「スマートファクトリー」について聞いたことはありますか？第四次産業革命を目指した取り組みであり、将来的にはほとんどの企業がスマートファクトリー化すると考えられています。
国内はもちろん、世界各国でもスマートファクトリーに対する政策が打ち出されており、製造業界に従事する以上は知っておく必要があるでしょう。
スマートファクトリーとは、どのような内容なのか？必要とされる理由は実現によるメリットなどを紹介します。
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技術などの先端技術を積極的に活用し、デジタルデータ活用により業務プロセスの改革、品質・生産性の向上を継続発展的に実現する工場のことを指します。AIやloTなどのIT技術を活用することで、工場全体の把握や管理を可能とします。製品の品質や生産性の向上などを実現し、より良い製造環境を目指します。
また、ネットワークによる新しい広がりも、スマートファクトリー化による特徴の1つです。
世界の他工場や他企業とつながることで、今までとは違った、新しい市場を作ることができます。
製造業におけるスマートファクトリー
製造業界において、スマートファクトリーはどのように捉えられているのか。海外と日本の両面から確認してみましょう。
スマートファクトリーとDXの違い
スマートファクトリーは製造業における生産プロセスの最適化を目指す概念であり、IoTやAIなどの技術を活用して効率化・自動化を実現します。一方、DX（デジタルトランスフォーメーション）は産業全体におけるデジタル技術の導入や文化・プロセスの変革を指し、スマートファクトリーはDXの一部として位置づけられます。DXは企業全体の変革を促進し、製造業におけるスマートファクトリーもその一環として進化します。
海外諸国のスマートファクトリーの推進や発展
世界では、様々な国がスマートファクトリー化を目指した取り組みがされています。
特に有名なのが、ドイツ政府が提唱した「インダストリー4.0」についてです。和訳すると「第四次産業革命」といった意味になり、IT技術を活用したオートメーション化によって、人を必要としない製造現場を目標にしています。
「インダストリー4.0」というのを聞いたことはありますか？これはドイツが政策を進める産業プロジェクトの一環であり、日本では「第4次産業革命」といった意味となります。 18世紀後半に行われた「第1次産業革命」から続く、第4段階目[…]
「インダストリー4.0」はドイツ政府が主導となる国家政策であり、国を挙げてスマートファクトリー化の実現が推奨されているのです。
また、アメリカや中国でも、スマートファクトリー化を目指した取り組みがされています。
海外諸国でスマートファクトリー化が推進され、今後はIT技術を中心とした発展が期待されています。
国内製造業のスマートファクトリー化の状況
スマートファクトリー化への推進は、海外だけではなく日本でも行なわれています。インダストリー4.0とは内容が少し異なりますが、「人・モノ・技術・組織などがつながることで新たな価値創出を目指す」政策として、「Connected Industries（コネクテッド インダストリーズ）」を経済産業省が提唱しました。
スマートフォンやパソコンなど、電子技術が当たり前となる近年。ドイツでは、「インダストリー4.0」についての政策が発表されました。 インダストリー4.0とは、「第4次産業革命」のことであり、将来に向けた様々なデジタル政策の取り組[…]
インダストリー4.0と同様にスマートファクトリー化を目指しますが、あくまでも「人間を中心」とした考えであり、インダストリー4.0のようにAIにすべてを任せるわけではありません。人や組織も協調することで、新しい社会や生産方式を目指します。
製造業における作業用ロボットはもちろん、高齢化社会を支える介護用ロボットや車の自動化なども望まれており、今後もIT技術を中心としたスマートファクトリー化への発展が期待されています。
製造業においてスマートファクトリーが必要な理由
スマートファクトリーが必要とされる理由は、業界全体の人手不足の解決策として期待されていることが挙げられます。
近年、製造業界では人手不足が問題となっています。日本の人口は少子高齢化の影響によって減少傾向にあり、働き手が減っているからです。さらに、ネットビジネスなども増えたことで業種も多様化され、昔のように十分な人手を確保するのは難しくなりました。
そのため、新しい働き手としてロボットやAIが期待されています。AIが人の代わりに作業することで、人手不足の解消を目指すことも可能です。loTによる情報の統一化、デジタルツインによる生産や故障などのシミュレーションなど、様々なIT技術によって人の仕事内容を簡単にし、少人数でも仕事が回せるようにします。
デジタルツインという技術を知っていますか？「ツイン」とは「双子」という意味があり、文字通り「デジタルの双子」と言う意味になります。 大まかに説明すると、現実世界のモノをデジタル世界に再現する技術になりますが、応用性と実用性が高[…]
また、人材の育成も課題の１つといえます。人材不足によって継承者の確保や伝承・継承するための時間が取れず、熟練の技術が廃れていきます。中には、伝統技術のような特異な技術も存在し、一度廃れると再現するのは難しくなります。
ウェアラブルデバイスやデジタルツイン技術などを使い、ベテラン技術者の知見を若手技術者に遠隔支援で技術継承するなど、スマートファクトリーの導入により技術／技能の伝承・継承も可能にします。
