財政と公共政策

特集

第 44 巻第 1 号（通巻第 71 号）2022 年 5 月

都市の再エネ普及とシュタットベルケ / 地域主導型再エネの現在 / 先端技術と再エネの未来「先端技術と再エネの未来」
ドイツ国内 研究機関より（案内・翻訳 西村健佑（Umwerlin UG））
この研究所はソフトウエアとシステム開発

測や需要家側の調整といったところで，いつを専門に担当している研究所になります．今どの設備を抑制する必要があるか，必要な抑日お話しするデジタルツインは，元々宇宙開制量がどれぐらいかといったことを事前に評発の分野で使われるようになった仕組みで，価する必要があります．デジタルツインによバーチャル空間にテストベッドをつくり，機って，条件が変わった際のグリッドの挙動の器のテストをするものです．よく言われるシ変更を予測し，エネルギーの系統をよりよくミュレーションは特定の変数に限ってそれを制御していくことが可能になっていきます．

動かし，どのような変化が表れるかを見ます

デジタルツインでは，最初に重要なのがラが，このデジタルツインでは重要な変数を全イブデータへのアクセスとなります．ライブて入れ，非常に多くの変数を変化させることデータを使ってクラシックなモデルでのシミで，できる限り現実に近い挙動のシミュレーュレーションもできますし，ニューラルネッションを行うモデルになります．デジタルツ

トワークを使った学習モデルをデジタルツイインは，インダストリー 4・0 というテーマン上でつくることも可能です．デジタルツイに関わってよく使われ，工場の製造工程を全ンは，複雑化すると様々なシミュレーションてデジタル空間上につくることで，機械，労用のモデルを組み合わせて一つの結果を出す

働者，製品の変化についてシミュレーションことになっていきますから，様々なシミュレが行われています．実際の製造工程を止めるーションモデルを組み合わせていくと，そのことなくデジタルツイン上でシミュレーショ相互の関係から最終結果にエラーが出てきてンを行うことで，コストを節約できます．ましまいます．それが実際に使えるように，エた製品だけではなく，その会社が持っているラーレートを下げることが，我々の課題になアセットに関しても過去のデータとモデルかります．

ら導き出される将来の予測図までデジタルツ

もう一つ重要なのが，どのようにデータにインを通じてつくり出すこともできます．

アクセスするかです．多くのデータを一つのこうした工程はスマートグリッドで援用がシステムに入れ込むには，フォーマットを統可能で，特に電力の供給網についてシミュレ一する必要があり，非常に複雑な作業になりーションができます．現在は再生可能エネル

ます．インダストリー 4・0 においても，あギー（再エネ）が分散型に設置され，それらる工程だけをデジタル化するだけでなく，そを制御する必要が出てきています．発電の予こから出てくるデータも使いながら，企業の− 18 −

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マネジメントレベル全体を取り込み効率化をユーザーの要望に合わせて実現していくこと行うことが，目指されています．これはスマが考えられます．このような総合的なシステートグリッドでも言え，エネルギーの消費や，ムを管理するための AAS とはどういったも分散型電源がどのように電気をつくるかだけのか，インダストリー 4・0 のプラットフォでなく，そこから出てくる様々な課題を包括ーム上で定義されてきたところです．今後は的にシミュレーションできるものをつくるこ

サブモデルを具体的に開発していくステージとになります．以上，簡単ではありますが，に入っていきます．例えば，サブモデルではデジタルツインとは何かと，私たちがどのよ

どのような機器がどれぐらいのエネルギーをうな仕組の開発に取り組んでいるかの紹介に使っているか管理できる仕組みの開発，標準なります．

化が今後の課題になっていきます．

次に，AAS 1）について説明します．様々な一例になりますが，AAS が管理するサブ機械が別々のプロトコルやデータモデルを使モデルと，サブモデルにデータを与える部品，っていることをイメージをしてください．問

