DX（デジタルトランスフォーメーション）が産業界におけるキーワードの一つとなり、IoTについての理解もある程度広まってきました。

それでは、CPSという言葉についてはどうでしょうか。
IoTの上位概念ともいえるこの言葉ですが、IoT程浸透しておらずその違いについての理解も広まっていないように見受けられます。
そこで本記事ではCPSの意味やIoTとの違いを徹底解説するとともに、製造業に及ぼす影響、活用方法についてもご紹介します。

CPSで“サイバー空間”と“物理空間”に相互作用が生じる

　CPS（Cyber-Physical System:サイバーフィジカルシステム）は、その名の通りサイバー空間（Cyber）と物理空間（Physical）の相互作用を前提としたシステムです。物理空間からセンサなどで得た情報をコンピュータやネットワーク上で解析し、得られた知見を現実世界に反映して問題解決・最適化を実現します。

製造業のDX化において抑えるべきひな形となっているドイツのインダストリー4.0も、その技術コンセプトの中心にはCPSがあります。コンピュータの誕生から70年以上が経過し、サイバー空間で取り扱えるデータ量はとても人間には取り扱えないほどに膨らみました。そこでAIによりデータを処理・解析し、より高度な社会・産業システムを構築しようというのがCPSの考え方です。

IoTとCPSの違いは“現実へのフィードバック”

　IoTとCPSは非常に混同しやすい概念です。より広く知られているのがIoTですが、違いはそれだけではありません。その二つの区別は“現実へのフィードバックを前提としているか否か”で行いましょう。

IoTは「モノのインターネット」とも呼ばれる通り、家電や車、産業機器などあらゆるものをインターネットに接続しデータ取得を可能にするものです。最終的な目的はそのデータを“活用”することですが、IoT自体にはモノをインターネット化する技術という意味しかありません。

一方、CPSは前述の通り、センシングにより得たデータを現実世界にフィードバックすることまでを含む概念です。言い換えると、IoTを前提として、得たデータをどう生かすのかについてまで規定するのがCPSとなります。

現実へのフィードバックを前提とするのがCPS、モノをインターネットとつなぐのがIoTと覚えておくと良いかもしれません。

製造業×CPSで何が起こるのか

CPSの概念については一通り説明いたしました。
そろそろ実際のところ、製造業においてCPSはどのように役立てられるのかを具体的に知りたくなってきたのではないでしょうか。
製造業におけるCPSの活用方法のうち代表的なものを三つご紹介します。

1.生産ラインの最適化

　　生産ラインをデータを元に常時最適化するというのが効果的なCPSの活用法としてまず挙げられます。データを収集し、サイバー空間で解析することで行えるようになるのが“未来予測”です。過去の製品の加工履歴と現在のラインの状況をリアルタイムで照らし合わせて、最適な稼働や生産量をシステムが予測してくれます。

ご存知の通り、現代の製造現場では多品種少量生産や迅速な特急品への対応がしばしば求められます。常に生産計画を更新しつづけ、最適な状態を維持するのは人間だけでは不可能です。そのため、CPSに注目が集まっているのです。

2.生産の自動化をより高度に

CPSはこれまで人間しかできなかったこと、人間にはできないことを産業用ロボットに代行させ、より生産性を高めることにも寄与します。
IoTでデータを取得することで実現されるのが、これまで見えなかった問題点や作業状況の“見える化”です。CPSではそれらのデータを生かすことでベテラン作業者の「技」をロボットに再現させたり、リアルタイムで取得した情報を元に臨機応変に作業を進めたりすることが可能になると言われています。

3.サイバー空間に工場を再現

CPSはサイバー空間と物理空間をつなげるだけでなく、サイバー空間上に物理空間（工場など）を再現することも内包しています。いわゆる“デジタルツイン”の考え方です。
仮想工場では、現実では難しかったりコストがかかったりするモデリング・シミュレーションを低コストで行えます。データを反映させ正確に現実の工場を再現することで、自由に試作に取り組んだり、従来の生産スケジューラではできなかった精度で生産計画を策定したりすることができるでしょう。

CPSとSociety5.0

CPSは日本が見据える超スマートシティ「Society 5.0」の基盤となる概念でもあります。Society5.0は、いわば都市全体にCPSの概念を持ち込む計画といえるでしょう。
あちこちに設置したセンサからデータを取得し、サイバー空間で解析することでデータドリブンな都市計画を策定します。また行政手続きの簡易化や自動運転車の制御など便利な世の中の構築に生かします。

Society 5.0においては人々の意識や行動様式も変化することが予測されます。そのような状況下で製造業も変化を求められることは必然です。
現在も進むスーパーシティ構想などSociety 5.0へ向けた取り組みに後れを取らないよう、むしろ製造業がリードする意識でCPSを取り入れることが重要でしょう。

サイバー空間・物理空間の両方に目を向ける意識を

サイバー空間と物理空間をつなげるCPSについてご説明しました。
IoT・AIなど産業界で良く取りざたされるさまざまな概念のそれぞれと深いかかわりを持つのがCPSです。
生産計画や工場管理において現実空間だけでなくサイバー空間にも目を向け、ぜひCPSを活用できないか考えてみてください。