MESROI：ビジネスケースを構築するための5層フレームワーク

新しい 製造実行システム（MES）の導入に向けたビジネスケースを作成しているオペレーション部門の責任者の多くは、すでに追跡すべき指標を把握しています。OEE、不良率、初回歩留まり、スループット、サイクルタイム、単位当たりのコストなどです。これらの指標は数十年にわたり変わることなく、どのベンダーのROI計算ツールでも必ず盛り込まれています。しかし、より難しい問題であり、多くのビジネスケースを頓挫させているのは、これらの指標を、経営陣が承認できるような言葉にどう変換するかという点です。

私がこれまで目にしてMES測定に関するほぼすべてのフレームワークにおいて、その「換算」というプロセスが欠落しています。指標の改善については明確に説明されていますが、それらの指標を具体的な金額に換算する計算については、購入検討委員会の課題として残されているのです。

この記事では、その変換プロセスをわかりやすく解説します。業務改善の効果を財務上の項目としてどのように測定できるかを伝えるのに役立つ5つのカテゴリー、それぞれに必要な計算方法、そして多くのROI計算で見落とされがちな重要な要素について探っていきます。

MES 多くは、社内の検討段階で停滞してしまいます。他の3、4件の案件と共に設備投資の申請書に盛り込まれるのですが、議論は決まって、業務部門の責任者が財務的な観点から即座に答えられないような質問へと逸れていくのです。

1年以内の投資回収期間はどのくらいですか？

OEEが1ポイント向上すると、どの程度のコスト削減につながるのでしょうか？

その結果、プロジェクトは最終的に翌四半期に先送りされたり、単一拠点でのパイロット事業に規模を縮小されたり、あるいは上級幹部がプロジェクトを擁護してくれるまで棚上げされたりすることになります。

長年にわたり、調達業務に携わる現場のリーダーたちと仕事をしてきた中で、プロジェクトの進展を妨げる3つの共通したパターンが見受けられました。これら3つはすべて、提案内容が予算を管理する人々にどのように伝わるかという点に関わるものです。

運用指標だけでは、その成果は測れません

スループット時間 やOEEといった特定の指標は、私たちが目にするほぼMES において、最上位に挙げられています。これらの指標は、生産ラインのどこで実行上の問題が発生しているかを特定するのに役立ちます。しかし、これらは財務的な影響へと結びつくようには設計されておらず、財務部門がビジネスケースに求めるのはまさにその点なのです。 LNS Researchは長年にわたり、この点を主張してきました。OEEの最適化は重要ですが、新しいシステムを導入するためのビジネスケースを立てるには、それだけでは不十分なのです。

まず第一に、OEEのような指標を工場全体やネットワーク全体で集計すると、有用な情報よりもノイズの方が目立つ傾向があります。施設のOEEは、ボトルネックとなる部分とそうでない部分のパフォーマンスを単一の数値に平均化してしまうため、実際に価値がどこにあるのかが見えなくなってしまいます。

2つ目の問題は、OEEのような指標だけでは、改善率1ポイントが金額にどう結びつくのかが分からないという点です。ボトルネックではない設備で1%の改善があっても、損益への影響はゼロです。一方、制約のある設備で同じ1%の改善があれば、数十万ドル規模の利益につながる可能性があります。どのラインを見ているのか、その需要の状況がどうなっているのかが分かるまでは、指標と財務的な成果は切り離されたままなのです。

運用責任者が改善を図ろうとしている指標と、最終利益への影響との間に生じるこの乖離は、ビジネスケースが失敗する最も一般的な理由の一つです。

12～18か月の導入期間という想定は、NPVを台無しにしてしまいます

MES 多くは、導入から12～18ヶ月後に一度だけ本格稼働が行われ、その後は利益が直線的に蓄積されると仮定しています。これらの仮定はいずれも、正確さよりも利便性を優先したものです。

マッキンゼーの報告によると、インダストリー4.0の導入事例全体において、デジタルパイロットプロジェクトの70％は価値を創出できず、85％の企業が初期パイロットの展開だけで1年以上を費やしているとの ことです。これらは業界横断的な数値ですが、我々の調査では、この「パイロット・パーガトリー」の罠MES 当てはまることが判明しました。

