The rapid emergence of the Fourth Industrial Revolution has led to significant achievements and advancements in almost all business sectors. Among these, "smart factories" have gained prominence as a new and innovative concept, offering advanced features, superiority, and breakthrough capabilities in manufacturing. Smart factories are expected to serve as a replacement for traditional factories, helping businesses adapt and connect with modern production systems.
If you are interested in the Smart Factory model, then this article is for you!
スマートファクトリーとは？
製造および運用の分野において、スマートファクトリーは決して遠い未来の概念ではありません。
>>> Deloitte Insights による「スマートファクトリー」の定義::
「スマートファクトリーは、従来の自動化を超えた進化を表しており、完全に接続され柔軟なシステムです。このシステムは、接続された運用や生産システムからのデータの流れを常時活用して学習し、新たな需要に適応します。真のスマートファクトリーは、システム全体の物理的、運用的、人的資産からデータを統合し、生産、メンテナンス、在庫管理、デジタルツインを通じた運用のデジタル化、さらには製造ネットワーク全体での他の活動を推進します。」
>>> Gartner による「スマートファクトリー」の定義:
「スマートファクトリーとは、さまざまな現代技術を組み合わせて、超柔軟かつ自己適応型の製造能力を実現する概念です。スマートファクトリーは、異なるプロセス、情報ストリーム、ステークホルダー（現場作業員、プランナーなど）をシームレスに接続することで、新たな形の効率性と柔軟性を生み出す機会を提供します。スマートファクトリーの取り組みは、『デジタルファクトリー』や『インテリジェントファクトリー』とも呼ばれることがあります。」
スマートファクトリーモデルの形成と変革
スマートファクトリーは、本質的に従来型工場の進化形です。そのため、スマートファクトリーの発展は、各時代の技術的進化と密接に関連しています。
世界が最初の技術革命を目の当たりにする以前の時代、工場は主に手作業に依存していました。労働者はさまざまな製品を製造するために基本的な道具を使用しており、その結果、生産量は少なく、コストは高くなっていました。
産業革命以前の工場の代表的な例には、次のようなものがあります。
金属鋳造所：鍛造炉や製錬炉を使用し、人力でさまざまな物体や工具を必要に応じて成形していました。
繊維工場：木製の織機と足踏み式ペダルを使用し、手作業で織物を織っていました。
当時の工場は規模が小さく、生産能力も限られており、機械を動かすために水流を利用するため、水源の近くに設置されることが一般的でした。
産業革命 1.0
最初の技術革命として知られる産業革命 1.0は、1760年代から1840年代にかけて発生し、工場の運営方法を大きく変革しました。この時代は手作業による生産の終焉と、工業生産の始まりを象徴しています。
この時期、大規模な工場が出現し、蒸気機関や水力を動力源とする機械装置が導入され、人間や動物の労働が部分的に置き換えられました。人間は機械の操作や、機械が行えない作業を担当しました。これらの産業的成果を取り入れることで、従来の方法と比べて、生産効率は4倍から8倍に向上し、時間やコストの削減が可能となりました。
産業革命 2.0
第2次技術革命（産業革命 2.0）は、おおよそ1870年から第一次世界大戦の勃発までの間に起こりました。この革命の主な推進力は、内燃機関と電気の利用でした。これにより、照明不足やエネルギー不足といった課題が効果的に解決され、製造方法における大きなブレークスルーがもたらされ、現代的な大量生産の組立ラインが確立されました。
この期間、多くの新産業が誕生し、経済成長と都市化が加速しました。
産業革命 3.0
