インダストリー 4.0 とは?
インダストリー 4.0 は、スマートテクノロジーを通じてサプライチェーンの自動化、監視、分析に変革をもたらします。
インダストリー4.0とは?
インダストリー4.0は、スマートテクノロジーを通じてサプライチェーンの自動化、監視、分析に変革をもたらします。
インダストリー 4.0 の概要
インダストリー 4.0 は、製品の設計、製造、流通方法を刷新しました。インダストリアル IoT (IIoT)、クラウド接続、AI、機械学習などのテクノロジーは、今や製造プロセスに深く組み込まれています。このように統一・統合された製造手法をとることで、製品、工場、設備資産が互いにつながり、インテリジェントなものになります。
今日のインダストリー 4.0 の取り組みでは、人とテクノロジーの共生的でやりがいのあるコラボレーションも発展させようとしています。4.0 ツールの精度とスピードが、従業員の創造性、人材、イノベーションと結びついていると、従業員と収益の両方にとって勝利/成功を手に入れることができます。製造業務の効率と生産性が向上し、チームは日常的で繰り返し発生する多くのタスクから解放されます。これにより、チームはスマートテクノロジーと連携し、進化するテクノロジーランドスケープと AI を活用した未来の作業に備えることができます。
– ダニエル・ブルス (Daniel Burrus)
インダストリー 4.0 の定義
インダストリー 4.0 は、インテリジェントデジタルテクノロジーを製造および産業プロセスに統合することとして定義できます。産業用 IoT ネットワーク、AI、ビッグデータ、ロボティクス、自動化を含む一連のテクノロジーが含まれています。インダストリー 4.0 により、スマート製造とインテリジェントファクトリーの構築が可能になります。生産性、効率性、柔軟性を高めながら、製造およびサプライチェーン運用におけるよりインテリジェントな意思決定とカスタマイズを実現することを目的としています。
インダストリー 4.0 の定義には、第 4 次産業革命という用語の起源も含める必要があります。1800年代以降 3つの産業革命を経験しました彼らは「革命」と呼ばれていました。その理由は、イノベーションによって生産性と効率性がわずかに向上するだけでなく、商品の生産方法や仕事のやり方に完全に変革をもたらしたからです。現在、第 4 次産業革命 (インダストリー 4.0) に入っています。
第 1 次産業革命
1800年代初頭には、第 1 次産業革命が始まっていました。蒸気機関の発明によって、産業では動物や人間の労働力への依存が減り、製造と精密工学の新たな時代が到来しました。
第 2 次産業革命
1世紀後、石油と電力の使用が増えていったことで、機械はより軽く、煩雑さを減らすことができた。第二次産業革命は組立ラインと大量生産プロセスによって推進され、その多くは今日でも使われている。
第 3 次産業革命
20世紀半ば頃、コンピューターが現場にぶつかった。第三次産業革命は、工場の自動化とロボティクスの初期の発展をもたらした。この時代には、データを管理・分析するために構築された、コンピュータ化されたビジネスシステムが初めて使われたこともあった。
第 4 次産業革命
現在、製造業ではますます情報化が進んでいます。ビジネス全体や世界中から、膨大な量のデータが 24 時間リアルタイムでもたらされています。AI が第 4 次産業革命の核になっているため、製造業者はあらゆるデータを収集するだけでなく、分析、予測、把握、報告に使用することができます。インダストリー 4.0 は、たった 1 つのテクノロジーによって特徴づけられるものではありません。多数のシステム、ツール、イノベーションのシームレスな統合によってこそ定義されるものです。
インダストリー 4.0 のテクノロジー
インダストリー 4.0 は 9 つのテクノロジーの柱で支えられています。これらのイノベーションは、現実世界とデジタル世界の橋渡しを行い、スマートで自律的なシステムを可能にします。企業やサプライチェーンの中には、すでにこれらの高度なテクノロジーの一部を使用しているところもありますが、インダストリー 4.0 の潜在能力は、これらのテクノロジーをすべて組み合わせて使用することによって最大限に発揮されます。
インダストリー 4.0 のテクノロジー
- ビッグデータと AI アナリティクス:インダストリー 4.0 のランドスケープでは、ビッグデータは幅広いソースから収集されます。もちろん、これには、資産、設備、IoT 対応デバイスからのデータの取得も含まれます。データソースは、工場の床外やビジネスの他の領域や世界にも広がります。これには、R&D や設計を知らせる顧客レビューや市場トレンドから、より円滑なロジスティクスを実現するための気象アプリや交通アプリまで、あらゆるものを含めることができます。AI と機械学習を基盤とするアナリティクスがリアルタイムでデータに適用され、インサイトを活用して、製造およびサプライチェーン管理のあらゆる領域における意思決定と自動化が改善されます。
