工場のIoT化で何が実現できる？ 導入ステップと事例を紹介

近年、製造業ではグローバル化による競争の激化や原材料費・物流費の高騰、従業員の高齢化による技術の伝承などのさまざまな課題を抱えています。

工場が競争力を維持して持続的な成長を目指すためには、デジタル技術を活用して生産体制の変革や新たな付加価値の創出に取り組むことがポイントです。そこで重要となる施策の一つに“工場のIoT化”が挙げられます。

製造業の設計開発や生産管理などを担当する管理者のなかには「工場のIoT化で何が実現できるのか」「どのような手順で導入を進めればよいのか」と疑問を持つ方もいるのではないでしょうか。

この記事では、工場のIoT化によって実現できることや導入のステップ、事例について解説します。

工場のIoT化で実現できること

工場をIoT化すると、あらゆる設備の稼働データを収集して可視化・分析を行える環境を構築できます。これにより、製造工程の最適化や設備の安定稼働などにつなげることが可能です。

➀生産ラインの可視化

IoT化によって生産ラインにおける設備の稼働状況を可視化できます。

各種センサーやカメラ、PLCなどからデータを取得して稼働状況を可視化することにより、現場の課題が明らかになります。これにより、生産工程や保全計画の見直し、人員配置の調整などの改善策につなげられます。

▼生産ラインを可視化によって把握できること

• 各工程での生産数
• 設備の稼働率や稼働時間
• 従業員の作業効率
• 各工程で発生する不良率　など

②設備の遠隔監視

工場をIoT化すると、設備の稼働データを取得して遠隔監視を行えます。

人の手で設備の点検を行っている現場では、労力・時間の負担につながるほか、稼働状況を連続的に監視することが難しくなります。

IoTを導入すると、設備の稼働状況をシステム上で常に監視できるようになるため、設備点検や保全業務の効率化に役立ちます。

▼遠隔監視によって実施できること

• アナログな設備や計測機器の点検・記録を遠隔地から行う
• 設備の故障・不具合が発生した際にアラートによる通知を行う
• 稼働データを蓄積・分析して、メンテナンス頻度の最適化を図る　など

③技術の継承

専門的かつ属人的になりやすい作業の技術を、IoT化によって継承することも期待できます。製品の組み立てや品質チェック、保守運用などの業務では、担当者によって作業フロー、精度にばらつきが生じやすくなります。

IoTを活用して熟練技術者が持つ技術・経験をデータとして可視化できれば、作業フローの標準化を図ることができ、若手人材の育成を進められます。

▼技術の継承に役立つIoTの技術例

• 熟練技術者が作業する手元をカメラで撮影して流れを可視化する
• ウェアラブル機器を身に着けて、手や目線の動きなどを可視化する
• 設備の温度・圧力・水位などをセンサーで取得して、勘や経験に基づく判断を数値化する　など

④エネルギー使用量の管理

IoT化により、各設備でエネルギーの使用量を可視化して一元管理することが可能です。製造工程で生じているエネルギーのロスを洗い出して最適化を図ることにより、生産コストの削減につながります。

また、電気やガスの使用量を減らすことはCO2の削減に結びつくため、2050年の目標とされるカーボンニュートラルの実現にも貢献します。

出典：経済産業省『製造業を巡る現状と課題 今後の政策の方向性』

⑤設備の制御

手動で操作していた設備をIoT化によって自律的に制御できるようになります。

設備の制御装置をネットワークに接続してデータを解析すると、事前に設定したプログラムに沿った処理を自動化することが可能です。人の手を介さずに設備の制御を行えるようになると、製造工程の効率化や作業の標準化につながります。

▼IoTによる設備の制御でできること

• カメラで読み取ったアナログメーターの数値が基準値を超えた場合に、設備の稼働を停止させる
• コンベア上に流れる製品の不良をセンサーで検出して自動で排除する　など

工場をIoT化するステップ

工場のIoT化を進めるには、データの収集から利活用を行えるまで段階的に環境を構築していく必要があります。

▼IoT化を進めるステップ

データを収集・蓄積できる環境を構築したあと、取得したデータを分析して遠隔監視や自律制御などを行える状態へと活用の範囲を広げていくことがポイントです。

なお、IoT環境を構築する際には、必要なシステム基盤が集約されたIoTプラットフォームを活用する方法もあります。

IoTプラットフォームについてはこちらの記事をご確認ください。

工場のIoT化を実現した事例

『萩原テクノソリューションズ』では、工場のIoT化によってデータの利活用を行える基盤を構築する『データプラットフォームサービス』を提供しています。

データの収集・蓄積・可視化・分析といった機能が1つのソフトウェアに備わった『BellaDati IoT Framework（※）』を用いてIoT環境を構築することが可能です。

事例1｜設備のモニタリング

『BellaDati』のIoTコントローラに機械のセンサーやPLCを接続して、稼働状況をリアルタイムでモニタリングする仕組みを構築しました。

ガスや水の使用量、エラー停止の状況などを可視化して分析することにより、在庫管理や設備の稼働効率、作業効率の改善につなげられています。

事例2｜作業員の動線分析

現場の作業員がセンシングタグを所持することにより、位置情報を取得して時系列・動線・ヒートマップの形式で可視化できる仕組みを構築しました。

作業員の歩行量とエリア別の滞在率を基に、混み合いやすい滞留箇所を把握することで、効率的に業務を行えるレイアウトや作業工程への見直しが可能になります。

※萩原テクノソリューションズは、IoTアナリティクスプラットフォームを提供するBellaDati PTE.LTD.と事業提携に伴う戦略的パートナーシップ契約を2022年に締結しています。

まとめ

この記事では、工場のIoT化について以下の内容を解説しました。

• 工場のIoT化によって実現できること
• 工場をIoT化するステップ
• 萩原テクノソリューションズの事例

工場にIoTを導入すると、設備の稼働データを可視化・分析できるようになり、生産ラインの最適化や遠隔監視による保守、技術の継承、エネルギー使用量の管理などに役立てられます。

製造現場の課題を基にIoT化の目的を明確化したうえで、データの収集から可視化、利活用に至るまで段階的に環境を構築することがポイントです。

『萩原テクノソリューションズ』では、IoTによるデータ利活用の基盤を構築できる『データプラットフォームサービス』を提供しています。データの収集・蓄積と可視化・分析の機能を1つに集約した『BellaDati IoT Framework』をベースに、複雑なシステム環境を統合します。

『BellaDati IoT Framework』の詳細は、こちらの資料をご確認ください。