別仕様
コンピューターによる自律制御
工場・機器・人間の自律連携
産業革命以前
第1次産業革命 第2次産業革命 第4次産業革命第3次産業革命
 水力
 馬力
 蒸気機関
 鉄道
 化学産業
 科学的管理
 コンピューター
 インターネット
 IoT/ビッグデータ
 人工知能/クラウド
第1次産業革命 第2次産業革命 第3次産業革命
米国での理解
ドイツでの理解
産業革命以前
18世紀中〜 20世紀初〜 2010年代〜1970年代〜
デジタル・ファブリケーション時代
 農業社会から工業社会への転換
 労働力の田園地帯から都市部への移動
 資本家や企業の台頭と労働者との役割分離
内燃機関
インダストリー4.0(第4次産業革命)とIoT
41
第1次産業革命
Industry 1.0
第2次産業革命
Industry 2.0
第3次産業革命
Industry 3.0
第4次産業革命
Industry 4.0
機械化 効率化 自動化 最適化
水力・蒸気機関
手仕事から機械を利用
電力・科学的管理
統計的手法と電気による制御
コンピュータ
労働力を機械に置き換え
デジタル
生産性を維持し個別最適
製造業 製造業 製造業
製造業
+
非製造業
18世紀後半 20世紀前半 1970年代以降 2015年代以降
科学的管理
ERP
情報の一元管理と連係
前工程 生産 後工程
デジタル
社内外を含めたデジタル連係
自
動
化
自
動
化
自
動
化
自
動
化
自
動
化
第2.5次産業革命
Industry 2.5
ドイツでインダストリー4.0の取り組みが始まった背景
42
経緯:
 少子高齢化による労働人口減少や原発の停止等に起因する国内立地環境の悪化
 ドイツ国内でGDPの約25%・輸出額の約60%を占める製造業の存在感が低下
 EU全域でアジアへの製造業流出の懸念
2011年11月、独政府は“High-Tech Strategy 2020 Action Plan” のプロジェク
トの1つとして、 独製造業の競争力強化のための構想であるIndustry4.0を提示
連邦教育研究省(BMBF)、連邦経済エネルギー省(BMWi)が所管
実施主体:
ドイツ機械工業連盟(VDMA)、ドイツ情報技術・通信・ニューメディア産業連
合会(BITKOM)、ドイツ電気電子工業連盟(ZVEI)を事務局とする、産学連携
プラットフォーム
第4次産業革命(インダストリー4.0)とIoT
43
Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0
【第1次:機械化】 【第2次:電力活用】 【第3次:自動化】 【第4次:自律連携】
Cyber-Physical System
 蒸気機関
 大量生産
 移動手段の革新
 電力
 科学的管理
 化学産業の発展
 コンピュータ
 自動制御
 大量生産と品質安定
 IoT/M2M
 自律制御
 つながる工場
インダストリー4.0を支える繋がり
44
Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0
従来の工場とインダストリー4.0がめざす工場の違い
45
 決められた工程に従って進められるライン生産方式が主流。
 混流生産もあるが、多くの製造機械によるラインを組まないと
いけないので、製品の仕様を多様化することは簡単ではない。
 製造実行システムは、本来は生産ラインに柔軟性をもたらすは
ずだが、生産ラインを構成するハードウェアの制約によって活
用できる機能が限定的。
 生産ラインで働く人々も個々の現場で全体像が把握できず、定
められた役割を果たすための作業を行う。
 結果としてリアルタイムで顧客ごとの個別の要望に応えること
は難しく、要望があったとしても、生産現場で動的に実現するこ
とは困難。
 製品個々の仕様ごとに工程の組み替えがダイナミックに行わ
れる(ダイナミックセル・システム)。
 顧客、機械、設備、部材、製品、作業者の情報が全て収集連
携され、製品毎に個別最適化された工程を自動的に作る。
 生産工程は、コンピューター上で構築・検証され、それに合わ
せた実際の工程が実行される(Cyber-Physical System)。
 結果としてリアルタイムで顧客ごとの個別の要望に応えること
ができ、要望があれば、生産現場で動的に実現する。
http://blog.livedoor.jp/ail01u9j10taw/archives/4075532.html
インターストリー4.0を支えるCPS
46
Cyber-Physical Systems
47
製造業とそれに関連する産業製造業に限らず広範な産業
