モダン工場自動化とインダストリー4.0で効率を解き放つ：完全ガイド

自動化とインダストリー4.0が製造セクターを支配しています。

自動化を用いれば、あらゆる組織が人間の介入をほぼ、またはまったく必要とせずにプロセスを実行できます。自動化は多様な装置を駆動し、幅広い製造環境で様々な目的を果たせます。

自動化がこれほど効果的なのは、人間の支援を減らすことで品質、アウトプット、効率を高め、エラー・リスクを劇的に低減するからです。

最も基本的な形では、自動化はコントローラーを利用し、測定された状態を所定の値リストと照らし合わせて評価し、効率に必要な望ましい環境と条件を維持します。

産業オートメーション

産業現場での自動化は、コンピュータのような制御システムと大量のデータを用いて、製造環境内の装置とプロセスを管理します。この業界のビジネスは常にアウトプット、生産性、効率の向上を模索しており、自動化は機械を特定の測定状態に保ちます。

ほとんどの自動化生産ラインは、ワークステーションと、アイテムを多数の生産フェーズを通じて移動させる搬送システムで構成され、製品の目的や外観を変える多様なツールを使用します。

ロジック・コントローラーが、機械の使用順序と各機械が製品に作業する時間を管理することで、このプロセスを監督します。

ビジネスは、製造、精製、個別部品の生産、必要に応じた最終製品の組み立てに、自動化インフラストラクチャを使用できます。

さまざまな工場自動化システム

それぞれ特定の目的を持つ4種類の自動化があります：

• フレキシブル製造システム（FMS） – FMSを使用すると、生産ラインがプログラマブル・システムの能力を拡張し、生産ラグなし、または最小限のラグでチェンジオーバーを実現できます。
• プログラマブル – プログラマブル・オートメーションにより、完成品の仕様変更（例：子供用おもちゃの色変更）に対応して製造プロセス全体を適応・再編成できます。このソリューションは一般的に、数値制御工作機械をコンピュータ・プログラムで運用し、必要な仕様変更に応じたさまざまなバッチを生産します。
• リジッド、固定、ハード – 名前が示す通り、これらのシステムは生産プロセス全体で固定され、大幅な改修なしでは変更できません。この出力は一般的に、自動車製造のような単一品目の大量生産ラインに限定されます。
• コンピュータ統合製造（CIM） – コンピュータ統合製造システムは、コンピュータ・システムに依存するすべての工場関連自動化と生産プロセスを包含します。CIMシステムには一般的に以下が含まれます：

– 自動クレーンと搬送システム
– 数値制御工作機械
– CADとCAMの統合
– コンピュータ支援計画
– コンピュータ支援スケジューリングと生産
– マシン・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、別名第4次産業革命、または単にスマート・マニュファクチャリングは、製造シナリオにおける自動化とデータ・セットの活用です。この高度に直感的で相互接続されたプロセスにより、生産ラインは常に変化する業界の要件を満たせます。

インダストリー4.0の枠組み内では、あらゆるスタンドアロン活動が、ますます高い速度と精度で他のすべてのプロセスと接続できるようになり、オペレーション全体に価値を付加します。

インダストリー4.0は「技術進化の9つの柱」で構成されます。以下で詳しく説明します：

• 柱1：アディティブ・マニュファクチャリング – 3Dプリンティングの別称。3D技術で層を作り、オブジェクト全体を形成して製品を作ります。小ロットのカスタム製品、軽量機械部品、試作に常用されます。
• 柱2：拡張現実（AR） – 機械内の問題特定、トレーニング、診断目的に最適です。
• 柱3：自律ロボティクス – ロボティクスは、生産段階に応じてコア目的を変更できます。人間の環境で安全に作業できるだけでなく、ロボット同士で通信も可能です。
• 柱4：ビッグデータ＆アナリティクス – すべてのビジネスが渇望す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、プロセスを改善し、適切と判断した箇所にリソースを再配置できます。
• 柱5：クラウド – 製造には会社敷地を超えた協働が必要で、データ収集、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不可欠です。
• 柱6：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への移行です。しかし、これにはより洗練されたユーザー・アクセス・レベルと、ネットワーク・サイバー・セキュリティへのより高い依存が求められます。
• 柱7：水平・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。例えば、生産ライン・マネージャーが小売組織や製造部門からの情報など、サプライ・チェーンの他領域を把握したい場合があります。
• 柱8：モノのインターネット（IoT） – IoTセンサーは生産ラインと管制センターの多くの資産に存在します。これらの資産が互いに通信し、生産スタッフに生産ライン運営の詳細な洞察を提供します。これはクラウドに送られ、予知保全に活用されます。
• 柱9：シミュレーション – 製品、材料、手順の3Dシミュレーションがリアルタイム・データを利用し、それを生産オペレーション全体のバーチャル・モデルに変換します。