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平成２７年度我が国経済社会の情報化・

サービス化に係る基盤整備

(水道事業におけるＣＰＳ(サイバーフィジカルシステム)

実装のための調査研究)

報告書

平成 28 年 3 月

経済産業省商務情報政策局情報通信機器課

この報告書は、経済産業省が公益財団法人水道技術研究センターに委託し実施した、「平成 27 年度我が国

経済社会の情報化・サービス化に係る基盤整備(水道事業における CPS(サイバーフィジカルシステム)実装の

ための調査研究)」の成果です。

3

- 目次 –

1. 事業の概要 ......................................................................................................................... 9

1.1. 事業の名称 ................................................................................................................... 9

1.2. 事業の目的 ................................................................................................................... 9

1.3. 事業の内容 ................................................................................................................... 9

1.4. 事業の実施概要........................................................................................................... 11

1.4.1. 実施体制 ................................................................................................................... 11

1.4.2. 参加委員 ................................................................................................................... 12

1.4.3. 活動経緯 ................................................................................................................... 20

2. はじめに ........................................................................................................................... 22

2.1. 背景～国内の社会インフラを取り巻く環境～ ................................................................ 22

2.1.1. 老朽化への対応の遅れ ............................................................................................... 22

2.1.2. 人口減少に伴う財務への影響 ....................................................................................... 24

2.1.3. 生産年齢人口の減少による技術継承の難しさ ................................................................. 26

2.2. 課題解決に向けた国の方針・施策 ................................................................................... 28

2.3. 新しい社会インフラの目指すべき方向性 ........................................................................... 29

2.4. CPS/IoT 活用に向けた取組み ........................................................................................ 31

2.5. CPS/IoT 活用ステージの定義と目標 ................................................................................ 34

2.6. 海外事例・他業種先進事例 ............................................................................................ 36

2.6.1. 海外の動向 ................................................................................................................ 36

2.6.2. ドイツの事例 ............................................................................................................... 37

2.6.3. 米国の事例 ................................................................................................................ 38

3. 浄水場を中心とした水道事業における CPS/IoT 活用の可能性 ................................................... 39

3.1. 水道事業における現状課題と解決の方向性 ...................................................................... 39

3.1.1. 水道事業を取り巻く環境と課題...................................................................................... 39

3.1.2. 水道事業における課題解決の方向性 ............................................................................ 45

3.2. 水道事業における CPS/IoT 活用の検討の進め方 .............................................................. 48

4

3.3. ステップ 1：「CPS/IoT 活用における課題の整理」 ................................................................ 49

3.3.1. 事業体ヒアリング ......................................................................................................... 49

3.3.2. ヒアリング結果概要 ...................................................................................................... 50

3.3.3. 課題の整理 ................................................................................................................ 52

3.4. ステップ 2：「CPS/IoT 活用案の議論」 ............................................................................... 53

3.4.1. 浄水場を中心としたアセットマネジメント業務における CPS/IoT 活用案 ............................... 57

3.4.2. 浄水場を中心としたオペレーション業務における CPS/IoT 活用案 ...................................... 71

3.5. ステップ 3：「CPS/IoT 活用シナリオの整理」 ....................................................................... 82

3.5.1. CPS/IoT 活用による水道事業の将来像 .......................................................................... 82

3.5.2. CPS/IoT 活用シナリオと実現ステップ ............................................................................. 83

3.5.3. CPS/IoT 活用による水道事業のスマート化のイメージ ....................................................... 85

3.5.4. CPS/IoT 活用による課題解決手法に対する考察 ............................................................. 86

4. 社会インフラ分野での CPS/IoT 活用のフレームワーク ............................................................... 87

4.1. CPS/IoT 活用のフレームワークにおける検討ポイント ........................................................... 87

4.2. 構造化概念と具備すべき機能(構成要素) .......................................................................... 88

4.2.1. CPS/IoT 活用の構造化概念 ......................................................................................... 88

4.2.2. CPS/IoT が具備すべき機能 ......................................................................................... 94

4.2.3. CPS/IoT の機能を利用するステークホルダー .................................................................. 96

4.2.4. CPS/IoT 活用シナリオと機能分類 ................................................................................. 97

4.3. CPS/IoT 実装に向けて検討すべき領域 ........................................................................... 100

4.3.1. CPS/IoT 実装における Policy(他国・競合企業との認識) ................................................. 101

4.3.2. CPS/IoT 実装における Security(安全性・信頼性) ........................................................... 105

4.3.3. CPS/IoT 実装における Regulation(規制) ...................................................................... 108

4.3.4. CPS/IoT 実装における Standardization(標準・規格) ....................................................... 112

5. 水道事業における CPS/IoT 実装に向けたロードマップ ............................................................. 120

5.1. 厚生労働省のビジョン .................................................................................................. 120

5.2. CPS/IoT 導入効果の目標試算 ...................................................................................... 121

5.2.1. 将来人口推計 .......................................................................................................... 121

5.2.2. CPS/IoT のソリューションと効果 ................................................................................... 122

5.2.3. 人口減少に伴う水道事業体の給水損益シミュレーション .................................................. 123

5.3. 今後の進め方(ロードマップ) .......................................................................................... 128

5

6. CPS/IoT 実装に向けた次のステップ ..................................................................................... 129

6.1. 効果の検証 ................................................................................................................ 129

6.1.1. CPS/IoT 活用シナリオの定量的・定性的効果の仮説 ...................................................... 131

6.2. 提言事項 ................................................................................................................... 134

6.2.1. 水道事業 CPS/IoT 実装の進め方 ............................................................................... 134

6.2.2. CPS/IoT が実現する新しい社会の姿 ........................................................................... 136

6

- 図表目次 -

表 1：水道事業 CPS 委員会委員リスト ................................................................................. 12

表 2：事業体 WG 委員リスト ................................................................................................ 14

表 3：アセットマネジメント WG 委員リスト ............................................................................... 16

表 4：オペレーション WG 委員リスト ...................................................................................... 18

表 5：本調査事業の活動経緯 ............................................................................................... 20

表 6：インフラ・産業保安での CPS/IoT 活用度合い ................................................................. 35

表 7：全国の末端給水事業の給水原価費用構成 .................................................................... 43

表 8：水道事業における CPS/IoT 活用例 .............................................................................. 55

表 9：アセットマネジメント業務の現状と課題 ............................................................................ 57

表 10：アセットマネジメント業務をスマート化するために活用する情報(データ) ............................. 58

表 11：アセットマネジメント業務をスマート化するためのフレームワーク ........................................ 61

表 12：アセットマネジメント業務のスマート化における効果測定方法(1) ....................................... 63

表 13：アセットマネジメント業務のスマート化における効果測定方法(2) ....................................... 63

表 14：アセットマネジメント業務のスマート化にあたりボトルネックになりうる課題 ............................ 67

表 15：アセットマネジメント業務での CPS/IoT への期待 ........................................................... 70

表 16：オペレーション業務の現状と課題 ................................................................................ 71

表 17：オペレーション業務をスマート化するために活用する情報(データ) .................................... 72

表 18：オペレーション業務をスマート化するためのフレームワーク .............................................. 74

表 19：オペレーション業務のスマート化における効果測定方法(1) .............................................. 75

表 20：オペレーション業務のスマート化における効果測定方法(2) .............................................. 75

表 21：オペレーション業務のスマート化にあたりボトルネックになりうる課題 .................................. 78

表 22：オペレーション業務における CPS/IoT への期待 ............................................................ 81

表 23：構造化概念の縦軸「業務フェーズ」項目一覧 .............................................................. 89

表 24：構造化概念の横軸「業務フロー」項目一覧 ................................................................. 90

表 25： CPS/IoT で活用する情報(データ)のデータ種別と項目例 ................................................ 91

表 26： CPS/IoT 活用に関するステークホルダー(水道分野) ...................................................... 96

表 27： CPS/IoT の活用シナリオと具備すべき機能 ................................................................... 97

表 28：セキュリティ検証シナリオの例 .................................................................................... 106

表 29：課題となる制度上のポイント ...................................................................................... 110

表 30： IEC62541(OPC-UA)が実装しているセキュリティ機能 .................................................... 115

表 31：水道事業体の給水損益シミュレーション(CPS/IoT を導入しない場合) ............................. 123

表 32：水道事業体の給水損益シミュレーション(CPS/IoT を導入した場合) ................................ 124

表 33： CPS/IoT 活用シナリオ［表 27 の再掲］ ....................................................................... 130

表 34： CPS/IoT 活用シナリオとの親和性が高い事業体の属性例 ............................................. 134

7

図 1：体制図 ...................................................................................................................... 11

図 2：施設の老朽化の現状 .................................................................................................. 22

図 3：従来どおりの維持管理・更新をした場合の推計 ............................................................... 23

図 4：地域経済分析システム(RESAS(リーサス))による将来人口推計 ........................................... 24

図 5： 2050 年の人口増減状況 .............................................................................................. 25

図 6：総人口と年齢区分別人口の推移・見通し ....................................................................... 26

図 7：団塊世代の退職等による問題があるとした事業所(産業・規模別) ....................................... 27

図 8：課題解決に向けた国の方針・方策 ................................................................................ 28

図 9： CPS による最適化・効率化イメージ ................................................................................ 29

図 10： CPS によるデータ駆動型社会の概念図 ........................................................................ 30

図 11： CPS によるデータ駆動型社会の実現のための横断的取組み ........................................... 31

図 12： CPS によるデータ駆動型社会の実現のための分野別取組み ........................................... 32

図 13： IoT 推進コンソーシアムと IoT 推進ラボによる支援内容 ................................................... 33

図 14： CPS/IoT 活用シーン ................................................................................................. 34

図 15：ドイツ – BOSCH 社の「Bosch IoT Suite」 ...................................................................... 37

図 16：米国 – GE 社の事例 ................................................................................................. 38

図 17：水道事業を取り巻く環境と課題 ................................................................................... 39

図 18：投資額の推移と投資必要量(更新費用)の見込み ........................................................... 40

図 19：基幹管路の耐震状況 ................................................................................................ 41

図 20：水道給水量の推移 .................................................................................................... 42

図 21：水道事業における職員数の推移と規模別分布 .............................................................. 44

図 22：水道事業における課題と解決の方向性 ........................................................................ 45

図 23：経済産業省の CPS/IoT 活用により水道事業をスマート化するための政策コンセプト ........... 46

図 24：経済産業省による水道事業での CPS/IoT 活用に向けたイメージ ..................................... 46

図 25：海外水道分野での CPS/IoT 取組み事例 ..................................................................... 47

図 26： CPS/IoT 活用の検討の進め方 .................................................................................... 48

図 27：課題の整理 .............................................................................................................. 52

図 28：検討フレーム－議論の発射台 ..................................................................................... 53

図 29：検討フレーム－CPS/IoT 活用パターン ......................................................................... 54

図 30：検討フレーム－プレゼンテーションテンプレート ............................................................. 56

図 31：アセットマネジメント業務における CPS/IoT 活用案(2 軸での整理) .................................... 68

図 32：オペレーション業務における CPS/IoT 活用案(2 軸での整理) .......................................... 80

図 33： CPS/IoT 活用による水道事業の将来像 ........................................................................ 82

図 34： CPS/IoT 活用シナリオ(アセットマネジメント) .................................................................. 83

図 35： CPS/IoT 活用シナリオ(オペレーション)......................................................................... 84

図 36：「CPS/IoT 活用による水道事業のスマート化」イメージ図 ................................................. 85

図 37： CPS/IoT 活用のフレームワーク ................................................................................... 87

図 38：海外のリファレンスモデル ........................................................................................... 88

図 39：水道事業における CPS/IoT 活用の構造化概念［図 28 の再掲］ .................................... 89

8

図 40： CPS/IoT で活用する情報(データ) ............................................................................... 91

図 41：水道事業の CPS/IoT 活用イメージにおける具備すべき機能の位置づけ ........................... 95

図 42：劣化予兆診断シナリオのイメージ ................................................................................ 98

図 43：劣化予兆診断において活用する情報(データ) ............................................................... 99

図 44： CPS/IoT 実装に向けて検討すべき領域 ..................................................................... 100

図 45： CPS/IoT における価値創造プロセス図 ....................................................................... 101

図 46： Simplified CPS Conceptual Domain Model ................................................................... 102

図 47： Industrial Internet Functional Domains ....................................................................... 103

図 48： Industrie 4.0 コンポーネント ...................................................................................... 104

図 49： CPS/IoT セキュリティにおける対策観点 ...................................................................... 105

図 50： CPS/IoT 実装に向けた安全性・信頼性(セキュリティ)に関する検討課題 .......................... 107

図 51：フラウンホーファー研究機構による情報資産流通の役割整理 ........................................ 108

図 52： CPS/IoT によるデータ活用のイメージ ........................................................................ 109

図 53： CPS/IoT 実装に向けた制度面に関する検討課題 ........................................................ 111

図 54： CPS/IoT における Standard のあり方として検討すべき領域 ........................................... 112

図 55： IoT に関する世界の標準化推進動向 ......................................................................... 112

図 56：既存の主な標準 ..................................................................................................... 113

図 57： CPS/IoT 実装に向けた共通仕様・標準化に関する検討課題 ......................................... 114

図 58： IEC61158/61784 のカバー範囲 ................................................................................ 116

図 59： IEC62443 と制御システム分野でのセキュリティ標準規格マッピング ................................. 117

図 60： IEC61508 安全ライフサイクルと安全度水準 ................................................................ 118

図 61：製造業の KPI(ISO22400)の例 ................................................................................... 119

図 62：新水道ビジョンと重点的な実現方策 ........................................................................... 120

図 63：地域経済分析システム(RESAS(リーサス))による将来人口推計［図 4 の再掲］ ................. 121

図 64： CPS/IoT のソリューションと効果(平成 26 年度調査報告より) .......................................... 122

図 65： CPS/IoT 効果額の割合(2045 年全国の場合) .............................................................. 127

図 66：水道事業における CPS/IoT の社会実装に向けたロードマップ ....................................... 128

図 67：水道事業の CPS/IoT 活用イメージ［図 41 の再掲］ ...................................................... 129

図 68： CPS/IoT セキュリティ検証シナリオ(例) ........................................................................ 130

図 69： CPS/IoT 活用シナリオ：(1)劣化予兆診断 .................................................................... 131

図 70： CPS/IoT 活用シナリオ：(2)LCC を考慮した効率的な資産運用 ....................................... 132

図 71： CPS/IoT 活用シナリオ：(3)効率的な運転(遠隔監視、遠隔監視制御) .............................. 133

図 72： CPS/IoT 活用シナリオ：(4)最適な水運用 .................................................................... 133

図 73： CPS/IoT 活用シナリオ：(5)水質の自動管理 ................................................................ 133

図 74：水道事業 CPS/IoT 実装の進め方 ............................................................................. 135

図 75： CPS/IoT が実現する新しい社会の姿 ......................................................................... 136

9

1. 事業の概要

1.1. 事業の名称

平成 27 年度我が国経済社会の情報化・サービス化に係る基盤整備

(水道事業における CPS(サイバーフィジカルシステム)※1 実装のための調査研究)

※1 CPS(サイバーフィジカルシステム)

Cyber Physical System の略。デジタルデータの収集、蓄積、解析、および解析結果の実世界へのフィー

ドバックという実世界とサイバー空間との相互連関。

出典：産業構造審議会情報経済小委員会「中間取りまとめ報告書」

1.2. 事業の目的

我が国の社会インフラにおいては、設備の老朽化、人口減少に伴う需要減及び職員の高齢化に

よる設備を維持管理する技術継承への対応は喫緊の課題である。

本課題は、特に給水人口が 5 万人以下の水道事業体において顕著であることから、これらの水道

事業体と中核となる水道事業体が連携して「水道事業の広域化」が進められている。水道事業の広

域化を推進するにあたって、業務標準や実施体制を最適化し、業務の標準化をしていくことが求めら

れている。

現在、センサーやビッグデータ解析等の進化により、現実社会とサイバー空間との相互連関を行う

CPSのイノベーションが加速しており、急速に進化している ITを活用することが社会インフラの効率化

や高付加価値化にも有効である。そのため、中長期的視野に立ちつつ、既存の資産と情報(データ)

を活用して水道インフラの最適化・効率化を図ること、即ち CPS 活用により水道事業のスマート化を

促すことは、水道事業が抱える諸課題の解決に大いに貢献し、効率性を重視しながらも強靭な水道

インフラの構築を実現する上で、極めて重要な取組みとなる。

このため、本事業では、「水道事業の広域化」も見据え、水道事業に CPS を実装するためのフレー

ムワーク(枠組み)とその実現に向けたロードマップを検討することを目的とする。

1.3. 事業の内容

「平成 26 年度我が国経済社会の情報化・サービス化に係る基盤整備(社会インフラのスマート化

に関する水道事業における IT 活用ならびに他インフラとの連関による事業可能性の調査研究)報告

書」を踏まえて、「水道事業の広域化」を円滑に進めるために必要となる浄水場を中心とした「アセット

マネジメント業務」と「オペレーション業務」に CPS を実装するために必要なフレームワーク及び実装

のためのロードマップを検討する。

10

① 浄水場を中心としたアセットマネジメント業務※2 に CPS を実装するためのフレームワーク

以下の検討項目につき、本事業で検討を進める。

･構造化された概念整理、具備すべき最低限の機能(構成要素)

･各機能の責任分界点

･制度のあり方

･安全性・信頼性(セキュリティ)基準

･共通仕様のあり方、標準化、技術等

※2 浄水場を中心としたアセットマネジメント業務とは以下の業務を想定

・資産台帳の管理に関すること

・資産の点検結果から得られる情報の分析に関すること

・資産の状態の把握及びライフサイクルコストを考慮した効率的な更新等の検討に関すること

② 浄水場を中心としたオペレーション業務※3 に CPS を実装するためのフレームワーク

以下の検討項目につき、本事業で検討を進める。

･構造化された概念整理、具備すべき最低限の機能(構成要素)

