サステナブル・マニュファクチャリングとは？持続可能な製造を実現する方法

近年、環境問題への関心の高まりとともに、企業は製造工程においても環境に配慮した方法を導入する必要性が増しています。特にサステナブル・マニュファクチャリング（持続可能な製造）は、競争力を維持しながら環境負荷を軽減する重要な戦略となっています。

そこで今回は、サステナブル・マニュファクチャリングとは何か、重要である理由、メリットについて詳しく解説します。

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サステナブル・マニュファクチャリングとは

サステナブル・マニュファクチャリングとは、環境に配慮し、汚染物質の排を抑え、エネルギーや天然資源を無駄にすることなく、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応える製造プロセスを指します。

この概念は決して新しいものではありませんが、製造業においてますます重要な役割を果たすようになっています。その背景には、消費者が購入決定に際して持続可能性を重視するようになったこと、また投資家が環境に責任を持つ企 業を支持する傾向が強まっていることがあります。その結果、サステナブル・マニュファクチャリングへの取り組みは、企業の競争優位性を確保するための重要な要素となっています。現代のメーカーは、利益を追求する既存の製造工程と、環境配慮型の「グリーン」な手法がもたらす潜在的な市場価値と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、企業の成功と経済的利益は、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大きく依存するようになっています。サステナブルな製造方法を取り入れることが、企業の競争力を強化する鍵となります。具体的には、以下の目標を達成することが重要です。

経済的なメリット

• より魅力的で価値の高い、持続可能な製品を市場に投入すること
• 省エネルギーや品質向上に注力し、生産パフォーマンスを改善すること
• 従業員の出張やサプライチェーン、在庫管理、機械の非効率性などの間接コストを削減すること

サステナブル・マニュファクチャリングの実践は、以下の環境への貢献を通じて促進されます。

環境面でのメリット

• 温室効果ガスや有害物質の排出削減を通じて、生産過程の脱炭素化を進めること
• エネルギー消費を削減し、効率的なエネルギー利用を実現すること
• 従業員の出張や原材料、エネルギー投入、サプライチェーンにおける間接的な温室効果ガスの排出削減を図ること

経済的なメリットと環境面でのメリットは密接に関連しており、サステナブル・マニュファクチャリングは非常に魅力的です。このアプローチでは、エンジニアが製品と生産設備のライフサイクル管理全体を管理する視点が求められます。設計、製造、マーケティング、製品の利用、廃棄やリサイクルの各段階で、経済的および環境的なメリットを享受することができます。

サステナブル・マニュファクチャリングを実現する手段

製造業が環境への影響を低減することは、サステナブル・マニュファクチャリングを実現するために不可欠です。企業は、環境負荷を削減しながら、製品開発の効率を高める必要があります。そのためには、さまざまなツールや技術の活用が求められます。

持続可能な製造のためのデジタルトランスフォーメーション (DX)

持続可能な製造業のためには、環境への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、メーカーは以下のツールや技術を活用できます。

コンピューター支援設計 (CAD)

一部の CAD ツールには、ジェネレーティブデザイン機能が組み込まれています。これによりエンジニアは高度なアルゴリズムを使用して、製品の最終的な重量削減や強度など、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。この機能を活用すれば、付加製造と切削加工の両方で材料の使用量を効果的に削減することが可能です。

従来の機械加工では、材料を除去して形状を作り出すため、廃棄物の発生を避けられません。一方、付加製造では、必要な部分のみを積み重ねて形状を作るため、無駄な材料の使用を大幅に削減できます。これにより、材料の節約とともに、製造工程での廃棄物の削減が実現できます。

さらに、シミュレーション機能を活用することで、開発中の試作品製作にかかる設計サイクルや廃棄物を削減する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。例えば、特殊な用途に特化したサイトから、より柔軟な工場設計や分散型の生産への移行を進めることが、環境負荷の軽減とともに、製造業全体の競争力強化につながります。これにより、製品の品質向上とコスト削減を実現しつつ、持続な製造への貢献を果たすことができます。

製品ライフサイクル管理 (PLM)

