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テクノロジー・ロードマップ シリーズ 2017-2026

テクノロジー・ロードマップ2017-2026 全産業編

2016年11月29日発行

A4判、560ページ、特装本

CD-ROM(本体に掲載されたロードマップを収録)

本体価格 450,000円+税

発行:日経BP社

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テクノロジー・ロードマップ2017-2026 医療・健康・食農編

2017年3月13日発行

A4判、368ページ、特装本

CD-ROM(本体に掲載されたロードマップを収録)

本体価格 300,000円+税

発行:日経BP社

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テクノロジー・ロードマップ2016-2025 金融・マーケティング流通編

2016年12月26日発行

A4判、408ページ、特装本

CD-ROM(本体に掲載されたロードマップを収録)

本体価格 300,000円+税

発行:日経BP社

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テクノロジー・ロードマップ2016-2025 ICT融合新産業編

2015年11月13日発行

A4判、304ページ、特装本

CD-ROM(本体に掲載されたロードマップを収録)

本体価格 300,000円+税

発行:日経BP社

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テクノロジー・ロードマップ2016-2025 自動車・エネルギー編

2015年11月13日発行

A4判、304ページ、特装本

CD-ROM(本体に掲載されたロードマップを収録)

本体価格 300,000円+税

発行:日経BP社

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テクノロジー・ロードマップ 2016-2025 自動車・エネルギー編

テクノロジー・ロードマップ 2016-2025 自動車・エネルギー編 CD-ROM付属

モビリティを取り巻く市場ニーズの不連続な変化を予測し、新製品に求められる技術との関係性を明示

クルマの知能化・ネットワーク化、新興国への市場シフト、環境・安全規制の強化などで、自動車産業はこれから大きく変貌します。ADAS(先進運転支援システム)の搭載や、その先にある自動運転技術の実用化、さらにはパワートレーンの電動化によって、クルマに搭載される半導体やセンサ、パワー半導体の数は大幅に増え、電子産業にとって新たな巨大市場が誕生します。クルマと関連の深いエネルギー分野でも、これから激しい変化が起きそうです。非在来型の化石燃料の登場や新エネルギーが台頭する一方で、 太陽光や風力といった再生可能エネルギー市場の拡大が続くでしょう。次世代の原子 力エネルギーとして高温ガス炉、さらには夢のエネルギー源である核融合発電の開発も着実に進んでいます。
『テクノロジー・ロードマップ2016-2025自動車・エネルギー編』は、「テクノロジー・ロードマップ」の設計思想を踏襲し、自動車・エネルギー分野における約60の重要テーマについて、これから10年の技術の変遷を予測します。「次に来たるべきも の」の正体を知るうえで欠かせない一冊と考えています。

自動車・エネルギー編の3つのメリット

短時間でわかる×幅広く網羅×企画書作成に便利

短時間でわかる

一つの技術テーマに関して「2ページのレポート」と「1枚のロードマップ」で簡潔明瞭に今後10年の流れを予測します。短時間で知りたい情報を収集できます。

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幅広く網羅

カバーする技術分野

テクノロジー・ロードマップ2016-2025
自動車・エネルギー編 60テーマ

自動車・エネルギー分野においてイノベーションを起こす約60の重要テーマについて、これから10年の技術の変遷を予測します。

イノベーション
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  • 序章
  • 第1章 エンジン・変速機
  • 第2章 電動化
  • 第3章 安全・自動運転
  • 第4章 カーエレクトロニクス
  • 第5章 開発手法
  • 第6章 材料・加工
  • 第7章 エネルギー

詳細目次/サマリーを見たい方はこちらへ

企画書作成に便利

付属のCD-ROMにはレポートに掲載されているロードマップを
PDFで収録しています。各種企画書に作成時にご活用いただけます。

ロードマップ

レポート活用プロジェクト

  • R&D戦略企画
  • 中期経営計画
  • 新規事業企画
  • 未来市場の調査・洞察
  • 新商品新サービス企画
  • 自動車・エネルギー編の考え方と活用法

    自動車・エネルギー編

    レポート序章で本レポートの考え方と活用法を解説しています。
    20ページ以上のボリュームがありますが、ご一読ください。
    「テクノロジー・ロードマップ」のコンセプトがご理解いただけると思います。

    PDFで内容を見る

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    テクノロジー・ロードマップ 2016-2025 自動車・エネルギー編の詳細目次/サマリー

    序章

    「テクノロジー・ロードマップ」の考え方と活用法

    サマリー

    第1章 エンジン・変速機

    世界的な燃費規制の強化によって、完成車メーカー各社はクルマの燃費向上に力を注いでいる。当面は、既存エンジンの改良が中心でガソリンエンジンやディーゼルエンジンではダウンサイジングが進む。可変バルブタイミング機構や可変気筒エンジンなどの可変機構の採用も拡大する。2020年に、ガソリンエンジンの最大熱効率は45%程度に達する可能性がある。変速機では、伝達効率の高いDCTが増加する一方、既存の自動変速機では多段化が進む。

