横河電機株式会社
横河ソリューションサービス株式会社

IA2IA

ビジネスを取り巻く環境が目まぐるしく変化する昨今、製造業においても、オペレーションの変革、コストの管理、ダウンタイムの削減、採算性の向上などを目指して、デジタルトランスフォーメーションの動きが加速しています。

YOKOGAWAは、製造業のお客様のデジタルトランスフォーメーションのゴールとなるIndustrial Autonomy(自律化)と、またそこへの道筋としてIA2IA(Industrial Automation to Industrial Autonomy)を提唱しています。

IA2IA - Industrial Automation to Industrial Autonomy 

IA2IA logo

IA2IAとは、Industrial Automation (自動化)からIndustrial Autonomy(自律化)への移行であり、YOKOGAWAがお客様とともに描く、製造業の未来への道のりです。

お客様のIndustrial Autonomy、未来の姿はさまざまです。YOKOGAWAは、お客様にとっての Industrial Autonomy をともに考え、実現に向けて取り組みます。

 

"Industrial Autonomy" とは?

Autonomyとは、自律すること、または自分を自ら制御できることです。Automationでは、事前にプログラムされた一連のタスクを自動的に実行できますが、特にタスク間においてオペレータの監視や指示を必要とするという点で、Autonomyとは大きく異なります。
Industrial Autonomy とは、プラント(工場)の設備や操作自体が、学習し、適応する機能を持つようになることです。プラントそのものが学習、適応してさまざまな事態に対応できるようになることによって人間の関与は最小限となり、オペレータはより高度なレベルの最適化に専念できるようになります。

Automation vs Autonomy

 

"Autonomous Operations" とは?

Autonomous Operations は、バリューチェーン全体におけるIndustrial Autonomyが達成された状態です。ここに至ると、事前にプログラムされていない、あるいは設計段階で予測されていない状況に対して、オペレータの介入を求めることなく、コグニティブシステムが自律的に応答することができます。システムが、人間のような学習能力、適用能力を持ち、安全システムを含めた運転のすべての役割を果たせるようになります。

 

Autonomyのレベル ー 段階的な移行

Autonomyは、プロセス制御と運用、運転計画とスケジューリング、サプライチェーン管理、フィールドオペレーション、メンテナンス、エンジニアリングといった、幅広いドメインに適用できます。YOKOGAWAは、お客様が現在の位置と将来の目標を確認することができるよう、成熟度モデルを定義しました。

autonomy level

Level 0-1 MANUAL/SEMI-AUTOMATED
最小限に構築、自動化されている状態です。作業は、紙ベースでの指示、記録のもとに多くが手作業で行われています。自動化用のシステムがエラーの発生しやすい作業を担当することで、生産性の向上を図っています。

Level 2 AUTOMATED 
従来の自動化システムのアシストのもとで、人間が安全なオペレーションを行っています。自動化システムは生産プロセスの大部分を実行し、ワークフローとメンテナンスタスクを支援しますが、想定外の事象に関しては人間の監視と介入が必要です。

Level 3 SEMI-AUTONOMOUS 
自律化したコンポーネントと自動化されたアセット、人間が有機的に結合していることが特徴です。自律化したコンポーネントは、事前にプログラムされていない状況に対する学習、適応、自己最適化の機能という点で、自動化されたアセットとは大きく異なります。このレベルにある企業は、選択された自律化したコンポーネントもしくはアプリケーションが人間によって組織的に動作しています。

Level 4 AUTONOMOUS ORCHESTRATION 
ほとんどのアセットは自律的に動作し、特定の状況や条件のもとで生産、安全、保守を最適化するために同期して動作しています。適切な機能を持つ自律的なコンポーネントが、システムとして機能できるようにまとめあげられています。ただし、非常事態においては、オペレータが操業をコントロールする必要があります。

Level 5 AUTONOMOUS OPERATIONS 
設備は自律的に動作し、サプライチェーンまでを含めた複数分野までが統合された、非常に理想的な状態です。操作は完全に自律化され、すべてにおいて人間が介入する必要はありません。

 

Autonomous Operations の先へ

YOKOGAWAは、エコシステムに重点を置いたAutonomous operations の先に、産業の境界を越えた事業の実現を可能とする、「Symbolic autonomy」を見据えています。

Symbiotic Autonomyでは、複数のエコシステムが連携する Autonomous operations が統合され、個々の企業を超え、企業間のデータとリソースの自律的な相互作用を実現します。企業が世界の持続可能性の観点から事業を検討することを期待する世界において、このアプローチは、より多くのステークホルダーに対して利益をもたらすことができます。

YOKOGAWAは、自律と共生によって持続的な価値を創造し、社会課題の解決をリードしていきます。

 

Learn More

YOKOGAWAは、主要なプロセス産業7業種の企業に対し、Industrial Autonomyの推進に関する調査をグローバルで実施しました。調査にご協力いただいた500人の回答から、自動化と自律化の今後の動向、ビジネス目標、そうした目標を達成するために導入するテクノロジーについて、詳細な情報を得ることができました。

