生物と気象 (Clim. Bios.) 11: F1–4, 2011

学会賞受賞記念講演要旨

温室用ユビキタス環境制御システムの開発・普及
星岳彦( 東海大学開発工学部 )Development and popularization of a ubiquitous environment control system
for greenhouses
Takehiko HOSHI(School of High-Technology for Human Welfare, Tokai University)
あったと記憶しています。温室の環境制御にもマイコンを1. は じ め に使う時代が到来したのです。そして，1980 年代中ごろにこのたびは，伝統と栄誉ある日本農業気象学会普及賞製品が盛んに販売されるようになりました。

を授与されることになり，大変ありがたく思いますとともやがてバブル景気，植物工場ブームなどが訪れ，マイに，身の引き締まる思いです。ご推薦下さいました高倉

コン環境制御システムの製造・販売に参入する企業は大直 名誉会員，また，学会賞審査委員会の林企業からベンチャーまで 20 社以上に増えました。しかし，

陽生 委員長をはじめ委員の皆様，岡田益己 学会長をはじめ学会業界団体などはなく，もちろんプラットホームなどもありまの関係者に深謝申し上げます。私が本学会に入会したのせん。日本のパソコンが某メーカー 1 社でほぼ牛耳られは，大学学部 4 年の時ですので，かれこれ 30 年になりていた成功体験を各社思い描き，皆，ばらばらの規格でます。これまで，学会の活動を通じて，多くのことを学ば勝手に製造し，農林省の補助金で施設への導入を争ってせていただきました。そして，議論を通じて研究開発に関いました。そもそも，コンピュータによる環境制御システする多くの有益な示唆をいただきました。心より御礼申し

ムを導入してペイするのは，3000 〜 5000 m2 以上の温上げます。一方，私が学会や会員の皆様にどれだけのご室であるという経験則があります。日本では，当時，1 棟恩返しができているかにつきましては汗顔の至りでござい

300 m2，農家 1 戸で 1000 m2 程度の経営面積が標準でます。今回受賞の対象になりましたユビキタス環境制御シしたので，補助金というメリットを除いて，導入の経営的ステムは，この技術を良いものと認めてくださり，支えてくメリットはあまり感じられないのが実情でありました。ただ，ださいました数多くの皆様のお力で今日がございます。私優れたアプリケーションソフトウェアが開発されれば，そ一人の力では決して成し遂げることができなかったもので，れを目的に導入が広がる余地はありましたが，それも上そのご恩を忘れないためにも，以下では，開発の歴史に記のようにまだ小さなパイを先んじて奪い合い，マーケッつきまして書かせていただき，そのことを記録に留めたい

トを広げる工夫を怠ったので，多くの生産者が導入するまと存じます。

でにはいきませんでした。

2.2 ソフトウェアとプラットホームの重要性

2 . ユビキタス環境制御システム開発の歴史

各社でほとんど同じようなハードウェアを作っていても，2.1 マイコン環境制御システムの草分け

施設園芸生産の生産性を上げ，省力化するソフトウェアマイコンが登場し，施設園芸に応用した日本での初期が無ければ，マイコン環境制御システムはやがてじり貧にの研究論文が，当時東京大学 ( 現農村工学研究所 ) の高なってしまいます。業界でばらばらのパソコンへのシステ

直 先生ほかが 1979 年に農業気象に投稿された「温ムの接続規格を統一し，ソフトウェアが共通に動く仕組み室の複合制御用マイクロコンピュータシステムの試作」でを作ることが大切と考えました。農林水産省の「園芸施設倉等設置コスト低減指導事業」に「高度環境制御標準化委員会」が設置され，社団法人日本施設園芸協会と委員長

http://wwwsoc.nii.ac.jp/agrmet/sk/2011/F-1.pdf
2011 年 9 月 22 日掲載
Copyright 2011, The Society of Agricultural Meteorology of Japan

