[転]工業4.0とは何か

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若い頃は産業オートメーションの業界で働いていましたが、後に小遣いを稼ぐためにいくつかの都市で講演を行い、「産業インターネットと産業文明史」という講義を担当しました。そのため、多くの人が私を産業インターネットの専門家だと思っていました（実際には私もほんの浅知恵しかありませんでした）。今朝、レビューウェブの親友が、インダストリー4.0とは一体何なのかと尋ねてきました。最初は彼にだけわかりやすく説明するつもりでしたが、考え直して、資料や考え方をまとめてみんなで共有した方がいいと思い、今日はこの謎めいたインダストリー4.0についてお話ししようと思います。 あらかじめ断っておくが、ウサギ兄は単なる知識の運び手に過ぎない。私の言うことが必ずしも正しいわけではなく、ただ多くの資料を読んで消化・理解した結果にすぎないのだ。実際、インダストリー4.0には標準的な答えがなく、ドイツ人自身にもわからないのです。 まず3つの概念を見てみましょう。産業1.0とは機械化であり、蒸気機関を象徴として、蒸気力によって機械を動かし人の労働力に代わらせたものです。これにより手工業は農業から分離し、正式に産業へと進化しました。 インダストリー2.0の電気化は、電力の広範な利用を象徴とし、蒸気動力に代わって電力で機械を駆動することで、部品の生産と製品の組み立てが分業され、産業は大量生産の時代へと入りました。 産業3.0、すなわち自動化は、PLC（プログラマブル・ロジック・コントローラー）やPCの利用を特徴とし、これにより機械は人のほとんどの肉体労働だけでなく、一部の頭脳労働も引き継ぐようになった。工業生産能力も人間の消費能力を上回るようになり、人類は生産能力過剰の時代に入ったのである。 これら3つの定義はどれも学術的ですが、ご安心ください。これが本文の中で最も学術的な部分です。その後は、お坊さんが話をするような方法で、皆さんにこの話をお伝えしようと思います。 インダストリー4.0を理解するためには、まず現在の状況を見てみる必要があります。それを私たちはインダストリー3.Xと呼んでいます。修真小説の流行りの表現を使えば、3.0の後期ということになり、この状態は完全な自動化と部分的な情報化と呼ばれます。 まずは工場のビジネスモデルから話しましょう。 工場としての存在意義は二つだけで、製品を生産し、それを売り出すことです。そのため、製造業では通常、生産部門と営業部門の2つの大きな部門に分かれており、前者はMES（製造実行システム）によって管理され、後者はERP（経営情報システム）によって管理されます。 この2つのシステムの違いは何でしょうか？ERPは財務情報の管理に重点を置き、一方MESは生産プロセスの制御に重点を置いています。簡単に言えば、ERPは顧客が何本のボトルを製造する必要があるか、いつ発注するか、いつ商品が必要になるかを示してくれますが、MESはこれらのボトルを製造する際の各ステップや工程がどのように進行しているかを監視し、管理する役割を担っています。 中国の工場の多くの作業場では、各生産設備間、および生産設備とコントローラー間で、ほぼ接続が実現している。さらに優れた企業では、工場全体が製造実行システム（MES）で接続されており、営業部門もすべてERPで接続されている。 問題を見つけましたか？ ERPとMESは実際には繋がっていません！ そのため、ERPがMESに生産計画の指示を出した後、生産過程で計画との乖離が生じる事態（例えば機器の故障、原材料の不適合など）が発生した場合、MESは工場の実際の状況に応じて調整を行います。でもERPは知らないんです！そのため、元の計画通りに注文を処理し続けることになり、時間が経つにつれて、財務システムと工場の実際の状況との間に非常に大きな乖離が生じます。 なぜ接続できなかったのかというと、2つの理由がある。まず第一に、ERPとMESを開発する会社は通常、財務を担当するチームと生産を担当するチームという2つのグループに分かれており、互いに相手の専門用語を理解せず、言葉が通じないだけでなく、お互いを見下しているのだ。また、営業部門と生産部門は通常、会社内で別々に運営されており、それぞれのリーダーには好みのサプライヤーがいる（理由はご存知の通りです）。 もちろん、人々の知恵は無限であり、彼らは決して二つのシステムの乖離がどんどん大きくなるのをただ見ているだけではない。システムが役に立たないのなら、人間が手を動かせばいい。私たち労働者には力があるのだ。そのため、工場の作業場では通常、定期的にMESの調整項目を一覧表にまとめて営業部門に渡し、そこで営業部門が手動でERP内で調整を行います。 