デジタル技術の活用によるマテリアル産業競争力強化に向けて

ナノテクノロジー・材料ユニット
技術戦略研究センター
新エネルギー・産業技術総合開発機構
🄫 NEDO 2022

目次
TSC Nanotechnology & Materials Unit

１．はじめに…………………………………………………………………………3
２．日本のマテリアル関連産業の現状認識…………………………………………8

３．デジタル技術活用の打ち手……………………………………………………21
４．デジタル技術の活用によるマテリアル産業競争力強化に向けて………………29

まとめ ………………………………………………………………………………33
参考文献…………………………………………………………………………34

2

TSC Nanotechnology & Materials Unit

１．はじめに3

１．はじめにマテリアル産業界における日本のポジション
TSC Nanotechnology & Materials Unit

◼ 日本には世界市場で高いシェアを有するマテリアル*製品が数多く存在している。エレクトロニクスやモビリティ
分野などの先進的な日系ユーザーに供給するマテリアルを中心に競争力を高めてきた。
*材料や部品・加工品の総称

日本企業の自動車・エレクトロニクス系マテリアルの売上高と世界シェア（2020年）

高いシェアを有するマテリアル製品例（2020年）
ジャンル
半導体

自動車

家電
エネルギー

日本には高シェアな
マテリアル製品が多数存在

マテリアル

日系シェア

フォトレジスト*1

86%

封止材料*2

66%

正極材*3

100%

負極剤*3

98%

自動車用ガラス73%

反射防止フィルム

83%

カラーレジスト

70%

黒鉛電極

65％

*1 フォトレジスト（ArF）*2 半導体封止材料（トランスファーモールド）*3 ニッケル水素二次電池用部材

出所：NEDO 「日系企業のITサービス、ソフトウェア及びモノの国際競争ポジションに関する情報収集」 [1]を基に技術戦略研究センター作成

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１．はじめに日本のマテリアル産業を取り巻く近年の環境変化
TSC Nanotechnology & Materials Unit

◼ 近年の市場のグローバル化に伴い、マテリアル企業の顧客となるセット製品（最終製品）企業は国内から海外へ展開を進めている。
◼ またマテリアル関連製品のライフサイクルが短縮して、製品は短期間で置き換わるようになった。
◼ 世界的な開発競争が激化しており、日本企業のマテリアル製品のシェアが奪われつつある。
日本企業の自動車用部素材における売上高・世界シェアの経年変化→シェアup →シェアdown

出所：立法と調査378号「自動車産業の現状と今後の課題」[2]

出所： NEDO「日系企業のITサービス、ソフトウェア及びモノの国際競争ポジションに関する情報収集」 [1] を基に技術戦略研究センター作成
出所：日本機械学会 つながるサイバー工場研究分科会 第1回委員会講演資料「2016年版ものづくり白書「概要」～第四次産業革命への対応～」 [3]5１．はじめにマテリアル産業競争力強化に向けた日本の取り組み
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◼ 政府はマテリアル産業における競争力の強化を重要戦略の一つとして掲げており、有識者会議等で具体的な施策が活発に議論されている。
◼ 特に最近では、データ駆動型研究開発などデジタル技術を活用する方針が盛り込まれるようになり、日本の勝ち筋となるマテリアル産業のDX（デジタルトランスフォーメーション）が期待されている。

マテリアル産業競争力強化に係る政府戦略⚫ マテリアル革新力強化戦略⚫ 新・素材産業ビジョン 中間整理

アクションプランの一つに、マテリアル・データと製造技術を活用したデータ駆動型研究開発の促進を掲げる。

ビジネスイノベーションに向けたデジタル技術の活用を今後の課題とし、政策の方向性の一つに業界・企業の枠を超えたDXを掲げる。

（2021年4月 内閣府）

出所：内閣府「マテリアル革新力強化戦略」[4]（2022年4月 経済産業省）

出所：経済産業省「新・素材産業ビジョン 中間整理」 [5]6１．はじめに本レポートの目的
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◼ デジタル技術を活用したマテリアル開発が世界各国で急速に進められる中、日本においても「マテリアル革新力強化戦略」においてその重要性が指摘されており、今後マテリアル産業の国際競争力を高めるためのデジタル技術活用策を具体的に示していく必要がある。
◼ そこで、日本のマテリアル産業の現状についての文献調査と並行して、特に産業界の視点を主軸としたヒアリング調査を実施し、調査結果の分析等により、日本ならではのマテリアル産業におけるデジタル技術活用の在るべき姿、および競争力強化に向けたDXの在り方について検討した。
◼ 調査手法*1⚫ インターネット等での公開情報を基にした調査⚫ 企業等有識者へのヒアリングを基にした調査– 対象：材料、部品・加工企業、IT企業（大手・中堅・中小企業*2、企業OB含む、合計21社）– 質問項目：マテリアル分野において勝ち筋となる自社の強みや課題
マテリアル分野における製品開発や事業の競争力に関わる、DXの課題やニーズ
マテリアル分野におけるDXのオープン・クローズ戦略に関する自社の現状と展望
マテリアル分野においてDXを活用していく上で日本として取り組むべき課題*1 2021年NEDO度委託調査「デジタル技術との連携によるマテリアル産業競争力強化に係わる調査」*2 本調査においては、「大手：売上１兆円超の企業、中堅：売上数百億円～数千億円、中小スタートアップ：売上100億円以下」と定義