http://www.agrmet.jp/sk/2011/F-1.pdf

Fの千葉大学 古在豊樹 先生の支援を得て，共通アプリケーションソフトウェアの動作するプラットホーム作りに着手し1

生物と気象 (Clim. Bios.) 11, 2011

う気持ちが強くなりました。

ました。リレーショナルデータベースのスキーマで標準化するために，膨大な時間を費やし，現 MKV ドリームの施設園芸を対象にした自律分散型の環境制御システム

布施順也 氏の超人的な努力のもと，規格は完成しました。

については，四国総研の中西美一氏ほかが 1996 年に最しかし，時すでに遅かったのです。多くの企業は，規格初の学会発表をした「スマート温室」という先駆的研究がに対応する事業を起こす経営的体力もすでになく，山武あります。このシステムは，四国電力が中心になり，農業( 現アズビル ) の渡辺 勉 氏が協議会等で業界等に働き以外の分野まで拡張されて「オープンプラネット」というかけて下さいましたが，普及を見ることなく終わりました。

商標で製品が開発されました。また，同じ頃，東芝が全くそして，マイコン環境制御システム関連の多くの企業や事別の開発チームで「ネットビー」という商標の同じ通信規業部は，整理統合されて行きました。プラットホームも無格を持つ，施設の環境制御もターゲットに入れた製品を発しに，ハードウェアを作って売ることしか頭になかった結表しました。これらは，将来の施設園芸を支える素晴しい技術として大いに期待いたしました。しかし，時期尚早で末でした。
一方，これと並行する形で，「農業生産においてコンあったためか，温室の施工業者等に自律分散型の特長がピュータのソフトウェアや情報は大きな武器になる。研究あまり理解されず，とても残念なことに，結局，集中型の者・技術者ががんばって，その可能性をプロトタイピングシステムに戻ったものが製品化され販売されるようになっで示そう。
」などと，中央農業研究センタの二宮正士 氏 ( 現てしまいました。さらに残念なことに，採用した通信規格東大 )，平藤雅之 氏らが呼びかけて，AI ( 人工知能 ) ブーがそれほど広く普及しなかったので，付帯機器の価格がムのころ実施された農業情報化プロジェクトをはるかにし安くならず，残念ながら，ほとんど普及を見ませんでした。のぐ，長期間でかつ大型のプロジェクト研究が実施されてこのような失敗にめげてはいけません。出発点の発想いました。「増殖情報プロジェクト (1997-2000)」とそれは正しいはずです。データベース・モデル協調システムに引き続いて実施された「データベース・モデル協調シプロジェクトの研究資金の支援を受けて，基本的な構想ステムプロジェクト (2001-2005)」です。これらでは，ちょは出来上がりました。エヌアイシステム ( 現ステラグリー

うど生物進化におけるカンブリア紀の大爆発のように，当ン ) の林

時，およそ農業に役立つだろうと考えられるほとんどすべ試作機の開発が完了し，プロジェクトの成果として試作シての情報技術が導入され，試され，数多くの試作システステムが出来てきました。しかし，大学には検討の結果ムができました。たとえば，農業センサーグリッドシステを試すフィールドが無く，農村工学研究所の佐瀬勘紀 氏，泰正 氏の類まれなシステム開発スキルにより，ムとして有名なフィールドサーバや，気象データのブロー石井雅久 氏，奥島里美 氏の協力を得て，研究所の試験カーシステムであるメットブローカなどです。フィールド圃場でテストをさせていただきました。このときの佐瀬氏

サーバは，その後，三重大学の亀岡孝治 先生がアルファほかのご理解と温かいご支援がなければ，研究から現場(ALFAE) という組織を立ち上げ，アグリサーバとして普技術への UECS の飛躍はなかったと思い，とても感謝し及を進めています。ております。

2.3 自律分散型システムの発想そのシステムを何と呼ぼうかと考えました。ユビキタス(ubiquitous: 遍在する ) という形容詞は，この頃流行し始めていました。1993 年にゼロックスのマーク・ウェイ

