ハノーバー・メッセ2024に向けて、これまでで最も効率的なポップアップ工場をどのように構築したか

ドイツのハノーバーで開催された今年のハノーバー・メッセにおいて、Tulip VentionとTulip 、 Banner、およびLanding AIと提携し、 Microsoft Azureを基盤とした、ファンに大人気の「Pop-Up Factory」の最新版を構築しました。ハノーバー・メッセは世界最大の産業見本市であるため、ファクトリーを訪れると予想される膨大な来場者数に対応しつつ、組み立て工程を可能な限り効率化しながら、最高水準の体験を提供する必要があると認識していました。

Tulip コンポーザブルコンテンツを出発点として活用することで、私たちのチームはわずか数日間の開発期間で完全にデジタル化された組み立てプロセスを実現し、数百名の来場者が「ポップアップ・ファクトリー」を体験できるようにしました。 来場者一人ひとりが現場作業員の立場に立って、人間中心のデジタルツールがいかにして作業員を支援し、プロセスを効率化できるかを実際に体験しました。その過程で、各自が自分だけのワードクロックを組み立て、持ち帰ることができました。

私たちは、オープンで組み合わせ可能なプラットフォームと、人間中心のデジタル化アプローチによって、現場担当者の体験を根本的に改善し、数ヶ月にも及ぶ開発やテストのサイクルを経ることなく、迅速に実現できることを実証しました。今回、3年連続でこの偉業を成し遂げた具体的な手法と、ハノーバー・メッセでの初となる国際的な出展において、「ポップアップ・ファクトリー」の体験をいかにして新たな次元へと引き上げたかをご紹介します！

今年、私たちは「ポップアップ・ファクトリー」において3つの主要な目標を掲げました。第一に、完全に直感的なオペレーター体験を実現し、昨年のバージョンと比較してサイクルタイムを短縮することで、これまでで最も効率的なポップアップ・ファクトリーにすることです。 第二に、Tulipオープンアーキテクチャを活用し、サードパーティベンダーが提供する最高水準のコンピュータビジョンおよび産業用オートメーションソリューションとシームレスに統合することです。第三に、今回はライブラリの コンポーザブルコンテンツを活用し、すべてを可能な限り迅速に構築することです。しかし、そもそもなぜ「ポップアップ・ファクトリー」を構築するのでしょうか？

従来、MESソリューションは工場現場の運用管理や監視に不可欠な存在でしたが、この分野の重要性は徐々に低下しつつあります。 業界は、製造業者にプロセスを硬直的なレガシーMESソリューションの制約に合わせることを強いるのではなく、あらゆる生産プロセスの特性に適応できる、より柔軟でコンポーザブルなシステムへと移行しつつあります。ガートナーによると、「2025年までに、製造業務アプリケーションの少なくとも25％がコンポーザブルな技術アーキテクチャを採用するようになるだろう。これは2022年の2％未満から大幅に増加する見込みである」としています。

従来のMESソリューションに見られる「画一的な」モデルから、より組み立て可能で適応性の高いフレームワークへの移行には、単に幅広い柔軟性を備えているだけでなく、個々の製造プロセスに合わせて完全にカスタマイズできるシステムが求められています。 しかし、業界最高水準のソフトウェアやハードウェアを選択する際、異なるベンダーの互換性のない技術を統合しなければならない状況において、製造業者は現場の課題に対して、いかにして一貫性のあるソリューションを構築すればよいのでしょうか？また、業務の変革を迅速に進め、パイロット段階が長期化するという典型的な落とし穴に陥ることなく、これらのソリューションをどのように迅速に導入すればよいのでしょうか？そこで、当社の「Frontline Operations 活躍します。

私たちは Banner、Landing AI、Ventionと提携し、Tulip 、さまざまなベンダーの最高水準のソフトウェアやハードウェアをシームレスに統合した、現場オペレーター向けの統合ワークフローをいかに迅速に構築Tulip を実演しました。 今年の「Pop-Up Factory」では、ハノーバー・メッセの来場者に現場オペレーターの体験を提供しました。来場者は、Tulip 自身のワードクロックを組み立てるプロセスをガイドする様子を直接目にするだけでなく、重要な生産データの収集や作業のエラー防止が並行して行われている様子も確認できました。この成果をどのように実現したのか、その舞台裏について詳しくご紹介します。