    1. ガソリンエンジン

    2030年でも、90%のクルマは何らかの内燃機関を搭載していると予想され、内燃機関の高効率化は依然として重要だ

    アウディ社の新型2.0L・直列4気筒直噴ターボエンジンは、CO2排出量を1.4Lのエンジン並みの120g/km以下に抑えた

    シミュレーション技術の発達によって、筒内の燃焼状態が詳細に検証できるようになり、劇的に熱効率の高いエンジンが登場し始めている

    2. 可変バルブタイミング機構

    今後、先進国だけでなく新興国でも環境保護の観点から燃費規制の強化が進む

    ガソリンエンジンの燃費向上技術の一つとして可変バルブタイミング機構の普及が進んでいる。今後はディーゼルでも適用が拡大する

    新興国への適用拡大を狙って部品点数削減や小型化によるコスト削減が進む

    3. 可変気筒エンジン

    2020年に米国や欧州を中心に企業平均燃費の基準値が大きく引き下げられ、その後もさらなる規制強化が進むと予想されている

    可変気筒エンジンは、低負荷運転時に燃焼する気筒数を少なくして燃費向上を図る技術

    バルブの作動を停止するためのメカニズムには油圧で切り替えを行う油圧式機構と、油圧を使わない機械式の2種類がある

    4. ディーゼルエンジン

    欧州では燃費向上技術の主流となっているディーゼルエンジンが、最近になって、国内市場でも注目されるようになってきている

    ダイムラー社はルノー・日産グループと共同で排気量1.6Lの新型ディーゼルエンジンを開発した。低圧EGRやSCRを組み合わせる

    今後のディーゼルエンジンにおける技術トレンドも、引き続き「ダウンサイジング」と「断熱」ということになりそうだ

    5. DCT

    DCT(デュアル・クラッチ・トランスミッション)はMTの高い機械効率を生かしながら変速を自動化した比較的新しい技術である

    現在は6〜7速のDCTが主流だが、近い将来には9〜10速といったより多段のDCTの実用化が進む見込み

    DCTには乾式クラッチと湿式クラッチを使ったタイプがあるが、乾式は耐久性の向上、湿式は伝達効率の向上が求められる

    6. 自動変速機

    世界的な燃費規制の強化で、自動変速機(AT)にも伝達効率の向上が強く求められるようになってきている

    ATでは、燃費向上ニーズに対応して多段化が進んでおり、前輪駆動車では9速が実用化しているほか、後輪駆動車では近く10速が登場

    ロックアップ領域を拡大するためには、トーショナルダンパーを内蔵したり、ロックアップクラッチのダブルフェース化が進む

    7. CVT

    先進国だけでなく新興国でも、変速動作のいらない自動変速機のニーズが高まっている

    CVTでは、プーリとベルトの間の滑りに伴う損失や、加速時のフィーリングに違和感があることが課題だったが、制御の改善が進んでいる

    今後の改良のポイントはさらに効率を改善することと低コスト化である。プーリやベルトの製造方法の改良が進みそうだ

    第2章 電動化

    パワートレーンの電動化で先行するのはハイブリッド車だが、普及は日本に偏っており、他の地域での普及は遅れている。欧米では、プラグイン・ハイブリッド車の発売が相次いでいるが、本格的な普及は2020年以降になりそうだ。電気自動車も、価格を下げ、航続距離を伸ばした第2世代が登場する2020年ごろから普及が加速しそうだ。燃料電池車はコスト削減に加えて燃料インフラの普及が課題。モータでは希土類元素を使わないモータの開発が進むが、当面は永久磁石型モータが主流であり続ける。電池でも、リチウムイオン電池のエネルギー密度が着実に増加するほか、全個体電池の開発も進む。

