インダストリー4.0とは?

製造業の未来を担う新たな産業革命

インダストリー4.0とは?

インダストリー4.0(第4次産業革命)はドイツ政府が産業界が主導して推進する製造業の国家戦略プロジェクトです。
近年IoTの進展とともに日本でも注目を集めるようになりました。
製造業におけるコンピュータの活用に重点を置きAI(人工知能)やIoT(モノのインターネット)といったIT技術を積極的に取り入れて、製造業を改革することを目指しています。
インダストリー4.0は企業経営に直接関わる人だけでなく、生産現場で働く労働者にも深い関わりがあります。
新製品の開発や既存製品の改良が飛躍的にスピードアップするだけでなく、生産設備の故障や損耗に前もって対処するなど、製造業の人手不足問題にも対処ができます。
企業内のすべての人間が最新のテクノロジー情報を入手し、インダストリー4.0に向けた準備をすることが大切です。
インダストリー4.0の中心には「スマートファクトリー」(考える工場)というコンセプトがあります。

スマートファクトリーとは?

インダストリー4.0の中でも、中心的なコンセプトとして「スマートファクトリー」(考える工場)があります。
スマートファクトリーとは、機械や人間、その他のあらゆる企業資源が相互に接続して通信し、生産プロセスをより効率化・高品質化させるための概念です。
工場のスマート化を実現するには、インターネットだけでなく、IoT、ビッグデータ、AI、産業用ロボットなどの活用によるエンジニアリングチェーン、サプライチェーンのネットワーク化が欠かせないと言われています。
IoTやロボットなどの先進的な技術を最大限活用し、ネットワークでつながる工場というのがスマートファクトリーの中心となります。

インダストリー4.0の狙いは?

インダストリー4.0の発展が進めば、製造業においてより高度かつ複雑なモノ作りが可能となり、従来の生産モデルを大きく転換することが期待されています。
サプライチェーンマネジメントや、需要予測においてもよりダイナミックな戦略策定が可能となるでしょう。
とくに従来のライン生産とセル生産の長所を取り入れ、高付加価値の製品を大量に生産することを可能にした「ダイナミックセル生産」が注目を集めています。
特に次の3点が重要と考えられています。

・ダイナミックセル生産の実現

スマートファクトリーによる少量多品種、高付加価値の製品の大規模生産を現実する方法として考え出されたのが「ダイナミックセル生産」です。
ダイナミックセル生産は、従来の「ライン生産」と、1人または少数の作業者チームで製品を組み立てる「セル生産」の長所をミックスして、進化させた生産方式だと言われています。
ダイナミックセル生産では、ラインの工程を分類して数種類に分け、各工程で組み立て作業を受け持つロボットが、ネットワークを通じてクラウド上の情報、上位系システム、周囲の装置、現場の作業者などとリアルタイムに情報を交換し、状況に応じて最適化された数、種類の生産を進めていきます。

・マスカスタマイゼーションのアピール

ダイナミックセル生産をさらに推進していくと、最終的に一つひとつ仕様の異なる製品の生産にも対応できるようになります。
コストを増大させることなく、タイムリーに、多様な顧客ニーズを反映した製品を「ロットサイズ1」から生産して市場に提供する製造手法は「マスカスタマイゼーション」と呼ばれます。
この言葉は、大量生産を意味するマスプロダクションと受注生産を意味するカスタマイゼーションを組み合わせて作られました。
インダストリー4.0では将来、数多くのスマートファクトリー同士がつながり、一国の製造業全体があたかも一つの大きなスマートファクトリーであるかのように機能するようになるだろうと予測されています。
マスカスタマイゼーションはそのような未来の環境下において、最も理想的な形で実現するはずです。
ニーズに合わせて仕様を変えた一つひとつの製品は、サプライチェーンの中で最も効率的なラインや工程が自動的に選択されることで、スピーディーかつスムーズに生産されるようになるでしょう。
これにより消費者は誰もが安い価格で速やかにオーダーメイド製品を手に入れることが可能になるとアナウンスされています。

・サイバーフィジカルシステム(CPS)でものづくりを進化させる

インダストリー4.0では、実世界=フィジカル世界にある多様なデータを、センサーネットワークなどを駆使して集約し、サイバー空間に存在するコンピューターシステムで処理して分析する「サイバーフィジカルシステム」によってものづくりを進化させることを目指しています。
センサーネットワークとはデータを計測する複数のセンサーが相互に接続されたネットワークのことです。
そしてサイバーフィジカルシステムとは、実世界とサイバー空間内のコンピューティング能力を密接に連携させることで、効率的かつ高度な社会を作り上げていくシステムやサービスを指します。
例えばマスカスタマイゼーションによって製造された製品が消費者に提供されると、次は製品自体がデータ取得端末として稼働し、利用状況や消費者ニーズに関するデータを設計・製造現場に送るというサイクルが作られます。
こうしたサイバーフィジカルシステムによるインフラが整えば、設計や開発、生産に至るまでのものづくりに関わるあらゆるデータが蓄積され分析され、自律的に動作して消費者に届くといったインテリジェントな生産システムが構築されると考えられます。

インダストリー4.0とIoTの違いは?

インダストリー4.0とIoTとは、混同されやすい用語ですが、インダストリー4.0と「モノのインターネット(IoT)」の違いはどこにあるのでしょうか。
まず後者のIoTとは製品・部品・デバイス・設備といったモノがインターネットに接続される仕組みです。
一方、インダストリー4.0は、モノがインターネットに接続していることはもちろん、モノとモノ同士が結び付く機能や、あるいはモノの集合体である業務プロセスが相互に連携しながら生産を実施する仕組みを含んでいます。
こういった高度かつ複雑な相互連携によって、生産オペレーションを最適化したり効率化したりして生産プロセスを進化させようとするのが、インダストリー4.0の革新的な点です。

まとめ

インダストリー4.0は、製造業界にAIやIoTといったデジタル技術を取り入れ、製造業のサプライチェーンやビジネスモデルを根底から変える可能性があります。
スマートファクトリー化による工場の自動化や生産性の向上など、さまざまな革新が期待できる取り組みのため、今後の動きを注視する必要がありそうです。

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