三田典玄　森口誠〔一般社団法人センサイト協議会　理事〕

３　センサデータ取得する仕組み構築を容易にする規格の標準化

データを取得するためのIOTシステムを構築するにあたり、どのようなセンサを採用し、どのような機器を接続していくのか決定するのは難しい。同じ出力を求めるにも検出の原理が異なるため、品質の表記が変わるからである。同じ出力を求めるにも検出の原理が異なるため、品質の表記が変わるからである。
例えば加速度センサの場合、あるものは、定格出力：0.5ｍV/V以上、あるものは「０(ゼロ）G出力　1.5Ｖ（電源３V時）)と電圧出力で表記される。一方MEMS技術を使った加速度センサは加速度（G）で出力される（基板実装すること前提でその手間はあるので、取り出しが簡単であるというわけでないが）。しかも電圧での出力の場合、これをデータロガーに接続して、加速度表記に転換するのだが、その分解能は、ロガーに依存している。多くのデータ活用のためにセンサを活用したいデータ活用者にとって、自分の目的にあった必要十分なデータロガーを見つけ出すのも大変である。
センサ技術者の感覚では加速度を検知する方法は多数あり、ひいては信号への変換方法も多数あるので、顧客の要望に合わせて多数のパターンがあるのは当然である。しかし、データを使おうとしてシステムを組まなければと、考えているユーザから見ると加速度が欲しいのに出力が電圧というのはわかりにくい。正確に理解しようとするとセンサの基本や加速度センサの検出方式の理解が必要となるが、上下の動きなどざっとした情報のみ知りたいようなユーザにとっては一からセンサを勉強することはかなり重い負担である。センサの詳細を理解できていなくてもセンサを選択できるような道筋が必要で、そのための基盤となるのが接続の規格である。（図11）

しかし、この一つの検出指標に対し多様な検出方法があることは規格化していくことを困難にしている。
さらにセンサ自体の定義自体が広がっていて、接続に関わる機器が多層化・複合化しているため、規格化することをより困難にしている。
例えば狭義では温度・圧力・流量・光・時期などの物理量やそれらの変化量を検出する素子」（図12 ①）であるが、半導体の活用により検出したセンシングデータを補正して、出力できるようになっている素子（図12 ②）もセンサとして一般化している。
半導体やMEMSセンサにおいて、微小な検出器は温度による特性変動が大きいため温度補正回路を組み込むことにより、より精度の高い出力ができるように進化している。
さらに現在はネットワークを介して補正値を導入したり、ネットワーク上の複数のセンサデータを統合化したりした、新たに定義した評価軸に対しどの程度であるか示したもの（例：熱中症センサなど）もセンサとして定義されるようになっている（図12 ③）。このようにネットワークを介した複合化されたセンサにおいては、物理量の出力ではなく、人が活用しやすい指標として出力して、広義のセンサとして活用されている。

例えば、河川の防災監視においては河川の水位センサだけでなく、今後の気象情報や、上流の水位・気象情報、過去のデータなどを複合して「河川氾濫危険度センサ」として活用されている。しかし、現状では河川個々にアルゴリズムの設定が必要であり、機器を接続して設定すれば、「河川氾濫危険度センサ」として機能するというわけではない。
これは、センサの仕様・検出方法・補正処理方法・設置位置といったセンシングデータ品質が定義されることにより、センシングデータを同様に扱ってよいかどうか判断できるような状態にないからである。ある広義のセンシングに対し、どのようなメタデータをつければ、異なるケースでも同様に扱うことができるかどうかは、因果のありそうなメタデータを整備し、検証していくことで、実用に近づくものである。このようなデータ連携にはセンシングメタデータとともにデータが正しく伝える機器の連携が必要になる。

このような時代にはセンサがデータを出力してから人が理解しやすい数値・表記に変換するまで、センサ・AD変換・通信・電源などの機能に分解して記す必要がある。次世代センサ協議会ではこの問題を克服するために「つないだら使えるセンサシステム」という構想の基でＳＵＣＳ（ザックス）コンソーシアム^13）組織し、取り組んでいる。こではセンシングシステムのセンサ・AD変換・通信・電源の各ユニットの接続規格とメタデータのデータモデルを定義し、プログラムレスで専門知識がない人でもセンシングシステムが利用できるように工夫している。すでにSUCSの説明用のプロトタイプを作成し簡単な実施テストを行っている。今後広く普及していくには、社会実装の実施、国際標準化への提言など多くの課題が存在するが、メタデータのデータモデルオープンにし、標準化していこうという活動はユニークである。SUCS1.0のガイドラインを6月にSUCSコンソーシアムより発表される予定となっており、来月の本webジャーナルでもSUCS特集号として詳細を報告する予定である。詳細はそちらを参照されたい。