財務チームが18ヶ月間の利益ゼロの期間に割引率を適用すると、2年目と3年目の1ドルあたりの現在価値は減少します。導入までの期間が長ければ長いほど、割引率の影響によって案件の価値はさらに削られてしまいます。

タイム・トゥ・バリューは、NPVの算出において乗数として作用します。あるソリューションの導入に18ヶ月ではなく3～6ヶ月しかかからない場合、割引率が適用される期間の曲線が異なり、同じ名目上の利益であっても、算出されるNPVは異なるものとなります。

なぜヒーローのROI数値は購入者の役に立たないのか

トータル・エコノミック・インパクト（TEI）調査は、ある決まったパターンに定着しています。数件の顧客インタビュー、3年間の利益モデル、そして3桁台後半の「目玉となる数値」から構成される架空の組織。200％、400％、466％、412％、448％。これらの数値は正当な調査結果を反映したものですが、それらが「貴社にとっての数値」ではないことを忘れてはなりません。

ARC Advisory Groupが発表したベンチマークによると、調査対象となったMES 全体において、平均的な投資収益率は1％から20％の範囲にあり、高い成果を示すケースが多数存在する一方で、一部のアプリケーション領域では全く価値が見られなかったという導入事例も相当数存在することが明らかになりました。そのばらつきは極めて大きいと言えます。

したがって、TEIヒーロー数値は、適切に導入されたシステムにおける計算例として有用ではありますが、ご自身のプラントについて実際に計算を行う代わりにはなりません。

MES 測定する方法について公表されているフレームワークのほとんどは、結局同じ結論に至ります。それらは指標の一覧を示し、仮定の財務成果を報告してはいますが、その両者をどのように結びつけるかについては、具体的に説明していません。

その翻訳レイヤーは極めて重要です。これは、MES あらゆる業務指標を、CFOが説明責任を果たせる財務上の項目へと変換する、体系化された仕組みなのです。このレイヤーは、ビジネスケースのアーキテクチャにおいて、既存の2つの要素の間に位置しています。

測定層では、OEE、不良率、 サイクルタイム、および逸脱値を収集します。

財務面においては、NPV、回収期間、およびROIの数値によって、案件の成否が決まります。

翻訳レイヤーがなければ、この件はダッシュボードで終了します。

適切に導入MESもたらす財務的影響は、5つのカテゴリーに分類されます。それは、「直接コスト」、「隠れた工場」、「労働弾力性」、「意思決定までの時間」、そして「リスク回避」です。MES あらゆる運用指標は、これら5つのいずれかに関連していなければなりません。もし指標が改善されたにもかかわらず、これら5つのいずれにも結びつかない場合は、それは単なる見せかけの指標である可能性が高いでしょう。

この分野が重要である理由は、各レイヤーごとに独自の数学的根拠、データ要件、そして注意点があるからです。このフレームワークは、あらゆる改善案に対して、「これは具体的にどの程度の収益につながるのか、そしてその換算にはどのような前提条件が基になっているのか」を問うための枠組みなのです。

第1層：直接費

これは、計算が最も簡単であるため、多くのケースでデフォルトとして採用される層です。「直接コスト」には、以前は明らかな形で費用がかかっていたものの、現在ではコストが削減されたり、無料になったりした業務やサービスが含まれます。これには、紙の消耗品、手作業によるデータ入力の時間、サードパーティのレポート作成サービス、および廃止される冗長なシステムなどが挙げられます。これはしばしば「ペーパー・タックス」と呼ばれます。

計算式は極めて単純です。削減された活動時間数に、人件費（諸経費を含む）単価を掛け、さらに削減された外部委託費用を加算します。

フォレスター社の2023年版「 Tulipフロントライン・オペレーション・プラットフォーム」に関するTEIレポートでは、製造拠点1か所あたり25,000ドルの外部委託コスト削減が見込まれ、これを複合組織内の5拠点に適用した場合、3年間の現在価値は合計264,000ドルになると試算されています。個々の数字はそれほど大きく見えないかもしれませんが、複数の拠点にまたがる事業規模においては、これらの効果が明確に積み上がっていきます。

