位置ベース自動化：移動資産のデジタルツインが産業自動化成功を導く

2021年8月27日

この記事は、デジタルツインという有望なコンセプトが、なぜエンドツーエンドの自動化と接続性という目標にしばしば届かないのかを概説する。完全なデジタルトランスフォーメーションを達成するには、企業がデジタルツインに、ショップフロアとサプライチェーンのすべての移動資産の精密な位置ベースデータを装備する必要があると論じる。この包括的な位置ベースデータにより、デジタルツインは運用卓越性、スマートプロセス自動化、生産品質向上のための実行可能なインサイトを創出できる。ユースケースには、資産管理からツール管理までの位置ベース自動化が含まれ、生産性、品質、柔軟性、持続可能性の向上につながる。

Digital Twin Consortiumの定義によれば、デジタルツインは現実世界のエンティティとプロセスの仮想表現であり、仮想と現実世界のエンティティを同期させるメカニズムである[1]。センサーデータを用いてデジタルツインは仮想モデルを作成し、産業環境における物理資産やプロセスの現在および未来の状態を分析、最適化、自動化するために利用できる。製品イテレーション、資産管理、予知保全、ダウンタイム防止など、デジタルツインは多様なユースケースを可能にし、企業がメンテナンス、持続可能性、プロセス効率、パフォーマンスについてデータに基づく意思決定を行えるようにする。

エンドツーエンド自動化に欠けていたピース

デジタルツインのコンセプトは新しいものではないが、産業自動化とスマート製造プロセス実装におけるその関連性は継続的に高まっている。これまで、物理的なショップフロアとそのデジタルツインの両方に一つの弱点があった：ショップフロア上の移動資産に関するデータの驚くべき不足だ。KINEXON Inc.アメリカCEOのMehdi Bentanfous氏は「デジタルツインのインパクトは、それが引き出すデータの強さしかない。典型的な生産施設の全資産の1%しか占めない機械類が、これまでデジタル化されてきた主役だ。これは企業がショップフロアの99%──工場内を移動する製品、パレット、ツール、AGV等──に関する重要な情報を欠いていることを意味する。KINEXONのアプローチは位置ベースであり、超精密リアルタイム資産追跡センサーが、ショップフロアとサプライチェーンの動的プロセスを真に反映し、比類なき状況認識を生み出すデータを提供する」と述べる。

したがって、デジタルツインは機械制御とプロトタイピングで成功裏に活用されてきたが、ショップフロアとサプライチェーン上の資産の位置と製品ステータスに関するリアルタイムデータの潜在能力については、まだ表面をなぞったに過ぎない。KINEXONの位置ベース自動化プラットフォーム（LAP）は、異なる技術ソースからの位置データを位置ベースデジタルツインに変換することで、この現在のデータギャップを埋める。このデジタルツインがリアルタイムで実行可能なインサイトを生成する。IDC Manufacturing Insights EMEAシニアディレクターのJan Burian氏によれば、「リアルタイムローカライゼーションは、明日のスマートファクトリーに不可欠かつ不可欠な部分です。ショップフロアで達成できる透明性により、企業は生産スループットとロジスティクスを改善できます。」

機械とプロセスの自動化が進む中、関与する移動資産をデジタル化することは、生産プロセスのエンドツーエンド自動化と最適化にとって不可欠であることが証明されている。サプライチェーン全体で、移動資産のリアルタイムデータは、屋内ではUWBやBLE、屋外ではGPS等の様々な技術で追跡可能だ。これらは位置ベース自動化プラットフォームで処理・活性化され、同時にWMS、MES、IoTおよび分析プラットフォームなどのサードパーティシステムにも供給される。例えばWMSならリアルタイムでより速く反応し受注管理を再優先できるし、MESならリアルタイム資材補充データに基づくより良い機械制御と計画が可能になる。また、一般的なIoTと分析プラットフォームも、位置ベース自動化プラットフォームとの統合により恩恵を受ける。デジタルツインからの位置ベースデータを温度、圧力、その他受注関連コンテキストデータなどのセンサーデータと組み合わせることで、サプライヤーから顧客までサプライチェーンプロセスを初めて全体的に分析できるからだ。このエンドツーエンドの透明性は、デジタルトランスフォーメーションイニシアチブの中で最も重要な成果物の一つだ。

企業が産業用Internet of Things（IIoT）のメリットを最大限に活用できるようにする鍵は、KINEXONの比類なき相互運用性への注力だ。デジタルツインがローカライゼーションスペクトラム全体の技術を統合し、現在のソフトウェアスタックにもシームレスに統合されることを保証することで、ソフトウェアシステム、ユーザー、プロセス間のシナジーをサプライチェーン全体で創出する。KINEXONはデジタルツインでテクノロジーサイロを価値創造データソースに変え、データ共有と統合を通じてスマート製造ユースケースを可能にすることを目指している。

デジタルツインが定着していることは疑いなく、2020年は離散製造におけるその価値を証明した年だった。「COVID-19パンデミックで経験したような経済的混乱と需要変動の時代には、デジタルツインは企業がサプライチェーンと生産のための堅牢でレジリエントな計画を立てるのを助けます。それは貴重なアドバンテージです」とBentanfous氏は語る。当然ながら、デジタルツイン市場には驚異的な成長軌道がある。パンデミック前、Gartnerの調査ではIoTプロジェクト実施組織の13%が既にデジタルツインを使用し、62%がデジタルツイン利用の過程中または計画中だった。パンデミック後、Gartnerは2023年までにIoTを導入した中堅・大手企業の3分の1が、COVID-19動機付けユースケースに関連した少なくとも1つのデジタルツインを導入すると予測している[2]。市場全体は2026年までに482億ドルに達すると予測される[3]。

