ライフサイエンスにおけるデジタルトランスフォーメーション

インダストリー4.0によってライフサイエンス事業を変革する機会が到来していますが、従来のデジタル化アプローチでは、企業が事業を開始し、変化に合わせて調整し、継続的に改善することができません。その結果、これらのアプローチは、俊敏性、コンプライアンス、品質、競争力、生産量に関するイニシアチブをサポートするという約束を果たしていません。

このガイドでは、従来のソリューションが現在直面している問題を取り上げ、ライフサイエンス分野の企業がデジタルトランスフォーメーションに取り組むための新たなアプローチを紹介します。トップダウンからボトムアップへのパラダイムシフトと、デジタル技術の民主化によって企業がこの変革をいかに容易に導入できるようになったかを見ていきます。

まず、非デジタル環境とデジタル環境での制作スケジュールを比較してみましょう。

典型的なオフィスの問題を例にしましょう。トイレが2つしかない80人ほどの典型的なオフィスの課題です。トイレまで行ってみたら2つとも埋まっていた、という残念なことはよくあることで、その結果、何度も足を運んだり、行列に並んだりして非効率になります。さらに問題なのは、トイレが廊下に奥まっているため、開いているかどうかがわかりにくいことです。

そこでハッカソンの一環として、2人のエンジニアがドアのそばに2つのIIoT センサーを設置し、I/Oゲートウェイで空き状況を追跡することを思いつきました。そして、このゲートウェイをTulip アプリ（Toilepと命名）に接続し、Slack情報を中継することで、人々は自分のデスクからトイレの空き状況をボットに尋ねて、最もリアルタイムで正確な情報を得ることができるようになりました。

では、なぜこの例なのでしょうか？

このようなことは、オフィスの些細な問題に過ぎないと思われるかもしれませんが、実は、製造業が生産計画やスケジューリングを行う際に直面する問題と非常によく似ているのです。

トイレに行くことを仕事と考え、トイレそのものを仕事をするための設備と考えるなら、トイレに行く計画を立てる最も効率的な方法は、各人を時間枠に割り当てるエクセルシートを作成することだと思うでしょう。そうでしょう？

そうですね...ちょっと違います。このシステムが想定しているのは、変動がなく、予期せぬ出来事や無駄がない、非常に静的な世界です。しかし、製造業ではそうではありません。生産工程は頻繁な変動や変化に満ちています。

一般的な生産プロセスでは、チームメンバーはスケジュールされた作業をプッシュ、キャンセル、またはバックログすることができます。したがって、生産計画とスケジューリングの柔軟性と可視性を高めることは、アジャイルなオペレーションを実行するために不可欠です。

では、このデジタル・トランスフォーメーションのシフトはどのようにして実現されるのでしょうか？この変革に必要な文化的、技術的変化を理解するために、まずボトムアップの視点からこのパラダイムシフトを観察してみましょう。

上記の例で言えば、トップダウンのアプローチとは、エクセルシートを使ってトイレの時間を割り振ることであり、ボトムアップのアプローチとは、Toilepアプリを使うことです。行動する人が計画を立てる場合は、ボトムアップアプローチと考えられます。

2つの制御システム（階層的制御と創発的制御）の違いは以下の通り。

伝統的なトップダウン・アプローチ

従来の計画システムと生産ロジスティクスは、トップダウン（階層型）アプローチを採用しています。これは生産プロセスをアプリケーション、コントロール、デバイスに分解するものです。例えば、一般的に使用されているISA 95は、トップダウン制御に重点を置いたプロセス中心のアプローチです。ビジネスプロセスや工場プロセスなど、プロセスが何をするかを定義するために、マスターデータを生産システムに供給します。人間の視点は考慮されていません。

トップダウン・アプローチでは、仕事のやり方はそのままという前提が根底にあります。システムが非常に硬直的であるため、システムの決定が覆ることはほとんどありません。

インダストリー4.0時代のボトムアップ・アプローチ

インダストリー4.0 環境では、仕事はボトムアップの視点で捉えられ、創発的な制御という概念になります。IoT （モノのインターネット）の出現により、人と機械がより低いレベルで相互作用できるようになり、現場はより機敏なシステムで運営できるようになりました。

このモデルは伝統的なヒエラルキーを取り払い、ISA95から脱却します。生産がどのように処理されるべきかを上から押し付けるのではなく、IoT デバイスと現場の作業員を通じて収集されたデータが、生産がどのように計画され、調整されるべきかを決定するのです。

"ボトムアップはここにとどまり、トップダウンはそうではない"

これが強い主張であることは承知しています。しかし、ISA95はこの新しい製造業の時代には有効なモデルではありません。

より人間中心のアプローチでは、プロセスから離れ、現場環境で人間が何をするかにもっと焦点を当てることができます。インダストリー4.0時代とは、現場の作業員やオペレーターがデジタル技術を活用できるようにすることであり、それが生産性の源泉となります。それが、激動と競争が激化する製造環境において機敏であり続ける唯一の方法なのです。

インダストリー4.0とファーマ4.0は、桁違いの生産性向上を約束します。これは、製造業者が桁違いの速さで、より早く、より良い品質で作業できるようにするものです。接続されたシステムの助けにより、インダストリー4.0は短期間で生産効率を飛躍的に向上させます。