ウェアラブルデバイスというのを聞いたことがありますか？医療や介護の現場では血圧や脈拍などを検査するために使われていますが、近年では製造の現場でも活用されています。 従業員の健康管理はもちろん、生産性の向上も期待され、様々な企業[…]
スマートファクトリー化が進まない理由
スマートファクトリー化は、人材不足の問題を解決する糸口になります。日本や他国が推奨していることや「第4次産業革命」「Society 5.0」などとも呼ばれていることも考えると、将来的にはスマートファクトリー化への推進が必須になってくることでしょう。
ですが、残念なことに業界全体のスマートファクトリー化は芳しくはありません。様々な理由から、スマートファクトリー化に障害や問題があるからです。
なぜ、必要とされているのに、スマートファクトリー化が進まないのでしょうか？
さまざまな機器を用いたデータの収集・分析
スマートファクトリーでは、AIやloT、RFIDなど、様々な技術を導入します。どれもスマートファクトリーの中核を担う技術であり、欠かすことはできません。
ですが、IT技術を導入するためにはコストがかかります。システムの導入コストだけではなく、工事費用やランニングコストも必要となり、中小企業にとってスマートファクトリー化は簡単な事ではありません。
さらに、スマートファクトリー化に向けた教育も必要となります。教育にはもちろんコストが必要ですし、貴重な人材を勉強のために割かなければなりません。知識や技術がない状態で導入しても、データの収集や分析が上手くいかず、折角のIT技術を活かせないでしょう。
スマートファクトリー化の有用性や必要性は理解していても、企業の体力がないことからスマートファクトリー化が難しい状態です。
データ活用のための目的と仕組みづくり
たとえスマートファクトリー化ができたとしても、活用方法が分からないと意味がありません。仕組みづくりのノウハウがなければ、IT技術はただ高いだけの買い物になってしまいます。
今まででも問題なかったことからスマートファクトリー化する目的が見いだせず、IT技術の導入が躊躇されているわけです。
スマートファクトリー化を促すためにも、導入による必要性と効果を学ぶ必要があるでしょう。
導入判断の難しさ
スマートファクトリー化には、各種IT技術への知識が必要です。正しい知識がないと、何が必要か分からず、必要な技術を導入することができません。
また、スマートファクトリー化には、工場全体の仕組みを変える必要があります。生産工程の流れはもちろん、在庫管理の方法や各部署との連絡方法、搬送や流通方法などについても理解し調整する必要があり、総合的な判断力が必要とされるでしょう。
もちろん、専門の業者に相談して見積もりをしてもらう方法もありますが、専門業者が親切とは限りません。不要な技術を導入し、コストの水増しをする悪徳企業も少なくはないからです。
結局のところ、「企業にとって何が必要」かは企業側が判断することであり、「何が必要かが分からない」ことで導入をためらい、普及が遅れています。
セキュリティの問題
スマートファクトリーでは、loT技術が重要になってきます。様々なモノをインターネットでつなげることで、遠くの情報もリアルタイムに参照することができます。
ですが、便利になる一方で、セキュリティによる問題も存在します。今までは、工場内の閉ざされたサーバーによる通信であるため、セキュリティについて気にする必要はありませんでしたが、loTによって外部とつながったことにより、外部からのサーバー攻撃を警戒する必要がでてきます。
今までのセキュリティでは大切な企業の情報を守ることは難しく、新しいセキュリティが必要になるでしょう。
そして、新しいセキュリティを導入するには、知識とコストが必要です。資金力のない中小企業にとっては痛手となり、導入が先送りされています。
スマートファクトリーのメリット
スマートファクトリー化を推進するためには、メリットを理解することが重要です。
たとえ導入を躊躇していたとしても、メリットが分かれば考えも変わってきます。
スマートファクトリー化することで、どのようなメリットがあるのでしょうか？
製造工程の見える化の実現
１つ目のメリットは、製造工程が透明化することです。生産状況、製造工程、在庫状況、人員配置、出荷状況などあらゆる内容が分かることで、状況に合わせ適切な対応がとれるようになります。
リアルタイムの状況を把握することで、故障やボトルネックといったトラブルも最小限に抑えられるでしょう。
また、全体の状況から、改善点も見つけやすいです。作業工程の改善は作業効率の向上につながり、従業員の負担の軽減や生産性の向上に影響していきます。
デジタル技術を利用した技術継承の推進
２つ目のメリットは、技術継承が可能になることです。「必要な理由」の項目でも触れましたが、AIを始めとした技術を活用することで、熟練の技術をそのまま残すことができます。
また、ロボットの活用だけではなく、収集したデータからマニュアル化することも可能です。音や振動といった感覚的な部分もデータ化することで、誰でも熟練の技術が理解でき、後継者育成に役立つでしょう。
製造業界で問題となっている継承者問題も、スマートファクトリー化によって解消されます。
工場内のロジスティクスの改善
３つ目のメリットは、ロジスティクスの改善です。ロジスティクスとは、原料調達から出荷までの過程のことを指し、改善することで、作業効率を上げることにつながります。
