デジタルファクトリー：インダストリー4.0を実現するスマート製造

デジタルファクトリーとは

デジタルファクトリーとは、材料、人、機械からのデータを含め、工場内の情報をテクノロジーで自動的にデジタル共有する仕組みを持つ工場です。デジタル製造は、シミュレーション技術、接続された設備、コラボレーションツールで構成される統合システムに依存します。

アナログ工場をデジタルファクトリーに変える「単一の技術」は存在しません。しかし、デジタルファクトリーには多くの共通技術と特徴があり、複数の技術を融合している製造業者ほど「デジタルファクトリー」と言えます。

デジタルファクトリーは、人、設備、システムからのデータを活用し、継続的改善イニシアチブを特定・優先順位付けするためのデジタルトランスフォーメーション戦略の成果です。デジタルファクトリーで見られる技術には以下があります。

産業用IoT（IIoT）

互いに接続・通信する小型センサーやその他のハードウェアで構成されます。資産管理、スマートHVAC・照明による省エネ、機械データ収集などに用いられますが、製造業におけるIIoTのユースケースはほぼ無限にあります。

ビッグデータ

IIoTデバイスがデータを収集したら、それを格納する場所が必要です。顧客データ、生産データ、サプライヤーデータなど、製造業者が一般的に収集する他のデータも同様です。ビッグデータとは、製造業者が活用できるこれらの膨大な情報ストア、および他のツールや分析ソフトウェアで利用するためにこの情報を整理・管理する方法を指します。この概念について詳しく知りたい方は、「産業DataOps」に関する完全版記事をお読みください。

予測分析と機械学習

製造業を含む様々な業界において、機械学習と予測分析は上記の収集データのユースケースの一つです。データを組み合わせて機械学習モデルに供給し、人間だけでは価値を引き出せないほど複雑な情報セットから意思決定インサイトを得ます。需要予測、機械の予知・処方保全、市場の隙間や機会の発見など、用途は多岐にわたります。これはデジタルファクトリーの非常に強力な側面です。

自動化

スマートで接続された機械があれば、人間がループから外れ、自動化が担う機会が生まれます。多くの場合、機械は人間より速く、正確にタスクを処理できます。産業オートメーションにより、人間は機械より人間の頭脳に適した複雑な認知タスクに集中できるようになります（少なくとも現時点では）。

一部のデジタルファクトリーでは、ライツアウト製造（無人化工場）により自動化を次のレベルへ進め、人間を製造プロセスから完全に排除します。この用語は、工場を稼働させ、照明を消して退出しても、人間の介入なしで24時間生産が継続できることに由来します。

クラウドとエッジコンピューティング技術

クラウド技術は、デジタルファクトリーに、他社と共有するセキュアな設備を用いてウェブ経由でアクセス可能な、大量のデータの格納と分析能力をもたらします。通常、社内で購入・維持するのは現実的ではない、より高速・高性能なマシンとより大容量のストレージ（より強固な保護付き）を手頃な価格で利用できます。

エッジコンピューティングは、工場現場からのデータを近くで処理し、クラウドへのアップロード、分析、工場現場への再配布にかかる待ち時間を排除します。エッジコンピューティングにより、データを用いたリアルタイム分析と超高速意思決定が可能になり、安全機構、予知保全、同様に時間に敏感なコンピューティングタスクに最適です。

デジタルファクトリーのその他の共通点

• ペーパーレス： プロセスがデジタル化されているため、デジタルファクトリーに紙は不要です。すべてクラウドまたはローカルにデジタル形式で保存されます。
• コネクテッドスタック： どの技術を持つかより、統合された技術システムを持つことが重要です。これにはフロアからのPLC情報、ERPデータ、MESやSCADAデータなどの統合が含まれます。機械間の情報交換により、製造プロセスのあらゆるレベルで迅速なデータドリブンな機械主導の意思決定が可能になります。
• リアルタイムメトリクス： デジタルファクトリーから期待される効率で運用するには、生産目標やその他の企業イニシアチブが継続して達成されているかをその場で調整できるリアルタイムメトリクスへのアクセスが不可欠です——サプライズなしで。
• ビッグデータ分析： 大量のデータを持っていても、処理・分析されなければ無意味です。この分析により、デジタルファクトリーは数字に基づいたより情報に基づいた意思決定が可能になり、トレンド、機会、問題、効率化領域を発見できます。

デジタルファクトリーのメリット

デジタルファクトリーの最も顕著なメリットの一つは、効率の大幅な向上です。遅いだけでなく、バイアスがかかったり単純に間違っていたりする非効率な人間の意思決定プロセスを排除することで、工場はより少ないリソース——時間、材料、故障、不良品など——でより多く生産できるようになります。

多くの製造従業員は、自動化やその他のデジタル技術の流入が自分たちの仕事を奪うのではないかと懸念しますが、デジタル製造はより多くの、新しい、より高給与の、多くの人がよりやりがいを感じられる仕事を生み出します。これらの高給与の仕事は、新しい洞察と概念を持つ若い新しい人材をこの分野に呼び込み、施設をより良くします。

同様に、デジタルファクトリーはイノベーションの温床です。リアルタイム分析によってシステムに機敏さがもたらされるため、実験、創造、市場の新たな問題への解決策発見、不必要なリソースを費やさずに大規模なアイデアテストが可能になります。

コストダウン、納期短縮、品質と一貫性の向上により、デジタルファクトリーでは顧客満足度も向上します。

デジタルファクトリーソフトウェア

MachineMetricsは、導入レベルのあらゆる段階でデジタルファクトリーイニシアチブを支援します。機械データをソースから直接1kHz（一般的な産業用センサーの1Hzの1000倍の速度）で収集する高速データコネクタから、収集した情報が円滑に連携し即座に成果を出せるよう保証するデータ標準化ソフトウェアまで。

クラウドとエッジのコンピューティング機能は、クラウドでの深層分析と長期保存、エッジでのニアインスタントなリアルタイム分析の両方をサポートし、現場での高速意思決定を後押しします。

表層では、カスタマイズ可能なダッシュボードがデータへの多様なビューを提供します。経営幹部向けの四半期概観から、ショップフロアのリアルタイム生産統計まで、誰もが必要な情報を必要なときに、シンプルで理解しやすいカラーコード形式でアクセスできます。ショップフロア作業者向けには、機械のすぐそばにタブレットを提供し、収集データに人間の文脈を重ね合わせられるようにしています——人間をループから排除するのではなく、エンパワーします。これらすべてに産業レベルのセキュリティが加わり、お客様は最短5日でROIを実現しています。

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