Author: otsl_admin

OTSL、丸和電子化学、東京工業大学　NEDO助成事業にて工場DXの実証実験（自動搬送ロボット、AI外観検査）を推進中

　株式会社OTSLは、丸和電子化学株式会社、国立大学法人東京工業大学と共同で、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(以下 NEDO)の助成事業である「5G等の活用による製造業のダイナミック・ケイパビリティ強化に向けた研究開発事業／工場DXにおける低遅延クラウド・エッジシステムの研究開発」(以下、本事業)を2021年9月からスタートし、2022年度までに基本的な仕様設計や試作を行いました。2023年度は機能検証や性能評価を中心に研究を進め、更に本助成事業期間終了後の2024年4月以降、研究成果を基に具体的な事業化を目指すための実証実験を進めていきます。

　本事業では、クラウド側、エッジ側の高精度での時間同期、処理分散のために、5G等(ローカル5G、Wi-Fi 6E)の低遅延無線通信環境で遠隔分散リアルタイムOSの仕組みを構築し、このプラットフォーム上で遠隔からの製造ライン制御、クラウド連動による品質管理を可能とする低遅延制御クラウド・エッジシステムの研究開発を行います(図1)。その遠隔分散リアルタイムOSとその上のクラウドシステム及びエッジシステムを適用した製造ラインに於ける加工順の組み換えや個々の生産設備の動作の変更等、柔軟・迅速な組み換えや制御が可能な生産ラインの実現を目指し、生産設備等の遠隔での一括最適制御のために必要となる要素技術の開発を行い、工場内の制御をクラウド集約し、各工場内の設備投資コストの低減、製造ラインの故障診断／保守の効率化を目的とします。

図１　低遅延クラウド・エッジシステムのイメージ

アプリケーションの事例として、以下の先行事例2件について実証実験を進めています。

　1件目は、自動搬送ロボット(例：THK株式会社 SEED-MoverなどのAGV／AMR)の自動部品配送により、人による運搬の自動化(無人化)を実現、生産効率を向上させる実証実験です。少量多品種生産向け製造ラインのレイアウトフリーな製造現場で、人が必要な部品を集め、製造ラインに直接供給している現状から、クラウドとエッジ(自動搬送ロボット)間で無線制御が可能となり、自動搬送ロボットが生産に必要な部品を集めた牽引台車と自動で連結・切離し、クラウドで遠隔指示した周回ルートを反復走行させます。
今後は、牽引台車連結時の自己位置推定精度の改善、部品供給システムとの連携や複数台走行時の交差点制御、及び周回走行時の安定性・安全性に取り組み、製造ラインへの導入に向けた実証実験を実施します。
　2件目は、クラウド上の画像処理AIによる検品の実証実験です。実証実験先(丸和電子化学)の生産部品の最終品質検査では、現状、検査担当者による目視検査と汎用の画像検査装置を組み合わせて行っていますが、担当者の熟練度の差による検査精度のバラツキや労働力不足による検査担当者の確保という課題がありました。本事業では製造ライン(エッジ側)で撮影した画像データをクラウド側に送信して画像処理及びAI外観検査をおこなうことで、製造ラインには製造物に適した照明・カメラと簡易的な制御ソフトのみの検査装置の設置で済むため、検査装置の簡易化、検査担当者常時配置が不要となることへの経費削減や検査精度の均一化を図ることができます。
　今後は、特に複雑な3次元形状でかつ表面に光沢性のある製造物に適応した照明・カメラの配置を含めた画像検査システムの構築、及び不良品の発生頻度が少なく不良箇所も均一でない製造物に対して、少量の良品画像データのみで学習できるAIモデル手法の性能改善等に取り組んでいきます。
　なお、この成果は、NEDOの助成事業の結果得られたものです。

■各社の説明と代表者コメント

《株式会社OTSL》
　OTSLは、クラウド・エッジシステムの開発ベンダーとして本事業の中核技術である遠隔分散リアルタイムOSの仕組みを構築し、その上で、先行事例としての遠隔からの自動搬送ロボットの制御、クラウド連動による品質管理を可能とする低遅延クラウド・エッジシステムの研究開発を行います。
◎事業部長　中村 和夫のコメント
　エコシステムを構築して工場の製造ラインシステムへの販売、及び協業企業経由でソフトウェアのライセンス販売を目指します。