注意点として。運用チームが、計算が単純でコスト削減効果を説明しやすいという理由から、直接費のみに基づいて提案書全体を作成してしまうケースが見受けられます。その結果、通常は、工場側が正当化できたはずの規模の半分程度しか財務部門から承認されないか、あるいは根拠が薄弱すぎて複数拠点への展開に必要な資金が得られないとして却下されてしまうことになります。

直接費は案件を構築する上で重要な要素ですが、それだけで案件が成立するわけではありません。

レイヤー2：隠れた工場

「隠れた工場」とは、工場が過去に不適切に行われた作業を修正するために費やす労力を指す、古くからある産業用語です。 手直し、廃棄、 欠陥、規格外、廃棄されたロット、 原因調査。それは、工場の中に存在するもう一つの工場であり、修正作業しか生み出さない場所なのです。

ここでの計算式は、3つの要素から構成されています。回収された生産量に対する（不良率の低減率 × 処理能力 × 単位利益）に加え、修正コストとしての（手直し作業時間 × 人件費単価）、さらにスクラップの発生を防止したことによる材料費の削減分を加算します。これらを総合することで、その工程がもたらす全体的な効果を把握することができます。

Tulip品質に関する結果は、この層と明確に一致しています。プラットフォームの導入後、欠陥が70％減少しました。欠陥1件あたり、毎月12時間の直接労働時間と10時間の間接労働時間を削減できました。さらに、スクラップ防止アプリケーションによる材料費の削減効果もあり、これだけで3年間で100万ドルの節約を達成しました。これらを総合した工場の隠れた影響額は、現在価値で260万ドルに達しました。

注意点として。隠れた工場のコスト削減効果は、その工場が現在どの程度「隠れた工場」の状態にあるかによって左右されます。 品質管理体制が成熟しており、欠陥率が低い工場では、その効果は小さくなります。一方、書類作業が多く、月末に集計を行うサイクルを採用している工場では、その効果は大きくなります。初期条件が大きく異なる工場に対して、同じ倍率を適用しても、その計算は成り立ちません。

第3層：労働弾力性

労働弾力性とは、「労働時間を50時間削減した」という状況と、「以前はなかった50時間の余剰生産能力ができた」という状況を区別する要素です。削減された作業員の労働時間は、自動的に金銭的価値に換算されるわけではありません。特定の条件が満たされた場合にのみ、換算されるのです。例えば：

• 生産能力の拡大：人員をリソースが限られている業務に再配置することで、人員を増やさずに工場の生産量を増やすことができます。

• 人員削減効果：本来であれば発生していたはずの採用を時間数で相殺し、人件費の削減分および研修費の削減分として計上します。

• 残業時間の削減：現在支払われている残業代を相殺する時間。

どちらの経路が適用されるかは、プラントの需要状況によって異なります。生産能力に制約のあるプラントには最初の経路が適用されます。需要に制約のあるプラントには、2番目または3番目の経路が適用されます。

フォレスター社のTEI（技術投資効果）の数値が、その影響を如実に示しています。 ガイド付きデジタルワークフローを活用するオペレーターの直接労働効率は15％向上しました。また、監督者やエンジニアがデータ探しに費やす時間がなくなったことで、間接労働時間は50％削減されました。さらに、生産性回復率は80％に達しました。これは、節約された時間のうち、生産的な業務に再配分された割合を指すフォレスター社の用語です。これらを総合した労働弾力性の影響額は、現在価値で1,700万ドルとなりました。

注意点として、再配置率は計算において大きな変動要因となり得ます。もし貴社の工場において、オペレーターを再配置する需要がない場合、そのコスト削減効果は、処理能力の向上という形ではなく、残業時間の削減や臨時雇用の減少として現れる可能性があります。これが自社の業務にどのように当てはまるか、十分にご留意ください。

レイヤー4：意思決定までの時間

「意思決定までの時間」とは、現場で発生した事象と、それに関する意思決定が行われるまでの遅延にかかるコストのことです。これは「情報リードタイム」と呼ばれることもあります。これは、MES 多くが測定していない領域であり、現場に組み込まれたシステムが最も確実に提供できる領域でもあります。