Industrial Internet と Industry4.0
Industrial Internet Industry 4.0
アメリカとドイツの取り組みの違い
48
Industrial Internet と Industry4.0おける標準化の取り組み
49
IIRA
IIC Reference Architecture
RAMI4.0
Reference Architecture Model Industrie 4.0
デジュール寄り
国際標準化組織による標準
デファクト寄り
市場の要請などによる事実上の標準
マッピングの比較・分析リーダー by 日本
インダストリー・インターネットのモデルベース開発
50
 自動車の高機能化(電子制御、安全運転支援システム、快適性、ネットワーク化)、パワートレイン
方式の多様化等により、設計開発業務は複雑化。一方で、製品の開発サイクルは短縮化。
 こうした状況に対応するため、モデルベース開発(モデル化、シミュレーションを活用し開発を進め
る手法)がエンジン開発を中心に進展。
 開発環境の変化に対応できない中小サプライヤーが、欧州メガサプライヤー等に淘汰される可能性も
存在。
 航空機分野は、安全性要求の高さ等から自動車に比べモデルベース開発が先行。重工各社は、モデル
ベース開発を踏まえたエンジン部品開発を、エンジンメーカー(GE、P&W、R&R)に提案し付加価値
を獲得。
日本産業システムが抱える課題
51
 製造プロセスのデータ収集・活用によるカイゼン活動(暗黙知の形式知化、不可視知の可視知化)に
は多くの日本企業が取り組んでいるが、カイゼン以上の付加価値提供にまでは至っていない。
 他方GEは、データ解析ツールの外販により、様々な分野で他社製の機器も含めたデータプラット
フォーマーとなる動き。
 今後、付加価値獲得競争が激化する中でビジネスモデルの構築が課題。
 ITを活用した生産自動化により、工場内の生産性向上の分野では世界をリード。必要に応じて、混流
生産(一つのラインで複数の製品を生産)も実施。
→ 大量生産を念頭に置いたもので、機械どうしを繋ぎ自律的に生産ラインを変えて 変種変量生産を実現する動きには至っていない。
 我が国にも、製造物や生産ラインに取り付けたセンサーからデータを取得し、製品の保守や生産ライ
ン効率化に活用する先進的な動きがある。
→ 自社で閉じたシステムで、GEのように競合他社へのシステム提供を通じ付加価値 を獲得しようとする動きにまで至っていない。
 製造業のデジタル化による「つながり(Connectivity)」(工場内の機械や製品などのモ
ノのデジ タルなつながり)が、消費者の多様な需要に対応した変種変量生産ラインの構
築に不可欠。
→ デジタルものづくりのプラットフォームとなるツールやそれを工場内に導入するSIer不足
 データの蓄積・解析による付加価値づけが、競争力の源泉へ。
→ データ蓄積のためのプラットフォーム作りを率先して行うことが必要。
→ データの解析を通じた予測モデル等の付加価値づけにむけた人材が不足。
 国際標準化、サイバーセキュリティへの対応。
→ IEC(国際電気標準会議)で始まっている国際標準化活動に積極的に参画することが必要。
GEが推進する産業用IoTプラットフォーム“Predix”
52
発電設備 機関車 航空機エンジン 工作機械 他の産業機械
ネットワーク
APM OO BM
他のアプリケーション
通知 Redis
キャッシュ
BLOB
ストレージ
Postgres
RDB
NewRelic
監視
RabittMQ
キューイング
Spark
分散処理
Storm
ストリーミング処理
Kafka
分散メッセージング処理
Taitan
グラフDB
Kasandra
KVS
Cloud Foundry
オープンソースを駆使した独自基盤
Asset Performance
Management
産業機器性能管理
(APM)
Operation
Optimization
オペレーション最適化
(OO)
Brilliant
Manufacturing
製造現場最適化
(BM)
サードパーティ
アプリケーション
アプリケーション
エッジ・コンピューティング
クラウド・コンピューティング
APM OO BM
他のアプリケーション
APM OO BM
他のアプリケーション
APM OO BM
他のアプリケーション
APM OO BM
他のアプリケーション
ファナックが推進する産業用IoTプラットフォーム“FIELD system”
53
故障予知
ZDT
ファナック+シスコ
品質情報管理
LINKi
