インダストリー4.0とは？IoTとの違いや具体的に実現できることを解説
インダストリー4.0とは、IT技術の活用により製造業に変革をもたらすプロジェクトです。世界中がインダストリー4.0に注目しており、日本でも取り組みを開始している企業が増えています。
この記事では、インダストリー4.0に取り組みたいと考えている人に向けて、インダストリー4.0の基本を解説します。インダストリー4.0の歴史や目的についてくわしく解説するため、ぜひ参考にしてください。
目次
インダストリー4.0とは？
インダストリー4.0とは、どのようなものなのでしょうか。ここでは、インダストリー4.0の概要について解説します。
「インダストリー4.0」の意味
インダストリー4.0とは、製造業をデジタル化するためにドイツが国家をあげて取り組んでいるプロジェクトです。インダストリー4.0は第四次産業革命ともよばれており、ドイツだけでなく世界の産業に大きな変革をもたらす取り組みとして注目を集めています。日本でもインダストリー4.0の実現を目指す企業が出てきています。
インダストリー4.0は、最新のIT技術を組みあわせ、製造業のあり方そのものを改革する点が大きな特徴です。
インダストリー4.0のコンセプト
インダストリー4.0は製造業を改革するためのプロジェクトであり、特にスマートファクトリーの実現に力が入れられています。スマートファクトリーとは、最新のIT技術を導入した工場のことです。ネットワークを通じて機械や人間が相互に接続できるようにし、生産工程を最適化します。
スマートファクトリーは工場の稼働を効率化させられるだけでなく、作り出す製品の品質も高められると期待されています。
ソサエティ5.0との違い
インダストリー4.0に似た考え方として、ソサエティ5.0があります。ソサエティ5.0は、日本の内閣府が発表した科学技術基本計画のひとつです。ソサエティ5.0は、必要としている人にモノやサービスがスムーズに行き渡る「超スマート社会」の実現を目指しています。
ソサエティ5.0とインダストリー4.0は、いずれもIT技術を駆使して利便性を向上させるための考え方です。ただし、ソサエティ5.0は社会全体を対象としているのに対し、インダストリー4.0は製造業に特化しています。
インダストリー4.0の過去から現在まで
インダストリー4.0は、これまでどのような流れをたどってきたのでしょうか。ここでは、インダストリー4.0の歴史と現在の状況を解説します。
インダストリー4.0の歴史
すでに触れたとおり、インダストリー4.0は第四次産業革命ともよばれています。
最初の産業革命である第一次産業革命は、1785年頃から始まりました。蒸気機関が発明され、さまざまな作業の機械化に成功しています。1865年頃には第二次産業革命が起き、さらに新しい技術が誕生しました。重工業の技術が革新され、大量生産も可能になっています。電気が利用できるようになったことも、製造業に大きな変革をもたらしました。
さらに、1969年頃には第三次産業革命が起き、コンピュータやソフトウェアを活用できるようになっています。この頃から作業の自動化が進みました。
インダストリー4.0の現在
インダストリー4.0は、ドイツが2012年に国家戦略として提示しました。ここから製造業の工場にネットワークを導入し、外部と連携させて効率化を図る取り組みが始まっています。インダストリー4.0は第四次産業革命とよばれるようになり、世界へ大きな影響を与えています。
インダストリー4.0はアメリカにも波及し、大手のIT企業によってインダストリー4.0を推進するための取り組みが始まりました。日本においては総務省や経済産業省が中心となり、インダストリー4.0を推進するための取り組みに力が入れられています。
インダストリー4.0の設計原則と実現方法
インダストリー4.0を設計するにあたっては、4つの設計原則を意識することが重要です。ここでは、その設計原則とそれを実現している手法について解説します。
4つの設計原則をおさえる
インダストリー4.0においては、4つの設計原則が定められています。「相互運用性（Interoperability）」は、人、モノ、システムをつないで通信することです。「情報透明性（Information Transparency）」は、工場内のデータの可視化を示しています。「技術的補助（Technical Assistance）」は、生産工程における危険を防いで製造担当者の危険を回避することです。「分散型決定（Decentralized Decision-making）は、生産ラインの自律化を表しています。
