インダストリー4.0はリーン生産方式をどのように変革するか

これまでの産業革命と同様に、新たな技術開発がインダストリー4.0を推進しています。リーン生産者にとって、これらの新技術の中で最も関連性が高いのは、サイバーフィジカルシステム（CPS）とモノの産業インターネットIIoT）です。

自動化に対する恐れや、その他の製造業の労働力に関する課題によって、これらのテクノロジーが文化的にもたらす潜在的なプラスの影響を見落としがちです。

リーン生産企業にとって、この新しいテクノロジーは、リーン生産の中核的な目的である「改善を推進する力を人々に与える」ことにアクセスする機会です。

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Wagner、Hermann、およびThiedeは、サイバーフィジカルシステムを「インターネット、そのデータ、およびサービスに接続された、センサーベースの物理プロセスデータ取得とサイバーデータ処理および自律アクチュエータベースのプロセス制御を組み合わせたクローズドループの結果」と定義しています。

簡単に言うと、サイバーフィジカルシステム（CPS）は、ネットワーク（通常はクラウド）を介して、生産現場からのデータの接続と収集を容易にします。サイバーフィジカルシステムでは、データを収集する主な方法は3つあります。

人間から機械へ

ヒューマン・ツー・マシンのデータ収集は、主にデジタル・インターフェースを介してオペレーターから行われます。CPSは、従来のデータ入力、コンピュータへの入力、タブレットでのオプション選択などの方法で情報を収集することができます。オペレーターは高度な技術によって情報を共有することもできます。例えば、コンピュータ・ビジョンは、意味を持つ特定のジェスチャーや動きからデータを収集することができます。

消費者の世界は、工業の世界よりもはるかに早くデジタル化されました。これらの情報入力方法の多くは、オペレーターにとってすでに馴染みのあるものです。一般的な UI/UX デザインの原則は、新しい HMI テクノロジーへの適応を容易にします。例えば、否定的なフィードバックには赤いデジタル「ボタン」を、肯定的なフィードバックには緑のデジタル「ボタン」を選択します。

マシンツーマシン

マシン・ツー・マシン・コミュニケーションとは、歴史的にはマシンが別のマシンにデータをプッシュすることを意味していました。これらのマシンは通常、イーサネット接続で接続されていました。M2M通信の可能性は、サイロ化された独自技術によって制限されていました。

IoT 、2つの重要な点でマシン間通信を変えます。第一に、あるマシンから別のマシンへのプッシュだけでなく、双方向の通信が頻繁に行われること。第二に、クラウドを追加することで、機械間の可能性が広がります。IoT、購入者はより多くの接続オプションを求め、ハードウェアに組み込まれたポイント・ツー・ポイント通信から、機器間のオープン通信への変化を促しています。

これにより、無制限の統合オプションが提供される可能性があります。このような変化は、メーカーにとってさらなる情報とオプションにつながります。

データ収集と処理

多くのメーカーは、すでに他のソフトウェアシステムでデータを準備し、収集しています。企業資源計画ソフトウェア（ERP）を使用して、購買、財務計画、従業員、その他の側面を管理しています。MES （製造実行システム）を使って、材料や資源などを追跡・トレースしています。

これらのシステムには多くの場合、プロダクション・クリティカルなデータが含まれていますが、巨大でサイロ化されており、アクセスや操作が困難な場合が多くあります。CPSは、これらのシステムや他のシステムにデータをプッシュしたり、これらのシステムからプロダクション・クリティカルなデータを引き出すことができます。

最終的には、これらのデータを組み合わせることで、生産に関する全体的で相互接続されたビジョンを提供することができます。

リーン・マニュファクチャリングの価値は、現場の作業員が必要かつ継続的な調整を行えるようにすることで、メーカーがオペレーションの複雑さを軽減し、無駄をなくし、生産性の向上を推進できるようにすることです。

人的要素はリーン生産方式の重要な原則です。人間の分析と柔軟性が、これらの原則から効率の大部分を生み出します。

伝統的なリーンツールボックスには、さまざまな手法や原則が含まれます。製造業者は必ずしもすべての工場で各ツールを適用すべきではありません。しかし、ツールボックスはあらゆる工場に対応するオプションを提供します。これらを組み合わせて適用することで、継続的な改善が可能になります。

インダストリー4.0を実現するテクノロジーは、製造業の柔軟性、効率性、収益性を高めるツールです。

紙ベースの作業指示書を デジタル作業指示書に変更するような簡単な調整で、文化的な調整をほとんど行うことなく、コスト削減を推進することができます。製造業は、デジタル作業とロボット工学を生産ラインに取り入れることで、10～15％の効率改善を生み出しています。これは独立したインダストリー4.0プロジェクトです。

