インダストリー5.0とは

インダストリー5.0は、より人間中心で持続可能性に優れた製品製造方法を重視することで、製造の在り方を変革しようとしています。インダストリー5.0では、インダストリー4.0と同じロボット、人工知能（AI）、機械学習、ビッグデータ分析、モノのインターネット（IoT）、高度なテクノロジーを使用した産業自動化を基盤にしますが、人間の労働力が大幅に削減される社会構造の崩壊は伴いません。

多くの分野では、実際には、第4次産業革命（インダストリー4.0）への移行はまだ進行中です。インダストリー4.0はまだ完全に採用されていないものの、第5次産業革命（インダストリー5.0）の概念がすでに確立されています。さらに新しい産業革命への移行は時期尚早に見えるかもしれませんが、インダストリー5.0はインダストリー4.0の延長でありながら、より多くの人間的要素を含みながら、産業自動化に人間的な側面をもたらす方法を備えていると見なすことができます。インダストリー4.0が進行する中でのインダストリー5.0への移行は、人員の再トレーニングが少なくなるため、望ましいことと捉えることもできます。

インダストリー4.0がもたらした自動化により、多くの分野で生産性が向上しましたが、ロボティクスと人間が緊密に連携しなければならない分野はまだ多くあります。インダストリー5.0は、生産量の増加と製品品質の向上を実現させた高度なテクノロジーをさらに発展させることを保証しながら、意思決定に人間が継続的に関与することを重視しています。

より人間中心のエコシステムを望む声も少なくありませんでした。たとえば、欧州連合（EU）では、人間とロボットの協働による製造を増やすことで、大規模な雇用の混乱やスキルアップの課題を回避したいと考えています。インダストリー4.0とインダストリー5.0の間の新しいパラダイムは、製造においても高いレベルの持続可能性をもたらすことを目指しています。

インダストリー5.0では、インダストリー4.0によって製造ラインに実装されたIoTセンサー、AI、デジタルツイン、クラウドコンピューティング、サイバーフィジカルシステム、付加製造技術を維持しつつ、Human-in-the-Loopチェックポイントを増やします。これらのチェックポイントにより、人間は自動化されたワークフロー内で作業しながら、設計の方向性を迅速に評価し、設計の反復や製造プロセスの変更を行いながら、サプライチェーンの変更による影響の評価を行えるようになります。

インダストリー5.0の目標の1つは、協働ロボット（コボット）と高度な支援ロボットを介して人間とロボットが協力し合い、パーソナライズおよびカスタマイズされた製品を大規模に生産することです。たとえば、同じベース製品を作成する1つの生産ラインのさまざまな領域にAI対応ロボットを配置しながら、ラインの末尾では人が最終部品の一部に変更を加えて、カスタム製品を作成する方法があります。この場合、自動化されたロボットが作業の大部分を担い、反復性の高いタスクを実行しますが、最終的な部分は人が担当します。

インダストリー5.0により、労働者の幸福と人間の創造性、さらには高度な自動化に焦点を当てた新しい大量生産環境の構築を成功させるためには、以下の3つの重要な柱を中心に

移行に取り組むことが必要です。

人間中心

開発される新しいテクノロジーは、自動化された最新の製造環境における人間の重要性を重視したものになります。より人間中心のアプローチに移行することで、AI対応の自動化による雇用喪失を減らすこともできます。

持続可能性

インダストリー4.0でも、低炭素燃料の使用や持続可能な方法での機械の稼働という点においては持続可能性が重視されてきましたが、インダストリー5.0では、循環型経済を念頭に置いて製品を設計することで、次のレベルに引き上げます。インダストリー5.0の目標の1つは、どの部品を再利用または再設計するか、あるいは最初の耐用期間の終わりに交換が必要となるかを事前に考慮して製品を設計することです。

適応性とロバスト性に優れた生産システム

インダストリー5.0では、AIと人間の両方が意思決定を行う、適応性とロバスト性に優れた生産システムを構築する必要があります。Human-in-the-Loopシステムを利用することで、組立ラインを最適化し、最大限の効率を確保することができますが、プロセスによって作業現場や作業者が危険にさらされることを防ぐために、人間が判断を下せる状況も確保されます。これにより、生産プロセスのロバスト性とレジリエンスが高まり、より安全な作業環境を確保できるようになります。

新しいテクノロジーの実装と技術革新には、常にプラス面とマイナス面が伴います。第1次産業革命以来、新しいフェーズごとに、恩恵だけでなく、社会が進歩するにつれて管理すべき課題も生まれました。インダストリー5.0も同様ですが、ロボティクスやスマートテクノロジーを単に置き換えるのではなく、新しい方法でそれらを組み込むことに焦点を当てています。

