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スマート工場を実現するIoT技術の活用と課題について解説

近年、スマート工場やIoTに関して非常に注目が高まっています。

少子高齢化などの背景もあり、日本の労働力はこれまでと比較すると低下している傾向にあり、企業は限られた人材で最大のパフォーマンスを発揮する必要があります。そのため、従来の工場をスマート化することで業務効率の改善を図り、生産性を高めることが期待されています。

そこで今回は、スマート工場を実現するためのIoT技術の活用と課題について解説していきます。

目次

  1. IoTはスマート工場化に欠かせない
  2. 製造現場にIoTを導入するメリット
    • 現場の状況を一元管理
    • 業務効率の向上
    • 技術の継承
    • 品質の向上
  3. IoT導入で工場はここまで変わる
    • 精度の高い生産管理
    • 設備の故障を事前に防止
    • 動線の最適化
    • 無人搬送車の活用拡大
  4. IoTシステム導入に関する課題
    • ネットワークのキャパシティ不足
    • セキュリティ対策
    • IT人材の確保
  5. IoTシステムの導入ポイント
    • スモールスタートで始める
    • IoTで解決したい課題を見極める
    • IoTを使えるような仕組みづくりをする
  6. まとめ

1.IoTはスマート工場化に欠かせない

スマート工場化に不可欠といわれるのがIoT(Internet of Things)です。「モノのインターネット」と訳され、さまざまなものがインターネットを介して接続することを指します。
従来、インターネットへの接続はパソコンやスマホなどが主流でしたが、IoTの促進によって身近なものもインターネットに接続され、離れた場所からの認識や計測、制御などが可能になりました。
スマート工場では設備や作業員がネットワークに接続され、各状態をリアルタイムで確認できます。集まった情報を分析することで工場の課題を可視化し、施策実施後は速やかに結果がフィードバックされるので、これまで以上に効率的な工場運営を目指すことが可能です。

 

2.製造現場にIoTを導入するメリット

あらゆる情報を集めて可視化を実現するIoTを製造現場に導入するメリットについてご説明します。

現場の状況を一元管理
まず、現場の状況を一元管理することで、生産性向上などが期待できます。
従来の製造現場では各種工程で独立して管理されていたケースも多かったのですが、IoTを導入することで定量的な計測が可能となり、リアルタイムで各ラインの生産状況や機械稼働状況、人員配置や動線など可視化することが可能になります。

業務効率の向上
設備の状態や作業員の稼働状況など可視化されたデータを分析することで課題が見つけやすくなるとともに、改善による効果測定できるので、速やかな業務効率化を図れるはずです。

技術の継承
IoTは熟練作業員の持つ貴重な技術の継承にも貢献するといわれています。
経験を積まなければ培われない熟練作業員の技術をIoTやセンサーによりビッグデータとして収集し可視化することで、若手作業員や機械への技術継承が可能になると期待されています。

品質の向上
製造現場へのIoT導入は、品質管理の向上にも寄与します。不良率の低減、品質の安定化およびばらつきの低減、設計品質の向上が挙げられます。
また、製造過程におけるさまざまな作業内容をデータとして把握、検証できるため、製品において不良品が発生した際の原因究明も速やかに行えるでしょう。

 

3.IoTの導入で工場はここまで変わる

ここからは、IoTを導入することでそのように製造現場が効率化されるか見ていきましょう。

精度の高い生産管理
現場の稼働状況や全体の生産量など、総合的な情報があれば、より精度の高い生産管理を実施することができます。
従来では手入力で行っていた作業においても、IoTを導入することよってライン稼働率・生産量・その他の多種多様なデータを可視化することができますので、属人化されない高精度の生産管理が可能となります。

設備の故障を事前に防止
設備が故障してからの対応では生産ラインの安定に重大なリスクを内包しますが、IoTの導入により事前に設備の故障を防止できるので、生産ラインへのリスク低減が期待できます。
センサーにより設備の温度、作動音、動作速度、負荷などを検知して、異常があれば担当者へとアラームを出すことで故障発生を未然に防げるようになるでしょう。

