インダストリー4.0

概要

サイバーフィジカルシステムを導入した「スマートファクトリーの実現」がインダストリー4.0の根幹である。モジュール構造化されたスマートファクトリ内部では、サイバーフィジカルシステムが現実の工程を監視制御すると共に、実世界の仮想コピー (virtual copy) を作成して分散型決定（後述）を下していく。
生産工程や流通工程のデジタル化により、生産や流通の自動化、バーチャル化を大幅に高めることで、生産コストと流通コストを極小化し、生産性を向上させることを主眼に置いている。
生産ラインの高効率化は以前から行われていたが、生産設備が機器故障によって停止することのないよう機器の故障や異常を事前に予知して保全することで生産設備の稼働率を高める予知保全なども重要なポイントとなる。IoT技術の導入によって、機器の稼働情報や設置場所の温度、湿度といった情報などをビッグデータとして集め、パフォーマンスの低下などをAIによって検出し、修理を行うことで、以前のように平均故障間隔などから行っていた保全よりも、より的確に保全が行えるようになる。

名称の由来

「インダストリー4.0」という用語は、I4.0や単にI4と短縮されることもあり、製造業のコンピュータ化を促進するドイツ連邦政府のハイテク戦略の中のプロジェクトに由来する。
ドイツ工学アカデミーと連邦教育科学省が2011年に発表した「インダストリー4.0」の用語は、同年のハノーファー・メッセで表舞台に取り上げられた。2012年10月、インダストリー4.0の作業部会はドイツ連邦政府にインダストリー4.0実現の勧告を提出した。 この作業部会のメンバーは、インダストリー4.0の背景となる創始者および原動力として認識されている。 
2013年4月8日のハノーファー・メッセで、インダストリー4.0作業部会の最終報告が発表された。この作業部会はシーグフリード・ダイス（ロバート・ボッシュ）とヘニング・カガーマン（ドイツ工学アカデミー）が部会長を務めた。
インダストリー4.0の原則は複数企業が取り組みを行っているため、たまに呼び名を変えられることがある。例えば、航空宇宙部品メーカーのメギット PLCは自社のインダストリー 4.0調査プロジェクトM4をブランド化している。

意義

ドイツ政府のインダストリー4.0戦略に与えられた特徴とは、非常に柔軟な（大量）生産の条件下における製品の強力なカスタマイズ化である。要求されるオートメーション技術は、自動最適化、自動設定、自己診断、認知機能そしてますます複雑化するその作業における作業者の知的支援方法の導入によって改善されている。2013年7月時点で、インダストリー4.0最大のプロジェクトは、ドイツ連邦教育研究省 (BMBF) の先端クラスター「Intelligent Technical Systems Ostwestfalen-Lippe (it's OWL)」である。もう一つの主要なプロジェクトはBMBFプロジェクトのRES-COM と同じく優れたクラスター「高賃金国向けの統合的生産技術 (Integrative Production Technology for High-Wage Countries)」である。2015年、欧州委員会はインダストリー4.0の主題を育成するための主要なイニシアチブとして、国際的なホライズン 2020研究プロジェクトのCREMA （XaaSとクラウドモデルに基づくクラウドベースの、迅速で融通の利く製造法の提供）を開始した。

