サステナブル・マニュファクチャリングとは?

執筆者: Carlos Melgarejo
  • 4/26/2022
  • 読み込み時間 : 4 分
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サステナブル・マニュファクチャリングとは、汚染物質を排出せず、エネルギーなどの天然資源を無駄にせず、従業員、コミュニティ、消費者の経済的および安全面でのニーズに対応するプロセスであると定義されます。 

サステナブル・マニュファクチャリングは新しい概念ではありませんが、製造工程を形成するうえで次第に大きな役割を果たすようになっています。その理由は主に、顧客が持続可能性を考慮して購入の意思決定を下すようになったためです。投資家も、環境に対して責任ある行動をとる企業を支持する傾向が強まっています。その結果、サステナブル・マニュファクチャリングに対する合理的な取り組みが、競争上の優位性を維持するうえで重要な要素となっています。現代のメーカーは、利益を生み出す既存の製造工程と、「グリーン」な手法がもたらす潜在的な市場価値のバランスを取る必要に迫られています。

サステナブル・マニュファクチャリングが重要である理由

近年の企業の成功と経済的利益は、次のようなサステナブル・マニュファクチャリングを実践できるかどうかによって決まるようになりました。

  • より魅力的かつ持続可能な、価値の高い製品を市場に投入する
  • 特に省エネと品質上の欠陥の削減に焦点を当て、生産パフォーマンスを向上させる
  • 従業員の出張、サプライチェーン、在庫管理、機械の非効率性などの間接コストを削減する

メーカーは、次のような環境への影響に貢献することで、これらのサステナブル・マニュファクチャリングの実践を促進できます。 

  • 温室効果ガスやさまざまな粒子の直接的な排出の削減による、生産の脱炭素化
  • エネルギー消費の削減 
  • 従業員の出張、原材料、エネルギー投入、サプライヤー、販売代理店などに直接関係する間接的な温室効果ガスの排出の削減

経済面でのメリットと環境面でのメリットに明確な関連があるため、サステナブル・マニュファクチャリングは魅力的です。このアプローチでは、エンジニアが製品と生産設備の総合的なライフサイクル管理の観点から考える必要があります。設計、製造、マーケティング、製品の利用、廃棄またはリサイクルのあらゆる段階で経済面でのメリットや環境面でのメリットがもたらされます。

製造業が環境に与える影響を中立的なレベルまで引き下げる必要があります。この取り組みを促進するために、メーカーはコンピューター支援設計 (CAD)、拡張現実 (AR) ソフトウェア、産業 IoT (IIoT) ソリューション、製品ライフサイクル管理 (PLM) ソフトウェアなどの強力なツールを使用できます。これらのツールを使用することで製品開発期間を短縮し、最終的には製品の間接的な二酸化炭素排出量を削減できます。

サステナブル・マニュファクチャリングを実現する手段としてのデジタルトランスフォーメーション (DX)

デジタル化したメーカーは、環境を適切に変化させるために必要な IT ツールを、それと知らずに手にしています。

コンピューター支援設計 (CAD) 

一部の CAD ツールに組み込まれているジェネレーティブデザイン機能により、エンジニアはアルゴリズムを使用して、製品の最終重量の削減など、特定の要件を満たすための設計オプションを提案できます。このため、ジェネレーティブデザインにより付加製造と切削加工の両方で材料の使用量を削減できます。材料が除去されて廃棄物が生成される機械加工などのプロセスと比べて、付加製造では材料を節約できます。

さらに、シミュレーション機能を使用すれば、開発中の試作品製作にまつわる設計サイクルと廃棄物を削減するための方法を特定できます。また、プロセスシミュレーションにより、さまざまな製品シリーズの製造または組立を行う柔軟な生産ラインを設計できます。特殊な用途に特化したサイトから柔軟な工場と分散化した生産に移行することは、経済面および環境面での持続可能性を確立するうえで重要な鍵となります。

製品ライフサイクル管理 (PLM)