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TSC Nanotechnology & Materials Unit

２．日本のマテリアル産業の現状認識

8

２．日本のマテリアル産業の現状認識

日本のマテリアル産業における強みの源泉
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◼ 日本の多くのマテリアル企業は、高性能・高品質なマテリアルで差別化を図る開発・事業を志向した結果、多くの製品で高い市場シェアを確保。マテリアル企業内外で調整や試行錯誤を繰り返して、より高性能・高品質な製品を作りこんでいく開発手法（すり合わせ[6]）が強みの源泉となっている。

国内外の顧客①顧客とのすり合わせ
ロックイン・
カスタマイズ• 顧客からの高性能・高品質への要求に応え、新しいマテリアル製品を拡販するロックイン戦略を展開してきた。
• 従来の顧客は日系企業が中心であったが、近年は海外にシフトしつつある。

高性能・高品質を要求日系マテリアル企業

研究開発力
顧客の要求を満たす
マテリアルを設計②企業内のすり合わせ
顧客の高度な要求に応えるために
研究開発力と製造技術力を相互に進化させてきた生産技術力
安定的かつ高品質で生産できる製造装置の開発ならびに製造ノウハウ

高性能・高品質なマテリアルで差別化を図り、多くの製品で高い市場シェアを確保
9

２．日本のマテリアル産業の現状認識

本レポートにおけるマテリアルの製品の分類
TSC Nanotechnology & Materials Unit

◼ 本レポートではマテリアル製品を、マテリアルの付加価値ならびに市場規模から「高機能品」と「汎用品」の2つに分類した。
◼ 日本は“すり合わせ”によって付加価値が高められた、差別性の高い高機能品でシェアが高い。
◼ 日本のマテリアルは、新興国や後発企業等のキャッチアップ・量産化によるコモディティ化を経てシェアを低下させてきた経緯があり、日本の強みである高機能品も今後コスト競争が激しい汎用品に変化するリスクを抱えている。

本レポートにおけるマテリアル製品の分類
高マテリアルの付加価値

高機能品

コモディティ化により付加価値が低下し製品の差別性が低くなると、市場は拡大するが激しいコスト競争にさらされる（日本のシェアが高い領域）

汎用品

低
少

市場規模（数量）• 高機能品：顧客の仕様に徹底的にカスタマイズすることにより付加価値が高められた高性能・高品質なマテリア
ル製品。ニッチな領域になりやすいため市場は小さい。

多• 汎用品：付加価値を構成する特長が薄れ、選択基準が低価格性や数量に重点が置かれるマテリアル製品。市場が大きく一定の需要が見込めるが、コスト競争が激しい。
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２．日本のマテリアル産業の現状認識

海外のマテリアル産業の特徴
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◼ 日本のマテリアル企業は、開発段階から顧客企業にロックインし、すり合わせによる高機能品開発を志向する傾向が高いことが調査から判明している。
◼ 対して海外のマテリアル企業では、付加価値の低い汎用品をベースに顧客企業へソリューションを提供する
サービスを組み合わせた事業展開を行い、市場規模を拡大している事例が増えている。

海外のマテリアル企業の事業展開

海外のマテリアル産業の特徴
自動車・エレクトロニクスに加えて、農業、医療・ヘルスケア、鉱山、日用品など規模が出る分野にも注力

注力
製品

汎用品をベースとして幅広い品数を
提供

提供
価値

顧客のバリューチェーン全体のコストダ
ウンなど、サービス視点での付加価値
を提供

事業の
仕掛け

・顧客が活用できるデジタルツールの提供などのサービスと組み合わせて顧客にロックイン・このツールから得たデータによる製品開発や、販売機会の獲得で事業を
拡大

高

高機能品
マテリアルの付加価値

注力
分野

モノ+ソリューション提供サービス
で顧客獲得、シェア拡大

海外企業

汎用品
（BASFの事例）
汎用品

低少

市場規模（数量）多 11

２．日本のマテリアル産業の現状認識

サービスを組み合わせた海外マテリアル企業の事業展開例
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◼ BASFのデジタル技術を活用したプラスチック事業の事例– BASFでは適合材料の選定、バーチャルプロトタイプの開発から、部品の生産プロセスの最適化まで、製造工程全体をカバーしたバーチャルシミュレーションツール『UltrasimⓇ』を顧客に提供している。
– 顧客は、特定の用途において材料がどのような状態になるかを正確に把握でき、開発期間短縮、コスト削減につながる。BASFは新たな商品開発や販売機会を獲得して事業拡大につなげられる。
◼ 海外のマテリアル企業では、3MやLANXESSの事例のように、モノとサービスを組み合わせることで、顧客との接点を強化して事業を拡大するビジネスモデルの展開を志向する傾向がみられる。
①BASFの材料を用いたシミュ
レーションが可能なツールを提供②顧客は最適な材料や生産プロセスを推定可能

モノ+サービスの組み合わせで顧客にロックインThe Solution: UltrasimⓇ Integrative Simulation, Material modeling
出所：BASF HP[7]＜サービスを組み合わせた海外の事業モデルの例＞