その仕様が示されています．これは現在オー題になるのは，機器間のデータのやりとりでプンソースで提供されておりますが，それです．様々な IT のシステムが，機器をネットもかなり扱いづらいシステムになっています

ワーク化しようとクラウドで管理する仕組み

ので，さらに誰でも使いやすいようにしていを提供し始めていますが，カップリングできくのが次のステップです．それから，AASるのは，同じプロトコルを使うものだけになにつながっているサブモデル以外のところります．私たちが取り組んでいるのは，様々で，例えば別の ERP システムと繋がることな設備に AAS を提供することで統一的に管で，より幅広いデータを使った分析ができる理ができるようにする仕組みです．私たちはようになります．このように非常に幅広いデインダストリー 4・0 のプラットフォームにータを包括的に扱うような仕組みが，デジタ参加している企業でコンソーシアムをつく

ルツインでは開発されていくことになりまり，統一的なアセット管理のためのデータのす．また，フィールドバスからサブモデルのやりとりができる仕組みの開発を行っていま方へ直接データが行くところでは，様々なデす．データにアクセスできるだけでなく，データを統一的な言語にして集めていくことにータを使った仕組みの開発までできる AASなります．の開発に取り組んでおります．ただし，私た具体的な使い方の一つが，小ロット大量生

ちは全ての機器を横断的にできる仕組みでは産の生産工程の調整です．製造工程の変更はなく，電話帳のような，AAS の下にさまざ大変な労力がかかりますが，デジタルツイン

まなサブモデルがあり，それぞれが別々のデ上でシミュレーションすることでコストを節ータを取り扱うかたちを目指しています．

約できます．工場には各メーカーの各作業をAAS は設備を管理するツールボックスの行う様々な機械があり，これらは一つのデーようなものです．スマートグリッドでは様々

タフローにまとまる仕組みにそもそもなってな設備をこのシステムで管理し，電力消費をいないません．我々は，こうした様々な全然− 19 −

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違うプロトコルを使う仕組みをネットワーク図るといった使い方が考えられます．

化して，一つにまとめ上げていくことを，こ

現在デジタルツインは，ミュンヘン，ハンのインダストリー 4・0 の中で目指していま

ブルグ，ブレーメンといったところが実際にす．私たちは生産工程，特に組み立て工程へ導入を始めていますが，市民に開発計画の全のインターフェースを AAS を通じて定義す

容をお伝えするときに 3D のモデルとして使ることで，様々な生産工程をつくっていくこうケースが多いです．例えば，建物や街区のとになります．例えば様々な異なる商品の注

開発によって，景観がどのように変わるか，文が入ってきたとき，生産計画を自動的につ街区が開発されるとか街区で人口が減っていくり，実現していく仕組みということになりくといったときに，公共交通がどう変化してます．これをスマートグリッドに置き換える

いくか，もしくはその自家用車がどう市内のと，デジタルツインで実現するのは，まず柔交通に変化を及ぼすかといったシミュレーシ

軟な負荷抑制，負荷制御等になります．以上，ョンをするかたちで使われ始めています．

デジタルツインと，スマートグリッドでも同（講演終了）じようなアイデアをベースにつくり上げていくというところです．

質疑応答

人口 10 万人の自治体でデジタルツインを○内藤

電気自動車の充電器の管理等は，金つくると，幾らぐらいかかるかという質問が銭的やりとりが付随して出てきますね．決済あります．参照できるデータの質と量，目的システムとのリンケージはセキュリティーもで異なりますが，重要なのは人口ではなく，必要で難しい．技術的にどうなのでしょうか．

仕組みになります．例えば，スマートメータ○K氏ーが各家庭に入っているケースでは，いつ誰けではなくて，特定の用途に使うための，中がどのような家電を使うのか傾向を導くこと間的なシステムも必要になり，まずデータので，電力消費のシミュレーションが可能にな

やりとりの標準化が大事．そのために機器ごります．大体 6 万から 8 万ユーロぐらいで，との認証を把握する．この認証を受け取って最も初歩的なシステムをつくるのは可能だといる機器は，デジタルツインに接続して，管思います．

