今日の製造業の経営幹部は、人工知能からコネクテッドマシナリー、3Dプリンティングに至るまで、非常に多様で有望な新技術に直面しています。これらはいずれも、コスト削減、品質向上、柔軟性の向上のいずれかを組み合わせて提供します。製造企業が、古いプロセスをこれらの技術を備えた新しいプロセスに置き換えるだけで自社を近代化できると考えたくなるのは当然です。しかし、歴史の記録が示すところによれば、それだけでは不十分です。
当社の論文で説明しているように、『デジタルファクトリー・レポート』では、19世紀後半の状況を例えとして考えることができます。当時、経営者たちは工場の電化を急ぎました。電化は明らかな生産性向上策に思えましたが、30年以上にわたって目立った成果をもたらしませんでした。1920年直前にその状況は変わり始めました。電化による成果が加速し、1920年代の製造業における生産性向上の半分を占めるまでになったのです。
電化の遅れ
スタンフォード大学の経済学者ポール・デイヴィッドは、1990年の古典的な論文で、電化の導入とそれが生産性に与える影響との間の遅れを説明しました。『ダイナモとコンピューター』。彼が明らかにしたところによれば、問題は、経営者たちが当初、「既存の層の上に一つの技術システムを単に重ね合わせた」ことにありました。19世紀後半の工場は「グループ駆動」方式を採用しており、水車または蒸気機関が、プーリーとベルトのシステムを通じて多数の機械群を駆動していました。電化の第一波では、経営者は古い動力源を新しい電動機に単純に置き換えましたが、その電動機もプーリーシステムを通じて多数の機械群を駆動し続けました。燃料費の若干の削減と、わずかに改善された制御は得られましたが、工場は以前とまったく同じように稼働し続けました。
20世紀初頭には、新世代の工場が電化を異なる方法で活用し始めました。回転軸を通じて機械を駆動する集中型の電動機を設置する代わりに、彼らは「ユニット駆動」を採用し始めました。これは、すべての機械に単一の電動機を設置し、それぞれを独立して駆動する方式です。電化のメリットは、初期の電化導入者が想像していなかった形で、極めて大きなものであることが判明しました。
グループ駆動の軸は、距離とともに摩擦によって急速にエネルギーを失うため、初期の工場は、労働や物資の流れではなく、動力の伝達を中心に配置されていました。機械を動力源の近くに置くためにコンパクトである必要があり、いかなる再編成も煩雑な作業でした。
対照的に、1920年代と1930年代には、ほぼ現代的と言える工場が誕生しました。天井に固定されたグループ駆動の軸がなくなったことで、工場は明るく開放的な施設となり、市場の需要に応じて素早く再配置できる効率的な単層レイアウトを持つようになりました。電化は製造業を変革しましたが、それは経営者が、電動機械の基本的な能力を中心に事業全体を再設計する意欲を持つようになってからのことでした。
グループ駆動システムを使用した工場（上）は、回転軸とベルトを通じた動力の流れを中心に構成されていました。それらは危険で、非効率的で、柔軟性に欠けていました。現代的な工場（下）は1920年代に出現しました。その頃、新世代の工場経営者が、各機械に個別の電動機を備えた工場を建設しました。その結果生まれた施設は明るく、効率的で、柔軟性があり、機械的な動力供給の制約から解放され、材料と労働の流れを反映したレイアウトを備えていました。
計算できない
ポール・デイヴィッドがこの分析を執筆したのは、経済学者たちが別の生産性のパラドックスに直面していた時期でした。コンピューターは至る所に普及し、生産性を向上させるはずであることは明らかに思われたのに、その成果は現れていなかったのです。（「コンピューター時代はあらゆる場所で見られるが、生産性統計には見当たらない」と、経済学者ロバート・ソローは1987年に皮肉を込めて述べました。）
企業はまず、給与、在庫管理、会計などの個別の機能をコンピューターに移行させました。これにより若干の効率改善が生まれましたが、革命と呼べるものではありませんでした。真の成果は、記録管理で少額の経費を節約することからではなく、企業や産業全体をコンピューターを中心に再編成することから得られることになります。実際、1990年代半ば以降、コンピューターとネットワークを中心に、根本的にデジタルな新しいビジネスモデルを生み出した、価値の高い企業の世代全体の台頭が見られています。