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    1. ハイブリッド車

    1997年にトヨタ自動車が世界初の量産HEV「プリウス」を発売して以来、HEVの販売台数は着実に増加してきている

    日本、欧州、米国で交通状況は大きく異なり、日本の交通状況に適したHEVは、欧米では必ずしも十分な燃費性能を発揮できない

    こうした事情から、今後欧州でも、HEVに加え、EVや、PHEVの普及が見込まれている

    2. プラグインハイブリッド車

    PHEVは、第2世代の登場により、2020年ごろから世界的規模にて市場が拡大し、環境対応車の主役に躍り出る可能性が高い

    PHEVも、大型の電池を搭載し、EV走行距離60km以上が主流になる

    内燃機関部品、電動車両部品の小型化、軽量化、統合化が一段と進む。電池はエネルギー密度の向上、安全性、信頼性が鍵を握る

    3. 48Vシステム

    世界的に強化が進む環境規制に対応すべく各国の自動車メーカーはCO2排出量の削減に取り組んでいる

    従来のオルタネーターと同様の位置に取り付けるISG(インテグレーテッド・スタータ・ジェネレータ)システムがまず市場へ投入される予定

    48V向けの部品においては、費用対効果が最優先であるため、各々の部品にも低コスト化が求められる

    4. 電気自動車

    EVは、第2世代の登場により、2020年ごろから世界的規模にて市場が急拡大

    EVは弱点であった航続距離が電池技術の進展により、300km越えが目安となる

    パワートレーンのモジュール化・高効率化・軽量化が一段と進むとともに、電池も全固体2次電池など新世代が出現

    5. 充電規格・充電方式

    自動車の大きなトレンドはHEV/PHEV/EVによる、効率的車両駆動によるエネルギー使用量の節減とCO2排出量の削減

    2030年時点の次世代自動車(HEV+PHEV+EV)の保有台数割合が3分の2、販売台数割合は6分の5

    パワートレーンの高効率化・高度化、電池の低コスト化・高性能化などの用途最適化車の導入

    6. ワイヤレス給電

    2026年においては、世界のEV需要が300万台規模になり、停車中のワイヤレス給電装置は量産型EVへの標準装備が拡大する

    停車中のワイヤレス充電は、2017年ごろまでには後付けキットがまず商品化される。これは、カーアクセサリー販売の枠組みで売られる

    走行中給電に関しては、ワイヤレス給電の方式が多数あり、これらの技術が切磋琢磨して走行中給電の技術が進化していく

    7. 燃料電池車

    2014年12月、トヨタ自動車から世界で初めての量産FCV「MIRAI」が発売された

    ホンダが2014年11月に最新の「FCV CONCEPT」を公開し、2015年度中に日本での発売を目指すとしている

    車両価格半減という目標を達成するためには、量産規模の拡大によるコスト削減が不可欠である

    8. PMモータ

    I E4規制による高効率モータの需要拡大。 I oTによるスマート工場化。 高齢者アシスト用ロボットの大規模普及

    誘導機コスト同等なPMモータ。 自己回復機能を持つインテリジェントモータ。小型軽量大トルクモータ

    低電圧大電流インバータの低コスト化、故障診断、超分散モータ、ギアードモータ

    9. インホイールモータ

    環境性能、安全性能に対するニーズが高まり、高効率で制御の応答性・自由度の高いパワートレーンが求められるように

    インホイールモータには、バネ下重量が増えて乗り心地が悪化する懸念があったが、最近の研究で払拭されつつある

    コスト低減のため高価な永久磁石を使わないアモルファスモータや磁石不要のSRモータの開発も進んでいるが、当面磁石モータが本命

    10. SiCパワー素子

    自動車分野では今後、EVやPHEVなど、モータ走行を主とする車両が増加することが見込まれる

    SiCパワー素子では、まずダイオードが実用化され、次にSiとSiCを組み合わせたハイブリッドSiCパワー素子が実用化された

    SiCパワー素子はコストが高いのが課題だが、SiCウエハは4インチから6インチへの移行が始まっており、コスト低減が期待できる

    11. リチウムイオン電池

    地球温暖化は着実に進行しており、地球海面は従来の予測を超えるスピードで上昇している

    リチウムイオン電池のエネルギー密度を上げるために負極で注目されているのはシリコン系材料だが長寿命化が課題

    今後の技術課題としては、電極材料の高性能化のほか、低抵抗化や低価格化などがある

    12. 全固体電池

    米国ではZEV法が2017年から強化され、これまでZEVの一種として認められてきたHEVがZEVとは認められなくなる

    全固体電池は、より高いエネルギー密度が実現でき、安全性や耐久性も高められる可能性がある電池として開発が進められている

    様々な固体電解質において、リチウムイオン電池で使用されている有機溶媒電解質に匹敵するイオン輸送性能が達成されている

    第3章 安全・自動運転

    自動ブレーキなどの先進運転支援システムの普及が進み、クルマの売上を左右する要素になってきている。その先にある自動運転には、いくつかのレベルがあるが、部分的な自動化が2018年ごろから始まり、高速道路に限定すれば2020年ごろから人間の操作をほとんど必要としない自動運転が実用化しそうだ。こうした自動運転に使うセンサでは、ミリ波レーダの低コスト化や、イメージセンサの高感度化が進む。頭脳に当たる半導体は、従来中心だったCPUに加え、GPUやFPGAといった高速演算可能な素子が使われるようになる。

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    1. 先進運転支援システム(ADAS)

    安全装置の規制・義務化、アセスメントを背景に、安全がクルマの差異化要因に

    全車で標準化される自動ブレーキなどの普及商品と、高速道路の自動運転機能のような安全・快適商品が階層化

    カメラ、レーザレーダなどの外界センサや車載信号処理ハードウエアなどのハード技術が進化

    2. 自動運転

    自動運転にはNHTSA(米高速道路交通安全局)が定義したレベルがあり、ADAS(先進運転支援システム)と呼ばれるレベル1〜2の段階から徐々に完全自動運転のレベル3〜4に移行していく。まず高齢者支援がターゲットになり、センサやECU、高精度地図の市場が注目される

