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2019年11月

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。

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         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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2019年11月27日 (水)

NEDO IoT横断技術開発プロジェクトの成果であるIoTエッジシステム(自立電源センサ/コンセントレータ)活用事例の講演とデモ展示の報告(2019.11.27)

 IoTワークショップ「センシング・エッジによるIoT革新的ビジネスの潮流」と題し、2019年度第1回産業・インフラ向けIoTデバイス・システムの進展と活用事例を、会津若松市のスマートシティAiCT交流棟で行いました。今回のワークショップでは、下記のプログラムの様に、IoTセンサシステム及びエッジ処理の高性能化技術を講演とデモ展示で紹介いたしました。会津地域のものづくり企業から成る会津産業ネットワークフォーラムの会員企業やスマートシティAiCTに入居しているICT企業他一般参加者と講演関係者の約60名が集まり、各テーマの成果ポスター、開発したセンサ・コンセントレータ等のデモにより、開発者と参加者の間で、システムの設置方法やユースケース等について活発な意見交換が行われました。開発者にとっても中小企業のIoT導入課題や会津若松市のスマートシティの取り組みの中でセンサ活用について直接話を聞ける良い機会になったと思います。2020年度のIoT横断技術開発プロジェクト終了まで、学習型スマートセンシングシステムは、工場の現場作業者だけで容易に設置し、あとは学習型コンセントレータが無線センサを自動制御して必要なデータだけを収集するシステムの完成を目指し、今後もユーザヒアリングや展示会(MEMSセンシング&ネットワークシステム展)・ワークショップでの成果展示を通じて、様々なユーザのユースケースを抽出してシステムソフトウェアへのフィードバックを進めます。


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講演会場の様子
   
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 パネル・デモ展示の様子

(プログラム)

【開会挨拶・来賓挨拶】

 ①NMEMS事務局 長谷川英一研究調整監 

 ②アクセンチュア㈱イノベーションセンター福島 中村彰二朗センター長

【セッション1 IoTセンサシステムの紹介①】

 超低消費電力データ収集システムの開発と実証実験

 (㈱デバイス&システム・プラットフォーム開発センター 開発第一部 勝村英則プロジェクトマネージャー)

 トリリオンノード・エンジンの開発と実証実験

 (東京大学大学院工学系研究科 桜井貴康上席研究員/東京大学名誉教授) 

【セッション2 IoTセンサシステムの紹介②】

 MEMS振動発電デバイスを用いたポンプ監視システム

 (高砂熱学工業㈱ 事業革新本部 イノベーションセンター 技術研究所 柴田克彦担当部長)

 学習型スマートセンシングシステムの開発と実証実験

 (東京都市大学総合研究所 藤田博之教授/東京大学名誉教授)

【Coffee break&デモ・パネル展示】

 セッション12及び()ナカヨIoTセンシングシステムの紹介

【セッション3 エッジ処理の高性能化技術】

 ソフトテンソルプロセッサによる超広範囲・高精度にセンシング

 可能なAlエッジ技術

 (会津大学コンピュータ理工学部 富岡洋一上級准教授)

【閉会挨拶】

 NEDO IoT推進部 遠藤勇徳 プロジェクトマネージャー

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2019年11月25日 (月)

マイクロマシン/MEMS分野関連【2019年11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11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11月号(「2019_11.pdf」)をダウンロード
    (http://mmc.or.jp/info/monthly/economic_report/2019_11.pdf

 

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2019年11月 7日 (木)

IEC/TC47国際標準化全体会議(2019年10月15~18日)参加報告

 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が、10月14~18日まで、中国・上海のShanghai EXPO Centre(上海世博中心)にて開催され、関連する10月15~18日の会議に参加しました。