この結果の詳細は、「Industrial Autonomyへの移行」からご覧いただけます。

詳細

主要なビジネス目標

従来から存在する課題としてよく取り上げられるのは、HSSE(健康、安全、セキュリティ、環境)、効率性、アセットの可用性、人の信頼性という、4つの分野での改善の必要性です。これらの課題は、相互に依存しているものもあります。例えば、人の信頼性は他のすべての分野に深刻な影響を及ぼします。効率性は、安全性やセキュリティなどに影響を与えます。
これらの課題は何年も前から大きく変わっていないにもかかわらず、事業目的や規制などの変化により適切な対処が難しくなっています。このため、対策は継続的に模索していく必要があります。

emerging challenges

さらに、ビジネス環境の変化、バリューチェーンの可視化、サステナビリティの最適化など、新たな課題もあります。
最新かつ最大の課題であるCOVID-19 のパンデミックは、働く人々の安全の確保、企業活動の継続、生産の柔軟性の向上をさらに困難にしています。
Industrial Autonomyの実現を目指すにあたり、ダウンタイムの削減から品質管理、企業コンプライアンスの改善まで、企業のビジネス目標はさまざまです。すべての業務に共通するような課題もある一方、地域、業界、企業、部門やサイトによっても異なる課題もあります。安全性の向上を第一とする企業もあれば、製品品質の向上や、信頼性、回復力、サステナビリティの向上を第一とされる企業もあるでしょう。いずれにせよ、生産性や効率の向上など、経営者として望ましいビジネス目標があります。

生産性の向上 

improve productivity

生産現場における人間の関与にともなうリスクの低減。回答者の48%が、生産性を主要な目標としています。

操業効率の最適化

optimize operation efficiency

意思決定の自動化による柔軟性と効率の向上。回答者の40%が、操業効率を主要な目標の1つとして挙げています。

作業員の安全性の向上

improve worker safety

作業員の安全は常に優先事項です。COVID-19の影響で、遠隔操作による安全確保が今後3年間の投資の最優先事項とされています。


Industrial Autonomyは、プロセスの最適化やダウンタイムの削減による全体的な生産量の向上に役立ちます。またオペレータに新たなツールや意思決定の手段を与えることで、個人レベルでの生産性を向上させることもできます。
YOKOGAWAは、お客様にとっての Industrial Autonomy をともに考え、実現に向けて取り組みます。

 

Industrial Autonomyにおける利益の拡大

extending the benefits of Industrial Autonomy

Industrial Autonomyのレベルを高めることは、KPIを向上させるだけでなく、他にも多くのメリットをもたらします。例えば、AIを活用したリアルタイムのエネルギー最適化などの分野で、持続可能な開発目標(SDGs)に結びついたサステナビリティの取り組みを支援することができます。さらに、危険な仕事に関する人員を減らすといった作業員の安全性を向上させれば、保険料、補償によるコスト、労働損失日数の削減につながります。また、生産ライン上で不良品を特定したり、上流工程で生産プロセスを調整して品質のばらつきを抑えたりすることで、品質を向上させることもできます。

 

Industrial Autonomy 実現のための要素技術

AI、デジタルツイン、ロボットといった新しいテクノロジーは、プラントの操業に大きな変化をもたらしています。これらのテクノロジーは、生産性と作業員の安全性を向上させるよう、物理的な作業を容易にし、意思決定プロセスをより自律的にします。今日のビジネス環境においては、オペレーションのレジリエンスがこれまで以上に重要になっています。
Industrial Autonomyへの移行には、IT(Information Technology)とOT(Operational Technology)双方の分野における多くの技術が必要です。YOKOGAWAは、ITとOTの両方のノウハウを兼ね備えています。

信頼性の高い持続可能なアーキテクチャの上に構築された先進的なデジタルテクノロジーは、すでに世界中で利用可能です。 Industrial Autonomyの実現に最も重要なのは、これらをどのように統合し、適用していくかです。
YOKOGAWAには、長年にわたって蓄積されてきた、コンサルティングから始まるプロジェクト遂行の経験と専門知識(ドメインナレッジ)があります。さらに、解決しなければならない重要な課題と、その課題を解決するためにどのような技術が利用できるかを理解しています。
 

Industrial Autonomyのキーテクノロジー:AIとロボティクス

AIは、データ分析、意思決定など、自律的な機能を実現するための重要な要素技術です。AIは、大量のデータを処理したり、アセットの状態監視、プロセスの最適化、品質管理などのアプリケーションに適用できる予測分析をサポートしたりする際に使われます。しかし、ドメインナレッジを持たずにデータを分析するメリットは限定的です。これらの技術と、アルゴリズムに供給するデータを理解しながら、ビジネス上の問題点を特定できるドメインナレッジが組み合わされて初めて、自ら学び、自ら修復し、自ら最適化を図るAutonomous operations にAIを活用できるようになります。

ロボットやドローンもまた、Industrial Autonomyを実現するための重要な要素の一つです。ロボットやドローンは、危険な環境における監視や診断の実施に加え、これらの作業を行う人々のサポートに利用されています。既に、ロボットやドローンは、漏洩検知、腐食モニタリング、煙突モニタリングなどの作業を行っています。より多くのインテリジェンスが組み込まれるようになれば、より汎用性が高くなり、より多くの運用やメンテナンスのタスクを自律的に実行するようになるでしょう。 

robotics

Image Zoom

Autonomous(自律化)という将来に向けて

Industrial Automation からIndustrial Autonomy への移行には、センシングとオペレーション全体にまたがるデジタルインフラが必要です。データだけでなく、クラウド&エッジ、スマートデバイス、ハードウェアとソフトウェアを統合して、必要なレベルの柔軟性、適応性、回復力、そして最終的には自律化を実現する必要があります。

YOKOGAWAは、IA2IA(Industrial Automation to Industrial Autonomy)により、製造業の未来に向けた道筋を明確にしました。私たちは、お客様の自律化に向けた取り組みを支援するために、ソリューションやコンサルティングサービスを提供しています。

YOKOGAWAは、Industrial Autonomyの実現により、産業界ひいては社会の持続的な発展に貢献します。

本件に関する詳細などは下記よりお問い合わせください

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