    ADASの延長で、まず専用道路における自動運転システムの普及が最初に進むと予想される。私有地や駐車場での自動運転も実用化され、

    そこから徐々に市街地向けの商品が登場する。高精度地図やデータセンターのサービス化、レーザレーダやGPUなどの商品化が進む

    ADASとの共通技術は多いが、レーザレーダやマルチGNSSの高精度化は必須である。それにカメラを加えた多様なセンサによって走行環境を取得し、高精度地図を用いた位置推定やDNN(ディープ・ニューラル・ネット)を用いた行動判断など、新規な技術革新が求められる

    3. ミリ波レーダ

    自動運転システムの実用化に向けた主要技術としてのミリ波レーダのニーズ

    自動運転レベルの向上に伴う、センシングシステム機能の高分解能化および搭載数の増加

    変調方式のさらなる進化(FCM変調採用が進む)

    4. レーザレーダ

    自動ブレーキや誤発進防止システム用のセンサとして、レーザレーダは低コストなレーダとして広く普及している

    低価格タイプは雨滴検知機能などと複合化するなど付加価値を高める

    高機能タイプでは、スキャナとして機械式から、可動部がなく広角化/高速化に有利な電子式へと移行していく

    5. 車載イメージセンサ

    日本国内では、2018年をめどに交通事故死者数を2500人以下とし、2020年までに世界で最も安全な道路交通社会の実現を目指す

    車載カメラはビューイングカメラ、センシングカメラ、車室内監視カメラの三つに分類され、イメージセンサも用途に応じて使い分けが進む

    逆光下でも物体を認識するため、ダイナミックレンジの広いセンサの開発、製品化が盛んに行われている

    6. 赤外線カメラ

    死亡事故の確率は夜間が高く、夜間の視野拡大技術が求められており、暗視ができる赤外線カメラは、夜間事故防止の有力なツール

    現状は、画素ピッチ17μmの320×240画素赤外線イメージセンサを搭載したナイトビジョンシステムの高級車への搭載に限定されている

    低価格化に対応すべく、画素ピッチの縮小、新しい生産方式の立ち上げ、低コストとレンズ技術の開発が進展すると期待される

    7. ステレオカメラ

    各国のNCAP(新車アセスメントプログラム)でも、ADAS機能を加点対象に加える動きが加速している

    ステレオカメラによる物体認識や距離認識は、他の方式と比べて情報量の多さと処理速度の速さで優れている

    ステレオカメラは、平面の壁は視差を検出しにくいため認識精度が低下するなど、まだ問題点もある

    8. FPGA

    FPGAは、ロジックセル間の接続をユーザーが自由に変更することでユーザー独自の回路を設計することが可能なデバイスである

    インタフェース・チップとして使用されている用途では、従来の車載グレード対応の低コストFPGAが引き続き使用される

    デバイスアーキテクチャでは、アプリケーション用だけでなく、制御用、セキュリティ用など、多くのプロセッサ機能が集積される

    9. ASSP(特定用途向け汎用半導体)

    先進国では、CO2削減、安全基準のアセスメント制定や法制化が推進されている

    環境対応は、モータによる電動化に対応できるベクトル制御機能、ASIL-Dレベルのフェールセーフ機能

    自律認識は、パターン認識からディープラーニングへ、さらにクラウド情報との協調判断へ

    10. GPU(graphics processing unit)

    高齢化および生産年齢人口の低下に対し、自家用車、商用車に代わる柔軟で安全な移動・移送手段の確保が必要

    2020年に向け、低速から高速、高速道路などの限定環境から一般市街地向けへの段階的な自動運転が商用化

    ディープラーニング技術により画像認識、自然言語認識、予測制御の性能が飛躍的に向上

    11. 人工知能

    2020年までには、高速道路や一部の道路での自動運転技術が実用化され、2030年以降には、「完全自動運転」が実用化すると予想される

    対象を認識するための「特徴量」を教えなくても、コンピュータが自動的に抽出する「ディープラーニング」が人工知能を画期的に進化させた

    自動車へのディープラーニングの実装に関しては今後、半導体メーカー同士の競合が激化しそうだ

    12. 次世代コンピュータ

    今後、多くのセンサを用いたデータ処理を行う必要があると考えられ、コンピュータに求められる性能はますます増大する

    今後必要な計算処理としては、数値計算や認識、最適化などが挙げられる。数値計算は従来型コンピュータが最も適しているが、認識や最適化処理は全く異なる構成のコンピュータが適しており、今後、新しいコンピュータを使ったコンピュータが登場する

