スマート・ビルディングとは

IoT（モノのインターネット）と人工知能（AI）技術の進歩に依存するスマート・ビルディング・プラットフォームは、手作業のプロセスを自動化し、性能を最適化し、快適性を高め、エネルギー・コストの削減を支援します。

「スマート・ビルディング」という用語は2000年代に初めて登場し、ネットワーク・インフラストラクチャーの台頭（およびその後のモノのインターネット（IoT））が商業ビルの設計にどのような影響を与えているかを説明するものでした。

これらのテクノロジーは今日のスマート・ビルディングの基盤として依然として機能していますが、主に機械学習 (ML) アルゴリズムに関連する新しい機能を取り入れるように進化しています。MLアルゴリズムは、AIシステムがトレーニング・データのパターンを認識し、それらのパターンを使用して新しいデータに対して正確な予測を行えるようにする一連のルールです。

ネットワーキング、IoT、AI、機械学習（ML）技術が進化し続けるに伴い、最新の進化を利用できるスマート・ビルディングの需要が高まり続けています。最近のレポートによると、スマート・ビルディングの世界市場は今後5年間で768億米ドル増加すると予測されています。この増加は、年平均成長率（CAGR）11.3％であることを意味します。¹

スマート・ビルディングは、手作業を自動化し、プロセスを簡素化し、エネルギー使用量と運用コストを削減するのに役立つデバイスとセンサーの高度なネットワークを利用します。ここでは、スマート・ビルディングの機能を支える構成要素と設計要素を詳しく見ていきます。

• ネットワーク：ネットワークはコンピューター・ネットワークとしても知られ、スマート・ビルディングが利用する通信とデータ共有機能を可能にします。通常、スマート・ビルディングは単一の集中ネットワークを使用して、スマートフォン、PC、ビル管理システムなどのシステム、アプリケーション、デバイス間でリアルタイム・データを移動します。

• ビル管理システム（BMS）：照明、保守、空調、安全性などのビル管理の各要素をソフトウェア・プラットフォーム上で一元化する制御システムです。スマート・ビルディングにおいて、BMSはその価値を高めるプロセスの効果的な簡素化と自動化に不可欠です。BMSは、管理者が1つの直感的なインターフェースから建物内の複数のサブシステムを調整、制御するのに役立ちます。

• ビル自動化システム（BAS）：BMSに似たソフトウェア・プラットフォームですが、自動化のコア機能に重点を置いたソフトウェア・プラットフォームです。BASは、高度なAIおよびMLの機能を活用することで、暖房、保守、換気など、従来の手作業によるビル運用のプロセスを、ソフトウェアが実行する完全に自動化された超効率的な作業に変革しています。

• モノのインターネット（IoT）デバイス：IoTデバイスは、センサー、ソフトウェア、ネットワーク接続が組み込まれた物理デバイスで、データを収集してインターネット上で共有できます。スマート・ビルディングの場合、IoTデバイスは、BMSやBASなどのソフトウェア・プラットフォームが、温度、稼働率、空気の質、エネルギー使用など、建物内のさまざまな条件を監視、制御するのに役立ちます。

• 機械学習アルゴリズム：機械学習アルゴリズムは、建物データからの傾向分析を自動化し、管理者がエネルギー使用、占有率、セキュリティーについて、より多くの情報に基づいた意思決定を行うのに役立ちます。

• サイバーセキュリティー・ツール：スマート・ビルディングは、機密情報を運ぶインターネットやその他のネットワークに大きく依存しており、その特徴がサイバー犯罪者にとって魅力的なターゲットとなっています。今日の先進的なスマート・ビルディング技術は、ファイアウォール、侵入検知防止システム（IDPS）、セキュア通信プロトコル（SCP）など、さまざまなサイバーセキュリティー・ツールを導入して機密データを保護しています。

スマート・ビルディング・アーキテクチャーとは、ネットワークを介してリアルタイム・データを共有する相互接続されたシステム（または層）を活用する設計手法であり、最新のビルディングをより安全かつ効率化できます。スマート・ビルディング設計には、物理、ネットワーク、データ、アプリケーション、ユーザーという5つの主要な層が組み込まれています。

• 物理層：スマート・ビルディングの物理層は、壁、部屋、ドア、機械および電気システムなどの物理的構成要素で構成されます。物理層では、以前は手入力が必要でしたが、最新のスマート・ビルディングは、HVACシステムの制御、照明、セキュリティー監視など、その多くの面を自動化しています。

