戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）「光・量子を活用したSociety 5.0実現化技術」

DX・脱炭素時代の日本の製造業基盤、社会実装へビジネス競争力を強化・拡張する新しい仕組みとはデジタルトランスフォーメーション（DX）と脱炭素が、ビジネスの競争力の浮沈を決める――日本の製造業にも、メガトレンドに沿った新たな基盤の構築が求められている。時代の要請に応えるために、日本が誇る高度な光・量子技術を基に産業競争力の強化に貢献する仕組みの創出に取り組むのが、内閣府の戦略的イノベーション創造プログラム（以下、SIP）「光・量子を活用したSociety 5.0実現化技術」である。本プロジェクトは、開発した技術の社会実装を共に進める企業の参加を募っている。

図1

加工パラメーターの探索を自動化する「マイスターデータジェネレーター」
を中核とする東京大学の産学協創拠点
データ連携

光量子科学連携研究機構@本郷キャンパス

SINET等高速広帯域ネットワークの活用も検討

マイスタースマートシステムインテグレーション

サイバーSystem）だ。生産ライン上の装置やである西田直人氏は、「日本の製造業が製品の状態や動きを「デジタルツイン」

CPSを使いこなすことで、新たな優位と呼ばれるコンピュータモデルで再性を3つ手中にできます」と語る。

は「世界で競争する産業界のニーズに応え、グローバル競争力のあるデータ通

光量子科学連携研究機構@柏キャンパス

信・保管システムが開発できる見込みです」と意気込んでいる。

海外機関の厳格な評価を実践的技術の確立に活かすつくば東大・柏東大・本郷

本SIPは、国家プロジェクトとしては珍 し い 試 み とし て、有 償 で の 成 果 レ

フィジカル

複合・高速・内部・その場の大量データ収集

現場での加工・データ収集

DXと脱炭素を推進する製造業の新基盤

ログラムディレクターの佐々木雅英氏

スマートレーザー加工機
人的連携

光量子科学連携研究機構、TACMIコンソなどの組織連携体制を活用・拡充

マイスターデータジェネレーター

ビューを海外の研究機関に委託し、社交辞令抜きの客観的かつ本気の評価を得ている。委託先は、自動車分野で先進的研究実績を持つドイツのフラウンホー

レーザー加工の大規模・高品位データベースを構築し、加工パラメーターの探索、学理構築、AI学習などに活用する。

ファー研究機構、半導体分野で豊富なDXと脱炭素は、単なるバズワード現。その性質や挙動などを解析するこ

1つ目は、デジタルツイン上で生産ではなく、企業競争力に直結する要因とで、少し先に起きる出来事を予見し条件を最適化することで、試作品が不1つ目の課題は、生産ライン上の工手法を用意。その中から適切な解法を（ITRI）、唯一無二の半導体露光装置を供となった。しかも、コロナ禍以降、デたり、高速・高精度・低リスクでの生要となる可能性があり、高品質な製品程の中には、装置や製品で起きている選択し、最適解の探求に利用できる環給する企業を擁するオランダのオランジタル化や脱炭素に向けた投資の動き

産条件の最適化、改善を可能にしたりを早期に市場投入できること。2つ目現象のモデル化が困難なものがあった境を整備している。

ダ応用科学研究機構（TNO）である。安が急加速。DXや脱炭素に資する、よする仕組みである。

は、より多くの加工・製造の条件を検こと。例えば、レーザー加工は、いかこれらの技術的課題の解消に加え、井氏は「手厳しい指摘も多く受けました

日本の基幹産業である自動車産業、さ証 す る こ と で、こ れ ま で 実 現 不 可 能

なる物理現象によって加工が進んでい最もCPS化が困難な工程であるレーが、実用化と社会実装に向けて有益ならには半導体産業も、技術とビジネスのだった超微細加工や難加工材の扱いがるのか十分解明されていなかった。こザー加工を題材に実践的CPSの雛形を情報が得られました」という。評価結果