ERPやMESの問題は、工場内のシステム間の断絶という問題の一例に過ぎません。実際には工場内には設計、製造、調達、オフィス業務など、他にも非常に多くのシステムが存在しています。これらのシステムはそれぞれが情報の孤島となっており、互いに相手が何をしているのか、どの段階にあるのかを知りません。そのうちの一部で特殊な状況が発生し、他の部分では何も起きていません。問題が発生して初めて元に戻すことができ、すべてのシステムを一つずつ修正していく必要があります。 余談ですが、ロウ・ラオの情緒を込めたスマートフォンが開発に苦労したのは、設計段階で製造担当者が状況をリアルタイムで把握していなかったため、実際の生産時に元の優れた設計が歩留まりを著しく低下させることが判明し、やむを得ず設計をやり直さなければならなかったからです。このように、各製品は何度も改良を重ねなければならないため、工業製品が設計から量産開始までには、通常1〜2年の時間がかかります。 もちろん、こういうことは今日に始まったことではない。かつては工業時代だったため、製品のライフサイクルが非常に長かった。ウサギ兄さんの前の勤め先であるあるメーカーでは、ある型番のインバーターが30年間も売れ続けたのだ。そうなると、1、2年かけて行う研究開発や製品化の期間もそれほど長く感じられなくなった。その他の問題についても、人的なコミュニケーションによって対処していたが、多少の誤りはあったものの、特に大きなトラブルには至らなかったのである。 しかし、恐ろしい狼はついにやってきた。 この二匹の狼、一匹は生産過剰と呼ばれ、もう一匹はインターネットと呼ばれる。 世界的な生産過剰により、企業間の競争はますます激しくなっている。かつては一つの製品を30年間売り続けるというやり方ではもはや通用しない。自分だけが速く動けなければ、他にも速い者がいるのだ。老羅の情緒を込めたスマホは、発売されてからわずか数ヶ月で、期待されていた大ヒット商品から、誰もが見向きもしなくなった時代遅れの製品へと変わってしまい、製品の寿命が**短くなった**。 インターネット時代の到来は、工業時代の大きな基盤であった情報の非対称性を揺るがした。工業時代には、製造業者が低コストで各顧客のニーズを把握することができなかったため、一様な対応を取ることが多く、つまり多様な要求を一つに組み合わせて一つの製品にしていたのです。 例えば、自分の足に合った靴が欲しいとします。靴メーカーにはあなたの足のサイズがわからないので、多くの人の足のサイズを測定した上で、最も多かったサイズを40番、41番、42番などに分けるしかありません。しかし、もしあなたの足が太めまたは細めだった場合、残念ですが対応できません。 インターネットはこの状況を変え、人と人、人とメーカーが低コストでつながることができるようになり、それによって一人ひとりの個性的なニーズが強調され、人々はますますパーソナライズされたものを好むようになった。しかし、パーソナライズされたものの需要はそれほど多くなく、そのためには製造業が少量多回生産を実現できる必要がある。 この二匹の狼は、伝統的な工業に一つのことを強いている。それは、工業社会が最も嫌うこと、すなわち迅速で少量かつカスタマイズされた生産である。 この段階では、まず準備作業を行う必要があります。つまり、インダストリー3.0をまず3.Xへと進化させるのです。いわゆるインダストリー3.Xとは、実際にはERPやMESなどの情報システムを完全に連携させ、工場内にあったすべての情報の孤島をつなげることを意味します。この時期には、完全な自動化と部分的な情報化から、完全な自動化と完全な情報化へと移行し、これがインダストリー4.0の完成段階となる。 このプロセスを侮ってはいけない。この一つだけでも、我が中国では10年、あるいはそれ以上かかるかもしれない。 さて、これまでののは現実的な問題でしたが、3.0の大完成を経て、私たちはSF的で頭を悩ます旅に出ることになります。ついにインダストリー4.0に挑戦する時が来たのです。この過程において、3.0においても、完全な自動化と情報化においても、まず行わなければならないことが一つあります。それは結婚し、子供を産むことです。 このプロセスは、ドイツではインダストリー4.0と呼ばれ、アメリカではインダストリアル・インターネットと呼ばれています。我が国の工業情報化部ではこれを「二化融合」と呼んでおり、IoTの熱狂的な支持者たちはそれを「万物互接」と呼んでいます。 ここで言っておきたいのは、あらゆるものが相互に通信する必要がある場合、一つ問題があるということです。どの言語を使うか、という問題です英語、ドイツ語、それとも四川語？ 通信プロトコルとは何か、これは重要な問題です。