このプロジェクトに最初から参加して，試行錯誤で様々なシステムを検討していくうちに，機器にコンピュータを組み込んだ分散型の環境制御システムを作り，その通信ザー氏が論文で使用した，「ユビキタス・コンピューティ規格で標準化し，施設園芸機器の製造企業が規格に合ング」という語が，コンピュータ関連での使用の始まりでわせた機器を製造してもらえたら，たとえマイコン環境制す。1989 年ごろに東大の坂村御システム関連の企業が無くなっても，日本の施設園芸ロン ) を提案しましたが，当時は貿易摩擦による政治の思健 先生も同様の思想 ( トの情報化が達成できるのではないかと考えたのです。ま惑に翻弄され，大きな波にはなりませんでした。これらにた，2003 年頃，大阪府立大学の池田英男 先生 ( 現千葉

共通する発想は，「コンピュータの IC はもはや高いもので大学 )，静岡大学 糠谷明 先生，東海大学 林 真紀夫

はない，どんなものにも内蔵し，いつでもどこでも誰もが先生など，栽培系を中心とした研究者の呼びかけで，園コンピュータを使えるようにし，便利で快適な生活をしよ

芸産業の将来の夢を語る懇話会の活動にも参加し，農業う」というものです。この発想を施設園芸の環境制御シス

工学とは別の立場から，生産現場に求められている情報テムに導入し，どの環境制御機器やセンサにもコンピュー化について，議論し，考える機会を得ることができました。

タが内蔵されており，それらが自律的にしかも協調してこのころから，あまり複雑な凝ったシステムより，むしろ，環境制御をするようにしようと，ユビキタス環境制御シわかりやすい小さなシステムを作らないと普及しないといステム (UECS: ウエックス，Ubiquitous EnvironmentF2

星：温室用ユビキタス環境制御システムの開発・普及

Control System) と命名しました。
2.4 ユビキタス環境制御システムの誕生

豊研究拠点に建設された暑いハウスの中，設置作業をしたのは印象深い思い出です。この後開かれた，低コスト耐候性ハウスと合同の発表会は，大盛況でした。野菜茶データベース・モデル協調システムプロジェクトが終了し，ユビキタス環境制御システムを実用的なものに完成

業研究所高収益施設野菜研究チームの高市益行 氏，黒するため，競争的資金研究プロジェクトに応募することに崎秀仁 氏，安場健一郎 氏は，UECS の共同研究者であしました。そのためには，温室での栽培実証試験が欠かり，それぞれの立場で様々な角度から技術を評価・改良せません。そこで，野菜茶業研究所の高市益行 氏に打診してくださる，大変良きパートナーです。実証試験を実施してみると，このようなまだ怪しげなものなのに，一緒にし，各社のノードが自律分散協調してトマトを生産できるやってみましょうとのご返事をいただきました。また，実ことが確かめられました。2005 年から今も，その時に導際に機器 ( ノード ) を試作する温室機材企業とも組まなけ

入したシステムは大きな故障なく稼働を続けています。

ればなりません。株式会社 誠和の新堀行男 氏と山口浩勝 氏，相原祐輔 氏が厳

2.5 ユビキタス環境制御システム研究会の発足とその後
2006 年 3 月末で高度化事業が終了し，いくつかの課しい経済環境の中，引き受けてくださいました。本当にあ題が新たに出できましたが，技術的にはほぼ実用化の目りがたく思いました。また，当初から一緒に開発を進めて途が付きました。そして，コンソーシアムを作り，さらにきた林泰正 氏の所属するエヌアイシステム社長の猪野普及を目指すため，これまで，この技術の誕生を温かく見義道 氏にもご協力を賜りました。こうして作った研究開発

守って下さった方々を発起人にお願いして，ユビキタス環チームで，農水省の先端技術を活用した農林水産研究高境制御システム研究会を立ち上げることにしました。ユビ度化事業に応募し，2004-2005 年度に採択されました。

