MONOist 新年展望

2024年もさまざまな話題がある宇宙開発。中でも「月面探査」はさまざまな取り組みが行われ、記念碑的な1年となりそうだ。この他、「ロケット関連」「深宇宙探査」の動向も紹介する。

製造業DXが進む中で、企業の枠を超えた形で自由なデータ流通を安心して行える「データ流通基盤」の重要性が高まっている。既に欧州などで動きは出ているが、2024年はその仕組み作りや主導権争いが進み、ある程度の形が定まってくる1年になる見込みだ。

ドライバーを理解し、的確にサポートするAIアシスタント。定番ともいえるコンセプトで、まだ実現しきれていない部分も残っていますが、2024年の今、リアリティーを持って改めて提案されています。

2023年は大手製造業を中心に生成AIの大規模導入が進んだ年だった。確かに、生成AIは製造業にも革命的な変化をもたらすテクノロジーだと感じられるが、導入そのものはゴールではない。2024年は定着化に向けた施策が進むと思われるが、その辺りを少し考えてみたい。

製造現場に限らず、ますます深刻化する日本の人手不足。ただ、技術の進化によってこれまで人が行ってきた作業の自動化も可能になってきています。

2023年は素材産業をはじめとするさまざまなメーカーがマテリアルズインフォマティクスの取り組みや効果について発表した1年だった。それらを振り返りながら、2024年以降のマテリアルズインフォマティクスのさらなる浸透と拡大で重要な役割を果たすであろう教育方法や導入効果について考察する。

2023年に大きな注目を集めた生成AIは、膨大なパラメータ数とあいまってAIモデルをクラウド上で運用することが一般的だ。2024年は、AIモデルを現場側に実装するエッジAIやエンドポイントAIを活用するための技術が広く利用できるようになるタイミングになりそうだ。

今注目のテクノロジーといえば「ChatGPT」に代表される生成AIが挙げられるでしょう。社内情報資産を活用した業務効率化などビジネス利用が進む中、製造業におけるデザイン／設計業務においても生成AIの存在感が増しています。今どのような活用が進んでいるのか？　2024年メカ設計フォーラム新年展望では、生成AI×設計の現在と、未来を見据えた付き合い方について考察します。

2023年は品質不正の問題が製造業を大きく揺るがした。ここ数年続いている品質不正についての問題はいまだに収まる兆しは見えず「日本品質」の陰りにつながっている。「透明性」に問題を抱える日本のモノづくり現場において同様の問題が今後も続くのは明らかで、早期に抜本的な取り組みが必要だ。

2023年もさまざまな話題がある宇宙開発。今回は、2022年に引き続き、「月面探査」「新型ロケット」「深宇宙探査」の3つをテーマに動向を見ていきたい。

2020年末から自動車業界で広がった半導体不足は、今もなお影響が残り続けています。自動車の生産は回復基調であるものの、稼働調整が実施された時期もあり、ユーザーに納車されるまでの期間も依然として長いままです。

金属3DプリンタによるAM（Additive Manufacturing）が製造業で存在感を増している。長い歴史を持つ金属加工を根本から変える技術なだけに、大きな可能性を秘めているのと同時に導入に向けたハードルも存在する。今後、果たして普及は進むのか、日本国内の状況を占った。

組み込み機器のエンジニアからは“対岸の火事”に見えていた「クラウドネイティブ」だが、自動車や産業機器の分野で積極的な取り込みが図られるなどその影響は無視できなくなっている。

2022年、国内産業界でもカーボンニュートラル実現に向けたさまざまなルールや枠組み作りが加速した。こうしたルール作りの中でも今後製造業に少なからず影響を与えるテーマとして、「CO2排出量見える化」と「カーボンプライシング」の2つを取り上げたい。

プラスチック資源循環促進法の施行を契機に、設計者CAEによるバーチャルなモノづくり／設計と解析のシームレスな連携の重要性が高まっています。また、再生プラスチックを利用した製造技術としてペレット式大型3Dプリンタの存在感も注目です。

2022年も大きな注目を集めた製造業DXだが、DXによるデジタル技術を基盤とした“信頼できるデータ”によるビジネスの枠組み作りが進もうとしている。2023年はその枠組みから外れた企業がビジネスに参加する権利を失う場面が生まれる可能性も出てくる。