動線の最適化
作業員にビーコンを付けることで作業動線を計測・分析し、効率的な動線について検証を行えます。また、最適な動線確保のための作業環境の見直しもできます。
さらに、ビーコンと連動する受信機によって危険エリアに近づく作業員に注意を促し安全性を高めることにも貢献するはずです。

無人搬送車の活用拡大
無人搬送機の行動範囲が広がることで、活用できるエリアや作業も拡大するでしょう。
従来の無人搬送機は磁気テープ上しか走行できませんでした。しかし、IoTによりさまざまなセンサーと連携することで、経路の混雑状況などを自主学習しながら最適な運搬経路を確保するなど、臨機応変な対応が期待できます。

 

4.IoTシステム導入に関する課題

IoT導入によるさまざまなメリットについてみてきましたが、導入にあたっての課題にも着目しましょう。

ネットワークのキャパシティ不足
IoT導入によって、これまでと比較にならないほど膨大なデータを収集することが可能となりますが、そのためには膨大なデータを通信できる十分なネットワークのキャパシティが必要です。
キャパシティ不足に陥るとネットワークに負荷が発生して、通信速度低下や応答遅延、IoTシステムのパフォーマンス低下などのリスクが考えられます。

セキュリティ対策
IoTにより製造現場はこれまで以上にインターネット環境に依存することになるため、ハッキングなどのサイバー攻撃への対策を想定しなければなりません。外部からの不正アクセスによってIoT機器の管理権限が奪われてしまうと、生産ラインへの重大な被害や工場そのものが機能停止してしまう可能性もあります。
企業の機密情報を適切に管理する観点も含めて、セキュリティ対策は万全を期さなければなりません。

IT人材の確保
IoT機器により膨大なデータを収集できますが、それらのデータを適切に分析、活用するためにはIT人材が必要となります。しかし、独立行政法人情報処理推進機構の「DX白書2021」によると、IT人材は量・質ともに不足していると報告されています。
IoT機器が検知した情報を適切に収集・分析・活用できるデータサイエンティストのような人材が、より一層求められるでしょう。

 

5.IoTシステムの導入ポイント

最後に、IoTシステム導入にあたってのポイントについてご説明します。

スモールスタートで始める
IoT化は一気に進めるよりも、スモールスタートの方が成功しやすいといわれます。
最初から大規模で展開すると多額の設備投資が必要になる、導入までのスピード感が遅くなるなど、ハードルが上がってしまいます。一方、スモールスタートなら当初の投資規模を抑制できるほか、IoT導入に関連する関係者を最低限に留めることができるので事業展開がスピーディーに行えます。
また、運用中さまざまな課題が浮き彫りとなることが想定されるので、課題を改善しながら事業規模を拡大する方が成功しやすいでしょう。

IoTで解決したい課題を見極める
効率的な業務改善を実現するにはIoTの導入でどのような課題を解決したいのか決めておくことが重要です。まず現状の課題を洗い出し、IoTでどのように解決するか明確なビジョンを持ちましょう。
具体的な課題が明確になったら、課題解決に必要な情報とIoTデバイスを選定します。

IoTを使えるような仕組みづくりをする
IoTシステムを有効に活用する仕組みづくりも必要です。社員全員がIoTシステムを正しく理解できるようにセミナーへの参加を促す、現場の誰でも使いこなせるように運用マニュアルを作成する、業務に沿った役割や運用体制を構築するなど、IoTの導入から運用までスムーズに行える準備をしましょう。

 

6.まとめ

あらゆるモノをインターネットに接続するIoTの技術を生産現場に取り入れたスマート工場では、工場内の機械や人間に取り付けられたセンサーによりさまざまな情報が収集できます。

集まった情報の分析により、精度の高い生産管理や事前察知による設備故障の防止、作業動線の効率化などが期待されています。一方、適切にデータ分析できるIT人材の不足や通信速度を保つためのネットワークのキャパシティの不足といった課題もあります。

IoTシステムを導入する際は、着手しやすいスモールスタートで始めるとともに、IoTで解決したい課題の明確化や効率的に運用するための仕組みづくりも検討しておくと成功しやすいでしょう。

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