スマートファクトリーとは?メリット・デメリットを事例と一緒に解説

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現在、国をあげて取り組んでいる「生産性向上」。業務をより効率化するために、IT(Infornation Technology:情報通信技術)が活用されはじめています。これまで人手が必須だった生産管理や在庫管理などの業務も、専用ソフトが開発されたおかげで、省人化を実現してきました。

製造業界は、IT化と相性がよい産業用ロボットや自動専用機(装置)の普及が進んでおり、ITによる効率化の恩恵を受けやすい業界です。工場内の機械とインターネットを接続し、可視化や最適化することを、「スマートファクトリー」と呼び、注目を集めています。

今回は、スマートファクトリーが流行した理由だけでなく、メリットやデメリットもご紹介します。

スマートファクトリーとは?流行の背景と定義

「スマートファクトリー」を最初に提唱したのは、ドイツ政府です。ドイツ政府は、製造業界全体を刷新する国家プロジェクトとして、「インダストリー4.0(第四次産業革命の意)」を推進しています。

「インダストリー4.0」とは、製造業界全体の徹底した効率化と高品質化を実現し、ドイツ製品の国際競争力を高める取り組みです。そして、「インダストリー4.0」を体現する工場を「スマートファクトリー」と表現したのです。スマートファクトリーは、工場内の機械をインターネットに接続して、「工場自体が効率化を考える」というコンセプトをもとに実用化が進められています。

日本の経済産業省は、ドイツのインダストリー4.0を受けて、「コネクテッド・インダストリーズ」を提唱しました。コネクテッド・インダストリーズも、IT化や協働ロボットの普及などによって、製造現場をより効率化するための取り組みです。作業を人の手からロボットへ移行し、さらにインターネットも活用して、人の負担を軽減するスマートファクトリー化を目指すようになりました。

参考:我が国産業が目指す姿(コンセプト)として「Connected Industries」を発表しました‐経済産業省

スマートファクトリーのメリット・デメリット

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工場をIT化するスマートファクトリー。では、具体的にどのような方法で効率化されるのでしょうか。次は、スマートファクトリー化するメリットやデメリットについてご紹介します。

メリット1.現状の見える化

改善点を見つけ出して生産性を上げるためには、現状分析が必須です。IoT(Internet of Things:モノのインターネット)を活用すると、産業用ロボットや製造装置の稼働状況を常に計測しながら、インターネットを介して簡単に共有できるようになります。

生産性の高い作業と低い作業が把握できれば、工場をより効率化するための改善策を考えることが可能です。

メリット2.エネルギーの最適化

工場では、日々膨大なエネルギーが消費されています。作業員と産業用ロボットが業務を快適に行うための空調管理や、ロボットを長時間稼働させるための電力だけでも、相当なエネルギー量です。

スマートファクトリーには、エネルギーを効率よく活用するためのシステム「FEMS(Factory Energy Management System:工場エネルギー管理システム)」がよく導入されます。FEMSは、電力需給装置と省エネ装置と連携して工場の稼働状況を見える化し、各設備やロボットの必要エネルギーを自動で把握できます。余分なエネルギーを使っている場合は供給を下げるなど、容易に調整できるのです。工場全体の消費エネルギーは膨大なため、こうした細かな削減が大きな省エネに繋がります。

デメリット1.導入コストが高い

スマートファクトリー化のデメリットは、導入コストが高価なことです。FEMSを構築するためには、多額の初期投資が必要になり、最新機器を操作する社員の教育コストも発生します。ドイツではこうしたデメリットを解消するために、政府がスマートファクトリー化を国家プロジェクトとして掲げ、積極的に関与しているのです。

デメリット2.機器毎に異なるメンテナンスが必要

スマートファクトリーには最新技術を備えた機械が使用されます。IT技術で高性能になっても、機械は人の手によるメンテナンスが必要です。異なる設備ごとにメンテナンスマニュアルの構築や作業員の教育といったコストがかかる点も考慮しなければなりません。

【事例】スマートファクトリー化した工場を紹介

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実際にスマートファクトリー化した事例をご紹介します。最新ロボットによってどの作業領域を改善し、どういった効果が得られたのでしょうか。

工場のデータを活用して最適化

そこで、建設機械の操作や測量、土の運搬など、全てのプロセスを数値化して、作業の最適化を図る「スマートコンストラクション」をスタートさせた事例があります。作業員と熟練工では作業の質に経験の差がありますが、AIを搭載したロボットなら経験値に関係なく高精度の作業ができます。これによって経験値に依存せずに工場を稼働できるようになっています。

参考:進化を続けるコマツの「スマートコンストラクション」—ABEJA「SIX 2018」

エネルギーを効率的に使用

ある建材メーカーでは、季節風を活用した生産工場の省エネに取り組んでいます。工場のエネルギー消費量や室内の気温といった職場環境をリアルタイムに数値化できる独自システムを導入し、スマートファクトリーを構築しました。工場の立地環境を利用して、工場内に季節風が流れてくる風の通り道を作り、空調の運転時間を削減しました。夏場のエネルギー消費の抑制は、大きな省エネ効果が期待できます。

参考:季節風と“見える化”で工場を省エネに、夏場の空調電力を17%削減大手も中小もスマートファクトリーを競う

工場内をIoTで見える化

産業車両を製造しているメーカーでは、IR企業との連携により、工場内の製品をIoT化しました。世界各地に製品を販売する同社の製品にクラウド機能を持たせることで、場所に関係なく製品の稼働状況を把握できるようになりました。それぞれの稼働状況の収集と分析ができるようになったおかげで、メンテナンス時期を予測したり、最適な人員を配置したりするなど能動的なオペレーティングを可能にしました。データの蓄積により、過去のメンテナンス履歴も活用できるため、将来的にはより質の高い車両メンテナンスサービスの提供も期待されています。

参考:豊田自動織機様による IoT を活用したスマートファクトリープロジェクト

課題解決ではなく「成長の鍵」として活用する

日本政府が「コネクテッド・インダストリーズ」を提唱したことで、スマートファクトリーには今後ますます関心が集まるでしょう。

スマートファクトリー化を成功させる心得は、企業を長期的に成長させるために活用することです。一つひとつの課題に対して、いかに柔軟にアプローチして解決していけるかが重要になります。スマートファクトリー化を検討する場合は、入念な準備を行い、長期的な成長戦略をしっかりと立てることで成功に繋がるでしょう。

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