高効率・高品質・高信頼な日本のも両面で大変革期の中にある。これらの可能になること。3つ目は、サプライの困難な課題に東京大学のグループが実現し、それを起点に様々な現場に展を基に開発した技術をブラッシュアッのづくりの国際競争力の高さは、世界分野で世界をリードする製品を開発・製チェーンや生産ライン全体をデジタル挑戦。AIなどを活用したモデル化手法開する「CPSプラットフォーム」を整備プするとともに、国際連携も加速。今後中が認めるものだ。ただし、DXや脱炭造・供給していくためには、従来の強みツインで表現することで、災害や予期確立の目処が立っている（図1）。さらしていく予定である。この一環として、

は、米国、英国、カナダなどとの連携も素を基軸としたメガトレンドの中で、を強化しながら、新しい価値を創出できせぬ故障など突発的な事象が発生したに本SIPでは、レーザー加工向けモデ

浜松ホトニクスは難加工材である炭素推し進めていく予定だ。

その優位性の維持が約束されているわ

るCPSが求められる。日本の生産現場際にも、適切かつ迅速な対処が可能にル化技術を、九州大学などが半導体製繊維強化プラスチック（CFRP）などを西田氏は「より多くの適用分野でのけではない。競争原理が変わったビジは、経験豊富なエンジニアや高度な技なることである。

造のアニール工程や検査工程などにも高精度、高スループットで加工するため検証と開発に共に取り組む企業や、よネス環境に適応した、新たな強みを身能を持つ作業者などの人材力と改善活適用するための実証も進めている。のレーザー制御用デバイスを開発し、り 多 く の 企 業 で のCPS活 用 を 促 すに付ける必要がある。そして、DXや脱動の積み重ねで培った現場力によって、2つ目の課題は、デジタルツインをレーザー加工機に実装して実証実験をパートナー企業を募り、日本の製造業炭素に向けた技術や製品の創出に欠か世界が認める高品質な工業製品を作っ用いて生産条件の最適解を見つけ出す開始した。京都大学は、CPSによる精の競争力強化に向けた社会実装を目指せない最先端の半導体を安定して確保ていた。今後さらにCPSを活用し、こう「5年計画のうち3年が経過してボト手法が十分確立されていなかったこ緻な制御に対応できる高ビーム品質・高す準備が整いました」という。日本のする体制の再構築も求められている。

した人材力と現場力を強化・拡張するこルネックの解消にメドが立ち、いよいと。莫大な数の生産条件の組み合わせ出力の半導体レーザー光源を開発した。

製造業にとって本SIPの活動は意義のとで、優位性や競争力を維持・向上するよ社会実装のフェーズに移行できる状か ら 最 適 解 を 見 つ け る 問 題 は「巡 回

これは小型でレンズフリーのLiDARに大きいものであるはずだ。その門戸はことができる。

態になりました」と、サブプログラムセールスマン問題」と呼ばれる問題とも応用できる技術だ。また、情報通信研広く開かれている。

本SIPは、大学・研究機関・企業の力ディレクターの安井公治氏は力強く語同等であり、従来のコンピュータでは究機構（NICT）は、CPSを複数企業が共今、世界中の研究機関や企業が、製を結集して、近未来の日本の製造業のる。本SIPは、日本の製造業がCPSを実用的時間内に解が得られない難問用する際に欠かせない、機密性の高い造業に新たなパラダイムをもたらす仕競争力を醸成するCPSとその活用法を活用できるようにするための課題のうだ。ここでは、早稲田大学と慶應義塾

産業データを安全安心にやり取りする組みの開発と実用化に取り組んでい確立し、社会実装することを目指してち、2つの技術的課題の解消に主とし大学のグループが、量子コンピュータ

ための量子暗号や量子セキュアクラウる。そ れ は、CPS（Cyber Physicalいる。本SIPのプログラムディレクターて取り組んでいる。などを含む最適解を得るための多様なド技術を開発しており、担当するサブプり高度な技術や製品が早期に求められるようになった。

日本の競争力を強化するCPSの実現を目指す

CPSの実現と活用を阻む
ボトルネック解消に向けて知見を持つ台湾の工業技術研究院

国立研究開発法人
量子科学技術研究開発機構［イノベーションセンターSIP推進室］
東京都千代田区内幸町2-2-2富国生命ビル17F
03-6683-9069（代表） https://www.qst.go.jp/site/sip/※本コンテンツは、日経BPの許可により『日経ビジネス』2021年9月20日号の掲載内容より抜粋して作成したものです。禁無断転載