    最適化問題を高速に解くイジングコンピューティングや認識処理を加速するニューロコンピューティングが登場し、さらにそれらの性能を向上させる技術開発が行われる

    13. 超小型モビリティ

    高齢化対策、中山間地域での交通インフラ対策、観光地での新しい需要の掘り起こしなど、使用目的が多岐にわたる超小型モビリティに対して、地方自治体、民間企業からの期待は大きい。2010〜2015年度まで国の実証試験が続くなか、成功事例を模索している

    2013年に公道走行のための車両ガイドラインが策定され、実証試験を行っている段階。業界では当初、2016年度以降の量産化を考慮したが、2016年以降も実証試験が継続される可能性が高く、商品化は早くとも2018年以降になるだろう

    EVが主体となるため、一般乗用EVの量産効果によって次世代型リチウムイオン2次電池などの最新技術が転用される。車載情報機器を持たないため、スマートフォンなどのモバイル関連技術として、音声認識やO2O型の商取引が活用される。3Dプリンターでの少量生産にも期待

    第4章 カーエレクトロニクス

    安全装置や自動運転技術の進化に伴って、車載OSには、従来別のシステムだった制御系と安全系のシステムを統合することが求められる。これからのクルマはテレマティクスによってクルマが多層的なネットワークに接続されることが当たり前になり、外部からのハッキングなどに対するセキュリティ対策が求められる。また、クルマの機能が高度化するのに伴って、これを使いこなすためのHMIでは、多くの情報を整理して伝えるディスプレイが必要になるほか、音声による入力が重要性を増す。

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    1. 車載OS

    世界的規模で自動運転に向けた製品開発が進む。特に、日本では2020年の東京オリンピックまでに一部実用化が行われる

    メータークラスターとインフォテインメントからシステムの統合が始まり、その後、安全快適系(ADAS)、ITS機能との統合化が進む

    車載OSとしては、従来のリアルタイム性に加えて、堅牢性、高可用性が必要不可欠となる。ISO 26262への準拠などが求められる

    2. テレマティクス

    自動車の内外の機器が多層的なネットワークとして接続されてくる(IoT)。顧客理解に基づく、パーソナライズされたサービスが提供される

    スマートフォンアプリと車載器がスムーズに連携するようになる。シェアード・モビリティのプラットフォームが形成される。社内外のネットワークを支えるセキュリティ対策が必要となる。eCallやeSIMが普及する。自動車保険は完全自動運転車の登場とともにB2Bサービスに移行していく

    準天頂衛星により精密な測位が可能になる。セキュリティ対策用にHSMが導入され、車載Eathernetも徐々に採用が進んでいく

    3. HMI

    これからのクルマのHM(I ヒューマン・マシン・インタフェース)は、ネットワーク化、自動運転システムの普及、少子高齢化の進展で変革を迫られる

    センターディスプレイの大型化や、メーターの液晶ディスプレイ化に加え、今後はヘッド・アップ・ディスプレイ(HUD)の搭載が増える

    増加する情報を表示するため、グラフィックス描画性能に優れたGPUなどの半導体技術が重要になる

    4. 車載ECU

    高齢運転者の増加などにより、安全運転支援機能はさらに重要化、将来的に自動運転を目標

    高度な運転支援機能、省エネ機能や安全&セキュリティ支援機能を、小型・低コストにて装備した車載ECU

    高性能・低消費電力・小型軽量・安全&セキュリティの実現を容易化する、マルチコア、機能特化アクセラレータ、高速LAN、省配線通信

    5. ISO 26262

    クルマの技術革新の大半が電子技術によってもたらされるようになり、ソフトウエアによって実現される機能も増加の一途をたどっている

    車載電子システムの機能安全規格「ISO 26262」は2011年に初版が発行され、2018年ごろの発行を目標に第2版の改定作業も進む

    今後の機能安全には、複数のシステムが連携する際の相互作用を考慮した設計や、セキュリティ上の脅威についても考慮する必要がある

    6. セキュリティ対策

    OEM独自のプロトコルのリバースエンジニアリングにより、OBD-IIポートからの自動車ハッキングが定型的に実行可能となる

    車載ネットワークの通信をフィルタリングするために、セントラルゲートウエイが導入される

    サイバー攻撃を遮断・隔離するために、自動車用ファイアウォールが搭載される

    第5章 開発手法

    先進国においては、クルマを単なる交通手段として捉える傾向が強くなり、ブランド価値を向上させるには、単にハードウエアの性能を向上させるだけでなく、ITと組み合わせた「拡張体験」の向上が重要性を増す。このためには、デジタルエンジニアリングやモジュール化の活用によりハードの開発効率を向上させるだけでなく、ソフトウエア開発基盤の整備によるソフト開発の効率向上も重要な課題になる。

