「インダストリ 4.0」は、2011 年に発表されたドイツ政府のハイテク戦略を策定したドイツの科学者による造語です。これは、産業プロセスの効率、柔軟性、ビジネスニーズに対する応答性といったものを向上させるように、機械が互いに、またはビジネスプロセスや IT と通信して連携できるようにするという、産業発展の新しい段階を指します。
インダストリ 4.0 は、インダストリ 3.0（ロボティクスと自動化）、インダストリ 2.0（組立てラインと大量生産）、インダストリ 1.0（人間労働の機械化）に続くものです。
第 4 次産業革命（4IR）としても知られるインダストリ 4.0 は、スマート製造の枠をさらに推し進めたものです。輸送分野では、交通機関のスマート管理を実現するとともに、汚染を減らして大気の質を改善させ、より健全な環境の実現に貢献する、サステナビリティの高いシステムを生み出します。エネルギー分野では、エネルギー配分に対するより効率的で信頼性の高いサステナブルなアプローチを提供するスマートグリッドをサポートし、電力事業と消費者の両方にメリットをもたらします。農業分野では、精密農業と精度の高い家畜監視を実現します。常時接続された資産、センサー、データインサイトを使用する業界は、インダストリ 4.0 の原則を活用できます。
インダストリ 4.0 は、ソフトウェアによる物理コンポーネントの制御を特徴とするサイバーフィジカルシステムの登場によって実現されます。機械やコントロールシステム、ソフトウェアを安全に統合するテクノロジーが、サイバーフィジカルシステムとインダストリ 4.0 を現実のものとします。産業用ネットワークは、このような統合の鍵であり、接続手段を提供してデータを収集し、アプリケーションにデータを伝送します。データセンターやクラウドでこのようなデータを分析すると、運用の問題の検出、運用の最適化、計画外のダウンタイムの短縮に役立つ貴重なインサイトを得られます。
産業用 IoT は、インダストリ 4.0 で中心的な役割を果たします。IIoT は、産業環境全体の機器やセンサーなどのデバイスを連携させ、各種機器類、生産ライン、コントローラといったさまざまなデータ源からのプロセスデータを収集、変換、使用しやすくします。このようなデータ源からの関連データを分析すれば、各コンポーネントの個別動作と連携動作の状況に関する有益な情報が得られます。
産業用ネットワークはインダストリ 4.0 に不可欠であり、OT、IT、クラウドリソース間のスムーズな通信の実現をサポートします。ネットワークは、インダストリ 3.0 でも重要な要素でしたが、4.0 では、場所（オンプレミス、リモートデータセンター、プライベートまたはパブリッククラウド）を問わない超低遅延のデータフローとデータ制御の実現における中心的な役割を果たします。このようなネットワークには、きわめて重要なオペレーションをサポートするための信頼性、拡張性、柔軟性、決定論的性質、セキュリティが必要です。
リアルタイムデータが予期せぬ障害の削減にどう役立つのかをご覧ください。
インダストリ 4.0 は、システムが相互に接続され、データへの依存度が高まるという性質上、サイバー犯罪に利用されてしまいかねない攻撃対象領域が広範に生み出されます。産業用セキュリティ対策は、機密データを保護して業務の中断を防ぎ、運用の完全性を維持するうえできわめて重要です。常時接続されている資産、トラフィックフロー、既存の脆弱性を可視化すれば、セグメンテーションポリシー、脅威検出、脅威対応に役立つ情報を提供できます。
運用の保護を強化する、ネットワークに組み込まれたセキュリティの仕組みをご覧ください。
AI は、データ分析によって運用を変革し、情報に基づいた意思決定の推進をサポートする、インダストリ 4.0 の主要なテクノロジーです。たとえば、AI/ML アルゴリズムは、履歴データを使用して運用プロセスをデジタルで仮想的に表現します。これをデジタルツインと言います。このようなツールは、生産を最適化したり、予知保全を可能にしたり、品質管理を改善したり、サイバーセキュリティを強化したり、データに基づいた意思決定を推進したりする目的で使用できます。
デジタルツインと予測モデルがエネルギー使用量の削減にどのように役立つのかをご覧ください。
インダストリ 4.0 を実現するには、高度なデジタルテクノロジーを産業プロセスに組み込む、戦略的かつ段階的なアプローチが必要です。
IT チームと OT チーム間の健全なパートナーシップ（「IT/OT コンバージェンス」とも呼ばれる）は、現代の産業の成功に欠かせません。IT がデータの完全性、サイバーセキュリティ、ネットワーキングに重点を置く一方、OT は安全性、稼働時間、効率を優先します。このような優先事項の違いがあることから、これらの役割が相互に補完し合うコラボレーションは、システムの効率化、セキュリティの確保、そして組織の目標達成に不可欠です。
強固なネットワーキングの基盤は、効率的で安全性と信頼性の高い運用の鍵となります。このような基盤を築くには、産業用グレードのハードウェア、決定論的なパフォーマンス、レジリエンス、拡張性、柔軟性が必要です。産業用ワイヤレスネットワークは、障害物や無線周波数干渉（RFI）にかかわらず、低遅延と高信頼性を実現するものでなければなりません。有線ネットワークとワイヤレスネットワークはどちらも、パフォーマンスと稼働時間のニーズを満たせるように管理する必要があります。
運用におけるサイバーセキュリティにより、運用エコシステム全体が保護されます。IT と OT を統合するにあたっては、サイバーセキュリティによってドメイン全体にわたる可視性と対応を実現しなければなりません。統合型のアプローチで IT と OT 両方のセキュリティ戦略、脅威インテリジェンス、モニタリングを一元化することが不可欠です。NIS2（PDF）などの指令に従い、ISA/IEC 62443 標準規格を使用する必要があります。認定機器は、セキュリティ規制への対応に役立ちます。
AI はインダストリ 4.0 の基盤であり、さまざまな産業部門のイノベーションと変革を推進して効率を向上させます。これを実現するには、関連するプロセスデータをほぼリアルタイムで収集してデータセンターやクラウドの AI アプリケーションに伝送する、堅牢な OT および IT ネットワーク インフラストラクチャが不可欠です。AI の導入を成功させるには、実用的なインサイトを得るためのビッグデータ プラットフォームと高度なアルゴリズムも必要です。
インダストリ 4.0 は、テクノロジーと市場の変化の中で進化しています。現在のトレンドには、機械が自主的に学習して状況に適応できるようにするためのより高度な AI/ML アルゴリズム、シミュレーションのためのデジタルレプリカ、サステナビリティ強化、より強力なサイバーセキュリティなどが見られます。インダストリ 4.0 は、製造を再形成し、企業と従業員の両方に新たな機会をもたらす力で生産性、効率、イノベーションの大幅な向上を約束します。
インダストリ 5.0 は、研究者、政策立案者、業界リーダーの注目を集めている新たなビジョンです。インダストリ 4.0 の進歩を礎とするインダストリ 5.0 は、人と機械のコラボレーションに対する独自の価値を重視します。
また、そこでは、サステナビリティ、排出量の削減、そして中断やその他の種類の変化にすばやく適応できるレジリエンスと柔軟性に優れた運用環境の構築にも焦点が置かれます。
