先進ロボティクス入門：製造効率とイノベーションを飛躍させる

Manufacturing Globalが、製造業における先進ロボティクスの応用に深く迫ります。

従来型ロボティクスと比較して、「先進ロボティクス」の能力は、メーカーに「優れた知覚、統合性、適応性、移動性」を提供します。これらの改善により、より速いセットアップ、立ち上げ、再構成、より効率的で安定した運用が可能になります」とBCGは説明します。

「未来の工場」と「インダストリー4.0」戦略を実装するメーカーは、先進ロボティクスを高度な自動化の不可欠な部分として導入しています。先進ロボティクスを採用する企業は、プラント構造とプロセスの強化、工場とサプライチェーンにおける生産性と柔軟性の向上の恩恵を受けています。「分析によると、先進ロボットの使用で転換コストを最大15%削減でき、先進ロボティクスを他の技術、プロセス改善、構造的レイアウト変更と組み合わせると、最大40%の節約が可能です」とBCGは指摘します。

何がロボティクス技術を「先進」たらしめるのか？

BCGは先進自動化を「デバイスと装置が人間の介入なしに意思決定し、自律的に行動できる分散型インテリジェンス」と定義します。BCGは、この技術が4つの核心要素で構成されると付け加えます：

1. 包括的データモデル（デジタルツイン）：製品と生産システムのデジタル表現を提供。「生産装置（先進ロボットなど）がモデルにアクセスし、例えば必要な経路をその場で計画できます。」
2. クラウドエッジインフラストラクチャ：計算能力とストレージを生産ネットワークのエッジにシフトし、ITとOT（運用技術）を橋渡し。「データを収集しクラウドサービスに転送して処理できます。さらに、ショップフロアのプロセスが環境変化に自律的に適応できるようになります。」
3. データ処理技術：様々なサイズ、タイプ、速度のデータを意味ある情報に変換。「データ処理技術の最近の進歩により、生産者は（経路計画などの）プロセスを継続的に最適化できます。」
4. ワークフロー制御システム：人間や装置が実行するすべてのタスクを同期。「マシンと人間の両方をデジタルに接続・統合することで、ワークフロー全体を効率的に管理します。ワークフロー制御システムの構成は、中央集権的アーキテクチャから分散型へと進化する可能性が高いです。」

なぜメーカーは先進ロボティクスを採用すべきか？

製造業における現在の先進ロボティクス市場価値は2020年に166億米ドル、2021年にはさらに20億米ドル増の186億米ドルに達すると予想されており、オペレーションのデジタル化がグローバルメーカーに価値を提供していることは明らかです。

先進ロボティクスを製造業で採用することで得られる多くのメリットには以下が含まれます：

• 知覚： 従来型ロボティクスと比較し、先進ロボットは自然言語処理、コンピュータビジョン、センサーを活用し、自律性、器用さ、精度を向上。結果として、より複雑なタスクを完遂可能。
• 統合性： サービス指向アーキテクチャ、改善された接続性、包括的データモデルへのアクセス、インターフェースとプログラミングの改善により、先進ロボティクスはセットアップが速く、タスク習得に要する時間が短い。
• 適応性： 先進データ処理とクラウドサービスにより、先進ロボットは環境を学習し自律的に適応し、ワークフローを改善。
• 移動性： 機械学習とコンピュータビジョンを活用し、先進ロボティクスは環境を自律的にガイドして移動可能。
• 効率性： 先進ロボティクスを複雑なタスクに拡張することで、柔軟な自動化がコストのかかる段取り替え時間を削減し、効率を改善。
• 生産性： 効率性と同様に、柔軟性の向上とリアルタイム問題解決能力により、先進ロボティクスは生産性を向上。
• 安全性： 先進センサーと低遅延通信を使用し、環境のより良い理解と適応・反応能力により、安全性が大幅に向上。
• 品質： ネットワーク共有データの使用により、先進ロボティクスはサイロを削減し、品質問題の特定と根本原因追跡を容易に。
• 俊敏性： 独立して適応することで、先進ロボティクスは時間のかかる準備なしに生産オペレーションをより俊敏に。