ファナック
機械学習
アプリケーション基盤
DIMo
PFN
サードパーティ
アプリケーション
アプリケーション
エッジ・コンピューティング
クラウド・コンピューティング
ネットワーク
FIELD system ミドルウェア
フィールドAPI
コンバータAPI
PLMSCM ERP
ロボット CNC/MC ECM PLC 他社機器
FIELD system
機器の制御や
データの読み出し
*仕様公開*
機器固有のデータ形式を
共通データ形式に変換
*仕様公開*
次代を支えるデータ連係基盤
5G (次世代移動体通信システム)
1G 2G 3G 4G 5G
音声 テキスト データ 動画
あらゆるモノがつながることを前提とした
社会課題の解決通信・コミュニケーションの性能向上
移動体通信システムの歴史
1979〜 1993〜 2001〜 2012〜
2020〜
9.6Kbps 28.8〜384Kbps 2.4〜14.4Mbps 0.1〜1Gbps
10Gbps〜
5Gのビジネスの適用領域
データ量超増大 × 即時性向上
1通信あたりのデータの嵩が増える
 リッチ化する:高精細や高音質になり臨場感、没入感
が増す
 多角化する:同時に取り扱える情報の選択肢が増える
1通信あたりのデータの種類が増える
 制御用の情報(センサーやカメラからの情報)が増え
る:自動○○が実現する
 参考可能な情報(ログ情報)が増える:パーソナライ
ズのパターンが増える、レコメンドの精度が向上する、
対象への理解が深まる
タイムラグがほぼ無くなる
 距離の制約が消える:各地に散らばる人たち同士で同
時に何かやる、今やった/起きたことをすぐに取り込
んですぐ活かす
社会(利便性)向上系
医療分野
 超高信頼低遅延通信の実現で移動中や遠隔地の高度診療が可能になり、
医療格差が解消される
農林水産分野
 超大量端末同時接続の実現で作物や家畜などの状況を把握するセン
サーと散水・薬剤散布や給餌を実施するロボットやドローンの制御が
可能になり、減少する従事人口を補える
土木建築分野
 超大量端末同時接続と超高信頼低遅延通信の実現によって遠隔制御が
可能になり、危険度が高い高所・鉱山・災害地などの現場での安全な
作業が確保でき、またドローンの活用による高精度測量などの精度が
向上する
生活分野
 自動運転と遠隔制御によって、細分化された公共交通が実現する
 センサー情報を駆使して状況を把握する店舗運営が可能になる
 遠隔授業や家庭教師の実現によって、学習格差が解消される
 大量センサーと自動判定AIによって、防災・防犯・減災力が向上
 VRオフィスとテレワークが実現する
コンテンツ向上系
スポーツの場合⇒体験が深くなる
 自動制御が可能になってカメラ台数を一気に増やせることで、多地
点・ドローンなどによる多角度撮影ができるようになる
 取得データの種類が増え分析できる情報が増えることで、選手のバイ
タルデータ・顧客のバイタルデータ・環境データが取得できるように
なる
 AIが発達することでデータの有効活用レベルが上がり、多角的な分析
結果を提示できるようになる
エンタメの場合⇒現実を超える仮想実現へ
 即時性が向上することで出演者の居場所を問わない制作環境を実現さ
せることや、同時多人数対応の参加型体験の提供ができるようになる
スポーツ&エンタメに共通
 1通信あたりの送信データの嵩が増え、高画質・高音質・8K360°リ
アルタイムな高臨場感映像が提供できるようになり、また視聴者に合
わせた多種多様な映像・情報を提供できるようになる
生活者データ・ドリブン・マーケテイィング通信より https://seikatsusha-ddm.com/article/10129/
コレ1枚でわかる第5世代通信
1G
2G
3G
4G
高速・大容量データ通信
 10G〜20Gbpsのピークレート
 どこでも100Mbps程度
大量端末の接続
 現在の100倍の端末数
 省電力性能
超低遅延・超高信頼性
 1m秒以下
 確実な通信の信頼性担保
5G
音声 テキスト データ 動画 IoT
多様なサービスへの適用を可能にする
 異なる要件のすべてを1つのネットワークで実現する。
 各要件をに応じてネットワークを仮想的に分離して提供する(ネットワーク・スライシング)。
1979年〜
1993年〜
2001年〜
2012年〜
2020年代〜
5Gの3つの特徴
先送り
高速・大容量
大量端末接続 超低遅延・高信頼性
100万台/k㎡ 1ミリ秒
20Gビット/秒
1Gビット/秒
10万台/k㎡ 10ミリ秒
20
倍
5G
4G
URLLC:
Ultra-Reliable and