例えば、搬入から工場へ運ぶまでの流れです。AIによって自動化がされれば、人間が重い荷物を運ぶ必要がなくなります。検品などもすぐに完了し、作業時間の短縮になるわけです。
他にも、受注データを営業から受け取ることですぐに製造に取りかかれたり、仕様変更にもすぐに対応ができます。
「工場の見える化」の延長であり、製造部署だけではなく、企業全体を１つの流れとして考えられるでしょう。
工場同士の連携強化
４つ目のメリットは、他の工場と連携がとれることです。loTによって外部ともつながることができ、他県はもちろん、海外工場の状況もリアルタイムに知ることができます。
１つの工場で、すべての製造を行う必要はありません。複数の工場で部品を作り、持ち寄ることで1つの商品を作ることもできます。より密に連携がとれることで、できることが広がるでしょう。
もちろん、工場以外との連携も可能です。広告企業、小売店、IT企業、輸送業者など、様々な企業とも連携が強化されます。
予兆保全による稼働の安定性
５つ目のメリットは、トラブルの予兆による安全性の強化です。設備や機器の状況をリアルタイムに把握することで、故障するタイミングを予兆し、事前にメンテナンスができるようにします。
機械が故障すると、生産を止めなければなりません。さらに、修理や労災などにコストもかかり、企業にとって大きな損失となるでしょう。
ですが、事前に対処できれば、その損失を防ぐことができます。チョコ停止や不良品の排出なども減らせ、総合的な生産性の向上につながります。
また、たとえトラブルが生じてしまっても、リアルタイムに監視していれば、すぐに生産を止めて、被害を最小限に抑えられます。
スマートファクトリー化の実現によって、安全で仕事がしやすい作業環境が作られます。
デジタル空間上でのシミュレーションによる未来予測
６つ目のメリットは、シミュレーションによって未来予測を可能にすることです。収集されたデータから、未来の予測を立て、それに適した対応がとれます。
例えば、市場の需要についてです。去年のデータや世情から、必要なモノを予兆します。製造や営業は予兆された内容を基に、製造数や販売戦略を決められるわけです。
事前に必要なモノが分かっているため、在庫を余らせる心配はありません。適切なタイミングで、資材の配分も可能になるでしょう。
また、生産のシミュレーションも可能にします。今までは実際に試作品を作っていましたが、スマートファクトリー化が実現すれば、デジタル空間に試作品の3Dモデルが作れます。
デジタル空間とはいえ、3Dモデルは実際の物と変わらず、同じように試作品を試せます。データである3Dモデルは修正も簡単であり、実際に作るよりも、時間と資材（コスト）の節約になるでしょう。
試作品以外にも、作業の流れもシミュレーションでき、より効率的な流れを作れます。
スマートファクトリーに関連する技術
スマートファクトリー化を進めていく上で欠かせない技術やスマート化していくことで関連してくる技術を紹介します。
IoT（Internet of Things）
IoTは、さまざまな機器やシステムがインターネットを通じて相互に通信し、データを収集・共有する技術です。スマートファクトリーでは、製造ライン上の機器やセンサーがリアルタイムでデータを送信し、生産プロセスを最適化するのに活用されます。
RFID（Radio-Frequency Identification）
RFIDは、無線通信を利用して物品にユニークな識別子を割り当て、その識別子を読み取る技術です。スマートファクトリーでは、在庫管理や製造工程のトラッキングに使用され、効率的な資産管理や生産の可視化に役立ちます。
AI（Artificial Intelligence）
人工知能は、データを分析し、学習して問題を解決する技術です。スマートファクトリーでは、AIが生産ラインの予防保全や品質管理、製造プロセスの最適化に活用され、生産性の向上や効率化を支援します。
デジタルツイン（Digital Twin）
デジタルツインは、現実世界の物理的なオブジェクトやプロセスをデジタル上で再現したものです。スマートファクトリーでは、製品や設備のデジタルツインを作成し、予測分析や設計の最適化、トラブルシューティングなどに活用されます。
ウェアラブルデバイス
ウェアラブルデバイスは、身に着けることができるテクノロジー製品のことで、スマートファクトリーでは作業者がリアルタイムでデータを取得し、生産性を向上させたり、安全性を高めたりするのに使用されます。
まとめ：よりスマートにより効率的な工場を目指す
スマートファクトリー化が実現することで、製造環境が大きく変化します。人の代わりにAIやロボットが担当するようになり、人手不足による問題を解決できます。
また、安全性の強化によって作業員の負担を軽減したり、他工場との連携を強化することで生産性を向上させたりなど、スマートファクトリー化には様々なメリットがあるのです。
ただ、スマートファクトリー化には、知識やコストを必要とする問題もあります。どちらも不足気味では、スマートファクトリー化しても企業の負担になるだけです。スマートファクトリー化を目指すためには、ヒト・モノ・カネと情報の観点での十分な下準備が必要になります。
とはいえ、日本も含め、世界ではデジタル社会へ向けたスマートファクトリー化が推奨され、今後は、IT技術を中心とした発展が予想されるでしょう。
すぐに導入が難しい企業も、将来を見据え、今後のIT技術の発展に注目するようにしてください。
