2020年2月25日 (火)

第3回SSN-WG3交流会「高精度時刻の社会実装の意義と課題」(2月5日)開催報告

 2020年2月5日(水)15:00~18:40の予定でマイクロマシンセンター会議室にて第3回SSN-WG3交流会「高精度時刻の社会実装の意義と課題」及び意見交換会を開催致しました。

 スマートセンシング&ネットワーク研究会ワーキンググループ3(SSN-WG3)では原子時計の研究開発に関する活動を行っており、2015年~2018年にNEDO道路インフラモニタリングプロジェクトの中で高精度(10ms@30カ月)と低消費電力(60mW)を両立した小型原子時計(ULPAC : Ultra-Low Power Atomic Clock)の開発を行いましたが、さらなる原子時計の高度化に向けたプロジェクト立案活動を行っており、その一環として、小型原子時計が社会実装された時に、どのような社会変革が起きるかを議論する場として本交流会「高精度時刻の社会実装の意義と課題」を開催しております。

 第3回の今回は、東京大学IoTメディアラボラトリーの後藤富雄スペシャリストから「IoT研究者の立場から「超小型原子時計への期待」」と題するご講演と筑波技術大学産業技術学部の倉田成人教授から「地震防災と社会インフラの維持管理における超小型原子時計の応用」と題するご講演を頂きました。この分野に関心のあるメーカ、ユーザ、商社、研究機関を含め36名の参加者があり、活発な議論がなされ、大盛況でした。

 先ず初めに、主催者の一般財団法人マイクロマシンセンターの長谷川専務理事より、開会の挨拶として、マイクロマシンセンターの活動の歩みの紹介の後、防衛装備庁の「安全保障技術研究推進制度」の2次募集にマイクロマシンセンターとして応募していた「量子干渉効果による小型時計用発振器の高度化の基礎研究」が2019年2月24日に採択されましたので、原子時計のさらなる高度化の研究開発を進めることが可能になったことが報告されました。本交流会は原子時計のプロジェクト化を目指した活動ではありましたが、原子時計の普及に向けた活動として、今後も年2回程度開催をしていきたい旨の報告がなされました。

 その後、東京大学IoTメディアラボラトリーの後藤富雄スペシャリストから「IoT研究者の立場から「超小型原子時計への期待」」と題するご講演が行われました。後藤氏は日本電気のPC8000、PC8800等を開発された日本のPC界のレジェンドといっても過言ではないエンジニアの方であり、現在はビルゲイツ氏の寄付による冠講座である東京大学IoTメディアラボラトリーでIoTハッカソン(ハッカーとマラソンを合わせた混成語で、ソフトウェア開発分野のプログラマ、デザイナー、設計者らが集中的に作業をするソフトウェア関連プロジェクトのイベントである)等を実施されています。ご講演ではNECでの開発事例からIoTメディアラボラトリーで実施されているUSBHubや超解像アルゴリズムとその応用開発等の研究紹介の後、超小型原子時計への期待と要望として、GPS端末の精度向上を目指した移動体やスマホに搭載できるような更なる超小型、超薄型、低消費電力の原子時計に期待しているとの要望が出されました。

 2番目の講演は、筑波技術大学の倉田成人教授の「地震防災と社会インフラの維持管理における超小型原子時計の応用」と題するご講演で、これまで倉田教授がなされてきた建物に設置した地震センサによる構造モニタリングや市販の小型原子時計(CSAC:Chip Scale Atomic Clock)を使ったIoT地震センシングシステムの紹介がありました。そのご経験から超小型原子時計は概ね100Hzのサンプリングで1m秒以内の同期精度が保たれ、できれば1年程度は同期精度を保持できるか容易な補正手段があり運用で解決できることが必要であるとともに国産の超小型原子時計の販売とサポートが受けられることを期待したいとの要望が出されました。

 講演会の後、ご講演頂いた講師の方々を囲んで、有志で意見交換会が行われ、国産原子時計開発に向け、活発な意見交換がなされました。意見交換会は、予定の18:40を大幅に延長し、20:00過ぎまで参加者間の密度の濃い議論がなされ、大いに盛り上がりました。

 次回の交流会は2020年の夏頃に開催を予定しています。

(一般財団法人マイクロマシンセンター 武田宗久)

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マイクロマシン/MEMS分野関連【2020年2月の経済報告】

マイクロマシンセンターでは、マイクロマシン/MEMS分野を取り巻く
経済・政策動向のトピックを、いろいろな観点からとらえて発信しています。
今月号、マイクロマシン/MEMS分野関連【2020年2月の経済報告】をお届けします。
業務の参考として頂ければ幸いです。  
以下アドレスよりPDFをご参照下さい。

   2020年2月号(「2020.02.pdf」)をダウンロード
    (http://mmc.or.jp/info/monthly/economic_report/2020_02.pdf