顧客④顧客のニーズにカスタマイズ
した高付加価値な製品を販売③プロダクトに最適な材料を調達

新たな製品開発・販売機会の獲得

開発時間・コストの削減が可能• 3Mは自動車の塗装代替フィルム事業において、完成車メーカーに対して高耐久の意匠フィルムの開発や貼り付けプロセスに関するソリューショ
ン提供、技術者教育、自動車修理工場などにおける貼り換え需要対応等を行った。
• こうした完成車メーカーと修理工場向けのサービス・ソリューション展開が参入障壁となり、フィルムの高価格販売を実現している。
• LANXESSでは水処理プロセスで使用されるイオン交換樹脂や逆浸透膜を製造するだけでなく、水処理用のデザインソフトウェア『LewaPlus®』を顧客に無料で提供している。
• これにより顧客は工業水処理においてLANXESS製品データを用いて迅速かつ正確なレイアウト設計が可能になった。
出所：各種資料[7][8]を基にNEDO技術戦略研究センター作成

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２．日本のマテリアル産業の現状認識

海外企業における環境価値創出に向けた取り組み
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◼ 近年では脱炭素化の潮流を受けて、海外のマテリアル企業はデジタル技術を活用した効率的な環境価値の創出に取り組んでいる。また顧客側にもマテリアル企業に対し環境価値の開示・向上を求める動きがあり、
日本のマテリアル企業の対応が遅れると顧客から排除される可能性がある。

出所：ものづくり白書2021（経済産業省）[9]13２．日本のマテリアル産業の現状認識

日本のマテリアル企業の今後の勝ち筋
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◼ 日本のマテリアル産業は、顧客の要求にすり合わせの手法でカスタマイズすることで新しい高機能品を開発する技術開発力が強みであり、これを活かした取り組みが勝ち筋になりうる。
◼ 具体的には、高機能品の新たな製品開発あるいは機能拡充開発の強化（①）、および模倣困難な生産技術により幅広い顧客の要求に対応した高機能品を迅速に量産することで市場ポジションを獲得（②）する取り組み、これらを両輪で展開することが日本の勝ち筋になると考えられる。
両輪での取り組み（例）自動車用部素材

高マテリアルの付加価値

高機能品①開発力強化

顧客の高度な要求に徹底的に対応した高機能な製品を開発・生産し続け、顧客に
ロックイン

汎用品

低

②高機能品の市場ポジションの獲得（例）積層セラミックコンデンサ（MLCC）

高

高機能品

マテリアルの付加価値①高機能品の更なる開発力強化

②
市
の場
獲ポ
得ジ
シ
ョ
ン

模倣困難な生産技術力を活かした量産によりマテリア
ル製品の差別性を確保

汎用品

低
少

市場規模（数量）多少

市場規模（数量）多 14

２．日本のマテリアル産業の現状認識

日本のマテリアル産業の勝ち筋実現のための課題
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◼ 企業ヒアリングの結果から抽出された“勝ち筋実現”のための高機能品の更なる開発力強化、および市場ポ
ジション獲得に係る課題は以下の通り。
◼ 加えて、今後マテリアルにおいても脱炭素サーキュラーエコノミーなど環境対応が強く求められてきており、新たな付加価値を構成する取り組みになる可能性が高い。
◼ これらの課題解決においては、デジタル技術の活用が重要になると考えられる。

高機能品の更なる開発力強化

高機能品の市場ポジションの獲得• 材料試作品のスピードアップ
ー材料試作品へのフィードバックが不足しているため、計算科学等によるモデルの予測値に対し実測値による補正ができていない。
• 開発者の暗黙知依存からの脱却
ー開発できるテーマが開発者の暗黙知に依存しており、組織知として活用できるシステムの構築が求められる。
• 外部ナレッジによる更なる成長
ー特に中堅の材料企業では、自社のナレッジのみでは成長限界があり、外部のデータを活用するニーズが強い。

• 海外市場への展開
ー海外での現地生産にあたっての製造ノウハウの移管や、海外の顧客企業を対象としたマーケティングに苦戦。
• 量産体制への迅速な移行
ー短期間で顧客の仕様データに的確に応じた材料を開発・製造条件をモデル化し、迅速に量産体制に移行できる（マスカスタマイゼーション）必要がある。
• 材料ー加工企業の連携
ー中小・中堅企業の技術力を活かし、材料と加工のセットで最適なマテリアルを提供できるプラットフォームの構築が望まれる。

新たな環境付加価値の創出•

環境負荷低減への貢献
正確かつ迅速な製品別のCO2排出量算定やリサイクルのトレーサビリティの測定などにより環境価値の創出が求められる。
赤字：デジタル技術が貢献することが期待される項目

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２．日本のマテリアル産業の現状認識-参考-

マテリアル産業における海外企業の脅威（デジタル技術活用の視点）
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◼ 海外企業が近年デジタル技術を積極的に活用し始めていることで、日本のマテリアル産業界にとって脅威となっている、という意見が企業ヒアリングで多く聞かれた。
◼ 今後日本のマテリアル産業がデジタル技術を活用するにあたっては、下記に整理した海外のデジタル技術活
用動向や日本への影響を念頭に入れておく必要がある。
計算科学によるマテリアル開発