インダストリー5.0の恩恵

• 人間とロボットの協働と技術開発を組み合わせ、作業者が近くにいるときには力制限技術で安全に動作するよう設計された高度なシステムが実現します。
• 溶接や吊り上げなど、困難な作業や労力を必要とするタスクの多くをロボットが担当することで、生産性を向上させながら、品質管理やカスタマイズに関する意思決定などのエンジニアリング上の判断が必要となる、より創造的なタスクや課題は人間に任せることができます。
• 高度なスマートロボティクスを実現します。AIロボットは、人を観察しながら、タスクを実行するために用いられた動きや力を学習して、実行すべき操作をより適切に最適化できるようになります。
• 手作業によるタスクをロボットが担当することで、労働者の疲労を軽減できます。
• 持続可能性と循環型経済の原則を、後からではなく、製品設計の中核に直接組み込むことで強化できます。
• より多くのパーソナライズされた製品を消費者に届けられるようになります。
• 最新のテクノロジーを活用できるように、従業員のスキルを向上させることができます。
• 退屈な繰り返し作業ではなく、刺激的で創造的なタスクに取り組むことができるようになり、従業員の満足度が向上します。

インダストリー5.0プロセスを採用する上での課題

• インダストリー4.0では要求されなかった、新しいテクノロジーと人間的な要素を同時に採用する必要があります。したがって、インダストリー5.0の原則を採用するためには、組織の考え方と運用方法を変える必要があります。
• さまざまなテクノロジーを使用して作業する従業員は、タスクの習得に時間がかかります。
• 人間の労働者が新しいテクノロジーに主体性を感じられなければ、習得への抵抗感や変化への消極的な姿勢につながりかねません。
• すべての人が、すべてのテクノロジーとプロセスについて完全な実務知識を持つ必要はないため、組織では新しいガバナンス戦略を採用する必要があります。たとえば、保守技術者は予知保全とユーザーインターフェースのみを理解している必要がありますが、プロセスエンジニアはデジタルトランスフォーメーションの概念をさらに深く掘り下げることが必要です。
• 自身が置き換えられる、あるいは職を失う可能性があると感じる労働者による採用への抵抗を減らすために、移行は時間をかけて進める必要があります。
• 労働者の権利と特権、さらにはロボット環境が具体的に指すものをより深く理解するために、労働に関する新しい法律を制定する必要があります。

インダストリー5.0のフレームワークの実装は、自動車、ヘルスケア、ロボティクスなど、さまざまな製造分野を含む多くの業界に影響を与えるでしょう。製造分野では、インダストリー4.0のように機器に対して予知保全を行うことだけでなく、（循環性を考慮しながら開発することで）使用済み機械のコンポーネントを次世代の機械、車両、テクノロジーでも引き続き使用できるようになります。製造の観点では、廃棄物が削減され、エネルギー消費が改善されて、長期的なコストが削減されます。

ヘルスケア分野では、スマートシステムを使用して患者の履歴を確認し、患者に起こりうるさまざまな診断を理解できるようになります。その後、人間の医師が専門的な経験と判断力を活かして最終診断を下すことができます。また、医師はデジタルツインを活用して人体の臓器を観察し、外科手術のシミュレーションを通じて、患者への施術前に各臓器の反応を確認することで、手術リスクを低減できます。

エージェンティックAIは、サンドボックス型のテスト環境でさまざまな作業者を支援するためにも使用できます。作業者は、さまざまなシナリオや意思決定を試して、それぞれのアプローチの結果や、ビジネス全体にプラスの影響があるかどうかを確認できるようになります。これらの成果は、より効果的なビジネス戦略を作成するために活用できます。

インダストリー5.0の時代には、作業者がデジタルツインソフトウェアを利用できる環境が必要です。これにより、扱うシステムの操作を習熟し理解を深めながら、潜在的な故障モードや作業場をリスクにさらしうるシナリオについての知識を得られるようになります。

シミュレーションベースのデジタルツインプラットフォームであるAnsys Twin Builderや、AIを活用したデジタルツインソフトウェアであるAnsys TwinAIなどのシミュレーションソフトウェアは、これらの環境の構築に役立つだけでなく、プロトタイプ作製に着手するはるか以前に、製品のさまざまな設計段階で導入することで、最適な設計を保証できるようになります。製造施設全体をデジタルツインでシミュレーションできるため、最初の反復設計サイクルから、製品が実際に製造される環境まで使用でき、物理的なシステムが製造される前、あるいはパラメータが変更される前に微調整が可能になります。また、これらのデジタルツインは、作業員が扱うシステムをより深く理解できるようにトレーニングするのにも役立ち、作業員のスキルアップの課題を、より管理しやすいトレーニング環境に細分化できるようになります。デジタルツインは、工場のダウンタイムを生じさせることなく、プラントの停止や生産量の削減につながる可能性がある繊細な機器についてのトレーニングを実施する場合にも役立ちます。

さまざまな材料、ソフトウェア、テクノロジーを組み合わせたインダストリー5.0で使用されるロボットやコボット自体については、流体シミュレーションソフトウェアのAnsys Fluent、構造の有限要素法解析ソフトウェアのAnsys Mechanical、高度な電磁界ソルバーのAnsys Maxwellを使用して、これらのロボットの構造とこれらのテクノロジーの相互作用を設計できます。これにより、大規模で高価なプロトタイプを作製することなく、シミュレーション環境でロボットを設計、導入、検証できるようになります。

新製品の設計や産業システムの管理だけでなく、インダストリー5.0に向けて従業員をトレーニングする上でシミュレーションツールの導入がどのように役立つかについて詳しく知りたい方は、今すぐAnsysのテクニカルチームにお問い合わせください。お客様のニーズに最適なシミュレーションアプローチをご紹介します。

関連リソース