2022年もさまざまな話題がある宇宙開発。今回は、「月面探査」「新型ロケット」「深宇宙探査」の3つをテーマに、2022年の動向を見ていきたい。

2020年9月の政府調達方針の変更を受け、2021年は国産ドローンの市場投入に向けたさまざまな活動が活発に展開された。年度内にドローンの目視外飛行可能なレベル4の法整備も行われる予定の2022年は、国産ドローン元年となるのだろうか。

製造業をはじめ、産業界へのCO2削減に向けた取り組みの強化を求める社会的な声が強まっている。多くの企業がカーボンニュートラル達成に向けた自社の取り組みを加速させ、削減目標を外部に発信している。製造業を取り巻く現状と今後の課題を、概略的ではあるが整理しよう。

レベル3の自動運転システムが世界で初めて製品化され、ハンズオフ機能が広がり始めた2021年に対し、2022年以降は、高度なADASやレベル3の自動運転の普及と競争が一層進みそうです。

AI（人工知能）の活用が広がりを見せている。こうした中で、新たな動きとして定着が進んでいるのが、工作機械や射出成形機など、製造機械へのAI機能の組み込みである。2022年はこうした動きがさらに加速し、AIの学習までを機械メーカーが担って出荷する動きが進む見込みだ。

2022年は引き続き、半導体不足とともに、樹脂不足が製造業に大きな影響を与える見通しです。材料や調達部品が手に入らず、代替品の利用を検討するなど各社対策を講じ始めていますが、設計現場として何かできることはないでしょうか？　「樹脂使用量の削減」「部品点数の削減」「代替品への対応」という3つの視点で、どのようなアプローチがとれるのか、その可能性について考えていきます。

スマート工場化の動きは着実に広がっている。その中で2022年はAIを活用した「アプリケーションの拡大」をポイントにデータ活用のさまざまな形が広がる見込みだ。

新型コロナウイルス感染症（COVID-19）以降、多くの業務のリモート化が進められてきたが、これまで「現地現物現実」が基本として徹底されてきた製造現場でも部分的にリモート対応を取り入れる動きが広がってきた。2022年はこうした仕組みの整備が進み、さらにより広く取り入れられる見込みだ。

2022年は「メタバース」に関するさまざまな技術やサービスが登場すると予想されます。単なるバズワードとして捉えている方も多いかと思いますが、ユースケースをひも解いてみると、モノづくりに携わる皆さんや設計者の方々にも深く関わっていることが見えてきます。一体どんな世界をもたらしてくれるのでしょうか。

さまざまな事業主体が5Gを自営網として利用できるローカル5Gの国内導入が始まって2022年は3年目になる。4.6G〜4.9GHzの周波数帯を用いるサブ6とSA（Stand Alone）構成という組み合わせが現実解として主流になる中、導入コスト削減に向けた取り組みも進んでいる。一方、6GHz帯を用いるWi-Fi 6Eを国内で利用するための検討作業も進んでいる。

ワクチン接種なども含め“Withコロナ”への動きが進んだ2021年。製造業においても復調が期待されたが、そこに水を差したのが半導体不足などを含むサプライチェーン混乱だ。2022年はこれらへの一時的対処が進む一方、今後も断続的に生まれるサプライチェーンの問題を抑制するような根本的な対応強化も進む見込みだ。

2021年もさまざまな話題がある宇宙開発。今回は、「大型ロケット開発」「民間の小型ロケット」「商業化が進む月面探査」の3つをテーマに、2021年の動向を見ていきたい。

COVID-19により特に人の移動が制限されていることから、「リモート化」の推進はあらゆる業務で必須となってきている。こうした中で従来とは大きく異なってきているのが「現地現物主義」が徹底的に進められてきた「製造現場のリモート化」である。

民間での商用サービスが始まった5Gだが、企業や自治体などが5Gを自営網として利用できる「ローカル5G」にも注目が集まっている。2020年末に6GHz以下の周波数帯であるサブ6やSA構成、屋外での利用が利用可能になる法整備が行われ、ローカル5Gへの期待はさらに高まっているが、その導入コストに見合った価値づくりはまだこれからだ。

新型コロナウイルス感染症（COVID-19）による混乱は2021年も続きそうな兆しを見せている。製造現場でも人の密集や密閉空間による作業が制限される中、これらを回避するために人作業の一部を代替する用途で期待を集めているのが協働ロボットの活用だ。2021年はコロナ禍による働き方改革も含め、製造現場での協働ロボット活用がさらに加速する見込みだ。