「なぜ今あるインターネットの通信方式、つまりTCP/IPプロトコルを使わないのか」と言うかもしれませんが、それは技術的な問題で、このような素人には説明できません（実際、私もかつては中途半端な知識しか持たない自動化エンジニアで、あまりよく理解していませんでした）。簡単に言えば、インターネットの通信方式は、速度が遅すぎ、精度も不十分で、安全性も低い。一方、工業生産においては、スピード、精度、安全性への要求が、自宅で見る優れた映画のそれよりもはるかに高いのです。 ですから、モノのインターネットには、専用の通信プロトコルが必要です。 これが、ドイツのインダストリー4.0、米国の産業インターネット、そして中国の「二化融合」や「中国製造2025」といった流行りの用語の背後にある核心的な問題であり、皆が争っているのはこの通信規格なのです。アメリカのインターネットは世界一なので、アメリカ人は情報化層から自動化層へと移行したいと考えている；そしてドイツの機械製造業が最も強いため、彼は自動化のレベルから情報化のレベルへと昇格させたいと望んでいる；中国は、製造業では世界一の大国であり、インターネット分野では第二位の強国です。そのため、どちらの側にも属したくなく、自前で「インターネット＋」を推進しようとしており、これを「中国製造2025」とも呼んでいます。 修真小説の*慣例に従い、各段階は違いや強さを際立たせるためにさらに小さな段階に分けられる。私もこの方法に倣って、インダストリー4.0も六つの天に分けた。 ▲インダストリー4.0の第一段階、スマート生産。 以前にもお話ししたように、生産設備と管理情報システムもそれぞれ接続されており、また設備と情報システムの間も接続されています。何か足りないと感じませんか？その通り、生産用の原材料と生産設備がまだ接続されていないのです。 このとき、私たちに必要なのがRFID、つまり無線周波数識別技術です。君にはわからないだろうけど、簡単に言うと、これは二次元コードのようなもので、いくつかの情報を記載できる。二次元コードより優れている点は、無線通信が可能だということだ。 では、ある光景を描写しましょう。ペプシコーラの製造工場で、生産ラインに次々と3本のボトルが流れてきます。各ボトルにはQRコードが付いており、そこにはこれが張三、李四、王二麻子のために特別に作られたコーラであることが記録されています。 最初のボトルが充填場所に到着すると、QRコードを通じた無線通信で制御室のコントローラーに、「張三は甘めが好きなので、砂糖を多く入れてほしい」と伝えます。そうするとコントローラーが充填用のロボットアームに「白砂糖を2斤追加して！」と指示します”（張三は本当に運が悪い……）。 二番目の瓶がやってきて、李四は糖尿病なので砂糖を入れないでほしいと言った。するとコントローラーが機械腕に「この商品には砂糖を入れるな！」と指示した” 三番目の瓶がやってきて、王二麻子が欲しがっているのはファンタだと伝えると、制御装置はコーラを注ぐロボットアームに「少し休め」と指示し、次にファンタを注ぐロボットアームに「始めろ！」と命じるのだ” はい、多品種・小ロット・カスタム生産です。オンラインで注文した瞬間から、そのコーラはあなたのためだけに作られるものとなり、そのすべての特性があなたの好みに合致するのです。 これがスマート生産だ。 ▲インダストリー4.0の第二の時代、スマート製品。 生産のプロセスがインテリジェント化されたのであれば、完成品としての工業製品も同様にインテリジェント化できる。これは理解しやすいことで、皆さんが見ているスマートブレスレットやスマート自転車、スマートランニングシューズなどのスマートハードウェアもすべてこの考え方に基づいているのだ。つまり、製品をデータ収集端として利用し、ユーザーのデータを継続的に収集してクラウドにアップロードすることで、ユーザーが簡単に管理できるようにするのです。 ドイツとアメリカのインダストリー4.0および産業インターネットにおける主要な意見の相違点の一つは、まずスマート工場を構築するか、それともまずスマート製品を開発するかという点です。ドイツは前者を望み、アメリカは後者を望んでいる。中国に関しては、足し算をすればいい。この操作をすれば良いのだ。正の数を足しても負の数を足しても構わない。とにかく皆をごまかせればいいのだ。 ▲インダストリー4.0の第三の段階、生産のサービス化。 先ほども述べたように、スマート製品はユーザーのデータや状態を継続的に収集し、メーカーに送信します。これにより、サービスに料金を請求するという新しいビジネスモデルが可能になるのです。何年も前、ある企業にいた頃、その企業がサービスに料金を請求しようと提案してきました。当時は、それはドイツ人が適当に考え出した馬鹿げた決定だと思いましたが、今になって初めて、これは何年も前からインダストリー4.0の生産サービス化の布石だったのだと理解しました。あなたはある学科に対してどんな印象を持っていますか？