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2020年2月17日 (月)

MEMSセンシング&ネットワークシステム展2020 開催報告 (2020年1月29-31日)

 マイクロマシンセンター(MMC)は、1月29日から31日までの3日間、東京ビッグサイトで開催された「MEMSセンシング&ネットワークシステム展」に出展しました(写真1)。

 MMCブースでは、今年度新たに開始した2つの研究開発プロジェクト(PJと略します)「血中成分の非侵襲連続超高感度計測デバイスおよび行動変容促進システムの研究開発(BaMBI)」と「薄膜ナノ増強蛍光による経皮ガス成分の超高感度バイオ計測端末の開発(SNIF)」のテーマ紹介を始め、MNOIC事業、標準化事業、SSN研究会の概要などを展示しました。また、ブース入口には「マイクロマシンセンター 活動の歩み」として、上述の2PJを含む、1991年のマイクロマシン技術研究開発PJからほぼ30年間に渡る研究開発PJの歴史を展示紹介しました(写真2)。

 また、会議棟102会議室において、1月29日~30日にかけて、スマートセンシング&ネットワーク(SSN)研究会公開シンポジウム、MEMS協議会フォーラム、研究開発プロジェクト成果報告会を連続して開催しました。
 SSN研究会公開シンポジウムには、前述の今期開始したIoT社会実現のための超微小量センシング技術開発に関する2つのPJと医療・ライフサイエンスのプラットフォーム構築に有用なオリンパスのオープンAPI構想について紹介しました。
 MEMS協議会フォーラムでは「注目すべき海外でのMEMS関連トピックス、市場・技術動向」として、MEMS・IoTスマートセンサなどに関連した国際標準化や国際会議でのMEMS関連研究動向についての講演の後、西安交通大学の前田龍太郎教授から「内側から見た中国のMEMS開発動向」と題して、講演を行いました(写真3)。
 2日目の午後に開催した「超高効率データ抽出機能を有する学習型スマートセンシングシステム(LbSS:Learning-based Smart Sensing System)の研究開発」成果報告会では、プロジェクトリーダーの藤田博之先生とサブプロジェクトリーダーの日立製作所高浦則克氏、東大生産技術研究所の年吉洋先生から最新の研究成果の紹介があり、最後に「エッジデバイス向け名刺サイズCMOSアニーリングマシンの開発」と題して、日立製作所の山岡雅直氏から講演がありました。どの報告会もほぼ満員の盛況で当該分野への関心の高さが伺われました。

 2021年度も、今年度同様、Nanotech展などと同時開催で、2021年1月27~29日、東京ビッグサイト東ホールで開催予定です。

(MEMS協議会 渡辺 秀明)

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写真1 MMCブース(青)/NMEMSブース(緑)

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写真2 MMCの歴史

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写真3 MEMS協議会フォーラム

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2020年1月23日 (木)

マイクロマシン/MEMS分野関連【2020年1月の経済報告】

 マイクロマシンセンターでは、マイクロマシン/MEMS分野を取り巻く
経済・政策動向のトピックを、いろいろな観点からとらえて発信しています。
 今月号、マイクロマシン/MEMS分野関連【2020年1月の経済報告】をお届けします。
業務の参考として頂ければ幸いです。  
以下アドレスよりPDFをご参照下さい。

   2020年1月号(「2020.01.pdf」)をダウンロード
    (http://mmc.or.jp/info/monthly/economic_report/2020_01.pdf

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2020年1月10日 (金)

令和2年ロボット関連3団体 新年賀詞交歓会、今年も盛況のうちに終了

 令和2年1月10日(金)12時から、(一社)日本ロボット工業会、(一財)製造科学技術センター及び(一財)マイクロマシンセンターの主催による「令和2年ロボット関連3団体 新年賀詞交歓会」を、東京プリンスホテル プロビデンスホールにて開催しました。

 開会にあたり3団体を代表しまして、(一社)日本ロボット工業会 橋本会長が、3団体の本年の抱負や重点項目への取り組みなどについて挨拶を行い、御来賓の経済産業省 髙田製造産業局長からご挨拶を賜り、続いて、(一社)日本ロボット工業会 小笠原副会長が乾杯の挨拶を行い、新年賀詞交歓会が開会しました。

 本年も、ロボット分野、マイクロマシン/MEMS分野等に関心が寄せられていることもあり、524名もの大勢の業界関係者が参集する盛況な賀詞交歓会となり、出席者は時間の許す限り、交流・歓談に花を咲かせていました。

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 この機会をお借りしまして、ご参加いただきました多くの皆様方に御礼申し上げます。

一般財団法人マイクロマシンセンター 事務局一同

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2020年1月 6日 (月)

新年のご挨拶(MMC/NMEMS 2019年10大ニュース)

