進化型アグリソーラーシステムの開発

進化型アグリソーラーシステムの開発

【S9-番外編】進化型アグリソーラーとは – YouTube

立命館大学理工学部 峯元高志教授のYoutubeチャネル「太陽電池大学」、シーズン-9「営農型太陽光発電の今と未来」の番外編として先生のご厚意により収録されました。

 

進化型アグリソーラーシステム制御の概要

太陽光高度に基づき反射板角度を制御 

下図はイメージがわかりやすいようシリンダによる制御の図にしている。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

下図は模擬装置の写真である。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

反射板制御模擬装置

 

反射板に垂直に取り付けた傾斜系の値を読み、太陽光高度から圃場への反射光の最適な角度を計算、シリンダを用いて反射板の角度を制御するしくみ。

系のノイズなどによるチャタリング防止やシリンダによる連結部の「遊び」を想定して、角度制御の幅はある程度尤度は必要。

太陽の高度・方位理論計算値、傾斜計電圧(シリンダ制御の結果)をAmbient IoTへアップ中

 

 

 

 

 

 

カーソルをあてるとデータと時刻が表示されます。反射板は太陽がある一定高度になれば制御され始めます。

 

Ambient IoTについて

アンビエントデーター株式会社が運営しているIoTサービスです。

 

信頼性観点では、連結部が少なく強風時に相互に影響を受けないよう各回転軸にステッピングモータを実装する方が安全と考えている。また、ステッピングモータ採用により圃場内のエリア毎の制御対応とした場合、圃場内の作物の成長度合いに対応した制御も可能となる。

 

想定する進化型アグリソーラーシステムの導入効果

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

上の図は、これまで農家さんや農業研究者へのヒヤリングを基に構成しています。文章にまとめると・・・

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

具体的には・・・

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

進化型アグリソーラーシステム+環境・成長モニタリング

この進化型アグリソーラーシステムを基盤(プラットフォーム)として、「スマート農業の新たなイノベーション+進化型アグリソーラーシステム」で仲間づくりを進めています。

下図は、太陽光発電モニタリング含む統合プラットフォームです。

作物の成長や品質をモニタリングし、反射板で日照時間を調整することも可能です。

 

下方の図は、作物のため、のみならず作業者の環境良化やLED活用による防虫防除で農薬使用量を減らす取り組みとの連携も可能と考えています。

 

 

参考文献

(クリックでリンク)

⾚⾊LEDによるアザミウマ類 防除マニュアル
黄色LED光源を用いた物理的害虫防除装置の試作-1
黄色LED光源を用いた物理的害虫防除装置の試作-2

紫外光(UV-B)照射を基幹とした施設イチゴ病害虫の新防除体系

 


新「協調分散型ものづくり」立国

はじめに

本ページ「社会システム研究」は、私の電器業界・太陽光発電業界での経験から記した拙著「キーストーン戦略構築手法に関する研究」を基点にしています。本論文では、競争戦略至上主義から脱却し、利他主義を念頭にエコシステムを構築することで関係企業・団体の繁栄を支え、社会貢献と顧客価値の継続性を増進する、その手法について考察してきました。

表題の「協調分散型」について説明します。

「協調」とか「分散」という概念で社会を考えること自体は新しいものではありません。しかしながら、競争戦略を第1に考えてきた時代のこれらの概念は、言うまでもなく競争のためでした。競争のためなら、品質にも苦心しながらですがコスト重視で海外進出を考えてきています。もちろん、当地の経済発展というモチベーションもありました。競争戦略至上主義から脱し利他主義に基づくエコシステム戦略を考えた場合、協調や分散の方法を再考察し進化させていく必要があると思います。

また、逆説的ですが、競争力を軽視するわけではありません。望ましくないエコシステムに容易に吸収されてしまうようなエコシステム戦略であってはいけないのです。自分が強くなければ周りを幸せにはできない。利他と競争の融合を再定義していくことが、新「協調分散型ものづくり」立国、です。

また「立国」とすることも意味があります。日本だけよければいいという意味ではありません。たとえば、企業戦略が優先され海外展開、国内はものづくりが空洞化し金融やITなどのみとなってしまった場合、これでは国造りはかなわない、という意味での立国です。ものづくりを支配することに目を奪われ、ものづくり現場の愚直な「カイゼン」で収益を上げていくことから逃げてはいけないのです。