インダストリー4.0の採用にはリスクが伴いますが、デジタルトランスフォーメーションを成功させることで、これまで以上に迅速にシステムを動かすことができます。したがって、どのようなデジタル機能がビジネスに最大の影響を与えるかを評価し、低リスクで高成長の機会から始めることが重要です。

グラフに見られるように、デジタルトランスフォーメーションの旅が進めば進むほど、生産性の伸びは指数関数的に大きくなります。

リスクを最大限に活用するために、企業はまず、どのようなデジタル機能が最大のリターンをもたらすかを特定する必要があります。そして、そのためにはまず、現在の生産ライフサイクルのどこにいるのかを特定する必要があります。

どのようなデジタル機能が必要ですか？

生産性向上の起爆剤となるデジタル技術を見極める前に、現在の製造業を評価する必要があります。そうすることで、ビジネスモデルを支えるためにデジタル技術をどのように適用できるかを適切に判断し、低リスクで高成長のモデルを目指すことができます。

その一つの方法は、ライフサイクル・アプローチを用いることです。例えば、工場が新しいテクノロジーを導入する場合、例えば、新しい Covid-19 ワク チンを生産セルに導入する場合、アジリティの段階にある可能性が高いでしょう。新しいテクノロジーを既存のフレームワークに取り込むことができるような、適応性のあるプロセスモデルが必要です。

上の図は、生産ライフサイクル別に5つの異なるデジタル機能の概要を示しています。

アジリティ（適応可能なプロセスモデル）に従い、サイクルは以下の順序で進行します：

• ライセンス取得のためのコンプライアンス取得（一貫した文書品質）
• 品質チェック
• 生産規模の拡大と生産 量の 増加（市場の需要を満たす）
• より多くの生産（最適COGS）を行うための競争力の維持

現在のビジネスのライフサイクルのステージに応じて、生産性を最大化するために今必要なデジタル機能を判断することができます。

私たちが様々な工場のリーダーに現場の現状について話を聞くと、工場全体の生産性を向上させるために必要な、いくつかの小さな課題にいつも行き着きます。例えば、第2シフトの生産性が第1シフトほど高くなかったり、材料にばらつきがあったり、部品が不足しているために重要な機械が適切にセットアップされていなかったりします。

生産プロセス全体への影響が一見小さいように見える小さな課題の組み合わせは、多くの場合、ボトムアップで診断する必要のあるいくつかの重大な問題に根ざしています。

このような小さな問題を特定した後、製造業者はビジネス目標に基づいて、どの課題に最初に取り組むか優先順位をつけることができます。そして、その優先順位リストに基づいて、特定のニーズや問題の根本原因に対処するための製造アプリを構成することができます。

このパラダイムシフトで重要なことは、デジタルトランスフォーメーションは既存の機械、ツール、システムの変更や交換を必要としないということです。製造業は、ゆっくりと計画を進め、問題の所在に目を向け始め、オペレーターをサポートし、生産性の桁違いを実現するために必要なデータを提供する方法で、デジタル技術の適用を開始することができます。

ボトムアップ・アプローチとは別に、インダストリー4.0を実現するもう1つの鍵は、デジタル技術の民主化という概念です。これは、デジタル技術が単に利用可能であるだけでなく、より多くの点で現場の誰もがアクセスできることを意味します。誰もが簡単に学び、使えるようになるのです。

デジタル技術の民主化により、オペレーターは周囲の物理的な世界とつながった直感的なインターフェイスで活動やプロセスを管理できるようになりました。これは、高度なスキルを持つ者だけが操作・管理できた従来の製造システムとは異なります。

一般的な日用品で比較してみましょう。製造業におけるデジタル技術の民主化は、携帯電話を使うのと同じコンセプトです。携帯電話を使うのに、ソフトウェアの専門家やモバイル技術者である必要はありません。最新の携帯電話は、その構造が非常に複雑で高度であっても、実質的には誰でも数分で使い方を習得することができます。最近の機能では、日没時にライトを点灯させるなどのアクションをトリガーするように携帯電話をプログラムできるほど、携帯電話は民主化されています。10年前であっても、このようなカスタム・トリガーには、自動化に関する非常に高度なスキルと経験が必要でした。

デジタルマニュファクチャリングは人間中心

従来のインダストリー3.0では、人間を脇に置き、プロセスや機械の自動化に集中するアプローチでした。現場の従業員はテクノロジーをそのまま使うことを余儀なくされたため、トップダウン・アプローチと呼ばれるようになりました。そのため、多くの現場は、より高いレベルで定義されたシステムに合わせてプロセスを適応させることを余儀なくされました。

インダストリー4.0では、このようなことは考えられません。テクノロジーの変遷は、人とプロセスに適応する製造ソフトウェアに道を譲りました。もはや、最初にプロセスを見て、プロセスのさまざまな部分をサポートするためにどのツールを使用できるかを決定することではありません。

この新しい時代では、問題は現場の作業員の視点から、そして彼らがどこで作業しているかという視点から見られます。それは、個々のユースケースと日々の課題を理解し、オペレーターや作業員が他のデバイスと相互接続するアプリ・ソリューションを構築するのを支援することです。オペレーターや作業員が手にするデータは、より柔軟で俊敏な生産プロセスを可能にします。

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