 新年あけましておめでとうございます。

 本年の世界情勢としましては、米中貿易摩擦、英国のEU離脱、中東情勢等の不確実性が残ってはいますが、国内では令和の代を迎え、東京2020オリンピックによる経済効果が期待されています。オリンピックを支える技術としては、「AI」、「4K」、「5G」を核にして、「スマートホスピタリティ」、「次世代都市交通システム」、「新・超臨場感映像システム」等の開発が積極的に行われています。

 マイクロマシンセンターは、これら新技術に不可欠なスマートセンサを支えるマイクロマシン・MEMSなどのナノマイクロ分野に係る基盤技術の確立を図るべく産官学の力を結集し、国やNEDO主導の技術研究開発プロジェクトを推進しています。最近では、今後期待される人間の五感を補うセンサとして、人間がとらえられない物理量や化学量を捉えるセンサが重要との観点から、革新センシング基盤技術の研究開発に注力し、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)から2019年の10大ニュースの1番目に記載の2つのテーマを受託し、研究開発に邁進しております。また、10大ニュースの2番目に記載のように、防衛装備庁から原子時計関連のプロジェクトを採択頂けました。

 さらに、これらの研究開発を支えるMEMS試作ファンドリとしまして、2011年に開設しましたつくばの「マイクロナノオープンイノベーションセンター(MNOIC)」を運営し、これまで企業・ベンチャー、国研・大学も含む100近い機関からの研究や工程の受託を行ってきており、現時点でもフル稼働の状況にあります。

 本年度は引き続き革新センシング技術の研究開発を進めるととともに、その基盤となるMEMS技術を社会が求めるSociety5.0のキー技術ととらえ、新たな技術開発やそれらの広報・普及に努めて参ります。MEMS技術の広報・普及活動の一環として、主催していますMEMSセンシング&ネットワークシステム展2020(https://www.optojapan.jp/mems/ja/)が1月29日から31日まで、東京ビッグサイト西ホールにてナノテック2020と同時開催されますので、多数のご来場をお待ちしています。

 当センターとしましては、本年もMEMS・スマートセンシング技術の開発や普及に真摯に取り組み、我が国のコネクテッド・インダストリーズの推進に微力ながらも貢献してまいりますので、引き続きご指導、ご鞭撻の程、よろしくお願い申し上げます。

 皆様方には以下の2019年の10大ニュースをご覧いただき、このような私どもの活動状況をご賢察いただければ幸いです。

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MMC/NMEMS 2019年 10大ニュース
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1.NEDO事業「IoT社会実現のための超微小量センシング技術開発」に BaMBI、SNIF の 2件が採択される
 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の2019年度新規委託事業「IoT社会実現のための超微小量センシング技術開発」の採択4テーマのうち、マイクロマシンセンター等が提案した「血中成分の非侵襲連続超高感度計測デバイス及び行動変容促進システムの研究開発(BaMBI)」とNMEMS技術研究機構等が提案した「薄膜ナノ増強蛍光による経皮ガス成分の超高感度バイオ計測端末の開発(SNIF)」の2テーマが入り、それぞれ、6月及び7月から本格的な研究開発をスタートしました。
    BaMBI :  http://mirai.la.coocan.jp/bambi/
    SNIF:   http://nmems.or.jp/snif/

2.防衛装備庁安全保障技術研究推進制度に「量子干渉効果による小型時計用発振器の高安定化の基礎研究(HS-ULPAC)」が採択される
 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の委託事業において実施致しました「センサ端末同期用原子時計(ULPAC:Ultra-Low Power Atomic Clock)の研究開発」をさらに発展させ、より高安定な原子時計を実現するための基礎研究を実施するため、防衛装備庁安全保障技術研究推進制度に応募していました「量子干渉効果による小型時計用発振器の高安定化の基礎研究(HS-ULPAC)」が2019年12月24日に採択決定されました。

3.MMC/NMEMSが受託した研究開発 5 プロジェクト(RIMS、ULPAC、UCoMS、SSI、AIRs)が目標を達成し終了
 MMC/NMEMSが受託していた研究開発 5 プロジェクトが各々目標を達成し、2019年2月、3月に終了しました。

① 道路インフラ状態モニタリング用センサシステムの研究開発(RIMS)
 本技術開発プロジェクトは、NMEMSが実施主体となり、NEDOから業務委託を受け研究開発を5年間実施したものです。
高速道路の橋梁,道路付帯物,法面を対象にして,環境エネルギーを利用した自立電源を有し,モニタリングに適した新規の小型,安価,高性能,高耐久性の無線センサ端末を開発すると共に、センシングシステムを統合した道路インフラのトータルな維持管理が可能な道路インフラモニタリングシステムを開発し、実際の高速道路での実証を進め成果を上げました。
 また、これらモニタリング技術の長大橋や発電所等の大規模インフラへの展開も検討しました。
 本プロジェクトは、2019年3月、目標を達成し終了しました。