単独でデジタル化に取り組んだ場合、平均で10～15％の業務コストの削減が見込めます。しかし、このような改善策を実現するためには、これらのプロジェクトを正しく実施し、設計する必要があります。また、高度にカスタマイズされている場合は、変更が難しい場合もあります。

製造業者がリーン手法とインダストリー4.0ツールの両方を採用すれば、これらの取り組みを個別に試みるよりも多くのことを達成することができます。CPSとIoT 、製造現場を 真にリーンにすることができます。人、機械、システム間のリアルタイムのデータと通信は、生産の全体的なビューを提供し、リアルタイムで調整を行うために現場の労働者に力を与えます。

BCGの報告によると、リーンとインダストリー4.0を組み合わせた企業は、40％のコスト削減を達成することができます。つまり、リーンとインダストリー4.0を組み合わせることで、それぞれを個別に適用するよりも100％節約できるのです。

ユースケース

最善の意図にもかかわらず、デジタルトランスフォーメーションプロジェクトの84%は失敗しています。その原因はさまざまですが、概念実証の期間が長いこと、導入コストが高いこと、プロジェクト前のパフォーマンスや改善目標に関する一般的なデータが曖昧であることなどが挙げられます。

この数字を念頭に置くと、メーカーは完全なデジタル化プロジェクトには慎重であるべきです。明確なビジネス目標を持ち、価値創造までの時間が短いテクノロジーの特定のアプリケーションから始めることで、プロセスのリスクを軽減することができます。

アナログのプロセスをデジタルに変換するのは逆効果です。

新しい技術を重ねると、生産ラインのコストが高くなります。カスタム・ソフトウェアを追加すると、再スキルアップが必要になることもあります。また、より技術的な専門知識を持つ新しいチーム・メンバーを雇用する必要がある場合もあります。

多くのメーカーがSTEM従業員の雇用に苦戦しているため、これはメーカーにとって重要な懸念事項です。製造業は、他のテクノロジー企業と同じように希少な人材を奪い合う必要があります。もし社内で雇用しないのであれば、これらのシステムを維持するために外注の専門知識に頼る必要があります。どちらも高いコストがかかります。

リーン4.0を採用したい製造業者は、小さなことから始めるべきです。エンジニア、工場長、リーダーシップは、知らないことは知らないということを認識してください！

学ぶためのデザイン

最初のステップは、データを収集するデジタルプロセスを設計することです。リーン4.0における設計プロセスは進行中です。現状を把握するためにデータをベンチマークすることで、既存のプロセスの欠陥が明らかになるかもしれません。

これが、メーカーにとって柔軟な開発が重要な理由です。データ駆動型の明確なアプローチを持つこと以外に、メーカーは明確なユースケースと利益があるところから始めるべきです。このアプローチにより、導入が成功したかどうかの定量的な尺度が得られます。

テストとデータ収集

最初のテストを本番に持ち込んでください。どんなテストでもそうですが、できるだけ変数をコントロールするようにしましょう。テストを成功させるためには、どの要素を調整する必要があるのかを洞察するためのデータを収集するようにしてください。例えば、文化的、条件的な課題を特定します。オペレーターが新しいテクノロジーへの適応に苦労している場合、その理由と、それが長期的な課題なのか短期的な課題なのかを理解するようにします。この課題を明らかにするためには、オペレーターによるプロセスの生産性を追跡する必要があります。

反復と拡大

リーン4.0では、テストは終わりません。技術は継続的な改善を可能にしますが、反復こそがプロセスを真に継続的なものにするのです。テストからの学びを他のラインに適用し、概念的な学びを他の分野に適用し、パイロットプラントでのテストを拡大します。

ユースケースを重視し、段階的でデータ主導の実装を行い、その過程で価値を示すことで、オペレーターと社内の利害関係者の両方から賛同を得やすくなります。このような賛同が得られれば、導入が失敗するリスクは減少します。

インダストリー4.0では、製造業者の最大の資産である従業員の分析力を引き出すことによって、最大のメリットが実現します。

成果の向上と現場での取り組み

リーン生産は人間中心の文化的フレームワークであることを忘れないでください。インダストリー4.0ツールを取り入れることで、生産に関わる機械、プロセス、および人々に対するリアルタイムのデータと可視性を従業員に提供することができ、これまで実現されていなかった現場の効率性と創造性を促進することができます。

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