･各機能の責任分界点

･制度のあり方

･安全性・信頼性(セキュリティ)基準

･共通仕様のあり方、標準化、技術等

※3 浄水場を中心としたオペレーション業務とは以下の業務を想定

・取水、導水、浄水及び排水処理施設の運転及び維持管理に関すること

・機械、電気及び薬注設備の運転及び維持管理に関すること

・計装設備の維持管理に関すること

・原水及び浄水の水質管理及び水質調査に関すること

・総合的水運用に関すること

③ 水道事業に CPS を実装するためのロードマップ

水道事業に CPS を実装する際の導入目標値と、目標達成に向けた施策を検討し、ロードマッ

プとして取りまとめる。

11

1.4. 事業の実施概要

1.4.1. 実施体制

本調査事業では、水道技術研究センターが、厚生労働省と連携する経済産業省より委託を受

け、センターに 4 つの会議体を設置して調査・検討を実施した。

4 つの会議体は、それぞれ｢水道事業 CPS 委員会｣、｢事業体ワーキンググループ(以下、事業

体 WG)｣、｢アセットマネジメントワーキンググループ(以下、アセットマネジメント WG)｣、｢オペレー

ションワーキンググループ(以下、オペレーション WG)｣であり、CPS/IoT 活用により水道事業をス

マート化するためのフレームワークとその実現に向けたロードマップを検討した (図 1) 。

図 1：体制図

12

1.4.2. 参加委員

(1) 水道事業 CPS 委員会

下記委員で水道事業CPS委員会を構成した(表 1)。本委員会で、事業体WG、アセットマネジ

メント WG、オペレーション WG における調査・検討の成果を取りまとめた。

表 1：水道事業 CPS 委員会委員リスト

委員区分氏名(敬称略) 団体名・企業名組織・役職

委員長石井晴夫東洋大学経営学部経営学科教授

学識者委員

新誠一電気通信大学情報理工学研究科教授

長岡裕東京都市大学工学部都市工学科教授

佐藤裕弥株式会社浜銀総合研究

所地域戦略研究部シニアフェロー

事業体委員

菊池明敏岩手中部水道企業団局長

樋口覚大阪広域水道企業団事業管理部送水管理センター所長

石新実沖縄県企業局配水管理課長

池上尊人香川県水道局次長

柳川哲也神奈川県企業庁企業局水道部浄水課長

森本啓三高松市上下水道局次長

村上昇八戸圏域水道企業団事務局次長兼総務課長

企業委員

野田直紀株式会社エヌ・ティ・テ

ィ・データ

公共システム事業本部 e-コミュニテ

ィ事業部企画統括部新規・海外

営業担当課長

與三本毅水 ing 株式会社アセットマネジメント本部営業企画

調査部長

服部大株式会社東芝水・環境システム技術部水・環境シ

ステム技術第三担当グループ長

13


企業委員

早稲田邦夫株式会社日立製作所

電力・インフラシステムグループイン

フラシステム社水・環境ソリューショ

ン事業部主管技師長

馬郡浩前澤工業株式会社環境ソリューション事業部第三部長

増田直人三菱電機株式会社神戸製作所社会システム第一部長

三村史郎株式会社明電舎水・環境システム事業部 O&M/PFI

推進部長

下畑隆二メタウォーター株式会社事業戦略本部担当部長

オブザーバー

宮崎正信

厚生労働省

医薬・生活衛生局生活衛生・食品

案全部水道課課長

岸正蔵医薬・生活衛生局生活衛生・食品

案全部水道課課長補佐

三浦章豪

経済産業省

商務情報政策局情報通信機器課

課長

田中邦典商務情報政策局情報通信機器課

デバイス産業戦略室室長

小泉真認商務情報政策局情報通信機器課

課長補佐

大森洋平商務情報政策局情報通信機器課

係長

14

(2) 事業体 WG

下記委員で事業体 WG を構成した(表 2)。本 WG で、水道事業のスマート化に向けた

CPS/IoT 活用のあり方について、現状の課題等を議論した。

表 2：事業体 WG 委員リスト


事業体委員

菊池明敏

岩手中部水道企業団

局長

小田嶋明彦浄水課高円万寺浄水場浄水係主任

樋口覚

大阪広域水道企業団

事業管理部送水管理センター所長

長野祐司経営管理部総務課副主査

石新実

沖縄県企業局

配水管理課長

志喜屋順治配水管理課施設班長

池上尊人

香川県水道局

次長

内海広志建設管理課主任

柳川哲也

神奈川県企業庁企業局

水道部浄水課長

蔵本洋光水道部浄水課浄水電機グループ技幹

井上毅北九州市上下水道局水道部浄水課水運用担当係長

松田康孝神戸市水道局経営企画部経営企画課計画係長

森本啓三

高松市上下水道局

次長

末金崇也浄水課係長

青木祐次東京都水道局総務部施設計画課長代理

15


事業体委員

杉山茂東京都水道局浄水部浄水課長代理

村上昇

八戸圏域水道企業団

事務局次長兼総務課長

大舘一喜浄水課主幹

オブザーバー

岸正蔵厚生労働省医薬・生活衛生局生活衛生・食品安

全部水道課課長補佐

小泉真認

経済産業省

商務情報政策局情報通信機器課

課長補佐

大森洋平商務情報政策局情報通信機器課

係長

16

(3) アセットマネジメント WG

下記委員でアセットマネジメント WG を構成した(表 3)。本 WG で、水道事業体の浄水場を中

心としたアセットマネジメント業務のスマート化に向けた CPS/IoT 活用のあり方について議論し

た。

表 3：アセットマネジメント WG 委員リスト


事業体委員

長野祐司大阪広域水道企業団経営管理部総務課副主査

志喜屋順治沖縄県企業局配水管理課施設班長

筒井健介神奈川県企業庁企業局水道部計画課計画グループ副技幹

末金崇也高松市上下水道局浄水課係長

青木祐次東京都水道局総務部施設計画課長代理

企業委員

土井利次株式会社エヌ・ティ・テ

ィ・データ

第一公共事業本部 e-コミュニティ事業部

第三開発担当課長

吉野浩司水 ing 株式会社アセットマネジメント本部維持管理システ

ム開発統括 IT システム開発部副参事

服部大株式会社東芝水・環境システム技術部水・環境システ

ム技術第三担当グループ長

武本剛株式会社日立製作所

インフラシステム社大みか事業所電機

システム本部社会制御システム設計部

グループリーダー主任技師

大澤裕志前澤工業株式会社環境ソリューション事業部第一部次長

17


企業委員

川田卓嗣三菱電機株式会社社会システム事業本部社会システム第

二部技術政策課担当課長

相澤一雅株式会社明電舎水・環境システム事業部技術部水クラ

ウド課長

太平洋メタウォーター株式会社サービスソリューション事業本部サービス

企画室担当課長

オブザーバー

岸正蔵厚生労働省医薬・生活衛生局生活衛生・食品案全

部水道課課長補佐

小泉真認

経済産業省

商務情報政策局情報通信機器課課長

補佐

大森洋平商務情報政策局情報通信機器課係長

18

(4) オペレーション WG

下記委員でオペレーション WG を構成した(表 4)。本 WG で、水道事業体の浄水場を中心とし

たオペレーション業務のスマート化に向けた CPS/IoT 活用のあり方について議論した。

表 4：オペレーション WG 委員リスト


事業体委員

小田嶋明彦岩手中部水道企業団浄水課高円万寺浄水場浄水係主任

内海広志香川県水道局建設管理課主任

小林正典神奈川県企業庁企業局水道部浄水課水質グループ副技幹

山内博貴北九州上下水道局水道部浄水課設計係

森田一司神戸市水道局浄水管理センター設備係長

杉山茂東京都水道局浄水部浄水課長代理

大舘一喜八戸圏域水道企業団浄水課主幹

企業委員

野田直紀株式会社エヌ・ティ・テ

ィ・データ

公共システム事業本部 e-コミュニティ事

業部企画統括部新規・海外営業担当

課長

與三本毅水 ing 株式会社アセットマネジメント本部営業企画調査

部長

宮尾圭一株式会社東芝水ソリューション事業開発部ソリューショ

ン技術担当グループ長

19


企業委員

齋藤仁株式会社日立製作所

インフラシステム社水・環境ソリューショ

ン事業部社会システム本部事業企画

部主任技師

田中明広前澤工業株式会社環境ソリューション事業部第三部次長

久野信幸三菱電機株式会社神戸製作所(本社駐在) 社会システム第

一部計画第一課長

鮫島正一株式会社明電舎水・環境システム事業部技術部企画開

発課

太平洋メタウォーター株式会社サービスソリューション事業本部サービス

企画室担当課長

オブザーバー

岸正蔵厚生労働省医薬・生活衛生局生活衛生・食品安全

部水道課課長補佐

小泉真認

経済産業省

商務情報政策局情報通信機器課課長

補佐

大森洋平商務情報政策局情報通信機器課係長

20

1.4.3. 活動経緯

本調査事業の活動経緯を下記に示す(表 5)。

本活動は、事業体 WG が整理した事業体の抱える課題に対し、CPS/IoT 活用により水道事業

をスマート化するためのフレームワークとロードマップを、アセットマネジメント WG 及びオペレーシ

ョン WG が調査・検討し、その結果を水道事業 CPS 委員会が取りまとめた。

各 WG での具体的な検討にあたっては、「業務の現状と課題」、「活用する情報(データ)」、「情

報(データ)活用のためのフレームワーク」、「活用結果の測定方法」、「情報(データ)活用にあたり

ボトルネックになりうる課題」、「CPS/IoT 活用案」、「CPS/IoT への期待」の 7 つのプレゼンテーシ

ョンテンプレートを作成し、委員間で、これらのテンプレートをブラッシュアップすることで議論を深

めた。

表 5：本調査事業の活動経緯

会議体名回数開催日検討内容・アウトプット

水道事業

CPS 委員会

第 1 回 2015 年 6 月 26 日調査事業の目的、計画について審議

第 2 回 2015 年 10 月 27 日アセットマネジメント WG 及びオペレーション WG の

検討中間整理

第 3 回 2016 年 2 月 1 日 WG 活動における調査・検討の成果を取りまとめ

事業体 WG

第 1 回 2015 年 8 月 28 日水道事業における情報技術の導入状況と課題等

について議論

第 2 回 2015 年 11 月 9 日

第 2 回アセットマネジメント及び第 2 回オペレーショ

ン WG でのプレゼンテーションテンプレートに沿っ

たプレゼンについて中間報告

アセットマネジ

メント WG

第 1 回

(合同) 2015 年 9 月 16 日

アセットマネジメント WG・オペレーション WG 合同

実施

事業体ヒアリング及び第 1 回事業体 WG のアウトプ

ットに基づきプレゼンテーションテンプレート策定

第 2 回 2015 年 10 月 7 日プレゼンテーションテンプレートに沿ったプレゼン

(水 ing、東芝、日立製作所、前澤工業)・議論

第 3 回 2015 年 11 月 25 日

プレゼンテーションテンプレートに沿ったプレゼン

(三菱電機、明電舎、メタウォーター、岩手中部水道

企業団、香川県水道局、神戸市水道局)・議論

21

会議体名回数開催日検討内容・アウトプット

アセットマネジ

メント WG

第 4 回 2015 年 12 月 9 日


(エヌ・ティ・ティ・データ、神奈川県企業庁企業局、

北九州市上下水道局、東京都水道局、八戸圏域

水道企業団)・議論

第 5 回

(合同) 2015 年 12 月 21 日


実施

WG 活動成果の整理

オペレー

ション WG

第 1 回

(合同) 2015 年 9 月 16 日


実施

事業体ヒアリング及び第 1 回事業体 WG のアウトプ

ットに基づきプレゼンテーションテンプレート策定

第 2 回 2015 年 10 月 5 日


(エヌ・ティ・ティ・データ、水 ing、東芝、日立製作

所)・議論

第 3 回 2015 年 11 月 26 日


(前澤工業、三菱電機、明電舎、メタウォーター)・議

論

第 4 回 2015 年 12 月 11 日


(大阪広域水道企業団、沖縄県企業局、神奈川県

企業庁企業局、高松市上下水道局、東京都水道

局)・議論

第 5 回

(合同) 2015 年 12 月 21 日


実施

WG 活動成果の整理

フォーラム 2016 年 3 月 2 日活動成果のプレゼンテーション、パネルディスカッ

ション等

22

2. はじめに

2.1. 背景～国内の社会インフラを取り巻く環境～

我が国の社会インフラを取り巻く環境は、地球環境の変化、都市経済の変化、社会(需要家)の変

化といった大きな変化にさらされている。地球環境の変化では、大地震だけではなく、観測史上初と

なる記録が頻発している異常気象や自然災害の大規模化等が挙げられる。都市経済においては経

済格差の拡大、急激な過疎化、労働者不足等の変化がみられる。他方、需要家側では、少子高齢

化をはじめ、エコ意識向上、生活の情報化、核家族化等の変化がみられる。

国内の社会インフラについては、特に、老朽化への対応の遅れ、人口減少に伴う財務への影響

及び生産年齢人口の減少による技術継承の難しさの 3 点が喫緊の課題となっている。

2.1.1. 老朽化への対応の遅れ

我が国の社会インフラが抱える 1 点目の課題として、老朽化への対応の遅れが挙げられる。

総務省｢社会資本の維持管理及び更新に関する行政評価・監視結果報告書｣では、「設置後

50 年又は 40 年経過した施設の割合の推移(平成 22 年→42 年)」について述べている。

例えば平成 42 年において、設置後 50 年経過した港湾施設(外郭施設)は 49.5%、設置後 40

年経過した上水道施設(管路)は 59.8%、設置後 50 年経過した下水道施設(管きょ)は 21.7%、設置

後 40 年経過した河川管理施設(ゲート施設)は 79.6%となる(図 2)。

このように、我が国の社会インフラは多くの施設で老朽化が進み、老朽化に伴う損傷事故発生

等を回避するため、施設の適切な維持管理や更新が必要となる。

図 2：施設の老朽化の現状

出典：総務省｢社会資本の維持管理及び更新に関する行政評価・監視結果報告書(要旨)｣

23

また、国土交通省｢平成 23年度国土交通白書｣では社会インフラの老朽化における課題を指

摘している。

同白書の推計によると、今後の投資額の伸びが 2010 年度以降対前年比±0%で、維持管理・

更新に従来どおりの費用の支出を継続すると仮定すると、2037 年度には維持管理・更新費が投

資総額を上回る。2011 年度から 2060 年度までの 50 年間に必要な更新費の合計約 190 兆円に

対し約 16%、およそ 30 兆円分の更新ができないと試算されている(図 3 )。

図 3：従来どおりの維持管理・更新をした場合の推計

出典：国土交通省｢平成 23 年度国土交通白書｣

今後更に進行する社会インフラの老朽化に対し、どのような財務計画により維持・更新を進め

ていくか、社会インフラをどのようにコンパクト化し、効率性を重視しながらも強靭なものへと再構

築していくことは、喫緊かつ重要な課題である。

24

2.1.2. 人口減少に伴う財務への影響

次に、我が国の社会インフラが抱える 2 点目の課題として、人口減少に伴う財務への影響があ

る。社会インフラにおける事業収益は利用者の支払う料金に依存するため、人口減少は事業収

益の減少に直結する。

内閣官房(まち・ひと・しごと創生本部事務局)及び経済産業省「地域経済分析システム

(RESAS(リーサス)) 1」の将来人口推計データによると、日本の人口は 30 年後に 2015 年比で約 2

割減少する見通しである(図 4)。

図 4：地域経済分析システム(RESAS(リーサス))による将来人口推計

内閣官房(まち・ひと・しごと創生本部事務局)及び経済産業省「地域経済分析システム(RESAS(リーサス))」

の将来人口推計データを元に作成

1地域経済分析システム(RESAS(リーサス)) ：内閣官房(まち・ひと・しごと創生本部事務局)及び経済産業省が開発を行って

きた「地域経済分析システム」であり、4つのマップ、具体的には「産業マップ」「観光マップ」「人口マップ」「自治体比較マップ」の 4 つで構成されている。

25

国土交通省「新たな国土のグランドデザイン(骨子)」によると、2050 年には地域による人口密度

の偏りが大きくなるとともに、6 割以上の地域で 2010 年と比較して半分以下に人口が減少する(図

5)。

更に同報告書では、市区町村の人口規模別の人口減少率について「人口規模が小さくなる

につれて人口減少率が高くなる傾向が見られる」と述べている。

このような環境の中、市町村等きめ細やかな単位で、将来人口推計を踏まえ、実情に即した更

新計画を立てることが重要となる。

図 5： 2050 年の人口増減状況

出典：国土交通省「新たな国土のグランドデザイン(骨子)」参考資料

26

2.1.3. 生産年齢人口2の減少による技術継承の難しさ

我が国の社会インフラが抱える 3 点目の課題として、生産年齢人口の減少に伴う社会インフラ

の維持管理ノウハウ継承の難しさがある。

財務省「税制調査会(2015 年 8 月 28 日)」資料では、生産年齢人口は 1995 年をピークに総人

口よりも早いペースで減少する見込みである。実際、2015 年の生産年齢人口は 7,682 万人で、

1995 年比でマイナス 11.9%である。これが 2065 年には 4,113 万人にまで落ち込み、1995 年比で

マイナス 52.8%となる(図 6)。

技術継承の観点では、生産年齢人口の減少は、より少ない人数で技術の継承を行う必要があ

ることを意味する。

図 6：総人口と年齢区分別人口の推移・見通し

出典：財務省「税制調査会(2015 年 8 月 28 日)財務省説明資料(経済社会の構造変化～若者～)」

原典：総務省「国勢調査」及び「人口統計」、国立社会保障・人口問題研究所「日本の将来推計人口

(平成 24 年 1 月推計)：出生中位・死亡中位推計」(各年 10 月 1 日現在人口)、厚生労働省「人口

動態統計」

2 生産年齢人口：年齢別人口の内、生産活動の中核をなす年齢の人口層を指し、日本では 15 歳以上 65 歳未満の人口が

これに該当する。

27

また、厚生労働省「平成 25 年度能力開発基本調査調査結果の概要」では、各産業分野に

おける技術伝承に対する問題意識の調査を行っている。この調査では「電気・ガス・熱供給・水道

業」において、「問題がある」とした事業所の割合が約 70%と高く、現場からの声としても技術伝承

に対する早急な対応が求められている(図 7)。

図 7：団塊世代の退職等による問題があるとした事業所(産業・規模別)

出典：厚生労働省「平成 25 年度能力開発基本調査調査結果の概要」

28

2.2. 課題解決に向けた国の方針・施策

社会インフラが抱える課題の解決に向けて、内閣府の「日本成長戦略」及び「日本再興戦略」を起

点に国と各省庁が連携し、取組みを進めている(図 8)。

内閣府「日本再興戦略-JAPAN is BACK-」(2013 年 6 月)では、インフラ管理の標準化を国が主導

しつつ自治体や民間とともに推進する「インフラ老朽化対策の推進に関する関係省庁連絡会議」を

設置し、「インフラ長寿命化基本計画」を策定している。この基本計画では、基本的な考え方として(1)

インフラ機能の確実かつ効率的な確保、(2)メンテナンス産業の育成、(3)多様な施策・主体との連携、

の 3 点を掲げ、安全・便利で経済的な次世代インフラの構築を目指している。

同基本計画の策定を受け、各省庁では管轄する社会インフラの維持管理・更新等を着実に進め

るための行動計画を策定し、「インフラ長寿命化計画(行動計画)」を取りまとめている。この中で(1)点

検・診断/修繕・更新等、(2)基準類の整備、(3)情報基盤の整備と活用、(4)新技術の開発・導入、(5)

予算管理、(6)体制の構築、(7)法令等の整備といった 7 つの観点で、具体的な課題と取組みの方向

性を示し対策を進めている。

図 8：課題解決に向けた国の方針・方策

内閣府・国土交通省・厚生労働省等の各省庁のホームページを元に作成

【社会インフラの老朽化対策に向けた主だった取組】

内閣府• 平成25年10月「インフラ老朽化対策の推進に関する関係省庁連絡会議」設置関係府省庁が情報交換及び意見交換を行い、連携を図るとともに、必要な施策を検討・推進

• 平成25年11月「インフラ長寿命化基本計画」取りまとめ①国民の安全・安心確保②中長期的な維持管理更新等トータルコスト縮減や平準化を図る③メンテナンス産業の競争力確保の方向性を示すため、国や地方公共団体、その他民間企業等が管理するあらゆるインフラを対象に計画策定

国土交通省• 平成26年5月「インフラ長寿命化計画（行動計画）」策定インフラ長寿命化計画を受け、国土交通省管轄の道路・港湾・下水などに対する維持管理・更新等を着実に推進する中長期的な取組の方向性を明らかにする計画

厚生労働省• 平成27年3月「インフラ長寿命化計画（行動計画）等」の策定インフラ長寿命化計画を受け、厚生労働省管轄の上水などのインフラに関して、行動計画を策定し、インフラの長寿命化に向けた取組を推進する

【広域化や官民連携に向けた主だった取組】• 内閣府「ＰＰＰ／ＰＦＩの抜本改革に向けたアクションプラン」

内閣府に｢民間資金等活用事業推進室（ＰＦＩ室）｣が設置され、｢ＰＰＰ／ＰＦＩの抜本改革に向けたアクションプラン｣（平成25年6月6日）策定、25年10月に（株）民間資金等活用事業推進機構（ＰＦＩ推進機構）が設立

• 総務省：地方自治法の一部改正地方自治法の一部改正により、地方公共団体の広域連携を促進（平成２６年５月２３日改正地方自治法成立

内閣府• 平成25年６月「日本再興戦略」安全・便利で経済的な次世代インフラの構築のためにIT等を活用すると共に、PPP/PFIの拡大による効果的・効率的なインフラ整備・運営を図る

• 平成25年6月「成長戦略第３弾スピーチ」最新の技術を活用し、コストを抑えながら、安全性の向上を図る「インフラ長寿命化基本計画」策定に言及

29

2.3. 新しい社会インフラの目指すべき方向性

前述(2.2)に示されているように、社会インフラにおける変化に対し、国が様々な取組みを進めてい

る。CPS/IoT3を活用して、コスト削減を図り、より安全で便利かつ強靭な社会インフラを構築すること

が求められている (図 9)。

図 9： CPS による最適化・効率化イメージ

産業構造審議会商務流通情報分科会情報経済小委員会(以下、情報経済小委員会)「中間取

りまとめ報告書」では、「歴史上、人類・社会の発展を駆動してきた重要な要素は、間違いなく情報」

であるとしている。また、現在進行している IoT の技術革新により、「直接サイバー空間に実世界の状

況が写し取られ、サイバー空間での情報処理結果が実世界の動きを制御する Cyber Physical

System(CPS)が現実のものとなった。」としている。

機能やコスト等の制約が解消され、これまでは実現できなかったデジタルデータの収集・蓄積・解

析と、解析結果の現実社会へのフィードバックが社会規模で可能となり、CPS/IoT によるデータ駆動

型社会の実現することが期待されている。

また、同報告書では、「実世界とサイバー空間との相互連関(Cyber Physical System)が、社会のあ

らゆる領域に実装され、大きな社会的価値を生み出していく」と述べている(図 10)。

3 CPS/IoT(Cyber Physical System/Internet of Things)：産業構造審議会商務流通情報分科会情報経済小委員会「中間

取りまとめ報告書 CPS によるデータ駆動型社会の到来を見据えた変革」で示された CPS と同意である。本報告書では、CPS/IoT と表現する。詳細は参考 1 を参照。

「制御系システム」と「情報系システム」２つの「IT」の広範囲にわたる融合

地域データ活用基盤

電気

ガス

上下水

交通

企業

生活者

ｻｰﾋﾞｽ提供者

ﾃﾞｰﾀｱｸﾞﾘｹﾞｰﾀ

ｲﾝﾌﾗ事業者

国自治体需要家その他の

情報（データ）（気象情報、POS情報、医療情報等）

・・・

需要供給

分析

制御収集

最適化効率化

新たな価値創造

30

更に「CPS によるデータ駆動型社会を我が国が世界に先駆けて実現していくことが、新たな情報

革命によって激化する国際競争において我が国経済が競争力を保っていく上で重要である」と述べ

ている。

図 10： CPS によるデータ駆動型社会の概念図

出典：産業構造審議会商務流通情報分科会情報経済小委員会「中間取りまとめ報告書 CPS による

データ駆動型社会の到来を見据えた変革」

参考 1: CPS によるデータ駆動型社会の概念図(図 10)に記載のキーワードの定義＞ ○データ駆動型社会: IoT によるモノのデジタル化・ネットワーク化によって CPS が様々な産業社会に適用さ

れ、デジタル化されたデータがインテリジェンスへと変換されて現実世界に適用されることによって、データが付加価値を獲得して現実世界を動かす社会。

○IoT: Internet of Things(モノのインターネット)の略。様々なモノがインターネットにつながること。CPS のプロセスのうち、センサー等によって現実世界がデジタルデータ化され、ネットワークに流通することを指す。IoT についてはモノだけでなくコトも含めて全てがネットワーク化されること、あるいはデータが流通することのみならず現実世界を制御することまでを指し、CPS とほぼ同義で用いられるケースもあるが、ここでは狭義の意味で使う。

○ビッグデータ: CPS のプロセスのうち、多量、多発生頻度、多様性を特徴とするデジタルデータが集積したものを指す。

○人工知能：人間の思考と同じ機能を再現したソフトウェア。目的や手法に応じて様々な技術が開発されているが、中でも「機械学習」から派生した「ディープラーニング」と呼ばれる技術は事例を教材として「パターンの抽象化・抽出」を行い、自ら学習して新たな知識を身につけていく自律的な学習技術である。ディープラーニングにより高度化した人工知能を活用し、価値創造に関する迅速かつ的確な意思決定を行う分析技術を提供する者が、広範な産業分野においてその競争支配を一層高めると見られている。

産業構造審議会商務流通情報分科会情報経済小委員会「中間取りまとめ報告書」を元に作成

31

2.4. CPS/IoT 活用に向けた取組み

CPS/IoTの進展は、あらゆる産業においてビジネスモデルの革新をもたらす可能性があり、社会シ

ステム全体の効率化を通じた省エネルギー化の推進、人材不足の解消、社会コストの低減の実現が

期待されることから、我が国でも CPS/IoT 活用のための取組みが始まっている。

経済産業省の情報経済小委員会において、横断的取組みとして(1)制度を変える、(2)チャレンジ

を促す、(3)基盤を整備する、の 3 つの方向性で議論を進めることとしている(図 11)。

まず「(1)制度を変える」では、CPS/IoT に対応できていない制度を変えるべき、としている。

CPS/IoT を具現化する革新的なビジネスモデルについて、主導する個別企業の取組みだけでなく、

最新技術等の状況に対応していない既存の事業規制等の制度のあり方について、法律上の措置を

含めて検討する。

次に「(2)チャレンジを促す」では、企業間連携による CPS/IoT 活用モデル創出を促進する。

最後に「(3)基盤を整備する」では、セキュリティ・技術・人材の 3 点から、CPS/IoT 活用に向けた官

民共通基盤を整備する。

図 11： CPS によるデータ駆動型社会の実現のための横断的取組み

出典：産業構造審議会商務流通情報分科会情報経済小委員会「中間取りまとめ報告書 CPS によ

るデータ駆動型社会の到来を見据えた変革(概要)」

32

CPS/IoT によるデータ駆動型社会実現に向けた取組みの主要分野として、情報経済小委員会

「中間取りまとめ報告書」では、製造プロセス、流通、モビリティ、インフラ・産業保安、スマートハウス、

行政、医療・健康の 7 つの分野を取り上げている。これらの分野で、「CPS の進展が顕著に進むと予

想」され、また「CPS の進展が社会全体に大きな変革をもたらす」としている(図 12)。

同報告書ではインフラ・産業保安の分野で実現すべき将来像として、公共インフラの持続的運営・

民間参入拡大、保安水準向上、事業者負担の軽減を掲げている。また、この将来像の実現に向け、

データの分析技術等の活用やセンサー等を活用したスマート化、先進的な事業者へのインセンティ

ブ検討等の取組みが必要であるとしている。

図 12： CPS によるデータ駆動型社会の実現のための分野別取組み

出典：産業構造審議会商務流通情報分科会情報経済小委員会「中間取りまとめ報告書 CPS による

データ駆動型社会の到来を見据えた変革(概要)」

こうした議論の流れを受けて、IoT/ビッグデータ/人工知能時代に対応し、企業・業種の枠を超え

て産官学で CPS/IoT の利活用を促進するために、民主導の組織として IoT 推進コンソーシアムが

2015 年 10 月に設立された。同コンソーシアムはスマート IoT 推進フォーラム、IoT 推進ラボ及び専門

ワーキンググループ(IoTセキュリティとデータ流通促進の2つ)を通じて、(1)IoTに関する技術の開発・

実証及び標準化等の推進、(2)IoTに関する各種プロジェクトの創出及び当該プロジェクトの実施に必

要となる規制改革の提言を行う。

33

IoT 推進ラボでは、成長性・先導性、波及性(オープン性)、社会性という 3 原則に基づき、個別の

IoT プロジェクトを幅広い分野から発掘・選定し、企業連携・資金・規制の面から集中的に支援すると

ともに、水道分野を含む公共インフラで CPS/IoT の大規模社会実装に向けた規制改革・制度形成等

の環境整備が進められている (図 13)。

図 13： IoT 推進コンソーシアムと IoT 推進ラボによる支援内容

経済産業省「IoT 推進ラボ(IoT 推進ラボの概要と今後の活動方針)」を元に作成

34

2.5. CPS/IoT 活用ステージの定義と目標

情報経済小委員会「中間取りまとめ報告書」では、CPS/IoT の活用度合い(以下、活用ステージ)を

以下の 5 段階で定義している。

レベル 1 実世界のデジタル化

レベル 2 データの流通

レベル 3 データの集積・処理

レベル 4 データ解析結果の実世界へのフィードバック

レベル 5 AI による価値創造・完全自律化

前述(2.4)の CPS/IoT 活用が期待できる 7 分野に対して CPS/IoT 活用ステージごとに活用シーン

をイメージした(図 14)。

図 14： CPS/IoT 活用シーン

35

インフラ・産業保全分野は、保安データの収集、事故情報の収集、業務の現場への IT 機器や運

営システムの導入等、現状は「レベル 1 実世界のデジタル化」の段階にあり、CPS/IoT の取組みによ

ってこれらの情報(データ)を流通させ、組織間/企業間で共有することにより、よりスマート(最適化、効

率化)な運用としていくことが期待されている(表 6)。

表 6：インフラ・産業保安での CPS/IoT 活用度合い

出典：産業構造審議会商務流通情報分科会情報経済小委員会「中間取りまとめ報告書」

36

2.6. 海外事例・他業種先進事例

2.6.1. 海外の動向

CPS/IoT を活用し、データ駆動型社会を実現する取組みは欧米でも進められている。

経済産業省製造産業局の平成 27 年 4 月「IoT によるものづくりの変革」によると、ドイツ国内

では製造業が GDP の約 25%、輸出額の約 60%を占めており、重要な位置づけにある。また、経済

産業省の「ドイツ第四次産業革命 Industrie 4.0 が与えるインパクト」によると、ドイツでは「ICT 及

びデジタル化の力を活用し産業を強くすることを目指した一連のプログラムにより、バリューチェ

ーン全体の効率を高め 5 年間で＋18%の労働生産性向上を実現できる」としている。こうした背景

の元、ドイツ政府は 2011 年に“High-Tech Strategy 2020 Action Plan” のプロジェクトの 1 つとし

て、製造業の競争力強化のための構想である「Industrie 4.0」を提示した。現在は、業界団体が

連携して設立した Industrie 4.0 プラットフォームに BOSCH 社や Siemens 社等多数の企業が参加

し、実証試験やデバイス・データ通信規格等の標準化、研究開発、ロードマップ策定等の取組み

が進められている。

また、米国では、General Electric Company(以下 GE 社)が 2012 年に「インダストリアル・インタ

ーネット」という戦略を打ち出した。インテリジェントで相互接続されたものと、データ解析に基づい

た高度な意思決定により、製造業を含む多くの産業における生産性の向上を実現するとしている。

2014 年に、GE 社は AT&T 社、Cisco 社、IBM 社、Intel 社と共にオープンな団体「インダストリア

ル・インターネット・コンソーシアム」を設立し、日本やドイツ等の海外企業も参加している。

インダストリアル・インターネット・コンソーシアムでは様々な横断的取組みを行っている。具体

的には、現実社会でのインダストリアル・インターネットの応用・活用とテスト環境の創出、ベストプ

ラクティス、参照アーキテクチャ等の提供、世界標準策定プロセスへの働きかけ等がある。

37

2.6.2. ドイツの事例

ドイツの BOSCH 社は生産プロセスだけでなく物流までを含めた Industrie 4.0 の重要性を強調

し、取組んでいる。経済産業省政策局平成 27 年 10 月の「欧米企業の動向」によると、同社は、

自社生産施設(世界 265 箇所)に全てネットワーク化するシステムを導入し、生産性の 3 割向上を

目指すとしている。

同社のホンブルク工場(ザールラント州)では、マルチプロダクト・ラインにより1ラインで200種類

以上の油圧モジュールを生産しており、CPS/IoT の活用により効率的な少量生産を実現してい

る。

また、同社は単独工場における CPS/IoT 活用を更に進化させ、自社生産施設を全てネットワ

ーク接続し、工場オペレーションも含めた企業経営の各機能を統合的に管理する仕組みを構築

した。この仕組みの中で、中心的なソフトウェアプラットフォームのひとつとなるのが、「Bosch IoT

Suite」である(図 15)。

Bosch IoT Suite をベースに、顧客にソリューションを提供している。また、生産ラインの最適化、

予兆保守を使った生産性の向上、欧州での電気自動車のネットワーク化、エネルギー施設の統

合等の CPS/IoT プロジェクトを推進している。

図 15：ドイツ – BOSCH 社の「Bosch IoT Suite」

出典：平成 27 年 10 月産業構造審議会新産業構造部会配布資料「海外企業の最新動向」

38

2.6.3. 米国の事例

GE 社は「未来を切り拓く唯一の道は、ソフトウェアを活用し、膨大な情報を解析できる企業に

なることだ」とし、インダストリアル・インターネット戦略の具現化を進めてきた。

同社は Predix と呼ばれる産業向けソフトウェアプラットフォームを開発し、自社だけでなく電力、

石油・ガス、鉄道、航空機等の顧客向けにサービスを提供している。2015 年 8 月には Predix

Cloud を発表し、クラウド上でサードパーティへもプログラムを提供可能なプラットフォームとしてサ

ービスの範囲を拡張した。

この取組みの一例として、航空業界での保守への CPS/IoT 活用事例を取り上げる。

航空業界では燃料費が総費用の約 2 割を占めている。また遅延・欠航のダウンタイムがもたら

すコストについて、GE 社は 4,500 万ドル/日となると予測している。そのため、燃料費の削減、運

行遅延・欠航の削減、航空交通管理の効率化、メンテナンスの効率化が課題となっている。これ

らの課題を解決するため、GE 社は Predix を利用し、様々な情報(データ)を活用し、航空会社の

効率化・最適化を支援している(図 16)。

図 16：米国 – GE 社の事例

General Electric Company ホームページ等を元に作成

39

3. 浄水場を中心とした水道事業における CPS/IoT 活用の可能性

3.1. 水道事業における現状課題と解決の方向性

3.1.1. 水道事業を取り巻く環境と課題

前述(2.1)に示す社会インフラが抱える課題と同様に水道事業においても、インフラの老朽化・

災害対策における対応の遅れ、人口減少に伴う財務的影響、団塊世代の退職による技術継承

の難しさが課題となっている(図 17)。

経済産業省「平成 26 年度我が国経済社会の情報化・サービス化に係る基盤整備」報告書に

よると、「給水人口が5万人未満の水道事業体(以下、小規模事業体)においては、技術職員不足

や財源不足等厳しい事業環境にさらされている」とあり、小規模事業体は特にこの課題が顕著で

ある。

図 17：水道事業を取り巻く環境と課題

40

(1) 水道インフラの老朽化・災害対策における対応の遅れ

水道事業が抱える 1 点目の課題として、インフラの老朽化・災害対策における対応の遅れがあ

る。

厚生労働省「新水道ビジョン」では、「高度経済成長期に布設された管路の老朽化等、施設の

経年劣化が全国的に問題視されており、漏水被害等が全国各地で発生している」とあり、重要な

課題となっている。

厚生労働省水道事業基盤強化方策検討会の資料では、設備を法定耐用年数4で更新する場

合には、年平均約 1.4 兆円が必要であるとの試算が示された。一方、投資可能額は年平均約

7,600 億円であり、必要な投資予算を確保できていない(図 18)。

水道インフラの維持・更新に向けては、減少する需要に合わせて財源をより有効に活用する

取組みが求められる。

図 18：投資額の推移と投資必要量(更新費用)の見込み

出典：厚生労働省水道事業基盤強化方策検討会第3 回資料「水道事業の基盤強化に関する現状と

課題、取組について」

4 法定耐用年数：地方公営企業法施行規則(昭和 27 年総理府令第 73 号)別表 2 号に定められている。例えば、水道用の

構造物のうち、管路(配水管)については 40 年とされている。

41

また、厚生労働省によると、東日本大震災等数々の地震災害の経験から水道施設の耐震化

の重要性は認識されているが、平成 26 年度末で水道施設のうち基幹管路の耐震適合性のある

管の割合は約 36.0%と低く、老朽化対策だけでなく耐震化対策も必要であることが示されている

(図 19)。

水道インフラの維持・更新では、適切なアセットマネジメント等を通じて、財源との整合が取れ

た老朽化・耐震化対策を計画することが重要となる。

図 19：基幹管路の耐震状況

出典：厚生労働省「水道事業における耐震化の状況(平成 26 年度)」

42

(2) 人口減少に伴う財務的影響

水道事業が抱える 2 点目の課題として、人口減少に伴う財務への影響がある。

総務省「平成 27 年度版情報通信白書」では、「少子高齢化の進行により、我が国の生産年齢

人口は 1995 年をピークに減少に転じており、総人口も 2008 年をピークに減少に転じている」と述

べている。水道事業にとって人口減少は給水人口・給水量の減少につながり、結果として給水収

益の減少になる。

水道給水量に関して、厚生労働省は 2060 年には 2,200 万㎥と、ピーク時(2000 年)から 4 割超

減少すると予測している(図 20)。

図 20：水道給水量の推移

出典：厚生労働省水道事業基盤強化方策検討会第 3 回資料「水道事業の基盤強化に関する現状と


43

また、総務省「平成 25 年度地方公営企業年鑑」から水道事業の給水原価費用構成を分析す

ると、およそ 4 割超が減価償却費や修繕費等のアセットに係る給水原価となっている(表 7)。

水道事業は固定費が大部分を占める装置産業であり、短期間での費用の削減は難しい。一

方、給水収益は人口減とともに減少するため、運営基盤の強化が必要となる。水道事業の運営

基盤の抜本的な強化方策として、スケールメリット創出によるコスト削減を目的とした水道の広域

化等が推進されている。

表 7：全国の末端給水事業の給水原価費用構成

総務省「平成 25 年度地方公営企業年鑑」の全国の末端給水事業のデータを元に作成

44

(3) 団塊世代の退職による技術継承の難しさ

水道事業が抱える 3 点目の課題として、団塊世代の熟練職員の一斉退職による人材不足と、

それに伴う技術継承の難しさがある。

厚生労働省「水道事業基盤強化方策検討会第 3 回資料」では、水道事業に係る職員数は

年々減少していることを示している(図 21)。これは、熟練職員のノウハウを、少ない人数で継承し

なければならないことを意味し、小人数で運営している小規模事業体では特に深刻な課題であ

る。

職員数減少の傾向は今後も続いていくと考えられるため、小人数でも事業運営が可能な仕組

みや IT 技術活用による新たな技術継承方法の構築が求められる。

図 21：水道事業における職員数の推移と規模別分布

出典：厚生労働省水道事業基盤強化方策検討会第 3 回資料「水道事業の基盤強化に関する現状と


45

3.1.2. 水道事業における課題解決の方向性

前述(3.1.1)に示すように水道事業は、インフラの老朽化・災害対策における対応の遅れ、人口

減少に伴う財務的影響、団塊世代の退職による技術継承の難しさ、の 3 つの課題を抱えている。

これらの課題を踏まえ、厚生労働省「新水道ビジョン」では「安全」「持続」「強靭」の 3 つの観点

から 50 年後、100 年後の水道の理想像を示し、この理想像の重点的な実現方策として、広域化

や官民連携、人材育成等を示している。

これらの課題解決手法に対しては CPS/IoT による情報(データ)の利活用が有効であると考え

られ、本調査事業において水道事業における CPS/IoT 活用の具体的な内容について検討を行

った(図 22)。

図 22：水道事業における課題と解決の方向性

46

本調査事業を進めるにあたって、CPS/IoT 活用による水道事業スマート化の政策コンセプト

(図 23)と CPS/IoT 活用に向けたイメージ(図 24)が経済産業省より示された。

経済産業省の CPS/IoT 政策コンセプトでは、水道事業の情報(データ)活用をカギとして水道

事業のスマート化(最適化、効率化)を目指し、更に、水道以外の分野への展開や情報(データ)活

用による新ビジネスの創出を目指すことが示されている。

図 23：経済産業省の CPS/IoT 活用により水道事業をスマート化するための政策コンセプト

経済産業省による CPS/IoT 活用により水道事業をスマート化するイメージでは、現実社会から

情報(データ)がサイバー空間に取り込まれ、サイバー空間で実データに基づく水道事業計画の

策定や、事業実施・評価の効率化、官民連携や広域化の進展のための分析が行われ、その結

果を水道事業へ反映するループが示された。また、CPS/IoT 活用ステージをレベル 0～レベル

5(L0～L5)の 6 段階で示し、より高度な使い方をすることで効果を高める期待が示された。

図 24：経済産業省による水道事業での CPS/IoT 活用に向けたイメージ

47

課題解決の方向性を検討する上で、海外での水道インフラスマート化事例も参考になる。ここ

では事例として、シンガポールの「配水監視管理システムによるオペレーション効率向上」、米国

の「EPA(環境保護庁)の水安全保障イニシアティブ」、欧州の「水資源管理の意思決定支援シス

テム」を挙げた(図 25)。

図 25：海外水道分野での CPS/IoT 取組み事例 ITU 資料「Partnering for solutions: ICTs in Smart Water Management」を元に作成