キタス環境制御システム研究会 (http://uecs.jp/) の設立

明 氏，ネポン株式会社の馬場

この開発で大きな争点になったのが，通信規格です。

総会は，2006 年 7 月 18 日午後，さいたま市見沼グリー

インターネットの通信規格である Ethernet を私は採用しンセンター中会議室で開催されました。現在は，特別会たいと強く感じました。これまでは，LonWorks を中心員 1 組織，正会員 24 組織，個人会員 20 名で，今後，にやってきて，農業機械分野が標準にしている車載機器さらに増えていく見通しです。UECS 研究会の事務を現のネットワーク規格として広く使われている CAN を使お在担当いただいております一般社団法人 ALFAE の一柳

うかなどの話が出ていました。通信規格は普及しないと，里江 氏は，大変有能な方で運営がスムースに進み感謝し部材の価格も下がらず，機器の入手も難しくなり，それております。
施設生産の大規模化 (5000 m2 超 )，低コスト化の要で足をすくわれることが多いのです。LonWorks も一時は脚光を浴びましたが，ここのところの新規開発のスピー請は日ごとに強まっておりますが，この要請に応えられドダウンを見ると，このまま伸びていくのかは不安でした。

る国産の環境制御システムはほぼ無い状態です。唯一，一方，制御という比較的リアルタイム性の高い用途に回UECS が可能性のある選択肢として残される状態になっ線争奪方式である Ethernet を使用することに不安視するてしまいました。このため，これまでに，一部導入を含め，意見が多数出ました。この時点では確証はなかったので

アグリベスト ( 徳島 )，布引いちご園 ( 長野 )，野菜茶業

すが，結果として，この方式を採用したことは，良かった研究所 2 号施設 ( 愛知 )，カンジンファーム ( 栃木 )，大と私は考えています。

洋興業取手試験農場 ( 現，MKV ドリーム，茨城 )，近畿組 込 用 コ ン ピ ュ ー タ 基 板 (UES) とミド ル ウ ェ ア

中国四国農業研究センタ綾部研究拠点 ( 京都 )，神奈川(EOLUS) を開発してもらうため，2004 年度に林 泰正

県農業技術センタ ( 神奈川 )，静岡県農林技術研究所 ( 静氏に数か月東海大学開発工学部に来てもらい，生物工岡 )，東海大学沼津校舎 ( 静岡 )，青森県産業技術セン学科 4-322 実験室に籠って開発に専念してもらいました。

タ ( 青森 )，山梨県果樹試験場 ( 山梨 ) の 12 か所の先進林氏は素晴らしい仕事をしました。このときの集中的な成的施設生産・試験温室に既に採用されました。今年度は，果が，今のシステム開発の基礎になっています。これをさらに，千葉大学松戸キャンパス ( 千葉 )，野菜茶業研究

超える UECS 対応のコンピュータ基板は未だありません。

所植物工場 ( 茨城 )，三重県農業研究所 ( 三重 )，千葉

UECS が誕生したこの実験室があと数年でなくなってしま

大学柏の葉キャンパス ( 千葉 ) ほかの高度植物生産施設

うのは本当に寂しい限りです。に導入の計画があります。補助金関連の施設が多いのが2005 年の晩夏になり，誠和とネポンの試作機も完成

現状ですが，ぜひ，近い将来，生産者が自己資金で手軽し，野菜茶業研究所武豊研究拠点の低コスト耐候性ハウに導入できるようにすることを目指しています。また，韓国，

スにシステムを設置しました。野菜茶業研究所の高市益

中国，中東などからも提案が来ておりまして，UECS の行 氏，当時大学院生の塩沢栄地 氏，内野宏美 氏と，武規格の中核である UECS-CCM について，各国語に翻F3

