製造工場のIoT導入方法と実現できること｜メリットや事例も含めて解説

近年、製造工場におけるIoT導入の事例が増えており、「スマート工場」として注目を集めています。IoT技術は、製造現場が抱えるさまざまな課題を解決する手段として期待されており、業務の効率化や品質向上に大きく貢献するとされています。では、製造工場にはどのようにしてIoTを導入すれば良いのでしょうか。また、導入によって具体的にどのようなことが実現できるのかについても関心が高まっています。

本記事では、製造工場におけるIoT導入のメリットや活用事例を交えながら、導入のポイントについてわかりやすく解説します。工場へのIoT導入を検討している方は、ぜひ参考にしてください。

製造工場におけるIoTの導入とは

製造現場をIoT化する施策は多くの工場で実施されています。総務省の『令和元年版 情報通信白書』によれば、国内の企業の約20％でIoT化が実現されているのが現状です。業種別のデータでは、製造業の約30％でIoTの活用が進められていました。すべての業種の中でも製造業が最もIoT化を推進しています。また、総務省の『令和2年版 情報通信白書』によれば、IoTの活用目的の約80％が効率化・業務改善でした。※参考1,2

スマート工場化として注目

スマート工場とは、IoTの技術を活用して工場の生産性や品質管理の向上を図ることです。主にIoTやビッグデータなどの活用により高収益化を目指します。IoTやAIを導入することで、さまざまな工程の自動化や省エネルギー化を実現できるのです。たとえば、画像データをコンピュータに処理させることで検査工程を自動化できます。コストダウンや業務効率化を進めることができ、製造業の会社に大きな利益をもたらすと期待されています。

製造工場のIoT導入で実現できること

製造工場におけるIoTの導入で、実現できることについて紹介します。

現状の的確な把握

IoTを導入することで、工場の稼働状況をリアルタイムかつ正確に把握できるようになります。機械をインターネットに接続し、遠隔地から常に最新の生産データを取得・監視できるため、現場に人がいなくても状況の可視化が可能です。たとえば、機械の異常、発注ミス、在庫の不足なども即座に把握でき、迅速な対応につなげることができます。

省エネによるコスト削減

IoTを活用すれば、各機械の稼働状況やエネルギー消費量を把握でき、無駄なエネルギー使用を削減することが可能です。過剰に稼働している設備や、不要なタイミングでの電力消費を即時に検出し、対応できる体制を構築できます。その結果、エネルギー効率の最適化が進み、全体の運用コスト削減につながります。

生産性や品質の向上

IoTによって各機器のデータを一元管理することで、生産ライン全体の状況をリアルタイムで把握できるようになります。たとえば、過密になっている工程や待機状態が続いている設備を特定し、生産のボトルネックを可視化できます。また、機械の異常や品質不良の兆候を早期に検知できるため、トラブルの未然防止にもつながり、最終的に生産性と品質の両方を向上させることが可能です。

人手不足の解消

工場のIoT化は、自動化を推進する手段としても有効です。センサーや自動制御装置を活用することで、これまで人が対応していた業務の多くをシステム化・自動化できます。その結果、人的リソースを最適化し、少人数でも安定した工場運営が可能になります。特に、人手不足に悩む中小の製造業にとって、IoTは重要な解決策として注目されています。

製造工場でIoTを導入するメリット

製造工場でIoT化を導入するとどんなメリットがあるか紹介します。

業務全体の人員削減

IoTを導入することで、業務全体における人員削減が可能になります。たとえば、機械の巡回・点検・記録といった作業を自動化できるため、これまで人手で対応していた工程を削減できます。機器とコンピュータをネットワークで接続すれば、稼働状況や異常の有無を自動的にデータとして収集・監視できるようになります。これにより、現場での点検や手動による記録が不要になり、人的リソースを他の重要業務に集中させることが可能です。

品質の向上

IoTの活用により、トレーサビリティの確保が可能になり、品質管理の精度を大きく向上させることができます。製造ラインの各工程で得られるデータを記録・分析することで、不良品や破損の兆候をリアルタイムで検出でき、迅速な対応が可能になります。また、蓄積されたデータをもとに問題の原因を特定することも容易になり、同様のトラブルの再発防止にもつながります。結果として、製造ライン全体の安定稼働と品質向上を実現します。

予知保全の最適化

IoTは予知保全の最適化にも大きく貢献します。センサーを活用して稼働中の機械の状態をリアルタイムで監視し、異常兆候や劣化の兆しを早期に検知することで、故障や生産停止といったリスクを未然に防ぐことができます。問題が発生する前に適切なメンテナンスを行えるため、ダウンタイムを最小限に抑え、安定した生産体制の構築が可能になります。これにより、生産性の向上とメンテナンスコストの最適化が同時に実現されます。