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会場の外観写真

 10月15日には、TC47/SC47E/WG1会議(個別半導体、センサ分野)が開催され、現在審議中の規格案についての意見交換が行われました。
日本からは、2015~18年度に経産省の国際標準獲得・普及促進事業としてマイクロマシンセンターがとりまとめて取組みました「スマートセンシング・インタフェースに関する標準化」に関して、提案済み・審議中の2件(IEC60747-19-1「スマートセンサの制御方式」、IEC60747-19-2 TS(Technical Specification)「スマートセンサおよびスマートセンサを駆動する電源の特性表示方法」)について、プロジェクトリーダ(PL)の1人であるセイコーインスツル古田部長から、各国に状況説明が行われました。
 IEC60747-19-1「スマートセンサの制御方式」については、現在、国際標準発行直前まで到達しており、IECエディターからのエディトリアルな最終確認に対応中であることを報告しました。
 IEC60747-19-2 TS「スマートセンサおよびスマートセンサを駆動する電源の特性表示方法」については、CD(委員会原案、Committee Draft)投票結果の各国コメント対応状況を議論し、問題無く了承され、次フェーズ(TSの最終フェーズであるDTS、Draft Technical Specification)へ進むことになりました。
また、今後提案予定の規格案の内容を各国に報告するFuture work presentationでは、一般社団法人慣性センサ応用技術研究協会梅田章理事長から「Measurement methods for Accelerometers」が紹介されました。
 10月16日にはTC47/SC47F/WG1-3&MT会議(MEMS分野)が開催され、29名(日本12、韓国4、中国11、ドイツ1、米国1)が出席し、現在審議中の規格案についての意見交換が行われました。
 日本からの出席者は、SC47F主査である熊本大学元副学長高島和希教授、同じく主査である次世代センサ協議会大和田邦樹専務理事、PLである神戸大学神野伊策教授、PL名古屋工業大学神谷庄司教授の代理である名古屋工業大学泉隼人助教、SC47F国際幹事マイクロマシンセンター三原孝士をはじめとした12人でした。
 日本提案であるIEC62047-37「圧電MEMSデバイスのセンサ特性に関する信頼性試験方法(PL:神戸大学神野教授)」のCDV(投票用委員会原案、Committee Draft for Vote)投票結果の各国コメント対応状況を議論し、問題無く了承され、次フェーズ(国際標準発行前の最終フェーズであるFDIS、Final Draft International Standard、最終国際規格案)へ進むことになりました。
 同じく日本提案であるIEC62047-35「フレキシブルMEMSデバイスにおける曲げ強度信頼性試験(PL:名古屋工業大学神谷教授)」については、現在、国際標準発行前の最終フェーズFDISの投票中であることが報告されました。

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IEC/TC47/SC47F/WG1-3&MT会議の様子

 10月17日に開催されたTC47/WG7会議(半導体デバイス エネルギーハーベスタ、エネルギー変換・伝送分野)では、現在審議中の規格案の審議状況について、主査から報告の後、意見交換が行われました。
 日本からの出席者は、本WGにおいて3人の主査の1人として務めておられる東京大学鈴木雄二教授をはじめ、神戸大学神野教授、兵庫県立大学藤田孝之准教授、産総研山本淳先生、他7名が、各国と活発な議論を行いました。
 今後提案予定の規格案の内容を各国に報告するFuture work presentationでは、東京大学鈴木雄二教授からは「Measurement method of wrist-worn vibration energy harvesting device」(報告済み)に関する最新検討状況が報告されました。
 また、神戸大学神野教授からは、「Standard test method of energy harvesters under impulsive force for wearable applications」について内容紹介が行われ、各国と議論しました。
 さらに、産総研山本先生からは、熱電関連で今後日本から提案する規格案(報告済み)に関する最新検討状況が説明されました。

10月17~18日には、TC47/SC47F全体会議、TC47/SC47E全体会議、TC47全体会議が開催され、各WGおよびSCにおいて決議された内容について各主査及び議長から報告が行われ、1週間に渡るTC47全体会議がつつがなく遂行されました。
 期間中、各国の出席者と交わした密な議論を通じ、各国の規格案開発について深い相互理解が得られ、引き続き審議への相互協力を誓い合うことができたことは大変有意義でありました。

 次回の本会議は来年11月にドイツ・フランクフルトで開催される予定です。 また、日韓中が持ち回り開催を行っているSC47F(MEMS分野)の夏季WG会議としては、次回日本開催となり、来年6月3~5日に熊本で開催します。 同じく、日韓中が持ち回り開催を行っているTC47/WG7(エネルギーハーベスタ分野)の春季WG会議としては、こちらも日本開催となり、来年2月24日に奈良で開催します。

調査研究・標準部長 大中道 崇浩

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