近年、製造業では、IoTやAIなどのテクノロジーを活用し、従来の工場とはまったく異なる、高度に自動化された「スマートファクトリー」が次々と誕生しています。このスマートファクトリーの概念は、2011年にドイツ政府が提唱したインダストリー4.0という考え方を具現化しています。
インダストリー4.0とは、製造業のデジタル化を意味し、IT技術を最大限に活用することで、より効率的で柔軟な生産を実現しようというものです。そこで今回は、スマートファクトリーの概要やDXとの違い、導入のメリット、事例、導入する上での注意点を解説します。
スマートファクトリーとは
スマートファクトリーとは、AIやIoT、ビッグデータなどの最先端技術を活用し、工場内の設備や生産ラインをネットワークで繋ぎ合わせることで、生産性の向上や品質の安定化を目指した、高度にデジタル化された工場のことです。
スマートファクトリーは従来のロボットによる自動化とは異なり、データの収集や分析を重視し、生産プロセス全体を最適化します。膨大なデータをAIで解析することで、生産の効率化や品質の改善、予兆保全など、様々な分野で革新的な成果を生み出すことが期待されています。
製造業の最新技術については以下の記事でも詳しくご紹介しています。ぜひ参考にしてください。
スマートファクトリーとDXとの違いとは
スマートファクトリーとDXは、似ている言葉ですが、概念が異なります。スマートファクトリーは、製造現場のデジタル化を推進し、生産効率の向上や品質の安定化を目指します。IoTやAIを活用した自動化、データ分析による予知保全などが代表的な取り組みです。
一方、DXは企業全体を対象としたより広範な概念で、デジタル技術を活用してビジネスモデルを革新し、新たな価値を創造することを目指します。クラウド、AI、ビッグデータ分析などを活用し、顧客体験の向上や新たなサービスの開発などが挙げられます。
スマートファクトリーはDXを実現するための重要な要素の一つである一方で、DXは企業全体におけるビジネスモデルの改変を示します。
| 定義 | 対象範囲 | |
| スマートファクトリー | デジタル技術を活用した工場の高度化 | 製造現場 |
| DX | デジタル技術を活用したビジネスモデルの変革 | 企業全体 |
スマートファクトリー導入のメリット
スマートファクトリーを導入することで、製造業が抱える多くの課題を解決し、生産性の高い工場を実現することができます。具体的には、以下のメリットが期待できるでしょう。
- 品質の向上
- コスト削減
- ⽣産性向上
- 故障の予知保全
- ⼈材不⾜解消
- 新たな価値の提供
- リスク管理
それぞれを具体的に見ていきましょう。
品質の向上
スマートファクトリーでは、センサーなどを通じて収集された膨大なデータを活用し、製品の品質や作業ミス発生の原因を詳細に分析することが可能です。分析結果に基づき、ミスが起こりやすい工程や要因を特定し、設計や作業手順の見直しを行います。
その結果、不良品の発生を未然に防ぎ、製品品質の安定化につなげることが可能です。
コスト削減
スマートファクトリーでは、製造現場のあらゆるデータを収集・分析することで、コスト削減を実現できます。膨大なデータを活用し、製造現場の隅々まで見渡すことで、隠れたムダを徹底的に排除し、生産性を最大限に引き出すことができるためです。
また、需要予測の精度も向上し、部品の過剰在庫を減らすことで、在庫管理コストを大幅に削減することも可能になりました。
データの可視化については以下の記事でも詳しくご紹介しています。ぜひ参考にしてください。
⽣産性向上
スマートファクトリーは、AIやロボットによる作業の自動化・省力化が実現され、業務効率が大幅に向上します。そのため、生産性の向上だけでなく、製造に関わる膨大なデジタルデータを活用した設計や仕様の再検討が可能となり、増産や納期短縮などのさらなる効果が期待できます。
また、生産性の向上は、人員コストの削減に直結するだけでなく、企業全体の競争力強化にもつながるのです。
故障の予知保全
スマートファクトリーでは、収集されたデータを活用することで、設備の故障を事前に予測し、トラブルによる生産ラインの急な停止を防ぐことができます。そのため、製品の納期遅延や品質低下などの問題を未然に防ぎ、安定した生産を維持することが可能です。
また、トラブルが発生した場合でも蓄積されたデータをもとに、迅速に原因究明を行い、適切な対策を講じることができ、トラブル発生時のロスタイムを最小限に抑え、生産再開までの時間を短縮することができます。さらに、データ分析を通じ、トラブルの再発防止策を行うことも可能となり、長期的な視点で生産性を高めることもできるのです。
⼈材不⾜解消
少子高齢化が進み、労働人口が減少する「2030年問題」は、製造業にとって深刻な人材不足をもたらしています。人材不足が深刻化すると、企業は需要に応じた製品やサービスを十分に生産できなくなり、顧客のニーズに応えられなくなる可能性があります。
しかし、スマートファクトリーを導入することで、製造現場の生産性を大幅に向上させることが期待できるため、少ない人員でも需要に合わせた製品の供給が可能になり、人材不足による生産性の低下を抑制することができるのです。
新たな価値の提供
スマートファクトリーは、製造業における新たな価値創造の鍵を握る技術としても注目されています。例えば、製品の使用状況をセンサーでモニタリングすることで、ユーザーの行動や新たなニーズ、改善点などの貴重なデータを取得できます。
これらのデータを活用することで、新たな製品の開発やきめ細やかなアフターサービスの提供も期待できます。
リスク管理