製造工場でIoTを導入する方法

製造工場でIoT化を進める際は、まず「見える化」から始めることが基本です。あらゆる機械から稼働データや状態情報を収集できる環境を整え、それらのデータを数値やグラフとして視覚化することで、現場の状況を把握しやすくします。

次のステップとして、可視化されたデータをもとに、機械の動作を効率的に制御する仕組みを構築します。さらに、自動制御を高度化することで、最終的には機械の稼働全体をコンピュータに任せる「自動化」の実現が可能となります。

このように、IoTによってデータの収集から制御までを一元的に管理できるようになることで、業務の効率化、人員の最適化、品質の向上など、さまざまな効果が期待できます。

製造工場のIoT導入での注意点

製造工場でIoTを導入する際の注意点について紹介します。

導入コストがかかる

IoTを導入する際には、システム構築や設備の改修にかかる初期投資が必要になります。既存の設備や機械がネットワーク接続に対応していない場合、新たな設備への入れ替えが必要となるケースもあり、多額の設備投資を伴う可能性があります。一方で、既存機器に後付けでセンサーやカメラを設置できる場合は、比較的低コストでIoT化を実現することも可能です。導入コストは現場の状況によって大きく異なるため、事前の調査と柔軟な対応が求められます。

生産ラインが停止する

IoT化の導入にあたっては、設備の設置や設定作業に伴い、生産ラインを一時的に停止しなければならない場合があります。これは既存機器を改修する際や新たなシステムを組み込む際に発生するもので、生産効率の低下や機会損失につながるリスクも考慮しなければなりません。

ただし、段階的な導入や柔軟な施工方法を採用することで、設備の大規模な入れ替えを避けつつ、生産ラインへの影響を最小限に抑えることも可能です。

デジタル人材が必要となる

IoT化を進めるためにはデジタル人材を用意しなければいけません。設備や機械の設定から使い方まで正しく理解して実行できる人材を確保する必要があります。一からデジタル人材を採用するには時間とコストがかかるでしょう。自社内にノウハウがない場合は、人材育成で対応するのは難しいです。自社だけでIoT化に対応できない場合は外注するという選択肢があります。ただし、外部企業へIoT化の設定や運用を依頼するには費用がかかる点に注意しましょう。

製造工場のIoT導入に成功した事例

製造工場へのIoT導入に成功した事例を紹介します。

総合空調メーカー

総合空調メーカーで製造工場にIoTを導入した事例があります。海外進出を目指す際に職人が足りず、国内と同程度の品質を維持するのが困難であるという課題に直面したのです。そこで、スマート工場化に取り組み、国内の職人の動きをAIで解析して技術レベルを数値化し、人材育成に役立てる施策を実施しました。その結果として、新しく確保した職人の技術習得を効率化させて、海外拠点への技能伝承に成功したのです。

金属加工メーカー

金属加工メーカーでのIoT化の成功事例を紹介します。自動車向けの部品を金属加工していたメーカーでIoT化が進められました。生産設備のデータをリアルタイムで収集するシステムを開発して、機器の管理の自動化を実現して人件コストの削減に成功したのです。さらに、危機の予防保全や生産設備の稼働率の向上などに成功して、生産性の向上を実現しました。製造工場のIoT化を進めたことで、さまざまな課題を解決できたのです。

電気機器メーカー

大手電気機器メーカーではスマート工場化の事業に取り組みました。そのために製造工程の見える化を図り、多くの無駄が発生している作業を抽出したのです。工場の生産設備にセンサーデバイスやネットワークカメラなどを設置してインターネットに接続することで、生産ラインにおけるIoT化を実現しました。収集したデータをAIに分析させて、無駄な作業や工程を発見して生産ロスを大きく削減することに成功したのです。

まとめ

製造工場でIoT化を実現できればコスト削減や人手不足の解消、品質向上などさまざまなメリットを得られます。IoT化を進めるためには、見える化や制御、自動化のプロセスを踏む必要があり、デジタル技術に精通した人材が必要です。しかし、社内にノウハウがなく、デジタル人材が不足している場合はIoT化を進めるのが困難になります。

そこで、DXに精通した人を紹介してくれる顧問（プロ人材）紹介サービスを活用することがおすすめです。顧問（プロ人材）紹介サービスを活用することで、DXに精通した即戦力の人材を見つけることができます。当サイトビズブリッジでも多数の顧問紹介サービスを紹介していますのでせひ参考にしてください。

引用・参考URL

・参考1：総務省　令和元年版 情報通信白書｜IoT・AIの導入状況と今後の意向
・参考2：総務省　令和2年版 情報通信白書｜企業におけるIoT・AI等のシステム・サービスの導入・利用状況