マテリアル設計のデジタル化対応

技術の流出リスク拡大

MI*1等をはじめとする計算科学を主体とした技術開発が進展。また、計算基盤を担うIT企業が材料開発の主導権を握る可能性もあり、日本のマテリアル企業と競合するリスクも（①）。

顧客の3D設計やデジタルツイン*2の動きは加速している。対応できないと日本企業が外される危険性がある（②）。

日本の中堅マテリアル企業は、従来と同じように（③）海外顧客とのすり合わせを進めている（④）。日本のコアの技術が海外の競合企業に流出してしまうリス
クがある（⑤）。

試作品

マテリアル開発

顧客

①

海外
IT
企業

販売

デジタルツイン活用②

国内
マテリアル企業*1 MI：マテリアルズ・インフォマティクスの略

国内

海外

国内
顧客

海外
顧客

③

デジタル設計ソフトウェア
海外マテリアル企業

国内
マテリアル
企業

④

⑤

海外
マテリアル
企業

*2 デジタルツイン：現実の世界から収集したさまざまなデータを、まるで双子であるかのように、コンピュータ上で再現する技術のこと

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２．日本のマテリアル産業の現状認識

デジタル技術の活用に関するマテリアル産業界の取り組み状況
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◼ 日本のマテリアル企業におけるデジタル技術の活用方法や導入状況は、企業規模によって異なる。
◼ 企業規模によってデジタル技術の導入の進捗度に差がみられる理由としては、以下2点が考えられる。
① 経営資源の差：大手企業はデジタル技術の活用を個社単独で行う財務面や人材面の体力を有する。
② デジタル技術の投資特性：デジタル技術は一部門で導入した手法を他部門に横展開しやすい特性があり、複数の事業部門をもつ大手企業はこの効果を享受しやすいが、中小規模の企業は効果が得にくい。

規模
タイプ

活用の
方向性

大手

中堅
中小
スタートアップ

高機能品の更なる開発力強化

MI*1やAI *2を活用して新たな材料の開発
を志向、一部で成果が出始めている

高機能品の市場ポジションの獲得
生産工程にデジタルツイン*3概念を導入し、生産工程の高度化、円滑な量産化を志向

大手に比べてDXの着手が遅れており、
現在、DX推進に向けての準備を進めているDXに対する取り組みは
まだ本格化していない*1 MI：マテリアルズ・インフォマティクスの略*2 AI：人工知能（Artificial Intelligence）の略*3 デジタルツイン：現実の世界から収集したさまざまなデータを、まるで双子であるかのように、コンピュータ上で再現する技術のこと
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２．日本のマテリアル産業の現状認識-参考-

日本のマテリアル企業のデジタル技術活用事例
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◼ 旭化成ではMIを強力に推進しており、新素材の組成検討から実験、評価までに一連の材料探索工程を全自動化する「スマートラボ」について、2022年度から実証試験を実施予定。
◼ JFEスチールでは製造工程のデータを取得、これをデジタルツインに活用してシミュレーションを行うことでプラン
ト運営を最適化。 CPS（サイバーフィジカルシステム）によって、異常予知や仮想実験を行えるようにした。
旭化成の事例

JFEスチールの事例• 2017年からMIのPoC（概念実証）を開始し、2018年には高性能な触媒の開発にも成功。
• 2022年からPoCを実施する「スマートラボ」では、MIと自動実験設備を組み合わせて、人が介在するよりも広範囲で材料探索を行う。
• 顧客へのMIツールも検討中であり、プラスチックの加工条件や目的に合う
プラの種類・グレードの探索に利用を想定。

出所：JFEグループ「DX REPORT 2021」 [11]
出所：日刊工業新聞 2021年8月18日[10]18２．日本のマテリアル産業の現状認識

中小・中堅マテリアル企業の近年の動向とデジタル技術活用の方向性
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◼ 日本の中小・中堅マテリアル企業は、サプライチェーン間での連携を重視した開発を行う特徴があるが、顧客企業のグローバル展開等によるサプライチェーンの流動化が進む中、複数のセット製品企業とのオープンな垂直連携を志向する傾向を強めている。
◼ 中小・中堅マテリアル企業についても、開発力強化とともに多様なセット製品企業との柔軟な連携をデジタル技術を活用して推進することで、市場ポジション獲得を図っていくことが重要になると考えられる。
新商品開発における協力状況（日独の比較から）

中小・中堅マテリアル企業の連携のイメージ
従来の垂直連携
マテリアル企業（金属）※アンケート対象は顧客企業に材料・部品・設備等を納入するB2Bビジネスに分類される中小企業

出所：元橋一之「デジタル化による中小企業のモノづくりの変革」[12]（赤枠はNEDO技術戦略研究センター加筆）

志向する企業のタイプの推移

マテリアル企業（化学）

セット製品企業（自動車）

顧客の高度な要求に応じた高機能品を開発

今後志向されるオープンな垂直連携
マテリアル企業（金属）

セット製品企業（自動車）

顧客の高度な要求に応じた高機能品を開発

マテリアル企業（化学）※アンケート対象は機械・金属工業分野（中小企業の出荷シェアが5割を超え、中小企業に存在感のある業界）

出所：一般財団法人商工総合研究所「2018年度第９回中小機械・金属工業の構造変化に関する実態調査」 [13]セット製品企業（エレクトロニクス）

高度な生産技術力を活かし新たな市場を獲得

安定的な受注生産が可能に

セット製品企業（インフラ）
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２．日本のマテリアル産業の現状認識