《丸和電子化学株式会社》
　丸和電子化学は、ユーザー企業として実際の製造現場に5G等低遅延な無線通信環境を構築し、無線通信を利用した事例評価を行います。
◎工務部長　松本 博行のコメント
　工場内の運搬や検査、確認等の低付加価値作業の自動化推進により、生産性の向上を図ります。

《国立大学法人東京工業大学》
　東京工業大学は、製造された製品の検品のための画像処理アルゴリズム、特に、学習データが非常に少なくても学習が可能となる特徴のある深層学習AIの研究開発を行います。
◎熊澤先生のコメント
　工場の自動化に向けて製品検査の自動化は最も重要な課題である。本課題では複雑な3次元形状でかつ表面に光沢性がある事例について、最新のAI技術を駆使して計測センシング技術も独自に開発して、検査工程の自動化を達成しようとするものであり、その成果は産業界に大きく貢献するものである。

■本リリースに関するお問い合わせ先
株式会社OTSL
営業部　萩原 邦雄
Tel：052-961-1010
メールアドレス：info@otsl.jp
URL：https://www.otsl.jp/

丸和電子化学株式会社
工務部　松本　博行
Tel：0565-80-6654
メールアドレス：h-matsumoto@kojima-tns.com
URL：https://www.kojima-tns.co.jp/maruwa-site/

東京工業大学 科学技術創成研究院　未来産業技術研究所
熊澤 逸夫
Tel：045-924-5291
メールアドレス：kumazawa.i.aa@m.titech.ac.jp

報道発表資料（PDF形式）

　株式会社OTSLは、総務省「仮想空間における電波模擬システム技術の高度化に向けた研究開発（JPJ000254）」における５G等の無線通信を模擬する電波伝搬エミュレータのアプリケーションの一つとして統合ITSエミュレータを開発しました。統合ITSエミュレータでは車載センサに加え、路側センサの情報を遅延等を考慮した無線通信で管制システムに送信し、飛び出し車両等による事故回避の検証を行います。今回、統合ITSエミュレータ上で安全コンテストを実施する事で、利活用の推進を進めます。　

統合ITSエミュレータの開発について（PDF形式）

OTSL Inc. の関連会社で，ドイツのミュンヘンに本拠を置く OTSL Germany GmbH は，AI Global Media Ltd が選定する Most Advanced Automotive Simulator Company 2023 を2022年に続いて2年連続で受賞しました。受賞の理由は，OTSL Germany GmbH によって開発された COSMOSIM 自動運転用センサシミュレータが，自動運転車の開発を加速する優れたツールとして2年連続で認められたためです。

AI Global Media Ltd. について
AI Global Media は，表彰プログラムを通して，世界中の企業がその成果を認められるよう支援しています。また，これらの企業がそれぞれの成功を利用してビジネスを促進し，新しい顧客を獲得する方法を見つけることを支援しています。

受賞の詳細について
受賞の詳細については，こちらをご参照ください。

お客様各位

平素からお世話になっております、ますますご清祥の由お慶び申し上げます。
日頃は弊社に多大なるご愛顧をいただきありがとうございます。

今年に入り、第1回から第4回まで開講してきましたアナログ講座につきまして、お客様には、お忙しい中多数の参加いただき、誠にありがとうございました。この度、同講座の第5回、第6回を開講することとなりました。

第5回、第6回は、ADC/DACに特化した内容で、設計手法等にも踏み込んだ内容となります。
第4回まで参加されなかったお客様も、第5回からの参加を歓迎させていただきます。

社内教育の講座を定員はございますがお客様へと解放し、学習の機会を提供できればと思っております。
ご多忙中誠に恐縮ではございますが　何とぞご来場くださいますようお願い申し上げます。

＜講座の詳細について＞
第5回：アナログ回路基礎講座：DA・AD変換機
講師：弊社顧問　東工大名誉教授　松澤昭
日時：7月11日（火曜日）10:00－16:00（開場：9:45、昼休み：12:00－13:00）
場所：株式会社OTSL　東京オフィス
住所：〒108-0075 東京都港区港南２丁目４−１５ 品川KSビル 7階
定員：10名

