■デジタルファクトリー実現のための基礎
来るべきIndustry4.0時代において製造現場におけるデジタル化＝デジタルファクトリーの実現が急務となっています。実現に向けた重要な要素として、製造現場のモジュール化や標準化、工程実行・管理の自動化などさまざまな要素が挙げられていますが、「IT（Information Technology、システム側の情報）」と「OT（Operational Technology、モノ側の情報）」の融合も欠かせない要素の一つです。
デジタルファクトリーを実現する際に、IT側の中心システムの一つとして挙げられるのがManufacturing Execution System（以下MES）です。MESとは日本語にすれば「製造実行管理システム」であり、現場への製造指示や実行管理、製造情報のデジタル化と収集、デジタル情報を活用した製造現場の可視化・分析、さらには作業者管理やトレーサビリティなど、製造現場を支えるさまざまな機能を有しています。デジタルファクトリーの実現には、このMESの導入は欠かせない要素の一つといえるでしょう。
■部門横断でデジタル情報を共有する必要性
では、MESを製造現場に導入すればデジタルファクトリーは完成するのでしょうか？
残念ながら答えは“No”です。確かにデジタルファクトリーを実現するためにはMESの導入は必要な要素ですが、それだけでは十分ではありません。デジタルファクトリーという単語自体は日本でも散見されるようになって来ましたが、MESの導入や3Dデータの活用という非常に狭い視点での理解が多いように思われます。
2009年のものづくり白書には「生産現場の情報共有化に関する課題・問題点」というアンケートの結果が掲載されており、現在でも共通するいくつかの、代表的な課題や問題点が確認できます。特に「情報の共有化」がさまざまな点から問題として取り上げられていますので、この観点からデジタルファクトリーの目指すべき姿を考えてみたいと思います。
MES導入による製造情報のデジタル化によってMESで管理されている、工場内の情報の共有化は進むかもしれません。一方で09年のものづくり白書の中で課題とされているものの中には「研究・開発部門間と生産部門間の情報共有が進まない」といったものがあり、上述したような工場内で閉じたデジタル情報の共有では、効果は限定的になります。
つまり真のデジタルファクトリーを実現するためにはデジタル情報の統合が重要な要素になってくるのです。例えば製造現場の品質に関するデジタル情報がシステムを介して迅速に研究・開発部門に共有されることで、製品の改善スピードが上がります。また、製造設備のデジタル情報がERPなどの基幹システムに迅速に統合されることで、よりタイムリーな保全対応の指示が可能となり、製造設備の保守・運用が最適化されます。
このようにデジタルファクトリーを実現するには決して狭い視野で考えるべきではなく、より広い視野で製造情報のデジタル化を捉えて製造に関連する部門間の統合までを視野に入れた形で、自社のデジタルファクトリーのあるべき姿を考えていく必要があります。
■ビジネスメリットの最大化に向けて
ではデジタルファクトリーが実現した際、次にどのような問題が起こると予想されるでしょうか？
そして、デジタルファクトリーのメリットを最大限享受するためにはどうすれば良いのでしょうか？
まず考えられることは、今まで管理していなかった情報のデジタル化だけでなく、暗黙知の形式知化による情報や紙などのハード媒体で管理していた、情報のデジタル化による、管理すべきデジタル情報の急増です。一方で現場や関連部門からはデジタル化した情報へのアクセスや活用、分析の要求は高まってくるでしょうし、デジタル情報を共有することで上述したような品質や歩留まりの改善、リードタイムの短縮、設備効率の最大化などが図れると考えられます。
そのため、製造情報のデジタル化自体も重要ですが、より広い範囲での活用やその機会の増加を念頭においたシステムを構築していくことが、真のデジタルファクトリーを実現するために重要なポイントになります。それでは、実際には具体的にどのような施策を行っていくのでしょうか？
さまざまな施策が考えられますが、大きくは“大量のデジタル情報を扱える基盤を整備すること”と“効率的なデジタル情報の活用”、この2点がポイントになっていくと思われます。
まず“大量のデジタル情報を扱える基盤を整備すること”については、思い浮かぶのがCloudへの対応ではないでしょうか。サーバーの技術革新やデータセンターの競争激化もあいまって、データ容量当たりの単価も下がり続けており、ISOへの対応といった安全対策・保障なども含め“大量のデジタル情報を扱える基盤”としての価値はますます高まっています。
データ容量の増大に関しては単純に取り扱うサーバーの数が増えるといった問題にとどまらず、それを運用・保守するためにコストの増大にも対応する必要がありますが、多くのCloudサービスでは保守・運用のアウトソーシングの要件も備えており、コスト増への対応策にもなり、今後ますます重要になってくると考えられます。“大量のデータを扱える基盤を整備すること”に関してもう一つ考えられることは、単純に大量のデータを管理できる基盤を整えるだけでなく、大量のデータをより高速で活用することも求められます。