PLM ソフトウェアも持続可能性に貢献しています。PLM では、部品に関連するすべてのデータを信頼できる唯一の情報源に取り込み、管理します。この製品データをより広範囲で活用することで、メーカーは製品の耐用期間全体で二酸化炭素排出量をかなり正確に把握し、追跡できます。製品の重量を計算する時と同様に二酸化炭素排出量を計算し、エンジニアがより持続可能なソリューションを創出できるよう支援します。また、PLM は健康と環境に悪影響を及ぼす可能性がある化学物質の使用に関する REACH 規制を確実に遵守するための機能も備えています。汚染物質の排出の少ない部品や材料を選定することで得られる成果は、法的な義務を果たすことだけではなく、持続可能な製品の設計と再利用という好循環を完成させることでもあります。

拡張現実 (AR) とデジタルツイン

AR を取り入れた設計手法の導入費用が手頃になりつつある中、設計者はデジタルツインとも呼ばれる実物大の製品モデルを利用できるようになりました。これらのモデルにリモートからアクセスすることで出張の必要性がなくなるため、エネルギー、リソース、時間を節約できます。

産業 IoT (IIoT)

サステナブル・マニュファクチャリングを実現するためのもうひとつの方法は、産業 IoT ソフトウェアを介した機器のネットワーク化です。これにより、機器の生産性を測定して故障を予測し、地域ごとのパフォーマンスを比較して最適化し、品質不良を最小限に抑えることができます。ネットワーク化された機器により、エネルギー消費、品質上の欠陥など製造工程のパフォーマンスに関するリアルデータをエンジニアや設計者に送信し、必要に応じて修正することができます。

品質不良を最小限に抑える、あるいは排除することで、特にコストのかかる機器の計画外ダウンタイムを回避し、材料の無駄を省いてコストを節約できます。予知保全を実施することで、機器のダウンタイムを回避できます。これにより製品の耐用期間が延びるため、製品の交換に必要となる材料とエネルギーの過度な消費を回避できます。

さらに、AR が支援するメンテナンス手法(AR を使用して、分解、組み立てや修理の指示まで行う)に対応した製品を開発することでメンテナンスが効率化され、現場で専用の修理設備や修理担当者が不要になります。この概念を次のレベルに引き上げ、熟練作業員が AR を使用して経験の浅い作業員をリモートからトレーニングすることも可能です。

持続可能な生産の基本原則: 正確な指標 

環境に配慮した製品を開発する際の重要なルールは、指定された要件を可能な限り厳格に満たすことです。過不足は許容されません。設計が不十分な製品は、故障と追加メンテナンスのリスクが高くなります。一方で、指定された要件以上のものを満たすように開発された製品は、耐用期間全体で使用する材料や部品の数量が増え、より多くのメンテナンスが必要になります。
 
デジタル技術は、よりクリーンな製造工程と、より安全で環境に配慮した製品を実現する新たな可能性をもたらします。

ウィンストン・チャーチルの過去の言葉によれば、「変化を受け入れなければ、それに喉元をつかまれる」ことになります。経営幹部は、企業が戦略的に変革を成功させ、また企業が市場に取り残されるのを防ぐために重要な役割を担っています。製造業は 1 世紀以上にわたって技術の進歩と経済の発展を支えてきましたが、同時に環境汚染を生み出した大きな要因のひとつにもなっています。

デジタルトランスフォーメーション (DX) ソリューションにより、企業はついにこのパラドックスに対応できるようになりました。環境に配慮した持続可能な生産は、革新的な技術の助けによって実現できます。製造業のリーダー企業は、サステナブル・マニュファクチャリングの導入が企業の成長と経済的成果に直結することを証明しています。

 

グリーンエンジニアリングのための PLM

デジタルスレッドの機能を活用した持続可能性への取り組み

Tags:
  • 拡張現実 (AR)
  • CAD
  • 産業用モノのインターネット (IIoT)
  • PLM

執筆者について

Carlos Melgarejo Carlos is a Sr. Content Marketing Specialist for PTC’s PLM technology. He comes from a broadcast journalism background where he developed a love for writing and visual storytelling. He is also passionate about developing creative content and communications, having received a Master’s degree in Marketing. He enjoys the outdoors, the beach, exercising, riding his motorcycle and car restoration.