ほかにiflinkオープンコミュニティ^14）は、「誰でもIOTが使える」世界の実現にむけて、iflinオープンコミュニティは様々なIoT機器やWebサービスをモジュール化することで、ユーザーが自由に組み合わせて便利なしくみを簡単に実現することができるIoTプラットフォームを整備している。」
またソニーグループではMESH^15）と呼ぶ、触って体感することから始められるIOTブロックとソフトウエアを提供している。このような提案も実際に使用することで接続に必要な規格の課題や必要とするメタデータを抽出する活動としてとらえることができる。

４　取得データの多様化に対応するセンサ記述のデジタル化

現在の物作りは複雑化する一方である。100を余裕で超える部品を実装した基板を複数重ねたり、放熱スペースがない場所に実装したり、高周波信号に干渉しないようにアンテナを設計したりする。試作を繰り返すことは現実的ではない。できるだけシミュレーションによって、開発負荷を下げることが求められている。

さらにこのように開発された製品を生産するための材料発注・管理、製造装置のプログラム、製造品質に管理とエンジニアリングチェーン、サプライチェーンの共通連携データとしてデータ連携することが求められている。このようなニーズからCAD,CAE,CAM、PDM,EDMなどのツールが急速に進化している。またこのようなニーズに応える共有基盤となる製品データのデジタル化が重要になっている。
現状の活用の代表的なファイル形式はSTEPやIGESやSTLである。これらはCADの中間ファイルとよばれ、ISOなどで規定された３Dデータ表現の根幹をなすものである。電子回路においてはSTEPが使用されることが多く、これを用いることで3次元モデルを異なるCAD間でも再現するができる。これは同様に記述されたプリント基板上に実装することで回路としての表現が可能になる。（STEP外のデータは互換されないので、名称の記述やほかのメタデータなど連携しないものもある）
さらに材料の誘電率やヤング率などのデータがあれば動作特性の解析や通電時の特性も解析もできる。これらが標準化されたフォーマットで記述されていればデータ連携が可能である。STEPなどの中間ファイルもこれらに対応していっている。
このように複数の定義された数値を組み合わせることにより、より大きな価値を生み出し、ユーザが得たい成果に達する助けとなる。

このような製品デジタル化の取り組みはより広い領域で起こっていてセンサも逃れえない。
代表的な例はCatena-Xである。Catena-Xは、自動車産業のサプライチェーン間でデータを交換・共有するためのプラットフォームを構築しようとしている。
情報やデータ交換の仕組みを標準化することで、開発効率・生産効率・透明性の向上が見込まれる。ドイツ企業が中心だが、日本からもDMG森精機などが参加している。
Catena-Xの詳細はその専門書に譲るが、この効果は多岐に渡る。製品データをデジタル情報で提供しあうことにより、自動車全体をデジタルで表現できるようになり、様々なシミュレーションを実施しることで、実車をくみ上げる以前に課題の抽出が可能になり、より効率的な開発が容易になる。また製造時の製品品質データ連携・グリーン調達なども容易に確認・フィードバックされるようになる。

またデジタルプロダクトパスポート (DPP)^16）同様の意味を持つとも捉えられる。
エコノミーアクションプラン（循環型経済行動計画）」の要となる「持続可能な製品イニシアティブ（SPI: Sustainable Products Initiative）」であり、EU市場に投入される製品が持続可能なものになるよう、製品の標準化を進める施策が盛り込まれたイニシアティブとのこと。ようするに製品の持続可能性を証明する情報として、製造元、使用材料、リサイクル性、解体方法などの情報も含まれ、製品のライフサイクルに沿ったトレーサビリティを確保することが求められる。一見単に「データを付帯しなさい」という意味にしか見えないが、一定の製品を表すデータモデルの中でグリーン調達データを付帯させることを意味する。

