スマートファクトリーの目的は？ 工場改善を実現する2つのポイント

スマートファクトリーとは、IoT（モノのインターネット）やAI（人工知能）、ロボット、デジタルデータなどを活用して製造工程や稼働効率を改善し、生産性の向上を進める工場のことです。
IoT技術で工場の稼働状況や作業進捗を可視化する、熟練者のノウハウをデジタル化して技術継承に役立てるなどが、具体的な取り組みの例として挙げられます。

ドイツ政府が2011年に提唱した「インダストリー4.0（第四次産業革命）」の中心的なコンセプトで、日本をはじめ、世界各国でも同様の概念や戦略が提唱されています。ただ製造現場を自動化するだけでなく、サプライチェーン全体で生産性向上を目指すのが特長です。

従来の工場でも、生産性の向上は課題のひとつでしたが、スマートファクトリーではデータを一元的に管理して、必要な時に必要なデータを取り出せるように各種システムを整備するという点で異なります。

スマートファクトリーを実現する目的は、大きく7つに分けられます。スマートファクトリーの目的や実現するメリットは、以下のとおりです。

品質の向上
1つ目の目標が、品質の改善・向上です。設備や作業員の状況、製品などの多くのデータを収集し、課題を改善することで品質の改善・向上や安定化を目指します。
例えば、作業内容のデータを収集してミスが発生しやすい工程を特定し、改善策を設ければ、不良品の発生率を抑えられる可能性が高まります。
製品の品質データや作業員の状況などを収集・把握して活用することで、個人差による品質のばらつきなどを抑えることも可能です。

コストの削減
センサーなどで取集した各種データを解析して、材料の使用量を減らしたり、生産体制の効率化を図ったりすることも可能です。
受注や生産、出荷などの計画と実績を分析したうえで需給予測を行えば、最適な生産計画や在庫管理を実現できます。結果として、生産にかかるリソースやコストの削減を図ることができるでしょう。

生産性の向上
設備の稼働率や作業の進捗状況などをリアルタイムに把握できるようになれば、各工程にかかる時間や、設備の非稼働時間などの分析につなげられます。状況に応じた適切な作業指示を出しやすくなり、工場の稼働率や作業計画などを最適化することが可能です。
結果として、工場全体の生産性の向上につながります。

製造期間の短縮
過去の事例や開発データを収集・管理して、製品設計に生かすことができれば、製品をより生産しやすい形に改善することが可能です。製品の仕様変更による悪影響の分析や予測も容易になるので、対応時間の短縮が期待できます。生産しやすい形状に設計できるようになれば、生産ラインの設計・構築の短縮化も望めるでしょう。

新たな付加価値の提供
データ化した各種情報を工場内全体で共有することで、顧客のニーズに対応した新たな製品・サービスが生まれる可能性も高まります。内部だけでなく、他企業と連携すれば、自社の技術を高めることにもつながるでしょう。
また、製品にセンサーを搭載して、使用状況を確認できるようにするのも有効です。ユーザーの実際の使い方を把握することで、ニーズに沿った機能を追加したり、アフターサービスを改善したりできます。

人手不足への対応
少子高齢化が進む日本では、人手不足が慢性化しています。もちろん、製造現場も例外ではありません。人手不足の対応になる点も、スマートファクトリー化を推し進める大きなメリットのひとつです。
例えば、習熟度の高い作業者のスキルや動きを分析してマニュアルに落とし込めば、人材育成に役立てることができます。他にも、AIやロボットといった先進技術を導入してものづくりを自動化し、省人化を図ることも可能です。

リスク管理の強化
スマートファクトリーは、リスク管理の強化にも役立ちます。製品の加工から出荷までのデータを取得・蓄積することで、製品個体ごとの品質の把握が容易に行えます。
万が一不具合が発生した際も、製造工程から原因を早期に特定することで、影響を最小限に抑えることが可能です。トラブルへの迅速な対応だけでなく、再発防止にもつながります。

さまざまなメリットのあるスマートファクトリーですが、ただIoT機器やシステムを導入するだけでは、スマートファクトリーを実現することはできません。
スマートファクトリーを実現するには、2つのポイントを意識することが大切です。

段階的に導入する
スマートファクトリーの構築には、システムや機器、ネットワーク設備など、多くの投資が求められます。コストがかかるうえに、今までとは現場環境も大きく変わる可能性があるため、いきなりさまざまな機器を導入するのは現実的とはいえません。
正確な導入効果の把握が難しくなる場合もあるため、段階的に導入を進めていくことが重要です。現場の課題や目的などを洗い出したうえで、システムを導入する範囲などを検討し、徐々に導入を行いましょう。

継続的に取り組む
スマートファクトリーは、システムや機器を導入した直後から結果が現れるものではありません。工場のスマートファクトリー化に向けたロードマップを作成し、数年単位の長いスパンで工場改善に取り組み続けることがポイントです。
また、スマートファクトリーの目標は、システムを導入することではなく、システムを活用して業務の効率化や生産性の向上を図ることにあります。既存の業務体制を変えるために、各種部門との調整や合意形成などを行う時間がかかる点にも注意が必要です。

スマートファクトリーを実現するために、PLCを活用して工場のIoT化を進めるのがおすすめです。PLCは、機械の状況や操作方法を表示したり、実際に操作したりできるのが特徴で、通信機能を有するものなら、現場の機械からデータを集める収集装置の役割を持たせられます。

PLCに蓄積されたデータを、インターネットを介してシステムにアップ・解析したものをフィードバックとして活用すれば、現場の稼働状況を改善したり、エネルギー効率を高めたりする効果も期待できるでしょう。

IDECでは、表示器とPLCが一体になったプログラマブル表示器を取り扱っています。工場改善の実現に、ぜひお役立てください。

近年は、スマートファクトリー化を推し進める工場が増えてきています。スマートファクトリーが実現すれば、生産効率の向上やコスト削減、人手不足の解消など多くの課題を解決することが可能です。

ただし、やみくもにシステムを導入するだけでは現場の課題は解決しません。どのような課題を抱えているのか、システムを導入する目的はどこにあるのかなどを洗い出したうえで、段階的に導入を行いましょう。短期間で成否を決めるのではなく、数年単位で改善に取り組むこともポイントです。

自社工場の中でも重要な部分の課題を整理して、工場改善の取り組みを進めてみてはいかがでしょうか。