Amber Biela-Weyenberg |コンテンツ・ストラテジスト| 2023年9月15日
多くのメーカーでは、最新のデジタル・イノベーションを活用して業務を再検討しています。Sapio ResearchとRockwell Automationが2023年に13か国、1,350社のメーカーを対象に実施した調査では、回答者の97%が、今後1~2年の間にロボットからモノのインターネット(IoT)までのすべてを含むスマート・マニュファクチャリング・テクノロジーの使用を開始することを計画していると答えています。
これらの投資は、従来の自動化の手法を強化して、すぐに利点をもたらすとともに、メーカーがスマート・ファクトリーの構築を通じて、施設の機能を再検討するための基礎になります。スマート・ファクトリーでは、システムの相互接続性とデータ共有が重視されます。スマート・ファクトリーを導入することで、メーカーは、欠陥の少ない商品をより迅速に生産しながら、コストをさらに削減することができます。
スマート・ファクトリーは、相互接続されたシステムや機械類を使用して、多くの場合リアルタイムでデータを生成します。これらのデータは、エンドツーエンドの生産プロセスの改善や、機械オペレーター、ライン・スーパーバイザー、エンジニア、会社の幹部などのより適切な意思決定に役立ちます。スマート・ファクトリーでは、機械とデバイスの状態に関するデータも生成するため、故障が発生する前にメンテナンスを実施できます。
何年にもわたって工場でロボットや自動化が利用されてきたことは注目に値します。しかし、これらの施設は、完全に統合されたシステムや機械を使用し、物理的世界とデジタル世界を統合しない限り、スマート・ファクトリーとはみなされません。スマート・ファクトリーでは、通常、高度なロボットが導入され、場合によっては3Dプリントが導入されます。スマート・ファクトリーは、スマート・マニュファクチャリングの幅広い概念を現実世界で実現したのもです。
スマート・マニュファクチャリングとは、さまざまなテクノロジーを使用して、工場内や製造サプライチェーン全体で物理的プロセスとデジタル・プロセスを連携させる概念です。これらのプロセスには、資材調達、ロジスティクス、生産、廃棄などが含まれます。スマート・マニュファクチャリングの主な目的は、運用パフォーマンスを向上させることと、需要と供給の変動に迅速に対応することです。
主なポイント
スマート・マニュファクチャリングとスマート・ファクトリーという用語は、同じ意味で使用されることがよくありますが、それらは異なるものです。スマート・マニュファクチャリングとは、相互に接続された高度なテクノロジーを使用して、工場内や製造サプライチェーン全体で物理的プロセスとデジタル・プロセスを連携させ、パフォーマンスを改善する概念です。スマート・ファクトリーは、スマート・マニュファクチャリングの考え方を具現化したもので、センサーが組み込まれ、ネットワークに接続された機器とロボットや自動組立ラインを組み合わせ、それらから収集したデータを使用します。このようなテクノロジーは、インダストリアルIoT(IIoT)と呼ばれます。たとえば、スマート・ファクトリーでは、機械に組み込まれたセンサーや機械に接続されたセンサーを使用して、生産上のエラーの可能性を早期に特定し、問題が発生する前に対処が必要なロボットを知らせます。このようなテクノロジーの進歩は、一般的にインダストリー4.0と呼ばれる第4次産業革命を促進します。
スマート・ファクトリーの最終的な目標は、プロセスを高速化し、エラーを排除することです。スマート・ファクトリーによる自動化を使用する場合でも、依然として人が重要な役割を果たします。たとえば、ライン・オペレーターは、モバイル・デバイスで生産データを追跡し、データに基づいて機械の負荷状態をどのように変更するかを判断できるため、機械または生産ライン全体のパフォーマンスが向上します。
スマート・ファクトリーでは、センサーのネットワークとソフトウェアを活用して、製造プロセスのあらゆる段階でデータを収集および共有できるため、メーカーが生産を迅速化し、製品品質とシステムの維持管理を改善するに役立ちます。たとえば、工場内で、生産ラインの容器にセンサーを取り付けて、内容物が少なくなったら補充要求をトリガーすることができます。これによって、ロボットに新しい内容物を時間内に供給するように促し、遅延を回避することができます。また、機械から状態に関するデータを継続的に得られるため、メンテナンスが必要かを予測し、故障を減らすことができます。スマート・ファクトリー内の接続された機械を通じて、材料に関する問題を発見し、欠陥の発生を防ぐことができます。
通常、スマート・ファクトリーは次の4つのレベルまたは段階に沿って進化します。現在のほとんどの工場はレベル1です。
