戦略プロポーザル革新的デジタルツイン - jstinnovative digital twin - establishment...

CRDS-FY2017-SP-01

Center for Research and Development Strategy, Japan Science and Technology Agency国立研究開発法人科学技術振興機構研究開発戦略センター

STRATEGIC PROPOSAL

Innovative Digital Twin

- Establishment of fundamental technologies for advanced　 design and manufacturing in future industries -

革新的デジタルツイン～ものづくりの未来を担う複合現象モデリングとその先進設計･製造基盤技術確立～

戦略プロポーザル

研究開発戦略センター（CRDS）は、国の科学技術イノベーション政策に関する調査、分析、提案を中立的な立場に立って行う公的シンクタンクの一つで、文部科学省を主務省とする国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）に属しています。CRDSは、科学技術分野全体像の把握（俯瞰）、社会的期待の分析、国内外の動向調査や国際比

較を踏まえて、さまざまな分野の専門家や政策立案者との対話を通じて、「戦略プロポーザル」を作成します。「戦略プロポーザル」は、今後国として重点的に取り組むべき研究開発の戦略や、科学技術イノベーション政策上の重要課題についての提案をまとめたものとして、政策立案者や関連研究者へ配布し、広く公表します。公的な科学技術研究は、個々の研究領域の振興だけでなく、それらの統合によって社会的な期待

に応えることが重要です。「戦略プロポーザル」が国の政策立案に活用され、科学技術イノベーションの実現や社会的な課題の解決に寄与することを期待しています。

さらに詳細は、下記ウェブサイトをご覧下さい。http://www.jst.go.jp/crds/

( E-1)

Society 5.0

E-1

3

[ ]

i

CRDS-FY2017-SP-01 国立研究開発法人科学技術振興機構研究開発戦略センター

戦略プロポーザル革新的デジタルツイン～ものづくりの未来を担う複合現象モデリングとその先進設計･製造基盤技術確立～

( E-2)

( ) E-3

a

b

c

d

e a ( )

( )

E-2 E-3

ii



CRDS-FY2017-SP-01 Center for Research and Development Strategy, Japan Science and Technology Agency

STRATEGIC PROPOSAL　 Innovative Digital Twin -Establishment of fundamental technologies for advanced design and manufacturing in future industries-

iii

CRDS-FY2017-SP-01 Center for Research and Development Strategy, Japan Science and Technology Agency

STRATEGIC PROPOSAL　 Innovative Digital Twin -Establishment of fundamental technologies for advanced design and manufacturing in future industries-

iv

...................................................................................... i

........................................................................................iii

........................................................................................ 1

.......................................................................... 5

......................................................... 5 .............................................................. 10 .............................................................. 12 .............................................................. 13

.......................................................................... 14

....................................................... 26

...................................................................................... 34

.................................................................................. 38

.................................................................................. 48

v



Society 5.0

( 1-1)( )

1-2

1-1 1-2

a

1



研究開発の内容

b

c

d

e a ( )

(1)

(2)

( )

(3)

(4)

2



(5)

(6)

3



研究開発の内容

3

1 1

2

1 1

IoTAI

(AR)

C1-1 1)

1) 2017 8 http://techon.nikkeibp.co.jp/atcl/mag/15/00161/00001/

4



2016 5(Society 5.0)

2.1

2-1

2-2

Society5.0

2.1

5



研究開発を実施する意義

現状認識および問題点

2-1 1)

2-2

6



Industrie4.0EU Horizon2020 2016 Smart

Cyber Physical Systems 22(CPS CPS )

2017 3UK The Digital Engineering and Test Centre

2011 National Strategic Plan for Advanced

Manufacturing (AMP: Advanced Manufacturing Partnership

Manufacturing USANSF 2008 300 CPS

ERC(Engineering Research Centers)

GE

2-1

2-2 ( ) (2016/11/25, 26 1 )

2-3

7





10

2-1

15

2-2 1

8



2-3

1) 2017 4

https://www.mitsui.com/mgssi/ja/report/detail/1222444_10674.html 2)

http://www.mext.go.jp/component/b_menu/shingi/toushin/__icsFiles/afieldfile/2017/06/27/1387312

_04.pdf

9





Society5.0

( 2-3)

2-3

3 ( 2-4)

[ ]

10



[

]

2-4 ( )

3 2.2 2-5

() ( )

2.2 Three-plane Strategic Diagram ERC(Engineering Research Centers) ( )

2-5

11




本提案の位置づけ

CO2 2-6 3 5

2-6

Society 5.0

12



2-1 2-2

( 2-7)

2-7

( ) 3)

3) http://www.mext.go.jp/component/b_menu/shingi/toushin/__icsFiles/afieldfile/2017/06/27/1387312_01.pdf

13




科学技術上の効果


社会・経済的効果

2 2

( 2-3)

( )

( 3-1)2030 CO2

3-1

a 3.1

( 3-2 3-3)

14



3-2

CRDS-FY2017-WR-09 3-11

3-3

3.1 ( ) ( )

Navier Stokes Maxwell

b

15



具体的な研究開発課題

c

( 3-4)

3-4

d

( 3-5) ( 3-6)

e a ( )

16



3 1

( 3-7)

3-5

3-6

17




��

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x

y

Wall

1.5 mm

3.2 mm

15.6 m/s

Intake

Exhaus

t

��#$�!"