Catena-Xほど大きくはないが、日本でも興味深い事業を行っている企業が存在している。
ヤマザキマザック株式会社の工作機械 生産支援ソフト「MAZATROL」とミスミグループのデジタル部品調達サービス「meviy」である。
ヤマザキマザックはAIを活用しデジタルツイン上で事前加工することで、加工プログラムの自動生成精度の向上することができるソフトウエアを提供している。ミスミグループは３D　CADデータを「meviy」にアップすることで、見積もり、製造可否を判断することができる。
CADデータや属性情報（このメタデータの付け方が重要）と工作機械とを結びつけることが実現できている「meviy」上でそれぞれのMAZATROLのデータを共有することができると、加工実績が増えれば増えるほど、自動生成プログラムの精度が上がるというモデルを構築しうる。このデータの共有にあたり、データの売買という概念が入ると「ｍeviy」上にデータ市場が形成されることになる。またこれらは現状では部品調達に限った話だが、組み立て加工品など、複数のパーツの複合体や、加工プロセス品に関するサービスに発展していく可能性があることは容易に想像がつく。センサもこの流れの中からは逃げることはできないし、リアルな加工精度に直接効くセンサの精度とその表現は大きな意味も持つ。

５　デジタル社会にむけての課題

データ連携社会においてセンサに求められる要件と現状の取り組みを整理してきた。
紹介した事例はごく一部であるが、大まかな像は記載できたかと思う。
現状、デジタル化を実現することで、効率が向上したり、見える化が実現したり、効果がよくわかる面については進展がみられる。一方で、エッジ部分のデータがスムーズにつながる仕組みについては、まだまだと言わざるを得ない。いわば使える範囲で改善をすすめているが、活用できてないデータが膨大に存在し、課題はエッジにある。
公正な取引市場の形成やセキュリティの課題も含め多様な課題は存在するがここではデータを生成する立場から見た課題を整理する。

１）データ生成者にとって利益になるか？
データ連携のプラットフォームができたとして、膨大なデータ提供者が存在し、データ活用者がデータを活用できるような環境が整わなければ、システムとして成り立たない。しかし、データ提供側の労力に見合う価格でデータを提供できるかは不明である。そもそもデータを活用してもらえない可能性がある。もちろんデータ提供者は自身の持つデータが売れるようなものでないと判断した場合データ市場にデータを提供しようとは思わない。
現状では行政がもつパブリックデータのオープン化をデータ連携のスタートに置こうとしているように見える。例えば以下のような段階が想定される。

民間のデータ提供者としてはすでに一部では行われているが、モバイル通信業など、大規模にデータを扱う事業者が中心になると思われる。これらの企業はすでにデータ管理された膨大なデータを持つこと、消費行動を行うユーザが含まれていることなどから、重要な価値を持つため、個人情報の保護に関する問題がクリアされる限り、早い段階でデータ連携基盤上にデータが提供されてもおかしくはない。
ただ、小規模データになればなるほど負荷と価値に乖離が見られるようになる。利用者を増やすことで価値を上げるとともにデータ提供者側の負荷とコストを低減することが必要である。現状解決する見込みまだ立っていない。

２）メタデータの整備・特にセンシングメタデータを整備できるか？
メタデータ整備は膨大で、その整備を行っている期間はお金にならない。規格にのっとり体系化しなければ、メタデータの価値を十分活かせないためである。また体系化して実際に使ってもらえるかは分からない。メタデータが整備されることにより利益が生じることが見えてこなければ、メーカーは本腰を入れない。その意味でDPPのような規制はメタデータ整備を後押しする可能性はある。
　一方でCAD,CAEの世界ではデジタルツイン、デジタル製品化がすでに始まっており、今後拡大していくであろう。問題は、「どこまでデジタル表現するか？」である。言い換えると秘匿情報はデジタル化したくないというメーカー側の思惑と、データを入れ込むだけで製品すべてを把握したいユーザ側のニーズをどこで合致させるかである。
半導体におけるIBISモデル^17）のような規格の整備が必要かもしれない。

３）データ活用者のニーズを実現する新たな価値をむすびつけられるか？
接続機器の規格について述べたが、デザイン思考から社会課題の仕組みを考える立場から必要な仕組みに落とし込むには機器の規格だけでは不十分である。
ニーズを機能に分解し、センサの出力数値に整理する過程が必要であり、これらをサポートするような社会的な仕組み作りがデータ連携を加速すると考えられる。
またこのように現象を事象表現できると新たなセンサニーズが生じ、センサ業界の発展にも貢献するものと考える。（図18）

データ連携する社会が実現するとこれらのデータを用いて新たな価値提供をおこない、事業化をおこなおうとする。しかし、新規性が高いものほど、市場にあるデータだけでは十分でなく、補完するデータが必要になる。この際、既存のデータがどのような構成なのか見えていることが望ましい。しかし、データ活用者とセンサ設置の環境までの階層はより多段化している。これらのユーザをつなぐ仕組みが必要である。また、ユーザとデータをつなぐことで、新たなセンサニーズが生まれると考えられる。