成果

2013年6月、コンサルタント会社のマッキンゼー・アンド・カンパニーは 、ロバート・ボッシュ幹部のシーグフリード・ダイス（ロバート・ボッシュ Industrietreuhand KGの共同経営者）とハインツ・デレンバッハ（ボッシュ・ソフトウェア・イノベーションズ GmbHのCEO）そしてマッキンゼーの専門家との間での専門的討論を特集したインタビューを発表した。このインタビューは製造業におけるモノのインターネットの普及と、その結果として生じる新しい産業革命の引き金を約束する技術主導の変化を取り上げた。ボッシュでは、そして一般的にドイツでは、この現象がインダストリー4.0と呼ばれている。インダストリー4.0の基本原則とは、機械と工作物とシステムを接続することによって、事業がお互いを自律的に制御できるバリューチェーン全体に沿った自動制御ネットワークを構築することである。
インダストリー4.0の一部の例には、故障を予測して自律的にメンテナンス工程を作動させる機械であったり、生産における予期せぬ変化に反応対処する自己組織化された物流がある。
ダイスによれば「あらゆるものが他の全てのものと相互に繋がるまで、製造の世界はますますネットワーク化される可能性が高い」。これは公平な仮定のようでありモノのインターネットの背後にある原動力にも聞こえるが、それはまた製造と供給者ネットワークの複雑さが飛躍的に増大することも意味する。ネットワークとプロセスはこれまで1つの工場に限られていた。しかしインダストリー4.0のシナリオでは、個々の工場のこれらの境界はもはや存在しなくなってしまう。 代わりに、それら境界は複数の工場あるいは地理的な地域でさえも相互接続を行うために解放されることになる。
よくある伝統的工場とインダストリー4.0の工場の間には違いがある。現在の産業環境では、最低限のコストで最高品質のサービスまたは製品を提供することが成功への鍵であり、産業工場は自分達の評判と利益とを共に増大させるため可能な限り多くのパフォーマンスを達成しようとする。この方法で、工場のさまざまな局面に関する有意義な情報を提供するための多彩なデータ資料が使用可能となる。この段階では、現在の運用状態を理解して、欠点や障害を検出するためのデータ活用が研究の重要な課題になる。例えば製造業だと、システム内の問題および欠陥かもしれない根本的原因を明らかにするための、総合設備効率 (OEE) 情報を工場管理側に提供するのに活用できる様々な市販ツールがある。対照的にインダストリー4.0の工場では、状態監視と故障診断に加えて自己認識 (self-awareness) や自己予測性 (self-predictiveness) をコンポーネントおよびシステムが行うこともでき、それが工場の状態に関するより多くの見通しを管理側に提供している。さらに、P2Pの比較および様々なコンポーネントからのヘルス情報の融合はコンポーネントとシステムレベルでの正確なヘルス予測を提供し、ぎりぎりの（不具合が出る寸前の）時間でメンテナンスに入って動作不良時間をほぼゼロとするため、可能な限り最善の時期に必要なメンテナンスを工場管理側に開始させるものとなる。
2018年10月にポルトガルのリスボンで行われたEDP社の オープンイノベーション期間中に、インダストリー4.0の概念はM2Sという用語を導入したオランダの会社Sensfix B.Vによって拡張された。それは本質的に今後のサービス産業が、機械自身による管理がなされた何百万台もの機械に対応することになるのが特徴である。

インダストリー4.0のテクノロジー・ロードマップ

「ロードマップ」は、産業内においてどんな行為を達成させる必要があるのか、誰がいつそれらを作る必要があるかを、誰もが個々の動きで直接実現させることを可能にするものである。このロードマップ方式は事業計画に落とし込まれて、付随する各形成段階における活動の特性を位置付ける。国際化した世界を考えると、組織の持続可能な競争力を確保できる開発戦略を実現するニーズが主要な課題となる。このテーマにおいてインダストリー4.0のロードマップは、組織の競争力を高めるべく視覚的に描かれた明確な道程としての役割を与えられている。

日本版インダストリー4.0

ドイツのインダストリー4.0に続き世界各国で様々なコンセプトが打ち立てられているが、日本でも2017年3月にドイツのハノーバーで開催されたCeBIT2017で「コネクテッドインダストリーズ」という戦略を打ち出した。コネクテッドインダストリーズでは、自動化と人や機械の接続が進み、人手不足の解決策として期待されているが、大企業だけではなく中堅・中小企業が恩恵を受けると考えられている。さらにIoTやAIなどのデジタル革新によって社会のありようが変化し、諸問題の解決も目指していくキャッチフレーズとして、ソサエティー5.0 (Society 5.0) が提唱されている。