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    1. ブランドマネジメント

    先進国においてクルマは単なる交通手段とみなされるようになり、量産メーカーにとってUber社の配車サービスなどとの競合が激化する

    自動車産業とIT、およびそれによるサービスの融合は過去100年よりもこれから10年の方が変化が早いと考えられる

    ハードだけでなく、バーチャルな「拡張体験」まで含めた商品性を向上させるために、新しい商品評価のためのフレームワークが必要になる

    2. 製造のデジタルエンジニアリング

    自動車の環境負荷低減および安全の法規制の強化対応によりに生産関連のIT技術の導入が活発化

    特定の製造分野に特化したソフト開発から製造プロセスをシミュレート可能なソフトの開発へ移行

    熱と変形などのマルチフィジクス対応の解析技術向上による適用範囲の拡大と最適化技術の導入による解析の知能化

    3. モジュール化

    日欧自動車メーカーのモジュール戦略は1990年代のプラットフォームの共通化および生産のモジュール化から端を発し2010年代に入り効率的に自動車を企画・開発・生産していくツールとして本格化している

    2010年代に本格化してきた、新しいモジュール戦略、VW社のMQB、日産のCMF、マツダのCA、トヨタのTNGAを中心として日欧の自動車メーカー各社がどのようにモジュール化を進めているか、各社の車両開発アプローチの発展経路について比較分析する

    モジュール化を支え、発展させる技術にはどのようなものがあるかについて述べ、将来自動運転の実現による安全や自動車の自己保有の変化による自動車産業の構造変化、コネクテッド技術など「オートモーティブ4.0」を代表事例としてモジュールの進化の方向を描く

    4. モデルベース開発

    車載機器制御の大きな二つの流れは「知能化」と「電動化」。このうち「知能化」への対応には複雑な外部環境への対応が求められる

    モデルベース開発は、数学モデルとシミュレーションを活用した制御ソフトウエアの開発手法

    今後「、FM(I functional mock-up interface)」により、プラントモデルのマルチドメイン化が大きく促進される

    5. 制御ソフト開発基盤

    世界の先進国では今後、高齢化が急速に進み、高齢運転車も増加することから、自動車が運転者の機能を補助するシステムが普及する

    第6章 材料・加工

    これまで自動車用材料の中心だった鋼板の強度向上は今後も継続するが、並行して、高級車を中心にアルミニウム合金の使用比率が着実に上昇する。また樹脂製外板や樹脂ガラスの採用も進む。生産現場では大量のデータを収集し、これを生産の効率化や品質向上に生かす「インダストリー4.0」の動きが加速する。3Dプリンタはこれまで試作に使うことがほとんどだったが、今後は最終製品へ応用する動きが活発化する。