今日の製造業者は、デイヴィッドが1990年代初頭に述べた、半デジタル化された企業と同様の立場にあります。製造業者が直面する幅広い課題には、個別の技術的解決策が存在しています。人工知能は、品質保証などの作業における人件費を削減できます。コネクテッドマシナリーは、メンテナンスの必要性を事前に通知することでダウンタイムを削減できます。そして3Dプリンティングはラピッドプロトタイピング、柔軟な生産、および少量・中量生産におけるコスト削減を提供します。
これらの技術を、再構築の計画なしに導入する製造業者は、単一の蒸気機関を単一の電動機に置き換えることで電化した19世紀の繊維工場と同じ道をたどり、わずかな改善しか得られず、新技術の価値を十分に実現できないことになるでしょう。
デジタル時代における製造業の再構想の方法
製造業を変革する可能性が最も高い技術については、新しい論文「デジタルファクトリー・レポート」で概説しています。これらは、人工知能、積層造形、コネクテッドマシン／インテリジェントロボティクスという3つの大きな分野に分類されます。そして重要なのは、それぞれが、その技術の出現を中心に構築された複数の新しいビジネスモデルに結び付いていることです。
製造業者は、デジタルファクトリーが製品およびビジネスモデルの変革を推進している、初期の成功事例をいくつも参照できます。これには以下が含まれます。
マスカスタマイゼーション：個々の消費者を中心に製品を設計・製造するものです。最初の応用例は医療機器のような高付加価値分野で登場しましたが、デジタル製造技術のコスト低下により、家電製品、アパレル、スポーツ用品など、より付加価値の低い製品にもマスカスタマイゼーションがもたらされる見通しです。
事例：アライン・テクノロジーは、そのインビザライン歯科用マウスピースで、500万人以上の矯正患者を治療してきました。アライン社は、患者の口腔の3Dスキャンから始まり、3Dプリンティングによる製造工程へと続くデジタル生産により、以前は職人的な製造技術に依存した断片化された市場であった矯正治療事業を、全国規模で統合できると認識しました。
継続的な製品開発：物理的な製品を絶えず改良し、改善を提供したり、新しい市場に対応したりするものです。ソフトウェア、特にクラウド上にあるソフトウェアが継続的に改善されることは当然のことと受け止められています。しかし、再ツール化のコストと複雑さを考えると、物理的な製品を変更することははるかに困難であり、そのため、製品は時折行われる大規模な製品リリースを通じて進化する傾向があります。デジタル製造に本来備わっている柔軟性は、製品開発と再ツール化のコストを削減し、継続的な製品開発を可能にします。
事例：エアバスは1,000点以上の3Dプリント部品を使用しています。同社の最新の旅客機、A350-1000に使用されています。一部の部品は構造部材ですが、大半は、客室のレイアウトに変更が加えられるたびに再構成しなければならない、重要度の低い配線ハーネスと空調ダクトです。これらの部品を3Dプリントすることで、エアバスは再ツール化のコストやサプライチェーンの混乱を回避しています。顧客が新しい客室構成を求めた場合も、必要なのはデジタルでの再設計のみです。理論上は、エアバスは生産ラインから出荷される航空機一機ごとに客室レイアウトを更新することも可能です。
デジタルサプライチェーン：デジタル設計ファイルと、それらを製造できる柔軟で自動化された生産施設を組み合わせるものです。分散型製造を実現可能にし、在庫要件を削減することで、サプライチェーンのコストとリスクを低減し、そうでなければ実現不可能または費用対効果が低いような方法で市場にサービスを提供することを可能にします。
事例：ドイツの鉄道事業者であり、グローバルな物流プロバイダーでもあるドイツ鉄道は、列車の保守に必要な交換部品の50%を3Dプリントで製造できることを発見しました。列車の交換部品を製造するために3Dプリンティングを活用することで、ドイツ鉄道は、現在6億ユーロ相当に上る高コストの予備部品在庫を削減し、信頼性を高め、また、一部が50年前の車両である列車を、元の製造業者からの長期的なサポートなしに運行することを可能にすることで、車両計画に柔軟性をもたらしています。
デジタルサプライチェーンは、新たに生まれつつあるグローバルな関税体制に対応する方法も提供します。製品仕様をデジタルで分散型工場に送信し、関税の影響を受けることなく、現地市場向けに製品を生産することができます。
新しい製造技術が登場すると、それらを具体的な応用面――それらが満たすことのできる要件や、製造可能な製品の種類――の観点から考えるのは容易です。しかし、真の成果を得るのは、その上に成り立つ新しいビジネスモデルを構築でき、それを中心に産業全体を再編することをいとわない人々です。
