MESとIoTプラットフォーム：製造オペレーション管理の未来をナビゲートする

MESの未来と新たなパラダイム

あらゆる業界で、製品イノベーションサイクルの加速と市場需要の変動拡大が、主に効率向上のために設計されてきた製造プラントと組織に挑戦を突きつけています。 よりパーソナライズされた製品への一般的な傾向を加えれば、「インダストリー4.0（I4.0）」革命の主要ドライバーが柔軟性である理由がわかります。言うまでもなく、生産性と品質の必須要件は消えません。実際、今日の成功には効率と柔軟性の両方が必要です。初期のPoC（概念実証）から大規模導入へ移行する中で、メーカーは製造オペレーション管理（MOM）への新たなアプローチを必要としており、これは我々が知ってきたMESエコシステムに挑戦を投げかけています。

MESの未来

製品の迅速な刷新とパーソナライズの増加により、製品ライフサイクル管理（PLM）と製造プロセスの間により緊密な統合が求められます。製品定義データのシームレスな流れにより、新製品やバリエーションの導入を加速し、製品やサービスイノベーションの市場投入までの時間を数週間から数ヶ月短縮できます。

変動する市場需要への適応には、瞬時に稼働率を上げ下げし、切り替えられる柔軟な工場が必要です。コンプライアンスやカスタマーサービスの理由から、エンドツーエンドのトレーサビリティも確保しなければなりません。これらすべての理由から、ERPの「実行アーム」としてのMESの役割は強化され、ほとんどのインダストリー4.0リーダーは依然としてMESを製造オペレーションのバックボーンと正当に見なしています。

新たなパラダイム

よく設計されたMESコアシステムの重要性を認識しつつも、ほとんどのメーカーは同様の問題に直面しています。ほとんどのMES導入は10年以上前に始まり、IT/OTのギャップがまだ広く、大量のハードワイヤリングが必要でした。その結果、中断のないオペレーションを確保するため、機能の追加や進化は依然として複数年単位のリリース/アップグレードサイクルに縛られています。第二に、ほとんどのMESソリューションは、クラウドでもオンプレミスでも、ソフトウェアソリューションを柔軟かつスケーラブルにする現在の標準パターンがまだ黎明期だった時代にアーキテクトされました。

生産幹部と話すと、製造オペレーション管理に関する2つの主要な要件が強調されます：

1. より複雑で急速に変化するオペレーションを管理下に置くため、システムの境界を越えたエンドツーエンドの可視性が必要です。正しい意思決定をするためには、リアルタイム生産データだけでなく、PLMやERPからのマスターデータの文脈も必要です。
2. 変化のペース増大に対応するため、安定したバックボーンが必要ですが、同時に、課題固有のアプリで柔軟に拡張し、それらが最終的にコアシステムを豊かにする能力も必要です。

従来の役割に加え、MESは柔軟で強力な統合、分析、アプリ開発機能を提供する必要がありますが、これらは明らかに当初のアーキテクチャでは想定されていません。

IoTの役割

もともと製品を接続し、それらを拡張するサービスを提供するために開発されたIoTプラットフォーム—GE Predix、シーメンス MindSphere、PTC ThingWorxなど—は、これらの機能を統合ソリューションにパッケージ化し、通常クラウドで容易にアクセス可能にしています。多くのメーカーがこれらを選択し、IoTとビッグデータ分析の可能性を探り、オペレーションを最適化するポイントソリューションを開発してきました。

小規模スタートアップもこの機会を捉え、これらのプラットフォームを使って、予知保全、アセットパフォーマンス管理、生産最適化の分野でパッケージソリューションを提供してきました。最後に、主要クラウドプレーヤーも、ショップフロア接続から機械学習まで、すべての基本機能を提供するIoT専用フレームワークを提供し始めています。

我々が関わる大多数の製造クライアントは同じ分岐点に立っています。初期のPoCパイロットが、アセットや完全な生産ラインの信頼性、歩留まり、全体効率において意義ある節約が達成可能であることを実証しました。また、こうしたパイロットプロジェクトは、IoTプラットフォームの柔軟性を実証し、多様な運用課題へのポイントソリューション開発時間を劇的に短縮できることを示しました。しかし、これらのボトムアップのパイロットは、互換性のない技術の乱立を招き、時にはCIOが暴走するコストとセキュリティ問題を止めるために介入せざるを得ない事態も生じました。