②  センサ端末同期用原子時計の研究開発(ULPAC)
 本研究は、センサ端末間の衛星利用や有線による時刻同期を不要とすることで誰もが容易に無線センサネットワークを構築できることを目指して、2015年度よりRIMSの中の先導研究という位置づけで始まりました。
 センサ端末に実装可能なサイズや消費電力の原子時計が実現可能かを探求し、開発した原子時計プロトタイプは、移動体通信基地局などで使われている小型原子時計と同等以上の時刻精度を二桁小さな消費電力で実現し、屋外での連続稼働実験などで、その性能を実証しています。
 本プロジェクトは2019年3月に終了しましたが、センサ端末に搭載するには、さらなる精度や安定度等が必要なため、その実現を目指して新しいプロジェクトとして挑戦していきます。(➡上記の2.参照)

③ ライフラインコアモニタリングシステムの研究開発(UCoMS)
 本プロジェクトでは、振動発電によるセンシング方式と低消費電力(10年間電池交換不要な)マルチホップ無線通信により、従来のシステムに比べ導入コストを格段に低く抑え、かつ監視ポイントの増減などの現場状況の変化への柔軟な対応を可能とする振動のモニタリングシステム及び異常振動固有の周波数情報だけを収集するP型(ペットボトルキヤップサイズ)端末の開発を行いました。
 モニタリングシステムによる異常検知の検証と長期安定性・耐久性について実証を進め、2019年3月プロジェクトは成果を上げ終了しました。
 開発したシステム、端末につきましては、担当した企業により実用化・製品化の検討が進められています。

④ スマートセンシング・インタフェースの国際標準化(SSI)
 2016年度から3年間、経済産業省からの受託事業として国際標準化を進めてきましたが、目標としていた、端末モジュールからスマートセンサを制御する方式に関する規格案1件と、スマートセンサと自立電源モジュールの特性表示方法に関する規格案1件の開発を完了し、IEC(国際電気標準会議)に提案しました。
 MMC自主事業として、IECでの規格成立に向け、引き続き審議フォローアップを推進しています。(➡後述の5.参照)

⑤ 空間移動時のAI融合高精度物体認識システムの研究開発(AIRs)
 本先導研究は、2017年度のNEDO委託事業「次世代人工知能・ロボット中核技術開発/次世代人工知能技術分野(先導研究)」から2018年度「人工知能技術適用によるスマート社会の実現」/空間の移動分野(先導研究)」へと移行して実施した2年間の研究開発です。
 革新センサとしての要素技術や可視赤外光による次世代認識アルゴリズムなど、先導研究としてのすべての目標を達成し、2019年2月に研究開発を完了しました。

4.MNOIC事業が引き続き好調に推移し、MEMS産業裾野拡大に貢献
 研究開発を支えるMEMS試作ファンドリとして、2011年に開設したつくばの「マイクロナノオープンイノベーションセンター(MNOIC)」も今や中小・ベンチャーを含む90社以上から、1100件を超えるご利用があり、フル稼働の状況にあります。さらに設備整備や技術向上に努めて、我が国のMEMS開発需要に応えていきます。

5.国際標準「スマートセンサの制御方式」の発行等、国際標準化事業を活発に実施
 6月12~14日、中国・蘇州にて開催されたIEC(国際電気標準会議)/TC47(半導体分野技術委員会)/SC47E(個別半導体デバイス)WG1(半導体センサ)、WG2(半導体高周波デバイス)& SC47F(MEMS)の国際標準化WG会議に出席、また、10月14~18日、中国・上海IEC(国際電気標準会議)/TC47(半導体分野技術委員会)の国際標準化全体会議に出席する等、活発に国際標準化事業を推進しており、11月に国際標準「スマートセンサの制御方式」が発行するなどの成果を上げています。

6.「学習型スマートセンシングシステムの研究開発(LbSS)」が成果を上げつつ、実証実験段階に移行
 2016年度に受託したNEDO「IoT推進のための横断技術開発プロジェクト/超高効率データ抽出機能を有する学習型スマートセンシングシステムの研究開発(LbSS)」が4年目を迎え、LbSS研究等の成果である「未利用環境振動でIoT センサを駆動するMEMS エナジーハーベスタ」が2019年度先端技術大賞の「経済産業大臣賞」を受賞する等、着実に成果を上げています。
 2019年度は、実証実験段階に移行し、実用化・事業化を目指した実証実験を行っています。