日本のマテリアル企業がデジタル技術を活用すべき方向性
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◼ 日本のマテリアル産業の強みである高機能品を維持していくために、更なる開発力の強化が必要（①）。
◼ また、高機能品をベースに、幅広い顧客の要求に迅速に対応し量産につなげることで市場ポジションを獲得
していくことも重要（②）。
◼ 中長期的な視点では、脱炭素・サーキュラーエコノミーへの対応に向けて、環境価値の創出が課題（③）。
◼ これらの課題の解決に向けて、デジタル技術を活用していくことが重要となる。
日本のマテリアル企業がデジタル技術を活用すべき3つの方向性

マテリアルの付加価値

高③環境価値創出

高機能品①開発力強化

②
市
の場
獲ポ
得ジ
シ
ョ
ン

汎用品

海外勢の攻め方（BASFの例）

低少市場規模（数量）多20TSC Nanotechnology & Materials Unit

３．デジタル技術活用の打ち手

21

３．デジタル技術活用の打ち手

マテリアル産業競争力強化に向けたデジタル技術の具体的な打ち手
TSC Nanotechnology & Materials Unit

◼ 日本のマテリアル産業競争力強化に向けた、「高機能品の更なる開発力強化」「高機能品の市場ポジション獲得」「環境価値創出」の3つの方向性を推進するにあたり、5つのデジタル技術活用の打ち手を提案する。
◼ これらを実現するためには、競争力となるデータを見極めオープン・クローズ戦略を策定する必要がある。

日本のマテリアル産業競争力強化に向けて
高機能品の更なる開発力強化／高機能品の市場ポジション獲得／環境価値創出

高⑤ーデジタル技術の具体的な打ち手ー②顧客接点の強化③設計・加工支援プラットフォームの構築④研究開発と生産の連携強化⑤DXグリーン評価基盤の構築＋
データに注目したオープン・クローズ戦略の構築

マテリアルの付加価値①計算科学×ロボティクスによる開発力強化

環境価値創出

高機能品
①

②
④

開発力強化

③

市
場
のポ
獲 ジ④
得シ
ョ
ン

汎用品

低
少

市場規模（数量）多22

３．デジタル技術活用の打ち手① MI等の計算科学とロボティクスの連携による研究開発力の強化
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◼ 高機能品の開発力の更なる強化には、顧客が要求する品質・性能に合致する試作品開発をスピードアッ
プし、開発リードタイムを短縮することが重要である。
◼ MI等の計算科学やロボティクス技術を導入して、材料設計から試作品製作、評価に至る一連の材料研究開発サイクルをデジタル化することで、開発スピードを高められる。また、評価結果を迅速にフィードバックすることで、更なる競争力の強化が期待できる。
現場：フィジカル空間

デジタル：サイバー空間
材料組成による
物性モデル

組成×加工
による物性
シミュレーション

加工による材料物性モデル（製造加工パラメータ
条件設定）

差異を補正するためのモデル修正（AI活用）

ロボティクスによる試作品評価

MIとロボティクスを融合し高速検証する
サイクルづくり各種成膜・評価装置を複合化したクラスターシステム出所：
東京大学・東京工業大学 一杉研究室[14]シミュレーションと試作評価の差異分析23

３．デジタル技術活用の打ち手② デジタル技術を活用した顧客接点の強化
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◼ デジタルシミュレーションツールの開発
セット製品の価値をどの程度高めるかを定量的に示して、潜在顧客に対して効率的にマテリアル製品を売り込むためには、複数の装置企業、部品・加工企業、材料企業が連携してデジタルツイン上で試作品を製造・評価するシミュレーションツールを開発することが望ましい。
◼ デジタルマーケティング基盤の整備
海外市場の獲得は日本のマテリアル産業の喫緊の課題。個社ごとのマーケティングではなく、国内の材料企業と部品・加工企業が連携してマーケティングできるよう、デジタル技術を活用したプラットフォームを構築することが望ましい。
デジタルシミュレーションツール例
AGCの事例
顧客とともに、建築用ガラスの耐熱性能や色をシミュレーション

デジタルマーケティング基盤の考え方

国、材料企業、部品・加工企業が共同で各社の得意と す る 製 品 の PR サ イ ト を設置
出所：2020年6月24日 日本経済新聞

潜在顧客の
ニーズ収集

注力すべき
領域の設定

潜在的な海外顧客の関心のある技術に対する閲覧履
歴や問い合わせ情報の共有

日本企業のマテリアル製品が訴求しそうな領域 の設定。その後は 、各社が個別対応。

PRサイトの作成

材料企業

部品加工
企業

日本の材料技術
PRサイトの設置
加工法

出所：経済産業省「DX銘柄2020」[15]