48

3.2. 水道事業における CPS/IoT 活用の検討の進め方

本調査事業では、水道技術研究センターに設置された「事業体 WG」「アセットマネジメント WG」

「オペレーション WG」にて、CPS/IoT 活用により水道事業をスマート化するためのフレームワーク及

びロードマップについて、3 つのステップで調査・検討を進めた(図 26)。

ステップ 1：事業体ヒアリング及び事業体 WG で「CPS/IoT 活用における課題の整理」を行う

ステップ 2：①議論の発射台、②CPS/IoT 活用パターン、③プレゼンテーションテンプレートの

3 つの検討フレームを元に「CPS/IoT 活用案の議論」を行う

ステップ 3：「CPS/IoT 活用シナリオの整理」を行い、議論を取りまとめる

図 26： CPS/IoT 活用の検討の進め方

49

3.3. ステップ 1：「CPS/IoT 活用における課題の整理」

事業体ヒアリング及び事業体 WG にて、CPS/IoT 活用における課題の整理を行った。

3.3.1. 事業体ヒアリング

水道技術研究センターは、北海道・東北地区、関東地区、中部・近畿地区、中国・四国地区、

九州・沖縄地区から、下記の事業体を選定し、水道事業の現業における委託・情報(データ)活用

状況等に関するヒアリングを行った。

対象事業体：

北海道・東北地区 - 岩手中部水道企業団、八戸圏域水道企業団

関東地区 - 神奈川県企業庁企業局、東京都水道局

中部・近畿地区 - 大阪広域水道企業団、神戸市水道局

中国・四国地区 - 高松市上下水道局、香川県水道局

九州・沖縄地区 - 北九州市上下水道局、沖縄県企業局

ヒアリング項目：

(1)浄水場の概要と運営形態

(2)水道業務における情報技術の導入状況

(3)浄水場の維持管理業務の民間委託状況

(4)浄水場等の業務に関連した各種データ・資料等

(5)CPS/IoT で得られた情報(データ)の標準化・共通化すべき事項

50

3.3.2. ヒアリング結果概要

ヒアリング結果を取りまとめると、次の通りである(詳細は別紙「事業体ヒアリングまとめ」に示

す)。

(1) 浄水場の概要と運営形態

浄水場の運営形態について、回答のあった 56 浄水場(及び水源)の内、26 浄水場(46%)が

直営、一部委託をしているケースは 21 浄水場(38%)、包括委託しているケースは 9 浄水場

(16%)であった。

(2) ①業務フローにおける情報化レベルと管理状況

Excel でのデータ集計、システムを導入して日々の業務にフィードバック、マッピングシステ

ム、台帳管理システム等、様々な情報技術を活用している状況であった。

以下に主な例を示す。

・取水：通常の監視カメラによるもの以外に、ダム管理システムを使い効率的な水運用を実

施しているケースがあった。

・導水：浄水場間で原水水質情報の共有等をしているケースがあった。

・浄水：設備台帳のデータ等、更新計画の策定に活かしているケースがあった。設備管理

システムを全局的に共有し、効率的な運用や計画に反映する取組みを行っている

ケースもあった。

・配水：紙情報をタブレット端末に入れ、現場に持ち出して現場確認作業の効率化を図って

いるケースがあった。また、配水管理システムを使って事故の早期把握を行ってい

るケース、測定データを元に残留塩素測定計器の公正実施判断を統計的に管理し

ているケース、現場のデータ分析を通じて更新計画に反映させているケースもあっ

た。

②民間委託を行っている業務で受託者が採用している情報技術

タブレット端末(iPad)で工程管理状況の把握、ビデオ通話(Face Time)を使って現場とのや

りとりをする等、様々な技術を活用しているケースがあった。

51

(3) 浄水場の維持管理業(全部または一部)を民間委託している場合

浄水処理や水運用等の根幹に関する運営は大半が直営である。包括的業務委託を実施

している事業体は少ない。

(4) 浄水場等の業務に関連した各種データ・資料等

機器設備台帳システムを使い更新計画の策定に活用しているケース、取得資産に照合用

タグを取り付けて活用しているケースがあった。

(5) CPS/IoT で得られた情報(データ)の標準化・共通化すべき事項

設備の保守項目、保存期間や点検保守情報の様式(データ形式)、記入項目の記載レベ

ル、ソフトウェアの仕様、セキュリティ対策が挙がった。

情報(データ)の標準化・共通化の有用性として、次のような意見があった。

備品管理情報等に関する事業体間での情報交換による危機管理への活用

非熟練職員の判断基準の底上げ

システムのコストダウン

設備投資の効率的な立案

統廃合によるダウンサイジング

52

3.3.3. 課題の整理

前述(3.3.1)の事業体ヒアリング結果を元に、第 1 回事業体 WG で、CPS/IoT 活用における課

題を整理した(図 27)。

「情報(データ)の蓄積・活用」、「水道事業への展開」、「セキュリティ・コスト等」に関する課題が

整理された。

図 27：課題の整理

53

3.4. ステップ 2：「CPS/IoT 活用案の議論」

前述(3.3)のステップ 1 で整理された課題を元に、アセットマネジメント WG 及びオペレーション WG

で CPS/IoT 活用案について議論した。水道事業における CPS/IoT 活用案の具体的な検討を進める

にあたり、以下の 3 つの検討フレームを用いた。

(1)検討フレーム－議論の発射台

「議論の発射台」として、水道事業を業務フロー(横軸)と業務フェーズ(縦軸)で抽象化し、各々の領

域・業務機能における CPS/IoT 活用具体例・活用の可能性を示した(図 28)。

業務フローは経営管理、品質保証、オペレーション(浄水まで)、オペレーション(浄水後)、アセット

マネジメント(浄水まで)、アセットマネジメント(浄水後)、需要予測/検針、貯水/取水/導水、浄水、送

水、配水/給水とした。業務フェーズは市場、事業体経営、オペレーション、ステーション/フィールド、

業務フロー/プロセスとした。

図 28：検討フレーム－議論の発射台

54

(2)検討フレーム－CPS/IoT 活用パターン

CPS/IoT 活用ステージレベル 4 及びレベル 5 に相当する、より高度な利用を促すために、具体的

な活用の方法を「CPS/IoT 活用パターン」として示した(図 29)。

パターン 1：センターコントロール

管理者が担当者や経営者等のステークホルダーとリアルタイムに現場、経営の状況を共有し、状

況に応じた最適な意思決定を行う。

パターン 2：ビジネスコラボレーション

企業内の部門間または企業間でお互いのバリューチェーンをシンクロさせ、ビジネスルールに基

づいた、双方の利益を最大化するための協業を行う。

パターン 3：人の実行支援

従来の担当者が経験と勘で行っていたことを補完し、より効率的かつ、より付加価値のある業務に

シフトさせる。

パターン 4：自動化

従来の担当者や管理者が行っていたことを自律的に実施し、無人化する。

図 29：検討フレーム－CPS/IoT 活用パターン

55

更に、この4つの「CPS/IoT活用パターン」に対し、水道事業におけるCPS/IoT活用例を示した(表

8)。

表 8：水道事業における CPS/IoT 活用例

CPS/IoT 活用パターン水道事業における CPS/IoT 活用例

パターン 1：

センターコントロール

需要、水質等のトレンド予測シミュレーション

遠隔監視制御(水量、水圧、水質、薬品、電力等)

センサー等による収集データを関連付けて監視・アラーム

アセットマネジメントと更新最適化のシミュレーション

財政計画シミュレーション

パターン 2：

ビジネスコラボレーション

事業体と委託先とのリアルタイム情報共有

流域の関係水道事業体間のリアルタイム情報共有

災害時等、民間の備蓄資機材等のリアルタイム情報共有

他事業(電気、ガス等)とのリアルタイム情報共有や連携

パターン 3：

人の実行支援

オペレーション方法の支援

技術者トレーニング用シミュレーション

KPI(主要業務指標)を用いた業務評価

数値による業務の事前・中間・事後評価

パターン 4：

自動化自動制御(水量、水圧、水質、薬品、電力等)

56

(3)検討フレーム－プレゼンテーションテンプレート

「プレゼンテーションテンプレート」として、議論すべき焦点を明確にするため検討ポイントを 7 つの

観点で示した(図 30)。

具体的には、「業務の現状と課題」、「活用する情報(データ)」、「情報(データ)活用のためのフレー

ムワーク」、「活用結果の測定方法」、「情報(データ)活用にあたりボトルネックになりうる課題」、

「CPS/IoT 活用案」、「CPS/IoT への期待」の 7 つの観点である。WG では、これらの観点について各

委員がプレゼンテーションを行い、議論した。

図 30：検討フレーム－プレゼンテーションテンプレート

57

3.4.1. 浄水場を中心としたアセットマネジメント業務における CPS/IoT 活用案

CPS/IoT 活用により水道事業のアセットマネジメント業務をスマート化するためのフレームワー

ク及びロードマップについて、検討フレーム－プレゼンテーションテンプレートを用いて、7 つの観

点から議論した。

(1)アセットマネジメント業務の現状と課題

アセットマネジメント WG における事業体委員からのプレゼンテーションや議論を通じ、アセット

マネジメント業務では、各種整備業務、管理業務、計画業務にコストを費やしていることを問題視

する事業体が多かった。その背景には、標準化やシステム化による業務の高度化が進んでおら

ず、職員が対症療法的な設備更新に追われていることが挙げられる。アセットマネジメント業務の

現状と課題を整理した(表 9)。

表 9：アセットマネジメント業務の現状と課題

項目事業体のコメント

現状(問題意識) ・各種整備、管理、計画に時間とコストをかけている

・業務委託で資料や申請書を作成している

課題(背景)

・点検及び診断手法が標準化されていない

・システム間連携の自由度が低い

・事業体における IT 技術やセキュリティの知識が不足している

・事業統合に掛かるコストと労力が大きい

・台帳情報が手入力となっている

・対症療法的な設備更新をしている

・委託先変更が難しい

58

(2)活用する情報(データ)

アセットマネジメントWGの各委員からのプレゼンテーションを整理すると、CPS/IoTを活用して

アセットマネジメント業務をスマート化するにあたり、活用する情報(データ)は、下記のように整理

される(表 10)。アセットマネジメントの業務から生成されるものに加え、オペレーションや需要予

測、経営管理等の業務から生成されるものも含まれることがわかった。このように、様々な情報(デ

ータ)を事業体間または部署間で相互利活用するには、CPS/IoT のようなサイバー空間を利用す

ることが有効である。

表 10：アセットマネジメント業務をスマート化するために活用する情報(データ)

業務プロセスデータ種別データ項目

オペレーション

(浄水まで) 運転情報

水量、水圧、水質、水位、運転作業履歴、設備稼働、ログ、要

員シフト、薬剤投入情報、消費電力情報、電流、力率、振動、

温度、位置情報、計測方法、使用電力量、機器の運転停止デ

ータ、機器の制御情報、発電電力情報、画像、水源、排泥量、

人手操作、臭気、ジャーテスト結果、電圧、周波数、開度、回転

数、運転回数、累積運転時間、操作ログ

アセットマネジメ

ント(浄水まで)

点検・保守情報

(浄水まで)

点検結果、保守履歴、事故履歴、故障履歴、設備健全度、修

繕履歴、修理履歴、設備台帳、点検結果(日常/定期/精密)、

校正記録、補修履歴、関連情報、コスト情報、機器使用頻度、

他設備との連動情報、位置情報

施設情報

(浄水まで) 設計計算書、図面、機器設備に関する取扱説明書


(浄水後) 送配水情報

水量、水圧、水質、水位、運転作業履歴、設備稼働、消費電力

情報、電流、力率、振動、温度、位置情報、管路台帳、修繕履

歴、流調弁、仕切弁の開閉情報、開度

59


アセットマネジメ

ント(浄水後)


(浄水後)

点検結果、保守履歴、事故履歴、故障履歴、設備健全度、修

繕履歴、修理履歴、設備台帳、点検結果(日常/定期/精密)、

校正記録、補修履歴、関連情報、コスト情報、機器使用頻度、

他設備との連動情報、位置情報

施設情報

(浄水後) 設計計算書、図面、機器設備に関する取扱説明書

需要予測利用情報メーターデータ(検針データ)、給水台帳情報、料金データ、

顧客情報

経営管理

調達情報在庫データ、薬品コスト、エネルギーコスト、受発注履歴(費用

含む)、電力等の契約情報

各種報告情報日報、月報、年報、故障記録、工事統計データ、工事履歴

外部情報

天気、気温、降水量等の実績値/予報値、人口情報(RESAS)、

地域開発計画、水理情報、外部イベント情報、各種物価指数、

物価上昇率、電力需要、エネルギーコスト、人件費の実績値/

予測値、資材単価の実績値/予測値、ダム放流量、貯水量、デ

フレータ、同一流域情報(上流の天気、水質、降水量、ダム放

水量、下水処理量、河川の画像)

60


経営管理

経営情報経営計画、更新計画、財政情報、投資予算、営業収支、総収

支、総費用、公営企業年鑑や自ホームページへの自動展開

事業認可情報水道法第 7 条(認可の申請)に基づく情報、事業計画書、工事

設計書

その他情報

更新計画、投資計画、営業収支、管路の設計、池の設計、業

務支援マニュアル、人材育成マニュアル、技術支援マニュア

ル、危機管理マニュアル

61

(3)情報(データ)活用のためのフレームワーク

CPS/IoT を活用してアセットマネジメント業務をスマート化するためのフレームワークについて、

前述(3.3)のステップ 1 で整理された課題より、情報(データ)の標準化・共通化等を決めるべきル

ールを議論した。

WG での議論の結果、フレームワークとして、データ名称の統一化や画像データの取扱い等

のデータに関する決まりごと、通信プロトコルの統一や接続ルール等の通信に関する決まりごと、

オープンな世界でのアクセス制御や国際標準の考慮等のセキュリティに関する決まりごと等のフ

レームワークが重要であるとの意見が挙げられ、取りまとめられた(表 11)。

表 11：アセットマネジメント業務をスマート化するためのフレームワーク

項目意見(まとめ)

データに関する

決まりごと

データの統一化・標準化

･データ構造、粒度、スキャン周期、蓄積量

･共通化する範囲/オープン化する範囲

･データ名称の統一化・一般化

･画像データの取扱い

･設備、装置、部品、資材等の呼称名の統一化、一般化

･匿名化できること

･関連データのグルーピング化

通信に関する

決まりごと

プロトコルの統一化、多様な通信手段の対応

･標準規格の採用

･接続ルール(通常時/非常時)

･通信回線の利用ルール(通常時/非常時、冗長性)

･設備インターフェイスのバリエーション

･接続回線(光/ADSL/3G/LTE/専用線)

･セキュア通信

62


セキュリティに

関する決まりごと

オープンな世界でのセキュリティ確保

･確保すべきセキュリティ対象・要素

(機密性、完全性、可用性、責任追跡性、真正性、信頼性)

･アクセス制御、暗号化・認証等

･国際標準の考慮

･セキュリティ運用方法(自営/第三者機関)

･配水計画、危険物貯蔵、施設配置、財務等の対テロ対策上重要となる

情報のセキュリティ対策

･事業体間で共有した場合の管理責任体制、不正アクセスに対する対応

手順や緊急停止権限等

･改ざん防止

･中間搾取及び暗号化ランサムウェアの防止

･セキュリティ保護対象の規程

･第三者の認証機関の規程

･不特定多数に公開しない

要望、その他

･ノウハウや技術の保護、知財権の管理

･提供データに誤りがあった場合の責任範囲

･情報のバックアップとリカバリ

63

(4)活用結果の測定方法

CPS/IoT を活用してアセットマネジメント業務をスマート化する際に、CPS/IoT 活用結果を測定

する方法について、平成 23 年に水道技術研究センターが策定した「浄水場 O&M 契約における

KPI」を候補として議論を開始した。

WG での議論の結果、候補の中より、「運転管理・施設維持管理等の欠陥率」、「処理水 1㎥当

たりのエネルギー消費量」、「処理水 1 ㎥当たりの経費」の KPI が、CPS/IoT 活用の効果を測定す

るのに有効と整理された(表 12)。

更に、平成 17 年の日本水道協会「水道事業ガイドライン」等を参考にし、33 種類の KPI が追

加提案された(表 13)。

表 12：アセットマネジメント業務のスマート化における効果測定方法(1)

No KPI 選択企業数

KPI-J01 処理水の濁度目標達成率 1

KPI-J02 処理水の総トリハロメタン濃度目標達成率 1

KPI-J03 おいしい水目標達成率 1

KPI-J04 水道水質基準違反率 2

KPI-J05 運転管理・施設維持管理等の欠陥率 7

KPI-J06 法令違反率 0

KPI-J07 報告義務違反率 1

KPI-J08 処理水 1 ㎥当たりのエネルギー消費量 6

KPI-J09 処理水 1 ㎥当たりの経費 7

KPI-J10 人身事故率 0

表 13：アセットマネジメント業務のスマート化における効果測定方法(2)

No 測定方法(KPI) 計算式

1 MTTR(平均復旧時間) 修理時間の合計/修理回数

2 年間ポンプ平均稼働率(%) (ポンプ運転時間の合計 / (ポンプ総台数 × 年間

日数 × 24)) × 100

3 給水人口一人当たり配水量

(L/日/人) (一日平均配水量/給水人口)×1,000

4 浄水予備力確保率(%) ((全浄水施設能力-一日最大浄水量)/全浄水施設

能力)×100

64


5 配水池貯留能力(日) 配水池総容量/一日平均配水量

6 施設利用率(%) (一日平均給水量/一日給水能力)×100

7 施設最大稼働率(%) (一日最大給水量/一日給水能力)×100

8 負荷率(%) (一日平均給水量/一日最大給水量)×100

9 経年化浄水施設率(%) (法定耐用年数を超えた浄水施設能力/全浄水施

設能力)×100

10 経年化設備率(%) (経年化年数を超えている電気・機械設備数/電気・

機械設備の総数)×100

11 設備点検実施率(%) (電気・計装・機械設備等の点検回数/電気・計装・

機械設備の法定点検回数)×100

12 管路点検率(%) (点検した管路延長/管路総延長)×100

13 消火栓点検率(%) (点検した消火栓数/消火栓総数)×100

14 オペレーション時間増減率基準年度に対するオペレーション時間の増減率

15 図面の電子化率(%)

設備台帳電子化率(%)

電子データ÷紙データ×100(図面は枚数/台帳は

対象機器数)

16 設備点検実施率職員による実施回数に対する M2M によるデータ

収集回数

65


17 経年化浄水施設率(%) (法定耐用年数を超えた浄水施設能力(㎥/日)/全

浄水施設能力(㎥/日))×100

18 経年化管路率(%) (法定耐用年数を超えた管路延長(km)/管路総延長

(km))×100

19 管理更新率(%) (更新された管路延長(km)/管路総延長(km))×100

20 バルブ更新率(%) (更新されたバルブ数(基)/バルブ設置数(基))×

100

21 原水水質監視度原水水質監視項目数〔JWWA5 Q 100 PI 1101〕

22 塩素臭から見たおいしい水達成率

(%)

[1-(年間残留塩素最大濃度-残留塩素水質管理目

標値)/ 残留塩素水質管理目標値]×100 〔JWWA

Q 100 PI 1106〕

23 系統間の原水・浄水融通率(%) (原水・浄水融通能力/受水側浄水能力 )×100

〔JWWA Q 100 PI 2206 を改変〕

24 薬品備蓄日数平均薬品貯蔵量/一日平均使用量〔JWWA Q 100

PI 2211〕

25 給水圧不適正率(%)

(適正な範囲になかった圧力測定箇所・日数/(圧力

測定箇所総数×年間日数))×100

〔JWWA Q 100 PI 5001〕

26 設備点検実施率(%) (点検回数/法定点検回数)×100

〔JWWA Q 100 PI 5110〕

27 故障率(%) 故障件数/施設×100 の平均値

(管理は個別機器ごとに実施)

5 JWWA:公益社団法人日本水道協会の英語名称、Japan Water Works Association の略。

66


28 年間緊急出動率(%) 緊急出動日数/365 日×100

(管理は個別機器ごとに実施)

29 計画修繕・更新実施率(%) (計画に対する実施修繕件数/計画修繕件数)×

100

30 設備延命化率(%) (使用年数-設定耐用年数)/設定耐用年数×100

31 老朽化設備の故障率(%) (記入なし)

32 LCC6低減率(%) (記入なし)

33 長寿命化率(%) 経年化率と混同するため、CBM7・TBM8対象設備と

する

6 LCC: Life Cycle Cost の略。設備の導入から運転・保守を経て滅却するまでの生涯コストのこと。 7 CBM: Condition Based Maintenance の略。経過年月ではなく状態に応じて行う維持・保守のこと。 8 TBM: Time Based Maintenance の略。法定耐用年数等、経過年月に応じて行う維持・保守のこと。

67

(5)情報(データ)活用にあたりボトルネックになりうる課題

前述(3.3)のステップ 1 で整理された課題を踏まえ、CPS/IoT を活用してアセットマネジメント業

務をスマート化するにあたり、ボトルネックになりうる課題について議論した。

WG での各委員からのプレゼン及び議論に基づき、ボトルネックになりうる課題として、(1)事業

体ごとの情報のバラつき、(2)メーカーごとのバラつき、(3)手間・コスト、(4)セキュリティ、(5) 法や制

度の改正・整備、の 5 項目に整理した(表 14)。

表 14：アセットマネジメント業務のスマート化にあたりボトルネックになりうる課題

項目ボトルネックになりうる課題(要約)

事業体ごと

の情報の

バラつき

紙ベースでしか情報を保有していない事業体への支援

必要なデータと不要なデータの基準

データ項目、粒度、精度、形式のルール

スキャン周期、データ単位のルール

データ呼称の共通化もしくは相互変換が可能な辞書の作成

使用者側の情報リテラシー向上

メーカーごと

のバラつき

状態監視測定方法の統一

他分野の情報活用も考慮したデータ管理

手間・コスト

電子化をはじめとするデータ整備及び維持・更新のための費用

データ入力方法の効率化

写真/動画等による記録方法

情報の電子化コスト

セキュリティ

小規模事業体へのセキュリティに関する支援体制の整備

クラウド利用における自治体の承諾

業務従事者の情報リテラシーの向上

ルールを守らせる仕組み(運用ガイドライン、手引き)

水道事業体間でのデータ共有範囲

セキュリティ上、流通すべきでない情報(データ)

(危険物貯蔵量、施設警備上の弱点等)

セキュリティ/システム技術者の不足

情報共有時の利害関係に対する懸念

法や制度の

改正、整備

情報公開・活用のための法整備

CPS/IoT 活用に対するインセンティブ付与

データの所有権に対する法整備

プライバシー保護の対策

「水道分野における情報セキュリティガイドライン」の改訂

68

(6)CPS/IoT 活用案

WG での議論に基づき、アセットマネジメント業務における CPS/IoT 活用案を整理した。

詳細は、別紙「アセットマネジメント業務における CPS/IoT 活用案」に示す。

第 2 回事業体 WG では、アセットマネジメント WG にて挙げられた CPS/IoT 活用案(中間成果)

について、「優先度」と「実現する時期」の 2 つの軸で評価した(図 31)。

図 31：アセットマネジメント業務における CPS/IoT 活用案(2 軸での整理)

主な意見を下記に記す。

・最初から最適化やデータの統一化を目指すのではなく小さな効果の積み重ねによって大

きな変革を実現するという進め方が良い/学識者意見

・ CBMに関しては、水道事業体からは、毎年点検するメーカーが異なるため、データの連続

性が担保されず分析に使えるデータを収集できていない/事業体委員

・自社製品であれば診断できるが、他社製品の診断を誤った場合に責任問題となるため、

そのメーカーに調査してもらわざるを得ない/企業委員

69

特に、CBM に関しては、費用対効果を懸念する意見が多く上げられた。

・事業体は予備機を持っているため、コストの見通せない予防保全ではなく、壊れてからの

修理で良いという考えが強い。

・予防保全をすることで、メンテナンス費用がトータルで減らせるという検証が必要。

・診断技術や振動等での計測精度も低くリアルタイムに計測するコストに見合わない。

他方、このような懸念に対して、(1)コストメリット等の効果を明確にする、(2)ベンダーロックイン

を解消し競争領域と共通化する領域を切り分ける、(3)水の安全を確保するのに必要な装置であ

るか見極めた上で状態監視レベルの設備保全をやっていく、(4)アセット側へのセンサーによる監

視等の情報(データ)の記録方法をまとめる、といった意見も上げられた。

CPS/IoT を活用すると対象設備の運転情報(プロセスデータ)、保守履歴、調達情報、故障記

録等、部署間に跨る情報(データ)として共有することができるようになる(センターコントロール)。更

に、メーカーと事業体を繋ぐことで、同じ情報(データ)をシェアできるようになり、迅速な保守や予

防保守を行うことができるようになる(ビジネスコラボレーション)。

今後、費用対効果等の面から評価していくことが期待される。

70

(7)CPS/IoT への期待

事業体からは CPS/IoT 活用について LCC の低減、業務の効率化、広域化促進への期待が

寄せられた。また、その他意見・要望として、主に、業務面(言葉の定義や考え方等)の標準化の

必要性、CPS/IoT を活用・導入しやすくするための仕組み(支援制度)の必要性等に関する意見

が上げられた(表 15)。

表 15：アセットマネジメント業務での CPS/IoT への期待

項目意見(要約)

