本連載は、株式会社ファーストシステムによる「組込システム」をテーマとしたコーナーです。大手メーカー新規商品、特注品、試作機等の組込システムを約30年間に渡って開発してきた実績にもとづいて、毎回、関連のさまざまなトピックを紹介していきます。第3回は、“夢”を“かたち”にすることができる組込み技術について解説します。 

組込み技術で新しい世界を作る

はじめに 組込み技術は、コンピュータ処理を“モノ”に埋め込む技術です。これは、一つの“ものづくり技術”です。そのため、組込み技術は、それ自身としてのきらびやかな機能を持っていません。あくまで、組込み技術は、縁の下の力持ちです。しかし、組込み技術は、さまざまな“夢”を“かたち”にすることができます。 ■組込み技術で何を変えることができるのか 組込み技術は、汎用コンピュータのIT技術を様々な機器に埋め込むことにより、以下の特徴を付け加えることが可能になります。 実験室や事務所から外に持ち出すことが可能 様々な汎用コンピュータ上のIT技術を、機器に組み込むことにより、使用する場所や動作環境の制約を無くすことが可能になります。これにより、工事現場などの様々な環境の中で利用することが可能になります。

自在な形状
“モノ”として扱えるように、それぞれの目的の利用や作業に適した構造にすることができます。たとえば、ゴーグル型やスマートウォッチのように人に装着する場合や、一つの道具として使う場合などが考えられます。

IT知識の不要なユーザビリティ
利用者の方がITに関する深い知識がなくても、コンピュータを意識することなく、自由に使える専用のユーザビリティを実現し、容易に使いこなせるように設計します。

全てのＩＴ技術が利用可能
組込み機器は、汎用コンピュータの全てを置き換える必要はありません。組込み機器は、汎用コンピュータでは対応できない部分を補完することが役割です。
汎用コンピュータとの通信により、様々なIT技術の機能が、末端の組込み機器で利用することが可能になります。また、使い慣れたスマホと連携し、スマホにない部分のサービス提供をBluetoothなどの通信で組込み機器側に持たせることも可能です。

リアルタイム処理
組込みソフトウェアは、必要なカスタマイズされた処理だけを抽出し、複数の処理をリアルタイムで同時並行的に処理できます。そのため、様々なセンサや制御などの応答時間を保障する設計を行うことができます。

端末間の有機的連携
色々な機器間の通信に対して、様々な目的や必要な応答速度、使われる環境に合わせた最適な通信方式、処理方法、優先順位をカスタマイズできるため、機器間のリアルタイムな連携処理を行うことができます。

低コスト化
必要な機能だけに絞り込み、最小限のハードウェアを用いて最大のパフォーマンスを実現することにより、低コストを実現することができます。

■組込み技術を応用できる可能性の例
組込み技術は、汎用コンピュータのIT技術を実験室やオフィスから外へ飛び出させることができます。その結果、新たな使い方が可能になり、新たな世界を作り出すことを可能にします。そのために、いくつかの技術を活用しますが、たとえ最先端技術であっても必ず欠点があります。一つの技術に固執すれば、その欠点の克服のために、コスト、開発期間、信頼性など様々な問題が発生します。ところが、実際の運用を徹底的に考え用途に特化した処理の工夫や簡単な使い方の工夫を行うことにより欠点の克服だけでなく、最先端技術でも達成できないことを実現できる場合があります。組込み技術は、実際の利用状況を把握し、最適な技術と最適な利用のしかたにより、最大限の実用性を提案します。

建設分野
建設分野では、i-Constructionの導入により建設生産システム全体の生産性向上を図り、もっと魅力ある建設現場を目指す取組がなされています。魅力的な新しい建設現場を創出する中でIT活用支援が多く期待されています。建設設計においてUC-win/Road、FEM、UC-1などの設計構造の強度解析を行う構造シミュレーションや景観シミュレーションを行った構造データをさらに広く活用できると同時に、これらの技術を組込み技術と連携させ、実験室やオフィスから外での活用が可能になります。

たとえば、建設工事現場従事者の位置を自動認識し、その位置や方向から見た現在の画像と工事完成画像を重ね合わせて見せることにより、掘削工事や組み立て工事のナビゲーションを行うことができます。表示方法として、現実の画像とコンピュータ画像を重ねて表示するゴーグルを装備したヘルメット、工事対象にLEDビームやレーザー照射行う方法や、プロジェクタにより映し出す方法もあります。これらの表示を行うための位置認識を行うためには、衛星からの位置認識、無線タグや無線LANを使った方法、画像認識など様々な方法が利用できますが、認識精度など課題も多くあります。しかし、運用時に、基準となる目印を設置することによる位置補正方法を含めた複合的な技術を利用することにより、低コストで確実な運用が可能になります。 次に、建設資材にIDタグを取り付け、仮設置き場の指示や、取り付け時の位置を間違えないようにナビゲーションすることもできます。そして、建設設計時の構造図面を基に、工事検査測定器を組込み機器と連動させ、検査測定位置のナビゲーションと強度検査の実施、検査記録の管理を自動化することにより、ミスや手抜きのない安心・安全な施工を管理することが可能になります。さらに、工事現場の強度シミュレーションからのリスクのある箇所に、組込み機器と連動した計測装置を設置することにより、地盤ずれや振動をリアルタイムに検知し、周辺の工事関係者に危険の理由とレベル、退避の方向などの指示も行うことが可能になります。

ショッピングモールのお客様へのサービス向上とサービス対応者の効率の為に、設計時のUC-win/RoadデータやFEM、UC-1の構造データを利用してみましょう。

構造データをさらに細分化し、顧客の動的流動解析やシミュレーションで検討し店舗や陳列ケースの配置を決めます。そして、サービス用タグを携帯していただいた来客者に対して、探している品の最も近い店と陳列位置を現在位置からナビゲーションします。さらに、セールスプロモーションの効率化や、お客様の嗜好を認識し、様々なご提案をすることもできるでしょう。

例えば、商品説明のサービス員の呼び出しには、一次受付をショッピングモールのコールセンタが行い、お客様の現在位置と興味があるものの情報から陳列品に対して適切な案内を行います。さらに、直接対面によるサービスが必要なときは、最も近くにいるサービス要員を向かわせることができます。これにより、リアルタイムのサービス対応と、サービス要員の効率的な活動が可能になります。 また、車椅子の方にはお店や陳列棚のナビゲーションだけでなく、エレベータの優先制御や開閉、階の指定などのサポートを行います。また、必要時には、近隣の要員がサポートします。さらに、来場者の状況により、画像からジェスチャ入力や読唇技術を利用したサポートや、異常発生の緊急時には、モール内の要サポート者を把握することにより、優先避難通路の確保や誘導を迅速に行うことも可能になります。 このように、組込み技術をつかえば、既存の製品への新たな機能として、また新製品開発においては、未知の機能を実現していくパワーを持っています。ぜひ「こんなことできるかな」を思い描いてみてください。きっと組込み技術が橋渡しできるはずです。