冷蔵庫？このバカ野郎、あの会社はここ数年でこっそりといくつもの有名なソフトウェア会社を買収し、SAPに次ぐヨーロッパ第2位のソフトウェア会社になったんだぞ。 このサービスとは何でしょうか？例えば、ある企業が新幹線用の牽引モーターを製造する場合、以前は単にそのモーターを販売するだけでした。しかし今では、このモーターは稼働中に絶えずデータを同社の工場に送信し、それによって同社はそのモーターの現在の稼働状況や、いつ点検が必要かを把握できるのです。高速鉄道メーカーはこれまでどのようにしてきたのか？一括して、決まった日時を設け、その時間になったら修理が必要かどうかに関わらず修理してしまう。これは私たちの車のメンテナンスと何ら変わりはない。今では、いつ修理が必要で、いつメンテナンスが必要かを教えてくれるサービスがあります。知りたければ、申し訳ありませんが、料金を払ってください。 もう一つ例を挙げると、スマート製品が実現されれば、各自動車は絶えず周囲のデータを収集して自らの走行ルートを決定するようになり、輸送システム全体が完全にサービス化されます。そうなれば誰ももはや車を購入する必要はなく、いつの日か自分で運転すること自体が重大な違法行為になるかもしれません。なぜなら装置はスマートだが、人間は制御不可能だからです。 この段階では、すべての製造業者がサービス業者へと転換します。 ▲インダストリー4.0第4の段階、クラウドファクトリー。 工場のデジタル化と製造業の融合がさらに進むにつれて、新たなビジネスモデルが生まれてくる。それがクラウドファクトリーだ。 工場の設備も今ではスマート化されており、常に自らのデータを収集して産業インターネットにアップロードしている。これにより、どの工場のどの生産ラインがフル稼働していて、どれが余裕があるのかを確認することができる。そうすれば、余剰生産能力を持つ工場は、自らの生産能力を売り出し、それが必要な他の人々のために生産することができるのです。 インターネット業界がこれほど急速に発展しているのは、起業家が製品やビジネスモデルの革新に集中すればよく、自分でサーバーを購入する必要がなく、クラウドサービスを直接利用すれば済むからです。現在、産業分野の起業家たちは、OEM委託生産を行うか自社で工場を建設するかということで絶えず悩み続けており、これが産業分野におけるイノベーションを大きく制限している。クラウドファクトリーが実現したとき、中国の産業分野にはインターネットよりも100倍以上規模のイノベーションと起業の波が起こるだろうと私は予言している。その時、この社会のあらゆるものが根本的に変わることになるだろう。 トゥー兄が産業インターネット分野での投資や起業支援を断固として行おうとするのは、まさにこの好機を待っているからだ。先輩であり、先烈ではないことを願う。たとえ殉教者であっても構わない。我々は思想の覚醒が高く、純粋な人間であり、低俗な趣味から離れた人間だ…（ここでは1万語に及ぶ宣伝文は省略し、その精神を理解していただければ）▲インダストリー4.0の第五の領域、異分野間の攻撃。 インターネット業界では毎日、伝統的な産業に対して「次元を下げて攻撃する」と言われていますが、グーグルやシャオミ、アリババ、レッスイといった企業のことです。しかし私が言いたいのは、インダストリー4.0が第5段階に入ると、製造業企業による異業種間の攻撃は、これらのインターネット企業のそれよりも100倍も激しくなるということです。このプロセスは、現代経済学と経営学の根幹を根本から揺るがし、ビジネス社会全体を再構築するでしょう。 例えば、時計を製造するメーカーがあるとします。この時計は毎日体に装着され、体のさまざまなデータを収集します。これらのデータは時計メーカーにとってはあまり役立たないかもしれませんが、保険会社にとっては宝の山です。この場合、時計メーカーは一変して最高の保険会社になり得るのです。 自動化と情報化が深く融合すると、クロスボーダー競争は常態となり、あらゆるビジネスモデルが再構築されることになる。 ▲インダストリー4.0、大団円、マトリックス。 インダストリー4.0の全過程とは、自動化と情報化が絶えず統合されていく過程であり、ソフトウェアを用いて世界を再定義していく過程でもある。 将来、マルチバースは仮想世界で現実となり、一つの現実世界に無数の仮想世界が対応するようになるだろう。現実世界が変われば、仮想世界も変わる；仮想世界が変われば、現実世界も変わる。すべてがデータに基づいて正確に制御されており、人間のほとんどの肉体労働や脳力労働は機械や人工知能に置き換えられることになり、現在のあらゆる経済学の原理はもはや適用されなくなるだろう。しかし、変わらないものもあると私は信じています。 人間の愛、責任、勇気、未来と自由への憧れ、そして終わりなき奮闘。 絶え間なく。