CPS/IoT 活用に

対する期待

･個別に利用しているシステムの情報(データ)が連携してくるとアセットマネジメント

に有効

･経験だけではなくデータ側から判断できるようになると、非常に良い。例えば、優

先的に更新すべき管路が炙り出されてくるのではないか

･持参したタブレット端末に入れた情報(データ)がCPS/IoTを経由して設備管理台

帳に反映されるというような省力化を図る

･同じ仕様のシステムを導入することで、維持管理コストだけでなく管理する人の配

置や労力も削減でき、広域化のインセンティブが働く

･情報のデータ化(台帳、マニュアル、経験則、暗黙知)

･全事業体参加による業務の標準化

･水道事業基本計画、財政収支計画、予算、水道統計、更新計画への適用

その他

･技術面の標準化だけでなく、用語定義や共通化、考え方の標準化も必要

･標準化のメリットの説明、他のシステムとの連携性の向上

･競争性、透明性、公平性の向上、データの自動入力

･事業体間の共同発注によるボリュームディスカウント

･費用対効果の明示、移行期における既設システム活用の考慮

･新スキルの習得の支援、法定耐用年数を超えた設備利用の実現

･技術者の確保、導入方法、維持管理、補助制度等、導入しやすい仕組みづくり

71

3.4.2. 浄水場を中心としたオペレーション業務における CPS/IoT 活用案

CPS/IoT 活用により水道事業のオペレーション業務をスマート化するためのフレームワーク及

びロードマップについて、図 30に示すプレゼンテーションテンプレートを用いて、7つの観点から

議論した。

(1)オペレーション業務の現状と課題

オペレーションWGにおける事業体委員からのプレゼンテーションや議論を通じ、オペレーショ

ン業務では事業体が、「センターでの一元監視(管理)と近隣事業体との情報共有」を問題意識と

して抱えていることがわかった。オペレーション WG における議論の結果を、現状と課題を分けて

整理した(表 16)。

表 16：オペレーション業務の現状と課題

項目事業体のコメント

現状(問題意識) ・水質、浄水場をセンターで一元監視(管理)したい。

・近隣事業体と水質データの共同化管理を実施したい。

課題(背景)

・既設監視制御設備の改造に多大なコストが掛かる。

・同一水系の水源水質情報に関する事業体間の情報共有は、電話・FAX 等が

大半を占めている。

・多くの情報(データ)が収集可能となったが、有効的に活用するためのシステム

を模索している。

・複雑な水道システムのため、水運用の自動化が困難である。

・既設設備は、経年化による性能低下、また陳腐化による機能限界状態にある。

・山間部の監視のランニングコストが増加している。

・広域化するには、メリットを議会やお客様に説明する必要がある。

・単純に統合を進めるとシステムが増えていってしまう。

･広域化を進めると、お互いの水源や施設・設備を有効活用し、ギリギリで運用

するということを考えなければならず、リスク管理は相反する形になる。自分のと

ころだけでなく、近隣まで含めてリスクバックアップ体制がとれる必要がある。

72

(2)活用する情報(データ)

オペレーション WG の各委員からのプレゼンテーションを整理すると、CPS/IoT を活用してオ

ペレーション業務をスマート化するにあたり、活用する情報(データ)は、下記のように整理される

(表 17)。オペレーションの業務から生成されるものに加え、アセットマネジメントや需要予測、経

営管理等の業務から生成されるものも含まれることがわかった。

特に、同一流域の上流・下流事業体間で水質情報を連携することが有効、位置情報や標高

情報を活用することが遠隔施設管理や統廃合の検討に有効である。しかしながら小規模事業体

にとってデラックスな仕様となる懸念等の意見があった。このように、様々な情報(データ)を事業

体間または部署間で相互利活用するには、CPS/IoTのようなサイバー空間を利用することが有効

である。

表 17：オペレーション業務をスマート化するために活用する情報(データ)

業務フローデータ種別データ項目


(浄水まで) 運転情報

水量、水圧、水質、水位、運転作業履歴、設備稼働、ロ

グ、要員シフト、薬剤投入情報、消費電力を含む電力情

報、臭気、ジャーテスト結果等で計測できないもの、警報情

報、マニュアル、温度、位置情報、機器の制御情報、排泥

量、池の運転情報、水質関連情報、貯水関連情報


(浄水後) 送配水情報

水量、水圧、水質、警報情報、マニュアル、運転作業履

歴、設備稼働状況、水位、温度、位置情報、流調弁開度、

仕切弁開閉、各種設定値、各種目標値、漏水情報

アセットマネジメン

ト(浄水まで)


(浄水まで)

点検結果、保守履歴、事故履歴、故障履歴、設備台帳、

点検補修履歴、マニュアル、設備健全度

アセットマネジメン

ト(浄水後)


(浄水後)

点検結果、保守履歴、事故履歴、故障履歴、設備台帳、

点検補修履歴、マニュアル、設備健全度

73

業務フローデータ種別データ項目

需要予測利用情報メーターデータ、給水台帳情報、料金データ、外部イベント

情報

経営管理

調達情報受発注履歴、在庫データ、薬品コスト、エネルギーコスト、

契約、単価

各種報告情報日報、故障記録、工事統計データ、故障対応報告書

経営管理

外部情報

天気、気温、降水量 ( 実績値、予報値 ) 、人口情報

(RESAS)、地域開発計画、水理情報、外部イベント情報、

日射量、気象警報、ダム運用、デフレータ、同一流域情

報、土地利用情報、事故情報、流域で使用される農薬 (種

類、量、使用日)、特定事業場の住所

経営情報経営計画、更新計画、財政情報、投資予算営業収支、

総収支、総費用

その他情報

経営計画、更新計画、財務計画、投資予算、営業収支、

総収支、総費用、流域情報、水安全計画、水質検査計

画、設計、公営企業年鑑、自ホームページ

74

(3)情報(データ)活用のためのフレームワーク

CPS/IoT を活用してオペレーション業務をスマート化するためのフレームワークについて、事

業体ヒアリング及び第 1 回事業体 WG の場で議論された「現状の課題」より、情報(データ)の標準

化・共通化等を決めるべきルールを議論した。

WG での議論の結果、フレームワークとして、データ名称の統一化や画像データの取扱い等

データに関する決まりごと、通信プロトコルの統一や接続ルール等通信に関する決まりごと、オー

プンな世界でのアクセス制御や国際標準の考慮等、セキュリティに関する決まりごと等のフレーム

ワークが重要であるとの意見が挙げられ、取りまとめられた(表 18)。

表 18：オペレーション業務をスマート化するためのフレームワーク


データに関する

決まりごと

データの統一化・標準化

･データ構造、粒度、スキャン周期、更新頻度、蓄積量、オペレーションに

おける入力レベル、操作履歴

･オープン化する範囲

(現場～クラウド、監視システム～クラウド、シーケンサ～クラウド、等)

･画像の扱い、蓄積する場所

通信に関する

決まりごと

プロトコルの統一化、多様な通信手段の対応

･通信回線の利用ルール(通常時/非常時)

･対設備インターフェイスの接続バリエーション確保

･標準規格の採用

･リアルタイム性の要否

･将来の下水道事業との考慮

･接続回線(光/ADSL/3G/LTE/専用線)

セキュリティに

関する決まりごと

オープンな世界でのセキュリティ確保

･確保すべきセキュリティ対象・要素

(機密性、完全性、可用性、責任追跡性、真正性、信頼性)

･アクセス制御、暗号化・認証、バックアップ等

･国際標準の考慮

･セキュリティ運用方法(自営/第三者機関)

･ ISMS JIS Q 27001(ISO/IEC 27001)等、国際標準の考慮

･アクセス禁止、公開可否とレベル、書き換え可等のデータ属性の設定

要望、その他･事業体統合・連携時に、機器を統一することなく相互運用可能なシステム

75

(4)活用結果の測定方法

CPS/IoT を活用してオペレーション業務をスマート化する際に、CPS/IoT 活用結果を測定する

方法について、平成 23 年に水道技術研究センターが策定した「浄水場 O&M 契約における KPI」

を候補として議論を開始した。

WG での議論の結果、候補の中より「処理水の濁度目標達成率」、「処理水の総トリハロメタン

濁度目標達成率」、「おいしい水目標達成率」、｢水道水質基準違反率｣、｢運転管理・施設維持

管理等の欠陥率｣、｢処理水 1 ㎥当たりのエネルギー消費量｣、｢処理水 1 ㎥当たりの経費｣の KPI

が、CPS/IoT 活用の効果を測定するのに有効であると整理された(表 19)。

更に、平成 17 年の日本水道協会「水道事業ガイドライン」等を参考にし、19 種類の KPI が追

加提案された(表 20)。

表 19：オペレーション業務のスマート化における効果測定方法(1)

No KPI 選択企業数

KPI-J01 処理水の濁度目標達成率 7

KPI-J02 処理水の総トリハロメタン濃度目標達成率 7

KPI-J03 おいしい水目標達成率 7

KPI-J04 水道水質基準違反率 8

KPI-J05 運転管理・施設維持管理等の欠陥率 6

KPI-J06 法令違反率 1

KPI-J07 報告義務違反率 2

KPI-J08 処理水 1 ㎥当たりのエネルギー消費量 8

KPI-J09 処理水 1 ㎥当たりの経費 8

KPI-J10 人身事故率 2

表 20：オペレーション業務のスマート化における効果測定方法(2)


1 施設利用率(%) 一日平均給水量/一日給水能力×100

2 施設最大稼働率(%) 一日最大給水量/一日給水能力×100

3 負荷率(%) 一日平均給水量/一日最大給水能力×100

4 年間ポンプ平均稼働率(%) ポンプ運転時間の合計/(ポンプ総台数×年間日

数×24)×100

76


5 有収率(%) 有収水量/給水量×100

6 連続自動水質監視度(台/(1000 ㎥/日)) (連続自動水質監視装置設置数/一日平均配水

量)×1,000

7 有収水量 1 ㎥当たりの薬品費年間薬品費÷年間有収水量[円/㎥］

〔総務省公営企業会計から〕

8 有収水量 1 ㎥当たりの修繕費年間修繕費÷年間有収水量[円/㎥］

〔総務省公営企業会計から〕

9 総収支比率(%) 総収益/総費用×100

10 災害時応急給水率(%) 応急給水量/給水人口×3L/日×断水日数×100

11 水源余裕率(%) [(確保している水源水量(㎥/日)/一日最大配水量

(㎥/日)-1]×100

12 浄水予備力確保率(%) [(全浄水施設能力(㎥/日)-一日最大浄水量(㎥/

日)/全浄水施設能力(㎥/日)]×100

13 原水水質監視度原水水質監視項目数 (JWWA Q 100 PI 1101)

14 塩素臭から見たおいしい水達成率(%)

[1-(年間残留塩素最大濃度-残留塩素水質管理

目標値 )/ 残留塩素水質管理目標値 ] × 100

(JWWA Q 100 PI 1106)

15 系統間の原水・浄水融通率(%) ( 原水・浄水融通能力 / 受水側浄水能力 ) ×

100(JWWA Q 100 PI 2206 を改変)

16 薬品備蓄日数平均薬品貯蔵量/一日平均使用量

(JWWA Q 100 PI 2211)

77


17 給水圧不適正率(%)

[適正な範囲になかった圧力測定箇所・日数/(圧

力測定箇所総数×年間日数)]×100

(JWWA Q 100 PI 5001)

18 設備点検実施率(%) (点検回数/法定点検回数)×100

(JWWA Q 100 PI 5110)

19 断水・濁水時間(時間) (断水・濁水時間(時間)×断水・濁水区域給水人

口(人))/給水人口(人)

78

(5)情報(データ)活用にあたりボトルネックになりうる課題

前述(3.3.3)に示す課題の整理及び第 1 回事業体 WG で提示された「現状の課題」を踏まえ、

CPS/IoT を活用してオペレーション業務をスマート化するにあたり、ボトルネックになりうる課題に

ついて議論した。

WG での各委員からのプレゼン及び議論に基づき、ボトルネックになりうる課題として、(1)事業

体ごとの情報のバラつき、(2)メーカーごとのバラつき、(3)手間・コスト、(4)セキュリティ、(5)ベンダ

ーロックイン、(6)法や制度の改正・整備、(7)その他、の 7 項目に整理した(表 21)。

表 21：オペレーション業務のスマート化にあたりボトルネックになりうる課題


事業体ごと

の情報の

バラつき

･データの呼称、抽出項目、フォーマット、品質、保存媒体が異なる

･遵守基準値の違い、制御方法の違いにより管理手法が現場ごとに異なる

･事業体によっては設置できるセンサー数に限りがある

･オペレーションは経験や習熟による部分がある

メーカーごと

のバラつき

･流量や水位の上下限範囲やパルス積算値の桁数

･統合システムのどの部分からデータ通信するかの指針と技術の確立

手間・コスト

･手入力データの入力方法の効率化

･事業体間共通で情報(データ)を流通するためのネットワーク設備の構築、維

持管理の費用が掛かる

･初期データ整備(既存情報の電子化等)のためのコスト

･監視システム改良もしくはプロトコル変換装置のコスト

セキュリティ･各事業体のセキュリティポリシーの相違

･公開しても問題ない項目、範囲の指針の設定

ベンダー

ロックイン･ベンダーの違いから同一画面で監視制御ができない

79


法や制度の

改正、整備

･国、県、第三者機関等によるルール監視者の設置

･情報公開、権利、活用に対する法改正

･ CPS/IoT 活用に対するインセンティブ付与

その他

･災害時の通信の継続性

･他のシステム(電気、ガス、他事業体、他組織)との連携

･複数事業体でシステムを利用する場合、機器の所有者、管理者、責任分界点

の定義が必要

80

(6)CPS/IoT 活用案

WG での議論に基づき、オペレーション業務における CPS/IoT 活用案を整理した。

詳細は、別紙「オペレーション業務における CPS/IoT 活用案」に示す。

第 2 回事業体 WG では、オペレーション WG にて挙げられた CPS/IoT 活用案(中間成果)につ

いて、「優先度」と「実現する時期」の 2 つの軸で評価した(図 32)。

図 32：オペレーション業務における CPS/IoT 活用案(2 軸での整理)

81

(7)CPS/IoT への期待

オペレーション WG では、CPS/IoT の活用によって解析精度や予測精度が向上することを期

待する意見や、オペレーション支援、技術継承への活用を期待する意見があった。また、データ

様式の標準化・共通化や法整備、セキュリティ対策等職員に対する新技術教育、費用対効果明

示等の要望があった(表 22)。

表 22：オペレーション業務における CPS/IoT への期待

項目意見(要約)

CPS/IoT 活用に

対する期待

･各種システムの標準化による情報(データ)の共有

･ IoT に対応したフィールド機器からの情報(データ)を直接収集、蓄積できる

サーバー機能

･コストの低減化

･ビッグデータの活用による解析精度の向上と運転支援(技術継承)

･災害発生時に応援事業体への施設情報や被災状況の提供

･送配水の水質を共有することで、残留塩素の低減化等が可能となる

･イベントや人気番組の放映情報等と需要量との相関による、配水量予測

の精度向上

その他

･機器及びデータベース等の操作方法、データ、様式等の標準化と共通化

･通信プロトコルの標準化及びデータの統一

･水利権水量の活用や運用において、所管官庁認可の緩和措置

･浄水場ごとの製造原価の監視

･各現場制御設備間または現場制御設備と中央監視制御設備間のインタ

ーフェイス

･システムの保守・拡張・改修、ソフトウェアプログラムの著作権、使用権の

帰属

･新たな水運用システムへの移行にあたっての適切なコストで運用できるシ

ステム開発

･機器の長寿命化と部品供給期間の延長

･コスト縮減につながるシステムの標準化、ビルトアップと保守の自由度の拡

大

･ネットワークセキュリティの確保、安定した通信

･参加事業体の費用負担、業務分担等の公平、公正、透明性の確保

･費用対効果の明確化

･技術者を養成する機会の増大(使用者側スキル向上の支援)

･新技術教育の必要性がある(特にセキュリティ)

82

3.5. ステップ 3：「CPS/IoT 活用シナリオの整理」

前述(3.4)のステップ 2 で検討された CPS/IoT 活用案を元に、CPS/IoT 活用シナリオを、アセットマ

ネジメント WG 及びオペレーション WG 合同で議論し、取りまとめた。

3.5.1. CPS/IoT 活用による水道事業の将来像

前述(3.4)の議論を踏まえると、CPS/IoT の活用は、水道事業体の事業運営・経営基盤の強化

に向けて推進されている広域化や、官民連携の促進に寄与することが期待できる(図 33)。

例えば、CPS/IoT を活用することで、給水人口規模に応じた最適な設備更新、業務効率化を

実現し、水道事業の広域化を促進する。

図 33： CPS/IoT 活用による水道事業の将来像

83

3.5.2. CPS/IoT 活用シナリオと実現ステップ

前述(3.4)のステップ 2 で検討されたCPS/IoT 活用案から、CPS/IoT 活用シナリオとその実現ス

テップを整理した(図 34、図 35)。

アセットマネジメント業務をスマート化するシナリオでは、運転維持管理のデータ化や設備状

態のデータ化、見える化を推進することで、劣化予兆診断に向けた管理対象の標準化を進め、

LCC を考慮した効率的な資産運用に向けて更新基準の標準化や健全度評価の標準化を進める

ことが整理された。

図 34： CPS/IoT 活用シナリオ(アセットマネジメント)

84

オペレーション業務をスマート化するシナリオでは、運転・維持管理のデータ化や設備状態の

データ化、見える化を推進し、遠隔監視実現に向けた管理対象の標準化を進める。また、遠隔監

視制御方法の標準化を進め、将来的には遠隔監視制御や最適な水運用、水質の自動管理を目

指すことが整理された。

図 35： CPS/IoT 活用シナリオ(オペレーション)

85

3.5.3. CPS/IoT 活用による水道事業のスマート化のイメージ

前述(3.5.2)の CPS/IoT 活用シナリオによって、水道事業のスマート化を実現するイメージを整

理した(図 36)。

水道事業における CPS/IoT 活用は、前述で示された CPS/IoT 活用案にあるように、水道事業

体が保有している情報(データ)だけでなく、他の水道事業体、業界、メーカー、インフラ事業者、

需要家等が保有している外部の様々な情報(データ)を CPS/IoT のサイバー空間を介して、共有・

活用することで水道事業のスマート化を実現することができる。

図 36：「CPS/IoT 活用による水道事業のスマート化」イメージ図

86

3.5.4. CPS/IoT 活用による課題解決手法に対する考察

WG で出された意見をベースに、前述(3.1.2)の 4 つの課題解決手法について、CPS/IoT 活用

イメージを具体化するために下記の仮説が考察された。

広域化：小規模事業体への適用可能性

(対象) 小規模事業体

(仮説) 水道事業体として、耐震化等の災害危機管理対策、老朽施設の更新、技術継承等の

課題への対処が必要。しかし、平均技術職員数は数名程度であり、標準的な業務手

順を導入しても、現状では対応は困難である。この小規模事業体特有の問題に対し

て、CPS/IoT により職員や給水原価を増加させず、対応を可能とする。

官民連携：診断サービスの高度化(ビッグデータ活用)

(対象) 企業

(仮説) 水道事業関連企業は、納入した(例えば、ポンプ等の)自社製品の全国各地の運転デ

ータを収集(ビッグデータ化)し、高度なデータ分析によって、設備の予防保全や運転

改善の診断サービス事業化が可能となる。

人材育成：広域的な情報(データ)活用、ノウハウ共有

(対象) 全ての水道事業体

(仮説) 水道事業体のノウハウを集約したビッグデータを構築し、技術職員が不足する事業体

における運用計画や運転・点検支援、CBM によるアセット管理等を支援する。効率的

な水運用、資産の有効活用(遊休となる資産の廃止)等を実現し、維持管理費及び減

価償却費等を減らすことが可能となる。その結果、効率的な運用や適切な更新が行わ

れ、コスト低減に寄与する。

スマート化：運転、維持管理のスマート化

(対象) 全ての水道事業体

(仮説) CPS/IoT の活用によって、設備(もの)のネットワーク化を進展させる。共通化、標準化に

よりベンダーロックインが起こるシステムが不要となり、浄水場のスマート化(効率化、最

適化)が可能となる。

87

4. 社会インフラ分野での CPS/IoT 活用のフレームワーク

4.1. CPS/IoT 活用のフレームワークにおける検討ポイント

3 章に示すとおり、水道事業 CPS 委員会は、3 つの WG を設置して議論を進め、水道事業をスマ

ート化する CPS/IoT 活用シナリオと活用に向けた検討課題を整理した。

4 章では、WG での検証課題の整理を踏まえ、水道事業を例として、社会インフラ分野での

CPS/IoT 活用のためのフレームワークとして、様々なステークホルダーが議論するための土台の整理

と日本の社会に合ったデータシェアのメカニズムを調査する(図 37)。

図 37： CPS/IoT 活用のフレームワーク

88

4.2. 構造化概念と具備すべき機能(構成要素)

4.2.1. CPS/IoT 活用の構造化概念

海外ではステークホルダーの間で、議論のベースとしてリファレンスモデル9を作成するアプロ

ーチが良く用いられる。リファレンスモデルを作ることで基本的な概念を共通化し、あるべき姿、標

準化すべき領域等の定義を共通の理解に基づいて議論できるようになる。

前述(2.6)で取り上げたドイツの Industrie 4.0 及び米国のインダストリアル・インターネットの場に

おいても、それぞれリファレンスモデルが公表されている(図 38)。

図 38：海外のリファレンスモデル

9 リファレンスモデル：専門家や団体が定義した共通のコンセプトやフレームワークのこと。リファレンスモデルをベースにし

て議論することで、異なるステークホルダー間のコミュニケーションを円滑に進めることができる。

89

図 38 のリファレンスモデルを参考に、水道の業務フローを抽象化した構造化概念を作成した

(図 39)。

図 39：水道事業における CPS/IoT 活用の構造化概念［図 28 の再掲］

縦軸にマネジメントのレベルを表す「業務フェーズ」、横軸に「業務フロー」で示し、水道事業の

全体構造を概念化することで、情報(データ)を業務フロー間及び業務フェーズ間で相互利用す

ることにより、業務を有機的に連携させることを促し、水道事業のスマート化を図る(表 23、表

24)。

更に、水道事業のスマート化を実現するためのルールや、具体的な方策等について、ステー

クホルダー間で共通の図をベースに議論することができるようになる。

このように、前述(3.4)で検討フレームとして示した議論の発射台は、リファレンスモデルの考え

方に基づいたものであり、上記に示したように、実際に事業体と企業間で共通の図をベースに議

論することができた。

表 23：構造化概念の縦軸「業務フェーズ」項目一覧

業務フェーズ項目説明

市場水道事業のサービスを受ける対象群、外部環境等

事業体経営サービスを提供するのに必要な組織・戦略・インフラ基盤等

オペレーション水質管理、設備運転、設備維持保全の計画及び実行

ステーション/フィールド各プロセスが行われる場所・施設(設備・装置・場所等)

業務フロー/プロセス水道事業に関する一連の業務

90

表 24：構造化概念の横軸「業務フロー」項目一覧

業務フローの各プロセス説明

需要家

検針水道を需要家に供給し、その実績を計測し料金請求・入金確認

をする業務。

需要予測検針データ等に基づき、年・月・日・時間等の単位で需要を予

測する業務。

原水貯水/取水/導水水源から浄水場まで水を運ぶ業務。

浄水浄水水源から運ばれた水を浄化する業務。また、浄化過程で生じた

排水・汚泥を処理する業務。

送配水

送水浄化された水を配水池まで運ぶ業務。

配水/給水配水池から各給水栓まで水を運ぶ業務。また、配水池管理を含

む。

アセットマネジメント(浄水まで) 水源から浄水施設までの施設・設備等の資産を維持・保守ある

いは更新・新設を計画・管理する業務。

オペレーション(浄水まで) 水源から浄水施設までの施設・設備等の運用・運転及び維持管

理業務。水質の調査・管理を含む。

アセットマネジメント(浄水後) 浄水施設から先の管網及び関連施設・設備等の資産を維持・

保守あるいは更新・新設を計画・管理する業務。

オペレーション(浄水後) 浄水施設から先の管網及び関連施設・設備等の運用・運転及

び維持管理業務。水質の調査・管理を含む。

品質保証アンケートやクレーム対応等、事業体外とのコミュニケーション等

に関する業務。

経営管理財政計画、事業計画、投資計画、事業継続計画(BCP)、広域化

計画等、全てあるいは複数プロセスに影響を及ぼす業務。

91

構造化概念を利用して、アセットマネジメント WG 及びオペレーション WG で議論された

CPS/IoT で活用する情報(データ)を整理した(図 40、表 25)。

図 40： CPS/IoT で活用する情報(データ)

表 25： CPS/IoT で活用する情報(データ)のデータ種別と項目例

No データ種別 CPS/IoT データ項目例

1 運転情報

水量、水圧、水位、臭気、警報情報、マニュアル、温度、位

置情報、電力情報、機器の制御情報、排泥量、池の運転情

報、水質関連情報、貯水関連情報、運転作業履歴、設備稼

働、ログ、要員シフト、力率、振動、計測方法、機器の運転・

停止データ、画像、水源、人手操作、ジャーテスト関連情

報、開度、回転数、運転回数、累積運転時間等

2 配水情報

水量、水圧、水質、水位、温度、警報情報、マニュアル、運

転作業履歴、設備稼働状況、位置情報、流調弁開度・仕切

弁開閉、各種設定値・目標値、漏水情報、設備稼働、消費

電力を含む電力情報、電流、力率、振動、管路台帳、修繕

履歴等

3 点検・保守情報

(浄水まで)

設備台帳、マニュアル、各種履歴、設備健全度、点検結果、

校正記録、コスト情報、機器使用頻度、位置情報等

4 施設情報(浄水まで) 設計計算書、図面、機器設備に関する取扱説明書等

92


5 点検・保守情報

(浄水後)

設備台帳、マニュアル、各種履歴、設備健全度、点検結果、

校正記録、コスト情報、機器使用頻度、位置情報等

6 施設情報(浄水後) 設計計算書、図面、機器設備に関する取扱説明書等

7 利用情報外部イベント情報、メーターデータ、給水台帳情報、料金デ

ータ、検針データ、顧客情報等

8 調達情報薬品コスト、エネルギーコスト、契約・単価、受発注履歴、在

庫データ、電力等

9 各種報告情報日報、故障記録、工事統計データ、工事履歴、月報、年報

等

10 外部情報

外部イベント情報、気象情報、ダム運用、デフレータ、同一

流域情報、土地利用情報、事故情報、流域で使用される農

薬の種類・量・使用日、特定事業場の住所、人口情報、地域

開発計画、水理情報、各種物価指数、電力需要、エネルギ

ーコスト、人件費の実績値・予測値、資材単価の実績値・予

測値、貯水量等

93


11 経営情報経営計画、更新計画、財政情報、投資予算、営業収支、総

収支、総費用、設計計算書、公営企業年鑑等

12 事業認可情報事業計画書、工事設計書等

13 その他情報

流域情報、水安全計画、水質検査計画、設計、公営企業年

鑑、自ホームページ、更新・投資計画、営業収支、管路・池

の設計、業務支援マニュアル、人材育成・技術支援マニュア

ル、危機管理マニュアル等

94

4.2.2. CPS/IoT が具備すべき機能

前述(3.4)に示したように、CPS/IoT 活用シナリオの具体的な検討を進めるにあたり、「CPS/IoT

活用パターン」として 4 つの活用パターンを整理している。

［以下、再掲］

パターン 1：センターコントロール

管理者が担当者や経営者等のステークホルダーとリアルタイムに現場、経営の状況を共有し、

状況に応じた最適な意思決定を行う。

パターン 2：ビジネスコラボレーション

企業内の部門間または企業間でお互いのバリューチェーンをシンクロさせ、ビジネスルール

に基づいた、双方の利益を最大化するための協業を行う。

パターン 3：人の実行支援

従来の担当者が経験と勘で行っていたことを補完し、より効率的かつ、より付加価値のある業

務にシフトさせる。

パターン 4：自動化

従来の担当者や管理者が行っていたことを自律的に実施し、無人化する。

［以上、再掲］

95

これら 4 つの CPS/IoT 活用パターンを具備すべき機能として、水道事業 CPS 委員会で検討さ

れた、前述(3.5.3)の「CPS/IoT 活用による水道事業のスマート化」のイメージに、その位置付けを

整理した(図 41)。

図 41：水道事業の CPS/IoT 活用イメージにおける具備すべき機能の位置づけ

96

4.2.3. CPS/IoT の機能を利用するステークホルダー

CPS/IoT が具備すべき機能を利用するステークホルダーとその役割を示す(表 26)。

水道分野においては、水道事業運営の主体である水道事業体と、水道事業運営に係る業務

委託業者、他の水道事業体、業界、メーカー、インフラ事業者、需要家のそれぞれが保有してい

る情報(データ)を、CPS/IoT 運用事業者と CPS/IoT 分析事業者が提供する CPS/IoT のプラット

フォームのサービスを利用することで、情報(データ)の共有及び分析を行い、水道事業のスマー

ト化を図ることができる。

表 26： CPS/IoT 活用に関するステークホルダー(水道分野)