7.SSN(スマートセンシング&ネットワーク)研究会のワーキンググループが範囲を拡大し、国プロ等採択の成果に繋がる
 2015年にMEMS協議会傘下に発足したSNS研究会では、これまでもいくつかのワーキンググループ(GP)で研究開発プロジェクトの提案をまとめ、国プロ等の採択につなげてきました。
 2019年には、前述1.で採択されたBaMBIがWG8の成果として、また同じくSNIFがWG7の成果としてスタートしました。また、前述2.のHS-ULPACは、以前ULPACをスタートさせたWG3を再開して検討を継続してきたことの成果として採択されたものです。
 その他にも、WG5の「医療MEMS研究会」は引き続き国プロ等につなげるべく活動を展
開中であるなど、この先もSSN-WG活動をさらに活発化していきます。
  
8.MEMS協議会の産業交流活動の一環である「マイクロナノ先端技術交流会」及び「MEMS講習会」が活況を呈する
 マイクロマシンセンターMEMS協議会では、産業交流活動の一環として「マイクロナノ先端技術交流会」及び「MEMS講習会」を開催しております。
 2019年は、MEMS講習会2回(2月、9月)、先端技術交流会2回(2月、9月)を開催し、多くの方々のご参加を頂き、活発な意見交換が行われました。
 MEMS講習会:  http://fsic.nanomicro.biz/seminar/
 先端技術交流会: http://www.mmc.or.jp/business/kouryuukai/

9.国際マイクロマシンサミット(西安)での議論をリードするなど国際交流活動にも注力
 マイクロマシンサミットは、年に1回、世界各国・地域の代表団が集まり、マイクロマシン/ナノテクノロジー技術に関する課題や展望につき意見交換する場あり、当センターのイニシアチブで1995年から開催されています。
 2019年はその第25回として、中国西安で5月6日(月)~ 9日(木)に開催され、世界22の地域から64名のデリゲートの登録がありました。
トピックスは”Intelligent Manufacturing: Start from micromachine on a chip”で、会議を通して各国のマイクロマシン/ナノテクノロジー技術を俯瞰することができました。(国際マイクロマシンサミットでの収集資料の一部はMMC賛助会員専用ページから閲覧可となっています。)
 その他にも、国内外のイベントの機会などに、当センターのアフィリエート団体や研究者などとの交流を積極的に行っています。

10.「MEMSセンシング&ネットワークシステム展」、より高いシナジーを求め「nano tech」との同時開催に刷新
 2019年度の「MEMSセンシング&ネットワークシステム2020」は2020年1月29日-31日東京ビッグサイト (西2ホール及び会議棟)での開催となります。
 昨年、一昨年と「CEATEC」との同時開催としてきましたが、今年度は「nanotech」との同時開催とし、マイクロマシン/ナノテクノロジー技術を一堂にご覧いただける展示会としています。
 また、「MEMSセンシング&ネットワークシステム展」同時開催セミナーも充実した内容を準備しています。
 皆様のご来場をお待ちしております。

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2019年12月26日 (木)

MEMS協議会 2019年度MEMS懇話会開催(2019年12月26日)

 一般財団法人マイクロマシンセンター・MEMS協議会はMEMSを中心とした我国の産業競争力の強化を目的に、「MEMS懇話会」として、MEMS協議会正メンバーの委員と経済産業省など行政側との情報交換や意見交換を毎年年末に実施しています。2019年度MEMS懇話会は、会場を霞が関ビル35階の東海大学校友会館に移し、12月26日にマイクロマシン・MEMS分野に係る今後の課題について意見交換を行いました(写真1)。

 最初に山中康司会長(デンソー代表取締役副社長)による主催者挨拶があり、MEMS協議会の「スマートセンシング&ネットワーク研究会(SSN研究会)」から提案した、超微小量センシング技術開発に関する2テーマがNEDOのプロジェクトに採択され、順調に研究を進めていることなどが紹介されました。その後、経済産業省産業機械課長玉井優子氏から最近の経済、産業動向として、「令和2年度(2020年度)税制改正と経済産業省関係当初予算案のポイント」についてと今里和之技術振興・大学連携推進課長から、「イノベーションマネジメント」と題し、日本企業のイノベーション力の現状と価値創造マネジメントに関する行動指針についての紹介がありました(写真2)。

 続いて長谷川MEMS協議会事務局長 から、産業・研究開発動向で日本のMEMSセンサ市場規模として、1,400億円であることなどが紹介され、経済産業省、NEDO,産総研との意見交換が始まりました。今年度のテーマは「「持続可能な開発目標」(Sustainable Development Goals:SDGs)の達成に向けた、自社のMEMSに対する取組みと、行政・国研への要望について」であり、SDGsに向けた製品・サービス実現のために、MEMS技術はキーデバイスや差別化機能に大きく関わっていることなどが発表され、それを受けて、経済省、NEDO、産総研から、イノベーションを成功させるためには結局人材育成が鍵となることなどのコメントが出されました。懇話会に引き続き、参加メンバー間の懇親会を開き、会員相互の懇親を深め、イノベーションエコシステムなどで深い議論がなされました(写真3)。