その一つとして考えられるものがインメモリデータベースの活用です。インメモリデータベースはデータ保管を、これまで主流であったハードディスクドライブといったディスクストレージで行うのではなく、メーンメモリ上で行うデータベース管理システムのため、ディスクI/Oの遅さに足を引っ張られずに、大量のデータをより高速で処理、管理することが可能となっています。こちらもメモリ単価の継続的な下落により、Cloud同様“大量のデジタル情報を扱える基盤”としてより活用しやすい状況になってきています。
SAPでは既にSAP HANAというインメモリデータベースを世界中の多くのお客さまに、“大量のデータをより高速に扱える基盤”としてご利用いただいておりますが、インメモリデータベースをCloud上で実装したサービスも展開しており、扱いやすくかつ拡張性と柔軟性に富んだ“大量のデータをより高速に扱える基盤”として、多くのお客さまにご利用いただいております。まだ数は少ないものの、海外では既にMESなどの製造関連のデジタル情報をこのCloud上のインメモリデータベースで活用し、他部門との製造関連のデジタル情報を共有・統合することで、真のデジタルファクトリーを実現すべく動き出しているお客さまもいらっしゃいます。
■デジタル情報を圧縮し効率的な活用
次に“効率的なデジタル情報の活用”ですが、既存のデジタル情報の圧縮化を行うことによる活用範囲の拡大が挙げられます。
例えばSAPでは3D Visual Enterprise （3DVE）という製品があります。これはCADなどの3D CADデータを最大100分の1程度まで圧縮することが可能であり、GBクラスの情報をMBクラスにすることで、一般的なパソコンやタブレットでも大規模な3Dモデルを活用することが可能です。
例えば販売店では新商品の3Dデータをタブレットで見せながら、お客さまの要望に応じモデルや色を変えて表示でき、簡易かつリアルなデモを行うことができます。製造現場でご利用のお客さまでは、新製品の部品表についてデジタルイメージの表示や、プロセスシミュレーションに活用されています。
また作業手順書と組み合わせて展開することも可能で、新製品製造の迅速な展開や他工場への製造作業の横展開に非常に有効です。IoT/Industry4.0による、大きな流れの一つとして顧客一人一人、一社一社の要求・仕様を迅速にサポートするためのマスカスタマイゼーションへの対応が重要になってきています。ここでは流れてくる製品が多様化してくるため、一つのラインで多品種生産を行う混流生産が求められますが、マスカスタマイゼーション実現後の世界では次々と流れてくる、多様な製品の製造に素早く対応する必要があるため、作業員に対して文字情報だけの伝達では限界があり、製造ミスの増発などさまざまな問題が発生することが懸念されます。
一方で従来の3D CADデータは製品の形状はしっかりと理解できるものの、あまりに容量が大きく、研究・開発での利用は問題ないとしても、量産ラインで活用することは非現実的でした。3DVEでは不要なデータを取り除き、扱いやすいサイズにするため、量産ラインでも気軽に使用することができ、マスカスタマイゼーションの実現による複雑な混流生産における作業者を、視覚的な面からサポートしています。
■完成形を常に意識ステップを確実にクリア
ここまで非常に簡単ではありますが、デジタルファクトリーのあるべき姿、そしてどのような影響があるかを見てきました。
(1)MESの導入を中心とした製造現場のデジタル化を促進し、デジタルファクトリーの実現に向けた基礎を作っていくこと
(2)その上で、決して工場内だけにデジタル化した情報をとどめるのではなく、関連部門間での共有によりビジネスメリットを創出していくこと
(3)そして、増大するデジタル情報に対応したシステム基盤を整備し、より効率的にデジタル情報を活用しながら全社的なビジネスメリットの最大化を実現すること
この三つの段階をクリアしていくことで真のデジタルファクトリーが実現できるのではないでしょうか。
当然これらは一度にかつ短期間で実現できるものではなく、自分たちの目指すデジタルファクトリーの完成形を常に意識しながら、一つ一つのステップを確実にクリアしていく必要があります。まずは、第1段階としてMESの導入とそれを契機にした製造現場改革による標準化、自動化の推進、そして人とシステムのベストマッチングを実現することが重要です。しかし、決してそれをゴールとすることなく、あるべき姿を常に意識しながら、工場だけにとどまらない真のデジタルファクトリーを実現することが求められるとともに、それを実現するソリューションを活用していくことが重要なポイントとなると考えます。
SAPジャパン ソリューション統括本部
S/4HANAソリューション部
ソリューションスペシャリスト朝井由記
日系大手電機メーカーのストレージ製造部門で、生産計画や生産管理、事業計画業務に従事。SAPジャパン入社後は、SCM/MFG関連のソフトウエア製品のプリセールスを担当。主にERPの生産管理モジュールや生産計画システム、製造実行管理システム（MES）の製品管理業務や顧客に対しての製品機能紹介、システムの活用方法のアドバイスや顧客事例の紹介を行う。また、現在進行中であるIoT/Industry4.0を中心とした日本の顧客の製造現場におけるデジタルトランスフォーメーションをサポートすべく活動している。
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