• ネットワーク スマートビルのネットワーク層は、ユーザーやデバイス間のリアルタイムなデータ共有を可能にするITインフラ・コンポーネントで構成されている。例としては、ネットワーク・セキュリティーを強化するイーサネット・ケーブル、Wi-Fiルーター、プロトコルなどの有線および無線ネットワーク・コンポーネントが挙げられます。

• データ：スマート・ビルディング内のデータ層は、データが収集、保存、管理、処理される場所です。エッジ・コンピューティングの実践により、データはデータセンターではなくソースに近い場所で処理されるようになり、一方でクラウド・ベースのプラットフォームはストレージと分析に使用されます。

• アプリケーション：アプリケーション層は、知見の提供、プロセス強化、タスクの自動化など、主要なスマート・ビルディング機能をサポートします。BMSおよびBAMの機能はアプリケーション層に統合され、予知保全、快適コントロール、建物状態のリアルタイム監視などの機能を実現します。

• ユーザー・インターフェース：スマート・ビルディングのユーザー・インターフェース層は、建物管理者と運用チームがエネルギー使用量、大気質、スペース利用率に関するリアルタイム・データを追跡する場所です。ユーザー・インターフェースは通常、ダッシュボードに情報を表示するソフトウェア・プラットフォームであり、チームはビル管理のどの運用面を自動化するかを選択できます。

スマート・ビルディングは、IoT（モノのインターネット）および自動化・テクノロジーを広範に使用することで、企業がプロセスを最適化し、エネルギー使用量を削減し、ビル管理に関連するコストを削減するのに役立ちます。ここでは、エンタープライズ・レベルにおける最も重要なスマート・ビルディングのメリットをいくつか見てみましょう。

スマート・ビルディングは、それを運営する企業のエネルギー効率を高め、暖房、照明、空気品質管理を最適化するのに役立ちます。HVAC、照明システム、占有センサーの接続を通じて、スマート・ビルディング・システムは建物内のどのスペースが使用されているかを自動的に検知します。また、その部屋の温度と照明を調整して、リソースを節約することもできます。

このアプローチは、大企業がエネルギー効率を高め、コストと無駄を削減し、持続可能性の目標を達成するのに役立ちます。最近のレポートによると、建物は世界のエネルギー消費量の30％、使用される電力の半分以上を占めています。²スマート・ビルディング設計は、この問題の軽減を支援します。

自動暖房、冷房、空調システムを備えたスマート・ビルディングは、すべての従業員にとって快適な作業環境を作り出します。最新のスマート・ビルディング・プラットフォームにより、ユーザーは個々の部屋内の温度、照明、空気の流れに関する好みをカスタマイズできます。高度にカスタマイズ可能なアプローチにより、居住者のニーズに応じて部屋の条件を変更できます。

より高度なスマート・ビルディング・システムの中には、リアルタイム・データを活用することで気流やフィルタリング・システムを調整し、CO2と粉塵のレベルを健全に保つことができるものもあります。これらのシステムは、ユーザーのサーカディアン・リズムをサポートする方法で自然光を模倣するように部屋の照明を調整することもできます。

スマート・ビルディングは、施設管理者がビル運用を一元的に把握できるため、問題を発見し、先見的に対処できるようになります。以前は、施設管理者は事後保全を実施し、修理の前にコンポーネントが故障することを許容していましたが、最新のスマート・ビル・プラットフォームのリアルタイム・データと自動監視機能により、予知保全を実践しています。

予知保全は、リアルタイム・データを使用して、コンポーネントが故障する前に保守の問題を発見して対処することで、資産のライフサイクルを延ばすので、組織はコストのかかるダウンタイムを回避できます。

今日のスマート・ビルディング・プラットフォームの自動化機能は、組織がエネルギー・コストと運用コストを削減し、プロセスを改善する機会を特定できるよう支援します。建物およびエネルギー管理システムは、履歴データを収集して分析するため、管理者は、年間または1日の時期、占有率、その他の要因に基づいてエネルギー使用量を最適化できます。

自動システムは照明やHVACシステムを制御し、スペースが活用されていない場合や手作業が必要な場合にエネルギーの無駄を削減し、保守にかかる全体的なコストを削減します。