理をしてもいい．例えば，ある町で 20 個のデータの管理システムをつくるだ

電気自動車を調整電源のように使っていく

充電ポストを設置する場合，それらを全てデことは，デジタルツインを使ってより簡単にジタルツインで使おうと思うと，20 の設備なっていくのかという質問もあります．将来がそれぞれ認証を必要とし，20 の認証が発的に普及が進み様々な充電ポストに基本的に行されます．それらを全て安全に管理するの電気自動車がつながってくれば，電気自動車

は非常にコストがかかるが，どのセキュリテをバッファー的に使うことが可能になると思ィーレベルで実現するかは，今後の課題にないます．いつどこでどれだけの電力が系統をっていく．重要なのは，どの設備がどういっ流れるかをデジタルツインでシミュレーショたデータを，どういった権限を持って使ってンすることで，電気自動車の充電の最適化をいいのかをまずは定めるところです．ドイツ− 20 −

特集 都市の再エネ普及とシュタットベルケ / 地域主導型再エネの現在 / 先端技術と再エネの未来 「先端技術と再エネの未来」の国内は会社があって，そこが配電網の投資うすると車の開発のコストと時間が一挙に削決定支援システムを提供しています．デジタ減できることになるんでしょうか．ち

ルツインによってそれも将来的に可能になっ○K氏ていくのかですが，まずはエンジニアリング動運転などで強力なツールとして使えると思の意思決定を助けていくということです．ス

います．いままでの交通法は基本的に自動運マートグリッドのレベルで考えていけば，例転は前提としない法律になっていますから，えばウインドパークを建てたいといったとき自動運転が普及してくると，当然法律が頻繁に，シミュレーションを行い，投資が最適化に改正されていくことになります．改正条件できる．そうした意思決定の支援のシステムをデジタルツインに組み込むことで，既存のとして使うことも可能だと思います．製造工

自動運転のアルゴリズムが，問題なく新規制

程では実際検討されています．に対応できるのかシミュレーションすること

ドイツでも，地域のエネルギーをマネジメそうですね．自動車で言うと，自が考えられます．

ントしていくというのはこれからの課題で○諸富

す．今後，日本の自治体がデジタルツインを法改正があったとしても決断できると．様々使って，地域のエネルギーを管理していくとな社会的なメリットが生じていくような気がきに何に気を付ければいいんでしょうかといしました．ただ，完全にこのデジタルツインう質問があったんですけれど，一つは，具体が現実を再現できるのか．つまりデジタルツ的なユースケースを確定させることです．そインで想定外のことを考慮する必要があるよの上でデジタルツインがしなければならない

うな気もしました．例えば，想定できない人事，そのためにどういったデータセットが集間の動き，モデル化できない挙動を考慮するめられるか．アーキテクトをきっちりとつく必要はないのかと．デジタルツインでの代替るのが一つ．それからもう一つは，一度デジが完璧なものなのかについても，少し留保がタルツインができると，様々な用途が必ず出必要なのかなとも，思いました．てきますから，最初から拡張性をベースにし○K氏ておくことです．私たちは AAS にサブモデどう取り入れていくかは，今後の大きな課題ルを追加していくことによって，拡張性の高の一つだと言えます．

さを保証するかたちを取っております．

・なぜデジタルツインが必要とされるか

○諸富

○西村

こういうふうに使えるのかなと思っ社会的な意思決定を，実際に頻繁なそうですね．そういったところをなぜデジタルツインかというと，ドたのは，物的に実際に試験してみなければ得イツの中で電力市場 2・0 が非常に大きなテられなかったはずの結果も，デジタルツインーマになっているんです．ドイツが電力市場によってかなり正確に再現することで，実際2・0 を提唱したのは，2015 年なんですが，に実験しなくても得られると．例えば，自動うまく機能していないのが現状です．理由の車の耐性試験を，もしデジタルツインによっ一つが，需要家側の価格弾力性の低さです．て完全に，電子空間上で再現できるのであれ発電側の制御では限界があるし，価格を市場ば，実験をしなくても済むようになると．そが反映すると言っても，これまで電気代が常− 21 −