材料実績データを
材料×加工
法で整理し
提供

マテリアル製品の訴求度

潜在顧客情報

海外
新規顧客

24

３．デジタル技術活用の打ち手③ 設計・加工支援プラットフォームの構築
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◼ 従来、マテリアル企業の”人”の暗黙知に依存していた設計や加工のすり合わせプロセスについて、デジタル技術を活用して可視化・定量化することで、迅速な製品開発・生産につなげることが望ましい。
◼ シミュレーションや３D設計図などを活用し、サイバー空間上で最適な材料や加工方法を効率的に選択できるプラットフォームを構築する。これにより、マテリアル産業に対して、開発期間の短縮や、設計業務の工数削減、量産時の生産性向上といったメリットを提供できる。
設計・加工支援プラットフォームの構築による業界構造の変化

従来の
業界構造

試作品すり合わせ試作品すり合わせ

代理店

材料企業

試作品すり合わせ顧客（ユーザ）

部品・加工企業

設計・加工支援プラットフォーム
仕様条件の設定

設計・加工シミュレーション

材料企業

材料仕様

DX後の
業界構造

材料・加工手配

加工仕様

納品

顧客（ユーザ）

部品・加工企業

材料販売

開発期間の短縮

３D図面などシミュレーションにより試作数を絞り、開発期間を短縮できる

設計業務工数削減

３D図面の過去実績を活用して、設計業務削減・アウトソーシングが可能となる量産時の生産性向上

最適な材料と加工の組合せが選択でき、量産時の生産性向上が図られる：モノの流れ：サイバー空間上のデータの流れ25

３．デジタル技術活用の打ち手④ 研究開発と生産の連携強化
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◼ 日本のマテリアル産業における研究開発と生産の間のすり合わせにおいて、属人的であるがために非効率な部分が多いことは、市場拡大に向けて速やかな量産体制の構築を進めるうえでの重要な課題である。その解決のためには、デジタル技術により企業内でのナレッジ共有を進め、研究開発と生産でのデジタル基盤上でのデータ連携の強化を図ることが重要である。
◼ 具体的には、研究開発時に設定された最適な材料の製造条件を、生産のモデルと速やかに共有して短期間で量産体制を構築できるようにすることが望ましい。また生産の各種データを研究開発に迅速にフィードバックすることも生産効率の向上にとって重要になる。
◼ 当面は自社内や系列企業間での連携が想定されるが、今後は国内で複数のマテリアル企業とセット製品企
業間でナレッジを共有できるような仕組みも必要となる。
研究開発
開発テーマ
の選定

素材構造
デザイン

MI活用による開発テーマ
選定の効率化

生産

試作品
づくり

試作品
評価

ロボティクス活用による試作・評価スピードUP

最適な材料の製造条件設定（モデル化）

生産モデル
への共有

研究開発へのフィードバック

デジタル：サイバー空間

現場：フィジカル空間

モデル

現場ナレッジ検知・予知センサーによる
測定

最適化に向けた
改善案の立案

運転条件修正26

３．デジタル技術活用の打ち手⑤ DXグリーン評価基盤の構築
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◼ 脱炭素やサーキュラーエコノミーへの対応としては、環境負荷低減への貢献度（環境価値）に関するデータを、複数のマテリアル企業とセット製品企業の間で業界横断的に共有することが必要となる。そのためには、
デジタル技術を活用した、環境価値を定量的に測定・評価する基盤の構築が重要になる。

原料・エネルギー
調達

自社工場内での
製造

販売・運用

廃棄・回収
運搬

部品運用時の評価

リサイクル回収
運搬の評価

外注工場内
での加工

製品設計時のCO2排出量評価
製品設計時にScope１およびScope２を測定するデジタル技術を活用した仕組みリサイクル材の履歴情報を測定管理するデジタル技術を活用した仕組み

旭化成とNTTデータの取り組み事例• 旭化成とNTTデータ共同で、最終製品別の製品カーボンフットプリント（CFP）管理基盤を開発。旭化成の機能材料事業部で2022年4月より本格運用開始。
• Anaplanの高速演算の強みを活かし、グローバルの製造プロセスを網羅した、最終製
品別のCFPを数秒で算出。
• 最終製品種別や顧客別など様々な視点で、価格とCFPを組み合わせた分析が可能。
資料提供：旭化成・NTTデータ[16]27３．デジタル技術活用の打ち手

デジタル技術活用の全体像
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◼ デジタル技術を活用した５つの取り組みは個別単独として推進されるのではなく、各取り組みの間で適宜データを共有し統合的に展開していくことが望ましい。日本のマテリアル産業界がこのようなデジタル技術の活用を進めることで、多様な顧客
企業のニーズにより迅速に対応できるようになり、競争力を強化することが期待できる。

