インダストリー4.0解説：スマート製造への意味

インダストリー4.0とスマート製造。これらの用語は何を意味するのでしょうか？ 互換的に使えるのでしょうか、それとも別物なのでしょうか？

今日、製造業や産業オートメーション業界に身を置き、これらのバズワードを何らかの形で耳にしないことはほぼ不可能です。それらはあらゆるところに現れ、思想的リーダー、業界専門家、戦略家、経営幹部によって活発に議論されています。ミッションステートメントに書かれ、多くの企業の年間目標にも組み込まれており、誰もが正確にそれらを理解しているかのような印象を与えます。しかし、少し深く掘り下げて人々に意味を尋ねると、「なんとなくわかるが、実はよく知らない」と正直に答えるか、次の人とは全く違う答えが返ってきます。それが実情なら、これらの概念に関連する何かを活用したり達成したりするのは難しいはずです。

この記事の目的は、これらの概念を定義し、相互関係と貴社との関わりを説明し、何よりなぜ今、それらがこれほど大きな話題なのか？という問いに答えることで、概念を明確にすることです。

そのために、なぜ人々がこれらの用語を定義しにくいのか、その理由に対処する必要があります。シンプルな答えは：誰もが参照できる普遍的な定義が存在しないからです。

インダストリー4.0の誕生

インダストリー4.0（欧州ではインダストリー4.0）という用語と概念は、2011年のハノーファーメッセで、ボッシュが産業生産における情報通信技術の広範な統合を説明した際に生まれました。業界全体とドイツ政府がこのアイデアに関心を寄せ、インダストリー4.0作業グループが結成されました。ボッシュ幹部のジークフリート・ダイスと、SAP元会長兼CEOでドイツ国立科学アカデミー（acatech）会長のヘニング・カゲルマンが率いました。2013年、この作業グループはドイツ連邦政府にインダストリー4.0実装推奨案を提示しました。この瞬間から第4次産業革命が誕生し、作業グループメンバーはインダストリー4.0の創設者かつ推進役として認識されるようになりました。

作業グループが作成した85ページの文書は、第4次産業革命に突入しつつあることを説明することから始まり、だからこそ「インダストリー4.0」の「4」なのです。第4次産業革命を理解するには、最初の3つを振り返り、いかにここまで来たかを知ることが役立ちます。

産業革命の歴史

「THE産業革命」と呼ばれる第1次産業革命は、実はこれまでの4つの革命の最初に過ぎません。

• 第1次革命：蒸気と水力を利用し、手作業から機械へ、生の筋力を置き換えました。
• 第2次革命：電気と組立ラインを活用し、大量生産を実現しました。
• 第3次革命：エレクトロニクスとソフトウェアを駆使し、これらが融合した最も象徴的な例がコンピューター、産業現場ではプログラマブルロジックコントローラ（PLC）です。高度な自動化の時代が到来しました。
• 第4次革命：まさに今起きている革命です。物理世界、デジタル世界、バーチャル世界が衝突し、スマート製品、プロセス、スマートファクトリーを生み出します。この革命は主にサイバー・フィジカル・システム（CPS）とモノのインターネット（IoT）によって推進され、従来の「工場の床」を遥かに超えた、高度に知能化・統合・自動化された製造エコシステムを創出します。

4つの産業革命を描いた図、著者提供

サイバー・フィジカル・システムとは、物理プロセス、計算、ネットワークの統合を指します。cyberphysicalsystems.orgによれば、組み込みコンピューターとネットワークがフィードバックループで物理プロセスを監視・制御し、物理プロセスが計算に影響し、逆もまた然りです。

モノのインターネット（IoT）とは、人間やコンピューターインターフェースを必要とせず、通常インターネットを活用したデバイス間通信の相互接続ネットワークを指します。「IoT」というフレーズは驚くべきことに1999年に遡ります。P&Gの社員がRFIDを説明するために用いたのが始まりで、以来、継続的に拡大・進化し、多くの事柄を含むようになりました。それだけで独立した議論トピックになり得ます。