第6回：アナログ回路基礎講座：ΔΣ 型 ADC とパイプライン型 ADC
講師：弊社顧問　東工大名誉教授　松澤昭
日時：7月12日（水曜日）10:00－16:00（開場：9:45、昼休み：12:00－13:00）
場所：株式会社OTSL　東京オフィス
住所：〒108-0075 東京都港区港南２丁目４−１５ 品川KSビル 7階
定員：10名

講座受講者には以下の松沢先生の本2冊を進呈致します。
1.「新しい電気回路　上」　講談社
2.「新しい電気回路　下」　講談社

＜参加方法＞
参加をご希望される方につきましては、COSMOSIM_SALES@otsl.jpに以下の項目をご返信ください。
定員になり次第、締め切りとさせて頂きますので、お早めにお申込みください。
また、ご都合が悪くなり参加することが不可能になった場合もCOSMOSIM_SALES@otsl.jpにご連絡くださいますようお願い申し上げます。

1. 参加or辞退(参加表明後に辞退される場合)
2. 所属企業
3. 所属部署
4. 氏名

＜お問い合わせについて＞
製品に関するご質問、またお問い合わせなどがございましたら、COSMOSIM_SALES@otsl.jpまでお問い合わせください。
尚、製品の案内が不要な場合、返信にて不要と一言記載していただき、ご返信いただければ幸甚です。

今後とも、どうぞよろしくお願いいたします。

敬　具

―マルチコア対応高性能ランタイム環境（RTE）において処理時間を平均71％短縮―

　NEDOは「高効率・高速処理を可能とするAIチップ・次世代コンピューティングの技術開発」（以下、本事業）に取り組んでおり、その一環で、このたび株式会社OTSLは、株式会社エヌエスアイテクス、京都マイクロコンピュータ株式会社、イーソル株式会社と共同で、次世代プロセッサIP（RISC-V）向けエッジコンピューティングのための包括的なソフト開発環境の実現に成功しました。
　さまざまな機能が混在するヘテロジニアスな環境下でのRISC-V向けオペレーティングシステム（OS）、各種並列化フレームワーク、コンパイラ基盤、並列プログラム処理のための開発ツールを組み合わせた包括的なソフト開発環境を実現したのは世界初となります。このヘテロジニアスなマルチコア対応の高性能ランタイム環境（RTE）で、車載、産業機器で広く使われているポータブル・オペレーティングシステム・インターフェース（POSIX）標準のアプリケーション・プログラミング・インターフェース（API）における処理時間を従来比平均71％短縮するなど、高い性能と開発支援機能が備わっていることを確認しました。
　これにより、人工知能（AI）をエッジシステムのRISC-Vアーキテクチャーで利用する際に必要となる、高速かつ高効率・低消費電力なRTEと開発ツールで構成されるRISC-V開発環境エコシステムが実現可能となり、国内でのRISC-Vアーキテクチャーのさらなる利用拡大が期待できます。
 

図1　RISC-V向けに実現した包括的なソフトウエア開発環境

 
1．概要

　IoT社会の到来により急増した情報の高度な利活用を促進するには、ネットワークの末端（エッジ）で中心的な情報処理を行うエッジコンピューティングなど処理の分散化を実現することが不可欠です。また、半導体の開発指標となってきたムーアの法則の終焉（しゅうえん）が叫ばれ、既存技術の延長は限界を迎えつつある中、著しく増加するデータの処理電力を劇的に低減できるような新しい原理での技術の実現が求められています。
　こうした中、オープンな次世代プロセッサIP（RISC-V［リスクファイブ］）アーキテクチャーは、拡張性、カスタマイズ性、モジュール性に優れ、さまざまなワークロードやアプリケーション向けに容易に最適化することが可能であるため、急成長が見込まれています。しかし、これを搭載したエッジシステムで活用できるAIを開発するためには、より高速・高効率・低消費電力のランタイム環境（RTE）※1や、コンパイラ基盤※2、並列プログラム処理のための開発ツールが必要です。これに対して現在、それぞれ個別の製品やサービスはあるものの、開発者にとって包括的で使いやすい環境がなく、RISC-Vアーキテクチャーの持つポテンシャルを十分に生かしきれないことが利用拡大に向けた課題でした（図2）。
 