No 領域ステークホルダー役割

1 CPS/IoT

CPS/IoT 運用事業者

(IT サービス事業者)

CPS/IoT のプラットフォームを運用し、

CPS/IoT の IT サービスを提供する。

CPS/IoT 分析事業者 CPS/IoT のプラットフォームを介し、データ分

析サービスを提供する。

2 水道事業体経営者、管理者、

現場作業者等

CPS/IoT を活用し、最適な水道事業を運営

する。

3 業務委託事業者委託先作業者等 CPS/IoT を活用し、水道の事業運営に係る

情報(データ)を共有する。

4 他の水道事業体水道事業体

CPS/IoT を活用し、同一水源、近隣、全国の

水道事業体と水道事業運営に係る情報(デ

ータ)を共有する。

5 業界国、行政機関、自治

体、業界団体等

CPS/IoT を活用し、水道の安全、強靭、持続

に係る情報(データ)を共有する。

6 メーカー機械メーカー、

電機メーカー等

CPS/IoT を活用し、水道の機械、電気設備

に係る情報(データ)を共有する。

7 インフラ事業者水源管理者、電力事

業者等

CPS/IoT を活用し、水道のインフラ整備や利

用環境に係る情報(データ)を共有する。

8 需要家利用者 CPS/IoT を活用し、水道の利用に係る情報

(データ)を共有する。

97

4.2.4. CPS/IoT 活用シナリオと機能分類

前述(3.5.2)で取りまとめた「CPS/IoT 活用シナリオ」に対し、該当する「具備すべき機能」(4.2.2

参照)を整理した(表 27)。

表 27： CPS/IoT の活用シナリオと具備すべき機能

No CPS/IoT 活用シナリオ内容具備すべき機能

1 【アセットマネジメント】

劣化予兆診断

劣化の予兆を捉え機器の状況に合わせ

た維持管理を行うことで、点検・メンテナ

ンス業務及び設備コストを最適化


人の実行支援

2

【アセットマネジメント】

LCC を考慮した効率

的な資産運用

寿命予測、設備の位置情報、設備余裕

度、人口動態等に基づいて更新計画・

統廃合計画を立案



3

【オペレ

ーション】

効率的な

運転

遠隔監視

リアルタイムで水質、水量等を把握し、

最適薬注率、各種オペレーションガイダ

ンス等を表示


人の実行支援

遠隔監視

制御


ポンプ等の運転を最適に制御


自動化

4 【オペレーション】

最適な水運用

利用情報、天候情報、人口情報から需

要変動を予測し、浄水場間で生産能力

を融通



自動化


水質の自動管理

水質をリアルタイムに把握し、最適な薬

注率を自動的に算出/制御



自動化

98

また、各シナリオの具体的イメージとして、表 27 の No1 に示した「【アセットマネジメント】劣化

予兆診断」(以下、劣化予兆診断)のシナリオを例に示す(図 42)。

劣化予兆診断は、CPS/IoT に具備される「人の実行支援」機能を活用し、劣化の予兆を捉え、

機器の状況に合わせた維持管理を行うことで、点検・メンテナンス業務の最適化を実現する。ま

た、「ビジネスコラボレーション」機能を活用することで、他の水道事業体と機器の故障情報や延

命化に有効な情報(データ)や、メーカーと機器の仕様情報、保守・メンテナンス情報等を共有し、

設備更新計画の最適化を実現する。

図 42：劣化予兆診断シナリオのイメージ

99

「劣化予兆診断」において活用する情報(データ)を構造化概念に基づき整理した(図 43)。

図 43：劣化予兆診断において活用する情報(データ)

100

4.3. CPS/IoT 実装に向けて検討すべき領域

アセットマネジメント WG 及びオペレーション WG において情報(データ)活用にあたりボトルネックと

なりうる課題として、「セキュリティ」や「事業体ごとのバラつき」、「法や制度の改正、整備」等について

の議論がなされた。この議論結果を踏まえると、国境や事業体間を跨いで情報(データ)を活用してい

くには、 Policy(他国・競合企業との協調)、Security(安全性・信頼性)、Regulation(規制)、

Standardization(標準・規格)等のルール形成が必要となる。

我が国の社会インフラへの CPS/IoT 実装に向けては、既存の法制度や商習慣等を十分に考慮し

た上で、日本の社会にあったデータシェアのメカニズムを構築することが重要である(図 44)。

図 44： CPS/IoT 実装に向けて検討すべき領域

101

4.3.1. CPS/IoT 実装における Policy10(他国・競合企業との認識)

CPS/IoT は、①現実社会(Physical)をサイバー空間(Cyber)に写し取り、②サイバー空間で現

実社会では困難な、自由な組み合わせでの分析・シミュレーションを低コストで実施、③意図した

動作を実現することで新たな価値を創出する社会を目指す(図 45)。

CPS/IoT の社会実装にあたっては、同様の取組みを行っている米国や欧州と互いの Policy を

共有し合い、協調していくことが重要となる。

図 45： CPS/IoT における価値創造プロセス図

10 Policy：ある特定の目的を達成するための基本方針。

102

参考 2: Simplified CPS Conceptual Domain Model

背景サイバーフィジカルシステム(CPS)は、物理的および計量的なコンポーネント設計された相互作用

ネットワークを含むスマートシステムである。CPS(モノのインターネット(IoT)と産業インターネットを含む)に関連するシステムが広く革新的なアプリケーションを可能にし、世界的な経済の中で複数の経済部門に影響を与える大きな可能性を持つものとして認識されている。

目的この CPS フレームワークの効果は、CPS の設計、構築、検証における指針や、複雑な CPS を分析

するためのツールとしての有用性により評価することができる。これは、CPS の特性を決定する際にユーザーを支援し、2 つの CPS インスタンス・アーキテクチャ（独立してこのフレームワークから引き出されるか、手直しされる)が重要な配列にあるようなガイダンスを提供すべきである。すなわち、それらは相互に、このフレームワークの組織と記述手段を通じて理解することができ、本来または潜在的な相互作用により、より容易に理解することができる。

要点サイバーフィジカルデバイス、サイバーフィジカルシステム、システムオブシステムの潜在的な相互

作用を強調したモデル図を以下に示す(図 46)。

図 46： Simplified CPS Conceptual Domain Model

NIST「DRAFT Framework for Cyber-Physical Systems」を元に作成

103

参考 3: Industrial Internet Functional Domains

背景米国やドイツを中心に、産業・製造業の再躍進を目的とする国家レベルやグローバルレベルの戦略的

取り組みが加速している。米国ではインダストリアル・インターネット・コンソーシアムと称し、蒸気機関による産業革命を第一波として始まり、今回の波をその後の第 3 次または第 4 次と呼ぶ産業革命と位置づけている。

目的インダストリー・インターネット・コンソーシアムは、産業そのものをシステムとして捉え、IoT（Internet of

Things)を活用してビッグデータを分析し、エネルギー、ヘルスケア、製造、運輸、行政などの産業に革新をもたらそうとするものであり、新しいサービス創造と、より強力な経済成長、雇用の質と量の改善、生活水準の向上の実現を目指すものである。要点インダストリアルインターネットシステムの機能アーキテクチャを取り巻く主要な懸念に対処するための機

能ドメインの概念を以下に示す(図 47)。

図 47： Industrial Internet Functional Domains

IIC「Industrial Internet Reference Architecture」を元に作成

インダストリアルインターネットシステムの機能アーキテクチャを取り巻く主要な懸念に対処するための機能ドメインの概念を示したもの。

〔5つの機能ドメイン〕・Controlドメイン産業用制御システムによって実行される機能の集合を表す。これらの機能のコアは、きめ細かい閉じたループ、センサからのデータの読み出し、ルールとロジックの適用、およびアクチュエータを介した物理システムの制御の行使を含む。・Operationドメイン制御ドメイン内のシステムのプロビジョニング、管理、監視および最適化を担当する機能の集合を表す。既存の産業用制御システムは、主に単一の物理的なプラントでの資産の最適化に焦点を当ててるが、インダストリアルインターネットの制御システムは、顧客全体での動作を最適化する。・Informationドメイン種々のドメインからデータを収集持続、およびモデリングまたはシステム全体についての高レベルのインテリジェンスを取得するためにそれらのデータを分析するための機能の集合を表す。・Applicationドメイン特定のビジネス機能を実現するアプリケーションロジックを実装する機能の集合を表す。このドメインの機能はグローバルスコープの最適化のための粗粒、高レベルのアプリケーションロジック、ルールとモデルを適用する。・Businessドメイン事業ドメインの機能は、ビジネスプロセスと手続き活動を含むビジネス機能を統合することにより、インダストリアルインターネットシステムのエンド・ツー・エンドの操作を可能にする。ビジネス機能の例としては、エンタープライズリソース管理（ERP）、顧客関係管理（CRM）、資産管理、サービスのライフサイクル管理、請求および支払い、人的資源、作業計画とスケジューリングシステムなどを含む。

104

参考 4: Industrie 4.0 コンポーネント

背景

Industrie4.0 構想の具体化・実現化に向け、ドイツ IT・通信・ニューメディア産業連合会(BITKOM)などの 3 つ業界団体により、Industrie4.0 プラットフォーム事務局が立ち上げられた。2015 年 4 月にドイツ経済エネルギー省等が参加する新組織へと再編され、「Industrie 4.0 実現戦略」をまとめた。

目的

Industrie 4.0 プラットフォーム事務局は、Industrie 4.0 構想を推進し，産業界への浸透を図ることで、工業生産国としてのドイツの存続を確実なものとし、工業生産国としてさらに強化することを目指している。

要点

･ Industrie 4.0 コンポーネントのネットワークは、任意のコンポーネント間での接続が可能なように構成されていなければならない。

･コンポーネントとその内容は共通のセマンティックモデルに沿っていなければならない。

・企業では「オフィスフロア」と「ショップフロア」を区別するのが一般的である。しかし、最近の企業ではこのふたつの領域の絡み合いが次第に強まってきている。自動化技術を中心に考えた場合には、「オフィスフロア」の重要性が薄れる一方、考慮する必要がある「ショップフロア」の要求が増大する。同じことが逆方向にも言える。任意の終点との接続性及び共通セマンティックモデルという要求を踏まえ、コンポーネントはレベルに依存しない共通特性を有さなくてはならない。

Industrie 4.0 コンポーネントは、ひとつの生産システムや個別の機械やステーション、また一台の機械内にあるユニット等も表すことができる (図 48)。

したがって Industrie 4.0 コンポーネントはいずれも、「オフィスフロア」と「ショップフロア」の間で重要性を巡る駆け引きが行われる微妙な位置にあり、工場のライフサイクルに沿って、PLM(製品ライフサイクル管理)や ERP(企業資源計画)、工業用制御システム、物流システム等といった中心的かつ重要な工場システムと接する形で動作する。

図 48： Industrie 4.0 コンポーネント

出典：プラットフォーム・インダストリー4.0(BITKOM(社)・VDMA(社)・ZVEI(社)による共同プロジェクト) 翻訳：日本貿易振興機構(JETRO)調査レポート

105

4.3.2. CPS/IoT 実装における Security(安全性・信頼性)

CPS/IoT 実装でつながる機器の種類や台数は急増し、ネットワークに接続されることにより、ヒ

トと情報(データ)の関わり方だけでなく、モノと情報、モノとモノの関係が変化し、あらゆる分野に

おいて情報(データ)を活用することで価値を生み出し、新産業の創出や社会課題の解決へ繋げ

ていくことが期待されている。

CPS/IoT 実装でつながるようになる機器は、PC 等の一般的な IT 機器に比べ、ライフサイクル

が長い機器もあり、セキュリティに利用できるリソースも小さく、対策コストもかけられない。これらを

考慮しつつ、相互運用性とセキュリティの両面を確保したデータシェアのメカニズムを整備してい

くことが求められる。

CPS/IoT のセキュリティにおける安全性・信頼性は、情報(データ)を主役として、①現実社会か

らサイバー空間に正しく写し取れるか、②サイバー空間において、情報(データ)を正しく分析・シ

ミュレーションができるか、③分析・シミュレーション結果(意図した動作)を現実社会で正しく実現

できるか、の 3 つのステップごとに整理する(図 49)。

図 49： CPS/IoT セキュリティにおける対策観点

106

各ステップにおける CPS/IoT のセキュリティ検証シナリオの例を示す(表 28)。

CPS/IoT の社会実装に向けては、このようなセキュリティ検証シナリオについて、システム面及

び運用面を検証し、実用性と安全性・信頼性の両面からバランスの取れた仕組みとしていくことが

求められる。

表 28：セキュリティ検証シナリオの例

No セキュリティ検証シナリオの例内容

1 ステップ①

不正機器の検知と対処

発生事象：IoT 機器が不正なデータを送信

原因：私物 USB を持ち込み IoT 機器に接続したことによるマル

ウェア感染

検証事項：感染した IoT 機器の特定と対処手順

2

ステップ②

改ざんデータの流入の検知と

対処

発生事象：サイバー空間で不正データを受信

原因：外部の想定外の IP アドレスから不正データ送信

検証事項：不正データ受信の検知と対処手順

3 ステップ③

不正動作の検知と対処

発生事象：IoT 機器が停止

原因：退職職員の ID/パスワードでサイバー空間に不正アクセ

スされたことによる、IoT 機器の不正制御

検証事項：機器が不正動作した場合の対処手順

同様の取組みを行っている海外の場での、安全性・信頼性についての検討例を下記に示す。

(ドイツ Industrie 4.0 におけるセキュリティの要点)

• 従来のセキュリティ(可用性、完全性、機密性)に加えて、真正性、時間の整合性も重要と

なる。

• 暗号化は機密性、整合性、真正性の確保に必要となる。エンドツーエンド暗号等を利用

することで、価値の高いデータが運用者に開示されることを防ぐことができる。

• アイデンティティ管理に基づき、ユーザーのアクセス先・アクセス日時や、アクセス権有無

を把握することにより、不正アクセスを効果的に検知し阻止できる。

• セキュリティの確保は、もはや単独では担うことのできない共同の責任であり、サプライチ

ェーン全体・開発プロセスの全体での対策が必要。最も弱い部分が全体の安全性に与

える影響が今日よりはるかに大きくなる。

• 常に変化する動的な脅威に常に適応することを要求される。事故を検知してそれに対応

し、できる限り迅速に事態を収拾する能力が必要である。

107

(米国のインダストリアル・インターネットにおけるセキュリティの要点)

• セーフティ

ライフサイクルを通して考慮・分析されなければならない。

• セキュリティ、信頼、プライバシー

エンドポイントセキュリティ

エンドポイント間の通信のセキュリティ

エンドポイントと通信についてのセキュリティ管理・監視

データ配信とセキュアなストレージ

• レジリエンス

レジリエンス(回復力)はただ圧力からすぐに回復するだけではない。弾力的であることは、

苦しい状況を乗り越え、予定されている仕事を成し遂げることである。

CPS/IoT 実装に向けた安全性・信頼性(セキュリティ)に関する検討課題を整理した(図 50)。

情報(データ)活用にあたり、セキュリティ対策は必須要件として、後付ではなく CPS/IoT の設計

段階から考慮し、社会実装していくことが求められる。

図 50： CPS/IoT 実装に向けた安全性・信頼性(セキュリティ)に関する検討課題

108

4.3.3. CPS/IoT 実装における Regulation(規制)

Industrie 4.0 の知識基盤を提供するドイツのフラウンホーファー研究機構では、情報資産の流

通に必要な役割を下記のように整理している(図 51)。

図 51：フラウンホーファー研究機構による情報資産流通の役割整理

出典：フラウンホーファー研究機構プレゼンテーション資料「Industrial data space: towards a trusted

network of data」 (2015/06/16)

109

CPS/IoT によって情報(データ)の活用を促進するため、責任の所在を明確にする必要がある。

特定のデータ所有者と、データ使用者間で情報(データ)を活用する場合には、独自のルール・

個別仕様での対応が可能であるが、CPS/IoT では仲介業者を介して複数のデータ所有者、デー

タ使用者で情報(データ)を活用していく。これを実現するためには、Regulation(規制)や

Standardization(標準・規格)等のルールを形成し、情報(データ)を管理・運用していくことが必要と

なる(図 52)。

図 52： CPS/IoT によるデータ活用のイメージ

110

情報(データ)の扱いに関し、現在の国内法律制度では下記のようになっている。

･「有体物」ではない：民法での「所有権」「占有権」等がない

･「著作物」ではない：著作権法の「利用許諾」「譲渡」等がない

･「財物」ではない：刑法の「窃盗罪」が適用されない

また、情報(データ)を蓄積するための「データベース」についても、「創造性を有するデータベ

ース」でなければ著作物として扱われない(参考 5)。

参考 5: データベースに関する国内外の法制度

国内では、データベースについて「創作性を有するデータベースは、著作権法で保護される」と解釈されている。

「データベース」は、著作権法 2 条 1 項 10 号の 3 により「論文・数値・図形その他の情報の集合物であって、それらの情報を電子計算機を用いて検索できるよう体系的に構成したものをいう」と定義されている。また、「創作性を有するデータベース」は、著作権法 12 条の 2 により「データベースでその情報の選択または体系的な構成によって創作性を有するものは著作物として保護する」と定義されている。

海外では、米国と欧州で、データベースについての判例がある。米国ではファイスト判決(米国最高裁 1991 年)により、「データベースは編集著作物に含まれる。創作性が

なければ保護されない。」と解釈されている。欧州では、「データベースの法的保護に関する指令(1996 年 3月 11 日)」により、データベース独自の権利『スイ・ジェネリス権』が確立されている。スイ・ジェネリス権は、データベースの全体または実質的な部分について一部または全部を抽出、再利用する行為を差し止める権利である。

出典：(財)ソフトウェア情報センターヤング・ゼミナール第 6 回(2009.12.3)

http://www.softic.or.jp/Ysemi/2009/6_091203/t_o.pdf

こうした国内法制度の整備にあたっては、情報(データ)利活用の局面を想定した検討が必要と

なる。そのポイントとして挙げられるものを整理した(表 29)。

日頃の運用の中で蓄積する情報(データ)を、誰がどういう形で管理するのかという問題につい

ても指針が必要となってくる。

CPS/IoT の社会実装に向けては、情報(データ)を誰がどのような役割で管理し、取扱うのかと

いった制度面、規制面の環境整備を行っていくことが求められる。

表 29：課題となる制度上のポイント

利活用パターン事業者の例課題となる制度上のポイント

データ処理・分析

分析事業者、

各 IT ベンダー、

コンサル

第三者提供やセキュリティの問題で業務委託になること

が多い。

ノウハウの秘匿の仕組みや作業で発生する知財契約が

重要。

111

利活用パターン事業者の例課題となる制度上のポイント

主業務でのデータ

利活用

各業種、業界での中

核企業

基本は社内利用。データ収集フェーズでの契約が重

要。

作業委託時は、知財権や作業品質、管理責任等を具体

化。

目的外利用、第三者提供等には再契約が必要。

情報提供サービス

金融情報、

企業情報、

天気、地図、

ナビの提供事業者

第三者提供時でのオプトアウトの仕組みの提供。

専門性を核としたブランド醸成による情報提供チャネル

の確保。

二次活用データ

提供サービス

通信履歴、

自動車プローブ、

運行情報

二次利用が目的外利用、第三者提供になる場合は再

契約が必要。

第三者提供時でのオプトアウトの仕組みの提供。

オープンデータ化。

統合データ利活用

事業ポイントカード

参加企業によりダイナミックに利用形態が変化することを

前提とした、第三者提供等の個人情報やプライバシー

の保護、データセキュリティ等への対応が必要となる。

CPS/IoT 実装に向けた制度(Regulation)に関する検討課題を整理した(図 53)。

今後、運用面・技術面の観点から検討・検証し、社会実装していくことが求められる。

図 53： CPS/IoT 実装に向けた制度面に関する検討課題

112

4.3.4. CPS/IoT 実装における Standardization(標準・規格)

CPS/IoT の活用にあたり、共通のルールやデータに関する決まりごと(Standard)を整備すること

で、複数の異なるステークホルダーの情報(データ)を、セキュアな領域で一元的に管理し活用で

きるようにし、その情報(データ)をそれぞれのステークホルダーに適したデバイスやアプリケーショ

ンで利用できることを目指す(図 54)。

図 54： CPS/IoT における Standard のあり方として検討すべき領域

CPS/IoT の社会実装に向けては、既に定められている各種国際標準を参照するとともに、各

組織・団体において現在推進されている標準を調査し、CPS/IoT の設計段階から取り込んでいく

ことが重要である。

(IoT に関する世界の標準化推進動向)

IoT 技術に関して、様々な団体で標準化の検討が進められている(図 55)。

これらの標準化の動向を調査し、取り込んでいくことが重要である。

図 55： IoT に関する世界の標準化推進動向

113

経営レベルから機器レベルに至る標準化の階層構造自体は、水道事業と製造業では基本的

に違いがないため、製造業の取組みが水道事業の標準化検討でも参考になる。

(製造業における主たる既存の標準)

製造業では、プロトコルやセキュリティ、安全度、マネジメント等に関する標準化が経営レベル

から機器レベルに至る全ての階層にわたって検討されている(図 56)。

データ授受のプロトコルの標準については、オープンな接続性を実現する IEC62541

(OPC-UA11、参考 6)が注目されている。また、工場内の機器レベルのデータ通信については、リ

アルタイム性の観点から IEC61158/61784(参考 7)が注目されている。

セキュリティに関する標準として、これまでは業界・業種ごとに様々なものが定義されてきた状

況の中、業界・業種によらない汎用的な標準として IEC62443(参考 8)が注目されつつある。

IEC62443 は、国際調達の要件として挙げられるケースも出てきている。

安全度に関する規格は、製品分野ごとに規格が存在する。これら規格の多くは、IEC61508(参

考 9)の考え方を基にしている。

マネジメントの標準として、製造業では業務の成果を計測する指標である ISO22400(参考 10)

の KPI が活用されている。

図 56：既存の主な標準

11 OPC-UA ：OLE for Process Control Unified Architecture

114

CPS/IoT 実装に向けた共通仕様・標準化に関する検討課題を整理した(図 57)。

今後、運用面・技術面の観点から検討・検証し、社会実装していくことが求められる。

図 57： CPS/IoT 実装に向けた共通仕様・標準化に関する検討課題

115

参考 6: IEC62541 OPC-UA (OLE for Process Control Unified Architecture)

OPC-UA は、OPCの機能をベースとし、機能拡張のために再設計された標準規格である。OPC は、1996年に Microsoft 社と大手制御機器メーカー等により策定された、通信インターフェイスの統一規格で、制御装置間、制御製品間の通信プロトコル、外部インターフェイスの通信プロトコルについて、業界標準の相互運用性を実装するために制定された。その後 OPC は、Web サービスやセキュリティの課題等に対応すべく、IEC/TC65/SC65E での検討を経て、OPC-UA へと進化した。

OPC-UA は、センサー及び現場レベルから、製造レベル及び生産計画または ERP システムへ、生データや前処理情報のセキュアで信頼性の高いベンダー中立的な伝送を行うための新世代技術である。産業オートメーション分野やその他業界において、複数ベンダーの製品間で安全で信頼性あるデータ交換を行える国際標準規格(IEC62451)となっている。Windows OSに依存することなく、複数の OS に対応したマルチプラットフォーム環境が実現されており、認証/暗号等のセキュリティ機能を備えている(表 30)。

表 30： IEC62541(OPC-UA)が実装しているセキュリティ機能

No 機能実装方法

1 トランスポート数多くのプロトコルが定義され、例えば超高速の OPC バイナリ・トランスポートまたは普遍的で互換性のある SOAP-HTTPS というオプションが利用可能。

2 セッション暗号化メッセージは 128 または 256 ビットの暗号化レベルで安全に送信。

3 メッセージ署名メッセージを送信された通りに受信。

4 シーケンス・パケット順序づけによりメッセージ・リプレイアタックへの無防備を取り除く。

5 認証各 UA クライアントとサーバーは OpenSSL 証明書を通じて確認される。そしてどのアプリケーションまたはシステムに対し、相互接続を許可するかコントロールが与えられる。

6 ユーザーコントロール

ユーザー認証(ログイン資格情報、証明書等)を行うよう、アプリケーションを設定可能。またアクセス権やアドレス空間の「View」を使って、アプリケーション性能を更に制限したり拡張したりすることも可能。

7 監査ユーザーまたはシステムのアクティビティは、アクセス監査証跡として提供するようにログに記録される。

116

参考 7: IEC61158/61784

IEC/TC65/SC65C では、製造プロセスにおけるコントローラと機器間の制御用通信を行うネットワーク関連の標準化作業を実施してきた(図 58)。

従来この領域では、各社で様々な仕様のネットワークが開発されていたことから、信頼性とリアルタイム性を実現するプロトコル標準として、IEC61158 を策定した。IEC61158 で規定されている通信プロトコルの階層それぞれについて、別途策定した規格(IEC61784)の中で詳細仕様が定義されている。

図 58： IEC61158/61784 のカバー範囲

出典：IAF(Industrial Automation Forum)合同 WG(カンファレンス)2013.12.20

117

参考 8: IEC62443

IEC/TC65 では、工業用プロセス計測制御に関する標準化を検討している。この TC の配下にある WG10において、ネットワーク及びシステムのセキュリティに関する標準化についての議論が行われ、「IEC62443」シリーズを策定している。IEC62443 は、Part 1～4 の 4 つのパートから構成されており、「装置ベンダー」、「インテグレータ(構築事業者)」、「事業者」各々に対応したセキュリティ要件を策定(一部策定途中)。

制御システムのセキュリティ標準の中でも、汎用的な標準として、IEC62443 が注目されてきており、一部事業者の調達要件に挙がるケースも出てきている(図 59)。

図 59： IEC62443 と制御システム分野でのセキュリティ標準規格マッピング

出典：技術研究組合制御システムセキュリティセンター(CSSC(Control System Security Center))

118

参考 9: IEC61508

IEC/TC65/SC65A では、工業用プロセス計測制御に関するシステム一般についての検討をしており、その中の WG10 と WG9 の合同で、システムの問題としての「安全性」について議論している。プロセス産業向けの、プラントやシステムのリスク軽減のために使用される電気･電子系ならびにソフトウェア(安全計装システム)の信頼性を規定する国際規格として「IEC61508」を策定した。

「機能安全」は、「安全ライフサイクル」の 16 フェーズに沿って検討され、計画、開発、運用、廃棄されるべきものとしている(図 60)。安全性の目標は、図 60 の右側の表「安全度水準(SIL:Safety Integrity Level)」のように、具体的な数値で、評価できるように定めている。

図 60： IEC61508 安全ライフサイクルと安全度水準

横河電機横河技法 Vol49 No4 (2005)等を元に作成

119

参考 10: ISO22400

製造業では業務の成果を計測する指標として、ISO22400 が活用されている(図 61)。

生産システムの生産性指標を標準化することで、ベンチマーキングが可能となる。生産性指標を定義することで、センサー、制御機器等から必要なデータを容易に収集、編集が可能になる。経営的な情報と生産システムの現場情報を統合的に可視化できる。

図 61：製造業の KPI(ISO22400)の例

120

5. 水道事業における CPS/IoT 実装に向けたロードマップ

5.1. 厚生労働省のビジョン

厚生労働省による新水道ビジョンでは、水道の理想像として「強靭な水道」、「水道サービスの持

続」、「安全な水道」を掲げている。これらを実現させるための重点的な実現方策として「発展的広域

化」、「官民連携の推進」が挙げられている(図 62)。

図 62：新水道ビジョンと重点的な実現方策

厚生労働省「新水道ビジョン【参考】」(2013 年 4 月)を元に作成

121

5.2. CPS/IoT 導入効果の目標試算

5.2.1. 将来人口推計

水道事業を例とした社会インフラにおける喫緊の課題として、「老朽化・災害対策の遅れ」や

「人口減少に伴う財務への影響」、「生産年齢人口の減少による技術継承の難しさ」が挙げられる

ことは前述(2.1)の通りである。この内、人口減少に伴う需要減は、社会インフラ事業者および水道

事業体の事業収益に大きな影響を及ぼす。

内閣官房（まち・ひと・しごと創生本部事務局)及び経済産業省「地域経済分析システム

(RESAS(リーサス) )」の将来人口推計データによると、日本の人口は 30 年後に約 2 割減少すると

予測されている(図 63)。

構造的な環境変化が進展する中で、水道等の社会インフラを強靭かつコンパクトなものへと再

構築することの重要性を確認するために、この将来人口推計データに基づき、今後の水道事業

体の給水損益をシミュレーションする。

図 63：地域経済分析システム(RESAS(リーサス))による将来人口推計［図 4 の再掲］

出典：経済産業省「地域経済分析システム(RESAS(リーサス))」の将来人口推計データ

122

5.2.2. CPS/IoT のソリューションと効果

経済産業省「平成 26 年度我が国経済社会の情報化・サービス化に係る基盤整備」報告書で

は、CPS/IoT のソリューション12を、事務業務の効率化や品質向上を実現する事務系ソリューショ

ン、維持管理業務の効率化や品質向上を実現する O&M 系ソリューション、そして、アセットマネ

ジメントの適正化を実現するアセット系ソリューションの 3 つに大別し、それぞれ給水原価削減が

見込まれる費目と削減効果が示されている(図 64)。

この試算13は、将来(30 年後)に渡って料金回収率 100%を達成するための効率化に着目し、他

分野の先進的な取組み事例を参考としつつ、水道分野及び他分野における事例を元に算出し

たものである。

図 64： CPS/IoT のソリューションと効果(平成 26 年度調査報告より)