計算するには、ある運用パターンを一つ選びます。例として、紙ベースの報告サイクルにおいて、午前2時に機械が停止したものの、対応権限を持つ監督者がその事象に気付くのは午前7時の交替時になる場合が挙げられます。これは5時間の遅延となります。 これに生産ラインの生産率を掛け、さらに単位利益率を掛けます。これが、1件のインシデントにおける「情報リードタイム」のコストとなります。品質保留、材料不足、 機械のダウンタイムについても同様の計算を行い、インシデントごとの数値を合計すると、年間換算値が算出されます。

Forrester社のTEI調査によると、Tulip間接労働時間が50%削減されたことが判明しました。その主な要因は、監督者やエンジニアが事後のデータ収集に費やす時間を削減し、作業が進行中の段階でデータに基づいて迅速に対応する時間を増やしたことによるものです。TEIでは、「意思決定までの時間」という数値は個別に算出されていません。上記のフレームワークを用いれば、貴社の工場におけるこの数値を算出することができます。

注意点として、「意思決定までの時間」は、現在意思決定が遅い工場ほど高い評価を得ることになります。リアルタイムの生産追跡、統合されたシステム、そして現場での自律的な意思決定が定着している工場では、この指標での評価は低くなるでしょう。この要素を考慮に入れる前に、自社の基準となる意思決定の遅延時間を算出しておくことが重要です。

第5層：リスク回避

リスク回避とは、不利益を回避することです。具体的には、コンプライアンス違反による罰金の回避、リコールリスクの低減、ダウンタイムの回避、監査準備時間の短縮、バリデーションのやり直しの回避などが挙げられます。

ここでの計算は、保険数理士が検討するようなものと似ています。事象の発生確率に事象のコストを掛け合わせたものを、プラントの記録にあるリスク事象すべてについて合計したものです。

ここで重要なのは、各主張を、具体的な名称と記録されたコストが明記された歴史的事実に基づいて裏付けることです。調査に11日を要した2024年の第4行の差異は、まさに審査を通過するような明細項目です。一般的なコンプライアンスリスクに関する記述は無視されてしまいます。

フォレスターのTEIは、「モデルを超えたメリット」というカテゴリーにおいて、リスク回避の要素を定性的に捉えています。ある製造業者のインタビュー対象者は、稼働時間と停止時間を明確に追跡できるようになったことで、監査対応のために別途リソースを割くことなくコンプライアンス報告を管理できるようになり、年間5万ドルのコスト削減を実現したと報告しています。また、欠陥が70％減少したことで、リコールや保証関連のリスクも低減していますが、フォレスターはこの点を完全に定量化してはいません。 具体的な金額が示されていなくても、その構造的な根拠は存在しています。

注意点です。リスク回避こそが、財務部門が最も異議を唱えやすい点です。あらゆる主張を、工場が実際に経験した具体的な事例に裏付けさせてください。過去の事象、そのコスト、そして新システムがどのようにして発生確率や影響を低減させるかを文書化してください。財務部門が実際の事象まで遡って検証できるリスク回避関連の経費項目は、審査を通過するでしょう。そうでないものは、おそらく削減されることになるでしょう。

Tulip経済効果調査の全文はこちらからご覧いただけます

フォレスターによるTulip 「フロントライン・オペレーション・プラットフォーム」 （Tulip委託、2023年発行）では、 個別生産、 医療機器、 製薬業界にわたる4Tulip 実際のTulip へのインタビューをもとに構築された架空の組織をモデル化しました。この架空の組織は、年間売上高50億ドル、従業員数1万人、20の製造拠点に1,000Tulip 擁し、1日2交替（各8時間）の体制で稼働しています。

財務チームが注目する4つの数値：

• 3年間の給付額は1,985万ドル（リスク調整後）

• 3年間の正味現在価値は1,623万ドルです

• 3年間の投資利益率（ROI）448％

• 6ヶ月以内に元が取れます

これらの数値は、いずれも前のセクションで説明した各層ごとの計算に由来しています。その総和は、単純な足し算に過ぎません。財務チームがより慎重に検討すべき点であり、また多くのROI計算で十分に考慮されていないのが、実施期間です。

