デジタル変革を加速：リアルタイムMESデータが工場効率を向上

完全デジタル工場への推進に伴い、製造実行システム（MES）ソフトウェアは、あらゆるタイプの製造業者にとってこれまで以上に重要になっています。最新の高速応答MESソリューションを製造オペレーションに導入することで、時間に敏感な運用データの迅速な更新を取得し、工場プロセスの改善とデジタル工場の実現に近づけることができます。

製造とビジネス・ソフトウェア・システムの融合が進むにつれ、より多くの製造業者がデジタル工場のメリットを実感しています。リアルタイムまたはニア・リアルタイムのデータ・パフォーマンスは、これまで利用できなかったほどの製造洞察を提供します。製造業者は、スマート・マニュファクチャリング・ソリューションと産業用IoT（IIoT）に必要なインフラの導入に本気で取り組んでおり、その核心にはクラウドベースのMESシステムが位置しています。

「ビジネス・システムの融合による、設備とシステム運用の詳細な分析というトレンドが見られます。データ・プロバイダーが連携し始めています」と、5ME（オハイオ州シンシナティ）のエグゼクティブ・バイス・プレジデント、Pete Tecos氏は語り、5MEが最近SmartWareと提携し、Freedom Smart ManufacturingソリューションとSmartWareのBigfoot CMMS（コンピュータ化保全管理システム）プラットフォームを統合したことを挙げました。「データをより速く収集し、様々なシステム間で共有すれば、全体運用のより良い把握が可能になります。」

クラウドの影響

より多くの企業がクラウドベースの製造技術を採用するにつれ、MESソリューション、エンタープライズ・リソース管理（ERP）、現場データ収集システムの機能がよりシームレスに融合し、IIoTとインダストリー4.0の取り組みを現場でより効果的にしています。

「これにより、『製造業の聖杯』であるリアルタイム包括的システム分析がデータ共有を通じて追求可能になります」とTecos氏。「調整や修正がより速く、製造オペレーションへの支障も少なく行えます。」

今日の製造ソフトウェア・ソリューションは、総合設備効率（OEE）などの主要工場指標を追跡する豊富なツールを製造企業に提供しており、これらの充実したシステムは、IoT/IIoTの要求に応えるためにソリューション開発者が提携するにつれ、うまく融合しつつあります。

「基本的に、プラント・フロア・レベルで資産と多様な製造システムとインターフェースし、次に可視化レイヤー（OEEコックピット）を提供してパフォーマンスとKPIを表示し、最後にリアルタイム情報をビジネス・システム空間（ERP、MES、CMMS、品質システム）へアップストリームにプッシュします。これらすべてのシステムがサイロ化せず共生的に機能すれば、リアルタイム運用インテリジェンスの交換を通じて、高効率な適応型製造へと運用を導くことができます。それが聖杯です」とTecos氏。

他プラットフォームとの互換性が鍵だとTecos氏は付け加えます。「使いやすさ、データ収集能力、機械タイプへの汎用性も重要です。当社のソフトウェアはデータを複数の視点から提示し、頻度、継続時間、収益化の3カテゴリーに分類します。これらの相関関係を分析し、頻度と継続時間のデータから運用の収益化ビューを作成します。」

5MEの一部顧客の成果は印象的です。5MEのeLogシステム導入後、重機メーカーCaterpillarのイリノイ州イースト・ピオリア工場では、平均遅延時間を半減し、Freedom eLogを導入した機械全体でマシン・イン・サイクル・タイムを30%改善し、120万ドルの付加価値増加につながりました。同社は、電子的な「ファクト・ベース」データが、以前使用していた紙ベースの手動プロセスよりもはるかに優れ、正確で、感情的でないと報告しています。

エンタープライズ視点の採用

MESシステムはもはやスタンドアロン・システムではないと、Siemens PLM Software（テキサス州プラノ）のバイス・プレジデント（製造プラクティス、米州担当）Stephen Brown氏は指摘します。「MESは、相互接続されたエンタープライズITインフラストラクチャの一部です。MESの価値は、製品開発と生産エンジニアリングへのアップストリーム、オートメーションへのダウンストリームの両方で、全体のバリューチェーン内でMESシステムがどの程度うまく統合されているかによって定義されます。」

