プロセス製造とディスクリート製造の違いとメリットを理解する

分類することは人間の本性です。世界には無数の産業と製造施設があり、毎年新たなものが生まれています。それらを分類することで、広範な産業に共通する問題に対処し、別カテゴリーの産業と対比させて代替解を導き出すことができます。

一般的に、製造は「プロセス製造」と「ディスクリート製造」の2タイプに大別されます。カテゴリー境界には曖昧さもあり、施設によっては現在の生産方式次第でどちらにも分類され得ます。

プロセス製造とは

プロセス製造は、一度作られると分離が困難な連続的な製品を生産します。製品は多くの場合、販売用に容器へ充填されるか、直接別の産業施設へ供給されます。多くの場合、元の成分を容易に分離できないような、不可逆的な物理的・化学的反応を経ています。

ラテックス塗料の製造を考えてみましょう。原材料には、ラテックスを形成する成分（着色剤、消泡剤、増粘剤など）が含まれます。これらをブレンドし、いくつかの反応を経て、液体が塗料缶へ充填されるか、直接下流工程へ供給されます。一度製造された塗料は分離が困難です。化学反応が起き、ブレンド後に一般人が増粘剤を液体から分離することはほぼ不可能だからです。これがプロセス製造とされる理由です。

ディスクリート製造とは

ディスクリート製造では、個々の部品やデバイスが生産されます。「組み立て」と呼ばれることもあり、製造プロセスが通常、デバイスをプラント内でルーティングしながら材料を追加・除去していく形だからです。最終製品は分解可能で、それを構成する部品に分割できます。

自動車はディスクリート製造の典型例です。フォードの初期から現代の自動化プラントまで、プロセスは組み立てそのものです。フレームが組立ラインに沿って引かれ、エンジン、トランスミッション、ホイール、サスペンション部品が搭載されます。次にシート、インストルメントクラスター、ボディパネルなどの大型部品、続いて窓や各種取り付け部品が設置されます。

組立ラインを出た車は、そのまま解体場へ行き、同じ手順で逆向きに分解可能です。化学反応も大きな物理変化も起きず、すべての部品が存在し、識別可能です。

プロセス製造とディスクリート製造の共通点

両製造スタイルとも、同じ種類の生産パラメータを必要とします。缶詰スープを作るにしても電気モーターを作るにしても、メーカーはコスト削減と利益増大を目指します。したがって、スループット（工場から出荷される量）、運用コスト、アイテムまたは標準単位体積あたりの製造コストなどを測定します。

両者とも、エンジニアは設備の稼働率向上とルーティング・工具利用の最適化により運用コストを削減しなければなりません。ユーティリティ、原材料、労働の効率を改善しながら、プラント全体のスループットを維持・向上させる方法を見つける必要があります。これには部門間の広範な協力が不可欠です。

ある部門でスループットが向上しても、それが最善策とは限りません。例えば、溶鋼にフェロシリコンを添加すると流動性が高まり生産量は増えますが、炉内耐火物と反応し、メンテナンス停止が頻発する恐れがあります。プロセス製造であれディスクリート製造であれ、すべての生産変更は変更受入プロセスを経て、総利益が増加するか確認すべきです。

最後に、しかし最も重要なのは、両タイプの施設に同レベルの安全計画と教育が必要だということです。多くの危険が両方の製造施設に存在し、傷害と死亡事故は両方で発生します。労働安全衛生局（OSHA）には業界固有のプロトコルもありますが、両製造カテゴリー間で多くの重複があります。

プロセス製造とディスクリート製造それぞれの固有の課題

両製造分野は似ていますが、重要な違いがあり、それぞれ固有の課題を生んでいます。

プロセス製造では、最適化の課題の一部として、原材料投入の予測とジャストインタイムやリーン生産の観点から適切なタイミングで供給を受けられるかが挙げられます。ディスクリート製造でも懸念事項ですが、必要部品数の予測はやや容易です。

例えば、電子機器（ディスクリート）メーカーが製品1つあたり4つの小型増幅チップを必要とする場合、4の倍数でチップを購入すればよいでしょう。一方、H形鋼などの構造形鋼を生産する製鉄所を想像してください。スクラップ鋼から連続的に鋼を溶製・圧延します。品質管理のためにプロセスを繰り返し可能にするには、プロセス中の試験サンプルに基づき、少量の「マスターアロイ」を添加して化学成分を微調整します。スクラップの供給源（シュレッドされたH形鋼、家電、自動車ボディなど）によって化学成分は日々大きく変動するため、手元に置くべきマスターアロイの在庫は変動する速度で消費され、モデリングと予測が極めて困難です。さらに、食品、化学薬品など賞味期限の短いアイテムを扱うプロセス製造も多く、原材料の過剰在庫は廃棄につながります。

ディスクリート製造にはディスクリート製造の難しさがあります。連続プロセス製造では、ルーティングが明確で意思決定と輸送時間がほぼゼロであることが多いです。化学薬品は反応器から蒸留塔へ直接パイプで送られ、鋼塊は切断後直接圧延機へ移動します。一方、ディスクリート製造では、機械加工部品に複数の経路があり、各アイテムに最も論理的な経路を選ぶのが最適化です。これは、供給やメンテナンススケジュールに基づく工程設備の実行順序変更や、検査後の再加工・修理ラインへの戻しを意味することもあります。

オルタネーター取り付けブラケットを考えます。穴あけ1つ、溶接1つ、ボルト締め2つが必要ですが、順序は問いません。プラントエンジニアや技術者は先を見越し、まず穴あけ作業を実施して在庫を積み上げ、その後ドリルを定期メンテナンスに出し、在庫を溶接ステーションへ送るといった判断が可能です。

プロセス製造とディスクリート製造は似た問題の影響を受けつつ、それぞれ固有の課題も抱えています。どの製造現場も真に「プロセス」または「ディスクリート」のみではありません。エンジニアは両分野の問題解決を学び、自施設から最大の価値を引き出すべきです。今後数週間で、プロセスエンジニアリングに必要な設備と、リモート監視がプロセス産業をどう前進させているかを掘り下げます。