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第 44 巻第 1 号（通巻第 71 号）2022 年 5 月に一定，もしくは夜は安い，昼は高いぐらい○諸富しか反映できなかった．これをダイナミック

ルは現実に，インダストリー 4・0 の具体等

プライシングにして，15 分，30 分単位で価で積極的に使われだしているんでしょうか．

格が変わっていくときに，それに必要な設備○西村とやそのための投資をどうするかは，実際に年のハノーファー・メッセ 2）で，初めてメル実験はできないのでインダストリー 4・0 にケルがこのコンセプトを紹介したんですね．

おいて，まずデジタルツインが使われていま

このインダストリー 4・0 が，コンセプトとす．

して紹介されてまだ 6 年程度なので，一気にインダストリー 4・0 の中で，今後重要なテーマになってくるのは，エネルギーコスト

実際にこの研究所が開発されたモデ

工場では使われだしています．2014

投資の方向性が変わるのは，やはり難しいです．に併せた生産計画の作成になっていきます．

ドイツで，インダストリー 4・0 に完全にですから，自治体は今後エネルギー転換を地対応するかたちで今年の夏に稼働を始めたの域で実現するために，地域の大口需要家とのが，ボッシュの半導体工場です．完全なイン密なコミュニケーションや，投資の意思決定

ダストリー 4・0 仕様の工場で，デジタルツを手助けする仕組みが必要になってきます．

イン等，非常に積極的に活用しています．そデジタルツインは，そのためのツールとしてれから，ライプツィヒの近郊にあるフォルク非常に期待されているんです．生産工程の最スワーゲンが新しくつくる電気自動車の工場

適化，エネルギーコストの最適化を，デジタも，近いものを導入しています．さらに日本

ルツインを使って示すことが，最終的にはエ企業がシーメンスのシステムを使って，このネルギー転換につながっていく．日本でもまようなこのようなインダストリー 4・0 対応

だエネルギー転換とか，地方創生でデジタルと言えるような仕組みをつくっています．たツインを聞くことはないとは思いますけれど

だドイツの国内は，ダイナミックプライシンも，今後地方で再エネの地産地消モデルを実グを使っている企業が殆どありません．今後現していく中で，最適投資を自治体と大口需積極的に使うようになるとして，風力の発電要家がコミュニケーションしていく中で，デは夜が多いんですが，その時間帯に労働者をジタルツインは今度 5 年，10 年の間に一般働かせようと思うと昼夜逆転します．そうい

的に普及してくるかと思います．これはドイったものは労働安全環境の観点から許容されツの国内でもようやく認知され始めて，今後ません．ですから，再エネが安いときに工場伸びてくるテーマだと思うので，今回まだそを動かせばいいわけでもない．労働者の安全こまで自治体が使っていないので，生産工程衛生環境と，再エネの利用が，生産計画の中の自動化というお話になっていましたが，私でどのように最適化されていくかという段階

個人的には特に地方では，実際に工場に投資で，デジタルツインは非常に強力なツールにしたり風車を建ててから考えるわけにもいかなります．

ないので，こういったツールが重要になって○諸富

くると思っています．ても，それを全面的に動かせばいいというわ− 22 −

デジタル仕様の工場をつくったとし特集 都市の再エネ普及とシュタットベルケ / 地域主導型再エネの現在 / 先端技術と再エネの未来 「先端技術と再エネの未来」

けじゃなくて，最終的に最適に使うためにはれかなということで．これだけ計算技術が発デジタルツインを使ったシミュレーションを達すると，ビッグデータとかの処理とかででやることが最も効果的ということですね．物きてしまうのかなと．本来だったら，日本企的な基盤，インダストリー 4・0 に適応した業とかがチャレンジして得意なはずなんでし