- 水平/垂直統合:インダストリー 4.0 の重要なフレームワークは、水平統合と垂直統合です。水平統合により、生産フロア、複数の生産施設、およびサプライチェーン全体にわたって、「フィールドレベル」でプロセスが緊密に統合されます。垂直統合により、組織のすべてのレイヤが結び付けられ、製造現場から最上階に自由にデータを流し、再び戻ります。つまり、生産は R&D、品質保証、販売とマーケティング、その他の部門などのビジネスプロセスと緊密に統合されているため、データと知識のサイロが削減され、業務が合理化されます。
- クラウドコンピューティング:クラウドコンピューティングは、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の「優れたイネーブラー」です。今日のクラウドテクノロジーは、AI、機械学習、IoT 統合など、最先端のテクノロジーの基盤を提供し、企業にイノベーションをもたらす手段を提供します。インダストリー 4.0 テクノロジーを促進するデータはクラウド内に存在し、インダストリー 4.0 の中核となるサイバーフィジカルシステムは、クラウドを使用してリアルタイムで通信および調整を行います。
- 拡張現実 (AR):通常、拡張現実はデジタルコンテンツを実際の環境にオーバーレイします。AR システムにより、従業員はスマートグラスやモバイルデバイスを使用して、リアルタイムの IoT データ、デジタル化された部品、修理/組立指示、トレーニングコンテンツなどを視覚化し、設備や製品などの物理的なものを見ることができます。AR はまだ出現していますが、保守、サービス、品質保証、および技術者のトレーニングと安全に大きな影響を与えます。
- インダストリアル IoT (IIoT): モノのインターネット (IoT)、具体的には、インダストリアル IoT (Industrial Internet of Things) はインダストリー 4.0 の中心であり、この 2 つの用語は同じ意味で使用されることが多いです。インダストリー 4.0 のほとんどの物理的モノ(デバイス、ロボット、機械、設備、製品)では、センサーと RFID タグを使用して、状態、パフォーマンス、または場所に関するリアルタイムのデータを提供します。このテクノロジーにより、企業はサプライチェーンの円滑化、製品の迅速な設計および修正、設備のダウンタイムの防止、消費者の好みへの対応、製品と在庫の追跡などが可能になります。
- 付加製造/3D 印刷:付加製造 (3D Printing) は、当初はラピッドプロトタイピングツールとして使用されていましたが、現在ではマスカスタマイズから分散製造まで、幅広いアプリケーションを提供しています。3D 印刷により、部品と製品を設計ファイルとして仮想在庫に保存し、必要に応じてオンデマンドで印刷することができます。これにより、コストとオフサイト/オフショア製造の必要性が削減されます。毎年、金属や高性能ポリマー、セラミック、さらにはバイオ材料などのベースフィラメントなど、3Dプリンティングの範囲はますます多様化しています。
- 自律型ロボット:インダストリー 4.0 により、新世代の自律型ロボットが登場しています。人間の介入を最小限に抑えてタスクを実行するようにプログラムされた自律型ロボットは、在庫スキャンドローンから選別・配置作業用の自律型モバイルロボットまで、規模や機能が大きく異なる。これらのロボットは、最先端のソフトウェア、AI、センサー、およびマシンビジョンを備え、困難で繊細なタスクを実行することができ、周囲から受け取った情報を認識、分析、および行動することができます。
- シミュレーション/デジタルツイン: デジタルツインは、IoT センサデータに基づく実際のマシン、製品、プロセス、またはシステムの仮想シミュレーションです。インダストリー 4.0 のこのコアコンポーネントにより、企業は産業システムおよび製品のパフォーマンスおよび保守をより深く理解、分析、および改善することができます。たとえば、資産オペレータはデジタルツインを使用して、特定の故障部分を特定し、潜在的な問題を予測し、アップタイムを改善することができます。
- サイバーセキュリティ:インダストリー 4.0 におけるビッグデータの接続性と使用が増えたことで、効果的なサイバーセキュリティが最優先事項になります。機械学習やブロックチェーンなどのゼロトラストアーキテクチャーとテクノロジーを導入することで、企業は脅威の検出、予防、対応を自動化し、ネットワーク全体でデータ侵害や生産遅延のリスクを最小限に抑えることができます。
製造業向け 4.0 ソリューションの活用例
インダストリー 4.0 に伴うデジタルトランスフォーメーションは、文化と運用の両方の進化をもたらします。人、データ、資産を統合して結び付けることで、ほぼ無限の潜在的な最適化を実現できます。製造業とサプライチェーンにおけるインダストリー 4.0 ソリューションがどのように効率性、可視性、サステナビリティを向上させているかの例をいくつか示します。