材料企業

製品開発の
流れ

生産

研究開発

デジタル技術の活用目的

高機能品の更なる開発力強化

部品・加工企業①計算科学×ロボティクス

モビリティ

シミュレーションツール等で得られた評価結果を迅速に試作品モデルに共有②顧客接点の強化
試作品の製造条件モデル
を生産工程に共有し、迅速に量産体制に移行

高機能品の市場ポジション獲得

デジタルマーケティングで得られた仕様
条件で設計・加工のシミュレーション③設計・加工支援プラットフォーム④研究開発と生産の連携

環境価値創出

各材料・加工プロセスにおけるCO2排出量など
環境価値情報を共有⑤DXグリーン評価基盤

IT企業による支援

セット製品企業

CO2排出量やリサイクルの情報をマーケティング基盤に共有化し、新規顧客獲得につなげる

多
様
な
顧
客
企
業
ニ
ー
ズ
へ
の
迅
速
な
対
応

インフラ

エレクトロニクス

ヘルスケア

28

TSC Nanotechnology & Materials Unit

４．デジタル技術の活用によるマテリアル産業競争力強化に向けて

29

４．デジタル技術の活用によるマテリアル産業競争力強化に向けて

デジタル技術を活用することによる新しい企業連携の可能性
TSC Nanotechnology & Materials Unit

◼ デジタル技術の活用により、企業間連携が従来の「モノ」を介したスタイルから「デジタルツイン」を介したスタイルに転換すると予想。
◼ マテリアルデータが入出力可能なデジタルツインをサプライチェーン企業間で連携して開発し共有することで、デジタル時代の新たな企業間連携のスタイルが確立すると考えられる。
「モノ」を介した連携から「デジタルツイン」を介した連携へ
材料企業
研究開発

サンプル
・情報

DX化

サンプル
・情報

共通モデル
研究開発データ

部品・加工企業
生産

計算科学×ロボティクス

サンプル
・情報

サンプル
・情報

情報

情報

従来の企業間連携
データ

生産

データ

セット製品企業

データ

部材の
デジタル
ツイン
設計・加工支援
プラットフォーム

データ

データ

データ

データ

部品の
デジタル
ツイン

データ

データ

デジタルマーケティング
デジタルシミュレーションツール

デジタル時代の新たな企業間連携
30

４．デジタル技術の活用によるマテリアル産業競争力強化に向けて

デジタル技術を活用する上でのデータに注目したオープン・クローズ戦略
TSC Nanotechnology & Materials Unit

◼ デジタル時代の新たな企業間連携の実現に向けては、ステークホルダー（顧客企業、開発協業先、環境価値創出に向けた協力企業など）とのデータ連携において、企業間連携強化の視点でデータを階層的にカテゴライズしたうえで、企業間で共有すべきデータの戦略的抽出と、その活用手法やルール整備等が重要となる。
マテリアル産業界で取り組むべき施策

積極的PR（公開）階層オープン
日本のマテリアルを世界に対して効果的にPR積極的にPRする領域

データ共有
階層
企業間で
流通すべき領域

日本のモノづくりの優位性のPR

データ
階
層

計測/評価する
ルール提案

海外顧客の新規獲得

海外顧客/現地産業界との仲間づくりデータ流通のルール整備

すり合わせの強化

各社の秘匿領域に踏み込まない範囲内で、業界内で共通的に利用できる情報を戦略的に抽出して共有する仕組みづくり
データ共有階層に入るデータ（例）構想立案段階：今後成長すると思われる対象マテリアルの選定に必要なデータ
共同開発段階：開発中の部素材の特性・部品図面などのデータ

データを共有すべきかブラック
ボックス化すべきか、適宜判断

ブラックボックス

個社の製造ノウハウなど、オープン化される情報と一線を画す各社の秘匿情報厳守の仕組み（秘匿）階層個社で秘匿すべき領域想定されるアウトカム

個社の競争力の維持

クローズ
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４．デジタル技術の活用によるマテリアル産業競争力強化に向けて

今後のデジタル技術の活用における国に求められる役割
TSC Nanotechnology & Materials Unit

◼ デジタルツインを介した企業間の垂直連携が進むと、セット製品ごとの仕様に沿ってカスタマイズされたマテリア
ル製品の開発に際しては、マテリアル企業と顧客企業があたかも一体となって技術・製品開発を行う、いわゆる“バーチャルカンパニー” のような企業連携がセット製品ごとに形成されてくる*。これは日本企業の強みである“すり合わせ”が効果的に機能する、オープンな垂直連携体制と考えられる。
◼ 日本のマテリアル産業の競争力強化に向けた国の役割としては、中小・中堅のマテリアル企業に対するデジタ
ル技術の導入を支援すると同時に、デジタル技術を活用した企業間連携の成功例をつくり、多様な分野に成果を波及させていくことが重要となると思われる。
*バーチャルカンパニーの形成により、柔軟な連携を進める企業も現れている[17]

材料中堅企業

材料大手企業

材料中堅企業
材料中小企業

部材の
デジタル
ツイン

部品・加工企業

部品の
デジタル
ツイン

セット製品企業

部品の
デジタル
ツイン

セット製品企業

セット製品企業
部材の
デジタル
ツイン

部品・加工企業

部品の
デジタル
ツイン

セット製品企業“バーチャルカンパニー”がセット製品ごとに形成

多様な分野に成果を波及
モビリティ

インフラ

ヘルスケア
エレクトロニクス
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まとめ
TSC Nanotechnology & Materials Unit

