工場のIoT化とは？IoT化の課題や事例を紹介
AIやIoTの導入が進む現代において、工場のIoT化が重要課題となっています。この記事では、自社工場にソリューションの導入を検討している人に向け、IoT化の課題を解説しています。工場のIoT化とは何か、そのメリットや方法なども解説しているので、IoT化を検討する際の参考にしてください。
工場のIoT化が進む背景
工場のIoT化がなぜ進んでいるのかについて、その背景を解説します。
「IoT化」とは？
IoTとは「Internet of Things」の頭文字をとったものです。パソコンだけでなく、スマートフォンなどの端末やスマートスピーカー・テレビなどのデジタル家電がインターネットによってつながることを意味しています。IoT化することで、家電を遠隔操作したり、状態を把握したりすることが可能となります。
工場における課題
最近の工場における課題としては、スケジュール管理・従業員の作業効率などに関するデータの管理ができず、発注ミスなどの問題発生の可能性などがあげられます。機械の運行状況、部品・材料の在庫管理などが把握できていないために、大量の商品受注により、工場の生産能力を超過してしまうおそれがあります。職場環境の管理ができていないと、思わぬ事故の発生により、作業者の安全が脅かされる可能性もあります。
工場IoT化で目指す姿
工場でのIoT 化で目指す姿は、人・技術・機械・組織などが全てインターネットでつながり、技術革新や生産性向上が実現しているスマート工場です。上記のスマート工場では、情報の収集・蓄積・分析・活用というサイクルを自動化することで、人手不足の解消・省エネルギー・高セキュリティなどを実現します。
工場IoT化のトレンド
工場のIoT化のトレンドは、「スマート工場化」であり、世界的に進められている状況です。
スマート工場化とは、IoTやAIの活用で、工場内の機械や生産の全ての工程をインターネットで接続し管理することで、業務の効率化・生産性・品質の向上を目指すものです。
「スマート工場」とは？
スマート工場では、作業の進捗状況や、品質といった情報を、ネットワークや IT システムを活用して自動的に収集し、分析・活用することで、生産性の向上を実現することができます。スマート工場の導入が進む背景としては、以下のような要因があります。
・高齢化による人手不足
少子高齢化が進む現在、工場の働き手も減少傾向にあります。働き手が減るなかで、これまでと同様の生産を行うには、スマート工場化による自動化は欠かせない要素です。スマート工場化を推進することで、管理や状況の把握がしやすくなるだけでなく、自動化による生産性の向上を行うことができ、少ない人員で、より多くの生産を実現することが可能になります。
・働き方改革の推進
スマート工場によって、生産性向上を実現することで、より少ない人員でこれまでと同じ生産をすることが可能になるため、生産量を保ちながら、一人一人の労働時間も減らすことが可能になります。スマート工場化は、働き方改革を推進する際にも重要な要因となります。
工場をIoT化するメリット
工場をIoT化することで、どのようなメリットがあるのかを解説します。
現状が把握できる
工場をIoT化することにより、工場の機械などの生産ラインすべてをインターネットでつなげることにより、生産状況を遠隔地からでも管理できるようになります。現場にいなくても現状把握ができ、機械の故障・在庫不足・発注ミスなどを防ぎやすくなります。
省エネ
工場をIoT化することにより、省エネルギー化が実現できます。工場で使われているエネルギーの状況を常に管理できることで、無駄をなくせます。エネルギーの使用状況を可視化できるため、工場内で大量にエネルギーが消費されている箇所を瞬時に見つけ出せるようになります。
生産性・品質の向上
工場をIoT化することにより、作業を効率化できるため生産性が向上し、品質の向上にもつながります。部品・材料の在庫管理・機械の運行状況など、多くの情報を工場の外部でも把握できるため、発注ミスなども防げます。
人手不足解消
工場をIoT化することにより、人手不足を解消できます。IT機器を活用することで、直接人が行うべき業務が減ります。人的作業の工数を減らせるため、少ない人数でも工場を運営することが可能となります。