スマート工場化が進む中、工場内の生産機械や設備にも生産情報や設備情報などを活用するために「つながる」ことが求められるようになってきている。こうした環境に合わせる形で、生産機械についても協調領域については「水平分業型」へのシフトが加速する見込みである。

コロナ禍で、あらためてその価値が再認識された3Dプリンティング／アディティブマニュファクチャリング。ニューノーマルの時代に向け、部品調達先や生産拠点の分散化の流れが加速していく中、サプライチェーンに回復力と柔軟性をもたらす存在として、その活用に大きな期待が寄せられている。2021年以降その動きはさらに加速し、産業界におけるデジタル製造の発展を後押ししていくとみられる。

今後、ソフトウェアが担う役割を拡大していく要因は、クルマがユーザーの手元に来た後に機能を拡充するアップデートを行おうとしている点です。以前は車両購入後のソフトウェア更新というと、ナビゲーションシステムの地図データのアップデートや、クルマの修理で制御プログラムを修正するのが中心でした。スマートフォンで好みのアプリを追加したり、より良い最新の状態にアップデートしたりするようにクルマが変わっていけば、クルマの使い方や価値も大きく変化します。

工場のスマート化への取り組みは2020年も広がりを見せているが、成果を生み出せているところはまだまだ少ない状況だ。その中で、先行企業と停滞企業の“分断”が進んでいる。新型コロナウイルス感染症（COVID−19）対応なども含めて2021年もスマート工場化への取り組みは加速する見込みだが、この“分断”を解消するような動きが広がる見込みだ。

リテール分野にAIを活用する動きが広まっている。その中でも本稿は、AIカメラを用いた無人決済システム実現に向けた取り組みを取り上げ、2020年のニュースを振り返りつつ今後の展開を考えていく。

新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の世界的な感染拡大があぶり出したのが、パンデミックという想定外の事態に対応できない製造業のサプライチェーンの脆弱性だった。2021年は、製造業に求められているDXの一環となる“攻めのIT”として「しなやかなサプライチェーン」を実現する端緒の年になるかもしれない。

2020年、3D CAD業界で大きな動きを見せたのが各社による“プラットフォーム戦略”への取り組みだ。特に、ダッソー・システムズ（SOLIDWORKS）とPTCは新たなポートフォリオを打ち出し、その展開を加速させている。2021年はさらにその動きが本格化する見通しだ。

2020年は新型コロナウイルス感染症（COVID-19）による影響をあらゆる産業が色濃く受けた1年となった。2021年も引き続きさまざまな影響が続く見込みだが、ワクチン開発などが進む中で「コロナ後」を具体的に見定めた体制や仕組みへの移行が本格的に進む見込みだ。

2020年の宇宙開発で最も注目を集めそうなのが「火星探査」だ。この他「月・小惑星探査」「新型ロケット」「多様化する人工衛星」をテーマに、注目すべき話題をピックアップして紹介する。

自動車業界の大手企業が自前主義を捨てることを宣言するのは、もう珍しくなくなった。ただ、協調すること自体は目的ではなく手段にすぎない。目的は、安全で信頼性の高い自動運転車を速やかに製品化し、普及させることだ。協調路線で動き始めた自動車業界を俯瞰する。

IoTやAIの活用による理想像として描かれた「デジタルツイン」の世界が2020年はいよいよ現実化しそうだ。あらゆる情報を収集した“完璧なデジタルツイン”の構築は難しいが、用途を限定した“限られたデジタルツイン”の構築が進みつつある。2020年はこれらを組み合わせた“デジタルツインのアセンブリー”などへと進む見込みだ。

人口減少が加速する中、製造現場でも人手不足が深刻化している。その中で期待を集めているのがロボットの活用だ。特に協働ロボットの普及により人と同一空間を活用し新たな用途開拓が進んでいる。2020年はこれらの技術進化による普及が本格的に進む一方で、「人」との親和性をさらに高めた“第3の道”の登場に期待が集まっている。

労働力不足の影響が顕著になっている小売店舗は、IoTやAI、ロボットといったデジタル技術の活用による業務効率化が喫緊の課題だ。その中でも、カメラで撮影したデータから小売店舗内における顧客の購買行動や動線などを分析する「リテールAI」が注目を集めている。

IoTやAIを活用したスマートファクトリー化への取り組みは広がりを見せている。ただ、スマート工場化の最初の一歩である「見える化」や、製造ラインの部分的な効率化に貢献する「部分最適」にとどまっており、「自律的に最適化した工場」などの実現はまだまだ遠い状況である。特にその前提となる「工場全体のつながる化」へのハードルは高く「道筋が見えない」と懸念する声も多い。そうした中で、2020年はようやく方向性が見えてきそうだ。キーワードは「下は強く、上は緩く結ぶ」である。