◼ 日本のマテリアル企業は、顧客企業との“すり合わせ”を強みの源泉とした高機能品の開発と市場展開によってその競争力を高めてきた。
◼ 他方、海外企業は、デジタル技術を駆使したサービス主体の付加価値創出によって、汎用品をベースに市場を拡大する傾向がある。
◼ 日本のマテリアル産業は、デジタル技術の活用によって新たな高機能品開発の加速・効率化を進めることに加え、幅広い顧客の要求に対応した高機能品を迅速に量産することでマテリアル市場におけるポジションを確保していくことが求められる。併せて中長期的には、デジタル技術の活用による脱炭素等に貢献する環境
価値創出が望まれる。
◼ 具体的な打ち手として、①計算科学×ロボティクス、②顧客接点の強化、③設計・加工支援プラットフォーム、④研究開発と生産の連携、⑤DXグリーン評価基盤が挙げられる。加えて、これらを進めるために、データに注目したオープン・クローズ戦略の構築が必要となる。
◼ 今後デジタル技術を活用することでデジタルツインを介する新たなスタイルの企業間連携が進むと、あたかも関連企業群が一体となって技術・製品開発を行う“バーチャルカンパニー”がセット製品ごとに形成されてくる。
これは日本企業の強みである“すり合わせ”が効果的に機能する、オープンな垂直連携体制と考えられる。

◼ 国の役割としては、中小・中堅のマテリアル企業に対するデジタル技術の導入を支援すると同時に、デジタル技術を活用した企業間連携の成功例をつくり、多様な分野に成果を波及させていくことが重要となると思わ
れる。
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参考文献
TSC Nanotechnology & Materials Unit

スライド

注

書誌

URL/ページ

4、5

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柿沼重志・東田慎平 ”自動車産業の現状と今後の課題” 参議院、立法と調査 No.378、pp135-150

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65”新・素材産業ビジョン 中間整理 ～グローバル市場で勝ち続ける素材産業に向けて～（案）”、経済産業 https://www.meti.go.jp/shingikai/sankoshin/seizo_sangyo/pdf/013_04_00.p
省
df

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128

中島崇文・青嶋稔 ”化学産業における事業開発モデル”、知的資産創造（2017年3月）

139“2021年版ものづくり白書 概要”、経済産業省

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年8月18日）18

11 ”DX REPORT 2021”、JFEホールディングス株式会社

19

12 元橋一之、“デジタル化により中小企業のモノづくりの変革”、機械振興協会研究所小論文 Vol23 (2021) http://www.jspmi.or.jp/system/file/6/122/202109essay23_Motohashi.pdf

19

13

23

14 東京大学・東京工業大学 一杉研究室ホームページ

https://solid-state-chemistry.jp/instruments.html

2415 ”デジタルトランスフォーメーション銘柄（DX銘柄）2020”、経済産業省

https://www.meti.go.jp/policy/it_policy/investment/keiei_meigara/report20
20.pdf27

16

32”ユニクロ、東レ／ヒートテック発売10年、取引1000億円規模に”、流通ニュース（2012年9月26日）；
https://www.ryutsuu.biz/backnumber/strategy/e092605.html
17 ”分社化経営からバーチャルカンパニーへ。アイシン精機が「攻め」にピボット”、日刊工業新聞社（2017年2月
https://newswitch.jp/p/813324日）

https://www.sangiin.go.jp/japanese/annai/chousa/rippou_chousa/backnum
ber/2016pdf/20160701135.pdf

https://www8.cao.go.jp/cstp/material/material.html

https://plasticsrubber.basf.com/global/en/performance_polymers/services/service_ultrasim.html
https://www.nri.com//media/Corporate/jp/Files/PDF/knowledge/publication/chitekishisan/2017/0
3/cs20170305.pdf?la=jaJP&hash=8F89261E5E735570F82AA0ADE062D4A60B22347C
https://www.meti.go.jp/report/whitepaper/mono/2021/pdf/gaiyo.pdf

https://www.jfe-holdings.co.jp/investor/library/dxreport/2021/pdf/all.pdf”2018 年度第 9 回中小機械・金属工業の構造変化に関する実態調査”、一般財団法人商工総合研究
https://www.shokochukin.co.jp/report/research/pdf/news_190710_01.pdf
所商工中金産業調査部（2019年7月）”旭化成とScope1, 2, 3を網羅した製品別CFP管理基盤を共同開発 ～2022年5月からCFPデータを提https://www.nttdata.com/jp/ja/news/release/2022/042000/
供開始予定～”、NTTデータ（2022年4月20日）

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TSC Nanotechnology & Materials Unit

技術戦略研究センターレポート

短信

デジタル技術の活用によるマテリアル産業競争力強化に向けて2022年9月16日 発行

国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構
技術戦略研究センター（TSC）■ センター長

岸本 喜久雄■ センター次長

飯村 亜紀子■ ナノテクノロジー・材料ユニット
ユニット長
藤本 辰雄
研究員
岡田 明彦
研究員
柏谷 誠
職員
大里 武

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特に記載されているものを除き、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術
総合開発機構 技術戦略研究センター（以下、NEDO TSCという。）に帰属します。
・本資料の内容の全部又は一部について、私的使用又は引用等著作権法上認められた行為として、適宜の方法により出所を明示することにより、引用・転載複製を行うことが出来ます。
ただし、NEDO TSC以外の出典元が明記されている場合は、それぞれの著作権者が定める条件に従ってご利用下さい。
・本資料に掲載されている著作物を商業目的で複製する場合は、予め下記お問い合せ宛にご連絡下さい。
商業目的で複製とは、直接収益を得ることを目的に著作物を複製して販売すること等を指します。
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・本資料に関する問い合わせ先:国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
技術戦略研究センター
電話 044-520-5150 E-Mail: tsc-unit@ml.nedo.go.jp
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