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ドイツの「第4次産業革命」 つながる工場が社会問題解決

「世界が直面している問題を工場が解決する」といったら、大げさだと思うだろうか。この壮大なコンセプトを本気で実現しようとしている国がある。ドイツだ。現在、ドイツ政府は「Industry(インダストリー) 4.0」(ドイツ語ではIndustrie 4.0)と称する高度技術戦略を掲げ、産官学一体のプロジェクトを推進している。

そのコンセプトを一言で表すと、「つながる工場」である。インターネットなどの通信ネットワークを介して工場内外のモノやサービスと連携することで、今までにない価値を生み出したり、新しいビジネスモデルを構築したりできる。ひいては、それがさまざまな社会問題の解決に結び付くというのだ。

IT活用がカギ握る

Industry 4.0の大まかなコンセプトは、2011年にドイツで開催された産業機器の展示会「Hannover Messe 2011」で明らかにされた。そして、2年後の「Hannover Messe 2013」では、産官学の有識者から成るワーキンググループ(WG)による最終報告が発表された(ドイツ語版と英語版がある)[注]。以下では、この最終報告に沿ってIndustry 4.0の中身をひも解いていく。

Industry 4.0という名称には、人類の長い歴史における「第4次産業革命」という意味が込められている(図1)。第1次は、18世紀から19世紀にかけて起きた、水力や蒸気機関による工場の機械化。第2次は、19世紀後半に進んだ電力の活用。第3次は、20世紀後半に生まれた「プログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC)」(工場などで自動制御に使われる装置)による生産工程の自動化だ。Industry 4.0は、これらに比肩する技術革新として位置付けているのだ。

図1 「Industry 4.0」の位置付け。機械化(第1次)、電力活用(第2次)、自動化(第3次)に続く産業革命と位置付ける(出典:Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0、以下の図も同様)
[注]Industry 4.0のWGには、ドイツを代表する企業や研究機関、大学が名を連ねているほか、政府機関からもオブザーバーを招いている。主な企業としては、ABB、BASF、BMW、Bosch、Daimler、Infinion Technologies、SAP、Siemens、ThyssenKrupp、TRUMPFなどが挙げられる。

そのキーテクノロジーとして挙げられているのが、IT(情報技術)だ。具体的には、ネットワークに接続された機器同士が自律的に協調動作する「M2M(Machine to Machine)」や、ネットワークを介して得られるビッグデータの活用、生産系以外の開発/販売/ERP(Enterprise Resource Management)/PLM(Product Lifecycle Management)/SCM(Supply Chain Management)といった業務システムとの連携、などである。

第3次産業革命の自動化は、あくまで生産工程だけを対象としたITの活用だった。Industry 4.0では、その対象を大幅に広げる。このようにして進化した工場を、WGは最終報告で「Smart Factory」と呼ぶ(図2)。

図2 「Smart Factory」構想。モノやサービスのインターネット(「IoT:Internet of Things」「IoS:Internet of Services」)を構成する一要素としてSmart Factoryが位置付けられている

そもそも、ITによる「スマート化」は、スマートフォン、スマートメーター、スマートシティー、スマートグリッドなどあらゆるモノやサービスで見られる動きだ。

工場そのものをスマート化しようとするIndustry 4.0も、必然的な流れといえる。Industry 4.0以外にも、米General Electric社はほぼ同様のコンセプトである「Industrial Internet」を提唱している。日本でも、個々の企業ではM2Mやビッグデータの活用を進めている。

エネルギー消費の問題を解決

工場のスマート化が進むことによって、従来にないモノを造ったり効率を大幅に高めたりするだけではなく、現代社会が抱えているさまざまな問題を解決できるという。

例えば、エネルギー消費の問題だ。現在は、工場が操業していない時間帯でも、すぐに操業を再開できる状態にするために多くのエネルギーを消費している。だが、工場の操業度に応じてエネルギーの供給をリアルタイムで調整できるようになれば、トータルのエネルギー消費量を大幅に減らせる(図3)。

図3 工場のスマート化によるエネルギー消費量の削減。操業度に応じてエネルギーの供給を調整することで、エネルギー消費量を削減できる

さらに、WGの最終報告ではワークライフ・バランスの問題も挙げている。現在、工場で働く人々は、工場に出社して現場で機械・設備の操作といった業務を行い、終業時間になったら帰宅するのが当たり前である。しかし、ITの活用によって機械・設備を遠隔地から操作できるようになれば、通勤自体が不要となる上、安全な場所で快適に勤務できる。工場のスマート化は、働く人々の生活の質を高めることにもつながるのだ。

課題は大まかに4つ

バラ色の未来に見えるIndustry 4.0だが、そのコンセプトを実現するための課題として、WGの最終報告は、(1)標準化、(2)複雑なシステムの管理、(3)通信インフラの整備、(4)安全とセキュリティー、の4つを挙げる。

(1)は、工場が内外のさまざまなモノやサービスとつながるのに伴い、通信手段やデータ形式など多くの物事を標準化しなければならないということだ。(2)は、生産系システムとそれ以外のシステムがつながることで、システム全体が複雑化することから、それらを管理することが難しくなることを指摘している。

(3)は、産業用途に耐えられる信頼性(SLA:Service Level Agreements)の高い通信インフラを指している。(4)は、工場が外部のネットワークと接続することで、マルウエアの侵入などサイバー攻撃を受ける危険性が高まるため、安全やセキュリティーを確保するための手段が急務であるということだ。

(日経テクノロジーオンライン 高野敦)

[Tech-On!2014年1月8日付の記事を基に再構成]

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