製造システム：生産現場でよく使われる6つのシステムとプロセス

すべての工場は製造システムで動いています。生産ラインのレイアウト、作業の流れ、チームが日々使用するツール、これらすべてがシステムの一部です。

そして、使用するシステムのタイプは、実際の結果をもたらします。コストやリードタイムから製品の品質や柔軟性に至るまで、すべてに影響します。ジェットエンジンの製造であれ、バッチ式化粧品の製造であれ、3Dプリンターによるプロトタイプの製造であれ、システムが仕事の進め方を形作ります。

このガイドでは、離散的なものから連続的なものまで、広く使用されている6つの製造システムを分解し、それぞれが最適に機能する場所を探ります。また、MES プラットフォームのような最新のツールが、製造現場での可能性をどのように変えているのかについてもご紹介します。

製造システムとは、あらゆる商品の生産を通じて使用されるアクションとプロセスの組み合わせのことです。企業は時代とともにさまざまなシステムやプロセスを開発してきましたが、生産環境にとってますます重要な要素となっています。

適切なシステムを開発することで、機械に命令を送信し、作業員に命令を配布できる媒体が提供されます。

製造に使用される最も一般的なシステムには、次のようなものがあります：

• ディスクリート製造

• 繰り返し製造

• ジョブショップ製造（マスカスタマイゼーション）

• バッチ製造

• 連続生産

• 積層造形

この記事では、世界中のさまざまな業界のメーカーが使用している、さまざまなシステムとプロセスについてご紹介します。

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ディスクリート・マニュファクチャリング（Discrete Manufacturing）とは、個々の部品やコンポーネントから構成される、明確な完成品を製造するあらゆるタイプの組立工程を指す用語です。この概念は、ほとんどの消費財、スマートフォン、医療機器、自動車、衣料品など、サイズや機能の異なるさまざまな製品を製造するビジネスによく適用されます。

反復製造は、個々の部品に分解できる明確な商品の生産または組み立てを表すという点で、個別製造と似ていますが、ばらつきがほとんどない工程により適しています。反復製造工程では、工程間の切り替えが少なく、生産効率が高くなります。反復製造工程は、家具や家電製品などの耐久消費財や、多くの種類の家電/電気部品を製造する環境でよく見られます。

ジョブショップ生産は、マス・カスタマイゼーションとも呼ばれ、多くの消費財で人気が高まっているカスタム製品のパーソナライゼーションと、従来の生産システムに見られる低コストと生産効率を組み合わせたプロセスです。離散的で反復的な製造プロセスとは対照的に、ジョブショップ環境では、従来の組み立てラインとは対照的に、定義された生産エリアを使用します。このため、企業はカスタム製品の小ロット生産に対応できますが、パーソナライゼーションのレベルによっては自動化が難しい場合もあります。マス・カスタマイゼーション・プロセスが見られる産業には、オーダーメイドの衣料品や家具、特殊自動車、消費者が最終製品をパーソナライズできるあらゆる消費財などがあります。

バッチ製造プロセスでは、原料のセットと、あらかじめ定義された順序に従った1つ以上の製造ステップのシーケンスが含まれます。各シーケンスの最後に一定量の製品が製造され、1つのバッチを構成します。後続のバッチ処理は、設定された量の製品がすべて生産されて初めて開始されます。バッチ生産プロセスは、品質管理、トレーサビリティの向上、生産時間の短縮を可能にするため、食品産業や製薬産業でよく見られます。

連続製造プロセスでは、原材料がプロセスの開始から各製造ステップを経て最終製品に至ります。製品の単位が完成するまで待つのではなく（バッチ製造のように）、原材料を連続的に供給・加工して、さらに製品の単位を生産します。連続生産工程は、石油精製、製紙、化学・化粧品製造、ある種の食品・飲料など、設備が途切れることなく稼働する産業で主に見られます。

3Dプリンティングまたは積層造形プロセスは、過去10年間で人気を集め続けている最新の製造形態の1つです。従来の製造方法と比較して、3Dプリンティングには、カスタマイズ性、複雑性、持続可能性、革新性に関していくつかの利点があります。その結果、積層造形プロセスは、航空宇宙や防衛から医療機器や歯科機器メーカーに至るまで、さまざまな業界で受け入れられています。

製造システムの選択とは、教科書に載っている最も効率的なチャートを追い求めることではなく、プロセスを現実に合わせることです。重要なのは、製造する製品の種類、達成すべきペース、そして事業の運営方法です。

何を重視して決断するか

生産量
同じ部品を何万個も生産するのであれば、通常、連続ラインまたは反復ラインが理にかなっています。10種類の顧客に10種類のカスタム部品を供給するような、すべての注文が異なる場合は、ジョブショップまたは添加剤を使用する方がよいでしょう。

