製造業はIoTと相性が良いと言われており、導入することで生産性の向上や品質の改善、機械トラブルの予防などが期待できます。
IoTの導入を検討しているものの、どのように導入するべきなのか分からなかったり、導入する際に問題となる課題について知見がなく自社での導入に悩まれたりする方もいるでしょう。
そこで本記事では、製造業におけるIoTの導入手順や導入メリットを解説します。
IoTを導入すると、どのような課題に直面するのか、対策方法についても紹介していますのでぜひ参考にしてください。
IoTと製造業の関係性
IoT（インターネット・オブ・シングス）はそれぞれの業界で導入され変化をもたらしていますが、特に製造業と相性が良く導入しやすいと言われています。
製造業では、センサーやデバイスがネットワークに接続され、生産ライン全体がデータで連携が可能です。
これにより、リアルタイムで生産データを収集し、効率的な生産プロセスを実現できます。
また、現場の設備をインターネットと接続すれば、人が行っていた作業を自動化させたり効率良く作業をできたりもするでしょう。
上記のようにIoTは製造業の生産性向上や品質管理の強化に寄与しますが、それだけではありません。
生産設備や機械のメンテナンスもIoTを導入することで、効果的に行えるようになります。
製造業がIoTを活用することで、生産の柔軟性と効率性が向上し、競争力を高めることが期待されています。
現在日本では「働き方改革」や「DX化」などが課題です。そのため、大規模な製造業だけでなく小〜中規模な製造現場でも少しずつIoTを導入すると良いでしょう。
IoTとは？
IoTは、さまざまなモノをインターネットと接続し、データをやり取りする技術の総称を指します。
IoTを活用すれば、日常のさまざまな製品をネットワークに接続でき、リアルタイムで情報をやりとりすることが可能です。
本章ではIoTの概要について詳しく解説します。
IoTの定義と概念
IoTの定義は、物理的なデバイスや機器であるモノがインターネットに接続されていることを指します。
インターネットに接続することで、相互にデータをやり取りできるためさまざまな技術に活用が可能です。
最近では、たくさんの商品がIoT化されています。
たとえばスマートフォンで開錠できる玄関ドアのスマートロックなどは、建築業界では主流になりつつあります。
屋内モニタリングカメラやスマートスピーカーなど、インターネットにつながるものはIoTと呼べるでしょう。
冷蔵庫は外出先でも中身を見られるようになり、エアコンやお風呂も出先で設定できます。
これらの商品は全てIoT化されており、モノとインターネットをつなげることで、より快適だと感じたりより良いサービスを展開できたりします。
IoTの構成は基本的に以下の4つです。
- デバイス機器
- センサー
- 通信（ネットワーク）
- アプリケーション
デバイス機器とは、通信ができるあらゆるモノのことを指します。
たとえば車やスマートウォッチ、冷蔵庫、エアコンなどがデバイス機器です。
センサーは光や音、周囲の動きを認識します。
センサーにより環境や行動のモニタリングが可能です。
またモノを接続するためにはネットワーク通信が必要です。
ネットワークの接続方法に関しては、インターネットとBluetoothやWi-Fiなどがあります。
アプリケーションではセンサーで得た情報を可視化したり操作したり分析したりできます。
この連携により、日常の物体がデジタル化されリアルタイムで情報が共有でき、効率化や新たなサービスの提供が可能となります。
IoTは、機器同士や人と機器の相互作用を通じて、生活や産業のさまざまな領域に革新をもたらしています。
Industry 4.0とは
Industry 4.0とは、2011年にドイツ政府が提唱した産業政策です。
「第四次産業革命」と呼ばれる場合もあります。
Industry 4.0のメインの内容は、製造業の革新です。
工場の仕組み化や生産活動の自動化・最適化によるコスト削減、生産性向上などを目指すことを提唱しています。
一言で伝えるとするならば、製造現場をスマート工場とし、製造プロセスをより効率的にする事を目標としているのです。
IoTはもちろんのこと、人工知能やビッグデータ、クラウドコンピューティングなどが結集し、工場全体がスマートで自己最適化するシステムを構築します。
これにより、生産ラインのリアルタイムモニタリングやデータ解析による、効率的な生産が可能です。
Industry 4.0が実現すれば、製造工場のほぼ全ての過程を自動化することが可能です。
たとえばIoTで工場設備をネットワークと接続すれば、設備の状況などの可視化も分析もできます。
さらに人工知能とビッグデータ、IoTを活用すれば危険な作業を機械に任せることもできるでしょう。
製造業におけるIoT導入のメリット
製造業におけるIoT導入のメリットは、以下の4つです。
- 生産性の向上
- 品質の改善
- 新商品やサービスの開発
- 機械トラブルの予防
順番に解説します。
生産性の向上
IoTの導入により、製造業の生産性は向上が期待できます。