よく問われるのは、それらの実験をどうスケールさせ、技術の乱立を防ぎつつ、ローカルプロセスイノベーションを阻害しないかという点です。

テクノロジーだけではない

パイロットプロジェクトはまた、I4.0がよりスマートな自動化の導入よりもはるかに深い変革であることを確認させました。データに基づいてオンザフライでオペレーションを最適化することは、マネジメント文化の深い進化です。直感的なオペレーション理解に価値を置く生産管理者は、アナリティクスがその直感を支援・拡張し、徐々に自動化していくことを受け入れなければなりません。

I3.0の自動化推進が溶接工をロボットプログラマーへと進化させ、先進技術でロボットをより賢く、より自律的にしたように、I4.0は生産管理にも同じ進化を意味します。工場運営に80%の時間を費やしていた役割が、システムを微調整し、さらに賢く、最終的に自律的にすることを要求されるようになります。

これが些細な変革だと思うなら、次回の工場訪問で、最近導入された生産ダッシュボードがショップフロアの現実を本当に反映し、生産を推進するために使われているか確認してみてください。しかし稀なケースを除き、スーパーバイザーは依然として自分のExcelスプレッドシートでオペレーションを推進し、日次の生産会議を運営する必要性を、かなり説得力を持って説明するでしょう。

さらに深く掘り下げると、センサーをさらに数個追加し、持続的な問題をより良く理解するためのシンプルな分析という彼の最新の要望が6ヶ月かかったこと、そして彼が最終的に編み出した解決策を自動化できないのは、既存のIT/OTランドスケープに基づくコストと時間の問題だとわかります。

未来のMES

業界を問わず、CIOは今、MESとIoTプラットフォームが並行して導入され、時間とともに統合され、今後10年以上のI4.0戦略を支えられる柔軟でスケーラブルなプラットフォームへと進化する未来を検討しています。

企業の初期状態はかなり異なりますが、一般的な方向性は非常に似ています。第一に、MESから特定開発を整理し、運用の手続き面に焦点を当て、ERPと緊密に統合された合理化されたコアシステムを導入します。標準/規制レポート要件も含みます。「モッドなし」の標準導入に戻ることでコストを抑制し、定期的なアップグレードを通じてベンダーのイノベーションを活用できます。一般的な方向性は、クラウド標準に基づく更なる開放性に向かっており、MESシステムもモダンなアーキテクチャへの統合が容易になります。第二に、IoTプラットフォームを活用し、継続的な進化とより高速なライフサイクルを必要とするパフォーマンス監視と最適化アプリケーションを開発します。プラットフォームを使って課題を理解、解決、検証し、検証済みソリューションを次のMESリリースの要件にフィードバックします。プラットフォームが暫定ソリューションの実装も可能であれば、アップグレードの費用を早期に回収できます。

適切な投資によって前述の新スキル開発を支援すれば、IoTプラットフォームの導入はI4.0変革を大幅に加速できます。前向きなプロセスエキスパートとデータサイエンティストで構成される専任データチームの創設—プラント間を移動しパイロットとロールアウトを支援—は、ほとんどのリーダーが投資している分野の一つです。これらのデータチームの中には、プロセスエンジニアと生産スーパーバイザーと緊密に協力し、高インパクト課題に対処するアプリの連続リリースを生み出すアジャイル開発チームを含むものもあります。

市販MES導入とプラットフォームベースのオーダーメイド分析アプリケーション間のシームレスな統合を可能にするアーキテクチャパターンの開発は、主要クライアントとの共同イノベーションの主要軸です。朗報は、これらがCRMパッケージのフロントエンドで成功裏に導入してきたのと同じパターンだということです。

プロセスエンジニア、データサイエンティスト、クラウドアーキテクトからなる多領域チームが、クラウドテクノロジーの力を活用し、アプリ一つずつで自律オペレーションの状態に到達する可能性を探っています。そう遠くない未来、「製造アプリストア」の概念が現実になるかもしれません。

パスカル・ブロセ、カプジェミニ デジタル製造担当CTO