スマートマニュファクチャリング ― インタストリー4.0

スマート・フューチャー

スマートファクトリー設備において、私たちは、機器をシステムレベル同様にコンポーネントレベルでも精査します。そしてスマートファクトリー技術のポテンシャルを最大限に引き出すことにより、リスクを低減することができます。人間の持つ創造性、問題解決力そして経験を革新的な安全評価ツールと組み合わせることで、テュフズードはスマート・フューチャーへと向かいます。」

デートレフ・リヒテル博士

テュフズード社工業およびエネルギー製品部門グローバルリーダー

スマートマニュファクチャリングの潜在能力

効率、品質そして柔軟性の面で大幅な向上が見込まれる第4次産業革命は、私たちの生活に革新的な変化をもたらします。では、インダストリー4.0の草創期において、スマートマニュファクチャリングを確立しその恩恵を十分に享受するために必要なことはなんでしょうか?

現在のデジタル化の進行は、農業、エネルギー、物流および医療など幅広い分野でイノベーションを巻き起こしています。完全接続、自己編成型のインテリジェントファクトリーへと発展する過程で、工業生産は大きな混乱に直面することでしょう。

これがエネルギー消費の削減やダウンタイムの抑制など、効率向上において著しい進歩の契機となるのではないかと期待されています。さらにスマートコンポーネントの活用により、製造業においてアセットおよびサプライチェーンの運用改善、品質向上、そして市場投入までの期間短縮も実現するかもしれません。

現在の製造業と「インダストリー4.0」

現在の製造ラインでは既に最新鋭のセンサーが活躍しており、情報に基づく意思決定に役立っています。しかし、これはただの始まりにしか過ぎません。

現在の製造ラインは、情報に基づき人間が意思決定することで成立しています。

物理世界と仮想世界の強みを組み合わせることで、サイバーフィジカルシステムは製造業において革新的な効率向上、新製品の開発促進、そしてビジネスモデル変革への起爆剤となる可能性があります。

長期的には、自律性および柔軟性の進展により製造における経済原理の転換を実現するでしょう。例えば、小ロットの製品をコスト効率よく製造することで、近年高まりつつあるカスタマイズ製品への需要に応えることが可能となるでしょう。

インダストリー4.0ファクトリーでは、製造装置は自律的に最適化されます。

しかし、スマートコンポーネント技術のポテンシャルを最大限に引き出すためには、さらなる技術革新が必要です。

開発工程

 

ンダストリー4.0への道程には、可視性、透明性、予測可能性および適応性などの構成要素の属性が含まれています。ここで重要な点は、各開発ステップはそれぞれ異なるビジネス価値を持つこと、そして企業は段階的に実装を進める中で技術の進歩に伴い利益を享受することができるということです。

スマートマニュファクチャリングへの技術ロードマップ出典:RWTHアーヘンキャンパス、スマートロジスティックスクラスター

上図に掲げた技術ロードマップを完了すれば、スマートコンポーネントは自らの状況を理解し、それに対して自律的に対応する能力を手中にすることでしょう。この段階では、スマートコンポーネントを理論的に組み合わせ、インダストリー4.0を視野に入れたスマートファクトリーを構成することができるはずです。

相互運用性に対する要件

ただし、各製造装置はそれぞれ独自のインターフェースにより生産ラインに投入されます。言い換えれば、コンポーネントはそれぞれ異なる言語を使用するということです。雑多なコンポーネント間でいったいどのようにスムーズでダイナミックな相互運用性を実現したらよいのでしょうか?その答えは「デジタルツイン」または「管理シェル」と呼ばれる、各物理コンポーネントの電子的複製です。デジタルツインには分散自己最適化および安全対策に使用する適応アルゴリズムとともに、物理的双子の全パラメーターが含まれます。デジタルツインは媒介者として、スマートコンポーネント間での完全相互運用性を促進する標準インターフェースとして機能します。

管理シェルとともに、製造アセットはI4.0コンポーネントとしても知られるスマートコンポーネントへと変貌します。出典:DIN SPEC 91345:2016-04

リスク分野における変化

インダストリー4.0の草創期にある現在、時期を逃さず最大限の恩恵を享受するにはどのような思考が必要とされるでしょうか?

リスク分野における変化を考慮することは不可欠です。スマートファクトリーでは、危険な作業は機器が代行するため労働者の負傷が少なくなるなど、いくつかの分野においてリスクが減少します。しかし、物理およびデジタルインターフェイスが増加するため、脆弱性は高まります。相互接続されたデバイスはインテリジェントなダッシュボードによって制御されるため、新たなリスクおよび責任問題が発生します。その複雑さから、動的に再構成可能なシステムに対しては安全性評価への統合アプローチが必要となります。

インダストリー4.0の導入を促進するため、現在テュフズードのエキスパートたちはスマートファクトリーコンポーネント向けのモジュール型認証スキームを準備中です。この方法論は現在、ドイツのカイザースラウテルンにおいて、SmartFactoryKLの実証プロジェクト枠の中で検証中です。の試験的プロジェクトでは、インターフェース規格、相互運用性、機能安全性、ITセキュリティなどの課題に取り組んでいます。安全およびセキュリティに関する方法論は、スマートファクトリーの未来像を実現するために必要となる最終・最重要な要件を意味します。


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