協調:モノづくり企業/現場間の協調のみならず、企業と行政との協調、とりわけそこで働く人々の生活基盤と子供たちの成長戦略まで見据えた協調です。たとえば、自治体が企業誘致に熱心であっても、教育含む生活インフラ整備が不十分であると人を呼び込めません。教育に関しても、特徴ある人材づくりにつながる教育の街があればなお魅力が増します。この生活インフラ整備に関しては、地域おこしと同じ視線で、地域住民との連携も不可欠です。ここまでは当たり前の話ですが、自治体や企業の努力によるインフラ作りの努力に加え、国民の行動変容をストレスなく実現していくための研究がまだまだ不足していると思います。

また、モノづくりを海外へ丸投げするのではなく、中長期的な視点にたって、日本にマザー工場を置き、海外に展開するなど、ケーススタディを通じて、多くのモノづくり企業が情報共有することを意味します。

分散:企業の地方への拠点分散に加え、リモートワーク、教育現場でのリモート授業、 (遠足や修学旅行兼ねて)学校間交換授業なども組みあわせた生活インフラの分散化とセットで考えることを意味します。この目的のために、地方へバランスよく分散させるための企業立地の考察が必要で、従来にも増した住民視線での分散検討が必要と考えています。(現在はコロナ禍で議論が活発化しています)

私は、1979年から36年間電器業界、その後4年は太陽光発電事業とIoT(Internet of Things)技術の中で仕事をしてきましたが、電器業界の大凋落に遭遇し、スキルを向上すべく太陽光発電業界に転身しました。この小史を振り返ると、収益を得る方法論の進化とエコシステム構築手法の進化、が不十分であったことを考えさせられます。

企業の利益は「社会への貢献の対価」(松下幸之助)に関して、まさに、方法論が進化できなかったがために、社会に貢献できず利益も得ることができなくなった、決して、バブル崩壊など経済環境の変化のみが原因ではないと考えるべきです。

モノづくりの時代は終わった、コトづくりの時代だ、観光などサービスやITで稼ぐ時代だ、とよく言われます。本当にそうでしょうか・・・?もちろん、サービスやITで事業を伸ばすことに否定はありません。AIが今後モノづくりの仕事を奪っていくとも言われています。

しかしながら、サービス事業にしろ、ITにしろ、モノの上に成り立っていることを考えると、モノづくりによる普遍的な付加価値創出を根幹に据えるべきと思います。また、景気を支える消費は、人々が納得できる仕事に就いていることが前提です。モノづくり事業が衰退すると、雇用環境のインバランスを生み出してしまいます。

私の主張は、従来の競争至上主義から脱却したモノづくり戦略を構築し、ライバルを蹴落とすがごとくの発想ではなく、商品などの付加価値化の知恵は競争しても同業者の繁栄も考慮していこう、というものです。これを私は、冒頭の協調分散型の意味も踏まえて「協調分散型モノづくり」と名付けました。

もちろん、VTRの規格でVHS vs ベータの時代にみられた顧客価値優先のための仲間づくり、規格標準化の歴史も過去にはありました。協調の思想がなかったわけではありません。しかしながら、これからの時代は産業界の協調だけではなく、人々の生活基盤と含めた協調が必要と考えています。

過去40年から今の時代をみた、私のモチベーション

1980年代は、高度経済成長は終焉するもGDP成長率は5%前後で推移する堅実な時代でした。新たなイノベーションが希求され、企業間競争も激化していきますが、1993年ごろのバブルの崩壊、2000年以降の低GDP成長率、2008年のリーマンショック、を経て我々は今、長期デフレ傾向の真っただ中にいます。

デフレ経済を打破するためには、「消費」が重要と言われていますが、消費を支える若年層は減少傾向にあります。地方活性化は、大都市一極集中を軽減し、少子高齢化の対策になると思われるますが、政府・自治体の努力もみられるも、まだまだ大都市一極集中は継続しています。様々な要因が論じられていますが、私は、地方で若い人にも魅力のある仕事の場づくりが急務と思っています。

魅力ある仕事の場があれば、自動的に、子育て環境含め魅力的な生活の場ができていくと思います。この「魅力ある仕事の場」は、私の視点のみならず、多様な視点で議論されるべきと思っています。

経済成長のカンフル剤として観光立国も掲げられています。しかしながら、観光業の発展は大賛成ですが、人の往来と訪れる人々の経済力が、この観光業の基盤であることを忘れてはいけないと思います。また、インバウンド期待は、コロナ危機で直面しているように人の往来に関するリスクがあります。国内外を問わず、訪れる人の経済背景を、事業の連鎖、雇用構造のバランスを考えながら、観光立国の妥当性検証の一環として検討すべきと思います。もちろん、観光業での各所での工夫、努力を否定したいわけではありません。