インフラと情報技術の発展、特にスマートコンピューターとインターネットの登場が、新たな革命である第3次産業革命を推進しました。これにより、人々の生産方法、ビジネスの進め方、コミュニケーション方法、エンターテインメントに深い変化がもたらされました。
コンピューター、ソフトウェアアプリケーション、ロジックコントローラーは、すべての工場において不可欠な要素となりました。電子チップや高度な自動化機械が、多くの生産工程で人間の労働を代替しています。機械と現代的な制御システムの進歩により、工場の生産量は大幅に増加し、製品の品質も向上して、より複雑で洗練された製品が生産されるようになりました。
1990年代頃、「スマートファクトリー」の概念が初めて導入されました。しかし、この概念が本格的に普及し、世界中で広く認知されるようになったのは、2010年代以降のことです。
第4次産業革命におけるスマートファクトリー
第3次産業革命の成果を基盤とし、第4次産業革命は現在も新たな技術の登場とともに力強く展開されています。具体的には、次のような技術が含まれます：
3Dプリンティング
ロボティクス
人工知能 (AI)
ビッグデータ
ブロックチェーン
モノのインターネット (IoT)
新素材 など
これらのイノベーションは、生産方法に深くかつ広範な変化をもたらし、製造業を新たな次元へと引き上げています。
スマートファクトリーでは、プロセス、機械、そしてエコシステム全体がシームレスに接続されています。これにより、システムはさまざまなソースからのデータを自動的に収集・分析し、手動による介入なしで問題に先んじて対応します。最適化デバイスや高度にプログラムされた管理システムが、生産プロセスを改善し、期待される生産目標を達成します。
さらに、物理環境とデジタル環境を統合することにより、スマートファクトリーシステムは次のようなプロセス全体を監視、管理、統括できます：
資材計画
サプライチェーン管理
機械装置および工場の運営
倉庫管理
各部門の業務運用
スマートファクトリーの力
過去、技術がそれほど発展していなかった頃、最先端の工場であっても自動機械と人間の手作業による計算をもとにリソースを最適化することしかできませんでした。
しかし、今日では、スマートファクトリーモデルを採用する企業は、従来のモデルと比べて数多くの利点を享受しています。スマートファクトリーの運営は単なる自動化を超え、プロセス、ワークフロー、リソース、コストなどを包括的に最適化します。これにより、生産性と製品品質における大きな変革が実現します。
では、スマートファクトリーの真の力は一体どこから来るのでしょうか？
自動化とデジタル情報能力
現代の製造業は、自動化された機械と管理アプリケーションを活用することで大きく変革され、運営されています。センサー技術は進化を遂げ、複雑なマイクロチップが設計されることで、単純な状態から複雑な状態まで、さまざまな物体の状態をデジタル信号を通じてシミュレートできるようになりました。これらのデータは正確かつ継続的に収集され、中央管理システムに送信されます。そこでデータは分析され、プロセス自動化を含む実用的な意思決定の基礎として変換されます。
工場内でのデジタル変革は、次のような技術を用いることで、容易かつ正確でパフォーマンスの高いプロセスのインテリジェントな自動化を可能にします：
RPA（ロボティック・プロセス・オートメーション）
機械学習
AIチャットボットとアシスタント
環境認識システム
デジタル化と自動化の能力は、真のスマートファクトリーモデルの強さを確立するために不可欠です。
IIoTによる要素間の完全な接続性
スマートファクトリーモデルでは、産業用IoT（IIoT）技術のおかげで、機械、生産設備、さらには人間の作業者までもが一体化したエンティティとして相互接続されています。
IIoTは、スマートファクトリーの生命線と見なされています。なぜなら、この接続機能によって新しい生産プロセスが自動化され、最小限の人間の介入で運用できるからです。
データ管理と分析システム - ビッグデータ
ビッグデータとは、従来の手法では処理が困難なほど大規模かつ複雑なデータセットを指します。ビッグデータはインダストリー4.0において極めて重要な役割を果たし、生産効率の向上や、革新とプロセス改善を推進する新たなデータ分析を可能にします。
スマートファクトリーは、多様なソースからのデータを活用して詳細な評価を行い、複雑かつ正確な意思決定を行います。データは、機械に取り付けられたセンサーから継続的に収集・送信されます。ビッグデータを活用することで、この情報は統計表、チャートなどのさまざまなレポート形式に変換されます。これにより、工場の管理者が生産プロセスに関してリアルタイムで正確な意思決定を行うことが容易になります。