出典：経済産業省「平成 26 年度我が国経済社会の情報化・サービス化に係る基盤整備」報告書

12 CPS/IoT のソリューション：ここでは自動化・省力化等のシステム的アプローチだけでなく、共同化や標準化等の運用的

アプローチをも含めた包括的な解決策(広義のソリューション)を意味する。 13 削減効果の試算の詳細は経済産業省「平成 26 年度我が国経済社会の情報化・サービス化に係る基盤整備」報告書の

「5.2. 数値目標に向けて有効なソリューション」P.50、P.57、P.62 を参照 http://www.meti.go.jp/meti_lib/report/2015fy/000235.pdf

123

5.2.3. 人口減少に伴う水道事業体の給水損益シミュレーション

総務省「平成 25 年度地方公営企業年鑑」の経営データと、内閣官房（まち・ひと・しごと創生本

部事務局)及び経済産業省「地域経済分析システム(RESAS(リーサス) )」の将来人口推計データ

を元に、将来の水道事業体の給水損益予測をシミュレーションした。小規模事業体ほど財務への

影響が顕著となっている。

CPS/IoT を導入しない場合のシミュレーション結果の特徴

表 31 にシミュレーション結果を示す。

表 31：水道事業体の給水損益シミュレーション(CPS/IoT を導入しない場合)

・ 2015 年度

小規模事業体では、関東地方で 10%以上のマイナス値を示す

・ 2030 年度

小規模事業体では、10%以上のマイナス値を示す地方が九州地方を除く全ての地方に拡大

中規模事業体では、4 つの地方で 10%以上のマイナス値を示す

・ 2045 年度

事業体の規模によらず全ての地方で 10%以上のマイナス値を示す

小規模事業体では、20%以上のマイナス値を示す地方が 8 地方に拡大し、特に北海道地方、東北地方の 2 地方では 30%以上のマイナス値を示す

中規模事業体では、20%以上のマイナス値を示す地方が 6 地方に拡大

大規模事業体では、20%以上のマイナス値を示す地方が 2 地方に拡大

124

CPS/IoT を導入した場合のシミュレーション結果の特徴

表 32 にシミュレーション結果を示す。

表 32：水道事業体の給水損益シミュレーション(CPS/IoT を導入した場合)

・ 2015 年度

(CPS/IoT 導入率 0%につき、CPS/IoT を導入しない場合(表 31)と同じ)

・ 2030 年度

事業体の規模によらず全ての地方で 10%未満のマイナス値となる

・ 2045 年度

小規模事業体では、北海道地方、東北地方、関東地方、中国地方の 4 地方を除くすべての地方で 10%未満のマイナス値となる

中規模事業体では、東北地方を除くすべての地方で 10%未満のマイナス値となる

大規模事業体では、全ての地方で 10%未満のマイナス値となる

125

前提条件

分類項目前提条件

利用するデータ

将来人口推計データ内閣官房（まち・ひと・しごと創生本部事務局)及び経済産業省「地域経済分析システム(RESAS(リーサス) )」の将来人口推計データ

給水収益と給水原価総務省「平成 25 年度地方公営企業年鑑」

CPS/IoT 活用による費用(給水原価)削減効果（以下、削減効果)

経済産業省「平成 26 年度我が国経済社会の情報化・サービス化に係る基盤整備」報告書

シミュレーションの

パラメータ

対象年度 2015 年度、2030 年度、2045 年度

結果の集計区分事業体ごとにシミュレーションを行い、全国及び、各地方ごとに大規模・中規模・小規模で集計する

結果の出力パターン CPS/IoT を導入しない場合、CPS/IoT を導入した場合

CPS/IoT 導入率（以下、導入率)

2015 年度は 0%、2030 年度は 50%、2045 年度は 100%

算出方法

給水収益平成 25 年度の給水収益をベースに人口変動に比例する

給水原価動力費と薬品費は平成 25 年度の給水原価をベースに人口変動に比例し、その他の勘定項目は平成 25 年度の給水原価を用いる

126

算出式

給水損益予測における給水損益の算出に用いた算出式を以下に示す。

① 給水収益の算出式

試算対象年の給水収益14 = 平成 25 年度の給水収益 × 人口比15

② 給水原価に関する算出式

分類勘定科目試算方法

給水原価

事務系人件費(事務系) 平成 25 年度の該当費用 ×

( 1 - 導入率 × 削減効果)

O&M 系

人件費(O&M 系) 平成 25 年度の該当費用 ×


動力費、薬品費平成 25 年度の該当費用 ×

人口比 × ( 1 - 導入率 × 削減効果)

修繕費平成 25 年度の該当費用 ×


アセット

系

人件費(アセット系) 平成 25 年度の該当費用 ×


支払利息、減価償却費平成 25 年度の該当費用 ×


その他委託料、受水費、その

他、給水に関する費用平成 25 年度の該当費用

③ 給水損益に関する算出式

給水損益 = 給水収益 – 給水原価

給水損益の給水原価比率 = 給水損益 / 給水原価

14 給水収益：水道事業会計における営業収益の 1 つで、水道施設の使用について徴収する使用料のこと。通常、水道料

金として徴求する収益がこれにあたる。 15 人口比：2013 年度の人口を基準にした、試算対象年の人口の割合。

127

考察

全国ベースで、2045 年度の CPS/IoT を導入した場合の費用削減効果は 4,077 億円と試算さ

れた。CPS/IoT を導入しない場合の給水原価の割合で内訳を試算すると、アセット業務のスマー

ト化は費用削減効果が 13%以上と一番大きい。水道事業は装置産業であるため、給水原価の内、

減価償却費等、設備投資に関連する費目の占める割合が大きく、給水原価の圧縮に有効であ

る。

オペレーション業務のスマート化は費用削減効果の 3%程度であり給水原価の圧縮効果は少

ない。しかしながら CPS/IoT の導入により、オペレーション業務の共同化が進み、広域化の促進

が期待される場合には給水原価の圧縮に有効となる(図 65)。

図 65： CPS/IoT 効果額の割合(2045 年全国の場合)

128

5.3. 今後の進め方(ロードマップ)

CPS/IoT の活用により、水道事業のスマート化を促すことは、水道事業が抱える諸課題の解決に

大いに貢献し、効率性を重視しながらも強靭な水道インフラの構築を実現する上で、極めて重要な

取組みとなる。

前述(3.5.4)の「CPS/IoT 活用による課題解決手法に対する考察」にて、WG で出された意見を取り

まとめ、CPS/IoT 活用イメージを具体化するための 4 つの仮説「広域化・官民連携・人材育成・スマー

ト化」が考察された。今後これらの仮説について効果の検証、課題への対応検討が必要となる。また、

事業体での CPS/IoT の導入促進策としての予算化や、データ活用ルール等の制度的な対応、更に

はこれらと並行して事業体の広域化を後押しする方策も必要となる。

水道事業における CPS/IoT の社会実装に向けたロードマップを推進することで、持続可能な水道

事業を実現し、「職員数の減少、ノウハウを持つベテラン職員の高齢化」、「給水収入の減少、設備の

最適化」、「老朽化設備の維持保守コスト増加」等様々な課題を抱える社会インフラ(水道事業)に対し、

給水人口規模に応じた最適な設備更新や業務効率化を実現し、少ない職員で高いサービス水準を

維持した運営、統合・再配置による設備のダウンサイジングを進めることが可能となる(図 66)。

図 66：水道事業における CPS/IoT の社会実装に向けたロードマップ

129

6. CPS/IoT 実装に向けた次のステップ

6.1. 効果の検証

CPS/IoT 活用による水道事業のスマート化向けて、水道事業 CPS 委員会で検討された水道事業

の CPS/IoT 活用イメージに基づき、CPS/IoT 活用シナリオ(図 67、表 33)について定量的・定性的

効果を検証し、社会全体に対して CPS/IoT の効果を示していく。

図 67：水道事業の CPS/IoT 活用イメージ［図 41 の再掲］

130

表 33： CPS/IoT 活用シナリオ［表 27 の再掲］

No CPS/IoT 活用シナリオ内容具備すべき機能

1 【アセットマネジメント】

劣化予兆診断

劣化の予兆を捉え機器の状況に合わせ

た維持管理を行うことで、点検・メンテナ

ンス業務及び設備コストを最適化


人の実行支援

2

【アセットマネジメント】

LCC を考慮した効率

的な資産運用

寿命予測、設備の位置情報、設備余裕

度、人口動態等に基づいて更新計画・

統廃合計画を立案



3

【オペレ

ーション】

効率的な

運転

遠隔監視


最適薬注率、各種オペレーションガイダ

ンス等を表示


人の実行支援

遠隔監視

制御


ポンプ等の運転を最適に制御


自動化


最適な水運用

利用情報、天候情報、人口情報から需

要変動を予測し、浄水場間で生産能力

を融通



自動化


水質の自動管理

水質をリアルタイムに把握し、最適な薬

注率を自動的に算出/制御



自動化

CPS/IoT 実装に向けて検討すべき 4 つの領域である Policy、Security、Regulation、

Standardization についても、並行して検討を進める必要がある。特に Security については、WG にて

整理された情報(データ)活用にあたりボトルネックになりうる課題としても強い懸念が示されており、社

会実装に向けては以下のような CPS/IoT セキュリティ検証シナリオによる、セキュリティ確保のための

課題及び対応を検証することが必須である(図 68)。

図 68： CPS/IoT セキュリティ検証シナリオ(例)

131

6.1.1. CPS/IoT 活用シナリオの定量的・定性的効果の仮説

CPS/IoT を活用して水道事業のアセットマネジメント業務及びオペレーション業務を各シナリ

オによってスマート化するため、実装に必要な情報(データ)の種類、粒度等検証し、定量的・定

性的効果の仮説(30 年後)を検証するとともに、セキュリティ確保の課題と対応を検証していくこと

が求められる。

(1)劣化予兆診断

「劣化予兆診断」の CPS/IoT 活用シナリオにおける定量的・定性的効果の仮説を示す(図 69)。

図 69： CPS/IoT 活用シナリオ：(1)劣化予兆診断

132

(2)LCC を考慮した効率的な資産運用

「LCC を考慮した効率的な資産運用」の CPS/IoT 活用シナリオにおける定量的・定性的効果の

仮説を示す(図 70)。

図 70： CPS/IoT 活用シナリオ：(2)LCC を考慮した効率的な資産運用

(3)効率的な運転(遠隔監視、遠隔監視制御)

「効率的な運転(遠隔監視、遠隔監視制御)」の CPS/IoT 活用シナリオにおける定量的・定性的

効果の仮説を示す(図 71)。

133

図 71： CPS/IoT 活用シナリオ：(3)効率的な運転(遠隔監視、遠隔監視制御)

(4)最適な水運用

「最適な水運用」の CPS/IoT 活用シナリオにおける定量的・定性的効果の仮説を示す(図 72)。

図 72： CPS/IoT 活用シナリオ：(4)最適な水運用

(5)水質の自動管理

「水質の自動管理」の CPS/IoT 活用シナリオにおける定量的・定性的効果の仮説を示す(図

73)。

図 73： CPS/IoT 活用シナリオ：(5)水質の自動管理

134

6.2. 提言事項

6.2.1. 水道事業 CPS/IoT 実装の進め方

CPS/IoT の水道分野への実装に向けて、前述(6.1.1)に示す CPS/IoT 活用シナリオの効果を

検証し、社会全体に対して、活用の効果を示していくことが求められる。更に CPS/IoT の普及の

ため、分野横断の課題である Security、Regulation、Standardization に係る検討項目についても

合わせて検討を深め、日本の社会に合ったデータシェアのメカニズムを構築していくことが重要と

なる。

今後これらの仮説について効果の検証、課題への対応検討を実施する必要があるが、

CPS/IoT 実装の効果検証は、適用するシナリオの効果が期待されるフィールドを選定することで、

より有効な検証を行うことができる。

前述(6.1.1)の 5 つの CPS/IoT 活用シナリオで示した定量的・定性的効果の仮説に対し、それ

ら効果の実現を望む事業体や広域化に向けた検討をしている事業体のフィールドで検証を行う

ことが望ましい。CPS/IoT 活用シナリオで前提と親和性が高い事業体の属性例を示す(表 34)。

表 34： CPS/IoT 活用シナリオとの親和性が高い事業体の属性例

No 親和性が高い事業体の属性例属性情報に関する参照先

1 給水人口に対して、浄水場数が多い

総務省「地方公営企業年鑑」及び事業体のホームペー

ジ等

2 職員の平均年齢が高い

3 経年化設備率が高い

4 施設利用率が低い

5 2045 年の人口減少率(2015 年比)が高い内閣官房（まち・ひと・しごと創生本部事務局)及び

経済産業省「地域経済分析システム(RESAS(リーサス))」

6 単位水量あたりの減価償却費が高い

総務省「地方公営企業年鑑」

7 単位水量あたりの人件費が高い

8 単位水量あたりの動力費が高い

9 単位水量あたりの薬品費が高い

10 単位水量あたりの修繕費が高い

135

また今後、実運用上の課題と対策を整理し、水道分野の CPS/IoT ルール形成に向けた体制の整

備、更には他分野への横展開に繋げていくことが期待される(図 74)。

WG で出された意見を取りまとめた前述(3.5.4)「CPS/IoT 活用による課題解決手法に対する考察」

において CPS/IoT 活用イメージを具体化するための「広域化・官民連携・人材育成・スマート化」の 4

つの仮説が考察されたが、これら仮説についても掘り下げた検証を実施し、水道事業が抱える諸課

題への貢献することが期待される。

図 74：水道事業 CPS/IoT 実装の進め方

136

6.2.2. CPS/IoT が実現する新しい社会の姿

CPS/IoT が実現する新しい社会の姿のイメージを示した(図 75)。

CPS/IoT を社会実装することで、日本の社会に合ったデータシェアのメカニズムを構築し、

様々な情報(データ)や人々が持つノウハウ・経験をシェアすることにより、新たな価値をもたらす

豊かな社会を築くことを目指し、業界や官民の枠を超え、中長期的視点に立ち検討を進めていく

ことは極めて重要な取組みとなる。

図 75： CPS/IoT が実現する新しい社会の姿

以上

別紙「事業体ヒアリングまとめ」

浄水場名送水量（㎥/日）

運営形態（直営/委託）







御殿浄水場 27,000 直営：平日昼間９人、平日夜間２人西部浄水場 43,800 委託穴生浄水場 300,000 直営：平日昼間４人、平日夜間４人久志浄水場 351,400

浅野浄水場 36,000 直営：平日昼間８人、休日昼間１人中部浄水場 27,100 委託井出浦浄水場 255,200 直営：平日昼間１人石川浄水場 165,600直営：平日昼間３人委託：平日夜間４人、休日昼間４人、休日夜間４人

川添浄水場 30,000直営：平日昼間８人、休日昼間１人委託：昼間１人、夜間２人

綾川浄水場 76,100 直営（今後も直営維持し、技術継承）本城浄水場 141,000 直営：平日昼間３人、平日夜間３人名護浄水場 27,000直営：平日昼間５人委託：平日昼間１人、平日夜間２人、休日昼間２人、休日夜間２人

東部浄水場 102,100 委託畑浄水場 24,000 北谷浄水場 247,300排水処理施設運転管理委託：休日昼間３人

道原浄水場 7,800海水淡水化センター

40,000委託：平日昼間４人、平日夜間２人、休日昼間２人、休日夜間２人

西原浄水場 160,500直営：平日昼間４人、平日夜間４人　　　　休日昼間４人、休日夜間４人

取水レベル２レベル２レベル４レベル２

導水レベル２レベル２レベル２レベル２

浄水レベル３レベル４レベル４レベル４

配水レベル３レベル３レベル４レベル３

給水レベル２レベル　＿レベル３レベル　＿

料金徴収レベル２レベル２レベル３レベル４

今後の効率化のために必要な情報

①　監視カメラの映像による水量、濁り等の監視②　施設の操作、運転、管理等のデータ整備③　機器台帳の整備（修繕・更新記録）

①　マッピングシステムによる導水管の地図情報や竣工図の閲覧

①　場内監視カメラによる侵入者や施設の監視②　監視制御システムによる水処理の運転監視③　施設の操作、運転、管理等のデータ整備④　機器台帳の整備（修繕・更新記録）

①　配水コントロールシステムによる流量、水圧調整②　末端給水連続水質測定監視システムによる配水管末の水質監視③　マッピングシステムによる配水管の地図情報や竣工図の閲覧④　管路の地図情報にiPad（携帯情報端末）の導入

①　マッピングシステムによる給水管の地図情報や申請書、竣工図の閲覧

①　ハンディターミナルによる検針及びメーター取替②　料金調定システムによる使用水量、料金、お客様情報の管理

①　水道事業は市民生活の基盤であり、その安定性、継続性を保障するため、専用回線、自営線等を用いたシステムにより、運用②　サイバー攻撃等によるシステムの混乱や情報漏洩の事案を踏まえ、安全性の確保が最優先事項③　安全が保障されるまでは水道施設の制御までを含めた全面的なIot化には慎重な対応が必要

2.(2)民間委託を行っている業務で受託者が採用している情報技術

①　浄水場運転管理業務にiPad（携帯情報端末）の導入②　点検業務にFace Time（ビデオ通話）の活用③　場外施設へのwebカメラの設置④　点検データに基づく修繕・改善提案を委託者に提出し、経過観察

北九州市上下水道局（末端給水事業）

①　ダム管理システム（市整備）にて取水状況、水源情報、電力量等を蓄積・分析し、効率的な水運用を実施

①　導水流量を蓄積し、関係部署でデータを共有

①　中央監視システムにて、運転記録、運用データを蓄積し、関係部署でデータを共有。②　機器設備台帳において設置年度メーカ等の情報を蓄積し更新計画を策定し予算の平準化を図り効率的な維持管理を実施。

①　配水管理システムにて、市内47配水池の水位、主要配水管の流量を把握し、配水事故の早期把握を実施。（管網解析を用いた配水管路の検討が可能）

①　保全管理システム（マッピングシステム）にて、設置年度及び管種等の情報を蓄積し、予算平準化の更新計画を策定

該当なし

1.浄水場の概要と運営形態

事業体名高松市上下水道局（末端給水事業）

2.(1)業務フローにおける情報化レベルと管理状況

香川県水道局（用水供給事業）

①　(独)水資源機構が水質、設備障害情報を公開し、県と共有

①　(独)水資源機構、県、浄水場間で原水水質を共有

①　水量、水位、水質、異常等のリアルタイム情報、点検保守情報並びに台帳、老朽度調査情報を共有②　設備故障を通報する簡易遠方監視サービスを活用③　水運用、薬品注入、デマンド管理などのガイダンス処理

①　水量、水質、ポンプ場設備等の異常情報を共有②　送水系統を連絡している浄水場間で水量、水質を共有③　管路情報を局内クラウド型マッピングシステムで共有

該当なし

①　給水量、料金算定等を権限ある職員で共有

①　浄水場(水源)の連携運用②　残塩状況③　インターネット接続に伴うリスク管理、クラウドシステムの安全性の確保

①　簡易遠方監視サービス(西部浄水場)：浄水場の中央監視室にリモート監視装置を設置。通知する必要性の高い信号(水質異常、設備故障情報等)を関係者にメールで配信②　点検時のデータのタブレット入力(中部浄水場)：点検時にタブレット端末を利用し、効率的にデータを蓄積

①　有収率計算システムにて、検針データの蓄積し、ブロック別有収率を算出。②　有収率を基に漏水調査優先地区を選定。

①　設備更新周期の延命化見直しを検討中（ビッグデータ活用を期待）

民間委託なし

沖縄県企業局（用水供給事業）

①　設備保全管理システムにて故障、修繕履歴等設備保全に関する情報を共有

①　マッピングシステムにて管路情報や漏水履歴等の情報を共有

①　水管理システムにて運転記録、運用データを蓄積し、関係部署でデータを共有②　設備保全管理システムにて故障、修繕履歴、対応状況等設備保全に関する情報（テキストデーター・写真等）を共有③　TOC計、濁度計の測定値を解析しPACの注入率を算定

①　水管理システムにて運転記録、運用データを蓄積し、関係部署でデータを共有②　マッピングシステムにて管路情報や漏水履歴等の情報を共有③　送水系と配水池の残留塩素測定計器の校正実施判断を測定データを元に統計的管理手法を用いて実施

①　集中検針システムを利用し、各市町村への供給流量を遠隔で検針

①　各種設備の機能診断に資する有用なデータ（ポンプ振動、軸受け温度、外部温度、運転時間など）

特になし

1


取水

導水

浄水

配水

給水

料金徴収




事業体名










北上川浄水場 20,000平日：直営4名休日夜間：委託（㈱水質研究所）

白山浄水場 130,520 直営村野浄水場 1,797,000 一部委託上ヶ原浄水場 70,000 直営

岩手中部浄水場

35,500運転維持管理を委託送配水設備は直営（職員2名）

蟹沢浄水場 15,000 無人（白山浄水場から遠隔制御）庭窪浄水場 203,000 一部委託奥平野浄水場 60,000 直営

高円万寺浄水場

19,600 送配水含めすべて委託三島浄水場 10,000 無人（白山浄水場から遠隔制御）三島浄水場 330,000 浄水処理及び運転管理は全部委託本山浄水場 2,000 一部委託

その他、31の浄水場・浄水施設があり、整理統廃合を実施中

大場浄水場一部委託住吉浄水場（休止中）

5,500 直営

旧紫波町エリアは包括委託千苅浄水場 108,000 直営

六甲山 1,000 直営

レベル２レベル２レベル３レベル２

レベル２レベル１レベル３レベル２

レベル２レベル２レベル３レベル２

レベル２レベル２レベル３レベル３

レベル２レベル２レベル＿レベル１

レベル２レベル２レベル２レベル２

①　管網管理システムを導入済み

【課題】統合前事業体入力データの進捗度、管理項目の統一

①　検針データから有収率等の集計、分析を実施

①　県営ダムの雨量や放流量のデータ　　提供が受けられれば、濁度や取水口水位が予測可能②　国土交通省の河川情報、気象庁の雨量情報　　防災や水需要予測等にも有効

①　監視制御システムを導入（対象：紫波町エリアの包括委託業務）②　紙媒体等の情報をもとに、機器等の状態をランク付け、修繕レベルの判断や更新ニーズの把握等に活用

【課題】①　委託事業者がクラウド上で集約している情報の共有②　一部携帯電話網を活用した監視制御装置を導入。ネット通信困難地域でもメリットあるが、コスト等の再検討が必要

①　検針データから有収率等の集計、分析を実施 ①　自動検針②　財務会計システム

①　営業オンラインシステムによる各センターでの事務処理、料金管理

（配水に関して）①　市町村の水運用情報の共有②　アセットマネジメントに沿ったシステム連携

（取水）①　監視カメラ等による画像情報（料金徴収）②　事務処理の効率化を進めるための新たな情報デバイス、パッケージソフトの利用

①　北部送水施設(7拡能勢幹線)の4ポンプ場、1浄水池、１サージタンク及び送水管路の委託(巡視点検、漏水含む非常時対応)業者が採用している遠隔監視システム②　センサや計測機器などからの信号を監視･記録し､通信回線により通知。故障等発生時、その場所、故障の内容を通報し、緊急対応(出動)が可能

①　本山浄水場：警報の発報情報が個人の携帯電話に転送される

①　地形情報をデジタル化（線形のみのデーター化のエリアあり）

【課題】①　管理項目の統一②データーの更新計画への反映

①　外部情報は、連絡協議会、国交省経由で雨量、放流量などの情報がメール配信。関係職員全員が閲覧可能②　内部管理情報は、イントラ内部の共有フォルダで共有可能

①　管路の地図情報にiPad（携帯情報端末）の導入②　配水流量、水圧等の広域監視システムを導入（委託：夜間・休日）

①　広域監視システム（夜間・休日）

八戸圏域水道企業団（用水供給事業/末端給水事業）

①　河川流量データを浄水課、水質課で共有②　高濁度時には蟹沢浄水場の取水停止及び白山浄水場からの電動弁の制御等が可能

①　浄水水質、河川水質について共有

岩手中部水道企業団（用水供給事業/末端給水事業）

①　トラブル時のデータ（保存機能も必要）

大阪広域水道企業団（用水供給事業）神戸市水道局（末端給水事業）

①　中央監視制御システムにおける運転管理②　定期的な現場巡視



①　水運用情報のデータベースから需要予測②　設備診断からポンプ等の補修計画策定③　集中監視制御システム④　アクアネット大阪⑤　管路情報システム⑥　保全図面情報管理システム⑦　設備診断技術

①　管路情報管理システムによるデータ集積②　管網再構築支援システムによるデータ分析を通じた管路更新計画の立案

（対象外事業） ①　ファイリングシステムによる給水装置工事申請書兼設計書のラスタデータ化※上記「管路情報管理システム」とリンク

①　集中監視制御システム②　プラントデータ取得

2


取水

導水

浄水

配水

給水

料金徴収




事業体名






・寒川浄水場・大山浄水場・小水源２箇所

・750000・膜ろ過、1,100・深井戸、1,716

運転管理：直営（５人×３交替制）配水運用：直営（４人×３交替制）排水処理：委託（ＰＦＩ方式）

・谷ケ原浄水場・和田、鎌沢、落合、底沢浄水場

・242,800・膜ろ過、合計3,170

運転・運用：直営（５人×３交替制）排水処理：委託（一般業務委託）

・鳥屋浄水場・長野浄水場（/日）

・5,550・膜ろ過、500

一部委託：運転監視（維持管理は谷ケ原浄水場で所管）

・イタリー浄水場・品ノ木浄水場・水土野水源

・膜ろ過、4,400・膜ろ過、3,300・紫外線、12,800

箱根地区水道事業の全般を包括委託

レベル　２レベル３

レベル　２レベル３

レベル　４レベル４

レベル　３レベル４

レベル　３レベル２

レベル　３レベル２

①　監視カメラの映像により、取水状況（スクリーンの詰まり等）、濁りの監視②　取水ゲート(弁)、取水ポンプ等の遠方操作③　取水量、水質データを自動収集

①　マッピングシステムによる導水管の地図情報や竣工図のデータを共有

①　中央監視システムにて、運転記録、運用データを蓄積し、関係部署でデータを共有②　イントラネット上で、運転マニュアル、竣工図書等を共有化するとともに、日誌や故障履歴を蓄積し、関係部署で共有③　小規模浄水場(水源)を、遠方監視・制御により運転

①　水運用システム（データ監視、水運用計画の作成,送信）

①　給水区域内の市町から下水道料金の徴収を受託しており、上下水道料金管理システムにより、本庁及び各営業所で事務処理を実施②　検針データから有収率等の集計、分析を行うほか、マッピングシステムにおいて管網計算の水量データに利用

①　料金徴収システム②　自動検針システム（一部地域）③　インターネット会員向けサービス（東京水道マイネット）

（配水）①　マッピングシステムの導入から日が浅く、固定資産管理システムとの連携に至っていない（給水）①　電子申請が可能であるかどうか検討中であり、例えば「土地使用承諾」「支管分岐承諾」等の自筆署名が、電子ベースで効力を発するのかなどが課題