国内で商用サービスが始まる5G。この5G以上に注目を集めているのが、通信キャリアでない事業主体でも5Gをプライベートネットワークとして利用できる「ローカル5G」だ。このローカル5Gの新市場として製造業の工場が大きく成長することが期待されている。

製造業のデジタル変革は加速する一方で2020年もさらに拍車が掛かることが予想される。その中で立ち遅れが目立っていたデジタル化による「モノからコトへ」の新たなサービスビジネス創出がいよいよ形になってきそうだ。ポイントは「専門の新会社設立」だ。

単なる試作やパーツ製作の範囲を超えたさらなる3Dプリンタ活用のためには、「造形方式」「材料」「構造」の3つの進化が不可欠。これら要素が掛け合わさることで、一体どのようなことが実現可能となるのか。本稿では“材料×構造”の視点から、2020年以降で見えてくるであろう景色を想像してみたい。

2019年は宇宙開発の話題が盛りだくさん。その中でも「有人宇宙機開発」「月・小惑星探査」「日本の新型ロケット」という3つのテーマに絞り、注目すべき話題をピックアップして紹介する。

人手不足に苦しむ中で、工場でもあらためて自動化領域の拡大への挑戦が進んでいる。その中で導入が拡大しているのがロボットである。AIなどの先進技術と組み合わせ、ロボットを活用した“自律的な全自動化”への取り組みも進むが現実的には難易度が高く、“人とロボットの協調”をどう最適に実現するかへ主流はシフトする。

「レベル3のシェアは2030年から横ばい」という市場予測を反映してか、2019年のCESでは無人運転車に関する展示が多くみられた。ドライバーが運転に復帰する必要のあるレベル3の自動運転と、システムが全ての動的運転タスクを担うレベル4〜5。それぞれについて、2019年は法的な議論や技術の熟成が一層進みそうだ。

IoTをつなげるのに最適な、低消費電力かつ広域で利用できるLPWAネットワーク。無線局免許が必要なライセンス系、不要なアンライセンス系を含めて多くのサービスがあり、百花繚乱の様相を呈している。このLPWAネットワークを、製造業は使いこなせるのだろうか。

製造業のIoT活用はスマート工場実現に向けた取り組みが活発化している。多くの企業が「見える化」には取り組むが、その先に進むために必要なIoT基盤などではさまざまなサービスが乱立しており、迷うケースも多い。ただ、これらのプラットフォームは今後、連携が進む見込みだ。

メカ設計の現場においてもAIや自動化といったキーワードを頻繁に聞くようになってきた。メカ設計ツールのAIや自動化関連のワードとしては「トポロジー最適化」「ジェネレーティブデザイン」「パラメータ最適化」などが挙げられる。それらを総称して、あるいは一部を指し「コンピュテーショナルデザイン」と呼ばれることもある。

2018年に不適切検査を公表した企業は原因がどこにあると考え、どのようにして再発を防止するのか。その答えは各社の調査報告書でたどることができる。本稿では、不正を犯す現場がどのような状況にあるのか、そして不正のない現場で今後不正を出さないためにできることを検討する。

労働力不足が加速する中、人手がかかる作業を低減し省力化を目的とした「自動化」への関心が高まっている。製造現場では以前から「自動化」が進んでいるが、2019年は従来の空白地域の自動化が大きく加速する見込みだ。具体的には「搬送」と「検査」の自動化が広がる。

2017年初時点では芽吹きつつあった程度の組み込みAI。今や大きな幹にまで成長しつつあり、2019年からは、組み込み機器を開発する上で組み込みAIは当たり前の存在になっていきそうだ。

金属3Dプリンタ関連の技術開発が急速に進み、海外を中心に製造事例も聞こえてくるようになった今日、その動きに取り残されないよう、従来の考え方や経験にとらわれない仕事をしていくことが、今後はより重要になっていきそうだ。

製造業のデジタル変革への動きは2018年も大きく進展した。しかし、それらは主に工場領域での動きが中心だった。ただ、工場だけで考えていては、デジタル化の価値は限定的なものにとどまる。2019年は製造業のデジタルサービス展開がいよいよ本格化する。