導入課題の克服

「私の視点では、コミュニケーションがここでの主要課題です。ショップフロア上でも、ショップフロアと異なるITシステム間でも。ショップフロアでは、接続性は一方でロボットの柔軟性に合うよう十分柔軟である必要がありますが、他方で産業ユースケースを支えるために十分安定で安全である必要があります。将来のロボットは、タスクを遂行するために多くの異なるデータシステムから直接データを引き出します。これは、接続性が新たな脅威に対してオープンにならないよう確保するため、ITセキュリティに新たな要件を課します。

「ワイヤレス接続が、必要な柔軟性を提供するショップフロア通信の鍵であり、5Gが柔軟性、安定性、セキュリティの完璧な組み合わせをもたらすと見ています。ITセキュリティの面では、既存のオフィスネットワークを工場に拡張しようとせず、工場の条件とニーズに最適化された別ネットワークを構築することが重要だと考えます」と、エリクソンのスマート製造ポートフォリオマネージャー、セバスチャン・エルムグレン氏。

先進ロボティクスの価値と、コネクテッド未来工場における役割

大多数のメーカーが先進ロボティクスの未来工場における重要な役割を認識する中、マルチスピード使用、モバイルアプリケーション、ロボティックキッティングなど、多くの機能タイプがますます重要になると予想されています。BCGによると、「調査回答者の約70%が、これらの機能を将来の生産にとって非常に関連性が高いと説明しています。」

工場プロセスを変革する潜在力を持つ先進ロボティクスは、業界の複雑性増大に対処する必要不可欠なツールになるとメーカーは信じています。「先進ロボティクスは自動化プロセスに柔軟性をもたらし、以前は自動化できなかったことを自動化可能にし、製品のマスカスタマイゼーションへの道を開きます」と、エリクソンのスマート製造ポートフォリオマネージャー、セバスチャン・エルムグレン氏。

さらにエルムグレン氏はこう付け加えます。「先進ロボティクスが将来、より汎用的な工場を開くと見ています。先進ロボティクスの完全な潜在力があれば、工場はほぼあらゆる製品を生産できるようになります。これにより製品特化型工場の必要性がなくなり、生産を顧客に近づけ、ロジスティクスチェーンを短縮できます。また、専用生産手段への大規模投資ではなく、生産をサービスとして購入することが可能になり、新規企業が製品生産を開始するハードルを下げます。」

メーカーの52%が、先進ロボティクスが2025年までに「生産性向上の最も重要なドライバーの一つになる」と予想しており、現在の技術応用は主に生産、物流、品質、メンテナンスに見られます。「メーカーの70%が、2025年までに生産と物流で先進ロボティクスが非常に重要な生産性ドライバーになると予想。品質とメンテナンスでも大幅な生産性向上を期待」とBCG。

ロボティクス導入の未来に向けたベストプラクティス

組織で先進ロボティクスを採用する際、BCGはそれが「資本投資を超えて広がる」と説明し、先進ロボティクスの採用は製造企業のビジネスモデルの多くの側面に影響を与えると述べています。

「決定の全範囲に対処するには、企業は未来の工場の包括的な目標像を開発する必要があります。このビジョンは、先進ロボティクスを含む複数の自動化技術の実装を包含すべきです」とBCGはコメントしています。

このような技術の成功的な導入を実現するには、メーカーは数量、ロットサイズ、製品バリエーション、プラントレイアウトとプロセスを特定するだけでなく、ビジネス文脈とこのような技術導入のインパクトを考慮し、明確で包括的な実装ロードマップを作成する必要があります。

メーカーはまた、組織能力の構築とシステムアーキテクチャの設計、パイロットプロジェクトでのテストと協働、成功したソリューションをパイロット段階で迅速にスケールアップすることも検討すべきです。

迷信解明：先進ロボティクスに関するトップ3の誤解

（エリクソン スマート製造ポートフォリオマネージャー、セバスチャン・エルムグレン氏）

1. 既存プロセスに先進ロボティクスを追加すればすべてのメリットが得られる。

いいえ、すべてのメリットを活用するには新しい働き方を見つける必要があります。

2. ロボットだけの問題だ。

いいえ、システム全体について考える必要があります。

3. これは未来のことだ。

いいえ、技術は今日ここにあり、使用を開始すべきです。待つべきではありません。