工場，これは常にネットにつながっていて，ょう．頑張ってほしいなと思っております．

外部からの情報や環境変化に対して柔軟に生○西村

産プロセスを変更できるような，そういうイでロボコム・アンド・エフエイコムが南相馬メージで思っています．の工場をインダストリー 4・0 のコンセプト○西村

例えば，ドイツ最大の工作機械メーをベースにつくっているんですけれど，これカーの持っているオートメーションシステムを支援しているのがシーメンスで，まずは工と，VPP が持っている遠隔の電源と需要家場の最適化．これに将来的にエネルギー転換の制御システムは全く違う仕組みを使っていが組み込まれていって，再エネが多い時間帯ます．それをまずデジタルツイン上でつなげに稼働率を上げていくような工場が，ドイツて，どこまで使えるかシミュレーションしまの目指すインダストリー 4・0 の最終的なかしょうということですね．ただ，諸富先生がたちに近いものだと思います．発電設備をどおっしゃっていたように，全てのデータを入う制御するかは，アグリゲーションの分野でれることは現実的に不可能なので，取り組みは非常に大事なんですけれども，自治体さんは 100％正しいシミュレーションではなく，のレベルで考えるとなると，需要家側をどのどこまでエラーレートを改善できるかにあるように柔軟にしていくか，特に価格弾力性をと．

どのように工場に，需要家に持ってもらうか○諸富

でも，そこまでも全然日本ではいっそうですね．日本企業では，福島県が，いま現在最も大きな課題だと言えます．ていないので，非常に新しい話だったと思い○諸富ます．これから自分の中で咀嚼するのかなと大きな革新だと思いますね．デジタル化を使思いました．何か日本でこれをどういうふうって生産プロセスを最適化していくというのにして広げていくんだろうかとか，考えさせは，言うのは簡単なんですけれども．アイデられる話でしたね．

アを実際に構想して，その生産プロセスの革○安田

電力系統のシミュレーションは今は新につなげていくんだという，プロジェクト殆どデジタルシミュレーションになっているを出してくるところがすごいなと思います．

んですね．やはり，風力とか太陽光の変動性エネルギーと組み合わせてくると，日本ではとかも全部デジタルでやって，しかも IECそこまでのアイデアと構想，そういう提案との規格で全部シミュレーションでやるとい実行の議論が確かに出てきていないですね．

う．その結果が現実とどう合っているか検証○西村

する規格もあるぐらい，急速にデジタル化が業にボロ負けした経験があって，今後は電気進んでいる．加えて，さらに人の動きとか，自動車も，生産力でまず中国には勝てないと需要までデジタルで表現するのは，時代の流いうのがあります．それから 3D プリンター− 23 −

やはりものづくりのやり方のかなり

ドイツでは，家電に関しては日本企

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第 44 巻第 1 号（通巻第 71 号）2022 年 5 月が期待されたほどでないにしても，様々な領はより想像力を生かせるような場所に配置し域で使われてくるようになっています．ナノていこうと．さもないと，中国やインドにはレベルでコントロールできるようになってく

絶対勝てない．大量生産を強みにするのは，ると，職人技が全部 3D プリンターに置き換

先進工業国としてはあり得ないという考えでわるという意識もあるんです．こうしたなか

す．こういった危機感がインダストリー 4・で産業大国ドイツを維持していくかと，より0 にはあって，それとエネルギー転換，特にクリーンに，よりフレキシブルにというのを需要家側の価格弾力性が議論として結び付い考えていく必要があるということですね．てくるようになった段階です．今後は投資が○諸富そこへ向かっていくことになります．

それをドイツの強みにしていこうということですね．クリーンかつデジタルという視点で産業，ものづくりを刷新する．そこ

注で競争力を維持するという．

１）アセット・アドミニストレーション・セル

○西村２）大規模な工作機械の展示会

そうです．あと一つは，ドイツでは自動化できるものは全部機械にさせて，人間− 24 −