フォレスター社のインタビュー対象者によると、契約から稼働開始まで3～6ヶ月を要し、導入コストはMES 想定される金額のほんの一部に過ぎないとのことです。この期間の短さは、正味現在価値（NPV）の計算に直接影響します。つまり、曲線が上昇し始める前に、割引率が18ヶ月間にわたる利益ゼロの期間を相殺してしまうことがないのです。

繰り返しますが、448％という数値はコンポジット（総合）の数値であり、貴社の数値ではありません。貴社の工場には、独自のボトルネック分布、独自の労働コスト構造、独自の需要状況、そして独自の初期ベースラインがあります。貴社の業務に適用されるのは、5つの層からなるフレームワーク、工場固有の計算式、そして項目として明示された「価値実現までの時間」です。 Forrester社の調査結果の数値は、このフレームワークを実際に稼働した導入事例に適用した場合の計算例を示しています。これらは、貴社の工場の数値がどうなるかを示すものではありませんが、その計算方法を示しています。

本稿の前半で挙げた3つの失敗パターンの中で、実装のタイムラインは、財務担当者が最も早く見つけ出すものであり、また運用チームが最もモデル化を怠りがちなものです。

18か月の導入期間を脚注に埋もれさせてしまうような、MES 計算は、スライド資料上では問題なく見えるかもしれませんが、運用責任者が想定していなかった理由により、審査で却下されてしまう可能性があります。

この計算は、割引率を用いて曲線を実際に検証してみるまで、その時間的要因が明らかにならないという側面があります。導入期間をモデル化する必要がありますが、MES ケースでは、それを前提としています。

コンポーザブル・アーキテクチャの影響

構築、設定、そして最終的に現場への導入までに数ヶ月（場合によっては数年）を要するレガシーシステムを評価する際には、はるか先の未来に単一の稼働開始日を設定するのが妥当だと言えます。

コンポーザブル・システムの場合、この現実は大きく異なります。最初のアプリが公開された時点で利益の創出が始まりますが、通常、公開までには数週間しかかかりません。

曲線の立ち上がりが早くなると、計算式も変わります。給付の発生が18ヶ月目ではなく、2ヶ月目や3ヶ月目から始まる場合、割引率はさらに15ヶ月分の価値に適用されます。同じ名目上の給付額であっても、正味現在価値（NPV）は大幅に大きくなります。価値実現までの期間は計算全体に影響を与える乗数であり、ROIの計算結果は、その期間の長短によって大きく左右されます。

これが機能する構造的な理由は、ビジネスケースを一気にではなく、段階的に構築できるのと同じ理由です。 コンポーザブルなアプローチにより、工場は1つの高価値な課題を解決するために1つのアプリを導入し、それによって生じたコスト削減効果を回収し、その資金を次の導入に充てることができます。導入は、進めるにつれてその費用を回収していく形になります。これにより、問いは「3年での投資回収はどうか」から、「最初の90日間でどのような成果が得られ、その成果で次に何に投資できるか」へと変わります。

これには2つの実務上の示唆があります。第一に、利益の蓄積を、最初のアプリケーションが稼働した時点から始まる曲線としてモデル化することです。第二に、価値実現までの期間に関する仮定を、ベンダーの顧客事例、導入パターン、およびスコープに組み込まれた最初のユースケースの規模など、独自の根拠を伴う、説明可能な項目として扱うことです。

この案件を検討する財務チームは、その前提に異議を唱えるでしょう。そのため、ビジネスケースにはそれに対する回答が明記されている必要があります。

ここでご紹介したフレームワークは、実際に座ってご自身の状況に当てはめてみると、役立つものとなります。以下の6つのステップに従ってください：

1. 貴社の工場で既に追跡している運用指標を3つ選んでください。直接コスト（紙の処理時間、外部レポート、冗長なシステム）を1つ、品質（不良率、廃棄率、逸脱）を1つ、そして人件費（研修時間、間接労働時間、残業）を1つです。過去6か月分の基準データを抽出してください。これらはレイヤー1、2、3のデータとして活用されます。

2. 需要の状況を特定してください。貴社の工場は生産能力の制約を受けているのでしょうか、それとも人件費の制約を受けているのでしょうか？その答えによって、どの労働弾力性の計上方法が適用されるかが決まります。生産能力の制約を受けている工場では、回復した時間を処理量の増加として計上します。需要の制約を受けている工場では、それらを人件費の削減分として計上します。

