サイバーフィジカルシステムとは。 サイバーフィジカルシステム（CPS）は、物理的な世界とITのバーチャルな世界をシームレス接続することを可能にする技術基盤です。

簡単な概要

デジタル化と第4次産業革命（インダストリー4.0）の時代において、サイバーフィジカルシステム（CPS）が中核的な役割を果たします。これは、物理的な世界とITのバーチャルな世界をシームレスに接続することを可能にする技術基盤です。しかし、この言葉の背景には一体何があるのでしょうか。また、このような複雑なシステムが、産業界やその先の未来にどのような可能性をもたらすのでしょうか。

CPS：定義

サイバーフィジカルシステムは、しばしばCPSと略され、機械的コンポーネントと電子的コンポーネントを、最新のITおよびソフトウェアと組み合わせたインテリジェントなシステムです。これらのシステムは、物理的な世界からデータを取得し、それをデジタル処理・分析し、その情報に基づいて物理的なプロセスを制御したり、影響を与えたりすることができます。

センサで情報を収集し、アクチュエータで物理的な世界に介入する組込みシステムです。高度なサイバーフィジカルシステムは、自己組織化し、変化する状況に適応する能力により、さまざまな分野における複雑なアプリケーションの開発において決定的な要因となっています。

CPS vs. IoT：違いは何でしょうか。

• サイバーフィジカルシステム（CPS）：CPSは単なるネットワーク化やデータ交換の枠を超えています。物理的プロセスをデジタル制御レベルに深く統合します。CPSはネットワーク化されているだけでなく、収集したデータに自律的に反応し、物理的なプロセスを能動的に制御・最適化できます。
• モノのインターネット（IoT）：IoTは、データの収集・交換のため、主に日常的なモノや機器のネットワーク化に焦点を当てています。その目的は、「ネットワーク化されたオブジェクト」が互いに通信し、情報を提供できるようにすることです。アプリで照明や暖房を制御するスマートホームは、IoTの典型的な例です。

サイバーフィジカルシステムのアプリケーション分野は多様で、産業生産から日常的なインフラに至るまで多岐にわたります。

自律型システムとモビリティ

次のようなモビリティとロボティクスの分野では、CPSが不可欠です。

• 自律走行車：さまざまなセンサを使用して周囲の状況を把握し、安全な航行を確保するために自律的な判断を行う自動運転車やトラック。
• 産業用ロボット：プログラムされたタスクを実行するだけでなく、環境の変化に反応し、それに応じて動作を適応させることができるロボット。

Eヘルス

ヘルスケア分野では、CPSにより次のような新たな形態の患者ケアや監視が可能になります：

• インテリジェントな医療機器：患者のバイタルサインを常時監視し、異常があれば自動的にアラームを発したり、投薬したりする機器。
• 遠隔治療：医師がリモートで患者の監視や治療を行えるシステム。

インダストリー4.0の機会と可能性

•  効率と生産性：オートメーションとプロセスの最適化により、リソースの利用率が向上し、製造量が増加します。
•  柔軟性：CPSは、動的に再構成可能なシステムにより、市場の変化や顧客の要求に迅速に適応することができます。
•  ビジネスモデル：ネットワーク化された製品とサービスにより、データに基づくサービスと新しいアプローチの余地が生まれます。
•  意思決定：リアルタイムデータは、意思決定のための正確な根拠となります。
•  人間の介入を低減：危険な作業や反復的な作業を自律システムが代行します。
•  堅牢性：自己監視、エラー検出、トラブルシューティングにより、フェールセーフ性能が高まります。

ポイント：

サイバーフィジカルシステムは、私たちの産業と社会を変革する原動力です。これらは、物理的なプロセスとコンピュータネットワークをシームレスにつなぎ合わせることで、私たちの世界を根本的に改善する可能性を秘めた、新世代のインテリジェントでネットワーク化された自律的なシステムを生み出します。