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    1. 高張力鋼板

    世界的に環境規制の強化が進み、クルマからのCO2排出量削減が課題になる中、パワートレーンの改良に加えて軽量化が重要な課題に

    これまで国内の完成車メーカーは冷間プレス材、欧州メーカーはホットプレス材を積極的に採用してきた

    冷間プレス材は、2025年に向けて、現在の最高1.2GPa級から1.5GPa級へと進化し、しかも加工性を向上させる

    2. アルミ化

    世界で環境規制の強化が進み、車体の軽量化が求められているが、現在主流のハイテン(高張力鋼板)だけでは対応できなくなりつつある

    欧州の大型高級車では早くからオールアルミ車体を採用していたが、最近になって、よりコンパクトなクラスでも、大幅にアルミ化し始めた

    アルミ合金を今後、車体により幅広く採用していくために、より強く、より加工しやすく改良が進む

    3. 樹脂化

    環境規制の厳格化が進む中で、自動車メーカー各社は燃費向上の方策として積極的に軽量化に取り組んでいる

    従来のガラスに比べて30〜50%の重量削減が可能なPC製グレージング(樹脂ガラス)の製造技術やコーティング技術の開発が進展

    熱硬化性樹脂ベースの複合材料は大量生産に至っていないが、熱可塑性樹脂をベースとした材料が現状を打破するきっかけとなり得る

    4. インダストリー4.0

    ドイツの国家戦略であるインダストリー4.0は、製造業の生産プロセスの効率化だけではなく、サービスやビジネスモデルの変革を迫る

    当面は生産現場でのセンシングデバイスやコネクティビティの市場が拡大、メーカーを超えたオープン化の進展が課題となる

    エッジデバイスから収集した大量データを、人手をかけずに機械学習などで分析し、いかに将来を予見できるかがカギに

    5. タイヤ

    タイヤの騒音・転がり抵抗・WETブレーキ規制、HEV/PHEV/EVの拡大によるタイヤ環境性能(転がり抵抗、騒音)の重要度が増大

    従来の延長線上にあるタイヤは低価格タイヤとランフラット性能、グリップ性能、乗り心地性能などに特化した高価格タイヤに2極化

    タイヤの形状・構造・パターンの組み合わせを統合的に扱うことのできる形状・構造・パターン統合化設計技術へと進化

    6. 3Dプリンタ

    開発から市場投入までの期間短縮や多品種少量生産がさらに求められ、3Dプリンタは試作用途以外にも実機能部品生産などに広がる

    3Dプリンタ関連市場規模は急速成長が見込まれ、2020年には1兆円、その経済波及効果は約21.8兆円と予想されている

    樹脂、金属ともに既存材料の改良だけでなく、3Dプリンタならではの材料開発が見込まれ、プリンタと2次加工の高速化、自動化が進む

    第7章 エネルギー

    太陽光、太陽熱、風力といった自然エネルギーの活用は今後も拡大する。太陽光発電市場は、2030年には2015年の2倍に拡大する見込み。シェールガス・シェールオイルの採掘量増加により、世界の原油と天然ガスのサプライチェーンは大きなインパクトを受ける。次世代原子炉である高温ガス炉や、核融合の研究開発は着実に進展しており、2030年以降の実用化が見込まれる。

