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お知らせ

2021/06/23

企業の製造プロセス高度化を支援するための拠点整備を開始
- マテリアル・プロセスイノベーションプラットフォームの構築 -

令和3年6月23日
国立研究開発法人産業技術総合研究所

概要

国立研究開発法人 産業技術総合研究所【理事長 石村 和彦】(以下「産総研」という)材料・化学領域【領域長 濱川 聡】は、マテリアル・プロセスイノベーションプラットフォーム(以下「拠点」という)の整備をスタートした。本事業では、日本の国際競争力の源泉である摺り合わせ型製造プロセスに取り組む企業の製造プロセスの高度化を目的とし、3カ所の産総研地域センター(つくば、中部、中国)に最先端のプロセス装置群や分析装置群を導入する。原料から製品に至るまでの製造プロセスデータを一括して収集し、その解析やデータ駆動型の製造プロセス改善ができる拠点の整備を進める。本事業は、令和2年度第3次補正予算「重点産業技術に係るオープンイノベーション拠点整備」に基づいており、令和3年度内に整備を完了し、企業の研究開発支援を開始する予定である。

マテリアル・プロセスイノベーションプラットフォームの概要

マテリアル・プロセスイノベーションプラットフォームの概要

背景

日本のマテリアル産業は世界市場の過半シェアを占めるものも多数存在するなど、輸出産業の要である一方、リバースエンジニアリング可能な組み合わせ型製品は模倣が容易なため、国際シェアを落とす傾向にある。高度な製造プロセス技術の賜物である摺り合わせ型製品は、リバースエンジニアリングが困難であり、日本の国際競争力を支える鍵となっている。また、コンピュータや人工知能の急速な発展に伴い、マテリアルの研究開発も従来の仮説駆動型からデータ駆動型へ急速にシフトしてきており、情報技術を使った研究開発の加速が期待されている。すでに研究が盛んなマテリアルズ・インフォマティクス(MI)は、材料探索や試作において開発期間の大幅な短縮例が報告されており、今後の材料開発の主軸となることが予想される。一方、「何を作るのか」を検討するMI に加えて、「どう作るのか」に焦点をあてたプロセス・インフォマティクス(PI)についても近年注目が集まっており、PI の技術基盤を早急に確立し、MI とPI の両輪による材料開発を進めることが日本のマテリアル産業の競争力の強化につながる。

このため、内閣府 統合イノベーション戦略推進会議が策定した「マテリアル革新力強化戦略」では、日本が強みを有する製造プロセス技術のさらなる高度化を図り、データを活用したプロセス技術開発などを加速化させるために必要なマテリアル・プロセスイノベーションプラットフォームを産総研地域センターに整備することが明記されている。

こうした背景のもと産総研では、マテリアル産業の製造プロセス高度化をデータ駆動型の観点から支援するための拠点を各地域センターに整備する取り組みを進めている。

拠点整備の目的

本拠点整備では、以下に示す2 つを主な目的とし、製造プロセス設備や分析装置群の導入、拠点運営の仕組み作りを進めている。

(1)中小・中堅・ベンチャー企業などの拠点利用による社会実装支援
産総研は、日本のマテリアル産業を支える中小・中堅・ベンチャー企業などによる本拠点利用を目指している。データ駆動型研究開発への移行や、最先端設備の導入などが単独では困難な、それら企業などが、産総研との共同研究や技術コンサルティングを通じて拠点の装置群を利用することで、研究開発の高度化や製品の社会実装の促進を支援する。

(2)プロセス・インフォマティクス基盤技術開発に向けた整備
PI は製造プロセスに対するデータ駆動型研究開発の取り組みの一環であり、温度や圧力、トルク、流量といった時間とともに変化するさまざまな製造プロセスデータを収集し、製品の特性と関連付けながら解析することで、製造プロセス条件の探索や最適化、品質管理などを行う。産総研は、さまざまなデータを取得できる装置群や、専用のネットワーク回線によるデータ集約体制を本拠点に整備することで、PIの構築に必要不可欠なデータを効率的に取得できる環境を構築する。現在、データ集約や利活用を円滑に進めるための制度設計について議論を行っている。