「顧客は、製品設計から生産計画、生産エンジニアリング、生産実行、そしてサービスまで、バリューチェーン全体をデジタル化したいと考えています。これを私たちはDigital Enterpriseと呼んでいます」とBrown氏。「より具体的には、Digital Twinという言葉を使います。製品だけでなく、生産プロセス、プラントと生産設備のDigital Twinの作成を支援します。お客様は、試作、金型、物理的資産に多額の費用をかける前に、Digital Twinを使用して製品とその製造プロセスを完全にシミュレーションできます。」

これらの要因が迅速なイノベーションを可能にすると氏は指摘します。「単に製造オペレーションを管理するだけではありません。新しい製品要件に対応できる、柔軟で応答性が高く、予測可能な製造プロセスを作ることが重要なのです。」

生産段階に入り、オートメーションと連携すれば、Siemensの顧客は現場からのリアルタイム・データを用いて意思決定できるとBrown氏。「例としては、生産スケジューリング・ソフトウェアによるスケジュール最適化に使用できるリアルタイムの機械可用性や稼働率、生産中に特定された品質問題をニア・リアルタイムでエンジニアリングに伝達し、部品の処分判定を行えることなどです。これは特に航空宇宙で重要です。最後に、MindsphereでIoTとデータ分析を重ね合わせ、Digital Enterprise全体でループを閉じます。」

SiemensはTeamcenter PLMでイノベーションと変更プロセスを管理し、製品と製造プロセスのDigital Twinを作成するとBrown氏。「その後、MOM（製造オペレーション管理）ポートフォリオと統合し、必要な製品、製造、品質データを現場に送り、MindsphereでIoTとビッグデータ分析を用いて実績データを取得し、洞察を製品とプロセス設計にフィードバックして継続的改善を図ります。」

IIoTへの備え

製造業者は、ビッグデータとIoT/IIoTのブーム、クラウド・モビリティをより活用しようとしていますと、Dassault Systèmes-Delmiaのバイス・プレジデント、Eric Green氏は語ります。「これらはすべて現在の製造業者に影響を与えていますが、明確なビジネス・ケースができるまでは、まだ探索段階にあります。」

「IIoTとIoTに特化した技術については、まだ機会を発見し、理解している段階です。IIoTについて考えると、メーカーは長年その前身となることをやってきました」とGreen氏。「IIoTは新世代、新たな進化を提供します。しかし、20年以上前の設備を持つお客様もおり、これらの新技術は既存設備投資をサポートできる必要があります。」

製造業者にとって鍵となるのは、どこで、どうイノベーションを適用できるかを見つけることだと氏は付け加えます。「消費者として、私たちはそれぞれ、運転する自動車、スマートフォン、スマート家電で体験を創造しています。それが企業の市場参入方法に影響を与えています。メーカーにより効率的、あるいはより革新的になることを強制しているのです。」

Dassaultのような開発者にとっての目標は、魅力的な新製品を迅速かつ効率的に市場投入することだと氏。「新製品を市場に投入するには、製品設計から製造、消費者まで、イノベーション・プラットフォームが迅速なコラボレーションを可能にし、設計を市場に届ける必要があります。」これはERPを超え、よりビジネス・イノベーション・プラットフォームの領域だと氏。MOM（製造オペレーション管理）のようなアプリケーションが、モデルベースの協調アプローチで製品を設計から製造まで導くことで、製品立ち上げの提供を加速できます。

「我々組織として、それが重要な優先事項だと見ています」とGreen氏。「MOMはMESより広範な機能セットです。複数サイト、より広い範囲とスコープ、より広範な在庫管理が関わります。様々な組織がMOMを含むようスコープを拡大しており、これは我々が提供するイノベーションにつながります。」

ユーザーにニア・リアルタイム機能を提供することは重要な利点です。「グローバルな可視性があるため、変更があれば伝播され、エラーが排除される価値があります。」

Delmia-Aprisoソフトウェアは、エンジニアリングから製造のあらゆる側面までデジタル継続性を実現するとGreen氏。「異なるシナリオ（モデル・ミックスなど）を最適化するためにバーチャル・ワールドを使用する能力です」と氏。「現実世界の実行モデルとデータ、エンジニアリングのバーチャル・ワールドを組み合わせ、シミュレーションや最適化を用いて、実工場データに基づく変更の影響を、工場への展開前に評価します。Delmia Aprisoソフトウェアは、ユーザーにグローバル・オペレーションの可視性と制御を提供し、生産、在庫、品質全体での実行を最適化します。」

