製造業における最新のファクトリーオートメーションとインダストリー4.0のガイド

自動化とインダストリー4.0が製造業を支配しています。

自動化を使用すると、どの組織でも、人間の介入をほとんどまたはまったく必要とせずにプロセスを実行できます。自動化により、さまざまな機器に電力を供給できるため、さまざまな製造環境でさまざまな目的を達成できます。

自動化は、人的支援を減らすことで品質、出力、効率を向上させ、それによってエラーのリスクを大幅に削減するため、非常に効果的です。

最も基本的な形式では、自動化はコントローラーを利用します。コントローラーは、事前に決定された値のリストに対して測定された状態を評価し、効率に必要な望ましい環境と条件を維持します。

業界の自動化

産業環境での自動化では、たとえばコンピューターなどの制御システムと大量のデータを使用して、製造環境内の機器とプロセスを管理します。この業界の企業は、生産性、生産性、効率を向上させる方法を常に模索しています。自動化により、機械は特定の測定状態に保たれます。

ほとんどの自動化された生産ラインは、ワークステーションと、製品の目的や外観を変更するためのさまざまなツールを使用して、アイテムを多数の生産フェーズに移動する転送システムで構成されています。

ロジックコントローラは、機械が使用される順序と、各機械が製品で動作する必要がある時間を管理することにより、このプロセスを監視します。

企業は、自動化インフラストラクチャを使用して、個々の部品の製造、精製、製造、および必要に応じて最終製品の組み立てを行うことができます。

さまざまなファクトリーオートメーションシステム

自動化には4種類あり、それぞれが特定の目的を果たします。

•フレキシブル生産システム（FMS） – FMSを使用すると、生産ラインでプログラム可能なシステムの機能を拡張して、生産の遅延なしまたは最小限の切り替えを可能にします。

•プログラム可能 –プログラム可能な自動化により、たとえば子供のおもちゃの色の変化など、完成品の偏差を考慮して、製造プロセス全体を調整および再注文することができます。このソリューションは通常、コンピュータープログラムを介して実行される数値制御工作機械を利用して、偏差が必要なもののさまざまなバッチを生成します。

•リジッド、フィックス、またはハード –名前が示すように、これらのシステムは製造プロセス全体で固定されており、大幅な混乱なしに変更することはできません。この出力は通常、自動車製造など、単一のアイテムを大量に生産する生産ラインに限定されます。

•コンピューター統合生産（CIM） –コンピューター統合生産システムには、コンピューターシステムに依存するすべての工場関連の自動化および生産プロセスが含まれます。 CIMシステムには、最も一般的に次のものが含まれます。

–自動クレーンと転送システム;
–数値制御工作機械;
–CADとCAMの統合;
–コンピューター支援計画;
–コンピューター支援スケジューリングと生産;
–機械システム;
–ロボティクス。

インダストリー4.0

インダストリー4.0は、第4の産業革命、または単にスマート製造としても知られ、製造シナリオでの自動化とデータセットの使用です。この非常に直感的で相互接続されたプロセスにより、生産ラインは絶えず変化する業界の要件を満たすことができます。

インダストリー4.0の設定の範囲内で、スタンドアロンアクティビティを他のすべてのプロセスと高速かつ正確に接続できるようになり、操作全体に付加価値をもたらします。

インダストリー4.0は、「技術進歩の9つの柱」で構成されています。これについては、以下で詳しく説明します。

•第1の柱：積層造形 –アディティブマニュファクチャリングは、3D印刷の別の用語であり、オブジェクト全体を形成するレイヤーを作成することにより、3Dテクノロジーを使用して製品を作成します。このテクノロジーは、カスタム製品の小ロット、軽量の機械部品、およびプロトタイプ作業に一般的に使用されています。

•第2の柱：拡張現実（AR） – ARは、マシン内の問題を特定し、トレーニングと診断の目的に最適です。

•第3の柱：自律型ロボット工学 –ロボット工学には、生産がどの段階にあるかに基づいて、コア目標を変更する機能があります。ロボットは、人間が作った環境で安全に作業するだけでなく、相互に通信することもできます。

•第4の柱：ビッグデータと分析 –すべてのビジネスが求める効率を生み出すには、大量のデータと分析リソースが必要です。生産ラインは、チェーンの各段階でデータを収集して、プロセスを改善し、適切と思われる場所にリソースを再配置できます。

•第5の柱：クラウド –製造には、会社の敷地を超えたコラボレーションが必要です。つまり、データの収集、分析、保存、監視には、高速なクラウドコンピューティングが必要です。

•第6の柱：サイバーセキュリティ –インダストリー4.0は、従来のクローズドプロセスから、より現代的で接続された環境に移行することを目的としています。ただし、これには、より高度なレベルのユーザーアクセスと、ネットワークサイバーセキュリティへのより大きな依存が必要です。

•第7の柱： 水平および垂直システム統合 –システム統合は、サプライチェーンに沿ったすべての資産の完全な調和です。たとえば、生産ラインの管理者は、小売組織や製造部門からの情報など、サプライチェーンの他の領域を監視したい場合があります。

•第8の柱：モノのインターネット（IoT） – IoTセンサーは、生産ラインに沿った多くの資産内およびコントロールセンターに存在します。これらの資産は相互に通信して、生産スタッフに生産ラインの運用に関する詳細な洞察を提供できるようになります。その後、これはクラウドに送信され、予知保全に使用されます。

•第9の柱：シミュレーション –製品、材料、および手順の3Dシミュレーションでは、リアルタイムデータを利用できます。このデータは、生産オペレーション全体の仮想モデルに変換するために使用されます。