また、産総研の各地域センター(つくば、中部、中国)に整備する拠点は、以下に示す機能を有する。

【資源循環の革新をもたらす触媒材料拠点(つくばセンター)】
機械学習を利用した触媒設計システムや、ハイスループットな触媒自動合成設備、自動評価設備などを導入し、経験のない企業であっても、機械学習を利用した触媒開発を一体的に行うことが可能な拠点を整備する。

【セラミックス、合金などの極限機能材料拠点(中部センター)】
自動車・航空機などのモビリティ用材料を開発するメーカーが集積している中部地域が強みを持つセラミックス・合金などについて、原料となるナノ粒子から部素材に至るまでのプロセス全体を一括で開発する機能を備えた拠点を整備する。

【脱化石資源実現を目指したバイオベース材料拠点(中国センター)】
ナノセルロースなどの新素材の社会実装を目指し、各種原料の調整や、樹脂やゴムとの複合化を可能とする分散・成形加工プロセス設備を導入する。さらに、これら部素材の構造と製品特性を関連付けるための高度な分析・評価設備を備えた拠点を整備する。

今後の予定

令和3年度内に拠点整備を完了し、企業などによる拠点利用の開始を予定している。また、企業・大学の有識者を交えたワーキンググループを発足し、拠点整備と活用に関する議論を進めている。

本件問い合わせ先

国立研究開発法人 産業技術総合研究所
材料・化学領域研究戦略部 連携推進室
室長 石原 正統 〒305-8560 茨城県つくば市梅園1-1-1 つくば中央第1
TEL:029-862-6031 E-mail:mc-liaison-ml*aist.go.jp(*を@に変更して使用してください。)

用語の説明

◆データ駆動型研究開発
MI やPI を含む研究開発方法の総称で、実験やシミュレーションで得られたデータをもとに、それを説明するためのモデルを見つけ出す研究開発方法。これに対し、従来の研究者が想定した仮説を実験によって検証する研究手法は、「仮説駆動型研究開発」と呼ばれる。[参照元へ戻る]
◆リバースエンジニアリング
製品を分解したり、動作を観察したり、ソフトウェアを解析するなどして、製品の中身や構造を解析し、そこから製造方法や動作原理、設計図などを明らかにする手法。[参照元へ戻る]
◆摺り合わせ型製品
製品性能を発揮するために、外からでは分からない微妙な調整等の高度な製造プロセスのノウハウが必要な製品。摺り合わせ型製品はリバースエンジニアリングによって中身が明らかとなっても、簡単に模倣する事が出来ない。これに対して組み合わせ型製品は、中身が分かってしまうと容易に模倣される。[参照元へ戻る]
◆マテリアルズ・インフォマティクス(MI)
材料(マテリアル)に関する実験やシミュレーション結果のデータベースを、情報科学(インフォマティクス)の手法を用いて解析することで、効率的で高速な新材料探索や試作を行う取り組みの総称。[参照元へ戻る]
◆プロセス・インフォマティクス(PI)
MI の考えを製造プロセスに適用した取り組みのこと。MI で探索した材料をどのように作るかといった、材料の合成・製造方法を効率的に探索、最適化する取り組みの総称。[参照元へ戻る]
◆統合イノベーション戦略推進会議
「統合イノベーション戦略」(平成30年6月15日閣議決定)を推進するため、内閣に設置された会議。
https://www.kantei.go.jp/jp/singi/tougou-innovation/ [参照元へ戻る]
◆マテリアル革新力強化戦略
日本の経済・社会の発展を支えるマテリアル産業の革新力を強化するため、政府の方針として、第6期科学技術基本計画及び統合イノベーション戦略2020を視野に入れつつ検討、策定された戦略。
https://www8.cao.go.jp/cstp/material/honbun_gaiyo.pdf [参照元へ戻る]
◆機械学習
コンピュータによって、特定の課題に対する効率的な予測・分類を行うためのアルゴリズムや統計モデルを構築する手法の総称。[参照元へ戻る]
◆ハイスループット
単位時間当たりの処理能力が高いこと。[参照元へ戻る]
◆ナノセルロース
植物の細胞壁の主成分であるセルロースを、ナノレベルまで微細に解きほぐしたもの。[参照元へ戻る]

記載URL 最終アクセス日:2021年6月23日

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