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0

5

10

15

20

25

30

1 10 100 1000

Viscous sublayer

Log-law layer

t

IVO

= -30 CAD

t

IVO

= -15 CAD

tIVO

= 0 CAD

u

+

y+

340 CAD

0

1

2

3

4

5

6

7

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Blasius

tIVO

= -30 CAD

t

IVO

= -15 CAD

tIVO

= 0 CAD

η

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-1.0

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

0 5 10 15 20 25 30 35 40

60[μs]120[μs]

180[μs]240[μs]

Φ [MW/m

2]

x [mm]

60μs

120μs

180μs

240μs

�

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��

��

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OPQRS

3-7

(1)

3-1

[ ( ) ]

18



3-8

3-1

3-8

19




(2) 1800

1,800

1 3-2

( )

3-9

3-2

(3)

700

700 Ni

3-3

Ni

20



3-9

3-3

(4)

21




2

CO2

2 5

3-4

3-10

3-4

22



3-10 (VILS: Vehicle in the loop simulation) ( )

(5)

( )

2

2

3-5

3-11

23




( )

3-5

3-11 ( )

(6)

24



3-6

3-6

e

a d /

25




( 4-1) 4.1

2

4-1

26



2

4

1.

*( C2-1 )

*

2.

( C2-1 ) 3.

( C2-1 )

4.

( C2-1 )

C2-1 1)

1) CRDS-FY2017-WR-09

27



研究開発の推進方法および時間軸

4.1 (SIP) 2017 6

SIP100

4-2

3 A-D (a-d)

E (a-d)

(PM) PM / /1 10

4-2

28



3

/

C3-1

1)

CRDS-FY2012-SP-09

2)

CRDS-FY2016-SP-03

3) CRDS-FY2017-WR-09

29




4-3(SIP) 5

4-3

(1)

( )4 4.2

30



4.2

(2)Society 5.0

3~4 ISO5

EN ASME JIS JSME ISO( )/TC11(

16528) ISO/TC192 ( ) 4.3

4.3

(3)

(2)

(4)

50 (110 5 ) 8

31




4.4( ) 4.5

4.4 4

4.5

32



4 Internet of Things: IoT

IoT

AWS IoT Amazon Web Services 1 IoT

IoT Azure IoT Suite Microsoft 2

Azure Machine Learning Azure Stream Analytics Azure

Lumada 3

IoTOT IT

MindSphere Siemens 4

SAP HANA Cloud Platform Microsoft AzureAmazon Web Services

Predix General Electric 5

Predix GE

ThingWorx PTC 6 ThingModel

AR

Agile IoT Platform Ayla Networks Control Center Jasper TechnologiesCisco FUJITSU Manufacturing Industry Solution VPS MuranoExosite Watson IoT Platform IBM Xively LogMeIn Zatar Zebra Technologies

Meister DigitalTwin

1) https://aws.amazon.com/jp/iot/ 2) https://www.microsoft.com/en-gb/internet-of-things/azure-iot-suite 3) http://www.hitachi.co.jp/products/it/lumada/ 4) https://www.siemens.com/global/en/home/products/software/mindsphere.html 5) https://www.ge.com/digital/predix 6) https://www.ptc.com/en/products/iot

33




( ) 2-439 1 2016

11 25 26 ( )CRDS-FY2017-WR-04

2017 4( )

2017 11 24( )

(CRDS-FY2017-WR-09

1213 25 1 ( 10 )

11

34



2017 11 24

2017 11 24 11 00 18 00 JST 2 A

35



付　　録

[ (COCN) ]

FA MI

R&D

IHI

( )

36



NEDO NEDO NEDO

NEDO JST JST

CRDS-FY2017-WR-09

37



付　　録

1. Industrie4.0 Industrie4.0 ICT

2030Industrie4.0 /

12 Development and engineering (

2-1) ICTHigh-Tech Strategy2020 for

Germany

2-1 Industrie4.0 ( ) Development and engineering ( )

GERMAN STANDARDIZATION ROADMAP Industry 4.0 Version 2, Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0

Industrie4.0 it's OWL

Cross-Sectional Projects Innovation Projects https://www.its-owl.com/fileadmin/PDF/Informationsmaterialien/2016-Making_machines_intelligent_Leading-Edge_Cluster_it_s_OWL_EN.pdf https://www.its-owl.com/projects/cross-sectional-projects/

38



2 2.1 (NSF) ERC(Engineering Research Centers)

ERC 30(NSF) NSF

Three-plane Strategic Diagram ( )

Advanced Manufacturing 4 []

18 2

ERC( ) ERC

( ) (CPS) NSF 2008 300

Cyber-Physical Sensing, Modeling, and Control with Augmented Reality for Smart Manufacturing Workforce Training and Operations Management Cyber-Physical Approaches to Advanced Manufacturing Security

( )