モノづくり関係産業は、海外シフトが続いてきた歴史があります。中国などは「世界の工場」と呼ばれ、国同士の互恵関係や企業の収益構造の改善を目指して加速してきました。しかしながら、日本は、安易にモノづくりを空洞化させてきたと私は考えています。もちろん、モノづくりによって互恵関係にある国々への発展にも寄与してきましたし、企業には、現地化戦略や様々な論理が働いていて、深い考察なき批判は避けるべきとは思っています。

しかしながら、それでも今の日本には、モノづくり回顧が最重要課題と考えます。なぜならば、農業含めたモノづくりの減少傾向が、「雇用場所の都会化」(部品などサプライチェーン脆弱化も招き)「雇用の多様化の阻害」などを招いていると考えるからです。

モノづくりにおける大競争時代を回顧することが目的ではなく、「協調分散型モノづくり」の適用性をできるだけ多くの産業分野で考察し、その意義と重要性を論じていきたいと思っています。そのなかで、技術的な実践分野としては、「農業の近代化」について技術テーマとともに考えた結果を展開していきたいと思います。

たとえば

私の問題意識のひとつに、再生エネルギー固定買取制度と関連産業の構造問題があります。再生エネルギー固定買取制度そのものには、詳細課題はあったとしても基本的に異論はありません。地球温暖化の対策としてCO2削減の機運が高まり、再生エネルギーの普及の後押しとして評価できます。再生エネルギーの一つとして太陽光発電所が急速に普及してきましたが、課題提起は、その部材である太陽電池モジュールや架台は、ほとんどが海外製であることです。中国は太陽電池モジュールの世界シェア70%を占めています。電気代の明細に現れる再エネ賦課金は、海外のモノづくり活性化には寄与し、国内モノづくりへの恩恵は少ないことが現実です。

CO2減少化のため再エネ賦課金は使われており、意義はありますが、国内の雇用にはなんら寄与していません。ここが、モノづくり回顧のモチベーションのひとつであり、「協調分散型モノづくり」を考える中で、国内雇用と国同士の互恵関係のバランスを面でとらえるべき例と考えています。もちろん海外企業に問題があるのではなく、中国のモノづくりの進化には目を見張るものがあります。

しかしながら、日本のモノづくりが海外へのマネー流出構造にしてしまっているひとつの証左があるということです。

大きな経済問題になっていないとしても、産業構造として中長期的な問題としえ捉えるべきではないかと思います。近隣諸国に対して排他的になれ、という意味ではありません。しかしながら、日本は今少し自国の経済発展なくして近隣諸国への貢献もない、という発想に立つべきと思わっています。太陽電池モジュールも、産総研など国研が国費を投入して開発しても、日本国内企業に寄与するビジネス出口にはつながっていないのです。もちろん、国研の問題というよりは、我々企業人が、産業の空洞化を防ぐために、安易にモノづくりをあきらめない、とう姿勢が重要と思います。

欧州に学ぶ

雇用の多様化と地方への分散化が、私の最大のテーマですが、そのためにたとえば欧州などの参考事例をまとめ、日本へ導入可能な手法に加工提案していきたいと考えています。


成長モニタリングシステムの開発と栽培環境の考察

KameLabs 水耕栽培ベッド 環境・成長モニタリング

「ラズパイ+DS18B20+Inkbird」で温度計測システムを組み計測中。

温度データはAmbient IoTへアップしています。カーソルをあてるとデータと時刻が表示されます。

 

 

 

 

 

 

 

 

成長モニタリングはUSBカメラ撮影を定期実行するとともに、OpenCVを使い緑領域の面積を計算。

 

 

 

 

 

 

 

左側はUSBカメラでの撮影画像、右側は緑領域の抽出結果。周囲光の影響を受けるなどまだ抽出精度は高いとは言えませんが、少なくとも成長の差分として有効な情報となるか含め検証中です。

また、右側の緑領域/黒領域の比率の計算結果をAmbient IoTへアップしています。

部屋温度の低い時期に、ヒーターで水耕ベッドの温度を調整して、水温と成長の関係、はたまた光照射をパラメータとしてロジスティック方程式への回帰による多変量解析ができればと考えています。

成長モニタリングの屋外での適用を目指し、様々な光環境での計測を実施中です。

 

 

 

 

 

 

 

Ambient IoTについて

アンビエントデーター株式会社が運営しているIoTサービスです。

 

撮影写真へのアクセス⇒Google Workspace(ID/PW required)

Tower-1(栽培タワー下)
Tower-2(栽培タワー上)
PLAABO

 

 

青色LED補光が成長に与える影響

準備中

 

 

 