（浄水）①　日常点検、定期点検など状態監視保全に必要なデータ（配水）①　他システムとの連動（給水）①　経験則、暗黙知のデータ化

特になし特になし

神奈川県企業庁企業局（末端給水事業）東京都水道局（末端給水事業）

①　水運用システム（データ監視、水運用計画の作成,送信）②　浄水施設ＤＢ③　浄水施設アセットマネジメントシステム④　ポンプ劣化診断

①　配水池等35箇所に自動水質測定装置を設置し、残留塩素、色・濁度、水温、水圧等を、浄水場から連続監視②　上記の内、12箇所に追加塩素消毒設備を設置し、遠方監視･制御にて稼動させている③　配水管網マッピングシステムにより、管種･口径・材質・布設年度等の属性を持たせ管理している。④　図上の管、又は家屋から、竣工図ファイリングシステム、給水台帳ファイリングシステムの閲覧が可能⑤　任意の漏水箇所を指定することで、断水範囲、影響戸数（推薦番号）のシミュレーションが可能⑥　水道料金管理システムとの連携した使用水量の抽出により、配水管網計算が可能⑦　モバイルマッピングにより、タブレット型端末にデータを抽出、現場での管網図、竣工図、給水台帳の閲覧が可能となっている

①　水運用システム（データ監視、水運用計画の作成,送信、管路異常検知）②　マッピングシステム③　管網解析システム④　防食管理システム

①　末端給水栓55箇所に自動水質測定装置を設置し、残留塩素、色・濁度、水温、水圧等を浄水場から連続監視②　給水工事管理システムにより申請受付、手数料等徴収、検査、精算等の進捗管理③　給水台帳ファイリングシステムにより台帳の保管、閲覧が可能④　マッピングシステムとの連携により、11営業所の給水台帳が、本庁、現地災害対策本部からも閲覧が可能

①　マッピングシステム②　給水装置工事電子申請システム③　修繕情報システム

朝霞浄水場金町浄水場東村山浄水場三郷浄水場境浄水場三園浄水場小作浄水場長沢浄水場砧浄水場砧下浄水所杉並浄水場

17000001,500,0001,265,0001,100,000315,000300,000280,000200,000114,50070,00015,000

直営（一部の浄水場、浄水所において、運転監視・維持保全等に関する業務を委託）

3


北九州市上下水道局（末端給水事業）事業体名高松市上下水道局（末端給水事業）香川県水道局（用水供給事業）沖縄県企業局（用水供給事業）

（1）官民の責任境界の考え方

（2）具体的な基準

（3）実例

①各種報告業務

②遠隔監視制御業務

③資産管理業務

④故障予知・保全業務

⑤業務評価等

3.浄水場の維持管理業務（全部又は一部）を民間委託している場合

川添浄水場の運転管理については平成21年より夜勤業務と一部の日勤業務を委託。官民の業務分類、費用負担については個別に仕様書等に明記。なお、本委託契約は水道法第24条の３に基づく第三者委託には該当しないため、全ての業務は本市の指示・指導・監督下（責任）において履行

受託者と局職員の業務分担を『川添浄水場業務分類表（運転管理詳細）』に定め運転計画の変更は局職員にて指示

浄水場の運転管理については受託者が主たる業務として責任を負う。その詳細については、局職員との協議により決定≪例≫　取水・水源管理（局職員→連絡→受託者）　　　　　原水の水質検査（受託者→報告→局職員→指示→受託者）

5.IoT（CPS)で得られたデータ・情報の標準化・共通化について

①　水道施設をIoT化することにより得られるデータは、標準化し共有することにより、水道システムの安全性強化につながる。②　震災等の大規模災害発生時に、通信網の完全復旧を待たずに復旧した箇所から個別に情報を得ることが可能なら、復旧計画の策定に有効配水池、ポンプ施設等遠隔施設の状況把握にあたって、生き残った端末や応援に参集する他の水道事業体が所有する端末からも現況把握をすることが可能になる。③　在庫部品のリストを共通規格で作成し共有できれば、部品の製造や供給が終了し入手困難となった必要備品場合を、事業体間で融通が可能

4.浄水場等の業務に関連した各種データ・資料等（1）電子化の状況（2）データの活用方法・活用状況（3）情報公開の可能性

①　日報、故障記録、水質データ等は中央監視システムのサーバ内に保管。②　必要に応じて検索・表示が可能③　故障記録については復旧までの状況を記録した事故・故障記録を別に作成し、サーバ内の記録と紐付け

①　川添浄水場中央監視制御設備は、平成７年設置の浄水場用制御システムを採用②　長期使用より部品供給が終了することなどから、平成２７年度から平成２８年度にかけて「川添浄水場中央監視制御設備他更新工事」の実施を予定

①　故障履歴の一般公開は想定せず。（不確定な情報提供による混乱を避けるため）

①　水道設備のIoT化は、現有テレメータシステム網の更新時に導入の可否を判断②　水質計器のデータや各ポンプ類の運転状況、異常警報の遠方監視には有効な手段

①　クラウド型マッピングシステムを利用し管路情報を共有（H27～）②　老朽度、耐震性調査結果を反映した施設リストを共有

①　監視制御システムを通じて、設備故障などの異常への迅速かつ的確な対応②　履歴情報の管理と更新計画への反映

①　浄水場が次世代へ引き継いでいくべきデータの整理が必要

①　各種データの保存期間等のデータ管理の標準化②　帳票、台帳、マッピング情報の整理様式の標準化・共通化③　操作・ガイダンスなどでの活用アプリソフトの標準化・共通化④　点検保守情報の整理様式の標準化(予防保全につながる計測情報項目の整理等)

４浄水場のうち３浄水場において維持管理業務の一部を民間に委託（運転管理業務や日常の保守点検業務などのルーチン業務や運用に直結する少額修繕、危機管理業務の一次対応を民間に委託）

業務分担表に基づき、施設基準適合判定、危機管理対応、薬品調達は県が担当

①　水量、水質情報を、月報、年報等として公表②　故障履歴は、内部管理③　管路等施設情報は、関係団体間での共有化を検討中

①　監視制御システムを導入　H17年（西部）、H22年（綾川・東部）、H24年（中部）②　設定値による適切な水運用③　ガイダンス出力による操作・運用支援

①　運転データは、水道事業体固有のもの。他と共有することが有用となるデータ種類の整理に課題

①　維持管理に関するデータについては、機器設備台帳又は故障事例、維持管理状況等の蓄積の際、様式だけではなく表現等細部までの標準化が無ければ、水道基本計画又は認可内容、設備状況の異なる他の水道事業体のデータ活用は困難②　データ活用目的を十分想定した上で標準化を検討が必要③　標準化の検討と同時に、セキュリティ対策の検討が必要④　上水処理施設の遠隔自動制御を目的とするシステムについては、直接口に入れるものを作っていることや外部からの悪意ある不正アクセスの可能性等を考慮し、水道事業者ごとにクローズドなシステム構成が必要であると考える。

－

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①　送水量、給水量、水質データ、工事統計を事業年報として毎年度公開②　故障履歴は、内部管理

①　監視制御システムを導入

①　機器設備台帳システム（H11～）において設置年度及びメーカ等の情報を蓄積し更新計画を策定し予算の平準化を図り効率的な維持管理を実施

①　蓄積したデータを基に更新計画を策定し、予算の平準化を図り効率的な維持管理を実施している。②　故障件数の把握や対応内容参照等、蓄積したデータの運用を試行中

①　各種台帳管理、修繕・保守管理、完成図書管理、在庫部品管理など、設備保守業務における手続き、各種データの収集・蓄積などの効率化を図り、適正な保全計画、更新計画の立案に役立てるために設備保全システムを導入済み②　導送水管の図面管理、施設管理の効率化を図るためにマッピングシステムを導入済み。漏水報告、竣工図面の展開等に利用。

【課題】①　各システムの利用向上②　マッピングシステムについては標準GIS形式を採用のため他のGISとの連携が可能であるが、セキュリティーの関係からモバイル機器による活用は不可

①　各種設備の機能診断に資する有用なデータを有していないことから、他事業体、機器メーカー、保守委託業者等のデータが活用できる仕組み（ポンプ振動、軸受け温度、外部温度、運転時間など、メーカーが推奨する保守項目を網羅した標準フォーマット）ができれば、設備更新等の計画立案が容易②　IｏTにより、毎日点検等に要していた業務時間の短縮、紙ベースデータの電子化、能動的データ収集の受動化が図れ、よりビックデータ化が推進する。

企業局の責任の下に水道の安全性、安定性を確保するため、水質管理業務や維持管理業務については、企業局が実施

現在の受託者の業務範囲としては、運転管理業務（軽微な修繕業務服務）、清掃業務、沈でん池等の清掃業務、守衛業務

運転管理業務、清掃業務沈でん池等の清掃業務、守衛業務

①　日報、故障記録、水質データ、水量データ等は各システムで管理。②　必要に応じて検索・表示が可能③　各システムは局内ネットワーク内で個別に構成されちるため、外部へのアクセスができないため、水質データ等は、HP上で公表

①　水管理センターを設置し遠隔監視を実施。（現在、取り組んでいる沖縄本島周辺離島の広域化においても遠隔監視を実施することを検討中。国内メーカー開発のｱｾｯﾄﾏﾈｼﾞﾒﾝﾄに係る一連の各種データ収集蓄積を念頭にﾊﾟｯｹｰｼﾞｼｽﾃﾑの導入の可能性を検討中。）②　ｸﾗｳﾄﾞ技術と局内ﾈｯﾄﾜｰｸの連携に関するｾｷｭﾘﾃｨｰついて検討が必要

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事業体名



（3）実例





⑤業務評価等




八戸圏域水道企業団（用水供給事業/末端給水事業）岩手中部水道企業団（用水供給事業/末端給水事業）大阪広域水道企業団（用水供給事業）神戸市水道局（末端給水事業）

①　包括業務委託エリア以外の箇所は、監視のみなお、薬品注入曲線作成について各システムからのデータを活用

【課題】①　自然流下系の優先など弾力的な運用を行う際、水利権等の制約②　高濁度になった浄水場の運用の調整による省エネ化

【現状】PI値の計算・公表

受託者は機器の運転管理のみを行い、水運用（浄水量や取水停止）などについては局職員の指示

①　定例的業務(巡視点検)及び緊急対応(一次処理)等の単純業務は外部委託②　浄水処理や水運用に大きな影響を与える業務については直営

①　・保全図面情報管理システム　　・ポンプモータ設備診断技術(振動診断・絶縁診断）②　・過去故障の集計及び参照により、修理、改良計画　　・情報共有により故障時の処理　　・図面電子化により現場での電子的に閲覧可能　　・ポンプモータの補修更新計画

①　・故障履歴の管理　　・設備台帳システムの整備　　・管路情報管理システムによるデータ集積②　・更新計画への反映　　・点検業務等の設計　　・更新計画策定　　・事故・災害時等の緊急時における管路情報管理システムを活用した断水区域の表示

①　簡易水道統合の際、インターフェイスを合わせたり、濁度や残塩のリアルタイム情報などを追加しなければならなかったので、共通化ができていればよりスムーズな統合が可能②　近隣との共通で有効な情報交換となるのは水源情報（一戸市、二戸市と水源や水質情報の共有を開始。企業団のexcelフォーマットにクラウド上で入力してもらう仕組み）

【課題】①　降雨分布や落雷状況、ダム水位などの情報とリンクできれば、現状、職員が任意に情報収集・選択し、経験則による判断プロセスに有益②　過度の自動化はプロセス・ノウハウの喪失、担当者が判断できなくなる恐れがあり、判断過程の見える化が必要

①　浄水処理そのものは直営。浄水処理に影響が出ない範囲で委託。

①　発生土処理、汚泥運搬、発生土搬出、泥上げ清掃、電気設備精密点検、施設電気設備清掃等を委託

①　ドキュメント管理・共有システムを導入済み②　水質データ、送配水データ、監視装置データ、薬品データ、作業報告をフォーマット化し、報告書の効率的な作成が可能（職員の入力・集計は必要）

①　ＮＴＴ専用回線を利用した遠隔監視制御システム導入済み②　管理データから水の販売量予測を実施

①　マッピングシステム、管路情報管理システム導入済み。両者はデータ連携し、タブレットでも閲覧可。バルブ開閉による影響を確認することも可能②　工事設計図及び竣工図、設計図書について、電子情報化③　機械の個体差による稼動状況の判断は、ベテラン職員の経験則に依存

【課題】①　工事施工時時に、設備状況（部品単位での稼働状況や磨耗状況）を報告入手しているが、推奨基準ではない実データーが情報公開されると有益

【現状】漏水早期発見指標として、各システムからのデータを活用【課題】現在、導入されている携帯電話網を活用した監視装置等の本格導入が前提となるが、次のような事項が想定①　設備台帳の電子化と検索システムの導入②　メンテナンス台帳による保守記録の組織内共有化【情報公開】①　配水管の工事情報の公表は、住民にとっても有益

①　年１回、委託で、測定器によりチェック。

【課題】①　昨年度データーとの比較から、常時計測への移行（予備機の確保ができると運用に余裕ができる。）

包括委託業務については、委託事業者からの報告書類の提出

【今後】クラウド上で情報を共有することにより双方向の情報交換、委託業務チェック

リアルタイム測定データは、有益性が高い

【課題】①　測定制度不足による誤情報発信の危険性、監視装置がサイバー空間に接続することによるセキュリティ問題の増大、情報漏えいに関する保険制度の確立②　統合前の団体により、重点を置いていた情報項目の違いの統一③　地形データーを個別に事業体が準備するのはコスト等が問題。全国統一的にな提供により複数の事業体間での施設の統廃合やダウンサイジングの検討に非常に有益。

①　要求水準の達成度（対象：紫波町エリアの包括委託業務）・要求水準に達しない場合は、委託料の減額・故意又は過失若しくは法令等の不遵守による損害は受託者、それ以外は委託者負担②委託者への連絡等の徹底（対象：その他の運転委託）・職員へ適切に連絡した場合は、重過失がある場合を除き委託者負担・連絡を怠った場合は、重要度によるが、明確な規定なし・秘密保持違反は、受託者負担

落雷による停電事故時の対応

①　エクセルベースにより、有収率算出根拠、水利権報告、二酸化炭素排出量、省エネルギー化等の調査基礎資料等について各システムからのデータを活用

【課題】①　旧構成団体で保有していた情報の活用②　今後、情報公開が可能だと思われる事項は、帳票データ（受変電、水質、水質、送配水等）の確定分の条件付きでのリアルタイム公表、確定分の有収率（前年度分）の公表

①　蓄積されたデータの盗聴・改竄等のリスクが発生した場合、即対応できる組織体制の構築が重要②　システムの維持管理費、機器更新費等が高額になることが予想されますので、業者間における費用分担の公平・公正・透明性の確保等についても十分な議論を重ね、参加者の合意取得が必要

①　企業団の重要施設である村野浄水場・送水管理センターの運転管理は直営村野：浄水処理に密接な関係のない点検業務庭窪：3機場の全ての点検業務及び運転管理送水：ポンプ場､浄水池等の日常点検及び緊急対応業務

運転操作監視業務、保全管理業務及びその他の業務上の不備、誤操作等による水質の異常、機器等の破損、故障、植栽の枯損等は、受託者の負担において速やかに補修、改善又は取替えもしくは、補償等により解決。（ただし、テロ及び天変地異等の事故による場合を除く）

①　村野、庭窪ともに「水道施設維持管理業務」として包括的に点検業務を中心とした外部委託（送水系も同様に外部委託を行っている）②　運転管理については三島浄水場は民間委託を実施③　庭窪、大庭浄水場についても民間委託

①　本山浄水場運転管理委託業務

①　３浄水場の取水流量データを無線回線にて国土交通省近畿地方整備局に情報提供（水利権監視)

①　・経済産業省・厚生労働省及び県に、エネルギー使用量を報告している（エクセルデータを電子メールで送信）　　・中央監視設備の整備②　・エネルギー消費量の把握　　・節電要請に対する節電計画の作成　　・管理日報の作成

①　・村野：中央監視設備で集中管理、全データを計算機処理　　・庭窪：３浄水場の４施設を庭窪中央で集中管理、全データを無線回線を経て庭窪中央計算機で処理　　・送水：送水管理センターで全送水系施設の集中管理及び全データの計算機処理、非常の代替設備として村野場内にサブセンターを保有②　村野･庭窪：取水量調整、薬注制御、水質監視　　・送水：需要予測、浄水池水位維持、電力削減、ポンプ運転計画③　アクアネット大阪にて受水市町村の水道事業体へ公開　　・水質状況(月･年報)についてはインターネットで一般公開

①　・送水水システムの約９割が自動化運転　　・中央監視整備の整備②　水運用計画へのフィードバック

①　取得資産(電気機械設備等)に照合用タグを設置し、管財会計処理システムにより資産管理を全て電子化②　予算、資産取得、除却、生産、資産移動の計算処理及び資産実地照合。また財務会計システムと連携している

①　・工事竣工図や管理図面のデータ化　　・管路情報管理システムによるデータ集積②　・日常の維持管理　　・改修工事等の設計　　・管網再構築支援システムによるデータ分析を通じた管路更新計画の立案③　市民向けに、給排水管路図閲覧システムによる管路情報を公開

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事業体名



（3）実例





⑤業務評価等




神奈川県企業庁企業局（末端給水事業）東京都水道局（末端給水事業）

①　これまで、隣接する小規模な水道事業等からの要請を受け、給水区域に編入しながら拡大をしてきたが、その際に整備水準の格差が大AA21:AC26きなハードルとなり、遠方監視制御設備については、メーカーの違いから規格が合わず、ほぼ全面的に取替えが必要となるなど、標準化・共通化が切実な願いである②　同一事業体の中では、ＩｏＴがかなりのレベルまで到達してきたが、更なるレベルアップのためには、それぞれが単独で開発整備されたシステムの統合であるが、ベンダロックの壁は思ったよりも大きく、阻害要件ともなっている③　水道事業の広域化には、施設の共通化、一体管理などの緩やかなケースも示されており、ＣＰＳの仕組みが弾みになると考えられるが、セキュリティー面での安全性が確保できるかが、最大の課題と考える④　技術の革新には目を見張るものがあるが、設備の更新周期は長く、また、財政的にも長寿命化を図らなければならない現状において、標準化・共通化による経済性が発揮されることに、期待するものである

①　既存システムとの互換、データ変換②　ステークホルダーが増加するため、セキュリティ対策の向上は必須③　ＯＳのバージョンが変わった場合の互換問題④　共通モジュールで脆弱性が発見された場合の対処、バックアップ

委託の対象となる施設の修繕又は更新については、委託者である谷ケ原浄水場で計画的に執行している排水処理施設運転管理作業、沈殿池清掃、警備業務、庁舎清掃作業、設備保守点検など

①　・浄水場の運転に係る日報（取水量、薬品使用量、浄水量、送水量、水質データ　等）は、中央監視システムのサーバーに保管　　・給水区域内の配水運用に係る日報（流量、圧力、配水池水位、ポンプ所運転状況　等）は、配水運用システムのサーバーに保管（現在、更新にあわせ、外部データセンターとの併用を行う）②　必要に応じて、検索・表示が可能③　取水量、送水量、薬品使用量　等、主要なデータは、水道事業統計年報として毎年度、ホームページ上で公開している。故障履歴については、発生から復旧までの状況を記録し、イントラネット上で内部管理している

【現状】①　・水道局工事情報、断水・濁水情報　　・貯水量、水質情報　　・給水拠点情報（CSV形式）、管路管理図等②　上記情報をHPで公表（管路管理図のみ閲覧者を限定）③　現在公開されていない情報については、使用目的及び取扱い等の精査が必要

①　小規模な浄水場等の運転監視・制御については、直営で運営する主力浄水場（寒川浄水場、谷ケ原浄水場）の中央監視システムに取り込み、一体管理を行っている。給水区域内の配水池（109か所）、ポンプ所（98か所）等については、有線、又は無線により監視・制御している②　配水運用に係る水道施設の各種データについては、状態監視装置により、各営業所からも閲覧、検索･表示が可能。リニューアル中の新たな配水運用システムでは、浄水場以外にも制御権を切り替える事で、被災時のバックアップ機能の強化を図る③　遠方監視制御のデータは、速報的な位置づけであるため、原則、公開は考えていない。また、各施設の制御を行う重要なシステムであることから、セキュリティの面からの不安もあり、クラウド化については、現段階では難しい

①　浄水場、給水所、ポンプ所について監視制御設備を整備、全データを計算機処理②　・浄水場：各浄水場の中央管理室で集中管理　　・給水所・ポンプ所：所管エリアごとに有人給水所で集中管理③　浄水場、給水所、ポンプ所等のデータについて、情報公開は想定していない

①　資産の管理は、固定資産管理システムにより管理している。管路、弁類は口径ごとの一括管理であり、現在、管路ごとの個別管理に移行しているところである②　マッピングシステムを導入したが、固定資産管理システムや、設備台帳（故障履歴等を整理したもの）とは、現段階では連携していない

①　・浄水施設DBにより、工事月報、土木施設・設備の図面データ、設計委託・業務委託・請負工事の設計図書等を蓄積　　・マッピングシステムによる資産管理、竣工図及び管路管理図のデータ化②　適正な維持管理、効率的な更新計画の立案等に活用③　情報公開は想定していない

①　電気・機械設備の故障履歴については、イントラネットで情報を蓄積している。管路については、漏水多発管、老朽管等の把握は、マッピングシステムから可能となっている。配水池等の土木構造物の健全度は、直営の健全度調査によりデータベース化されている②　電気・機械設備においては、故障の傾向、予防保全につながる分析までは出来ていない。管路については、優先順位を決め更新を行っているが、健全な更新周期までには達していない

①　・浄水施設DBにより、各種点検委託報告書（コンクリート構造物、ポンプ劣化診断の振動測定・絶縁測定）を蓄積　　・配水、給水管の修繕情報は、修繕情報システムにデータを蓄積②　補修、更新の判断材料として活用③　情報公開は想定していない

鳥屋浄水場他運転業務については、水道法の第３者委託に該当しない、運転監視業務や日常の保守点検業務等の、所謂、手足業務の部分を委託しており、全ての業務は委託者の指示･指導･監督下において履行されている

水道法第２４条の３に基づく第三者委託は行っていない。

総括的な業務仕様書のほか、「運転監視基準」、「緊急時の対応基準」、「薬品管理基準」、「巡回点検基準」により適正に行われている私法上の委託については、受託者は水道法上の責任を負う水道事業者等の監督、指示のもと、事実上の行為のみを実施

①　　需要家に対する業務評価としては、一般的に決算報告によるものが主流であり、他事業体との比較では、ＰＩの公表が効果的である。長期的な指標としては、アセットマネジメントの公表も効果的ではあるが、自動的に計算できるシステムは構築できていない②　決算報告及びＰＩについては、毎年度、ホームページに公開している

①　ＰＩ値の計算、公表

6

別紙「アセットマネジメント業務におけるCPS/IoT活用案」

No 該当するプロセス共通化を図って取り組むCPS活用 CPS活用によって期待される効果職員の高齢化

設備の老朽化

高コスト構造

技術継承

自然環境変化への対応

人口減少に伴う需要減

部分最適による非効率

その他

[

ｱｾｯﾄﾏﾈｼﾞﾒﾝﾄの実施率

その他

[

CBM型保全技術開発

]

その他

[

各種計画の策定

]

その他

[

復旧対応の迅速化

]

①運転情報

②送配水情報

③点検・保守情報（浄水まで）

④点検・保守情報（浄水後）

⑤利用情報

⑥調達情報

⑦各種報告情報

⑧外部情報

その他

[

⑨経営情報　

]

その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]

人件費（事務系）

人件費（技術系）

動力費

薬品費

修繕費

支払利息

減価償却費

委託料

受水費

その他費用

その他

[

給水原価

]

その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]

処理水の濁度目標達成率

処理水の総トリハロメタン濃度目標達成率

おいしい水目標達成率

水道水質基準違反率

運転管理・施設維持管理等の欠陥率

法令等違反率

報告義務違反率

処理水1㎥当たりのエネルギー消費量

処理水１㎥当たりの経費

人身事故率

その他

[

経年化浄水施設率

]

その他

[

老朽化設備の故障率

]

その他

[

LCC低減率

]

その他

[

長寿命化率

]

その他

[

　　　　　　

]

状況把握・共有



人の実行支援

自動化　例：　　・計画策定の支援　　・運用の支援　　・維持管理の支援　　・災害対応の支援　　・人材育成／技術継承の支援　　・官民連携／広域化の支援

・予防保全型におけるコスト削減（CBM型保守）

● ● ● －－－－－－－－ ● － ● －－ ● ● －－－－－－－－ ● － ● －－－－－－－－－－－－－－ ● －－－－－－－－－ ● －

・計画策定の支援・維持管理の支援・人材育成／技術継承の支援

・予防保全型におけるコスト削減（CBM型保守）・計画的設備保全への移行　設備台帳の整備　水道施設に関連する機器設備の情報集約とWBSに基づいた整理　メンテナンス対応履歴、機器の稼働時間等を登録　データ解析に基づいた状態診断や傾向分析、故障予測　

● ● － ● －－－－－－－ ● － ● ● － ● －－－－－－－－ ● ● － ● －－－－－－－－－ ● ● － ● －－－－－－－ ● ● － ● －－

・計画策定の支援　メンテナンス実績に基づいた整備計画、CBM・維持管理の支援　機器整備に伴う運転系列変更などの計画に反映・人材育成／技術継承の支援　対応実績の蓄積・災害対応の支援　緊急時に備えた資材在庫情報の共有

・予防保全型におけるコスト削減（CBM型保守）・計画的設備保全への移行

　M2Mによる機器の状態・劣化診断－ ● －－－－－－－－－ ● － ● ● －－－－－－－－ ● －－ ● － ● －－－－－－－－－ ● ● －－－－－－－－－－ ● ● ● －－

・計画策定の支援　機器の状態把握とCBM・設備保全の支援(修繕、更新計画への反映) 機器整備に伴う運転系列変更などの計画に反映

・予防保全型におけるコスト削減(CBM型保守)・職員ノウハウの共有化

タブレット端末の活用　点検業務でタブレットを利用し、点検結果をデータベース化　機器メンテナンスや非定常作業等に関するノウハウの継承(技術継承)　他システムとの連携や緊急時対応における情報共有ツールとして活用

● ● ● ● ● －－－－－－ ● － ● ● －－ ● －－－－－ ● －－ ● －－ ● －－－－－－－－ ● ● －－－－－－－－－ ● ● ● ● －－

・人材育成／技術継承の支援　機器メンテナンスに関する品質維持、技術の継承・災害対応の支援　緊急時の対応(訓練)、タイムリーな情報共有・点検業務の省力化　点検結果をデータ(ベース)化

・予防保全型におけるコスト削減（CBM型保守）　ポンプ・電動機・弁・ファン等の重要負荷に関する電流、振動、温度、効率、運転時間等のビックデータ解析を行い、劣化状況や機器寿命を予測する（予兆診断）。膨大な時系列データから事象パターンを抽出し、劣化予測解析モデルを構築した上で、オンラインデータと定期点検時情報から、統合的に診断・評価を行う。

● ● ● －－－－－－－－ ● － ● －－ ● ● －－－－－－－－ ● － ● －－－－－－－－－－－－－－ ● －－－－－－－－－ ● －


・データ更新の効率化　更新・修繕データの自動反映⇒最新データへの自動更新

－－ ● －－－－－－－－ ● － ● －－ ● ● －－－－－ ● －－－－－－－－－－－－－－－－－－－ ● －－－－－－ ● －－－－

・運用の支援・維持管理の支援

アセットマネジメント（浄水まで）1

解決する課題活用するデータ CPS活用パターンCPSにより効率化される財務指標浄水場O&MのKPI

1



設備の老朽化

高コスト構造

技術継承




その他

[


その他

[


]

その他

[


]

その他

[


]

①運転情報

②送配水情報



⑤利用情報

⑥調達情報


⑧外部情報

その他

[

⑨経営情報　

]

その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]



動力費

薬品費

修繕費

支払利息

減価償却費

委託料

受水費

その他費用

その他

[

給水原価

]

その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]






法令等違反率




人身事故率

その他

[


]

その他

[


]

その他

[

LCC低減率

]

その他

[

長寿命化率

]

その他

[

　　　　　　

]




人の実行支援



・データ可視化・共有　KPIの自動算出，水道統計等公開データ向け自動集計⇒作業効率化⇒コア業務への集中　予備品・廃棄品公開⇒予備品・廃棄品の有効利用⇒コスト削減・BCP支援

－ ● ● －－－－－－－－ ● － ● －－ ● ● －－－－－ ● －－ ● －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ ● － ● ● －

・運用の支援・災害対応の支援・官民連携/広域化

・点検結果に基づく資産の健全度評価→故障予知→寿命予測　多くの設備からデータ蓄積容易となり，分析精度向上が期待できる　判定基準の可視化　⇒故障減少⇒安定稼動⇒コスト削減－ ● － ● －－－－－－－ ● － ● －－ ● ● －－－－－－－－ ● － ● －－－－－－－－－－ ● －－－ ● －－－－－ ● －－ ● ● －

