日立、フィジカルAI向け安全運用ガードレール技術を開発 過度な停止を89%削減
株式会社日立製作所は、産業、エネルギー、モビリティ分野などの社会インフラにおけるフィジカルAIの安全運用に向けたガードレール技術を開発しました。設計時の安全分析支援から実行時におけるAI制御指令のリアルタイムな監視・補正までを一貫して行います。自動走行システムのシミュレーションにおいて、安全制約を満たしながら過度な停止を89%削減できることを確認しました。
開発の背景と課題
社会インフラ分野では、労働力不足や現場環境の変化への対応、運用の効率化に向けて、現場データをもとに分析・判断し、ロボットの制御や機械・設備の自動操作につなぐフィジカルAIへの期待が高まっています。産業やエネルギー、モビリティ分野などのミッションクリティカルな現場では、AIの判断性能向上に加え、実行時に制御指令を確認し、過度な停止を避けて運用を継続することが求められます。
しかし、従来のAI制御では過度な停止や復旧対応による運用継続性の低下が課題となっていました。また、設計初期段階において仕様書や構造情報から事前ハザード分析や安全制約を整理する作業は、多岐にわたる文書を扱うため専門家の作業負荷が大きい状況でした。
開発したガードレール技術の特長
日立はOT（Operational Technology）とAIを融合し、知能基盤モデル「Integrated World Infrastructure Model(IWIM)」を支える基盤技術として本技術を開発しました。主な特長は以下の3点です。
- 設計初期段階における安全分析作業の効率化：仕様書や構造情報から機器・機能・制御の関係をナレッジグラフに整理し、事前ハザード分析や安全制約の抽出を行います。専門家レビューを前提に、参照元を確認できる分析結果を提示して作業を支援します。
- 実行時の制御指令を監視・補正する制御ガードレール：停止余裕、速度・加速度、障害物距離などに基づく評価条件を定義し、Control Barrier Function(CBF)に基づいてAIの制御指令をリアルタイムに評価します。条件を満たさない場合は、AIの意図を保ちつつ安全制約を満たす指令へ補正します。
- 安全性と運用継続性を両立する多層保護構造：制御指令を生成するAIプランナー、制御ガードレールに加え、最終停止をAIとは別系統の安全装置が担う特許出願中の多層保護構造を採用しています。物理的制約への違反予測時は指令を補正し、補正困難な場合は別系統の安全装置で非常時停止します。
予備評価およびシミュレーションで確認された効果
公開設計仕様を用いた予備評価では、重大な事故や運行停止につながり得る主要ハザード22件中20件を抽出し、専門家による最終レビューを前提とした初期安全分析支援として有効であることが示されました。
また、自動機械と人が混在する環境を想定した自動走行システムのシミュレーションでは、従来の非常時停止制御方式と比較して過度な停止を89%削減できることを確認しました。停止余裕や速度・加速度、障害物距離などの物理的な安全制約を満たしつつ、過度な停止を回避して運用継続性を高められる見通しが得られています。
今後の展望と発表予定
日立は今後、本技術をIWIMを支えるOTセーフティ技術として位置づけ、実運用を想定したユースケースや運転条件での適用検証を進めます。また、次世代ソリューション群「HMAX by Hitachi」の進化に向けて技術を強化し、ミッションクリティカルな社会インフラ領域への展開をめざします。
なお、本成果の一部は2026年9月15日から18日にイタリア・ナポリで開催されるThe IEEE International Conference on Intelligent Transportation Systems(IEEE ITSC 2026)で発表予定です。さらに、2026年9月22日から25日にドイツ・ベルリンで開催されるInternational Trade Fair for Transport Technology(InnoTrans 2026)でも展示が予定されています。
日立製作所について
株式会社日立製作所は、IT、OT、プロダクトを活用した社会イノベーション事業を通じて、環境・幸福・経済成長が調和するハーモナイズドソサエティの実現に貢献しています。
- 2025年度(2026年3月期)売上収益：10兆5,867億円
- 連結子会社数：606社（2026年3月末時点）
- 従業員数：全世界で約29万人（2026年3月末時点）
- 公式ウェブサイト：www.hitachi.com/ja-jp/
- お問い合わせ（研究開発グループ 問い合わせフォーム）：https://www8.hitachi.co.jp/inquiry/hqrd/news/jp/form.jsp
本記事は株式会社日立製作所の発表をもとに作成しました。
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