今年のハノーバー・メッセにおける「Pop-Up Factory」では、定番Tulip 「ワードクロック」の製作を復活させました。来場者が組み立てて持ち帰ることができるこのワードクロックは、簡単に組み立てられるように設計されており、特注のプリント基板に加え、電池やその他の射出成形部品で構成されています。

ハノーバー・メッセの膨大な来場者に対応するため、私たちは一段とレベルアップし、組み立て工程に関する予備知識が全くない来場者でも、最初から最後まで素早く自分だけのワードクロックを組み立てられるようなワークフローを構築する必要があると認識していました。操作は完全に直感的でなければならず、アプリは作業中のミスを未然に防ぎつつ、可能な限り効率的であることで、誰もが正常に動作するデバイスを手にして会場を後にできるようにする必要がありました。

全体的なオペレーター体験において重要な役割を果たしたのが、各参加者がワードクロックを組み立てる作業台でした。 要件としては、デバイスの組み立てスペース、部品トレイを取り付けるためのDINレール、スクリーン、マシンビジョンカメラ、および製造工程で使用されるIIoT に加え、関連するすべての配線を隠すための配線ダクトが必要でした。また、1週間にわたる展示会期間中に「ポップアップ・ファクトリー」を訪れると予想される約1,000人の参加者に耐えられるよう、ワークステーションには十分な耐久性が求められました。

これらの要件を満たすため、私たちはVention社の「MachineBuilder」を採用しました。これにより、Pop-Up Factoryの組立ステーションの設計をわずか数分で作成・改良することが可能になりました。数千点に及ぶモジュール式パーツ、使いやすい3D設計ツール、そしてコラボレーション機能を備えたMachineBuilderのおかげで、当社の特定の要件に合致するカスタム作業台を簡単に設計することができました。

Ventionのおかげで、ベンチ組み立ては非常に簡単でした。カスタムデザインに合わせた自動生成の組み立て説明書が用意されていたほか、各部品には部品番号が刻印されていました。付属の工具を使ってベンチを完全に組み立て終えると、次は体験を実現するために必要なIIoT やその他の機器の取り付けに取り掛かりました。

「ポップアップ・ファクトリー」の生産ラインの最終設計は、4つの同一の作業ステーションで構成されており、各ステーションには以下のものが含まれていました：

• 作業手順を表示する画面

• 部品在庫を保管するための5つのコンテナ

• ピッキング作業を誘導するための5つのBanner ピック・トゥ・ライト表示器と遮光式センサー

• プロセスのミスを防ぐための1つの尺度

• 組み立てを効率化する3Dプリント製治具

• Frontline Copilot™を使用してアプリ内で言語をシームレスに切り替えるための、RFIDリーダー1台とRFIDタグ4枚

• 市販のカメラ1台で、LandingAIの「LandingLens」Tulip コンピュータビジョン機能を活用し、参加者のバッジをスキャンして品質チェックを行う

• ステーションの状態を表示する1つのBanner アンドンランプ

• 1台のTulip Edge IOデバイスで、当社のすべてのIIoT に接続可能

ワークステーションの設備が整い、ワードクロックの生産ラインも完成間近となった。

最後の課題は、ハードウェアとソフトウェアの各要素を、直感的なユーザーインターフェースで統合することでした。これにより、参加者が迅速にワードクロックを組み立てられるようにすると同時に、製造プロセスのエラー防止と重要な製造データの収集を実現しました。私たちは「Frontline Operations 」を活用し、IIoT サードパーティ製システムとネイティブに連携しながら、製造プロセスを参加者に順を追って案内するアプリを開発しました。

Tulip 、運用業務に特化した唯一のノーコードプラットフォーム Tulip 。つまり、立ち上げ当初から現場のオペレーターやエンジニアのニーズを念頭に置いて設計されています。これにより、一般の開発者（シチズン・デベロッパー）は、自らコードを書く必要なく、私たちが「Pop-Up Factory」のために構築したような、強力で人間中心のソリューションを構築できるようになります。

当社のアプリエディタの使いやすさと、アプリ、テンプレート、コネクタなどが定期的に更新されるライブラリのおかげで、紙上の構想から完全に機能するアプリまで、1週間もかからずに実現することができました。つまり、業務に新しいソリューションを構築・導入する際、従来の開発手法に比べ、ユーザーははるかに迅速に価値を実現できるということです。 総じて言えば、今年の「Pop-Up Factory」を支えるために構築したアプリは、わずか1週間弱の開発期間で完成しました！実際の生産ラインにおいて、これほどのスピードは非現実的に聞こえるかもしれませんが、ライブラリで利用できるアプリテンプレートやその他のコンテンツのおかげで、完全に機能するソリューションを迅速に構築することができました。

