量子コンピューティング技術の活用で
複雑な生産計画立案の自動化に成功
～設備稼働率15%向上、計画立案工数90％削減を実現～

事例の概要

課題背景

成果

導入ソリューション

量子コンピューティング技術により膨大な組合せ問題の超高速処理を実現する「NEC Vector Annealingサービス」を活用。熟練作業者に依存していた生産計画立案業務の自動化・生産性向上を実現した。SMTラインを持つ4事業所（福島、白石、大月、掛川）で実証を重ね、2023年3月より本格的な運用を開始。これにより生産条件の急激な変動、多様化する顧客ニーズにも動的かつ迅速に対応することが可能となる

事例の詳細

導入前の背景や課題

複雑な生産計画の立案に量子コンピューティング技術を導入

創業以来100年にわたり、ハードウェア機器の開発・生産からシステムソリューションの提供、IoT・AIを活用した新たなソリューションの創出に至るまで、幅広いICTプラットフォームを提供してきたNECグループ。現在は、NECプラットフォームズを中心に次世代ものづくりコンセプト「NEC DX Factory」のもと、先進のデジタル技術を活用した新しいものづくりに挑戦しています。

その背景には、ものづくりを取り巻く環境が劇的に変化している状況があります。多品種少量生産や製品ライフサイクルの短縮化、生産量の変動、コロナ禍以降に顕在化した半導体部品の需給ひっ迫はその代表例です。こうしたことから、複数の品種を日々変わる要望量に応じて迅速に生産する必要があります。

そうした中で生産性を上げるためには、品種が変わるごとに部品を交換したり設備設定を変更したりする“段取り”の効率化が不可欠です。段取りは、「『いつ』『どの順番で』その日に必要な品種を生産するのか」の組み合わせによって、かかる時間は大きく変わってきます。段取り自体は付加価値を生み出すわけではないため、その時間をいかに短くするかが競争力向上に向けた重要なポイントとなります。

従来は生産工程を熟知する熟練作業者が、変動に応じて段取りを最小化するための生産計画を立案していました。しかし、多品種少量化や製品ライフサイクルの短縮化が加速し、組み合わせが複雑になると、熟練作業者でさえも計画立案が困難な状況になり、生産性低下を招く可能性があります。

そこで、さまざまな方法を検討し、最終的にNECプラットフォームズが着目したのが量子コンピューティング技術です。量子コンピューティングは、従来のコンピュータとは全く違う新しい仕組みで動作し、既存の手法では膨大な時間を要する問題を超高速に解決する技術です。同社が導入したシステムは、量子コンピュータの手法の1つであるアニーリング方式の技術をスーパーコンピュータに適用することで、大規模な組合せ最適化問題の超高速処理を実現する「NEC Vector Annealingサービス」です。

選択のポイント

結果は、期待を上回るものでした。具体的には、これまで熟練作業者が毎日1～2時間かけて立案していた生産計画を、計算時間はわずか数秒、データの準備や人による結果確認などの付帯作業を入れても10分程度と大幅に短縮したのです。「熟練作業者が立案した計画は精度が高く、最適解に近いものだったので、それと同等以上の結果が出たことに驚きました」と重岡氏は評価します。

この成果を受けて同社は、NEC Vector Annealingサービスで構築した生産計画立案モデルを福島事業所のほか、白石（宮城県白石市）、大月（山梨県大月市）、掛川（静岡県掛川市）の各事業所にも展開。この計4つの事業所で繰り返し実証とチューニングを重ねながら、モデルの精度を高めてきました。

導入後の成果

複数ライン×混流生産では難しかった高効率な生産計画立案に成功

「実際の現場では複数ラインでの混流生産※2を行っており、ライン間の作業者や治工具などのリソースまで考慮する必要があります。当然のことながらパラメータの組み合わせはさらに膨大な数となり、熟練作業者でも最適な計画の立案は難しくなります。
しかしこれを解くことで、人手が必要な段取り時間の重なりを短くしたり、同時に生産できない製品の生産中断時間を減らしたりと、これまで実現できなかった高効率な生産計画立案に成功。最適化のスコープを広げていくほど全体コスト削減につながるという新たな価値を得ることが出来ました」（重岡氏）

この成果を受けて同社は、2023年3月より4事業所のSMT工程において同モデルを本格導入することを決定しました。精度を高めてきた生産計画立案モデルは、現在、段取り工数の50％削減、設備稼働率の15％向上および生産計画立案工数の90％削減が見込まれるまでのレベルに達しています。

生産条件の急激な変化に素早く追従した生産計画立案を可能にするとともに、属人的だったスキルをシステム化することで、熟練した技術を必要としない「スキルフリー化」を実現したことも大きなポイントとなっています。

同社は今後、4事業所と同様にSMTラインを持つタイ工場への同モデルの展開を進めていく予定です。もともと人材の入れ替わりが激しい海外拠点では、なかなか熟練工が育たないという問題があり、安定した生産活動を維持するためにも生産計画立案の自動化が喫緊の課題となっているのです。

将来的にはサプライチェーン全体のさまざまな工程・業務の最適化を視野に、量子コンピューティングの活用拡大を進めていく考えです。「ものづくりの現場以外でも、解決できていない組合せ最適化問題※3は幅広く残っています。こうした領域でも量子コンピューティングを活用することで、さらなる生産性最大化・棚卸最適化へつなげていきます」と重岡氏は今後の取り組みを見据えています。

NEC担当スタッフの声

企業プロフィール

NECプラットフォームズ株式会社

事例紹介動画

量子コンピューティング技術で実現！生産計画立案の自動化～NECプラットフォームズ（2023年3月公開） [02:56]

この事例の製品・ソリューション

(2023年3月31日)

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