Grand View Researchは、センサー、ロボット、高度なソフトウェア、その他のテクノロジー資産の販売を含む、世界のスマート・マニュファクチャリング・テクノロジー市場が2022年の2542億4千万米ドルから2030年には7875億4千万米ドルまで成長すると推定しています。各メーカーは、以下の利点が得られることを期待して、このテクノロジーに投資しています。
EYによる2023年の調査では、産業用機械製造業のCEOの97%が、デジタルおよびテクノロジー変革プロジェクトの継続が短期的な優先事項であると回答しました。これらのプロジェクトには、多くの場合、以下のテクノロジーが含まれます。
スマート・ファクトリーは、ほとんどのメーカーにとって依然として目標ですが、アーリー・アダプタはさらに先を進んでいます。
韓国の昌原にあるLG Electronicsのスマート・パークは、その高い生産効率、安全性、低い環境負荷により、世界経済フォーラムから「ライトハウス」工場に指定されています。家電を製造する工場内では、冷蔵庫などの機器の部品は、オーバーヘッド・コンベア・システムによって、または施設の5Gネットワークを介して管理される無人搬送車(AGV)によって生産ラインに搬送されます。各ラインには「インテリジェントな倉庫」が設置されており、在庫をリアルタイムでモニターし、必要に応じて追加の部品や供給品を要求します。3Dロジスティクス・オートメーション・システムにより、従来のシステムと比較して必要な倉庫スペースの面積が30%削減され、資材の輸送時間が25%短縮されると同社は述べています。機械とその内部に取り付けられたセンサーが、製造上の潜在的な問題を特定し、問題が発生する前にロボットに修正を命令します。また、ロボットが溶接や重機の持ち上げなどの危険な作業を行うため、従業員にとって工場の安全性が向上します。2022年、LGは、昌原のスマート・パークで実現したこれらのスマート生産テクノロジーを、13か国の合計26の生産施設に導入する予定だと述べています。
農業用機器メーカーのJohn Deereは、製造ラインからのデータを分析して組立を改善するために、50 MHzの帯域幅の権利を購入して、米国中西部の工場用に独自の5Gネットワークを構築しました。同社は、従業員の脇で働くことができるロボットをこれらの工場に導入する計画です。また、生産機械の3Dモデルまたはデジタルツインを作成して、パフォーマンスのモニタリング、技術者のトレーニング、機器の保守の支援を行っています。これらのモデルには、タブレットやスマートフォンでいつでもアクセスできます。
電動ピックアップ・トラックF-150 Lightningを製造するフォードのミシガン州ディアボーン工場では、生産ラインの従業員が、工場の5Gネットワークに接続されたタブレットを使用して、資材の供給と機器の状態に関するデータにアクセスしています。個々の車両は、AGVによって従業員のあるグループから別のグループへと運ばれます。一方、この自動車メーカーの英国電気自動車工場では、センサーを使用して溶接プロセスの写真(EVモーターとバッテリーには数千か所の溶接が必要)を取得し、AIベースの分析を行って、特定の溶接が基準を満たしているかどうかを判断してます。基準を満たしていない場合、溶接をやり直してから、部品を生産の次の段階に移動します。この機能により、使用できない可能性のある部品が常に修正されるため、時間を節約し、無駄を削減できます。
各メーカーでは、オラクルのスマート・マニュファクチャリング・ソリューションを使用して、生産性と効率性の最大化、製品品質の向上、生産スケジュールの調整、機械の故障を予測することによるコストのかかるダウンタイムの回避、サプライチェーン全体の商品とプロセスの追跡を実現しています。
スマート・マニュファクチャリングとスマート・ファクトリーの違いは何ですか?
スマート・マニュファクチャリングは、完全に統合されたテクノロジーを使用して、工場内およびサプライチェーン全体で物理的プロセスとデジタル・プロセスの連携と改善を行うという幅広い概念です。スマート・ファクトリーは、その概念を具現化したものです。
スマート・ファクトリーではどのようなテクノロジーが使用されていますか?
スマート・ファクトリーはインダストリアルIoT(IIoT)を活用しており、メーカーは、数え切れないほどのサプライチェーン資産、工場の機械、およびその他の「モノ」によって生成されたデータを収集して分析し、より適切な意思決定を行うことができます。スマート・ファクトリーでは、AI、機械学習、高度なロボット、3Dプリント、デジタルツインなどのテクノロジーも活用しています。
スマート・ファクトリーでは、どのようなデータを追跡する必要がありますか?
スマート・ファクトリーでは、サプライチェーン、工場の機械、生産プロセスなどを移動する資産に関するデータを追跡します。