DX wpmaster 2026年9月14日 0 コメント

日立製作所、社会インフラ向けフィジカルAIの安全運用を支えるガードレール技術を開発

社会インフラにおけるフィジカルAIの安全運用を支援するガードレール技術

株式会社日立製作所は、社会インフラ分野で活用される「フィジカルAI」の安全な運用を支える「ガードレール技術」を開発しました。この技術は、AIが生成する制御指令を監視し、必要な場合は補正することで、設計段階から実際の運用まで一貫して安全性を保ちながら、システムの停止を減らして運用を続けられるようにするものです。

開発の背景とこれまでの課題

工場や電力設備、交通システムといった社会インフラの現場では、人手不足の解消や効率化のために、現場のデータをもとに自ら判断し、ロボットや機械を動かす「フィジカルAI」への期待が高まっています。しかし、このような重要な現場でAIを使う場合、AIの判断性能が高いだけでなく、AIが出す「こう動きなさい」という指令をしっかり確認し、危険ではないのにシステムが止まってしまう「過度な停止」をできるだけ避けて、運用を続けることが求められます。

これまでのAI制御では、不必要な停止や、止まってしまった後の復旧に時間がかかることで、システムの運用が止まってしまうことが課題でした。また、システムを設計する最初の段階で、仕様書や構造の情報から危険な要素を分析したり、安全のためのルール（安全制約）を決めたりする作業は、専門家にとって大きな負担となっていました。

新しく開発された技術の特長

日立製作所は、長年培ってきた現場の機器を制御する技術（OT）とAI技術を組み合わせ、フィジカルAIの安全な運用を支援するガードレール技術を開発しました。この技術には主に3つの特長があります。

1. 設計初期段階の安全分析を効率化するAI技術

この技術では、たくさんのシステムの仕様書や構造情報から、機器や機能、制御の関係をAIが理解しやすい「ナレッジグラフ」という形で整理します。そして、この関係をもとに、事前に危険な要素を分析したり、安全制約を抽出したりします。これにより、専門家による最終確認は必要ですが、これまで手間のかかっていた設計初期段階の安全分析作業を効率的に進めることができます。

2. フィジカルAIの制御指令をリアルタイムで監視・補正する技術

設計時に決められた安全制約（例えば、止まれる余裕、速度、加速度、障害物との距離など）を評価の基準とします。AIが作った制御指令が、これらの基準を満たしているかを、システムが動いている最中にリアルタイムで確認します。もし基準を満たさない場合は、AIの意図をできるだけ保ちながら、安全な範囲で指令を修正します。これにより、危険な状態に近づくことも、不必要な停止で運用効率が下がることも防ぎ、安全に運用を続けることを支援します。

3. 安全性と運用継続性を両立する多層保護構造

この技術は、AIが制御指令を作る部分、その指令を安全な範囲に修正する「制御ガードレール」、そして最終的にシステムを止めるための「安全装置」という、日立製作所独自の複数の保護機能を持っています。普段はAIの柔軟な指令を活用し、物理的な限界を超える可能性がある場合は制御ガードレールが指令を修正します。もし修正が難しい場合は、AIとは別の安全装置が作動してシステムを緊急停止させます。これにより、最終的な安全を確保しつつ、不必要な停止を抑え、社会インフラに求められる安全性と運用継続性の両方を実現します。

確認された効果

公開されている設計情報を使った評価では、重大な事故につながる可能性のある22件の主要な危険要素のうち20件を抽出でき、設計初期段階の安全分析を支援する上で有効であることが示されました。

また、自動で動く機械と人が一緒に働く環境を想定したシミュレーションでは、この技術を適用することで、従来の緊急停止方法と比べて、不必要な停止を89%減らせることが確認されました。この結果から、この技術を使うことで、安全ルールを守りながらも不必要な停止を避け、システムの運用をより長く続けられる見込みが得られています。

今後の展望

日立製作所は今後、このガードレール技術を、同社が提唱する社会インフラ知能基盤モデル「Integrated World Infrastructure Model (IWIM)」を支える重要な技術として位置づけ、実際の運用を想定した検証を進めていく予定です。さらに、AIで社会インフラを革新する次世代ソリューション群「HMAX by Hitachi」の進化に向けてこの技術を強化し、産業、エネルギー、モビリティ分野など、特に安全が求められる社会インフラ領域への展開を目指します。

この技術の一部は、2026年9月15日からイタリア・ナポリで開催される「The IEEE International Conference on Intelligent Transportation Systems (IEEE ITSC 2026)」で発表される予定です。また、2026年9月22日からドイツ・ベルリンで開催される「International Trade Fair for Transport Technology (InnoTrans 2026)」では展示も行われます。