位置ベースデジタルツインへの投資がもたらすトップ5の理由

1. プロセス最適化と生産時間短縮

位置ベースデジタルツインは、在庫管理、プロセス自動化、ペーパーレス生産、トラック＆トレース、自動ツール管理、AMR運用、検索・発見など、無数のIoTユースケースでデータを活用できる。データは自動化の鍵であるだけでなく、トレーサビリティとサプライチェーン全体のデジタル糸の創出にも不可欠だ。デジタルツインは、過去とリアルタイムデータを活用し未来予測を行うことで、無駄、遅延、非効率を削減できる。

2. リアルタイムリスク評価と予知保全

位置ベース自動化プラットフォーム（LAP）で処理されるデータは、作業員と資産の双方に対するリスク特定に不可欠だ。汎用的または定期的なメンテナンススケジュールに頼る代わりに、デジタルツインは予知的・状態ベースのメンテナンスを可能にする。これにより望まない機械ダウンタイムを防ぎ、リソースを合理化し、資産可用性と信頼性を向上させる。同時に、作業員安全、衝突防止、その他職場安全アプリケーションへの莫大な潜在力を秘めている。

3. 即時価値と迅速なROI

移動物向けデジタルツインは、すぐに使えるRTLSやその他ロケーティングシステムからのデータで燃料される。それらの知見がデータ駆動型意思決定を促し、ボトルネックと最適化機会を特定する。

顧客フレンドリーなインターフェースにより、既存ITやOTシステムに負担をかけず、運用レベルで即時価値を提供する。

4. すべてのIoTシステムの統合

相互運用性は成功するデジタルトランスフォーメーション戦略の鍵だ。KINEXONのデジタルツインは、既存ソフトウェアスタックにシームレスに統合され、あらゆる技術ソースからのデータを処理するよう設計されている。ITやOTに過度な要求をせず、直接的に位置ベース自動化を可能にしつつ、サードパーティソフトウェアの他IoTプロセスとビッグデータ分析に優れた入力を提供する。

5. ビジネスの未来対応

デジタルツインと位置ベース自動化は、AIや機械学習などの最先端技術のメリットを享受するための基盤だ。セントラルオートメーションハブとして、技術と部門のサイロを減らし、協業とイノベーションを促進する。これは、リモートリアルタイム監視、トラブルシューティング、協力、そしてますますグローバルで断片化する世界での働き方の現実に対する需要を考慮すると、より一層重要になる。

ユースケース例：

デジタルツインは業界垂直を問わず価値があるが、自動車と製造は主要セクターだ：

── 製造：自動ツール管理で組立ライン速度5%向上

世界的大手自動車メーカーが、組立ラインでの自動ツール管理にKINEXONの位置ベース自動化プラットフォームを活用。ツールの自動設定、ジオフェンスの迅速・効果的な作成、組立プロセスの超精密デジタル可視化により、数百万ドルのコスト削減だけでなく、手動エラーと製品リコールも削減。この多国籍自動車メーカー向けソリューションは複数の業界賞を受賞。

── 自動車サプライヤー：マテリアルフロー最適化で年間コスト削減と生産性向上

大手自動車サプライヤーContinentalが、サプライチェーン＆マテリアルフロー最適化にKINEXONソフトウェアを活用。AGVとピッキングボックスにRTLSセンサーを搭載し、データをデジタルツインで処理。AGV稼働率向上だけでなく、資材供給と補充を最適化し、社内物流プロセスの完全な透明性を実現。詳細なソリューション全容はこちらのケーススタディで。

結論：位置情報対応デジタルツインでデジタルトランスフォーメーションを完成させる

「位置データは今日、企業にとって最大の未開拓リソースの一つです。同時に、IoTアプリケーションから真の価値を引き出すには、『モノの位置』ユニバースからの信頼性と精度の高いデータが不可欠です」とBentanfous氏。

位置ベースデジタルツインへの投資は、今日のボトムラインにとって合理的な財務判断であるだけでなく、中長期的なさらなるコスト削減の基盤となる。最近の価格革命と、超精密超広帯域（UWB）による屋内追跡やGPSによる屋外追跡など、様々なローカライゼーション技術の採用率増加を踏まえると、移動物向けデジタルツインによる位置ベース自動化で価値を付加するポテンシャルは、今やあらゆる企業が活用できる段階に達している。

Jasmin Welter氏はグローバルテクノロジー企業KINEXONのB2Bマーケティングマネージャー。KINEXONで位置技術の産業自動化活用を推進。製造と物流業界で国際企業と10年以上の経験を持ち、スマート製造とデジタルトランスフォーメーションに特化。LinkedInでJasminとつながり、位置ベース自動化の更新情報をフォローできます。

[1] https://www.digitaltwinconsortium.org/initiatives/the-definition-of-a-digital-twin.htm
[2] https://www.gartner.com/en/newsroom/press-releases/2020-10-29-gartner-survey-reveals-47-percent-of-organizations-will-increase-investments-in-iot-despite-the-impact-of-covid-19-
[3] https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/digital-twin-market-225269522.html