インダストリー 4.0: 生産の変革

現代社会は、インダストリー 4.0 (I4.0) として知られる、商品の生産における大きな変革を経験しています。 この変革は、社会と製造のデジタル化と、新しい最新のスマートで破壊的なテクノロジーの統合によって推進されます。

インダストリー 4.0 は、モノのインターネット (IoT)、クラウド コンピューティング、フォグ コンピューティング、人工知能 (AI) などの新しい情報通信テクノロジを使用したマシンとプロセスのインテリジェント ネットワーキングを指します。 これらのテクノロジーは、現代の経済と社会における知識の速度と幅を増大させました。

水力と蒸気の力による機械化を特徴とする第一次産業革命から、電気を使用した第二次産業革命の大量生産と組立ライン、そして第三次産業革命におけるコンピューターとオートメーションの導入に至るまで、インダストリー 4.0 はこれらの進歩の上に構築されています。 機械学習テクノロジーによって分析されたデジタル データを活用し、IoT 環境で動作するスマートで自律的なシステムによってそれらを強化します。

サイバーフィジカル システム (CPS)、IoT、AI、機械学習の組み合わせにより、インダストリー 4.0 が可能になり、スマート ファクトリーの概念が現実のものとなります。 スマート マシンにより、より多くのデータにアクセスできるため、工場の無駄がなくなり、効率性と生産性が向上します。 インダストリー 4.0 の真の力は、ネットワーク CPS 間のデジタル接続、情報の作成と共有にあります。

CPS は、サイバー領域と物理領域の構成要素を統合するシステムです。 これらは、アクチュエーターとセンサーのネットワークを通じて物理プロセスを監視および制御し、さまざまな規模で実装できます。 CPS は、インダストリー 4.0 のスマート マシンの基礎を形成し、最新の制御システムと IoT 環境を使用します。

スマート サイバーフィジカル システム (SCPS) は、通信、計算、プロセス制御、AI テクノロジーを透過的かつ斬新な方法で統合する、次世代のコンピューティング アプリケーションです。 SCPS は高度に協力的な行動、自己認識、自己適応、自己最適化を示します。 これらは、IoT の制約内でさまざまな AI 技術やテクノロジを可能にする複雑なシステムです。

SCPS は従来の CPS の定義を超えて進化しており、認識を構築し、推論し、環境に適応することができます。 これらは、ハードウェア、ソフトウェア、AI、サイバーウェア テクノロジーをこれまでのどのシステムよりも高度に統合しています。 AI は SCPS に認知機能を提供し、SCPS が複雑な相互作用や動作をモデル化し、表現し、学習できるようにします。

SCPS における人工ニューラル ネットワーク、特に多層パーセプトロン人工ニューラル ネットワーク (MLPANN) の実装により、インテリジェントで自律的な意思決定が可能になります。 MLPANN は、シンプルで実装が簡単なアーキテクチャとして選ばれました。

結論として、インダストリー 4.0 は新しいテクノロジーの統合を通じて商品の生産に革命をもたらしています。 CPS と SCPS はこの変革の最前線にあり、スマート マシンとシステムの開発を可能にします。 SCPS に AI とニューラル ネットワークを実装すると、その機能が強化され、インテリジェントで自律的な意思決定への道が開かれます。