工場にIoTを導入する際の課題
工場に導入できればメリットの多いIoTですが、工場にIoT化を導入する際には課題があります。ここでは工場のIoT化に関する課題を解説します。
初期コストがかかる
IoTを導入するときには、機械の購入などの初期コストが発生します。しかし、IoTを十分に使いこなせるようになると、業務の効率化・使用エネルギーの最小化・人件費の削減などにより、利用コストを削減できます。工場のIoT化が軌道に乗れば、利用コストの削減により、初期コストの回収が可能となります。
メンテナンスが必要
IoT化により導入した機器は、定期的にメンテナンスを行う必要があります。機器のメンテナスのためにはIT知識が必要であり、メンテナンスのための人材確保も重要です。IT化が広がる現在では、IT系の人材の不足も予想されているため、IT系の人材確保は難しいと思われます。
IoT化の際に考えるべき全体像
IoT化の際に考えるべき全体像について3段階に分け解説します。
見える化を意識する
IoT化を考える際は、まず工場内の工程を「見える化」する必要があります。工場の工程の見える化とは、工場内の各公的で行われていることをすべて数値データにし、可視化することです。工場の設備の稼働状況の監視・異常の検知などにIoTを使うことで、データ化します。
データ整理を行い活用方法の設計を行う
「見える化」されたデータの整理と活用方法の設計を行います。集積された膨大なデータをどう活用するかは、工場のIoT化の中では、最も重要な部分といえます。データをグラフ化することで、異常が起きている工程の把握を行うなど、さまざまな観点からの分析を行います。データの管理・分析のためのIoTの活用方法の設計には、知見と決断力が求められます。
最終的に自動化し省人化することを目的とする
IoTの導入の最終的な目的は、省人化、品質向上、設備トラブルの削減です。ラインの稼働状況を正確に遠隔監視できれば、現場に人を配置する必要がなくなります。機械のエラーを早期に感知して、大きなトラブルに発展することが防げます。
IoT化の際に考えるべき要素
IoT化する際に考えるべき5つの要素について解説します。
モノ
IoT化の際に考えるべき要素として、モノである機械があげられます。もとからある機器に、温度計測・故障感知・稼働状況計測などのできるセンサーと取り付けることでIoT化が可能となります。それぞれのセンサーからリアルタイムで情報が発信されることとなります。
ネットワーク
次の要素として必要なのはネットワークです。センサーから発信されたデータをスマホやパソコンなどで受信するためには、ネットワーク環境が必要です。膨大なデータ量を処理できるネットワーク環境の整備が求められます。
クラウド
膨大な量のデータを蓄積しておくクラウドが必要となります。従来のサーバーと異なり、クラウドを使うことで、大容量のビッグデータも蓄積・管理できるようになりました。高度な処理機能を持つクラウドが求められます。
IoTプラットフォーム
集められたデータの保存・分析に欠かせないのが、IoTプラットフォームです。IoTプラットフォームは、集積されたデータを保存・分析する基盤部分となります。データ収集・蓄積・分析など、さまざまな機能を提供してくれるクラウドサービスです。
人工知能
IoT化の際に人工知能の技術を取り入れることで、IoTを最大限に活用できます。工場でのIoT化により集まったデータを解析し、そこから最適な動作を指示するのが人工知能の役割です。IoT化で目指すべき最終段階はオール自動化であり、そのためにも人工知能は必須です。
まとめ
工場のIoT化は、作業を効率化し生産性向上・人材不足解消・光熱費削減を達成させます。IoT化は段階的に取り入れ、最終的に人の手をかけないオール自動化を目指しましょう。IoT導入をお考えの方は、ぜひTOPPANにご相談ください。
TOPPANはIoT実現に必要な要素の一つであるRFIDサプライヤーとしては世界トップクラスです。その技術力をもって、デジタルサービスを導入から運用までトータルサポートします。また、自社工場の業務デジタル化の中で培ってきたノウハウと実績を活かし、製造DX支援ソリューションを提供しています。IoT導入に関する疑問など、お気軽にご相談ください。
2023.04.20