図2 RISC-Vが抱える課題への本事業の取り組み

 
　このような背景の下、NEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）は本事業※3で、特に組み込みシステムで競争力を発揮するために重要となる処理効率・リアルタイム性を確保することや、国内ユーザーが必要としているより高速かつ高効率で低消費電力のランタイム環境（RTE）や、コンパイラ基盤、並列プログラム処理のための開発ツールを実現するため、既存のRISC-Vの開発環境をベースにRISC-Vコア向けにOS※4や開発ツールの開発と実証評価を行ってきました。
　このたび、本事業の一環で株式会社OTSLは、株式会社エヌエスアイテクス、京都マイクロコンピュータ株式会社、イーソル株式会社と共同で機能検証や性能評価を行い、各社の強みを融合したRISC-V向けエッジコンピューティングの包括的なソフト開発環境の実現に成功しました。
　さまざまな機能が混在するヘテロジニアスな環境下でRISC-V向けのOS、各種並列化フレームワーク※5、コンパイラ基盤、並列プログラム処理のための開発ツールを組み合わせた包括的なソフト開発環境の実現は世界でも初となります。このマルチコア対応の高性能RTEにおいて、車載、産業機器で広く使われているポータブル・オペレーティングシステム・インターフェース（POSIX）※6標準のアプリケーション・プログラミング・インターフェース（API）※7処理における処理時間を従来比平均71％短縮するなど、高い性能と開発支援機能が備わっていることを確認しました。
　これにより、本事業で目指してきたAIをエッジシステムのRISC-Vアーキテクチャーで利用する際に必要な高速・高効率・低消費電力なRTEと開発ツールを包括的に提供することで、国内におけるRISC-V対応のソフト開発が活性化し、RISC-Vアーキテクチャーのさらなる利用拡大が期待できます。このようにRISC-Vベンダーのビジネス拡大（市場拡大）に寄与することで好循環（RISC-Vエコシステム）が見込めます。
　本プロジェクトで包括化されたRTEと開発ツールの構成を図1に示します。

2．今回の成果

　従来からRISC-Vを利用可能なツールや開発環境は存在していましたが、ソフトを開発する際には、開発者自身がそれらを組み合わせて利用する必要がありました。それらは必ずしも最適に連携したものではなかったためスムーズな開発とRISC-Vの持つポテンシャルを十分に引き出すことが難しく、また余分な手間も発生していました。今回4社の強みを融合し、新たなソフト開発環境として包括的に提供することにより、RISC-V向けエッジコンピューティングのための最適なソフト環境を用意できました。

　また、AIをエッジシステムで利用するようなハイパフォーマンスコンピューティングを視野に入れ、以下三つの目標を掲げて研究開発を進めてきました。
（1） 計算量の多いAI処理、信号処理、制御を含めた非対称用途への適用とレガシーコード※8の混在に対応した高性能でリアルタイムなRTEおよびプログラミング環境の実現
（2） AI処理などの電力効率を1桁高めるためにRISC-V Vector extension（RVV）※9に対応
（3） 日本が強みとする車載や産業機器をはじめとする高信頼系システムへの適用

　その結果、以下の性能向上、改善を実現しました。

• RISC-Vに最適化されたマルチコア対応の高性能RTEの設計・開発において、目標としていた水準を大きく上回る従来比平均71％の処理時間短縮を達成しました（図3）。

図3　POSIX標準API処理時間の比較

• セキュアオープンアーキテクチャ※10向け並列化対応開発環境の設計・開発において、従来に比べて25％の並列化効率の改善とソフトウエア開発ターン・アラウンド・タイム（TAT）※11の50％改善を実現しました。
• セキュアオープンアーキテクチャ向けベクトル化Cコンパイラ※12の設計・開発において、自動的に適切なRVV命令を生成するコンパイラ基盤を開発し、直接イントリンシック関数を記述した場合と同等機能でかつ目標値である80％以上の性能と10倍以上の生産性改善を達成しました。
• セキュアオープンアーキテクチャ対応RTEのオープンソース化実証および対応評価環境の設計・開発で、ツールチェイン※13と連携可能なRTEを開発し、ロウ レベル バーチャル マシン（LLVM）※14との連携部分の無駄を排除することでリアルタイムOS（RTOS）※15の起動やタスク切り替えなどで20％以上の時間短縮を実現しました。