人工知能 (AI)
人類は、単純で反復的な作業から解放され、研究や創造的活動に集中できるようになりました。この基盤の上に、強力かつ高度な人工知能 (AI) が誕生しました。今日、AIはあらゆる分野、産業、人々の生活の不可欠な要素となっています。
AIの力は、人間が現在探求している広大で神秘的な領域です。スマートファクトリーでは、AIは過去のデータを使ってトレーニングされ、生産戦略の計画やアラートシステムとして機能します。一度十分にトレーニングされたAIは、自律的に状況を分析し、学習した内容を超える意思決定を行うことも可能です。
AIは、製品品質の向上、プロセス改善、生産やビジネスの革新を実現する上で大きな前進をもたらします。
リソース計画とインテリジェント製造管理システム
スマートファクトリーの強みを支える2つの重要な要素は、ERPとMESです。
• ERP（エンタープライズ・リソース・プランニング） は、企業の重要なビジネスプロセスを管理するソフトウェアシステムです。会計、財務、製造、営業、マーケティングなどのモジュールをシームレスに統合します。現在、多くのオープンソースERPシステムが存在し、さまざまなタイプや規模の企業に合わせたカスタマイズや統合が可能です。その中でも、Odoo ERP は、世界的に最も人気があり強力なオープンソースERPシステムの1つであり、包括的かつ迅速なビジネス開発を促進します。
• MES（製造実行システム） は、原材料から完成品に至るまでの製品製造プロセスの実行を監視、指導、管理するための機能を備えた、動的かつ包括的なソフトウェアシステムです。
では、ERPとMESはどのようにして製造業務で連携するのでしょうか？
ERPソフトウェア を使用することで、製造業者は、製造すべき製品、必要な原材料、数量、および関連コストを、専門モジュールのシームレスな統合を通じて容易に把握できます。一方、MES は、これらの製品をどのように効率的に製造し、最大の収益性を達成するかを定義します。
テクノロジー要因と並んで、人間の努力と役割を無視することはできません。
テクノロジーのおかげで、機械は今やタスクをインテリジェントに自動化できますが、人間こそがこれらのテクノロジーを創造し、適用してプロセスを変革・改善する存在です。 スマートファクトリーは、製造業界にとって完璧で包括的なソリューションの1つであり、人（People）、テクノロジー（Technology）、機械（Machinery）、プロセス（Processes）、接続性（Connectivity） という本質的な要素で構成されているため、企業が製造および運用効率を探求し、向上させるのに役立ちます。
製造業におけるインダストリー4.0技術の導入方法
企業が第4次産業革命の新しい技術を取り入れるための最初の前提条件は、工場内でインダストリー3.0の技術を完全に整備することです。これには、技術プロセスや機械および自動化システムの改良が含まれます。
次に、人工知能（AI）、産業用モノのインターネット（IIoT）、ビッグデータなどの新技術を実際のアプリケーションに適用するための調査研究が必要です。さらに、ブロックチェーン、クラウド、OCR、機械学習（ML）などのさまざまな先端技術も、シンプルで小規模なプロセスから大規模で複雑なプロセスまで最適化するために活用できます。
また、人材も今日のインダストリー4.0時代の製造業において非常に重要な要素です。企業は、人と機械およびプロセスの間のシームレスな接続を確保し、適切かつ迅速な運用判断を下せるようにする必要があります。さらに、従業員がデジタルトランスフォーメーションの重要性を理解し、学習、革新、適応する準備ができていることが、製造におけるブレークスルーを実現し、コミュニティや企業の発展に新たな価値をもたらすために不可欠です。
BnKソリューションは、「スマートファクトリー」ソリューションを提供する専門企業として、IoT、ビッグデータ、ERPの分野で高度なスキルを持ち、さまざまなプログラミング言語に精通したチームを擁しています。ベトナム、インドネシア、シンガポール、日本などの企業がデジタルトランスフォーメーションを完了し、生産およびビジネスを革新し、独自の競争優位性を活用できるよう支援してきました。
より直接的なアプローチについては、BnKソリューションの支援を受けたお客様の成功事例（CASE STUDIES）をご覧いただくか、スマートファクトリーソリューションの導入について当社の専門チームまでお問い合わせください！
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