製造業DXの文脈において、仮想空間の有効活用に向けた技術開発や実装が進んでいます。仮想空間の有効活用は、業務効率化やコスト削減に多大な貢献が期待されますが、それを支える技術の一つがサイバーフィジカルシステム（CPS）です。

この記事では、製造業DXへの貢献が期待される、サイバーフィジカルシステムの概要やその強みについて、解説します。

サイバーフィジカルシステム（CPS）とは？

サイバーフィジカルシステム（Cyber Physical System）は、現実世界で取得したデータを仮想空間で出力し、分析の上そのフィードバックを現実世界にもたらすシステムのことです。

サイバーフィジカルシステムの特徴は、現実世界と仮想空間の緊密な連携を前提とした技術である点です。現実と仮想を分けて考えるのではなく、統合して運用することにより、両空間の特長を最大限生かします。

サイバー空間でしかできない情報化と分析の効果を、現実で効果的に活かすことが可能です。

CPSとIoTの違い

サイバーフィジカルシステムと似たような概念として、IoTが挙げられます。IoTは「モノのインターネット」の略称で、現実世界で取得した情報をデータ化するための技術です。

サイバーフィジカルシステムとIoTはイコールではないものの、後者はサイバーフィジカルシステムの情報化の手段の一種であるといえます。IoTを通して現実の温度や交通量などのあらゆる情報をインプットし、インターネットを介して仮想空間にその情報を共有することで、サイバーフィジカルシステムを機能させることができるからです。

CPSのファーストステップに、IoTがあると考えておくと良いでしょう。

CPS導入が製造業DXに与えるメリット

製造業はサイバーフィジカルシステムの導入によって、仮想空間の活用や生産ラインの改善といったメリットが期待できます。生産ラインをデータに基づいて改善したり、仮想空間の積極活用を推進したりして、現場のデジタル化が進むでしょう。

仮想空間の活用

サイバーフィジカルシステムの実装は、仮想空間の積極活用に貢献します。現実世界で取得したデータを使って、仮想空間にバーチャルな工場を再現し、多様なシミュレーションや改善を実行できるからです。

通常、工場の見直しや改善のための試行錯誤は、現実世界で行う場合、膨大なコストがかかります。一方で仮想空間を使った試行錯誤であれば、データのインプットや修正のみで作業を完結できるため、費用や人的負担を最小限に抑えられます。

シミュレーションの試行回数を増やし、高度な生産体制の構築を実現できるでしょう。

生産ラインの改善

サイバーフィジカルシステムは、現実世界の生産ラインで取得した情報を仮想空間で分析し、そのフィードバックを生産ラインに反映することができます。定量評価によって生産ラインの最適化を実行し、人員計画の最適化や優れた生産計画の検討を効率よく行えます。

また、生産ラインにて発生する可能性がある、多様なトラブルに対しても満遍なく対処できるようになるのが強みです。人間が経験に基づいて実行する対策よりも、はるかに信頼性に優れます。

製造業以外でもCPSは活躍するのか

サイバーフィジカルシステムは、主に製造業界における運用を想定している技術です。ただ、近年はこの技術をほかの分野にも応用しようという動きも活性化しています。

代表的な事例としては、施設管理の自動化や農作業の自動化・データ活用による現場改善といった運用が挙げられます。施設管理を無人でも実行できるよう促し、人件費の削減と維持品質の向上が期待できることから、過疎地域での施設管理の改善につながるでしょう。

また、農作業の自動化やデータ活用による現場改善も魅力的です。従事者の減少に伴い技術の承継や普及が進まない一方、サイバーフィジカルシステムを活用すれば、技術をデータとして記録し、AIによる制御で生産体制や農業文化の維持・向上を半永久的に続けられます。

今後、多様な業界においてサイバーフィジカルシステムの有効活用が進むことにも期待したいところです。

製造業を中心にCPSはDXの主軸になっていく

この記事では、製造業DXの支柱となることが期待されるサイバーフィジカルシステムについて、解説しました。

同技術の導入は、製造業において多大な恩恵をもたらすことが期待されます。仮想空間やデジタルデータの活用の慣習が定着すれば、さらに多くの企業への普及が進み、品質向上や人材不足の解消にもつながるでしょう。 設備投資の問題解決や認知の拡大が実現すれば、製造業に限らない、多様な領域での運用にも貢献することとなるでしょう。