世界の製造業の構造が変化するにつれ、エネルギーや防衛などの分野において、重要な補修部品の入手がより困難になっています。
サプライチェーンの混乱や倉庫保管コストの増加と相まって、補修部品の問題への対応は事業上きわめて重要になりつつあります。
先進的な製造技術を用いて作られるデジタル補修部品は、解決策を提供できる可能性があります。
第二次世界大戦後の数年間、世界の最も発展した国々の多くは産業が活況を呈していました。戦後の復興は、都市、重要インフラ、そして被害を受けた分野の再建を意味しました。1970年代初頭まで続いた製造業の黄金時代は、鉄鋼を基盤とした新たな富を多くの国々と産業にもたらしました。
しかし時が経つにつれ、製造業は減速し、工場は閉鎖され、雇用は海外へ移転しました。一方で、エネルギー、防衛、運輸（その他を含む）などの重要産業を支える設備は残りました。過酷な環境での稼働を想定して造られたこれらの資産は老朽化が進んでおり、補修部品によってそれらを維持する必要性はますます切迫しています。
1970年代の世界的な景気後退から50年が経過しましたが、補修部品の問題はいまだ決定的に解決されていません。エネルギー産業にとって、これは厄介な事態を意味します。
製造業の補修部品問題
補修部品問題とは、旧式の設備を維持するために必要な部品が不足していることです。この設備は、サプライヤーがもはや製造していないか、とうに近代化されたものですが、エネルギーのような不可欠な産業において運転を維持するうえで依然として重要な役割を果たしています。そしてこれらの部品の不足は、少なからぬ代償を伴います。
一部の試算によれば、生産設備の故障が製造業者に与える損失は、推定年間500億ドルに上ります。シーメンスによる2022年の報告書では、石油・ガス（O&G）分野について、「わずか2年で1時間あたりのダウンタイムのコストは2倍以上に増加し、ほぼ50万ドルに達した」と明らかにされています。同報告書はさらに、O&Gの各施設における年間ダウンタイムコストは1億4,900万ドルであり、「この分野の企業が故障件数を25％、ダウンタイムの総時間を16％削減したにもかかわらず」と指摘しています。
計画保全や予知保全によってダウンタイムの影響は軽減されますが、それだけが解決策ではありません。エネルギーのように、その供給状況が経済的成果や生活の質に影響しうる産業では、ダウンタイムがもたらす結果は深刻になり得ます。2023年、米国疾病予防管理センター（CDC）は、石油・ガス採掘現場で2014年から2019年の間に発生した470件の死亡事故のうち、を明らかにする報告書を発表しました。そのうち13.4％の死亡事故では、作業員が修理または保守作業を行っていました。
ダウンタイムがコストと危険の両面を伴うことを踏まえると、部品の可用性を高めることで運用上のダウンタイムを削減できる技術には、説得力のある根拠があります。ここでデジタル補修部品の出番となります。
デジタル補修部品：製造業の解決策
デジタル補修部品とは、補修部品の製造データをデジタルで保存・転送する方法です。これらの補修部品の「デジタルツイン」は、積層造形（AM）技術、またはラピッドキャスティングやCNCフライス加工など、迅速に導入可能な他の先進的な製造方法を用いて、必要な場所で生産することができますラピッドキャスティングおよびCNCフライス加工。
特に、AM技術を用いることで、従来のサプライチェーンを介した補修部品調達における2つの大きな欠点に対処できます。第一に、AMによって生産されるデジタル補修部品は、生産リードタイムを短縮できます。認定を受けた最終用途部品を製造する場合でも、3Dプリントされた鋳型による射出成形を迅速化する場合でも、オンデマンド生産により、調達リードタイムを数か月、場合によっては数年短縮できる可能性があります。
デジタル補修部品によって対処される、従来のサプライチェーンの2つ目の欠点は、倉庫保管コストです。2018年、世界の企業は倉庫保管に年間3,200億ドル超を費やしていました。この数字は、COVID-19後のサプライチェーンの混乱により、近年さらに急増したことは間違いありません。一方、デジタル補修部品は、組織が印刷準備の整った部品のデジタル在庫を構築することを可能にし、在庫保管コストを相殺するとともに、動きの遅い交換部品に固定されていた資本を解放します。
製造業がデジタル補修部品を統合する方法
つまり、デジタル補修部品が答えではありますが、組織は従来の補修部品からデジタルファーストのアプローチへどのように移行すればよいのでしょうか。
エネルギー産業の補修部品問題の答えは、世界で最も複雑な物流・サプライチェーンを有する防衛産業にあるかもしれません。ミッションの重要性から、補修部品は（エネルギーと同様に）即座に利用可能でなければならず、そのためには設備の維持管理を近代化する技術やプロセスへの投資が必要となります。
デジタル補修部品の難題に答える方法は2つあります。すべてをデジタル化するか、最も有望な部品のみをデジタル化するかです。
前者を示すために、ウィチタ州立大学の国立航空研究所（NIAR）は、M113装甲兵員輸送車、B1爆撃機、ブラックホーク・ヘリコプターなど、米国国防総省の重要な資産のデジタルツインを作成することに成功しました。これらのデジタル化された部品を活用することで、軍の各部門は、付加製造に適しているか、適している場合はどの材料で3Dプリントできるかを評価できます。また、デジタル部品を評価することで、付加製造などの先進的な製造方法と従来のサプライチェーンを比較した際の、製造にかかる総コストを算出することもできます。
2つ目のアプローチは、部品をデジタル化する前に評価し、デジタル補修部品として迅速に認定できる部品の優先リストを作成することです。米海兵隊の先進製造システムチーム（USMC AMST）は、まさにこれを行うため3YOURMINDと協力しました。プログラムの初年度において、部品図面、3Dファイル、データポイントに基づき1万点の部品が分析され、付加製造の技術的・ビジネス的な活用事例として最適な部品を示す評価が行われました。これらの結果は、オンデマンド製造に備えてデジタル補修部品を含む情報を保存する一元的なリポジトリとして機能する、米海兵隊のデジタル製造データ保管庫（Digital Manufacturing Data Vault）の構築を支えるものです。
補修部品問題は、脆弱で利益率が高く、ジャストインタイムの製造サプライチェーンから脱却し、代わりにデジタルファーストのアプローチへ転換しない限り、解消されることはありません。この最新の製造への投資は、現在運用中の老朽化した資産の維持を支えるだけでなく、次世代の設備維持の課題に対処する準備にもなります。
デジタルソリューションを導入し、未来の製造技術に投資することで、既存資産の継続的な稼働を確保するとともに、俊敏さと効率性をもって将来の課題に取り組む態勢を整えることができます。技術の変革力を活かし、設備の信頼性と長寿命を確保するとともに、将来のサプライチェーンの混乱に対する回復力を高める時が来ています。
