PLMによる持続可能性の実現：循環型製品設計とリサイクルの実現

従来のビジネスモデルは、資源を効率的かつ効果的に使用して製品を製造し、利益を最大化することに重点を置いていた。しかし、こうしたモデルは、より多くの製品を製造するために新鮮な資源に頼る一方で、結局は大量の廃棄物を生み出していた。

現在、世界全体の循環率は7.2％であり、これは92％以上の製品が無駄になっているか、紛失しているか、未使用のままであることを意味する。

循環型経済は、製品のライフサイクルの各段階で価値を再獲得することで、こうした問題を軽減するのに役立つ。製品の寿命を延ばし、アップサイクル、リサイクル、改修、再利用といった手段を活用することで、循環型経済は新鮮な原材料の必要性を減らすと同時に、製品のマテリアル・フットプリントとカーボンフットプリントを最小限に抑える。しかし、サーキュラリティは設計から始まります。この段階での決定が、製品の環境影響の80％を決定するからです。

最新のPLMソリューションは、複雑な製品ライフサイクルをサポートできる弾力性を持っていることが証明されている。現在の設計では、PLMはすでに循環型製品ライフサイクルをサポートすることが可能です。この記事では、直線的な製品設計から循環的な製品設計への移行をサポートすることで、PLMがどのように持続可能なイニシアチブを推進できるかをご紹介します。

リターンのための設計：サーキュラリティの出発点

サーキュラーな製品ライフサイクルは、設計の段階から始まります。エンジニアリングチームは、製品がどのように機能するかだけでなく、どの ように戻ってくるかを決定します 。循環型ライフサイクルでは、再利用可能性、修理可能性、分解可能性、材料回収可能性を考慮した設計が求められます。従来のCADやBOMシステムでは、これらの要件を単独で扱うことはできませんでしたが、最新のPLMプラットフォームでは可能です。製品の系譜を製造やロジスティクスのメタデータと統合することで、PLMは設計を一方通行の意図からマルチループのライフサイクル戦略に変えます。

最新のPLMシステムでは、エンジニアは設計プロセスの中で代替のライフサイクル・シナリオを直接モデル化することができます。これを少し詳しく理解しよう：

• 分解経路をシミュレーションし、リサイクルのための材料適合性を評価し、モジュラーアセンブリを構造化することで、エンジニアはコンポーネントの回収と製品ライフサイクルの終了を容易にすることができます。
• 同様に、製品のマテリアル・パスポートは、リサイクル性を阻害しがちな複合材料、コーティング、接合技術に関するデータを取得することで、将来の回収を促進することができます。
• ライフサイクルアセスメント（LCA）は、設計者が製品とその部品の環境影響を予測するのに役立ち、PLM環境に組み込むことで設計による循環性を確保することができます。

最終的に、サーキュラーデザインとは、制約を追加することではなく、継続性のために製品の設計図を再考することです。PLMシステムは、この再考を後押しし、組織が廃棄ではなく永続性のために設計することを可能にします。

それでは、このような成果を可能にする戦略について、以下で詳しく見ていこう。

• シリアル化：設計段階からのトレーサビリティの実現

シリアル化によって、各製品や部品は、設計段階で割り当てられた固有のデジタルIDを持つことができる。このIDは、使用やサービスから返品や再利用に至るまで、ライフサイクル全体で追跡することができます。PLMプラットフォームは、設計者が製品構造やBOMにシリアライゼーション・ロジックを組み込むことを可能にすることで、このトレーサビリティを促進します。

これにより、下流での価値の回収が可能になり、引き取り規制へのコンプライアンスがサポートされ、マテリアルフローのきめ細かな分析が可能になります。

• ユースサイクルインテリジェンスを組み込むサービス化

サービス化のための設計とは、1回きりの販売ではなく、アップタイム、モニタリング、長期サポートを目的とした製品のエンジニアリングを意味します。PLMシステムは、製品をサービスとして提供できるようなモジュール構成、センサー統合、メンテナンスしやすいアーキテクチャの開発を支援します。

エンジニアは、使用シナリオをシミュレートし、アップグレード／アップサイクル／ダウンサイクルのパスを事前に定義することで、製品とその部品がより長く流通するようになります。この所有からアクセスへのシフトは、材料処理量を削減し、製品アーキテクチャを最初から持続可能性の目標に合わせます。

• 効率的な回収のためのリバース・ロジスティクスのエンジニアリング

効果的なリバース・ロジスティクスは、エンジニアが製品の回収、分解、使用後の処理方法を検討する設計段階から始まります。これを可能にするために、PLMツールは分解順序をシミュレートし、再生可能なサブコンポーネントを指定し、ロジスティクスのメタデータを設計属性にマッピングすることができます。

これらの洞察を統合することで、設計者は、物理的なアーキテクチャが効率的な使用後処理をサポートすることを確認できます。これにより、回収作業における当て推量が排除され、バリューチェーンの後半において、環境性能が即興的ではなく、設計的であることが保証されます。

• モジュール化と標準化：ライフサイクルの柔軟性を高める設計

モジュール化された製品設計は、再利用性を高め、アップグレードを簡素化し、修理サイクルを早める。この目的のために、PLMプラットフォームは、エンジニアが標準化されたコンポーネントライブラリを管理し、インターフェースの互換性を強化し、複数の製品にまたがる部品の再利用を追跡できるようにします。

設計時には、ライフサイクルを意識した意思決定が促進され、部品が単一の使用ケースを超えて循環することが可能になります。また、標準化によって材料の複雑さが軽減されるため、リサイクルプロセスが簡素化され、調達段階や使用済み段階での排出量も削減されます。

循環型製品設計への移行：出発点

循環型製品設計への移行を開始するには、組織は持続可能性を後付けではなく、設計時の要件として扱う必要があります。まず、設計ガイドラインを再定義し、再利用、モジュール化、回収を優先させることから始めましょう。

そして、シリアライゼーション構造を有効にし、ライフサイクル評価ツールを統合し、BOMを分解および材料データでリッチ化することによって、これらの目標をサポートするようにPLMシステムを構成する。大局的に見れば、適切に構成されたPLMは単なるリポジトリではなく、長持ちし、リターンし、リニューアルする製品を設計するための戦略的基盤となるのです。