Photo1_20200109182401 写真1 MEMS懇話会 

Photo2_20200109182401 写真2 玉井産業機械課長(左)と今里技術振興・大学連携推進課長(右)による経済・政策動向説明


Photo3_20200109182401写真3 MEMS懇話会懇親会

(MEMS協議会 渡辺秀明)

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2019年12月23日 (月)

マイクロマシン/MEMS分野関連【2019年12月の経済報告】

マイクロマシンセンターでは、マイクロマシン/MEMS分野を取り巻く
経済・政策動向のトピックを、いろいろな観点からとらえて発信しています。
今月号、マイクロマシン/MEMS分野関連【2019年12月の経済報告】をお届けします。
業務の参考として頂ければ幸いです。  
以下アドレスよりPDFをご参照下さい。

   2019年12月号(「2019_12.pdf」)をダウンロード
    (http://mmc.or.jp/info/monthly/economic_report/2019_12.pdf

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2019年12月18日 (水)

第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム参加報告(11月19日-21日)

 第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウムが、2019年11月19日から21日までの3日間にわたって静岡県浜松市のアクトシティ浜松で開催され、マイクロマシンセンターが技術展示に出展してきましたのでここにご報告いたします。

 本シンポジウムは、一般社団法人電気学会E部門の主催で行われる、当該分野における日本最大級の学術シンポジウムで、日本機械学会マイクロ・ナノ工学部門主催の「マイクロ・ナノ工学シンポジウム」、応用物理学会集積化MEMS技術研究会主催の「集積化MEMSシンポジウム」、化学とマイクロ・ナノシステム学会主催の研究会と、また一般社団法人エレクトロニクス実装学会連携セッションとの同時開催により、”Future Technologies from HAMAMATSU” の一環として開催されました。発表件数は、本シンポジウムの263件を始め、全体で582件を数え、高機能の物理・化学・イメージセンサデバイス、トランスデューサ、エネルギーハーベスタ、最先端パッケージング技術などの注目すべき発表が行われ、1,000名を超える参加者による熱心な技術交流が行われました。

 今回、マイクロマシンセンターは、本シンポジウムの技術展示コーナーにおいて、センサネットワークシステム用基盤技術としてのパッケージング技術の研究開発成果とMEMS研究開発支援サービスについて出展いたしました。

(1)インフラモニタリングセンサネットワークシステム用パッケージング技術
マイクロマシンセンターのマイクロナノ・オープンイノベーションセンター (MNOIC)は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構 (NEDO) 殿から技術研究組合NMEMS技術研究機構が受託した国家プロジェクト「道路インフラ状態モニタリング用センサシステム (RIMS) 研究開発」に参画して、インフラモニタリング用無線センサ端末の高耐久性パッケージング技術を開発しました。試作開発品として、屋外の過酷な環境での長年月の使用に耐える耐候性に優れた透光性セラミックスと特殊グレードのポリカーボネート樹脂材料からなる2種類のパッケージと高気密性封止センサ端末を出展し、センサデバイスの実装評価に携わる多くの研究機関や開発メーカーの方々にご興味を持っていただきました。本技術は主として物理・光・電磁センサの実装に役立つ基盤技術で、原理検証から実証評価までの各段階でお役に立てるものと考えております。

(2)MEMS研究開発試作支援サービス
マイクロマシンセンターの主要事業のひとつであるMNOICが担当するMEMS研究開発試作支援サービスの活動状況を展示いたしました。本事業は国立研究開発法人産業技術総合研究所殿 (茨城県つくば市) の8/12インチ対応MEMS研究開発拠点を利用して展開する事業で、2011年の創設以来400件を超える試作契約実績をいただいており、研究開発初期段階から製品開発に至る幅広い試作開発をサポートしております。技術展示では、MEMS研究開発拠点の8/12インチMEMSラインと、触覚センサ、圧電型振動センサ、マイクロ流路などのMEMSデバイスの試作例をご紹介いたしました。前項でご紹介したパッケージング技術も含めて、MNOICでは試作開発のご希望を常時受け付けておりますので、私どもの窓口をご訪問下さるようお願い申し上げます。

Fig1_20191219194801

写真1 展示会場と説明風景

(MNOIC 原田 武)

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2019年11月29日 (金)

IoT Solutions World Congress 2019参加報告

 20191029-31日にスペイン・バルセロナで開催されたIoT Solutions World Congress 2019(以下、IoTSWC)に参加致しましたので、ご報告します。本カンファレンスは、来場エントリ数が120ヶ国から約16,000人となる欧米最大級のインダストリアルIoTに関するカンファレンスで、インダストリアル・インターネット・コンソーシアム(以下、IIC)に承認を受けたテストベッドが多数発表されるなど、欧米でのインダストリアルIoT(以下、IIoT)の技術動向調査を行ううえで最適なカンファレンスとなっています。