Low Latency Communications
mMTC:
massive Machine Type
Communications
eMBB:
enhanced Mobile Broadband
リアリティの再現
光ファイバーの代替/補完
高精細/高分解能な
デジタル・ツインの構築
時空間の同期
リアルタイム連携
5Gの3つの特性
 URLLC:Ultra-Reliable and Low Latency Communications/超低遅延・超高信頼性
 eMBB:enhanced Mobile Broadband/高速大容量通信
 mMTC:massive Machine Type Communications/大量端末接続
第5世代通信の適用例
高速・大容量データ通信
 10G〜20Gbpsのピークレート
 どこでも100Mbps程度
大量端末の接続
 現在の100倍の端末数
 省電力性能
超低遅延・超高信頼性
 1m秒以下
 確実な通信の信頼性担保
5G
多様なサービスへの適用を可能にする
 異なる要件のすべてを1つのネットワークで実現する。
 各要件をに応じてネットワークを仮想的に分離して提供する(ネットワーク・スライシング)。
2020年代〜
2時間の映画を
3秒でダウンロード
ロボット等の
精緻な遠隔操作を
リアルタイムで実現
自宅内の約100個のモノ
がネットに接続
(現行技術では数個)
現在の移動通信システムより
100倍速いブロードバンドサー
ビスを提供
利用者がタイムラグを意識
することなく、リアルタイ
ムに遠隔地のロボット等を
操作・制御
スマホ、PCをはじめ、身の
回りのあらゆる機器がネッ
トに接続
5Gの普及段階
高速
eMBB
低遅延
URLLC
多接続
mMTC
高速
eMBB
低遅延
URLLC
多接続
mMTC
高速
eMBB
低遅延
URLLC
多接続
mMTC
4G(LTE)
4Gコアネットワーク
LTE
基地局
4Gコアネットワーク
LTE
基地局
NR
基地局
マクロセル
スモールセル
既存周波数帯 新しい周波数帯
NSA
NSA: Non-Standalone
5Gコアネットワーク
LTE
NR
基地局
既存周波数帯 新しい周波数帯
SA
SA: Standalone
マクロセル
スモールセル
NR
ユーザー情報
制御情報
ユーザー情報 ユーザー情報
制御情報
SA
LTE: Long Term Evolution
NR: New Radio
5G初期 5G普及期
2010〜 2020〜 2022〜
ローカル5G(Private 5G)
5G:住宅街や駅・商業地域等の広域/通信事業者
ローカル5G:「自己の建物内」又は「自己の土地内」/その場所を利用する権利を持つ者
第5世代通信におけるネットワーク・スライス
高速・大容量データ通信 大量端末の接続 超低遅延・超高信頼性
5G
ネットワーク・スライシング
高効率
ネットワーク・スライス
低遅延
ネットワーク・スライス
高信頼
ネットワーク・スライス
セキュア
ネットワーク・スライス
企業別
ネットワーク・スライス
エネルギー
関連機器の
監視や制御
農業設備や
機器の監視
や制御
物流トレー
サビリティ
遠隔医療
各種設備機
器の監視と
制御
ゲーム
災害対応
自動車
TISや自動運転
公共交通
機関
医療
遠隔医療や
地域医療
自治体
行政サービス
金融
サービス
企業内
業務システム
各種クラウド
サービス
・・・
第5世代通信におけるネットワーク・スライス
高速・大容量データ通信 大量端末の接続 超低遅延・超高信頼性
5G
ネットワーク・スライシング
SIM
SIM
SIM
閉域網
閉域網
閉域網
SIM
SIM
SIM(subscriber identity moduleもしくはsubscriber identification module/SIMカード)とは、電話番号を特定するための固有のID番号が記録された、
携帯やスマートフォンが通信するために必要なICカードのこと。
5Gへのネットワークの集約
65
5G(含む ローカル5G)
インターネット
MPLS/VPN
SD-WAN
論理的統合
専用回線
つながることが前提の社会やビジネス
アナリティクス
最適化・予測など
アプリケーション
機器制御・指示命令
情報提供等
データ
クラウド・サービス
67
ネットコマース株式会社
180-0004 東京都武蔵野市吉祥寺本町2-4-17
エスト・グランデール・カーロ 1201
http://www.netcommerce.co.jp/

LiBRA 07.2020 / ITソリューション塾・第34期 IoT