センサーやデバイスが生産ライン全体でリアルタイムにデータを収集し、収集したデータをクラウドで統合・解析ができます。
その結果、生産プロセスの透明性が高まるのです。
収集したデータを活用すれば、生産ラインの効率や稼働状況が把握しやすくなります。
そのため、適切な調整も可能です。
また、データに基づいた予測メンテナンスが実現し、機器のトラブルを事前に防ぐこともできるでしょう。
機器トラブルを事前に防ぐことができれば、生産の中断を最小限に抑えられます。
このように情報を活用することで、リアルタイムかつ最適な生産計画の策定が可能となり、効率的に生産でき生産性の向上につながるのです。
以下の記事では、IoT技術の活用を含む製造業での生産性を向上させる戦略や成功事例について詳しく解説していますので、こちらも合わせて参考にしてください。
品質の改善
IoTの導入により、製造業の品質管理が行き届き品質の改善が期待できます。
センサーやデバイスが製品や製造プロセスからリアルタイムなデータを収集し、品質に関する詳細な情報を得られるからです。
製品の製造中に発生するデータから異常や不良を早期に検知し、即座に対応できるため、欠陥品の生産を防ぎます。
また、製品の仕様や標準に適合する確率が高まり一貫性のある高品質な製品を提供できます。
これにより、不良品率の低減やリコールの回避がしやすくなり、顧客満足度の向上も期待できるでしょう。
品質の状態を今まで人が見ていましたがIoTとAIを活用すれば、機械に頼ることも可能です。
品質データのリアルタイムなモニタリングと分析によって、製品の品質向上が確立しやすい環境が整います。
新商品やサービスの開発
IoTは、新商品やサービスの開発にも役立ちます。
センサーから得たデータは、市場の需要や傾向をリアルタイムで把握するのに役立つからです。
製品の品質向上から得た効率的な作業工程や製品の制作方法は、新商品のベースにもなりえるでしょう。
さらに製造業は、それぞれ他社では提供できないような製品を開発している場合も多々あります。
そのため、IoTで蓄積したデータを活用することでさらに良い製品を開発することも可能です。
カスタマイズや個別生産が容易になり、顧客の個々のニーズに応える製品を提供しやすい環境が整うでしょう。
機械トラブルの予防
IoTの導入により、製造業は機械トラブルの予防もしやすくなります。
センサーが製造機器からリアルタイムでデータを収集し、機械の状態や性能をモニタリングします。
常時モニタリングすることで、異音などの異常や作動速度・室内温度の変化など故障の初期兆候を検知し、予測メンテナンスができるようになるでしょう。
保守作業を定期的に行うことで、機械の寿命を延ばせられるのです。
製造業者は計画外のメンテナンスや生産中断のリスクを軽減し、重大な損失が起きる前に対策ができるようになるでしょう。
結果、機械の稼働時間を伸ばし、生産効率を向上させることができます。
IoT導入の具体的な手順とステップ
IoT導入の手順は、以下の通りです。
- 課題を抽出する
- 導入目的の整理をする
- データの見える化をする
- システムの制御をする
- 自動化をする
順番に解説します。
課題抽出項目
始めに製造プロセスや業務における課題や問題を、複数抽出します。
生産ラインの効率や品質管理の課題などはもちろんメンテナンスの不足なども含めて多方面から課題を出し合うことが大切です。
徹底的な調査を行い現場での観察を通じて、具体的な改善のポイントを特定しましょう。
課題に関しては、特定の部署だけでなく全社的な課題はもちろん、グループ企業などがあればグループ企業も含めた課題を抽出しても問題ありません。
導入目的の整理
次に、IoT導入の目的を整理します。
課題に対して具体的な目標を設定し、目標を達成することでどのように課題が解決し業績が向上するかシミュレーションします。
導入目的はIoT導入の戦略を決定する基盤となるため、しっかり検討しましょう。
データの見える化
課題を解決するために、IoTを活用してデータ収集、見える化を行いましょう。
データの見える化を達成するには、設備をインターネットとつなぎ機器からデータを収集します。
収集したデータはクラウドを活用してアプリケーションやシステムで分析を行いましょう。
生産ライン全体のリアルタイムなデータが得られれば、問題や傾向を可視化できます。
データの見える化が実現できれば、課題の把握と将来の改善のための重要なステップとなります。
製造業の生産性をアップさせる「見える化」については、以下の記事でも詳しく解説していますので、ぜひ参考にしてください。
システムの制御
データの見える化を元に、システムの制御を行いましょう。
システム制御とは、センサーデータを利用して生産プロセスをリアルタイムで調整することを指します。
例えば、生産ラインの速度を最適化したり、製品の品質に影響を与える要因を即座に修正したりできます。
システム制御を行い最適な生産管理ができれば、生産の柔軟性や迅速な対応が可能です。
自動化