 

 

遠赤外線が作物成長に与える影響

颯爽工業㈱様にコンダクションチューブをお借りし実験計画中。

コンダクションチューブのしくみ
http://www.sassoh.jp/ct.html

コンダクションチューブによるハウス内環境調整での活用は現在各地で進められている。

通常の部屋内でも風を起こさない空調としてコロナ禍の中、活用の価値があるのではないかとのこと(颯爽工業㈱談)

遠赤外を放射するとのことなので、作物への好影響の有無などを調べていく予定。


Scracth+Microbitで環境計測

 

準備中


CO2を計測して光合成を調べよう

準備中


競争戦略からエコシステム戦略へ

時代変遷と自らの経験

電子機器事業・半導体事業での経験を基点に、過去の事例研究から、太陽光発電や電力取引事業など将来さらに発展する事業にいかに活かすべきかについて研究してきています。

企業の競争力視点での研究においては、プロダクトアウト発想ではなく顧客との関係にフォーカスしてきました。同時に、顧客との関係において、供給側がとるべき発想は、イノベーションの多角化も反映させる背景から「多くの事業者がやりがいをもって参画できるエコシステムの運用力」がカギになることに着目してきました。

私が進めてきたエコシステム研究を今後、地方創生など「持続可能なしあわせな地域づくり」や「新たなビジネスモデルの育成」につなげていきたいと考えています。また、当然のことながら、エコシステムは’仲良しクラブ’を意味するわけではありません。ヒト・モノ・カネを投入する限りは発展する土壌(利益を生み出す)でないと毎年毎年芽を出すことはできません。

まずは、産業戦略論の歴史からエコシステムの考え方がどう日本企業ではとらえられてきたかから振り返ります。

では、なぜ日本企業は対応が遅れたのか・・・

垂直統合モデルへのゆるぎない自信というか、過去の成功モデルから脱却できない風土、とエコシステムの重要性はわかっていても、どうしても垂直統合のためのエコシステムと考えてきてはいないか・・・などが、企業として、また構成する社員としての思想の未熟さも含めあったのではないかと考えています。

では、将来に向かってどう解決していくのか、若い世代はどう対応していくべきなのか・・・

第1には、エコシステムでやっていく外交力を鍛え、エコシステム内のニッチ・プレーヤーの視点で戦略を考える「習慣」が必要と思われます。第2には、IoTプラットフォームは、この「習慣」をサポートする共創機能をもつと思われ、技術者のみならず多くの人々がこの共創機能を使いこなす力をつけていくべきと思っています。

この共創機能をいかに具体的に動作させ、競争力のあるエコシステムにしていくのか、P2M体系、アーキテクチャ論、標準化戦略論、システム論、A-U(Abernathy and Utterback)モデルなどを用い研究しています。


エコシステム構築への挑戦~技術を基点に実践

電源構成目標と課題

経済産業省の考える電源構成グランドデザインとして、政策観点・技術観点から多様かつ詳細な考察がなされている。しかしながら、

  • 原子力に関して、中長期的には、実はコストが高いことや、安全性に関して「楽観的展望」に見受けられる。確率論における期待値で、危険度を議論すべき。

  • 再エネを増やすと言っても、産業界が確実な答えをもっているか疑問。  (e.g. バイオマスや地熱の立地問題、風力のコスト問題)

  • 太陽光発電所の建設コストに関するメスは入っていない。(日本の太陽光発電所の建設単価はドイツの2倍以上)また、発電所のメンテナンス問題、太陽電池モジュールの長期信頼性、稼働済み発電所のリサイクル問題、など産官連携した制度設計をさらに前進させる必要がある。

JPEAは太陽光発電増加のトレンドを示すが、1MW未満が主力であると見通している。

太陽光発電所を増やすためには・・・

社会に受け入れてもらえる技術とは何か、から考える

現在、開発を進めている「環境共生型アグリソーラーシステム」、美辞麗句だけで社会に受け入れてもらえるものではない。目標が正しくてもプロセスが正しくなければ社会に浸透できるものではない。正しいプロセスとは何かを、トライ&エラーで訴求していく途上にある。

 


会社概要

アントラボ

所在地 〒621-0242
京都府亀岡市宮前町神前長野15番地 亀岡市交流会館内
Email

業務関係お問い合わせ
takashi.kakimoto@アントラボ.com
※「アントラボ」を「ant-labs」へ置き換えをお願いします。

本ホームページ内ブログ、論考へのご意見・ご批評
ronkkmt@ガイア.eonet.ne.jp
※「ガイア」を「gaia」へ置き換えをお願いします。

携帯電話番号 070-3398-3248

 