ハノーバーでは、Microsoft Azure 「Pop-Up Factory」を支えるアプリケーションをAzure 、Azureツール群を活用して、Microsoft 「Frontline Copilot™」機能スイートを支えました。Tulip クラウドに依存しないプラットフォームTulip 、お客様はご自身のワークスペースをAzure Amazonいずれのクラウドコンピューティングプラットフォームでホストするかを選択することができます。

ハノーバー・メッセ初日、会場の扉が開くと、来場者が展示ホールへと次々と押し寄せ、いよいよ「ポップアップ・ファクトリー」が動き出す時が来た。しかし、特定の生産ラインで長年の経験を持つ一般的な現場作業員とは異なり、私たちの「作業員」たちは、事実上、手探りの状態で作業に臨むことになる。

参加者が初回から確実に作業をこなし、欠陥のないワードクロックを組み立てられるようにするため――しかも迅速なサイクルタイムを実現しつつ――私たちは、これまでの「ポップアップ・ファクトリー」の中で最も直感的なオペレーター体験を設計する必要があると認識していました。これを実現するため、私たちはTulip を開発しました。このアプリは、デジタル作業指示書を用いて各参加者を工程ごとに案内すると同時に、各ステップが正しく行われているかを確認するためのインライン品質チェックも実施するものでした。その仕組みは以下の通りです：

来場者が「ポップアップ・ファクトリー」体験の列に並ぶ中、私たちはアンドンランプと大型ダッシュボードを用いて4つの作業ステーションそれぞれの稼働状況を表示し、空きが出次第、すぐに参加者を空いているステーションへ誘導しました。

各ワークステーションに搭載されたカメラと、当社独自のコンピュータビジョン機能を活用し、各ワークステーションで動作するアプリは、参加者が近づいてコンベンションバッジをスキャンするまで待機し、その後、画面上の指示に従って組み立てプロセスを順を追って案内します。組み立てプロセスの各ステップにおいて、参加者はインタラクティブな作業指示に従って作業を進め、その作業品質はコンピュータビジョンやIIoT によって検証されます。

• 当社のFrontline Copilot™が提供するアプリの自動翻訳機能により、参加者はデモの途中でも、ドイツ語、フランス語、ハンガリー語、または英語の中から好みの言語に切り替えることができました。RFIDスキャナーと4種類のRFIDタグ（サポートされている29言語のうち4言語に対応）を使用することで、参加者は希望する言語に対応するタグをスキャンするだけで、アプリが即座に翻訳されました。

• バッジ番号をスキャンすると、アプリは自動的に最初のステップに移行し、参加者にワードクロック用のバックプレートを取り出すよう指示しました。 多数の部品箱の中から正しい部品を簡単に選別できるよう、Banner ピック・トゥ・ライトシステムと連携させました。これにより、各部品に対応する正しい箱の前にあるLEDインジケーターが点灯する仕組みです。また、この連携では同社の光電センサーを活用し、作業員がどの箱に手を伸ばしたかを検知することで、正しい部品が取り出されたことを確認できるようにしました。 アプリが正しい部品が選択されたことを検知すると、オペレーターに画面上で確認を表示した後、自動的に次のステップへ移行しました。タッチスクリーンやフットペダルを使ってオペレーターがステップ間を移動する必要があった以前の「Pop-Up Factory」とは異なり、今年はナビゲーションが完全に自動化され、極めて効率的なワークフローを実現しました。

• このピッキング工程はその後も繰り返され、2番目のステップでは、作業員が1つのビンからバッテリーを、別のビンからスペーサー部品を取り出す必要がありました。ここでもアプリは、Bannerピック・トゥ・ライト・システムを用いて正しい部品をハイライト表示し、作業員が実際にどのビンから部品を取り出したかを検知しました。これにより、工程のエラー防止を実現し、即座に視覚的なフィードバックを提供することができました。両方の部品が正しく選択されると、アプリは作業員による追加の操作を必要とせずに自動的に次のステップへ移行しました。