生物と気象 (Clim. Bios.) 11, 2011

Technology for Greenhouse Environment
Management. Proceedings of NIAE/SASJ2004,
システムであるアグリサーバ ( 旧フィールドサーバ ) の通信規格にも UECS-CCM が採用され，農業気象計測にKorea, pp. 93–100.
関する標準情報交換形式として徐々に浸透しつつあります。 Hoshi, T., Hayashi, Y. and Uchino, H. 2004:
Development of a Decentralized, Autonomous
UECS の基本特許については，2004 年に出願，2009
Greenhouse Environment Control System in a
年に第 4349573 号「温室の環境制御装置及びその環境
Ubiquitous Computing and Internet Environment.
制御法」として日本国特許原簿に登録されました。また，｢ ユビキタス環境制御システム ｣ とロゴの商標も取得いた
Proceedings of AFITA/WCCA2004, Thailand, pp.
しました。
490–496
末筆ながら，本稿にお名前を記せませんでした UECS
星 岳彦，林 泰正，横井真悟，長谷川智行，古在豊樹，に直接間接にかかわられた多くの皆様に対しまして，心よ2002: 自律分散制御に基づく環境制御システム . 植物工り御礼申し上げますとともに，今後も日本発のこの技術を場学会誌，14 (3)，157–164
どうかご支援いただきますようにお願い申し上げます。
Hoshi, T., Hayashi, Y. and Kozai, T. 2000: Designconcepts of computerized support systems for3. お わ りに
large-scale transplant production. Transplant
我が国の施設園芸の右肩上がりの時代はすでに終結し，Production in the 21st Century, C. Kubota andC. Chun (eds.), Kluwer academic publishers,
生産者，関連業界は，国際競争力を高め，質的向上を図
London, pp. 38–43.
らねばならない時代が到来しています。温室の中の見えない気象環境を「見える化」し，適切に制御する必要性
Hoshi, T., Sasaki, T., Tsutsui, H., Watanabe, T. andは高まるばかりです。困難な状況に対処すべく，日本農
Tagawa, F. 2000: A daily harvest prediction model
業気象学会諸兄のご指導・ご鞭撻を今後も賜りますことをof cherry tomatoes by mining from past averaging
心よりお願い申し上げます。
data and using topological case-based modeling.
Computers and electronics in agriculture, 29, 149
関連の論文等 ( 関連する主要なもののみ )–160.
星 岳彦，2008: ユビキタス環境制御システムによる施設園
星 岳彦，布施順也，渡辺 勉，奥矢 毅，林 泰正，倉芸の ICT 化，農業情報研究，17(1)，13–18.
島敏行，1999: 温室環境の遠隔制御・計測・解析用ソフトウェアの開発促進を目的とした環境計測制御システム
Hoshi, T., Hayashi, Y. and Shintani, K. 2008:
A communication protocol for collaboration
における標準操作規約．植物工場学会誌，11(3)，157–
among the measurement and control nodes in a164.
decentralized autonomous environment control
星 岳彦，1992: 植物工場における環境制御装置のオブジ
system of greenhouses. Proceedings of IAALD
ェクト指向ソフトウェア開発支援システム．植物工場学会
誌，3 (2)，129–136.
AFITA WCCA 2008, Japan, pp.127–134.
星 岳彦，新谷啓治，林 泰正，高市 益行，2007: 施設
星 岳彦，1992: 図形と言葉で制御方法を表現した拡張フ
園芸における結露および細霧落下用低コスト高感度検出ァジイ環境制御の基礎的検討 . 農業気象，47(4)，225–器の開発 . 植物環境工学，19 (2)，96–100.
232.
星 岳彦，2006: ユビキタス環境制御技術の開発 . 農業機
星 岳彦，古在豊樹，1986: 制御式を用いたマイクロコンピュ
械学会誌，69 (1)，8–12.
ータ環境制御装置の開発 . 農業気象，42 (1)，45–50.
星 岳彦，2005: 効率化・低コスト化を達成するユビキタス
Hoshi T. and Kozai, T. 1984: Knowledge-based andhierarchically distributed online control system
施設環境制御システム．施設と園芸，131，22–26.
for greenhouse management. Acta Hort., 148, 301
Hoshi, T., Hayashi, Y., Shiozawa, E., Uchino, H.
and Suzuki, T. 2004, A Decentralized Control–308.
and Data Processing System Using Internet
訳する計画もあります。さらに，農業用センサーグリッド

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