Siemens MOMポートフォリオには、MES、品質、高度スケジューリング、製造インテリジェンスが含まれます。「これらのアプリケーションに関連するソリューションとして、製造プラント設計とシミュレーションのTecnomatixポートフォリオ、そしてもちろんMindsphereによるIoTとデータ分析があります」とBrown氏。「エンジニアリングBOMを取り込み、製造BOMに変換し、さらに工程BOMへ。ここでMESが引き継ぎます。」

「各ステップの作業指示書を品質・検査ステップを含めて作成し、特定の部品が作業ステーションでオペレーターに提示されたときに、その指示をオペレーターに送れます」とBrown氏。「または、そのワークセルに提示された部品に基づいて、ロボット・ワークセルに特定のコードを送信できます。ロットサイズが1に近いマス・カスタマイゼーションの世界で、かつてハード・オートメーションと大量生産でしか見られなかったサイクルタイムとコストを実現できます。」

Siemensは、Simatic IT MES UAF 2.1向けの新しいAutomation Gatewayアプリも追加しました。これはOPC接続とSiemens S7コントローラへの直接接続を提供し、プロパティで構成されるオートメーション・ノード・オブジェクトをオートメーション・システム・タグに接続します。「Automation Gatewayには、オートメーション・システムとの接続維持とオートメーション・データの同期を行うサービスが含まれます。オートメーション・データはUAアプリ・コマンドで読み書き可能で、シグナル管理を通じてオートメーション・データ変更イベントを購読できます。」

更なる機械分析

分析需要の高まりに伴い、Rockwell Automation（ウィスコンシン州ミルウォーキー）が昨秋のRockwell Automation Fairで発表した新しい機械分析ソリューションなど、選択肢が増えています。これらには、デバイス向けFactoryTalk Analytics、機械メーカー向けクラウドベース・アプリケーションFactoryTalk for Machines、システムおよびエンタープライズ分析が含まれます。

分析はMESとERPシステムを補完し、IIoTを介してセンサーから流れる膨大なデータを製造業者が活用するのを支援します。「Industry 4.0とスマート・マニュファクチャリングについて語り続けられています」と、Rockwell AutomationのInformation Softwareビジネス・マネージャー、Todd Montpas氏。「彼らが本当に関心を持っているのは、技術が機械性能に拡張できるかどうか、そして彼らが本当に求めているのは、実行レベルでのそれらすべての能力です。プロセスが機能することを確実にしなければなりません。」

多くの顧客がクラウドベース・システムに関心を示しており、一部の大手顧客はMicrosoftのAzureクラウドに注目していると氏。「我々が目指しているのは、非常にスケーラブルなアプローチで、スケーラブルな実行、スケーラブルな分析戦略に組み込まれたものです。センサーを取り付けることで、機械レベルでのリアルタイム分析、故障予測のための機械学習が可能になります。」

Hannover Messeで、GE Digital（ボストン）は2017年4月、高度に自動化された生産プロセス向けのハイブリッド製造業界への提供を強化する新しいPlant Applications MESソリューションを発表しました。この新バージョンは、GEの先進的なUXデザインを用いた新しいユーザー・インターフェースを提供し、運用スタッフが設備効率を分析し、ダウンタイムの根本原因を特定できるようにします。

「今日興味深いのは、多くの顧客がIndustrial IoTに『備えよう』としていることです」と、GE Digitalのバイス・プレジデント（デジタル・プロダクト管理担当）Matthew Wells氏。「進化していますが、ハイブリッド・クラウドという概念に落ち着きつつあります。実行を重視したMES（Big E）をオンプレミスで維持したい。Industrial IoTとクラウドが提供するのは、それを補完する方法です。」

レスポンス・タイムと、製造オペレーションに99%以上の信頼性が必要なことが、メーカーのクラウド移行をためらわせてきたとWells氏。「99%の信頼性で十分か？ 多くの顧客は、製造プラントでそのリスクを受け入れません」と氏。「クラウドが真に提供するのは、データをより深く掘り下げる方法です。クラウドでは履歴を保存し、機械学習ができます。クラウドがあれば大量のデータにアクセスでき、分析の効果が高まります。」

クラウドでいつでも複数テラバイトのデータにアクセスできることで、製造業者はDigital Twinを完全に活用できるとWells氏。これがIIoTの主要な魅力です。「Digital Twinは、バックグラウンドで常時稼働し、データを調整し続ける、機械の振る舞いをモデル化する一連の分析です。そこがIndustrial IoTの価値の始まりです。急速に成長する新興市場です。」