PLM ソフトウェアは、製造業のサステナブル・マニュファクチャリングにおいて非常に重要な役割を果たします。

• 製造データの一元化と活用
  PLM では、部品や製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として取り込み、管理します。この情報を活用することで、メーカーは製品の耐用期間全体にわたって、二酸化炭素排出量を正確に把握し、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することができ、エンジニアはより環境に配慮した持続可能なソリューションを創出するための支援を得ることができます。
• 環境への配慮と法的遵守
  PLM は、製品開発段階で使用される化学物質に関する規制、特に REACH 規制（化学物質の登録、評価、認可および制限に関する欧州連合の規制）を遵守するための機能も備えています。この機能により、企業は有害な化学物質の使用を管理士、製品が環境に与える影響を軽減することができます。
• 持続可能な製品の設計と再利用
  PLM は、汚染物質の排出が少ない部品や材料を選定する際のガイドラインとしても機能します。これにより、法的義務を果たすだけでなく、再利用の促進が可能になります。製品開発の過程での環境負荷を減らすだけでなく、製品のリサイクルや再利用を進めることで、持続可能な製品の設計サイクルが完成します。

PTC では、デジタルスレッドとデジタルツインの概念を組み合わせた、PLM向け製品データ管理ソリューション「Windchill」を提供しています。ご興味のある方は、こちらもご覧ください。

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拡張現実 (AR) とデジタルツイン

近年、AR を取り入れた設計手法の導入費用が手頃になり、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っています。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)

産業 IoT ソフトウェアは、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重要な手段のひとつです。IIoT は、機器や設備をネットワーク化し、リアルタイムでのデータ収集と分析を可能にします。これにより、製造プロセス全体を最適化し、環境負荷の軽減に貢献します。

• 機器のネットワークによる生産性の向上
  IIoT を活用することで、機器や設備の生産性を測定し、効率的な運用が可能となります。ネットワーク化された機器から得られるリアルタイムデータを基に、故障予測やパフォーマンスの最適化が行えます。これにより、機器の稼働率が向上し、エネルギー消費や品質不良を最小限に抑えることができます。
• 故障予測と予知保全によるコスト削減
  IIoT は、機器の状態をリアルタイムで監視し、予知保全を実現することができます。これにより、予期しないダウンタイムを回避し、材料の無駄やエネルギーの浪費を抑えることができます。機器の修理や交換の必要性を事前に把握することで、コスト削減を実現します。
• AR を活用したメンテナンスの効率化
  AR と IIoT を組み合わせることで、メンテナンス作業が大幅に効率化されます。現場で作業員が AR を使用して、分解、組み立てや修理の指示をリ モートで受けることができ、専用の修理設備や修理担当者が不要になります。さらに、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になり、技術の伝承もスムーズに行えます。

持続可能な製造の基本原則: 正確な指標

環境に配慮した製品を開発する際、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」であり、過不足のない設計が求められます。設計が不十分な製品は、故障や追加メンテナンスのリスクが高くなります。一方で、指定要件を超えて開発された製品は、耐用期間全体で使用する材料や部品の数量が増加し、より多くのメンテナンスが必要になる可能性があります。

デジタル技術の進化がもたらす可能性

デジタル技術は、よりクリーンな製造工程と環境に配慮した製品を実現するための新たな可能性を提供します。例えば、デジタルツールやシミュレーション技術を活用することで、製造工程の効率化や廃棄物削減が可能となり、持続可能な製造を実現できます。

デジタルトランスフォーメーション (DX) による持続可能な製造

デジタルトランスフォーメーション (DX) は、製造業の持続可能性を高めるために不可欠なソリューションです。DX を活用することで、製造業は環境に配慮した生産方法を確立し、資源効率の改善やエネルギー消費の最適化を実現できます。

変化を受け入れる経営幹部の役割

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、市場に取り残されることなく成長を続けるための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、同時に環境汚染の大きな要因でもありました。しかし、技術革新によって環境負荷を軽減し、持続可能な製造ができるようになっています。

持続可能な製造を実現するサステナブル・マニュファクチャリング

サステナブル・マニュファクチャリングを導入することで、企業は環境へ配慮しながら競争力を維持することができます。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。

PLM お客様導入事例

以下に PLM を活用して製品ライフサイクル全体を最適化した企業の導入事例を紹介しますので、こちらもぜひご覧ください。

【導入事例】

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