オートメーションの未来

このガイドは、AI、自動化、制御について詳しく紹介しているIndustrial Automationシリーズです。

オートメーションとは？

自動化という言葉は、機械的または反復的なプロセスの使用または自動制御を意味します。オートメーションは、製造業や産業用途で一般的に使用されています。

近代技術の出現以前は、これらの作業の多くは手作業で行われていました。しかし、産業用オートメーションは機械の追加によって時間を節約し、効率を高めることに成功しました。

今や、工場や通信網、交通機関などでは、自動化が日常的に行われています。現代の日常的な自動化の例としては、以下のようなものがあります。

• 製造工程

• 環境条件に応じてボイラーやサーモスタットの自動調整。

• 自動運転と類似の輸送プロセス

• マルチモード電話網の制御

オートメーションの種類

現代のオートメーション技術は、以下の通り大きく3つに分類されます。

フレキシブルオートメーション

フレキシブルオートメーションとは、一つの結果に縛られることなく、異なる部品や製品を作るため、あるいは同じ部品で異なる生産サイクルを処理するために、素早く再構成できる生産システムのことを指します。この柔軟性は、生産量にも及びます。

フレキシブルオートメーションとは、通常、コンピュータ制御の工具を使って部品や物品を製造する機械加工と、部品をはめ込んでいく組立システムを指します。

固定式オートメーション

一方、固定式のオートメーションは、設置されている特定の機器の組み合わせによって制限されるため、柔軟性に欠けます。オペレーションを変更する必要がある場合、このハードウェア（可動部品、ギア、ケーブルなど）を取り外し、特別にプログラムされた別のシステムに置き換える必要があります。

一般的に、固定式の自動化は多額の出費を必要とし、生産ラインや組立ラインなど大量に生産される製品に最適です。

プログラマブル・オートメーション

プログラマブル・オートメーションは、製品や部品のバッチ生産に焦点を当てたアプローチです。このようなバッチは数が大きく異なることがありますが、全体的な数量は通常、固定オートメーションよりも少なくなります。特定のバッチが完了すると、オペレーターは次のバッチのために装置を再プログラムする必要があります。これには時間がかかりますが、オートメーションのハードウェアは、このような変更を可能にするために特別に設計されています。

コンピュータ制御の機械加工や3DプリントツールであるCNC（コンピュータ数値制御）装置は、いずれもプログラマブル・オートメーションの一例として広く普及しています。

自動化ツール・技術

自動化における最近の最も重要な進歩は、おそらくコンピューター数値制御（CNC）技術の開発であろう。コンピューター制御のシステムは、以前の自動化システムでは不可能だったレベルの精度と複雑さを可能にします。

CNC技術の例としては、以下のようなものがあります。

• CAD（コンピュータ支援設計）システム

• コンピュータ支援製造（CAM）システム

• プログラマブルロジックコントローラ（PLC)

• 比例・積分・微分（PID）システム

PLCは、システム内のセンサーとアクチュエーター間のデータの流れを調整し、人間のオペレーターによって管理される特殊なコンピューターシステムです。また、工場などでの粉塵や振動に耐えられるよう、頑丈に設計されている。モジュール式からラックマウント式まで、さまざまなサイズがあります。

PIDは、産業機械からの継続的なフィードバックを評価するために設計された、いわば制御ループ装置である。

PLCとPIDは、産業用オートメーションの急速な発展を可能にした技術の一例に過ぎない。その他にも、以下のような例があります。

• 人工ニューラルネットワーク- 環境からの入力を学習し、それに適切に対応するように設計された人工知能の一種。CNCシステムなどに利用されている。

• 分散型制御システム- 1つの生産工程に複数の自律型デバイスを組み合わせ、それぞれが独自の制御ループを動作させます。

• Supervisory Control and Data Acquisition- SCADAシステムは、PLCなどで構成される複雑なネットワークを綿密に監視することができます。

未来の自動化技術が各産業に与える影響

オートメーション技術の進歩は、社会や産業に大きな影響を与えることは必至です。

製造

製造業は数十年にわたり自動化技術の中心となってきましたが、常に新しい変化が現れています。製造業におけるオートメーションは効率性が重要であり、技術が進歩し、プロセスがよりスムーズで速く、効果的になるにつれて、手作業が減っていくことが予想されます。