スマートファクトリーは、製品の品質管理におけるリスクを大幅に軽減することができます。製品に通信機能を搭載することで、製造工程における様々なデータを収集・蓄積することができるためです。例えば、加工、組み立て、検査、出荷といった各工程でのデータが詳細に記録されるため、製品の品質を高いレベルで担保することが可能です。
もし製品に不具合が発生した場合、原因究明に長時間を要することがなく、早期に対策を講じることができます。また、どの製品に不具合が発生し、それがどのユーザーのもとに届いているのかを迅速に追跡・把握できるため、影響範囲を最小限に抑え、顧客への対応もスムーズに行えます。
スマートファクトリーの導入事例
スマートファクトリーは、製造業の様々な分野で導入が進んでおり、生産性の向上や品質の安定化を実現しています。以下で、スマートファクトリーの導入事例を見てみましょう。
稼働の見える化
IoTを活用して機械の稼働状況を可視化し、AIによる画像解析で省人化を実現している自動車メーカーがあります。このメーカーでは、機械のトラブルを早期に発見し、不良品を減らすことで、より高品質な製品を効率よく生産できるようになりました。
同様に、IoTを活用することで、生産設備の稼働状況をリアルタイムで把握し、予知保全を実現している企業もあります。その結果、計画外の停止を減らし、生産効率を大幅に向上させています。
品質の安定化
ある化学メーカーでは複数のカメラを設置し、作業員や設備の動きを常時撮影しています。撮影された映像はAIによって解析され、作業効率の向上や、万が一発生した異常時の原因究明を迅速に行うことに役立てられています。
さらに、カメラなどから得られる多量のデータをAIで分析することで、製品の品質を安定させる仕組みも導入されています。例えば、複数のカメラで取得した情報から作業員の動線を詳細に分析し、人や設備の配置を最適化することで、作業効率の向上だけでなく、製品の品質向上にもつながっています。
人と機械の協働
ある総合重工業メーカーでは、スマートファクトリーを実現し、人と機械が協働する新しい働き方を確立しました。この工場では、AIを活用したロボットが人の作業をサポートし、重い荷物搬送などの負担を軽減しています。
多数のセンサーから得られる情報を解析することで、ロボットは人の意図を的確に捉え、柔軟な動きが可能になりました。その結果、作業効率の向上だけでなく、作業者の負担軽減による快適な作業環境の実現にも貢献しています。
スマートファクトリーを導入する上での注意点
スマートファクトリーの導入は、最新の技術を導入するだけでは成功しません。導入前は、十分な検討と準備が不可欠です。
以下では、スマートファクトリー導入を成功させるための注意点をご紹介します。
スモールスタートで導入する
スマートファクトリーを導入する際には、大規模な投資が必要となるため、いきなり全社一斉に導入を進めるのではなく、段階的なアプローチが推奨されます。PoCと呼ばれる概念実証を取り入れ、まずは小規模な範囲で実証実験を行うことで、導入効果を事前に検証し、リスクを最小限に抑えることが可能です。
PoCを通じて、自社の課題に対してどのような技術やシステムが最適なのか、期待通りの成果が得られるのかを具体的に把握することで、より確実な導入計画を立てることができます。また、スマートファクトリーへの投資には、国や自治体から補助金が支給される場合があります。
導入を検討する際には、最新の補助金情報を積極的に収集し、活用することで、導入コストの削減に繋げることができるでしょう。
継続的な取り組みを行う
スマートファクトリーの構築は、導入するだけで完了するものではなく、長期間にわたる計画と実行、組織全体の協力が不可欠です。スマートファクトリーは、一朝一夕に実現できるものではなく、数年単位の計画に基づいた継続的な取り組みが必要です。短期的な視点で導入を進めると、投資に見合う成果が出ないだけでなく、途中で頓挫してしまう可能性も高まるのです。
スマートファクトリーは、製造業の競争力を高めるための強力な取り組みですが、その導入は容易ではありません。成功させるためには、長期的な視点で計画を立て、組織全体の協力のもと、着実に取り組んでいく必要があるのです。
従業員の意識改革や新しい業務プロセスの構築も必要となります。そのため、以下のような人材育成サービスなどで従業員への教育を行い、新しいシステムへのスムーズな移行を支援するための体制作りも不可欠でしょう。
CAD・CAM・CAE人材育成サービス
CROSS TECHのCAD・CAM・CAE人材育成サービスは、短期的なプランから中長期的なプランまで、御社にあったCADの人材育成プランをご提案するサービスです。企業の業務内容や育成したいCAD人材をヒアリングした上で、最適な教育プログラムを提案するため、御社にとって必要な内容を厳選し教育を実施することが可能です。
また、eラーニングにも対応しているため、時間や場所にとらわれず、人材育成を行うこともできます。
スマートファクトリーで課題解決と生産性の向上に繋げよう！
今回は、スマートファクトリーの概要やDXとの違い、導入のメリット、事例、導入する上での注意点を解説しました。スマートファクトリーは、IoTやAIなどの先端技術を活用し、生産プロセスを高度化することで、生産性向上、品質安定化、コスト削減といったメリットをもたらします。しかし、スマートファクトリー導入は、単に最新の設備を導入すれば良いというものではありません。
スマートファクトリーは、一朝一夕に実現できるものではなく、 導入効果を検証しながら、段階的に進めていくことが重要です。また、導入後も常に改善を続け、変化に対応していく姿勢が求められます。慎重に計画を立て、関係者全員が協力して取り組むことで、成功へと導くことができるでしょう。