４）公平な仕組みになるか？
日本においても誰でも平等にアクセスできる基盤データの民主化を基本としている。
欧州委員会でもGAIA-Xでは公平でシンプルなデータ連携基盤としている。
しかし、基準を制定したものが適合しやすい事実や基盤にアクセスにおいて、優位不利が存在する。せっかくの物理的には高性能なセンサや機器がデータ連携適合性の整備ができなかったため、市場からはじかれることがありうる。
先に述べたDPPであるが、これは単純にデジタルデータを製品に着けなさいということを意味するのでではないと考えられる。
製品と製品を組み合わせて製造される製品を表現するには、製品そのものを表現するデータモデルが必要で、ＥＵで制定したモデルに従って、表記されることが求められることになる。つまり先に述べたデジタル製品の基本仕様をEUが描くと言っているに等しい。これは日本の経験に基づいた製品がデジタルデータを付帯できないために売買できなくなる可能性を意味している。

６　まとめ

デジタル社会、ネットワークを介した複合センサのような概念も一般化されるとともに、世の中のネットワークにつながる機器は全てセンサのような役割を果たしうると認知され、収集されたデータが新たな価値を産むことが理解されつつある時代にある。そのため、データの収集にやっきになる時代になっている。
しかし、現状はGAFAに代表される規格に基づいた膨大なデータを取得できる企業に支配されている。これに対し、データ連携基盤はデータを一部の企業だけでなく、一個人でも、利用できるようにデザインされており、このことが重要である。世の中にあるデータを組み合わせることで、人々に刺さる価値を創造し、提供することができれば、新たな事業が産まれることになる。誰でもアイデアがあれば、新たな分野の事業を起こせるようになる。
データの民主化と呼ぶ事象である。
一般的な人権に関わる民主化は自由な個々の人々によって、成し遂げられ、維持されていく。データの民主化も同様にデータを利用・活用・提供する人々によって成し遂げられ、維持されていく必要がある。
その中でもデータの生成源であるセンサを提供するセンサ技術者の役割は大きい。
実際、ユーザ、データ活用者側のニーズは具体化され、DATA-XやGAIA　Xのような基盤とそれを支える仕組みづくりにデジタル庁などの官公庁も動いている。
しかし、データ生成者であるセンサのメタデータが整備されない限りデータ連携はなされず、データの民主化の時代はこない。
センサの能力を削らないよう、メタデータを整備し、規格を定義できるのはセンサ技術者だけである。

7　センサイト協議会の取組み

データ連携社会で求められていることを整理してきたが、まだまだ世の中のニーズとして十分顕在化しておらず、実際の社会においてどのような仕組みで実装されるのか、センサに関係する研究者・技術者・メーカなどにとってどのような利益がもたらせるのか、具体的には見えてはいない。
この様な背景の元、データ社会における情報発信源としてのセンサのあり方に向けて、検討する事が重要であると認識し、（一社）センサイト協議会^18） の中に「センシングメタデータ利活用基盤検討WG」 を立ち上げる予定である。
このWGの狙いはセンサに付帯すべきメタデータとその付帯の仕方を実際に検討することで、今後のセンサの在り方を示すことである。
まずセンサ技術者から見たセンサに関わるメタデータの検討が必要と認識している。

この活動を通して、新たなセンサを提案し、そのセンサが新たな価値を産み、さらなる新たなセンサにつながる様なエコシステム構築を目指したい。
（一社）センサイト協議会では問題に一緒に取り組んでいただける企業を求めている。
これらの活動にご興味お持ちいただいた方はリンク先の https://sensait.jp/contact/ にご連絡いただきたい。

【著者紹介】
森口　誠（もりぐち　まこと）
○オムロン株式会社
 デバイス＆モジュールソリューションカンパニー　技術統括部　要素技術部
 モジュール技術開発グループ
○一般社団法人センサイト協議会　理事

■略歴
・1993年　東京理科大学　理工学部電気工学科卒業
 同年オムロン株式会社入社
 加速度センサデバイス、RF-MEMSスイッチなどの開発に関わる
・1998年より　東北大学未来科学技術共同研究センター研究員として半導体開発・製造プロセス開発に従事。
・2003年より　NEDOのMEMS関連の各プロジェクトに参画
・2009年から　新規事業創出担当
・2017年から　データ連携をベースとしたエッジ戦略検討
・（一社）センサイト協議会・センシング技術応用研究会・（一社）次世代センサ協議会員
・データ社会推進協議会員
・電子情報通信学会・電気学会員