インダストリー4.0を定義しようとして

これらを総合すると、インダストリー4.0は単に機械と製品をインターネットで接続することではありません。パラダイムシフトであり、ビジネスの組織化、管理、アプローチの在り方そのものを変えるものです。社会として、インダストリー4.0の影響をすでに感じ始めています。企業だけでなく、世界中の政府が未来への道として多額の資金を投じています。

作業グループは、インダストリー4.0をスマート製品、プロセス、スマートファクトリーの創出に焦点を当てた概念と特徴づけました。しかし、その表現はあまりに壮大で曖昧すぎ、ほとんど役に立ちません。ビジョナリーな言葉に胸を躍らせても、定義は得られません。作業グループは真の定義を与えず、その定義の欠如がこの概念を抽象的で混乱させるものにしています。

作業グループ招集以来、世界中でインダストリー4.0の概念が受け入れられました。各国が自国の文脈で定義しようとしましたが、当然ながらアイデアは様々です。

最も基本的なレベルでは、インダストリー4.0は、異なる視点、業界、企業機能、技術、分野を包含する広い用語です。多くの専門家が、その包括的な概念的基盤こそが主要な強みの一つと考えています。ソリューションプロバイダー、ハードウェアメーカー、企業、研究機関、政府機関などが新たなアプローチ、概念、ソリューションを継続的に開発しているため、インダストリー4.0への焦点と理解は常に進化し続けています。

インダストリー4.0、デジタルトランスフォーメーション、スマート製造の違いとは？

すでに述べた通り、インダストリー4.0に合意された正式な定義はありません。デジタルトランスフォーメーションとスマート製造も同様です。多くの組織と標準化団体がこの新領域の定義に取り組んでいますが、まだ成功していません。IECとISOの合同作業グループ21（JWG21）がおそらく最も進んでいますが、彼らにも議論の余地があるほど数年かかる見込みです。現在、彼らは「スマート製造」というフレーズに焦点を当て、インダストリー4.0の一側面を切り出しています。現段階のドラフト定義では、「サイバー、物理、人間の領域におけるプロセスとリソースの統合的かつ知能的な活用により、パフォーマンス面を改善し、製品とサービスを創出・提供し、企業のバリューチェーン内の他ドメインとも協調する製造」としています。

一方、米国立標準技術研究所（NIST）はスマート製造システムを「工場、サプライネットワーク、顧客ニーズにおける変化する要求と条件にリアルタイムで応答する、完全統合された協調的製造システム」と定義しています。

これらの概念を定義し、特定の用語で領域を確保しようとするグループは無数に存在します。国際オートメーション学会（ISA）では、これらの用語と関連概念が進化し続けることを認識し、当面は「スマート製造」の概念に焦点を当て、工場、倉庫、サプライチェーンなどを完全に統合し、機敏に顧客の製品・サービス需要を満たすエコシステムと捉えています。「インダストリー4.0」と「デジタルトランスフォーメーション」などの他のバズワードとの差異を主張することも可能ですが、これらはしばしば互換的に使用されます。

セマンティクス（意味論）に関わらず、これらの概念は膨大な量のデータを収集・活用してより良い意思決定を行うことに帰着します。ビジネスリーダーに「何を、いつすべきか」を示します。ほとんどのスマート製造イニシアチブの目標は、運用自動化の機会を特定し、データ分析を用いてより高いアジリティ、効率向上、品質改善、タイム・トゥ・マーケット短縮を実現することです。これを可能にするのは、製造をよりつながりのある、より知的で、よりダイナミックなものにする様々な最先端技術の統合的適用です。

私のアドバイス：これら全ては何を意味するのか？

用語を一つ選び、それに突き進みましょう。 「インダストリー4.0」も「スマート製造」も、明確な境界を持つ目的地ではなく、ビジョンや旅路と捉えることができます。つまり、これらの概念は見る人の目に依存します。異なる人、異なる企業にとって異なる意味を持ち、それで良いのです。業界の正式な定義を待つ代わりに、貴社にとって何を意味するかを考えましょう。議論された概念を用いてビジョンを確立し、組織全体に伝達してください。