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日本のボッシュ・グループ

モーターの故障を予測して生産ラインの突発的な停止を阻止

ボッシュのようなハードウェアを製造するメーカーは、品質が高く、なおかつリーズナブルな価格の製品を実現させるために心血を注いでいます。製造の歴史は長く、18世紀半ばにイギリスで蒸気機関と機械化による第1次産業革命が起きて以来、電動化による第2次産業革命、デジタル化による第3次産業革命が製造業を飛躍的に進化させてきました。そして、今第4次産業革命が起きようとしています。

Bosch Production Systemは、製造分野においてボッシュが長い年月をかけて取り組んできた改善活動の成果が積み重ねられたボッシュ独自の生産方式で、それぞれの時代の最新技術を利用した手法が取り入れられています。長年の積み重ねによりBosch Production Systemは現在精緻を極めたものとなりましたが、これに大きな変革をもたらすものがIoT(Internet of Things)と人口知能(AI)による製造業のネットワーク化「インダストリー4.0(第4次産業革命)」です。

インダストリー4.0

インダストリー4.0は、生産の現実世界をデジタルの仮想世界を融合させ、人間、機械、モノ、システムがIoTによりリアルタイムでダイナミックに最適化、自己組織化された高度な生産システムです。

インダストリー4.0のリードユーザー/リードプロバイダーであるボッシュ

ボッシュは、インダストリー4.0において「デュアルロール(2つの役割)戦略」をとっています。これはボッシュが自社で使用し、その効果が実証されたアプリケーションを外販する、という戦略です。具体的にボッシュは今後2020年までに、インダストリー4.0により自社の製造現場において10億ユーロのコスト削減と、第三者向けに同じく10億ユーロの売上高を達成したいと考えています。日本でもこのデュアルロール戦略が技術とビジネスの両面ですでに成果をだしています。

ボッシュの栃木工場では、自動車用横滑り防止装置ESPを製造しています。ESPの製造ラインを常に理想の状態に保つために様々な手法が取り入れられていますが、加工機の故障の発生を予測することは困難です。ESPの製造では特に、加工機の基幹部品であるモーターの故障は生産ラインが止まってしまう深刻な問題で、大きな損害につながります。これは、中心となる軸に従って、その他の軸が制御されるカム駆動により加工機が動かされているため、中心となる軸を動かすモーターに故障が発生すると、設備全体が止まってしまうためです。故障の予兆を察知し、加工機のメンテナンス計画を立てる「予知保全」をすることで、部品の故障による突発的なラインの停止とそれにともなう損害の発生を予防することができるのですが、そのためには部品の状態をリアルタイムでモニタリングし、モニタリング結果から故障の発生を予測しないといけません。このリアルタイムモニタリングと故障の予測を可能にするのがボッシュの「Production Performance Manager(以下PPM)」です。

自動車用横滑り防止装置ESPに使用する部品の加工機
自動車用横滑り防止装置ESPに使用する部品の加工機

栃木工場でインダストリー4.0の導入を担当する清水謙一さんは「栃木工場ではPPMによる予知保全が可能になったことで、適切なメンテナンスの計画が立てられるようになり、弊社の試算によると突発的なラインの停止に伴う年間あたり約580万円の損害を防ぐことができるようになります」とPPMの効果について語っています。

栃木工場でインダストリー4.0を推進するシャシーシステムコントロール事業部アクティブセーフティ部門AS製造部統括インダストリー4.0推進室の清水謙一さん
栃木工場でインダストリー4.0を推進するシャシーシステムコントロール事業部アクティブセーフティ部門AS製造部統括インダストリー4.0推進室の清水謙一さん

PPMは振動や電流など製造機器のパラメーターを常時測定し、そのデータをサーバーに送信します。サーバーではそれらのパラメーターが異常値になっていないかをモニタリングします。サーバー上のPPMのデータは同一のネットワークに接続していれば、どこにいても、どんな端末からでもアクセスすることができます。PPMにはボッシュ独自性のユニークな点が3つあります。

エッジコンピューティングの採用

リアルタイムで測定される製造機器のパラメーターのデータ量は膨大なため、それらをそのままサーバー上で処理するためには大がかなりなITシステムが必要になります。この問題を解決するためにPPMは、取得したデータを装置側で処理するエッジコンピューティングを採用しています。製造機器から取得されるデータは大量ですが、予知保全のために全ての生データが必要ではありません。エッジコンピューティングを採用することで、生データを予知保全に必要な情報に加工できるようになり、PPMを導入するためにおおがかりなシステムを構築する必要がありません。

ボッシュ・グループ内でのノウハウ

ボッシュ・グループは世界各国に製造拠点を有しています。栃木工場以外では、ドイツのホンブルク工場、アメリカのチャールストン工場、中国の蘇州工場など世界18カ所の工場でPPMが導入されています。これらの工場でPPMが使用され、その効果が実証されているため、グループ内で蓄積したノウハウが反映されています。

解析結果を活用するためのコンサルティング

ボッシュは、この予知保全のソリューションを自社で開発し、自社工場で使用してきました。そのため、データの収集と解析だけでなく、解析結果の活用までお客様をサポートする体制を整えています。機械のモニタリングによりビックデータを集めることができても、それをどう活かすかという点で課題を抱えているお客様に対して、ボッシュは解析結果を活用するためのコンサルティングサービスを提供することが可能です。お客様がボッシュのサポートのもと自社で解析を行うことで、そのノウハウが自社に蓄積されるため、それを活かしたさらなる改善施策を検討できるようになります。

端末からPPMのデータにアクセスしている様子
端末からPPMのデータにアクセスしている様子

ボッシュ・グループ内外でインダストリー4.0を推進

PPMはボッシュ・グループのソフトウェア システムハウスとして、ソフトウェアとIoTソリューションの設計、開発、運用を受け持つボッシュ ソフトウェア イノベーションズによって、グループ内だけでなく外部のお客様にも販売されており、日本国内のお客様にもご使用いただいています。ボッシュは今後も、自社工場におけるインダストリー4.0の積極的に推進し、その活動から得られた知見をボッシュ ソフトウェア イノベーションを通じて外部のお客様と共有していきたいと考えています。

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