スマート・ビルディングの活用で、組織は排出量とエネルギー使用量を綿密に監視し、サステナビリティーの目標達成に向けた進捗状況を把握できるようになります。BMSとBASは、スマート・サーモスタットやHVACシステムなどのIoTデバイスによって収集されたデータを分析することで、建物のパフォーマンスを関係者にリアルタイムで把握します。IoT（モノのインターネット）システムによって提供されるリアルタイム・データは、利害関係者が既存の建物をよりエネルギー効率の高い構成要素やプロセスに改修することについて、適切な選択をするのに役立ちます。

また、複数の地域で規制に準拠する必要があるグローバル組織の場合、スマート・ビルディングはデータ収集と監視を通じてコンプライアンスを自動化します。さらに、レポートの作成も可能です。

エンタープライズ・レベルでは、スマート・ビルディング・テクノロジーは、企業が商業ビルやその他の施設を管理する方法を変革しています。ここでは、ビジネス・ニーズに合わせてテクノロジーを評価する際に考慮すべき5つのスマート・ビルディングのユースケースをご紹介します。

1. 運用分析：スマート・ビルディング・プラットフォームは建物データを分析し、企業が中核となる運用プロセスを改善できるように支援します。IoTデバイスから収集された大量のデータを収集および分析することで、BMSとBASの機能に関する知見の迅速な獲得と改善の機会の特定に役立ちます。
2. 安全性とセキュリティー：BMS、BAS、その他のスマート・ビルディング・システムは、組織の建物を保護する安全性とセキュリティー対策を強化します。高度に統合されたインテリジェントなシステムがアクセス制御を監視および調整し、許可されたユーザーのみがアクセスできるようにします。また、AIセキュリティー・システムが潜在的な脅威を監視して検知し、緊急時の対応を自動化することもできます。
3. リアルタイムのエネルギー使用量監視：高度なスマート・ビルディングとそれを動かすシステムは、エネルギー使用量のさまざまな側面を自動化できます。自動化されたデマンド・レスポンス機能によって、使用ピーク時のエネルギー負荷を軽減し、再生可能エネルギー源を確保して、気候への影響を軽減することもできます。
4. 占有管理：スマート・ビルディングを所有および運営する多くの組織は、建物内の人の位置をリアルタイムで把握するIoT（モノのインターネット）デバイスである占有センサーを装備しています。このプロセスにより、施設管理者はリソースの割り当て方法についてより多くの情報に基づいた決定を下せるようになり、管理するスペースと占有者がどのように関わっているかについて貴重な知見を得ることができます。
5. 大気質モニタリング：スマート・ビルディングの空気質センサーにより、監督者は占有状況とニーズに基づいて大気質を監視し、調整できます。高度なシステムは、これらの要因間の相関関係を分析することもでき、大気の質にとって保守が不可欠なHVACシステムを保守する方法とタイミングを通知します。

AIとIoTの進歩により、スマート・ビルディングはより自律的になって簡素化され、この傾向は衰える兆しを見せません。エッジコンピューティング、ロボティクス、IoTネットワークの成長で新しい機能が加わり、スマート・ビルディング・プラットフォームは、利用可能な最も高度なアプリケーションの一部となっています。

ここでは、この業界の継続的な発展に不可欠な3つの分野を見ていきます。

AIシステムの開発は、スマート・ビルディングのテクノロジーに大きな影響を与え続けています。これは、これらのシステムを、単一の作業を実行できる単純なマシンから、単一の目標を達成するために複数の作業を実行できる高度で多面的なプラットフォームに変換することによって実現します。

AIシステムが自律性を高めるにつれて、実行できる作業はより複雑になり、建物の運用における手作業の必要性がさらに減ります。

テクノロジーの進歩によってビルがスマートになるだけでなく、都市全体もスマート化しています。この進化が続くに伴い、都市部の商業街はネットワークやリソースを共有し、現在よりもさらに深く統合されることが予想されます。

まもなく、複数のスマート・ビルディングが、プロセスの最適化、エネルギー削減、コスト削減のために単一のプラットフォームから制御できる統合デジタル・インフラストラクチャーを共有することになりそうです。

技術能力の進歩には潜在的な恩恵と共にリスクの増大も伴います。建物のテクノロジーへの依存度が高まるにつれて、サイバー攻撃に対する脆弱性も高まります。

サイバーセキュリティーとは、人、システム、データをサイバー攻撃から保護する取り組みであり、スマート・ビルディングに投資する組織にとって、現在以上に優先事項となる可能性が高いと言えます。