  現在、産業機器等から吸い上げたデータの有価情報を効率よく取り出しクラウドに送信する、超高効率データ抽出機能を有する学習型スマートセンシングシステムの研究に従事しておりますが、本研究の先端技術調査としてLbSSでは、複数社で共同推進されるIIoTの実運用に近い段階のユースケースをベンチマークとして把握し研究開発にフィードバックすべく、これまでIoTSWCへの毎年の定点観測を実施しております。

      Photo_20200122103801
         図1 開催地バルセロナ旧市街の街並み

 IoT分野の市場予測として、英国の市場調査会社によって算出された2024年の市場予測1.6兆円が1.3兆円に大きく下方修正されることが以前ございました。この背景としてIIoTが広まることによるベンダ・顧客へのユースケース適用への課題が双方の観点から表面化していることが考えられます。例えば、予兆保全のIoT化によってメンテナンスを自動化し、システム全体の課金モデルでリースとすることで、ユーザの投資負担は減りメンテナンスの責任を製造側に任せられる利点のほか、製造側は稼働設備のリアルタイムな分析結果をフィードバックすることで信頼性向上や長期の動作条件の中で発現する潜在的な不良原因に関して、既存機器を止めずに解析することが可能になります。しかし、予兆保全のモデルが提供ベンダのサービスで完結しメンテナンスのタイミングが顧客企業で把握しづらくなることは、現場作業者による点検と修理の自由度が下がることにつながり、ベンダのメンテナンスモデルの独占状態が大きくなるにつれて現場からの反発の声も大きくなることが考えられます。

 また国内外でビジネスを展開するうえでは、データの越境移転により厳しく制限がかかる国・地域に対して、IoTのサービスを開始するうえでのデータ主権に関する課題の解決策をベンダは十分に検討したうえで臨まなければなりません。ウェアラブルのようなIoT機器を用いて、これまでとは比較にならない高い精度で、人の行動パターンや生体情報などを取得する、あるいは、それに準じるデータを扱う場合に、プライバシー問題への懸念が高まる各国の状況に対して、法規制で要件される技術的な施策を講じたうえでビジネスを展開することは非常に難しいことだと感じます。今後は、カンファレンスにおいて技術で先行する企業や団体が、実運用の場で。こうした課題にどのように対処するかも同様に注視すべき点だと考えます。

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            図2 会場周辺の様子

 対して顧客側も、提供ベンダに依存するクローズドなシステムとは対照の、よりオープンで汎用的なIoTプラットフォームを求めることも予想されます。

 顧客はベンダ非依存のシステムを構成する際、より汎用的なインターフェースの実装を持たすべく、導入実績が多いOSSを検討することが考えられます。しかし、OSSEnd Of Life(以下、EOL)により保守が継続されないことや、インターフェースが頻繁に変更されることで他のシステムとの相互接続性が突然失われることなど懸念点が多いのも事実です。顧客側は将来に渡る継続的な互換性が担保されないなか、工場設備のようにライフサイクルが長い既存システムに、IoTシステムを連携させることで後々どのような影響が生じるか、大きな不安を抱いております。セキュリティ面を考えた場合、インターネット側と既存機器を仲介するIoT機器が踏み台として攻撃される事例もあり、OSSコミュニティのEOLにより脆弱性に関する不具合が放置されたままとなる事態はIoTシステムを構築するうえで致命的です。特に後述する風力タービンに関してはライフスパンが十年〜数十年と非常に長く、その間、IoTシステムが継続的に保守するための体制を組んでいかなければなりません。同時にFuture Proofの観点からインターフェースのメジャーアップデートにも追従し互換性を維持していかなければなりませんが、実際にはそのような追従は難しく古いOSSの脆弱性を独自に修正しつつ適用せざるを得ない状況が生じてしまう矛盾も見られます。こうしたことから、エコシステムを形成するうえでは、パートナーの協業形態が将来に渡り継続し、産業機器設備に対するIoTプラットフォームを長期的に保守する体制を保証することが鍵であり、例えばIICテストベッドのように研究からビジネスまで複数のパートナー企業が一体となり推進していくことが有利に働いていくものと考えます。

      表1 各国の講演者数 (開催プログラムより算出)

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 LbSSでは、産業機器等から取得するデータをクラウドへ送信する際に有価情報を効率よく抽出する、超高効率データ抽出機能を有する学習型スマートセンシングシステムの研究に従事しているため、本研究に関連が深いと考えられる社に関して抜粋し、ここでご報告させて頂きます。

