ローコストで始める工場のIoT化!課題についてもあわせて解説

 2021.07.27  デジタルトランスフォーメーションチャンネル

製造業ではDXの推進が重要課題となっており、工場のスマート化に向けた取り組みが加速しています。DXを実現するためにはデジタル技術の活用が不可欠であり、とくに大きな注目を集めているのが「Internet of Things(IoT)」です。本記事は工場にIoTを導入するメリットや課題について詳しく解説します。

ローコストで始める工場のIoT化!課題についてもあわせて解説

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IoTと深い関係がある「スマート工場」について知る

ドイツ政府主導のもとでインダストリー4.0が提唱され、製造業はいま大きな転換期を迎えている業界です。インダストリー4.0とは「第4次産業革命」を意味する用語であり、IoTやAIといった最先端のデジタル技術を活用した技術革新を指します。そして、インダストリー4.0を実現する上で不可欠となるのが「スマート工場」です。スマート工場とは、生産設備とIoTやAIがネットワーク接続された先進的な工場を指します。

工場のスマート化によって大きく変わるのが、自律的なデータの収集と分析、そして検品業務や故障検知などのオートメーション化です。スマート工場は工場内の各要素をネットワーク接続することで、生産設備の稼働状況や製造ラインの作業進捗をリアルタイムで把握できます。そして、収集されたデータを自律的に分析し、製品の検品や故障の検知などのオートメーション化が実現します。IoTやAIが生産体制そのものを全体最適化するのがスマート工場の大きな特徴です。

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スマート工場にIoTが必要な理由

近年、情報通信技術の進歩によってさまざまな産業が発展する一方で、企業が取り扱うデータ量は指数関数的に増大しているのが実情です。このような時代背景のなかで、企業が市場価値を創出するためには、蓄積された膨大なデータの効率的な運用が欠かせません。だからこそ必要となるのが生産施設のスマート化です。携帯電話のスマート化が通信業界の歴史を塗り替えたように、生産施設のスマート化は製造業の在り方に大きな変革をもたらします。

たとえば、IoTセンサーが膨大なデータを自律的に収集・分析し、AIが人間を遥かに超える精度で故障予知や検品をするなど、あらゆる業務が効率化・高度化されるでしょう。それにより、設備保全や検品業務の自動化、大量受注への迅速な対応、定量的な市場分析による製品開発など、より高度な生産体制を構築できます。また、IoTやAIが自律的に生産体制を最適化するため、トラブル発生時に柔軟な対応ができる点も大きなメリットです。工場のスマート化を成功させるためにはIoTの導入がカギといえるでしょう。

工場IoT化への課題

スマート工場を実現するためにはIoTの導入が欠かせません。しかし、工場のIoT化にはさまざまな課題や問題が存在しているのが実情です。ここからはIoTの導入における課題について解説します。

投資効果が算定しにくくコストがわかりにくい

工場をスマート化するためには大規模な設備投資が必要です。たとえば、IoTセンサーやAIソリューション、ビッグデータの分析基盤となるITプラットフォームやセキュリティ環境の構築など、さまざまな機器やシステムの導入が必要となるでしょう。しかし、工場をスマート化するといっても企業規模や事業戦略によって必要な設備投資は異なります。IoTの市場規模は増大しつつあるものの、まだまだ企業の導入事例は多くないため、具体的な投資効果やコストの算定が困難です。そのため、経営層とベンダーとの意思疎通が図れず、導入に失敗するという事例が少なからずあります。

ネットワークの負荷と制御をどうするのか

IoTによって収集された膨大なデータを分析し、生産体制を最適化するためには自社のITインフラにも相応の性能が求められます。IoTシステムが大規模になるほどネットワーク負荷も増大し、サーバー容量や通信速度を圧迫するでしょう。また、近年はIoTをターゲットにしたサイバー攻撃が相次いでおり、以前よりも高いセキュリティコストが求められます。スマート工場を実現するためには、IoTの運用に耐えうるITインフラとセキュリティ環境の構築が重要な課題です。

IoTに精通した人材の不足

製造業は人口減少や少子高齢化といった社会的背景も相まって、深刻な人材不足に陥っています。同時に若年者の入職者数も減少傾向にあり、就業者の高齢化が進んでいるのも大きな課題です。経済産業省が発行した「2020年版ものづくり白書」によると、42.2%の中小企業と41.9%の大企業が大きな経営課題として「人材不足」を挙げています。そもそも、日本国内はIoTに精通した人材が質・量ともに不足しているのが現状です。そのため、製造業においてIoTに精通する人材の確保は困難を極めます。こうしたIT人材の不足もIoTの導入が進まない理由のひとつです。

