➢ 物理モデル×AIの決定版! PINNs実装の極意とCPS自律最適化の全手法を公開!
➢ 暗黙知を資本へ変える! 2026年、日本の材料産業が生き残るためのデジタル戦略!
➢ 蓄電池・半導体・化学の最前線!自律型デジタルツインがもたらす製造プロセスの革新!
➢ 「データサイロ」を打ち破る! ベンダー間互換性とMI連携を実現する具体的処方箋!
➢ 主要30社・研究機関を徹底分析! 世界をリードするデジタルツイン・エコシステム!
➢ 次世代データセンターの命題! 液冷技術とエネルギー最適化によるPUE向上の実務!
➢ 理論と実践を繋ぐ一冊! 物理情報ニューラルネットワーク(PINNs)の実装実務!
➢ グリーン・インフラの最適解! 工場とDCを連携させる動的エネルギーモデルを提示!
第Ⅰ編 暗黙知のデジタル資産化と日本の構造的リスク
第1章 暗黙知の「デジタル資産化」戦略:
2026年における日本の材料・デバイス産業の構造的リスクと資本転換への道
1. 暗黙知の『デジタル負債』化:2026年における日本の材料・デバイス産業の構造的リスクと経営課題
2. 「立ち上げ期間の差」がもたらす構造的な経営格差
3. データの負債:AI学習の「ノイズ」化
4. プロセスDTによる「知の資産化」:負債を資本へ変える技術
5. 【事例分析】暗黙知依存からの脱却成功例と「スケールの壁」
第2章 データの質と「サイロ化」の克服:
ベンダー間互換性の実現
1. データサイロ化の正体と「データの質」の再定義
1.1 サイロ化が発生するメカニズム
1.2 「質の高いデータ」の三要素
2. OPC UA:通信レイヤを超えた情報モデルの提供
2.1 フレームワークとしてのOPC UA
2.2 コンパニオン仕様による業界標準化
3. AAS(資産管理シェル):デジタルツインの共通基盤
4. OPCUAとAASの連携ユースケース
第3章 MIと製造の現実的連携
~代理モデル活用の限界と可能性~
1. マルチスケール解析の現実的フロー:ボトムアップ・マッピング
2. 実績ベースの導入効果
3. 現実的ロードマップ:段階的導入と目標設定
第4章 材料開発(MI)と製造工程のデジタル連携
1. MIからデジタルツインへのシームレスなデータ継承
1.1 ラボでの最適組成を量産ラインへスケールアップするためのシミュレーション
2. ラボと量産を隔てる「スケールアップの壁」
3. シームレスなデータ継承のアーキテクチャ
4. スケールアップ・シミュレーションの3ステップ
5. 国内外の活用事例とROI:物理反映型デジタルスレッドの実装
6. 課題と今後の展望:自律的材料製造
第Ⅱ編 物理モデル×AI:自律予測型CPSの技術基盤
第1章 高精度センシングとデータ・アクイジション
1. 非接触・インラインでの材料特性計測技術
2. センシング・パラダイムの転換
3. 非接触・インライン計測の主要技術 ~QCL・THz・HSIの実装とマルチモーダル統合~
3.1 主要3技術の特性比較
3.2 業界別応用:インライン計測の最前
3.3 マルチモーダル統合:自律型DTの実現
4. 展望:サプライチェーン再編競争と日本の戦略的ポジション
5. 日本の社会実装ロードマップ(2026-2030)
6. データ・アクイジション(DAQ)の再義:ノイズを知識に変える
6.1 DAQ技術構成と実装効果
6.2 「情報の純度」がDTの演算精度を決定する
7. 計測基盤の高度化とデータ構造化による製造デジタルの再構築
第2章 物理モデルとAIモデルのハイブリッド化:PINNsの構築・実装の実務
1. 物理駆動型AIによるシミュレーションの高度化
2. 物理法則と機械学習の融合アプローチ
3. 熱流体・応力解析における融合の最前線
3.1 熱流体解析(CFD)への応用