研究業績一覧

公刊論文(査読有)
[1] 垣本隆司,久保裕史:「簡単化したビッグデータ解析フレームワークを用いたプログラムマネジメントの検討」,国際P2M学会誌Vol.10, No.2, 2016.2,pp39-54
[2] 垣本隆司,久保裕史:「システムLSI事業における「成功の本質」アーキテクチャ論的検証(1)―戦略研究の基点になるものについて―」,日本生産管理学会論文誌『生産管理』Vol.23,No.1,2016.4,pp.10-17
[3] 垣本隆司,久保裕史:「半導体事業との比較による太陽光発電事業における標準化戦略の考察」,標準化研究学会学会誌「標準化研究」Vol.15 No.2 2017.3
国際会議
[4] Kakimoto.T., H. Kubo.: ”KFS Prediction for Energy Management System Enterprise by Analyzing Similarity to System LSI Enterprise”,Innovation, Management and Industrial Engineering Sapporo,(2015),有査読Proceeding(2015年6月札幌開催)
[5] Kakimoto.T., H. Kubo.: 「半導体事業との比較による太陽光発電事業における標準化戦略の考察」, International Society for Standardization Studies. The 4th International Conference. (2015年11月台湾開催)
[6] Kakimoto.T., H. Kubo.: “A Study of the Abernathy and Utterback Multi-Layer Model for Photovoltaic Business Strategy after the Feed-in Tariff System in Japan”, International Symposium on Economics and Social Science, (2016), 有査読Proceeding (Outstanding Paper Award)(2016年7月京都開催)
[7] T. Kakimoto, H. Kubo: “Technical Role and Future Trend of IoT in an Environmental Business,” International Conference on Engineering and Natural Science, (2017), 有査読Proceeding (Distinguished Paper Award)(2017年8月札幌開催)
国内学会
[8] 垣本隆司,久保裕史:「システムLSI事業における「成功の本質」アーキテクチャ論的検証(1)―戦略研究の基点になるものについて―」日本生産管理学会第41回全国大会講演論文集(2015年3月福岡開催)
[9] 垣本隆司,久保裕史:「簡単化したビッグデータ解析フレームワークを用いたプログラムマネジメントの検討」,国際P2M学会設立10周年記念大会第20回秋季研究発表大会要旨集(2015年9月津田沼開催)
[10] 垣本隆司,久保裕史:「システムLSI事業における「成功の本質」アーキテクチャ論的検証(2)―主要システムLSI企業のアーキテクチャ論的戦略検証―」,日本生産管理学会第43回全国大会講演論文集(2016年3月高知開催)
[11] 垣本隆司,久保裕史:「太陽光発電事業における技術イノベーション創出パターンの検討」,日本生産管理学会第44回全国大会講演論文集(2016年9月札幌開催)
[12] 垣本隆司,久保裕史:「多層化拡張A-U(Abernathy and Utterback)モデルによる太陽光発電事業の戦略研究―ポストFIT時代の事業戦略―」,日本生産管理学会 第44回全国大会講演論文(2016年9月札幌開催)
共著論文・発表
 

提供サービス

技術コンサルティング

  • 技術開発支援

営農型太陽光発電導入
農地・植物工場向け環境モニタリングシステムと機器制御

例:実験用環境モニタリング装置により顧客での導入効果を予測、その後サードパーティ製品を本格導入

再生エネルギー・農業系・環境系市場調査

  • 講演・セミナー

営農型太陽光発電
ビジネス戦略の歴史とエコシステム戦略を中心とした将来の戦略
キーストーン戦略構築手法

  • 技術戦略・海外戦略コンサルティング

ビジネス開拓サポート
海外企業向け市場調査サービスと日本市場導入技術サポート

サードパーティ製品導入サポート

  • 環境モニタリングシステム(提携準備中)

(ご参考)実験用環境モニタリングシステム

:AD8chで日射、pH、EC、土壌水分、電流(発電量)、などアナログ値を読み込み

:ブルツース接続でInkbird製温度計/二酸化炭素濃度計、1wireでデジタル温度計(DS18B20)、I2Cで気圧計などを統合

成長モニタリングシステム統合化開発中

 

  (商用本格設置は、各種認証を取得されたサードパーティ製を推奨しています)

 

  • コンダクションチューブ(提携準備中)

 

 

ほんのり温室を温め作物生育にも良い遠赤外線を放射します。

 

  • 小規模植物工場

 

 

 

エーピーシーメンテナンス社が開発した小規模植物工場

⇒同社は作物生育に精通したサービスを提供中

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