・運用の支援・人材育成/技術継承の支援・官民連携/広域化


● ● ● ● －－ ● ● ● －－ ● － ● －－ ● ● －－－－－－－－ ● － ● ● －－ ● －－－－－－－－－－ ● －－－－－－ ● － ● ● ●

・計画策定の支援・維持管理の支援・人材育成／技術継承の支援・M2Mによる浄水場IoT化

・予防保全型におけるコスト削減（CBM型保守）①設備診断手法の標準化(振動や温度等設備診断データ分析による診断)、設備診断データの見える化と標準化(情報収集手段の検討。タブレット端末等による点検・修繕履歴の電子化と情報の収集、MtoMでの現場機器情報の収集)②監視システムでの運転履歴情報と設備点検・修繕履歴情報を合わせたデータ解析による予兆診断手法の確立

● ● ● ● －－－－－－－ ● － ● － ● ● ● －－－－－－－－ ● － ● ● －－－－－－－－－－－－－ ● －－－－－－ ● － ● ● －


・主に電動機、受配電等の高圧電気設備のCBM型保守・診断技術（絶縁抵抗、部分放電他）の組合せ方法の最適化。・診断ルール（診断の条件設定、診断結果の評価方法、評価値からの余寿命の予測）の共通化。・メーカの機器仕様に依存しない評価値の策定。

● ● ● ● －－ ● －－－－ ● ● ● － ● －－－－－－－ ● －－ ● －－－－－－－－－－－－－－－－ ● －－－－－－ ● ● －－ ●

・維持管理の支援・運用の支援・災害対応の支援・人材育成／技術継承の支援

・資産健全度の測定

－ ● － ● －－－－－－－－－ ● －－－－－－－－－－－－ ● －－－－－－－－－－－－－－－－ ● －－－－－－－－－ ● －

・計画策定の支援・人材育成／技術継承の支援

①基本データの整備（資産データの共通フォーマットの策定、それに合わせた既存データ変換、紙データの電子化、紙もなければ調査）②日常点検、診断結果から健全度評価する標準的手法を確立③上記①②と簡易ツールのマクロマネジメントをASP化 ● ● ● －－－ ● －－－－－－ ● ● － ● ● －－－－－ ● －－ ● － ● ● －－－－－－－－－－－－－ ● －－－－－－ ● －－ ● ●

・計画策定の支援・維持管理の支援・官民連携／広域化の支援


2



設備の老朽化

高コスト構造

技術継承




その他

[


その他

[


]

その他

[


]

その他

[


]

①運転情報

②送配水情報



⑤利用情報

⑥調達情報


⑧外部情報

その他

[

⑨経営情報　

]

その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]



動力費

薬品費

修繕費

支払利息

減価償却費

委託料

受水費

その他費用

その他

[

給水原価

]

その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]






法令等違反率




人身事故率

その他

[


]

その他

[


]

その他

[

LCC低減率

]

その他

[

長寿命化率

]

その他

[

　　　　　　

]




人の実行支援




● ● ● －－－－－－－－ ● － ● －－ ● ● －－－－－－－－ ● － ● －－－－－－－－－－－－－－ ● －－ ● －－－ ● －－ ● －



● ● ● ● －－－－－－－ ● － ● －－ ● ● －－－－－－－－ ● － ● －－－－－－－－－－－－－－ ● －－－－－－－－－ ● －


・保守履歴情報の計画への反映・計画的設備保全への移行

－ ● ● －－－－－－－－ ● － ● －－ ● －－－－－－ ● －－ ● －－－－－－－－－－－－－－－－ ● －－－－－－－－－ ● －

・計画策定の支援・維持管理の支援


－ ● ● －－－－ ● －－－ ● － ● －－ ● － ● －－－－ ● －－ ● －－－－－－－－－－－－－－－－ ● －－－－－－－－－ ● －


・保守履歴情報の計画への反映・計画的設備保全への移行①設備診断や予兆診断による時間基準保全(TBM)、状態基準保全(CBM)による修繕・更新計画への見直し、反映できる仕組みの構築②データ分析によるCBMにおける設備診断基準値の標準化とPDCAによる見直す体制の構築

● ● ● ● －－－－－－－ ● － ● － ● ● ● －－－－－－－－ ● － ● －－－－－－－－－－－－－－ ● －－－－－－ ● －－ ● －



－ ● ● －－－－－－－－ ● － ● －－ ● －－－－－－ ● －－ ● －－－－－－－－－－－－－－－－ ● －－－－－－ ● －－ ● －


・業務プロセスのテンプレート化とマネジメントツールの導入・マネジメントツールによりBAM（Business　Activity　Monitoring)を実施・BIツールにより、業務効率の改善を分析・クラウド化によるテンプレートやノウハウの共有

● － ● ● －－ ● －－－－ ● ● ● － ● ● ● －－－－－ ● ● ● ● －－－－－－－－－－－－ ● ● ● －－－－－－－－ ● ● － ● ●

・業務の標準化・MTTRの改善・技術の伝承、共有化・維持管理の支援・ビジネスコンプライアンスの順守


3



設備の老朽化

高コスト構造

技術継承




その他

[


その他

[


]

その他

[


]

その他

[


]

①運転情報

②送配水情報



⑤利用情報

⑥調達情報


⑧外部情報

その他

[

⑨経営情報　

]

その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]



動力費

薬品費

修繕費

支払利息

減価償却費

委託料

受水費

その他費用

その他

[

給水原価

]

その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]






法令等違反率




人身事故率

その他

[


]

その他

[


]

その他

[

LCC低減率

]

その他

[

長寿命化率

]

その他

[

　　　　　　

]




人の実行支援



・適切な管路網補修計画策定・計画的設備保全への移行・保守履行情報の反映

● ● － ● －－－－－－－－ ● － ● ● ● －－－－－－ ● －－ ● － ● －－－－－－－－－－－－－－ ● －－－－－－－－－ ● －


・適切な管路網補修計画策定・計画的設備保全への移行・保守履行情報の反映　配水管網に設置された流量・圧力データを収集し、管網解析等のシミュレーション技術を活用して、漏水箇所・漏水量を推定する。その解析結果と、管路アセットデータ(設置年月、材質、補修履歴）から配管の老朽度を診断し、経営指標改善に最も効果的な、管網補修・更新計画を策定する。

● ● － ● －－－－－－－－ ● － ● ● ● －－－－－－ ● ●－ ● － ● －－－－－－－－－－－－－ ● ● －－－－－－－－－ ● －



● ● － ● －－－ ● ● －－－ ● － ● ● ● － ● －－－－ ● －－ ● － ● －－－ ● －－－－－－－－－－ ● －－－－－－－－－ ● －


管路施設・管路施設埋設位置の正確な管理・事業者間の地下埋設物情報の共有による工事の効率化、事故の防止。・高精度GPS（５ｃｍ精度）の活用による測量作業の効率化。・管網の水圧、水量、水質のきめ細かな監視と、タイムリーな有効率の算出、タイムリーな漏水検知

● －－ ● －－ ● －－－－－ ● － ● ● －－－－－－－ ● －－－－－－－－－－－－－－－－－－－ ● －－－－－－ ● ● －－－

・計画策定の支援・人材育成／技術継承の支援・官民連携／広域化の支援

埋設管の管種、敷設年度、土壌データ、管対地電圧と健全度の関係の統計

● ● ● －－－ ● －－－－－－ ● ● － ● ● －－－－－ ● －－ ● － ● ● －－－－－－－－－－－－－ ● －－－－－－ ● －－ ● ●

・計画策定の支援・維持管理の支援・災害対応の支援・官民連携／広域化の支援


● ● － ● － ● －－－－－－ ● － ● ● ● －－－－－－ ● －－ ● － ● －－－－－－－－－－－－－－ ● －－－－－－－－－ ● －


2 配水／給水

4



設備の老朽化

高コスト構造

技術継承




その他

[


その他

[


]

その他

[


]

その他

[


]

①運転情報

②送配水情報



⑤利用情報

⑥調達情報


⑧外部情報

その他

[

⑨経営情報　

]

その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]



動力費

薬品費

修繕費

支払利息

減価償却費

委託料

受水費

その他費用

その他

[

給水原価

]

その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]






法令等違反率




人身事故率

その他

[


]

その他

[


]

その他

[

LCC低減率

]

その他

[

長寿命化率

]

その他

[

　　　　　　

]




人の実行支援



・全体としての計画的設備保全への移行

－ ● ● －－ ● ● －－－ ● ● －－ ● －－ ● －－－－－ ● ● －－ ● － ● －－－－－－－－－－－ ● ● －－－－－－－ ● ● －－

・計画策定の支援・官民連携／広域化の支援

・全体としての計画的設備保全への移行水道施設におけるアセット情報の広域管理　機器設備状態の把握と工事・修繕計画　機材の在庫管理

● ● ● －－ ● －－－－－ ● ● ● ● －－－－－－－－ ● － ● ● － ● ● －－－－－－－－ ● ● －－－ ● －－－－－－ ● － ● －－

・計画策定の支援　現場管理におけるアセット情報を広域的に管理　水道事業経営の合理化

・全体としての計画的設備保全への移行　人口動態や、日々の配水需要量変動及び給水人口のデータから、マクロな視点での配水需要量変遷を予測し、施設の余剰率若しくは不足率を算出し、改修（ダウンサイジング）・増設計画に反映する。

－ ● ● －－ ● ● －－－－ ● ● －－ ● －－ ● －－－－－ ● ● －－ ● － ● －－－－－－－－－－－ ● ● －－－－－－－ ● ● －－



－ ● ● －－ ● ● ● －－－ ● ● －－ ● －－ ● －－－－－ ● ● ● － ● － ● － ● －－－－－－－－－ ● ● － ● －－－－－ ● ● －－

・計画策定の支援・官民連携／広域化の支援・アセットマネジメント実施促進

・全体としての計画的設備保全への移行・保守履歴情報等類似情報の蓄積・健全度予測式による余寿命の把握・設備仕様の共通化・予備品管理

－ ● ● －－ ● ● －－ ● ● ● ● ● － ● － ● ● －－－－－ ● ● ● － ● ● ● －－－－－－－－－－－ ● ● －－ ● ● ● － ● ● ● －－

・計画策定の支援（設備更新・修繕・財政）・官民連携／広域化の支援・災害対策の支援


－ ● ● －－ ● ● －－－－ ● ● －－ ● －－ ● －－－ ● ● ● ● －－ ● ● ● －－－－－－－－－－－ ● ● －－－－－－－ ● ● －－


[資産の状態の把握およびLCCを考慮した効率的な更新の検討に関すること]・寿命予測に基づくLCC，設備の位置情報，設備余裕度，人口動態に基づく更新計画・統廃合計画立案

－ ● ● －－－－－－－－ ● ● ● ● － ● ● － ● －－－－－－ ● － ● －－－－－－－－－－ ● －－－ ● －－－－－ ● － ● ● ● －

・計画策定の支援・災害対策の支援・人材育成/技術継承の支援・官民連携/広域化

[資産の状態の把握およびLCCを考慮した効率的な更新の検討に関すること]・寿命予測に基づくLCC，設備の位置情報，設備余裕度，人口動態に基づく更新計画・統廃合計画立案・LCC算出を考慮した、設備・施設の補修・更生工法、コスト、健全度の改善効果の共有。

－ ● ● －－－－－－－－ ● ● ● ● － ● ● －－－－－－－－－－ ● － ● －－－－－－－－ ● －－－ ● －－－－－ ● － ● ● ● －

・計画策定の支援・災害対策の支援・人材育成／技術継承の支援・官民連携／広域化の支援

・予算平準化によるコスト削減　（予算枠・更新需要額の年数での平準化・優先項目）－－ ● －－－－－－－－－－ ● － ● ● －－－－－－－－－－－ ● －－－－－－－－－－－－－ ● ● －－－－－－－－－ ● －

・計画策定の支援

4 需要予測

・適切な管路網補修計画策定・計画的設備保全への移行・保守履行情報の反映①スマートメーターによる水需要予測(時間単位の変移)への活用②スマートメーターによる水需要予測(年単位の変移)のマクロアセットマネジメントへの反映

● ● － ● ● ● －－－－－ ● ● － ● ● ● －－－ ● －－ ● －－－－－－－－－－－－－－－－－－－ ● －－－－－－－－－ ● －


3 経営管理

5

別紙「オペレーション業務におけるCPS/IoT活用案」


設備の老朽化

高コスト構造

技術継承




その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]

①運転情報

②送配水情報



⑤利用情報

⑥調達情報


⑧外部情報

その他

[

⑨経営情報

]

その他

[

料金データ　

]

その他

[

　　　　　　

]



動力費

薬品費

修繕費

支払利息

減価償却費

委託料

受水費

その他費用

その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]






法令等違反率




人身事故率

その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]




人の実行支援


・リアルタイムで水質、水量等を把握し、対応のスピード向上

● － ● －－－－－－－ ● ● ● － ● －－ ● －－－－ ● － ● －－－－－－－－－－－－－－－－－ ● －－－－ ● ● －－ ●

・運用の支援・維持管理の支援・災害対応の支援・人材育成／技術継承の支援

・リアルタイム（時間軸は？）で水質、水量等を把握し、対応のスピードと精度の向上　トレンド予測し、過去データと手分析値を考慮し、早期に精度の高い対応を実施

● － ● ● －－－－－－ ● ● ● － ● －－ ● －－－－ ● ● ● －－－ ● －－－－－－－－－－－－－ ● －－－－ ● ● －－ ●


・リアルタイムな原水濁度により、最適ジャーテストパターン、または最適薬注率の提示● －－ ● －－－－－－ ● ● －－－－－ ● －－－－ ● － ● －－－－－－－－－ ● －－－－－－－ ● －－－－ ● ● －－ ●

・運用の支援・人材育成／技術継承の支援

・各種オペレーションガイダンス表示、類似検索表示（類似の事故事例などの共有）オペレーション（浄水後）も同様

● －－ ● －－－－－－ ● ● －－－－－－－－－－ ● －－－－－－－ ● －－－－－－－ ● －－－－ ● －－－ ● －－ ● －


・電力を考慮したリアルタイムな省エネポンプ運転制御オペレーション（浄水後）も同様－－ ● －－－－－－－ ● ● －－－－－－－－－－－ ● －－－－－－－－－－－－－－－－－ ● ● － ● －－ ● ● －－ ●

・運用の支援

・リアルタイムで水質、水量等を把握し、対応のスピード向上原水水質、処理工程水質のデータを蓄積し、PAC、pH調整、次亜塩素等の薬品注入を最適化する。処理水濁度の他、おいしい水の条件であるTOCと残留塩素濃度を高いレベルで達成するとともに、薬品費や排水処理費の上昇を抑えた最適な薬品注入率を自動化またはガイダンスし、運転支援を行う。また送配水過程における水質管理と連携させたシステムとする。 ● － ● ● －－ ● －－－ ● ● ● － ● －－ ● －－－－ ● － ● －－－－－ ● －－－ ● ● ● ● ● －－－ ● －－－－ ● ● － ● ●

・運用の支援濁度、残留塩素に加えて、TOCをCPSで管理することにより、おいしい水を高いレベルで達成する。・維持管理の支援・災害対応の支援豪雨時等、原水水質変動時において、薬品注入率の決定等、浄水処理の支援を行うことができる。・人材育成／技術継承の支援水質管理の要諦である薬品注入管理を半自動化することにより、技術継承が円滑に行われる。

気象情報・河川水位データと薬注・水質データの連携・まずは類似検索・次いで、相関分析等 ● －－ ● ● －－－－－ ● － ● －－－－ ● －－－－ ● － ● －－－－－－－－－ ● － ● －－－－－－－ ● ● － ● ● － ● ●


・リアルタイムで水質、水量等を把握し、対応のスピード向上ジャーテスト含む手分析水質検査データ、監視システムからの水質データ、点検時の水質データのグラフ等による統計データとしての見える化及び標準化することで、薬品注入率式を改定 ● －－ ● －－－－－－ ● ● ● － ● －－ ● －－－－ ● － ● －－－－－－－－－－－－－－－－ ● ● －－－－ ● ● －－ ●


・渇水情報、洪水情報、ダム放流情報、ダム貯水率情報を活用し、取水計画及び水運用計画の最適化と事前の災害対策支援

－－－ ● ● － ● －－－ ● ● －－－－－ ● －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ ● －－－－ ● －－－ ● ● － ● －


解決する課題活用するデータ CPSにより効率化される財務指標浄水場O&MのKPI CPS活用パターン

1 オペレーション（浄水まで）

1



設備の老朽化

高コスト構造

技術継承




その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]

①運転情報

②送配水情報



⑤利用情報

⑥調達情報


⑧外部情報

その他

[

⑨経営情報

]

その他

[

料金データ　

]

その他

[

　　　　　　

]



動力費

薬品費

修繕費

支払利息

減価償却費

委託料

受水費

その他費用

その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]






法令等違反率




人身事故率

その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]

その他

[

　　　　　　

]




人の実行支援



・地図情報、水質などを活用し、配水量・配水圧力分布を管網解析でシミュレーションすることで、漏水検知、最適残塩注入、最適配水コントロールを実施

● －－ ● －－－－－－ ● ● －－－－－ ● －－－－ ● ● ● －－－－－－－－－－－ ● －－－－ ● ● － ● －－ ● ● －－ ●

・運用の支援・維持管理の支援・人材育成／技術継承の支援

・過去データ（計測データ、操作履歴など）に基づく運転操作支援操作員がどの情報をみて操作を実施したか（操作情報・開度情報）や操作の結果どのように変化したか（水圧情報）などの情報を収集・蓄積し体系化することで、電動弁の操作負担軽減や効率的な浄水場間の相互融通を行う。

● －－ ● －－－－－－ ● ● －－ ● －－－－－－－－ ● －－－－－－－－－－－－－－－－－ ● ● －－－－－ ● － ● －


・流速変動の管理（特に赤水にも留意する）。　まずは本管レベルで管網データの構築。　管路台帳、スマートメータとの連携も視野に入れる。 ● ● － ● － ● －－－－ ● ● － ● －－－－－－－－－ ● －－－－－－－－－－－－ ● － ● －－ ● －－－－－－ ● － ● －

・運用の支援・維持管理の支援・人材育成／技術継承の支援・官民連携／広域化の支援

・天候データによる取水水質推定－－－－ ● －－－－－ ● －－－－－－ ● －－－－ ● － ● －－－－－－－－－－－ ● －－－－－ ● －－－－－－－ ● －

･計画策定の支援

・天候データによる取水水質推定　過去の同月同曜日、雨量や取水水量から予測－－－ ● ● －－－－－ ● －－－－－－ ● －－－－ ● － ● －－－－－－－－－－－ ● －－－－－ ● －－－－－－－ ● －

･計画策定の支援

・天候データによる取水水質推定－－－－ ● －－－－－ ● －－－－－－ ● －－－－ ● － ● －－－－－－－－－－－ ● －－－－－ ● －－－－ ● －－ ● －

･計画策定の支援・運用の支援

・広域送水計画の最適化

－－－－－－ ● －－－ ● －－ ● － ● － ● －－－－－ ● ● ● － ● － ● －－－－－－－－－－－ ● ● －－－－－ ● ● －－

・計画策定の支援・運用の支援・官民連携／広域化の支援

・広域送水計画の最適化　過去データを基にしたシミュレーションで、配水水量を予測

－－－ ● －－ ● －－－ ● －－ ● － ● － ● －－－－ ● ● ● ● － ● － ● －－－－－－－－－－－ ● ● －－－－－ ● ● －－

・計画策定の支援・運用の支援・官民連携／広域化の支援

位置情報を活用した・広域送水計画の最適化・送水の相互水融通－－－－－－ ● －－－ ● －－ ● － ● － ● －－－－－ ● ● ● － ● － ● －－－－－－－－－－－ ● ● －－－－ ● ● ● －－

・計画策定の支援・運用の支援・災害対応の支援・官民連携／広域化の支援

・広域流域管理同一流域での他事業体での天候、水質、流量、水質事故情報や画像(降雨画像や河川画像)の情報共有－－－－ ● － ● －－－ ● －－ ● －－－ ● －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ ● ● －－－－ ● －－－－

・運用の支援・広域化の支援

・配水水質の最適化管理残留塩素、総トリハロメタン等の配水過程における水質変化と水量変動を把握し、浄水水質管理（残留塩素やTOC濃度)と追加塩素注入、また浄水場間の融通を自動またはガイダンスによる運転支援により、より安全でもっとおいしい水を広い範囲で供給する。

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・計画策定の支援・運用の支援送配水過程における水質管理（おいしい水・総トリハロメタン）をCPSを使って最適化することができる。・人材育成／技術継承の支援浄水および送配水における水質管理を半自動化することにより、技術の継承が円滑に行われる。・官民連携／広域化の支援

・漏水情報、配水過流量情報、漏水修理情報を活用した送水ポンプ運転の最適制御－ ● － ● －－－－－－－ ● － ● ● － ● －－－－－－ ● －－－－－ ● －－－－－－－－ ● －－－－－－－－ ● ● － ● －

・維持管理の支援・災害対応の支援・人材育成／技術継承の支援

3 浄水

2 オペレーション（浄水後）

5 配水／給水

送水4

2



設備の老朽化

高コスト構造

技術継承




その他

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]

その他

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]

その他

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]

①運転情報

②送配水情報



⑤利用情報

⑥調達情報


⑧外部情報

その他

[

⑨経営情報

]

その他

[

料金データ　

]

その他

[

　　　　　　

]



動力費

薬品費

修繕費

支払利息

減価償却費

委託料

受水費

その他費用

その他

[

　　　　　　

]

その他

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]

その他

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]






法令等違反率




人身事故率

その他

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その他

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]

その他

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]




人の実行支援



・地図情報や河川情報などを活用し、河川への水質汚染物混入などの事故時に、水質流下シミュレーションにより、汚染物の流達時間、濃度を計算し、迅速に事故対応

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・運用の支援・災害対応の支援・人材育成／技術継承の支援・官民連携／広域化の支援（共同水質センター化）

・同一流域の水源水質管理の共同化・情報共有　濁度、pH、導電率のような自動計測項目の他、農薬、毒物、油、かび臭等機器分析を利用する水質項目を対象とし、コスト低減と情報の共有化を図る。　電話やファックス以外のデータ通信を活用する。　臭気のような官能試験結果についてもデータ構造を検討する。

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・運用の支援・維持管理の支援・官民連携／広域化の支援・監視頻度の増加・高価な水質分析装置の所有比率低減

・水源画像監視の共同化・情報共有　水源監視用のカメラを多数設置し、浄水場や役場等の拠点で監視できるようにする。　複数の水道事業体で情報を共有する。 ● － ● ● －－－－－－－－－－－－－－ ● －－－－－－ ● －－－－－－－－ ● － ● －－－－－－－－ ● － ● ● ● ● －

・運用の支援・維持管理の支援・官民連携／広域化の支援・上流水源の正確な把握（水量、水質）

・配水実績データを計画に詳細に反映● －－ ● － ● －－－－ ● ● － ● ● －－－－－－－－ ● ● －－－－－－－－－－－－－－－－ ● ● －－－－－ ● －－－


・配水実績データを計画に詳細に反映　過去データを基にしたシミュレーションで、配水水量を予測 ● －－ ● － ● －－－－ ● ● － ● ● －－－－－－－ ● ● ● －－－－－－－－－－－－－－－－ ● ● －－－－－ ● －－－


・配水実績データを計画に詳細に反映● －－ ● － ● －－－－ ● ● － ● ● －－－－－－－－ ● ● －－－－－－－－－－－－－－－－ ● ● －－－－ ● ● －－－


・配水実績データを計画に詳細に反映①使用量データ(年単位の変移)による水需要予測のマクロアセットマネジメントへの反映と手法の確立－－－ ● ● ● －－－－－ ● － ● ● －－ ● －－－－－ ● ● －－－－－－－－－－－－－－－－ ● ● －－－－ ● ● － ● －


・利用情報、天候情報、人口情報から需要変動予測● －－－ ● ● －－－－－ ● －－ ● －－ ● －－－－－ ● ● －－－－－－－－－－－－－－－－ ● ● －－－－－－－ ● －


・利用情報、天候情報、人口情報から需要変動予測・原水監視（他事業体からのデータ融通） ● －－－ ● ● ● －－－ ● ● －－ ● －－ ● －－－－－ ● ● －－－－－－－－－－－－－－－－ ● ● －－－－－－ ● ● －


・利用情報、天候情報、人口情報から需要変動予測● －－－ ● ● －－－－－ ● －－ ● －－ ● －－－－－ ● ● －－－－－－－－－－－－－－－－ ● ● －－－－ ● －－ ● －


・利用情報、天候情報、人口情報から需要変動予測操作員が需要量予測を実施する日の情報(気象データや平日・休日・長期連休等の日単位のカレンダーデータ)を設定し、設定された情報から蓄積された過去の実績データを検索することで、需要量予測を行う。・原水監視（他事業体からのデータ融通）

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・利用情報、天候情報、人口情報から需要変動予測①スマートメーター(時間単位の変移)による水需要予測への活用と手法の確立－－－ ● ● ● －－－－－ ● － ● ● －－ ● －－－－－ ● ● －－－－－－－－－－－－－－－－ ● ● －－－－ ● －－ ● －


7 需要予測

6 貯水／取水／導水

3



設備の老朽化

高コスト構造

技術継承




その他

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]

その他

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その他

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]

①運転情報

②送配水情報



⑤利用情報

⑥調達情報


⑧外部情報

その他

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⑨経営情報

]

その他

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料金データ　

]

その他

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動力費

薬品費

修繕費

支払利息

減価償却費

委託料

受水費

その他費用

その他

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その他

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その他

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法令等違反率




人身事故率

その他

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その他

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その他

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人の実行支援



・水の単価の監視

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・維持管理の支援・官民連携／広域化の支援

・水の単価の監視

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・維持管理の支援・官民連携／広域化の支援

・浄水場間での生産能力融通・水の単価の監視－ ● ● －－ ● ● －－－ ● ● －－ ● －－ ● －－－－－ ● ● －－ ● － ● －－－－－－－－－－－ ● ● －－－－－ ● ● －－

・官民連携／広域化の支援

・浄水場間での生産能力融通・水の単価の監視　配水管網が接続された浄水場区域の場合、水利権を融通し、効率の良い浄水場で生産

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・浄水場間での生産能力融通・水の単価の監視－ ● ● －－ ● ● －－－ ● ● －－ ● －－ ● －－－－－ ● ● －－ ● － ● －－－－－－－－－－－ ● ● －－－－ ● ● ● －－


・浄水場間での生産能力融通・水の単価の監視水需要の減少から生じる施設の余裕分を、浄水場間および配水池間で融通して経営の効率化につなげる。水の融通により水量・水質管理とともに、エネルギー使用量、人員配置、修繕計画を最適化し、コスト削減をはかる。

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・計画策定の支援水需要減少に合わせた浄水場間の融通をCPSで行うことにより、将来の施設整備または統廃合の計画策定において、利点や影響度について、より詳細なデータやモデルが提供できる。・運用の支援水質条件や使用水量、エネルギー効率に合わせて融通する浄水場や配水池を選択し、自動または半自動で運用することができる。・官民連携／広域化の支援広域化によって施設統合した場合について、水の融通による効果と影響度がより具体的に評価できる。また施設毎の運用状況に合わせて、人員配置（技術力、人数、時間配分）の最適化を図ることができ、官民が役割に応じてより密接に連携を図ることが可能となる。

・災害情報や地図情報を活用したBCP対応（応急給水計画、給水車配備計画）

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・計画策定の支援・災害対応の支援

・河川流域の人口分布、下水道普及率、鉱工業生産高、土地利用状況などを活用して、汚濁負荷量と流下減衰をシミュレーションすることで、水系の長期水質を予測し、施設計画を支援

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・ビジュアルマニュアルの促進　機器など必要箇所にＩＣタグを貼り付け、作業内容を完全に習得していない者でも、その場で作業が出来るよう補助し、技術継承に寄与 ● －－ ● －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

・広域エネルギー管理（電力見える化、デマンドレスポンス等）

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・計画策定の支援・運用の支援・災害対応の支援・エネルギーコスト最適化の支援

8 経営管理

4

（様式２）

頁図表番号47 図2588 図38 海外のリファレンスモデル104 図48

二次利用未承諾リスト

報告書の題名平成27年度我が国経済社会の情報化・サービス化に係る基盤整備(水道事業におけるCPS（(サイバーフィジカルシステム)実装のための調査研究)

委託事業名（同上）

受注事業者名　公益財団法人　水道技術研究センター

タイトル海外水道分野でのCPS/IoT取組み事例

Industrie 4.0コンポーネント

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Documents

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