3.2 応力・構造解析(FEA)への応用
4. 物理情報ニューラルネットワーク(PINNs)の活用事例
5. 導入における課題と今後の展望
第3章 サイバー・フィジカル・システム(CPS)による自律的最適化基盤の構築
1. CPSの本質と構造
2. CPSの階層構造:5Cアーキテクチャ
3. CPSを支える主要技術基盤
4. CPSにおける「フィジカル資産」の定義と構造
5. CPSにおけるセキュリティと信頼性
6. CPS/AI実装ロードマップ:5Cアーキテクチャ統合マトリクス
第4章 次世代デジタルツイン・プロセス最適化:主要企業・研究機関30社
① Siemens
② NVIDIA
③ Microsoft
④ Dassault Systèmes
⑤ PTC
⑥ Autodesk
⑦ Ansys
⑧ Schrödinger
⑨ IB
⑩ 富士通
⑪ 島津製作所
⑫ キーエンス
⑬ ASML
⑭ Applied Materials
⑮ TSMC
⑯ Samsung Electronics
⑰ 東京エレクトロン(TEL)
⑱ デンソー
⑲ 村田製作所
⑳ BASF
㉑ GE Digital
㉒ 三井化学
㉓ ダイキン工業
㉔ 住友化学
㉕ 小松製作所
㉖ Honeywell
㉗ CATL
㉘ Umicore
㉙ Northvolt
第Ⅲ編 プロセス別実装:蓄電池・半導体・化学の自律DT
第1章 蓄電池製造DXの核心:
物理モデルとAIが融合する「自律型デジタルツイン」構築戦略
1. 電極塗工・乾燥プロセスの物理シミュレーション
1.1 塗工工程:CFD×DEMによるマルチスケール解析
1.2 乾燥工程:ナノ~ミクロスケールの相分離予測
2. リアルタイム同期:センサー技術と仮想センサー
3. 産業インパクトと具体的導入効果
4. AI融合と人材育成の必要性
5. 自律循環型・電極製造デジタルツイン:詳細データ連携ループ
第2章 半導体材料・成膜プロセスにおける膜厚均一性の極限追求
1. ナノメートル世代における均一性の再定義
2. 成膜手法における物理的制御の深化
2.1 ALD(原子層堆積法)における空間・時間制御
2.2 CVD(化学気相成長法)におけるプラズマと流体の同期
3. 材料メーカーによる化学的アプローチ:高機能プリカーサーの開発
4. 自律型プロセス制御:In-situ計測とデジタルツインの融合
5. 3D構造への挑戦と次世代プロセスの展望
6. 産業競争力としての均一性技術
第3章 連続フロー合成による化学製造プロセスの高度化:
実装戦略と定量的インパクト
1. 微小空間制御がもたらす物理的優位性
2. 次世代化学製造プロセスとしてのフロー合成:反応制御の高度化とグリーン製造の実現
3. PAT・AI融合による自律化プラントの実現
4. 連続フロー合成による化学製造プロセスの構造的転換と競争優位の確立
4.1 戦略的背景:化学産業に求められる三位一体の変革
4.2 フロー合成がもたらす3つの構造的転換
4.3 経営的インパクトと投資対効果
第Ⅳ編 グリーン・インフラ最適化:工場・DCのエネルギー連携
第1章 エネルギー消費の可視化と動的最適化モデル
1. 製造業におけるエネルギー管理のパラダイムシフト
2. エネルギー消費の可視化
3. 電力デマンドレスポンス(DR)との連動
4. 生産スケジュールと電力DRの連動
5. 動的最適化の実践的アプローチ
6. 実装における技術的課題と最新動向
7. 将来展望:産業VPPと地域経済への波及
第2章 エネルギー最適化:
データセンターの冷却流体とPUE向上
1. NVIDIA Omniverse DSXによる「中枢制御ユニット(CDU)」の動的最適化
2. PUE 1.05~1.10の実現と「熱の資源化」