• 部品の選定が完了すると、組み立て工程を開始する段階に入った。アプリには、作業員が理解しやすいよう、画像やアニメーションなどのリッチメディアを用いた次の手順の説明が表示された。3Dプリント製の治具を使用して部品の位置合わせを行い、作業員はバックプレート、バッテリー、スペーサーを組み立てた後、アプリに接続された秤でサブアセンブリの重量を測定した。スケールと連携することで、アプリはバックプレートとスペーサーの部品が揃っていることを確認してから、自動的に次のステップに進むことができました。いずれかの部品が欠けていたり、重量が想定範囲外であったりした場合、アプリは重量チェックに失敗したことを示す警告を表示するとともに、現在の計測値と想定値を比較したゲージも表示しました。

• バッテリーの重量は非常に軽く、はかりの誤差範囲内であったため、はかりを使ってバッテリーの有無を確実に検知することができませんでした。この問題を解決するため、私たちはパートナーであるLanding AI社とそのコンピュータビジョン技術「LandingLens」を活用することにしました。同社のビジュアルプロンプティングシステムにより、プログラミングやデータサイエンスのスキルがなくても、特定の用途に合わせたコンピュータビジョンモデルを簡単にトレーニングすることができました。 わずかな数のトレーニング画像だけで、アセンブリ内にバッテリーが存在し、正しく取り付けられているかどうかを検出するモデルを作成しました。ライブラリ内のLandingAIコンテンツのおかげで、コードを一切書かずに、トレーニングしたばかりのモデルをアプリに統合することができました。はかりの上に設置した市販のカメラを使用することで、バッテリーが取り付けられているかどうかを確実に検出し、モデルがバッテリーの欠落を検知した場合にはオペレーターにガイダンスを提供することができました。

• アプリが、必要な部品がすべて正しく組み立てられたことを検知すると、確認メッセージが表示され、自動的に次のステップであるワードクロックのフロントプレートの取り出しへと進みました。ここでは、参加者はホワイトかブラックのいずれか、好みの色の部品を選ぶことができました。 ここでも、ピック・トゥ・ライト表示器と光電センサーを使用し、アプリは作業員に正しい部品を案内するとともに、実際にどの色が選択されたかを検知し、画面上で確認を表示してから自動的に次の工程へ進みました。

• 最終組立工程では、アプリがフロントプレートをサブアセンブリに取り付ける手順を表示し、完成したワードクロックの重量測定をオペレーターに再度指示しました。重量測定に失敗した場合、不足している部品を追加して再測定するよう指示するメッセージが自動的に表示され、重量測定に成功した場合は、画面上に最終確認メッセージが表示されました。

• 最終的な品質管理工程が完了すると、アプリは製造プロセス中に収集されたデータを参加者に提示しました。最初のステップですでに各参加者にバッジの画像で本人確認を行ってもらっていたため、Frontline Copilot™の光学文字認識（OCR）機能を利用して、参加者の名前を抽出することができました。 アプリが計測していたサイクルタイムに加え、各参加者が「Pop-Up Factory」の他の来場者と比べてどの程度の位置にあるかを示すことができました。

組み立て工程が完了し、品質チェックも済んだことで、参加者は新しいワードクロックを安心して持ち帰ることができました。カンファレンス期間中、生産ラインを5日間連続で稼働させた結果、アプリで収集したデータによると、895人が「ポップアップ・ファクトリー」を訪れ、平均サイクルタイムはわずか2分27秒でした。

しかし、参加者に時計の組み立てを指導することは、製造プロセスのほんの一部に過ぎませんでした。私たちはTulipを活用し、プロセス全体を可視化し、ポップアップ・ファクトリーが効率的に稼働していることを確認するために使用される、相互連携した一連のアプリを構築しました。

Tulip を活用して生産ラインを管理するメリットの一つは、ワードクロックの組み立て工程が完了するたびに、さまざまなデータポイントを自動的に収集できたことです。これには、各オペレーターの氏名、工程の各ステップにかかる時間、およびクロック1台を組み立てるまでの総サイクルタイムなどが含まれていました。直感的な「Analytics Editor」を活用し、生産可視化ダッシュボードに表示するためのさまざまな分析レポートを作成しました。