コラボレーティブな設計プラットフォーム:インダストリー 4.0 は、コラボレーティブな設計プラットフォームの作成をサポートします。このプラットフォームでは、研究開発チーム、製品設計者、組織全体の関係者が、設計データやインサイトにアクセスしたり、これらを提供することができます。このようにオープンなアプローチをとることで、部門横断型のコラボレーション、アイデア共有、知識交換が促進され、より確かな情報に基づく設計上の意思決定と、顧客を第一に考えた革新的な製品の迅速な開発につながります。
予知保全:IoT センサーとデータアナリティクスを統合することで、製造企業は設備の健全性をリアルタイムで監視できます。予知保全アルゴリズムが潜在的な故障を発生前に特定するため、企業は事前対応型のプロセスを実行して、ダウンタイムを最大 50% 短縮し、設備資産の耐用年数を最大 40% 延長することができます。
サプライチェーンの最適化:インダストリー 4.0 は、グローバルサプライチェーン全体のエンドツーエンドの可視化をサポートします。サプライヤー、在庫レベル、生産スケジュール、顧客需要、社内チームなどからのリアルタイムデータにより、ロジスティクスの最適化、需要と供給のバランスの調和、オーダーフルフィルメントの改善、サプライチェーンと製造の全体的な効率向上を実現できます。
俊敏な製造:AI と高度なアナリティクスにより、ソーシャルメディア、オンラインレビュー、カスタマーサポートとのやり取りなどの情報源からリアルタイムの顧客インサイトやフィードバックを収集、分析できます。研究開発チームと製品設計者は、このデータを活用して、消費者の好み、課題、新たなトレンドを特定できます。さらに、このフィードバックを設計プロセスに反映させることで、市場の需要に合った製品を迅速に開発し、満足度とロイヤルティを向上させ、イノベーションを推進することができます。
品質管理と不良検出:IoT デバイスと機械学習アルゴリズムを活用すれば、すべての生産ラインからリアルタイムデータを収集することができます。製造・生産プロセスを継続的に監視することで、異常の検出、品質問題の特定、迅速な是正措置の実行が可能になるため、常に製品の品質を把握しておけます。
循環型経済実践:インダストリー 4.0 は、廃棄物の削減と品目の再利用、改修、リサイクルの最大化に重点を置いて、循環型経済の導入をサポートします。ビッグデータアナリティクスとIoTネットワークを活用することで、製品ライフサイクルの追跡、製品返品のためのリバースロジスティクスの導入、貴重なリソースの回収の最適化が可能になります。さらに、AI を活用した高度なアナリティクスは、製品設計者が、より持続可能性が高く、リソースを浪費し、リサイクルや転用を容易にするために構築された製品を描画ボードから直接開発するのにも役立ちます。
カーボンフットプリントのモニタリングと最適化:インダストリー 4.0 テクノロジーは、エネルギー消費や輸送排出量など、企業のカーボンフットプリントのさまざまな要因に関するリアルタイムデータの収集と分析を容易にします。排出量を正確に測定、モニタリングすることで、改善すべき領域を特定し、エネルギー効率の高い対策を実施し、カーボンフットプリント全体を削減するための戦略を策定することができ、その結果、ますます意欲的なサステナビリティ目標を達成できるようになります。
インダストリー 4.0 のメリットのまとめ
インダストリー 4.0 は、単なるテクノロジーのアップグレードではありません。サイロを解消し、製造ランドスケープ全体でチームとオペレーションを結び付けることで、より透明で包括的な業務の進め方を確立できるようになり、最終的にはこの方法を組織のすべての領域に拡大することができます。
リソースの割り当ての改善、ダウンタイムの削減、生産性の向上により、業務効率が向上します。この効率性はサステナビリティの取り組みにまで及び、アナリティクスとスマートな自動化によって、エネルギー使用の最適化と合理化、廃棄物の削減、さらには製品ライフサイクル全体を通してより持続可能な製品の設計とイノベーションが促進されます。
インダストリー 4.0 ソリューションとツールによって、大量のデータをリアルタイムで収集、分析、解釈できるということは、実用的なインサイトを非常に迅速に獲得し、確信を持って、正確な意思決定を行えるようになるということです。これは顧客にも適用されます。顧客の要求と期待も電光石火のスピードで変化しているからです。そこで、リアルタイムにデータ分析を行うことで、製品のパーソナライズに迅速に対応し、カスタマイズされたソリューションをオンデマンドで提供できるようになります。
私たちは、競争力と不安定な時代に生きています。インダストリー 4.0 のツールと戦略は、効率性と生産性を向上させるだけでなく、隅々までを見通し、有意義な競争上の優位性を獲得するのに役立ちます。