  1社目はEdgeXとそのパートナー企業となります。EdgeXにつきましては、2017年のプロジェクトの立ち上がり時から動向を注視しておりましたが、当初の概念的な展示から一転し、2019年前半のVer 1.0となるEdinburgh(EdgeX IoTプラットフォームのリリース名)のリリースが為されたことで、ユーザ数の大きな増加が見られました。EdgeXはパートナー企業の多さもあり、制御機器側の対応プロトコルのバリエーションが豊富なことが特徴のうちの一つでありましたが、APIのドキュメンテーションが一通り揃ったことに加えて、Dockerコンテナによる配布形態を利用したことにより、ユーザによって環境構築が以前より容易になったことが大幅なユーザ数増加に繋がりました。Dockerは抽象化レイヤを多段的に介在させることで、マルチプラットフォームだけでなく、現場の異なる様々な構成例に即座に対応し運用開始までの工数を短縮できるメリットがございます。異なる現場に合わせてユーザ・開発者が専念するのはアルゴリズム開発だけであることが理想でありますが、Dockerのようにテスト環境の構築や、アルゴリズムをもつアプリケーションの入れ替えに関する手間をユーザ・開発者に意識させない工夫は、ユースケース適用先ごとにアルゴリズムのデータフローが変わるIoTシステムには必要不可欠な技術と考えます。ただ、Dockerに関しては、Linuxの機能を利用して実現する機能であるため、今後はLinux以外のOS上で数十のセンサを一度に集約する際に期待したスループットやレイテンシが担保されるかも併せて検証しておくことが必要と思われます。

 2社目はB社のIIC承認テストベッドである、風力タービンのメンテナンス半自動化デモとなります。風力タービンは、落雷、雨、湿気、急激な温度変化等の厳しい天候に晒されつつ、屋外での長い年月に渡る安定動作が求められるため、IoT化による自動化のメリットが大きな分野と言えそうです。また、調べたところによると世界の風力発電の累計導入量は約5kWに達するようであり、風力タービン全体の保守作業の短縮を考慮すると作業工数の短縮が各国の電力ビジネスに与えるインパクトも大きいことが伺えます。IICテストベッドでは、風力タービン上の傷、摩耗等、潜在的な事故要因に対する従来のメンテナンス手順に対して、ドローンとクラウドにおける画像解析を活用し、現場作業者間で均一なレベルを保つことが難しかった保守手順を自動化できたことが大きな差分となっております。簡潔に従来の保守手順の一例を説明致しますと、一台の風量タービンには3枚のブレードが付属し両面合わせて6面を保守しなければなりません。ブレード各面の点検は地上に固定したカメラで撮影した画像をもとに行いますが、これにはピッチ制御によるブレード面の反転と、ブレードの端から端をカメラの画角に収めるための回転制御が必要となります。このため、従来の人の手による保守では、一台の風力タービンにつき数時間を要し、また、ブレードの回転制御のズレでカメラの撮影点が前後で重なり傷・摩耗の誤カウントを引き起こすことなど、点検精度のばらつきも課題になっておりました。一方、IICテストベッドでは、ドローンをブレード面に対して並行に飛ばすための軌道を予めインプットしておくことでメンテナンスに必要なピッチ制御と回転制御の手順の数を抑え、撮影したブレード面の映像をクラウドのAIが画像判定することで点検作業が従来の数時間から僅か1520分に短縮できるようになったとのことです。

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            図3 講演会場の様子

[所感]

 今回の調査で感じたことの一つに、IoTプラットフォームのエッジコンピューティングに関する必要な技術がカンファレンスで出揃ってきたことがございます。会場では12ドルといった評価ボードも登場しており、簡単なユースケースに対しては十分な性能を発揮するようにも感じました。また、会場ではエッジコンピューティングの適用として、テストベッドにエッジでの画像認識システムを連携させる例が多かったことがございます。画像認識処理でスループットを上げるにはGPUを要するケースもあり、低価格ボードでは精度の高い画像処理など難しい面がありますが、センサデータの一次解析や、ノイズの除去などには一定の効果を発揮するものと思われ、こうした低価格なボードを用いシステムを多段的に組んでいくことで上位のシステム構築の費用を大きく削減していけるものと考えます。

先に挙げたように、顧客側のユースケースによってはクラウドのほか、オンプレミスや、場合によってはエッジ単体での運用もあり得ます。ユースケースにより様々なシステム構成を各々実装するやり方もあり得ますが、本来であれば不必要なコストを掛けることは望ましくない為、各機能を細かな単位で多段的に抽象化することで、構成例に合わせてどのような性能であっても動作できるよう状況に合わせて機能を選択できるようにする仕組みが必要となりそうです。

 今後もこうした技術動向調査で得られた知見をベンチマークに、研究開発を進めていきたいと考えております。次回のIoT Solutions World Congressは、20201027日〜29日に開催が予定されております。

技術研究組合NMEMS技術研究機構 研究員 相見 眞男

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