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    1. 太陽光発電

    日本でも固定価格買取制度(FIT)が導入され、2013~2014年は2兆円程度となったが、今後10年間はこのレベルの市場を維持

    商品化されている太陽電池モジュールは結晶Si型の「第1世代」、薄膜Si型などの「第2世代」商品である

    理論的な変換効率はSi系が30%、実際は薄膜系で15%、単結晶でも25%までだが、新材料では大幅に改良が進む

    2. 高温ガス炉

    原子力の熱利用分野(水素製造など)への適用による温室効果ガス排出削減

    日本、中国、米国、韓国など、各国で、高温ガス炉技術の研究開発が行われている

    高燃焼度燃料、高性能燃料要素開発、高温工学試験研究炉(HTTR)を用いた総合的な事故時安全性に関する研究開発、安全基準の整備

    3. 核融合発電

    温室効果ガスの排出抑制と急激に増大するエネルギー需要を満たすため、非化石燃料によるエネルギー供給の拡大が必要

    現在の中核プロジェクトは、国際協力による熱出力50万キロワットの核融合炉ITER

    超伝導コイル、炉心プラズマ制御、遠隔保守など、核融合特有の先端技術のシステム統合がITERで期待される

    4. シェールガス、シェールオイル

    シェール革命により、2020年までに米国は世界最大の天然ガス・石油生産能力国となる見通し

    米国は天然ガス輸入国から輸出国となり、LNG輸出プロジェクトが、米国エネルギー省から許可され、追加インフラが必要になる

    シェールガス・オイルの採掘増に伴い、水圧破砕に用いた水の再処理、割れ目の流動可視化技術の開発

    5. メタンハイドレート

    化石燃料の乏しい日本では、次世代海底資源のメタンハイドレートの開発の必要性が高まっている

    ハードウエア系では、海洋構造物、運搬船、支援船、掘削船、生産・貯蔵設備、海中・海底設備がある

    次世代エネルギー・鉱物資源全般において、安全かつ経済的な生産技術の確立が不可欠である

    6. 水素エネルギー

    家庭用燃料電池は小型化、低価格化により次第に普及が進み、長期的にも拡大傾向が続く

    家庭用燃料電池は、自立運転機能など停電、災害などの非常時を想定した機能が充実する

    FCVは燃料電池スタック、高圧水素タンク、電池など、第1世代としての技術熟成が求められる。第2世代の技術は2020年ごろから導入へ

    7. 風力発電

    陸上から洋上への移行は風力利用先進国の必然的なトレンドであり、現在は港湾内および浅海域の着床式風力発電が主流である

    初期コストの高い洋上風力発電は、経済性を確保するために大型化が進められている

    洋上風力の大型化は不可避的に進行するが、これに伴い各種構成要素の開発が必要となる

    8. 太陽熱発電

    蓄熱型太陽熱発電がグリッドパリティに近づきつつあり、グリッドの安定化の面で電力供給事業者の需要が有望

    集光系にはタワー・トラフ・線形フレネルの3方式、蓄熱システムにはタワー(タワートップ式)とトラフで溶融塩蓄熱が用いられる

    今後3~5年間は、低コストに関わる新技術が期待され、実証段階で今後3~7年間での低コスト化に関わるものが対象

    9. バイオマス・エネルギー

    輸送用バイオ燃料とバイオマス発電について分析すると、現在各10兆円の市場が10年後には倍増すると予想

    バイオジェット燃料、トレファクション(半炭化)ペレット(TP)に期待。2020年ごろ、開発遅れのセルロース系エタノールの商業化

    活用資源量の拡大を目的とした使用可能原料の多角化が行われる。特にセルロース原料からのバイオ燃料製造技術開発が主流

    10. 燃料電池

    エネルギー・セキュリティ、地球温暖化防止、産業政策から政府の推進策もあり、2020年の東京オリンピックに向け市場が拡大

    家庭用にはパナソニック、東芝など日本勢が既にPEFCで商品を市場投入、低コスト化の推進により普及のすそ野が広がりつつある

    耐久性の向上とコスト低減が大きな課題であり、PEFCの触媒であるPtの使用量削減や代替触媒の開発の取り組みが進められている

    11. 人工光合成

    地球温暖化抑制のための低CO2 排出(高エネルギー効率)システムの要請

    燃料電池車を主対象とした水素ステーションと融合可能な中・小規模水素製造技術など

    太陽電池アシストによる間接型水分解と外部アシストなしの直接型水分解

    12. CO2の回収・地中貯留技術

    地球温暖化抑制と石油増進回収の需要により、世界のCCS利用規模は急速に拡大する

    政策的にインセンティブを付ける推進環境の整備と技術開発によるコスト低減を通じて経済性を図る

    高効率・低コスト回収技術、利便性を持つ輸送技術が開発中

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    よくあるご質問

    テクノロジー・ロードマップにはどんな特徴がありますか?
    世の中に技術ロードマップはいくらでもありますがその多くは「きちんとリソースが投入されればこれだけ技術は進化する」ということを時系列に示した「ポテンシャル・マップ」ではあっても、本当に進化するかどうかを予測する「ロードマップ」にはなっていません。技術進化には「推進燃料」、つまりリソースが必要です。その量を高い確度で予測することこそが、技術予測の要諦なのです。そして、そのリソースの多寡、集中度を決めるのは、未来のビジネス規模。市場規模と言い換えてもいいでしょう。『テクノロジー・ロードマップ』シリーズでは、これまでとはまったく違う技術の「未来予測手法」を採用しています。まず未来の「市場ニーズ」を予測し、それを満たす「商品機能」を定義、さらにその機能を実現するための「技術」を提示するという方法です。こうした思考プロセスこそが、技術系企業が中長期的な事業戦略、R&D略を策定する際に不可欠なものだと考えています。
    全産業と各分野別の違いは何ですか?
    「全産業編」と「各産業編」では、扱っているテーマが違います。ロードマップ作成のプロセスや思考は同一のものですが、全産業分野を広く網羅したいという方には全産業編、特定の分野だけに絞った情報を求めていらっしゃる方には各産業編をお勧めします。実際には、「全産業編」と特定の産業編をセットで購入される企業も多くいらっしゃいます。
    誰が書いているんですか?
    テクノロジー・ロードマップで扱っている各テーマ毎に将来の市場変化や市場規模を予測し、商品・サービスの価値変化を踏まえた技術予測をすることは簡単ではありません。弊社では、社内外のネットワーク、人脈をフルに活用して各テーマごとに最適な専門家、有識者に交渉、依頼し、予測・執筆していただいています。シリーズすべてで約200名の執筆陣となります。
    中身を見ることはできますか?
    一部のコンテンツについては、当サイトでも見ていただけるようにしています。それ以外の部分について中身を見てみたい場合は、下記のお問い合わせフォームにてお問い合わせください。
    https://bpcgi.nikkeibp.co.jp/form-cgi/formhtml.cgi?form=mirai1302/index.html
    デジタル版はあるんですか?
    申し訳ありませんがデジタル版はご用意しておりません。ロードマップについては付属のCD-ROMにすべて格納しております。こちらのロードマップは、社内プレゼン資料等に貼り付けて活用することで説得力を高めること等にご利用いただけます。
    以前発行されているロードマップとの違いは何ですか?
    テクノロジー・ロードマップシリーズは定期的にアップデートをしています。その際に、すべてのテーマ・項目を見直しています。新しい技術やテーマが続々と登場しますので毎回、大幅なテーマの入れ替えと執筆陣の変更をしています。過去に購入いただいたお客様もぜひ最新のバージョンをご利用いただくことをお勧めいたします。
    発行元の日経BP未来研究所について教えてください
    日経BP未来研究所は、社内外から得た膨大な知見とデータから未来像を描き出し、それを基に企業活動における戦略立案、事業創出を支援するための専門機関です。
    日経BP社では、2006年に『未来予測レポート』を発刊しました。以来、レポートの拡充と更新を重ね累計で約50のレポートを発行、これらは1700以上の企業/団体で活用されています。2010年からは、お客様のご要請に応えるかたちでコンサルティング、ブリーフィング、リサーチなどのサービス・メニューも加え、中期経営計画策定、新事業立案、新市場開拓などの支援事業で実績を重ねてきました。こうした事業のさらなる質的向上を目指し、日経BP未来研究所を2013年2月に設立しました。ここで私たちが目指すのは「知の結集」です。これを実現するための「開かれた場」を構築すべく日経グループの各媒体/関係機関や外部機関との連携を深め、加えてグループ外の卓越した洞察力を備えた有識者にもアドバイザーとして参画いただいています。「未来」をキーワードに、こうした連携を積極的に進めることで未来予測の確度を上げ、活動のフィールドを拡大しています。

    テクノロジー・ロードマップ2017-2026年シリーズ5分野の技術予測レポート

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