エンジニアリング

オートメーションの工学は基本的に数学です。システムや部品の精度が高ければ高いほど、より安全で効果的なものになります。オートメーションとコンピュータ化により、精度と安全性が向上し、ミスを最小限に抑え、エンジニアリングのあらゆる分野の効率を高めることができるようになりました。

ロボットは、電気・機械工学という伝統的な学問に情報技術を融合させた革新的なオートメーションの究極の形といえるでしょう。

このような利点に加え、強力なコンピューティング機器が手頃な価格で入手できるようになったことで、これまで以上に多くのエンジニアリング作業を自動化する動きが活発になっています。例えば、穴あけ、研磨、溶接、フライス加工（主にCNC技術）、センサー、ロボットなどがあります。

建設

建設業界もまた、自動化技術の高度化に伴い、大きな変化を遂げることが予想される産業です。例えば、建物を現場で組み立てる「モジュール建築」の普及に伴い、工場内での自動化が進んでいます。

オートモーティブ

自動車業界では、溶接、組み立て、シャーシ塗装など、これまで手作業だった生産ラインでの作業の多くを産業用ロボットが担うようになり、自動化によってすでに大きな変化が起きています。ロボティック・プロセス・オートメーション（RPA）は、自動車産業に信頼性、精度、生産性の大幅な向上をもたらしました。

現代の自動車は大きく進化し、高度なデジタルセンサーと統合されたコンピューティングデバイスが標準装備され、路面の凹凸を補正するための車体の自動調整から、駐車場の空きスペースをドライバーに知らせることまで、あらゆることを管理しています。

当然ながら、これらの技術は大量のデータを生成し、その豊富なデータは自動車メーカーにとってますます商品価値が高まることが予想されます。そして、その価値は時間とともにますます高まっていくでしょう。

また、AIを活用した高度な分析により、運転中の事象をリアルタイムに分析し、確実な予測や安全な対処を行うことができるようになります。これは、自動運転車を現在の実験的な状態から、今後数十年の間に主流に押し上げる自動化技術です。

小売

製造業と同様、小売業も自動化の最前線にある産業です。すでにセルフレジなどの形で大きな変化が導入されていますが、自動化と小売業界の関係は、今後数年にわたり進化し続けることが予想されます。自動化が進む中で、スタッフの再教育や新たな職種の開拓など、新たな機会が生まれる可能性もあります。

よくある質問

自動化の目的とは？

自動化の目的は、危険な作業、反復的な作業、困難な作業において、人間が大きく関与する必要性をなくすことです。労働者は自動化されたシステムを管理・制御しますが、システムが稼動している間はその中核となる機能はシステムが実行します。

オートメーションは雇用にどう影響するか？

雇用の分野では、オートメーションは諸刃の剣のようなものだと思われています。オートメーションの導入により、古いやり方が段階的に廃止されるため、必然的に雇用が失われます。しかし、オートメーションは、生産ラインの管理、システムやロボットのプログラミングなど、新たに雇用を創出することもあります。

社会の変化に伴い、新たな専門性が生まれる。歴史的な傾向として、自動化は常に排除するよりも多くの仕事を作り出してきました。今後数十年の間に生まれるであろう雇用機会の中には、現在の仕事とは全く異なるものもあり、現在では想像もつかないかもしれません。

オートメーションがもたらす社会的インパクトとは？

19世紀初頭に繊維製造機械が導入されて以来、自動化は当初、破壊的な技術であると言われてきました。新しい自動化技術が導入されると、特に大きな打撃を受け、急速に縮小してしまう産業もあります。

例えば、20世紀初頭、アメリカには約1,000万人の農家がありました。それが1世紀後には100万人にまで減ってしまいました。しかし、現代の農家はオートメーション化により、その生産性は何倍にもなっています。

自動化の価値とは？

自動化のメリットは大きく、以下の通りです。

• 人件費の削減

• 従業員の安全性向上

• パイロットとドライバーの休憩時間とフェイルセーフの確保

• スピードの大幅な向上

• より精密な操作、より正確な作業

• より高い製造品質

• 高い生産量と大きな利益