データの収集やシステムの制御が安定化した段階で、自動化を進めましょう。
一部または全ての項目を自律的に動作でき、人の介入が最小限になれば自動化の成功です。
自動化により生産効率が向上し、生産ラインの効率的な運用が実現されます。
IoT導入時の課題とその対策
本章では、IoTを導入する際の課題と対策を解説します。
よくある課題は、以下の3つです。
- 初期投資と維持管理のコスト問題
- 教育と対面抵抗感の問題
- データ活用の課題
順番に解説します。
初期投資と維持管理のコスト問題
IoTを導入する際、コスト問題がいちばんの課題として挙げられます。
導入時における初期投資はもちろんのこと、IoTの維持管理には多額のコストが発生するからです。
導入に伴う新たなハードウェアやソフトウェアの導入はもちろん、通信機器やセンサーを準備する費用も発生します。
すでにあるサービスを導入するのであればサービス料が発生しますし、自社に最適のシステムを開発するのであれば開発費用もかかるでしょう。
このように、初期投資は高額です。
そのほか維持費も発生します。
システム更新やセキュリティ対策費用なども必要でしょう。
最適なコストにするためには、計画的な予算編成と導入ステップの段階的な進行が重要です。
導入を徐々に進め、段階ごとに収益性や効果を確認しながら投資を進めることで、リスクを最小限に抑えることができます。
また、維持管理のコストに対してはクラウドサービスの利用や外部パートナーシップの活用も考慮すれば、導入・維持管理のコストを削減できるでしょう。
設備投資やIT導入時には、補助金や助成金の制度を利用できる可能性があります。
以下の記事で詳しく解説していますので、ぜひ参考にしてください。
教育と対面抵抗感の問題
IoT導入における人材育成も問題として挙げられます。
IT技術やクラウドの知見がある従業員が少なければ、人材確保が必要な場合もあるでしょう。
他社サービスを活用して導入する場合であっても、従業員が新たなスキルや知識を身につける必要があるため教育制度の見直しが必要です。
対策として、組織は包括的なトレーニングプログラムを導入し、従業員がIoT技術やプロセスについて理解を深められるようにします。
従業員がIoTのメリットや業務に与える影響を明確に伝え、関与感を高めることが大切です。
またIoTを導入すること自体に抵抗を感じる従業員もいるでしょう。
その場合は、IoTに関しての研修を設け、協力的に参加できるような環境を整えます。
すぐに問題が解決するわけではありませんが、企業の改革のためにも力を入れなければならない課題と言えるでしょう。
データ活用の課題
IoT導入時のデータ活用の課題は、膨大なデータの取得と管理はもちろんのこと、活用の難しさやセキュリティ対策など膨大です。
データの適切な収集や整理が行われないと、有益な情報の抽出が難しくなり、せっかく収集したデータを無駄にしてしまいます。
対策として、まずデータ収集の目的を明確にし、必要なデータのみを収集することが重要です。
データの品質向上と効果的な管理を確保するために、適切なデータベースやクラウドサービスを活用するよう心がけましょう。
また、データの可視化ツールや分析プラットフォームの活用により、従業員がデータを理解しやすくなります。
データ分析は、専門知識がなくても理解できるダッシュボードやレポートの開発も検討します。
プライバシーやセキュリティの懸念に対処するには、データ保護ポリシーの策定と実施、暗号化技術の活用、アクセス制御の確立が必要です。
継続的な監視と改善プロセスを導入し、データ活用の課題を克服していくことが成功への鍵となります。
IoTが製造業の未来をどのように変えていくか
IoTを活用すると、生産プロセスが最適な状態となるのはもちろん、自動化が進んでいくでしょう。
生産ライン全体にセンサーやデバイスが統合され、リアルタイムでデータを収集・分析ができればその分効率的に生産できるようになります。
また時間的コストはもちろん、人的コストも削減が期待できるでしょう。
膨大な情報は新商品の開発に役立ち、オーダーメイドの製品を効率的に生産できるようになります。
このように、IoTは製造業において品質向上はもちろんのこと、生産性の向上が期待できます。
後々、製造業の現場に人材はほぼ必要なくなり、無人化の現場を作ることも可能でしょう。
少子高齢化が続き人材確保が難しい状況だからこそ、IoTの導入に力を入れることも視野に入れた方が良いでしょう。
以下の記事では、製造業におけるIoT導入事例を紹介していますので、ぜひIoT導入検討の参考にしてください。
IoT導入で製造業を前進させよう
IoTを導入すれば、生産性の向上や品質の改善はもちろん、長期的に取り組むことで一部の業務を自動化することも可能です。
人ではなかなか気付きにくい異音などの異常をすぐに察知できるようになり、機械トラブルの予防にも役立ちます。
自社の業務をより効率的に行うためにも、IoT導入を視野に入れてみると良いでしょう。
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