工場IoT化導入で成功するためのステップ

ここからは実際にIoTを導入し、工場をスマート化するステップについて見ていきましょう。

見える化しよう

工場をスマート化する最初のステップは情報の見える化です。工場内のあらゆるデータを収集するためには、設備や作業者にセンサーを取り付けて、リアルタイムでモニタリングしなくてはなりません。モニタリングする情報は生産設備の稼働情報や加工情報、あるいは製造ラインの進捗状況や作業員の動作分析など多岐にわたります。こうして収集された膨大なデータを統計的手法により分析し、数値やグラフに落とし込むことで視覚化します。

工程を制御する

製造ラインのデータ収集後は工程を制御するフェーズです。生産性を向上するためには、可視化されたデータを分析し、より効率的な生産体制を構築できるよう制御しなくてはなりません。たとえば、IoTを活用することで故障の兆候を予知し、生産設備が故障する前に検知できる「予知保全」が可能になります。設備保全には、故障後に対応する「事後保全」と定期的に点検する「予防保全」という2つの形態があり、どちらかを採用するのが一般的でした。しかし、IoTによって生産設備をモニタリングし、分析して制御することで予知保全が可能となるのです。

自動化を促す

スマート工場が最終的に目指すのは、あらゆる業務のオートメーション化です。IoTやAIといった最先端テクノロジーによって制御を自動化し、自律的な生産体制の構築を目指します。製造ラインのオートメーション化だけでなく、AIのディープラーニングを用いた高精度な検品や設備保全なども実現できるでしょう。さらに、より高度な需要予測や市場分析が可能になることで、原材料の調達から販売に至るサプライチェーン全体の最適化につながります。しかし、現状ではIoTやAIによる完全なオートメーション化は困難なため、継続的なデータ分析の見直しと改善が必要です。

低コストで工場をIoT化する (北菱電興株式会社)

近年、さまざまな産業でデジタル技術の活用による経営改革「DX(デジタルトランスフォーメーション)」の実現が喫緊の経営課題となっています。深刻な人材不足や就業者の高齢化など、さまざまな課題を抱える製造業が発展するためには最先端テクノロジーの活用が不可欠です。製造業における技術革新「インダストリー4.0」を実現するためにもDXの推進は欠かせない要素といえるでしょう。そこでおすすめしたいのが、北菱電興株式会社(以下、北菱電興)が提供するIoTソリューションの導入です。

コスト面で難しいIoT導入のハードルを下げる

北菱電興は、電子機器や制御システムなどの開発・販売事業を展開する企業です。IoTソリューションの自社開発はもちろん、Microsoftの「Azure Sphere」の独占代理店として導入支援やコンサルを提供しています。そんな北菱電興は、コスト面で厳しいIoT導入のハードルを下げるべく、自社工場をテスト環境として開発・導入に着手しました。具体的に実施したのは、Azure Sphere対応のIoTアダプタ「Cactusphere」と、自社製のIoTソリューション「Gateway」を用いた製造ラインの可視化です。そして、製造ラインの情報を収集・分析して得られた知見をもとに、製品開発や導入支援の品質向上に取り組んでいます。

中小企業にとって難しい人材育成をパートナーが担う

北菱電興はただ単にIoTソリューションを開発・販売するだけでなく、環境構築後のサポートサービスも提供しています。深刻な人材不足に陥っている製造業では、いかに自社の人的資源をコア業務に投入するのかが重要な課題です。IoTに精通した人材を育てるのは簡単ではなく、相応の教育コストもかかってきます。北菱電興に運用後のサポートを一任することで、利益に直結するコア業務にリソースを集中できるため、生産性の向上に大きく貢献します。自社工場をテスト環境として知見を深めている北菱電興は、DXやIoT人材育成の力強いパートナーとなるでしょう。

リスク高いセキュリティをMicrosoftがローコストで提供

情報通信技術の進歩によってさまざまな産業が飛躍的な発展を遂げました。しかし、インターネットの発展によって、同時にサイバー攻撃の驚異も多様化かつ高度化しています。高度化するサイバー攻撃から企業の情報資産を守るためには、強固なセキュリティ環境を構築しなくてはなりません。北菱電興はIoTのセキュリティ強化に特化した「Azure Sphere」の独占代理店であり、セキュアなスマート工場の構築を支援してくれるでしょう。

まとめ

多くの課題を抱えている製造業が発展するためには、最先端のデジタル技術の活用が不可欠です。工場のスマート化を目指す企業は、北菱電興株式会社のIoTソリューションを導入してみてはいかがでしょうか。

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