【注釈】
※1　ランタイム環境（RTE）
　OSなどのエッジシステム上で実行される実行環境です。

※2　コンパイラ基盤
　コンパイラ作成のためのモジュール群です。ロウ レベル バーチャル マシン（LLVM）などが代表例です。

※3　高効率・高速処理を可能とするAIチップ・次世代コンピューティングの技術開発
　事業名：革新的AIエッジコンピューティング技術の開発／セキュアオープンアーキテクチャ向けコンパイラバックエンドおよび対応ランタイム環境の設計・開発
　事業期間：2020年度～2022年度
　事業概要：https://www.nedo.go.jp/activities/ZZJP_100123.html

※4　オペレーティングシステム（OS）
　コンピューターを動作させるための基本ソフトウエアです。

※5　各種並列化フレームワーク
　並列演算命令を活用し、並列度を高めることで処理性能向上を図るために必要となる機能や定型コードをライブラリとしてあらかじめ用意したものです。

※6　ポータブル・オペレーティングシステム・インターフェース（POSIX）
　主にUNIX系OSに共通する機能などについて、プログラムからの呼び出し方法などの標準を定めた規格です。

※7　アプリケーション・プログラミング・インターフェース（API）
　Application Programming Interfaceの略称で、ソフトウエアやプログラム、Webサービスの間をつなぐインターフェースです。

※8　レガシーコード
　古くなったソースコードです。

※9　RISC-V Vector extension（RVV）
　RISC-Vのベクトル拡張命令です。

※10　セキュアオープンアーキテクチャ
　将来的に普及が見込まれるAIエッジデバイスのセキュリティー確保において各組織が協調する開発基盤です。

※11　ターン・アラウンド・タイム（TAT）
　システムに処理要求を送った後、結果の出力が終了するまでの時間をいいます。データやコマンドの入力が終了した後、処理結果の出力が終わり次の要求の受け入れが可能になるまでの時間のことです。ここではプログラムのプロトタイピングから製品の作成までに要する時間です。

※12　ベクトル化Cコンパイラ
　コンピューターのプログラムにおいて繰り返し処理で配列（ベクトル）の要素をひとつひとつ計算しているような部分を自動でベクトル化し高速に演算できるように変形することができるCコンパイラです。

※13　ツールチェイン
　ソフトウエア開発のために必要な特定機能を持つ支援ツール群で、前のツールの出力を次のツールの入力として連続して実行していく関係になっていることからチェイン（chain：鎖）と呼ばれています。

※14　ロウ レベル バーチャル マシン（LLVM）
　Low Level Virtual Machineの略です。コンパイル時、リンク時、実行時などあらゆる時点でプログラムを最適化するよう設計された、任意のプログラミング言語に対応可能なコンパイラ基盤です。

※15　リアルタイムOS（RTOS）
　OSの種類の一つで、時間的な制約がある処理を実行するための機能や特性を備え、特に組み込みシステム向けにリアルタイム応答性能を重視した軽量なOSです。

3．問い合わせ先

（本ニュースリリースの内容についての問い合わせ先）

NEDO　IoT推進部
担当：大坪、岩佐
TEL：044-520-5211

株式会社OTSL　システム開発第2事業部
TEL　 ： 052-961-1010
E-mail： info@otsl.jp

株式会社エヌエスアイテクス
E-mail： support@nsitexe.co.jp

京都マイクロコンピュータ株式会社　管理部
TEL ： 075-335-1050
E-mail： jp-info@kmckk.co.jp

イーソル株式会社　マーケティングコミュニケーション部
E-mail： media@esol.co.jp

（その他NEDO事業についての一般的な問い合わせ先）
NEDO　広報部　担当：坂本、黒川、橋本、鈴木、根本
TEL ： 044-520-5151
E-mail： nedo_press@ml.nedo.go.jp

※新聞、TVなどで弊機構の名称をご紹介いただく際は、“NEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）”または“NEDO”のご使用をお願いいたします。