3. 現在、貴社の工場で最も決定に時間がかかるプロセスを挙げてください。イベント発生から決定に至るまでの遅延時間を数値化してください。午前2時の機械停止、エスカレーションに1シフトを要する逸脱、会議を待たなければならない品質保留などです。これらに、その生産ラインの1時間あたりの価値を掛け合わせてください。それが、レイヤー4における「情報リードタイム」の基準値となります。

4. 過去12か月間で発生した、回避可能であった最もコストのかかった3つの不測の事態を挙げてください。コンプライアンス違反、リコール事例、システム停止事案などが該当します。それぞれのコストと期間を記録してください。これらはレイヤー5の明細項目となり、それぞれに具体的な過去の事例が紐付けられます。

5. 各レイヤーについて、その計算式を用いてドル換算を行ってください。デフォルトとして、次の2つの基本計算式が使用されます：（労働時間の削減分 × 完全負担人件費単価）および（回収単位数 × 単位利益率）。それ以外については、本稿の前半で示したレイヤー固有の計算式を適用してください。すべての仮定を文書化してください。

6. タイム・トゥ・バリュー（価値実現までの期間）モデルを作成してください。最初のアプリはいつ公開されますか？利益の計上はいつから始まりますか？財務チームはどのような割引率を使用していますか？利益の計上を3ヶ月目から開始した場合のNPVを算出し、さらに18ヶ月目から開始した場合の比較ケースも算出してください。これら2つのNPVの差額が、導入期間を長く設定することによるコストとなります。

この成果物は、各層の貢献度が定量化され、価値実現までの期間に関する前提条件が明確に示され、かつ、理解しやすく、説明も容易な形で前提条件が文書化された、包括的なビジネスケースです。

このフレームワークでは、調達に関する質問集も提供されています。各翻訳レイヤーでは、機能リストよりも数学的観点から重要となる質問が提案されています。

• 直接コスト：システムは具体的にどのような手作業を置き換えるのでしょうか。また、導入後どのくらいの期間で置き換わりますか？具体的な置き換えまでの期間が明記された顧客事例があれば参考になります。

• 「隠れた工場」：システムは、個別の品質管理モジュールを介するのではなく、発生源で品質関連の事象をどのように捕捉しているのでしょうか？欠陥が発生してからデータが捕捉されるまでの遅延が、計算が成り立つかどうかを左右します。

• 労働弾力性：新規オペレーターの研修時間はどの程度かかりますか？長い開発サイクルを経ることなく、業務に精通した担当者が新しいアプリをどのくらいの速さで構築または修正できるでしょうか？

• 意思決定までの時間：ステーションで収集されたデータと、監督者が確認できるデータとの間にどの程度の遅延がありますか？監督者がデータを確認してから、その決定が実行に移されるまでの流れはどのようなものですか？

• リスク回避：監査とトレーサビリティについてはどうでしょうか？規制産業において、どのような検証パターンが一般的であり、導入後のライフサイクル全体でどの程度のコストがかかるのでしょうか？

• 価値実現までの期間：そのベンダーの顧客ベース全体において、契約から最初の測定可能な価値が得られるまでの期間の中央値はどれくらいでしょうか？平均値とともに、その分布についても尋ねてみてください。標準偏差が小さい12ヶ月の中央値と、分布の尾部が広い9ヶ月の中央値では、その評価は大きく異なります。

• TCO：ライセンス費用、システム統合費用、変更管理費用、そして遅延による機会損失です。これら4つすべてを提示してもらうようにしてください。ベンダーがライセンス費用のみの見積もりを提示する場合、その回答は本質的に不完全なものとなります。

フロントラインに組み込まれたコンポーザブル・プラットフォームは、こうした課題に的確に応えることができます。これらの問いはベンダーに依存しないものであり、その答えによって、このフレームワークをサポートできるアーキテクチャとそうでないアーキテクチャが明確に分かれます。 Tulip MES 、貴社の業務にどのような具体的な改善MES ご興味をお持ちでしたら、 ぜひ本日、弊社チームまでお問い合わせください！