これら4つの設計原則を意識すれば、インダストリー4.0を実現しやすくなります。
以下に、この設計原則を元に実現すべき手法を説明します。
ダイナミックセル生産
ダイナミックセル生産とは、ライン生産とセル生産のメリットを組みあわせた生産方法です。ライン生産とは一連の流れで同じ製品を製造する方法であり、従来から多くの工場で採用されています。一方、セル生産とは、少人数の担当者で製品を製造する方法です。
ダイナミックセル生産では、製造ラインの工程をわけたうえでロボットが作業を進めます。ネットワークを通じて情報をリアルタイムにやり取りするため、製造する製品の個数や種類も瞬時に最適化できます。
マスカスタマイゼーション
マスカスタマイゼーションは、1ロットから製品を製造して市場に提供する手法です。現状ではロットが小さいとコストが高くなります。しかし、ダイナミックセル生産の推進によりマスカスタマイゼーションを実現できれば、1ロットでも低コストで製品を作り出すことが可能です。ダイナミックセル生産に取り組んでいくと、仕様の異なる複数の製品も生産しやすくなるためです。さまざまな消費者のニーズにあう多様な商品を低価格で提供できるようになります。
サイバーフィジカルシステム
サイバーフィジカルシステムとは、実世界にあるさまざまなデータをネットワークで集約し、サイバー空間にあるコンピュータシステムで分析する仕組みです。
製造業においては、工場を稼働させて製品を提供するなかで発生する、さまざまなデータを活用できます。たとえば、製品が提供されるとそのデータが設計や製造の現場に共有され、よりよい製品を作るために役立てられます。
インダストリー4.0とIoTの違い
IoTは日本語で「モノのインターネット」と表現される仕組みであり、あらゆるモノがインターネットに接続される状況を表しています。
それに対してインダストリー4.0は、単にモノをインターネットに接続させるだけでなく、モノとモノ同士を結び付け、それによりさまざまな機能を連携させて製品を作り出す状態を表しています。
IoTは、インダストリー4.0を実現するための技術のひとつです。ほかにもさまざまな技術を組みあわせ、インダストリー4.0の実現を目指しています。
日本のインダストリー4.0の現状
日本国内では、2015～2017年頃にインダストリー4.0が少しずつ広まりはじめました。総務省や経済産業省が中心となり、インダストリー4.0を推進しようとしている状況です。政府は「未来投資戦略2018概要」において、デジタル化への取り組みをSociety 5.0として打ち出しています。
ただし、実際には、各企業が個別にインダストリー4.0の実現を目指してさまざまな取り組みを展開しています。またアメリカの企業と協力し、新しいサービスの構築に力を入れている企業も出てきました。
インダストリー4.0を実現するための手段とは
インダストリー4.0を実現するためには、どうすればいいのでしょうか。ここでは、実現のためのポイントを解説します。
ダイナミックセル生産の実現
ダイナミックセル生産は、インダストリー4.0を実現するための大きな鍵を握る生産方法です。リアルタイムでモノや人が連携すると、製造工程の効率化や生産性の向上につながります。ダイナミックセル生産を実現してスムーズに運用できるようになれば、さまざまなニーズに応える幅広い製品を同時に生産できるようになります。
製品のカスタマイズにも対応しやすくなるため、カスタマイゼーションの実現も可能になり、ビジネスチャンスも広げられる可能性が高いです。
IoTの導入によるサイバーフィジカルシステムの実現
サイバーフィジカルシステムとは、現実世界（Physical-Systems）と、クラウドなどの仮想世界（Cyber-Systems）を結び付け、よりインテリジェントな生産を実現しようというものです。
このサイバーフィジカルシステムを実現するには、現実世界の様々な種類の機器からのあらゆる活動をモニタリングして、仮想空間上のコンピュータにデータを収集すること、その集められた膨大なデータを素早く分析し、最適な結果を現実世界の機器へフィードバックすることです。
このため、IoTによるさまざまなモノからのセンシングデータをネット上に集めていくことは最も重要なポイントの一つになります。いち早くIoT機器などにより、必要なデータを収集するシステムを構築することがサイバーフィジカルシステムの実現の第一歩となるでしょう。