2.2

National Strategic Plan for Advanced Manufacturing 2012 2 NSTC

DARPA

AMP: Advanced Manufacturing Partnership 2011 6

52021

Manufacturing USA

39



付　　録

National Network for Manufacturing Innovation: NNMI Manufacturing USADigital Manufacturing & Design

Innovation Institute UI Labs( )2014 2 2.3 GE

GE

( 2-3)

(a) ( ) (b) GE

2-3 GE GE Global Research

3. 3.1 (EPSRC) CIM Centre for Innovative Manufacturing

CIM8 230

3.5 600 1.36 2000EPSRC

16 CIM 201000

115 CDTs Centres for Doctoral Training

40



2-4 CIM16 CIM, https://www.epsrc.ac.uk/newsevents/pubs/cimbrochure/

3.2

Innovate UK 2014

High Value Manufacturing 2011 10 http://www.jst.go.jp/crds/pdf/2014/CR/CRDS-FY2014-CR-02.pdf 3.2.1

6 1.4 7

https://hvm.catapult.org.uk/

41



付　　録

3.2.2 UK 2017 3 UK The Digital

Engineering and Test Centre

https://www.digitalcatapultcentre.org.uk/digital-catapult-innovate-uk-call-manufacturing-challenges/ 4.

14 (2021 2025 )2025 GDP 1.5 2.0%

2.5 3.0% 2025

10

52025 40

42



1 (SIP) [2014-2018]

50CO2

80 49 2 AICE

2017

6 SIP100 AICE

http://www.jst.go.jp/sip/k01.html 2 (SIP) [2014-2018]

CFRP( )

SIP

20172

CMC

http://www.jst.go.jp/sip/k03.html

43



付　　録

3 (SIP) [2014-2018]

Additive Manufacturing

24 http://www.sip-monozukuri.jp/ 4

JST CREST 2002 2009

https://www.jst.go.jp/kisoken/crest/evaluation/follow/h27/h27_03_CD_CREST.pdf

JST CREST 2005 2012

http://www.jst.go.jp/pr/evaluation/problem/problem2/kisoken/h24/201307/sanko/shiryo_12.pdf

HPCI

44



2011 2015 HPCI 9

2012 9HPCI

HPCIHPCI

2012 11 10 2012 611 1

10

http://www.mext.go.jp/a_menu/kaihatu/jouhou/hpci/1307375.htm

2020

2014

http://www.mext.go.jp/b_menu/houdou/26/12/1354134.htm 5

(FIRST) 2009 2013

NII

45



付　　録

http://www.tkl.iis.u-tokyo.ac.jp/FIRST/report.html

IT 2012 2016

CPS)IT

CPSIT

CPS

CPS IT

http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/gijyutu/gijyutu2/006/shiryo/__icsFiles/afieldfile/2014/06/19/1348765_3.pdf 6

JST CREST 2015

ICT

ICT

https://www.jst.go.jp/kisoken/crest/research_area/ongoing/bunyah25-6.html

46



JST CREST 2015

( )

https://www.jst.go.jp/kisoken/crest/research_area/ongoing/bunyah25-5.html

47



付　　録

1 (1D )

2 31 2 3

1D-CAE 1

48



■戦略プロポーザル作成メンバー■

佐藤　順一　　　上席フェロー・総括責任者　（環境・エネルギーユニット）大平　竜也　　　フェロー・リーダー　　　　（環境・エネルギーユニット）伊藤　哲也　　　フェロー　　　　　　　　　（ナノテクノロジー・材料ユニット）嶋田　義皓　　　フェロー　　　　　　　　　（システム・情報科学技術ユニット）中村　亮二　　　フェロー　　　　　　　　　（環境・エネルギーユニット）髙橋　玲子　　　フェロー　　　　　　　　　（環境・エネルギーユニット）松尾　敬子　　　フェロー　　　　　　　　　（科学技術イノベーション政策ユニット）

※お問い合せ等は下記ユニットまでお願いします。

CRDS-FY2017-SP-01

戦略プロポーザル

革新的デジタルツイン～ものづくりの未来を担う複合現象モデリングとその先進設計･製造基盤技術確立～

STRATEGIC PROPOSALInnovative Digital Twin- Establishment of fundamental technologies for advanced design and manufacturing in future industries -

2018 年 3 月　March 2018ISBN　978-4-88890-579-4

国立研究開発法人科学技術振興機構研究開発戦略センター　環境・エネルギーユニットEnvironment and Energy Unit, Center for Research and Development Strategy,Japan Science and Technology Agency

〒102-0076　東京都千代田区五番町７番地電　　　話　03-5214-7481 (代表)ファックス　03-5214-7385

http://www.jst.go.jp/crds/©2018 JST/CRDS

許可無く複写／複製することを禁じます。引用を行う際は、必ず出典を記述願います。No part of this publication may be reproduced, copied, transmitted or translated without written permission. Application should be sent to [email protected]. Any quotations must be appropriately acknowledged.

　

　　　

ISBN 978-4-88890-579-4

戦略プロポーザル 革新的デジタルツイン - jstinnovative digital twin - establishment...

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