リアルタイムのグラフと分析機能により、このダッシュボードは「ポップアップ・ファクトリー」の稼働効率に関する洞察を得るのに役立ちました。ダッシュボードの半分には、サイクルタイムの推移、平均サイクルタイム、目標値からの乖離といったプロセスデータに加え、4つのステーションごとのサイクルタイムのグラフが表示されていました。参加者にゲームのような楽しさを提供するため、その日のサイクルタイム上位10位を表示するリーダーボードも追加しました。 ダッシュボードのもう半分には、その日の時計の製造数と累計数、および各時間帯ごとの製造数の推移が表示されていました。

このダッシュボードには2つの役割がありました。各ワークステーションの稼働状況を目立つように表示し、参加者に空きのあるワークステーションを案内するためにも使用されたのです。 各アプリに条件分岐ロジックを組み込むことで、各ステーションが使用中かどうかを判断し、その情報を各ステーションの現在のサイクルタイムと共にダッシュボードに表示できるようにしました。ダッシュボードへのこのシンプルな追加機能により、参加者を適切なステーションへ誘導することができ、参加者が「Pop-Up Factory」に殺到する中でも、生産プロセスが円滑に進行するよう確保することができました。

展示会では、こうしたダッシュボードの有用性がすぐに明らかになりました。 初日の半ば、プロセスデータを確認したところ、週末に展示会が終了するはるか前にワードクロックの部品が底を突くことが明らかになった。このリアルタイムの情報により、クロックを持ち帰れる人数を制限することで在庫問題を管理することができた。4日目には、来場者に体験を継続してもらうために必要な最低限の部品数まで在庫が減少していた。

1週間足らずで完全にデジタル化された組立ラインを構築することは、一見不可能に思えるかもしれませんが、私たちは、組み合わせ可能な産業用ソフトウェアツールを使えば、それが十分に実現可能であることを実証しました。そして、今日の経済環境において、このような迅速な価値創出は単なる贅沢ではなく、競争力を維持しようとする企業にとって不可欠な要件となっています。生産現場で課題が生じたり、プロセスが変更されたりした場合、業務を支えるテクノロジーはそれに柔軟に対応できなければなりません。

「Pop-Up Factory」は、Tulip他の技術とオープンなエコシステムを組み合わせて発揮できる能力を公に示す場であるだけでなく、私たちが顧客の立場に立ち、デジタルトランスフォーメーションの本質を改めて認識するための機会ともなりました。そこで私たちが得た知見は以下の通りです：

コンポーザビリティの価値

「ポップアップ・ファクトリー」特有の要件を満たすためには、従来のMESソリューションのような画一的なモデルでは到底対応できませんでした。当社のプラットフォームが実現するコンポーザブルなアプローチにより、当社の業務の具体的なニーズに合わせたソリューションを構築することが可能になりました。具体的には、変化する生産ニーズに対応するために、迅速な変更や新しいシステムの容易な統合が可能となり、効率性と俊敏性の向上を実現しています。 コンポーザブルなアプローチを成功させるには、新しいソフトウェアアーキテクチャだけでは不十分です。製造業者は、文化、責任の所在、開発体制においても変革を進める必要があります。

Frontline Operatorに焦点を当てる

デジタルトランスフォーメーションは、純粋なトップダウン型のアプローチだけでは成功させることができません。ビジネスにデジタルツールを導入する際には、何よりもまず現場のオペレーターのニーズや懸念を考慮する必要があります。Tulip 、現場向けに視覚的で直感的なインターフェースを簡単に構築できるよう一からTulip 、今年はアプリのユーザーエクスペリエンスに特に注力し、操作性を可能な限りスムーズなものにしました。 例えば、オペレーターの操作を必要とせずにステップごとに自動的に進む完全なリアクティブ型の作業指示を導入し、好みの言語へ簡単に切り替えられる機能を追加することで、オペレーターの体験を向上させるとともに、多数の参加者を収容するためのサイクルタイムの短縮にも貢献しました。

オープンなエコシステムを受け入れよう

Tulip オープンアーキテクチャのおかげで、アンドンやピック・トゥ・ライトシステムから、コンピュータビジョンやBIツールに至るまで、あらゆるシステムが極めてスムーズに統合されました。 オープンで相互運用可能なデジタルアーキテクチャへの移行は、かつて製造業を支配していたプロプライエタリでクローズドなシステムの時代からの大きな転換点を示しています。このオープンなエコシステムアプローチにより、単一のベンダーに縛られることなく、業界最高水準のソリューションを中心に製造技術スタックを構築することが可能となり、ビジネスの適応性と将来性を確保できます。