IoTと産業オートメーションが製造イノベーションを加速する

テクノロジーが猛烈なスピードで進化する中、多くの業界がその活用により新たな価値創造と持続の道を見出しています。ドローン、3Dプリンティング、その他注目を集めるテクノロジー革新に関するニュースが定期的に流れる中、新技術導入の最大成長分野の一つである「伝統的製造業」が見過ごされがちです。

多くの人にとって「製造業」という言葉は、定型的なイメージを喚起します。薄暗く、騒々しく、汚い工場から、オペレーターによる手作業の単調な労働まで、製造業のステレオタイプは過去数十年間一貫してきました。しかし近年、消費者向けクールなテック製品と同じテクノロジーの波が、現代工場をスマートで接続され、デジタル化された存在へと一新し、製造業はフェイスリフトと新たなイメージを手に入れました。

産業オートメーション

産業オートメーション（産業オートメーションに関する完全記事はこちら）とは、コンピューターとロボティクスを用いて、人間オペレーターより高速かつ高精度に機械機能を実行することです。産業オートメーションツールを活用することで、工場はいくつかのメリットを実現できます：

• 生産性の向上 ― ロボティクスと高度な設備による生産は生産性を改善します。一例として、ドイツのフォード自動車工場では年間16%の生産性向上を実現しました。疲労、疾病、ヒューマンエラー、離職は工場の日常運営に影響を与えます。しかし、自動化生産機械はこれらの問題を抱えません。
• 品質の改善 ― 産業オートメーションは、ライン不良を人間オペレーターと比較して無限小にまで減らせます。廃棄物と生産時間損失の削減はコスト低減と消費者間でのブランド評判向上につながります。
• より良い制御 ― 高度に自動化された工場では、オートメーションがミクロとマクロ両レベルで設備へのより大きな制御をもたらします。ロボットは人間に必要なトレーニング期間なしで再タスク割り当て可能です。また、機械自体が取得する高品質データの活用により、管理者の意思決定を改善できます。

産業オートメーションは、工場全体で異なるレベルに統合可能です。これらの領域には、センサーとアクチュエーターが状態を検知しアクションをトリガーするフィールドレベル、PLCなどの論理プログラマブルデバイスがセンサーからの信号を受け取り、最適なタイミングで機械へ次のステップを指示する制御レベル、生産目標を監視し、段取り替え時の最小ダウンタイムを計算する生産管理レベルが含まれます。

産業オートメーションは、これらの資産が統合されたオートメーションシステムの中で協調動作することで、品質パラメータを絞り込み、より高い生産性を達成する統合生産システムの構築に利用できます。

イノベーティブ製造

アジャイル製造（変化への適応と迅速・効果的な管理能力）については多くが語られてきましたが、近年イノベーティブ製造が最前線に躍り出たのは、テクノロジーとの本質的な関係があるためです。イノベーティブ製造業者は、新技術を活用してより高い価値を生み、プロセスを創り、製品を開発し、市場そのものを破壊することで、イノベーションを通じて変革を推進します。

イノベーティブ製造は、新規独自製品を投入して消費者とシェアを獲得する製品主導型で実現できます。しかし、イノベーションは他の領域でも起こり得ます：

• ソースイノベーション ― サプライチェーン内で新素材とベンダーを常に評価・探索。
• プロセスイノベーション ― テクノロジーを用いて生産時間を根本的に短縮し、コストを低減。
• マネジメントイノベーション ― 現代のディープアナリティクスで利用可能なデータとテクノロジーを用いて、新市場や新ビジネスモデルを創出。

しかしテクノロジー進歩は、より包括的なアプローチも可能にしました。データ、アナリティクス、オートメーション、その他多数のツールにより、イノベーティブ製造を専門に促進する工場全体を設計できます。

例えば、製造業者が新規独自製品を創出できる設備を選定します。多くの場合、工場レイアウト、スタッフスケジュール、生産システム全体が、新製品創出における最高レベルのイノベーションを許容するよう構築されます。さらに、製品開発、製品エンジニアリング、デザイナーといった部門も方程式に組み込まれ、最新テクノロジー、モデリングソフトウェア、その他データツールを用いて、それら製品の市場投入までの時間を大幅に短縮します。

自動化工場を活用し、オートメーション技術とイノベーティブ戦略を組み合わせることで、あらゆる規模の工場が生産性向上とブランドイメージ強化を図りながら、コスト削減と競争力維持を両立できます。

産業用モノのインターネット（IIoT）

産業オートメーションとイノベーティブ製造が今日の超競争的製造環境で強力なプレイヤーである一方、それらをすべて結びつける能力を持つのが、現在および将来における産業用モノのインターネット（IIoT）の可能性です。センサーやその他組み込みハードウェアを通じて取得されるリアルタイムデータを用い、IIoTはディープアナリティクス、AI、機械学習を駆使し、トレンドと改善領域を特定することで、企業が時間とコストを節約できるよう支援します。

今日のIIoTシステムは、プロアクティブな介入も可能です。これにより、機械運転そのものへの微調整や、生産スケジュール変更による切り替え時間最小化など、計画とスケジューリングタスクへの微調整が可能になります。

IIoTデバイスはまた、工場が予知保全戦略を採用し、部品故障を事前に特定、最適なタイミングで修理をスケジュール、スペアパーツ在庫へ通知、技術者へ修理予定を通知することを可能にします。これらすべてが人間の意思決定なしで実行され、予知保全を導入した多くのオペレーションで印象的な成果が出ています。多くのオペレーションでスペアパーツ在庫25%削減と生産性25%向上を達成しています。

IIoT技術を用いることで、企業は生産プロセスへのほぼ完全な可視性を獲得できます。そのインパクトは関連機能領域全体にも及びます。IIoTは、原材料と部品調達（したがってトレーサビリティ）、生産工程、完成品出荷まで、完全なビューを提供できます。

IIoT技術は、産業オートメーションとイノベーティブ製造双方のメリットを増幅するフォースマルチプライヤーとして機能します。ロボティクスと完全対応PLCで設計された生産システムからのデータを分析し、価値ある生産、保全、サプライチェーン、品質、マネジメントデータを提供します。

トレンド特定、機械学習による対応策の策定と研磨、スケジューリング、人員配置、その他多数の運用に向けた戦略の自律的開発・展開能力により、イノベーティブ製造の概念が加速します。設計イテレーション変更と短納期新製品開発に重点を置くイノベーティブ製造工場は、IIoT技術と組み合わせることでより効果的になります。

IIoTと産業オートメーションの成長

IIoT技術は指数関数的成長が見込まれています。接続デバイスが2025年までに750億台を超えると予測され、賭け金とメリットは大きいです。すでに製造業で破壊的プレーヤーとなっているIIoTは、高度な産業オートメーションを備えた工場や、イノベーティブ製造のフレームワークで構築された工場と組み合わさると、さらに強力になります。そしてこれらすべてが合わさるとき、強力なトリオと、未来のモデルが形成されます。