スマートファクトリーとは?定義やメリット、注目される背景

著者:今村 洋一郎 スマートファクトリーとは?定義やメリット、注目される背景

生産現場の進化と未来を担うスマートファクトリーが注目を集めています。最新テクノロジーを活用したデータ駆動型の工場がもたらすメリットやデメリットについてまとめ、中小製造業の新潮流への移行過程とその実現にむけた段階的なアプローチを解説します。

1.スマートファクトリーとは?

スマートファクトリーとは、IoT、AI、ビッグデータなどの先進技術を活用し、生産性の向上、コスト削減、品質安定を目指す高度に自動化された工場の総称です。今なぜスマートファクトリーが注目されているのか、製造業全体の課題との関連性についても紹介します。

スマートファクトリーの定義

スマートファクトリーは、ドイツが2011年に提唱した「インダストリー4.0」という第四次産業革命の概念に基づく先進テクノロジーを取り入れた工場の総称です。「インダストリー4.0」では、単に製造ラインの自動化に注目するだけでなく、設計開発、ロジスティクス、経営含め、製造業全体の企業活動をスマート化することを目指しています。
製造業のスマートファクトリー化においては、AIやIoT機器のセンサー、ビッグデータなどを活用し、製造ラインの自動化や最大効率の生産性を実現することを目的としていることが多く見受けられます。
製造現場と本社をつなぐネットワークを通じてリアルタイムな稼働状況の確認・管理が可能となり、遠隔地の工場も含めた管理が行えます。また本社からのAIが搭載されたIoT機器による自動的な不良品検知機能等の導入により、人手不足の解消やコスト削減といった製造業が直面する多くの課題への解決策として期待されています。

スマートファクトリーが注目される背景

なぜスマートファクトリーが注目されているのか?それは、製造業が直面する人手不足の進行、競争力の低迷、そして時代遅れになりつつある既存の生産設備の更新などの課題に応じた解決策として考えられているからです。
これらの問題に対処するためには、製造コストの削減、ラインの自動化、稼働状況のリアルタイム把握とコントロール、ロジスティクスの効率的な改善を含むデジタルトランスフォーメーション(DX)の推進が必須と言われています。そのため、スマートファクトリーが提供する統合化されたスマート化戦略は、これら一連の業界の問題を解決し、同時に各社の競争力を高める有効な手段と位置づけられています。

2.スマートファクトリーのメリットと課題

スマートファクトリーは数々のメリットが期待される一方で、直面しうる課題も存在します。自動化や効率化による生産革新がもたらす利点と、製造業界のデジタル化が抱える未来の問題点を解き明かします。

工場のスマート化がもたらすメリット

工場のスマート化がもたらすメリットは3つあります。1つ目は、生産効率の向上です。IoT機器やAIの導入により、製造プロセスが透明化され、問題点の迅速な把握と解決が可能となります。また、設備の導入し、製造ラインを自動化すれば、人手不足の解消も期待できます。
加えて、現場での知見やノウハウを収集・分析してデータベース化、それを社内で共有することにより、技術伝承の体系化が可能になります。データを活用すれば、より効率的な人材育成を行えるようになります。
さらに、ネットワーク上に工場のデジタルツインズを作成し、バーチャル上で設備の実証実験を行うことや、AIを活用した予測機能を活用すれば将来の稼働率や生産数の予測を立てられます。また、予測機能を活用すれば、機械設備のトラブルを未然に防ぎ継続な生産活動を支えることも可能です。
製造業においてスマートファクトリーの実現は、競争力を高め、持続可能な成長を促進するカギとなります。

工場のスマート化における課題

工場のスマート化は多大なメリットをもたらす一方で、実現に向けた課題に直面しています。
まず課題として挙げられるのがデータ統合の難しさです。多くの企業が工場ごとに異なる管理システムを採用しており、これらを一元的に統合することは技術的にも、組織的にも要求が高いです。ここに効率的かつセキュアなネットワーク構築のコストが加わります。また、秘密保持が必要な情報のセキュリティ対策は、コスト増加の一因となり得ます。
二つ目の課題は、専門的知識を持つ人材の確保です。スマートファクトリーの管理や運用には、新たな技術を理解し適用できるスタッフが必要であり、これに伴う研修や教育には余分な時間とコストがかかります。
進化する技術に備えた継続的な教育体制を構築することは、特に人件費の観点から中小企業にとって大きな負担となる可能性があります。これらの課題は、製造業のデジタル化が進む過程で適切に管理され、解決される必要があります。

3.スマートファクトリー実現に向けて

スマートファクトリー実現に向けて、経済産業省は「品質向上」「コスト削減」「生産性向上」などの目標に向けて、「ファクトリーロードマップ」を公開しています。企業の規模や既存の技術基盤によって異なる場合が資料を参考にしながら、実現に向けた戦略的なアプローチを確立することが重要です。

STEP1:スマートファクトリー化の目的を定める

まずは、経営戦略なども踏まえて、スマートファクトリーのビジョンと戦略を明確に設定します。まずは、品質向上、コスト削減、生産性向上、人材不足解消などの大目標を定めましょう。そこから、不良品低減、在庫削減など、現実的な数値目標を設定します。

STEP2:データの収集・蓄積

現状分析をするためにAIやIoT機器のセンサーなどを活用し、各地の工場や社内に散らばったデータを収集して統合しましょう。生産管理システムや工場を見える化するシステムの導入により、効率的なデータ管理が可能となります。

部署間で異なるシステムを使用していたり、個人でExcel管理されているデータがあり、データの所在や管理に課題を抱えている場合、生産管理システム『TECHSシリーズ』の導入を推奨します。社内データを1つのデータベースで管理できるようになります。
個別受注型機械・装置業様向け生産管理システム
「TECHS-S NOA(テックス・エス・ノア)」
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工場の稼働率向上に向けて、稼働率の現状を「見える化」したいのであれば、メーカーや年式を問わず導入いただける、「A-Eyeカメラ(エーアイカメラ)」がおすすめです。撮影画像で機械の稼働状況を判断するため、機械へのセンサー取り付けや専門知識は必要ありません。

工場の見える化システム「A-Eyeカメラ」
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STEP3:データによる分析・予測

STEP2で取得した工場内の稼働状況、作業の進捗状況などのデータを分析し、将来の予測に活用します。予測に基づき、生産プロセスを停滞させる要因を特定し、効率化の課題を発見することが重要です。

STEP4:データによる制御・最適化

分析・予測データを駆使し最適な経営判断を検討し、作業計画を策定します。
これにより製造プロセスを効率化し、工場の稼働率と生産性を高め、人的リソースの非稼働時間およびコスト削減が実現すれば、スマート化の成功したと言えるでしょう。

4.先進技術を活用し、自社にあったスマートファクトリー実現を

生産管理システムでのデータの一元管理や、IoTソリューションなどの先進技術を駆使して、生産効率化とコスト削減を実現し、スマートファクトリーを構築しましょう。

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