製品の複雑さ
製品のバリエーションや構成が多ければ多いほど、シス テムにはより多くの柔軟性が必要になります。そこで、ジョブショップ、バッチセットアップ、または加 工が有利になります。製品が高度に標準化されている場合、連続フローが最もクリーンなオプションであることがよくあります。

リードタイム
連続的かつ反復的なシステムは、部品を素早く生産するために構築されています。ジョブショップや添加剤を使用すれば、最初のうちは速く生産することができますが、需要が拡大するとそのペースを維持できるとは限りません。

コスト・プレッシャー
規模の大きな生産を行う場合、単位当たりの経済性は通常、連続生産または反復生産に有利に働きます。1セント1セントが重要で、生産量が多ければ、そのようなシステムが有効です。

スペースとインフラ
連続システムは、専用のフロアスペース、ユーティリティサポート、長期的な投資を必要とします。バッチ式や添加式のセットアップは、移動、拡張、再構成が容易です。

デジタルインテグレーション
オートメーションとMES 、反復的、連続的、および一部の離散的なシス テムで、よりスムーズに統合される傾向があります。このようなセットアップでは、先進的なデジタ ルツールが最も効果を発揮します。

システムを状況に合わせる

• 複数のサイト間でばらつきが少なく、高速に拡張する必要があります：反復的または連続的

• カスタム、少量生産製品の製造ジョブショップまたは添加剤

• 季節需要や混合製品需要の実行バッチ

• MES自動化と接続の検討：反復的、連続的、または離散的

• プロトタイピングまたは初期製品開発アディティブ

• 規模に応じた単価の引き下げ継続的か反復的か
  
  

次のステップは、より複雑で移り変わりの激しい需要に対応するために、ハイブリッド・アプローチがこれらのモデルをどのように融合させ始めているかに注目することです。

今日、ほとんどの工場を歩いてみても、単一の教科書的システムが終始稼動しているのを見かけることはないでしょう。見かけるのはマッシュアップや、ボトル充填のための連続ライン、そしてラベル貼りのためのバッチ処理への切り替えです。あるいは、カスタムパーツ用の3Dプリンター数台とボルトで結合されたディスクリートライン。これらのセットアップは、デザイン賞を受賞するために作られているわけではありません。

ショップがモデルをミックスすることが多くなったのはなぜですか？道具が変わったからです。

今やセンサーはどこにでもあります。機械は、オペレーターが気づく前に問題を指摘し、設定を微調整することができます。エンジニアはデジタル・ツインを使用して、現場に触れることなく「もしもの場合」のシナリオを実行します。機械学習は品質やメンテナンスにも浸透しており、チームが事後的に問題を追うのを止めるのに役立っています。自動化はもはや巨大な施設だけのものではありません。実際、小規模なオペレーションでは、プロセス全体を書き換えることなく、モジュール化されたロボットをプラグインすることができます。

これらすべてが、システムの設計方法を変えるのです。プロセスが一度決まれば、それは固定されたままであるという古い前提は、今では通用しません。製品ラインはより速く回転します。顧客はより多くのバリエーションを求めます。規制の変化は止まりません。システムは柔軟でなければなりません。

Tulip このギャップを埋めようとしています。安定性を期待する1つの大きなMES 代わりに、必要なところにスロットインできる小さなビルディングブロックを提供します。試験的なラインで1つのアプリから始め、オペレーションが進化するにつれてアプリを追加していきます。最終的に、ハイブリッドプロセスが機能するのは、ソフトウェアがそれに対応できる場合だけです。

現代の製造業は1つの箱の中に収まっているわけではありません。大量生産、複雑なバリエーション、またはその両方が混在している場合、システムは、実際に現場でどのように作業が行われているかにマッチしていなければなりません。ジョブショップ、バッチ、アディティブ、コンティニュアス。本当のテストは、デジタルツールが歩調を合わせられるかどうかです。コンポーザブルMES 、必要なところから始め、状況の変化に応じて拡張するという柔軟性を提供します。

過去10年間で、製造システムの自動化や、製造現場で日々経験する数え切れないほどのさまざまなユースケースや課題の解決を目指すソフトウェアベンダーが市場に参入し、その数は爆発的に増加しています。

Allied Market Researchによると、世界の製造オペレーション管理ソフトウェア市場は、2026年までに152億ドルに達する見込みです。この成長の大部分は、サイロ化されたポイント・ソリューションや 従来の 製造実行システム（MES）などの既存ソリューションで構成されますが、私たちは、新世代のコード不要の IoTソリューションが市場をリードし、市場シェアの割合を拡大すると考えています。

業界をリードするTulipFrontline Operations Platformを利用すれば、製造現場がどのようなシステムを導入していても、全体的で柔軟なソリューションを構成できます。Tulipアプリケーション・ライブラリは、組立ラインでも、ジョブショップでも、バッチ生産でも、お客様の環境に存在するあらゆる課題の解決を支援します。

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