国内外の企業が「超小型」のロケットや衛星の開発を急ピッチで進めている。2018年の年明け早々からも、国内外でロケット打ち上げの実験や衛星の軌道投入が相次いでいるのだ。今、なぜ「超小型」が熱いのか。宇宙関連機器の開発に詳しい大塚実氏が解説する。

つながるクルマに関連した技術や製品は、これまでにも多くあり、現在も開発が進められている。しかし、それだけでは「走るスマートフォン」にはならない。スマートフォン並みにクルマの自由度を高めるには何が必要か。

2017年はCAE関連企業の買収が進み、設計者CAEというキーワードが再び注目されだしている。2018年も設計者CAE関連の技術の進化に注目していきたい。

2017年はIoTやAI技術の進展により、大型機械や設備の故障予知や予兆保全への取り組みが加速した1年となった。2018年は故障予知などを前提とした、センシングやデータ管理などが進み、予兆保全に関する各種製品開発やソリューションが数多く登場する見込みだ。

2017年は3Dプリンタ連携強化に伴う、ポリゴンとソリッドが歩み寄るような機能実装がさまざまな形で進んだ。2018年以降も引き続き両者は歩み寄り、メカ設計はより複雑化していくと考えられる。

2017年はスマートファクトリー化への取り組みが大きく加速し、実導入レベルでの動きが大きく広がった1年となった。現実的な運用と成果を考えた際にあらためて注目されたのが「エッジリッチ」「エッジヘビー」の重要性である。2018年はAIを含めたエッジ領域の強化がさらに進む見込みだ。

IoT活用を進めていく上で大きな課題になるのが、IoTデバイスなどのエッジ側とクラウド側の間に存在するソフトウェア開発環境の違いだ。この相克を解消するノンプログラミング開発環境に注目が集まっている。

2017年はMONOistでも情報発信が活発だったVR／AR。話題として盛り上がる一方で、製造業における普及での課題もある。製造業向けとしては、将来はARの進化に期待したい。

2017年の製造業を取り巻く動きの中で、最もネガティブな影響を与えたのが「品質不正」の問題だろう。「日本のモノづくり」のブランド力を著しく傷つけたとされるが、2018年はこの問題にどう対応するのかという点は、全ての製造業の命題である。人手不足が加速する中、解決につながる「仕組み」や「ツール」に注目が集まる1年となる。

2016年は製造業にとってIoTの活用が身近になった1年だった。しかし、その流れに取り残されていることが懸念されているのが、中小製造業である。ただ、製造業がIoTで「つながる世界」の価値を得るためには中小製造業の活用が必須である。2017年はどこまで中小製造業を巻き込めるかという点がIoTの成否を分ける。

ドイツのインダストリー4.0がきっかけとなり関心が高まった、IoTを活用したスマートファクトリー化への動きだが、2017年は現実的成果が期待される1年となりそうだ。既に多くの実証成果が発表されているが、2017年は、実導入ベースでの成功事例が生まれることが期待される。

AI（人工知能）と同じく2016年にブームを迎えたVR（仮想現実）。2017年以降、このVRが、製造業や建設業の設計開発プロセスに大きな変化を与えそうだ。AR（拡張現実）についても、「デジタルツイン」をキーワードに3D CADで作成した3Dデータの活用が進む可能性が高い。

2016年は“半自動運転”元年。Tesla MotorsやMercedes-Benz、日産自動車から、高速道路の1つの車線であれば自動で走行できるモデルが発表された。車線変更までシステムが判断して行えれば、自動運転は次の段階に進む。その「レベル3の自動運転」は2017年にも実用化が始まる。

2016年は人工知能関連技術が大きな注目を集めて「機械が人間の仕事を奪う」という議論が大いに盛り上がりを見せた。こうした一方で2017年には「現場」において、こうした動きと逆行するように見える「人とロボットが協力して働く世界」が始まりを迎える。

第3次ブームを迎えたAI（人工知能）。製造業にとっても重要な要素技術になっていくことは確実だ。2017年からは、このAIを製品にいかにして組み込むかが大きな課題になりそうだ。

2016年は製造業におけるIoT活用が具体的なものとして進展した1年となったが、2017年もその流れはとどまることはない。実導入や実活用に向けた本格的な動きが広がる中で2016年に注目を集めたのが、IoTを活用する基盤「IoTプラットフォーム」である。さまざまな解釈、さまざまなレイヤーのIoTプラットフォームが乱立する中、2017年はIoT基盤の整理が進む1年となる。